TWI397002B - 電磁筆 - Google Patents

Description

電磁筆

本發明係關於手寫輸入裝置，特別是手寫輸入裝置所使用的電磁筆。

手寫輸入裝置例如數位板(Tablet)、數位化器(Digitizer)、電子白板(White board)等的輸入方式包含有電磁感應式或薄膜電阻等，而電磁感應式在使用上主要是搭配一支專用的電磁筆。

一習知的電磁筆，如台灣專利公告號M2754801所揭露的「符合人體工學之無線輸入筆」，在電磁筆內可具有由電阻電感電容(RLC)所組成的震盪電路，當碰觸筆尖時，將產生電感量的變化，因而使得震盪頻率亦隨之產生變化；碰撞筆尖的壓力越大則電感量的變化越大，因而震盪頻率的變化量越大，所以由頻率變化量的大小可知施於筆尖壓力的大小。電磁筆可再包含有數個按鍵，用於輔助使用者的輸入，由按鍵的接合離開產生震盪電路中電容的變化而改變筆的發射頻率，由頻率的不同變化可測知使用者所按下的按鍵為何。

然而，如果手寫輸入裝置所顯示的畫面過大而超出手寫輸入裝置的顯示螢幕，此時，使用者必須使用電磁筆移動畫面，以看到超出螢幕的其餘畫面部分。例如，手寫輸入裝置經由一電子裝置，如電腦，開啟一網頁瀏覽器(Internet Browser)於顯示螢幕上，但是所開啟網頁(Web Page)過大而無法全部被顯示於手寫輸入裝置的顯示螢幕上，此時，雖可透過電磁筆上的按鍵，使用網頁的上下或左右捲軸(scroll basS)移動畫面，以看到網頁在超出螢幕的其餘畫面部分，但使用上仍然不夠方便，造成困擾。

因此，亟需一種更人性化的新電磁筆，使用者可據以更方便地上下或左右移動顯示畫面。

本發明的目的在於提供一種更人性化的電磁筆，使用者可據以更方便地上下或左右移動顯示畫面。

根據上述目的，本發明的實施例提供一種電磁筆，應用於一手寫輸入裝置，電磁筆包含一滾球，一按鍵和滾球迴路，其包含一對感測單元設置靠近於滾球的上下兩側，用於偵測滾球在上下方向的移動，一訊號發射端，發射一電磁波，以及一震盪電路，用於決定電磁波的頻率。

以下所述的本發明之較佳實施例以及其原理或特徵，其各種修正、變化、置換均為熟悉本領域技術人士所輕易知悉。因此，本發明的範圍不限於實施例所述者，而是根據本發明說明書所揭露之概念與特徵，所相容的最寬廣範圍。

以下將詳述本案的各實施例，並配合圖式作為例示。除了這些詳細描述之外，本發明還可以廣泛地實施在其他的實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本案的範圍內，並以之後的專利範圍為準。在說明書的描述中，為了使讀者對本發明有較完整的了解，提供了許多特定細節；然而，本發明可能在省略部分或全部這些特定細節的前提下，仍可實施。此外，眾所周知的步驟或元件並未描述於細節中，以避免造成本發明不必要之限制。

第一圖顯示根據本發明一實施例之電磁筆的方塊圖，在實施例中，電磁筆作為一手寫輸入裝置(未圖示)如數位板(Tablet)、數位化器(Digitizer)、電子白板(White board)的輸入工具(pointing device)。電磁筆10包含一電源系統11、一震盪電路12、一按鍵和滾球迴路13、一訊號發射端14、一滾球17。電源系統11供應電磁筆10所需電源，例如，電源系統11包含電池，以供應電磁筆10之電路所需電源。手寫輸入裝置包含一XY天線迴路用於接收電磁筆10之訊號發射端14上的電感線圈所發射的不同頻率的電磁波，而震盪電路12用於決定電磁波發射的頻率。滾球17用於電磁筆的輔助輸入，它在本發明所屬領域常被稱為軌跡球(track ball)或觸動球(jog ball)，故省略其結構的詳細描述。

第二圖顯示在第一圖實施例中震盪電路12、按鍵和滾球迴路13、滾球17的內部電路功能示意圖。按鍵和滾球迴路13包含一對滾軸18與19分別設置靠近於滾球17的上下兩側(電磁筆直立作為參考方向)並與滾球17接觸，在實施例中滾軸18/19是磁鐵，形狀可為環形，但不限定於此。一霍爾感應元件15設置於鄰近滾軸18，但不與滾軸18接觸；一霍爾感應元件16設置於鄰近滾軸19，但不與滾軸19接觸。霍爾感應元件15與滾軸18構成一個感測單元，用於偵測滾球17是否具有往「上」方向的滾動；霍爾感應元件16與滾軸19構成另一個感測單元，用於偵測滾球17是否具有往「下」方向的滾動。霍爾感應元件15與震盪電路12之間串聯有一開關SW1與一電容C1；霍爾感應元件16與震盪電路12之間串聯設置一開關SW3與一電容C3。此外，如第二圖所示，滾球17的正下方(電磁筆躺平作為參考方向)尚設置有一按鍵開關20，按鍵開關20與震盪電路12之間串聯設置一開關SW2與一電容C2。值得注意的是開關SW1與震盪電路12之間也可以是兩個或兩個以上的電容並聯，開關SW2與SW3亦同。在一實施例中，開關SW1、SW2、SW3可為單通道的數位開關(digital switch)，但不限定於此。另外，在另一實施例中，按鍵開關20、開關SW2、電容C2被省略。

當使用者滾動滾球17，例如使滾球17往「上」滾動，滾軸18同時跟者滾動，經由滾軸18的磁場感應，霍爾感應元件15會產生感應電壓訊號；一種感應電壓訊號的訊號範例，如第三圖所示。霍爾感應元件15輸出的電壓訊號之電壓準位，介於「U」至「-U」，一高電壓準位「U」與一低電壓準位「-U」構成一脈波(1 clock)，當滾球17滾動一圈，霍爾感應元件15/16可輸出一固定脈波數量的電壓訊號，藉由輸出電壓訊號之脈波數量，可換算滾球17向上滾動的距離。對於滾球17向下滾動的情形，亦以相同原理操作，不再贅述。而開關SW1與SW3的開啟(on)或關閉(off)，可根據一電壓上限值而定。以開關SW1為例，當霍爾感應元件15所發出的電壓訊號，其電壓高於電壓上限值，則開關SW1連接到開啟(on)的位置，否則連接到關閉(off)的位置。例如，若霍爾感應元件15輸出的電壓訊號之電壓高準位為3.3V，則電壓上限值可定為2.5V。當開關SW1連接到開啟(on)的位置時，使得電容C1因為加入震盪電路12，而使得整體電容值改變，而決定一特定發射頻率，藉此手寫輸入系統可判斷滾球17被往「上」的方向滾動，而移動顯示畫面往「下」一定距離。對於滾球17被往下滾動的情形，也是根據相同原理。當滾球17往下滾動，則開關SW3被連接到開啟(on)的位置，使得電容C3因為加入震盪電路12，而使得整體電容值改變，而決定一特定發射頻率，藉此手寫輸入系統可判斷滾球17被往「下」的方向滾動，而移動顯示畫面往「上」一定距離。

另外，當使用者按壓滾球17，則按鍵開關20會被開啟，同時觸發開關SW2連接到開啟(on)的位置，此時電源系統11供應電壓至電容C2，使得震盪電路12的電容值改變，而決定電磁筆10的一特定發射頻率，藉此手寫輸入系統可判斷使用者按壓了滾球17，而做出一回應。在一實施例中，使用者按壓滾球17可相當於使用滑鼠輸入時，按壓滑鼠右鍵的功能。

在上述實施例中，當開關SW1、SW2、SW3連接在關閉(off)的位置時，電容C1、C2、C3為開路(open)的狀態，不會造成震盪電路12的電容值改變。另外，在本發明另一實施例中，可再包含至少一對感測單元(未圖示)，其中每一感測單元包含一個滾軸與一個霍爾感應元件，而此對感測單元用於偵測滾球在另一個方向，例如，左右方向的移動。此對感測單元之結構亦可如第二圖之結構，在霍爾感應元件與震盪電路12之間分別串聯設置一開關(SW4與SW5，未圖示)與一電容(C4與C5，未圖示)；由於其操作原理與結構與第二圖相同，故不再贅述。

另外，上述實施例雖然包含了電源系統11，但電源系統11亦可省略，亦即，本發明的滾球17也可以實施在無電池式的電磁筆上。關於無電池式電磁筆的技術，已為本領域技術人員所熟知，故不再贅述。

第四圖顯示根據本發明一實施例的電磁筆外觀圖。電磁筆10包含一殼體21，滾球17的一部分外露於殼體21，滾軸與霍爾感應元件則被包覆於殼體21內。滾球17作為電磁筆10的輔助輸入工具，使用者可輕鬆地藉由滾球17的上下左右滾動以移動顯示畫面，例如，當手寫輸入裝置經由一電子裝置，如電腦，顯示一網頁瀏覽器時，滾球17的上下或左右移動，可相當於使用了網頁的上下或左右捲軸(scroll bars)而移動畫面。另外，使用者可按壓滾球17使得系統回應一事件，例如回應一快顯功能表(context menu)供使用者選擇。

以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其他未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。

10．．．電磁筆

11．．．電源系統

12．．．震盪電路

13．．．按鍵和滾球迴路

14．．．訊號發射端

15．．．霍爾感應元件

16．．．霍爾感應元件

17．．．滾球

18．．．滾軸

19．．．滾軸

20．．．按鍵開關

21．．．殼體

第一圖顯示根據本發明一實施例之電磁筆的方塊圖；

第二圖顯示在第一圖實施例中震盪電路、按鍵和滾球迴路、滾球的內部電路功能示意圖；

第二圖顯示根據本發明實施例中霍爾感應元件輸出的一種感應電壓訊號；以及

第四圖顯示根據本發明一實施例的電磁筆外觀示意圖。

10．．．電磁筆

11．．．電源系統

12．．．震盪電路

13．．．按鍵和滾球迴路

14．．．訊號發射端

17．．．滾球

Claims (14)

1. 一種電磁筆，應用於一手寫輸入裝置，該電磁筆包含：一滾球；一按鍵和滾球迴路，包含一對感測單元設置靠近於該滾球的上下兩側，用於偵測該滾球在上下方向的移動；一訊號發射端，發射一電磁波；以及一震盪電路，用於決定該電磁波的頻率；其中每一該感測單元包含一第一滾軸與一第一霍爾感應元件，該第一滾軸係環形磁鐵，該第一霍爾感應元件與該震盪電路之間串聯設置一第一開關與一第一電容，該第一滾軸與該滾球接觸，該第一霍爾感應元件設置於鄰近該第一滾軸，但不與該第一滾軸接觸，當該滾球不滾動，該第一開關位於一關閉位置且該第一電容不會加入該震盪電路，當該滾球滾動，該第一滾軸跟者滾動，且該第一霍爾感應元件會產生一第一感應電壓訊號高於該第一開關的一電壓上限值，使得該第一開關位於一開啟位置，造成該第一電容的電容值被加入該震盪電路，使得該震盪電路的電容值改變，藉此決定一特定發射頻率。
2. 如申請專利範圍第1項的電磁筆，其中該電磁筆尚包含一電源系統，以供應該電磁筆所需的電源。
3. 如申請專利範圍第2項的電磁筆，其中該電源系統包含一電池。
4. 如申請專利範圍第1項的電磁筆，其中該第一開關係數位開關。
5. 如申請專利範圍第1項的電磁筆，其中該按鍵和滾球迴路尚包含另一對感測單元設置靠近於該滾球的左右兩側，用於偵測該滾球在左右方向的移動。
6. 如申請專利範圍第5項的電磁筆，其中每一該感測單元包含一第二滾軸與一第二霍爾感應元件，該第二霍爾感應元件與該震盪電路之間串聯設置一第二開關與一第二電容，該第二滾軸與該滾球接觸，該第二霍爾感應元件設置於鄰近該第二滾軸，但不與該第二滾軸接觸，當該滾球不滾動，該第二開關位於一關閉位置且該第二電容不會加入該震盪電路，當該滾球滾動，該第二滾軸跟者滾動，且該第二霍爾感應元件會產生一第二感應電壓訊號高於該第二開關的一電壓上限值，使得該第二開關位於一開啟位置，造成該第二電容的電容值被加 入該震盪電路，使得該震盪電路的電容值改變，藉此決定一特定發射頻率。
7. 如申請專利範圍第6項的電磁筆，其中該第二開關係數位開關。
8. 如申請專利範圍第6項的電磁筆，其中該第二滾軸係環形磁鐵。
9. 如申請專利範圍第1項的電磁筆，其中該按鍵和滾球迴路尚包含一按鍵開關設置於該滾球下方，該按鍵開關與該震盪電路之間串聯設置一第三開關與一第三電容，使用者按壓該滾球，則該按鍵開關會被開啟，同時觸發該開第三關連接到開啟(on)的位置，一電壓供應至該第三電容，使得該震盪電路的電容值改變，藉此決定一特定發射頻率。
10. 如申請專利範圍第9項的電磁筆，其中該第三開關係數位開關。
11. 如申請專利範圍第1項的電磁筆，其中該手寫輸入裝置包含數位板(Tablet)、數位化器(Digitizer)、電子白板(White board)。
12. 如申請專利範圍第1項的電磁筆，其中該手寫輸入裝置經由一電子裝置顯示一網頁瀏覽器，該滾球的上下與左右移動，相當於所顯示網頁的上下或左右捲軸(scroll bars)之功能。
13. 如申請專利範圍第1項的電磁筆，其中使用者按壓該滾球，使得該手寫輸入系統回應一事件。
14. 如申請專利範圍第13項的電磁筆，其中該事件包含一快顯功能表(context menu)供使用者選擇。