无线系统、主动笔以及切换模式的方法与流程

本发明涉及一种主动笔，尤其涉及一种可切换操作模式的主动笔。

背景技术：

现今的便携式电子装置(如平板电脑或智能手机)被广泛地应用在各种领域。而使用者可使用主动笔以对这些便携式电子装置进行操作。一般来说，主动笔分为主动式与被动式。被动式主动笔取得容易，但精确度不够，而主动式主动笔可以满足使用者精确输入的需求，但必须具有一电源，如电池，才能进行操作。

主动式主动笔的电池可设计为通过无线充电方式来充电，使用者可将主动式主动笔放置在一无线充电板上来对主动式主动笔进行充电。主动式主动笔放置在无线充电板上时，主动式主动笔的一感应线圈必须要与无线充电板的充电线圈对位，才能达到最佳的充电效率。然而，主动式主动笔的笔身一般设计为圆柱体或角柱体，而使得主动式主动笔放置在无线充电板上时容易滚动而无法准确对位，影响主动式主动笔的充电效率，因此如何使主动式主动笔能够稳定地达到最佳的充电效率，便是一个值得研究的课题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提出一种主动笔，以解决上述问题。

本发明提供一种主动笔，包括一壳体、一柔性电路板、一整流电路、一近场通信电路以及一模式切换开关。该柔性电路板安装于该壳体内，且该柔性电路板上包括多个感应线圈。所述感应线圈的至少一者与一外部线圈感应而产生一感应电流，且所述感应线圈的其中一者包括一外线圈以及一内线圈。该整流电路接收该感应电流并对该感应电流进行整流，且提供整流后的一整流电流给一负载。该模式切换开关连接至该外线圈、该内线圈以及该近场通信电路，该模式切换开关根据一输入信号决定该主动笔的一操作模式，该操作模式包括一充电模式与一近场通信模式。其中，当该主动笔在该近场通信模式时，该内线圈通过该模式切换开关与该外线圈断开，并连接至该近场通信电路，借以与外部的一电子装置进行通信，且当该主动笔在该充电模式时，该内线圈通过模式切换开关连接至该外线圈。

本发明另提供一种切换模式的方法，用于一主动笔，该主动笔包括多个感应线圈以及一近场通信电路，所述感应线圈的其中一者包括一外线圈以及一内线圈，该方法包括：通过一模式切换开关根据一输入信号决定该主动笔的一操作模式；当该模式切换开关接收该输入信 号时，该内线圈通过该模式切换开关与该外线圈断开，并连接至该近场通信电路，以使该主动笔在该操作模式中的一近场通信模式；以及当该模式切换开关未接收该输入信号时，该模式切换开关连接该内线圈至该外线圈，以使该主动笔在该操作模式中的一充电模式。

本发明提供一种无线系统，包括一主动笔以及一色盘。该主动笔包括一感应线圈、一近场通信电路以及一控制芯片。该控制芯片用于控制该近场通信电路以及该感应线圈与一电子装置进行无线通信。该色盘包括多个感应标签，各感应标签具有一识别数据，各该识别数据彼此相异且对应于一颜色。其中，该控制芯片控制该近场通信电路以及该感应线圈对所述感应标签的一者进行感应，借以获取所述感应标签的该者的该识别数据，且该控制芯片通过该近场通信电路以及该感应线圈传送该识别数据至该电子装置。

本发明提供一种主动笔，其包括有柔性电路板以及设置于其上的多个感应线圈，柔性电路板是以弯折的方式安装于主动笔的壳体内，并且所述感应线圈的设置位置涵盖了壳体的各个相对位置，使得当使用者将主动笔放置在一无线充电板时，不需要将主动笔与无线充电板进行对位即可使主动笔进行充电。因此解决了现有技术中，主动笔放置在无线充电板上时容易滚动而无法准确对位，影响主动式主动笔的充电效率的问题。

附图说明

图1为本发明一实施例的一主动笔的示意图；

图2为本发明一实施例的主动笔的方块图；以及

图3为本发明一实施例的主动笔以及一无线充电板的剖面示意图；

图4为本发明另一实施例的柔性电路板的剖面示意图；

图5为本发明另一实施例的主动笔以及无线充电板的剖面示意图；

图6为本发明另一实施例的主动笔放置于一电子装置内的剖面示意图；

图7为本发明一实施例的一无线系统的示意图；

图8为本发明一实施例的主动笔与便携式电子装置的示意图；以及

图9为本发明一实施例的切换模式的方法流程图。

附图标记说明：

100、100a、100b、100c主动笔；

102、102b壳体；

104、104a、104b柔性电路板；

106控制电路板；

108负载；

110、110-1、110-2、110-3、110-4、110-5、110-6、110-n感应线圈；

110a外线圈；

110b内线圈；

112控制芯片；

114整流电路；

116电源管理电路；

118近场通信电路；

120、120-1第一感应线圈；

122、122-1、122-2第二感应线圈；

124主整流器；

126副整流器；

128第二磁性元件；

200无线充电板；

300电子装置；

301容置槽；

303第一磁性元件；

400无线系统；

500便携式电子装置；

600色盘；

601、602、603、604感应标签；

a、b、c节点；

bt按钮；

sw1模式切换开关；

sw2充电模式切换开关；

s1、s2涵盖范围；

tx充电线圈；

s100、s102、s104、s106、s108、s110、s112、s114、s116步骤。

具体实施方式

为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图作详细说明如下。

在图示中所使用的相同的参考编号指的是相同或是相似的元件。这些实施例的目的是用来说明本发明的一般原则而不应以限制性的意义来理解。公知的功能以及结构的详细描述将会省略以避免混淆本发明的主题。

得注意的是，在本发明中所提及的不同的“一”或“一个”实施例并不一定是同一个实施例，并且所提及的指的是至少一个。再者，当一特别的特征、结构或特性结合于一实施例来描述时，可以认知的是，无论是否有详细描述，普通技术人员可以在本领域的知识范围内将此种特征、结构或特性与其余实施例作连结。

请参考图1与图2，图1为本发明一实施例的一主动笔100的示意图，图2为本发明一实施例的主动笔100的方块图。主动笔100包括一壳体102、一柔性电路板104、一控制电路板106以及一负载108。壳体102可容置柔性电路板104以及控制电路板106于其中。在此实施例中，如图所示壳体102为一六角柱体，但不限于此，也可具有其他形状，例如可为一多角柱体或一圆柱体。柔性电路板104是以卷曲的方式安装于壳体102内，且柔性电路板104上包括多个感应线圈110，用于与外部的线圈(图中未表示)进行感应而产生感应电流，在此实施例中，柔性电路板104上包括有6个感应线圈110-1、110-2、110-3、110-4、110-5以及110-6。控制电路板106可接收感应电流来对负载108进行充电，在此实施例中，负载108为一可充电的电池，例如为一锂离子电池(li-ion)，但不限于此。因此负载108可提供主动笔100使用时所需的电力。

控制电路板106电性连接于柔性电路板104的感应线圈110。控制电路板106上包括有一控制芯片112、一整流电路114、一电源管理电路116以及一近场通信电路118。控制芯片112电性连接于感应线圈110、近场通信电路118以及整流电路114。控制芯片112用于监控各感应线圈110的磁感应量以及控制整流电路114以及近场通信电路118工作。整流电路114将感应线圈110所产生的感应电流进行整流，以输出整流电流给电源管理电路116。接着，电源管理电路116再将整流电流转换成适当的电压供应给负载108，借以稳定地对负载108进行充电。

再者，主动笔100的控制电路板106可另包括一模式切换开关sw1，且主动笔100可另包括设置于壳体102上的一按钮bt。举例来说，如图1所示，按钮bt可设置于壳体102的右端上，且按钮bt电性连接于模式切换开关sw1。模式切换开关sw1电性连接于所述感应线圈110的其中之一。举例来说，如图2所示，模式切换开关sw1连接于感应线圈110-1以及近场通信电路118，且感应线圈110-1包括有一外线圈110a以及一内线圈110b。其中，模式切换开关sw1的一节点a连接于外线圈110a，一节点b连接于内线圈110b且一节点c连接于近场通信电路118。

按钮bt可发出一输入信号至模式切换开关sw1，则模式切换开关sw1便根据该输入信号决定主动笔100的操作模式，其包括一充电模式与一近场通信模式。举例来说，当使用者按压按钮bt时，按钮bt发出该输入信号给模式切换开关sw1，使得主动笔100的操作模式在该近场通信模式。此时，模式切换开关sw1的节点b会连接于节点c，意即内线圈110b通过模式切换开关sw1连接于近场通信电路118，则内线圈110b作为通信用的一感应线圈。因此，控制芯片112便可控制近场通信电路118以及内线圈110b与外部具有近场通信功能的一电子装置进行通信，例如与具有近场通信芯片的笔记本电脑、智能手机、平板电脑等装置进行通信。

再者，当使用者再次按压按钮bt，模式切换开关sw1接收到该输入信号时，会使得主动笔100的操作模式切换至该充电模式。此时，模式切换开关sw1的节点b会连接于节点a，意即内线圈110b通过模式切换开关sw1连接于外线圈110a。此时外线圈110a与内线圈110b可共同作为一无线充电接收端的一感应线圈。

请同时参考图3，图3为本发明一实施例的主动笔100以及一无线充电板200的剖面示意图。在此实施例中，壳体102为一六角柱体且具有6个侧面。柔性电路板104弯折地设置于壳体102内，使得所述感应线圈110分别对应且面向于该六角柱体的6个侧面。当主动笔100放置于无线充电板200上且在该充电模式时，控制芯片112可监控得知感应线圈110-4的磁感应量为最大，也就是最靠近无线充电板200的充电线圈tx。因此，控制芯片112便可将感应线圈110-4受到充电线圈tx感应所产生的感应电流传送至整流电路114，整流电路114再将此感应电流整流为一整流电流输出至电源管理电路116，接着电流电源管理电路116再将此整流电流转换成适当的电压供应给负载108，借以稳定地对负载108进行充电。值得注意的是，由于壳体102为六角柱体且每一侧面皆对应设置有一感应线圈110，因此使用者将主动笔100放置在无线充电板200进行充电时，并不需要将主动笔100与无线充电板200进行对位，只要直接将主动笔100放置于无线充电板200上即可。

请参考图4，图4为本发明另一实施例的柔性电路板104a的剖面示意图。如图所示，在此实施例中，柔性电路板104a包括有多个第一感应线圈120以及多个第二感应线圈122，所述第一感应线圈120设置于柔性电路板104a的一内侧面1041，所述第二感应线圈122设置于柔性电路板104的一外侧面1043。值得注意的是，所述第一感应线圈120的设置位置重叠于所述第二感应线圈122的设置位置。举例来说，图4中最左侧的第二感应线圈122的涵盖范围s2会重叠于左侧二个第一感应线圈120的涵盖范围s1。

请参考图2与图5，图5为本发明一实施例的主动笔100a以及无线充电板200的剖面示意图。在此实施例中，壳体102为一圆柱体，柔性电路板104a弯曲成一环状设置于壳体102 内。如同前述实施例，当使用者欲将主动笔100a放置在无线充电板200进行充电时，并不需要将主动笔100a与无线充电板200进行对位，只要直接将主动笔100a放置于无线充电板200上即可。如图5所示，在所述第一感应线圈120以及所述第二感应线圈122中，最下方的第一感应线圈120-1受到充电线圈tx感应而产生的磁感应量最大，因此，控制芯片112便将感应线圈120-1受到充电线圈tx感应所产生的感应电流传送至整流电路114，整流电路114再将此感应电流整流为一整流电流输出至电源管理电路116，接着电流电源管理电路116再将此整流电流转换成适当的电压供应给负载108，借以稳定地对负载108进行充电。

另外，壳体102上可另设置有实体的一充电模式切换开关sw2(如图1所示)，用来切换主动笔100a的充电模式，其包括一正常充电模式与一快速充电模式。整流电路114可包括一主整流器124以及一副整流器126。若当充电模式切换开关sw2未被使用者按压时，此时主动笔100a在该正常充电模式，则控制芯片112仅会启用主整流器124，借以接收第一感应线圈120-1所产生的一第一感应电流并输出一第一整流电流，接着电源管理电路116接收主整流器124整流后的该第一整流电流以对负载108进行充电。而若当充电模式切换开关sw2被使用者按压时，主动笔100a在该快速充电模式且充电模式切换开关sw2会传送一切换信号至控制芯片112，控制芯片112会根据该切换信号启用副整流器126。此时，主整流器124接收第一感应线圈120-1所产生的该第一感应电流以输出一第一整流电流，并且副整流器126接收在第一感应线圈120-1两侧的第二感应线圈122-1以及122-2所产生的一第二感应电流以及一第三感应电流以输出一第二整流电流以及一第三整流电流。电源管理电路116接收主整流器124以及副整流器126整流后的该第一整流电流、该第二整流电流以及该第三整流电流后，再转换成适当的电压供应给负载108来进行充电，以达到快速充电的目的。因此，使用者可以根据自身的需求来选择所需的充电模式。

请参考图6，图6为本发明另一实施例的主动笔100b放置于一电子装置300内的剖面示意图。在此实施例中，主动笔100b插设于电子装置300的一容置槽301中。容置槽301的周围分别设置二个充电线圈tx以及二个第一磁性元件303。主动笔100b的壳体102b内侧相对应设置有二个第二磁性元件128，用于与二个第一磁性元件303产生磁吸力，以使主动笔100b插入容置槽301时可以达到定位的目的。主动笔100b包括二个感应线圈110，其设置于柔性电路板104b的内侧，且当主动笔100b插入容置槽301而定位时，二个感应线圈110的位置对位于二个充电线圈tx，进而达成二个充电线圈tx对二个感应线圈110进行感应而产生感应电流对主动笔100b充电的目的。其中，第一磁性元件303可为一n型磁铁或一s型磁铁中的一者，而第二磁性元件128则为一n型磁铁或一s型磁铁中的另一者。

请参考图7，图7为本发明一实施例的一无线系统400的示意图。无线系统400可包括 一便携式电子装置500、一色盘600以及主动笔100c。主动笔100c可如图2所示具有感应线圈110-1、近场通信电路118以及控制芯片112，且主动笔100c操作在近场通信模式下。控制芯片112可用来控制近场通信电路118以及感应线圈110-1与便携式电子装置500内的近场通信芯片(图中未表示)进行无线通信。

色盘600包括有多个感应标签，其可分别由一近场通信线圈所构成。在此实施例中，色盘600包括有感应标签601、602、603以及604，且各感应标签具有一识别数据，每一识别数据彼此相异并对应于一颜色。例如感应标签601对应于红色、感应标签602对应于绿色、感应标签603对应于蓝色且感应标签604对应于白色。当使用者想要在便携式电子装置500上使用红色写字时，可先将主动笔100c靠近感应标签601进行感应，则控制芯片112可通过近场通信电路118以及感应线圈110-1对感应标签601进行感应，借以获得对应于红色的识别数据。接着控制芯片112再通过近场通信电路118以及感应线圈110-1将该识别数据传送给便携式电子装置500的该近场通信芯片，该近场通信芯片再将该识别数据交予便携式电子装置500的一中央处理器(图中未表示)，进而执行相对应的软件以及控制便携式电子装置500的一显示屏幕，使得当使用者使用主动笔100c在便携式电子装置500的该显示屏幕进行触控输入时可以使用红色的笔迹。

另外，请参考图8，图8为本发明一实施例的主动笔100c与便携式电子装置500的示意图。在此实施例中，主动笔100c的控制芯片112内可储存有使用者的一名片数据。当主动笔100c操作在近场通信模式下且使用者将主动笔100c靠近便携式电子装置500时，控制芯片112通过近场通信电路118以及感应线圈110-1传送该名片数据至便携式电子装置500内，并且通过便携式电子装置500的该中央处理器执行相对应的软件将该名片数据显示于便携式电子装置500的该显示屏幕。接着使用者便可使用主动笔100c在该显示屏幕进行触控来对该名片数据进行签名、涂改或删除等功能。

请参考图2与参考图9，图9为本发明一实施例的切换模式的方法流程图。在步骤s100中，通过一模式切换开关sw1并根据一输入信号决定前述的主动笔的一操作模式。当使用者按压按钮bt时，按钮bt会产生该输入信号至模式切换开关sw1，当接收该输入信号时，模式切换开关sw1会连接近场通信电路118以及内线圈110b，使得该主动笔操作该操作模式的一近场通信模式。而当使用者未压按按钮bt时，模式切换开关sw1未接收该输入信号时，模式切换开关sw1则会连接内线圈110b至外线圈110a，以使该主动笔在该操作模式中的一充电模式。在步骤s102中，当该主动笔在该近场通信模式时，感应线圈110-1与外部的一通信线圈进行感应(例如与图7中的便携式电子装置500内部的一通信线圈进行感应)，借以建立一通信路径。在步骤s104中，该主动笔的控制芯片112通过该通信路径与一电子装置 (如前述的便携式电子装置500)进行通信。

在步骤s106中，当该主动笔在该充电模式时，通过所述感应线圈110的其中一者与外部的一充电线圈(例如前述的充电线圈tx)进行感应。在步骤s108中，控制芯片112启用整流电路114的主整流器124，主整流器124接收所述感应线圈110的其中该者的一第一感应电流并输出一第一整流电流。在步骤s110中，控制芯片112根据一切换信号判断该主动笔在该快速充电模式或该正常充电模式，其中该切换信号由充电模式切换开关sw2所产生。在步骤s112中，当控制芯片112判断该主动笔在该正常充电模式时，电源管理电路116仅接收主整流器124整流后的该第一整流电流以对负载108进行充电。

在步骤s114中，当控制芯片112判断该主动笔在该快速充电模式时，控制芯片112另启用114整流电路的一副整流器126，其中副整流器126接收所述感应线圈110的其中该者的相邻二感应线圈的一第二感应电流以及一第三感应电流并输出一第二整流电流以及一第三整流电流。在步骤s116中，电源管理电路116接收主整流器124与副整流器126整流后的该第一整流电流、该第二整流电流以及该第三整流电流，借以对一负载108进行充电。

相较于现有技术，本发明提供一种主动笔，其包括有柔性电路板以及设置于其上的多个感应线圈，柔性电路板是以弯折的方式安装于主动笔的壳体内，并且所述感应线圈的设置位置涵盖了壳体的各个相对位置，使得当使用者将主动笔放置在一无线充电板时，不需要将主动笔与无线充电板进行对位即可使主动笔进行充电。因此解决了现有技术中，主动笔放置在无线充电板上时容易滚动而无法准确对位，影响主动式主动笔的充电效率的问题。

可以理解的是，在权利要求中所叙述的元件与特征可以不同的方式作结合以产生新的权利要求，并且同样落在本发明的范围内。因此，有鉴于权利要求书中的从属权利要求只依附在一单一独立权利要求或一从属权利要求，可以被理解的是，这些从属权利要求可以选择地依附在任何其前面或后面的权利要求，并且此新的结合可以被理解为形成本发明的说明书的一部份。

虽然本发明以举例的方式以及较佳实施例来描述，可以理解的是本发明并不限制于此。该领域的普通技术人员仍可在不偏离本发明的范围与精神下进行各种替换或修改。因此，本发明的范围可被权利要求以及其等效范围所限定与保护。