CN102243558A

CN102243558A - 电磁输入装置及其电磁天线回路布局

Info

Publication number: CN102243558A
Application number: CN2010101784272A
Authority: CN
Inventors: 叶云翔; 林胜茂
Original assignee: Waltop International Corp
Current assignee: Wacom Co Ltd
Priority date: 2010-05-12
Filing date: 2010-05-12
Publication date: 2011-11-16

Abstract

本发明是有关于一种电磁输入装置及其电磁天线回路布局。该电磁天线回路布局包含多个电磁天线回路彼此平行排列，其中每一电磁天线回路的一第一端连接至一开关，至少二相邻电磁天线回路的第二端连接至一接地点。该电磁输入装置包含：一微控制器、一信号处理电路、一电磁笔及该电磁天线回路布局，并且以上所述的开关是由该微控制器控制以决定由该电磁天线回路在该电磁天线回路布局与该电磁笔之间传送或接收电磁感应信号，该信号处理电路处理该电磁天线回路接收的电磁感应信号。本发明可以有效的减少终端点的总数目，扩大电磁天线回路的面积并缩小不可侦测区的面积。

Description

电磁输入装置及其电磁天线回路布局

技术领域

本发明涉及一种电磁天线回路布局，特别是涉及一种可减少电磁天线回路终端点的电磁输入装置及其电磁天线回路布局。

背景技术

传统座标输入装置通常包含一电磁天线回路以及一位置指向装置。电磁天线回路包含沿X与Y轴排列的多个紧密排列的感应线圈或天线构成一感应平面，位置指向装置例如一电磁笔通常含有一共振电路(resonancecircuit)或线圈。位置指向装置的座标位置是藉由位置指向装置共振电路与感应线圈之间的电磁波传送与接收获得。

座标输入装置电磁天线回路每一感应线圈或天线通常为导体线段以传送电磁波或接收指向装置传送的电磁波。每一天线或线圈均有二个终端点，其中一终端点连接至一开关(switch)最后连接至一控制电路，而另一终端点则连接至一接地点(COM)。如图1所示，电磁天线回路X轴方向的天线或线圈X0-X11的每一天线或线圈均有二个分别连接至开关与接地点的终端点。同理电磁天线回路Y轴方向的天线或线圈的每一天线或线圈均有二个分别连接至开关与接地点的终端点。电磁天线板上电磁天线回路的总数目，包含X轴方向的电磁天线回路数目及Y轴方向的电磁天线回路数目。若X轴方向的电磁天线回路数目为Nx，而Y轴方向的电磁天线回路数目为Ny，则电磁天线回路的总数目为(Nx+Ny)。由于每一个电磁天线回路有一进一出两个终端点，所以电磁天线回路的总终端点的数目为(Nx+Ny)*2个。

上述电磁天线回路的每一天线或线圈部分与连接至开关及连接至接地点的部分各自分别占据座标输入装置中电磁天线回路所在基板的一部分区域面积。所有天线或线圈所在的基板区域面积为可侦测区(detectablearea)，在此可侦测区指向装置的座标位置均可藉由位置指向装置共振电路与感应线圈之间的电磁波传送与接收获得。天线或线圈连接至开关与连接至接地点的导线与端点部分所在的基板区域面积为不可侦测区或无效区域(invalid area)。由于电磁天线回路的总端点数目多少，影响了其连接器的大小、热压合印刷电路板的大小及控制板的大小，相对地也与成本的多少有关。尤其在愈大尺寸的应用，电磁天线回路总数目增加的情况下，其总终端点的数目也随之增加。因此对于座标输入装置而言，如何尽量扩大可侦测区的面积同时缩小不可侦测区或无效区域的面积就成为重要的课题。

由此可见，上述现有的电磁天线回路布局及座标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。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电磁输入装置及其电磁天线回路布局，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。

鉴于上述传统电磁天线回路布局的缺点，本发明提出一种可减少电磁天线回路终端点的电磁输入装置及其电磁天线回路布局，以扩大电磁天线回路的面积并缩小不可侦测区的面积。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的电磁天线回路布局存在的缺陷，而提供一种新型结构的电磁输入装置及其电磁天线回路布局，所要解决的技术问题是使其可以有效的降低终端点的总数目，使原本需要(Nx+Ny)*2个的终端点数目，变成只需(Nx+Ny)*(3/2)个终端点，从而扩大电磁天线回路的面积并缩小不可侦测区的面积，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输入装置的电磁天线回路布局，该电磁天线回路布局包含多个电磁天线回路彼此平行排列，其中每一电磁天线回路的一第一端连接至一开关，至少二相邻电磁天线回路的第二端连接至一接地点。

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。

前述的电磁天线回路布局，其中所述的至少二相邻电磁天线回路的感应电流方向相同。

前述的电磁天线回路布局，其中所述的至少二相邻电磁天线回路的感应电流方向相反。

前述的电磁天线回路布局，其中二相邻电磁天线回路的该第一端连接至该开关的部分及该第二端连接至该接地点的部分是位于该相邻电磁天线回路之间。

前述的电磁天线回路布局，其中二相邻电磁天线回路的该第一端连接至该开关的部分及该第二端连接至该接地点的部分是位于该相邻电磁天线回路的一侧。

前述的电磁天线回路布局，其中二相邻电磁天线回路的该第一端分别位于该第二端连接至该接地点的部分的两侧。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种电磁输入装置，此电磁输入装置包含一微控制器、一信号处理电路、一电磁笔及一电磁天线回路布局。该电磁天线回路布局包含多个电磁天线回路彼此平行排列，其中每一电磁天线回路的第一端连接至一开关，每二个电磁天线回路的第二端连接至一接地点，开关由微控制器控制以决定由电磁天线回路在电磁天线回路布局与电磁笔之间传送或接收电磁感应信号，信号处理电路处理电磁天线回路接收的电磁感应信号。

前述的电磁输入装置，其中二相邻电磁天线回路的该第一端连接至该开关的部分及该第二端连接至该接地点的部分是位于该相邻电磁天线回路的一侧。

前述的电磁输入装置，其中二相邻电磁天线回路的该第一端分别位于该第二端连接至该接地点的部分的两侧。

前述的电磁输入装置，其中二相邻电磁天线回路的该第一端连接至该开关的部分及该第二端连接至该接地点的部分是位于该相邻电磁天线回路之间。

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，本发明电磁输入装置及其电磁天线回路布局至少具有下列优点及有益效果：本发明可以有效的降低终端点的总数目，使原本需要(Nx+Ny)*2个的终端点数目，变成只需(Nx+Ny)*(3/2)个终端点，从而扩大电磁天线回路的面积并缩小不可侦测区的面积。

综上所述，本发明是有关于一种电磁输入装置及其电磁天线回路布局。该电磁天线回路布局包含多个电磁天线回路彼此平行排列，其中每一电磁天线回路的一第一端连接至一开关，至少二相邻电磁天线回路的第二端连接至一接地点。该电磁输入装置包含：一微控制器、一信号处理电路、一电磁笔及该电磁天线回路布局，并且以上所述的开关是由该微控制器控制以决定由该电磁天线回路在该电磁天线回路布局与该电磁笔之间传送或接收电磁感应信号，该信号处理电路处理该电磁天线回路接收的电磁感应信号。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是显示传统电磁天线回路布局的示意图。图2A至图2D是显示本发明较佳实施例的电磁天线回路布局的示意图。

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输入装置及其电磁天线回路布局其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

本发明的一些实施例将详细描述如下。然而，除了以下描述外，本发明还可以广泛地在其他实施例施行，并且本发明的保护范围并不受实施例的限定，其以权利要求的保护范围为准。再者，为提供更清楚的描述及更容易理解本发明，图式内各部分并没有依照其相对尺寸绘图，某些尺寸与其他相关尺度相比已经被夸张；不相关的细节部分也未完全绘示出，以求图式的简洁。

电磁输入装置包含一微控制器、由多个沿X与Y方向排列彼此平行部分重叠的天线(antenna)或感应线圈(sensor coil)与基板构成的电磁天线回路基板及信号处理电路，该信号处理电路包含信号放大电路(signalamplifier)、滤波(filter)电路、整流(rectifier)电路、相位侦测电路(phase detector)与模拟数字转换电路(analog to digital converter)等。信号处理电路并不限于以上所述，凡其他未脱离本发明所揭示精神的各种等效改变或修饰都涵盖在本发明所揭露的范围内。电磁天线回路基板上的天线或感应线圈均连接至开关，并由一控制电路控制开关以切换天线或感应线圈进行电磁信号的发送与接收。控制电路以频率产生电路与选择电路并切换开关以选择天线或感应线圈发出高频电磁信号。天线或感应线圈发出的高频电磁信号则引起一电磁笔内的共振电路(resonance circuit)的共振。而当天线或感应线圈发出的高频电磁信号暂时中断时，电磁笔内的共振电路则发出一回应高频电磁信号，并由天线或感应线圈接收，并由信号放大电路、滤波、整流、相位侦测电路与模拟数字转换电路等进行信号处理分析。

当指向装置或电磁笔在电磁天线回路基板上移动时，上述高频电磁信号在天线或感应线圈与电磁笔共振电路之间的高频电磁信号传送与接收是不断重复进行。在移动的轨迹方向上的天线或感应线圈是不断通过由微控制器控制的依序开关切换以使天线或感应线圈不断依序进行高频电磁信号的传送与接收。微控制器控制对应天线或感应线圈的依序开关切换称为扫描。天线或感应线圈的依序开关切换是藉由多工器(multiplexers)执行，并由微控制器控制。

指向装置或电磁笔的位置感应过程是从没有获得任何指向装置或电磁笔座标位置信号开始，直到指向装置或电磁笔的精确座标位置包含X轴与Y轴座标被感应并计算完成。经由微控制器控制频率产生电路与选择电路并依序切换开关以对电磁天线回路基板上所有天线或感应线圈先进行全区扫描。经由全区扫描，任何天线或感应线圈接收的回应高频电磁信号均能被侦测接收及处理。当指向装置或电磁笔位于电磁天线回路基板上的可侦测区域范围内，指向装置或电磁笔所在位置的天线或感应线圈会接收到具有最大值的高频电磁信号，因此可大致确定指向装置或电磁笔的位置。接着微控制器根据出现最大值的高频电磁信号的天线或感应线圈位置，控制频率产生电路与选择电路并针对出现最大值的高频电磁信号的天线或感应线圈位置附近的区域依序切换开关以对该区域附近的天线或感应线圈进行区域扫描。区域扫描仅针对出现最大值的高频电磁信号的天线或感应线圈位置邻近的天线或感应线圈进行对应的开关切换以执行高频电磁信号的传送与接收。若再次接受到信号强度达最大值的高频电磁信号，则确认指向装置或电磁笔的位置，并进行后续的信号处理以计算指向装置或电磁笔的精确位置。

上述每一电磁天线回路或感应线圈均有二个终端点，其中一个终端点连接至一开关最后连接至控制电路，而另一个终端点则连接至一接地点。每一天线或线圈部分与连接至开关及连接至接地点的部分各自分别占据电磁输入装置中电磁天线回路或感应线圈所在基板的一部分区域面积。所有电磁天线回路或感应线圈所在的基板区域面积为可侦测区，在此可侦测区指向装置的座标位置均可藉由位置指向装置共振电路与感应线圈之间的电磁波传送与接收获得。电磁天线回路或感应线圈连接至开关与连接至接地点的导线与端点部分所在的基板区域面积为不可侦测区或无效区域。对于电磁输入装置而言，可侦测区的面积必须尽量扩大，不可侦测区或无效区域的面积则必须缩小。

图2A至图2D是显示本发明较佳实施例的电磁天线回路布局的示意图。如图2A所示，每一个电磁天线回路或感应线圈有两个终端点，一个终端点连接到一个参考的位准，或称为接地点COM点，而另一个终端点接到信号输入处理单元，并藉由微控制器通过多工器切换而依序接收每一个电磁天线回路的信号。每两个电磁天线回路或感应线圈在电磁天线回路基板上共用一个COM点，亦即每两个电磁天线回路或感应线圈就可以减少一个终端点。如图2A所示，电磁天线回路Xn与Xn+5彼此平行排列，其中电磁天线回路Xn与Xn+5的第一端连接至一开关(未图示)，相邻该电磁天线回路Xn与Xn+5的第二端连接至一接地点或COM点。电磁天线回路Xn与Xn+5的第一端连接至开关的部分及第二端连接至该接地点的部分是位于电磁天线回路Xn与Xn+5之间，同时电磁天线回路Xn与Xn+5的感应电流方向相反。图2A中D代表电磁天线回路Xn与Xn+5或感应线圈非正常感应回路范围的走线间距，理论上要愈小愈好，回路才不会感应不需要的信号，因此在COM终端点的二侧产生另二个回路的终端点，可以达到和传统电磁天线回路或感应线圈布局在相同工艺下的最小走线间距。

图2B是显示本发明较佳实施例的电磁天线回路或感应线圈布局。图2A所示的电磁天线回路Xn与Xn+5或感应线圈布局的实施例虽可有效的降低终端点的数目，但电流方向却不一致。由于电流方向的不一致，造成两相邻电磁天线回路Xn与Xn+5或感应线圈所感应的时变电流相位无法同步，而有相位相反的现象发生。因而在处理信号的频率上造成误差。为了克服此缺点，如图2B所示，电磁天线回路Xn+5必须在电磁天线回路上做一个交错，以确保两共终端点COM点天线回路Xn与Xn+5电流方向的一致性。电磁天线回路Xn与Xn+5第一端连接至开关的部分分别位于第二端连接至接地点的部分的两侧。

图2C中显示的两个电磁天线回路X0与X1或感应线圈都在上方。电磁天线回路X0与X1的电流方向相同，其第一端连接至开关的部分及第二端连接至该接地点的部分是位于电磁天线回路X0与X1的一侧。如同图2B所示的电磁天线回路Xn+5，图2C中电磁天线回路X1也必须在天线回路上做一个交错，电磁天线回路X0与X1第一端连接至开关的部分分别位于第二端连接至接地点的部分的两侧。

图2D是显示三个电磁天线回路X0、X1、X2或感应线圈共用终端COM点，此时非正常感应回路范围的走线间距为2D，所以有可能产生不必要的杂讯。类似图2C所示的电磁天线回路X0与X1，图2D中的电磁天线回路X0、X1、X2的第一端连接至开关的部分及第二端连接至接地点的部分是位于电磁天线回路X0、X1、X2的一侧。当超过二个电磁天线回路或感应线圈时，非正常感应回路范围的走线间距增加，将产生多余的杂讯。

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

1.一种电磁输入装置的电磁天线回路布局，其特征在于该电磁天线回路布局包含：

多个电磁天线回路彼此平行排列，其中每一该电磁天线回路的一第一端连接至一开关，至少二相邻该电磁天线回路的一第二端连接至一接地点。

2.根据权利要求1所述的电磁输入装置的电磁天线回路布局，其特征在于其中所述的至少二相邻电磁天线回路的感应电流方向相同。

3.根据权利要求1所述的电磁输入装置的电磁天线回路布局，其特征在于其中所述的至少二相邻电磁天线回路的感应电流方向相反。

4.根据权利要求1所述的电磁输入装置的电磁天线回路布局，其特征在于其中二相邻电磁天线回路的该第一端连接至该开关的部分及该第二端连接至该接地点的部分是位于该相邻电磁天线回路之间。

5.根据权利要求1所述的电磁输入装置的电磁天线回路布局，其特征在于其中二相邻电磁天线回路的该第一端连接至该开关的部分及该第二端连接至该接地点的部分是位于该相邻电磁天线回路的一侧。

6.根据权利要求1所述的电磁输入装置的电磁天线回路布局，其特征在于其中二相邻电磁天线回路的该第一端分别位于该第二端连接至该接地点的部分的两侧。

7.一种电磁输入装置，其特征在于该电磁输入装置包含：

一微控制器与一信号处理电路；

一电磁笔；以及

一电磁天线回路布局，该电磁天线回路布局包含，

多个电磁天线回路彼此平行排列，其中每一该电磁天线回路的一第一端连接至一开关，每二个该电磁天线回路的一第二端连接至一接地点，该开关由该微控制器控制以决定由该电磁天线回路在该电磁天线回路布局与该电磁笔之间传送或接收电磁感应信号，该信号处理电路处理该电磁天线回路接收的电磁感应信号。

8.根据权利要求7所述的电磁输入装置，其特征在于其中二相邻电磁天线回路的该第一端连接至该开关的部分及该第二端连接至该接地点的部分是位于该相邻电磁天线回路的一侧。

9.根据权利要求7所述的电磁输入装置，其特征在于其中二相邻电磁天线回路的该第一端分别位于该第二端连接至该接地点的部分的两侧。

10.根据权利要求7所述的电磁输入装置，其特征在于其中二相邻电磁天线回路的该第一端连接至该开关的部分及该第二端连接至该接地点的部分是位于该相邻电磁天线回路之间。