有源触控笔速度校正的制作方法

触敏显示设备允许用户使用手指、无源触控笔、有源触控笔和其他输入对象来与计算机交互。触敏显示设备可以在每次输入对象触摸或变得紧靠触敏显示设备的触摸传感器时检测触摸事件。触摸传感器通常包括跨触摸传感器分布的多个触摸感测电极，以实现在特定xy位置处的电容测量。触摸事件可因此被触敏显示设备解释为在相对于触敏显示设备的特定二维位置处的用户输入。

有源触控笔通常包括一个或多个触控笔电极。这些电极可以利用特定激励信号来被驱动以影响触摸传感器上的电气条件，和/或它们可以被配置成检测被施加到触摸传感器的触摸感测电极的激励信号。

附图简述

图1示意性地描绘了示例触敏显示设备。

图2示意性地描绘了图1的触敏显示设备的光学堆栈和相关联的子系统。

图3示意性地描绘了图1的触敏显示设备的示例触摸传感器，其包括多个触摸感测电极。

图4和5示意性地描绘了示例有源触控笔。

图6解说了用于补偿有源触控笔的移动的示例方法。

图7解说了经估计的触控笔电极位置的速度校正。

图8解说了基于有源触控笔电极位置的倾斜参数和扭曲参数的计算。

图9示意性地描绘了示例计算系统。

详细描述

与触敏显示设备一起使用的有源触控笔可以受益于具有与触摸传感器交互的不止一个电极。一个示例是在触控笔的一端处或附近具有两个或更多个电极。在这样的实现中，同时或顺序地跟踪这些电极的相对位置可被用来确定触控笔何时被倾斜或旋转。然而，使用多个触控笔电极可呈现各种挑战。为了同时检测两个不同的触控笔电极的位置(例如通过在接收电路系统中运行多个同时的相关操作)，复杂和/或昂贵的硬件可能是必需的。替代地，触控笔电极位置可以被顺序地检测和组合，以便查明触控笔旋转、倾斜角度等，但是这种办法可能因触控笔移动而容易出错和不准确。

相应地，本公开构想了一种用于检测有源触控笔相对于触摸传感器的位置的技术，其中有源触控笔具有在其操作端的或者被以其他方式定位以使得能够与触摸传感器同时交互的两个或更多个触控笔电极。在一系列时间帧内，每个触控笔电极在有源触控笔的操作端中的位置被独立地检测。检测到的触控笔电极的位置被组合以便确定有源触控笔的位置，这可以指的是应相对于触敏显示器而被记录的触摸输入所在的位置(例如，触控笔尖端的位置)和/或触控笔的扭曲或倾斜条件。然而，当有源触控笔在检测触控笔电极的位置之间相对于触摸传感器移动时，对这些检测进行组合可导致有源触控笔的错误位置被标识。

相应地，在非参考时间帧中检测第一触控笔电极的位置以及在参考时间帧中检测第二触控笔电极的位置之后，可以基于第一触控笔电极的经估计的速度来对第一触控笔电极的非参考位置进行速度校正。这给出了第一触控笔电极的参考时间帧位置。一旦所有相关触控笔电极的参考时间帧位置被知晓，这些位置便可被用来确定有源触控笔的位置，这可以包括触摸输入相对于多个触摸感测电极的位置、有源触控笔的倾斜参数、和/或有源触控笔的扭曲参数。

倾斜参数可以包括指定有源触控笔相对于触敏显示设备的定向或姿态的一个或多个角度。例如，倾斜参数可指定有源触控笔以什么角度来与垂直于显示器的平面相交、和/或有源触控笔相对于在显示器的表面上定义的坐标系正以什么角度“指向”(即，在显示器的平面上的“东南西北”意义上的倾斜方向)。类似地，扭曲参数可以限定触控笔绕延伸通过触控笔主体的细长轴的旋转。这些值中的每一者可接着通过在触敏显示设备、和/或任何相关联的计算设备上运行的软件来被利用，从而允许用户执行更复杂的触摸输入。

图1示出了包括触摸传感器101的触敏显示设备100。在一些示例中，尽管显示设备100可以是例如具有大于1米的对角线尺寸d的大尺寸显示设备，但是显示器可采取任何合适大小。显示设备100可被配置成感测一个或多个输入源，诸如经由用户的手指102所赋予的触摸输入和/或由输入设备104(在图1中被示为有源触控笔)提供的输入。手指102和输入设备104是作为非限制性示例被提供的，并且任何其他合适的输入源可结合显示设备100被使用。此外，显示设备100可被配置成接收来自与显示设备100接触的输入设备以及不与显示设备100接触的输入设备(例如，悬停在显示器表面附近的输入设备)的输入。如本文中所使用的“触摸输入”指代这两种类型的输入。在一些示例中，显示设备100可被配置成同时接收来自两个或更多个源的输入，在该情形中，显示设备可被称为多点触摸显示设备。

显示设备100可被可操作地耦合到图像源106，图像源106可以是例如在显示设备100外部或被容纳在显示设备100内的计算设备。图像源106可以接收来自显示设备100的输入、处理该输入，以及作为响应为显示设备100生成合适的图形输出108。以这种方式，显示设备100可提供用于与可以适当地对触摸输入进行响应的计算设备交互的自然范式。以下参考图9描述关于示例计算设备的细节。

图2是图1的显示设备100的光学堆叠200的截面视图。光学堆叠200包括被配置成允许接收触摸输入和生成图形输出的多个组件。光学堆叠200可包括具有用于接收触摸输入的顶表面204的光学透明触摸片材202，以及将该触摸片材202的底表面粘合到触摸传感器208(其可对应于例如图1的触摸传感器101)的顶表面的光学透明粘合剂(oca)206。触摸片材202可由任何合适的(一种或多种)材料构成，诸如玻璃、塑料、或其他材料。如本文中所使用的“光学透明粘合剂”指代透射基本上全部(例如，约99％)的入射可见光的一类粘合剂。

如以下参考图3更详细地描述的，触摸传感器208包括形成其电容可以在检测触摸输入时被评估的电容器的触摸感测电极矩阵。如图2所示，电极可被形成在两个分开的层中：接收电极层(rx)210和被定位在该接收电极层下面的传送电极层(tx)212。例如，接收和传送电极层210和212可各自被形成在相应的介电基板上，所述介电基板包含包括但不限于玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、或环烯烃聚合物(cop)膜的材料。接收和传送电极层210和212可由第二光学透明粘合剂(oca)211粘合在一起。oca211可以例如是丙烯酸压敏粘合剂膜。

图2中解说的触摸传感器配置是作为示例被提供的，并且其他布置处于本公开的范围内。例如，在其他实现中，层210、211和212可被整体地形成为单个层，其中电极被设置在该整体层的相对表面上。此外，触摸传感器208可替代地被配置成使得传送电极层212被提供在上方，并经由oca211与位于其下方的接收电极层210粘合。

接收和传送电极层210和212可通过各种适当过程来被形成。这样的过程包括将金属线沉积到粘合介电基板的表面上；选择性地催化金属薄膜的后续沉积(例如，经由镀覆)的材料的图案化沉积；光刻；导电墨的图案化沉积(例如，经由喷墨、偏移、释放或凹纹印刷)；用导电墨来填充介电基板上的槽；导电光阻的选择性光学曝光(例如，通过掩模或经由激光书写)，之后是化学显影来移除未曝光的光阻；以及对卤化银乳剂的选择性光学曝光，之后是对潜影到金属银的化学显影；之后又是化学固定。在一个示例中，金属化的传感器膜可被设置在基板的面向用户的一侧上，其中金属背对用户，或者替代地面向用户且在用户和金属之间有(例如，由pet组成的)保护片。虽然电极中通常不使用透明导电氧化物(tco)，但部分地使用tco来形成电极的一部分，而电极的其他部分由金属形成是可能的。在一个示例中，触摸感测电极可以是具有基本上恒定的截面的薄金属，并且可被调整大小以使得它们可以不被光学地分解，并因此从用户的角度看可能是不显眼的。可用于形成电极的合适材料包括各种合适的金属(例如，铝、铜、镍、银、金)、金属合金、碳的导电同素异形体(例如，石墨、富勒烯、非晶碳)、导电聚合物以及(例如，经由金属或碳颗粒的添加而变得导电的)导电油墨。

继续图2，触摸传感器208在传送电极层212的底表面处经由第三光学透明粘合剂(oca)216来被绑定到显示器堆叠214。显示器堆叠214可以是例如液晶显示器(lcd)堆叠、有机发光二极管(oled)堆叠、或等离子显示器面板(pdp)。显示器堆叠214被配置成通过显示器堆叠的顶表面发射光l，使得所发射的光在光发射方向上行进通过层216、212、211、210、206、触摸片材202并通过顶表面204离开。以这种方式，所发射的光可在用户看来好像是在触摸片材202的顶表面204上所显示的图像。

对光学堆叠200的进一步改变是可能的。例如，其中层211和/或216被省略的实现是可能的。在该示例中，触摸传感器208可以是空气间隙的且与显示器堆叠214光学地解耦。此外，层210和212可被层压在顶表面204上。更进一步，层210可被设置在顶表面204上，而层212可被相对地设置且在顶表面204下方。

图2还示出了被可操作地耦合到接收电极层210、传送电极层212、和显示器堆叠214的控制逻辑218。控制逻辑218被配置成驱动传送电极层212中的传送电极、经由接收电极层210中的接收电极接收由被驱动的传送电极产生的信号，以及在检测到被赋予光学堆叠200的触摸输入的情况下定位该触摸输入。控制逻辑218可进一步驱动显示器堆叠214以允许对触摸输入进行响应的图形输出。可替代地提供两个或更多个控制逻辑，并且在一些示例中，可为接收电极层210、传送电极层212、和显示器堆叠214中的每一者实现相应的控制逻辑。在一些实现中，控制逻辑218可被实现在图1的图像源106中。

图3示出了示例触摸传感器矩阵300。矩阵300可被包括在图2的光学堆叠200的触摸传感器208中以将触摸感测功能性赋予例如图1的触敏显示设备100。矩阵300包括采用与接收列304垂直地分隔开的传送行302的形式的多个触摸感测电极。例如，传送行302和接收列304可分别被形成在光学堆叠200的传送电极层212和接收电极层210中。传送行302与接收列304的每个垂直交点形成诸如节点306之类的对应节点，其电属性(例如，电容)可被测量以检测触摸输入。出于清楚的目的，在图3中示出了三个传送行302和三个接收列304，但是矩阵300可包括任何合适数量的传送行和接收列，其例如可以在一百或一千的量级上。

尽管在图3中示出了矩形网格布置，但是矩阵300可采取其他几何布置—例如，该矩阵可按菱形图案来被布置。替代地或附加地，矩阵300中的各个个体电极可采取非线性几何尺寸—例如，电极可呈现弯曲或之字形(zigzag)几何尺寸，这可使得由电极对底层显示器的遮挡造成的显示伪像(例如，混叠，莫尔图案)的可察觉性最小化。传送行302和接收列304可根据任何合适的布局来被定位/定向。例如，传送行302可相对于地面被水平地定向、相对于地面被垂直地定向或以另一角度来被定向。同样，接收列304可相对于地面被水平地定向、相对于地面被垂直地定向或以另一角度来被定向。

矩阵300中的每个传送行302可被附连到相应的驱动器308，该驱动器308被配置成以时变电压驱动其对应的传送行。在一些实现中，矩阵300的驱动器308可以由形成例如图2的控制器218的一部分的现场可编程门阵列(fpga)内所实现的微编码的状态机来驱动。每个驱动器308可被实现为具有一个触发器(flip-flop)和用于其对应传送行的输出的移位寄存器，并且可操作以独立于寄存器状态强制所有输出值为零。对每个移位寄存器的输入可以是时钟、数据输入、以及消隐输入(blankinginput)，其可被来自微编码的状态机的输出驱动。可通过在要被激励的每个输出上为一和在其他地方为零以填充移位寄存器来传送信号，并接着利用期望的调制来切换消隐输入。此类信号在本文中被称为“激励序列”，因为这些信号可以是当被数字地采样时包括脉冲序列(例如，相对较高数字值的一个或多个采样，接着是相对较低数字值的一个或多个采样，或反之亦然)的时变电压。如果以这种方式使用移位寄存器，则激励序列可以仅取两个数字值—例如，只传送二进制激励序列。在其他实现中，驱动器308可被配置成传送可采取三个或更多个数字值的非二进制激励序列。非二进制激励序列可允许驱动器输出的谐波含量中的降低并且减少由矩阵300辐射的发射。

诸驱动器308可共同被实现为驱动电路系统310。例如，电路系统310可被配置成接收来自一个或多个计算机组件的命令/输入。此外，电路系统310可协调每个驱动器308的激活。例如，电路系统310可建立每个驱动器308被驱动的次序，以及确定每个驱动器用于驱动其对应行的信号。

在一些实现中，矩阵300可被配置成与有源触控笔(诸如分别在图4和5中示出的有源触控笔400或有源触控笔500)进行通信。该实现可以在矩阵300被实现在显示设备100中时至少部分地使得触敏显示设备100能够与输入设备104通信。具体而言，可以在一个或多个传送行302与有源触控笔的导电元件(例如，电极尖端)之间建立数据可沿其被传送的静电信道。在一个示例中，经由静电信道的通信通过同步模式从矩阵300到有源触控笔的传输而被发起。同步模式可使得矩阵300和有源触控笔能够获得共享的时间感，并且可以经由多个传送行302来被传送，使得有源触控笔可接收该模式而不管其相对于矩阵的位置。共享的时间感可促成有源触控笔检测到在传送行302上传送的激励序列或其他信号的时间与矩阵300中的位置的相关性，因为同步模式可以产生传送行302被驱动的次序的指示。

矩阵300中的每个接收列304可以被耦合到相应的接收器312，该接收器312被配置为接收由传送行302上的激励序列的传输带来的信号。诸接收器312可共同被实现为接收电路系统314。电路系统314可被配置成处理和解释由接收器检测到的电信号，其目的是标识和定位在矩阵300上执行的触摸事件。在触摸检测期间，矩阵300可以将除一个或多个激励序列被沿其传送的一个或多个有源传送行外的所有传送行302保持在恒定电压处。在激励序列的传输期间，所有接收列304可以被保持在恒定电压(例如，接地)处。利用被施加到有源传送行302的激励序列和被保持在恒定电压处的所有接收列304，电流可以流过由有源传送行与接收列的垂直交点形成的节点中的每一者。每个电流可以与其对应节点的电容成比例。因此，可以通过测量流动自有源传送行302的每个电流来测量每个节点的电容。以这种方式，可以通过测量节点电容来检测触摸输入。矩阵300可以以某帧率(例如，60hz、120hz)来被重复地扫描以持续地检测触摸输入，其中帧的完整扫描包括将激励序列施加到每个传送行302，并且针对每个被驱动的传送行，收集来自所有接收列304的输出。然而，在其他示例中，帧的完整扫描可以是对传送行302和接收列304中的一者或两者的期望的子集的扫描，而不是对全部的扫描。

贯穿本公开，触敏矩阵(诸如矩阵300)通常被描述为具有多个行电极和列电极，其中一个或多个驱动器/接收器被耦合到每个行/列。然而，在一些实现中，取代使用驱动电路系统310和接收电路系统314来一次解释全部行/列中的电容，可以构造矩阵300以使得每个节点(例如，节点306)包括分开的独立触摸感测电极。相应地，每个节点可以与驱动和/或接收电路系统(或其他控制电路系统/逻辑)相耦合，以将激励序列传送到有源触控笔和/或接收由有源触控笔传送的激励序列。例如，所描述的机构可以在in-cell触摸传感器的上下文中被采用，其中自电容测量被用在与触摸传感器上的特定xy位置相对应的各个个体感测点(sensel)处。应当领会，本文中所描述的触摸输入检测技术通常是可适用的，而不管何种类型的触摸感测电极被使用，或者此类触摸感测电极如何被布置。

作为电容的测量的替代或补充，在矩阵300上可以执行其他测量以检测触摸—例如，在激励序列的传输与由所传送的激励序列造成的对接收到的信号的接收之间的时间延迟、和/或所传送的激励序列与所得到的接收到的信号之间的相移可被测量。

以上所描述的触摸传感器矩阵是作为示例被提供的，而并不旨在为限制性的。其他触摸传感器配置可被采用，而不背离本公开的范围。一般而言，触摸传感器矩阵将包括多个触摸感测电极和被耦合到该多个触摸感测电极的控制逻辑，该控制逻辑可用于经由该多个触摸感测电极检测触摸输入。触摸感测电极的具体形状、分布和其他属性以及控制逻辑可以取决于不同实现而变化。

如以上所指出并且将在下面进一步描述的，包括触摸传感器矩阵(诸如矩阵300)的触敏显示设备可以从有源触控笔接收触摸输入。触敏显示设备的触摸感测电极与有源触控笔的触控笔电极之间的交互可以由触敏显示设备和有源触控笔中的任一者或两者的控制逻辑来解释，以便确定触控笔电极相对于触敏显示器的位置。这些位置可被用来计算有源触控笔的位置，这可以包括相对于触敏显示器提供触摸输入的位置、有源触控笔的倾斜参数、和/或有源触控笔的扭曲参数。

图4示出了能与包含图3的矩阵300的触敏显示设备一起使用的示例有源触控笔400。有源触控笔400包括触控笔尖端401，触控笔尖端401具有第一触控笔电极402a和第二触控笔电极402b。在这些触控笔电极和触敏显示设备的触摸感测电极之间的交互导致触敏显示设备的控制逻辑接收每个触控笔电极的空间电容测量，如下面将更详细描述的。有源触控笔400还包括在触控笔的相对于触控笔尖端401的相对端上的电极擦除器404。应当领会，有源触控笔400的尖端和擦除器端部可各自具有任何合适数量的触控笔电极，但是本文中所描述的有源触控笔通常将具有带有不止一个触控笔电极的至少一个操作端。尖端电极402和电极擦除器404可以是导电的并且被配置成当靠近图3的电极矩阵300的驱动式触摸感测电极时接收电流。

有源触控笔400可包括被配置成当尖端压靠在表面上时检测压力的压力传感器406。同样，擦除器404可包括被配置成当擦除器404压靠在表面上时检测压力的压力传感器408。在一个示例中，压力传感器406和408中的每一者都是力敏电阻器。相应压力传感器406和408中的每一者的触摸压力值可被发送到控制逻辑410。在一个示例中，触摸压力值可以由6比特的值来表示。

如图所示，尖端电极402和电极擦除器404被可操作地耦合到模拟电路系统412。模拟电路系统412可包括线性模拟部件，该线性模拟部件被配置成将尖端/擦除器电极维持在恒定电压处并且将任何流进或流出尖端/擦除器的电流转换为成比例的电流感测(current-sense)电压。

模数(a/d)转换器414被操作地耦合到模拟电路系统412并且被配置成将从模拟电路系统412接收的电压数字化成数字数据以促成后续处理。作为非限制性示例，转换器414可以以1mbit/s的采样率来转换具有100khz带宽的传入静电信号。

在所描绘的示例中，有源触控笔400包括可由用户操作以提供附加用户输入的管状开关按钮416。按钮416的按压状态(例如，被按压、未被按压、被部分按压)可以被发送到控制逻辑410。

控制逻辑410包括逻辑机418和存储机420，该存储机被配置成保持能由逻辑机418执行以执行本文中所讨论的各种操作的指令。例如，控制逻辑410可被配置成从包括压力传感器406、压力传感器408和按钮416的各种传感器接收信号。此外，控制逻辑410可被配置成处理来自a/d转换器414的经数字化的信号以执行本文中所讨论的其他操作。

经由在有源触控笔400的触控笔电极402与同矩阵300相关联的触摸感测电极之间的交互，每个触控笔电极的空间电容测量422可以被定位到相对于触敏显示器的特定二维位置。如本文中所使用的“空间电容测量”指代在触控笔电极和触摸感测电极之间的经测量的电容。经由驱动一个电极并解释另一电极处的合成电气条件(即，驱动触控笔电极并在触摸感测电极处接收，或在触摸感测电极处驱动并在触控笔电极处接收)来实现该测量。通常，测量被定位到相对于触敏显示设备的特定二维位置。空间电容测量的二维位置对应于当触控笔电极要么被以触摸感测电极所检测到的激励信号来驱动要么检测到来自触摸感测电极的激励信号时触控笔电极相对于显示器的位置。

这在图4中示出，其中分别对应于触控笔电极402a和402b的空间电容测量422a和422b被示出在矩阵300上的不同二维位置处。如下面将更详细描述的，触敏显示设备的控制逻辑可以使用这些空间电容测量来计算有源触控笔的位置，这可以包括有源触控笔的尖端位置、倾斜参数、和/或扭曲参数。

图5示意性地示出了可以以与有源触控笔400类似的方式来被使用的替代有源触控笔500的一部分。与有源触控笔400一样，有源触控笔500包括尖端501和多个触控笔电极502，触控笔电极502包括第一触控笔电极502a和第二触控笔电极502b。在有源触控笔500中，第二触控笔电极是“环形”电极，意味着其被设置在环绕有源触控笔主体的环内。一般而言，环形电极可以具有任何合适的大小和形状，并且可以具有相对于有源触控笔的任何位置。如本文中所使用的“环形电极”指代环绕触控笔主体的任何导电结构。

由于有源触控笔500包括两个触控笔电极，因此触敏显示设备的控制逻辑将接收对应于有源触控笔的这两个触控笔电极的两个空间电容测量。这些空间电容测量在图5中被示为空间电容测量504a和504b，其已被定位到相对于矩阵300的二维位置并且分别对应于触控笔电极502a和502b。

如以上所指出，相对于触摸传感器的特定位置处的电容可以当触摸感测电极检测到由触控笔电极传送的信号或者触控笔电极检测到由触摸感测电极传送的信号时被测量。相应地，将空间电容测量定位到二维位置可能仅需要驱动触摸感测电极、仅驱动触控笔电极，或者驱动触摸感测电极和触控笔电极两者的某种组合。

如本文中所描述的有源触控笔可因此被配置成在接收模式和驱动模式下的一者或两者中操作。此外，有源触控笔可以在混合模式下操作，其中一个或多个触控笔电极在一个或多个其他触控笔电极进行接收时被驱动。接收模式可以被采用以(1)使有源触控笔与同触摸传感器相关联的计算设备/处理器同步，以建立/维持共享的时间感；(2)测量触敏显示设备的一个或多个触摸感测电极处的电容。同步通常发生在触摸感测时间帧的开始处，其中触摸传感器矩阵上的一行或多行被以同步脉冲来驱动，该同步脉冲可以在一个或多个触控笔电极上感生/改变电气条件。接收到的信号由控制逻辑通常经由相关操作来处理，以便建立/维持共享的时间感。通常，跨触摸传感器矩阵的整个高度/宽度的多个行被以同步脉冲来驱动，使得有源触控笔接收充足的信号，而不管其相对于触摸传感器矩阵的位置。

有源触控笔还可以在正常驱动触摸传感器矩阵的触摸感测电极期间在接收模式下操作。例如，触摸传感器矩阵的控制逻辑可以被配置成将驱动信号施加到多个触摸感测电极中的每一者(例如，一次一行)，从而影响一个或多个触控笔电极处的电气条件以使得有源触控笔能够计算空间电容测量。作为示例，有源触控笔400的控制逻辑410可以被配置成检测由从触摸传感器施加的驱动信号导致的第一和第二触控笔电极中的一者或两者上的状况，以实现触摸传感器上的显示器发起的空间电容测量。换言之，有源触控笔400可以在各行被扫描的同时接收信号，以检测靠近有源触控笔的触控笔电极的一行或多行何时被驱动，并且该检测可以指示在空间电容测量的时间处的触控笔电极的至少一个空间坐标(例如，y坐标)。在一些实现中，空间电容测量的两个空间坐标可以在有源触控笔处于接收模式下时被计算，但是通常将仅计算一个空间坐标。

接收电路系统通常运行被调谐到正在触摸传感器矩阵上被使用的(诸)驱动信号的相关操作。在接收到最大幅值(例如，相关性最高)的信号之际，有源触控笔记录下该最高信号的定时。所记录的定时允许有源触控笔和触敏显示设备的控制逻辑知道有源触控笔的每个电极最靠近哪一行，从而当电容被测量时提供每个触控笔电极相对于触敏显示设备的位置的y坐标。换言之，由有源触控笔基于受施加到多个触摸感测电极中的每一者的驱动信号影响的电气条件来计算由触敏显示设备的控制逻辑接收的空间电容测量。

在一些示例中，有源触控笔通过某种类型的无线链路(例如，无线电发射器)报告空间电容测量(例如，行计数器的定时、值)以控制触敏显示设备的控制逻辑。相应地，控制逻辑可以经由触敏显示设备的通信接口接收由有源触控笔计算的空间电容测量。作为无线电链路的替代或补充，空间电容测量可以经由触控笔电极的激励来被静电地传送。

在一些实现中，可采用插值来增加位置分辨率。例如，假设行k处的幅值最高，则行k-2、k-1、k+1、k+2的幅值也可被注意到。评估这些相邻行的幅值可允许更精细地确定空间电容测量的位置。本质上，有源触控笔“侦听”来自各行的通信，并且基于该通信的“响度(loudness)”来对有源触控笔离“正在说话(talking)”的行有多接近作出评估。通过评估“最响”行的任一侧上的几行的通信音量，可确定较高的位置粒度。

作为在“同步子帧”期间以及在“行驱动”子帧期间进行接收的补充或替代，有源触控笔可以在“触控笔驱动”子帧期间驱动其触控笔电极。作为示例，有源触控笔400的控制逻辑410可以被配置成驱动第一和第二触控笔电极中的一者或两者，以实现触敏显示设备的触摸传感器上的触控笔发起的空间电容测量。这可允许在进行空间电容测量时计算触控笔电极的至少一个空间坐标(例如，x坐标)。再次，在一些实现中，空间电容测量的两个空间坐标可以在有源触控笔处于驱动模式下时被计算，但是通常将仅计算一个空间坐标。

应当理解，触控笔发起的空间电容测量和显示器发起的空间电容测量中的任一者或两者可以由触敏显示设备的控制逻辑使用以计算有源触控笔的尖端位置、倾斜参数和/或扭曲参数。从触敏显示设备的角度来看，控制逻辑基于在一个或多个触摸感测电极处检测到的电气条件来计算多个触控笔电极中的每一者的空间电容测量，这些电气条件受施加到有源触控笔的触控笔电极的驱动信号的影响。附加地或替代地，有源触控笔可以基于受在一个或多个触摸感测电极处施加的驱动信号影响的电气条件来计算其触控笔电极的每一者的空间电容测量，并且有源触控笔可以将所计算的空间电容测量传送到触敏显示设备。

如以上所描述，触敏显示设备的控制逻辑可以进行相关，以便解释所接收的信号。例如，经历最高信号、或高于阈值信号的列可被推断为所驱动的电极最接近的列，从而确立空间电容测量的时间处的所驱动的电极的x位置。并且与y确定一样，列的聚类分组处的条件可被用来建立更高的位置分辨率。

指示有源触控笔的触控笔电极的位置的空间电容测量通常可以由触敏显示设备的控制逻辑同时或顺序地接收。如以上所指出，同时进行这些测量(例如，利用不同的激励信号同时驱动两个或更多个触控笔电极)通常需要触敏显示设备上的更复杂且昂贵的接收电路系统。替代地，触控笔电极位置可以被顺序地检测和组合，以便查明触控笔位置，这可以包括触摸输入位置(例如，尖端位置)、旋转、倾斜角度等。具体而言，每个触控笔电极的位置可以在分开的时间帧中被确定，从而减轻对可以一次解释多个参考信号的复杂接收器的需要。

然而，顺序地定位触控笔电极可能在任何单个时间帧内引入有源触控笔位置的不确定性。作为示例，可以在第一时间帧中确定第一触控笔电极的位置，并且可以在第二时间帧中确定第二触控笔电极的位置。如果有源触控笔不在这两个测量之间移动，则第一和第二触控笔电极位置可以被组合并被解释以确定有源触控笔的位置。然而，在另一场景中，有源触控笔可能在检测到的第一触控笔电极位置和检测到的第二触控笔电极位置之间的时间间隔期间移动。在该情形中，第二触控笔电极的更新近且因此更准确的位置可以与第一触控笔电极的过时位置相组合，从而导致触敏显示设备计算有源触控笔的错误位置。这可以致使触敏显示设备在不同于有源触控笔的当前位置的位置处记录触摸输入。

相应地，图6解说了用于补偿有源触控笔的移动的示例方法600。贯穿本公开，将假设有源触控笔在单个操作端(例如，尖端或擦除器)中具有两个电极，但是应当理解，本文中所描述的技术可以被应用于具有不止两个电极的触控笔。

在602处，方法600包括在非参考时间帧中估计有源触控笔的第一触控笔电极相对于多个触摸感测电极的非参考时间帧位置。该非参考时间帧位置可以基于在非参考时间帧期间由触敏显示设备的控制逻辑针对第一触控笔电极接收的空间电容测量来被估计。

在604处，方法600包括在参考时间帧中估计有源触控笔的第二触控笔电极相对于多个触摸感测电极的参考时间帧位置。与第一触控笔电极的非参考时间帧位置一样，第二触控笔电极的参考时间帧位置可以基于在参考时间帧期间由触敏显示设备的控制逻辑针对第二触控笔电极接收的空间电容测量来被估计。

应当理解，非参考时间帧和参考时间帧可以以任何顺序发生。例如，非参考时间帧可以在参考时间帧之前或之后发生。此外，非参考时间帧和参考时间帧不需要是顺序的，并且一个或多个其他时间帧可以在参考时间帧和非参考时间帧之间发生。

在606处，方法600包括基于第一触控笔电极的经估计的速度来对第一触控笔电极的非参考时间帧位置进行速度校正，以给出第一触控笔电极的参考时间帧位置。这在图7中被示意性地解说，图7示出了示例触摸传感器矩阵700，以及在一系列时间帧上相对于该矩阵的一系列触控笔电极位置。具体而言，图7示出了在第一时间帧t(1)期间的触控笔电极位置702a和702b，以及在第二时间帧t(2)期间的触控笔电极位置704a和704b。

在该示例中，时间帧t(1)将被称为非参考时间帧，而时间帧t(2)将被称为参考时间帧。然而，如以上所指出，参考和非参考时间帧可以以任何合适的顺序发生。

在图7中，在特定时间帧期间由触敏显示设备实际检测到的触控笔电极位置用大的白色圆圈示出。较小的黑色圆圈指示触控笔电极在时间帧期间处于该位置，但是触敏显示设备没有检测到该触控笔电极的位置，而是检测到另一触控笔电极。

如图所示，在非参考时间帧t(1)期间检测到第一触控笔电极的位置(即，位置702a)，而在参考时间帧t(2)期间检测到第二触控笔电极的位置(即，位置704b)。换言之，有源触控笔在非参考时间帧和参考时间帧之间曾移动。相应地，第一触控笔电极的非参考时间帧位置702a可以基于第一触控笔电极的经估计的速度来被速度校正，以给出第一触控笔电极的参考时间帧位置，从而允许第一和第二触控笔电极两者的位置在同一时间帧内是已知的。

在一些示例中，对第一触控笔电极的非参考时间帧位置进行速度校正包括将第一触控笔电极的经估计的速度乘以自非参考时间帧起所流逝的时间。需要注意，当参考时间帧发生在非参考时间帧之前时，所估计的速度可改为乘以自参考时间帧起所流逝的时间。这给出了第一触控笔电极的经估计的偏移。第一触控笔电极的非参考时间帧位置可接着根据所估计的偏移来被偏移，从而给出第一触控笔电极的参考时间帧位置。例如，基于第一触控笔电极的经估计的速度，可以针对第一触控笔电极的非参考时间帧位置702a来计算经估计的偏移710。如果该位置被所估计的偏移710偏移，则第一触控笔电极的参考时间帧位置被给出，其匹配第一触控笔电极在参考时间帧t(2)期间的实际位置704a。应当理解，在其他示例中，可以以其他合适的方式执行速度校正。

在一些示例中，所估计的第一触控笔电极的速度通过以下来被计算：估计第一触控笔电极在一系列先前时间帧的每一帧期间的当前位置，以及计算第一触控笔电极在该一系列先前时间帧期间的移动速率。该一系列先前时间帧可以包括任何合适数量的时间帧，并且在一些情形中可以从当前时间帧之前的时间帧的“滑动窗口”选择。换言之，该一系列先前时间帧可以包括在当前时间帧之前的动态更新的设定数量的时间帧(例如，该一系列先前时间帧可以包括例如五个最新近的时间帧)。在图7中，第一触控笔电极的经估计的速度由箭头712表示，并且基于第一触控笔电极在先前时间帧t(-1)和t(-3)期间的位置706a和708a来被估计。

尽管以上描述集中于对第一触控笔电极的已知位置进行速度校正，但是应当理解，在一些示例中，可以在触控笔电极位置被确定之前执行速度校正。例如，在一些情形中，对应于第一触控笔电极的第一空间电容测量可以在非参考时间帧中被接收，并且尚未被用来确定第一触控笔电极的位置。换言之，第一空间电容测量的位置可以被记录，而不执行任何附加处理以从第一空间电容测量导出第一触控笔电极的实际位置。一旦在参考时间帧期间接收到对应于第二触控笔电极的第二空间电容测量，则可以将速度校正应用于第一空间电容测量。经速度校正的第一空间电容测量和第二空间电容测量可接着被用来导出第一和第二触控笔电极的参考时间帧位置。

如以上所指出，一旦第一和第二触控笔电极两者的参考时间帧位置都已知，这些位置便可被用来确定有源触控笔的位置，这可以包括触敏显示设备应在其处记录触摸输入(例如，有源触控笔的尖端位置)、计算有源触控笔的倾斜参数、和/或计算有源触控笔的扭曲参数的位置。这在图8中被示意性地示出，图8再次示出了在时间帧t(2)期间的触摸传感器矩阵700。在图8中，第二触控笔电极的参考时间帧位置被再次示出在位置704b处。此外，第一触控笔电极的非参考位置已被速度校正，以给出第一触控笔电极的参考时间帧位置800(以虚线圆圈示出)。

由于现在已知第一和第二触控笔电极两者在相同时间帧(即，参考时间帧)中的位置，因此这些位置可被用来计算从其可以导出各种属性的有源触控笔的位置。具体而言，这些位置可以被组合以确定有源触控笔的尖端相对于多个触摸感测电极的位置，并且尖端的位置可以被解释为被提供给触敏显示设备的触摸输入的位置。触控笔电极的位置可以以任何合适的方式来被组合，这取决于触控笔电极的数量以及它们相对于彼此和有源触控笔的位置。在一些情形中，对触控笔电极的位置进行组合可以简单地包括平均化触控笔电极的位置。图8示出了如以上所描述被确定的有源触控笔的尖端的位置802。

第一和第二触控笔电极的参考时间帧位置可被用来计算有源触控笔的倾斜参数和扭曲参数中的一者或两者。这在图8中被示意性地示出，如基于两个触控笔电极的参考时间帧位置，倾斜参数804和扭曲参数806已被计算出。如以上所指出，倾斜参数可以包括指定有源触控笔相对于触敏显示设备的定向或姿态的一个或多个角度，而扭曲参数可以限定触控笔绕延伸到触控笔主体的细长轴的旋转。这些值中的每一者可接着通过在触敏显示设备、和/或任何相关联的计算设备上运行的软件来被利用，从而允许用户执行更复杂的触摸输入。

在一些示例中，有源触控笔的扭曲参数基于第一和第二触控笔电极在参考时间帧期间的相对位置来被计算。作为示例，扭曲参数可以由穿过第一和第二触控笔电极的参考时间帧位置的线的角度来给出。此外，在一些示例中，有源触控笔的倾斜参数基于针对第一和第二触控笔电极所接收的空间电容测量的相对量值来被计算。作为示例，如果针对第一触控笔电极接收的测量具有相比针对第二触控笔电极接收的测量更高的量值，则可以指示触控笔在第一触控笔电极的方向上被倾斜。然而，在其他示例中，有源触控笔的倾斜和/或扭曲参数可以以其他合适的方式来被计算。

在一些实施例中，本文中所描述的方法和过程可以与一个或多个计算设备的计算系统绑定。具体而言，这样的方法和过程可被实现为计算机应用程序或服务、应用编程接口(api)、库、和/或其他计算机程序产品。

图9示意性地示出了可执行以上所描述的方法和过程中的一个或多个的计算系统900的非限制性实施例。以简化形式示出了计算系统900。计算系统900可采取以下形式：一台或多台个人计算机、服务器计算机、平板计算机、触敏显示设备、家庭娱乐计算机、网络计算设备、游戏设备、移动计算设备、移动通信设备(例如，智能电话)、和/或其他计算设备。

计算系统900包括逻辑机902和存储机904。计算系统900可任选地包括显示子系统906、输入子系统908、通信子系统910、和/或在图9中未示出的其他组件。

逻辑机902包括被配置成执行指令的一个或多个物理设备。例如，逻辑机可被配置成执行作为以下各项的一部分的指令：一个或多个应用、服务、程序、例程、库、对象、组件、数据结构、或其他逻辑构造。此类指令可被实现以执行任务、实现数据类型、变换一个或多个组件的状态、实现技术效果、或以其他方式得到期望的结果。

逻辑机可包括被配置成执行软件指令的一个或多个处理器。附加地或替代地，逻辑机可包括被配置成执行硬件或固件指令的一个或多个硬件或固件逻辑机。逻辑机的处理器可以是单核或多核的，并且在其上执行的指令可被配置成用于串行、并行、和/或分布式处理。逻辑机的各个个体组件可任选地分布在两个或更多分开的设备之中，这些设备可位于远程和/或被配置成用于协同处理。逻辑机的各方面可以由用云计算配置进行配置的能远程地访问的联网计算设备来虚拟化和执行。

存储机904包括被配置成保持能由逻辑机执行以实现本文中所描述的方法和过程的指令的一个或多个物理设备。当实现这些方法和过程时，可以变换存储机904的状态(例如，以保持不同的数据)。

存储机904可包括可移除和/或内置设备。存储机904可包括光学存储器(例如，cd、dvd、hd-dvd、蓝光盘等)、半导体存储器(例如，ram、eprom、eeprom等)、和/或磁存储器(例如，硬盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、mram等)，等等。存储机904可包括易失性、非易失性、动态、静态、读/写、只读、随机存取、顺序存取、位置可寻址、文件可寻址、和/或内容可寻址设备。

应当领会，存储机904包括一个或多个物理设备。然而，本文中所描述的指令的各方面可替代地通过不被物理设备保持达有限持续时间的通信介质(例如，电磁信号、光信号等)来传播。

逻辑机902和存储机904的各方面可被一起集成到一个或多个硬件逻辑组件中。这些硬件逻辑组件可包括例如现场可编程门阵列(fpga)、程序和应用专用的集成电路(pasic/asic)、程序和应用专用的标准产品(pssp/assp)、片上系统(soc)以及复杂可编程逻辑器件(cpld)。

术语“模块”、“程序”和“引擎”可被用来描述被实现来执行特定功能的计算系统900的一方面。在一些情形中，可以经由执行被存储机902保持的指令的逻辑机904来实例化模块、程序或引擎。应当理解，可以从同一应用、服务、代码块、对象、库、例程、api、函数等实例化不同的模块、程序、和/或引擎。同样，相同的模块、程序、和/或引擎可通过不同的应用、服务、代码块、对象、例程、api、函数等实例化。术语“模块”、“程序”和“引擎”可涵盖单个或成组的可执行文件、数据文件、库、驱动程序、脚本、数据库记录等。

将会领会，如本文中所使用的“服务”是能跨多个用户会话执行的应用程序。服务可用于一个或多个系统组件、程序、和/或其他服务。在一些实现中，服务可以在一个或多个服务器计算设备上运行。

当包括显示子系统906时，显示子系统906可被用来呈现由存储机504保持的数据的视觉表示。该视觉表示可采取图形用户界面(gui)的形式。由于本文中所描述的方法和过程改变了由存储机保持的数据，并因而变换了存储机的状态，因此同样可以变换显示子系统906的状态以视觉地表示底层数据中的改变。显示子系统906可包括使用实质上任何类型的技术的一个或多个显示设备。可将此类显示设备与逻辑机902和/或存储机904组合在共享封装中，或者此类显示设备可以是外围显示设备。

当包括输入子系统908时，输入子系统908包括诸如键盘、鼠标、触摸屏、或游戏控制器之类的一个或多个用户输入设备或者与其对接。在一些实施例中，输入子系统可包括所选择的自然用户输入(nui)部件或与其对接。此类部件可以是集成的或外围的，并且输入动作的换能和/或处理可以在板上或板外被处置。示例nui部件可包括用于语音和/或话音识别的话筒；用于机器视觉和/或姿势识别的红外、色彩、立体、和/或深度相机；用于运动检测和/或意图识别的头部跟踪器、眼睛跟踪器、加速度计、和/或陀螺仪；以及用于评估脑部活动的电场感测部件。

当包括通信子系统910时，通信子系统910可被配置成将计算系统900与一个或多个其他计算设备通信地耦合。通信子系统910可包括与一个或多个不同通信协议兼容的有线和/或无线通信设备。作为非限定性示例，通信子系统可被配置成用于经由无线电话网络、或者有线或无线局域网或广域网进行通信。在一些实施例中，通信子系统可允许计算系统900经由诸如互联网之类的网络将消息发送至其他设备以及/或者从其他设备接收消息。

在一个示例中，一种触敏显示设备包括：具有多个触摸感测电极的触摸传感器；以及被耦合到该多个触摸感测电极的控制逻辑，该控制逻辑被配置成：在非参考时间帧中，基于针对有源触控笔的第一触控笔电极接收的空间电容测量来估计第一触控笔电极相对于多个触摸感测电极的非参考时间帧位置；在参考时间帧中，基于针对有源触控笔的第二触控笔电极接收的空间电容测量来估计第二触控笔电极相对于多个触摸感测电极的参考时间帧位置；以及基于第一触控笔电极的经估计的速度，对第一触控笔电极的非参考时间帧位置进行速度校正，以给出第一触控笔电极的参考时间帧位置。在该示例或任何其他示例中，第一触控笔电极的所估计的速度通过以下来被计算：估计第一触控笔电极在一系列先前时间帧的每一帧期间的当前位置，以及计算第一触控笔电极在该一系列先前时间帧期间的移动速率。在该示例或任何其他示例中，该一系列先前时间帧被从当前时间帧之前的时间帧的滑动窗口选择。在该示例或任何其他示例中，参考时间帧发生在非参考时间帧之后。在该示例或任何其他示例中，对第一触控笔电极的非参考时间帧位置进行速度校正包括将第一触控笔电极的所估计的速度乘以自非参考时间帧起所流逝的时间，以给出第一触控笔电极的经估计的偏移，以及将第一触控笔电极的非参考时间帧位置偏移所估计的偏移，以给出第一触控笔电极的参考时间帧位置。在该示例或任何其他示例中，控制逻辑被进一步配置成基于第一和第二触控笔电极的参考时间帧位置来确定有源触控笔的尖端相对于多个触摸感测电极的位置，以及将有源触控笔的尖端的位置解释为被提供给触敏显示设备的触摸输入的位置。在该示例或任何其他示例中，第一和第二触控笔电极被设置在有源触控笔的尖端内。在该示例或任何其他示例中，第一触控笔电极被设置在有源触控笔的尖端内，并且第二触控笔电极被设置在环绕有源触控笔的主体的环内。在该示例或任何其他示例中，控制逻辑被进一步配置成基于针对第一和第二触控笔电极接收的空间电容测量的相对量值，计算有源触控笔的倾斜参数。在该示例或任何其他示例中，控制逻辑被进一步配置成基于第一和第二触控笔电极的参考时间帧位置，计算有源触控笔的扭曲参数。

在一个示例中，一种用于触敏显示设备的方法包括：在非参考时间帧中，基于针对有源触控笔的第一触控笔电极接收的空间电容测量来估计第一触控笔电极相对于触敏显示设备的多个触摸感测电极的非参考时间帧位置；在参考时间帧中，基于针对有源触控笔的第二触控笔电极接收的空间电容测量来估计第二触控笔电极相对于多个触摸感测电极的参考时间帧位置；以及基于第一触控笔电极的经估计的速度，对第一触控笔电极的非参考时间帧位置进行速度校正，以给出第一触控笔电极的参考时间帧位置。在该示例或任何其他示例中，第一触控笔电极的所估计的速度通过以下来被计算：估计第一触控笔电极在一系列先前时间帧的每一帧期间的当前位置，以及计算第一触控笔电极在该一系列先前时间帧期间的移动速率。在该示例或任何其他示例中，该一系列先前时间帧被从当前时间帧之前的时间帧的滑动窗口选择。在该示例或任何其他示例中，参考时间帧发生在非参考时间帧之后，并且对第一触控笔电极的非参考时间帧位置进行速度校正包括将第一触控笔电极的所估计的速度乘以自非参考时间帧起所流逝的时间，以给出第一触控笔电极的经估计的偏移，并且将第一触控笔电极的非参考时间帧位置偏移所估计的偏移，以给出第一触控笔电极的参考时间帧位置。在该示例或任何其他示例中，该方法进一步包括基于第一和第二触控笔电极的参考时间帧位置来确定有源触控笔的尖端相对于多个触摸感测电极的位置，以及将有源触控笔的尖端的位置解释为被提供给触敏显示设备的触摸输入的位置。在该示例或任何其他示例中，第一和第二触控笔电极被设置在有源触控笔的尖端内。在该示例或任何其他示例中，第一触控笔电极被设置在有源触控笔的尖端内，并且第二触控笔电极被设置在环绕有源触控笔的主体的环内。在该示例或任何其他示例中，各方法进一步包括基于针对第一和第二触控笔电极接收的空间电容测量的相对量值，计算有源触控笔的倾斜参数。在该示例或任何其他示例中，各方法进一步包括基于第一和第二触控笔电极的参考时间帧位置，计算有源触控笔的扭曲参数。

在一个示例中，一种触敏显示设备包括：具有多个触摸感测电极的触摸传感器；以及被耦合到该多个触摸感测电极的控制逻辑，该控制逻辑被配置成：在非参考时间帧中，接收有源触控笔的第一触控笔电极的第一空间电容测量；在参考时间帧中，接收有源触控笔的第二触控笔电极的第二空间电容测量；基于第一和第二触控笔电极中的一者或两者的经估计的速度，对第一空间电容测量进行速度校正；以及使用经速度校正的第一空间电容测量和第二空间电容测量，确定第一和第二触控笔电极的参考时间帧位置。

应当理解，本文中所描述的配置和/或办法本质上是示例性的，并且这些具体实施例或示例不应被视为具有限制意义，因为许多变体是可能的。本文中所描述的具体例程或方法可表示任何数量的处理策略中的一个或多个。由此，所解说和/或所描述的各种动作可以以所解说和/或所描述的顺序执行、以其他顺序执行、并行地执行，或者被省略。同样，以上所描述的过程的次序可被改变。

本公开的主题包括各种过程、系统和配置以及此处公开的其他特征、功能、动作和/或属性、以及它们的任一和全部等价物的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。