專利名稱：光電觸控筆系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種觸控筆系統(tǒng)，特別是涉及一種光電觸控筆系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著觸控式屏幕應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品后，相對應(yīng)的電子產(chǎn)品的觸控筆也應(yīng)運(yùn)而生。觸控筆作為一種常見的電子裝置操作工具，其中以應(yīng)用于電容式觸控屏幕的觸控筆為例，其大多以金屬材料為筆身材質(zhì)，筆頭以軟性導(dǎo)電材料為主，借此模擬人類手指觸控感應(yīng)。現(xiàn)有觸控筆一般都設(shè)置于電子裝置內(nèi)，當(dāng)使用觸控筆時(shí)，只需將觸控筆從上述殼體內(nèi) 拔出，如此便能方便地控制觸摸屏。然而，由于觸控筆與電子設(shè)備之間有信號連接，所以往往在觸控筆的一端有一根連接線與電子設(shè)備相連，而連接線的長度限制了觸控筆隨心所欲地使用，從而給操作者帶來諸多不便。為避免上述問題，市場上也出現(xiàn)了一些無線觸控筆，然而現(xiàn)有的無線觸控筆結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且感應(yīng)靈敏度不高。一般情況下，觸控筆筆尖的直徑很小，通常只有2mm的直徑，另外，筆尖材料一般都是硬的，其自身?xiàng)l件與電容屏要求的較大接觸面積相矛盾。觸控筆產(chǎn)生的微小電容變化量(筆產(chǎn)生的信號)經(jīng)常使得電子設(shè)備中的觸控電路難以將其與測算系統(tǒng)本身的噪聲信號區(qū)分開，因而信噪比偏低。另外，如何將觸控筆產(chǎn)生的信號和手指產(chǎn)生的信號區(qū)分開也是一個(gè)值得研究的問題。首先，觸控筆產(chǎn)生的小信號與手指距離觸摸屏或觸摸板較遠(yuǎn)時(shí)產(chǎn)生的小信號會產(chǎn)生混淆；其次，當(dāng)握著觸控筆的手接觸到觸摸屏或觸摸板時(shí)也會產(chǎn)生感應(yīng)量，這樣就使得偵測和追蹤觸控筆產(chǎn)生的信號變得更難。因此亟需一種觸控筆系統(tǒng)來克服上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種光電觸控筆系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，通過光信號與具有觸摸板的電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)無線通訊遙控。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是提供一種光電觸控筆系統(tǒng)，包括一觸控筆和一具有觸控面板的電子設(shè)備，所述觸控筆包括筆頭、筆殼以及設(shè)置在筆殼內(nèi)的與所述筆頭的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)相連的電壓轉(zhuǎn)換電路、與所述電壓轉(zhuǎn)換電路相連的光電傳感器；所述電子設(shè)備包括偵測電路、光電裝置，所述偵測電路測量外界觸摸物與所述觸控面板的電極之間的電容耦合，所述光電裝置用于與所述偵測電路傳輸光電信號，所述觸控筆與所述電子設(shè)備之間可進(jìn)行信號傳輸。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，通過光信號與具有觸摸面板的電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)無線通訊遙控，并且更容易接收各個(gè)角度的光信號，偵測靈敏度更高。


圖I是本發(fā)明觸控筆系統(tǒng)一較佳實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意 圖2是所示觸控筆的平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是手指和正向電勢變化量影響下觸控筆的測算數(shù)據(jù)散點(diǎn) 圖4是手指和反向電勢變化量影響下觸控筆的測算數(shù)據(jù)散點(diǎn) 圖5A是一種求導(dǎo)后各個(gè)信道的數(shù)據(jù)散點(diǎn) 圖5B是另一種求導(dǎo)后各個(gè)信道的數(shù)據(jù)散點(diǎn) 圖6是光在顯示屏與透明層周圍的傳播方式的第一較佳實(shí)施例；
圖7是光在顯示屏與透明層周圍的傳播方式的第二較佳實(shí)施例；
圖8是光在顯示屏與透明層周圍的傳播方式的第三較佳實(shí)施例；
附圖中各部件的標(biāo)記如下I、觸控筆，10、筆頭，11、筆殼,12、光電傳感器,13、透光多邊形晶體，14、反光片，15、電壓轉(zhuǎn)換電路，2、電子裝置，20、觸摸面板，201、透明層，202、顯示屏，204、電極，21、偵測電路，22、光電裝置。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。請參閱圖I，本發(fā)明實(shí)施例包括
一種光電觸控筆系統(tǒng)，包括一觸控筆和一具有觸控面板的電子設(shè)備，所述觸控筆包括筆頭、筆殼以及設(shè)置在筆殼內(nèi)的電壓轉(zhuǎn)換電路、光電傳感器；所述電子設(shè)備包括偵測電路、光電裝置，所述偵測電路測量外界觸摸物與所述觸控面板的電極之間的電容耦合，所述光電裝置用于與所述偵測電路同步傳輸光電信號，所述觸控筆與所述電子設(shè)備之間可進(jìn)行信號傳輸。首先，具體介紹觸控筆的結(jié)構(gòu)，請參閱圖2所示。所述觸控筆包括筆頭、筆殼以及設(shè)置在筆殼內(nèi)的與所述筆頭的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)相連的電壓轉(zhuǎn)換電路、與所述電壓轉(zhuǎn)換電路相連的光電傳感器，所述筆頭凸露于所述筆殼之外。
所述觸控筆的部分筆殼由可透過用于信號傳輸?shù)墓獾牟牧现瞥桑渲?，靠近所述筆頭5cm范圍內(nèi)的筆殼由可透過用于信號傳輸?shù)牟牧现瞥桑霾牧暇哂猩⑸涔δ?，此部分筆殼內(nèi)裝有所述光電傳感器，所述光電傳感器用于接收或者發(fā)送光信號或者電信號，此設(shè)計(jì)一方面可以使觸控筆均勻地接收來自所述電子設(shè)備表面的光信號，另一方面當(dāng)手握觸控筆時(shí)，可以避免手對觸控筆接收光信號的屏蔽。所述觸控筆筆殼的一部分由不同折射率的材料制成，如圖2所示，在此實(shí)施例中，此部分筆殼內(nèi)部裝有一透光多邊形晶體，或者所述透光多邊形晶體與此部分筆殼為一體結(jié)構(gòu)，其由不同折射率的材料制成；在所述筆殼的內(nèi)表面設(shè)有若干個(gè)反光片，所述反光片將光線發(fā)射向所述筆殼內(nèi)部，在此實(shí)施例中，所述反光片為長條狀，呈矩陣型排列在靠近所述筆頭處的筆殼內(nèi)表面，根據(jù)所述觸控筆的粗細(xì)程度及所述光電傳感器的放置角度，所述反光片的排列范圍和方式可根據(jù)需要設(shè)定，經(jīng)過所述反光片的反射，使進(jìn)入所述觸控筆內(nèi)部的光線方向改變，從而光線更容易被所述光電傳感器所感應(yīng)。當(dāng)不同入射角的光線射入筆殼內(nèi)，經(jīng)過所述透光多邊形晶體的折射作用以及所述反光片的反射作用，不同角度的光線最終聚合成同一方向的若干束光線被所述光電傳感器感應(yīng)，由此擴(kuò)大了所述觸控筆接收光線的角度，使其與所述電子設(shè)備的感應(yīng)靈敏性也明顯提聞。所述觸控筆的筆頭做成球形，這樣能在接觸所述電子設(shè)備的觸控面板時(shí)保證各個(gè)角度的良好接觸，也即是能保證一個(gè)持續(xù)的電容耦合，與所述觸控筆及所述電子設(shè)備形成的角度無關(guān)。由于所述筆頭與所述電子設(shè)備的觸控面板的接觸面積很小，只能產(chǎn)生一個(gè)微小的電容，所述電壓轉(zhuǎn)換電路對筆頭產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間增加或減小的電勢，只要適當(dāng)?shù)乜刂齐妱葑兓康拇笮『头较?，可以使得所述觸控筆的電容顯得更大、更小，甚至出現(xiàn)一個(gè)負(fù)值的效果。其次，所述觸控筆必須配合一個(gè)具有觸控面板的電子設(shè)備，下面具體介紹所述電子設(shè)備。所述電子設(shè)備包括電腦、平板電腦、電話、繪圖板等具有屏幕或沒有屏幕的均可。在所述電子設(shè)備的觸控面板上，通常都有許多個(gè)電極組或者電極陣列，電極間會有一定的電容，所述電極和外界觸摸物(如觸控筆、手指)之間也存在電容，一旦手指或者觸控筆足夠靠近到所述觸控面板，額外的電容就會被引入到附近的電極上，所述偵測電路即測量外界觸摸物與所述觸控面板的電極之間的電容耦合。具體地說，對于電極電容的掃描過程是一個(gè)迭代的過程，當(dāng)所述電極組或者電極陣列中所有的電極依次被掃描過后，掃描過程會從序列中第一個(gè)電極重新開始，如此依次掃描很多次，于是就會出現(xiàn)很多組的測算數(shù)據(jù)，所述 測算數(shù)據(jù)會被所述偵測電路收集處理。所述電壓轉(zhuǎn)換電路可以生成電勢變化量(增加或減少)作為其輸出，所述電勢變化量會驅(qū)動所述筆頭。所述電勢變化量的振幅和方向是可以控制的。根據(jù)不同組的所述測算數(shù)據(jù)，所述筆頭會被不同振幅或者不同方向的電勢變化量驅(qū)動。在收集完了所述的多組測算數(shù)據(jù)后，所述偵測電路會去區(qū)分手指信號和筆的信號，這個(gè)區(qū)分的過程受一個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)控制。結(jié)合參見附圖3和附圖4，分別代表了兩組不同的數(shù)據(jù)，它們都包含了各個(gè)信道的所述測算數(shù)據(jù)，所述這些數(shù)據(jù)在圖中都是離散的點(diǎn)。附圖3中和附圖4中的數(shù)據(jù)分別作求導(dǎo)處理，可以得到兩個(gè)如附圖5A (稱為組A)和5B (稱為組B)中描述的散點(diǎn)圖，兩圖中的前幾個(gè)數(shù)據(jù)的縱坐標(biāo)都是一樣的，因?yàn)樗鼈兎磻?yīng)的是手指產(chǎn)生的影響。對于所述筆頭，被兩個(gè)絕對值相同但是方向相反的電勢變化量驅(qū)動，于是在兩組中反應(yīng)所述觸控筆影響的數(shù)據(jù)大小基本相等，方向卻是相反的。所述數(shù)學(xué)函數(shù)可以通過一個(gè)組A+組B的運(yùn)算來保留代表手指影響的數(shù)據(jù)并且消除代表所述觸控筆影響的數(shù)據(jù)，此時(shí)代表手指影響的數(shù)據(jù)縱坐標(biāo)變成原來的兩倍左右。同樣的，為了保留代表所述觸控筆影響的數(shù)據(jù)，所述數(shù)學(xué)函數(shù)會進(jìn)行組A-組B的運(yùn)算。更進(jìn)一步，如果在兩個(gè)組中，反應(yīng)所述觸控筆影響的數(shù)據(jù)并不是完全相同的絕對值，所述數(shù)學(xué)函數(shù)甚至可以進(jìn)行組A+nO*組B或者組A-nl*組B的運(yùn)算，參數(shù)n0和nl的目的就是盡可能的消除手指或者筆的影響，其大小取決于兩組中數(shù)據(jù)的縱坐標(biāo)的比例，歸根結(jié)底也就取決于所述電勢變化量的振幅。所述光電裝置用于與所述偵測電路同步傳輸光電信號，所述光電裝置和所述偵測電路的結(jié)構(gòu)和關(guān)系可以是多種多樣的。一般地，所述偵測電路是主動方，而光電裝置是從動方，即所述偵測電路產(chǎn)生電信號發(fā)送給所述光電裝置，由所述光電裝置以光信號的形式發(fā)射出去；但也有其它形式的關(guān)系，比如所述偵測電路和所述光電裝置可以都是一個(gè)第三方控制電路或者集成電路的從動方，這兩個(gè)電路配合工作并受到所述第三方控制電路或者集成電路的控制。理論上來說，所述光電裝置在兩者關(guān)系中也可以做主動方，所述偵測電路做從動方，即所述光電裝置接收光信號，并將電信號發(fā)送給所述偵測電路。對于兩者的關(guān)系，有很多種的可能性，都應(yīng)該包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述偵測電路是主動方，所述光電裝置是從動方。兩者關(guān)系的方式盡管可以不同，但是兩者都會遵循一個(gè)共同的原則，具體地來說，這個(gè)原則就是有必要將從動方與主動方同步。在本發(fā)明中，所述的同步關(guān)系具有多種形式，例如，所述主動方可以是所述觸控筆或所述電子設(shè)備，主動方發(fā)出光線，從動方接收光線，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述觸控筆是接收光線的從動方。下 面具體論述所述觸控筆系統(tǒng)是如何傳播光信號或電信號的。所述光信號的波長基本處于人眼可見范圍之外，例如紅外線、藍(lán)牙、WiFi等，在所述光電傳感器和所述光電裝置之間傳播。所述光電裝置將觸控筆與電子設(shè)備之間的光信號加載在脈沖信號上，用不同的電平或不同脈寬或周期的脈沖表示相應(yīng)的光信號，且所述脈沖信號的脈寬比所述光信號的穩(wěn)態(tài)時(shí)間短，即在光信號的一個(gè)穩(wěn)態(tài)時(shí)間內(nèi)，能夠準(zhǔn)確地將光信號狀態(tài)的轉(zhuǎn)變反映在脈沖信號上。舉例說明，紅外線的發(fā)射和紅外線的不發(fā)射即代表光信號的兩個(gè)狀態(tài)，這兩種狀態(tài)可反映在高電平或者低電平上。那么，所述觸控筆接收的光信號是如何在電子設(shè)備中傳播的，請參閱圖6-圖8。所述觸控面板包括一顯示屏以及設(shè)于所述顯示屏之上的透明層，光在所述顯示屏及透明層周圍具有多種傳播方式。在實(shí)施例一中，所述電子設(shè)備至少包括一光電器件(圖中未標(biāo)示)，如圖6所示，所述光電器件可使光在所述顯示屏和所述透明層之間的間隙內(nèi)，平行于所述顯示屏傳播；在實(shí)施例二中，所述電子設(shè)備至少包括一個(gè)光發(fā)射器件(圖中未標(biāo)示)，所述光發(fā)射器件可穿過所述透明層投射光線，如圖7所示，光線穿過所述透明層，沿所述顯示屏邊緣傳播，同時(shí)光線也可從所述顯示屏處發(fā)射，穿過所述透明層向外傳播；在實(shí)施例三中，如圖8所示，光發(fā)射主要集中在所述透明層內(nèi)部；在實(shí)施例四中，在所述顯示屏的白色背光中添加有信號載體的光，所述光被顯示屏的散射材料所散射，通過上述幾種方式，使光線布滿整個(gè)系統(tǒng)，即可大面積地覆蓋信號，從而更容易被所述觸控筆感應(yīng)信號。以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種光電觸控筆系統(tǒng)，包括一觸控筆和一具有觸控面板的電子設(shè)備，其特征在于，所述觸控筆包括筆頭、筆殼以及設(shè)置在筆殼內(nèi)的與所述筆頭的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)相連的電壓轉(zhuǎn)換電路、與所述電壓轉(zhuǎn)換電路相連的光電傳感器；所述電子設(shè)備包括偵測電路、光電裝置，所述偵測電路偵測外界觸摸物與所述觸控面板的電極之間的電容耦合，所述光電裝置用干與所述偵測電路傳輸光電信號，所述觸控筆與所述電子設(shè)備之間可進(jìn)行信號傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電觸控筆系統(tǒng)，其特征在于，所述觸控筆的部分筆殼由可透過用于信號傳輸?shù)墓獾牟牧现瞥伞?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電觸控筆系統(tǒng)，其特征在于，靠近所述筆頭處的筆殼由可透過用于信號傳輸?shù)墓獾牟牧现瞥?，所述材料具有散射功能?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電觸控筆系統(tǒng)，其特征在于，所述觸控筆的筆殼的一部分由不同折射率的材料制成，其折射率不同于空氣折射率。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電觸控筆系統(tǒng)，其特征在于，在所述筆殼的內(nèi)表面設(shè)有若干個(gè)反光片，所述反光片將光線反射向所述筆殼內(nèi)部。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電觸控筆系統(tǒng)，其特征在于，所述光電傳感器與所述光電裝置傳輸?shù)墓獠ǖ牟ㄩL基本處在人眼可見范圍之外。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電觸控筆系統(tǒng)，其特征在于，所述光電裝置將觸控筆與電子設(shè)備之間的光信號加載在脈沖信號上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光電觸控筆系統(tǒng)，其特征在于，所述脈沖信號的脈寬比所述光信號的穩(wěn)態(tài)時(shí)間短。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電觸控筆系統(tǒng)，其特征在于，所述觸控面板包括一顯示屏以及設(shè)于所述顯示屏之上的透明層，光在所述顯示屏及透明層周圍具有多種傳播方式。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光電觸控筆系統(tǒng)，其特征在于，所述電子設(shè)備至少包括一光電器件，所述光電器件可使光在所述顯示屏和所述透明層之間的間隙內(nèi)，平行于所述顯示屏傳播。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光電觸控筆系統(tǒng)，其特征在于，所述電子設(shè)備至少包括一光發(fā)射器件，所述光發(fā)射器件可穿過所述透明層投射光線。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光電觸控筆系統(tǒng)，其特征在于，光發(fā)射主要集中在所述透明層內(nèi)部。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光電觸控筆系統(tǒng)，其特征在于，在所述顯示屏的白色背光中添加有信號載體的光，所述光被顯示屏的散射材料所散射。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電觸控筆系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓轉(zhuǎn)換電路對所述筆頭產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間增加或減小的電勢。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電觸控筆系統(tǒng)，其特征在于，所述偵測電路可獲取若干個(gè)手指或所述觸控筆的測量結(jié)果，對于每個(gè)測量結(jié)果，所述觸控筆的筆頭被不同振幅或者方向的電勢變化量(增加或減小)所驅(qū)動。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光電觸控筆系統(tǒng)，其特征在于，存在ー種數(shù)學(xué)函數(shù)可以使手指影響被抵消而所述觸控筆影響被保留，并且計(jì)算出新的數(shù)據(jù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光電觸控筆系統(tǒng)，其特征在于，存在ー種數(shù)學(xué)函數(shù)可以使所述觸控筆影響被抵消而手指影響被保留，并且計(jì)算新的數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光電觸控筆系統(tǒng)，包括一觸控筆和一具有觸控面板的電子設(shè)備，所述觸控筆包括筆頭、筆殼以及設(shè)置在筆殼內(nèi)的與所述筆頭的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)相連的電壓轉(zhuǎn)換電路、與所述電壓轉(zhuǎn)換電路相連的光電傳感器；所述電子設(shè)備包括偵測電路、光電裝置，所述偵測電路偵測外界觸摸物與所述觸控面板的電極之間的電容耦合，所述光電裝置用于與所述偵測電路傳輸光電信號，所述觸控筆與所述電子設(shè)備之間可進(jìn)行信號傳輸。通過上述方式，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，通過光信號與具有觸摸面板的電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)無線通訊遙控，并且更容易接收各個(gè)角度的光信號，偵測靈敏度更高。
文檔編號G06F3/033GK102736753SQ20121019815
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月15日
發(fā)明者孟得全, 雷奧納·波特曼 申請人:蘇州瀚瑞微電子有限公司