TWI822174B - 主動筆接收電路及使用主動筆的觸控面板系統 - Google Patents

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Abstract

一種主動筆接收電路接收由一主動筆所發出的向量資料訊號，向量資料訊號載有向量資料，向量資料包含同相資料及正交資料，主動筆接收電路包含一類比數位轉換器、一插點電路及一解調變電路。類比數位轉換器對向量資料訊號進行取樣並轉換為具備多數取樣點的數位訊號。插點電路對數位訊號進行插點運算，以增加代表數位訊號的取樣點的數目，產生插點後的數位訊號。解調變電路對插點後的數位訊號進行解調變而產生解調變後的同相資料及解調變後的正交資料，據此獲得解調變後的向量資料。

Description

主動筆接收電路及使用主動筆的觸控面板系統
本發明係關於主動筆的技術領域，尤指一種主動筆接收電路及使用主動筆的觸控面板系統。
主動筆(Active stylus)已廣泛被使用於與具有觸控面板的電子裝置搭配，以提供輸入效果，其中，主動筆內部具有發射電路可發射出經過調變(modulation)的向量資料訊號，以由觸控面板所接收來檢測主動筆的座標。而為正確接收並解調變(demodulation)主動筆所發出的向量資料訊號，觸控面板上設置有多數感應器以感應前述向量資料訊號，並以對應的接收電路接收此向量資料訊號來進行解調變以獲得向量資料。
在前述向量資料的調變、發射、接收及解調變的過程中，主動筆係例如以載波對向量資料進行調變，其中向量資料包含同相資料及正交資料，經調變後的向量資料訊號由主動筆發出，以由對應的接收電路所接收，接收電路以類比數位轉換器(ADC)將所接收的向量資料訊號轉換為數位訊號，再分別以同相載波及正交載波對此數位訊號進行解調變，據以解調出同相資料及正交資料，俾獲得原始的向量資料。
在前述使用主動筆的觸控面板的運作過程中，影響主動筆效能的主要原因之一在於接收電路的類比數位轉換器的資料取樣率，當取樣資料多則主動筆在抗雜訊能力表現上會更加出色，反之，若取樣資料少則主動筆將容易受到雜訊干擾。因此，在有限的類比數位轉換器的取樣率條件下，往往需要耗費許多硬體面積才能符合主動筆的規格，實無法滿足實際之需求。
因此，在習知主動筆接收電路的設計上，實仍存在有諸多缺失而有予以改善之必要。
本發明之目的主要係在提供一種主動筆接收電路及使用主動筆的觸控面板系統，藉由使用主動筆插點技術，可以有效提升主動筆效能，增加抗干擾抗雜訊的能力，且可減少前端類比電路面積。
依據本發明之一特色，其提出一種主動筆接收電路，接收由一主動筆所發出的向量資料訊號，該向量資料訊號載有向量資料，該向量資料包含同相資料及正交資料，該主動筆接收電路包含：一類比數位轉換器，對該向量資料訊號進行取樣並轉換為具備多數取樣點的數位訊號；一插點電路，對該數位訊號進行插點運算，以增加代表該數位訊號的取樣點的數目，產生插點後的數位訊號；以及一解調變電路，對該插點後的數位訊號進行解調變而產生解調變後的同相資料及解調變後的正交資料，據此獲得解調變後的向量資料。
依據本發明之另一特色，其提出一種觸控面板系統，其包括：一主動筆，發出載有向量資料的向量資料訊號，其中該向量資料包 含同相資料及正交資料；一觸控面板，具有多數感應器，以感應由該主動筆所發出的該向量資料訊號；以及一接收裝置，具有多數主動筆接收電路，每一主動筆接收電路對應至少一感應器，且包含：一類比數位轉換器，對該向量資料訊號進行取樣並轉換為具備多數取樣點的數位訊號；一插點電路，對該數位訊號進行插點運算，以增加代表該數位訊號的取樣點的數目，而產生插點後的數位訊號；以及一解調變電路，對該插點後的數位訊號進行解調變而產生解調變後的同相資料及解調變後的正交資料，據此獲得解調變後的向量資料。
以上概述與接下來的詳細說明皆為示範性質，是為了進一步說明本發明的申請專利範圍，而有關本發明的其他目的與優點，將在後續的說明與圖式加以闡述。
10:主動筆
11:筆尖
13:筆環
20:觸控面板
30:接收裝置
31:主動筆接收電路
Sx:感應器
50:微控制器
60:積體電路
311:類比數位轉換器
313:插點電路
315:解調變電路
35、351、352:取樣點
圖1顯示依據本發明之使用主動筆的觸控面板系統。
圖2顯示主動筆發射向量資料訊號的示意圖。
圖3為主動筆接收電路的示意圖。
圖4為解調變電路解調變插點後的數位訊號的示意圖。
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明的實施方式，並不用於限定本 發明。
圖1所示為依據本發明之使用主動筆的觸控面板系統，其包括有一主動筆10、一觸控面板20、及一接收裝置30，其中，接收裝置30是設置於一積體電路(IC)60中，且積體電路60更具有一微控制器(MCU)50。主動筆10具有筆尖(Tip)11及筆環(Ring)13，可以一發射頻率fin來發射出向量資料訊號，而觸控面板20具有多數感應器Sx，可感應主動筆10之筆尖11或筆環13所發出之向量資料訊號，接收裝置30具有多數主動筆接收電路31，以接收向量資料訊號X(t)來進行處理而獲得主動筆發出之向量資料。值得一提的是，本實施例中的觸控面板20可以是內嵌式(in cell)觸控顯示面板、獨立之觸控面板或在本申請案申請當下其它具有類似功能之電子裝置。
圖2顯示前述主動筆10發射向量資料訊號X(t)的示意圖，如圖所示，前述主動筆10係例如以具備同相調變載波訊號cos(ωt)及正交調變載波訊號sin(ωt)的載波訊號cos(ωt)+sin(ωt)來對向量資料x(t)進行調變(modulation)，以使向量資料訊號X(t)載有向量資料x(t)，其中向量資料x(t)包含同相資料xi(t)及正交資料xq(t)，經調變後的向量資料訊號X(t)=xi(t)×cos(ωt)+xq(t)sin(ωt)由主動筆10之筆尖11或筆環13發出。
請一併參照圖1及圖2，前述觸控面板20的感應器Sx可感應主動筆10之筆尖11或筆環13所發出之向量資料訊號X(t)，並由接收裝置30的對應主動筆接收電路31所接收，其中，每一主動筆接收電路31對應至少一感應器Sx，且一主動筆接收電路31能夠以多工的方式接收多數個感應器Sx所感應之向量資料訊號X(t)。
圖3為前述主動筆接收電路31的示意圖，如圖所示，每 一主動筆接收電路31具有一類比數位轉換器(ADC)311、一插點電路313及一解調變電路315，其中，類比數位轉換器311是以一取樣頻率fs將接收的向量資料訊號X(t)進行取樣並轉換為n位元的數位訊號X(n)=xi(n)×cos((2π×n×fin)/fs)+xq(n)×sin((2π×n×fin)/fs)，當中，fs為前述類比數位轉換器311的取樣頻率，fin為前述主動筆10發射向量資料訊號X(t)的發射頻率，且前述經取樣轉換所得的數位訊號具備多數取樣點35。
而為提升主動筆10之效能，及增加抗干擾抗雜訊的能力並減少電路面積，於主動筆接收電路31中，更以插點電路313對前述數位訊號X(n)進行插點運算，使得代表數位訊號X(n)的取樣點35的數目得以增加，如圖3所示，原本代表數位訊號X(n)的取樣點351以實心圓示，由於此實心圓的取樣點351分佈較為稀疏，因此可能不足以完整代表向量資料訊號X(t)，故以插點電路313對數位訊號X(n)進行插點運算，以在實心圓的取樣點351之間***以空心圓表示之透過插點電路運算增加的取樣點352，使得整體取樣點35的分佈變的緊密，因此能夠完整地代表向量資料訊號X(t)，於本發明一實施例中，經插點電路313對數位訊號X(n)進行插點運算產生之插點後的數位訊號可表示為：
Figure 111126059-A0305-02-0007-1
 其中，Y()代表插點後的數位訊號，X()代表該數位轉換器311輸出的數位訊號，floor()代表地板函數。例如，Y(1)=X(1)，Y(2)=(X(1)+X(2))/2，Y(3)=X(2)，Y(4)=(X(3)+X(4))/2，依此類推。
前述插點電路313可採任何插點運算技術來對數位訊號X(n)進行插點，例如前述實施例所述之兩點內插法，但本發明不以此為限，插點電路313所採用的插點運算亦可為多項式內插法或原值補點法等各種插點方法，其實施方式為本領域人士所知，故不再贅述。
再請參照圖3所示，插點後的數位訊號Y(m)經由解調變電路315進行解調變以產生解調變後的向量資料x_rx，圖4顯示解調變電路315解調變前述插點後的數位訊號Y(m)之示意圖，其中，解調變電路315是以同相調變載波訊號cos(ωt)對插點後的數位訊號Y(m)進行解調變而產生解調變後的同相資料xi_rx，及以正交調變載波訊號sin(ωt)對插點後的數位訊號Y(m)進行解調變而產生解調變後的正交資料xq_rx，據此而獲得解調變後的向量資料x_rx=xi_rx+xq_rx，並傳送至如圖1所示的微控制器50以進行運算後得到主動筆座標資料。
據此可知，本發明能以插點電路對類比數位轉換器輸出的數位訊號進行插點運算，使得代表數位訊號的取樣點的數目得以增加，而能夠完整地代表向量資料訊號，進而有效提升主動筆之效能，並能增加抗干擾抗雜訊的能力並減少電路面積。
上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
31:主動筆接收電路
311:類比數位轉換器
313:插點電路
315:解調變電路
35、351、352:取樣點
50:微控制器

Claims (10)

  1. 一種主動筆接收電路，接收由一主動筆所發出的向量資料訊號，該向量資料訊號載有向量資料，該向量資料包含同相資料及正交資料，該主動筆接收電路包含：一類比數位轉換器，對該向量資料訊號進行取樣並轉換為具備多數取樣點的數位訊號；一插點電路，對該數位訊號進行插點運算，以增加代表該數位訊號的取樣點的數目，產生插點後的數位訊號；以及一解調變電路，對該插點後的數位訊號進行解調變而產生解調變後的同相資料及解調變後的正交資料，據此獲得解調變後的向量資料，其中，該向量資料訊號為：xi(t)cos(πωt)+xq(t)sin(ωt)，當中，xi(t)代表同相資料，xq(t)代表正交資料，cos(ωt)代表同相調變載波訊號，sin(ωt)代表正交調變載波訊號。
  2. 如請求項1所述之主動筆接收電路，其中，該向量資料訊號經該數位轉換器取樣並轉換所得的該數位訊號為：xi(n)×cos((2π×n×fin)/fs)+xq(n)×sin((2π×n×fin)/fs)，當中，fs為該類比數位轉換器的取樣頻率，fin為該主動筆發射該向量資料訊號的發射頻率。
  3. 如請求項1所述之主動筆接收電路，其中，該插點電路以兩點內插法對該數位訊號進行插點運算。
  4. 如請求項3所述之主動筆接收電路，其中，該數位訊號經該插點電路進行插點運算所產生之插點後的數位訊號為：
    Figure 111126059-A0305-02-0010-2
     當中，Y()代表插點後的數位訊號，X()代表該數位轉換器輸出的數位訊號，floor()代表地板函數。
  5. 如請求項1所述之主動筆接收電路，其中，該解調變電路是以同相調變載波訊號對該插點後的數位訊號進行解調變而產生解調變後的同相資料，及以正交調變載波訊號對該插點後的數位訊號進行解調變而產生解調變後的正交資料，據此獲得該解調變後的向量資料為：xi_rx+xq_rx，當中，xi_rx代表解調變後的同相資料，xq_rx代表解調變後的正交資料。
  6. 一種觸控面板系統，包括：一主動筆，發出載有向量資料的向量資料訊號，其中該向量資料包含同相資料及正交資料；一觸控面板，具有多數感應器，以感應由該主動筆所發出的該向量資料訊號；以及一接收裝置，具有多數主動筆接收電路，每一主動筆接收電路對應至少一感應器，且包含：一類比數位轉換器，對該向量資料訊號進行取樣並轉換為具備多數取樣點的數位訊號；一插點電路，對該數位訊號進行插點運算，以增加代表該數位訊號的取樣點的數目，而產生插點後的數位訊號；以及一解調變電路，對該插點後的數位訊號進行解調變而產生解調變後的同相資料及解調變後的正交資料，據此獲得解調變後的向量資料，其中，該主動筆以載波訊號對向量資料進行調變而產生該向量資料訊號為：xi(t)cos(πωt)+xq(t)sin(ωt)，當中，xi(t)代表同相資料，xq(t) 代表正交資料，cos(ωt)代表同相調變載波訊號，sin(ωt)代表正交調變載波訊號。
  7. 如請求項6所述之觸控面板系統，其中，該向量資料訊號經該數位轉換器取樣並轉換所得的該數位訊號為：xi(n)×cos((2π×n×fin)/fs)+xq(n)×sin((2π×n×fin)/fs)，當中，fs為該類比數位轉換器的取樣頻率，fin為該主動筆發射該向量資料訊號的發射頻率。
  8. 如請求項6所述之觸控面板系統，其中，該插點電路以兩點內插法對該數位訊號進行插點運算。
  9. 如請求項8所述之觸控面板系統，其中，該數位訊號經該插點電路進行插點運算所產生之插點後的數位訊號為：
    Figure 111126059-A0305-02-0012-3
     當中，Y()代表插點後的數位訊號，X()代表該數位轉換器輸出的數位訊號，floor()代表地板函數。
  10. 如請求項6所述之觸控面板系統，其中，該解調變電路是以同相調變載波訊號對該插點後的數位訊號進行解調變而產生解調變後的同相資料，及以正交調變載波訊號對該插點後的數位訊號進行解調變而產生解調變後的正交資料，據此獲得該解調變後的向量資料為：xi_rx+xq_rx，當中，xi_rx代表解調變後的同相資料，xq_rx代表解調變後的正交資料。
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