CN1202460C - 数字板无线笔 - Google Patents

Abstract

一种数字板无线笔，它至少包括一笔心、一弹性元件、一外部缠绕至少一股线所绕成的线圈的第一磁性元件、一第二磁性元件、一滑动件、一内部具有一环状隔件的中空套筒及一电感电容式共振电路。此电感电容式共振电路与线圈电连接。当一外力向上施予于笔心时，此外力通过笔心作用于滑动件上，使滑动件带动第二磁性元件向上移动压迫弹性元件变形，促使第一磁性元件与第二磁性元件的相对位置改变，而改变第一磁性元件外部线圈的电感值，进而改变共振电路的共振频率。

Description

数字板无线笔

技术领域

本发明有关一种数字板无线笔，特别是有关一种数字板压感式无线笔。

背景技术

现今广泛使用的电脑输入装置包括有键盘及鼠标。由于数字科技的发展，愈来愈多的电脑使用者开始使用数字板做为输入装置。使用者可于数字板的工作区上书写或画线，并传送信号至电脑，由电脑解读。具体而言，数字板上的工作区提供一书写面，以撷取一物件(object)(笔或鼠标)的位置及压力、按键等相关信息。一类笔装置(pen-like device)配合此种数字板而产生。大部份现存的类笔装置为有线式(corded)或无线式(cordless)，其中有些类笔装置的缺点是无法产生随着笔压力的不同而有不同线宽的线条。为克服此一缺点，于是有压感式无线笔(pressuresensitive pen)的产生。

图1A是一种现有的压感式无线笔10的剖面结构示意图。此压感式无线笔10包括一圆筒状的外壳体12、一笔心14、一铁粉心16、一线圈20、一可移动磁性件18、一弹簧22及一电容24。笔心14安置于外壳体12内的长轴方向上，其与数字板接触的一端部13形成一锥状，以利于在数字板上轻易地指出一特定点位置。铁粉心16具有一中央穿孔供笔心14可滑动地穿过。线圈20是缠绕在铁粉心16上。可移动磁性件18是固定于笔心14的内部，其可相对于铁粉心16随着笔心14移动。铁粉心16是固定于外壳体12内不动。当笔心14的端部13受到数字板一向上压力时，笔心14可延着外壳体12的长轴方向向上移动，而带动可移动磁性件18向上移动，改变铁粉心16与可移动磁性件18之间的相对位置，因而改变线圈20的电感值。此一压感式无线笔10的线圈20与电容24是形成一共振电路(resonance circuit)。当线圈20与电容24之间有电磁场的感应/传输时，此共振电路会与线圈20产生共振。因此当线圈20的电感值改变时，共振电路的共振频率随着改变，通过检测共振频率的变化，可检测到无线笔书写时的下压压力值变化。

然而，若此压感式无线笔10以相对于数字板成一倾斜位置进行书写时，笔心14受到的向上压力方向将不再与外壳体12的长轴方向一致，进而减弱笔心14在轴方向上的受力，可移动磁性件18移动所产生的线圈20电感值的变化量也随之减少，进而使数字板对无线笔的压力感测敏感度降低。

正常情况下，使用者使用压感式无线笔在数字板上书写时，是使无线笔与数字板表面间自然形成一倾斜角度。因此为改进上述压感式无线笔10的缺点，于是有另一种具有较大面积的可移动磁性件18的压感式无线笔产生，参见图1B。此可移动磁性件18的一端面是相对于固定的铁粉心16。在笔心14的端部13未受到任何外力下，可移动磁性件18与铁粉心16之间的一预定间距须要有精确的控制。但由于铁粉心16通常由粉末冶金法制成，其成品长度公差值无法精准，而使得可移动磁性件18与铁粉心16之间的预定间距无法精确控制。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种数字板无线笔，此无线笔是为一种压感式电磁场无线笔(pressure sensitive electromagnetic pen)，其使用一外部缠绕有线圈的一固定磁性元件(fixing magnetic body)及一可移动磁性元件(movable magnetic body)，通过无线笔笔心因受压改变固定磁性元件与可移动磁性元件的相对位置，造成线圈电感值改变，进而使无线笔发射的电磁场频率跟随变化。

本发明的另一目的是提供一种数字板无线笔，其是利用一中空套筒内的一环状隔件将固定磁性元件及可移动磁性元件隔开，在笔心不受外力下，使缠绕于固定磁性元件的线圈与可移动磁性元件之间的一固定相对位置得到精确控制，而不会因磁性元件的尺寸公差，造成无线笔电磁场频率初始值的变化。

本发明的又一目的是提供一种数字板无线笔，其是将至少一股线的线圈直接缠绕于一固定磁性元件上，而得到极佳的Q值，使线圈感应电磁场及发射电磁场的能力皆相当强，进而使无线笔可直接由其下方的数字板感应电磁场能量，使无线笔无须额外使用电池供应电源。

本发明的再一目的是提供一种数字板无线笔，其是将至少一股线的线圈直接缠绕于一固定磁性元件上，而得到极佳的Q值，使无线笔具有相当强的电磁场发射能力，而使数字板在检测无线笔的压力变化时，其信号/杂讯比(S/NRatio)更高，清晰度更高，进而使得数字板将信号转换成压力时更为真实。

根据以上所述的目的，本发明提供一种数字板无线笔，此数字板无线笔包括一笔头与一电感电容式共振电路，此数字板无线笔包括一支撑骨架、一弹性元件、一中空套筒、一第一磁性元件、一第二磁性元件、一滑动件、一笔心及至少一股线所绕成的一线圈；支撑骨架的一端设有一骨架盖，此骨架盖限定一容置空间；弹性元件是容置于此一容置空间内；中空套筒一端是抵靠于骨架盖上，其具有一外表面及一内表面；中空套筒的内表面内设有一环状隔件，以将中空套筒分隔成一第一容室及一第二容室，且第二容室是形成于环状隔件与骨架盖之间。第一磁性元件具有一第一中央穿孔，其一端部是卡合容置于第一容室内且抵靠于环状隔件上；第二磁性元件具有一第二中央穿孔，其是可移动地容置于第二容室内，并且一端部抵靠于环状隔件上。滑动件是可移动地容置于第二容室内，其具有一圆柱形主体及一环状元件，该环状元件是环绕形成于该圆柱形主体的外表面的一预定位置，以将该滑动件分隔成一第一端部及一第二端部，该第一端部的长度是略小于该第二磁性元件的长度；滑动件的第一端部内部形成一第三容室，此第一端部是卡合地穿过第二磁性元件的第二中央穿孔，以使滑动件于第二容室内移动时同步带动第二磁性元件；滑动件的第二端部是抵靠于弹性元件的一端；笔心是穿过第一磁性元件的第一中央穿孔及环状隔件，以使其一端部卡合抵靠于第三容室内；线圈是固定于第一磁性元件的一外表面上靠近抵靠环状隔件的此端部的一预定位置，并与该电感电容式共振电路电性连接；当一外力向上作用于笔心时，该外力通过该笔心作用于该滑动件上，使滑动件及第二磁性元件是同步向上移动离开环状隔件并压迫该弹性元件变形，而促使第二磁性元件与第一磁性元件的相对位置改变，造成线圈的电感值改变，因而改变该电感电容式共振电路的共振频率。当无外力向上作用于笔心时，弹性元件提供一弹力予滑动件，以使滑动件与第二磁性元件同时抵靠于环状隔件上。

为更清楚理解本发明的目的、特点和优点，下面将结合附图对本发明的较佳

实施例进行详细说明。

附图说明

图1A是一现有的压感式数字板无线笔的剖面结构示意图；

图1B是另一现有的压感式数字板无线笔的剖面结构示意图；

图2A是本发明数字板无线笔的剖面结构示意图；

图2B是图2A的无线笔笔头的剖面示意图，图中的无线笔是处于非使用状态；及

图2C是图2B的笔头的部份分解图；及

图2D是图2A的无线笔笔头的剖面示意图，图中的无线笔是处于使用状态。

具体实施方式

本发明提供的一种数字板无线笔结构的一较佳具体实施例参见图2A与图2B。此一数字板无线笔200包括一笔头201、一外壳体202及一印刷电路板203。参见图2B，笔头201包括一支撑骨架204、一弹性元件205、一中空套筒206、一第一磁性元件207、一第二磁性元件208、一滑动件209、一笔心210及至少一股线所绕成的一线圈211。

参见图2A至图2C，支撑骨架204的一端设有一骨架盖212。此骨架盖212限定一容置空间，供容置弹性元件205。此一弹性元件205可以是一球状弹性元件，例如是一橡胶球。中空套筒206呈中空圆筒状，具有一外表面213及一内表面214，其一端部是抵靠于骨架盖212上，而另一端部设有一对阶面216，其中一阶面216是与外壳体202相互卡合，使中空套筒206受到外壳体202的固持。中空套筒206的内表面214内设有一环状隔件215，以将中空套筒206分隔成一第一容室及一第二容室，且第二容室是形成于环状隔件215与骨架盖212之间。环状隔件215是可与中空套筒206一体成形。第一磁性元件207具有一第一中央穿孔，其一端部是卡合容置于第一容室内且抵靠于环状隔件215上。第一磁性元件207是经设置固定于笔头201内。第二磁性元件208具有一第二中央穿孔，其是可移动地容置于第二容室内，并且一端部抵靠于环状隔件215上。第一磁性元件207与第二磁性元件208皆可由铁粉心形成，其中第一磁性元件207的长度较佳大于第二磁性元件208的长度。

滑动件209是可移动地容置于第二容室内。参照图2C，滑动件209具有一圆柱形主体及一环状元件217环绕形成于此圆柱形主体外表面上一预定位置，以将滑动件209分隔成一第一端部及一第二端部。此圆柱形主体是可与环状元件217一体成形。较佳地，环状元件217的外表面是与中空套筒206的内表面214互相贴合，以利滑动件209于中空套筒206内上下滑动。滑动件209的第一端部长度略小于第二磁性元件208的长度，以使滑动件209的第一端部卡合地穿过第二磁性元件208的第二中央穿孔时，滑动件209的第一端部与中空套筒206的环状隔件215之间维持一微小间隙。此一微小间隙是为第二磁性元件208的长度公差所预留。也就是说，滑动件209的环状元件217与中空套筒206的环状隔件215之间的间距须略大于第二磁性元件208的长度，以使此一间距可容置长度公差容许范围内的第二磁性元件208。参照图2B，滑动件209的第一端部内部形成一第三容室，供容置卡合笔心210的一端部。滑动件209于第二容室内移动时同步带动第二磁性元件208。滑动件209的第二端部是抵靠于弹性元件205的一端。

笔心210是穿过第一磁性元件207的第一中央穿孔及环状隔件215，且其一端部卡合抵靠于第三容室内。线圈211是固定于第一磁性元件207的一外表面上靠近抵靠环形隔件215的此端部的一预定位置。本发明中，较佳是以多股线绕成的线圈211缠绕于第一磁性元件207的外表面上。

印刷电路板203是安置于支撑骨架204上，其包括一电感电容式共振电路，而此一电感电容式共振电路是与线圈211有电连接。

参照图2D，其是本发明数字板无线笔201的使用状态剖面图，图中笔心210在数字板3上书写，此时，数字板3向上施加一力量，使得笔心210与滑动件209同步向上移动，压迫弹性元件205。此时，第二磁性元件208也被滑动件209同步带动向上移动，使其与第一磁性元件207的相对位置改变，进而使线圈211的电感值降低。当第二磁性元件208的向上位移愈大，线圈211的电感值就降得愈低，其与共振电路的共振频率则愈大。第二磁性元件208向上移动，改变线圈211的电感值，共振频率也随的改变，线圈211即无线地发射出频率变化的电磁场信号，使数字板3接收及产生感应电压。

当无外力向上作用于笔心210时，弹性元件205提供一弹力予滑动件209，以使滑动件209与第二磁性元件208同时抵靠于环状隔件215上。另外，在笔心210不受数字板3向上力量作用下，第一磁性元件207与第二磁性元件208之间的距离是由环状隔件215的厚度所决定，可以保持固定，不会因第一磁性元件207与第二磁性元件208的成品长度公差值，影响两者间相对位置的精确控制。当笔心210在一向上外力作用下，数字板无线笔200的频率输出值可以被固定。

本发明的数字板无线笔200是将至少一股线所绕成的线圈211直接缠绕在第一磁性元件207的外表面上。线圈211具有极佳的Q值，其发射电磁场及感应电磁场的能力皆非常强。数字板3在检测无线笔的压力变化时清晰度会更高，使得数字板将信号转换成压力时更为真实。另外，可由线圈211直接吸收数字板5发射的电磁场，以供作其电力，而不需额外使用电池提供电力。

以上所述仅为本发明的较佳具体实施例，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或替换，均应包括在下述的权利要求书所限定的申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种数字板无线笔，包含一笔头与一电感电容式共振电路，其特征在于，该数字板无线笔包括：

一支撑骨架，其一端设有一骨架盖，该骨架盖限定一容置空间；

一弹性元件，它容置于该容置空间内；

一中空套筒，其一端抵靠于该骨架盖上，该中空套筒具有一外表面及一内表面，该内表面内设有一环状隔件，以将该中空套筒分隔成一第一容室及一第二容室，该第二容室系形成于该环状隔件与该骨架盖之间；

一第一磁性元件，其具有一第一中央穿孔，该第一磁性元件的一端部卡合容置于该第一容室内，且抵靠于该环状隔件上；

一第二磁性元件，其具有一第二中央穿孔，该第二磁性元件可移动地容置于该第二容室内，并且其一端部抵靠于该环状隔件上；

一滑动件，它可移动地容置于该第二容室内，其具有一圆柱形主体及一环状元件，该环状元件环绕形成于该圆柱形主体的外表面的一预定位置，以将该滑动件分隔成一第一端部及一第二端部，该第一端部的长度略小于该第二磁性元件的长度，该第一端部内部形成一第三容室，该第一端部卡合地穿过该第二磁性元件的该第二中央穿孔，以使该滑动件于该第二容室内移动时可同步带动该第二磁性元件，该第二端部抵靠于该弹性元件的一端；

一笔心，它穿过该第一磁性元件的该第一中央穿孔及该环状隔件，以使其一端部卡合抵靠于该第三容室内；及

至少一股线所绕成的一线圈，它固定于该第一磁性元件的一外表面上靠近抵靠该环状隔件的该端部的一预定位置，并与该电感电容式共振电路电性连接；

其中，当一外力向上作用于该笔心时，该外力通过该笔心作用于该滑动件上，使该滑动件及该第二磁性元件是同步向上移动离开该环状隔件并压迫该弹性元件变形，而促使该第二磁性元件与该第一磁性元件的相对位置改变，造成该线圈的电感值改变，因而改变该电感电容式共振电路的共振频率，及当无外力向上作用于该笔心时，该弹性元件提供一弹力予该滑动件，以使该滑动件与该第二磁性元件同时抵靠于该环状隔件上。

2.如权利要求1所述的数字板无线笔，其特征在于，所述的第一磁性元件为一第一铁粉心。

3.如权利要求1所述的数字板无线笔，其特征在于，所述的第二磁性元件为一第二铁粉心。

4.如权利要求1所述的数字板无线笔，其特征在于，所述的滑动件的该环状元件的一外表面是与该中空套筒的该内表面互相贴合。

5.如权利要求1所述的数字板无线笔，其特征在于，所述的中空套筒与其该环状隔件是一体成形。

6.如权利要求1所述的数字板无线笔，其特征在于，所述的滑动件的该圆柱形主体与该环状元件是一体成形。

7.如权利要求1所述的数字板无线笔，其特征在于，所述的弹性元件为一弹性球件。

8.如权利要求7所述的数字板无线笔，其特征在于，所述的弹性元件为一橡胶球。

9.如权利要求1所述的数字板无线笔，其特征在于，所述的笔心为一钢珠笔心。

10.如权利要求1所述的数字板无线笔，其特征在于，还包括：

一外壳体，供容纳该笔头与该电感电容式共振电路。

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