與數位化儀的通用觸控筆通信的製作方法

2023-09-11 01:53:50 4

背景

與數位化儀系統一起使用的信號發射觸控筆(例如，有源觸控筆)在本領域中是已知的。觸控筆的位置檢測向與數位化儀系統相關聯的計算設備提供輸入，並被解釋為用戶命令。通常，數位化儀系統與顯示屏集成在一起，例如以形成觸控螢幕。觸控筆在屏幕上的位置與屏幕上所描繪的虛擬信息相關。由觸控筆發射的信號可包括諸如施加在書寫筆尖上的壓力和觸控筆標識之類的信息。該信號被數位化儀系統解碼以獲得信息。

數位化儀系統通常包括以行和列排列的電極結的矩陣。可通過對行和列兩個方向上的輸出進行採樣來跟蹤觸控筆位置。跟蹤基於檢測到信號，該信號由觸控筆的筆尖發射並由數位化儀傳感器由於在筆尖與電極結矩陣的一部分之間建立的靜電耦合而拾取。跟蹤由觸控筆發射的信號的數位化儀系統通常還跟蹤用手指或導電物體提供的輸入。互電容傳感器是用於這樣的數位化儀系統的一種類型的數位化儀傳感器。互電容檢測允許多個手指、手掌或導電物體被同時跟蹤的多點觸摸操作。

概述

在一些實施例中，本公開涉及與各自被配置成用不同的通信協議或配置來接收輸入的多個數位化儀系統兼容的有源觸控筆。觸控筆可以與例如來自同一製造商的啟用觸摸的相同計算設備的不同版本兼容，並且還可以與來自不同製造商的啟用觸摸的計算設備兼容。可任選地，觸控筆提供向後兼容性，以使得用戶能使用新觸控筆來操作較老的啟用觸摸的計算設備。觸控筆和啟用觸摸的計算設備通常可被分開出售。觸控筆往往丟失並且更容易損壞。因此，用戶可在購買新的啟用觸摸的計算設備之前購買數個不同的觸控筆。如本文所描述的觸控筆可允許用戶在不預先配置觸控筆的情況下向不同的啟用觸摸的設備提供輸入。在一些示例性實施例中，所提供的兼容性基於對特定計算設備或製造商的通信協議的知曉來針對這些計算設備或製造商。

除非以其他方式定義，否則本文中所使用的所有技術和/或科學術語具有如本領域的普通技術人員共同理解的相同含義。雖然類似於或等同於本文所描述的方法和材料可被用於本公開的各實施例的實踐和測試中，但是下文描述了示例性方法和/或材料。在衝突的情況下，包括定義的專利申請將優先。此外，材料、方法和示例僅是說明性的，並不一定旨在限制。

附圖的若干視圖的簡要描述

此處參考附圖描述本公開的一些實施例，僅作為示例。現在專門詳細地參考附圖，強調的是，所示的細節是舉例而言的並且只是出於對本公開的各實施例的說明性討論的目的。在這一點上，參考附圖的描述使得如何實踐本公開的各實施例對本領域技術人員是顯而易見的。

在附圖中：

圖1是根據本公開的一些實施例的示例性啟用觸摸的計算設備的簡化框圖；

圖2是根據本公開的一些實施例的觸控筆傳輸的簡化時間線。

圖3是根據本公開一些示例性實施例的用於基於來自觸控筆的傳輸來檢測壓力的示例性方法的簡化流程圖；以及

圖4是根據本公開的一些示例性實施例的包括經由其無線地傳送信息的多個電極的觸控筆的示意圖。

詳細描述

在本公開的示例性實施例中，觸控筆被配置成在多個不同的配置(或通信協議)中傳送信息。通常，觸控筆被配置成在多個不同的配置中傳送相同的信息。可任選地，提供信息的準確度對於不同配置可以是不同的。另外，觸控筆可以在一個或多個配置中傳送不在另一配置中傳送的附加信息。通常，每一配置基於啟用觸摸的計算設備的已知的檢測和處理方法來定義。另外，在每一不同配置中提供的信息可基於啟用觸摸的設備被配置成接收的信息。在一些示例性實施例中，一個配置基於模擬編碼來傳送信息，而另一配置基於數字編碼來傳送信息。可由觸控筆傳送的示例性信息可包括標識、壓力、傾斜度、顏色、電池水平、以及授權。向啟用觸摸的計算設備傳送信息的其它手持式設備也可應用本文描述的方法。

在一些示例性實施例中，每一計算設備識別並鎖定在其兼容配置中提供的輸入。可任選地，計算設備可識別和檢測在不止一個配置中提供的輸入。可任選地，檢測在不止一個配置中提供的輸入提高檢測信息的準確度和snr。在一些示例性實施例中，啟用觸摸的計算設備可以向觸控筆指示正在使用的所選配置。可任選地，作為響應，觸控筆可中斷其它配置中的傳輸，並且只在與該觸控筆通信的啟用觸摸的計算設備所識別的配置中進行傳送。

現在參考圖1，示出了根據本公開的一些實施例的示例性啟用觸摸的計算設備的簡化框圖。根據本公開的一些實施例，計算設備100包括與數位化儀傳感器50集成的顯示器45。在一些示例性實施例中，數位化儀傳感器50是基于格柵的電容傳感器，該基于格柵的電容傳感器用形成該基于格柵的傳感器的格柵線的行和列導電條帶58形成。通常，導電條帶58相互電絕緣並且每個導電條帶至少在一個端被連接到數位化儀電路25。通常，導電條帶58被布置成增強行和列導電條帶之間(例如，在行和列之間形成的結點59周圍)的電容耦合。形成在行和列導電條帶之間的電容耦合對導電和介電對象的存在敏感。或者，數位化儀傳感器用不一定基於行和列導電條帶來構造的電極結矩陣來形成。

根據本公開的一些實施例，導電條帶58可用於檢測一個或多個指尖140或手142或其他導電對象的觸摸以及通常經由觸控筆的書寫尖端傳送電磁信號的觸控筆120的輸入。通常，來自行和列導電條帶58的輸出(例如來自兩個垂直軸)被採樣以檢測觸控筆120的坐標。在一些示例性實施例中，數位化儀電路25通常包括用於與觸控筆120同步、用於處理由觸控筆120接收到的輸入和/或用於跟蹤觸控筆120的坐標的觸控筆檢測引擎27。

觸控筆120接收到的輸入可包括與觸控筆120直接相關的、與觸控筆120周圍的環境相關的、與使用觸控筆120的用戶相關的、與分配給觸控筆120的特權相關的、與觸控筆120的能力相關的信息、或者從第三方設備接收到的信息。與觸控筆相關的信息可包括被按下按鈕35的指示、筆尖20上的壓力水平、傾斜度、標識、製造商、版本、媒體接入控制(mac)地址、以及諸如顏色、筆尖類型、刷子和插件等所存儲的配置。

通常，觸控筆120包括控制觸控筆120發射的信號的生成的asic40。asic40通常對由觸控筆120在由該觸控筆120傳送的信號上生成、存儲或感測到的信息進行編碼。通常，觸控筆檢測引擎27對從觸控筆120接收到的信息進行解碼。可任選地，被配置成與數位化儀傳感器50交互的其它手持式設備可以按類似方式操作並通過觸控筆檢測引擎27跟蹤。

數位化儀電路25可應用互電容檢測或自電容來感測來自指尖140的觸摸(或懸停)的觸摸信號。通常，在互電容和自電容檢測期間，數位化儀電路25發送觸發信號(例如，脈衝)至數位化儀傳感器50的一個或多個導電條帶58並且響應於該觸發和/或詢問對來自導電條帶58的輸出進行採樣。在一些實施例中，沿格柵的一根軸的一些或全部導電條帶58同時或以連續的方式被觸發，並且響應於每次觸發，來自其他軸上的導電條帶58的輸出被採樣。通常，該過程提供用於檢測同時觸摸(多點觸摸)傳感器50的多個指尖140的坐標。數位化儀電路25通常包括用於管理觸發信號、用於處理觸摸信號和用於跟蹤一個或多個指尖140的坐標的手指檢測引擎26。

通常，來自數位化儀電路25的輸出被報告給主機22。通常，由數位化儀電路25提供的輸出可包括一個或多個指尖140的坐標、觸控筆120的書寫筆尖20的坐標以及由觸控筆120提供的附加信息(例如，壓力、傾斜度和電池水平)。通常，數位化儀電路25使用模擬和數字處理兩者來處理用數位化儀傳感器50檢測到的信號。可任選地，引擎26和27的功能中的一些和/或全部被集成到被適配成用於控制數位化儀傳感器50的操作的一個或多個處理單元中。可任選地，數位化儀電路25、引擎26和27的功能中的一些和/或全部被集成和/或被包括在主機22中。主機22可以向應用管理器或相關應用傳送該信息。可任選地，電路25和主機22可以向應用傳遞原始信息。原始信息可由應用按需分析或使用。觸控筆120、電路25和主機22中的至少一者可以在不分析或知曉原始信息的情況下傳遞該信息。

根據一些示例性實施例，觸控筆120另外還包括無線通信單元30，例如具有使用主機22的模塊23的藍牙通信、近場通信(nfc)、射頻(rf)通信的輔助信道。在一些示例性實施例中，主機22或電路25指示觸控筆120基於來自電路25和主機22的分析和報告來更新或配置其傳輸協議。

現在參考圖2，圖2示出了根據本公開的一些示例性實施例的用觸控筆傳送信息的示例性時間線。幀通常是其中觸控筆傳送信息的基本單元，並且幀通常以所定義的重複率(例如，每5-20毫秒)傳送。每一幀可包括同步信號(或信標)以及定義多個參數(例如，壓力、懸停或筆尖、按鈕狀態、標識以及錯誤保護方案)的一連串數據。在一些示例性實施例中，計算設備基於對同步信號的檢測來與觸控筆幀同步。通常，計算設備還使用同步信號來進行位置檢測。

在一些示例性實施例中，觸控筆使用兩個不同的碼(例如，碼1和碼2)來傳送數據。通常，碼1和碼2使用不同的調製、頻率或兩者來傳送相同的信息。可任選地，碼1使用基於模擬的編碼，而碼2使用基於數字的編碼。模擬編碼可包括例如對不同的壓力水平或對標識使用頻率調製(fm)或特定頻率。數字編碼可包括頻移鍵控(fsk)、相移鍵控(psk)或者幅移鍵控(ask)。可任選地，每一幀包括不止一個模擬碼和/或不止一個數字碼。通常，碼1可由一個啟用觸摸的計算設備譯解，而碼2可由另一啟用觸摸的計算設備譯解。

可任選地，由觸控筆傳送的數據被分成各子幀，並且每一子幀或時隙包括使用碼1和碼2兩者的數據。例如，兩個不同的同步信號可以在子幀1期間傳送，兩個不同的壓力信號可以在子幀2期間傳送，並且兩個不同的觸控筆id信號可以在子幀2期間傳送。該系列可以對每一幀重複。可任選地，每一子幀中包括不止兩種類型的碼。可任選地，每一幀中包括更多(或更少)子幀。碼可被連續或同時傳送。對於同時傳輸，不同的頻率可用於載波信號。

在一些示例性實施例中，觸控筆在多個幀中以零碎的方式傳送信息的至少一部分。例如，觸控筆身份可包括在多個幀中傳送的多個碼元。可任選地，可重複重要信息。在一個示例性實施例中，壓力讀數的最高有效位可以在多個幀中或者在信號幀的多個子幀或時隙中重複。可任選地，一些幀可以是通用的(例如，使用一個碼來傳送)，而其它幀可以是專用的(例如使用在不同配置中提供相同信息的多個碼來傳送)。

現在參考圖3，圖3示出了根據本發明的一些示例性實施例的用於基於來自觸控筆的傳輸來檢測壓力的示例性方法的簡化流程圖。在一些示例性實施例中，啟用觸摸的計算設備或許能夠譯解觸控筆傳送的來自兩個不同通信協議的數據。在一個示例性實施例中，壓力測量由觸控筆且使用頻率調製和基於數字的調製兩者來傳送。在一些示例性實施例中，啟用觸摸的計算設備基於頻率調製(框310)且還基於數字調製(框320)來檢測由觸控筆傳送的壓力數據。通常，使用頻率調製來傳送的壓力信息具有比使用數字調製來傳送的壓力信息更低的解析度。根據一些示例性實施例，壓力數據的最高有效位可以從頻率調製信號和數字編碼信號兩者中確定(框330)而其它位只基於數字調製來確定(框340)。

儘管數字編碼的信號通常可以在無噪聲環境中提供具有更高解析度和準確度的數據，但噪聲可以在每一數據位中引入大誤差。讀取一個最高有效位的誤差可導致壓力測量中的更大誤差。在另一方面，頻率調製信號通常更穩健，例如更不容易遭受大檢測誤差。由於噪聲而導致的誤差通常可導致與實際壓力的相對較小的偏離。通過考慮模擬和數字調製兩者，可針對至少最高有效位驗證數字信息的準確度。數字數據可包含所有壓力位或者這些位的各部分(lsb－最低有效位)，fm和數字位可具有或不具有重疊。在一些示例性實施例中，當在基於模擬和數字的壓力讀數之間存在較大差異時，使用模擬讀數。然而，當差異較小時，數字讀數可提供更準確的壓力。現在參考圖4，圖4示出了根據本公開的一些示例性實施例的包括經由其無線地傳送信息的所配置的多個電極的觸控筆的示意圖。觸控筆120可包括筆尖處的導電電極，並且還可包括與筆尖20保持距離的一個或多個電極25。可任選地，電極25是環形電極或者電極25的陣列形成圍繞觸控筆120的外殼的環。另選地或另外地，一個或多個電極25被嵌入在觸控筆120的外殼中。在一些示例性實施例中，數據經由筆尖20傳送並且還經由電極25傳送。可任選地，筆尖20和電極25同時傳送具有信息的信號。經由筆尖20和電極25同時傳送的信息可使用不同的頻率或調製來傳送以使得信號不衝突。在一些示例性實施例中，筆尖20被配置成傳送與一種類型的啟用觸摸的計算設備兼容的信號，且電極25中的一個或多個電極被配置成傳送與另一種類型的啟用觸摸的計算設備兼容的信號。筆尖20和電極25中的每一者可另外傳送信標信號。可任選地，相同的信標在筆尖20和電極25上傳送。

根據一些示例性實施例，提供了一種方法，包括：在手持式設備中生成第一信號類型和第二信號類型，其中第一信號類型和第二信號類型在頻率或調製中的至少一者方面是不同的，並且其中第一信號類型和第二信號類型被定義為包括與手持式設備相關的相同信息；以及在手持式設備的傳輸周期中傳送第一信號類型和第二信號類型兩者。

可任選地，第一信號類型被選為與第一啟用觸摸的計算設備的第一檢測方法兼容，且第二信號類型被選為與第二啟用觸摸的計算設備的第二檢測方法兼容。

可任選地，該信息基於頻率調製被包括在第一信號類型中。

可任選地，在第一信號類型和第二信號類型中的至少一者中編碼信息基於數字編碼。可任選地，數字編碼包括頻移鍵控(fsk)、相移鍵控(psk)和幅移鍵控(ask)中的至少一者。

可任選地，該方法包括在傳輸周期中傳送多個第一信號類型和多個第二信號類型，其中多個第一信號類型和多個第二信號類型中的每一第一信號類型和第二信號類型包括不同信息。

可任選地，該信息選自包括以下各項的組：被按下按鈕的指示、筆尖上的壓力水平、懸停或筆尖狀態、傾斜度和標識。

可任選地，第一信號類型和第二信號類型被同時傳送。

可任選地，第一信號類型包括具有比第二信號類型更低解析度的信息。

可任選地，第二信號類型包括比第一信號類型更多的信息。

可任選地，第一信號類型和第二信號類型還包括不同信息。

可任選地，第一信號類型和第二信號類型兩者經由手持式設備的筆尖來傳送。

可任選地，第一信號類型經由手持式設備的第一電極傳送，而第二信號類型經由手持式設備的第二電極傳送。

可任選地，第一或第二電極之一是手持式設備的筆尖。

根據一些示例性實施例，提供了一種方法，包括：用啟用觸摸的計算設備來檢測來自手持式設備的第一信號和第二信號，其中第一信號和第二信號包括與該手持式設備相關的相同信息，並且其中第一信號基於頻率調製包括該信息，而第二信號基於數字編碼包括該信息，並且其中與第一信號中的信息相比第二信號中的信息以更高的解析度提供；解碼第一信號和第二信號兩者中的信息；基於第一信號來驗證第二信號中的最高有效位；以及向啟用觸摸的計算設備的主機報告如所驗證的信息。可任選地，該信息從嵌入在手持式設備中的傳感器輸出。

可任選地，該信息是施加在手持式設備的筆尖上的壓力，其中筆尖被配置成通過觸摸來與啟用觸摸的設備交互。

可任選地，第一信號和第二信號在手持式設備的同一傳輸周期中傳送。

可任選地，第二信號在手持式設備的多個傳輸周期中傳輸。

根據一些示例性實施例，提供了一種設備，包括：電極；與該電極通信的電路，該電路包括信號發生器；其中該信號發生器被配置成生成第一信號類型和第二信號類型，其中第一信號類型和第二信號類型在頻率或調製中的至少一者方面是不同的，並且其中第一信號類型和第二信號類型被定義為包括與該手持式設備相關的相同信息；並且其中該電路被配置成在該手持式設備的相同傳輸周期中傳送第一信號類型和第二信號類型兩者。

可任選地，該信息基於頻率調製被包括在第一信號類型中。

可任選地，在第一信號類型和第二信號類型中的至少一者中編碼信息基於數字編碼。

根據一些示例性實施例，提供了一種設備，包括：該設備的筆尖處的第一電極；第二電極；包括信號發生器的電路；其中該信號發生器被配置成生成第一信號和第二信號，其中第一信號和第二信號在頻率或調製中的至少一者方面是不同的；並且其中該電路被配置成經由第一電極傳送第一信號並經由第二電極傳送第二信號。

可任選地，該電路被配置成同時傳送第一信號和第二信號。

可任選地，第一信號和第二信號包括不同信息。為了清楚起見在單獨實施例的上下文中描述的本文中描述的示例的特定特徵還可在單一實施例中組合地提供。相反，為了簡潔起見在單一實施例的上下文中描述的本文中描述的示例的各個特徵還可單獨地或者以任何合適的子組合提供，或者適用於本公開的任何其他所描述的實施例。在各種實施例的上下文中描述的某些特徵不被認為是那些實施例的基本特徵，除非該實施例在沒有那些元件的情況下不起作用。