CN2779483Y - 线圈式触控装置 - Google Patents

Abstract

一种触控装置，其包含有一线圈层，其包含有一第一线圈，一第二线圈，以平行于该第一线圈的方式与其交错排列，一第三线圈，以垂直于该第一、第二线圈的方式缠绕于该第一、第二线圈，以及一第四线圈，以平行于该第三线圈的方式与其交错排列。该触控装置还包含一第一、第二、第三、以及一第四放大器，用来放大该第一、第二、第三、以及该第四线圈两端因一磁性物体所感应出的讯号差，一第一与一第二比较器，用来比较该第一、第二以及该第三、第四放大器讯号的相位，以及一控制单元，用来依据该第一、第二比较器输出讯号控制该触控装置的操作。

Description

线圈式触控装置

技术领域

本实用新型涉及一种触控装置，特别是涉及一种利用线圈磁场感应原理作用的触控装置。

背景技术

在信息发达的现在社会，大量的数据知识得以藉由数字数据的形式交流、整理及储存；而用来阅读、存取数字数据的计算机，也就成为现代信息社会中最重要的工具之一。尤其是各种可携式计算机(如笔记型计算机及个人数字助理器等)，其体积小、重量轻又方便携带，让使用者能随时随地查阅、浏览及储存各种数字数据，是最佳的数字数据平台之一，也是信息业者致力研发的重点。

可携式计算机一方面强调体积轻薄，一方面又要有人性化的输入接口，所以常以触控式面板来当作使用者与可携式计算机间的人机接口。而当使用者接触施压于电阻式触控面板或靠近感应于电容式触控面板时，触控面板能感应使用者动作的位置，藉此控制计算机。更进一步地，由于现在手写辨识技术的进步，当使用者欲将数据输入可携式计算机时，使用者能直接在触控面板上施压书写这些数据，可携式计算机即根据触控面板感应到的使用者书写痕迹，就能辨识使用者要输入的数据，进而将数据输入储存至可携式计算机中。手写输入不仅能减少可携式计算机占用的空间，使可携式计算机不需采用体积较大的键盘；另一方面也能提供更友善的接口，让使用者能更方便地以直觉的方式藉由触控面板控制可携式计算机。

然而现今所发展出的触控面板技术众多，例如电阻式、电容式、超音波式以及红外线感测式等触控面板，且由于技术层面与成本有所差异，因此这诸多种类的触控面板便运用在各种不同领域，例如电阻式面板为运用压力感应电压变化，其有成本低的优点，因此便适用于PDA、手机、导航系统、电子书或信息家电等消费性产品，而电容式面板为运用人体静电变化感应电容变化，其应用于ATM、公共查询机(KIOSK)或工业用设备等，音波式面板则利用检测声波的原理，其触控准确度佳但易受噪声干扰，可应用于公共查询机、自动售票机、以及医疗器材等，而红外线式面板则利用讯号遮断的原理，其体积大且精密度不高，但可达100％的透光度，可适用于ATM、OA事务机、电子白板、工业用设备等。而上述的触控面板皆有其应用上的限制且构造较为复杂，此外由于大多采用多数个传感器的结构，故对于其成本及可靠度的考虑便大打折扣。

实用新型内容

本实用新型提供一种应用线圈磁场感应原理作用的触控装置，以解决上述的问题。

本实用新型揭露一种触控装置，其包含有一线圈层，其包含有一第一线圈，一第二线圈，以平行于该第一线圈的方式与该第一线圈交错排列，一第三线圈，以垂直于该第一线圈与该第二线圈的方式缠绕于该第一线圈与该第二线圈，以及一第四线圈，以平行于该第三线圈的方式与该第三线圈交错排列。该触控装置还包含一第一放大器，连接于该第一线圈的两端，用来放大该第一线圈两端因一磁性物体所感应出的讯号差，一第二放大器，连接于该第二线圈的两端，用来放大该第二线圈两端因该磁性物体所感应出的讯号差，一第三放大器，连接于该第三线圈的两端，用来放大该第三线圈两端因该磁性物体所感应出的讯号差，一第四放大器，连接于该第四线圈的两端，用来放大该第四线圈两端因该磁性物体所感应出的讯号差，一第一比较器，连接于该第一放大器与该第二放大器，用来比较该第一放大器与该第二放大器讯号的相位，一第二比较器，连接于该第三放大器与该第四放大器，用来比较该第三放大器与该第四放大器讯号的相位，以及一控制单元，用来依据该第一比较器及该第二比较器的输出讯号控制该触控装置的操作。

附图说明

图1为本实用新型触控装置安装于笔记型计算机上的示意图。

图2为使用者于触控装置上手写输入数据至笔记型计算机的示意图。

图3为笔记型计算机与触控装置的功能方块示意图。

图4为本实用新型触控装置沿图14-4’的剖面图，。

图5为触控装置内线圈层的示意图。

图6为磁性物体于触控装置的X方向向右平移所感应电动势变化。

图7为磁性物体于触控装置的X方向向左平移所感应电动势变化。

图8为第一线圈两端讯号差随磁性物体于触控装置上的X方向移动的变化图。

图9与图10为线圈两端讯号差因磁性物体于触控装置上点击的变化图。

图11为磁性触控笔的示意图。

图12为磁性触控笔于触控装置上书写轨迹的示意图。

图13为第一线圈与第三线圈两端讯号差于磁性触控笔在触控装置上书写时的变化图。

附图符号说明

2处理单元        3存储模块

4显示屏幕        4s视讯讯号

5控制单元        5s控制讯号

6操作模块        10触控装置

10s位置讯号      12笔记型计算机

14磁性物体       16感应处

18保护层         20线圈层

21防泄磁层       22第一线圈

24第二线圈       26第三线圈

28第四线圈       30第一放大器

32第二放大器     34第三放大器

36第四放大器     38第一比较器

40第二比较器     42磁性触控笔

44磁铁           46缓冲垫

具体实施方式

请参阅图1，图1为本实用新型触控装置10安装于一笔记型计算机12上的示意图，触控装置10亦可安装于个人数字助理或平板计算机等装置上，于此仅介绍实用新型的最佳实施例。使用者可利用触控装置10将数据以手写方式输入至笔记型计算机12，或以触控装置10取代鼠标进行游标滑移的动作。而图2为使用者于触控装置10上手写输入数据至笔记型计算机12的示意图，使用者藉由一磁性物体14于触控装置10上书写时，触控装置10得以感测磁性物体14所接近的感应处16，并藉由感应处16随笔迹运行的位置变化，辨识使用者要输入笔记型计算机12的数据或指令，而磁性物体14可为一具有磁性的触控笔。

请参考图3，图3为笔记型计算机12与触控装置10的功能方块示意图，触控装置10能感应触控笔14所运笔的位置，并产生对应的位置讯号10s。笔记型计算机12中设有一处理单元2、一存储模块3以及一显示屏幕4，用来显示文字图形等数据。处理单元2处理笔记型计算机12的整体运作。当处理单元2运作时，会根据存储模块3中所加载的程序来做对应的运算及数据处理，而存储模块3可以是一随机存取内存(Random Access Memory，RAM)。

存储模块3中加载的控制单元5及操作模块6来处理控制本实用新型触控输入的过程。操作模块6可以是笔记型计算机12的操作系统(OperationSystem，OS)或是手写辨识软件，而控制单元5则是用来处理触控输入，并将其转换为操作模块6可接受的控制讯号5s。触控装置10产生的位置讯号10s会经由处理单元2以适当的数据格式传输给控制单元5，而控制单元5则根据位置讯号10s可产生对应的控制讯号5s至操作模块6，而操作模块6接收控制讯号5s后，就能经由处理单元2控制笔记型计算机12做出对应的运作。举例来说当使用者欲进行手写辨识动作时，于触控装置10手写输入一文字后，触控装置10便会输出与该文字相关的位置讯号10s至处理单元2，再经由处理单元2转换成适当的数据格式传输至控制单元5，而控制单元5则产生对应的控制讯号5s至操作模块6，此时操作模块6为一手写辨识软件，再经由手写辨识软件将控制讯号5s辨识成相关的文字讯号以输出至处理单元2，处理单元2再输出视讯讯号4s控制显示屏幕4显示辨识出的文字内容，而进行辨识动作与手写输入动作乃为同步进行。

请参阅图4，图4为本实用新型触控装置10沿图14-4’的剖面图，触控装置10包含一保护层18位于触控装置10的最上层，用来保护触控装置10免于受到外界的刮伤或污损，以及提供磁性物体14于保护层18上进行接触书写的动作，而保护层14可为防磨的材质，如塑料材质等，触控装置10还包含一线圈层20安装于保护层18的下方，本实用新型触控装置10接受磁性物体14感应而产生讯号等动作的主要运作机制，于其后会详细介绍其构造及作用原理，而线圈层的制程技术可为一印刷电路板、一软式印刷电路板(flexible print circuit，FPC)、一软式扁平连接片(flexible flatcable，FFC)或使用积层陶瓷技术所制成，以及一防泄磁层21，安装于线圈层20的下方，用来防止线圈层20的磁力线泄漏至防泄磁层21的下方。

请参阅图5，图5为触控装置10线圈层20的示意图，触控装置10的线圈层20包含有一第一线圈22，一第二线圈24，以平行于第一线圈22的方式与第一线圈22交错排列，一第三线圈26，以垂直于第一线圈22与第二线圈24的方式缠绕于第一线圈22与第二线圈24，以及一第四线圈28，以平行于第三线圈26的方式与第三线圈26交错排列。而触控装置10还包含一第一放大器30，连接于第一线圈22的两端，用来放大第一线圈22两端因磁性物体14所感应出的讯号差，一第二放大器32，连接于第二线圈24的两端，用来放大第二线圈24两端因磁性物体14所感应出的讯号差，一第三放大器34，连接于第三线圈26的两端，用来放大第三线圈26两端因磁性物体14所感应出的讯号差，一第四放大器36，连接于第四线圈28的两端，用来放大第四线圈28两端因磁性物体14所感应出的讯号差，一第一比较器38，连接于第一放大器30与第二放大器32，用来比较第一放大器30与第二放大器32讯号的相位，一第二比较器40，连接于第三放大器34与第四放大器36，用来比较第三放大器34与第四放大器36讯号的相位，而控制单元5便可依据第一比较器38及第二比较器40的输出讯号控制触控装置10的操作。

于此介绍本实用新型触控装置10的操作原理，请参阅图6，图6为磁性物体14于触控装置10的X方向向右平移所感应电动势变化。当使用者将磁性物体14于触控装置10上做X方向向右平移动作时，第一线圈22与第二线圈24便会因一连串的磁通量变化而诱导出相对应的感应电动势，于图6中，当磁性物体14一开始接近第一线圈22两线段的中央也就是第二线圈24的线段上A处时，由于第一线圈此时会受到一相对最大的磁通量变化，因此此时第一线圈22两端因磁性物体14所感应出的讯号差(可为感应电动势或感应电流)的绝对值即为相对相对最小值0，但第二线圈24此时则为相对最小的磁通量变化，故第二线圈24两端因磁性物体14所感应出的讯号差的绝对值此时则为相对最大值，同理当磁性物体14移动到第二线圈22两线段的中央亦为第二线圈24的线段上B处时，第一线圈22与第二线圈24两端因磁性物体14所感应出的讯号差则与上述介绍相同。因此由图6中可看出当磁性物体14于触控装置10上的X方向由A处向右平移至B处时，第二线圈22两端因磁性物体14所感应出的讯号差会落后第一线圈22两端因磁性物体14所感应出的讯号差九十度。

请参阅图7，图7为磁性物体14于触控装置10的X方向向左平移所感应电动势变化。相反地，若当磁性物体14于触控装置10上的X方向由B处向左平移至A处时，第二线圈22两端因磁性物体14所感应出的讯号差则会领先第一线圈22两端因磁性物体14所感应出的讯号差九十度。

请参阅图8，图8为第一线圈22两端讯号差随磁性物体14于触控装置10上的X方向移动的变化图，可视第一线圈22两端因磁性物体14移动所感应出的讯号差取一讯号阈值(threshold)，而将该模拟讯号转换成数字讯号，而藉由该数字讯号的变化而得知磁性物体14于触控装置10上移动的间隔数，以达到计数的功用。

因此通过第一放大器30与第二放大器32放大第一线圈22以及第二线圈24两端因磁性物体14所感应出的讯号差，再经由第一比较器38比较第一放大器30与第二放大器32讯号的相位，便可得知磁性物体14于触控装置10的X方向上往右或往左平移；而藉由上述数字讯号的变化而得知磁性物体14于触控装置10上移动的间隔数以达到计数的功用，便可计算磁性物体14于触控装置10上移动了多少距离，如此一来便可计算出磁性物体14于触控装置10的X方向上往右或往左平移多少距离。

同理磁性物体14于触控装置10的Y方向向上或向下平移的方向判断以及平移多少距离，亦可利用上述相同原理进行，也就是通过第三放大器34与第四放大器36放大第三线圈26以及第四线圈28两端因磁性物体14所感应出的讯号差，再经由第二比较器40比较第三放大器34与第四放大器36讯号的相位，便可得知磁性物体14于触控装置10的Y方向上往上或往下平移；而藉由数字讯号的变化可得知磁性物体14于触控装置10上移动的间隔数以达到计数的功用，便可计算磁性物体14于触控装置10上移动了多少距离，如此一来便可计算出磁性物体14于触控装置10的Y方向上往上或往下平移多少距离。

请参阅图9与图10，图9与图10为线圈两端讯号差因磁性物体14于触控装置10上点击的变化图，若使用者使用磁性物体14双击(double click)或单击(click)触控装置10时，则线圈两端讯号差便会产生出脉冲讯号(pulse)的形式，而有别于磁性物体14于触控装置10上移动的形式。

因此整合上述磁性物体14于触控装置10的X与Y方向上移动以及于触控装置10上点击的位置讯号10s，控制单元5便可得出磁性物体14于触控装置10上进行输入与移动的轨迹，而产生对应的控制讯号5s至操作模块6做出相对应的运作。而控制单元5可包含一逻辑电路，用来依据第一比较器38与第二比较器40的输出讯号计算磁性物体14于触控装置10上运动的轨迹，或可包含一内存，其内储存有程序代码，可用来依据第一比较器38与第二比较器40的输出讯号计算磁性物体14于触控装置10上运动的轨迹。

而本实用新型的触控装置10可应用于其它衍生用途，例如可作为一手写笔迹辨识面板，请参阅图11，图11为一磁性触控笔42的示意图，磁性触控笔42包含一磁铁44，以及一缓冲垫46，其为可变形的材料所构成，可让磁性触控笔42施加更大书写压力于触控装置10上，而磁性触控笔42的笔尖为可耐磨的材质，以防止磁性触控笔42于长期书写操作后磨损严重。当使用者使用磁性触控笔44于触控装置10进行手写辨识笔迹时，触控装置10的线圈会产生如先前所述的感应变化，请参阅图12，图12为磁性触控笔42于触控装置10上书写轨迹的示意图，使用者使用磁性触控笔42于触控装置10上书写两线段CD、EF，而虚线段DE则为移动的轨迹，并非欲书写输入的轨迹，请参阅图13，图13为第一线圈22与第三线圈24两端讯号差于磁性触控笔42在触控装置10上书写时的变化图，当磁性触控笔42于触控装置10上书写两线段CD、EF时，第一线圈22两端所感应出的讯号差会较线段DE所感应出讯号差来的大，这是因为当使用者进行书写时会较移动时施加较大压力于触控装置10上，因此缓冲垫46压缩的幅度也会较移动时来的大，而磁性感应笔的磁铁44便会更接近触控装置10的线圈层20，而产生较大的感应讯号差，如此一来便可利用此特性设定一特定的感应讯号阈值，而判断使用者现行运笔是为书写输入模式还是为移动模式。而第三线圈24两端讯号差仅于线段DE有值，而于两线段CD、EF时由于磁性触控笔42乃为在触控装置10的X方向上移动，故于Y方向并无感应讯号出现。

因此于每次进行手写输入笔迹时，线圈皆会产生若干组感应讯号差的变化图形，若使用者先储存一组个人专用签名笔迹的线圈感应讯号差图形于计算机系统的存储装置中，而当每次进行手写签名辨识时，便将当下的线圈感应讯号差图形与预先储存的线圈感应讯号差图形做一比较，而比较内容可为使用者运笔的速度及韵律，即利用线圈感应讯号差的频率比对，与使用者运笔力度、笔画轻重或提笔及连笔习惯，即利用线圈感应讯号差的强度大小做一比对，以及字型轨迹与笔画顺序的比对。

而笔迹辨识的执行动作可利用控制单元5包含的逻辑电路，用来计算该感应讯号的能量强度及频率响应分布并与先前储存笔迹的数据相比对，以辨识是否有相同的笔迹，或可包含一内存，其内储存有程序代码，用来计算该感应讯号的能量强度及频率响应分布并与先前储存笔迹的数据相比对，以辨识是否有相同的笔迹。

相较于已知的影像撷取装置，本实用新型的装置可提供另一种触控面板的结构，而此结构仅包含X、Y两方向各两线圈，因此大大地降低了以往触控装置结构复杂的缺点，也因此降低使用成本与产品可靠性，而本实用新型触控装置10可衍生应用于手写笔迹辨识面板，相较于传统手写笔迹比对采用目视辨识比对，本实用新型触控装置10可提供科学的鉴识比对，且能针对使用者各种不同笔迹特性，如运笔的速度及韵律、运笔力度、笔画轻重、提笔及连笔习惯，以及字型轨迹与笔画顺序等分别逐一比对，可使得笔迹辨识比对更为准确。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种触控装置，其特征是包含有：

一线圈层，其包含有：

一第一线圈；

一第二线圈，以平行于该第一线圈的方式与该第一线圈交错排列；

一第三线圈，以垂直于该第一线圈与该第二线圈的方式缠绕于该第一线圈与该第二线圈；以及

一第四线圈，以平行于该第三线圈的方式与该第三线圈交错排列；以及

一第一放大器，连接于该第一线圈的两端，用来放大该第一线圈两端因一磁性物体所感应出的讯号差；

一第二放大器，连接于该第二线圈的两端，用来放大该第二线圈两端因该磁性物体所感应出的讯号差；

一第三放大器，连接于该第三线圈的两端，用来放大该第三线圈两端因该磁性物体所感应出的讯号差；

一第四放大器，连接于该第四线圈的两端，用来放大该第四线圈两端因该磁性物体所感应出的讯号差；

一第一比较器，连接于该第一放大器与该第二放大器，用来比较该第一放大器与该第二放大器讯号的相位；

一第二比较器，连接于该第三放大器与该第四放大器，用来比较该第三放大器与该第四放大器讯号的相位；以及

一控制单元，用来依据该第一比较器及该第二比较器的输出讯号控制该触控装置的操作。

2.如权利要求1所述的触控装置，其中该控制单元包含一逻辑电路，用来依据该第一比较器与该第二比较器的输出讯号计算该磁性物体于该触控装置上运动的轨迹。

3.如权利要求1所述的触控装置，其还包含一内存，其内储存有程序代码，用来依据该第一比较器与该第二比较器的输出讯号计算该磁性物体于该触控装置上运动的轨迹。

4.如权利要求1所述的触控装置，其中该控制单元包含一逻辑电路，用来计算该感应讯号的能量强度及频率响应分布并与先前储存笔迹的数据相比对，以辨识是否有相同的笔迹。

5.如权利要求1所述的触控装置，其还包含一内存，其内储存有程序代码，用来计算该感应讯号的能量强度及频率响应分布并与先前储存笔迹的数据相比对，以辨识是否有相同的笔迹。

6.如权利要求1所述的触控装置，其中该磁性物体为一具有磁性的触控笔。

7.如权利要求1所述的触控装置，其还包含一保护层，安装于该线圈层的上方。

8.如权利要求3所述的触控装置，其中该保护层为塑料材质。

9.如权利要求1所述的触控装置，其还包含一防泄磁层，安装于该线圈层的下方，用来防止磁力线泄漏至该防泄磁层的下方。

10.如权利要求1所述的触控装置，其中该线圈层为一印刷电路板。

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