[发明专利]一种用于触控设备的数字通用笔

说明书

本发明涉及一种用于触控设备的数字通用笔，其包括控制系统和与所述控制系统连接的供电与信号发射系统、笔状态识别系统、信号调制系统；所述控制系统包含处理器，用于提供逻辑运算与控制指令收发；所述供电与信号发射系统包括供电模块与信号发射模块，所述信号发射模块将所述供电模块提供的电压信号转换成载波信号；所述笔状态识别系统识别笔在使用过程中的状态信息；所述信号调制系统对所述笔在使用过程中的状态信息进行编码并调制到所述载波信号中。本发明的数字通用笔，不需要与设备之间进行“匹配”、“连接”等绑定操作就可以直接在触控设备上完成数据传输与交互功能。

技术领域

本发明属于人机交互技术领域，具体涉及一种直接利用触点就可以向触控设备发送书写过程中各种状态信息的数字通用笔以及配套的信号传输系统。

背景技术

现如今随着计算机的发展，鼠标、键盘等传统设备限制了计算机的使用环境，已经阻碍了日常娱乐、办公环境的发展。目前市面上普遍的做法是加载电容式触摸屏或触控板，电容式触摸设备利用人体的电流感应可以定位出手指触摸位置，从而使得人们可以随时随地利用手指操作设备。但是，手指频繁在设备上操作会对手指的皮肤产生损伤，长时间的使用甚至会对手指产生不可修复的伤害。而且，手指可以提供的只有坐标信息，无法完成较为复杂的操作。

物理世界和数字世界之间的融合，是实物用户界面希望解决的一类问题，关于这种实物与虚拟环境的融合交互，已经出现了许多相关的研究。实物用户界面作为一种新的界面形式，旨在利用人们与真实的物理世界互动形成的技能操纵和控制数字信息。在普适计算的背景下，实物用户界面主张“回归真实世界”，运用计算技术帮助人们获得更加丰富、自由的日常生活体验。

数字笔作为实物交互对象，更直观、更方便。数字笔替代手指来操作触控设备是较为妥善的解决方案，近几年笔式交互技术的发展，使得数字笔到了更加广泛的应用。研究者们对笔交互进行了大量的研究，著名的科技公司如苹果、微软、华为也将目光投向了笔交互的市场，给用户带来更方面、更自然的交互体验。

虽然，日常生活中，我们用一只笔可以在任意本子上书写；任意一本本子，随意哪支笔都可以书写。但是，受制于无线交互技术(蓝牙、红外、Wi-Fi等)，现在的数字笔与触控设备交互之前必须先进行“匹配”、“连接”等绑定操作，这种绑定这大大限制了“笔”作为日常书写工具中的通用性。

发明内容

针对目前数字笔与触控设备之间连接方式过于复杂，数字笔在不同设备间切换使用操作繁琐的问题，本发明公开了一种不需要与设备之间进行“匹配”、“连接”等绑定操作就可以直接在触控设备上完成数据传输与交互功能的数字笔及配套的信号传输系统。

本发明的原理是，利用电容式触控介质对电压信号敏感的特性，在数字笔上加载电压发射装置，持续产生一个电压较高、频率较高的电信号作为载波信号，这个信号会引发触控设备的电容进行充放电反应，从而被触控设备感应到。因为数字笔与触控设备之间使用的是独立的供电装置，所以数字笔上的电压发射装置所发出的电压不能太低，过低会被触控设备本身的滤波系统滤除。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于触控设备的数字通用笔，包括控制系统和与所述控制系统连接的供电与信号发射系统、笔状态识别系统、信号调制系统；所述控制系统包含处理器，用于提供逻辑运算与控制指令收发；所述供电与信号发射系统包括供电模块与信号发射模块，所述信号发射模块将所述供电模块提供的电压信号转换成载波信号；所述笔状态识别系统识别笔在使用过程中的状态信息；所述信号调制系统对所述笔在使用过程中的状态信息进行编码并调制到所述载波信号中。

进一步地，所述载波信号在触及电容式触控设备的表面时，能够引起触控设备电容值的波动，从而在数字笔与触控设备之间形成数据通道。

进一步地，所述信号发射模块为反激式变压器。