CN102478972B - 支援多指标元件的坐标定位系统的指标元件 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种支援多指标元件的坐标定位系统的指标元件。指标元件包含一控制单元、一监测单元、一振荡单元及一电源。振荡单元侦测来自该坐标定位系统的电磁感应板所发出的一电磁感应板触发信号。监测单元根据振荡单元的一感应信号产生一触发信号。控制单元接收触发信号，经一延迟时间后控制振荡单元发射一电磁信号并维持一信号发射时间。电源供应控制单元、振荡单元及监测单元的电压与电能。

Description

支援多指标元件的坐标定位系统的指标元件

技术领域

本发明是涉及一种应用于坐标定位系统的指标元件，特别是涉及一种应用于支援多指标元件的坐标定位系统的指标元件。 

背景技术

传统使用多个指标元件例如电磁式输入笔的坐标定位系统或电磁式感应输入装置例如数字板(Digitizer)通常使用不同共振频率以与不同指标元件的共振电路(resonance circuits)产生共振，以进行电磁式感应输入装置天线或感应线圈与指标元件共振电路之间的高频电磁信号传送与接收而不至于互相干扰，以使不同指标元件能于电磁式感应输入装置上同时操作。但使用不同频率以提供多个指标元件同时操作通常必须以增加硬件元件的方式来产生二种以上频率以提供多个指标元件信号以进行同时操作。举例来说，多个指标元件同时使用时，其中一特定指标元件与电磁式感应输入装置之间的数据与信号交换必须使用对应的硬件元件或电路以选择性地与特定指标元件之间建立信号通讯，如此将增加额外的硬件成本与复杂性。 

鉴于上述传统电磁式感应输入装置的缺点，本发明提出一种应用于支援多指标元件的坐标定位系统的指标元件，以支援多指标元件同时操作的于坐标定位系统，同时无须增加坐标定位系统额外的硬件成本与复杂性。 

由此可见，上述现有的电磁式感应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的道，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支援多指标元件的坐标定位系统的指标元件，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，克服现有的电磁式感应输入装置存在的缺陷，而提供一种新型结构的支援多指标元件的坐标定位系统的指标元件，所要解决的技术问题是使其利用触发信号触发控制单元的方式，使不同指标元件依序延迟发射信号，并且使电磁感应板在每一个时间间隔内，每一指标元件均依序发射信号，由电磁感应板根据设定辨识各指标元件并分别进行运 算以确定各指标元件的坐标，因此可在既有硬件架构下得到多指标元件的坐标资讯，完成支援多指标元件的坐标定位系统。 

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应用于支援多指标元件的坐标定位系统的指标元件，该指标元件包含：一振荡单元，该振荡单元侦测来自该坐标定位系统的一电磁感应板所发出的一电磁感应板触发信号；一监测单元，该监测单元根据该振荡单元的一感应信号产生一触发信号；一控制单元，该控制单元接收该触发信号，经一延迟时间后控制该振荡单元发射一电磁信号并维持一信号发射时间；及一电源，该电源供应该控制单元、该振荡单元及该监测单元的电压与电能。 

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。 

前述的指标元件，其中所述的更包含一电源管理单元，该电源管理单元包含一升压及稳压电路以将该电源提供的电压经进行升压及稳压以维持稳定电压。 

前述的指标元件，其中所述的该控制单元包含一微控制器、一微处理器与一控制电路其中之一。 

前述的指标元件，其中所述的该电源包含电池。 

前述的指标元件，其中所述的该控制单元于连续二次该触发信号的间控制该振荡单元发射多次该第一电磁信号。 

前述的指标元件，其中所述的该延迟时间与该信号发射时间借由编写该控制单元的韧体程序设定。 

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应用于支援多指标元件的坐标定位系统的指标元件，该指标元件包含：一共振单元，该共振单元与来自一电磁感应板所发出的一电磁波信号共振，并经一共振储能时间将该电磁波信号储存为一电能；一监测单元，该监测单元根据该共振单元的一感应信号产生一触发信号；及一控制单元，该控制单元接收该触发信号，经一第一延迟时间控制该共振单元发射一第一电磁信号并维持一信号发射时间，其中该电能供应并驱动该控制单元、该共振单元及该监测单元。

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。 

前述的指标元件，其中所述的该触发信号于该共振储能时间结束后发出。 

前述的指标元件，其中所述的该控制单元于连续二次该触发信号的间控制该振荡单元发射多次该第一电磁信号。 

前述的指标元件，其中所述的该共振储能时间、该第一延迟时间与该信号发射时间借由编写该控制单元的韧体程序设定。 

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如下：提出一种应用于支援多指标元件的坐标定位系统具电源的指标元件，此指标元件包含一控制单元、一监测单元、一振荡单元及一电源。振荡单元侦测来自该坐标定位系统的电磁感应板所发出的一电磁感应板触发信号。监测单元根据振荡单元的一感应信号产生一触发信号。控制单元接收触发信号，经一延迟时间后控制振荡单元发射一电磁信号并维持一信号发射时间。电源供应控制单元、振荡单元及监测单元的电压与电能。同时提出一种应用于支援多指标元件的坐标定位系统不具电源的指标元件。指标元件包含、一监测单元与一控制单元。共振单元与来自一电磁感应板所发出的一电磁波信号共振，并经一共振储能时间将电磁波信号储存为一电能。监测单元根据共振单元的一感应信号产生一触发信号。控制单元接收触发信号，经一第一延迟时间控制共振单元发射一第一电磁信号并维持一信号发射时间，其中该电能供应并驱动控制单元、共振单元及监测单元。 

借由上述技术方案，本发明支援多指标元件的坐标定位系统的指标元件至少具有下列优点及有益效果：指标元件利用触发信号触发控制单元的方式，使不同指标元件依序延迟发射信号，并且使电磁感应板在每一个时间间隔内，每一指标元件均依序发射信号，由电磁感应板根据设定辨识各指标元件并分别进行运算以确定各指标元件的坐标，因此可在既有硬件架构下得到多指标元件的坐标资讯，完成支援多指标元件的坐标定位系统。 

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显示本发明一实施例的一指标元件的功能架构方框图。 

图2显示本发明一实施例的多个指标元件接收触发信号后于不同时间点发出电磁波信号的时序示意图。 

图3显示本发明另一实施例的一指标元件的功能架构方框图。 

图4显示本发明另一实施例的多个指标元件接收触发信号后于不同时间点发出电磁波信号的时序示意图。 

图5显示本发明一实施例的多个指标元件接收触发信号后于不同时间点发出电磁波信号的时序示意图。 

102：控制单元        106：振荡单元 

104：监测单元        108：电源管理单元 

110：电源            302：控制单元 

304：监测单元        306：共振单元 

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支援多指标元件的坐标定位系统的指标元件其具体实施方式、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，除了如下描述外，本发明还可以广泛地在其他的实施例施行，且本发明的范围并不受实施例的限定，其以之后的专利范围为准。再者，为提供更清楚的描述及更易理解本发明，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出，以求图式的简洁。 

图1显示本发明一实施例的一指标元件的功能架构方框图。指标元件(pointing device)包含一电磁笔。参考图1所示，指标元件包含一控制单元(Control Unit)102、一监测单元(Monitoring Unit)104、一振荡单元(Oscillation Unit)106、一电源管理单元(Power Management Unit)108及电源110。图1所示的指标元件为自备电源的指标元件，电源110包含电池，但不限于电池。电源管理单元108包含一升压及稳压电路，而由电源110提供的电压经电源管理单元108进行升压及稳压以维持稳定电压。经电源管理单元108升压及稳压后的电压用来供应控制单元102、振荡单元106及监测单元104的电能或电源。当电源110为电池时，电池提供的电压可能介于例如1.6伏特至0.9伏特之间，甚至2.5伏特至3伏特，特别是当指标元件使用一段时间之后，电池电能消耗导致电压逐渐下降，因此以电源管理单元108维持电源110提供指标元件稳定的电压输出，使指标元件的信号发射能尽量维持稳定。图中的电容器用于储存电能。控制单元102为控制振荡单元106何时进行振荡的电路，控制单元102包含一微控制器(Microcontroller Unit)、微处理器(Microprocessor)或其他制电路，但不限于微控制器或微处理器。监测单元104接收振荡单元106的感应信号，并耦合来自电磁感应板所发出的触发信号，当达一定强度后向控制单元102发出触发信号(Trigger Signal)，控制单元102于接收触发信号后的一定时间后才致能振荡单元106向邻近空间传送一定频率的电磁波，并维持一段固定的时间。监测单元104为通过振荡单元106侦测来自电磁感应板所发出的触发信号，并将转换成触发信号用以通知控制单元102，并由控制单元102决定振荡单元106何时进行振荡发出电磁波信号。振荡单元106包含一振荡电路，振荡电路与电感形成共振电路，其共振频率可与电磁感应板所 发出的触发信号的频率相同或为倍频的关系，或为不同的频率。此外，用于接收并耦合来自电磁感应板所发出的触发信号的监测单元104可省略，而将功能整合进入控制单元102，即由控制单元102接收并耦合来自电磁感应板所发出的触发信号，当达一定强度后，控制单元102根据设定控制振荡单元106进行振荡以向电磁感应板发出电磁波信号。 

图1所示的指标元件具有电源，因此搭配对应电磁感应板。电磁感应板通常包含控制电路、由多个沿X与Y方向排列彼此平行部分重叠天线(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包含信号放大电路(signal amplifier)、相位侦测电路(phase detector)与模拟数字转换电路(analog to digital converter)等。电磁感应板以发送触发控制信号的回路线圈发出触发信号，当不同的指标元件于工作区中可感应的高度内同时存在时，不同的指标元件于接收来自电磁感应板的触发信号后，借由每一指标元件的控制单元102不同设定，使不同指标元件的控制单元102控制振荡单元106进行振荡以发出电磁波信号的时间不同，使所有指标元件依设定依序发出电磁波信号，即不同指标元件的控制单元102致能各自振荡单元106的时间不同，借由区分不同时间点的指标元件所发出的电磁波信号，电磁感应板端的控制电路及信号处理电路即可辨识不同的指标元件，进而能几近同时显现多个指标元件的坐标点，以此方式可以单一频率实现多指标元件同时进行操作的系统。 

图2显示本发明一实施例的多个指标元件接收触发信号后于不同时间点发出电磁波信号的时序示意图。如图2所示，当例如图1中所示的指标元件的接收到来自电磁感应板的触发信号后，第一指标元件至第四指标元件中的各自监测单元104接收各自振荡单元106的感应信号，并向各自控制单元102发出触发信号。当第一指标元件至第四指标元件中的控制单元102接收来自各自监测单元104触发信号后，借由每一指标元件的控制单元102不同设定，第一指标元件的控制单元102经一第一延迟时间后，例如100微秒(μsec)，控制第一指标元件的振荡单元106进行振荡以发出电磁波信号，电磁波信号则发射持续一信号发射时间，例如300微秒。接着第二指标元件的控制单元102根据预先设定，经一第二延迟时间后，例如第一延迟时间加上第一指标元件的信号发射时间，即100微秒加上300微秒，控制第二指标元件的振荡单元106进行振荡以发出电磁波信号，电磁波信号则同样发射持续一信号发射时间，如300微秒。依此同样方式，第三指标元件的控制单元102根据预先设定，经一第三延迟时间后，例如第一延迟时间加上第一指标元件的信号发射时间加上第二指标元件的信号发射时间，即100微秒加上300微秒加上300微秒，控制第三指标元件的振荡单元106进行振荡以发出电磁波信号，电磁波信号则同样发射持续一信号发 射时间，例如300微秒。第四指标元件的控制单元102则根据设定，经一第四延迟时间后，例如第一延迟时间加上第一、第二及第三指标元件的信号发射时间，即100微秒加上300微秒加上300微秒再加上300微秒，控制第四指标元件的振荡单元106进行振荡以发出电磁波信号，电磁波信号则同样发射持续一信号发射时间300微秒。实际上为了避免不同指标元件之间信号互相干扰，实际上第一指标元件信号发射时间的结束时间点与第二指标元件发射时间的开始时间点可具有一时间间隔。同理，第二指标元件信号发射时间的结束时间点与第三指标元件发射时间的开始时间点亦具有一时间间隔，第三指标元件信号发射时间的结束时间点与第四指标元件发射时间的开始时间点亦具有一时间间隔。上述指标元件的信号发射顺序、第一延迟时间、信号发射时间甚至信号发射的时间间隔等可由控制单元102的韧体程序编写达成。电磁感应板端的触发信号为一定频率的信号，并由电磁感应板维持一定期间向邻近空间发射，若指标元件靠近电磁感应板并维持一定期间，则指标元件可感应到板端的触发信号。图2中的触发信号为指标元件内部的触发信号。 

图3显示本发明另一实施例的一指标元件的功能架构方框图。指标元件包含一无电池电磁笔。参考图3所示，指标元件包含一控制单元302、一监测单元304、一共振单元(Resonance Unit)306。与图1所示的指标元件不同，图3的指标元件并无电源管理单元及电源。图3的指标元件的电源来自对应的电磁感应板所发射的电磁波能量，经一共振储能时间累积储存至足够电能后，供应并驱动控制单元302、共振单元306及监测单元304的电能或电源，并由控制单元302控制发射电磁波信号。图中的电容器用于储存电能。控制单元302为控制共振单元306何时进行振荡的电路，控制单元302包含一微控制器、微处理器或其他控制电路，但不限于微控制器或微处理器。共振单元306耦合来自电磁感应板所发出的共振电磁波信号，监测单元304接收共振单元306的感应信号，当达一定强度后监测单元304向控制单元302发出触发信号，控制单元302于接收触发信号后的一定时间后才致能共振单元306向邻近空间传送一定频率的电磁波，并维持一段固定的时间。监测单元304为通过共振单元306侦测来自电磁感应板所发出的触发信号，并将转换成触发信号用以通知控制单元302，并由控制单元302决定共振单元306何时进行振荡发出电磁波信号。共振单元306包含一共振储能电路，共振储能电路与电感形成共振电路，其共振频率可与电磁感应板所发出的触发信号的频率相同或为倍频的关系，或为不同的频率。此外，用于接收并耦合来自电磁感应板所发出的触发信号的监测单元304可省略，而将功能整合进入控制单元302，即由控制单元302监控共振单元306接收来自电磁感应板所发出的共振信号，当达一定强度后，控 制单元302根据设定控制共振单元306进行振荡以向电磁感应板发出电磁波信号。 

图3所示的指标元件不具有电源，因此搭配对应电磁感应板。电磁感应板通常包含控制电路、由多个沿X与Y方向排列彼此平行部分重叠感应线圈与基板构成的电磁天线回路基板及信号处理电路包含信号放大电路、相位侦测电路与模拟数字转换电路等。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或接收。感应线圈发出的电磁信号则引起指标元件内共振单元306的共振电路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，电磁笔或指标元件内的共振电路经控制单元302控制经一延迟时间后发出一电磁信号，并由感应线圈接收，并由控制电路与信号处理电路进行信号处理分析。 

对应不具电源指标元件的电磁感应板以感应线圈发送共振电磁波信号，当不同的指标元件于工作区中可感应的高度内同时存在时，不同的指标元件于接收来自电磁感应板的共振信号后，维持一段时间以进行储能。当储能完成后，借由每一指标元件的控制单元302不同设定，使不同指标元件的控制单元302控制共振单元306进行振荡以发出电磁波信号的时间不同，使所有指标元件依设定依序发出电磁波信号，即不同指标元件的控制单元302致能各自共振单元306的时间不同，借由区分不同时间点的指标元件所发出的电磁波信号，电磁感应板端的控制电路及信号处理电路即可辨识不同的指标元件，进而能几近同时显现多个指标元件的坐标点，以此方式可以单一频率实现多指标元件同时进行操作的系统。 

图4显示本发明另一实施例的多个指标元件接收触发信号后于不同时间点发出电磁波信号的时序示意图。如图4所示，当例如图3中所示的指标元件的接收到来自电磁感应板的电磁波信号或共振信号后，第一指标元件至第四指标元件中的各自共振单元306即开始共振并进行储能。储能的期间即共振储能时间可包含例如20至30个周期，而频率为375Hz，但不限于此。当储能完成后，可视为电磁感应板的一触发信号，相当于图1及图2中所示的指标元件接收来自电磁感应板的触发信号，即触发信号于共振储能时间结束后发出。当储能完成后，监测单元304根据各自共振单元306的感应信号强度及储能结果，向各自控制单元302发出指标元件内的触发信号(非电磁感应板的触发信号)。当第一指标元件至第四指标元件中的控制单元302接收来自各自监测单元304的触发信号后，借由每一指标元件的控制单元302不同设定，第一指标元件的控制单元302经一第一延迟时间后，例如150微秒，控制第一指标元件的共振单元306进行振荡以发出电磁波信号，电磁波信号则发射持续一信号发射时间，例如450微秒。接 着第二指标元件的控制单元302根据预先设定，经一第二延迟时间后，例如第一延迟时间加上第一指标元件的信号发射时间，即150微秒加上450微秒，控制第二指标元件的共振单元306进行振荡以发出电磁波信号，电磁波信号则同样发射持续一信号发射时间，如450微秒。依此同样方式，第三指标元件的控制单元302根据预先设定，经一第三延迟时间后，例如第一延迟时间加上第一指标元件的信号发射时间加上第二指标元件的信号发射时间，即150微秒加上450微秒加上450微秒，控制第三指标元件的共振单元306进行振荡以发出电磁波信号，电磁波信号则同样发射持续一信号发射时间，例如450微秒。第四指标元件的控制单元302则根据设定，经一第四延迟时间后，例如第一延迟时间加上第一、第二及第三指标元件的信号发射时间，即150微秒加上450微秒加上450微秒再加上450微秒，控制第四指标元件的共振单元306进行振荡以发出电磁波信号，电磁波信号则同样发射持续一信号发射时间450微秒。实际上为了避免不同指标元件之间信号互相干扰，实际上第一指标元件信号发射时间的结束时间点与第二指标元件发射时间的开始时间点可具有一时间间隔。同理，第二指标元件信号发射时间的结束时间点与第三指标元件发射时间的开始时间点亦具有一时间间隔，第三指标元件信号发射时间的结束时间点与第四指标元件发射时间的开始时间点亦具有一时间间隔。上述指标元件的信号发射顺序、第一延迟时间、信号发射时间甚至信号发射的时间间隔等可由控制单元302的韧体程序编写达成。电磁感应板端的共振电磁波信号为一定频率的信号，并由电磁感应板维持一定期间向邻近空间发射，若指标元件靠近电磁感应板并维持一定期间，则指标元件可感应到电磁感应板端的共振电磁波信号以进行储能，并由控制单元302则根据设定延迟一时间后向电磁感应板发射信号。 

图5显示本发明一实施例的多个指标元件接收触发信号后于不同时间点发出电磁波信号的时序示意图。图5所示的时序图适用于图1及图3所示的实施例中的指标元件。如图5所示，在每一指标元件内监测单元向控制单元连续发出二次触发信号的间的触发信号时间间隔内，每一指标元件均依序发出两次电磁波信号。触发信号的时间间隔可以依实际需求进行调整，触发信号的时间间隔内，每一指标元件发出电磁波信号的次数亦可调整。此外上述实施例中虽以四个指标元件为例，但以本发明原理实施的坐标定位系统可支援的指标元件数目并没有限制。触发信号的时间间隔中各指标元件发射信号的次数可依实际需求进行调整，触发信号的时间间隔可依须支援的指标元件数目以及各指标元件发射信号的次数进行调整。当然各指标元件的发射信号时间长短亦可依实际需求进行调整。通过控制单元韧体程序的撰写，可将支援的指标元件数量扩增。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。 

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 (8)

1.一种应用于支援多指标元件的座标定位系统的指标元件，其特征在于该指标元件包含：

一振荡单元，该振荡单元侦测来自该座标定位系统的一电磁感应板所发出的一电磁感应板触发信号；

一监测单元，该监测单元根据该振荡单元的一感应信号产生一触发信号；

一控制单元，该控制单元接收该触发信号，经一延迟时间后控制该振荡单元发射一电磁信号并维持一信号发射时间，其中该控制单元于连续二次该触发信号之间控制该振荡单元发射至少一次该电磁信号；及

一电源，该电源供应该控制单元、该振荡单元及该监测单元的电压与电能。

2.如权利要求1所述的指标元件，其特征在于更包含一电源管理单元，该电源管理单元包含一升压及稳压电路以将该电源提供的电压经进行升压及稳压以维持稳定电压。

3.如权利要求1所述的指标元件，其特征在于该控制单元包含一微控制器、一微处理器与一控制电路其中之一。

4.如权利要求1所述的指标元件，其特征在于该电源包含电池。

5.如权利要求1所述的指标元件，其特征在于该延迟时间与该信号发射时间借由编写该控制单元的韧体程序设定。

6.一种应用于支援多指标元件的座标定位系统的指标元件，其特征在于该指标元件包含：

一共振单元，该共振单元与来自一电磁感应板所发出的一电磁波信号共振，并经一共振储能时间将该电磁波信号储存为一电能；

一监测单元，该监测单元根据该共振单元的一感应信号产生一触发信号；及

一控制单元，该控制单元接收该触发信号，经一第一延迟时间控制该共振单元发射一第一电磁信号并维持一信号发射时间，其中该电能供应并驱动该控制单元、该共振单元及该监测单元，该控制单元于连续二次该触发信号之间控制该共振单元发射至少一次该第一电磁信号。

7.如权利要求6所述的指标元件，其特征在于该触发信号于该共振储能时间结束后发出。

8.如权利要求6所述的指标元件，其特征在于该共振储能时间、该第一延迟时间与该信号发射时间借由编写该控制单元的韧体程序设定。