CN101995968B - 电磁感应的输入笔 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种电磁感应的输入笔，包含一笔头，一可移动铁磁材料、一固定铁磁材料、一弹性材料、一壳层物、一外壳。可移动铁磁材料的一端相邻笔头，弹性材料设置于可移动铁磁材料与固定铁磁材料之间。外壳与壳层物固定，壳层物包覆弹性材料、部分的可移动铁磁材料、部分的固定铁磁材料。一线圈包覆壳层物，线圈经由一导线连接一震荡电路。

Description

电磁感应的输入笔

技术领域

本发明涉及一种手写输入装置，特别是涉及一种手写输入装置所使用的电磁感应的输入笔。

背景技术

手写输入装置例如数位板(Tablet)、数位化器(Digitizer)、电子白板(White board)等的输入方式包含有电磁感应式或薄膜电阻等，而电磁感应式在使用上主要是搭配一支专用的输入笔。

美国专利公告号US5,565,632，名称为”Pressure sensitive styluspen”，发明人Ogawa揭露了一些现有习知技术的输入笔结构，图1例示其中的一种。请参阅图1所示，是一种现有习知技术的电磁感应输入笔的结构示意图。输入笔10包含一外壳12、一铁磁材料16(ferrite core)、一笔心14、一弹簧22、一磁性体18固定在笔心14的一端。铁磁材料16的表面绕设有线圈20，且中间部分具有穿孔供笔心14穿过。铁磁材料16与外壳12固定，当笔心14接触座标侦测表面，笔心14的笔尖压迫座标侦测表面，笔心14沿着轴向内退缩，使得磁性体18与铁磁材料16的距离di产生变化。线圈20与电容24构成一震荡电路，决定输入笔所发射电磁波的频率。磁性体18与铁磁材料16的距离产生变化使得线圈20感应的电感量改变，电磁波的发射频率跟着改变，藉由发射频率可以得知笔尖所受的压力为何。

Ogawa认为习知技术的输入笔在倾斜一角度使用时，压力感测的准确度与灵敏度不佳，因此提出了一种改善的输入笔结构，请参阅图2所示，是另一种现有习知技术的电磁感应输入笔的结构示意图。Ogawa揭露的输入笔10，包含一外壳12、一铁磁材料16、一弹性材料30、一磁性体18以及一笔头32。铁磁材料16与外壳12固定于一固定架34，且铁磁材料16的表面绕设有线圈20，通过导线26将线圈20感应的电感量储存至电容24。当使用输入笔10时，笔头32压迫座标侦测表面，使得铁磁材料16与磁性体18之间的距离改变，使得线圈20感应的电感量改变，输入笔所发射电磁波的频率也跟着改变，藉由发射频率可以得知笔尖所受的压力为何。

上述现有习知技术均存在有缺点。关于图1所示的输入笔，铁磁材料16具有穿孔以供笔心14轴向移动，这使得铁磁材料的直径较大，因此输入笔的直径也大，无法达到轻薄短小的要求。关于图2所示的输入笔，导线26在使用输入笔时也会跟着移动，使得可靠度不佳；此外，线圈的起末点的定位缺乏依据，可能影响感测的准确度；再者，磁性体18、弹性材料30、铁磁材料16之间依靠粘着材料固定，使得长久使用的可靠度不佳。

由此可见，上述现有的电磁感应的输入笔在结构与使用上，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电磁感应的输入笔，以克服上述缺失，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，克服现有的电磁感应的输入笔存在的缺陷，而提供一种新型结构的电磁感应的输入笔，所要解决的技术问题是改善习知输入笔尺寸较大、感测准确度不佳、可靠度不足的问题，非常适于实用。

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电磁感应的输入笔，作为一手写输入装置的输入装置，该输入笔包含：一笔头，用于接触一侦测表面；一可移动铁磁材料，其一端相邻该笔头；一固定铁磁材料；一弹性材料，设置于该可移动铁磁材料与该固定铁磁材料之间；一壳层物，包覆该弹性材料、部分或全部的该可移动铁磁材料、部分或全部的该固定铁磁材料，该壳层物被一线圈包覆，该线圈经由一导线连接一震荡电路；以及一外壳，包覆该壳层物、该震荡电路、部分该笔头，该外壳与该壳层物固定；藉此，该笔头压迫该侦测表面，使得该固定铁磁材料与该可移动铁磁材料之间的距离改变，该线圈感应的电感量改变，该输入笔所发射或共振电磁波的频率也跟着改变。

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。

前述的电磁感应的输入笔，其中所述的壳层物尚包含一间隔件，设置于该弹性材料与该固定铁磁材料之间。

前述的电磁感应的输入笔，其中所述的线圈的包覆范围由该壳层物上的一突出件A端或一沟槽A端与一突出件B端或一沟槽B端所界定。

前述的电磁感应的输入笔，其中所述的间隔件介于该突出件A端或该沟槽A端与该突出件B端或该沟槽B端之间。

前述的电磁感应的输入笔，其中所述的壳层物具有一封闭端，该固定铁磁材料的一端相邻该封闭端。

前述的电磁感应的输入笔，其中所述的封闭端具有一调整物，用于调整该可移动铁磁材料与该固定铁磁材料相对于该线圈之距离在容许的公差范围内。

前述的电磁感应的输入笔，其中所述的调整物是一螺丝。

前述的电磁感应的输入笔，其中所述壳层物的材质包含塑胶或金属，金属包含铁磁材料，铁磁材料包含氧化磁铁(ferrite)。

前述的电磁感应的输入笔，其中所述的弹性材料包含弹簧、圆锥形弹簧、盘形弹簧、或一具有弹性的高分子材料，该具有弹性的高分子材料包含橡胶。

前述的电磁感应的输入笔，其中所述的弹性材料的形状为圆柱形或圆柱形，并具有一突点。

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，本发明电磁感应的输入笔至少具有下列优点及有益效果：

根据本发明实施例的电磁感应输入笔，由于线圈是固定在壳层物上，且因为壳层物与外壳固定，所以当输入笔使用时，导线并不会移动，因此，长期使用后导线的可靠度仍佳。另外，突出件或者沟槽结构，其功能是作为线圈的起使点与终点的定位与固定，提高了线圈环绕的加工便利性、压力感测准确性、线圈的稳固性。

综上所述，本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

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是一种现有习知技术的电磁感应输入笔的结构示意图。

图2是另一种习知技术的电磁感应输入笔的结构示意图。

图3是本发明第一实施例的电磁感应输入笔的结构示意图。

图4是本发明第二实施例的电磁感应输入笔的结构示意图。

图5是本发明第三实施例的电磁感应输入笔的结构示意图。

图6是本发明一实施例的弹性材料的立体示意图。

图7是本发明另一实施例的弹性材料的立体示意图。

图8是本发明另一实施例的弹性材料的示意图。

图9是本发明另一实施例的弹性材料的示意图。

10：输入笔  12：外壳

14：笔心    16：铁磁材料

18：磁性体  20：线圈

22：弹簧        24：电容

26：导线        30：弹性材料

32：笔头        34：固定架

d i：距离       40：输入笔

42：外壳        44：壳层物

46：笔头        48：可移动铁磁材料

50：弹性材料    52：固定铁磁材料

54：线圈        56：导线

58：电路板      60：突出件A端

62：突出件B端   64：间隔件

66：封闭端      68：调整物

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电磁感应的输入笔其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

以下所述的本发明的较佳实施例以及其原理或特征，其各种修正、变化、置换均为熟悉本领域技术人员所轻易知悉。因此，本发明的保护范围并不限于实施例所述，而是根据本发明说明书所揭露的概念与特征，所相容的最宽广范围。

以下将详述本发明的各实施例，并配合图式作为例示。除了这些详细描述之外，本发明还可以广泛地实施在其他的实施例中，任何所述实施例的轻易替代、修改、等效变化都包含在本发明的范围内，并以权利要求书的专利范围为准。在说明书的描述中，为使读者对本发明有较完整的了解，提供了许多特定细节；然而，本发明可能在省略部分或全部这些特定细节的前提下，仍可实施。此外，众所周知的步骤或元件并未描述于细节中，以避免造成本发明不必要的限制。

请参阅图3所示，是本发明第一实施例的电磁感应输入笔的结构示意图。根据本发明第一实施例的电磁感应输入笔40，主要包含一外壳42、一壳层物(cladding)44、一笔头46、一可移动铁磁材料48、一弹性材料50以及一固定铁磁材料52。

该外壳42，包覆壳层物44，并与壳层物44固定，固定铁磁材料52再与壳层物44固定。

该壳层物44，其形状较佳为一中空圆柱，但不限定于此。壳层物44包覆弹性材料50、部分或全部的可移动铁磁材料48、部分或全部的固定铁磁材料52，在另一实施例中，壳层物44可包覆部分的笔头46。

该弹性材料50，设置于可移动铁磁材料48与固定铁磁材料52之间，且弹性材料50与固定铁磁材料52以壳层物44的一间隔件64隔开，该间隔件64介于壳层物的一突出件A端60与一突出件B端62之间。

壳层物44的外围包覆一线圈54，其包覆范围由壳层物44上的突出件A端60与突出件B端62所界定，线圈54的包覆范围包含弹性材料50、部分的可移动铁磁材料48、部分的固定铁磁材料52，弹性材料不可超出突出件A端60。在另一实施例中，突出件A端60与突出件B端62也可以是一沟槽A端与一沟槽B端，其功能与突出件A端60与突出件B端62相同，是作为线圈54的起使点与终点的定位协助；在另一实施例中，壳层物44的一端具有突出件(A或B端)，另一端具有沟槽。笔头46与可移动铁磁材料48固定，例如以粘胶固定。

另外，线圈54通过导线56连接至一电路板的一震荡电路(未图示)，其功能与现有习知技术相同，故此不再赘述。当使用输入笔40时，笔头46压迫座标侦测表面，使得固定铁磁材料48与可移动铁磁材料52之间的距离因为弹性材料50被压缩而改变，线圈54感应的电感量改变，输入笔所发射或共振电磁波的频率也跟着改变，藉由发射或共振频率可得知笔尖所受的压力为何。

请参阅图4所示，是本发明第二实施例的电磁感应输入笔的结构示意图。根据本发明第二实施例的电磁感应输入笔，为求简洁，与图3所示第一实施例相同的元件以相同的符号表示，并仅说明与图3实施例的不同处，相同处不再赘述。本实施例与图3所示实施例的不同处在于，壳层物44的间隔件64被省略，并且壳层物44具有一封闭端66，固定铁磁材料52的一端紧邻封闭端66。

请参阅图5所示，是本发明第三实施例的电磁感应输入笔的结构示意图。根据本发明第三实施例的电磁感应输入笔，与图4所示第二实施例的相同处在于，壳层物44的间隔件64被省略，并且壳层物44具有一封闭端66，固定铁磁材料52的一端紧邻封闭端66；本实施例与图4所示实施例的不同处在于，封闭端66具有一调整物68，用于调整可移动铁磁材料48与固定铁磁材料52相对于线圈54的距离在容许的公差(tolerance)范围内，在一较佳实施例中，该调整物为一螺丝。值得注意的是，在图4与图5所示的实施例中，壳层物44也可以具有如图3所示实施例的间隔件64；另外，在图3所示的实施例中，壳层物44可不具有间隔件64。

在本发明的各实施例中，壳层物44的材质可以为塑胶或金属，材质考量的因素是厚度很薄且强度佳，在一实施例中，壳层物44的厚度较佳为0.1～1.0mm。金属可包含良导体如金、银、铜、铁等或其合金，金属也可以包含铁磁材料，例如氧化磁铁(ferrite)。良导体具有隔绝磁场的作用，铁磁材料则可增强磁场，不同材料的壳层物可通过不同的震荡电路设计使得线圈的电感量维持在可接受范围。

另外，弹性材料50可以为一般弹簧，如图6所示，是本发明一实施例的弹性材料的立体示意图，或为锥形弹簧，如图7所示，是本发明另一实施例的弹性材料的立体示意图，或为盘形弹簧(Disc Spring)，盘形弹簧未施压前如锥形弹簧，但可施压成一平面；弹性材料50亦可为具有弹性的高分子材料，例如橡胶。具有弹性的高分子材料，可具有不同的形状，如图8本发明另一实施例的弹性材料示意图所示的一圆柱状，或者，如图9本发明另一实施例的弹性材料示意图所示的一圆柱状且具有一突点，具有突点的橡胶可增加压力感测的灵敏度，在一实施例中，输入笔40的侦测灵敏度可达1克重。

根据本发明实施例的电磁感应输入笔，线圈54并非如现有习知技术是固定在固定铁磁材料52上，而是固定在壳层物44上。因为壳层物44与外壳42固定，所以当输入笔40使用时，笔头32压迫可移动铁磁材料48，可移动铁磁材料48压迫弹性材料50使得可移动铁磁材料48与固定铁磁材料52之间的距离改变，但导线56并不会跟着移动，因此，长期使用后导线56的可靠度仍佳。此外，突出件A端60与突出件B端62，或者沟槽结构，其功能是作为线圈54的起使点与终点的定位与固定，同时提高了线圈54环绕的加工便利性、压力感测准确性、线圈的稳固性。此外，壳层物44亦可作为可移动铁磁材料48、弹性材料30、固定铁磁材料52、笔头46等各元件的固定之用，甚至于，这些元件之间可不需要以粘胶，而仅依靠壳层物44固定。

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 (11)

1.一种电磁感应的输入笔，作为一手写输入装置的输入装置，其特征在于该输入笔包含：

一笔头，用于接触一侦测表面；

一可移动铁磁材料，其一端相邻该笔头；

一固定铁磁材料；

一弹性材料，设置于该可移动铁磁材料与该固定铁磁材料之间；

一壳层物，包覆该弹性材料、部分或全部的该可移动铁磁材料、部分或全部的该固定铁磁材料，该壳层物被一线圈包覆，该线圈经由一导线连接一震荡电路；以及

一外壳，包覆该壳层物、该震荡电路、部分该笔头，该外壳与该壳层物固定；

藉此，该笔头压迫该侦测表面，使得该固定铁磁材料与该可移动铁磁材料之间的距离改变，该线圈感应的电感量改变，该输入笔所发射或共振电磁波的频率也跟着改变。

2.根据权利要求1所述的电磁感应的输入笔，其特征在于其中所述的壳层物尚包含一间隔件，设置于该弹性材料与该固定铁磁材料之间。

3.根据权利要求1所述的电磁感应的输入笔，其特征在于其中所述的线圈的包覆范围由该壳层物上的一突出件A端或一沟槽A端与一突出件B端或一沟槽B端所界定。

4.根据权利要求3所述的电磁感应的输入笔，其特征在于其中所述的壳层物尚包含一间隔件，设置于该弹性材料与该固定铁磁材料之间，且该间隔件介于该突出件A端或该沟槽A端与该突出件B端或该沟槽B端之间。

5.根据权利要求1所述的电磁感应的输入笔，其特征在于其中所述的壳层物具有一封闭端，该固定铁磁材料的一端相邻该封闭端。

6.根据权利要求5所述的电磁感应的输入笔，其特征在于其中所述的封闭端具有一调整物，用于调整该可移动铁磁材料与该固定铁磁材料相对于该线圈之距离在容许的公差范围内。

7.根据权利要求6所述的电磁感应的输入笔，其特征在于其中所述的调整物是一螺丝。

8.根据权利要求1所述的电磁感应的输入笔，其特征在于其中所述的壳层物的材质包含塑胶或金属，金属包含铁磁材料，铁磁材料包含氧化磁铁。

9.根据权利要求1所述的电磁感应的输入笔，其特征在于其中所述的弹性材料为弹簧或一具有弹性的高分子材料，该具有弹性的高分子材料为橡胶。

10.根据权利要求1所述的电磁感应的输入笔，其特征在于其中所述的弹性材料的形状为圆柱形。

11.根据权利要求1所述的电磁感应的输入笔，其特征在于其中所述的弹性材料的形状为具有一突点的圆柱形。

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