主動電容筆及其姿態(tài)檢測方法、電容式觸控屏與觸控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種主動電容筆及其姿態(tài)檢測方法、電容式觸控屏與觸控系統(tǒng)。所述主動電容筆與電容式觸控屏交互通信，包括：第一電極和第二電極，用于與所述電容式觸控屏進行通信；以及控制器，用于控制所述第一電極和所述第二電極與所述電容式觸控屏進行通信；所述控制器能夠根據(jù)所述第一電極和第二電極同時分別接收到的來自所述電容式觸控屏的信號，以確定主動電容筆的傾角，并且所述第一電極和第二電極在所述控制器的控制下分別向所述電容式觸控屏發(fā)送信號，從而所述電容式觸控屏能夠根據(jù)第一電極和第二電極發(fā)送來的信號確定該主動電容筆的方位角。本發(fā)明能夠獲取主動電容筆的方位角和傾角，結(jié)構(gòu)和電路簡單，定位精度高，提高了姿態(tài)檢測的通用性。
【專利說明】
主動電容筆及其姿態(tài)檢測方法、電容式觸控屏與觸控系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電容觸控技術(shù)，尤其設(shè)及一種主動電容筆及主動電容筆的姿態(tài)檢測方 法，W及與主動電容筆通信的電容式觸控屏及觸控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電容式觸控技術(shù)已成為目前主流的觸控技術(shù)，而主動電容筆作為與電容式觸控屏 配套使用的電容筆，其內(nèi)配置有電源及相應(yīng)的控制電路，可W主動發(fā)送信號，與只能接收信 號的被動電容筆相比，具有筆尖細、定位精度高、可交互等優(yōu)點，并且相比手指書寫更加符 合人們使用筆運種輸入工具的使用習慣。
[0003] 在使用主動電容筆書寫的過程中，可W檢測主動電容筆的姿態(tài)，即其與觸控屏接 觸表面之間的方位角和傾角，根據(jù)檢測得到的姿態(tài)信息確定并調(diào)整主動電容筆的位置信 息，例如，根據(jù)傾角信息修正筆尖的位置、改變筆尖輸入軌跡的粗細進而改變主動電容筆的 輸入特性等等，從而使主動電容筆的書寫效果更加接近于真實的書寫筆。
[0004] 目前，檢測主動電容筆姿態(tài)常用的方法是在主動電容筆中增加慣性測量單元 (Inertial measurement unit,簡稱IMU)，例如巧螺儀、加速度計等。運種方式可W檢測出 傾角，但由于主動電容筆繞軸旋轉(zhuǎn)角度的不固定，無法判斷所述主動電容筆的方位角，即筆 相對于觸控屏表面的傾角的朝向。而且增加 IMU器件會導(dǎo)致功耗及成本的增加。
[0005] 此外，存在通過設(shè)置多個感應(yīng)器件來感知不同方向信號強度來判斷所述主動電容 筆的姿態(tài)的技術(shù)。然而該類技術(shù)的缺點是，需要采用環(huán)繞在一起的多個感應(yīng)器件，并且每 個感應(yīng)器件都連接到相應(yīng)的控制電路，結(jié)構(gòu)和電路都比較復(fù)雜。同時，利用筆尖周圍的多個 朝向不同的感應(yīng)器件來發(fā)射信號，W此模擬手指的感應(yīng)方式，定位精度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明在考慮現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷的基礎(chǔ)上，提供一種主動電容筆及其姿態(tài)檢測 方法、電容觸控屏W及觸控系統(tǒng)，其檢測精度高，且進一步地，該姿態(tài)檢測方法可針對不同 廠家生產(chǎn)的主動電容筆在電容式觸控屏上通用，即，該主動電容筆及其姿態(tài)檢測方法具有 檢測精度和通用性均提高了的有益效果。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明第一方面，提供一種與電容式觸控屏交互通信的主動電容筆，包括：
[0008] 第一電極，用于與所述電容式觸控屏進行通信；
[0009] 第二電極，用于與所述電容式觸控屏進行通信；
[0010] 控制器，用于控制所述第一電極和所述第二電極與所述電容式觸控屏進行通信；
[0011] 其中，所述控制器根據(jù)所述第一電極和第二電極同時分別接收到的來自所述電容 式觸控屏的信號，確定主動電容筆的傾角，并且
[0012] 所述第一電極和第二電極在所述控制器的控制下分別向所述電容式觸控屏發(fā)送 信號，從而所述電容式觸控屏能夠根據(jù)第一電極和第二電極發(fā)送來的信號確定該主動電容 筆的方位角。
[0013] 進一步地，所述控制器根據(jù)預(yù)先存儲的所述第一電極接收的來自所述電容式觸控 屏的信號和所述第二電極接收的來自所述電容式觸控屏的信號之間的相對值與所述主動 電容筆的傾角的映射關(guān)系，獲得所述主動電容筆的傾角。
[0014] 進一步地，所述電容式觸控屏根據(jù)分別由所述第一電極和第二電極發(fā)送的信號來 確定所述第一電極和第二電極在所述電容式觸控屏上的坐標位置，從而確定所述方位角。
[0015] 進一步地，所述控制器通過控制切換開關(guān)切換所述第一電極、所述第二電極與所 述電容式觸控屏之間的通信。
[0016] 進一步地，所述切換開關(guān)包括第一切換開關(guān)和第二切換開關(guān)；
[0017] 其中，所述第一切換開關(guān)用W接通所述第一電極或第二電極，所述第二切換開關(guān) 用W同時接通所述第一電極和第二電極。
[0018] 進一步地，所述第二電極為所述主動電容筆的筆尖，所述第一電極為環(huán)繞所述筆 尖設(shè)置的圓環(huán)或線圈。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明第二方面，提供一種用于與上述主動電容筆通信的電容式觸控屏，包 括：
[0020] 發(fā)送及接收模塊，用于向所述主動電容筆發(fā)送信息及接收來自主動電容筆發(fā)送的 信息；W及
[0021] 控制器，用于根據(jù)分別來自所述第一電極和第二電極的信息獲得所述主動電容筆 的方位角，并且用于控制所述發(fā)送及接收模塊向所述主動電容筆發(fā)送信息及接收來自主動 電容筆發(fā)送的信息，W使得所述第一電極和第二電極同時接收來自發(fā)送及接收模塊發(fā)送的 信號，從而使所述主動電容筆能夠計算所述傾角。
[0022] 進一步地，所述電容式觸控屏的所述控制器根據(jù)分別來自所述第一電極和所述第 二電極發(fā)送的信號確定第一電極和第二電極在所述電容式觸控屏上的坐標位置，W確定所 述方位角。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明第=方面，提供一種觸控系統(tǒng)，包括:上述任一主動電容筆和所述電容 式觸控屏。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明第四方面，提供一種利用主動電容筆與電容式觸控屏之間的交互通 信檢測主動電容筆姿態(tài)的方法，所述主動電容筆包括第一電極、第二電極和控制器，該方法 包括：
[0025] 由所述控制器控制所述第一電極和第二電極同時分別接收所述電容式觸控屏發(fā) 送的信號；
[0026] 由所述控制器根據(jù)所述第一電極和第二電極同時分別接收到的來自所述電容式 觸控屏的信號來確定主動電容筆的傾角；W及，
[0027] 由所述控制器控制所述第一電極和第二電極分別向所述電容式觸控屏發(fā)送信號， 由所述電容式觸控屏根據(jù)所發(fā)送的信號獲得所述主動電容筆的方位角。
[0028] 進一步地，所述控制器根據(jù)預(yù)先存儲的所述第一電極接收的來自所述電容式觸控 屏的信號和所述第二電極接收的來自電容式觸控屏的信號之間的相對值與所述主動電容 筆的傾角的映射關(guān)系，W獲得所述主動電容筆的傾角。
[0029] 進一步地，所述電容式觸控屏根據(jù)分別來自所述第一電極和所述第二電極發(fā)送的 信號確定第一電極和第二電極在觸控屏上的坐標位置，W確定所述方位角。
[0030] 進一步地，所述電容式觸控屏包括發(fā)送及接收模塊和控制器；
[0031] 該電容式觸控屏的控制器用于控制該發(fā)送及接收模塊向所述主動電容筆的所述 第一電極和所述第二電極發(fā)送信號并控制該發(fā)送及接收模塊接收來自第一電極和第二電 極發(fā)送來的信號；W及該電容式觸控屏的控制器用于根據(jù)第一電極和第二電極所發(fā)送來的 信號獲得所述主動電容筆的方位角。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明的上述方案可知，本發(fā)明能夠獲取主動電容筆的方位角和傾角，不需 要增加慣性測量單元，主動電容筆的結(jié)構(gòu)和電路都比較簡單，利用主動電容筆本身的第一 電極或第二電極作為發(fā)射電極來發(fā)射位置信息，定位精度高，且在計算主動電容筆的方位 角時，與主動電容筆相鄰兩電極之間的距離無關(guān)，因此不同廠家生產(chǎn)的主動電容筆在電容 式觸控屏上的方位角和傾角是固定的，提高了主動電容筆的通用性。
[0033] W下結(jié)合本發(fā)明的附圖及【具體實施方式】對本發(fā)明的方案進一步說明，本發(fā)明的有 益效果將進一步明確。
【附圖說明】
[0034] 此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，其說 明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。
[0035] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明主動電容筆的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的主動電容筆傾斜輸入時產(chǎn)生的電容禪合示意圖。
[0037] 圖3a為在由電容筆和觸控表面構(gòu)成的=維空間中電容筆與觸控表面所形成的傾 角和方位角的示意圖；圖3b為傾角在二維平面內(nèi)的示意圖；W及圖3c為方位角在XY平面內(nèi) 的示意圖。
[0038] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施方式的主動電容筆的工作原理示意圖。
[0039] 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的主動電容筆的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。
[0040] 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的主動電容筆的工作原理的時序圖。
[0041] 圖7a-圖7e示出了主動電容筆的不同位置及姿態(tài)時電容式觸控屏的電極上的電 壓;其中，圖7a-7b示出了主動電容筆位于某個電極的中間位置時的情形；圖7c-圖7e示出 了主動電容筆位于兩電極之間的情形。
[0042] 圖8示出了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的檢測主動電容筆姿態(tài)信息的方法流程圖。
[0043] 圖9示出了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的與主動電容筆通信的電容式觸控屏的結(jié)構(gòu) 示意圖。
【具體實施方式】
[0044] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明具體實施例及 相應(yīng)的附圖對本發(fā)明技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明一 部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做 出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0045] 本發(fā)明實施例提供的主動電容筆，能夠與電容式觸控屏進行通信。所述主動電容 筆包括第一電極、第二電極和控制器。其中，第一電極、第二電極用于分別與電容式觸控屏 進行通信?？刂破饔糜诳刂扑龅谝浑姌O和所述第二電極與電容式觸控屏分別進行通信。 所述控制器能夠根據(jù)所述第一電極和第二電極在同一時間分別接收到的來自電容式觸控 屏的信號來確定主動電容筆的傾角并將所述傾角的值發(fā)送給電容式觸控屏，并且所述第一 電極和第二電極能夠在所述控制器的控制下分別向電容式觸控屏發(fā)送信號，W使得電容式 觸控屏能根據(jù)第一電極和第二電極發(fā)送的信號確定該主動電容筆的方位角。進一步，所述 電容筆還可W包括切換開關(guān)，用于對第一電極、第二電極與電容式觸控屏的通信進行切換 控制。
[0046] 具體地，第一電極用于接收電容式觸控屏發(fā)送的第一指令，此時，第一電極作為接 收電極接收第一指令，控制器解析第一指令后由第二電極作為發(fā)射電極發(fā)出第一導(dǎo)向信 息。之后，第一電極接收電容式觸控屏發(fā)送的第二指令，此時，第一電極作為接收電極接收 第二指令，控制器解析第二指令后控制第一電極由接收電極切換為發(fā)射電極，此時，第一電 極作為發(fā)射電極發(fā)出第二導(dǎo)向信息。再之后，第一電極和第二電極作為接收電極同時分別 接收電容式觸控屏發(fā)送的第=指令，控制器解析第=指令并獲得主動電容筆的傾角后，由 第二電極作為發(fā)射電極發(fā)出傾角信息。
[0047] 其中，第一導(dǎo)向信息和第二導(dǎo)向信息是由主動電容筆向電容式觸控屏發(fā)出的響應(yīng) 信號，為一個固定波形，W電容禪合方式發(fā)送到電容式觸控屏時，會引起電容式觸控屏的電 極上電壓的變化。根據(jù)該電壓的變化，電容式觸控屏能夠獲得發(fā)出第一導(dǎo)向信息的第二電 極的在電容式觸控屏上的坐標位置W及發(fā)出第二導(dǎo)向信息的第一電極的在電容式觸控屏 上的坐標位置，電容式觸控屏根據(jù)第一電極的位置和第二電極的位置能夠獲得主動電容筆 的方位角，對此在下文中將詳細描述。
[0048] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可W 了解，雖然此處說明第二電極發(fā)出第一導(dǎo)向信息和第一電極 發(fā)出第二導(dǎo)向信息是有時間上的先后，但間隔時間很短，從而使得可W認為第一導(dǎo)向信息 與第二導(dǎo)向信息基本上是同時獲得的，在運之間電容筆基本沒有移動或移動幅度極小，從 而可W精確確定電容筆的方位。
[0049] 為獲得主動電容筆相對電容式觸控屏的傾角，在電容式觸控屏發(fā)送請求主動電容 筆傾角的第=指令后，所述第一電極和第二電極能同時分別作為接收電極接收來自電容式 觸控屏發(fā)送的傾角信號，主動電容筆內(nèi)的控制器基于獲得的第一電極和第二電極所接收的 兩路信號的相對值關(guān)系，根據(jù)預(yù)先存儲的所述第一電極接收的來自電容式觸控屏的信號和 所述第二電極接收的來自電容式觸控屏的信號之間的相對值與所述主動電容筆的傾角的 映射關(guān)系，能夠獲得所述主動電容筆的傾角傾角的大小。
[0050] 為了獲得精確的傾角值，優(yōu)選第一電極和第二電極同時分別接收電容式觸控屏發(fā) 送來的所述信號W計算所述傾角。然而所述領(lǐng)域的技術(shù)人員可W 了解，第一電極和第二電 極也可W在間隔時間極短的不同時刻分別接收從電容式觸控屏發(fā)送來的信號W計算所述 傾角。在運之間電容筆基本沒有移動或移動幅度極小，從而可W精確確定電容筆的傾角值。
[0051] 在本發(fā)明的一些具體實施例中，第二電極可W為主動電容筆的筆尖，第一電極可 W為距離筆尖預(yù)設(shè)距離且環(huán)繞主動電容筆設(shè)置的圓環(huán)。此時，第一指令為請求獲取筆尖的 位置信息指令，第二指令為請求獲取圓環(huán)的位置信息指令，第=指令為請求獲取主動電容 筆傾角的信息指令。相應(yīng)的，第一導(dǎo)向信息為用于獲得筆尖的位置的信息，第二導(dǎo)向信息為 用于獲得圓環(huán)的位置的信息。
[0052] 或者，根據(jù)本發(fā)明的另一些實施例中，第一電極可W為主動電容筆的筆尖，第二電 極可W為距離筆尖預(yù)設(shè)距離且環(huán)繞主動電容筆設(shè)置的圓環(huán)。此時，第一指令為請求獲取圓 環(huán)的位置信息指令，第二指令為請求獲取筆尖的位置信息指令，第=指令為請求獲取主動 電容筆傾角信息指令。相應(yīng)的，第一導(dǎo)向信息為用于獲得圓環(huán)的位置的信息，第二導(dǎo)向信息 為用于獲得筆尖的位置的信息。
[0053] 此外，根據(jù)本發(fā)明的一些具體實施例，前述環(huán)繞主動電容筆設(shè)置的圓環(huán)也可為線 圈形式，只要其能夠?qū)崿F(xiàn)與電容式觸控屏之間的信息的發(fā)送和接收即可。
[0054] W下將W第二電極為主動電容筆的筆尖，第一電極為主動電容筆的圓環(huán)為實施例 對本發(fā)明方案予W詳述。此時，第一指令為請求獲取筆尖的位置信息指令，第二指令為請求 獲取圓環(huán)的位置信息指令，第=指令為請求獲取主動電容筆傾角的信息指令，第一導(dǎo)向信 息為用于獲得筆尖的位置的信息，第二導(dǎo)向信息為用于獲得圓環(huán)的位置的信息。
[0055] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明主動電容筆S的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，所述主動電容筆包 括筆尖1、位于筆尖1上方距離筆尖1預(yù)設(shè)距離的構(gòu)成主動電容筆本體的一部分的圓環(huán)2W及 構(gòu)成主動電容筆本體的另一部分的筆外殼3、切換開關(guān)(未圖示）W及控制器4。標記"5"指代 電容式觸控屏（未示出）的觸控表面。筆尖1的材料為導(dǎo)電材料，例如導(dǎo)電塑料，如TPU (Thermoplastic polyurethanes,名稱為熱塑性聚氨醋彈性體橡膠）、P0M (化Iyformaldehyde，名稱為聚甲醒)等。圓環(huán)2的材料也為導(dǎo)電材料，例如為導(dǎo)電金屬材料。 但圓環(huán)2、筆尖1及筆外殼3之間相互保持絕緣。具體來說，圓環(huán)2距離筆尖1 一定距離，圓環(huán)2 W環(huán)形結(jié)構(gòu)圍繞主動電容筆設(shè)置，與筆尖1之間設(shè)置有絕緣結(jié)構(gòu)，例如絕緣層等，從而實現(xiàn) 筆尖1與圓環(huán)2的電絕緣。圓環(huán)2與筆外殼3之間設(shè)置絕緣材料可W實現(xiàn)圓環(huán)2與筆外殼3的電 絕緣。筆外殼3(如圖1)的材料優(yōu)選導(dǎo)電材料，如導(dǎo)電塑料，從而在使用時與人手可W電連 接，形成接地回路。
[0056] 主動電容筆通常利用筆尖IW電容禪合的方式向電容式觸控屏發(fā)射信號，利用圓 環(huán)2W電容禪合的方式接收來自電容式觸控屏的信號，實現(xiàn)與電容式觸控屏的交互通信。筆 尖1通常為一根有限長度的細棒。由于筆尖1的設(shè)計限制，其與電容式觸控屏的電極之間的 禪合電容較小，并且隨著筆尖1與電極之間的距離加大而顯著下降，從而有助于獲知筆尖1 的位置。但是，當主動電容筆由垂直變?yōu)閮A斜于電容式觸控屏時，由于筆尖1相對較為細小， 所W筆尖1與相鄰近感應(yīng)電極之間的禪合電容并無明顯變化，從而難于據(jù)此獲知主動電容 筆的傾角及方位角。
[0057] 圖2示出了當主動電容筆在電容式觸控屏上傾斜輸入時產(chǎn)生的電容禪合示意圖。 如圖2所示，相對于筆尖1所在的感應(yīng)電極6,感應(yīng)電極7為一相鄰感應(yīng)電極。電容Cl為筆尖1 與感應(yīng)電極7之間的禪合電容，電容C2為圓環(huán)2與感應(yīng)電極7之間的禪合電容。由于圓環(huán)2的 表面積遠大于筆尖1，所W禪合電容C2遠大于禪合電容C1。因此如果用圓環(huán)2來發(fā)射導(dǎo)向信 號，容易檢測多個相鄰電極的信號強度，從而可W獲知主動電容筆的方位角。
[0058] 有鑒于此，本發(fā)明實施例提供的主動電容筆，利用圓環(huán)2作為接收電極接收電容式 觸控屏發(fā)送的請求筆尖1和圓環(huán)2的位置信息的命令，利用筆尖1作為發(fā)射電極向電容式觸 控屏發(fā)送可W用于計算筆尖1的位置的反饋信號來檢測筆尖1在觸控屏上的坐標位置。并 且，當收到電容式觸控屏發(fā)送的請求圓環(huán)2的位置信息的命令后，將圓環(huán)2切換為發(fā)射電極 發(fā)送可W用于計算圓環(huán)的位置的第二導(dǎo)向信號來檢測圓環(huán)2在觸控屏上的坐標的位置。電 容式觸控屏能夠根據(jù)計算出的筆尖1的坐標位置信息和圓環(huán)2的坐標位置信息來計算主動 電容筆的方位角。
[0059] 為獲得主動電容筆相對電容式觸控屏的傾角，根據(jù)電容式觸控屏發(fā)出的第=指 令，筆尖1及圓環(huán)2能同時分別作為接收電極接收來自電容式觸控屏發(fā)送的請求主動電容筆 傾角的命令信號，主動電容筆內(nèi)的控制器基于獲得的筆尖1和圓環(huán)2所接收的兩路信號的相 對值關(guān)系，根據(jù)預(yù)先存儲的筆尖1接收的來自電容式觸控屏的信號和圓環(huán)2接收的來自電容 式觸控屏的信號之間的相對值與主動電容筆的傾角的一一映射關(guān)系，能夠確定電容筆的傾 角的大小。
[0060] 需要指出的是，W上描述中對各指令的限定僅為示例性的，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員可 W 了解，主動電容筆可W自動向電容式觸控屏發(fā)送導(dǎo)向信號，而非必然在電容式觸控屏的 指令之后才發(fā)送信號；又或者在收到電容式觸控屏的一個指令后即可陸續(xù)發(fā)送第一、第二 導(dǎo)向信號等等。并且進一步地，為了獲得精確的傾角值，筆尖1和圓環(huán)2優(yōu)選同時分別接收電 容式觸控屏發(fā)送來的所述命令，W計算所述傾角。W下結(jié)合附圖進行詳細說明。
[0061] 本發(fā)明所述"方位角"是指主動電容筆傾斜的方向即主動電容筆相對于觸控屏傾 斜的方向，換言之，即為主動電容筆相對于觸控屏的傾角方向，該傾角方向包括向左傾角或 者向右傾角。方位角也是主動電容筆的朝向，為主動電容筆在電容式觸控屏表面上的投影 相對于電容式觸控屏表面坐標軸的方向。本發(fā)明所述"傾角"是指所述主動電容筆與電容式 觸控屏表面的垂線的夾角。
[0062] 圖3a-3c示出了在坐標系中所述主動電容筆與電容式觸控屏表面之間的相對位 置關(guān)系，其中圖3a為在由主動電容筆和電容式觸控屏表面構(gòu)成的=維空間中主動電容筆與 電容式觸控表面所形成的傾角和方位角的示意圖；圖3b為傾角在二維平面內(nèi)的示意圖；W 及圖3c為方位角在XY平面內(nèi)的示意圖。如圖3a所示，設(shè)電容式觸控表面為XY平面，當主動電 容筆S相對于電容式觸控屏的觸控表面5傾斜時，在觸控表面5上的投影與X軸的夾角，即方 位角表示為0，主動電容筆S與觸控表面5的垂線的夾角，即傾角表示為?。
[0063] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施方式的主動電容筆的工作原理示意圖。如圖4所 示，所述主動電容筆包括上述筆尖1和圓環(huán)2,切換開關(guān)8W及控制器4。其中，圓環(huán)2接收電容 式觸控屏發(fā)送的請求獲取筆尖的位置信息指令，控制器4解析該請求獲取筆尖的位置信息 指令后，由筆尖1作為發(fā)射電極向電容式觸控屏發(fā)出用于獲得筆尖的位置的信息。之后，圓 環(huán)2接收電容式觸控屏發(fā)送的請求獲取圓環(huán)的位置信息指令，控制器4解析該請求獲取圓環(huán) 的位置信息指令后，切換開關(guān)8切換圓環(huán)2作為發(fā)射電極向電容式觸控屏發(fā)出用于獲得圓環(huán) 的位置的信息。據(jù)此，電容式觸控屏根據(jù)上述用于獲得筆尖位置的信息和用于獲得圓環(huán)位 置的信息獲得主動電容筆的方位角。
[0064] 電容式觸控屏向主動電容筆發(fā)送請求獲取主動電容筆的傾角信息指令，同時切換 開關(guān)8控制接通筆尖1和圓環(huán)2使其同時作為接收電極接收該請求指令，控制器4解析該請求 指令后獲取主動電容筆的傾角信息后，控制切換開關(guān)8接通筆尖1，由筆尖1作為發(fā)射電極向 電容式觸控屏發(fā)送傾角信息。
[0065] 此處，切換開關(guān)的設(shè)置僅為示例性的，其切換功能顯然也可通過控制器的控制功 能實現(xiàn)。具體地，例如，由控制器實現(xiàn)對第一電極或第二電極上所接收信號的選擇，或控制 第一電極和第二電極信號的發(fā)送。W下W包括如圖5所示的切換開關(guān)為例進行說明。圖5示 出了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的主動電容筆的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。如圖5所示，主動電容筆包 括筆尖1、圓環(huán)2、切換開關(guān)、控制器4、第一處理電路11、第二處理電路12和發(fā)射增益電路。切 換開關(guān)優(yōu)選包括第一切換開關(guān)SW巧日第二切換開關(guān)SW2。第一處理電路11優(yōu)選包括順次相連 的放大及濾波電路、積分電路、ADC電路W及一端與放大及濾波電路電連接的解碼電路。第 二處理電路12優(yōu)選包括順次相連的放大及濾波電路、積分電路和ADC電路。
[0066] 如圖5所示，第一切換開關(guān)SWl共有四個端點，第一端與筆尖連接，第二端與圓環(huán)連 接，第=端與控制器4連接，第四端與發(fā)射增益電路的一端連接。第二切換開關(guān)SW2共有=個 端點，第一端與筆尖連接，第二端連接圓環(huán)2和控制器4,第=端與第二處理電路12中的放大 及濾波電路的一端連接。第一處理電路11中的放大及濾波電路的一端與圓環(huán)2連接，第一處 理電路11中的解碼電路的另一端及ADC電路的另一端分別與控制器4連接，第二處理電路12 中的ADC電路的另一端與控制器4連接，發(fā)射增益電路的另一端與控制器4連接。
[0067] 在本實施例中，第一處理電路11用W對圓環(huán)2接收到的來自電容式觸控屏的第一 指令、第二指令和第=指令進行相應(yīng)的信號處理，并將處理后的信號發(fā)送給控制器4進行解 析，第二處理電路12用W對筆尖1接收到的來自電容式觸控屏的第=指令進行相應(yīng)的處理， 并將處理后的信號發(fā)送至控制器4進行解析，其中，放大及濾波電路用于對電容式觸控屏發(fā) 送的第一指令、第二指令和第=指令進行放大并濾波，W降低電容式觸控屏中電源、顯示器 等周圍環(huán)境噪聲對主動電容筆的影響，解碼電路用于對電容式觸控屏發(fā)送的信號進行解 碼，其可W合成在控制器中作為控制器的一部分，也可W作為獨立存在的電路設(shè)置在主動 電容筆中，發(fā)射增益電路用于對筆尖或圓環(huán)向電容式觸控屏發(fā)送的信號進行放大。
[0068] 此外，所述主動電容筆優(yōu)選包括壓力傳感器(如圖5所示），用于檢測主動電容筆承 受的壓力，并轉(zhuǎn)換為壓力感應(yīng)信號，從而根據(jù)該壓力感應(yīng)信號進一步控制書寫筆跡的粗 細、色彩的濃淡等。
[0069] 在本實施例中，第一切換開關(guān)SWl用W接通筆尖1或圓環(huán)2,第二切換開關(guān)SW2用W 同時接通筆尖1和圓環(huán)2,同時控制器4控制斷開第一切換開關(guān)SW1。具體來說，第一切換開關(guān) SWl在控制器檢測到電容式觸控屏發(fā)送的第一指令為用于獲得筆尖的位置信息的指令時切 換接通筆尖，并在控制器4檢測到電容式觸控屏發(fā)送的第二指令為用于獲得圓環(huán)的位置信 息的指令時切換接通圓環(huán)，也就是說，第一切換開關(guān)SWl根據(jù)電容式觸控屏發(fā)送的請求獲取 筆尖1或圓環(huán)2的位置信息指令接通相應(yīng)的筆尖1或圓環(huán)2,第二切換開關(guān)SW2在控制器4檢測 到電容式觸控屏發(fā)送的第=指令為請求獲取主動電容筆的傾角信息指令時閉合W接通筆 尖1和圓環(huán)2,同時第一切換開關(guān)SWl斷開。
[0070] 下面，將結(jié)合圖6對本發(fā)明的利用主動電容筆和電容式觸控屏之間的交互通信檢 測主動電容筆姿態(tài)的方法進行描述。根據(jù)本發(fā)明的所述方法，包括：由所述主動電容筆的控 制器控制第一電極和第二電極同時接收所述電容式觸控屏發(fā)送的信號；由所述主動電容筆 的控制器根據(jù)所述第一電極和第二電極同時分別接收到的來自所述電容式觸控屏的信號 來確定主動電容筆的傾角;并且由所述控制器控制所述第一電極和第二電極分別向所述電 容式觸控屏發(fā)送信號，由所述電容式觸控屏根據(jù)所發(fā)送的信號確定所述主動電容筆的方位 角。圖6示出了實現(xiàn)本發(fā)明所述方法的時序圖，W下結(jié)合該時序圖對所述方法進行具體說 明。
[0071] 在圖6中，SW 口 CHl表示第一切換開關(guān)SWl上施加的電平信號，切換信號SW 口 CHl為 高電平表示第一切換開關(guān)SWl接筆尖1，此時筆尖1作為發(fā)射電極，切換信號SWITCH1為低電 平表示第一切換開關(guān)SWl接圓環(huán)2,此時圓環(huán)2作為發(fā)射電極，切換信號SW 口 CHl為方格陰影 表示第一切換開關(guān)SWl斷開，此時筆尖1和圓環(huán)2均不向電容式觸控屏發(fā)送信號。SWITCH2表 示第二切換開關(guān)SW2上施加的電平信號，切換信號SW口C肥為高電平表示第二切換開關(guān)SW2 閉合，切換信號SW 口 CH2為低電平表示第二切換開關(guān)SW2斷開;TP表示電容式觸控屏上的發(fā) 送或接收到的信號，MCU表示主動電容筆中控制器發(fā)送或接收到的信號，CO肥表示圓環(huán)2上 發(fā)送或接收到的信號，TIP表示筆尖1上發(fā)送或接收到的信號，其中，向左傾斜線7"表示電 容式觸控屏向主動電容筆發(fā)送信號，向右傾斜線"V'表示主動電容筆向電容式觸控屏發(fā)送 信號。
[0072] 需要指出的是，下面對所述切換開關(guān)及各指令的描述如上文所述，僅為示例性的。
[0073] SI:電容式觸控屏中的觸控控制器通過觸控傳感器向主動電容筆發(fā)送第一指令， 該第一指令為請求獲取筆尖的位置信息指令TPl，此指令TPl通過圓環(huán)2被主動電容筆接收， 此時，圓環(huán)2作為接收電極。
[0074] S2:控制器解析請求獲取筆尖的位置信息指令TPl，并在時刻Tl通過筆尖1發(fā)出響 應(yīng)信號ACK，此時，筆尖1作為發(fā)射電極。并繼而，第一切換開關(guān)SWl在控制器檢測到主動電容 筆接收到筆尖的位置信息指令時切換接通筆尖1，通過筆尖1向電容式觸控屏發(fā)送第一導(dǎo)向 信息，電容式觸控屏利用該第一導(dǎo)向信息計算筆尖1的位置信息，此外，筆尖1還可W同時向 電容式觸控屏發(fā)送壓力感應(yīng)數(shù)據(jù)。圖6中，筆尖1向電容式觸控屏連續(xù)發(fā)出兩個數(shù)據(jù)包PKl和 PK2。其中，第一導(dǎo)向信息(Pilot信息)是由主動電容筆向電容式觸控屏發(fā)出響應(yīng)信號，為一 個固定波形，W電容禪合方式發(fā)送到電容式觸控屏時，會引起電容式觸控屏的電極上電壓 的變化。根據(jù)該電壓的變化，電容式觸控屏計算筆尖1的位置，下文將具體描述。
[0075] S3:電容式觸控屏向主動電容筆發(fā)送第二指令，該第二指令為請求獲取圓環(huán)的位 置信息指令TP2,此指令TP2通過圓環(huán)2被主動電容筆接收，此時，圓環(huán)2作為接收電極。
[0076] S4:控制器4解析該指令TP2,當控制器解析出第二指令TP2為請求獲取圓環(huán)的位置 信息指令時，控制第一切換開關(guān)SWl上施加的切換信號SW口CHl由高電平變?yōu)榈碗娖?，即?制器控制第一切換開關(guān)SWl接通圓環(huán)，此時由圓環(huán)2作為發(fā)射電極向電容式觸控屏發(fā)出響應(yīng) 信號ACK。
[0077] S5:電容式觸控屏接收來自圓環(huán)2的響應(yīng)信號ACK，并繼而，通過圓環(huán)2向電容式觸 控屏發(fā)出第二導(dǎo)向信息，電容式觸控屏利用該第二導(dǎo)向信息計算圓環(huán)的位置信息。在本步 驟中，控制器在解析第二指令TP2后控制圓環(huán)1由作為接收第二指令TP2的接收電極切換為 發(fā)射電極向電容式觸控屏發(fā)出響應(yīng)信號和第二導(dǎo)向信息。圓環(huán)2向電容式觸控屏發(fā)出的第 二導(dǎo)向信息使電容式觸控屏上的電極的電壓發(fā)生變化，根據(jù)該電壓變化可W計算圓環(huán)2的 在電容式觸控屏上的坐標位置。進而，結(jié)合步驟S2中筆尖1的位置信息，電容式觸控屏可計 算得到主動電容筆的方位角。下文將具體描述。
[0078] S6:經(jīng)過一個時隙后，電容式觸控屏向主動電容筆發(fā)送第S指令TP3,該第S指令 為請求獲取主動電容筆的傾角信息指令，控制器在檢測到第S指令TP3為請求獲取主動電 容筆的傾角信息指令時控制第二開關(guān)SW2閉合W同時接通筆尖1和圓環(huán)2,同時控制第一切 換開關(guān)SWl斷開，此時，同時作為接收電極的筆尖1和圓環(huán)2在同一時刻分別接收該請求獲取 主動電容筆的傾角信息指令TP3。
[0079] S7:經(jīng)過一個時隙后，控制器控制第一切換開關(guān)SWl上施加高電平，控制第二切換 開關(guān)SW2斷開，主動電容筆將筆尖I和圓環(huán)2同時接收到的第S指令TP3,經(jīng)第一處理電路11 和第二處理電路12處理后傳送到控制器4。控制器4根據(jù)筆尖1和圓環(huán)2接收到的兩路電信 號，W及主動電容筆中預(yù)先存儲的該兩路電信號與主動電容筆的傾角的映射關(guān)系獲得主動 電容筆的傾角，對此，下文將進行詳細描述。
[0080] 步驟S8:經(jīng)過，例如一個時隙后，主動電容筆通過筆尖1向電容式觸控屏發(fā)出傾角 信息。
[0081] 通過上述過程，電容式觸控屏即可獲得主動電容筆的方位角和傾角，從而能夠確 定主動電容筆的姿態(tài)，進而電容式觸控屏利用該方位角數(shù)據(jù)及傾角數(shù)據(jù)對主動電容筆的書 寫筆跡進行修正等。
[0082] 在本實施例中，W步驟Sl至步驟S8表示主動電容筆與電容式觸控屏進行通信W獲 取主動電容筆姿態(tài)時的各步驟只是為了方便區(qū)分各步驟，而并非限定各步驟的先后順序， 在本發(fā)明的不同實施例中，各步驟可根據(jù)實際情況來調(diào)整先后順序。例如:可W先向電容式 觸控屏發(fā)送用于獲得圓環(huán)的位置的信息，再向電容式觸控屏發(fā)送用于獲得筆尖的位置的信 息，電容式觸控屏根據(jù)圓環(huán)和筆尖在電容式觸控屏上的坐標位置信息獲得主動電容筆的方 位角，之后再接收主動電容筆發(fā)送的傾角;或者，電容式觸控屏也可W先接收主動電容筆發(fā) 送的傾角，再根據(jù)主動電容筆發(fā)送的用于獲得筆尖的位置的信息和用于獲得圓環(huán)的位置的 信息獲得主動電容筆的方位角。并且各步驟之間的所述"經(jīng)過一個時隙"等也僅是示例性 的，各步驟的執(zhí)行時間間隔可W根據(jù)需要設(shè)置。
[0083] W下對具體的方位角及傾角計算方法進行詳細說明。
[0084] 首先結(jié)合基于前面電容禪合的分析，可W認為由于傾斜的影響，圓環(huán)2對電容式觸 控屏中相鄰電極的電容值改變會大于筆尖1對電容式觸控屏中相鄰電極的電容值改變。
[0085] 圖7a-7e示出了主動電容筆在不同位置及姿態(tài)時電容式觸控屏的電極上的電壓； 其中，圖7a-7b示出了主動電容筆位于某個電極的中間位置時的情形；圖7c-7e示出了主動 電容筆位于兩電極之間的情形。
[0086] 如圖7a-7b所示，圖中示出了電容式觸控屏中S個相鄰的電極EO、El和E2，為了簡 單起見，先假定主動電容筆位于電極El的中間位置，電極El左右相鄰電極為E0、E2。圖7a為 主動電容筆垂直于電容式觸控屏的觸控表面的情形，圖7b為主動電容筆與電容式觸控屏的 觸控表面成某個傾角的情形，但主動電容筆仍然處于電極El中間。
[0087] "TIP"為筆尖1作為發(fā)射電極時的檢測電壓。主動電容筆垂直于電容式觸控屏的觸 控表面且筆尖1作為發(fā)射電極時，S個電極E0、E1和E2上的檢測電壓分別為￥0、￥1、￥2，主動 電容筆傾斜于電容式觸控屏的觸控表面且筆尖1作為發(fā)射電極時，S個電極上E0、E1和E2的 檢測電壓分別為VT0、VT1、VT2。
[0088] "CONE"為圓環(huán)2作為發(fā)射電極時的檢測電壓，主動電容筆垂直于電容式觸控屏的 觸控表面且圓環(huán)2作為發(fā)射電極時，S個電極上的檢測電壓分別為V0'、Vr、V2'；主動電容 筆傾斜于電容式觸控屏的觸控表面且圓環(huán)2作為發(fā)射電極時時，=個電極上的檢測電壓分 另Ij為VTO '、VT1'、VT2 '。可W看出，由于傾斜，會導(dǎo)致主動電容筆與電極E2之間的禪合電容值 增加，由于電容的阻抗正比于l/j?C，所W在電極E2上感應(yīng)的檢測電壓會大于在電極EO上 感應(yīng)的檢測電壓。所W當主動電容筆傾斜時，在筆尖1和圓環(huán)2分別作為發(fā)射電極時在相鄰 電極EO和E2上的檢測電壓分別會出現(xiàn)電壓差值Deltal和Delta2。由于圓環(huán)2的面積較大，所 W其作為發(fā)射電極時相鄰電極EO和E2上檢測電壓的電壓差值也較大，從圖中可W看出 Delta2〉Deltal。在相鄰電極上引起較大的電壓差異，更有利于獲取主動電容筆的傾角。在 理想的設(shè)計中，可W使Deltal很小W至于忽略不計。
[0089] 另一種情況，如圖7c-7e所示，當主動電容筆的位置不處于電容式觸控屏的某個電 極之上，而是處于相鄰兩個電極之間，例如在電極El和E2之間，運是種常見的情況。根據(jù)實 際情況，也可W選取大于3個電極，例如5個電極來計算位置及傾角。在圖7c-7e中仍W3個 電極為例進行說明?？蒞看出，如果采用筆尖1作為發(fā)射電極來發(fā)射信號，主動電容筆傾斜 造成對電容式觸控屏中=個電極的檢測電壓的影響相對較小，而如果改為由圓環(huán)2作為發(fā) 射體來發(fā)射信號，則傾斜造成對電容式觸控屏中=個電極的檢測電壓的影響則較大。
[0090] 在步驟S2中，筆尖1向電容式觸控屏發(fā)送用于計算筆尖位置的信息，引起電容式觸 控屏上電極的電壓的變化，并在步驟S5中，由圓環(huán)2向電容式觸控屏發(fā)送用于計算圓環(huán)的位 置的信息，引起電容式觸控屏上電極的電壓的變化，電容式觸控屏據(jù)此可分別計算筆尖1和 圓環(huán)2的在觸控屏上的坐標位置。
[0091] 具體地，W電容式觸控屏的觸控平面所在的X軸的計算為例。當主動電容筆相對于 電容式觸控屏的觸控表面傾斜時，取相鄰兩個電極的中屯、距離為L，電極El的中屯、坐標為 姑1，則根據(jù)電極El的中屯、坐標和電極El與相鄰兩個電極的檢測電壓，可W計算出筆尖1在圖 3a所示的XY平面的X坐標為：
[0092]
…
[0093] 類似的，圓環(huán)2在XY平面的X坐標可利用電極El的中屯、坐標和其作為發(fā)射電極時電 極El與相鄰兩個電極的檢測電壓來計算：
[0094]
[0095] 此外，需要指出的是，實際中計算筆尖和圓環(huán)的坐標位置有多種算法，例如根據(jù)出 現(xiàn)感應(yīng)電壓的觸控電極的圖形，W上列出經(jīng)驗公式僅作為示例的，并不限制于本發(fā)明。
[0096] 通過前述分析可知，筆尖作為發(fā)射電極時獲取的筆尖的位置坐標相對準確，因此， 在分別獲得筆尖和圓環(huán)的位置信息后，如圖3b所示，從圓環(huán)2在X軸上的位置坐標處垂直于X 軸方向向上延伸一虛線，該虛線與主動電容筆軸線相交于一點，該相交點距離筆尖1的長 度為D，W該長度D為參數(shù)，計算主動電容筆的傾角：
[0097]
................................ (3)
[0098] 其中，Ax, Ay分別為筆尖和圓環(huán)的X坐標差和Y坐標差?？蒞看出，上述方法獲得 的主動電容筆的傾角與電容式觸控屏的相鄰電極之間的距離W及參數(shù)D有關(guān)，然而，在實際 應(yīng)用過程中，D的長度并非一個固定值，而是與電容式觸控屏的傾角成某一函數(shù)關(guān)系。因此， 對于特定的主動電容筆來說，上述計算主動電容筆傾角的公式中相關(guān)參數(shù)是確定的，但是 當不同廠家生產(chǎn)的主動電容筆與電容式觸控屏配套使用時，利用上述方法計算得到的主動 電容筆的傾角不同，從而影響對主動電容筆的軌跡修正。
[0099] 為此，本發(fā)明提供一更優(yōu)實施例，分別獲取主動電容筆的方位角和傾角。本發(fā)明基 于投射式電容式觸控屏，Y軸的電極排列與X軸的排列基本上一致，僅方向不同。根據(jù)前述方 法獲得筆尖1和圓環(huán)2在電容式觸控屏的觸控表面所在的平面中X坐標的方法?？蒞變換到Y(jié) 軸方向上計算，筆尖I和圓環(huán)2的Y軸坐標:Ytip和化one,在此不再寶述。
[0100]該更優(yōu)實施例中，電容式觸控屏根據(jù)接收到的來自主動電容筆的筆尖位置和圓環(huán) 位置獲取主動電容筆的方位角，具體為利用筆尖和圓環(huán)分別在X軸和Y軸上的坐標差計算主 動電容筆的方位角，計算公式如下：
[酬
......................................(4)
[0102] 其中，Ax為筆尖1和圓環(huán)2在X軸上的坐標差；Ay為筆尖1和圓環(huán)2在Y軸上的坐標 差。
[0103] 由此可W看出，該方位角與電容式觸控屏中相鄰電極的中屯、距離LW及參數(shù)D均 無關(guān)，因此不同廠家生產(chǎn)的不同結(jié)構(gòu)的主動電容筆均可根據(jù)該方法獲得準確的主動電容筆 的方位角。
[0104] 在獲取主動電容筆的傾角時，參見圖2,筆尖1與電容式觸控屏之間的電容為Cl,圓 環(huán)2與為電容式觸控屏之間的電容為C2。當電容式觸控屏向主動電容筆發(fā)送請求主動電容 筆傾角信息的第=指令時，控制器控制第二切換開關(guān)閉合，同時作為接收電極的筆尖1和圓 環(huán)2在同一時刻接收來自電容式觸控屏發(fā)送的第=指令，筆尖1和圓環(huán)2接收到兩路電信號， 該兩路信號分別經(jīng)過第一處理電路和第二處理電路進行處理后發(fā)送到控制器。設(shè)兩路電信 號送入控制器后的信號值大小為Vt和Vc,兩路信號的信號值大小Vt和Vc分別與Cl及C2相 關(guān)。
[0105] 由于筆尖和圓環(huán)被固定在主動電容筆的固定位置，如果W筆尖與電容式觸控屏的 接觸點為原點，當主動電容筆被抬起時，主動電容筆與電容式觸控屏之間形成的傾角〇發(fā) 生變化，可W預(yù)期的是，筆尖與電容式觸控屏之間形成的電容Cl, W及圓環(huán)與電容式觸控屏 之間形成的電容C2,會經(jīng)歷成比例的變化。相應(yīng)的，如果運時筆尖1和圓環(huán)2還是W電容禪合 的方式同時接收來自電容式觸控屏發(fā)送的同樣的信號，前述兩路信號的初始值Vt和Vc就會 相應(yīng)地改變?yōu)関t' =ft(〇 )*Vt和Vc' =fc( O )*Vc。因此，Vt VVc'就會成為ft( O )*Wfc (巫）*Vc，即Vt'/Vc' =Kft/c( O )，其中，K = Vt/Vc。在運個公式中，Vt和Vc均已知，所Wvt V Vc '就僅隨ft( O )/fc( O ) = ft/c( O )的變化而變化。運樣，如果事先已知ft( O )和fc(巫）， 也即知道ft/c( O )，則當所述主動電容筆獲得筆尖和圓環(huán)收到的相應(yīng)的信號Vt'和Vc'時， 可W根據(jù)初始的Vt和Vc值，通過相應(yīng)計算獲得相應(yīng)的傾角O。
[0106] 在實踐中，上述計算也可W省略。當主動電容筆生產(chǎn)出來后，筆尖、圓環(huán)的材質(zhì)、形 狀、相隔的距離都已經(jīng)固定，相應(yīng)的初始的Vt和Vc值W及ft/c(?)應(yīng)也均已固定。因此，當 主動電容筆生產(chǎn)出來后，可W通過實測得到主動電容筆的傾角與Vt'和Vc'的比值之間的映 射關(guān)系并據(jù)此構(gòu)建查找表。因此，在檢測到筆尖和圓錐體所接收到的來自電容式觸控屏的 Vt'和Vc'后，根據(jù)預(yù)設(shè)的查找表，即可獲得相應(yīng)的傾角值。之后再將該查找的傾角發(fā)送給電 容式觸控屏。
[0107] 本發(fā)明實施例提供的主動電容筆，能夠獲取主動電容筆的方位角和傾角，不需要 增加慣性測量單元，主動電容筆的結(jié)構(gòu)和電路都比較簡單，利用主動電容筆本身的第一電 極或第二電極作為發(fā)射電極來發(fā)射位置信息，定位精度高，且在計算主動電容筆的傾角和 方位角時，與電容式觸控屏相鄰兩電極之間的距離無關(guān)，因此不同筆廠家在觸控屏上的方 位角和傾角是固定的，針對通用需求，如USI化niversal Stylus Initiative)組織提出的 不同廠家的主動電容筆在不同廠家的觸控屏均能夠正常使用，從而滿足通用性的需求。
[0108] 基于上述技術(shù)方案，結(jié)合圖1至圖7對本發(fā)明實施例提供的主動電容筆的姿態(tài)檢測 方法進行描述，在本實施例中，仍W第一電極為圓環(huán)，第二電極為筆尖為例進行描述，圖8為 本發(fā)明實施例提供的檢測主動電容筆傾角的方法的流程圖，如圖8所示，所述方法包括：
[0109] 步驟S11、向所述主動電容筆發(fā)送第一指令，由所述第一電極接收所述第一指令并 在所述第一指令被解析后由所述第二電極發(fā)送第一導(dǎo)向信息。
[0110] 在本步驟中，第一電極可W為圓環(huán)，第二電極可W為筆尖，第一指令為電容式觸控 屏發(fā)出的請求獲取主動電容筆筆尖的位置信息指令，第一導(dǎo)向信息為用于獲得筆尖的位置 的信息。電容式觸控屏向主動電容筆發(fā)送請求獲取主動電容筆筆尖的位置信息指令，由圓 環(huán)作為接收電極接收該請求獲取主動電容筆筆尖的位置信息指令，當控制器解析該請求獲 取主動電容筆筆尖的位置信息指令后由筆尖作為發(fā)射電極發(fā)送用于獲得筆尖的位置的信 息。
[0111] 步驟S12、向所述主動電容筆發(fā)送第二指令，由所述第一電極接收所述第二指令 并在所述第二指令被解析后將所述第一電極由接收電極切換為發(fā)射電極發(fā)送第二導(dǎo)向信 息。
[0112] 在本步驟中，第二指令為請求獲取主動電容筆圓環(huán)的位置信息指令，第二導(dǎo)向信 息為用于獲得圓環(huán)的位置的信息。電容式觸控屏向主動電容筆發(fā)送請求獲取主動電容筆圓 環(huán)的位置信息指令，由圓環(huán)作為接收電極接收該第二指令，當控制器解析該第二指令后，控 制第一切換開關(guān)接通圓環(huán)，由圓環(huán)作為發(fā)射電極向主動電容筆發(fā)送用于獲得圓環(huán)的位置的 信息，在本步驟中，主動電容筆中的控制器控制圓環(huán)由接收電極切換為發(fā)射電極。
[0113] 之后，電容式觸控屏根據(jù)電容式觸控屏發(fā)送的用于獲得筆尖的位置的信息和用于 獲得圓環(huán)的位置的信息獲取主動電容筆的方位角。所述獲取方位角的計算方法在上述實施 例中進行了詳細的描述，此處不再寶述。
[0114] 步驟S13、向所述主動電容筆發(fā)送第=指令，由所述第一電極和所述第二電極接收 所述第=指令并在所述第=指令被解析后由所述第二電極發(fā)送傾角信息。
[0115] 在本步驟中，第=指令為請求獲取主動電容筆的傾角信息指令，當控制器解析到 第=指令時，控制第二切換開關(guān)閉合，W同時接通筆尖和圓環(huán)，筆尖和圓環(huán)同時作為接收電 極接收該第=指令，經(jīng)過主動電容筆中第一處理電路和第二處理電路的處理后獲得兩路電 信號，之后，控制器控制第一切換開關(guān)接通筆尖，控制第二切換開關(guān)斷開，由筆尖將兩路電 信號送入控制器中，控制器根據(jù)兩路電信號獲得主動電容筆的傾角。具體地，控制器根據(jù)主 動電容筆中預(yù)先存儲的兩路電信號之間的相對值與傾角之間的映射關(guān)系獲得主動電容筆 的傾角。具體計算傾角的方法在上述實施例中進行了詳細的描述，此處不再寶述。
[0116] 之后，由筆尖作為發(fā)射電極將所述傾角發(fā)送給電容式觸控屏。電容式觸控屏根據(jù) 接收到的方位角和傾角確定主動電容筆的姿態(tài)。
[0117] 需要說明的是，W步驟Sll至步驟S13來命名各步驟只是為了方便區(qū)分各步驟，而 并非限定各步驟的先后順序，如上文所述，在本發(fā)明的不同實施例中，各步驟可根據(jù)實際情 況來調(diào)整先后順序。例如:可W先向主動電容筆發(fā)送第二指令，由所述第一電極接收所述第 二指令并在所述第二指令被解析后將所述第一電極由接收電極切換為發(fā)射電極發(fā)送第二 導(dǎo)向信息，再想主動電容筆發(fā)送第一指令，由所述第一電極接收所述第一指令并在所述第 一指令被解析后由所述第二電極發(fā)送第一導(dǎo)向信息，電容式觸控屏根據(jù)第二導(dǎo)向信息和第 一導(dǎo)向信息獲得主動電容筆的方位角，之后，向所述主動電容筆發(fā)送第=指令，由所述第一 電極和所述第二電極接收所述第=指令并在所述第=指令被解析后由所述第二電極發(fā)送 傾角信息。
[0118] 或者，可W先向所述主動電容筆發(fā)送第=指令，由所述第一電極和所述第二電極 接收所述第=指令并在所述第=指令被解析后由所述第二電極發(fā)送傾角信息，將傾角信息 發(fā)送給電容式觸控屏后，向所述主動電容筆發(fā)送第一指令，由所述第一電極接收所述第一 指令并在所述第一指令被解析后由所述第二電極發(fā)送第一導(dǎo)向信息，之后向所述主動電容 筆發(fā)送第二指令，由所述第一電極接收所述第二指令并在所述第二指令被解析后將所述第 一電極由接收電極切換為發(fā)射電極發(fā)送第二導(dǎo)向信息，電容式觸控屏根據(jù)第一導(dǎo)向信息和 第二導(dǎo)向信息獲得主動電容筆的方位角。
[0119] 本發(fā)明實施例提供的檢測主動電容筆姿態(tài)的方法，能夠獲取主動電容筆的方位角 和傾角，定位精度高，針對通用需求，如USI(Universal st}dus Initiative)組織提出的不 同廠家的主動電容筆在不同廠家的觸控屏均能夠正常使用，從而滿足通用性的需求。
[0120] 本發(fā)明還提供了一種與上述實施例中提供的主動電容筆通信的電容式觸控屏，包 括發(fā)送及接收模塊31，32,用于向所述主動電容筆發(fā)送信息及接收來自主動電容筆的信息； 控制器33,用于根據(jù)分別來自所述第一電極和第二電極的信息獲得所述主動電容筆的方位 角；并且所述第一電極和第二電極同時接收來自發(fā)送及接收模塊發(fā)送的信號，W使得主動 電容筆能夠計算所述傾角。W下結(jié)合圖9進行具體描述。
[0121] 圖9示出了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的與主動電容筆通信的電容式觸控屏的結(jié)構(gòu) 示意圖，如圖9所示，該電容式觸控屏包括：
[0122] 發(fā)送模塊31，用于向主動電容筆發(fā)送第一指令、第二指令和第=指令。
[0123] 在本實施例中，仍W第一電極為圓環(huán)，第二電極為筆尖為例進行描述，此時，第一 指令為電容式觸控屏發(fā)出的請求獲取主動電容筆第一電極的位置信息指令;第二指令為電 容式觸控屏發(fā)出的請求獲取主動電容筆第二電極的位置信息指令;第=指令為電容式觸控 屏發(fā)出的請求獲取主動電容筆的傾角信息指令。
[0124] 接收模塊32,用于接收主動電容筆根據(jù)第一指令、第二指令和第=指令發(fā)出的對 應(yīng)的第一導(dǎo)向信息、第二導(dǎo)向信息和傾角信息。
[0125] 其中，第一導(dǎo)向信息為用于獲得筆尖的位置的信息，第二導(dǎo)向信息為用于獲得圓 環(huán)的位置的信息。當電容式觸控屏向主動電容筆發(fā)送第一指令時，圓環(huán)作為接收電極接收 該第一指令，當?shù)谝恢噶畋唤馕龊笥晒P尖作為發(fā)射電極發(fā)送用于獲得筆尖的位置的信息， 當電容式觸控屏向主動電容筆發(fā)送第二指令時，圓環(huán)作為接收電極接收該第二指令，當?shù)?二指令被解析后切換為由圓環(huán)作為發(fā)射電極發(fā)射用于獲得圓環(huán)的位置的信息；當電容式觸 控屏向主動電容筆發(fā)送第=指令時，圓環(huán)和筆尖同時作為接收電極接收第=指令，根據(jù)圓 環(huán)和筆尖接收的兩路電信號獲得主動電容筆的傾角，之后由筆尖作為發(fā)射電極向電容式 觸控屏發(fā)送傾角。
[0126] 控制器33,用于根據(jù)第一導(dǎo)向信息和第二導(dǎo)向信息獲得主動電容筆的方位角。
[0127] 控制器根據(jù)主動電容筆發(fā)送的圓環(huán)的位置信息和筆尖的位置信息獲取主動電容 筆的方位角。
[012引在本實施例中，獲取方位角和傾角的方法可參照上述實施例中描述的方位角和傾 角的計算方法進行理解，在本實施例中將不再寶述。
[0129] 本發(fā)明實施例提供的電容式觸控屏，能夠與主動電容筆進行通信，其能夠獲取主 動電容筆的方位角和傾角，定位精度高，針對通用需求，如USI(Universal Stylus Initiative)組織提出的不同廠家的主動電容筆在不同廠家的觸控屏均能夠正常使用，從 而滿足通用性的需求。
[0130] 本發(fā)明實施例提供了一種主動電容觸控系統(tǒng)，包括上述任意實施例提供的主動電 容筆和上述任意實施例提供的電容式觸控屏。
[0131] 本發(fā)明實施例提供的主動電容筆、檢測主動電容筆姿態(tài)的方法、與主動電容筆通 信的電容式觸控屏及主動電容觸控系統(tǒng)，能夠獲取主動電容筆的方位角和傾角，不需要增 加慣性測量單元，主動電容筆的結(jié)構(gòu)和電路都比較簡單，利用主動電容筆本身的第一電極 或第二電極作為發(fā)射電極來發(fā)射位置信息，定位精度高，且在計算主動電容筆的方位角時， 與電容式觸控屏相鄰兩電極之間的距離無關(guān)，因此不同筆廠家在觸控屏上的方位角和傾角 是固定的，提高了主動電容筆姿態(tài)檢測的通用性。
[0132] W上所述僅為本發(fā)明的實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人 員來說，本發(fā)明可W有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、 等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種與電容式觸控屏交互通信的主動電容筆，其特征在于，包括： 第一電極，用于與所述電容式觸控屏進行通信； 第二電極，用于與所述電容式觸控屏進行通信； 控制器，用于控制所述第一電極和所述第二電極與所述電容式觸控屏進行通信； 其中，所述控制器能夠根據(jù)所述第一電極和第二電極同時分別接收到的來自所述電容 式觸控屏的信號確定主動電容筆的傾角，并且 所述第一電極和第二電極在所述控制器的控制下分別向所述電容式觸控屏發(fā)送信號， 所述第一電極和第二電極發(fā)送的信號能夠被所述觸控式電容屏用來確定該主動電容筆的 方位角。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動電容筆，其特征在于，其中 所述控制器根據(jù)預(yù)先存儲的所述第一電極接收的來自所述電容式觸控屏的信號和所 述第二電極接收的來自所述電容式觸控屏的信號之間的相對值與所述主動電容筆的傾角 的映射關(guān)系，以確定所述主動電容筆的傾角。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的主動電容筆，其特征在于，其中， 所述第一電極和第二電極發(fā)送的信號能夠被所述電容式觸控屏用來分別確定所述第 一電極和第二電極在所述電容式觸控屏上的坐標位置，從而確定所述方位角。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動電容筆，其特征在于，其中， 所述控制器通過控制切換開關(guān)切換所述第一電極、所述第二電極與所述電容式觸控屏 之間的通信。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的主動電容筆，其特征在于， 所述切換開關(guān)包括第一切換開關(guān)和第二切換開關(guān)； 其中，所述第一切換開關(guān)用以接通所述第一電極或第二電極，所述第二切換開關(guān)用以 同時接通所述第一電極和第二電極。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動電容筆，其特征在于，其中， 所述第二電極為所述主動電容筆的筆尖，所述第一電極為環(huán)繞所述筆尖設(shè)置的圓環(huán)或 線圈。7. -種用于與權(quán)利要求1-6任一項所述的主動電容筆通信的電容式觸控屏，其特征在 于，包括： 發(fā)送及接收模塊，用于向所述主動電容筆發(fā)送信息及接收來自主動電容筆發(fā)送的信 息；以及 控制模塊，用于根據(jù)分別來自所述第一電極和第二電極的信息確定所述主動電容筆的 方位角，并且用于控制所述發(fā)送及接收模塊向所述主動電容筆發(fā)送信息及接收來自主動電 容筆發(fā)送的信息，所述向主動電容筆發(fā)送的信息能夠被所述主動電容筆的第一電極和第二 電極同時接收以用來確定所述主動電容筆的傾角。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電容式觸控屏，其特征在于，其中 所述控制模塊根據(jù)分別由所述第一電極和所述第二電極所發(fā)送的信號來確定第一電 極和第二電極在所述電容式觸控屏上的坐標位置，根據(jù)所述坐標位置確定所述主動電容筆 的方位角。9. 一種觸控系統(tǒng)，其特征在于，包括:權(quán)利要求1-6任一項所述的主動電容筆和權(quán)利要 求7-8任一項所述的電容式觸控屏。10. -種利用主動電容筆與電容式觸控屏之間的交互通信檢測主動電容筆姿態(tài)的方 法，其特征在于，所述主動電容筆包括第一電極、第二電極和控制器，該方法包括： 由所述控制器控制所述第一電極和第二電極同時分別接收所述電容式觸控屏發(fā)送的 信號； 由所述控制器根據(jù)所述第一電極和第二電極同時分別接收到的來自所述電容式觸控 屏的信號來確定主動電容筆的傾角；以及， 由所述控制器控制所述第一電極和第二電極分別向所述電容式觸控屏發(fā)送信號，由所 述電容式觸控屏根據(jù)所發(fā)送的信號確定所述主動電容筆的方位角。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，其中， 所述控制器根據(jù)預(yù)先存儲的所述第一電極接收的來自所述電容式觸控屏的信號和所 述第二電極接收的來自電容式觸控屏的信號之間的相對值與所述主動電容筆的傾角的映 射關(guān)系，以確定所述主動電容筆的傾角。12. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，其中， 所述電容式觸控屏根據(jù)分別由所述第一電極和所述第二電極發(fā)送的信號來確定第一 電極和第二電極在觸控屏上的坐標位置，以確定所述方位角。13. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，其中， 所述電容式觸控屏包括發(fā)送及接收模塊和控制模塊； 所述控制模塊用于控制所述發(fā)送及接收模塊向所述主動電容筆的所述第一電極和所 述第二電極發(fā)送信號，并且，所述控制模塊還用于控制所述發(fā)送及接收模塊接收由第一電 極和第二電極發(fā)送的信息以確定所述主動電容筆的方位角。
【文檔編號】G06F3/044GK105955515SQ201610342087
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月20日
【發(fā)明人】魏江力, 向國威
【申請人】漢王科技股份有限公司