具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件标号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。

图1是依照本发明一实施例的触控系统的示意图。请参照图1，触控系统10包括触控笔120与触控电子装置110。触控电子装置110例如是手机、智能手机、平板计算机、电子绘图板、电子书、游戏机等具有触控输入功能的电子装置，本发明并不对此限制。用户可使用触控笔120对触控电子装置110施予触控输入操作。

于一实施例中，触控电子装置110包括触控面板111、触觉致动装置112、存储装置113，以及处理器114。

触控面板111具有阵列(array)排列的多个触控感测电极，其可以是电容式触控面板。触控面板111可通过这些触控感测电极来检测施于触控面板111上方的触控事件。此外，触控面板111的触控感测电极可以静电感应或电磁感应的方式接收来自触控笔120的电信号E1。于一实施例中，触控面板111可与显示器整合为触控屏幕。或者，于一实施例中，触控面板111可以是触控手写板。举例来说，使用者能通过触控笔120触碰触控电子装置110的触控面板111，并在触控面板111上滑移触控笔120，以配合应用软件进行书写或绘图等动作。

触觉致动装置112连接至触控面板111。触觉致动装置112配备有一个或多个触觉致动器。于一实施例中，触觉致动器所产生的振动特性具有可编辑特性。触觉致动器例如是PowerHap压电致动器、电活性聚合物(Electroactive Polymer，EAP)致动器、磁致伸缩(magnetostrictive)致动器、音圈马达致动器、线性共振致动器(Linear-ResonanceActuator，LRA)、电磁致动器或其他触觉致动器，本发明对此不限制。于一实施例中，触觉致动装置112用以产生振动，并通过直接或间接接触触控面板111而驱动触控面板111输出振动信号V1。

存储装置113用以储存数据与供处理器114存取的程序代码(例如操作系统、应用程序、驱动程序)等数据，其可以例如是任意型式的固定式或可移动式随机存取内存(random access memory，RAM)、只读存储器(read-only memory，ROM)、闪存(flashmemory)或其组合。

处理器114耦接触控面板111、触觉致动装置112，以及存储装置113，例如是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，或是其他可程序化的一般用途或特殊用途的微处理器(Microprocessor)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、可程序化控制器、特殊应用集成电路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)、可程序化逻辑设备(Programmable Logic Device，PLD)或其他类似装置或这些装置的组合。处理器114可存取并执行记录在存储装置113中的程序代码与软件组件，以实现本发明实施例中通过振动信号与触控笔120进行通讯的方法。

另一方面，于一实施例中，触控笔120为主动式触控笔，并包括笔头121、压力传感器122、控制器123、信号传送器124，以及存储装置125。

笔头121由导电材料制作，笔头121的笔尖用以对触控面板111施予触控事件。于一实施例中，笔头121用以发射电信号E1至触控面板111，使触控面板111的触控感测电极可接收上述电信号E1而检测触控位置。笔头121用以电磁地或静电地与触控面板111的触控感测电极进行通讯。

压力传感器122连接笔头121。压力传感器122通常由压电材料制作而成。当触控笔120的笔头121与触控面板111接触时，压力传感器122可感测笔头121被往笔管内部推挤的压力。于一实施例中，当使用者持握触控笔120而将笔头121置放于触控面板111上时，反应于笔头121所感应的压力大小，压力传感器122可输出对应的电压信号给控制器123。

信号传送器124连接笔头121，并用以产生发射至触控电子装置110的电信号E1。于一实施例中，触控面板111可反应于信号传送器124产生的电信号E1来检测触控笔120的触碰位置。举例而言，依据阵列排列的触控感测电极的电容感测结果，触控面板111可反应于笔头121发射的电信号检测触控笔120的触碰位置。此外，于一实施例中，信号传送器124还可发射载有特定数据或指令的电信号E1给触控电子装置110。需说明的是，触控笔120与触控电子装置110需要使用相同的主动笔通讯协议来进行通讯。上述主动笔通讯协议例如是微软笔协议(Microsoft Pen Protocol，MPP)、Wacom AES协议或坊间其他主动笔通讯协议，本发明对此不限制。

存储装置125用以存储数据，其可以例如是任意型式的固定式或可移动式随机存取内存(random access memory，RAM)、只读存储器(read-only memory，ROM)、闪存(flashmemory)或其组合。

控制器123耦接压力传感器122、信号传送器124，以及存储装置125，用以控制触控笔120的整体操作。控制器123的相关功能可以被实现于一或多个控制器、微控制器、微处理器、特殊应用集成电路(Application-specific integrated circuit，ASIC)、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、场可程序逻辑门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA)和/或其他处理单元中的各种逻辑区块、模块和电路。

然而，除了笔头121、压力传感器122、控制器123、信号传送器124，以及控制器123之外，触控笔120还可包括未示出于图1的组件，像是信号接收器、电源电路、倾斜角度传感器或其他通讯组件等，本发明对此不限制。

于一实施例中，触控笔120可通过发射电信号E1与接收振动信号V1，来实现与触控电子装置110之间双向通讯功能。如前所述，触控笔120可通过笔头121发出电信号E1，致使触控面板111的触控感测电极可接受电信号E1。值得一提的是，触控电子装置110可依据传输信息编码振动信号V1，依据传输信息决定振动信号V1相对于至少一同步时间点的振动力道，并控制触觉致动装置112驱动触控面板111产生振动信号V1。触控笔120的笔头121接收振动信号V1，压力传感器122感测振动信号V1的振动力道。触控笔120解码振动信号V1的振动力道而获取传输信息，且触控笔120可依据传输信息执行一功能。

举例而言，图2是依照本发明一实施例的触控笔感测振动信号的示意图。请参照图2，于一实施例中，触控控制器C1耦接于处理器114以及触控面板111之间。于一实施例中，触控控制器C1可以为封装成芯片的触控集成电路(integrated circuit，IC)。触控控制器C1用以控制触控面板111的整体操作。于一实施例中，触控控制器C1可将触控面板111所感测到的触控信息报告给处理器114所执行的操作系统或应用程序软件。于一实施例中，触控控制器C1里的内存电路可记录有触控面板111的面板信息。

此外，触觉致动装置112可包括触觉致动器112_1以及致动控制器C2。连接触控面板111的触觉致动器112_1是通过自致动控制器C2所发出的驱动信号来控制，而致动控制器C2可以将驱动信号以脉宽调变(PWM)信号的形式输出。触觉致动器112_1可根据PWM信号所要求的振荡条件堤供振动。换言之，通过控制PWM信号的电压大小与脉冲宽度，触觉致动器112_1的振动特性是可以控制的，上述振动特性可包括振动力道(亦即振动强度)与振动频率。

如图2所示，当处理器114决定将传输信息提供给触控笔120时，处理器114可依据传输信息决定振动信号V1的振动力道(亦即振动强度)与振动频率。传输信息可以是任何指令或数据，本发明对此不限制。不同的振动力道可对应于不同的指令、字码、数据或字符符号。换言之，处理器114可依据一默认编码规则而依据传输信息进行编码操作，以决定振动信号V1的振动力道。接着，处理器114可依据振动编码结果控制触觉致动装置112振动，以驱动触控面板111输出振动信号V1。

对应的，接触触控面板111的笔头121可接收振动信号V1，并将振动信号V1传递到压力传感器122。压力传感器122可感测振动信号V1的振动力道。更详细而言，压力传感器122可感测振动信号V1对笔头121所施加的压力值。压力传感器122所感测的压力值正相关于振动信号V1的振动力道。换言之，振动信号V1的振动力道越大，压力传感器122所感测的压力值越大。振动信号V1的振动力道越小，压力传感器122所感测的压力值越小。基此，基于压力传感器122所回报的压力值，控制器123可得知振动信号V1的振动力道，并依据振动信号V1的振动力道与振动力道对应的同步时间点解码出对应的传输信息。

举例而言，图3是依照本发明一实施例的触控系统的操作示意图。请参照图3，基于前述说明，触控电子装置110可通过触控面板111输出振动信号31。振动信号31的振动力道可随时间而变化。反应于振动信号31将笔头121向触控笔120内部推挤的压力，压力传感器122可依据特定感测取样频率而输出压力感测结果32给控制器123。上述特定感测取样频率与振动信号31的振动频率可依据实际需求而设计。可知的，压力感测结果32反映振动信号31的振动力道。于是，控制器123可依据压力感测结果32解码出触控电子装置110提供的传输信息。

需说明的是，于一实施例中，触控控制器C1可将触控面板111的面板信息(例如触控面板111所支持的通讯协议、规格数据或硬件特性等)提供给处理器114，而处理器114可将上述面板信息作为传输信息来编码产生振动信号V1。换言之，传输信息可包括触控面板111的面板信息。基此，触控笔120可通过振动信号V1获取触控面板111的面板信息，以利后续其他应用。

于一实施例中，传输信息可包括协议设定命令和频率设定命令中的至少其一。处理器114可依据触控面板111的通讯协议和驱动频率中的至少其一来产生协议设定命令和频率设定命令中的至少其一。对应的，触控笔120反应于传输信息而执行的功能包括切换该触控笔的通讯协议和工作频率的至少其一。

于一实施例中，传输信息可包括协议设定命令，而触控笔120依据传输信息执行的功能包括切换触控笔120的通讯协议。对应的，处理器114会依据触控面板111所支持的通讯协议产生协议设定命令。详细而言，触控电子装置110可通过振动信号V1通知触控笔120触控面板111所支援的特定通讯协议，致使触控笔120可依据振动信号V1所携带的传输信息切换通讯协议。

于一实施例中，传输信息可包括频率设定命令，而触控笔120依据传输信息执行的功能包括调整触控笔120的工作频率。对应的，处理器114依据触控面板111的驱动频率来产生频率设定命令。详细而言，触控电子装置110可通过振动信号V1通知触控笔120触控面板111目前的驱动频率(亦称，触控扫描频率)，致使触控笔120可依据振动信号V1所携带的传输信息调整触控笔120的工作频率。当触控面板111的驱动频率与触控笔120的工作频率(或称为载波频率、传输频率)相符时，触控面板111才可有效接收信号传送器124所产生的电信号。因此，当触控面板111反应于噪声测量而调整驱动频率时，触控笔120也可依据传输信息调整至操作于适当的工作频率。

然而，于本发明实施例中，传输信息并不局限于触控控制器C1提供的面板信息。像是，于一实施例中，传输信息可包括笔触设定数据，而依据传输信息执行的功能包括将笔触设定数据记录至触控笔120的存储装置125。笔触设定数据可包括颜色、笔触粗细、笔触类别等。具体而言，处理器114反应于使用者操作(例如点选软件程序接口的功能键或按压触控笔120上的实体键等)依据触控笔120的当前设定状态产生笔触设定数据。处理器114可将当前的笔触设定数据通过振动信号V1传输至触控笔120，以将使用者偏好的笔触设定记忆于触控笔120的存储装置125中。基此，使用者可省去每次使用触控笔120皆要再次执行笔触设定的手续，因而使用者可针对触控笔120进行个人化设定，还可将同一组笔触设定套用至另一台触控电子装置上。

于一实施例中，处理器114可依据传输信息决定振动信号V1相对于至少一同步时间点的振动力道。对应的，触控笔120的控制器123可依据振动信号V1的振动力道与振动力道对应的同步时间点进行解码而获取传输信息。详细而言，触控电子装置110与触控笔120可在完成时间同步程序之后，依据同步时间信息与对应的振动力道进行编码操作与解码操作。上述的时间同步程序可包括触控电子装置110向触控笔120发出信标信号，以及触控笔120回馈一同步确认信号给触控电子装置110。

于时间同步程序中，反应于触控笔120接收到触控电子装置110发送的信标信号，控制器123可利用信号传送器124发送同步确认信号。对应的，到触控电子装置110的处理器114控制触控面板111发出信标信号，并通过触控面板111接收来自触控笔120的同步确认信号。接着，处理器114可在收到同步确认信号至后控制触控面板111输出振动信号V1，而控制器123于发送同步确认信号之后解码振动信号V1的振动力道而获取传输信息。信标信号可以无线射频信号、电信号或振动信号等方式实现。值得一提的，于一实施例中，信标信号包括对应至默认振动力道且维持预设持续时段的另一振动信号。

举例而言，图4是依照本发明一实施例的解码振动信号的示意图。须先说明的是，于此是以传输信息为十六进制的ASCII格式为例进行说明，但本发明并不限制于此。需说明的是，于此将振动力道分成16个力道位阶，但本发明不限制于此。控制器123可依据压力传感器122回报的压力感测值来得知振动力道的力道位阶。请参照图4，当触控电子装置110欲通过触控面板111的振动传送传输信息给触控笔120时，触控电子装置110与触控笔120可于时间同步时期P1运行时间同步程序并于信息传输时期P2执行时信息传输程序。

于时间同步时期P1，触控电子装置110控制触觉致动装置112驱动触控面板111产生振动信号V0作为信标信号。此振动信号V0的默认振动力道为“位阶16”且维持预设持续时段T1(大约两个同步时间点)。反应于触控笔120的压力传感器122感测到振动信号V0，触控笔120可判定收到信标信号。然而，作为信标信号的振动信号的默认振动力道与预设持续时段可视实际需求而设计，本发明对此不限制。接着，触控笔120可通过信号传送器122于同步时间点4传送同步确认信号给触控电子装置110。

接着，于时间同步时期P1之后，于信息传输时期P2，触控电子装置110控制触觉致动装置112驱动触控面板111产生振动信号V1来传送传输信息。此振动信号V1于第一同步时间点5的第一振动力道为“位阶2”，且于第二同步时间点9的第二振动力道为“位阶11”。于是，基于图4可知，触控笔120可基于第一同步时间点5感测到振动信号的第一振动力道而获取十六进制数值“01”，并基于第二同步时间点9感测到振动信号的第二振动力道而获取十六进制数值“4A”。藉此，触控笔120可依据十六进制数值“01”以及“4A”进行指令查找而决定执行某一特定功能。例如，触控笔110可切换到特定通讯协议或是更改触控笔的工作频率等。表1为指令查找表的范例，但并非用以限定本发明。

表1

基于表1的范例，当触控笔120解码振动信号V1而获取据十六进制数值“01”以及“4A”时，触控笔120将切换至第一通讯协议(例如MPP)并且跳频至第一工作频率A，以与触控电子装置110依据相同的通讯协议进行主动笔触控检测，并且通过操作于第一工作频率A避开触控面板111的噪声而具有良好的触控质量。

图5是依照本发明一实施例的利用振动信号配对通讯协议的流程图。请参照图5，本实施例的方法适用于图1的触控系统10，以下即搭配触控系统10中的各项组件说明本发明的触控笔设定更新方法的详细步骤。

请参照图5，于步骤S501，触控电子装置110的触控控制器提供面板信息给触控电子装置110的处理器114。面板信息可包括触控面板111所支持的通讯协议与驱动频率。于步骤S502，触控电子装置110的处理器114依据面板信息产生传输信息(亦即协议设定命令与频率设定命令)，从而依据传输信息决定振动信号的振动特性。于步骤S503，触觉致动装置112从处理器114接收振动信号的振动特性。

于步骤S504，触觉致动装置112驱动触控面板111输出作为信标信号的振动信号。于步骤S505，触控笔120反应于通过压力传感器122检测到信标信号而通过笔头121发射同步确认信号。于步骤S506，触控面板111的触控感测电极接收同步确认信号。于步骤S507，触觉致动装置112驱动触控面板111输出包括传输信息(亦即协议设定命令与频率设定命令)的振动信号。于步骤S508，触控笔120通过压力传感器122感测振动信号的振动力道。于步骤S509，触控笔120解码振动信号的振动力道而获取传输信息(亦即协议设定命令与频率设定命令)。于步骤S510，触控笔120依据传输信息进行指令查找而切换通讯协议与调整工作频率。

综上所述，于本发明实施例中，触觉致动装置驱动触控面板输出经编辑的振动信号，而触控笔的压力传感器可通过感测振动信号对笔头施加的压力来感测振动力道。触控笔可依据振动力道对应的感测压力获取来自触控电子装置的传输信息。藉此，使得主动式触控笔可通过触控面板的振动来传送信息给触控笔。此外，当振动信号所携带的传输信息包括面板信息时，触控笔可反应于接收振动信号而自动完成通讯协议的配对并调整触控笔的工作频率，大幅提升使用便利性与提升触控质量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。