可判断功能切换的触控装置、系统及其功能切换控制方法.pdf

本发明涉及一种可判断功能切换的触控装置、系统及其功能切换控制方法，主要是先取得一触控装置上由于一物体接近或接触时产生的感应信息，并判断该感应信息是否符合一功能切换条件，若符合该功能切换条件，则将该触控装置由一第一模式切换到一第二模式；如此，当一连接该触控装置的主机正执行一应用程序时，在接收该触控装置传来功能切换信号时，则启动切换功能，例如，主机正在执行绘图应用程序，若收到触控装置传来的功能切换信号，即由绘图切换为橡皮擦功能；此外亦可启动如网页按键点选、文章浏览放大等功能。

权利要求书
1.  一种触控装置的功能切换控制方法，包括：
取得一触控装置上关于一物体的感应信息，其中，该感应信息为该物体接近或接触该触控装置时所产生；
判断该感应信息是否符合一功能切换条件，其中该功能切换条件能够使该触控装置在一第一模式及一第二模式之间进行切换；及
若前一步骤符合该功能切换条件，则将该触控装置由第一模式切换到第二模式。

2.  根据权利要求1所述的触控装置的功能切换控制方法，其中感应信息为该物体的感应量，而该功能切换条件具有一功能切换的感应量临界值或一功能切换的感应量临界范围，所述判断是否符合功能切换条件步骤进一步包括：
判断该物体的感应量是否超过该功能切换的感应临界值或落入该切换功能的感应临界范围；及
若是，则符合该功能切换条件。

3.  根据权利要求1所述的触控装置的功能切换控制方法，其中感应信息为该物体的感应变化量，而该功能切换条件具有一功能切换的感应变化量临界值或一功能切换的感应变化量临界范围，上述判断是否符合功能切换条件步骤进一步包括：
判断该物体的感应变化量是否超过该功能切换的感应变化量临界值或是否落入该功能切换的感应变化量临界范围；及
若是，则符合该功能切换条件。

4.  根据权利要求1所述的触控装置的功能切换控制方法，其中感应信息为该物体的面积变化量，而该功能切换条件具有一功能切换的面积变化量临界值或一功能切换的面积变化量临界范围，上述判断是否符合功能切换条件步骤进一步包括：
判断该物体的面积变化量是否超过该功能切换的面积变化量临界 值或落入该功能切换的面积变化量临界范围；及
若是，则符合该功能切换条件。

5.  根据权利要求1、3或4所述的触控装置的功能切换控制方法，其中该物体由一触控笔接近或接触该触控装置所产生，且进一步包括一触控笔物体识别步骤，其包括：
依据所读取的感应信息来判断该物体的感应量及面积；及
若判断该物体的感应量落入一触控笔感应量临界范围，且该物体的面积小于一触控笔面积临界值，则识别该物体为一触控笔。

6.  根据权利要求5所述的触控装置的功能切换控制方法，其中该物体的面积是指该物体所对应的感应点的感应量超过一触控笔感应量临界值的数量。

7.  根据权利要求所述的触控装置的功能切换控制方法，其中该触控笔物体识别步骤是在该判断是否符合功能切换条件的步骤之前执行。

8.  根据权利要求7所述的触控装置的功能切换控制方法，其中该触控笔感应量临界范围的最低标准值为一杂讯上限值，而最高标准值则为一手指感应下限值。

9.  根据权利要求6所述触控装置的功能切换控制方法，其中该读取该触控装置的触控单元的感应信息步骤包括从该触控单元依序读取多张感应图框，其中该触控笔物体识别步骤及该判断是否符合功能切换条件步骤是依据同一张感应图框的感应信息加以判断。

10.  根据权利要求2所述的触控装置的功能切换控制方法，其中该物体为一触控笔接近或接触该触控装置所产生，且进一步包括一触控笔物体识别步骤，其包括：
依据所读取的感应信息来判断该物体的感应量及面积；及
若判断该物体的感应量落入一触控笔感应量临界范围，且该物体 的面积小于一触控笔面积临界值，则识别该物体为一触控笔。

11.  根据权利要求10所述的触控装置的功能切换控制方法，其中该物体的面积是指该物体所对应的感应点的感应量超过一触控笔感应量临界值的数量。

12.  根据权利要求11所述的触控装置的功能切换控制方法，其中该触控笔物体识别步骤是在该判断是否符合功能切换条件的步骤之前执行。

13.  根据权利要求12所述的触控装置的功能切换控制方法，其中该触控笔感应量临界范围的最低标准值为一杂讯上限值，而最高标准值则为一手指感应下限值。

14.  根据权利要求13所述的触控装置的功能切换控制方法，其中该功能切换的感应量临界值大于触控笔感应量临界值及该触控笔感应量临界范围的手指感应下限值。

15.  根据权利要求10所述的触控装置的功能切换控制方法，其中该读取该触控装置的触控单元的感应信息步骤包括从该触控单元依序读取多张感应图框，其中该触控笔物体识别步骤依序判断多张感应图框，并判断其中一感应图框存在有该物体后，再以下一张感应图框与前述存在有该物体的感应图框做比较，判断是否符合功能切换条件步骤。

16.  一种可判断功能切换的触控装置，包括：
一触控单元，其包括多条第一轴及第二轴方向迹线；
一扫描单元，其电连接至该触控单元，并与该第一轴及第二轴方向迹线连接，以扫描该触控单元获得其感应信息，且该扫描单元内建一功能切换控制方法，其包括有：
识别物体，其判断该触控装置上的物体是否为一预设物体；
判断是否符合一功能切换条件，依据该预设物体的感应信息的变 化，判断是否符合该功能切换条件；及
产生一功能切换信号，若前一步骤符合该功能切换条件，则产生该功能切换信号。

17.  根据权利要求16所述的可判断功能切换的触控装置，其中感应信息为该预设物体的感应量，而该功能切换条件具有一功能切换的感应量临界值或一功能切换的感应量临界范围，上述判断是否符合功能切换条件步骤进一步包括：
判断该预设物体的感应量是否超过该功能切换的感应量临界值或落入该切换功能的感应量临界范围；及
若是，则符合该功能切换条件。

18.  根据权利要求16所述的可判断功能切换的触控装置，其中感应信息为该预设物体的感应变化量，而该功能切换条件具有一功能切换的感应变化量临界值或一功能切换的感应变化量临界范围，上述判断是否符合功能切换条件步骤进一步包括：
判断该预设物体的感应变化量是否超过该功能切换的感应变化量临界值或是否落入该功能切换的感应变化量临界范围；及
若是，则符合该功能切换条件。

19.  根据权利要求16所述的可判断功能切换的触控装置，其中感应信息为该预设物体的面积变化量，而该功能切换条件具有一功能切换的面积变化量临界值或一功能切换的面积变化量临界范围，上述判断是否符合功能切换条件步骤进一步包括：
判断该预设物体的面积变化量是否超过该功能切换的面积变化量临界值或落入该功能切换的面积变化量临界范围；及
若是，则符合该功能切换条件。

20.  一种可判断功能切换的触控系统，包括：
一电容式触控笔，其包括一笔身及一笔头；其中该笔身具有一感应部，而该笔头具有一笔尖，且该笔头能够伸缩地设置在前述笔身的 一端，使其笔尖与笔身上所设感应部的相对距离为可变；
一触控单元，其包括多条第一轴及第二轴方向迹线；及
一扫描单元，其电连接至该触控单元，并与该第一轴及第二轴方向迹线连接，以扫描该触控单元获得其感应信息，且该扫描单元内建一功能切换控制方法，其包括有：
识别物体，其判断该触控装置上是否为一预设物体；
判断是否符合一功能切换条件，依据该预设物体的感应信息的变化，判断是否符合该功能切换条件；及
产生一功能切换信号，若前一步骤符合该功能切换条件，则产生该功能切换信号。

21.  根据权利要求20所述的可判断功能切换的触控系统，其中该电容式触控笔的笔身具有一前端，该笔身的前端内部具有一容室，以容置该笔头。

22.  根据权利要求21所述的可判断功能切换的触控系统，其中该电容式触控笔的笔身前端具有一端部，该端部上形成有一与容室连通的穿孔，供该笔头的笔尖穿出；该穿孔与容室相交处形成有一肩部；
该笔头位在容室内的一端形成有一挡环，该挡环外径大于该穿孔孔径，小于容室内宽，该挡环位于该肩部内侧，由该肩部对该笔头的挡环构成挡止。

23.  根据权利要求22所述的可判断功能切换的触控系统，其中该笔身前端内部所设容室内设有一弹性元件，该弹性元件位于该笔头内侧和该容室内壁之间。

24.  根据权利要求20所述的可判断功能切换的触控系统，其中该电容式触控笔的笔头由弹性材料构成。

25.  根据权利要求21至24中任一项所述的可判断功能切换的触控系统，其中该电容式触控笔的感应部局部环设于该笔身表面。

26.  根据权利要求20所述的可判断功能切换的触控系统，其中该电容式触控笔的感应部位于该笔身的前端。

27.  根据权利要求26所述的可判断功能切换的触控系统，其中该电容式触控笔的感应部为一环状金属片。

说明书可判断功能切换的触控装置、系统及其功能切换控制方法
技术领域
本发明涉及一种触控装置及其控制方法，尤其涉及一种可判断功能切换的触控装置及其功能切换控制方法。
背景技术
目前如智能手机、平板电脑等移动装置都采用触控面板作为操作界面，在使用者方面是以其手指作为输入工具。以手指操作固然直觉且方便，但不见得适合所有的使用场合。以书写为例，用手指在触控面板上滑动，可能因摩擦力太大，不适合大量或快速输入。在点击应用程序时，也可能因为手指接触面积太大，发生误触其他应用程序或功能项目的情况。为解决上述问题，于是有触控笔问世，现有的触控笔可分为主动式与被动式，主动式电容笔包括电池和信号发射电路，成本较为昂贵。被动式电容式触控笔的优点是构造单纯、成本低廉，其利用导电的笔头作为触控面板与使用者的媒介，当使用者手持电容式触控笔并接触触控面板时，将使触控面板被接触的位置出现电容变化，藉此可判断出电容式触控笔点触位置的坐标。然而被动式电容式触控笔只能提供基本的二维(X轴、Y轴)信息，无法提供第三轴(Z轴)信息。以绘图为例，在使用过程中如要改变笔划粗细必须先点选线条粗细，之后才能以选择的线条粗细书写绘图，若须改变线条粗细，则必须以上述方式重新点选线条粗细。
此外，被动式触控笔因不具有电池和信号发射电路或按键，故无法进一步产生更多可不同功能选择信号，在配合操作目前多功能的应用程序上，更凸显其使用上的不便利，有必要进一步改进的。
发明内容
由上述可知，属于被动式的电容式触控笔尽管具备结构单纯、成本低廉等优点，但受限于无法提供第三轴信息，以致在功能性上明显 不足，同时在应用上也受限制。
因此本发明主要目的在提供一种可判断功能切换的触控装置、系统及其功能切换控制方法，主要是利用一物体接近或接触触控装置时，使触控装置产生一感应信息，再根据该感应信息是否符合一功能切换条件，以决定是否启动功能切换，故能实现利用物体在触控装置上操作以实现功能切换的目的。
欲达上述目的所使用的主要技术手段是使该可判断功能切换的触控装置包括有：
一触控单元，其包括多条第一轴及第二轴方向迹线；
一扫描单元，其电连接至该触控单元，并与该第一轴及第二轴方向迹线连接，以扫描该触控单元获得其感应信息，且该扫描单元内建一功能切换控制方法，其包括有：
识别物体，其判断该触控装置上是否为一预设物体；
判断是否符合一功能切换条件，依据该预设物体的感应信息的变化，判断是否符合该功能切换条件；及
产生一功能切换信号，若前一步骤符合该功能切换条件，则产生该功能切换信号。
欲达上述目的所使用的主要技术手段是使该可判断功能切换的触控系统包括有：
一电容式触控笔，其包括一笔身及一笔头；其中该笔身具有一感应部，而该笔头具有一笔尖，且该笔头能够伸缩地设置在所述笔身的一端，使其笔尖与笔身上所设感应部的相对距离为可变；
一触控单元，其包括多条第一轴及第二轴方向迹线；及
一扫描单元，其电连接至该触控单元，并与该第一轴及第二轴方向迹线连接，以扫描该触控单元获得其感应信息，且该扫描单元内建一功能切换控制方法，其包括有：
识别物体，其判断该触控装置上是否为一预设物体；
判断是否符合一功能切换条件，依据该预设物体的感应信息的变化，判断是否符合该功能切换条件；及
产生一功能切换信号，若前一步骤符合该功能切换条件，则产生该功能切换信号。
上述本发明主要使该触控装置检测具有Z轴感应量或面积变化的物体，在识别其Z轴变化到达一定预设临界值或范围，则视为启动切换功能；例如搭配被动式电容式触控笔，通过笔尖感应部相对触控装置的触控单元距离长短，感应其Z轴感应量或面积的大小，而具有判断是否启动切换功能；是以，本发明的触控系统使用的被动式电容式触控笔不仅能提供Z轴感应信息，更额外具有一切换功能，便于操作多功能的应用程序。
附图说明
图1A为本发明触控装置与主机及显示单元的连接示意图。
图1B为本发明触控装置与一电容式触控笔的使用示意图。
图1C为本发明触控系统所使用一电容式触控笔的一较佳实施例剖面图。
图2为本发明功能切换控制方法的第一较佳实施例的流程图。
图3-1A至3-1D为本发明电容式触控笔在触控单元上不同位置的示意图。
图3-2A至3-2D为对应图3-1A至3-1D在显示单元上的画面示意图。
图3-3A至3-3D为对应图3-1A至3-1D的感应图框。
图4为本发明功能切换控制方法的第二较佳实施例的流程图。
图5为本发明功能切换控制方法的第三较佳实施例的流程图。
符号说明：
10    笔身      100    容室
101   端部      102    穿孔
103   肩部
20    笔头      21     笔尖
22    挡环      23     弹性元件
30    感应部
40    触控装置  41     触控单元
42    扫描单元
50    主机      51     显示单元
510   线条      511    橡皮擦。
具体实施方式
本发明是针对一物体在触控装置上物体在第三轴上的位移变化作为功能切换(如同按键的开或关)的控制技术，首先请参阅图1A所示，该触控装置40包括有一触控单元41及一扫描单元42，其中该扫描单元42电连接至该触控单元41，并与该触控单元41的数条第一轴及第二轴方向迹线L连接，以扫描该触控单元41获得其感应信息。该扫描单元42内建有一功能切换控制方法，其主要判断该触控单元41上是否为一预设物体，并在判断有该预设物体存在后，再依据该预设物体的感应信息的变化，判断是否符合一功能切换条件，一旦符合该功能切换条件，则对应产生一功能切换信号(Switch On)，并传送至一连接该触控装置40的主机50，由一第一模式切换至一第二模式，从而实现不同或对应的功能模式切换(例如：从书写功能切换至橡皮擦功能等)。其中，该主机50电连接有一显示单元51；此外，该触控装置40可通过手或电容式触控笔接触感应。
再如图1B及图1C所示，为本发明使用电容式触控笔的一较佳实施例，其包括有一笔身10及一笔头20，其中该笔身10的一端可伸缩地设有一笔头20，该笔身10上设有一感应部30；该感应部30可为一金属层，该笔身20亦可同样为金属层。在本实施例中，所述笔身10的一端是指一前端，该笔身10在前端内部形成有一容室100，以容置该笔头20；该笔身10的前端具有一端部101，端部101上形成有一与容室100连通的穿孔102，该穿孔102孔径小于容室100内径，而在穿孔102与容室100相交处形成有一肩部103。至于该笔头20则呈细杆状，其一端形成有一笔尖21，该笔尖21经由笔身10的端部101穿出；该笔头20在位于容室100内的一端形成有一挡环22，该挡环22外径大于穿孔102孔径、小于容室100内宽，且位于肩部103内侧，正好由该肩部103所挡止，以限制笔头20脱离笔身10。此外，为了使该电容式触控笔的笔头可伸缩地设置于该笔身中，该容室内可进一步设有一弹性元件23，该弹性元件可为一套设在该笔头20的弹簧，或可为弹性块；因此，当笔身10下压时，该弹性元件23将受到该笔尖21的抵 推而压缩变形，而在笔尖21的压力解除或变小时，弹性元件23将提供一回复弹性，将笔头20朝笔身10的端部101方向顶推；亦或可直接使该笔头由弹性材料所构成。
因此，如图3-1A至3-1C所示，当该触控笔朝向该触控装置40的触控单元41的A、B、C位置下压力渐增，使其感应部30与触控单元的距离渐短(ΔD3<ΔD2<ΔD1)，故该扫描单元42扫描获得对应触控笔于A、B、C位置的峰值感应量及峰值周边感应量会渐增，即如图3-3A至3-3C的三张感应图框所示，因该触控笔位置所对应的峰值感应量及峰值周边感应点的感应量会渐增；再如图3-1D的感应部30较图3-1C更接近触控单元41，故其对应的感应图框即如图3-3D所示，该物体的峰值感应量更高，且峰值周边感应点的感应量超过一触控笔感应量临界值的数量也渐增。因此，可由峰值感应值或感应值超过该触控笔感应量临界值的感应点数量，来反应该电容式触控笔的Z轴感应变化，故触控装置40可提供主机50Z轴感应量变化而作为特殊应用，例如图3-2A至3-2C所示，当主机50执行一绘图应用程序时，会在该显示单元51上显示对应该触控笔在触控单元41的A、B、C位置的线条，由于触控装置40可进一步提供主机50该触控笔的Z轴感应量变化，故显示单元51上的线条即可依据下压力强弱而有粗细的别，而本发明欲进一步通过此一触控笔再增加切换功能，故提供一功能切换的控制方法。
以下仅分别以不同实施例加以说明本发明触控装置的功能切换控制方法。首先请参阅图1A及图2所示，为本发明功能切换控制方法的第一较佳实施例，即该触控装置40配合上述电容式触控笔，判断该触控笔是否欲执行功能切换；本实施例包括有以下步骤：
(a)读取该触控装置40的触控单元41的一感应信息(S10)；其中该感应信息可包括一张感应图框或多张感应图框，在本实施例中是读取单张感应图框；
(b)从该张感应图框的感应信息中判断该触控单元41上是否有物体存在(S11)；若无，则回到上一步骤；若有，则执行下一步骤；
(c)从该张感应图框的感应信息中判断该物体的峰值感应量及面积(S12)；
(d)判断该物体的峰值感应量dVstylus是否落入一触控笔感应量临界范围，且该物体的面积是否小于一触控笔面积临界值(S13)；其中该物体的面积是指物体感应点的感应量超过一触控笔感应量临界值的数量，而该触控笔感应量临界范围的最低标准值为一杂讯上限值dVnoise_h_bar，而最高标准值则为一手指感应下限值dVfinger_l_bar(dVnoise_h_bar<dVstylus<dVfinger_l_bar)，由此排除杂讯干扰与手指物体的误判；
若是，则代表该触控单元41上的物体是因一触控笔接触而产生，并执行下一步骤；若否，则代表该触控单元41上的物体可能是由低感应杂讯或高感度如手指触碰而产生，故结束功能切换的判断(S131)；
(e)判断该物体的峰值感应量是否超过一功能切换的感应量临界值dvstylus_TH或落入一功能切换的感应量临界范围dVstylus_THL～dVstylus_THH；(S14)若是，代表判定进行功能切换，并则执行下一步骤；若否，结束功能切换的判断(S141)；又，此处功能切换的感应量临界值及功能切换的感应量临界范围即为本发明不同的功能切换条件，且该功能切换的感应量临界值大于触控笔感应量临界值及该触控笔感应量临界范围的手指感应下限值；在本实施例中，步骤(d)及(e)的物体的峰值感应量均读取自该同一张感应图框的感应信息；及
(f)产生一功能切换信号(Switch On)(S15)，由该触控装置40的扫描单元42传送至与之连接的主机50，以执行功能切换动作，而由第一模式切换至第二模式。
请同时参阅图1A、图3-1D、图3-2D及图3-3D所示，假设触控笔已下压至其感应部30更接近触控单元41，该触控装置40感应其峰值的感应值为最大，故可满足本发明第一较佳实施例的步骤(d)及步骤(e)，会使该扫描单元41产生一功能切换信号送至主机50。此时，若主机50执行绘图应用程序，由于图3-3A的感应图框包括有一触控笔物体，故已进入触控笔模式，并如图3-2A至3-2C所示，主机50会绘出并在显示单元50上显示粗细不同的线条510，待该触控笔更进一步下压至如图3-2D所示，将因其物体的峰值感应量超过该功能切换的感应量临界值，或物体面积超过该功能切换的面积临界值，而满足图2流 程的判断式；此时，该主机50会接收到该功能切换信号，并由绘线功能直接切换至该橡皮擦511功能，使绘图功能更便利。
再请参阅图4所示，为本发明功能切换控制方法的第二较佳实施例流程图，其大多步骤与图2所示的第一较佳实施例相同，但是本实施例在步骤(d)成立后，再读取下一张感应图框，并判断此张感应图框上物体的感应量或面积(S132)，直接进行步骤(e)的判断。意即，该步骤(b)依序判断步骤(a)的多张感应图框，并当判断其中一感应图框存在有物体后，再执行步骤(c)及(d)确定为触控笔产生的物体后，即以该存在有物体的感应图框与其下一张感应图框，供步骤(f)判断，即判断在此两张感应图框的物体感应量变化量是否超过或落入功能切换感应变化量临界值及功能切换感应变化量临界范围。
再请参阅图5所示，为本发明功能切换控制方法的第三较佳实施例流程图，其大多步骤与图3所示的第二较佳实施例相同，但是本实施例在步骤(d)成立后，再读取下一张感应图框，并判断此张感应图框上物体的感应量或面积(S132)，再计算此张感应图框上物体的感应量或面积与前一张感应图框上物体的感应量或面积的感应变化量及面积变化量(S133)，再进行步骤(e)的判断，即判断该物体的峰值感应变化量是否超过一功能切换的感应变化量临界值或落入一功能切换的感应变化量临界范围，或该物体的面积变化量超过一功能切换的面积变化量临值或落入一功能切换的面积变化量临界范围(S14’)；其中功能切换的面积临界值大于触控笔面积临界值。意即，该步骤(b)依序判断步骤(a)的多张感应图框，并当判断其中一感应图框存在有物体后，再执行步骤(c)及(d)确定为触控笔产生的物体后，即以该存在有物体的感应图框与其下一张感应图框，供步骤(f)判断，即判断在此两张感应图框的物体感应量变化量是否超过或落入功能切换感应变化量临界值及功能切换感应变化量临界范围，亦或判断此两张感应图框的物体面积变化量是否超过或落入功能切换面积变化量临界值及功能切换面积变化量临界范围。
综上所述，本发明触控装置确实可识别物体Z轴的感应量或面积的变化，从而判断是否产生该功能切换信号，如此即可供该主机50针对不同应用程序，增加接收该功能切换信号的特殊功能，如绘图应用 程序的橡皮擦功能、网页按键点选、文章浏览放大等功能。
此外，本发明触控装置配合电容式触控笔构成一触控系统，其中为了使该电容式触控笔的笔头可伸缩地设置于该笔身中，除了图1C所示增加弹性元件外，可直接使该笔头由弹性材料所构成。
在前述的各个实施例中，均以被动式电容式触控笔作为物体为例说明。但必须说明的是：前述物体并不以被动式电容式触控笔为限。对于所属技术领域具有通常知识者可以理解的是：若主动式电容式触控笔除了必要电路构造外，其笔身进一步具有一感应部，且笔身一端设有可伸缩的笔头，而笔头的笔尖与笔身上所设感应部的相对距离为可变时，则该主动式电容式触控笔亦可作为物体，而应用在上述各个实施例的触控装置或触控系统中。