专利名称：计算机周边的非接触式输入装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种输入装置，特别涉及一种计算机周边的非接触式输入装置及其方法。
背景技术：
目前市面上的数字板都是搭配无线指针元件使用，当无线指针元件接触到数字板时，无线指针元件会产生电磁感应信号，让数字板可利用磁耦合的方式来演算出无线指针元件目前的坐标位置，再将该坐标位置传送到计算机端。为了免去使用电池的不便，无线指针元件工作所需的电源是可以电磁共振的方式来取得。无线指针元件在接收电磁共振信号后，可将电磁共振信号转换为电磁感应信号。 在现有技术中，无线指针元件包括二个不同的线圈。其中一个线圈用以接收电磁共振信号，另一个线圈用以传送电磁感应信号。现有技术的无线指针元件的电路图请参照图I。在图I中，无线指针元件包括接收模块70、转换模块80与传送模块90。接收模块70包括第一线圈72、第一电容73、第二电容74、第三电容75、第四电容76、第五电容77与齐纳二极管78。转换模块80包括滤波器82与直流/直流转换器84。传送模块90包括第一电阻911、第二电阻912、第三电阻913、第四电阻914、第六电容921、第七电容922、第八电容923、第九电容924、第十电容925、第^^一电容926、第十二电容927、第十三电容928、第十四电容929、第十五电容930、第二线圈941、第三线圈942与第一晶体管951。其中，第一线圈72是为接收电磁共振信号的线圈。第二线圈941与第三线圈942是为传送电磁。从图I当中可知，现有技术的无线指针元件需要相当多的元件方可实现。当元件使用越多时，无线指针元件在制造上的成本也就越高。虽然上述的多个电容可以利用电容值较大的电容取代，但使用电容值较大的电容所占的体积较大，因此无线指针元件也需要较大的体积才能容纳这些元件。
发明内容
鉴于现有技术需使用较多元件的问题，本发明的目的在于提出一种非接触式输入装置及其方法。本发明的非接触式输入装置包括感应模块与指向模块。其中该感应模块包括供电线圈与感应元件，该指向模块包括储能线圈与非线性元件。当感应模块的供电线圈产生第一震荡信号，则指向模块的储能线圈会对应第一震荡信号产生出感应电压，之后指向模块的非线性元件会箝制该感应电压，并产生出第二震荡信号，最后感应模块的感应元件会根据该第二震荡信号而产生出控制信号。本发明的非接触式输入方法，是为先利用感应模块产生出第一震荡信号，然后指向模块会对应该第一震荡信号以产生出感应电压，之后指向模块的非线性元件会箝制该感应电压，并产生出第二震荡信号，最后感应模块会根据该第二震荡信号而产生出控制信号。前述的第一震荡信号具有一第一频率，且第二震荡信号具有第一频率以及第一频率的多个高次谐波。感应元件是将第二震荡信号滤波而得到定位信号，并根据定位信号而产生控制信号。通过本发明所提出的非接触式输入装置与其方法，其中在指向模块只需要使用极为少数的元件，即可使指向模块能向感应模块产生第二震荡信号，并由感应元件根据第二震荡信号而产生控制信号。以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图I为现有技术的无线指针元件的电路图；图2为本发明的计算机周边的非接触式输入装置的方框示意图；
图3为本发明的非线性元件所对应的转换曲线；图4A代表本发明的输入信号电压值的时序图；图4B代表本发明的输出信号电压值的时序图；图5为本发明的指向模块的电路图；以及图6为本发明的非接触式输入方法的流程图。其中，附图标记10非接触式输入装置20感应模块22供电线圈24感应元件25接收线圈26运算单元30指向模块32储能线圈34非线性元件36截波电路37第一齐纳二极管38第二齐纳二极管39匹配电容70接收模块72第一线圈73第一电容74第二电容75第三电容76第四电容77第五电容78齐那二极管80转换模块82滤波器
84直流/直流转换器90传送模块911 第一电阻912 第二电阻913第三电阻914第四电阻921第六电容922第七电容 923第八电容924第九电容925第十电容926 第^^一电容927第十二电容928第十三电容929第十四电容930第十五电容941 第二线圈942第三线圈951第一晶体管
具体实施例方式以下在实施方式中进一步详细说明本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求范围及附图，任何本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。请参照图2，图2为本发明的计算机周边的非接触式输入装置的方框示意图。非接触式输入装置10包括感应模块20与指向模块30。感应模块20是可为一数字板，指向模块30是可为一数字笔。感应模块20是对应指向模块30，并且指向模块30可设置于感应模块20的工作区域内。非接触式输入装置10是可做为计算机的周边装置。使用者操控指向模块30，即可运用此非接触式输入装置10来对于计算机进行操作。感应模块20包括供电线圈22与感应元件24。供电线圈22是用以产生第一震荡信号。感应元件24则根据第二震荡信号而产生控制信号。第一震荡信号与第二震荡信号可为具有不同频率的电磁波。供电线圈22是可为环型导线所为形成的线圈，供电线圈22在接收一交流电流后，供电线圈22会将此交流电流转换成电磁波。感应元件24包括一接收线圈25与一运算单元26。接收线圈25可对应第二震荡信号共振而产生感应电流。运算单元26根据感应电流的电流值，判断第二震荡信号的信号强度。运算单元26并根据信号强度，对应产生控制信号。指向模块30包括储能线圈32与非线性元件34。储能线圈32用以接收第一震荡信号。非线性元件34连接至储能线圈32，非线性元件34箝制感应电压，以产生第二震荡信号。储能线圈32可对应第一震荡信号共振而产生感应电流，并且对应感应电流而产生感应电压。非线性元件34所对应的转换曲线请参照图3。在图3中，水平轴是代表输入信号的电压值，垂直轴代表输出信号的电压值。当输入信号的电压值位于第一范围时，输出信号的电压值正比于输入电压的电压值。当输入信号的电压值位于第二范围时，输出信号的电压值是为一固定值。更详细地说，第一范围位于上临界值与下临界值之间。当输入信号的电压值大于上临界值时，输出信号的电压值是被箝制于第一固定值。当输入信号的电压值小于下临界值时，输出信号的电压值是被箝制于第二固定值。请参照图4A与图4B。图4A代表输入信号电压值的时序图。图4B代表输出信号电压值的时序图。在此实施例中，输入信号的电压值位于第一范围时，输出信号的电压值等于输入电压的电压值。输入信号电压值随着时间系为一正弦波的方式变化。而在输入信号 电压值在正半周期时，当正弦波的振幅大于上临界值时，输出信号的电压值是被箝制于上临界值。而在输入信号电压值在负半周期时，当正弦波的振幅小于下临界值时，输出信号的电压值是被箝制于下临界值。因为感应电压是由第一震荡信号共振而产生，因此第一震荡信号与感应电压同样具有第一频率。非线性元件34会箝制感应电压，造成感应电压在波形上不连续。不连续的波形对应在频谱上即会产生许多高次谐波。高次谐波的频率是为第一频率的整数倍。指向模块30所发出的第二震荡信号具有第一频率以及第一频率的多个高次谐波。感应模块20是将第二震荡信号滤波而得到一定位信号。第二震荡信号中，高次谐波的振幅是会随着距离第一频率越远而逐渐下降。因此，感应模块20可选择接近第一频率的信号的高次谐波作为定位信号。感应元件20是可使用一带通滤波器，将第二震荡信号滤波而得到定位信号。在此实施例中，带通滤波器的一中心频率中为第一频率的三倍频。也就是 说，定位信号的一中心频率是为第一频率的三倍频。感应元件20并根据定位信号而产生控制信号。请参照图5，图5为本发明的指向模块的电路图。指向模块30包括截波电路36、储能线圈32与匹配电容39。储能线圈32可为一电感。截波电路36即为非线性元件34。截波电路36包括一第一齐纳二极管37以及第二齐纳二极管38。第一齐纳二极管37用以箝制第一震荡信号的一正半周期。第二齐纳二极管38用以箝制第一震荡信号的一负半周期。此外，指向模块30包括一匹配电容39。匹配电容39的电容值，可用切换式的方式来调整共振频率，以使储能线圈32可确实接收到第一震荡信号。本发明另外提出一种计算机周边的非接触式输入方法。请参照图6，图6为本发明的非接触式输入方法的流程图。在步骤SlOl中，感应模块20朝向指向模块30产生第一震荡信号。在步骤S103中，指向模块30接收第一震荡信号，并且对应第一震荡信号以产生出感应电压。在步骤S105中，指向模块30的非线性元件34会箝制感应电压，以产生出第二震荡信号。并且指向模块30朝向感应模块20发射第二震荡信号。在步骤S107中，感应模块20再根据第二震荡信号来产生出控制信号。
通过本发明所提出的非接触式输入装置，其中在指向模块只需要使用极为少数的元件，即可使指向模块能向感应模块产生第二震荡信号，并由感应元件根据第二震荡信号而产生控制信号。在与现有技术相较之下，本发明的指向模块可大幅省下许多元件的使用，以使生产的成本大幅的降低。当然，本发明还可有其它 多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种计算机周边的非接触式输入装置，其特征在于，包括 一感应模块，包括一供电线圈、一感应兀件，该供电线圈产生一第一震荡信号；该感应元件根据一第二震荡信号而产生一控制信号；以及 一指向模块，包括一储能线圈、一非线性元件，该储能线圈用以接收该第一震荡信号，并对应该第一震荡信号产生一感应电压；该非线性元件连接至该储能线圈，该非线性元件箝制该感应电压，以产生该第二震荡信号。
2.根据权利要求I所述的计算机周边的非接触式输入装置，其特征在于，该第一震荡信号具有一第一频率，该第二震荡信号具有该第一频率以及该第一频率的多个高次谐波，该感应元件将该第二震荡信号滤波而得到一定位信号，并根据该定位信号而产生该控制信号。
3.根据权利要求2所述的计算机周边的非接触式输入装置，其特征在于，该定位信号的一中心频率为该第一频率的三倍。
4.根据权利要求I所述的计算机周边的非接触式输入装置，其特征在于，该非线性元件为一截波电路。
5.根据权利要求4所述的计算机周边的非接触式输入装置，其特征在于，该截波电路包括一第一齐纳二极管以及一第二齐纳二极管，该第一齐纳二极管用以箝制该第一震荡信号的一正半周期，该第二齐纳二极管用以箝制该第一震荡信号的一负半周期。
6.根据权利要求5所述的计算机周边的非接触式输入装置，其特征在于，该指向模块包括一匹配电容。
7.一种计算机周边的非接触式输入方法，其特征在于，包括 一感应模块产生一第一震荡信号； 一指向模块对应该第一震荡信号以产生出一感应电压； 该指向模块的一非线性元件箝制该感应电压，以产生一第二震荡信号；以及 该感应模块根据该第二震荡信号产生一控制信号。
8.根据权利要求7所述的计算机周边的非接触式输入方法，其特征在于，该第一震荡信号具有一第一频率，该第二震荡信号具有该第一频率以及该第一频率的多个高次谐波，该第二震荡信号会经由滤波而得到一定位信号。
9.根据权利要求7所述的计算机周边的非接触式输入方法，其特征在于，该非线性元件为一截波电路。
全文摘要
一种计算机周边的非接触式输入装置及其方法，计算机周边的非接触式输入装置包括感应模块与指向模块。感应模块包括供电线圈与感应元件，且指向模块包括储能线圈与非线性元件。供电线圈发出第一震荡信号。储能线圈接收第一震荡信号，经由非线性元件将第一震荡信号转换为具有多次谐波的第二震荡信号。感应元件根据第二震荡信号而产生控制信号。
文档编号G06F3/046GK102736817SQ20111008481
公开日2012年10月17日 申请日期2011年3月29日 优先权日2011年3月29日
发明者刘志岷, 吴合崧 申请人:昆盈企业股份有限公司