TW200832201A - Touch location sensing system and method employing sensor data fitting to a predefined curve - Google Patents
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Description
200832201 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明一般係關於觸摸位置感測系統及方法，更特定山 之係關於單獨或結合使用者手指利用觸控筆作田 传1更用者輸 入工具之觸摸位置感測系統及方法。 【先前技術】 分徑顯没 〜Μ〜h 犹多個使用
者；丨面器件，以促進使用者與此類計算系統之互動熟知的 使用者介面器件包括鍵盤、滑鼠、軌跡球、搖桿等等'。各 種類型的個人計算器件（例如輸入板個人電腦）提供可由使 用者操縱之筆形裝置，其方式與鉛筆或鋼筆類同。 I 二由筆或其他指標工具提供使用者輸入的習知計算器件 通常利用電磁感應系統。電磁感應系統一般包含電磁筆或 指標裝置以及輸人板形式之數位轉化器。仙H目對於數: 轉化器之感測表面的筆位置改變並執行位置計算，以決^ 筆的座標。 ' & 【發明内容】 本發明係針對用於決定觸摸王具相對於觸摸定位感測器 件之位置的方法及$件。本發明之偵測方法涉及回應觸摸 表面上或附近之觸摸工具而在觸摸感測器發展觸摸信號。 使與該等職信號相關聯之f料符合—預定曲線。該預定 曲線較佳的係由一導電平面附近之一帶電球體定義，該帶 電球體代表該觸摸卫具之—末端，該導電平面代表該觸摸 表面。使㈣等資料所符合之該預定曲線決定該觸摸工具 126583.doc 200832201 相對於該觸摸表面之一位置。 決疋該觸摸工具之位置可涉及使用預定曲線内插位置。 例如’決定觸摸具之位置可涉及決定觸摸卫具相對於觸 摸表面之Χ·Υ位置及高度兩者。 可藉由作為帶電球體與導電平面間距離之函數而變化的 電谷定義預定曲線。該預定曲線可由分別代表該帶電球體 及$電平面之點電荷集定義，其維持該帶電球體及導電平 面等位。 觸摸工具可包含手指，而觸摸工具末端包含該手指尖 端。觸摸工具也可包含觸控筆。依據各種具體實施例，可 將觸摸工具組態為無纜無電池觸控筆。利用無纜觸控筆的 本發明之方法可涉及在觸摸位置感測器件產生驅動信號， 使用驅動信號為該觸控筆通電，以及從該通電觸控筆發射 一觸控筆信號至該觸摸感測器。在該觸摸感測器處，回應 該觸控筆信號而發展觸控筆觸摸信號。 使用與該等觸控筆觸摸信號相關聯之資料所符合之預定 曲線決定該觸控筆相對於該觸摸表面之一位置。可就觸控 筆相對於觸摸表面之χ_γ位置及高度的一或兩者決定觸控 筆位置。依據各種具體實施例，可將觸摸感測器實施成包 括複數個格柵導體，而符合與觸摸信號相關聯之資料可涉 及符合與在各袼柵導體發展之觸摸信號相關聯的資料。 涉及本發明之無纜觸控筆與觸摸感測器間的合作之具體 實施例可進一步涉及在觸控筆觸摸信號上執行包絡偵測， 數位化該等包絡信號，以及使用與該等數位化包絡信號相 126583.doc 200832201 觸摸表面 關％之貝料所符合的預定曲線決定觸控筆相對於 之位置及高度的一或兩者。 當觸控筆接觸觸摸表面時可第一 _ 一 ^ J A乐万式指不觸控筆位 置田觸控筆相對於觸摸表面懸停時可以不同於第一方式 之第式指示觸控筆位置。例如’該第—方式可涉及： 一顯示器上指示該觸摸表面上觸控筆接觸之一位置呈現一 點或其他標記，㈣第二方式可涉及在該顯示器上近似於 該懸停觸控筆相對於該觸摸表面之位置的一位置呈現一游 標。 <
本發明之具體實施例可進一步涉及決定觸控筆相對於觸 摸感測器之一角度。該角度可根據殘餘資料之偏斜來決 定，其代表符合與原始感測器資料之間的差異。決定觸控 筆相對於觸摸表面之位置可涉及在決定觸控筆位置時校正 觸控筆角度。可根據殘餘資料之偏斜校正該角度。 發射觸控筆信號可涉及從通電觸控筆發送指示一或多個 觸控筆狀態之資訊至觸摸感測器。例如，觸控筆狀緣可包 括等效於一或多個滑鼠狀態之一或多個狀態。 依據其他具體實施例，本發明之觸摸位置感測器件可包 括一觸拉感測器，其包含一觸摸表面及經組態用以同應該 觸摸表面上或附近之一觸摸工具而產生觸摸信號的一或多 個轉換器。將一處理器耦合至觸摸感測器。處理器較佳的 係經組態用以使與觸摸信號相關聯之資料與預定曲線符 合。該預定曲線較佳的係由一導電平面附近之一帶電球體 定義，該帶電球體代表该觸拉工具之一末端，該導電平面 126583.doc 200832201 代表該觸摸表面。處理器進一步經組態用以使用該等資料 所符合之預定曲線決定該觸摸工具相對於該觸摸表面之一 位置。 本發明之觸摸位置感測器件的具體實施例可包括提供於 觸摸感測器處並且經組態用以產生驅動信號的驅動電路。 可將無纜無電池觸控筆實施成包括藉由該驅動信號通電並 且經組態用以回應該驅動信號而發射一觸控筆信號之電 路。可回應該觸控筆信號而在該觸摸感測器發展觸控筆觸 摸信號，並且該處理器經組態用以使用與該等觸控筆觸摸 信號相關聯之資料所符合的該預定曲線決定該觸控筆相對 於該觸摸表面之一位置。 可藉由作為帶電球體與導電平面間距離之函數而變化的 電容定義預定曲線。該預定曲線可由代表該帶電球體及導 電平面之點電荷集定義，其維持該帶電球體及導電平面等 位。處理器可經組態用以使用預定曲線内插位置。 觸摸位置感測器件具體實施例可包括調節電路，其包含 耦合至該觸摸感測器並且經組態用以在該等觸摸信號上執 行包絡偵測以產生包絡信號之一包絡偵測器，以及經組態 用以數位化該等包絡信號之一類比至數位轉換器。該處理 器可係耦合至該調節電路並且經組態用以使用與該等數位 化包絡信號相關聯之資料所符合之該預定曲線決定該觸护 筆相對於該觸摸表面之位置及高度的一或兩者。 工 該處理器可經組態用以決定觸摸工具相對於觸摸感測器 之-角度’例如藉由制殘餘資料之偏斜^處理器可經組 126583.doc 200832201 態用以在決定觸控筆位詈昧 軍徂置時杈正觸控筆之角度。處理器可 經組態用以根據殘餘資料之偏斜校正角度。 觸摸位置感測器件之具體實施例可包=合至處理器之 顯示器。觸摸位置感測器件之觸摸感測器可併入矩陣電容 性觸摸感測器。 本發明之上述概要之本意並非要說明本發明之每一具體 實施例或每項實施方案。藉由參考以下詳細說明及申請專 利範圍並結合附圖，將明白本發明之優點及成就及更全面 地理解本發明。 【實施方式】 以下將參考附圖說明具體實施例，該等附圖形成本發明 的邛刀並在附圖中糟由圖解方式顯示實施本發明的各種 具體實施例。應明白，可利用該等具體實施例並作結構性 變化而不脫離本發明之範轉。 本發明一般係針對用於決定觸摸工具相對於觸摸位置感 測器件之位置的方法及系統。本發明之具體實施例透過曲 線符合模型之使用提供改良之觸摸位置決定，該曲線符合 模型決定觸摸感測器資料與預定曲線之最佳符合。預定曲 線較佳的係由一導電平面附近之一帶電球體定義的曲線， 其中該帶電球體代表該觸控筆之一末端，該導電平面代表 感測器之觸摸表面。可使用該等資料所符合之預定曲線決 定該觸控筆相對於該觸摸表面之一位置。 本發明之具體實施例亦可提供觸控筆相對於觸摸感測器 之一角度的決定。可根據符合資料之偏斜決定觸控筆角 126583.doc -10- 200832201 度。決定觸控筆相對於觸摸表面之位置可涉及在決定觸控 筆位置時校正觸控筆角度。例如，可根據符合資料之偏斜 校正觸控筆角度。 〜圖式中說明併入本發明之觸控筆尖端位置及7或角度決 • 疋的觸摸位置感測系統之各種具體實施例。參考圖1，觸 • ㈣置感測系統10包括與感測器件11互動之觸控筆12。感 測器件11包括觸摸位置感測器14，例如數位轉化器。觸控 φ 筆12轨仏的係組態成不具有電池的無纜或無線工具。相 反，觸控筆12從感測器件η所產生之磁場獲得電源。 感測器件11係顯示為包括驅動迴路或線圈18，其係耦合 至驅動迴路電子元件16，該等元件合作以產生磁場，其可 為連續變化磁場。已從發自驅動線圈18之磁場獲得電源之 觸控筆12廣播一信號，感測器件〗i可從該信號決定觸控筆 位置及狀態。 ' 觸控筆12較佳的係經組態用以包括一或多個使用者可致 φ 動按鈕或開關，例如通常用於實施各種滑鼠功能者（例如 右及左滑鼠按鈕）。觸控筆12之尖端可併入壓力感測器， 藉由其可解析施加的壓力並發送至感測器件〗i。亦可在與 • 尖端相反的觸控筆末端併入抹除器功能性。 、 感測器介面電子元件20係耦合至感測器14，並促進回應 觸控筆12所廣播之信號而在感測器14發展的信號之測量。 感測裔介面電子元件20較佳的係經由屏蔽連接器連接至咸 測器14。感測器介面電子元件2〇包括用於測量存在於感測 器14之個別跡線上的信號位準之電路，並且通常經組態用 126583.doc 200832201 以儘量拒絕雜訊。 依據一組態，感測器14包括數位轉化器，其併入本技術 中熟知的彳貞測格柵及電子元件。例如，此一偵測格拇可包 括位置解析導體對，其可形成感測器14内之一或多個差動 線圈元件，各導體對接收由觸控筆14發射之磁性信號。具 有此一偵測格栅組態之數位轉化器的一說明性範例在美國 專利第5,218,174號中予以揭示，其以提及方式併入本文。 依據另一組態，感測器件11可併入感測器14，其有效地 併入數位轉化器及觸摸敏感感測器。依據此組態，數位轉 化器使觸控筆12之位置及狀態可得以決定。觸摸敏感感測 器使手指觸摸位置可得以決定。例如，此組態使使用者可 使用觸控筆12或手指以指示電腦顯示器上之期望位置，以 及決定觸控筆12之位置及狀態。 觸摸敏感感測器14通常包括電容性耦合至觸控筆12及/ 或手指之矩陣。此組態中，感測器件i丨之感測器14較佳的 係由配置於可放置於LCD顯示器前方之玻璃或塑膠蓋上的 一系列透明導體構成。玻璃或塑膠薄片之一側面具有X方 向上之導體，相反侧面具有γ方向上之導體。適當觸摸敏 感感測器14之範例係在共同持有的美國專利第6,133，906及 6,970，160號、共同持有的美國公開申請案第2005/0083307 號、美國專利第6,762,752及6,690，156號、以及美國公開申 凊案弟2004/0095333號中予以揭示，其均以提及方式併入 本文。 併入數位轉化器及觸摸敏感感測器之具體實施例有利地 126583.doc •12- 200832201 使使用者可在電腦顯示器指向觸控筆，並決定指向器件之 位置及狀態，以及當使用手指在顯示器件指向時，允許決 定顯不器件上的手指觸摸位置。感測器件丨丨之此具體實施 例的雙重使用方面使其在輸入板個人電腦應用中特別有 用。 例如，數位轉化器配置使使用者可使用觸控筆來輸入資 訊、扣示使用者想要採取之操作、以及在顯示器上書寫或 繪畫。觸摸敏感感測器使使用者可在（例如）顯示螢幕上之 虛擬鍵盤上”鍵入”資訊。此使實施本發明之雙重觸摸位置 感測Is系統的計算系統之廠商可消除鍵盤及其需要的相關 聯之容積。應瞭解，數位轉化器及觸摸敏感感測器不必在 所有組態中一起實施，但包括兩種感測器件可增強使用者 與併入本發明之感測糸統1 〇的計算系統之互動。 依據一項說明性具體實施例，驅動線圈18可由導線構 造，例如36計量導線’其係在感測器件框架周邊周圍 • 繞數圈（例如4圈）。一項實施方案中，驅動線圈18在100 kHz下可具有大約21 μΗ之電感及大約14歐姆之阻抗。將驅 動線圈18連接至驅動迴路電子元件16之信號產生器。信號 產生器可經組態用以產生20〇週期的100 kHz正弦波信號? ' 其係在250 HZ_F予以閑極控制。例如，信號產生器可產生 0.4 Vpp之輸出信f虎，其導致在驅動線圈18内流動的大⑽ mA之電流。 圖2係合作以產生激發磁場之驅動線圈18及信號產生器 17的簡化說明。此說明性範例中，較佳的係將一或多個線 126583.doc 13 200832201 置於觸拉位置感測器14之平面内。藉由信號產生器 產生在角頻率ωι下具有峰值大小^的正弦電流，並將其施 加於矩形線圈18。 觸控筆12經組用以使用儲槽電路從發自驅動線圈^之 磁场收U1。最初可將儲槽電路調諧成在驅動驅動線圈 8之頻率下共振。此說明性範例中，該頻率係設定於 kHZ。觸控筆12之儲槽電路在驅動線圈18所產生之叢集期 間建立振幅，然後在關閉驅動線圈18後逐漸失去信號振 巾田。與觸控筆12之共振儲槽電路的指數充電及放電相關聯 之時間係由儲槽電路内之電容性及電感性元件決定。由於 漂移或有目的之修改導致（例如由於觸控筆開關狀鲽改變 引起）的儲槽電路之共振頻率改變可藉由以感測器件u偵 測及/或追蹤此類改變來應對。或者，可修改儲槽電路之 共振頻率以追蹤發自驅動線圈！ 8之磁場的驅動頻率改變。 現在參考圖3,顯示本發明之無纜觸控筆12的具體實施 例其可在本文所述之觸摸位置感測系統背景下予以實 施。根據圖3所示之具體實施例，觸控筆12容納電子元件 52其可包括振蘯益電路55，以及纏繞於鐵磁體圓柱體53 周圍的線圈54。鐵磁體圓柱體53用於增加信號振幅。當將 觸控筆12放置於施加之磁場内時，例如，產生於觸摸位置 感測器（例如數位轉化器）或顯示器之表面的施加之諧波磁 場將通量耦合至線圈54。 鐵磁體線圈配置56與電子元件52之分離並聯連接電容器 共振’且最初係調諧至激發場頻率。並聯線圈-電容器組 126583.doc -14 - 200832201 合係連接於觸控筆尖端57與觸控轉蔽59之間。屏蔽59可 形成觸控筆外殼之部分或以其他方式連接至觸控筆外殼， 以便使用者握持時手部可觸摸並因此接地1㈣可係定 位成在觸控筆12之電路區域上延伸，較佳的係具有不連續 形狀’例如”C”型，以便避免否則可出現於閉路屏蔽配置 内的渦電流。 觸控筆尖端57電容性耦合至觸摸位置感測器，從其可獲 得位置資訊。為依據一項具體實施例提供觸控筆狀態^ 訊，鐵磁體線圈配置56為電子元件52供電，其可包括低功 率振簠器或提供於振盪器電路55上之振，該振幅在該 (等）振盪器頻率下調變觸控筆尖端電壓。改變振盪頻率以 反映觸控筆狀態，例如切換閉合或尖端壓力改變。 圖4說明根據本發明之具體實施例的觸摸位置感測器之 額外組件。處理器22係耦合至驅動迴路電子元件16、感測 器介面電子元件20、及通信介面24，如圖！所示。處理器 22協調驅動迴路電子元件16及感測器介面電子元件之操 作，並經組態用以決定觸控筆/手指位置/角度及觸控筆狀 態。觸控筆/手指位置/角度及觸控筆狀態決定較佳的係由 處理器22根據下文詳述之方法執行。 經由圖1所示之通信介面24將藉由處理器22計算之觸控 筆位置及狀態資訊傳達至電腦及/或顯示器26。例如，可 將通信介面24配置為RS-232或USB介面。處理器22可經組 態用以直接驅動顯示器26。或者，可將電腦28耦合至通信 介面24並從處理器22接收位置及狀態資訊，以及驅動其顯 126583.doc -15- 200832201 不器。處理⑽或電腦28可經組態心㈣滑鼠速度、動 量及其他因數，以增強使用者對感測系統μ懲驗。
圖4之感測器介面電子元件2〇係顯示為包括數個組件， 包括放大及濾波電路64、解調變器“、及類比至數位轉換 器68。依據一方法，藉由圖4所示之感測器介面電子元件 2〇處理在觸摸位置感測器14之電極測量的觸控筆信號。例 藉由可與驅動信號產生器17之驅動頻率同步的解調變 器66處理放大H皮之觸控筆信號。藉由a/d峨位化解 調變之觸控筆k號，並將其輸入處理器22。 應注意，可在感測器介面電子元件2〇内包括其他解調變 器電路，以復原觸控筆狀態資料，並且可將此狀態資料傳 達至處理為22。例如，熟知的振幅解調變電路可用於偵測 已接收觸控筆信號之振幅調變。熟知的頻率解調變電路可 用於偵測振幅調變之頻率，例如，此類頻率指示觸控筆狀 態切換之狀態。 圖5顯示本發明之觸摸位置感測系統之另一具體實施 例。如圖5内所示，感測器介面電子元件2〇之包絡偵測器 電路30經組態用以偵測在感測器14之個別跡線上發展的信 號。藉由A/D轉換器電路32數位化包絡偵測器電路30所輸 出之信號。感測器14之各跡線可具有專用A/D轉換器32。 或者，兩個或更多跡線可經由具有充分切換頻率之開關共 享一共同A/D轉換器32。 圖6說明根據本發明之具體實施例的觸摸位置感測器之 額外組件。依據一組態，感測器14之各跡線係耦合至包絡 126583.doc -16- 200832201 偵測器30之輸入。將各包絡偵測器30耦合至A/D轉換器 32。例如，若感測器14經組態用以包括n個跡線（例如 16)，將提供N個包絡偵測器30及N個A/D轉換器32。包絡 债測器30較佳的係經組態用以提供充分增益，以使最終信 號匹配A/D轉換器3 2之要求。包絡债測器3 0可經組態用以 產生具有與說明感測器信號之上限的假想線相同之形狀的 信號。此一組態中，包絡偵測器30有效地將1〇〇 kHz信號 (上述說明性範例中）轉變為更容易藉由Α/d轉換器32數位 化之低頻率信號。 圖7顯示與藉由圖6所示之包絡偵測器30實施的觸控筆信 號調節相關聯之三個波形。信號跡線1〇〇顯示驅動線圈18 上的100 kHz之驅動信號叢集。信號跡線1〇2係回應驅動信 號叢集之觸控筆處電壓。信號跡線104係包括偵測器電路 (即圖6所示的包括偵測器3〇之一）之一通道的輸出。信號跡 線104代表藉由觸控筆產生並由感測器跡線接收的信號之 包絡。 圖6所示之系統包括信號處理模組8〇，其在接收自A/D轉 換器32之數位信號上執行數個操作。總之，信號處理模組 8〇針對發展觸控筆位置資料9()之目的在接收自感測器以之 跡線L號上執行各種操作。此類觸控筆位置資料列通常包 括觸控：相對於感測器WX_Y位置及距離⑺。可從接收 自感測器14之跡線信號獲得其他資料，例如觸控筆狀態資 料及觸控筆角度，如下文所詳細說明。 如圖所示’信號處理模組80包括_或多個遽波器82、最 126583.doc -17 - 200832201 大峰值定位器84、曲線符合模型％、及内插器 解，可將信號處理模組80之組件實施在硬 %瑕軟體、或硬 體及軟體之組合中。依據各種具體實施例’信號處理模組 80在包含圖7所示之數個（例如至少三個）脈衝的資料長度上 運作。
化脈衝串列資料，輸請係代表來自N個跡線之各跡線的 脈衝之大小的N(例如16)值。 如先前所述，跡線信號102及1〇4呈現的多個峰在每次給 予驅動線圈18 100 kHz驅動信號之一叢集時得到。圖8顯示 輸入包絡偵測器電路30之上述類型的信號串列。接著透過 圖6所示的信號處理模組8〇之一系列處理步驟傳送此數= k號處理模組80之N個輸入通道的各個具有一對常數， 其可加以選擇以校正包絡偵測器電路3〇内之信號串列的增 益及偏移之初始差異。乘以第一常數及加和第二常數值線 性地縮放該等資料。該等常數可在實驗中決定，例如藉由 觀察各通道之輸出，而無需觸控筆及適當地調整常數對。 將時間濾波器82應用於N個通道之各個，以減小雜散 振盪雜訊對通道之影響。可使用數種不同濾波器。一種適 當濾波器82係3點移動平均值濾波器。此濾波器82平滑資 料’但不會大幅移除信號之保真度。可刪減資料，以排除 位於脈衝串列之開始及結束的脈衝。 接著藉由濾波器82從資料中移除基線，以校正可影響峰 值最大絕對值的中至長期雜訊。識別脈衝串列内之一最大 值，以及去此最大值兩侧一固定距離的兩點。兩侧點係選 126583.doc • 18 - 200832201 擇為與峰值間隔一距離，以確保信號位於基線。計算包括 兩侧點之一線條。接著從圍繞最大值之資料減去該線條。 此有效地移除最大值周圍的任何傾斜基線。圖9顯示圖8所 示之輸入信號串列的時間與基線濾波的結果。 接著藉由搜尋峰值之最大值使用最大峰值定位器科決定 用於N個輸入之各輸入的分析值。依據一方法，平均化峰 值頂部的十個點，以移除高頻率雜訊，並指派該等資料一 位置。圖1G所示之曲線圖中，為簡單起見僅顯示8個感測 器跡線。圖10之曲線圖顯示觸控筆係大致地保持在位置 3上。感測器14之各跡線的振幅值係曲線符合模型“之 前的預處理階段之輸出。 透過決定資料最佳符合的曲線符合模型86將來自最大峰 值定位器84的輸出值傳遞至選定曲線。可冑施曲線符合模 型86以使用迭代最小平方符合演算法來最佳化一或多個參 數。以下說明性範例中，最佳化三個此類參數。第一參數 說明峰值之位置，其係顯示於圖1〇之位置"3”上。此位置 代表觸控筆尖端位置之預測。第二參數係♦值振幅。此參 數係說明觸控筆尖端遠離感測器之度量。第三參數說明峰 值寬度。由於曲線符合模型86係以最小符合參數符合已知 形狀之曲線，内插器88可非常準確地内插於點之間。圖U 顯示用於典型資料集之符合曲線。 已發現曲線符合模型86所使用之開始等式可對資料與曲 線之符合程度具有顯著影響。儘管可使用習知曲線，例如 高斯（Gaussian)及勞倫茲（L〇rentzian)曲線，由本發明者實 126583.doc -19- 200832201 施之一特定曲線提供優良結果。依據此方法，曲線符合模 型8 6使用基於保持於導體平面上方之固定電荷的靜電模型 之曲線。 現在參考圖12，顯示位於半徑&之球體上並且保持球體 中心至平面S，之距離D的固定電荷Q之描述。假定〃—丄，
2D 计异球體與平面間之電容。此計算給出以下結果：
V = 4πε0α l + r +
[i] 此結果可用於在與球體之不同距離下定義球體與有限寬 度之跡線間的相對電容。此係一近似值，並假定所有跡線 具有相同寬度且足夠長，而長度視為相較於球體為無限。 較佳的係給此函數新增變數，以考慮基線漂移及放大因 數。結果係說明球形觸控筆尖端對感測器跡線之影響的五 個變數模型。
找到球體與平面間電容之能力可供理解手指或觸控筆如 何與感測器内跡線互動。物件與—組χ_γ導電跡線之電容 性耦合形成數種類型之觸摸螢幕技術的基礎。某些情形 中=亥物件係-手指。其他情形中，物件係握在手中的觸 控筆或指標。兩種愔开4 φ 句存在跡線與物件間的電容。 用於驅動跡線或觸控筆之電容及頻率值決定偵測 生之信號。 在上文提供之說明性範 動觸控筆，並將觸控筆尖 例情形中，採用1〇〇 kHz信 端電壓耦合至感測器之一 號驅 組跡 126583.doc -20- 200832201 線。考慮平行於γ軸展開並沿χ軸在某些均勻間距下隔開 的一組較長窄跡線以及觸控筆位於χ_γ原點上方之某一高 度Ζ下的簡單情形中，可測量該等跡線之各跡線之電壓並 產生類似於圖11所示之曲線圖。 觸摸位置感測器件之主要目的係決定Χ-Υ平面内之觸摸 位置。數個方法已用於使資料符合連續函數，以決定觸控 筆或手指座標。先前已使用線性内插，從而符合高斯等式 或符合勞倫茲等式。如上所述，以及如下文所完全發展， 圖6所示之曲線符合模型86使用基於保持於導體平面上方 之固定電荷的靜電模型之曲線。 已知可藉由影像方法透過連續近似值計算某些場。藉由 況明，可按以下方式並參考圖〗3計算接地導電平面附近之 帶電球體電容。以下等式中，球體及平面由一點電荷集取 代’其維持該等表面等位。 最初，電荷Q1位於球體中心，如圖13所示，其使球體而 非平面等位。（^之影像卜Q)i位於平面右方。此使得平面等 位，但破壞球形等位。作為回應，Qi之影像Q2位於球體内 部，使球體再次等位，但破壞平面等位。繼續此程序，其 迅速會聚，直至實現所需精確度。 ^ Γ ^ ^，則以下各項適用：
Qi = Qi 〇2 ^ rQj Qs-i^Qi 126583.doc •21 - 200832201 Q4 - α- Qi
Qi 等等。球體上總電荷由下式給出： Q-Q1{1+r + ^LT + ····.·) 應庄思’僅Q!有利於其電位。電荷―卩^及使球體電位為 零。相同情況發生於所有以下電荷對。球體電位因此由下 式給出：
γ- Qj 4 πβ〇 a 球體與平面間電容由下式給出： r=£. - . v--HU— = 4 πε〇α{1 + r +.........)· 平面存在因此增加球體電容。關於接地導電平面附近之帶 電球體電容的額外細節可在Paul L〇rrain與Dale C〇rson之 ’’Electromagnetic Fields and Waves1’第 2版第 150至 152 頁中 發現，加州舊金山W.H· Freeman and Company出版 (1970) 〇 由於透過此電容耦合之信號直接隨電容變化而變化，可 將所有常數收集於單一項k内以簡化麻煩，並且僅需考虞、 前四項。若在此說明性範例中假定該等考量，函數行為方 式如下： 126583.doc -22- 200832201
2 Dis
CapExp = Expand[lc * a
Cap = k * a 1 + y ▲一 r ___ ’ 2 ^：r2> (^iSr) J； - r2 r3 1 + r+-- +-1_ }
1 Χ'Γ 卜1”（卜占)P
CapSim = SimplifyicapExp] 三上5· - 8 a) DJ：^：li^Di33 + 16 a£j^32 d“5 k 4 Dis (a4 - 6a2 Dis2 + 8 Dis4) " 以上等式係用於說明電容如何作為與球體中心之距離 Dis之一函數而變化的表達式。若並非無限平面，在平行 於Y軸之相同平面上存在單一跡線系列，可藉由以下式取 代Dis(距離）並解等式而決定位於位置χ之跡線的近似電 容。假定常數值並設定z為3,可在各種χ值下解出電容。
】;
Dis = V 22 + χ2 ； CapExp = Expand[k * __r3
CapSim =： Simplify [CapExp] ak (a5-8a3 (x2 + z2)-16a2 (χ2 + z2}3/2 + 4 (a2.4 (X2 + Z2}) 16 a (X2 + z2〉、32 (χ2 + z2)5/2) (a2 - 2 (x2 + z2) ^ ' x = Range[-20, 20, 1]; z = 3; a = 1; k = 1. 〇 ；
圖14顯示使用與x成一函數關係的上述等式之資料曲線 圖。發明者對觸控筆產生之電壓的測量已確認上述等式亦 符合實驗資料。 需要就X及y、z定義距離。同時，可添加額外項，其允 126583.doc -23- 200832201 許將曲線圖定位於原點以外之位置
Clear [xf zr a, k];
Bis = Λ/ z2 + (x - xpos)2 + (y - yp〇s)2 ; r3 •r2 (1-r”（1_备）
CapExp = Expand[k * a
CapSim = Simplify [CapExp】 f【x一, 2a ___β •/(x - xpos)2 V (y - ypos)2 + Z2 a2- 4 ((x-xp〇S)2+ (y - yp〇S)2 + 22) +
^vTx-xpos)^ + (y-yp〇s)2 + 2^ (-a2 + 2 ( (x-xpos)2 + (y-ypos)2 + 22) V I
[2] 上述結果可用於符合從X-Y感測器條之格柵收集的二維 貢料。二維版本產生更多需要符合的點，且會增加符合位 置之準確度。實驗條件中，在值i下符合k、a、及z值可較 有用。 如先前參考圖6所述，透過決定資料最佳符合之曲線符 合模型㈣來自最大峰值定位器84之輸出值至傳遞至選定 曲線’較佳的係基於保持於詳細說明之導體平面上方的固 定電荷之靜電模型的曲線。曲線符合模型86可用於最佳化 各種參數，包括峰值位置及峰值振幅。 說：觸控筆尖端位置及其距離感測器表面之高度的該等 =個付合參數可繼續傳遞至顯示器狀態機。狀態機可經組 悲用以使用觸控筆高度來決定觸控筆是否懸停或書寫於感 測15表面上。若觸控筆在書寫，可將觸控筆位置作為點描 心於曲線圖上。若其懸停，狀態機可經組態用以將游桿移 動至觸控筆位置，但不料—點。圖15顯示關於—㈣觸 控筆預測位置對觸控筆實際位置，其相互一致。 126583.doc •24- 200832201 現在參考圖16，其說明根據本發明之具體實施例與觸控 筆位置摘測相關聯的各種程序。圖16所說明之觸控筆位置 债測方法涉及基於實體感測器設置之初始校準程序，之後 可使感測器資料符合基於保持於導體平面上方之固定電荷 的靜電模型之曲線，如上所述。圖16之程序可在定向於感 測器表面上時使用一演算法決定觸控筆尖端之位置，該演 异法使感測器輸出資料符合基於上述靜電模型之分析函 數’並内插觸控筆位置。輸出指示器可用於指示觸控筆是 否懸停於感測器表面上方或觸摸感測器表面。 如先前所述，可將靜電模型定義為包含五個分離符合參 數：三個說明位置之參數以及兩個說明形狀之參數。可修 改上述等式[2]，以包括所有五個變數（A、b、c、D、E)， 從而如下定義符合曲線： E+B(4 + ((2A)/sqrt((r_C)2+D2))-((4A2)/A2-4((r-C)2+D2)))+ ((A3)/sqrt((r-C)2+D2)(-A2+2((r-C)2+D2))))) [3] 繼續參考圖16，依據本發明之具體實施例的校準程序可 涉及將觸控筆保持於感測器格柵上方，以及從N個感測器 通道收集信號200以提供預先調節校準資料202。此資料係 在最小平方方法中符合206具有上述五個參數（八至幻之靜 電模型204。 保持說明曲線形狀之兩個參數（A、D)恆定，並用作所有 未來資料符合之輸入。正常使用中，N個資料通道係以最 小平均方式收集210及符合212使用兩個固定參數（A、D)及 三個可變參數（B、C、E)之模型，其說明觸控筆之位置。 126583.doc -25- 200832201 此回歸之輸出係觸控筆相對於感測器之位置218，以及來 自觸控筆之信號的振幅216。針對觸控筆位置之各改變重 複214此程序210至218。 根據一校準程序，可採用半徑可為2 mm之尖端固定觸 控筆。可將觸控筆黏著於X動作級上的觸控筆固定器。可 整該級以在感測器表面上以1 mil增量移動觸控筆。可將 感測器製造成包括（例如）寬度為〇·75 mm且中心相隔3 mm _ 之1^個（例如16)跡線。感測器較佳的係連接至處理器或電 腦，其支援協調感測器資料之收集的軟體，如先前所述。 百先可從感測器表面移開觸控筆（大約5英吋），並針對n 個通道之各通道採用背景值。接著將觸控筆向感測器表面 降低，直至觸控筆尖端觸摸感測器表面（或間隔物），然後 升高大約1 mil。對於校準程序，可在感測器中間的跡線之 -中間視覺地對準觸控筆尖端，儘管可使用其他方位。接 著藉由處理器收集用於!^個線條之各線條的值。 • 然後可使1^個資料通道符合由上述等式[3]定義的五參數 靜電模型。為減小模型對開始條件之相依性，線性内插可 用於在N個通道之各通道間增加1〇〇點。在]^=16個通道之 ㈣中，刪資料點可經受最小平方常式，以調整五個參 • 數，直至模型使資料符合最小殘餘。 圖17Ah7E顯示五個參數對符合曲線形狀之影響。圖 17^D顯示參數對符合曲線形狀之影響。例如，圖17A顯 示調整參數A至數個值同時保持參數3至丑恆定的影響。圖 ΠΒ顯示調整參數w數個值同時保持參數ak至雌定的 126583.doc -26 - 200832201 影響。圖i7C顯示調整參數0至數個值同時保持參數八至〇 及E恆定的影響。圖17D顯示調整參數E至數個值同時保持 參數A至DM的影響。圖17E顯示用於編㈣合曲線上觸
控筆尖端之位置的參數C之影響，同時保持參數八至3及D 至E恒定。 校準程序後’接著固定參數AU，並將其用於所有未 來符合。每次需要觸控筆位置決定時，收集來自n個通道 # <資料。透過決定最佳資料符合之曲線符合模組將此資料 集傳遞至所說明之曲線。曲線符合模型使用迭代最小平方 符合演算法以最佳化作為B、c、及_上述三個參數。第 多數B係乘法因數’而參數E係加法偏移。參數c說明峰 值位置。此位置代表觸控筆尖端位置之預測。由於處理器 使已知形狀之曲線與最小符合參數符合，處理器可非常準 確地内插於點之間。圖18内描緣用於典型資料集（此範例 中用於N=16個通道）之符合曲線。 # 為驗證上述觸控筆位置決定程序之功效，橫跨感測器表 =以1 mil增量步進觸控筆。從上述演算法計算的觸控筆尖 《位置係相對於實際尖端位置加以描搶。圖19中顯示此曲 線圖。藉由描繪實際資料與最佳符合線之間的差異突出預 # 狀非系統性錯誤。圖20中顯示此殘餘曲線圖。從圖2〇之 :線圖可看出’存在對應於感測器跡線間距之週期性錯 人可修改上述說明性範例，以最佳化用於最小錯誤之符 口例如，可調整饋送至符合演算法内之資料通道的數 126583.doc -27- 200832201 目。為最小化錯誤可降低或升高 μ <邛问此數目。亦可延伸符合演 异法以同時符合X及γ資料，從 , 攸而稭由在符合演算法内包 括更多點進一步最小化隨機雜訊。 本文所述之觸控筆位置偵測方 J乃凌徒供數個優點，包括高 度準確地決定觸控筆位置以 罝乂及減小由於最小平均符合之平 均化效應引起的位置雜訊。偵| 彳貝凋方法可校正感測器/數位 化表面之邊緣的位置’其中資料之—側面較稀疏。該方法
亦提供觸控筆高度之輪出量測，其可用於決定觸控筆懸 停0 重要的係能夠決定將觸控筆保持於觸摸位置感測器件 (例如數位轉化器)表面上的角度。高精確度應用中，例 t ’已發現觸控筆角度可對觸控筆之報告位置引入明顯錯 誤例如’本發明之系統可實施成提供實際觸控筆位置之 25微米内的觸控筆位置決定。觸控筆角度引起的位置錯誤 可大至35微米’其在此說明性範例中顯著大於25微米之目 “準碟度。圖21中顯示此錯誤之範例，其說明由於觸控筆 角度變化引入的位置錯誤。 、根據本發明之具體實施例’當觸控筆相對於感測器表面 成一角度時，可實施符合演算法以預測觸控筆尖端位置， 其具有與角度成正比之錯誤。使用該角度，可移除此錯 誤。此外，可將角度用作分析參數，以唯一地識別簽名或 筆跡。依據本發明之具體實施例，可根據最佳資料符合之 不對稱性或偏斜決定保持於數位化媒體上方的觸控^角 度。 126583.doc -28- 200832201 根據一項說明性具體實施例，並參考圖23A及23B，可 採用具有（例如）2 mm半徑之尖端401固定觸控筆4〇〇。觸控 筆400係顯示為採用延長之角度設定黏著於觸控筆固定器 402。此說明性範例中，感測器4〇4係顯示為包括表面4〇6 及基板405，其上圖案化〇·75 mm寬度之n個跡線4〇2，其中 〜相隔3 mm。感測器404較佳的係連接至處理器或電腦， 其支援協調感測器資料之收集的軟體，如先前所述。 依據一方法，首先可從感測器404之表面4〇6移開觸控筆 400(大約5英吋），並針對]^個通道之各通道採用背景值。 接著將觸控筆400向感測器404降低，直至觸控筆尖端4〇1 觸摸感測器表面406(或間隔物），然後可將其升高大約i mil。可在感測器404中間的跡線402之一中間視覺地對準 觸控筆尖端401。接著收集用於N個通道之資料。此程序對 於觸控筆角度之右干没定的各設定重複，例如範圍從4 $度 至丨35度之角度。接著可根據圖22所示流程圖分析收集之 資料。 現在參考圖22，顯示根據本發明之具體實施例用於決定 觸控筆角度及校正角度引起之位置錯誤的方法之流程圖。 參考圖22,如參考圖16所述，收個通道（例如16)的感 測器資料200並以最小平均方式符合212一靜電模型，其使 用兩個固定參數（A、D)及三個可變參數（B、C、E)來說明 觸控筆位置。此回歸之輸出係觸控筆相對於感測器之位置 218 ’以及來自觸控筆之信號的振幅216。針對觸控筆位置 之各改變重複此程序。 126583.doc -29· 200832201 應主思，五個參數符合（參見圖16之步驟2〇6及2〇8)最初 糸在90度觸控筆:貝料上執行，以決定用於所有隨後符合之 開=參數。使用三個參數符合212及該等開始參數符合觸 控筆角度資料集之各個。圖24A至24C針對各種觸控筆角 度顯示說明性原始資料及最佳符合線。
计异原始感測器資料2〇〇與符合212之間的差異3〇〇，其 稱=殘餘，並藉由沿—維度比較觸控筆兩側上的殘餘差異 決= 302偏斜參數3〇4。可藉由從原始資料減去最佳符合線 计异殘餘。® 25内顯示用於各種觸控筆角度之殘餘。可看 出符合較佳地匹配90度曲線，但在有尖端觸控筆之邊緣不 δ格，其具有指向尖端方向的失配跡象。 ^可使用數種方法決定偏斜3G4。例 >，可藉由觀察原始 資料决定觸控筆尖端位置。可在峰值任一側上識別與峰值 相隔固定距離的點。該等兩個值之間的差異係偏斜之 里測另一方法涉及採用峰值任一侧上所有點之平均值， 2後採用差異。圖26所示方法用於在12〇度下傾斜的觸控 筆之殘餘。如圖26所示，可使用距離3點方法決定偏斜， 其中位於距中心峰值三點内的點用於差異計算。 偏斜值304以及預定偏斜對觸控筆角度校準資料312用於 计异314觸控筆角度316。預定偏斜對觸控筆角度校準資料 312說明觸控筆尖端位置之角度如何隨偏斜變化。先前可 板準用於特徵化預定偏斜對觸控筆角度校準資料312之函 數因為其取決於系統之尖端半徑及其他實體參數。圖27 顯示可用於使用偏斜決定觸控筆角度之函數。 126583.doc -30- 200832201 偏斜值3_職偏斜對觸控筆尖端位置錯誤 置31(>。預定偏斜對觸控筆尖端位置 錯誤校準貧料306說明籣批箠A山， 化。可將於η〜錯誤如何隨偏斜變 於特行仆、入符合函數所輸出之位置。先前可校準用 =徵化預定偏斜對觸控筆尖端位置錯誤校準資料306之 巧龜_ 、、苑之大知+徑及其他實體參數。圖 U不可用於使用偏斜校正觸控筆位置之函數。 方^範例顯示一方向上觸控筆角度之決定。可應用上述 由沿心轴分離計算的角度之簡單向量加法計算 置^ :筆角度。同樣’藉由將加法校正偏移加入尖端位 ^正函數’該等方法可校正由於書寫表面與顯示器之偏 移引起的觸控筆視差。 在1艮=發明決定觸控筆角度之方法提供數個優點，包括 筆之每一位置準確地決定觸控筆角度，其提供筆跡 =1_應用之增強安全性。其他優點包括根據觸控筆 游標位置。此可顯著增加觸控筆報告位置之準確 性。其他優點包括由於書寫表面與顯示器分離一距離引起 =之校正。另外’此類方法之計算量不會強至超過位 置叶鼻。 基於圖解及說明的目的，前面已提出本發明各種具體實 施例的說明。其並不希望毫無遺漏’或將本發明限於所揭 不的具體形式。在以上教導的啟發下，可能有許多修改及 變更。例如’本文所說明之摘測方法可結合各種觸摸工且 126583.doc -31 - 200832201 使用，包括係鏈工具及容納電池或其他電源來源之工具。 本發明之範疇並非受限於此一詳細說明，而是受後附申請 專利範圍的限制。 【圖式簡單說明】 圖1係根據本發明之具體實施例的觸摸位置感測系統之 圖式’其包括無纜無電池觸控筆及觸摸位置感測器件； 圖2係根據本發明之具體實施例用於產生由觸控筆接收 之激發磁場的裝置之圖式； 圖3係根據本發明之具體實施例與觸控筆合作之觸摸位 置感測器件的各種組件之圖式； 圖4係根據本發明之具體實施例實施的觸控筆之各種組 件的圖解； 圖5係根據本發明之具體實施例與觸控筆合作之觸摸位 置感測器件的各種組件之圖式； 圖6說明根據本發明之其他具體實施例的觸摸位置感測 之各種組件； 圖7顯不與藉由圖6所示之包絡偵測器實施的觸控筆信號 調節相關聯之三個波形； 圖8顯不輸入圖6所示之包絡偵測器電路的一類型之信號 串列； ® 9|員tf圖8所τ之輪入信號串列的時間與基線濾波的結 果； 圖1 〇』不對應於針對觸摸感測ϋ之跡線發展的通道信號 之峰值振巾田的右干峰值點，各峰值點係由圖6所示之最大 126583.doc -32- 200832201 峰值定位器決定； 圖11顯示根據本發明之具體實施例用於典型感測器資料 集之符合曲線； 圖12及13顯示位於半徑a之球體上並且保持球體中心至 平面S’之距離D的固定電荷q之描述，藉此可獲得基於保持 於導體平面上方的固定電荷之靜電模型的一曲線； 圖14係根據本發明之具體實施例使用基於保持於導體平
面上方的固定電荷之靜電模型的一曲線發展之資料的曲線 圚， A圖15係根據本發明之一曲線圖，其顯示關於一軸的觸控 筆之預測位置對實際觸控筆位置之一致； 圖兒月根據本發明之具體實施例與觸控筆位置偵測相 關聯的各種程序； 至D係根據本發明之具體實 符合曲線形狀之影響的曲線圖； 圖17Ε顯示根據本發杏 端在符合曲線上之位¥:例用於編碼觸控筆尖 圖胸-田符合參數之—的影響； 3 ♦、、、員不用於根據本發 且 器資料集之符合曲線；η體實㈣處理的典型感测 ^係根據本發明之具體實施 許多觸控筆位置的實 用於Mm之 圖⑽顯示符合=签控對符合位置曲線圖； 曲線圖，該曲線圖顯位置對實際觸控筆位置之殘餘的 位置預測中之=不根據本發明之具體實施例的位置對 126583.doc -33 - 200832201 圖21係顯示由觸控筆角度改變引起的位置錯誤之曲線 圖， 圖22係根據本發明之具體實施例用於決定觸控筆角度及 校正角度引起之位置錯誤的方法之流程圖； 圖23A及23B係根據本發明之具體實施例可用於決定觸 控筆角度對感測|§輸出信號之影響的實體設置之圖式； 圖24A至24C係根據本發明之具體實施例用於各種觸控 筆角度之原始感測器資料及最佳符合線的曲線圖； 圖25係根據本發明之具體實施例用於各種觸控筆角度之 殘餘的曲線圖，該等殘餘係藉由從原始資料減去最佳符合 線來計算； 圖26係根據本發明之具體實施例可使用距離3點方法決 定偏斜之殘餘對位置曲線圖； 圖27顯示根據本發明之具體實施例可用於使用偏斜決定 觸控筆角度之函數；以及 圖28顯示根據本發明之具體實施例用於使用偏斜校正觸 控筆位置之有用函數。 雖然本發明可使用各種修改及替代形式，但是其細節已 經由圖式中的範例加以顯示並已加以詳細說明。然而，應 明白’所說明的特定具體實施例並不用來限制本發明。相 反’本發明可涵蓋屬於隨附申請專利範圍所定義之本發明 範疇内的所有修改、等效方案及替代。 【主要元件符號說明】 10 觸摸位置感測系統 126583.doc -34- 200832201
11 感測器件 12 觸控筆 14 觸摸位置感測器 16 驅動迴路電子元件 18 線圈 20 感測器介面電子元件 22 處理器 24 通信介面 26 顯示器 28 電腦 30 包絡偵測器電路 32 A/D轉換器 52 電子元件 53 鐵磁體圓柱體 54 線圈 55 振盪器電路 56 鐵磁體線圈配置 57 觸控筆尖端 59 觸控筆屏蔽 64 放大及過渡電路 66 解調變器 68 類比至數位轉換器 80 信號處理模組 82 遽波器 126583.doc -35- 200832201 84 最大峰值定位器 86 曲線符合模型 88 内插器
90 100 102 104 200 212 觸控筆位置資料 信號跡線 信號跡線 信號跡線 感測器資料 參數符合 216 大小 218 3 04
306 310 312 316 400 401 402 404 405 406 位置 偏斜參數 預定偏斜對觸控筆尖端位置錯誤校準 資料 觸控筆位置 預定偏斜對觸控筆角度校準資料 角度 觸控筆 尖端 觸控筆固定器 感測器 基板 表面 126583.doc -36-
Claims (1)
- 200832201 十、申請專利範圍： 1. 一種用於一包含具有一觸摸表面之一電容性觸摸感測器 之觸摸位置感測器件内之偵測方法，該方法包含： 回應该觸摸表面上或附近之一觸摸工具而在該觸摸感 測器發展觸摸信號； 使與該等觸摸信號相關聯之資料符合一預定曲線，該 預疋曲線係由一導電平面附近之一帶電球體定義，該帶電球體代表該觸摸工具之一末端，該導電平面代表該觸 摸表面；以及 使用該等資料所符合之該預定曲線決定該 對於該觸摸表面之一位置。 、〃、相 2·如請求項1之方法，其中該預定曲線進一步係由作為該 帶電球體與該導電平面間的距離之一函數而變化“ 容定義。 一電 步係由分別代 ，其維持該帶 3 ·如請求項1之方法，其中該預定曲線進一 表該帶電球體及導電平面之點電荷集定義 電球體及導電平面等位。 其中決定該位置包含使用該預定曲 4·如請求項1之方法 線内插該位置。 5· 未項1之方法，▲中決定該位置包含決定該觸模工 〃目對於該觸摸表面之一 X-Y位置及一高度兩者。、 6·如請求項1之方法，其中： 該觸摸感測器包含複數個格柵導體；以及 符σ與該等觸摸信號相關聯之資料包含符合與在該複 126583.doc 200832201 7. 數個格柵導體之各個發展的一觸摸信號相關聯之資料。 如睛求項1之方法，其中該觸摸工具包含—手指，並且 該觸摸工具之該末端包含該手指之一尖端。 、 8·如请求項1之方法，其中該觸摸工具包括—觸控筆。 月求項1之方法，纟中該觸摸工具包含—無 觸控筆，該方法進ϋ含： …、電池 在該觸摸位置感測器件產生一驅動信號；使用該驅動信號為該觸控筆通電； 從該通電觸控筆發射一觸控筆信號至該觸摸感測器； 回應該觸控筆信號而在該觸摸感測器發 “縮’ 信號；以及 ^徑筆觸摸 ，用與該等觸控筆觸摸信號相關聯之資料所符合之該 預定曲線決定該觸控筆相對於該觸摸表面之一位詈μ 10·如請求項9之古、土 ^ , 、 方法’其中決定該觸控筆之該位置包含決 定該觸控筆相對於 、 罕邳對於該觸杈表面之一 χ_γ位置及_高度兩 11.如請求項9之方法，其包含： 在該等觸控筆觸摸信號上執行包絡偵測； 數位化該等包絡信號；以及 t用與該等數位化包絡信號相關聯之資料所符合之該 線决疋該觸控筆相對於該觸摸表面之該位置及一 兩度的一或兩者。 12·如請求項9>士、+ . ^ 方法，其進一步包含當該觸控筆接觸該觸 拉表面時以_唾 .^ ^ 第一方式‘示該觸控筆之該位置，以及當 126583.doc 200832201 該觸控筆相對於該觸摸表面懸停時以不同於該第一方式 之一第二方式指示該觸控筆之該位置。 13·如請求項12之方法，苴中 古々七人— 一 ^ 弟一方式包含在一顯示器上 才日不該觸^吴表面1 ljl* ^ ± 、衣面上觸控筆接觸之一位置呈現一點或其他 標記，以及該第-士斗、—A丄 罘一方式包含在該顯示器上近似於該懸 觸控筆相對於該趨姆本 1觸摸表面之位置的一位置呈現一游標。 I4·如請求項9之方生 ^ ^ Α 乃忐，其包含決定該觸控筆相對於該 感測器之一角度。 、 15 ·如讀'求項14之、土 4+ 1 ，/、中根據該等殘餘資料之偏斜決定 該角度。 16·如咕求項14之方法’其中決定該觸控筆相對於該觸摸表 面之該位置包含當決定觸控筆位置時校正該觸控筆之角 度。 17·如睛求項16之方沐使士α 万去其中根據該等殘餘資料之偏斜校正 該角度。 mμ求項9之方法’其中發射該觸控筆信號包含從該通 電觸控筆發送指示一或多 a、 ^ 1U獨控筆狀悲之資訊至該觸摸 感測器。 ' 19. 如明求項18之方法，其中該等觸控筆狀態包含等效於— 或多個滑鼠狀態的一或多個狀態。 20. —種觸摸位置感測器件，其包含： 一觸摸感測器，盆包合一 八匕S 觸拉表面及經組態用以回庫 該觸摸表面上或附近之一總〜 騰 觸抵工具而產生觸摸信號的一 或多個轉換器；以及 126583.doc 200832201 一處理器，其係耦合至該觸摸感測器，該處理器經組 怨用以使與該等觸摸信號相關聯之資料符合一預定曲 線’該預定曲線係由一導電平面附近之一帶電球體定 義’該帶電球體代表該觸摸工具之一末端，該導電平面 代表該觸摸表面，該處理器進一步經組態用以使用該等 貪料所符合之該預定曲線決定該觸摸工具相對於該觸摸 表面之一位置。 21.如請求項20之器件，其進一步包含·· 驅動電路，其係提供於該觸摸感測器處並經組態用以 產生一驅動信號；以及 無魔無電池觸控筆，其包含藉由該驅動信號通電之 電路，該觸控筆經組態用以回應該驅動信號而發射一觸 控筆信號； 其中回應該觸控筆信號而在該觸摸感測器發展觸控筆 觸摸#说，以及該處理器經組態用以使用與該等觸控筆 觸摸信號相關聯之資料所符合的該預定曲線決定該觸控 筆相對於該觸摸表面之一位置。 22·如請求項21之器件，其進一步包含： 調卽電路其包含麵合至該觸摸感測器並且經組態用 以在該等觸摸信號上執行包絡偵測以產生包絡信號之一 包絡偵測器，以及經組態用以數位化該等包絡信號之一 類比至數位轉換器； 其中該處理器係耦合至該調節電路並且經組態用以使 用與該等數位化包絡信號相關聯之資料所符合之該預定 126583.doc 200832201 曲線決定該觸控筆相對於該觸摸表面之該位置及一高度 的一或兩者。 23·如睛求項2〇之器件，其中該處理器經組態用以決定該觸 摸工具相對於該觸摸感測器之一角度。 • 24·如着求項23之器件，其中該處理器經組態用以根據該等 殘餘資料之偏斜決定該角度。 25·如4求項23之器件’其中該處理器經組態用以在決定觸 控筆位置時校正該觸控筆之該角度。 26·如請求項23之器件’其中該處理器經組㈣以根據該等 殘餘資料之偏斜校正該角度。 27.如明求項2G之器件，其包含麵合至該處理器之一顯示 器。 28·如请求項2G之器件，其中該觸摸感測器包含—矩陣電容 性觸摸感測器。 29·如請求項20之器件’其中該預定曲線進一步係由作為該 • 可電球體與該導電平面間的距離之-函數而變化之一電 容定義。 30.如請求項20之器件，其中該預定曲線進一步係由代表該 • 帶電球體及導電平面之點電荷集定義，其維持該帶電球 - 體及導電平面等位。 3!•如請求項20之器件，其中該處理器經組態用以使用該預 定曲線内插該位置。 32· —種觸摸位置感測器件，其包含： 發展構件，其用於回應該觸摸表面上或附近之一觸摸 126583.doc 200832201 工$而在該觸摸感測器發展觸摸信號； 人付口構件，其用於使與該等觸摸信號相關聯之資料符 σ預疋曲線，該預定曲線係由一導電平面附近之一帶 電球體定義’該帶電球體代表該觸摸JL具之-末端，該 面代表該觸摸表面；以及 、冓件其用於使用該等資料所符合之該預定曲線 決定該觸摸工具相對於該觸摸表面之一位置。 33·如請求項32之器件，其進一 摸工具相對於該觸摸感測器步包含經組態用以決定該觸 之一角度的構件。 34·如請求項33之器件，其進一 具相對於該觸摸表面之該位 步包含用於在決定該觸摸工 置時校正該角度之構件。126583.doc 6·
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