CN102298480B - 具电磁能量传送的手写输入装置 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种具电磁能量传送的手写输入装置，其包含微控制器、能量传送线圈、电磁笔、天线回圈与过滤器。微控制器用于控制第一信号的产生，而能量传送线圈(Power Transferring Coil)用于将第一信号以电磁波形式传送。电磁笔用于接收第一信号的电磁能量，且将第一信号的电磁能量转换为第二信号传递。天线回圈(Antenna Loops)用于接收第二信号，而过滤器用于过滤第二信号以排除不必要的杂信。

Description

具电磁能量传送的手写输入装置

技术领域

本发明涉及一种手写输入装置，特别是涉及一种具电磁能量传送的手写输入装置。 

背景技术

目前市面上电磁式手写输入装置(例如手写板(Tablet)、数位板(Digitizer)与电子白板(Digital Whiteboard)等)的感应原理主要可分为超音波式、电磁感应式或电阻式等。其中，电磁式感应主要是以一片具有X轴与Y轴天线的电路板，再搭配一支专用的电磁信号笔使用。 

以目前的电磁式感应的手写输入装置而言，根据其所配用的电磁笔来分类，可分为内含电池的电磁笔与不含电池的电磁笔两种手写输入装置。内含电池的电磁笔(Battery Electromagnetic Pen)又称为主动式技术，此种电磁笔无需手写输入装置发射电磁能量给笔，手写输入装置单纯地仅需接收电磁笔所发射过来的电磁信号。但是，其主要缺点需要更换电池与重量较重。 

另外，不含电池的电磁笔(Battery-free Electromagnetic Pen)又称被动式技术，以日商Wacom公司为代表性，其技术可参阅美国公告的4,878,553、4,848,496与5,600,105号专利。因为电磁笔的内部没有电池，所需要的能量须从手写输入装置供应。所以手写输入装置的天线回圈不但需要用于接收电磁信号，还必须兼作发射能量给电磁笔之用。当手写输入装置想侦知电磁笔时，必须先经由天线回圈短暂地发射十数个周期的电磁波，之后随即停止发射电磁波能量而转变成接收模式。同时也由于电磁笔的能量会迅速被消耗完(因为电磁笔没有电池无法稳定持续地发射能量让天线回圈接收)，接收模式同样也仅能持续十数个周期，天线回圈此时只得又再变回发射模块，其电路结构可参阅图1A所示。由上述可以得知，天线回圈有接近一半的时间耗费在发射能量，而仅剩一半的时间用于接收电磁波，此类型的手写输入装置主要的缺点就是每秒的资料量较少。 

另外，还有一种Calcomp公司所生产的手写输入装置，可参阅美国专利公告5,045,645号专利，如图1B所示，此手写输入装置在电路板上内建类似调幅(Amplitude modulation)载波的调变电路(Modulation，MOD)及解调电路(Sync Demodulation，Sync Demod)，并发射经调变后的电磁波给电磁笔，电磁笔内有封波(envelop)电路将共振电路中的封波取出，并以此较 低频率发射回手写输入装置。而此设计上的缺点在于所发射信号频率稳定性差，同时此设计也极易受外界电磁场干扰。 

由此可见，上述现有的电磁式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的具电磁能量传送的手写输入装置，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，克服现有的电磁式手写输入装置存在的缺陷，而提供一种新型结构的具电磁能量传送的手写输入装置，所要解决的技术问题是使其提供一种新式手写输入装置可以持续不间断地发送电磁能量给无电池的电磁笔；改善现有习知手写输入装置需要转换信号接收与发送的繁复步骤。 

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具电磁能量传送的手写输入装置，其中包含：一微控制器，用于控制多数个第一信号的产生；一能量传送线圈(Power Transferring Coil)，用于将该多数个第一信号以电磁波形式传送；一电磁笔，用于接收该多数个第一信号的电磁能量，且将该多数个第一信号的电磁能量转换为多数个第二信号传递；一天线回圈(Antenna Loops)，用于接收该多数个第二信号；一过滤器，用于过滤该多数个第二信号的杂信；以及一反相器(Inverter)与一交流信号输出级电路(AC Driver Circuit)，借由该反相器与该交流信号输出级电路将该第一信号转换成交流信号；其中该第一信号的频率不同于该第二信号的频率，且该多数个第一信号系由该微控制器的一第一时脉与一振荡电路所产生。 

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。 

前述的手写输入装置，其中所述的更包含一取样电路，用于取样过滤后的该第二信号的正弦波形。 

前述的手写输入装置，其中所述的更包含一计数器与该微控制器的一第二时脉计算该第二信号的频率。 

前述的手写输入装置，其中所述的手写输入装置是为一电磁式手写输入装置。 

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具电磁能量传送的手写输入装置，其中包含：一微控制器，其可产生一第一时脉与一第二时脉，该第一时脉与一振荡电路产生多数个第一信号；一能量传送线圈，用于将该多数个第一信号以电磁波形式传送；一 电磁笔，用于接收该多数个第一信号的电磁能量，且将该多数个第一信号的电磁能量转换为多数个第二信号传递；一天线回圈，用于接收该多数个第二信号；一过滤器，用于过滤该多数个第二信号，该多数个第二信号的杂信包含该多数个第一信号；一取样电路，用于取样过滤后之该第二信号的正弦波形；以及一计数器，该计数器配合该第二时脉用于计算该第二信号的频率；其中该第一信号的频率不同于该第二信号的频率。 

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。 

前述的手写输入装置，其中所述的更包含一反相器与一交流信号输出级电路，借由该反相器与该交流信号输出级电路将该第一信号转换成交流信号。 

前述的手写输入装置，其中所述的手写输入装置是为一电磁式手写输入装置。 

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明的主要技术内容提供一种具电磁能量传送的手写输入装置，其包含微控制器、能量传送线圈、电磁笔、天线回圈与过滤器。微控制器用于控制第一信号的产生，而能量传送线圈(Power Transferring Coil)用于将第一信号以电磁波形式传送。电磁笔用于接收第一信号的电磁能量，且将第一信号的电磁能量转换为第二信号传递。天线回圈(Antenna Loops)用于接收第二信号，而过滤器用于过滤第二信号以排除不必要的杂信。 

本发明更提供一种具电磁能量传送的手写输入装置，其包含微控制器、能量传送线圈、电磁笔、天线回圈、过滤器、取样电路与计数器。微控制器用于产生第一时脉与第二时脉，第一时脉与一振荡电路产生第一信号。能量传送线圈用于将第一信号以电磁波形式传送。电磁笔用于接收第一信号的电磁能量，且将第一信号的电磁能量转换为第二信号传递。天线回圈用于接收第二信号，而过滤器用于过滤第二信号。取样电路用于取样过滤后的第二信号的正弦波形，且计数器配合第二时脉用于计算第二信号的频率。 

借由上述技术方案，本发明具电磁能量传送的手写输入装置至少具有下列优点及有益效果：借由本发明的手写输入装置的电路设计，手写输入装置可以持续发射能量给电磁笔，不需要像现有习知技术那般一直转换发射模式与接收模式，而且电磁笔也须加装电池以持续发射信号给手写输入装置侦测。另一方面，在电路设计上，不需要有相位比较电路(PhaseComparator)，更不必要在电路中设置调变电路(Modulation，MOD)及解调电路(Sync Demodulation，Sync Demod)做发射信号与接收信号之间的切换。因此，本发明的手写输入装置改善了电磁笔加装电池后电磁笔过重的问题，也改善了手写输入装置每秒所侦测的资料量较少的问题，而且没有额外增加电路的成本。 

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1A为传统的手写输入装置的概略方框图； 

图1B为另一传统的手写输入装置的概略方框图； 

图2A显示本发明的电磁式手写输入装置的概略方框图； 

图2B为第一信号的交流信号的波形图； 

图2C为第一信号与第二信号混合的交流信号所合成的波形图；及 

图2D为第二信号的正弦波形图。 

20：   手写输入装置           202：  微控制器 

2022： 第一时脉               2024： 类比数位转换器 

2026： 第二时脉               204：  能量传送线圈 

206：  天线回圈               208：  过滤器 

210：  振荡电路               212：  反相器 

214：  交流信号输出级电路     216：  电磁笔 

218：  取样电路               220：  计数器 

222：  多工器 

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具电磁能量传送的手写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。 

图2A所示本发明的电磁式手写输入装置的概略方框图。如图2A所示，此电磁式手写输入装置20主要包含微控制器202、能量传送线圈(PowerTransferring Coil)204、天线回圈(Antenna Loops)206与过滤器208。此微控制器202可产生第一时脉2022，此第一时脉2022配合外部的振荡电路(Crystal or Oscillator)210提供电磁式手写输入装置20特定频率的方波信号(在此称为第一信号)。然后将具特定频率之方波信号的第一信号传递至反相器(Inverter)212与交流信号输出级电路(AC Driver Circuit)214，借由反相器212与交流信号输出级电路214将方波信号转换成相同频率的交流信号。借由反相器212与交流信号输出级电路214转换成的交流信号的信号图形可参阅图2B所示。之后，再将交流信号输出至能量传送线圈204，通过能量传送线圈204以电磁波形式将信号的能量传送给电磁笔216。 

然后，依旧参阅图2A所示，电磁笔216接收第一信号的电磁波能量后 会发射不同于第一信号之频率的第二信号，而电磁式手写输入装置20的天线回圈206用于接收此第二信号。然而，本发明的天线回圈206除了接收第二信号外，同时也会接收第一信号或是周遭环境的杂信，如图2C所示。此时可通过过滤器208将不必要的信号(如第丨信号等)滤除。在此需要说明的，于此实施例中，此过滤器208为带通滤波器(Band Pass Filter)，可将较高的第丨信号过滤掉，在不同的实施例，若第一信号的频率较第二信号低，本发明的过滤器208可为一高通滤波器(High Pass Filter)将较低频率的信号过滤。同理，本发明的滤波器208亦可为低通滤波器(Low PassFilter)将较高频率的信号过滤，在此不局限。因此，通过过滤器208过滤后就可以得到稳定的第二信号的正弦波形，如图2D所示，并将此正弦波形传递至微控制器202。最后，根据此正弦波形，微控制器202可计算出电磁笔216所在的X轴与Y轴的座标位置。 

在此需要说明的是，本发明的手写输入装置20更包含一取样电路(Sampling Circuit)218，借由取样电路218取样过滤后的第二信号的正弦波形，然后再通过微控制器202的类比数位转换器(A/D Converter)2024进行类比/数位信号转换。而且此第二信号的正弦波形更通过一计数器220与微控制器202的第二时脉2026计算此正弦波形的频率。最后，微处理器202根据第二信号转换后的数位信号与正弦波形的频率计算出电磁笔216触控在手写输入装置的座标位置。另外，本发明的手写输入装置20更进一步包含一多工器(Multiplexer)224，借由微处理器202控制多工器222选择驱动电路214或天线回圈206的信号作为输入信号，再进一步传送至过滤器208过滤。 

由上述可知，借由本发明的手写输入装置20的电路设计，手写输入装置20可以持续发射能量给电磁笔216，不需要像现有习知技术那般一直转换发射模式与接收模式，而且电磁笔216也须加装电池以持续发射信号给手写输入装置20侦测。另一方面，在电路设计上，不需要有相位比较电路(Phase Comparator)，更不必要在电路中设置调变电路(Modulation，MOD)及解调电路(Sync Demodulation，Sync Demod)做发射信号与接收信号之间的切换。因此，本发明的手写输入装置20改善了电磁笔216加装电池后电磁笔过重的问题，也改善了手写输入装置每秒所侦测的资料量较少的问题，而且没有额外增加电路的成本。 

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 (7)

1.一种具电磁能量传送的手写输入装置，其特征在于包含： 

一微控制器，用于控制多数个第一信号的产生； 

一能量传送线圈，用于将该多数个第一信号以电磁波形式传送； 

一电磁笔，用于接收该多数个第一信号的电磁能量，且将该多数个第一信号的电磁能量转换为多数个第二信号传递； 

一天线回圈，用于接收该多数个第二信号； 

一过滤器，用于过滤该多数个第二信号的杂信；以及 

一反相器与一交流信号输出级电路，借由该反相器与该交流信号输出级电路将该第一信号转换成交流信号； 

其中该第一信号的频率不同于该第二信号的频率，且该多数个第一信号是由该微控制器的一第一时脉与一振荡电路所产生。 

2.如权利要求1所述的手写输入装置，其特征在于其更包含一取样电路，用于取样过滤后的该第二信号的正弦波形。 

3.如权利要求2所述的手写输入装置，其特征在于其更包含一计数器与该微控制器的一第二时脉计算该第二信号的频率。 

4.如权利要求1所述的手写输入装置，其特征在于其中所述的手写输入装置是为一电磁式手写输入装置。 

5.一种具电磁能量传送的手写输入装置，其特征在于包含： 

一微控制器，其可产生一第一时脉与一第二时脉，该第一时脉与一振荡电路产生多数个第一信号； 

一能量传送线圈，用于将该多数个第一信号以电磁波形式传送； 

一电磁笔，用于接收该多数个第一信号的电磁能量，且将该多数个第一信号的电磁能量转换为多数个第二信号传递； 

一天线回圈，用于接收该多数个第二信号； 

一过滤器，用于过滤该多数个第二信号，该多数个第二信号的杂信包含该多数个第一信号； 

一取样电路，用于取样过滤后的该第二信号的正弦波形；以及 

一计数器，该计数器配合该第二时脉用于计算该第二信号的频率； 

其中该第一信号的频率不同于该第二信号的频率。 

6.如权利要求5所述的手写输入装置，其特征在于其更包含一反相器与一交流信号输出级电路，借由该反相器与该交流信号输出级电路将该第一信号转换成交流信号。 

7.如权利要求5所述的手写输入装置，其特征在于其中所述的手写输入装置是为一电磁式手写输入装置。 

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