电磁式位置输入装置及输入位置检测方法

技术领域

本发明涉及电磁式位置输入技术领域，尤其是一种电磁式位置输入装置及输入位置检测方法。

背景技术

电磁式位置输入装置也被称为电磁输入板、数位板等，其主要部分是输入面板。输入面板中包括多个沿着垂直平面與水平平面排列的天线线圈，当使用自行产生磁场或者在天线线圈的激励下产生磁场的输入笔在输入面板上书写时，天线线圈对输入笔产生的磁场进行感应。现有技术中，通过处理器中的算法对天线线圈感应到的磁场强度或者磁场能量等测量值进行处理，可以确定输入笔与输入面板的相对位置，进一步确定输入笔在输入面板上的输入位置，然后在输入位置或者其他相应位置上显示出笔触、笔迹或者操作效果等。

图1是其中一种上述现有技术的原理图，图1中的每个小图分别表示输入笔在输入面板上的不同位置，每个小图下方的图象表示输入笔附近位置的输入面板各部分天线线圈所感应到的磁场强度或者磁场能量大小，每个小图中的交叉点表示输入面板识别到的输入笔的输入位置，每个小图中的虚线箭头表示输入笔的移动轨迹。当输入笔的实际输入位置在输入面板的内部的时候，输入面板的各天线线圈感应到的磁场强度最大处的位置与实际输入位置相同，此时现有技术中通过磁场强度最大处检测输入位置的技术手段准确度较高。但是当输入笔的实际输入位置在输入面板的外部的时候，输入面板本不应识别输入笔的输入位置，但是此时输入笔所产生的磁场仍将被输入面板的天线线圈感应到，甚至出现输入面板内部的磁场强度比输入面板边缘的磁场强度更大的情况，此时将出现图1中最后两个小图所示的情况，即虽然输入笔已经移到了输入面板之外，但是输入面板识别到了输入笔的输入位置在输入面板内部，因此当输入笔从输入面板内部连续移动到外部时将出现输入点“回弹”的现象，造成了使用的不便或者误操作。而现有技术应对这种现象的方法是在输入面板上设置限制结构，例如使用挡板遮挡输入面板的边缘部分，使得用户只能在输入面板上的内部部分位置进行输入，相当于输入面板的边缘部分是不允许使用的，造成了资源的浪费。

发明内容

针对上述至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种电磁式位置输入装置及输入位置检测方法。

一方面，本发明实施例包括一种输入位置检测方法，用于电磁式位置输入装置，所述电磁式位置输入装置包括多个天线线圈，所述天线线圈用于检测输入笔产生的磁场，所述输入位置检测方法包括：

检测部分或全部所述天线线圈中感应电流的方向；所述感应电流是所述输入笔产生的磁场切割所述天线线圈产生的电流；

当检测到第一天线线圈，所述第一天线线圈中的所述感应电流的方向满足判定条件，确定所述输入笔的输入位置为第一输入位置，所述第一输入位置位于所述第一天线线圈所在位置。

进一步地，所述输入位置检测方法还包括：

当检测不到任何所述天线线圈当中的所述感应电流的方向满足所述判定条件，重新检测所述输入笔的输入位置。

进一步地，所述检测部分或全部所述天线线圈中感应电流的方向，包括：

检测全部所述天线线圈中感应电流的强度；

对具有的感应电流强度最大的一个或多个所述天线线圈，进行所述感应电流的方向的检测。

进一步地，所述判定条件包括：在相同时刻，所述天线线圈中的所述感应电流的方向与所述激励电流的方向相同；所述激励电流为输入至所述天线线圈以对所述输入笔进行激励的电流。

进一步地，所述确定所述输入笔的输入位置为第一输入位置，包括：

获取所述第一天线线圈对应的坐标范围；

在所述第一天线线圈的坐标范围内确定所述第一输入位置。

进一步地，所述在所述第一天线线圈的坐标范围内确定所述第一输入位置，包括：

检测所述第一天线线圈中所述感应电流的强度；

根据所述第一天线线圈中所述感应电流的强度以及所述第一天线线圈对应的坐标范围，确定所述输入笔的输入位置的具体坐标。

另一方面，本发明实施例还包括一种电磁式位置输入装置，包括：

多个天线线圈；

同步信号检波器；所述同步信号检波器用于检测部分或全部所述天线线圈中感应电流的方向；所述感应电流是输入笔产生的磁场切割所述天线线圈产生的电流；

处理器；所述处理器用于当检测到第一天线线圈，所述第一天线线圈中的所述感应电流的方向满足判定条件，确定所述输入笔的输入位置为第一输入位置，所述第一输入位置位于所述第一天线线圈所在位置。

进一步地，所述处理器还用于当检测不到任何所述天线线圈当中的所述感应电流的方向满足所述判定条件，重新检测所述输入笔的输入位置。

进一步地，所述电磁式位置输入装置还包括：

同步信号控制器；所述同步信号控制器用于驱动所述天线线圈对输入笔进行激励。

进一步地，所述同步信号检波器用于当检测到相同时刻一个所述天线线圈中的所述感应电流的方向与所述激励电流的方向相同，输出高于参考电位或低于参考电位的信号，当检测到相同时刻一个所述天线线圈中的所述感应电流的方向与所述激励电流的方向相反，输出低于参考电位或高于参考电位的信号。

本发明的有益效果是：实施例中的电磁式位置输入装置，可以通过天线线圈中的感应电流的方向，确定输入笔当前的实际输入位置在哪个天线线圈的可感应范围之内，可以避免或者减少现有技术中的输入点“回弹”现象的出现。在避免了“回弹”现象后，生产电磁式位置输入装置产品时便无需设置限制结构以限制用户的可操作范围，可以充分利用电磁式位置输入装置的硬件资源。

附图说明

图1为现有技术中的电磁式位置输入装置的工作原理图；

图2和图3为实施例中输入笔与天线线圈的相对位置以及感应电流的方向的关系示意图；

图4为实施例中电磁式位置输入装置所安装的天线线圈的结构示意图；

图5为实施例中电磁式位置输入装置的电路结构图。

具体实施方式

本实施例中，考虑电磁式位置输入装置与输入笔的工作原理，参照图2和图3，其示意了输入笔上用于产生磁场的绕线铁芯与输入面板上的天线线圈的位置关系，以及绕线铁芯所产生的磁场方向与天线线圈被绕线铁芯所产生的磁力线切割形成的感应电流的方向。图2中，输入笔上的绕线铁芯在一个天线线圈之外，当绕线铁芯产生的磁场切割图2中的天线线圈时，天线线圈中产生的感应电流的方向是逆时针方向的。图3中，输入笔上的绕线铁芯在一个天线线圈之内，当绕线铁芯产生的磁场切割图3中的天线线圈时，天线线圈中产生的感应电流的方向是顺时针方向的。实际上，由于绕线铁芯最大的天线线圈激励产生磁场，因此根据电磁感应定律，当输入笔的实际输入位置在某个天线线圈的可感应范围之外时，输入笔产生的磁场切割该天线线圈所产生的感应电流的方向，与该天线线圈中的激励电流的方向相反；当输入笔的实际输入位置在某个天线线圈的可感应范围之内时，输入笔产生的磁场切割该天线线圈所产生的感应电流的方向，与该天线线圈中的激励电流的方向相同。

在图2和图3的基础上，分析图4所示的多个天线线圈。图4所示的多个天线线圈是目前电磁式位置输入装置广泛应用的天线线圈结构，这多个天线线圈按照一定的间距均匀地排列，相邻的两个天线线圈之间有一定的重叠范围。图4中，输入笔的实际输入位置，即输入笔的绕线铁芯在编号为1、2、3、4的天线线圈的可感应范围之内，而在编号为5、6的天线线圈的可感应范围之外。图4中各天线线圈中的激励电流的方向均为顺时针方向，图4中各天线线圈所示的箭头方向，是根据电磁感应定律所确定的天线线圈中的感应电流的方向，其中编号为1、2、3、4的天线线圈的感应电流的方向均为顺时针方向，编号为5、6的天线线圈的感应电流的方向均为逆时针方向，即编号为1、2、3、4的天线线圈的感应电流的方向与激励电流的方向相同，编号为5、6的天线线圈的感应电流的方向与激励电流的方向相反。

基于上述原理，设计如图5所示的电磁式位置输入装置，其主要包括处理器、同步信号控制器、同步信号检波器和多个天线线圈，还包括信号发送缓冲器、收发切换开关、数据多工器、信号放大器、带通滤波器、低通滤波器、S/H取样保持器和A/D转换器等。

图5所示的电路的基本原理是：处理器控制同步信号控制器向天线线圈输出激励电流，天线线圈在激励电流的驱动下能够产生磁场激励输入笔，输入笔受到激励获取产生磁场的能量。信号发送缓冲器、收发切换开关和数据多工器等器件分别起到驱动信号的缓冲延时、连接通断以及天线线圈选择等的作用。输入笔所产生的磁场被天线线圈感应到之后，感应出的电压或电流信号依次经过信号放大器和带通滤波器的预处理后被同步信号检波器检波。本实施例中，同步信号检波器用于检测天线线圈感应出的电压或电流信号的方向，本实施例中，同步信号检波器和同步信号控制器是联动的，确定天线线圈感应出的电压或电流信号的方向。具体地，如果输入笔线圈感应出的电压或电流信号的方向与天线线圈中的激励电流的方向相同，那么确定天线线圈感应出的电压或电流信号的方向为正向；如果输入笔线圈感应出的电压或电流信号的方向与天线线圈中的激励电流的方向相反，那么确定天线线圈感应出的电压或电流信号的方向为反向。

具体地，同步信号检波器被设定为：当检测到一个天线线圈中的感应电流的方向为同向，那么输出高于参考电位或低于参考电位的信号；当检测到一个天线线圈中的感应电流的方向为反向，那么输输出低于参考电位或高于参考电位的信号。其中，参考电位的可以是同步信号检波器的工作电压的一半。同步信号检波器输出的信号通过S/H取样保持器以及A/D转换器的处理后转换成数字信号，例如以0表示同步信号检波器输出高于参考电位或低于参考电位的信号，以1表示同步信号检波器输出低于参考电位或高于参考电位的信号，以触发处理器执行相应步骤。

本实施例中，处理器还与收发切换开关和数据多工器进行通信，通过收发切换开关和数据多工器的工作状态，确定同步信号检波器所输出的表示天线线圈中的感应电流的方向的信号，具体对应哪一个天线线圈。

本实施例中，以图5所示的电磁式位置输入装置，可以执行本实施例中的输入位置检测方法。输入位置检测方法包括以下步骤：

S1.检测部分或全部天线线圈中感应电流的强度；

S2.当检测到第一天线线圈，第一天线线圈中的感应电流的方向满足判定条件，确定输入笔的输入位置为第一输入位置，其中，第一输入位置位于第一天线线圈所在位置；

S3.当检测不到任何天线线圈当中的感应电流的方向满足判定条件，重新对输入笔的输入位置的检测。

步骤S1中，处理器可以采用扫描的方式，同时或在较短的时间段内依次检测多个天线线圈中感应电流的方向，判断是否存在其中的感应电流的方向满足判定条件的天线线圈。在执行步骤S1时，既可以扫描全部的天线线圈，也可以扫描部分的天线线圈，以提高执行效率。如果扫描部分的天线线圈，可以先检测全部天线线圈中感应电流的强度，然后确定其中的具有的感应电流强度最大的一个或多个天线线圈，对这些天线线圈进行感应电流的方向的检测。由于感应电流强度最大的一个或多个天线线圈一般是最接近输入笔的天线线圈，更有可能位于输入笔的实际输入位置或者实际输入位置附近，因此先通过天线线圈中感应电流的强度来选定要扫描的一个或多个天线线圈，再对选定出的一个或多个天线线圈进行感应电流的方向的检测，可以在具有相当检测准确率的情况下减少要扫描检测的天线线圈，提高执行效率。

步骤S2中，如果检测到存在其中的感应电流的方向满足判定条件的天线线圈，那么这个天线线圈为本实施例中的第一天线线圈。其中，感应电流的方向满足判定条件，是指在相同时刻，天线线圈中的感应电流的方向与激励电流的方向相同，即感应电流的方向为正向。

因此，步骤S2具体可以是：如果检测到一个天线线圈中的感应电流的方向为正向，那么将这个天线线圈确定为第一天线线圈，然后通过查询设备参数的方式，确定第一天线线圈所在位置对应的输入面板上的坐标范围，在这个坐标范围内确定第一输入位置。

本实施例中，执行步骤S1-S2，可以通过天线线圈中的感应电流的方向，确定输入笔当前的实际输入位置在哪个天线线圈的可感应范围之内，可以避免现有技术中单纯通过输入笔产生的磁场强度或者磁场能量来检测输入位置时，输入笔的实际输入位置移到了输入面板之外但仍对天线线圈产生磁场影响所产生的误判，从而避免或者减少现有技术中的输入点“回弹”现象的出现。在避免了“回弹”现象后，生产电磁式位置输入装置产品时便无需设置限制结构以限制用户的可操作范围，可以充分利用电磁式位置输入装置的硬件资源。

步骤S3中，如果处理器检测不到本实施例中的第一天线线圈，也就是检测不到任何天线线圈当中的感应电流的方向是正向的，那么对应的情况是输入笔已移动到了输入面板中所有天线线圈的感应范围外，或者用户根本就没有使用输入笔进行输入。此时，处理器将重新对输入笔的输入位置的检测，从而避免“回弹”现象。处理器在再次检测到第一天线线圈或者第一天线线圈之外的其他具有正向感应电流的天线线圈之前，将输入笔的输入位置保持为上一次执行步骤S2时所检测到的位置，以提高执行效率。

本实施例中，电磁式位置输入装置在执行步骤S1-S2或者S1-S3的基础上，还可以执行以下步骤：

S4.检测第一天线线圈中感应电流的强度；

S5.根据第一天线线圈中感应电流的强度以及第一天线线圈对应的坐标范围，确定输入笔的输入位置的具体坐标。

在执行了步骤S1-S2或者S1-S3的基础上，能够确定输入笔的实际输入位置是在第一天线线圈对应的坐标范围内，此时可以应用现有的或者新开发的根据天线线圈中感应电流的强度计算输入位置坐标的手段，计算输入笔的输入位置的具体坐标，从而确定输入笔的输入位置的精确位置。由于在执行步骤S4-S5之前已执行了步骤S1-S2或者S1-S3，因此能够避免“回弹”现象的出现，并且由于通过执行步骤S1-S2或者S1-S3已确认了输入笔的输入位置的所在范围，因此执行步骤S4-S5的速度比现有技术根据天线线圈中感应电流的强度计算输入位置坐标更快。

可以通过编写执行本实施例中的数据处理方法的计算机程序，将该计算机程序写入至计算机装置或者存储介质中，当计算机程序被读取出来运行时，执行本实施例中的输入位置检测方法。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本公开中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本公开各组成部分的相互位置关系来说的。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本实施例所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本实施例说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本实施例所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。本实施例所提供的任何以及所有实例或示例性语言(“例如”、“如”等)的使用仅意图更好地说明本发明的实施例，并且除非另外要求，否则不会对本发明的范围施加限制。

应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。

此外，可按任何合适的顺序来执行本实施例描述的过程的操作，除非本实施例另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本实施例描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。

进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本实施例所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。

计算机程序能够应用于输入数据以执行本实施例所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，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，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。