专利名称：具新型发射循环的电磁输入装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是有关于一种新型手写输入装置，特别是有关于一种新型态的能量发射线圈，及使用此新型发射线圈的电磁输入装置。
背景技术：
现有的电磁式的手写输入装置例如手写板(Tablet)、数字板(Digitizer)及电子白板(Digital Whiteboard)等装置的运作原理可区分为超音波式、电磁感应式、或电阻式等输入技术，其中电磁感应式输入技术主要是以一具有多个沿X或Y轴二轴向分布的循环或天线的电路板，搭配一可发出电磁信号的电磁笔以进行输入动作。目前电磁感应式的输入装置，依据所搭配的电磁笔种类的不同，可区分为使用内含电池的电磁笔以及无电池的电磁笔二种。搭配内含电池的电磁笔的电磁输入装置所使用的电磁输入技术称为主动式 (Active)电磁输入技术。由于搭配使用的电磁笔本身就具备电源可自主发出信号，因此使用主动式电磁输入技术的输入装置无需另外发射能量给电磁笔，仅需单纯接收电磁笔所发射的电磁信号。主动式电磁输入技术的主要的缺点为由于电磁笔需要使用电池以提供电源，势必要增加额外重量。搭配无电池电磁笔的电磁输入装置所使用的电磁输入技术称为被动式(Passive)电磁输入技术，例如日本Wacom公司的美国专利US4878553、US4848496 所揭露的技术。因为电磁笔不需使用电池，因此需要输入装置提供能量来源。输入装置会利用原本用于接收电磁信号的天线循环，兼作发射能量给电磁笔之用。此种输入装置的运作为当每次侦知电磁笔的位置时，会先使用离电磁笔最近的接收天线循环短暂地发射数十个周期的电磁波能量，之后随即使该循环停止发射能量并改为接收模式，同时也由于电磁笔的能量迅速被消耗完，接收模式也仅能持续数十个周期，天线循环必须改为下一回合的发射模式。此种输入装置的主要缺点就是发射能量时，也须先经查表找出该天线循环所连接的多任务器(Multiplexer)的位置，再经由韧体程序设定后才能以正确的循环传送能量。另外一种被动式电磁输入技术数字板如美国专利US5045645所揭露的技术。此种被动式电磁输入技术在电路板上内建一专属能量发射线圈，及类似振幅调变(Amp 1 itude Modulation)载波的调变电路及解调变电路，并发射经调变后的电磁波给电磁笔。电磁笔内有波封(envelope)电路将共振电路中的波封(envelope)撷取出，并以此较低的频率发射回输入装置。此种被动式电磁输入技术先天设计上的缺点就是专属能量发射线圈是经由多任务器作控制，但却须经由额外的调变电路将能量以较高频率的载波频段作发射，同时也需要额外的多任务器控制发射线圈的宽度，所以在增加成本的同时却也使此设计无端增加不少能量消耗。另外一种被动式电磁输入技术数字板如Wacom公司的美国专利US5600105所揭露的技术。如其图7所示，电路板上内建一涵盖全部工作区的能量发射线圈，并发射经调变后的电磁能量给电磁笔，电磁笔将由共振效应获得能量。但此种被动式电磁输入技术的缺点就是所发射出的能量会因位置不同而有明显差异。例如在能量发射线圈的中心处及在紧邻能量发射线圈的上方处附近时，会有明显的能量较弱的现象，而且能量不均勻的现象在发射线圈越大时会越明显。图IA至图IE显示当能量发射线圈尺寸越大时，邻近能量发射线圈的中心处能量衰退及不均勻的现象。因此，电磁笔在输入装置表面不同位置处所能接收到的能量会有明显差异，以致电磁笔在不同位置处能传回给输入装置的信号也就因此产生更大差异。此外，此种设计也导致输入装置极易受外界电磁场所干扰。鉴于上述传统电磁输入技术的缺点，本实用新型提出一种具新型发射循环的电磁式输入装置，以改善传统电磁输入技术的缺点。由此可见，上述现有的电磁式的手写输入装置在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。因此如何能创设一种新型结构的具新型发射循环的电磁输入装置，亦成为当前业界极需改进的目标。有鉴于上述现有的电磁式的手写输入装置存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的具新型发射循环的电磁输入装置，能够改进一般现有的电磁式的手写输入装置，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。
发明内容本实用新型的目的在于，克服现有的电磁式的手写输入装置存在的缺陷，而提供一种新型结构的具新型发射循环的电磁输入装置，所要解决的技术问题是使其使得电磁笔在电磁式输入装置各处皆能接收到强度均勻一致的能量，而在电磁式输入装置各处均能有较佳的书写特性及较高的感应高度，也同时可以增强电磁式输入装置的抗噪声能力，非常适于实用。本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本实用新型提出的一种电磁输入装置，其中包含多个天线循环位于一基板上；由一导体线所绕成的多个功率传送循环位于该基板上；及一微控制器，该微控制器控制该功率传送循环以传送一电磁能量至一电磁笔，该微控制器切换选择该天线循环以接收该电磁笔发射的电磁信号及发射对应的电磁信号至该电磁笔。本实用新型的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。前述的电磁输入装置，其中所述的该电磁式输入装置包含手写板、数字板及电子白板其中之一。前述的电磁输入装置，其中所述的该功率传送循环之间的间距相同。前述的电磁输入装置，其中所述的该微控制器借由一交流驱动电路提供该电磁能量至该功率传送循环。前述的电磁输入装置，其中所述的该功率传送循环的所绕循环数能使该功率传送循环与该基板上产生均勻分布的电磁能量。前述的电磁输入装置，其中所述的该电磁笔包含一无电池电磁笔。前述的电磁输入装置，其中所述的更包含一震荡器。前述的电磁输入装置，其中所述的更包含一放大器、一取样电路、一计数电路及一带通滤波器。[0018]前述的电磁输入装置，其中所述的该微控制器通过一多任务器切换选择该天线循环。前述的电磁输入装置，其中所述的该微控制器包含二计数器及一模拟/数字转换
ο本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术内容可知， 为达到上述目的，本实用新型提供了一种电磁输入装置，此电磁输入装置包含多个天线循环位于一基板上、由单一导体线所绕成的多个功率传送循环位于该基板上及一微控制器。 微控制器控制功率传送循环以传送电磁能量至电磁笔，微控制器切换天线循环以接收电磁笔发射的电磁信号及发射对应的电磁信号至电磁笔。借由上述技术方案，本实用新型具新型发射循环的电磁输入装置至少具有下列优点及有益效果本实用新型的功率传送循环发射的电磁能量分布不会随着与功率传送循环之间距离增加或越接近功率传送循环的中心处而明显减弱，因此电磁笔在输入装置表面不同位置处所接收到的能量也不会有明显差异，电磁笔在不同位置处能传回给输入装置的信号也不会有明显差异。使用本实用新型的功率传送循环，可在功率传送循环中心处有较强的发射效果，因此也进而使得电磁笔在线圈中心处会能收到较强且一致的能量。输入装置在书写区的中间处有较佳的书写特性及较高的感应高度，同时也能顺便改善光标的抖动幅度，也同时可以增强输入装置的抗噪声能力。因此本实用新型以新方式绕制的功率传送循环的性能远较传统功率发射循环优良。上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图IA至图IE显示当能量发射线圈尺寸越大时，邻近能量发射线圈的中心处能量衰退及不均勻的现象。图2显示本实用新型一实施例的电磁式输入装置功能方框图。图3A与图;3B分别显示传统功率发射循环与本实用新型一实施例的功率传送循环。图3C与图3D分别显示本实用新型二实施例的功率传送循环。图4显示图3A与图:3B中的传统功率发射循环与本实用新型的功率传送循环发射的电磁能量分布。202 微控制器 204 震荡器206:取样电路 208:计数电路210 反相器212 带通滤波器214:放大器216:天线循环218:AC驱动电路 220 功率转换循环222:多任务器
具体实施方式
[0034]为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，
以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的具新型发射循环的电磁输入装置其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。本实用新型的一些实施例将详细描述如下。然而，除了如下描述外，本实用新型还可以广泛地在其它的实施例施行，且本实用新型的范围并不受实施例的限定，其以之后的专利范围为准。再者，为提供更清楚的描述及更易理解本实用新型，图式内各部分并没有依照其相对尺寸绘图，某些尺寸与其它相关尺度相比已经被夸张；不相关的细节部分也未完全绘出，以求图式的简洁。图2显示本实用新型一实施例的电磁式输入装置功能方框图。电磁输入装置包含微控制器202、震荡器204、取样电路206、计数电路208、反相器210、带通滤波器212、放大器214、天线循环(antenna loop)或感应线圈(sensor coil) 216、交流(AC)驱动电路218、 功率转换循环或功率传送循环220及多任务器222。本实用新型电磁式输入装置所应用的电路架构并不限于上述者，凡其它未脱离本实用新型所揭示精神的各种等效改变或修饰都涵盖在本实用新型所揭露的范围内。在一实施例中，微控制器202包含计数器(Timer)、模拟/数字转换器(A/D converter)、UART接口、USB接口。天线循环216包含由多个沿X与 Y轴方向排列彼此平行部分重叠导体循环或线圈所构成。天线循环216形成于一基板上，以构成电磁天线回路基板与一感应平面。电磁式输入装置包含手写板、数字板及电子白板，但不限于此。电磁天线回路基板上的天线循环或感应线圈均连接至多任务器222，并由微控制器202控制切换天线循环或感应线圈进行电磁信号的发送与接收。电磁天线回路基板上同时包含功率转换循环或功率传送循环220，功率转换循环220由微控制器202控制发射经调变后的电磁能给一具有共振电路(resonance circuit)的无电池电磁笔，电磁笔将由共振效应获得能量。微控制器202借由交流驱动电路218提供电磁能予功率传送循环220。在本实施例中，功率传送循环220并不需经由多任务器222控制，且为一以新方式绕制的发射线圈，与先前技术相较，可省却额外的成本并减少能量消耗，功率传送循环220的详细将于后续说明。无电池电磁笔在输入装置侦知电磁笔的位置时，由微控制器202控制功率传送循环220发射电磁能至电磁笔以提供能量来源，使无电池电磁笔能发射电磁信号至输入装置，并由输入装置的微控制器202控制多任务器222切换天线循环216接收来自无电池电磁笔的电磁信号与发送电磁信号至无电池电磁笔，以计算无电池电磁笔位于输入装置上的位置坐标变化。当电磁笔在电磁天线回路基板上移动时，电磁信号在天线循环216与电磁笔共振电路之间的电磁信号传送与接收不断重复进行。在移动的轨迹方向上的天线循环 216不断通过由微控制器202控制的计数器依序控制多任务器222以使天线循环216不断依序进行电磁信号的传送与接收。由于无电池电磁笔接收来自功率传送循环220发射的电磁能并不能持续甚久，因此微控制器202控制的计数器在天线循环216进行电磁信号的传送与接收的周期空档控制功率传送循环220发射电磁能至电磁笔以提供能量来源。图3A与图;3B分别显示传统功率发射循环与本实用新型一实施例的功率传送循环。图3A所示的传统功率发射循环为单圈且环绕配置于天线循环并位于电磁天线回路基板上。由于仅有单一循环必须涵盖电磁天线回路板上全部工作区域，其缺点为所发射出的能量会因位置不同而有明显差异。越接近功率发射循环的中心处及在紧邻其上方处附近时，能量明显较弱，且当功率发射循环尺寸越大时，能量不均勻的现象将越加明显。图3B所示的本实用新型一实施例的功率传送循环则包含由单一条导体线所绕成的具有多个圈数的功率传送循环。其中所绕回的圈数数目并不以图:3B所示者为限，图IBB中所示功率传送循环的圈数为5圈，实际上可为3-10圈。此一功率传送循环的特征在于每一外侧循环与其相邻的内侧循环的间距为固定值d，且直线的出发线与直线的回归线为依工艺制程所能制作的最紧临依靠的方式，例如图3B所示，每一循环的间距亦可为任意选择。由单一导体线所绕成的功率传送循环的所绕循环数应使电磁天线回路板工作区域能产生均勻分布的电磁能量。图3C与图3D分别显示本实用新型二实施例的功率传送循环。图3C所示实施例的功率传送循环的绕回区与空心区的水平方向宽度的比例为1 N 1，其中N= 1-5。图 3C所示实际绕回区与空心区的水平方向宽度的比例约为1 4 1。图3D所示实施例的功率传送循环的绕回区与空心区垂直方向的宽度的比例为1 M 1，其中1彡M彡4。图 3D所示实际绕回区与空心区的垂直方向宽度的比例约为1 1.5 1图4显示图A与图;3B中的传统功率发射循环与本实用新型的功率传送循环发射的电磁能量分布。如图4所示，图3A中的传统功率发射循环所发射出的电磁能量会随着与功率发射循环之间距离增加或越接近功率发射循环的中心处而逐渐减弱，因而造成邻近功率发射循环的中心处能量衰退及不均勻的现象，使得电磁笔在输入装置表面不同位置处所能接收到的能量会有明显差异，以致电磁笔在不同位置处能传回给输入装置的信号也就因此产生更大差异，同时也导致输入装置极易受外界电磁场干扰。与图3A中的传统功率发射循环所发射出的电磁能量分布相比，如图4所示，本实用新型的功率传送循环发射的电磁能量分布不会随着与功率传送循环之间距离增加或越接近功率传送循环的中心处而明显减弱，因此电磁笔在输入装置表面不同位置处所接收到的能量也不会有明显差异，电磁笔在不同位置处能传回给输入装置的信号也不会有明显差异。由图4可轻易看出，使用本实用新型的功率传送循环，可在功率传送循环中心处有较强的发射效果，因此也进而使得电磁笔在线圈中心处会能收到较强且一致的能量。输入装置在书写区的中间处有较佳的书写特性及较高的感应高度，同时也能顺便改善光标的抖动幅度，也同时可以增强输入装置的抗噪声能力。因此本实用新型以新方式绕制的功率传送循环的性能远较传统功率发射循环优良。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的结构及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1.一种电磁输入装置，其特征在于包含 多个天线循环位于一基板上；由一导体线所绕成的多个功率传送循环位于该基板上；及一微控制器，该微控制器控制该功率传送循环以传送一电磁能量至一电磁笔，该微控制器切换选择该天线循环以接收该电磁笔发射的电磁信号及发射对应的电磁信号至该电磁笔。
2.如权利要求1所述的电磁输入装置，其特征在于该电磁式输入装置包含手写板、数字板及电子白板其中之一。
3.如权利要求1所述的电磁输入装置，其特征在于该功率传送循环之间的间距相同。
4.如权利要求1所述的电磁输入装置，其特征在于该微控制器借由一交流驱动电路提供该电磁能量至该功率传送循环。
5.如权利要求1所述的电磁输入装置，其特征在于该功率传送循环的所绕循环数能使该功率传送循环与该基板上产生均勻分布的电磁能量。
6.如权利要求1所述的电磁输入装置，其特征在于该电磁笔包含一无电池电磁笔。
7.如权利要求1所述的电磁输入装置，其特征在于更包含一震荡器。
8.如权利要求1所述的电磁输入装置其特征在于，更包含一放大器、一取样电路、一计数电路及一带通滤波器。
9.如权利要求1所述的电磁输入装置，其特征在于该微控制器通过一多任务器切换选择该天线循环。
10.如权利要求1所述的电磁输入装置，其特征在于该微控制器包含二计数器及一模拟/数字转换器。
专利摘要本实用新型是有关于一种具新型发射循环的电磁输入装置，此电磁输入装置包含多个天线循环、由单一导体线所绕成的多个功率传送循环及一微控制器。微控制器控制功率传送循环以传送一电磁能量至一电磁笔，微控制器切换天线循环以接收电磁笔发射的电磁信号及发射对应的电磁信号至电磁笔。
文档编号G06F3/046GK202285119SQ20112039752
公开日2012年6月27日 申请日期2011年10月13日 优先权日2011年10月13日
发明者叶嘉瑞, 柯宥辰, 汪鸿利, 茆中甫, 谢光曜 申请人:太瀚科技股份有限公司