TW201339904A - 觸控筆、壓力偵測系統及其驅動方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種觸控筆，其包含壓力偵測器，其係用以偵測被施加的壓力，用以產生第一頻率之訊號的第一訊號產生器，用以產生第二頻率之訊號的第二訊號產生器，以及根據被壓力偵測器所偵測的被施加的壓力來調整第一訊號產生器以及第二訊號產生器之中的至少一個，以控制第一頻率的訊號與第二頻率的訊號之振幅比的控制器。

Description

觸控筆、壓力偵測系統及其驅動方法

相關申請案之交互參照

本申請案主張於2012年3月26日向韓國智慧財產局提出之韓國專利申請號第10-2012-0030587號之優先權及效益，其全部內容係於此併入作為參考。

本發明之實施例係有關於一種觸控筆、一種含有觸控筆的壓力偵測系統及其驅動方法。

近年來，能夠取代傳統的輸入裝置例如鍵盤與滑鼠，且能夠直接偵測被人手或物件觸碰之位置的數位轉換器、觸控螢幕或其相似物，已經廣泛使用。此外，能夠執行更精細或更精確的輸入(相比於使用人手的系統)的壓力偵測系統之使用趨於增加。

為了執行對應於擔任數位轉換器的觸控筆之書寫壓力 (例如，觸控筆畫線厚度之控制)之各種操作，對於觸控筆之書寫壓力之偵測的需求係逐漸增加。在此，根據相關的技術領域，對應於觸控筆之壓力的變化而改變從觸控筆發射之訊號的頻率並偵測所改變的頻率以感應出觸控筆之書寫壓力的技術已使用。

然而，因為從觸控筆發射之訊號的頻率係連續地變化，頻率偵測操作(例如，快速傅立葉轉換或其相似方式)係重複地執行，因此增加處理時間以及使得硬體配置複雜化。

本發明之實施例的一態樣係提供一種觸控筆、一種不須改變從觸控筆發射之訊號的頻率便能夠偵測觸控筆之書寫壓力的壓力偵測系統及其驅動方法。

根據本發明的一例示性實施例，提供一種觸控筆，其包含可偵測被施加的壓力之壓力偵測器；產生第一頻率的訊號之第一訊號產生器； 產生第二頻率的訊號之第二訊號產生器； 根據被壓力偵測器所偵測的被施加壓力來調整第一訊號產生器以及第二訊號產生器之中的至少一個，以控制第一頻率的訊號與第二頻率的訊號之振幅比的控制器。

其中，第一頻率以及第二頻率係彼此係不相同。

其中，第一訊號產生器以及第二訊號產生器係配置以透過單一訊號發射器分別地發出第一頻率以及第二頻率之訊號。

其中，第一訊號產生器與第二訊號產生器係透過不同的訊號發射器分別地發射第一頻率的訊號與第二頻率的訊號。

其中，控制器係配置用以僅改變第一頻率與第二頻率之訊號之其中之一的振幅，以控制第一頻率與第二頻率之訊號之振幅比。

其中，控制器係配置用以改變第一頻率的訊號之振幅與第二頻率的訊號之振幅，以控制第一頻率與第二頻率之訊號之振幅比。

根據本發明的另一例示性實施例，提供一種壓力偵測系統，其包含觸控筆以及壓力偵測裝置，此觸控筆包含可偵測被施加的壓力之壓力偵測器，產生第一頻率的訊號之第一訊號產生器，產生第二頻率的訊號之第二訊號產生器，可根據被壓力偵測器所偵測的被施加壓力來調整第一訊號產生器以及第二訊號產生器之中的至少一個，以控制第一頻率的訊號與第二頻率的訊號之振幅比的控制器，而壓力偵測裝置係可從觸控筆接收第一頻率與第二頻率的訊號，且根據第一頻率的訊號與第二頻率的訊號之振幅比以偵測被施加的壓力。

其中，第一頻率與第二頻率係彼此相異。

其中，第一訊號產生器與第二訊號產生器可透過單一訊號發射器而分別地發射第一頻率的訊號與第二頻率的訊號。

其中，第一訊號產生器與第二訊號產生器可透過不同的訊號發射器而分別地發射第一頻率的訊號與第二頻率的訊號。

其中，控制器可配置用以僅改變第一頻率與第二頻率之訊號之其中之一的振幅，以控制訊號之振幅比。

其中，控制器可配置以改變第一頻率的訊號之振幅與第二頻率的訊號之振幅，以控制訊號之振幅比。

根據本發明的再一例示性實施例，提供一種壓力偵測系統之驅動方法，包含下列步驟: 偵測被施加的壓力，根據被偵測之被施加的壓力以控制第一頻率的訊號與第二頻率的訊號之振幅比，發射第一頻率的訊號與第二頻率的訊號，接收第一頻率的訊號與第二頻率的訊號，計算第一頻率的訊號與第二頻率的訊號之振幅比，以及從已計算之振幅比計算出壓力。

其中，第一頻率與第二頻率係彼此相異。

其中，控制振幅比之步驟包含僅改變第一頻率與第二頻率之訊號之其中之一之振幅，以控制訊號之振幅比。

其中，控制振幅比之步驟包含改變第一頻率的訊號之振幅與第二頻率的訊號之振幅，以控制訊號之振幅比。

1．．．壓力偵測系統

100．．．觸控筆

110．．．尖端

120．．．壓力偵測器

130．．．第一訊號產生器

140．．．第二訊號產生器

150．．．控制器

160．．．訊號發射器

161．．．第一訊號發射器

162．．．第二訊號發射器

200．．．壓力偵測裝置

210．．．接收器

220．．．壓力計算器

S1、S2．．．訊號

S100~S500．．．步驟

與說明書一起後附的圖式係用以繪示本發明之例示性實施例，並與描述一同說明本發明之實施例的態樣。

第1圖繪示根據本發明的一例示性實施例之壓力偵測系統之示意圖。

第2圖繪示根據本發明的一例示性實施例之壓力偵測系統之配置之方塊圖。

第3圖至第4圖繪示根據本發明的一例示性實施例之控制對應於施加在觸控筆之尖端的壓力的二個訊號之振幅比的操作圖表。

第5圖繪示根據本發明的另一例示性實施例觸控筆之方塊圖。

第6圖繪示本發明的一例示性實施例之壓力偵測系統之驅動方法之流程圖。

下文中，係參考後附的圖式來描述本發明之特定的例示性實施例。當第一元件係描述為耦接一第二元件，則第一元件可直接地耦接第二元件，或可經由一個或多個其他元件間接地耦接第二元件。進一步地，為了清楚說明，係省略對於完全理解本發明之實施例係屬不必要的一些元件。而且說明書中相似的參考符號係對應至相似的元件。

其他例示性實施例之特定的方式將包含在詳細的描述與後附的圖式中。本發明之實施例的態樣以及達成這些態樣的方法，將從以下的例示性實施例詳細描述並參考後附的圖式來闡明。然而，本發明不限於以下揭露的例示性實施例，但是可以各種不同的形式來實現。進一步地說，在後附的圖式中，可省略與本發明所描述的實施例無相關的部分，以清楚地描述本發明之實施例，而在說明書中相同的參考符號將用於描述相同的或相似部分。

下文中，將參考本發明之例示性實施例以及描述例示性實施例之圖式來描述觸控筆，壓力偵測系統，及其驅動方法。

第1圖繪示根據本發明的例示性實施例之壓力偵測系統之示意圖。請參閱第1圖，根據本發明的實施例之壓力偵測系統1包含觸控筆100以及壓力偵測裝置200。

觸控筆100係一種可經由接觸壓力偵測裝置200進而輸入資訊的裝置，觸控筆100係用於代替使用者的手。此外，觸控筆100可改變從觸控筆100發射的二個訊號的振幅比，以使觸控筆100之書寫壓力可被壓力偵測裝置200偵測到。

壓力偵測裝置200舉例來說可為數位轉換器或觸控螢幕，其中觸控螢幕可辨識對應觸控筆100輸入(例如，一預設輸入操作)之資訊，並根據電阻性機制、電容性機制或其相似機制以偵測藉由觸控筆100接觸觸控螢幕之位置。此外，壓力偵測裝置200可從觸控筆100發射的二訊號之振幅比來偵測觸控筆100之書寫壓力(例如，在觸控筆以及壓力偵測裝置的表面之間的壓力)。

本實施例的態樣之特徵在於觸控筆100的書寫壓力感測。因此，將於下面段落描述本實施例觸控筆100以及之壓力偵測裝置200的細節。

第2圖繪示根據本發明的例示性實施例之壓力偵測系統之方塊圖。請參閱第2圖，根據本實施例，觸控筆100可包含壓力偵測器120、第一訊號產生器130、第二訊號產生器140以及控制器150。

壓力偵測器120可偵測施加於觸控筆100上的壓力。例如，壓力偵測器120可根據使用者的書寫操作或根據使用者對觸控筆100的操作，來偵測施加於觸控筆100的尖端110的壓力。尖端110可耦接壓力偵測器120以轉移尖端110產生的壓力或施加在尖端110壓力到壓力偵測器120。用以接觸壓力偵測裝置200之部分之尖端110可從觸控筆100的一端突出。

如上所述，雖然第2圖所繪示之壓力偵測器120係配置以偵測施加在尖端110之壓力，但除了透過施加壓力至尖端110之外，壓力偵測器120亦可偵測到施加至觸控筆100或施加到觸控筆100上的其他類型外部施加壓力。例如，壓力偵測器120可偵測使用者緊握在觸控筆100上的力量。因此，使用者控制自己手握觸控筆100的力量，從而使得控制觸控筆(例如，透過更用力地擠壓觸控筆100)的多種功能(例如，筆跡厚度、顏色改變等等)變成可能。在此情況中，例如，壓力偵測器120可包含可經由改變施加至觸控筆100之壓力而改變電容值的可變電容。此外，壓力偵測器120可包含可變線圈、或可變電阻(例如，可改變電阻值的元件)、或可包含具有可變電容、可變線圈或可變電阻中的至少一個的共振電路。

第一訊號產生器130可產生第一頻率的訊號S1，且可根據控制器150的控制以改變第一頻率之訊號S1的振幅。

第二訊號產生器140可產生第二頻率的訊號S2，且可根據控制器150的控制以改變第二頻率之訊號S2的振幅。

每個第一訊號產生器130與第二訊號產生器140可產生具有固定的頻率的訊號，並且可經由訊號發射器160 (例如，單一訊號發射器)而發出第一頻率的訊號S1以及第二頻率的訊號S2到外部(例如，可向外部發出訊號S1以及訊號S2)。因此，，用以改變頻率之額外的獨立式組件可在第一訊號產生器130以及第二訊號產生器140內省略不用。此外，第一頻率以及第二頻率可為不同的頻率。

控制器150係根據藉由壓力偵測器120偵測到的壓力以控制第一訊號產生器130及/或第二訊號產生器140，從而使控制第一頻率訊號S1以及第二頻率訊號S2之間的振幅比成為可能。在本實施例，控制器150可參考單獨查詢表、公式或其相似物，來改變第一頻率訊號S1及/或第二頻率的訊號S2的振幅以取得其對應於壓力偵測器120所偵測到的壓力之振幅比。

壓力偵測裝置200可接收從觸控筆100發射的第一頻率的訊號S1以及第二頻率的訊號S2，以及從訊號S1以及訊號S2之振幅比來計算出施加到觸控筆100的壓力。因此，壓力偵測裝置200可包含接收器210以及壓力計算器220。

接收器210可接收從觸控筆100的訊號發射器160所發射之第一頻率之訊號S1以及第二頻率之訊號S2。

壓力計算器220係計算由接收器210接收的第一頻率之訊號S1與第二頻率的訊號S2的振幅比，而反向轉換此已計算的振幅比，從而使得計算出施加到觸控筆100之壓力係為可能。在本實施例，壓力計算器220可參考相似於觸控筆100的控制器150之單獨查詢表或公式(或可參考不同的查詢表或公式)。

此外，壓力計算器220可包含對第一頻率之訊號以及第二頻率之訊號為適用或最佳化的濾波器，用以將接收器210接收的訊號劃分成第一頻率之訊號S1以及第二頻率之訊號S2。因此，藉由僅改變具有固定頻率之訊號S1與訊號S2的振幅，以偵測觸控筆100的書寫壓力，而不須執行改變訊號頻率的複雜流程。

第3圖及第4圖繪示於本發明的實施例中，根據施加於觸控筆的尖端之壓力以控制的兩個訊號之振幅比之操作的圖式。第3圖繪示透過改變第一頻率的訊號S1與第二頻率的訊號S2之振幅來控制訊號S1以及訊號S2的振幅比之操作，而第4圖繪示透過當固定或不改變第二頻率訊號S2的振幅而改變第一頻率之訊號S1的振幅來控制訊號S1以及訊號S2的振幅比之操作。

請參閱第3圖的(a)部分，當施加觸控筆100的尖端110之壓力係偵測為A，而當對應於壓力A的振幅比係設定為a1:a2，控制器150可將第一頻率的訊號S1以及第二頻率的訊號S2分别控制為na1以及na2。因此，接收到具有na1的振幅的第一頻率的訊號S1以及具有na2的振幅的第二頻率的訊號S2之壓力偵測裝置200可計算出訊號S1以及S2的振幅比a1:a2，以及從已計算的振幅比可反向計算出施加在尖端110的壓力 A。

此外，參閱第3圖的(b)部分，施加在觸控筆100尖端110之壓力從A改變到B之情形下，且當對應於壓力B的振幅比係設定為b1:b2時，控制器150可分别將第一頻率的訊號S1之振幅以及第二頻率的訊號S2之振幅改變為nb1以及nb2。因此，接收到具有nb1振幅之第一頻率的訊號S1以及具有nb2振幅之第二頻率的訊號S2的壓力偵測裝置200可計算出訊號S1以及訊號S2振幅比b1:b2，以及可從已計算的振幅比來反向計算出施加在尖端110的壓力B。

進一步，參閱第3圖的(c)部分，當觸控筆100與壓力偵測裝置200相分隔或不接觸，亦即，當觸控筆100處在懸停狀態，控制器150可設定第一頻率之訊號S1的振幅為0。亦即，可停止第一頻率之訊號S1的產生，如此，僅有第二頻率的訊號S2被轉移到壓力偵測裝置200。因此，在壓力偵測裝置200僅接收到第二頻率的訊號S2之情況下可代表觸控筆100處在懸停狀態。

請參閱第4圖的(a)部分，當施加於觸控筆100尖端110之壓力係偵測為C，且當對應於壓力C之振幅比係設定為1:1，則控制器150可控制第一頻率之訊號S1的振幅以及第二頻率之訊號S2的振幅為彼此相同。因為第二頻率之訊號S2的振幅舉例來說係被固定在nc1，所以控制器150僅能將第一頻率之訊號S1的振幅控制為nc1。因此，接收到有相同nc1振幅的第一頻率之訊號S1與第二頻率之訊號S2之壓力偵測裝置200可計算出訊號S1以及S2的振幅比1:1，且可從已計算之振幅比來反向計算施加在尖端110的壓力C。

請參閱第4圖的(b)部分，當施加於觸控筆100的尖端110壓力係從C改變到D，而當對應於壓力D之振幅比係設定為d1:c1，而第二頻率之訊號S2的振幅係固定在或設定為nc1。因此，控制器150僅能將第一頻率之訊號S1的振幅控制成nd1。因此，接收到具有nd1的振幅之第一頻率的訊號S1以及具有nc1的振幅之第二頻率的訊號S2之壓力偵測裝置200可計算訊號S1以及S2的振幅比d1:c1，以及可從已計算之振幅比來反向計算出施加在尖端110的壓力D。

請參閱第4圖的(c)部分，當施加於觸控筆100尖端110的壓力係從C改變到0，(亦即，當觸控筆100變成懸停狀態)，以及當對應於壓力0之振幅比係設定為e1:c1時，第二頻率之訊號S2的振幅可固定在nc1。因此，控制器150僅能控制或改變第一頻率之訊號S1的振幅成ne1。因此，接收到具有ne1的振幅之第一頻率的訊號S1以及具有nc1的振幅之第二頻率的訊號S2的壓力偵測裝置200可計算出訊號S1以及S2的振幅比e1:c1，以及可從已計算之振幅比來反向計算出施加在尖端110的壓力0。因為僅改變第一頻率的訊號S1以及第二頻率的訊號S2之任何一個的振幅，所以與同時改變S1與訊號S2兩者的振幅之硬體構造相比，本發明之硬體構造可更為簡化。

第5圖繪示根據本發明的另一例示性實施例之觸控筆之方塊圖。請參閱第5圖，根據另一例示性實施例之觸控筆200可配置包含第一訊號發射器161以及第二訊號發射器162。因此，第一訊號產生器130以及第二訊號產生器140可分别地透過第一訊號發射器161以及第二訊號發射器162而向外部發射第一頻率訊號S1及第二頻率訊號S2。例如，第一訊號產生器130可透過第一訊號發射器161而向外部發射第一頻率的訊號S1，以及第二訊號產生器140可透過第二訊號發射器162而向外部發射第二頻率的訊號S2。

在此僅描述本實施例之構造與上述例示性實施例之間的差異，而省略二實施例之相似處之描述。

第6圖繪示根據本發明的例示性實施例之壓力偵測系統之驅動方法之流程圖。請參閱第6圖，根據本發明的例示性實施例之壓力偵測系統之驅動方法包含壓力偵測步驟(S100)；振幅比改變步驟(S200)；訊號發射步驟(S300)，振幅比計算步驟(S400)，以及壓力計算步驟(S500)。

在壓力偵測步驟(S100)中，施加在觸控筆100之壓力係被偵測出。在本實施例，可偵測施加在觸控筆100尖端110之壓力及/或經由手握觸控筆100的緊握力量施加的壓力。進一步，施加觸控筆100之壓力可透過含有可變電容或其相似物之壓力偵測器120而計算出。

在振幅比改變步驟(S200)中，第一頻率之訊號S1與第二頻率之訊號S2的振幅比之改變方式係對應於在壓力偵測步驟(S100)偵測到的壓力。在本實施例，可經由改變訊號S1以及訊號S2之任一個或改變訊號S1與訊號S2兩者來控制訊號S1以及訊號S2的振幅比。此外，訊號S1的第一頻率以及訊號S2的第二頻率可彼此相異。

在訊號發射步驟(S300)中，第一頻率的訊號S1以及第二頻率的訊號S2可向外部發射。在此，第一頻率的訊號S1以及第二頻率的訊號S2可經由單一訊號發射器160(如第2圖所示)而向外部發射，或透過第一訊號發射器161以及第二訊號發射器162(如第5圖所示)而向外部發射。

在振幅比計算步驟(S400)中，可計算出壓力偵測裝置200所接收的第一頻率的訊號S1與第二頻率的訊號S2之振幅比。

在壓力計算步驟(S500)中，可使用在振幅比計算步驟(S400) 所計算出之振幅比來計算施加在觸控筆100之壓力。

如前述，根據本發明之例示性實施例，可提供觸控筆、不須改變從觸控筆發射之訊號的頻率而偵測觸控筆的書寫壓力之壓力偵測系統，及其驅動方法。

雖然本發明之實施例已經以特定的例示性實施例來描述，應被理解的是本發明不限於所揭露之實施例，相反地，其應涵蓋在附加申請專利範圍及其同義字的精神與範圍之內的各種修改與等效配置。

100．．．觸控筆

110．．．尖端

120．．．壓力偵測器

130．．．第一訊號產生器

140．．．第二訊號產生器

150．．．控制器

160．．．訊號發射器

200．．．壓力偵測裝置

210．．．接收器

220．．．壓力計算器

S1、S2．．．訊號

Claims (16)

1. 一種觸控筆，包含﹕
   一壓力偵測器，係偵測被施加的壓力；
   一第一訊號產生器，係產生一第一頻率的訊號；
   一第二訊號產生器，係產生一第二頻率的訊號；以及
   一控制器，係根據被該壓力偵測器所偵測的該被施加的壓力來調整該第一訊號產生器以及該第二訊號產生器之至少一個，以控制該第一頻率的該訊號與該第二頻率的該訊號之一振幅比。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控筆，其中該第一頻率以及該第二頻率係彼此相異。
3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控筆，其中該第一訊號產生器以及該第二訊號產生器係配置以透過一單一訊號發射器分別地發出該第一頻率與該第二頻率之該訊號。
4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控筆，其中該第一訊號產生器與該第二訊號產生器係透過不同的訊號發射器分別地發射該第一頻率的該訊號與該第二頻率的該訊號。
5. 如申請專利範圍第1項所述之觸控筆，其中該控制器係配置用以僅改變該第一頻率與該第二頻率之該訊號之其中之一的振幅，以控制該第一頻率與該第二頻率之該訊號之該振幅比。
6. 如申請專利範圍第1項所述之觸控筆，其中該控制器係配置用以改變該第一頻率的該訊號之振幅與該第二頻率的該訊號之振幅，以控制該第一頻率與該第二頻率之該訊號之該振幅比。
7. 一種壓力偵測系統，包含:
   一觸控筆，包含:
   一壓力偵測器，用以偵測被施加的壓力；
   一第一訊號產生器，用以產生一第一頻率的訊號；
   一第二訊號產生器，用以產生一第二頻率的訊號；以及
   一控制器，用以根據被該壓力偵測器所偵測到的該被施加的壓力，調整該第一訊號產生器與該第二訊號產生器之至少一個，以控制該第一頻率的該訊號與該第二頻率的該訊號之一振幅比；以及
   一壓力偵測裝置，用以接收從該觸控筆傳出之該第一頻率與該第二頻率的該訊號，且根據該第一頻率的該訊號與該第二頻率的該訊號之該振幅比以偵測該被施加的壓力。
8. 如申請專利範圍第7項所述之壓力偵測系統，其中該第一頻率與該第二頻率係彼此相異。
9. 如申請專利範圍第7項所述之壓力偵測系統，其中該第一訊號產生器與該第二訊號產生器係透過一單一訊號發射器分別地發射該第一頻率的該訊號與該第二頻率的該訊號。
10. 如申請專利範圍第7項所述之壓力偵測系統，其中該第一訊號產生器與該第二訊號產生器係透過不同的訊號發射器而分別地發射該第一頻率的該訊號與該第二頻率的該訊號。
11. 如申請專利範圍第7項所述之壓力偵測系統，其中該控制器係配置以只改變該第一頻率與該第二頻率之該訊號之其中之一的振幅，以控制該第一頻率與該第二頻率之該訊號之該振幅比。
12. 如申請專利範圍第7項所述之壓力偵測系統，其中該控制器係配置以改變該第一頻率的該訊號之振幅與該第二頻率的該訊號之振幅，以控制該第一頻率與該第二頻率之該訊號之該振幅比。
13. 一種壓力偵測系統之驅動方法，包含:
    偵測被施加的壓力；
    根據被偵測之被施加的壓力，以控制一第一頻率的訊號與一第二頻率的訊號之一振幅比；
    發射該第一頻率的該訊號與該第二頻率的該訊號；
    接收該第一頻率的該訊號與該第二頻率的該訊號；
    計算該第一頻率的該訊號與該第二頻率的該訊號之該振幅比；以及從已計算之該振幅比計算出該被施加的壓力。
14. 如申請專利範圍第13項所述之驅動方法，其中該第一頻率與該第二頻率係彼此相異。
15. 如申請專利範圍第13項所述之驅動方法，其中控制該振幅比包含僅改變該第一頻率與該第二頻率之該訊號之其中之一之振幅，以控制該第一頻率與該第二頻率之該訊號之該振幅比。
16. 如申請專利範圍第13項所述之驅動方法，其中控制該振幅比包含改變該第一頻率的該訊號之振幅與該第二頻率的該訊號之一振幅，以控制該第一頻率與該第二頻率之該訊號之該振幅比。