TWI658380B - 主動式觸控筆 - Google Patents

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Abstract

一種主動式觸控筆，用以操作觸控顯示裝置。主動式觸控筆包括筆管、筆頭、筆桿、套管、處理器、感測器以及無線傳輸組件。筆頭連接筆管。筆桿與套管分別設置於筆管內，且筆桿穿設於套管。處理器、感測器以及無線傳輸組件分別連接筆桿，且感測器與無線傳輸組件分別電性連接處理器。感測器配置用以在套管相對於筆管轉動的過程中感測套管的第一圖紋的變化，以得到第一感測數據，並將第一感測數據傳送至處理器。處理器依據第一感測數據運算得到套管的轉動量，並透過無線傳輸組件傳送至觸控顯示裝置。

Description

主動式觸控筆
本發明是有關於一種觸控筆，且特別是有關於一種主動式觸控筆。
隨著科技的發展，常見的電子裝置例如筆記型電腦、平板電腦、智慧型手機或一體成型桌上型電腦(AIO)已成為現代人不可或缺的工具。並且，隨著觸控顯示技術的發展，觸控顯示螢幕逐漸成為前述電子裝置的標準規格，藉以讓使用者能透過觸碰觸控顯示螢幕的方式操作前述電子裝置。
為求精準地控制在觸控顯示螢幕上的觸控點，遂有觸控筆被提出。舉例來說，使用者能透過觸控筆觸碰觸控顯示螢幕，並在觸控顯示螢幕上滑移觸控筆，以配合觸控顯示螢幕中的軟體進行書寫或繪圖等動作。在書寫或繪圖的過程中，使用者能透過調色轉盤與軟體的配合進行調色或選色的動作，原理如下：首先，令調色轉盤抵貼觸控顯示螢幕，接著，轉動調色轉盤並透過影像擷取元件取得不同影像，透過前述影像換算出調色轉盤的轉動量，最後，依據調色轉盤的轉動量選取或調整到對應的顏色。然 而，調色轉盤存在著攜帶不便的缺點。
本發明提供一種主動式觸控筆，具有極佳的使用便利性。
本發明的主動式觸控筆，用以操作觸控顯示裝置。主動式觸控筆包括筆管、筆頭、筆桿、套管、處理器、感測器以及無線傳輸組件。筆頭連接筆管。筆桿與套管分別設置於筆管內。筆桿穿設於套管，其中套管具有環繞筆桿的內面以及朝向筆頭的底面，且套管的內面或底面具有第一圖紋。處理器、感測器以及無線傳輸組件分別連接筆桿，且感測器與無線傳輸組件分別電性連接處理器。感測器配置用以在套管相對於筆管轉動的過程中感測第一圖紋的變化，以得到第一感測數據，並將第一感測數據傳送至處理器。處理器依據第一感測數據運算得到套管的轉動量，並透過無線傳輸組件傳送至觸控顯示裝置，以進行調色的動作。
基於上述，本發明將調色機制整合於主動式觸控筆中，藉由感測器、處理器以及無線傳輸組件的輔助，使用者僅需旋動套管便能與觸控顯示裝置中的軟體進行互動，並在觸控顯示裝置中進行調色的動作。因此，本發明的主動式觸控筆具有極佳的使用便利性。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
10‧‧‧觸控顯示裝置
11‧‧‧選色器
12‧‧‧色塊
13‧‧‧圈選框
100、100A~100C‧‧‧主動式觸控筆
101‧‧‧電路板
102‧‧‧電源
110‧‧‧筆管
111‧‧‧內壁面
112‧‧‧第一開口
113‧‧‧側壁
114‧‧‧第二開口
115‧‧‧第三開口
116‧‧‧止擋部
117‧‧‧第四開口
120‧‧‧筆頭
121、198‧‧‧彈性體
122‧‧‧電磁本體
130、1300‧‧‧筆桿
140、1400‧‧‧套管
141、196、1401‧‧‧內面
142、1420‧‧‧第一圖紋
143‧‧‧底面
150‧‧‧處理器
160‧‧‧感測器
170‧‧‧無線傳輸組件
171‧‧‧第一無線傳輸元件
172‧‧‧第二無線傳輸元件
180、1800‧‧‧按壓件
181‧‧‧第一彈性件
182‧‧‧開關
190‧‧‧第一限位件
191‧‧‧控制部
192‧‧‧限位部
193‧‧‧第二彈性件
194‧‧‧第二限位件
195、1950‧‧‧連動件
197、1970‧‧‧第二圖紋
1101‧‧‧第一反射器
1102‧‧‧第二反射器
1103、1105‧‧‧開關條紋
1104‧‧‧反射器
1402‧‧‧頂部
1801‧‧‧按壓部
1802‧‧‧桿部
A‧‧‧軸線
D‧‧‧移動方向
R‧‧‧轉動方向
圖1A是本發明第一實施例的主動式觸控筆處於第一狀態下的結構示意圖。
圖1B是本發明第一實施例的主動式觸控筆的電路示意圖。
圖1C是本發明第一實施例的主動式觸控筆處於第二狀態下的結構示意圖。
圖1D是圖1B的筆頭受壓後的結構示意圖。
圖1E是圖1A的套管中的第一圖紋的示意圖。
圖1F至圖1H分別是圖1A的連動件中的第二圖紋的示意圖。
圖1I是本發明第一實施例的觸控顯示裝置的調色畫面的示意圖。
圖2A是本發明第二實施例的主動式觸控筆處於第一狀態下的結構示意圖。
圖2B是本發明第二實施例的主動式觸控筆處於第二狀態下的結構示意圖。
圖2C是圖2B的筆頭受壓後的結構示意圖。
圖3A是本發明第三實施例的主動式觸控筆處於第一狀態下的結構示意圖。
圖3B是本發明第三實施例的主動式觸控筆處於第二狀態下的結構示意圖。
圖3C與圖3D分別是圖3B的筆頭受壓後的結構示意圖。
圖3E是圖3A的第一反射器反射出第一圖紋的示意圖。
圖3F是圖3A的連動件中的第二圖紋的示意圖。
圖4A是本發明第四實施例的主動式觸控筆處於第一狀態下的結構示意圖。
圖4B是本發明第四實施例的主動式觸控筆處於第二狀態下的結構示意圖。
圖4C與圖4D分別是圖4B的筆頭受壓後的結構示意圖。
圖1A是本發明第一實施例的主動式觸控筆處於第一狀態下的結構示意圖。圖1B是本發明第一實施例的主動式觸控筆的電路示意圖。圖1C是本發明第一實施例的主動式觸控筆處於第二狀態下的結構示意圖。圖1D是圖1B的筆頭受壓後的結構示意圖。圖1E是圖1A的套管中的第一圖紋的示意圖。圖1F至圖1H分別是圖1A的連動件中的第二圖紋的示意圖。圖1I是本發明第一實施例的觸控顯示裝置的調色畫面的示意圖。請先參考圖1A與圖1B，在本實施例中，主動式觸控筆100可用以操作觸控顯示裝置10，舉例來說，使用者能透過主動式觸控筆100觸碰觸控顯示裝置10，並在觸控顯示裝置10上滑移主動式觸控筆100，以配合觸控顯示裝置10中的軟體進行書寫或繪圖等動作。除此之外，由於本實施例的主動式觸控筆100將調色機制整合於其中，因此使用者無需額外購置調色轉盤，不僅省去攜帶上的困擾，也大幅提高 使用上的便利性。
主動式觸控筆100包括筆管110、筆頭120、筆桿130、套管140、處理器150、感測器160以及無線傳輸組件170，其中筆管110為中空結構，且配置用以容納筆頭120的至少部分、筆桿130、套管140、處理器150、感測器160以及無線傳輸組件170。具體而言，筆頭120連接筆管110，其中筆頭120包括彈性體121與連接彈性體121的電磁本體122，且彈性體121設置於筆管110內。彈性體121可以是矽膠、橡膠或其他可變形的絕緣材質所構成，並與筆管110的內壁面111相連接。電磁本體122的其中一部分內埋於彈性體121，而電磁本體122的另一部分自筆管110的第一開口112穿出而暴露於筆管110外，用以觸碰觸控顯示裝置10，並在觸控顯示裝置10上滑移，以配合觸控顯示裝置10中的軟體進行書寫或繪圖等動作。
筆桿130與套管140分別設置於筆管110內，其中筆桿130具有沿著移動方向D相對於筆管110往復移動的自由度，且套管140具有依軸線A(例如平行於筆桿130的延伸方向)相對於筆管110往復轉動的自由度。舉例來說，套管140的外壁面與筆管110的內壁面111彼此相對，且套管140的外壁面上與筆管110的內壁面111上可分別設有相配合的導引結構，用以提高套管140相對於筆管110轉動時的可靠度與穩定度。另一方面，套管140為中空結構，且筆桿130穿設於套管140。筆管110具有貫穿側壁113的第二開口114，且套管140的至少部分暴露於第二開口114 外。藉此，使用者可施力作用於套管140中暴露於第二開口114外的部分，以令套管140依軸線A相對於筆管110往復轉動。
處理器150、感測器160以及無線傳輸組件170分別設置於筆管110內，且分別連接筆桿130。也就是說，在筆桿130沿著移動方向D相對於筆管110往復移動的過程中，處理器150、感測器160以及無線傳輸組件170皆會隨著筆桿130移動。進一步而言，主動式觸控筆100還包括電路板101，固定於筆桿130上。處理器150與無線傳輸組件170分別設置於電路板101上，也就是說，處理器150與無線傳輸組件170是分別透過電路板101連接筆桿130。另一方面，處理器150與無線傳輸組件170透過電路板101彼此電性連接，且處理器150例如是中央處理單元(Central Processing Unit,CPU)、系統單晶片(System on Chip,SOC)、其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器(microprocessor)、數位訊號處理器(Digital Signal Processor,DSP)、可程式化控制器、特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuits,ASIC)、可程式化邏輯裝置(Programmable Logic Device,PLD)、其他類似處理裝置或這些裝置的組合。
感測器160可以是光感測器(包括光發射器與光接受器)，且電性連接處理器150，舉例來說，感測器160可透過相應的走線電性連接電路板101，並透過電路板101電性連接處理器150。另一方面，無線傳輸組件170可包括第一無線傳輸元件171與第二無線傳輸元件172，其中第一無線傳輸元件171可以是藍芽 收發器，且配置用以發送訊號至觸控顯示裝置10，或接收來自觸控顯示裝置10的訊號。在其他實施例中，第一無線傳輸元件的無線訊號連結的方式可選自紅外線(IR)、第三代行動通訊(3G)、第四代行動通訊(4G)、無線局域網路(W1-Fi)、無線局域網網路(WLAN)、無線通訊(ZigBee)、無線通訊(Z-wave)、近距離無線通訊(NFC)、第五代行動通訊(5G)、長距離低功耗無線通訊(LoRa)、能量回收無線通訊(Enocean)、基於IPv6的低速無線個域網(6LowPan)及無線射頻辨識(RFID)的無線通訊協定的其中之一或其組合，本發明對此不加以限制。第二無線傳輸元件172可以是電磁發送元件，並透過電路板101與相應的走線電性連接電磁本體122。處理器150可控制第二無線傳輸元件172發送出電磁訊號，並經由電磁本體122傳送至觸控顯示裝置10，以與觸控顯示裝置10互動。
在本實施例中，主動式觸控筆100還包括電源102，例如是固定於筆桿130的電池。電源102可透過相應的走線電性連接電路板101，並透過電路板101提供處理器150、感測器160以及無線傳輸組件170運行時所需的電能。
請參考圖1A至圖1C，在本實施例中，在本實施例中，主動式觸控筆100還包括按壓件180、第一彈性件181以及開關182，其中按壓件180與筆頭120分別位於筆管110的相對兩端，且按壓件180與開關182分別連接筆桿130的相對兩端。按壓件180的至少部分自筆管110的第三開口115穿出而暴露於筆管110 外，其中第一開口112與第三開口115彼此相對，且分別位於第二開口114的相對兩側。
第一彈性件181例如是壓縮彈簧，且設置於筆管110內。筆管110的內壁面111凸設有止擋部116，且第一彈性件181位於按壓件180與止擋部116之間。第一彈性件181的相對兩端分別連接按壓件180與止擋部116，且筆桿130穿過第一彈性件181。開關182可為按壓式開關或觸發式開關，其中開關182固定於筆桿130朝向彈性體121的一端，且位於筆桿130與筆頭120之間。開關182電性連接處理器150，舉例來說，開關182可透過相應的走線電性連接電路板101，並透過電路板101電性連接處理器150。
在本實施例中，主動式觸控筆100還包括第一限位件190、第二彈性件193以及第二限位件194，其中第一限位件190連接筆管110，且具有沿著轉動方向R相對於筆管110往復轉動的自由度。第一限位件190與第一彈性件181分別位於止擋部116的相對兩側。第一限位件190具有控制部191與相對於控制部191的限位部192，其中控制部191自筆管110的第四開口117穿出而暴露於筆管110外，且限位部192位於筆管110內。並且，第一開口112與第三開口115分別位於第四開口117的相對兩側。
另一方面，第二彈性件193設置於筆管110內，且第二彈性件193的相對兩端部分別連接筆管110的內壁面111與限位部192。第一限位件190與筆管110的樞接點例如是位在筆管110內，且位於止擋部116與第二彈性件193之間。進一步而言，第 一限位件190的往復轉動可造成第二彈性件193的彈性變形，而第二彈性件193的彈性回復力可用以驅使第一限位件190轉動復位。第二限位件194連接筆桿130，且配置用以隨筆桿130相對於筆管110移動。在圖1A所示的第一狀態下，第一彈性件181未有變形，其中第二限位件194靠近止擋部116，且例如是位於止擋部116與第一限位件190的限位部192之間。
當按壓件180受壓而使筆桿130相對於筆管110朝向筆頭120移動時，第二限位件194移動遠離止擋部116，並移動通過限位部192。進一步而言，限位部192會受到第二限位件194的推擠而使第一限位件190轉動，並使第二彈性件193受限位部192的擠壓而產生彈性變形。在第二限位件194移動通過限位部192後，第二彈性件193的彈性回復力可驅使第一限位件190轉動復位，以讓第二限位件194與限位部192相卡抵。此時，主動式觸控筆100轉換至圖1C所示的第二狀態，其中第一彈性件181受按壓件180的擠壓而產生彈性變形，且止擋部116與第二限位件194分別位於第一限位件190的相對兩側。因第二限位件194與限位部192相卡抵，得以使主動式觸控筆100維持於圖1C所示的第二狀態。
特別說明的是，使用者可透過控制部191轉動第一限位件190，以解除第二限位件194與限位部192之間的結構干涉。在第二限位件194與限位部192之間的結構干涉被解除後，第一彈性件181的彈性回復力可施加於按壓件180而帶動筆桿130相對 對於筆管110移動，以使主動式觸控筆100自圖1C所示的第二狀態回復至圖1A所示的第一狀態。
請參考圖1A至圖1C、圖1E、圖1F以及圖1I，在本實施例中，套管140具有環繞筆桿130的內面141，且內面141具有如圖1E所示的第一圖紋142。特別說明的是，圖1E示意地繪示出部分第一圖紋142展開後的態樣，實際上，第一圖紋142至少分佈於套管140的內面141上對位於感測器160的區塊。另一方面，第一圖紋142可以是由多個並列或交錯的條紋所組成，其中每一個條紋的延伸方向實質上平行於筆桿130的延伸方向，且這些條紋的排列方向實質上與套管140的轉動方向(套管140依軸線A相對於筆管110轉動的方向)同向。
在圖1A所示的第一狀態下，感測器160位於套管140內，且對位於第一圖紋142，此時，使用者可施力作用於套管140中暴露於第二開口114外的部分，以令套管140依軸線A相對於筆管110轉動。當套管140依軸線A相對於筆管110轉動時，固定不動的感測器160可用以感測第一圖紋142的變化，以得到第一感測數據，並將第一感測數據傳送至處理器150。在處理器150接受到第一感測數據後，處理器150可依據第一感測數據運算得到套管140的轉動量，並透過第一無線傳輸元件171傳送至觸控顯示裝置10，以配合觸控顯示裝置10中的軟體進行調色的動作，如圖1I所示。進一步而言，觸控顯示裝置10會顯示出選色器(color picker)11，其包括多個色塊12，依據轉動套管140的轉向與轉動 量，選色器11中用以選定色塊12的圈選框13的位置會隨之移動。待使用者選定色塊12後，停止轉動套管140。
接著，使主動式觸控筆100轉換至圖1C所示的第二狀態，在此過程中，筆桿130相對於筆管110朝向筆頭120移動，且固定於筆桿130上的開關182會抵觸筆頭120的彈性體121。在開關182被觸發後，開關182發出訊號至處理器150。基於前述訊號，處理器150可透過第一無線傳輸元件171傳送控制訊號至觸控顯示裝置10，以使圈選框13停留在使用者剛才選定的色塊12。後續，使用者可透過電磁本體122觸碰觸控顯示裝置10，並在觸控顯示裝置10上滑移，以配合觸控顯示裝置10中的軟體並依選定的顏色進行書寫或繪圖等動作。
在本實施例中，主動式觸控筆100還包括連動件195，其中連動件195連接筆頭120的彈性體121，且位於筆管110內。連動件195自筆頭120朝向套管140延伸，且位於筆桿130的至少一側或環繞筆桿130。連動件195面向筆桿130的內面196具有第二圖紋197，特別說明的是，圖1F示意地繪示出部分第二圖紋197展開後的態樣，實際上，第二圖紋197至少分佈於連動件195的內面196上對位於感測器160的區塊。另一方面，第二圖紋197可以是由多個並列或交錯的條紋所組成，其中每一個條紋的延伸方向實質上垂直於筆桿130的延伸方向或移動方向D，且這些條紋的排列方向實質上平行於筆桿130的延伸方向或移動方向D。在其他實施例中，第二圖紋可如圖1G或圖1H所示，但本發明不 限於此。
請參考圖1A、圖1C與圖1D，在圖1C所示的第二狀態下，感測器160移動至連動件195的一側，其中感測器160朝向連動件195的內面196，且對位於第二圖紋197。當使用者透過主動式觸控筆100在觸控顯示裝置10中進行書寫或繪圖等動作時，其下壓力道會使彈性體121產生變形，使得連動件195相對於筆管110移動。在連動件195隨筆頭120相對於筆管110移動的過程中，感測器160可用以感測第二圖紋197的變化，以得到第二感測數據。處理器150可依據第二感測數據運算得到筆頭受壓時的壓力值，並透過無線傳輸組件170傳送至觸控顯示裝置10，以令在書寫或繪圖時的線條的粗細能夠依據使用者下壓力道的大小而動態調整。
以下將列舉其他實施例以作為說明。在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。
圖2A是本發明第二實施例的主動式觸控筆處於第一狀態下的結構示意圖。圖2B是本發明第二實施例的主動式觸控筆處於第二狀態下的結構示意圖。圖2C是圖2B的筆頭受壓後的結構示意圖。請參考圖2A至2C，本實施例的主動式觸控筆100A與第一實施例的主動式觸控筆100之間的差異說明如下：本實施例的 按壓件1800包括按壓部1801與桿部1802，其中按壓部1801的至少部分外露於筆管110，以便於使用者操作，且按壓部1801與筆頭120分別位於筆管110的相對兩側。桿部1802位於筆管110內，且桿部1802的相對兩端分別連接按壓部1801與套管1400的頂部1402。另一方面，桿部1802穿過第一彈性件181，且第一彈性件181的相對兩端分別連接按壓部1801與止擋部116。第二限位件194連接桿部1802，且配置用以隨桿部1802相對於筆管110移動。
進一步而言，本實施例的按壓件1800與套管1400相連接，且具有沿著移動方向D相對於筆管110往復移動的自由度。另一方面，筆桿1300的其中一端固定於筆頭120，筆桿1300的另一端設有開關182，且開關182位於筆桿1300與套管1400的頂部1402之間。舉例來說，套管1400的頂部1402可設有彈性體198，其中桿部1802與彈性體198分別連接頂部1402的相對兩側，且彈性體198位於頂部1402與開關182之間。彈性體198可以是矽膠、橡膠或其他可變形的絕緣材質所構成。
在本實施例中，第一圖紋142與第二圖紋197並列設置於套管1400的內面1401，且第一圖紋142位於筆頭120與第二圖紋197之間。也就是說，第一圖紋142較第二圖紋197靠近筆頭120。在圖2A所示的第一狀態下，感測器160位於套管1400內，且對位於第一圖紋142，此時，使用者可施力作用於套管1400中暴露於第二開口114外的部分，以令套管1400依軸線A相對於筆管110轉動。當套管1400依軸線A相對於筆管110轉動時，固定 不動的感測器160可用以感測第一圖紋142的變化，以得到第一感測數據，並將第一感測數據傳送至處理器150(見圖1B)。在處理器150(見圖1B)接受到第一感測數據後，處理器150(見圖1B)可依據第一感測數據運算得到套管140的轉動量，並透過第一無線傳輸元件171(見圖1B)傳送至觸控顯示裝置10，以配合觸控顯示裝置10中的軟體進行調色的動作。
接著，使主動式觸控筆100轉換至圖2B所示的第二狀態，在此過程中，按壓件1800與套管1400相對於筆管110朝向筆頭120移動，且套管1400的頂部1402會以彈性體198抵觸固定於筆桿1300上的開關182。在開關182被觸發後，開關182發出訊號至處理器150(見圖1B)。基於前述訊號，處理器150(見圖1B)可透過第一無線傳輸元件171(見圖1B)傳送控制訊號至觸控顯示裝置10，以完成選色的動作。後續，使用者可透過電磁本體122觸碰觸控顯示裝置10，並在觸控顯示裝置10上滑移，以配合觸控顯示裝置10中的軟體並依選定的顏色進行書寫或繪圖等動作。
當按壓件1800受壓而相對於筆管110朝向筆頭120移動時，第二限位件194移動遠離止擋部116，並移動通過限位部192。進一步而言，限位部192會受到第二限位件194的推擠而使第一限位件190轉動，並使第二彈性件193受限位部192的擠壓而產生彈性變形。在第二限位件194移動通過限位部192後，第二彈性件193的彈性回復力可驅使第一限位件190轉動復位，以讓第二限位件194與限位部192相卡抵。此時，主動式觸控筆100A轉 換至圖2B所示的第二狀態，其中第一彈性件181受按壓部1801的擠壓而產生彈性變形，且止擋部116與第二限位件194分別位於第一限位件190的相對兩側。因第二限位件194與限位部192相卡抵，得以使主動式觸控筆100A維持於圖2B所示的第二狀態。
在圖2B所示的第二狀態下，移動後的套管1400內的第二圖紋197對位於感測器160。當使用者透過主動式觸控筆100A在觸控顯示裝置10中進行書寫或繪圖等動作時，其下壓力道會使彈性體121產生變形，使得筆桿1300相對於筆管110移動。在感測器160隨筆桿1300相對於筆管110移動的過程中，感測器160可用以感測第二圖紋197的變化，以得到第二感測數據。處理器150(見圖1B)可依據第二感測數據運算得到筆頭受壓時的壓力值，並透過無線傳輸組件170(見圖1B)傳送至觸控顯示裝置10，以令在書寫或繪圖時的線條的粗細能夠依據使用者下壓力道的大小而動態調整。
圖3A是本發明第三實施例的主動式觸控筆處於第一狀態下的結構示意圖。圖3B是本發明第三實施例的主動式觸控筆處於第二狀態下的結構示意圖。圖3C與圖3D分別是圖3B的筆頭受壓後的結構示意圖。請參考圖3A至3D，本實施例的主動式觸控筆100B與第一實施例的主動式觸控筆100之間的差異說明如下：本實施例的套管140的底面143具有如圖3E所示的第一圖紋1420，其中筆管110的內壁面111上設有並列的第一反射器1101與第二反射器1102，且第一反射器1101與筆頭120分別位於第二 反射器1102的相對兩側。第一反射器1101配置用以反射出第一圖紋1420，且圖3E繪示出第一反射器1101反射出的影像。另一方面，連動件1950例如是圓盤，且連接筆頭120的彈性體121。連動件1950位於筆管110內，其中連動件1950面向筆桿130的一側具有如圖3F所示的第二圖紋1970，且第二反射器1102配置用以反射出第二圖紋1970。圖3F繪示出第二圖紋1970的條紋的排列設計，例如是多個同心圓環。此外，筆管110的內壁面111上還設有開關條紋1103，位於第一反射器1101與第二反射器1102之間。
在圖3A所示的第一狀態下，感測器160對位於第一反射器1101，此時，使用者可施力作用於套管140中暴露於第二開口114外的部分，以令套管140依軸線A相對於筆管110轉動。當套管140依軸線A相對於筆管110轉動時，固定不動的感測器160可用以感測第一反射器1101反射出的第一圖紋1420的影像變化，以得到第一感測數據，並將第一感測數據傳送至處理器150(見圖1B)。在處理器150(見圖1B)接受到第一感測數據後，處理器150(見圖1B)可依據第一感測數據運算得到套管140的轉動量，並透過第一無線傳輸元件171(見圖1B)傳送至觸控顯示裝置10，以配合觸控顯示裝置10中的軟體進行調色的動作。
接著，使主動式觸控筆100轉換至圖3B所示的第二狀態，在此過程中，筆桿130相對於筆管110朝向筆頭120移動，且感測器160隨筆桿130移動通過開關圖紋1103，直到對位於第 二反射器1102後停止移動。舉例來說，開關圖紋1103可以是至少兩個對比圖案的組合，例如黑白色塊的組合。在感測器160感測到開關圖紋1103後，感測器160發出訊號至處理器150(見圖1B)。基於前述訊號，處理器150(見圖1B)可透過第一無線傳輸元件171(見圖1B)傳送控制訊號至觸控顯示裝置10，以完成選色的動作。後續，使用者可透過電磁本體122觸碰觸控顯示裝置10，並在觸控顯示裝置10上滑移，以配合觸控顯示裝置10中的軟體並依選定的顏色進行書寫或繪圖等動作。
在圖3B所示的第二狀態下，感測器160對位於第二反射器1102。當使用者透過主動式觸控筆100B在觸控顯示裝置10中進行書寫或繪圖等動作時，其下壓力道會使彈性體121產生變形，使得連動件1950產生如圖3C所示的上下位移或如圖3D所示的傾斜偏移。在連動件1950產生如圖3C所示的上下位移或如圖3D所示的傾斜偏移的過程中，第二反射器1102反射出的第二圖紋1970也隨之變化。進一步而言，連動件1950的上下位移量或傾斜偏移量會影響第二反射器1102反射出的第二圖紋1970的大小。感測器160可用以感測第二反射器1102反射出的第二圖紋1970的變化，以得到第二感測數據。處理器150(見圖1B)可依據第二感測數據運算得到筆頭受壓時的壓力值，並透過無線傳輸組件170(見圖1B)傳送至觸控顯示裝置10，以令在書寫或繪圖時的線條的粗細能夠依據使用者下壓力道的大小而動態調整。
圖4A是本發明第四實施例的主動式觸控筆處於第一狀 態下的結構示意圖。圖4B是本發明第四實施例的主動式觸控筆處於第二狀態下的結構示意圖。圖4C與圖4D分別是圖4B的筆頭受壓後的結構示意圖。請參考圖4A至4D，本實施例的主動式觸控筆100C與第一實施例的主動式觸控筆100之間的差異說明如下：本實施例的筆管110的內壁面111上設有並列的反射器1104與開關條紋1105，且套管140內的第一圖紋142與反射器1104分別位於開關條紋1105的相對兩側。連動件1950例如是圓盤，且連接筆頭120的彈性體121。連動件1950位於筆管110內，其中連動件1950面向筆桿130的一側具有第二圖紋1970，且反射器1104配置用以反射出第二圖紋1970。第二圖紋1970例如是多個同心圓環，如圖3F所示。
在圖4A所示的第一狀態下，感測器160對位於第一圖紋142，此時，使用者可施力作用於套管140中暴露於第二開口114外的部分，以令套管140依軸線A相對於筆管110轉動。當套管140依軸線A相對於筆管110轉動時，固定不動的感測器160可用以感測第一圖紋142的變化，以得到第一感測數據，並將第一感測數據傳送至處理器150(見圖1B)。在處理器150(見圖1B)接受到第一感測數據後，處理器150(見圖1B)可依據第一感測數據運算得到套管140的轉動量，並透過第一無線傳輸元件171(見圖1B)傳送至觸控顯示裝置10，以配合觸控顯示裝置10中的軟體進行調色的動作。
接著，使主動式觸控筆100轉換至圖4B所示的第二狀 態，在此過程中，筆桿130相對於筆管110朝向筆頭120移動，且感測器160隨筆桿130移動通過開關圖紋1105，直到對位於反射器1104後停止移動。舉例來說，開關圖紋1105可以是至少兩個對比圖案的組合，例如黑白色塊的組合。在感測器160感測到開關圖紋1105後，感測器160發出訊號至處理器150(見圖1B)。基於前述訊號，處理器150(見圖1B)可透過第一無線傳輸元件171(見圖1B)傳送控制訊號至觸控顯示裝置10，以完成選色的動作。後續，使用者可透過電磁本體122觸碰觸控顯示裝置10，並在觸控顯示裝置10上滑移，以配合觸控顯示裝置10中的軟體並依選定的顏色進行書寫或繪圖等動作。
在圖4B所示的第二狀態下，感測器160對位於反射器1104。當使用者透過主動式觸控筆100C在觸控顯示裝置10中進行書寫或繪圖等動作時，其下壓力道會使彈性體121產生變形，使得連動件1950產生如圖4C所示的上下位移或如圖4D所示的傾斜偏移。在連動件1950產生如圖4C所示的上下位移或如圖4D所示的傾斜偏移的過程中，反射器1104反射出的第二圖紋1970也隨之變化。進一步而言，連動件1950的上下位移量或傾斜偏移量會影響反射器1104反射出的第二圖紋1970的大小。感測器160可用以感測反射器1104反射出的第二圖紋1970的變化，以得到第二感測數據。處理器150(見圖1B)可依據第二感測數據運算得到筆頭受壓時的壓力值，並透過無線傳輸組件170(見圖1B)傳送至觸控顯示裝置10，以令在書寫或繪圖時的線條的粗細能夠依據 使用者下壓力道的大小而動態調整。
綜上所述，本發明將調色機制整合於主動式觸控筆中，藉由感測器、處理器以及無線傳輸組件的輔助，使用者僅需旋動套管便能與觸控顯示裝置中的軟體進行互動，並在觸控顯示裝置中進行調色的動作。因此，本發明的主動式觸控筆具有極佳的使用便利性。進一步而言，在第一狀態下，感測器配置用以在套管相對於筆管轉動的過程中感測第一圖紋的變化，以得到第一感測數據，並將第一感測數據傳送至處理器。處理器依據第一感測數據運算得到套管的轉動量，並透過無線傳輸組件傳送至觸控顯示裝置，以進行調色的動作。在第二狀態下，筆頭的受壓可使感測器與第二圖紋相對移動，此時的感測器用以感測第二圖紋的變化，以得到第二感測數據。處理器依據第二感測數據運算得到筆頭受壓時的壓力值，並透過無線傳輸組件傳送至觸控顯示裝置，以令書寫或繪圖時的線條的粗細能夠依據使用者下壓力道的大小而動態調整。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (14)

  1. 一種主動式觸控筆，用以操作觸控顯示裝置，該主動式觸控筆包括：筆管；筆頭，連接該筆管；筆桿，設置於該筆管內；套管，設置於該筆管內，且該筆桿穿設於該套管，其中該套管具有環繞該筆桿的內面以及朝向該筆頭的底面，且該套管的該內面或該底面具有第一圖紋；處理器，連接該筆桿；感測器，連接該筆桿，且電性連接該處理器，該感測器配置用以在該套管相對於該筆管轉動的過程中感測該第一圖紋的變化，以得到第一感測數據，並將該第一感測數據傳送至該處理器；以及無線傳輸組件，連接該筆桿，且電性連接該處理器，該處理器依據該第一感測數據運算得到該套管的轉動量，並透過該無線傳輸組件傳送至該觸控顯示裝置，以進行調色的動作。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的主動式觸控筆，其中該套管的該內面具有該第一圖紋，且該感測器對位於該第一圖紋，該主動式觸控筆還包括：連動件，連接該筆頭，且位於該筆管內，該連動件面向該筆桿的一側具有第二圖紋；以及開關，電性連接該處理器，其中該開關連接該筆桿，且位於該筆桿與該筆頭之間，在該筆桿相對於該筆管朝向該筆頭移動而使該開關被該筆頭觸發後，該感測器對位於該第二圖紋，且該處理器控制該感測器在該連動件隨該筆頭相對於該筆管移動的過程中感測該第二圖紋的變化，以得到第二感測數據，該處理器依據該第二感測數據運算得到該筆頭受壓時的壓力值，並透過無線傳輸組件傳送至該觸控顯示裝置，以進行調整線條粗細的動作。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的主動式觸控筆，其中該筆頭包括彈性體與連接該彈性體的電磁本體，且該彈性體設置於該筆管內，該連動件連接該彈性體，其中該電磁本體電性連接該無線傳輸組件，且該電磁本體的至少部分外露於該筆管。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的主動式觸控筆，其中該套管的該內面具有該第一圖紋，且該感測器對位於該第一圖紋，該套管的該內面還具有與該第一圖紋並列的第二圖紋，該筆桿連接該筆頭，且該主動式觸控筆還包括：開關，電性連接該處理器，其中該開關連接該筆桿，且位於該套管的頂部與該筆桿之間，在該套管相對於該筆管朝向該筆頭移動而使該開關被該套管的該頂部觸發後，該感測器對位於該第二圖紋，且該處理器控制該感測器在該筆桿隨該筆頭相對於該筆管移動的過程中感測該第二圖紋的變化，以得到第二感測數據，該處理器依據該第二感測數據運算得到該筆頭受壓時的壓力值，並透過無線傳輸組件傳送至該觸控顯示裝置，以進行調整線條粗細的動作。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的主動式觸控筆，其中該筆頭包括彈性體與連接該彈性體的電磁本體，且該彈性體設置於該筆管內，其中該電磁本體電性連接該無線傳輸組件，且該電磁本體的至少部分外露於該筆管。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的主動式觸控筆，其中該套管的該底面具有該第一圖紋，且該主動式觸控筆還包括：第一反射器，連接該筆管的內壁面，配置用以反射出該第一圖紋，且該感測器對位於該第一反射器；第二反射器，連接該筆管的該內壁面，其中該第一反射器與該第二反射器並列設置；以及開關圖紋，設置於該筆管的該內壁面，且位於該第一反射器與該第二反射器之間。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的主動式觸控筆，還包括；連動件，連接該筆頭，且位於該筆管內，其中該連動件面向該筆桿的一側具有第二圖紋，且該第二反射器配置用以反射出該第二圖紋，在該筆桿相對於該筆管朝向該筆頭移動而使該感測器移動通過並感測到該開關圖紋後，該感測器對位於該第二反射器，且該處理器控制該感測器在該連動件隨該筆頭相對於該筆管移動的過程中感測該第二圖紋的變化，以得到第二感測數據，該處理器依據該第二感測數據運算得到該筆頭受壓時的壓力值，並透過無線傳輸組件傳送至該觸控顯示裝置，以進行調整線條粗細的動作。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的主動式觸控筆，其中該筆頭包括彈性體與連接該彈性體的電磁本體，且該彈性體設置於該筆管內，該連動件連接該彈性體，其中該電磁本體電性連接該無線傳輸組件，且該電磁本體的至少部分外露於該筆管。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的主動式觸控筆，其中該套管的該內面具有該第一圖紋，且該感測器對位於該第一圖紋，該主動式觸控筆還包括：開關圖紋，設置於該筆管的內壁面；反射器，連接該筆管的該內壁面，其中該開關圖紋與該反射器並列設置；以及連動件，連接該筆頭，且位於該筆管內，其中該連動件面向該筆桿的一側具有第二圖紋，且該反射器配置用以反射出該第二圖紋，在該筆桿相對於該筆管朝向該筆頭移動而使該感測器移動通過並感測到該開關圖紋後，該感測器對位於該反射器，且該處理器控制該感測器在該連動件隨該筆頭相對於該筆管移動的過程中感測該第二圖紋的變化，以得到第二感測數據，該處理器依據該第二感測數據運算得到該筆頭受壓時的壓力值，並透過無線傳輸組件傳送至該觸控顯示裝置，以進行調整線條粗細的動作。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的主動式觸控筆，其中該筆頭包括彈性體與連接該彈性體的電磁本體，且該彈性體設置於該筆管內，該連動件連接該彈性體，其中該電磁本體電性連接該無線傳輸組件，且該電磁本體的至少部分外露於該筆管。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的主動式觸控筆，還包括：按壓件，連接該筆桿，且按壓件與該筆頭分別位於該筆管的相對兩側；以及第一彈性件，設置於該筆管內，其中該筆管內凸設有止擋部，且該第一彈性件的相對兩端分別連接該按壓件與該止擋部，該筆桿穿過該第一彈性件。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的主動式觸控筆，還包括：第一限位件，可轉動地連接該筆管，且該第一限位件與該第一彈性件分別位於該止擋部的相對兩側，其中該第一限位件具有控制部與相對於該控制部的限位部，該控制部外露於該筆管，且該限位部位於該筆管內；第二彈性件，設置於該筆管內，且該第二彈性件的相對兩端分別連接該筆管的內壁面與該限位部；以及第二限位件，連接該筆桿，且配置用以隨該筆桿相對於該筆管移動，當該按壓件受壓而使該筆桿相對於該筆管朝向該筆頭移動時，該第一彈性件被壓縮，該第二限位件移動遠離該止擋部並與該限位部相卡抵。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的主動式觸控筆，其中還包括：按壓件，包括按壓部與桿部，其中該按壓部的至少部分外露於該筆管，且該按壓部與該筆頭分別位於該筆管的相對兩側，該桿部位於該筆管內，且該桿部的相對兩端分別連接該按壓部與該套管的頂部；以及第一彈性件，設置於該筆管內，其中該筆管內凸設有止擋部，該桿部穿過該第一彈性件，且該第一彈性件的相對兩端分別連接該按壓部與該止擋部。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的主動式觸控筆，還包括：第一限位件，可轉動地連接該筆管，且該第一限位件與該第一彈性件分別位於該止擋部的相對兩側，其中該第一限位件具有控制部與相對於該控制部的限位部，該控制部外露於該筆管，且該限位部位於該筆管內；第二彈性件，設置於該筆管內，且該第二彈性件的相對兩端分別連接該筆管與該限位部；以及第二限位件，連接該桿部，且配置用以隨該按壓件相對於該筆管移動，當該按壓件受壓而相對於該筆管朝向該筆頭移動時，該第一彈性件被壓縮，該第二限位件移動遠離該止擋部並與該限位部相卡抵。
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