对触控笔的触摸按下检测的制作方法

背景

与数字化仪系统一起使用的信号发射触控笔(例如，有源触控笔)在本领域中是已知的。触控笔的位置向与数字化仪系统相关联的计算设备提供输入，并被解释为用户命令。通常，数字化仪系统与显示屏集成在一起，例如以形成触摸屏。触控笔在触摸屏上的位置与屏幕上所描绘的虚拟信息相关。由触控笔发射的信号可包括诸如施加在书写笔尖上的压力和触控笔标识之类的信息。该信号被数字化仪系统解码以获得信息。

数字化仪系统通常包括以行和列排列的电极结的矩阵。可通过对行和列两个方向上的输出进行采样来跟踪触控笔位置。跟踪基于检测到由触控笔的笔尖发射并由数字化仪传感器由于在笔尖与该矩阵的一部分之间建立的静电耦合而拾取的信号。跟踪由触控笔发射的信号的数字化仪系统通常还跟踪用手指或导电对象提供的输入。互电容传感器是用于这样的数字化仪系统的一种类型的数字化仪传感器。互电容检测允许多个手指、手掌或导电对象可被同时跟踪的多点触摸操作。

概述

在一些实施例中，本公开涉及触控笔，并涉及在触控笔的初始触摸按下时有改善的响应时间并在用触控笔着墨(inking)期间有改善的性能的数字化仪系统。根据一些示例性实施例，当触控笔在落笔事件中的延长流逝时间后首先触摸(落笔在)触摸屏时，触控笔可发起同步传输模式以帮助触摸屏快速锁定到触控笔信号。

根据一些示例性实施例，一旦启用触摸的设备成功锁定到触控笔信号，触控笔就可发起书写传输模式。在书写传输模式期间，触控笔可传送与触控笔上的笔尖压力有关的增强数据，触摸屏可基于该增强数据来定义着墨。通常，只要周期性落笔事件被检测到，触控笔就可维护书写传输模式，并且在各落笔事件中，触控笔可在预定义流逝时间后终止书写传输模式。在触控笔与触摸屏同步时，也可发起书写传输模式，但要在周期性触控笔悬停之后。任选地，在该情况下，书写传输模式可临到落笔事件实际发生之前被发起。任选地，在该模式期间传送的增强数据可使得触摸屏能够更准确地检测落笔时间的定时。在悬停传输模式期间，较少的信息可由触控笔传送以帮助保持触控笔的电池寿命。

除非以其他方式定义，否则本文中所使用的所有技术和/或科学术语具有如本领域的普通技术人员共同理解的相同含义。虽然类似于或等同于本文所描述的方法和材料可被用于本公开的各实施例的实践和测试中，但是下文描述了示例性方法和/或材料。在冲突的情况下，包括定义的专利申请将优先。此外，材料、方法和示例仅是说明性的，并不一定旨在限制。

附图的若干视图的简要描述

此处参考附图描述本公开的一些实施例，仅作为示例。现在专门详细地参考附图，强调的是，所示的细节是举例而言的并且只是出于对本公开的各实施例的说明性讨论的目的。在这一点上，参考附图的描述使得如何实践本公开的各实施例对本领域技术人员是显而易见的。

在附图中：

图1是根据本公开的一些实施例的示例性启用触摸的计算设备的简化框图；

图2是根据本公开的一些实施例的示例性触控笔传输和触摸控制器采样周期在同步传输模式期间的简化时间线；

图3是根据本公开的一些实施例的示例性触控笔传输和触摸控制器采样周期在书写传输模式期间的简化时间线；以及

图4是示出根据本公开的一些实施例的不同模式之间的示例性转变的简化示图。

详细描述

根据一些示例性实施例，当在各落笔事件中的延长流逝时间后触控笔首先触摸按下(落笔)在启用触摸的计算设备上时，触控笔进入同步传输模式以帮助启用触摸的设备锁定到触控笔传输周期。在同步传输模式期间，触控笔增加每帧传送的信标的数目。通常，传送的信标信号的链包括实际信标信号和多个哑信标信号。同步可在触摸屏锁定到实际信标信号时被建立。任选地，哑信标信号包括关于实际信标信号的定时的信息，使得启用触摸的计算设备可基于哑信标的检测而与实际信标信号同步。在一些示例性实施例中，触摸屏可基于哑信标信号的检测来推断实际信标信号的定时。任选地，哑信标信号在实际信标被按时间顺序编号之后出现。每一帧对多个信标信号的触摸屏传输可被继续达预定义时段或者直到启用触摸的设备成功锁定到触控笔信号。

信标信号的加速传输可任选地响应于触控笔检测到在触控笔没有被拿着的预定义时段之后用户正拿着触控笔而被发起。在一些示例性实施例中，信标信号的加速传输响应于触控笔检测到压力被施加于其笔尖而被发起。任选地，信标信号的加速传输基于触控笔检测到由启用触摸的计算设备例如经由该设备的触摸屏传送的信号。

信标信号的加速传输可持续预定义的帧数，例如，2-10帧。任选地，当信标信号的加速传输是基于感测到用户正拿着触控笔而被发起的时，信标信号的加速传输持续相对较长的时段，例如，5-50帧。

在一些示例性实施例中，在不同传输模式后，触控笔可发起书写传输模式。在书写传输模式期间，触控笔可传送信标信号和笔尖状态，例如每帧落笔或提笔一次。虽然触控笔的位置可在提笔和落笔两者期间被跟踪，但着墨通常响应于接收到落笔报告而被发起。当触控笔检测到笔尖上的压力高于定义的笔尖阈值时，落笔通常由触控笔报告。该笔可在该触控笔的每个重复周期报告一次。有时，在落笔发生的定时和落笔的首次报告之间可存在延迟。该延迟虽然短但可引入明显滞后的着墨。同样，在提笔发生的定时和提笔的首次报告之间的延迟可导致在用户将触控笔提起到触摸屏上方之后着墨仍在继续。

在一些示例性实施例中，触控笔可传送时间戳以及报告笔尖状态。时间戳指示提笔和落笔之间的切换何时发生。在一些示例性实施例中，触控笔的帧率在书写传输模式期间被加速。任选地，帧可每3-5毫秒(例如每3.75毫秒)而非每5-20毫秒(例如，15毫秒)传送一次。

增加帧率可帮助降低着墨和着墨终止方面的滞后。任选地，触控笔可在书写传输模式期间传送由触控笔检测到的压力以及笔尖状态。任选地，启用触摸的设备处理该压力，并基于对所报告的压力的处理和所报告的触控笔笔尖状态两者来确定何时显示墨水(落笔)以及何时不显示墨水(提笔)。通常，触摸控制器具有与触控笔中的电路相比更强的处理能力，并可执行更高级的处理来改善着墨的性能。根据一些示例性实施例，书写传输模式在着墨期间被维持达落笔状态被保持的预定义时段，例如，200毫秒。任选地，在预定义时段后，触控笔发起悬停传输模式。通常，当切换到悬停传输模式时，帧率和每帧传送的数据被降低。降低帧率和传送的数据量可帮助保持电池寿命。

根据一些示例性实施例，触控笔可在处于悬停传输模式时发起书写传输模式。任选地，接近落笔阈值的阈值可被定义，以用于在悬停期间发起书写传输模式。一旦达到该阈值压力，触控笔就可开始传送笔尖状态和笔尖压力两者。通常，落笔事件在其发生时的定时可用较高的分辨率被检测到，同时在书写传输模式中操作。

现在参考图1，图1示出了根据本公开的一些实施例的示例性启用触摸的计算设备的简化框图。根据本公开的一些实施例，计算设备100包括与数字化仪传感器50集成的显示器45。在一些示例性实施例中，数字化仪传感器50是基于格栅的电容传感器，该基于格栅的电容传感器用形成该基于格栅的传感器的格栅线的行和列导电条带58形成。通常，导电条带58相互电绝缘并且每个导电条带至少在一个端被连接到电路25(例如，触摸控制器)。通常，导电条带58被布置成增强行和列导电条带之间(例如，在行和列之间形成的结点59周围)的电容耦合。形成在行和列导电条带之间的电容耦合对导电和介电对象的存在敏感。或者，数字化仪传感器用不一定基于行和列导电条带来构造的电极结阵列来形成。

根据本公开的一些实施例，导电条带58用于检测一个或多个指尖140或手142或其他导电对象的触摸以及通常经由触控笔120的书写笔尖来传送电磁信号的触控笔120的输入。通常，来自行和列导电条带58(例如，来自两个垂直轴)的输出被采样以检测触控笔120的坐标。在一些示例性实施例中，电路25通常包括用于与触控笔120同步、用于处理由触控笔120接收到的输入、用于跟踪触控笔120的坐标和/或用于跟踪提笔和落笔事件的触控笔检测引擎27。触控笔120接收到的输入可包括与触控笔120直接相关的、与触控笔120周围的环境相关的、与使用触控笔120的用户相关的、与分配给触控笔120的特权相关的、与触控笔120的能力相关的信息、或者从第三方设备接收到的信息。与触控笔相关的信息可包括按压按钮35的指示、笔尖20上的压力水平、倾斜度、标识、制造商、版本、媒体接入控制(mac)地址、以及诸如颜色、笔尖类型、刷子和插件等所存储的配置。通常，触控笔120包括与笔尖20相关联的用于感测施加在笔尖20上的压力的压力传感器15。

在本公开的示例性实施例中，触控笔120周期性地传送对其笔尖的提笔或落笔状态之一的指示。指示基于来自压力传感器15的输出。通常，第一阈值被定义为在提笔和落笔之间进行区分。低于第一阈值的压力读数被报告为提笔，并且高于一对一阈值的压力读数被报告为落笔。任选地，由于滞后作用，第一阈值可包括一对阈值，一个阈值用于从提笔切换到落笔，且另一阈值用于在落笔到提笔之间切换。在一些示例性实施例中，关于压力测量的第二阈值定义书写传输模式将何时开始。通常，第二阈值被定义为低于第一阈值，使得加速传输可在第一笔画被发起之前开始。根据一些示例性实施例，在书写传输模式期间，来自压力传感器的压力输出也由触控笔传送。

通常，触控笔120包括控制触控笔120发射的信号的生成的asic40。asic40通常对由触控笔120在由该触控笔120传送的信号上生成、存储或感测到的信息进行编码。通常，触控笔检测引擎27对从触控笔120接收到的信息进行解码。任选地，被配置成与数字化仪传感器50交互的其它手持式设备可以按类似方式操作并通过触控笔检测引擎27跟踪。

电路25(例如，触摸控制器)可应用互电容检测或自电容来感测来自指尖140的触摸(或悬停)的触摸信号。通常，在互电容和自电容检测期间，电路25发送触发信号(例如，脉冲)至数字化仪传感器50的一个或多个导电条带58并且响应于该触发和/或询问对来自导电条带58的输出进行采样。在一些实施例中，沿格栅的一根轴的一些或全部导电条带58同时或以连续的方式被触发，并且响应于每次触发，来自其他轴上的导电条带58的输出被采样。通常，该过程提供用于检测同时触摸(多点触摸)传感器50的多个指尖140的坐标。电路25通常包括用于管理触发信号、用于处理触摸信号和用于跟踪一个或多个指尖140的坐标的手指检测引擎26。

通常，来自电路25的输出被报告给主机22。通常，由电路25提供的输出可包括一个或多个指尖140的坐标、触控笔120的书写笔尖20的坐标、笔尖20的提笔或落笔状态、施加在笔尖20上的压力以及由触控笔120提供的附加信息(例如，压力、倾斜度和电池水平)。通常，电路25使用模拟和数字处理两者来处理用数字化仪传感器50检测到的信号。任选地，引擎26和27的功能中的一些和/或全部被集成到被适配用于控制数字化仪传感器50的操作的一个或多个处理单元中。任选地，电路25、引擎26和27的功能中的一些和/或全部被集成和/或被包括在主机22中。主机22可以向应用管理器或相关应用传送信息。可任选地，电路25和主机22可以向应用传递原始信息。原始信息可由应用按需分析或使用。触控笔120、电路25和主机22中的至少一者可以在不分析或知晓原始信息的情况下传递该信息。

根据一些示例性实施例，触控笔120另外还包括无线通信单元30，例如具有使用主机22的模块23的蓝牙通信、近场通信(nfc)、射频(rf)通信的辅助信道。在一些示例性实施例中，主机22或电路25指示触控笔120基于来自电路25和主机22的分析和报告来更新或配置其传输协议。

图2是根据本公开的一些实施例的示例性触控笔传输和触摸控制器采样周期在同步传输模式期间的简化时间线。在检测到存在触控笔之前，触摸控制器可在悬停传输模式中操作。在悬停传输模式期间，触控笔可每帧传送信标信号210一次。任选地，可悬停传输模式期间传送附加数据，例如标识数据。悬停传输模式通常由触控笔在系统启动时、在触控笔信号丢失后以及在非落笔事件的延长期后被发起。在该悬停传输模式期间，触控控制器在可散布在触摸控制器的刷新周期上的各块采样窗口250上搜索触控笔信号。触摸控制器的刷新周期和触控笔的帧通常在该阶段没有同步。

根据一些示例性实施例，当触控笔检测到落笔事件250时，它从以悬停传输模式传送切换到以同步传输模式传送，以使触摸控制器与触控笔帧传输同步。任选地，在同步期间，触摸控制器锁定其刷新周期以匹配触控笔所传送的一帧数据的开始。在一些示例性实施例中，触控笔每帧传送一信标信号以及一个或多个哑信标信号215。任选地，哑信标信号每3.75毫秒被传送一次，而帧可持续10-20毫秒。任选地，落笔一被检测到，对哑信标信号的传输就可开始，即使该哑信标信号在一帧触控笔传输的中间。在一些示例性实施例中，哑信标信号215被编码，以指示触摸控制器需要与其同步的距实际信标的(时间)距离。任选地，哑信标信号215被编码，基于此可确定距实际信标210的距离270。在一些示例性实施例中，哑信标信号215以及实际信标信号210编码有时间戳(或伴有时间戳)以指示哑信标和落笔的定时之间的距离260。通常，同步传输模式持续预定义时段或者直到同步被确认为止。任选地，触控笔使用辅助通信信道(例如，蓝牙或nfc)来接收来自触摸控制器的关于触控笔和启用触摸的设备之间的同步性的反馈。

替换地，触摸控制器通过数字化仪传感器来提供确认。根据一些示例性实施例，书写传输模式在同步传输模式的终止时被发起。在书写传输模式期间，每帧传送一次信标210、笔尖状态220和任选地压力230。图3是根据本公开的一些实施例的示例性触控笔传输和触摸控制器采样周期在同步传输模式期间的简化时间线。当触摸控制器正悬停在启用触摸的计算设备上时，触摸控制器可维持与触控笔同步。在一些示例性实施例中，在触控笔达到接近落笔状态时，书写传输模式被发起。任选地，触控笔在切换到书写传输模式之前向触摸屏传送指示，以使得触摸屏将使其自身同步到书写传输模式的传输时间。接近落笔事件245可由低于笔尖压力阈值的压力定义。通常，用于检测接近落笔事件245的阈值被预定义。

在一些示例性实施例中，在书写传输模式期间，触控笔的帧率从每15毫秒一次增加为每3.75毫秒一次。通常，在每一触控笔帧期间传送信标信号210、笔尖状态信号220和压力信息230。根据一些示例性实施例，触摸控制器的采样周期被与已知的数据传输时间同步。这增加了传输速率，降低了落笔实际发生的时间和落笔被检测到的时间之间的潜在滞后。任选地，触控笔传送是指示提笔和落笔之间的切换何时发生或落笔和提笔之间的切换何时发生的时间戳。触摸控制器可基于笔尖状态信号220和压力信息两者来检测落笔事件的定时。任选地，除了出于着墨目的而定义落笔和提笔的阈值外，触摸控制器还可应用附加处理。任选地，压力改变的速率或压力分布的图案可被用于确定何时发起或终止着墨。

图4是示出根据本公开的一些实施例的不同模式之间的示例性转变的简化示图。根据一些示例性实施例，触控笔以悬停传输模式启动传输，并可基于自最后一个落笔事件发生以来的时间段而切换到同步传输模式或切换到书写传输模式。通常，对于相对较短的流逝时间，悬停切换到书写传输模式，而在长流逝时间后，其切换到同步。通常，同步传输模式之后为书写传输模式。书写传输模式通常继续，直到自最后一次落笔起流逝了预定义的时间段为止。任选地，(例如，在悬停和书写传输模式之间切换的)针对短流逝时间的预定义时间段处于10毫秒的数量级，并且(例如，切换到同步传输模式的)针对长流逝时间的预定义时段处于几秒种的数量级。

根据一些示例性实施例，提供了一种设备，包括：笔尖，所述笔尖对接触压力敏感；传感器，所述传感器被配置成检测所述接触压力；存储器，所述存储器被配置成存储关于所述接触压力的预定义的第一阈值和预定义的第二阈值，其中所述第一阈值将笔尖状态定义为提笔和落笔之一，其中低于所述第一阈值的压力定义提笔，且高于所述第一阈值的压力定义落笔，并且所述第二阈值低于所述第一阈值；电路，所述电路被配置成：基于检测到低于所述第二阈值的压力而以悬停传输模式传送；基于检测到处于或高于所述第二阈值的压力而切换到书写传输模式，其中所述书写传输模式帧率高于悬停传输模式帧率。以及，基于检测到所述提笔状态达第一预定义时段而终止所述书写传输模式。

任选地，所述电路被配置成在所述书写传输模式期间传送所述笔尖状态和所述压力。

任选地，所述电路被配置成传送指示所述提笔和所述落笔之间的切换的时间戳。

任选地，所述电路被配置成在所述书写传输模式期间传送所述压力，而在所述悬停传输模式期间不传送压力。

任选地，所述电路被配置成基于检测到所述提笔状态达第二预定义时段而切换到同步传输模式，所述第二预定义时段比所述第一预定义时段长，其中所述电路被定义为在所述同步传输模式期间以与以所述悬停传输模式传送信标信号的速率相比加速的速率来传送信标信号。

任选地，在所述同步传输模式期间传送的所述信标信号包括哑信标信号。任选地，所述信标信号编码有关于实际信标信号的定时的信息。

任选地，所述至少一个预定义第一阈值包括用于定义提笔和落笔之间的切换的一个阈值以及用于定义落笔和提笔之间的切换的另一阈值。

任选地，第一预定义时段处于10毫秒的数量级。

根据一些示例性实施例，提供了一种方法，包括：检测施加在触控笔的笔尖上的压力；定义被配置成将笔尖状态定义为提笔和落笔之一的至少一个第一阈值，其中低于所述第一阈值的压力定义提笔，而高于所述第一阈值的压力定义落笔；定义低于所述第一阈值的第二阈值；基于检测到低于所述第二阈值的压力而以悬停传输模式传送；基于检测到处于或高于所述第二阈值的压力而切换到书写传输模式，其中所述书写传输模式帧率高于悬停传输模式帧率；基于检测到所述提笔状态达预定义时段而终止所述书写传输模式。

任选地，所述方法包括在所述书写传输模式期间报告所述笔尖状态并报告所述压力。

任选地，所述方法包括传送指示所述提笔和所述落笔之间的切换的定时的时间戳。

任选地，所述方法包括在所述书写传输模式期间传送所述压力，而在所述悬停传输模式期间不传送所述压力。

任选地，所述方法包括基于检测到所述提笔状态达第二预定义时段而切换到同步传输模式，所述第二预定义时段比所述第一预定义时段长，其中所述信标信号在所述同步传输模式期间以与所述信标信号以所述悬停传输模式的传输相比更高的速率来传送。

任选地，在所述同步传输模式期间传送的所述信标信号包括哑信标信号。

任选地，所述方法包括所述信标信号编码有关于实际信标信号的定时的信息。任选地，所述方法包括所述至少一个预定义第一阈值包括用于定义提笔和落笔之间的切换的一个阈值以及用于定义落笔和提笔之间的切换的另一阈值。

根据一些示例性实施例，提供了一种方法，包括：检测触控笔的提笔和落笔事件；检测提笔事件和前一落笔事件之间的定时；基于检测到落笔事件并基于所述定时高于定义的阈值而以同步传输模式传送，其中所述同步传输模式由每一帧的实际信标信号和至少一个哑信标信号两者的传输来定义，其中所述实际信标信号被配置成与数字化仪系统的刷新周期同步，并且其中所述哑信标信号包括或伴有与所述实际信标信号的定时有关的信息。

任选地，所述哑信标信号包括或伴有与所述落笔事件的定时有关的信息。

任选地，所述定义的阈值处于几秒钟的数量级。

为了清楚起见在单独实施例的上下文中描述的本文中描述的示例的特定特征还可在单一实施例中组合地提供。相反，为了简洁起见在单一实施例的上下文中描述的本文中描述的示例的各个特征还可单独地或者以任何合适的子组合提供，或者适用于本公开的任何其他所描述的实施例。在各种实施例的上下文中描述的某些特征不被认为是那些实施例的基本特征，除非该实施例在没有那些元件的情况下不起作用。