TWM517862U - 具滾珠的電容筆 - Google Patents

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葉嘉瑞
汪鴻利
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翰碩電子股份有限公司
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Description

具滾珠的電容筆
本創作係關於一種指標裝置，特別是一種具有滾珠的電容筆。
由於方便使用與多功能的操作，觸控裝置已經愈來愈普及。這類裝置允許使用者以手或物件觸碰其螢幕，以執行多樣化的操作。而觸控裝置偵測使用者的接觸位置，以及動作，並據此執行對應的功能。
然而，以手或物件操作觸控裝置，仍有侷限或者不方便的地方。例如，以手寫方式輸入文字，對於某些人而言，可能不是很方便。此外，觸控的壓力，無法被感測。此外，當瀏覽網頁或照片時，可能需要移動畫面、縮放比例，或執行更多功能。
因此，本創作提出一種電容筆，可解決上述問題。
本創作的目的為提出一種電容筆，可讓使用者手持於觸控裝置的螢幕上執行觸控輸入，並具有更多功能。
根據上述的目的，本創作提出一種電容筆，應用於一觸控裝置，包含一滾珠、一滾珠電路、一訊號發射單元、一控制電路，以及一電池。該滾珠電路包含一對感測單元設置靠近於該滾珠的上下兩側，用於偵測該滾珠在上下方向的移動。根據該滾珠的偵測移動，該訊號發射單元發射一高壓訊號至該觸控裝置。該控制電路電性連接該滾珠電路與該訊號發射單元。該電池供應該控制電路所需的電力。
在一實施例，該訊號發射單元包含一筆芯、一金屬環、一感壓元件，一彈簧、一連接線，以及一筆芯座。
在一實施例，該感壓元件透過一軟性印刷電路板與該控制電路電性連接，該筆芯的一端可套設一筆頭套，另一端穿入中空的該筆芯座，並可推動該筆芯座接觸該感壓元件。
在一實施例，該彈簧的一端環繞該筆芯座的一部分，該彈簧的另一端連接該控制電路。
在一實施例，每一該感測單元包含一輪軸與一霍爾感應元件，該霍爾感應元件與該控制電路之間串聯設置一開關與一電容，該輪軸與該滾珠接觸，該霍爾感應元件設置於鄰近該輪軸，該滾珠的轉動會帶動該輪軸轉動，以及該霍爾感應元件會產生一感應電壓訊號經由該開關儲存至該電容，使得該控制電路的電容值改變，藉此決定一發射訊號。
本創作的一些實施例將詳細描述如下。然而，除了如下描述外，本創作還可以廣泛地在其他的實施例施行，且本創作的範圍並不受實施例之限定，其以之後的專利範圍為準。再者為提供更清楚的描述及更易理解本創作，圖式內各部分並沒有依照其相對尺寸繪圖，某些尺寸與其他相關尺度相比已經被誇張；不相關之細節部分也未完全繪出，以求圖式的簡潔。
圖1顯示根據本創作一實施例之電容筆10的方塊圖。在本實施例，電容筆應用於一觸控裝置(未圖示)，例如手機或平板電腦等移動式觸控裝置。
參見圖1，電容筆10包含一電池11、一控制電路12、一滾珠電路13、一訊號發射單元14，以及一滾珠15。電池11供應電容筆10的電路，例如控制電路12以及滾珠電路13所需的電力。觸控裝置，具有一觸控螢幕，或者內嵌式的感應元件，可感測使用者的觸碰位置。在一實施例，觸控螢幕為電容式觸控螢幕，但不限定於此。滾珠15用於電容筆10的輔助輸入，它的結構可類似軌跡球(track ball)或觸動球(jog ball)。
圖2為立體圖，顯示根據本創作一實施例的電容筆10的外觀。電容筆10具有一外殼16，滾珠15的一部分外露於外殼16。圖3為立體圖，顯示根據本創作一實施例的電容筆10的內部。訊號發射單元14可包含，但不限於，一筆芯140、一金屬環142、一感壓元件144，一彈簧146、一連接線147，以及一筆芯座148等元件。感壓元件144可焊在一軟性印刷電路板(未圖示)上，軟性印刷電路板則與控制電路12電性連接。筆芯140的一端可套設筆頭套(未圖示)，另一端穿入中空的筆芯座148，並可推動筆芯座148以接觸感壓元件(force sensor)144。彈簧146的一端環繞筆芯座148的一部分，彈簧146的另一端連接控制電路12。彈簧146可提供一力使筆芯座148回到原先位置。金屬環142透過連接線147電性連接至控制電路12，可用於感應觸控裝置的感應電極以計算電容筆的位置。感壓元件144電性連接控制電路12，當筆芯140透過筆芯座148施加壓力於感壓元件144以改變電壓或電流，可得知電容筆10與觸控裝置的螢幕的接觸壓力。根據所偵測的接觸壓力，控制電路12可透過連接線147使金屬環142發射一高壓訊號至觸控裝置，使觸控裝置執行對應該高壓訊號的程式，使完成例如筆畫粗細等功能。或者，彈簧146可與控制電路12電性連接，而控制電路12可透過彈簧146及/或筆芯140發射一高壓訊號，使觸控裝置接收並執行相關功能。
圖4為示意圖，顯示在圖1實施例中控制電路12、滾珠電路13、滾珠15的細節。滾珠電路13包含一對輪軸130A與130B分別設置靠近於滾珠15的上下兩側(以電容筆直立作為參考方向)並與滾珠15接觸。在本實施例中輪軸130A與輪軸130B是磁鐵，形狀為中空圓柱形，但不限定於此。一霍爾感應元件132A設置於鄰近輪軸130A處，但不與輪軸130A接觸；一霍爾感應元件132B設置於鄰近輪軸130B處，但不與輪軸130B接觸。
參見圖4，霍爾感應元件132A與對應的輪軸130A構成一個感測單元，用於偵測滾珠15是否具有往「上」方向的滾動；霍爾感應元件132B與輪軸130B構成另一個感測單元，用於偵測滾珠15是否具有往「下」方向的滾動。霍爾感應元件132A與控制電路12之間串聯有一開關SW1與一電容C1；霍爾感應元件132B與控制電路12之間串聯設置一開關SW3與一電容C2。此外，如圖4所示，滾珠15的正下方(電容筆躺平作為參考方向)尚設置有一按鍵開關134，按鍵開關134與控制電路12之間串聯設置一開關SW2。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被省略。
當使用者滾動滾珠15，例如使滾珠15往「上」滾動，輪軸130A同時跟者滾動，經由輪軸130A的磁場感應，霍爾感應元件132A會產生感應電壓訊號。圖5顯示一種感應電壓訊號的訊號範例。參見圖5，霍爾感應元件132A輸出的電壓訊號的電壓準位，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)，當滾珠15滾動一圈，霍爾感應元件132A可輸出一固定脈波數量的電壓訊號，藉由輸出電壓訊號的脈波數量，可換算滾珠15向上滾動的距離。對於滾珠15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132A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132A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，電容C1加入控制電路12，，使控制電路12發出一高壓訊號。例如，觸控裝置可據以判斷滾珠15被往「上」的方向滾動，而移動顯示畫面往「下」一定距離。對於滾珠15被往下滾動的情形，也是根據相同原理。當滾珠15往下滾動，則開關SW3被連接到開啟(on)的位置，電容C2加入控制電路12，，使控制電路12發出一高壓訊號，藉此觸控裝置可判斷滾珠15被往「下」的方向滾動，而移動顯示畫面往「上」一定距離。
參見圖4，當使用者按壓滾珠15，則按鍵開關134會被開啟，同時觸發開關SW2連接到開啟(on)的位置，如此觸發控制電路發出一高壓訊號，使觸控裝置可判斷使用者按壓了滾珠15，而做出一回應。在一實施例中，使用者按壓滾珠15可相當於使用滑鼠輸入時，按壓滑鼠右鍵的功能。
另外，在本創作另一實施例中，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輪軸與一個霍爾感應元件，而此對感測單元用於偵測滾珠在另一個方向，例如，左右方向的移動。此對感測單元之結構亦可如圖4之結構，在霍爾感應元件與控制電路12之間分別串聯設置一開關(未圖示)與一電容(未圖示)；由於其操作原理與結構與圖4相同，故不再贅述。
參見圖2，輪軸130A/B與霍爾感應元件132A/B可被包覆於外殼16內。滾珠15作為電容筆10的輔助輸入工具，使用者可輕鬆地藉由滾珠15的上下左右滾動以移動顯示畫面，例如，當觸控裝置的螢幕顯示一網頁時，滾珠15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，使用者可按壓滾珠15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。
上述之實施例僅係為說明本創作之技術思想及特點，其目的在使熟悉此技藝之人士能了解本創作之內容並據以實施，當不能據以限定本創作之專利範圍，即凡其他未脫離本創作所揭示精神所完成之各種等效改變或修飾都涵蓋在本創作所揭露的範圍內，均應包含在以下之申請專利範圍內。
10‧‧‧電容筆
11‧‧‧電池
12‧‧‧控制電路
13‧‧‧滾珠電路
14‧‧‧訊號發射/接收單元
15‧‧‧滾珠
16‧‧‧外殼
130A‧‧‧輪軸
130B‧‧‧輪軸
132A‧‧‧感應元件
132B‧‧‧感應元件
134‧‧‧按鍵開關
140‧‧‧筆芯
142‧‧‧金屬環
144‧‧‧感壓元件
146‧‧‧彈簧
148‧‧‧筆芯座
147‧‧‧連接線
SW1‧‧‧開關
SW2‧‧‧開關
SW3‧‧‧開關
C1‧‧‧電容
C2‧‧‧電容
圖1顯示根據本創作一實施例之電容筆的方塊圖。 圖2為立體圖，顯示根據本創作一實施例電容筆的外觀。 圖3為立體圖，顯示根據本創作一實施例電容筆的內部。 圖4為示意圖，顯示在圖1實施例中控制電路、滾珠電路、滾珠的細節。 圖5為圖4中霍爾感應元件輸出的一種感應電壓訊號範例。
10‧‧‧電容筆
11‧‧‧電池
12‧‧‧控制電路
13‧‧‧滾珠電路
14‧‧‧訊號發射單元
15‧‧‧滾珠

Claims (10)

  1. 一種電容筆，應用於一觸控裝置，該電容筆包含： 一滾珠； 一滾珠電路，包含一對感測單元設置靠近於該滾珠的上下兩側，用於偵測該滾珠在上下方向的移動； 一訊號發射單元，根據該滾珠的操作，發射一高壓訊號；以及 一控制電路，電性連接該滾珠電路與該訊號發射單元；及 一電池，供應該控制電路所需的電力。
  2. 如申請專利範圍第1項的電容筆，其中該訊號發射單元包含一筆芯、一金屬環、一感壓元件，一彈簧、一連接線，以及一筆芯座。
  3. 如申請專利範圍第2項的電容筆，其中該感壓元件透過一軟性印刷電路板與該控制電路電性連接，該筆芯的一端套設一筆頭套，該筆芯的另一端穿入中空的該筆芯座，並可推動該筆芯座接觸該感壓元件。
  4. 如申請專利範圍第2項的電容筆，其中該彈簧的一端環繞該筆芯座的一部分，該彈簧的另一端連接該控制電路。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電容筆，每一該感測單元包含一輪軸與一霍爾感應元件，該霍爾感應元件與該控制電路之間串聯設置一開關與一電容，該輪軸與該滾珠接觸，該霍爾感應元件設置於鄰近該輪軸，該滾珠的轉動會帶動該輪軸轉動，以及該霍爾感應元件會產生一感應電壓訊號經由該開關儲存至該電容，使得該控制電路發射對應該感應電壓訊號的一高壓訊號。
  6. 如申請專利範圍第5項的電容筆，其中該開關係數位開關。
  7. 如申請專利範圍第5項的電容筆，其中該輪軸係環形磁鐵。
  8. 如申請專利範圍第1項的電容筆，其中該滾珠電路尚包含一按鍵開關設置於該滾珠下方，該按鍵開關與該控制電路之間串聯設置一開關，當使用者按壓該滾珠，則該按鍵開關會被開啟，同時觸發該開關連接到開啟(on)的位置，使得該控制電路發射對應的一高壓訊號。
  9. 如申請專利範圍第8項的電容筆，其中使用者按壓該滾珠，使得該觸控裝置回應一事件，該事件包含一快顯功能表供使用者選擇。
  10. 如申請專利範圍第1項的電容筆，其中該滾珠電路尚包含另一對感測單元設置靠近於該滾珠的左右兩側，用於偵測該滾珠在左右方向的移動。
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