WO2011147243A1

WO2011147243A1 - 电磁手写装置及其天线的多路扫描方法

Info

Publication number: WO2011147243A1
Application number: PCT/CN2011/073319
Authority: WO
Inventors: 侯涛; 王杰; 王梓
Original assignee: 汉王科技股份有限公司
Priority date: 2010-05-26
Filing date: 2011-04-26
Publication date: 2011-12-01
Also published as: CN102262494A; CN102262494B

Description

电磁手写装置及其天线的多路扫描方法技术领域

本发明属于计算机外设领域，涉及一种电磁手写装置及其天线的多路扫; ¾方法。背景技术

目前，电磁式触摸技术由于定位精度高、可获取笔倾斜角度及压力信息、不影响屏幕显示质量等优点，倍受市场青睐，被广泛应用于 TabletPC (手写电脑）、绘图板、手写板、手机、电子书等设备。无线无源式电磁式触摸模块由电磁感应控制板和电磁感应天线板两部分组成。电磁感应天线板板通过电磁感应控制板的控制处理，高速切换电磁场的发射及接收来感应电磁笔信息。具体工作原理是：在电磁感应天线板产生的磁场范围内，内置共振电子回路的电磁笔会积蓄到微弱的能量，通过这个能量，电磁笔向电磁感应天线板发射电磁信号，以此动作高速循环往复就能够感应出电磁笔的坐标、倾斜角度、操作状态（速度、压感）等。所谓无线指的是电磁笔和感应板直接没有物理接触，无源指的是电磁笔不用电池供电，笔中没有电池等直流电源，而是通过内置的共振电子回路感应电磁感应天线板发送的电磁场而产生的电压供电。电磁笔的共振电子回路的谐振频率和电磁感应天线板发送的电磁场有关，如：笔中的电子回路的谐振频率和电磁感应天线板的电磁场同频或者笔中电子回路的谐振频率与感应天线板电磁场频率的谐波同频。专利号为 02117257. 9的发明专利 "用于计算机录入的无线、无源手写装置" 说明了无线无源技术的基本原理。

随着电磁感应天线板规模的增大，电磁感应天线板需要扫描的线圈也越来越多，因此扫描完这些线圏需要的时间就长，相应的，找笔时间就比较长，造成了 "初笔时延"现象，也就是电磁笔落入电磁感应天线板的工作区域内 ,电磁感应天线板找到电磁笔的时间会比小规模电磁感应天线板找笔的时间延长。所谓大规模，指的是电磁感应天线板上的发送和接收线圈数多，而不是手写板 /手写组件面积大。发明内容

(一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：在电磁感应天线板的线圈规模过大的情况下，缩短检测电磁笔的时间，提高检测电磁笔的准确度。

(二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种电磁手写装置，包括电磁手写板和用于在所述电磁手写板上手写输入的电磁笔，所述电磁手写板包括电磁感应天线板和用于控制所述电磁感应天线板的控制板；

所述电磁感应天线板包括发射线圈和接收线圈 ,所述发射线圈用于向所述电磁笔发送电磁波，所述接收线圈与所述发射线圈纵横交错，并用于接收由所述电磁笔与所述发射线圈发送的电磁波谐振产生的谐振信号； ' 所述控制板包括微控制器和信号处理模块，所述微控制器用于产生方波和对数据进行处理，所述信号处理模块分别与所述微控制器和接收线圈连接，并用于将接收线圈获得的谐振信号进行处理以及将处理结果发送至所述微处理器；

所述发射线圈和所述接收线圈至少一方为多路扫描结构。

其中，所述多路扫描结构为：

所述接收线圈划分为 D个区域，每个区域的线圈数目相同或不同；其中， D为整数， JL D > 2;

所述 D 个区域中每个区域的接收线圈具有独立的接收端线和公共的输出端线；

所述接收端线和输出端线与所述控制板相连接，并由所述控制板控制其选通，进而控制接收线圈的选通。

其中，所述多路扫描结构为：

所述发射线圈划分为 T个区域，每个区域的线圈数目相同或不同；其中， T为整数， T > 2;

所述 T 个区域中每个区域的发射线圈具有独立的接收端线和公共的输出端线；

所述接收端线和输出端线与所述控制板相连接，并由所述控制板控制其选通，进而控制发射线圈的选通。其中，所述信号处理模块为 D个，所述 D个信号处理模块分别与接收线圈的 D个区域相连接，并将所述接收线圈 D个区域发送的谐振信号处理后分别发送至微处理器。

其中，所述微处理器至少有一个。

其中，所述^：处理器为两个或两个以上时，其中一个微处理器为主 [敫处理器，与所述信号处理模块相连，用于进行数据处理；其他微处理器为用于产生方波的副微处理器，分别与所述主微处理器和所述发射线圈相连。

其中，所述信号处理模块包括：放大电路，用于放大谐振信号；相角和幅值检测电路，与所述放大电路相连，用于检测相角和幅值；积分电路，用于对相角和幅值检测电路输出的信号进行积分。

本发明还提供了一种基于上述电磁手写装置的天线的多路扫描方法 , 所述扫描方法为将所述接收线圈和所述发射线圈的至少一方布置为多路扫描结构进行扫描。

其中，所述多路扫描方法包括以下步骤：

将所述接收线圈划分为 D个区域，每个区域的线圈数目相同或不同，所述 D 个区域中每个区域的接收线圈具有独立的接收端线和公共的输出端线；

同时开通 D个区域中每个区域的其中一个接收线圈进行扫描 ,直至每个区域的末根接收线圈被开通以及扫描；

将所述接收端线和输出端线与所述控制板连接 ,由所述控制板控制所述接收端线和输出端线的选通，进而控制接收线圈的选通。

其中，所述多路扫描方法包括以下步骤：

将所述发射线圈划分为 T个区域，每个区域的线圈数目相同或不同，所述 T 个区域中的每个区域的发射线圈具有独立的发射端线和公共的输出端线；

同时开通 T个区域中每个区域的其中一个发射线圈进行扫描，直至每个区域的末根发射线圈被开通以及扫描；

将所述发射端线和输出端线与所述控制板连接，由所述控制板控制所述发射端线和输出端线的选通，进而控发射线圈的选通。其中，所述接收线圈和发射线圈的扫描包括以下步骤：

S1 : 开通所划分线圈区域中每个线圈区域中的其中一个线圈； S2: 对所开通线圈进行扫描，检测电磁笔是否存在；若存在，转向步骤 S3, 若不存在，转向步骤 S4;

S3: 开通当前所检测的线圈中的一个，关闭其它线圈，并执行步驟

S5;

S4: 将当前所检测线圈分别后移 η根，判断新确定的线圈是否为所扫描线圈区域的最末线圈，如果是，转向步骤 S1 , 如果不是，开通所述线圈，并转向步驟 S2; 其中， η为整数，且 η小于所检测区域的线圈总数；

S5: 对所开通线圈进行扫描，检测电磁笔是否存在；若存在，转向步驟 S6 , 若不存在，转向步骤 S3;

S6: 开通当前所检测的线圈相邻近的线圈，并执行步骤 S7;

S7 : 对所开通线圈进行扫描，检测电磁笔是否存在；若存在，转向步骤 S8 , 若不存在，转向步骤 S1 ;

S8: 计算所检测到的电磁笔的坐标和压力信息，并输送给计算机进行处理，同时开始下一轮的扫描检测。

其中，所述步驟 S6 中所述相邻近的线圈为与所检测的线圈相邻的 m 个线圈，其中， m为整数，且 m小于所检测区域的线圏总数， m等于、大于或小于 11。

(三）有益效果

上述技术方案具有如下优点：将大规模电磁感应天线板区域化，也就是将电磁感应天线板内的线圈分为若干组，每组线圈在物理上相互独立，利用粗扫和细扫相结合的扫描方法，缩短线圈扫描时间，提高检测电磁笔的效率和准确度。附图说明

图 1是本发明电磁手写装置的实施例的系统框图；

图 2是本发明电磁手写装置的实施例的电磁感应天线板结构图；图 3是本发明电磁手写装置的天线的多路扫描方法的实施例的程序控制流程图。具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明提供的一种电磁手写装置，包括电磁手写板和用于在所述电磁手写板上手写输入的电磁笔，电磁手写板包括电磁感应天线板和用于控制所述电磁感应天线板的控制板；电磁感应天线板包括发射线圈和接收线圈，发射线圈用于向所述电磁笔发送电磁波，接收线圈与所述发射线圈纵横交错，并用于接收由电磁笔与发射线圈发送的电磁波谐振产生的谐振信号。

控制板包括微控制器和信号处理模块，微控制器用于产生方波和对数据进行处理，信号处理模块分别与微控制器和接收线圈连接，并用于将接收线圈获得的谐振信号进行处理以及将处理结果发送至所述微处理器。本发明提供的发射线圈和接收线圈至少一方为多路扫描结构。

根据本发明的实施例，微处理器可以为一个，也可以为两个以上。微处理器为两个时，其中一个是主微处理器，另一个是副微处理器，副微处理器用于产生方波。

根据本发明第一实施例，多路扫描结构为：接收线圈划分为 D个区域，每个区域的线圈数目相同或不同；其中， D为整数，且0 > 2。 D个区域中每个区域的接收线圈具有独立的接收端线和公共的输出端线。接收端线和输出端线与控制板相连接，并由所述控制板控制其选通，进而控制接收线圈的选通。

如图 1所示，设置一主微处理器和一副微处理器，主微处理器和副微处理器分开设置，副微处理器用于产生方波，通过电磁感应天线板的发射线圈发射电磁波。发射的电磁波与电磁笔内设置的谐振电路谐振产生谐振信号，再将谐振信号反射至接受线圈。接收线圈将输入信号发送至信号处理电路处理后输入给主微处理器。具体是，接受线圈获得的信号经放大电路放大，然后接入相角和幅值检测电路以检测相角和幅值，再经过积分处理输入主微处理器，由主微处理器内置的 A/D转换电路转换后进行处理。主微处理器计算出电磁笔的位置、倾角以及压力值后将其反馈给计算机。其中，副微处理器和主微处理器也可整合为一个微处理器，由一个微处理器进行数据处理和发送方波。 A/D 转换电路也可以独立设置，接收积分处理后的结果进行转换，并将转换后的信号发送给主微处理器处理。

本实施例中，接收线圈划分为两个线圈区域。每个线圈区域分别对应一套信号处理电路，来对信号进行放大、 A/D转换以及积分，最后的积分值则由主微处理器处理。

根据本发明第二实施例，多路扫描结构为：发射线圈划分为 T个区域，每个区域的线圈数目相同或不同；其中， T为整数，且了> 2。

T个区域中每个区域的发射线圈具有独立的接收端线和公共的输出端线。接收端线和输出端线与所述控制板相连接，并由所述控制板控制其选通 , 进而控制发射线圈的选通。

根据本发明第三实施例 ,多路扫描结构为接收线圈和发射线圈均具有多路扫描结构。如图 2所示，发射线圈的每个区域内的线圈具有独立的接收端线，但是具有一个公共输出端线，该公共输出端线通过一个电阻 R接地。对于接收线圈，接收线圈每个区域内的线圈具有独立的输入端线，每个区域内的接收线圈则具有公共的输出端线。公共的输出端线的数目与所划分的区域数目相同。此时，大规模的输出端线则不再具有一个公共的输出端，而是具有多个公共输出端，这些公共输出端均通过电阻接地。如同图 1中所述，每个区域内的接收线圈分别连接彼此独立的放大电路，并分别经过 A/D转换以及积分计算后，将积分值传递给主微处理器，由主微处理器进行处理。

根据本发明第四实施例，该实施例提供一种电磁手写装置的天线的多路扫描方法。

本实施例中，多路扫描方法包括如下步驟：

将接收线圈划分为 D个区域，每个区域的线圈数目相同或不同，所述 D个区域中每个区域的接收线圈具有独立的接收端线和公共的输出端线；同时开通 D个区域中每个区域的其中一个接收线圈进行扫描，直至每个区域的末根接收线圈被开通以及扫描；

将所述接收端线和输出端线与所述控制板连接，由所述控制板控制所述接收端线和输出端线的选通，进而控制接收线圈的选通。根据本发明第五实施例，该实施例提供一种电磁手写装置的天线的多路扫描方法。

本实施例中，多路扫描方法包括如下步驟：

将发射线圈划分为 T个区域，每个区域的线圈数目相同或不同，所述 τ 个区域中的每个区域的发射线圈具有独立的发射端线和公共的输出端线；

将所述发射端线和输出端线与所述控制板连接，由所述控制板控制所述发射端线和输出端线的选通，进而控发射线圈的选通。

根据本发明第六实施例，该实施例提供一种电磁手写装置的天线的多路扫描方法。本实施例中，对接收线圈和发射线圈均采用多路扫描方法。

如图 3所示，以 X方向具有 60根发射线圈和 Y方向具有 40根接收线圈为例说明本实施例多路扫描的过程。在 X方向上，发射线圈分为两个区域，第 1到第 30根为第一区域，第 31到第 60根为第二区域，在扫描时，同时打开第一区域的第 1根线圈，以及处于第二区域开始位置的第 31根线圈。这两根线圈为发送线圈同时发送电磁波。在 Y方向上，接收线圈也分为两个区域，第 1—20根为第一区域，第 21—40根为第二接收区域，同时打开 Y方向第一区域第 1根和处于第二区域开始位置的第 21根接收线圈。

这样，大规模的线圏区域即被划分为 4个小区域。在小区域内进行粗扫，即对一组线圈扫描完成后，没有检测到电磁笔信号时，再分别开通 X 方向第一区域中与第 1根线圈相隔 n个线圈的第 n+1根线圈， X方向第二区域中与第 31根线圈相隔 n个线圈的第 11+31根线圈、 Y方向第一区域中与第 1根线圈相隔 s个线圈的第 s+1根线圈， Y方向第二区域中与第 20 根线圈相隔 s个线圈的第 s+20根线圈，即分别开通 X方向各个区域中与当前检测线圈相邻 n个线圈、 Y方向各个区域中与当前检测线圈相邻 s个线圈之后的线圈并进行扫描，以此方式不断开通新的线圈扫描直至检测到电磁笔信息，若末根线圈已开通并扫描，还未检测到电磁笔信息，则返回重新开通每个区域的第一根线圈重复扫描，以检测电磁笔信息。其中， n、 s 为整数， 1 < η <每个区域的线圈总数， l < s <每个区域的线圈总数， s 可以等于、小于或大于 n。

当某一组线圈扫描到电磁笔信息后，例如，发射线圈第一区域第 3根线圈和第二区域第 33根线圈同时开通时，检测到有电磁笔感应信号，则将两根线圈中的其中一根关掉（如第 3根），再次开通另一根线圈（如第 33 根）进行扫描、处理。如果感应信号最大值出现在导通的第 33根发射线圈，那么说明电磁笔在第 33根线圈或其附近的线圈范围内。如果开通第 33根发射线圈后，感应信号最大值很小，那么说明电磁笔在第 3根线圈或其附件的线圈范围内。这样，就确定了电磁笔的大体位置，然后开通第 33根线圈或第 3根线圈附近的线圈进行细扫，以确定笔的准确位置。细扫即是对感应值较大的线圈的相邻线圈进行扫描，例如，第 9个线圈处感应值较大，可以扫描第 6_12个线圈，分别扫描每个线圈，不做间隔性扫描。在获得电磁笔信息之后，计算出电磁笔的位置和倾角、压力等信息，发送给计算机进行进一步的处理，同时开始新一轮的扫描。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims

权利要求

1、一种电磁手写装置，包括电磁手写板和用于在所述电磁手写板上手写输入的电磁笔，其特征在于，

所述电磁手写板包括电磁感应天线板和用于控制所述电磁感应天线板的控制板；

所述电磁感应天线板包括发射线圈和接收线圈，所述发射线圈用于向所述电磁笔发送电磁波，所述接收线圈与所述发射线圈纵横交错，并用于接收由所述电磁笔与所述发射线圈发送的电磁波谐振产生的谐振信号；所述控制板包括微控制器和信号处理模块，所述微控制器用于产生方波和对数据进行处理 ,所述信号处理模块分别与所述微控制器和接收线圈连接，并用于将接收线圈获得的谐振信号进行处理以及将处理结果发送至所述微处理器；

所述发射线圈和所述接收线圈至少一方为多路扫描结构。

2、根据权利要求 1所述的电磁手写装置，其特征在于，所述多路扫描结构为：

所述接收线圈划分为 D个区域，每个区域的线圈数目相同或不同；其中， D为整数，且1) > 2；

3、根据权利要求 1所述的电磁手写装置，其特征在于，所述多路扫描结构为：

所述发射线圈划分为 T个区域，每个区域的线圈数目相同或不同；其中， T为整数， JL T > 2;

所述接收端线和输出端线与所述控制板相连接，并由所述控制板控制其选通，进而控制发射线圈的选通。

4、根据权利要求 2所述的电磁手写装置，其特征在于，所述信号处理模块为 D个 ,所述 D个信号处理模块分别与接收线圈的 D个区域相连接，并将所述接收线圈 D个区域发送的谐振信号处理后分别发送至微处理器。

5、根据权利要求 1所述的电磁手写装置，其特征在于，所述微处理器至少有一个。

6、根据权利要求 5所述的电磁手写装置，其特征在于，所述微处理器为两个或两个以上时，其中一个微处理器为主微处理器，与所述信号处理模块相连，用于进行数据处理；其他微处理器为用于产生方波的副微处理器，分别与所迷主微处理器和所述发射线圏相连。

7、根据权利要求 1所述的电磁手写装置，其特征在于，所述信号处理模块包括：放大电路，用于放大谐振信号；相角和幅值检测电路，与所述放大电路相连，用于检测相角和幅值；积分电路，用于对相角和幅值检测电路输出的信号进行积分。

8、一种基于权利要求 1-7中任一项所述的电磁手写装置的天线的多路扫描方法，其特征在于，所述扫描方法为将所述接收线圈和所述发射线圈的至少一方布置为多路扫描结构进行扫描。

9、根据权利要求 8所述的多路扫描方法，其特征在于，包括如下步骤：

同时开通 D个区域中每个区域的其中一个接收线圈进行扫描，直至每个区域的末根接收线圈被开通以及扫描；

将所述接收端线和输出端线与所述控制板连接，由所述控制板控制所述接收端线和输出端线的选通，进而控制接收线圈的选通。

10、根据权利要求 8所述的多路扫描方法，其特征在于，包括如下步驟：

将所述发射线圈划分为 T个区域，每个区域的线圈数目相同或不同，所述 T 个区域中的每个区域的发射线圈具有独立的发射端线和公共的输出端线；同时开通 T个区域中每个区域的其中一个发射线圈进行扫描，直至每个区域的末根发射线圈被开通以及扫描；

将所述发射端线和输出端线与所述控制板连接 ,由所述控制板控制所述发射端线和输出端线的选通，进而控发射线圈的选通。

11、根据权利要求 9或 10所述的多路扫描方法，其特征在于，所述接收线圈和发射线圈的扫描包括以下步驟：

S1: 开通所划分线圈区域中每个线圈区域中的其中一个线圈； S2: 对所开通线圈进行扫描，检测电磁笔是否存在；若存在，转向步骤 S3, 若不存在，转向步骤 S4;

S3：开通当前所检测的线圈中的一个，关闭其它线圈，并执行步骤

S5;

S4: 将当前所检测线圈分别后移 η根，判断新确定的线圈是否为所扫描线圈区域的最末线圈，如果是，转向步驟 S1, 如果不是，开通所述线圈，并转向步骤 S2; 其中， η为整数，且 η小于所检测区域的线圈总数；

S5: 对所开通线圈进行扫描，检测电磁笔是否存在；若存在，转向步驟 S6, 若不存在，转向步骤 S3;

S6: 开通当前所检测的线圈相邻近的线圈，并执行步驟 S7;

S7: 对所开通线圈进行扫描，检测电磁笔是否存在；若存在，转向步驟 S8, 若不存在，转向步骤 S1;

12、如权利要求 11所述的多路扫描方法，其特征在于，所述步骤 S6 中所述相邻近的线圈为与所检测的线圈相邻的 m个线圈，其中， m为整数，且 ni小于所检测区域的线圈总数， ra等于、大于或小于 ii。