申请/专利权人：深圳市汇顶科技股份有限公司

申请日：2016-12-01

公开（公告）日：2020-06-23

公开（公告）号：CN107111387B

主分类号：G06F3/0354(20130101)

分类号：G06F3/0354(20130101);G06F3/038(20130101);G06F3/044(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.06.23#授权;2017.09.22#实质审查的生效;2017.08.29#公开

摘要：一种确定方位角或姿态的方法、触控输入装置、触控屏及系统，所述方法包括：检测触控输入装置上的感应电极与触控屏所形成的输入电容的位置；根据输入电容的位置，获得输入电容周围所形成的感应电容的电容值，根据感应电容的电容值计算触控输入装置的方位角；利用设置在触控输入装置上的倾角传感器确定触控输入装置的倾斜数据；根据方位角和倾斜数据确定触控输入装置的姿态。本申请无需再所述触控输入装置上设置两个感应电极，仅通过一感应电极和倾角传感器即可获得所述触控输入装置的姿态。本申请可缩减触控输入装置的成本和体积，简化设计难度。

主权项：1.一种确定触控输入装置方位角的方法，其特征在于，包括：检测所述触控输入装置上的一感应电极与触控屏所形成的输入电容的位置；根据所述输入电容的位置，获得所述输入电容周围所形成的感应电容的电容值；根据所述触控屏的行电极和列电极建立直角坐标系，将所述直角坐标系的X轴正半轴上的至少两个节点的感应电容的电容值与所述直角坐标系的X轴负半轴上的至少两个节点的感应电容的电容值的差值作为第一差值；将所述直角坐标系Y轴正半轴上的至少两个节点的感应电容的电容值与所述直角坐标系Y轴负半轴上的至少两个节点的感应电容的电容值的差值作为第二差值；计算所述第二差值与所述第一差值的比值的反正切函数，得到所述触控输入装置的方位角。

全文数据：确定方位角或姿态的方法、触控输入装置、触控屏及系统技术领域[0001]本申请涉及触控感测技术领域，尤其涉及一种确定触控输入装置方位角或姿态的方法、触控输入装置、触控屏及系统。背景技术[0002]随着触控技术和移动终端技术的发展，越来越多的移动终端采用触控方式进行人机交互。目前移动终端所采用的触控屏主要有电容式触控屏和电阻式触控屏两种，其中电容式触控屏以其良好的清晰度、透光率和触感，得到了越来越多用户的青睐。移动终端目前应用最广泛的是手机和平板电脑。[0003]电容式触控屏除了可以用手指直接触控操作以外，还可以通过触控笔等其它触控输入装置替代手指进行触控输入操作。触控笔等其它触控输入装置若要达到比较好的用户体验，就需要依据笔身倾斜角度不同产生笔迹粗细的效果。为了准确的获知触控笔等其它触控输入装置在电容敏感表面产生的笔迹粗细以及方向的情况，需要确定触控笔等其它触控输入装置的姿态。[0004]因此，如何缩减触控输入装置的成本和体积，简化设计难度，成为现有技术中亟需解决的技术问题。发明内容[0005]有鉴于此，本申请实施例所解决的技术问题之一在于提供一种确定触控输入装置方位角或姿态的方法、触控输入装置、触控屏及系统，用以降低触控输入装置的成本和体积，简化设计难度。[0006]本申请实施例提供一种确定触控输入装置方位角的方法，包括：[0007]检测所述触控输入装置上的感应电极与触控屏所形成的输入电容的位置；[0008]根据所述输入电容的位置，获得所述输入电容周围所形成的感应电容的电容值，根据所述感应电容的电容值计算所述触控输入装置的方位角。[0009]本申请实施例提供一种确定触控输入装置姿态的方法，包括：[0010]通过上述的方法确定所述触控输入装置的方位角；[0011]利用设置在所述触控输入装置上的倾角传感器确定所述触控输入装置的倾斜数据；[0012]根据所述方位角和所述倾斜数据确定所述触控输入装置的姿态。[0013]本申请实施例提供一种触控输入装置，所述触控输入装置的主体上设置感应电极，所述感应电极与触控屏形成输入电容，所述触控输入装置包括：[0014]感测模块，用于检测所述感应电极与触控屏所形成的输入电容的位置；[0015]计算模块，用于根据所述输入电容的位置，获得所述输入电容周围所形成的感应电容的电容值，根据所述感应电容的电容值计算所述触控输入装置的方位角。[0016]本申请实施例提供一种如上述结构的触控输入装置，还包括设置在所述触控输入装置上的倾角传感器，以确定所述触控输入装置的倾斜数据。[0017]本申请实施例提供一种触控屏，包括：[0018]感测模块，用于检测触控输入装置上的感应电极与触控屏所形成的输入电容的位置，所述触控输入装置用于在所述触控屏上输入信息；[0019]计算模块，用于根据所述输入电容的位置，获得所述输入电容周围所形成的感应电容的电容值，根据所述感应电容的电容值计算所述触控输入装置的方位角。[0020]本申请实施例提供一种触控输入系统，所述系统包括上述的触控输入装置以及对应的触控屏，所述触控屏根据所述触控输入装置发送的方位角和倾斜数据确定所述触控输入装置的姿态;或者，所述系统包括上述的触控屏以及对应的触控输入装置，所述触控屏接收所述触控输入装置发送的倾斜数据，并根据所述感应电容的电容值计算所述触控输入装置的方位角，以根据所述触控输入装置的方位角和倾斜数据确定所述触控输入装置的姿ίέτO[0021]由以上技术方案可见，本申请实施例利用设置在触控输入装置上的感应电极确定所述触控输入装置的方位角，以及利用设置在触控输入装置上的倾角传感器获得所述倾斜数据。所述触控屏根据所述方位角和所述倾斜数据确定所述触控输入装置的姿态。本申请无需再所述触控输入装置上设置两个感应电极，仅通过一感应电极和倾角传感器即可获得所述触控输入装置的姿态。本申请可缩减触控输入装置的成本和体积，简化设计难度。附图说明[0022]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0023]图1是示例性触控输入装置的使用示意图；[0024]图2是本申请一种确定触控输入装置方位角的方法的流程图；[0025]图3a至图3b是本申请触控输入装置与触控屏形成耦合电容的示意图；[0026]图4本申请一种确定触控输入装置方位角的方法的步骤T102的一些实施例的示意图；[0027]图5是本申请一种确定触控输入装置姿态的方法的流程图；[0028]图6是本申请计算触控输入装置姿态的球坐标示意图；[0029]图7a至图7b是本申请触控输入装置的一些实施例的硬件示意图；[0030]图7c是本申请触控输入装置或者触控屏一些实施例的结构示意图；[0031]图8a、8b、8c是本申请触控输入装置的另一些实施例的结构示意图；[0032]图9a至图9b是本申请触控输入装置的再一些实施例的结构示意图。具体实施方式[0033]本申请实施例利用设置在触控输入装置上的感应电极确定所述触控输入装置的方位角，以及利用设置在触控输入装置上的倾角传感器获得所述倾斜数据。所述触控屏根据所述方位角和所述倾斜数据确定所述触控输入装置的姿态。本申请无需再所述触控输入装置上设置两个感应电极，仅通过一感应电极和倾角传感器即可获得所述触控输入装置的姿态。本申请缩减了触控输入装置的成本和体积，简化设计难度。[0034]当然，实施本申请实施例的任一技术方案必不一定需要同时达到以上的所有优点。[0035]为了使本领域的人员更好地理解本申请实施例中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其它实施例，都应当属于本申请实施例保护的范围。[0036]下面结合本申请实施例附图进一步说明本申请实施例具体实现。[0037]在示例性实施例的以下描述，参考由其所附的附图，其中通过图解方式示出的特定实施例可被实践。它要理解的是，其它实施例可以使用和结构的改变可以由不脱离各种实施例的范围。[0038]本申请所述触控输入装置示例性的可为触控笔，其它的触控输入装置和或指示设备可用于本申请各种实施例。[0039]本申请所述具有电容敏感表面的面板示例性的可为触控屏，其它具有电容敏感表面，可感测物体触控或悬停的面板可用于本申请各种实施例。[0040]图1示出示例性使用的触控笔11与触控屏12的多个实施例。在所述实施例中，触控屏12的行电极阵列121与列电极阵列122垂直交错形成感应单元123来检测触控笔11的姿ίέτO[0041]参见图2，本申请提供一种确定触控输入装置方位角的方法，包括：[0042]Τ101、检测所述触控输入装置上的感应电极与触控屏所形成的输入电容的位置。[0043]具体地，所述触控输入装置上的感应电极接近所述触控屏的感应单元，从而形成输入电容，并检测所述输入电容的位置。[0044]Τ102、根据所述输入电容的位置，获得所述输入电容周围所形成的感应电容的电容值，根据所述感应电容值计算所述触控输入装置的方位角。[0045]本申请检测所述感应电极所形成的输入电容的位置，进一步检测所述输入电容周围所形成的感应电容的电容值。[0046]所述步骤Τ102具体为:根据所述触控屏的行电极和列电极建立直角坐标系，选取所述输入电容周围至少四个节点处的感应电容的电容值进行计算，获得所述触控输入装置的方位角。[0047]参见图3a电容敏感表面的正视图）和图3b电容敏感表面的俯视图），检测所述触控输入装置32感应电极与触控屏31所形成输入电容的位置A。获得所述感应电极在所述输入电容的位置A周围的感应单元313、323、333、312、332、311、321、331的感应电容的电容值即，耦合电容的电容值）。[0048]本申请选择至少四个节点的感应电容的电容值进行计算，利用两两差值的计算方式，获得所述触控输入装置的方位角。[0049]所述触控屏建立直角坐标系以实现二维坐标计算，选择与所述触控屏的行电极平行的轴作为X轴，选择与所述触控屏的列电极平行的轴作为Y轴。所选择的节点数量越多，得到的数据量就越多，最终得到的方位角精度也越高，但算法也越复杂。[0050]参见图4,所述步骤T102包括：[0051]T112、将所述直角坐标系的X轴正半轴上的至少两个节点的感应电容的电容值与所述直角坐标系的X轴负半轴上的至少两个节点的感应电容的电容值的差值作为第一差值。[0052]T122、将所述直角坐标系Y轴正半轴上的至少两个节点的感应电容的电容值与所述直角坐标系Y轴负半轴上的至少两个节点的感应电容的电容值的差值作为第二差值。[0053]T132、计算所述第二差值与所述第一差值比值的反正切函数，得到所述触控输入装置的方位角。[0054]例如，实际的方位角θ=〇°。而通过T112至T132的仿真函数模型，根据所述电容敏感表面的行电极和列电极建立直角坐标系，选取至少四个节点的感应电容值进行计算，获得所述触控输入装置的方位角的数值为_1.5°。因此，通过Τ112至Τ132的仿真函数模型获得的方位角接近实际的方位角。在未知方位角时，可采用Τ112至Τ132的仿真函数模型计算所述方位角。[0055]具体计算公式为下述公式1:[0057]例如，实际的方位角Θ=45°。而通过T112至T132的仿真函数模型，根据所述电容敏感表面的行电极和列电极建立直角坐标系，选取至少四个节点的感应电容值进行计算，获得所述触控输入装置的方位角的数值为46.6°。因此，通过Τ112至Τ132的仿真函数模型获得的方位角接近实际的方位角。在未知方位角时，可采用Τ112至Τ132的仿真函数模型计算所述方位角。[0058]具体计算公式为下述公式⑵：[0060]参见图5,本申请另一实施例提供一种确定触控输入装置姿态的方法，包括：[0061]Τ201、通过设置在所述触控输入装置上的感应电极确定所述触控输入装置的方位角。[0062]在本申请一具体实现中，参见图1，所述步骤Τ201包括步骤T101至T102，故在此不再赘述。[0063]Τ202、利用设置在所述触控输入装置上的倾角传感器确定所述触控输入装置的倾斜数据。[0064]Τ203、根据所述方位角和所述倾斜数据确定所述触控输入装置的姿态。[0065]参见图6,将触控输入装置置于球坐标系，对于触控输入装置上的某点Ρ，其在球坐标系里的坐标表达为r，Φ，θ，即触控输入装置的姿态可由三个因子来表达，分别是半径r，倾斜数据Φ与方位角Θ。通过所述方位角Θ可以确定所述触控输入装置的书写的方向，通过所述倾斜数据Φ确定所述触控输入装置书写的粗细，从而实现通过所述方位角和所述倾斜数据确定所述触控输入装置的姿态。[0066]对应上述方法，参见图7a以及图7b，本申请还提供一种触控输入装置，所述触控输入装置的主体上设置感应电极71，所述感应电极71与触控屏形成输入电容。参见图7c，所述触控输入装置包括：[0067]感测模块701，用于检测所述感应电极与触控屏所形成的输入电容的位置；[0068]计算模块702,用于根据所述输入电容的位置，获得所述输入电容周围所形成的感应电容的电容值，根据所述感应电容的电容值计算所述触控输入装置的方位角。[0069]所述计算模块702具体用于根据所述触控屏的行电极和列电极建立直角坐标系，选取所述输入电容周围至少四个节点处的感应电容的电容值进行计算，获得所述触控输入装置的方位角。[0070]具体计算方式如前述步骤T112至T132所述，故在此不再赘述。[0071]具体的，参见图8a、8b及图8c为示例性的作为触控输入装置的触控笔结构，所述触控笔7可以包括中心轴73和笔尖74，所述感应电极71位于所述触控笔的内部，且与所述触控屏接触。参见图8a，所述感应电极71为铅笔状，即具有锥状笔尖，且所述锥状笔尖与柱状笔体连接。参见图8b，所述感应电极71作为整个触控笔7的锥状体。参见图8c，所述感应电极71为所述笔尖74的锥状体。[0072]感应电极71可以是任何适当的导电材料，例如金属，涂料，油墨等。[0073]所述感应电极71被绝缘层77包裹，且所述绝缘层77采用耐摩擦的材料，可保证多次写画不会发生磨损的同时提供适当的阻力，令书写更加接近真实的书写。[0074]所述感应电极71的形状为非球状旋转体，例如柱状或者锥状。[0075]在一些实施例中，所述笔尖74可更换，例如图8c。所述感应电极71通过电气连接线75连接电路板76，电路板76可容纳触控笔电路，例如，信号发射和接收元件，信号处理元件等。[0076]所述触控笔触控或悬停在所述触控屏的上方。所述触控笔基于所述触控屏的位置进行操作。因此，检测触笔姿态可有助于在触控屏上进行操作。[0077]本申请再一实施例还提供一种触控输入装置，参见图9a及图9b，其包括上述设置在所述触控输入装置7上的感应电极71外，还包括设置在所述触控输入装置上的倾角传感器72,用于确定所述触控输入装置7的倾斜数据。[0078]具体的，所述倾角传感器72为线性加速度计。[0079]本实施例触控输入装置利用感应电极71确定所述触控输入装置7的方位角，利用倾角传感器72确定所述触控输入装置7的倾斜数据。从而根据所述方位角和所述倾斜数据确定所述触控输入装置的姿态。[0080]本申请再一实施例还提供一种触控屏，所述触控屏包括图7c中的感测模块701和计算模块702,即由触控屏来完成检测所述感应电极与触控屏所形成的输入电容的位置;根据所述输入电容的位置，获得所述输入电容周围所形成的感应电容的电容值，根据所述感应电容的电容值计算所述触控输入装置的方位角。[0081]本申请再一实施例还提供一种触控输入系统，所述系统包括图7c对应实施例中所述的触控输入装置7以及对应的触控屏（图中未示出），所述触控屏根据所述触控输入装置7发送的方位角和倾斜数据确定所述触控输入装置7的姿态；[0082]或者，所述触控输入系统包括上一事实例所述的触控屏（图中未示出）以及对应的触控输入装置7;所述触控屏包括感测模块701和计算模块702，可获得所述触控输入装置7的方位角，所述触控屏接收所述触控输入装置7发送的倾斜数据;所述触控屏可根据所述触控输入装置7的方位角和倾斜数据确定所述触控输入装置7的姿态。[0083]本申请无需在所述触控输入装置上设置两个感应电极，仅通过一感应电极和倾角传感器即可获得所述触控输入装置的姿态。本申请可以缩减触控输入装置的成本和体积，简化设计难度。[0084]本领域的技术人员应明白，本申请实施例的实施例可提供为方法、装置设备）、或计算机程序产品。因此，本申请实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等上实施的计算机程序产品的形式。[0085]本申请实施例是参照根据本申请实施例的方法、装置设备和计算机程序产品的流程图和或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和或方框图中的每一流程和或方框、以及流程图和或方框图中的流程和或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。[0086]这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。[0087]这些计算机程序指令也可装载到计算机或其它可编程数据处理设备上，使得在计算机或其它可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。[0088]尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请实施例进行各种改动和变型而不脱离本申请实施例的精神和范围。这样，倘若本申请实施例的这些修改和变型属于本申请实施例权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请实施例也意图包含这些改动和变型在内。

权利要求：1.一种确定触控输入装置方位角的方法，其特征在于，包括：检测所述触控输入装置上的感应电极与触控屏所形成的输入电容的位置；根据所述输入电容的位置，获得所述输入电容周围所形成的感应电容的电容值，根据所述感应电容的电容值计算所述触控输入装置的方位角。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述输入电容的位置，获得所述输入电容周围所形成的感应电容的电容值，根据所述感应电容的电容值计算所述触控输入装置的方位角具体为：根据所述触控屏的行电极和列电极建立直角坐标系，选取所述输入电容周围至少四个节点处的感应电容的电容值进行计算，获得所述触控输入装置的方位角。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述电容敏感表面的行电极和列电极建立直角坐标系，选取至少四个节点的感应电容值进行计算，获得所述触控输入装置的方位角包括：将所述直角坐标系的X轴正半轴上的至少两个节点的感应电容的电容值与所述直角坐标系的X轴负半轴上的至少两个节点的感应电容的电容值的差值作为第一差值；将所述直角坐标系Y轴正半轴上的至少两个节点的感应电容的电容值与所述直角坐标系Y轴负半轴上的至少两个节点的感应电容的电容值的差值作为第二差值；计算所述第二差值与所述第一差值的比值的反正切函数，得到所述触控输入装置的方位角。4.一种确定触控输入装置姿态的方法，其特征在于，包括：通过如权利要求1-3中任一项所述的方法确定所述触控输入装置的方位角；利用设置在所述触控输入装置上的倾角传感器确定所述触控输入装置的倾斜数据；根据所述方位角和所述倾斜数据确定所述触控输入装置的姿态。5.—种触控输入装置，其特征在于，所述触控输入装置的主体上设置感应电极，所述感应电极与触控屏形成输入电容，所述触控输入装置包括：感测模块，用于检测所述感应电极与触控屏所形成的输入电容的位置；计算模块，用于根据所述输入电容的位置，获得所述输入电容周围所形成的感应电容的电容值，根据所述感应电容的电容值计算所述触控输入装置的方位角。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述计算模块具体用于根据所述触控屏的行电极和列电极建立直角坐标系，选取所述输入电容周围至少四个节点处的感应电容的电容值进行计算，获得所述触控输入装置的方位角。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算模块具体用于将所述直角坐标系X轴正半轴上的至少两个节点的感应电容的电容值与所述直角坐标系X轴负半轴上的至少两个节点的感应电容的电容值的差值作为第一差值；将所述直角坐标系Y轴正半轴上的至少两个节点的感应电容的电容值与所述直角坐标系Y轴负半轴上的至少两个节点的感应电容的电容值的差值作为第二差值；计算所述第二差值与所述第一差值比值的反正切函数，得到所述触控输入装置的方位角。8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述倾角传感器为线性加速度计。9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述感应电极的形状为非球状旋转体。10.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述感应电极位于所述触控输入装置的内部，且与所述触控屏接触。11.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述感应电极位于所述触控输入装置与所述触控屏进行接触的部位。12.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所述感应电极被绝缘层包裹。13.—种触控输入装置，其特征在于，如权利要求5-12中任一项所述，且包括设置在所述触控输入装置上的倾角传感器，以确定所述触控输入装置的倾斜数据。14.一种触控屏，其特征在于，包括：感测模块，用于检测触控输入装置上的感应电极与触控屏所形成的输入电容的位置，所述触控输入装置用于在所述触控屏上输入信息；计算模块，用于根据所述输入电容的位置，获得所述输入电容周围所形成的感应电容的电容值，根据所述感应电容的电容值计算所述触控输入装置的方位角。15.—种触控输入系统，所述系统包括权利要求13所述的触控输入装置以及对应的触控屏，所述触控屏根据所述触控输入装置发送的方位角和倾斜数据确定所述触控输入装置的姿态;或者，所述系统包括权利要求14所述的触控屏以及对应的触控输入装置，所述触控屏接收所述触控输入装置发送的倾斜数据，并根据所述感应电容的电容值计算所述触控输入装置的方位角，以根据所述触控输入装置的方位角和倾斜数据确定所述触控输入装置的姿态。

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