电容笔技术领域
本发明涉及电容笔，尤其涉及一种能够同时在普通书写介质和电容触控设备上进
行书写的电容笔。
背景技术
随着信息技术的发展，诸如便携式移动设备的电子设备与人们的生活越发密切相
关。这种便携式移动设备可以接收用户的输入，并根据该输入来执行用户期望的功能。作为
接收用户输入的输入装置，触控装置以其体积小、重量轻、易于操作的优点而被广泛使用。
触控装置主要分为两种，电阻式触控装置和电容式触控装置。电阻式触控装置成
本低、易于制造，但是只能支持单指操作。电容式触控装置的可操作性较强、支持多指功能，
因而成为目前触控装置的首选。
电容触控装置包括电容触控屏，电容触控屏可以通过分布于其上的正交电容图形
来感知手指(或触笔)触摸引起的电容变化，从而测量触摸位置和触摸强度。电容触控屏可
以是位于电容触控装置前面的透明面板，也可以是不透明的人机交互板。
由于能被触控屏感知的导电体需要较大的接触面积，所以会造成定位不准的问
题，同时对笔的支持一直不是非常理想。因此，人们期待电容触控装置能支持笔的书写，至
少包括纤细笔头、悬空感应、精准定位、压感精确等功能。
主动电容笔解决了上述问题，它是一种与电容触控屏配合使用的电容笔。主动电
容笔可以发送与电容触控屏同步的脉冲信号，增强了电容感应，从而可以减小接触面积，同
时细笔尖明显增强了用户体验。
图1示出了主动电容笔与电容触控装置的工作原理的示意图。
如图1所示，触控装置包括：面板，其上配置有相互正交的用于收发信号的平行电
容极板；发送电容极板，其设置在所述面板上，用于向外发送探测波；笔11，其通过笔头接收
面板发送的命令信息，再通过笔尖向所述面板发送信号波；接收电容极板，其设置在所述面
板上，用于接收所述发送电容极板的探测波和所述笔的信号波；模拟信号处理单元，其根据
控制处理单元选择的电容极板来发送相应波形，或者预处理来自接收电容极板的信号；面
板的控制处理单元14，其将预处理后的接收信号通过AD映射为数字信号，并通过处理得到
触摸位置，在笔为电容笔的情况下得到笔的位置以及笔回传的信息。
然而，传统的主动电容笔主要用于配合平板电脑、电子白板、手机、电容触控板等
通过电容触控的媒介进行书写、定位以及按键操作。笔尖通常为普通金属、POM、TPU等利于
在屏幕等介质上书写的材料。这一类材料不会在所书写的介质上留下痕迹。电容笔通过侦
测笔尖的压力变化，将这一压力信息发送到电容屏，同时，电容屏接收到笔尖的定位信息，
从而可以还原并模拟出用户书写的实际笔迹，从而用于显示或者存储。
但是无论是何种电容笔，书写同时仅能够将笔迹信息存储并还原在电子设备上，
无法同时展现在其他介质上。例如需要在纸上留下书写痕迹，只能先存储再通过打印机打
印出来；或者在纸上书写后再扫描进电子设备；或者需要通过打印机打印到纸上。这无疑增
加了硬件耗材成本，同时增加了有特殊需要用户的使用难度。例如在一些需要记录的场合，
既要实时记录在纸质媒介上，又同时要存储在电子设备上或投影出来，通过现有的电容笔
方案就无法实现。
发明内容
为解决此问题，本发明提出了一种能够同时在普通书写介质和电容触控设备上进
行书写的电容笔。
本发明提供了一种与电容触控设备进行通信的电容笔，包括：中空的笔杆；和第一
笔芯，包括笔芯主体部分和笔尖部分，其中，所述笔芯主体部分容纳在所述笔杆内部，所述
笔尖部分的前端露出至所述笔杆的外部，并且其中，所述笔芯主体部分内包含可经由所述
笔尖部分在普通书写介质上书写的材料；控制单元，其容纳在所述笔杆内部，用于控制所述
电容笔向所述电容触控设备发送信号。
优选地，所述第一笔芯由导电材料制成，所述笔芯主体部分与所述控制单元相连
接，所述笔尖部分向所述电容触控设备发送信号。
优选地，所述笔杆由非导电材料制成。
优选地，所述笔杆由导电材料制成，并且所述笔尖部分与所述笔杆电绝缘。
优选地，所述第一笔芯由非导电材料制成，所述笔杆的靠近所述笔尖部分的至少
一部分由导电材料制成，并且，所述笔杆的所述至少一部分与所述控制单元相连接，并向所
述电容触控设备发送信号。
优选地，所述笔芯主体部分内包含的材料是墨水或油墨。
优选地，所述第一笔芯是可拆卸的。
优选地，所述电容笔还包括：由导电材料制成的第二笔芯；和切换单元，用于切换
所述第一笔芯和所述第二笔芯，使二者中的一个伸出所述笔杆外部，而另一个缩入所述笔
杆内部。
优选地，所述电容笔还包括压感测量单元，所述压感测量单元容纳在所述笔杆内
部，用于测量所述笔尖部分对所述电容触控设备的压力。
优选地，所述电容笔还包括位于所述笔杆内的供电单元，用于对所述控制单元、所
述压感测量单元提供电力。
优选地，所述电容笔还包括设置在所述笔杆上的至少一个按键单元，所述至少一
个按键单元与所述控制单元相连接，并被配置成，在所述电容笔与所述电容触摸屏进行通
信时实现规定的功能。
本发明的电容笔能够同时在普通书写介质和电容触摸屏上进行书写，提高了信息
录入的效率，解决了现有技术的电容笔无法在普通书写介质上书写的难题，能够应对复杂
的应用环境，并且可以在油墨用尽之后进行笔芯的更换，还能够随时切换至普通电容笔，因
此满足了用户日益提高的信息录入的要求。
附图说明
附图与文字描述一起用来对本发明的实施方式作进一步的说明。其中：
图1示出了主动电容笔与电容触控装置的工作原理的示意图。
图2示出了本发明的电容笔的示意框图。
图3示出了本发明的电容笔的结构示意图。
图4示出了本发明的电容笔的工作流程图。
图5示出了本发明的电容笔的应用的示例。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施方式。在所有附图中，相同标号表示相同元
件，并省略其重复说明。
图2示出了本发明的电容笔的示意框图。
参照图2，本发明的电容笔10包括中空的笔杆100和笔芯。笔芯包括笔芯主体部分
102和笔尖部分104。笔芯主体部分102容纳在笔杆100内部，笔尖部分104从笔杆100的一端
露出至外部。
笔芯主体部分102内包含可经由笔尖部分104在普通书写介质上书写的材料。
如图2所示，电容笔10还包括控制单元106，其容纳在笔杆100内部，用于控制笔尖
部分104向电容触控设备发送信号。
优选地，笔尖部分104的远离笔芯主体部分102的至少一部分由导电材料制成，以
便与电容触控设备进行电容耦合。另外，笔芯可以由导电材料制成，并且笔芯主体部分102
与控制单元106相连接。这样，控制单元106可以通过笔芯主体部分102将待发送至电容触控
设备的信号发送给笔尖部分104。
另外，在电容笔10中，笔杆100可以由导电材料制成，控制单元106可以将信号通过
笔杆100发送至电容触控设备。在此情况下，优选地，笔尖部分104的导电外表面与笔杆100
电绝缘。
另外，笔芯主体部分102也可以由非导电材料制成，笔杆100的靠近笔尖部分104的
至少一部分由导电材料制成。并且，笔杆100的该至少一部分与控制单元106相连接，并向电
容触控设备发送信号。在笔芯主体部分102由非导电材料制成、笔杆100由导电材料制成的
情况下，电容笔10收发信号通过笔杆100来完成，因此，能够使用普通的油墨笔芯，例如：日
常生活中使用的圆珠笔芯等，从而提高了笔芯的通用性。
通过笔尖部分104，一方面，本发明的电容笔10可以与电容触控设备进行通信，另
一方面，本发明的电容笔10可以在普通书写介质例如纸张上进行书写。
优选地，在本发明的电容笔10中，笔芯主体部分102内包含的材料可以是墨水或油
墨。也就是说，电容笔10可以实现与普通的墨水笔、圆珠笔或签字笔相同的书写功能。
另外，在本发明的电容笔10中，笔芯是可拆卸的。当笔芯主体部分102内包含的材
料用尽时，用户可以打开电容笔10，用新的笔芯替换旧的笔芯。另选地，用户可以用普通导
体材料替换电容笔10中的笔芯，从而将电容笔10转换为普通电容笔，直接在电容触摸设备
上进行书写。
在本发明的电容笔10的另一个优选实施方式中，笔杆100中设置了一个普通电容
笔笔芯和上述笔芯，通过设置在笔杆100外表面上的特定机械结构，可以对这两个笔芯进行
自由切换，例如，市面上已有的双色笔的笔芯切换结构。
下面参照图3具体说明本发明的电容笔10的结构。
如图3所示，本发明的电容笔10可以包括笔杆100、笔芯主体部分102、笔尖部分
104、控制单元106、压感测量单元108、供电单元110和按键单元112。
控制单元106用于控制压感测量组件108测量笔尖部分104的压力并控制电容笔10
向电容触控设备发送信号。电容触控设备根据该信号能够判断电容笔10的位置，同时电容
触控设备能够从该信号中获取包含电容笔10的压感信息、按键信息、ID号、电池电量等信
息。
压感测量单元108容纳在笔杆100内部，用于测量笔尖部分104对电容触控设备的
压力。压感测量单元108将测得的压力提供给控制单元106，控制单元106根据该压力生成待
发送给电容触控设备的信号。
供电单元110位于所述笔杆100内，优选地位于电容笔10的尾部，用于对控制单元
106、压感测量单元108提供电力。
优选地，供电单元110可以是纽扣电池、可充电电池或超级电容。
如图3所示，笔杆100上还可以设置有至少一个按键单元112。按键单元112与控制
单元106相连接，并被配置成，在电容笔10与电容触控设备进行通信时实现规定的功能。
例如，按键单元112可以设置为执行诸如鼠标左右键等特定操作。按键可以由用户
定义为类似鼠标左右键的功能，也可以由用户定义为实现橡皮擦、截取屏幕、随意划出屏幕
特定形状区域并进行裁剪、移动、编辑等功能。
另外，本发明的电容笔10还包括发送电路。发送电路设置在控制单元106与笔芯之
间，在控制单元106的控制下向笔芯提供待发送至电容触控设备的数据。
由于具备上述结构，本发明的电容笔10能够在普通书写介质，例如纸张，和具备触
摸屏的电子设备上同时留下相同的内容。
下面结合图4说明本发明的电容笔10的操作方法。
如图4所示，电容笔10在放置于电容触控设备20表面上的纸上进行书写，此时，笔
芯主体部分102中的墨水或油墨随着笔尖部分104施加在纸上，实现了普通书写介质上的书
写。同时，电容笔10的控制单元106生成信号，将其发送至发送电路，经发送电路转换为发射
信号，并通过笔尖部分104将该发射信号发送至电容触控设备20。电容触控设备20接收该发
射信号，并根据该发射信号获取电容笔10的位置信息等数据。
另外，尽管图4中未示出，但是电容笔10可以包括压感测量单元108(参照图3)。压
感测量单元108包括压力传感器和测量元件，笔尖部分104书写时施加的压力的获取通过压
感测量单元108中的压力传感器进行，压力传感器与笔芯主体部分102相连接，当笔尖部分
104受到压力时，压力传感器会产生相应的变化，比如电容改变、电阻改变等。
压感测量单元108中的测量元件可测量该变化，从而获得笔尖部分104的压力。压
感测量单元108获得笔尖部分104的压力信息后，将其发送至控制单元106。然后，控制单元
106将笔尖部分104的压力相关信息按照预设的通信协议编码在发射信号中，然后通过笔尖
部分104将携带有笔尖部分104的压力信息的发射信号发送至电容触控设备20。
可选的是，电容笔10的笔尖部分104的外部设置有接收线圈，并且接收线圈位于笔
杆100内部。接收线圈接收从电容触控设备20发送的数据，并将其提供给接收电路。接收电
路对接收的数据进行处理后发送给控制单元，从而实现电容笔10与电容触控设备20的交
互。
下面结合图5说明本发明的电容笔的应用示例。
在某些需要记录的场合下，用户既要将内容实时地记录在纸质介质上，又需要将
内容存储在电子设备上或者投影出来。本发明的电容笔10能够实现这种功能。
如图5所示，电子设备20的电容触摸屏上放置有纸张30。用户使用电容笔10在纸张
30上进行书写，例如图5所示的绘制了一条曲线。
在此过程中，电容笔10与电子设备通过电容耦合在电容触摸屏上记录了同样的曲
线。
电子设备20可以通过有线或无线方式连接至PC 40。在此情况下，电子设备20将所
记录的电容笔10绘制的曲线传送给PC 40，PC 40可以在其显示器上同步显示该曲线，并且
将相关数据存储起来。用户可以随后读取该数据进一步进行编辑处理。
另外，电子设备20还可以通过有线或无线方式连接至投影仪50。在此情况下，投影
仪50可以投影出电子设备20将所记录的电容笔10绘制的曲线。这对于大型会议等需要展示
给更多观众的情形尤其有益。
现有技术的电容笔只能在电容触摸屏上进行书写，内容虽然被以电子方式记录下
来，但是并不能留下纸质上的记录。例如，在画图应用中，用户可能同时希望保留自己的手
稿留作纪念，毕竟电子格式的文件太容易被复制而收藏价值不足。
同时，现有技术的书写笔也无法在电容触摸屏上进行书写，在需要对合同等协议
进行签字的场合，可能需要先用普通签字笔进行签字，然后将带有签字的纸质合同扫描成
电子件。而本发明的电容笔可以实现一步到位，将合同签字页放置在显示有电子合同的对
应页面的触摸屏上，用户进行一次签名就可以实现上述目的，提高了效率。
以上结合具体实施方式对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细
说明。应理解的是，以上仅仅是出于例示的目的介绍了本发明的具体实施方式，并不是要限
制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在
本发明的保护范围之内。