CN108345394B - 输入装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种输入装置，包括一壳体、多个感应电极、一导电件、一感应电路、一控制电路及一发射电路。这些感应电极配置在壳体的一内缘上。导电件用以置入壳体，并且被这些感测电极包围，以与这些感测电极耦合。感应电路耦接这些感应电极，以扫描这些感测电极的电容值，并且对应地提供一原始感应数据。控制电路耦接感应电路，以接收原始感应数据，并且依据原始感应数据提供一触控操作信号。发射电路耦接控制电路与一主机，用以传送触控操作信号至主机。藉此，用户可透过新颖的操作模式进行书写/绘画，以达到真实书写笔迹之使用体验。

Description

输入装置
技术领域
本发明涉及一种输入装置，且特别是涉及一种具有感应电极的输入装置。
背景技术
随着科技的日新月异具备触控屏幕的移动电子装置日渐的被广泛的运用于人们的生活中。随着使用者的需求，触控屏幕的大小也日渐增大，并且随着使用者的使用习惯，触控笔的应用也日渐增多。一般而言，配合触控屏幕所使用的触控笔可大致分为主动式与被动式的触控笔。被动式的触控笔不需耗费电力，但是由于结构简单，无法提供多元的使用者体验。
发明内容
本发明提供一种输入装置，是在壳体的内缘上配置感应电极，并且通过耦合的导电件，来判断使用者的操作行为，以对应地提供触控操作信号到主机。
本发明的输入装置，包括一壳体、多个感应电极、一导电件、一感应电路、一控制电路及一发射电路。这些感应电极配置在壳体的一内缘上。导电件用以置入壳体，并且被这些感测电极包围，以与这些感测电极耦合。感应电路耦接这些感应电极，以扫描这些感测电极的电容值，并且对应地提供一原始感应数据。控制电路耦接感应电路，以接收原始感应数据，并且依据原始感应数据提供一触控操作信号。发射电路耦接控制电路与一主机，用以传送触控操作信号至主机。
基于上述，本发明实施例的输入装置，通过感应电极耦合导电件的电容值，来判断感应电极与导电件的接触面积与接触位置，进而判断使用者的操作行为，并且对应地提供触控操作信号到主机。藉此，使用者可通过新颖的操作模式进行书写/绘画，以达到真实书写笔迹的使用体验。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1为依据本发明一实施例的输入装置的系统示意图。
图2A至图2C为依据本发明一实施例的输入装置的第一种操作方式示意图。
图3A至图3C为依据本发明一实施例的输入装置的第二种操作方式示意图。
图4A至图4C为依据本发明一实施例的输入装置的第三种操作方式示意图。
图5为依据本发明另一实施例的输入装置的系统示意图。
图6A至图6C为依据本发明另一实施例的输入装置的第一种操作方式示意图。
图7为依据本发明一实施例的输入装置的运作方法的流程图。
图8为依据本发明一实施例的控制电路的运作方法的流程图。
附图标记说明：
10：主机；
100、500：输入装置；
110：壳体；
110a：内缘；
110b：固定部；
120、520：导电件；
121、521a～521c：感应段；
123、523：接触段；
130：触控感测层；
140：感应电路；
150：控制电路；
160：发射电路；
A11、A12、A21、A22：接触面积；
B20、B21、B22：接触状态
D11、D21～D23：距离；
Draw：原始感应数据；
FA～FB：作用力；
H1～H3：高度；
Sot：触控操作信号；
S710～S750、S810～S890：步骤。
具体实施方式
图1为依据本发明一实施例的输入装置的系统示意图。请参照图1，在本实施例中，输入装置100包括壳体110、导电件120、触控感测层130、感应电路140、控制电路150及发射电路160。触控感测层130具有多个感测电极(未示出)，并且触控感测层130弯折后配置在壳体110的内缘110a上。
导电件120用以置入壳体110，并且被触控感测层130包围(也即被触控感测层130的感测电极所包围)，以与被触控感测层130的感测电极进行耦合。感应电路140耦接触控感测层130的感应电极，以扫描触控感测层130的感测电极的电容值，并且对应地提供原始感应数据Draw。控制电路150耦接感应电路140，以接收原始感应数据Draw，并且依据原始感应数据Draw提供触控操作信号Sot。发射电路160耦接控制电路150与主机10，用以传送触控操作信号Sot至主机10。
在本实施例中，导电件120包括感应段121及接触段123。感应段121用以与触控感测层130的感测电极进行耦合，并且在此感应段121是以一圆柱状为例，但本发明实施例不以此为限，也即感应段121可以是圆球体、圆锥体、椭圆体或类似的立体形状。接触段121与感应段123固接，并且是暴露在壳体110之外，其中接触段123是以一圆柱状为例，并且圆柱状的一端与感应段121固接。
在本实施例中，壳体110包括固定部110b，位于内缘110a上的一端，用以导电件120置入壳体110后固定导电件120。
在本实施例中，以触控感测层130而言，触控感测层130上的触控电极的电容值会受导电件120的影响，也即触控电极的电容值会因此是否被导电件120所触碰而有所不同，因此控制电路150可依据原始感应数据Draw判断触控感测层130上被导电件120所触碰的地方。接着，根据触控感测层130上被导电件120所触碰的地方，控制电路150可判断触控感测层130被导电件120所接触的面积及位置。最后，根据触控感测层130被导电件120所接触的面积及位置，控制电路150可决定使用者的操作行为，并且对应地提供触控操作信号Sot。
进一步来说，当导电件120与触控感测层130的接触面积及接触位置的至少其一不同时，代表使用者希望切换至不同的操作模式，或者使用不同的操作行为，以致于控制电路150提供不同的触控操作信号Sot。其中，控制电路150可通过查找表找寻接触面积和/或接触位置所对应的触控操作信号Sot。
图2A至图2C为依据本发明一实施例的输入装置的第一种操作方式示意图。请参照图1、图2A至图2C，在本实施例中，输入装置例如应用于主动笔的笔头，在书写的过程中，笔头(也即导电件120的接触段123)会受力(如作用力FB所示)，而导电件120的感应段121会产生对应的作用力(如作用力FA所示)。并且，当受力(如作用力FB所示)不同时，导电件120的感应段121会随着对应的作用力(如作用力FA所示)大小而发生形变，进而改变与触控感测层130的接触面积。进一步来说，当作用力FB越小，感应段121与触控感测层130的接触面积会越小(如接触面积A11所示)，表示使用者想画出较细的笔触；当作用力FB越大，感应段121与触控感测层130的接触面积会越大(如接触面积A12所示)，表示使用者想画出较粗的笔触。
图3A至图3C为依据本发明一实施例的输入装置的第二种操作方式示意图。请参照图1、图3A至图3C，在本实施例中，输入装置例如应用于主动笔的笔尾或摇杆，当以水平方向摇动笔杆(也即导电件120的接触段123)时，接触位置大致维持不变(如距离D11所示)，但接触面积(如接触面积A21及A22所示)会有所变化，且随作用力的大小，而有不同接触面积(如接触面积A21及A22所示)的差别。
如接触状态B20、B21、B22所示，当无作用力时，导电件120的感应段121不接触触控感测层130；当作用力较小时，导电件120的感应段121接触触控感测层130的接触面积较小；当作用力较大时，导电件120的感应段121接触触控感测层130的接触面积较大。
在本发明的实施例中，依照作用力的大小及方向，输入装置100可应用于调整音量大小、投影片上下页操作的触控操作信号Sot。
图4A至图4C为依据本发明一实施例的输入装置的第三种操作方式示意图。请参照图1、图4A至图4C，在本实施例中，输入装置例如应用于主动笔的笔尾或摇杆，当以垂直方向按压笔杆(也即导电件120的接触段123)时，接触面积的大致维持不变，但接触位置(如距离D21～D23所示)会有所变化，且随作用力的大小，而有不同接触位置(如距离D21～D23所示)的差别。
举例来说，距离D21及D22的接触位置可对应为鼠标左/右键、声控模式的启动操作，是一种暂时性的行为。距离D23的接触位置可对应为橡皮擦应用开启，并且可经由施力后与固定机构设计，使导电件120的接触段123可稳固性的维持在距离D23的状态。此外，距离D21～D23的按压设计也可应用在棋子上。
图5为依据本发明另一实施例的输入装置的系统示意图。请参照图1及图5，输入装置500大致相同，其不同之处在于导电件520的接触段523，其中相同或相似元件使用相同或相似标号。在本实施例中，导电件520的接触段523呈圆锥状，并且圆锥状的接触段523的底面与感应段121固接，并且圆锥状的接触段523的中心线与圆柱状的感应段121的中心线是在同一直线上。
图6A至图6C为依据本发明另一实施例的输入装置的操作方式示意图。请参照图5、图6A至图6C，在本实施例中，假设导电件520是可以更换的，并且不同的感应段(如感应段521a～521c)具有不同的高度(如H1～H3所示)。当导电件520安装至输入装置500时，感应电路140可判断感应段(如感应段521a～521c)与触控感测层130的接触面积，以判断感应段(如感应段521a～521c)与触控感测层130的初始电容值，进而判断使用者所要使用的书写/绘画模式，其中初始电容值是接触段523未受力时感应段(如感应段521a～521c)与触控感测层130的电容值。举例来说，高度H1可以对应为钢笔书写模式；高度H2可以对应为水彩绘画模式；高度H3可以对应为铅笔书写模式。
在决定书写/绘画模式后，可依据感应段(如感应段521a～521c)与触控感测层130的接触面积的变化，判断使用者的施力大小，并且对应地提供触控操作信号Sot。藉此，可针对书写/绘画笔迹做修饰，以达到真实书写笔迹的使用体验。
图7为依据本发明一实施例的输入装置的运作方法的流程图。请参照图7，在本实施例中，输入装置的运作方法包括下列步骤。在步骤S710中，会开启感应电路。在步骤S720中，会检测触控感测层。在步骤S730中，会判断导电件与触控感测层的接触面积与接触位置。在步骤S740中，从查找表中决定触控操作信号。在步骤S750中，会输出触控操作信号。
图8为依据本发明一实施例的控制电路的运作方法的流程图。请参照图8，在本实施例中，控制电路的运作方法包括下列步骤。在步骤S810中，会检测原始感应数据。在步骤S820中，追踪触控感测层的感测电极在n个扫描期间的多个第一电容峰值，其中n为一正整数且小于等于2。在步骤S830中，判断第一电容峰值的第一平均值是否小于电容临界值。
当第一电容峰值的第一平均值小于电容临界值时，也即步骤S830的判断结果为“是”，则改变原始感应数据的分布范围；反之，当第一电容峰值的第一平均值大于等于电容临界值时，也即步骤S830的判断结果为“否”，则回到步骤S810。
在步骤S850中，追踪触控感测层的感测电极在m个扫描期间的多个第二电容峰值，其中m为一正整数且大于2。在步骤S860中，判断第二电容峰值的第二平均值是否大于等于电容临界值。当第二电容峰值的第二平均值大于等于电容临界值时，也即步骤S860的判断结果为“是”，则执行步骤S870；反之，当第二电容峰值的第二平均值小于电容临界值时，也即步骤S860的判断结果为“否”，则回到步骤S810。
在步骤S870中，会依据第二电容峰值计算接触面积和/或接触强度。在步骤S880中，依据接触面积和/或接触强度判断触控操作信号。在步骤S880中，会输出触控操作信号。
其中，步骤S820～S840与步骤S850～S890可同步进行，或者步骤S820～S840与步骤S850～S890可选择性进行，或者步骤S820～S840与步骤S850～S890可交替地进行，此可依据电路设计而定。此外，上述步骤S710～S750、S810～S890的顺序为用以说明，本发明实施例不以此为限。并且，上述步骤S710～S750、S810～S890的细节可参照图1、图2A～2C、图3A～3C、图4A～4C、图5及图6A～6C的实施例所述，在此则不再述述。
综上所述，本发明实施例的输入装置，通过感应电极耦合导电件的电容值，来判断感应电极与导电件的接触面积与接触位置，进而判断使用者的操作行为，并且对应地提供触控操作信号到主机。藉此，使用者可通过新颖的操作模式进行书写/绘画，以达到真实书写笔迹的使用体验。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。

Claims (10)

1.一种输入装置，其特征在于，包括：
一壳体；
多个感测电极，配置在所述壳体的一内缘上；
一导电件，用以置入所述壳体，并且被所述多个感测电极包围，以与所述多个感测电极耦合；
一感应电路，耦接所述多个感测电极，以扫描所述多个感测电极的电容值，并且对应地提供一原始感应数据；
一控制电路，耦接所述感应电路，以接收所述原始感应数据，并且依据所述原始感应数据提供一触控操作信号；以及
一发射电路，耦接所述控制电路与一主机，用以传送所述触控操作信号至所述主机，
当所述导电件与所述多个感测电极的一接触位置不同时，所述控制电路提供不同的触控操作信号。
2.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，所述导电件包括：
一感应段，用以与所述多个感测电极耦合；以及
一接触段，与所述感应段固接。
3.根据权利要求2所述的输入装置，其特征在于，所述感应段呈一圆柱状，所述接触段呈一圆锥状，所述圆锥状的底面与所述感应段固接，并且所述圆锥状的中心线与所述圆柱状的中心线在同一直线上。
4.根据权利要求2所述的输入装置，其特征在于，所述感应段及所述接触段分别呈一圆柱状，所述圆柱状的一端与所述感应段固接。
5.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，所述壳体还包括一固定部，位于所述内缘上，用以所述导电件置入所述壳体后固定所述导电件。
6.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，当所述导电件与所述多个感测电极的一接触面积不同时，所述控制电路提供不同的触控操作信号。
7.根据权利要求6所述的输入装置，其特征在于，所述控制电路通过一查找表找寻所述接触面积所对应的触控操作信号。
8.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，所述控制电路通过一查找表找寻所述接触位置所对应的触控操作信号。
9.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，所述控制电路追踪所述多个感测电极在n个扫描期间的多个第一电容峰值，当所述多个第一电容峰值的一第一平均值小于一电容临界值时，改变所述原始感应数据的一分布范围，其中n为一正整数且小于等于2，
所述控制电路追踪所述多个感测电极在m个扫描期间的多个第二电容峰值，当所述多个第二电容峰值的一第二平均值大于等于所述电容临界值时，依据所述多个第二电容峰值计算一接触面积和/或一接触强度，并且依据所述接触面积和/或所述接触强度决定所述触控操作信号，以输出所述触控操作信号，其中m一正整数且大于2。
10.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，所述多个感测电极为配置在一触控感测层内。
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