[发明专利]具内部压力倾斜旋转的笔系统

说明书

本发明揭示一种具有压敏尖端机构的笔设备，所述压敏尖端机构通过使用具有同时发射、接收及感测驱动器能力的多轴测量方案而在内部产生压力、倾斜及/或笔杆旋转，所述笔设备可结合接收系统而操作或可以相对独立方式操作。提供用于操作所述笔设备以实现经改进功能的传信方案。提供用于操作笔及用于操作具有触摸传感器系统的笔的系统及方法。提供允许数字I/O引脚用以与触摸传感器电极介接的驱动/接收电路以及驱动及接收传感器电极信号的方法。此电路可以多种模式操作以感测耦合在笔内或来自笔外部的信号的各种组合。

技术领域

本发明一般来说涉及经改进电子笔测量系统。

背景技术

关于感测模拟信号的电路，已知晓用于执行简单模/数转换的Σ-Δ模/数转换器(ΣΔADC)有一段时间，但随着可编程逻辑时钟速度已改进到可进行极良好转换功能的地步，所述Σ-ΔADC近期已变得极为普遍。以改进这些转换器速度及功能性为中心的许多新的想法及工作一直致力于允许此较数字转换方法替换较标准模拟技术。在触摸领域中，围绕已知电容性取样技术及Δ-Σ模/数转换的并入已授予了许多改进专利。

第8089289号美国专利具有现有技术的如下技术实例：使用Δ-Σ转换器且在相同功能的两个实施例图式中展示使用方波驱动及开关电容器功能(利用整流)的互电容性方案，如图20中所展示。

第7528755号美国专利展示现有技术的如下技术实例：使用Δ-Σ转换器且展示能够进行信号驱动或测量技术(可经由多路复用器进行选择)的方案，如图21中所展示。

第8547114号美国专利展示使用Δ-Σ转换器及开关电容器技术的现有技术的技术实例，如图22中所展示。

第8587535号美国专利展示现有技术的策略实例，此当前技术水平的互电容多点触摸系统具有同时数字方波型式发射及同时接收、具有同步解调及笔控能力，如图23中所展示。此系统不允许多模式同时触摸屏取样、因每一行使用不同位图案(此有效地扰乱接收到的噪声分布)而不具有真正同时取样、不能够进行自电容测量，且因使用方波驱动而具有含有主要频率以及其谐波的接收信号频谱(此需要较低迹线阻抗以防止较高谐波跨越面板而衰减)。

因此，需要可针对(举例来说)不同自模式、互模式及笔模式同时获取数据且具有对不同通道的同时取样的快得多的取样方法。

而且，在一些应用中，为经由信噪比改进(在可能的情况下)减少取样时间，需要连续取样方案及高级滤波方法、调制及解调方案以及数字域方法。为使成本及电力使用保持可能低，电路应尽可能多地位于数字领域中。

最后，现在可获得对阻抗的改变进行测量的许多不同触摸传感器，且还极大地期望提供可处置多个传感器类型及配置(包含当前已知的传感器类型及配置以及未来将开发的传感器类型及配置)的系统。

关于电子笔，压力、倾斜及笔杆旋转是书写及墨迹特性的一部分，且即使是儿童也能意识到由书写器具的这三种不同操纵产生的所得铅笔或蜡笔线特性的差异。

使电磁及静电领域中的笔式数字化通常包含测量尖端压力及将所述尖端压力发射到接收系统的方法。接收系统可包含耐用玻璃或不透明系统，所述耐用玻璃提供高光学透明度以用于观看由下伏显示装置显示的图像，所述下伏显示装置显示例如图形按钮及图标等图像。当用户(举例来说)用笔在显示装置上的衬底的外表面上进行书写时，所述笔将接收系统解译及分辨的信号发送到通过感测接收系统电极之间的振幅差异且经由调制或脉冲时序而确定的位置，压力值使用相同信号频率作为位置信号而发射。

第5633471A号美国专利展示现有技术的如下技术实例：使用压力传感器磁盘来测量通过笔尖端所发射的压力，如图41中所展示。

压力在具有测量电阻、电容、电感或光强度的改变的单个运动轴传感器的笔主体内部通常已被测量。这些解决方案通常通过将轴向力从笔的尖端发射到传感器机构的柱机构的运动而进行。如从以上图式可见，结果对压力曲线是非线性的。前述解决方案的缺点是：在笔朝向表面倾斜时，发射到传感器的力会降低。