CN101807135A

CN101807135A - 无边缘区域的数字板及其坐标计算电路

Info

Publication number: CN101807135A
Application number: CN200910009518A
Authority: CN
Inventors: 叶嘉瑞; 叶云翔
Original assignee: Waltop International Corp
Current assignee: Wacom Co Ltd
Priority date: 2009-02-16
Filing date: 2009-02-16
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2029-02-16
Also published as: US8300030B2; CN101807135B; US20100207893A1

Abstract

本发明是有关于一种无边缘区域的数字板及其坐标计算电路。该无边缘区域的数字板包含，电磁笔；可书写区域；XY天线回路；切换电路；坐标计算电路；模拟数字转换电路；以及微处理器。该微处理器经由天线接收该电磁笔发出的电磁波信号，该坐标计算电路根据电磁波信号获得一第一信号电压值、一第二信号电压值及一第三信号电压值，该坐标计算电路由该第一信号电压值、该第二信号电压值及该第三信号电压值计算出该电磁笔的一坐标值模拟信号，该坐标值模拟信号经由该数字模拟转换电路转换成数字信号后，传送给该微处理器。本发明使数字板在边缘区域的坐标计算精确。

Description

无边缘区域的数字板及其坐标计算电路

技术领域

本发明涉及一种数字板，特别是涉及一种无边缘区域的数字板及其坐标计算电路。

背景技术

数字板(Tablet)、数字化器(Digitizer)、电子白板(White board)等皆为同类产品，其输入方式包含有电磁感应式、薄膜电阻等方法，而电磁感应式在使用上主要是搭配一支专用的电磁笔。

以电磁感应式的数字板为例，数字板的内部可能具有二维天线回路阵列、多工器、模拟信号放大器、带通滤波器、整流器、积分器、峰值取样电路、模拟数字转换电路、计算频率电路、微处理器等。

数字板具有二维天线回路布局的区域是电磁笔的可书写区域，在商业上而言，通常可书写区域愈大愈好。图1显示一种传统的天线回路布局，在传统的天线布局中，X轴与Y轴的天线布局分别连接至地线共接点105A与105B，且天线回路110A与110B的配置，为了要形成拟似封闭的区域，会超出接地点105A与105B的范围。因此，传统的数字板必须预留边缘区域(space bound)170，以置放超出共接点105A与105B的天线回路110A与110B的起始引线，此造成数字板的电路板应用上的限制，难以制作具有小边缘区域，甚至无边缘区域的数字板。

通过天线回路布局的设计，可以使得边界区愈变小；但是，仍旧无法做到一种无边缘区域的数字板，其原因在于受到传统的电磁笔在数字板的坐标定位方法所限制。

如图2所示，美国专利US7,005,843号揭露一种数字板。一二维天线回路41包含X轴方向的天线回路X1到X40与Y轴方向的天线回路Y1到Y40，一选择电路42连接到二维天线回路41以选择要侦测的回路。数字板所搭配的电磁笔(未图示)包含一振荡电路43共振一频率与数字板传出的电磁波的频率f 0相同，振荡电路43经由一电流驱动器44连接至一传送/接收切换电路45的传送端。传送/接收切换电路45连接至一放大电路46、放大电路46连接至一侦测电路47、侦测电路47连接至一低通滤波器48(Low Pass Filter)、低通滤波器48连接至一积分器49、积分器49储存与停留一特定时间后输出信号至一数字模拟转换电路50转换信号、数字模拟转换电路50将转换后的数字信号传给一中央处理器51。

美国专利US7,005,843号在电磁笔的坐标计算电路，采用传统的双侧边(double side amplitude)方法，也就是利用收到最大信号的天线的信号值，以及收到最大信号的天线的两侧边的天线的信号值来计算坐标值，如此为了要计算出精确的坐标值，收到最大信号的天线其左右两侧都要有天线存在，这样将造成应用在电磁式数字板时有严重的限制。例如，当设计一种无边缘区域的数字板，即二维天线回路布满整个数字板区域、且整个数字板的表面都是可书写区域者，当电磁笔落在靠近边缘区域的天线，由于有一侧边没有其他天线，因此无法精确的计算出坐标位置。

此外，美国专利US7,005,843号为了解决电路设计上无法于短时间之内取样电磁笔所传回的信号振幅值波峰大小的问题，采用积分器49以积分一特定时间长度下的信号值，如此使得杂讯也被一并积分进来，使得取样得到的振幅大小失真，容易产生坐标错误与游标抖动等问题。

因此，亟需提供一种无边缘区域的数字板与其坐标计算电路，可改善现有习知技术的众多缺失。

由此可见，上述现有的数字板在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的无边缘区域的数字板及其坐标计算电路，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的数字板存在的缺陷，而提供一种新型结构的无边缘区域的数字板及其坐标计算电路，所要解决的技术问题是使其在边缘区域的坐标计算精确。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种无边缘区域的数字板，其包含：一电磁笔；一可书写区域，布满于该数字板的表面；一XY天线回路，设置于该可书写区域的内部；一切换电路；一坐标计算电路；一模拟数字转换电路；以及一微处理器；其中，该微处理器经由该切换电路切换该XY天线回路的天线接收位于该书写区域内该电磁笔发出的电磁波信号，该坐标计算电路根据收到的电磁波信号获得一第一信号电压值、一第二信号电压值、一第三信号电压值，该第一信号电压值为最大信号电压值，该第二信号电压值与该第三信号电压值是感应该最大信号电压值的天线的同一侧边的两根天线所感应的信号电压值，该坐标计算电路由该第一信号电压值、该第二信号电压值、该第三信号电压值计算出该电磁笔的一坐标值模拟信号，该坐标值模拟信号经由该数字模拟转换电路转换成数字信号后，传送给该微处理器。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的数字板，其中所述的数字板的表面在该可书写区域旁还包含一其他区域，该其他区域提供按钮、开关、其他电路等的容置空间。

前述的数字板，其中所述的电磁笔是一种无电池式的电磁笔。

前述的数字板，其还包含一时序电路与一传输电路，该时序电路用于将较高频率的一晶体振荡器所供应的时脉，除频降成一特定频率，并藉由该传输电路输出较大的电流给该电磁笔。

前述的数字板，其还包含一计频电路，该计频电路计算该坐标计算电路所接收电磁信号的频率，再传送给微处理器即可换算出该电磁笔的按键状态或其笔尖的压力阶度。

前述的数字板，其中所述的数字板包含数字化器(Digitizer)与电子白板(White board)。

前述的数字板，其中，感应该第二信号电压值的天线相邻于感应该第一信号电压值的天线，感应该第三信号电压值的天线相邻于感应该第二信号电压值的天线。

前述的数字板，其中所述的坐标计算电路包含一第一放大器、一第二放大器、一第三放大器、一第一整流器、一第二整流器、一第三整流器、一第一减法器、一第二减法器、一三倍放大器、一二倍放大器、一第一加法器、一第二加法器及一除法器，其中该第一放大器、该第二放大器、该第三放大器分别接收该第一信号电压值、该第二信号电压值、该第三信号电压值，并分别输出至该第一整流器、该第二整流器、该第三整流器；该第一整流器输出至该第一减法器的“减”端、该第二整流器输出至该第一减法器的“加”端与该第二减法器的“加”端、该第三整流器输出至该第二减法器的“减”端；该第一减法器输出至该三倍放大器与该第二加法器、该第二减法器输出至该二倍放大器与该第二加法器；该三倍放大器与该二倍放大器输出至该第一加法器；该第一加法器输出至该除法器的“分子”端、该第二加法器输出至该除法器的“分母”端；而该除法器的输出端耦接至该模拟数字转换电路。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明无边缘区域的数字板及其坐标计算电路至少具有下列优点及有益效果：

首先，因为单侧边天线的坐标计算电路，使得在可书写区域之外不需要有额外的天线回圈，因此现有习知技术中可书写区域之外的边缘区域亦可以是可书写区域，如此可以达到“无边缘区域”的设计。

其次，本发明的坐标计算电路不采用传统的积分器，本发明中杂讯不会干扰振幅值取样，坐标的精确度提升，且不会产生坐标抖动的问题。

再者，本发明中的微处理器不用于计算坐标，只需要依照荧幕的解析度作坐标的映射，大幅度地降低微处理器用在计算坐标上的时间，如此提升数字板每秒钟所能输出的坐标组数目。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、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。

附图说明

图1是传统数字板的可书写区域的示意图。

图2是传统数字板的电路结构的示意图。

图3是本发明无边缘区域的数字板较佳实施例的示意图。

图4是本发明无边缘区域的数字板较佳实施例的电路结构的示意图。

图7是本发明无边缘区域的数字板较佳实施例的坐标计算电路的示意图。

图5、图6、图8是本发明实施例据以选择天线的方法的示意图。

1：电磁笔 2：XY天线回路

3：切换电路 4：坐标计算电路

5：模拟数字转换电路 6：微处理器

7：计频电路 8：数字板

9：可书写区域 10：其他区域

11：时序电路 12：传输电路

13：第一放大器 14：第二放大器

15：第三放大器 16：第一整流器

17：第二整流器 18：第三整流器

19：第一减法器 20：第二减法器

21：二倍放大器 22：三倍放大器

23：第一加法器 24：第二加法器

25：除法器 41：二维天线回路

42：选择电路 43：震荡电路

44：电流驱动器 45：传送/接收切换电路

46：放大电路 47：侦测电路

48：低通滤波器 49：积分器

50：数字模拟转换电路 51：中央处理器

105A：地线共接点 105B：地线共接点

110A：天线回路 110B：天线回路

170：边缘区域

具体实施方式

为更进一步阐述本发明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，对依据本发明提出的无边缘区域的数字板及其坐标计算电路其具体实施方式、结构、特征及其功效进行详细说明。

以下将描述本发明的实施例。由于本发明主要探讨数字板中的坐标计算电路架构，因此本发明的实行并未限定于熟悉数字板技术者所熟习的特殊细节，众所周知的元件与程序并未描述于细节中，以避免造成本发明不必要的限制。

请参阅图3所示，是本发明无边缘区域的数字板较佳实施例的示意图。本发明较佳实施例的数字板8使用上搭配一只电磁笔1，并包含一可书写区域9与其他区域10，其中一XY天线回路(见图4)布满于可书写区域9下方。本发明中的数字板包含数字化器(Digitizer)、电子白板(White board)等同类装置。使用者使用电磁笔1在可书写区域9上绘图或撰写文字，其他区域10提供一些按钮、开关等与其他电路的容置空间。在本发明另一实施例中的数字板8，也可以不包含有其他区域10，亦即，可书写区域9布满整个数字板8的表面。

请参阅图4所示，是本发明无边缘区域的数字板较佳实施例的电路结构的示意图。上述的XY天线回路2设置于数字板8内部，本发明较佳实施例的无边缘区域的数字板8的电路结构包含一切换电路3、一坐标计算电路4、一数字模拟转换电路5、一微处理器6、一时序电路11、一传输电路12、及一计频电路7。上述各电路元件还可以包含有滤波电路、放大电路、整流电路等等次要电路。

该微处理器6经由切换电路3切换XY天线回路2的天线接收电磁笔1发出的电磁波信号，收到的电磁波信号由坐标计算电路4计算出电磁笔1的坐标值，坐标值经由数字模拟转换电路5转换成数字信号后传送给微处理器6，微处理器6处理计算出的坐标值并控制其他电路元件的动作。

此外，本发明的较佳实施例中，电磁笔是一种无电池式的电磁笔，电磁笔内不含有电池。一实施例中，电磁笔1内具有由电感电容(LC)所组成的震荡电路，而数字板配合震荡电路的震荡频率发射一特定频率的电磁波，使电磁笔内的震荡电路起较佳的共振，从而使电磁笔1获得到电磁能量，而数字板8的时序电路11，用于将较高频率的晶体振荡器(未显示)所供应的时脉，除频降成此特定频率，并藉由传输电路12输出较大的电流，来供应较大的能量给电磁笔1。当电磁笔1接收到能量之后，便有能力依自身的震荡频率发射电磁波回来给数字板8，而电磁笔1的侧边可以包含数个按键、笔尖可包含开关，其目的都是用于改变共振频率。当电磁笔1的笔尖被碰触时，产生电感量的变化，使得震荡频率产生变化。碰撞笔尖的压力越大则电感量的变化越大，因而震荡频率的变化量越大，所以由频率变化量的大小可知施于笔尖压力的大小；由按键的接合离开产生震荡电路电容的变化而改变笔的发射频率，由频率的不同变化可测知使用者所按下的按键为何。而数字板8内的计频电路7，用于计算坐标计算电路4所接收电磁信号的频率，再传送给微处理器即可换算出笔的按键状态或笔尖的压力阶度。

本发明实施例中的XY天线回路2可能以双面、阵列、等距的排列方式，设置于数字板8的可书写区域9内。XY天线回路2用于接收电磁笔1所发射的电磁波信号。当电磁笔1置于XY天线回路2上方并发射电磁波时，微处理器6经由切换电路3切换XY天线回路2的天线接收电磁波，最接近电磁笔的X方向天线与Y方向天线会收到最大的信号电压值。而坐标计算电路4包含有多个暂存器，用于储存一第一信号电压值、一第二信号电压值、一第三信号电压值，其中第一信号电压值是最大信号电压值、第二与第三信号电压值则是在收到最大信号电压值的该根天线单一侧边的另两根天线所收到的信号电压值。例如，图5显示五根天线X7至X9所收到的信号电压值VX7至VX11。当电磁笔最靠近天线X9时，各天线收到的电压值大小可以是VX9＞VX10＞VX8＞VX7＞VX11，此时，第一信号电压值等于VX9，第二信号电压值等于VX10，第三信号电压值等于VX11；或者，在另一个实施例中，第一信号电压值等于VX9，第二信号电压值等于VX8，第三信号电压值等于VX7。

而此三个信号电压值将被用来计算电磁笔1的坐标，由于坐标计算电路4采用最大信号天线以及其在同一侧边的天线作计算，因此本发明除了可应用于可书写区域9中央部分的坐标计算，更特别适合应用在可书写区域9的边缘部分的坐标计算，如此可以达到无边缘区域的数字板8的目的。在本发明的另一实施例中，可书写区域9的中央部分与边缘部分可以采用两种坐标计算方法，例如，中央部分采用双侧边的方法，而边缘部分采用单侧边的方法。

请参阅图6所示，是本发明实施例据以选择天线的方法的示意图。图6显示本发明实施例应用在可书写区域9的边缘部分的坐标计算，假设电磁笔位于可书写区域9最左边天线，即天线X1的正上方，使得天线X1能收到最大的信号电压值VX1，即第一信号电压值，另外，第二信号电压值等于VX2，第三信号电压值等于VX3。

请参阅图7所示，是本发明无边缘区域的数字板较佳实施例的坐标计算电路的示意图。延续图6的实施例，假设来自天线X1的信号为第一信号电压值、来自天线X2的信号为第二信号电压值、来自天线X3的信号为第三信号电压值。本发明无边缘区域的数字板较的较佳实施例的坐标计算电路4并非一般的微处理器，而包含有：第一放大器13、第二放大器14、第三放大器15分别接收来自天线X1、X2、X3的信号，并分别输出至第一整流器16、第二整流器17、第三整流器18。第一整流器16输出至第一减法器19的“减”端、第二整流器17输出至第一减法器19的“加”端与第二减法器20的“加”端、第三整流器18输出至第二减法器20的“减”端。第一减法器19输出至三倍放大器21与第二加法器24、第二减法器20输出至二倍放大器22与第二加法器24。三倍放大器21与二倍放大器22输出至第一加法器23。第一加法器23输出至除法器25的“分子”端、第二加法器24输出至除法器的“分母”端。除法器的输出端耦接至模拟数字转换电路5，可据以计算出X坐标值，而坐标计算电路4也适用于Y坐标的计算。

本发明使用信号最大的天线的单侧边天线计算坐标，并不限定是具有最大信号天线的相邻两根天线。图8显示九根天线X5至X13所收到的信号电压值VX5至VX13。与图5实施例的不同处至少在于，其天线之间的间距不同。当电磁笔最靠近天线X9时，X9具有最大的信号。因此，第一信号电压值等于VX9，第二信号电压值等于VX11，第三信号电压值等于VX13；或者，在另一个实施例中，第一信号电压值等于VX9，第二信号电压值等于VX7，第三信号电压值等于VX5。而根据前述相同的原理，电磁笔的坐标可以计算获得。

本发明中的坐标计算电路用于获得第一信号电压值、第二信号电压值、第三信号电压值，并利用这三个信号电压值计算坐标。坐标计算电路4内部可储存一电压参考值，此值为杂讯识别下限值，用以区别所接收到的电磁波信号是否为杂讯。杂讯识别下限值可以是当数字板8附近无任何明显电磁波发射源时，由XY天线回路2接收及坐标计算电路4处理后所得到的最大电压值。据此，微处理器6定时检查所收得的电压值是否大于杂讯识别下限值，如果接收的电压值大于杂讯识别下限值，即可判定有一信号发射源接近数字板8。再经由一系列的比较程序，即可获得最大信号电压值的第一信号电压值，以及感应最大信号电压值的天线的同一侧边，右侧边或左侧边，另外两根天线的信号电压值，即第二信号电压值与第三信号电压值，分别储存于坐标计算电路4的多个暂存器。

本发明相较于现有习知技术具有至少三优点，首先，因为单侧边天线的坐标计算电路，使得在可书写区域之外不需要有额外的天线回圈，因此现有习知技术中可书写区域之外的边缘区域亦可以是可书写区域，如此可以达到“无边缘区域”的设计。其次，本发明的坐标计算电路不采用传统的积分器，本发明中杂讯不会干扰振幅值取样，坐标的精确度提升，且不会产生坐标抖动的问题。再者，本发明中的微处理器不用于计算坐标，只需要依照荧幕的解析度作坐标的映射，大幅度地降低微处理器用在计算坐标上的时间，如此提升数字板每秒钟所能输出的坐标组数目。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明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，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种无边缘区域的数字板，其特征在于其包含：

一电磁笔；

一可书写区域，布满于该数字板的表面；

一Xy天线回路，设置于该可书写区域的内部；

一切换电路；

一坐标计算电路；

一模拟数字转换电路；以及

一微处理器；

其中，该微处理器经由该切换电路切换该XY天线回路的天线接收位于该书写区域内该电磁笔发出的电磁波信号，该坐标计算电路根据收到的电磁波信号获得一第一信号电压值、一第二信号电压值、一第三信号电压值，该第一信号电压值为最大信号电压值，该第二信号电压值与该第三信号电压值是感应该最大信号电压值的天线的同一侧边的两根天线所感应的信号电压值，该坐标计算电路由该第一信号电压值、该第二信号电压值、该第三信号电压值计算出该电磁笔的一坐标值模拟信号，该坐标值模拟信号经由该数字模拟转换电路转换成数字信号后，传送给该微处理器。

2.根据权利要求1所述的数字板，其特征在于其中所述的数字板的表面在该可书写区域旁还包含一其他区域，该其他区域提供按钮、开关、其他电路等的容置空间。

3.根据权利要求1所述的数字板，其特征在于其中所述的电磁笔是一种无电池式的电磁笔。

4.根据权利要求3所述的数字板，其特征在于其还包含一时序电路与一传输电路，该时序电路用于将较高频率的一晶体振荡器所供应的时脉，除频降成一特定频率，并藉由该传输电路输出较大的电流给该电磁笔。

5.根据权利要求3所述的数字板，其特征在于其还包含一计频电路，该计频电路计算该坐标计算电路所接收电磁信号的频率，再传送给微处理器即可换算出该电磁笔的按键状态或其笔尖的压力阶度。

6.根据权利要求1所述的数字板，其特征在于其中所述的数字板包含数字化器与电子白板。

7.根据权利要求1所述的数字板，其特征在于其中，感应该第二信号电压值的天线相邻于感应该第一信号电压值的天线，感应该第三信号电压值的天线相邻于感应该第二信号电压值的天线。

8.根据权利要求1所述的数字板，其特征在于其中所述的坐标计算电路包含一第一放大器、一第二放大器、一第三放大器、一第一整流器、一第二整流器、一第三整流器、一第一减法器、一第二减法器、一三倍放大器、一二倍放大器、一第一加法器、一第二加法器及一除法器，其中该第一放大器、该第二放大器、该第三放大器分别接收该第一信号电压值、该第二信号电压值、该第三信号电压值，并分别输出至该第一整流器、该第二整流器、该第三整流器；该第一整流器输出至该第一减法器的“减”端、该第二整流器输出至该第一减法器的“加”端与该第二减法器的“加”端、该第三整流器输出至该第二减法器的“减”端；该第一减法器输出至该三倍放大器与该第二加法器、该第二减法器输出至该二倍放大器与该第二加法器；该三倍放大器与该二倍放大器输出至该第一加法器；该第一加法器输出至该除法器的“分子”端、该第二加法器输出至该除法器的“分母”端；而该除法器的输出端耦接至该模拟数字转换电路。