TW201220138A - to provide multi-axis positioning and input functions without requiring sensing antenna and circuit control module in order to generate X axis, Y axis and Z-axis positioning signals - Google Patents

Description

201220138 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種筆式輸入裝置，特別是指一種易於 書寫且兼具多軸輸入功能的筆式輪入裝置。 【先前技術】 觸控板（Touch pad)依偵測觸控點的物理原理，一般常見 的可分為電阻式、電容式及電磁式幾種，無論何種型式的觸 控皆可使用筆式輸入裝置。 參閱圖1’ 一筆式輸入裝置8在一觸控板9上繪圖或書 寫後可定位出繪圖或書寫之執跡，其原理是：筆式輸入裝置 8内邛具有線圈並作為訊號發射端，觸控板9的感測天線板 92為訊號接收端，當筆式輸入裝置8接近感測天線板92 時，磁通量發生變化，令電路控制模組93利用感測天線板 92取得之訊號來計算筆式輸入裝置8目前的X軸及γ軸之 定位訊號位置。 然而，現有的筆式輸入裝置8必須要有感測天線板及電 路控制模組才能產生χ，γ，z軸座標，成本較高必須要在特 疋感測天線板裝置上才能使用較不便利。 【發明内容】 因此，本發明之目的，即在提供一種兼具多軸定位輸入 功此的筆式輸入裝置不須要感測天線板及電路控制模組就 能產生X，Y，Z軸座標即可實現筆式輸入繪圖或書寫功能具 低成本更便利效益。 於是，本發明筆式輸入裝置包含一筆具、一第一感測模 201220138 組、一第二感測模組、一處理單元及一傳輸模組；該筆具内 部中空且末端在一平面移動；該第一感測模組固定於該末端 内部，在平面移動時產生x軸及γ軸之定位訊號；該第二 感測模組具有一固定於該筆具内部的一感測電路、可調電容 及/或一可調電感，並配合該筆具内部的一彈性元件，該可 調電容及/或該可調電感隨該彈性元件受壓產生變化，令該 感測電路產生一 ζ軸之定位訊號；該處理單元整合χ軸、γ 軸及Ζ軸之定位訊號；該傳輸模組將χ軸、γ軸及ζ軸之 疋位訊號處理成預定格式之傳輸訊號輸出。 本發明筆式輸入裝置的功效在於：不但易於書寫且具有 兼具多軸定位輸入功能。 【實施方式】 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效，在以 下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈 現。 參閱圖2,本發明之較佳實施例中，筆式輸入裝置1〇〇 包含一筆具5、—第—感測模組6卜—第二感測模組62、 處理單元63及一傳輸模組64。 筆具5内部中^且具有—在—平面7移動之末端512; 第一感測模組61固定於筆具5内部，較佳地，第一感測模 組61是一雷射定位感測器或一紅外線定位感測器，藉由類 似雷射或紅外線的滑鼠定位技術產生，當筆具5之末端Μ] 在平面7移動時產生χ軸及γ軸之定位訊號6〇1。 第二感測模組62具有一固定於筆具5内部的一可調電 201220138 容62卜一可調電感622及一感測電路623,該感測電路623 為偵測電感/電容值變化而依據不同電感/電容值產生不同 頻率之震盪電路’並配合筆具5内部的一彈性元件，其作用 可參考如圖3的彈性元件661及圖4的彈性元件651的相關 說明，可調電容621及/或可調電感622隨彈性元件受壓產 生變化而產生一 Z軸之定位訊號602 ;需注意的是，本實施 例雖然包括可調電容621及可調電感622,但也可單獨使用 可調電容621’或單獨使用可調電感622，二者皆可用於產 生Z軸之定位訊號602，因此亦屬於本專利之範脅。 參閱圖3,可變電容621的形式可包括二個固定的金屬 極板671、672及一活動極片673，並配合一彈性元件661， 當筆具5之末端512下壓時，彈性元件661令活動極片673 帶動活動極片673與金屬極板671、672產生相對位移，使 電容值產生變化’進而使感測電路623的頻率改變，因此就 可疋義出筆觸壓力值’也就定位了不同Z軸位階的變化。 參閱圖4’同理，可變電感622的形式可包括一殼體 611、一鐵4 612及一感應線圈613’並配合一彈性元件651， 當華具5之末端512下壓時’彈性元件651壓縮帶動殼體 611及感應線圈613向下’使感應線圈613及鐵芯612二者 產生相對運動產生磁通量（電感值）變化，進而使感測電路 623的頻率改變，因此就可定義出筆觸壓力值，也就定位了 不同Z軸位階的變化。 再參閱圖2’處理單元63將X軸及γ軸之定位訊號6〇1 及Z軸之定位訊號602處理成一預定格式輸出予傳輸模組 201220138 64 ;傳輸模組64是包括一將定位訊號處理成有線傳輸訊號 之有線傳輸單元641，及一將定位訊號處理成無線傳輸訊號 之無線傳輸單元642。然後，以無線傳輸訊號為例，可傳遞 給遠端的主機81的無線接收單元82，達成無線輸入功能。 參閱圖5及圖6，本發明之較佳實施例中，筆式輸入裝 置100包含-筆具5、-襯套2、一活動筆頭3及一復位模 組4,偵測電感變化或電容變化之機構皆類似，為方便說明 起見，以下主要以偵測電感變化的結構為範例進行詳細說 明，偵測電容變化的結構亦類似，故不重複說明。 筆具5具有一筆管51及一位在筆管51末端之筆頭座 卜筆頭座1具有一與筆管51區隔並界定一半球形空間 之球形壁η ’及一由球和i内側之中心軸橫向穿過半球 形空間110之固定桿12。 、襯套2具有-設置於筆頭座1之半球形空間11〇内及固 疋桿上方之碗狀體21，及二個分別位於碗狀體21内壁 面的相對側之固定部211、212。 活動筆頭3具有一中空球體31及一延伸體32,中空球 體31開設有—供固定桿12穿伸的長穿孔310,及二個位於 長穿孔310兩相對側的活動槽孔3H、312 ;延伸體32具有 連接中工球體31底側之周壁321及-位於周壁321底側 且可與平面7(如圖4)貼附之底壁322。

接件41具有— 跨接部403二4 復位模組4具有一橋接件41及二彈性+....... 跨過固定桿12之跨接部4〇3 一側之臂部4(Π、402，各臂部4〇1、4〇2具有一 201220138 彼此相連接的臂身410、420及一相互遠離的自由端川、 . 421，彈性件431固定於橋接件W之各臂身41〇的穿孔451 及碗狀體21内壁之固定部211之間，彈性件432固定於橋 接件41之臂身42〇的穿孔452及碗狀體^内壁之固定部 212之間’各自由端41卜421則是穿設於中空球體η之各 活動槽孔311、312。 參閱圖2及圖4,筆具5於本實施例還具有一位在筆管 Η内側的挾持部511，及一受挟持部511固定的第—感測模 • 組61，且第一感測模組61於本較佳實施例是且有一受挾持 部固定的殼體611、一位於殼體611内部之鐵芯、612，及一 纏繞於殼體611外侧之感應線圈613。 較佳地，活動筆頭3於本實施例還具有一設置於延伸體 =的周壁321内之第一感測模組61，且第一感測模組ο 是一光學感測器，且可以是例如—雷射定位感測器或一紅外 線定位感測器。 參閲圖6及圖7,藉由上述構件’圖6是當筆式輸入裝 # i 1〇0的活動筆頭3平均施力下壓時，二彈性件431、432 具有相同的位移，·圖7是當筆式輸入裝置1〇〇的筆具5傾斜 與平面7呈-預定角度&活動筆頭下壓3時，橋接件〇 以固疋抑12或跨接於固定桿12的跨接部4〇3為支點，而讓 各自由端川、421於各活動槽孔3u、312範圍内產生位移， 且朝向傾斜之預定角度0的其中一彈性件432由於受壓縮 變旦且另㉟性件431拉伸’進而使活動筆頭3的延伸體 32的底壁322能貼附於平面7任意移動。 201220138 ”·τ上所述本發明筆式輸入裝置的功效在於：具有χ 轴轴及ζ軸之疋位輸入而能兼具多軸定位輸入功能，並 且》又•十Sb貼附於平面7的活動筆頭方便3使用者書寫或繪 圖，故確實能達成本發明之目的。 准以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能 以此限疋本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍 及發月說月内谷所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發 明專利涵蓋之範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1是一示意圖，說明現有筆式輸入裝置在觸控板上繪 圖或書寫之定位原理； 圖2是一系統方塊圖，說明本發明筆式輸入裝置之較佳 實施例； 圖3疋一系統方塊圖，說明本發明較佳實施例的第二感 測模組的可變電容搭配彈性元件（彈簧）的範例； 圖4疋一系統方塊圖，說明本發明較佳實施例的第二感 測模組的可變電感搭配彈性元件（彈簧）的範例； 圖5是一部分剖半之分解圖，說明本發明筆式輸入裝置 之較佳實施例的内部元件； 圖6是一部分剖半之組合圖，說明本發明之較佳實施例 中’無施力狀態下的筆式輸入裝置的内部元件；及 圖7是一部分剖半之組合圖，說明本發明之較佳實施例 中’於平面施力下壓的筆式輸入裝置的内部元件。 201220138

【主要元件符號說明】 〔習知〕 403 .. • ·…跨接部 8 ···.· .....筆式輸入裝置 41.... ••…橋接件 9 ·.... ••…觸控板 410 ' 420臂身 92.·.· ••…感測天線板 411、 421自由端 93·..· ••…電路控制模組 431、 432彈性件 〔本創作〕 451 ·· ••…穿孔 100 ·· .....葦式輸入裝置 5 •.… …··筆身 1 ··.·. ••…筆頭座 51… ••…筆管 11 ···· • ·…球形壁 511 ·· •….挾持部 110 ·· ••…半球形空間 512 ·· ••…末端 12.… ••…固定桿 61···· ••…第一感測模組 2 •…· ••…襯套 601、 602定位訊號 21···· …·.碗狀體 611 .· ••…殼體 211、 2ί2固定部 612 ·· ••…鐵芯 3 ••… .....活動筆頭 613 ·· .....感應線圈 31···· ••…中空球體 62…· ••…第二感測模組 310 ·· ••…穿槽 621 ·· ••…可調電容 311、 312限位槽 622 ·· ••…可調電感 32·.·· .....延伸體 623 ·· ••…震盪電路 321 ·· ••…周壁 63... .....處理單元 322 ·· ••…底壁 64...· ...··傳輸模組 4 ··.·. ••…復位模組 641 .· ••…有線傳輸單元 401、 402臂部 642 ·· ••…無線傳輸單元 201220138 651、661彈性元件 7 ..........平面 81 .........主機 82 .........無線接收單元

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Claims (1)

1. 201220138 七、申請專利範圍： 1. 一種筆式輸入裝置，包含： 一筆具，内部中空且在一平面移動； 一第一感測模組，固定於該筆具内部，當筆具之末端 在平面移動時產生一 X軸及γ軸之定位訊號； 一第二感測模組，具有一固定於該筆具内部的一感測 電路、可調電容及/或一可調電感，並配合該筆具内部的一 彈性兀件，該可調電容及/或該可調電感隨該彈性元件受壓 鲁產生變化，令該感測電路產生一 z軸之定位訊號；及 一處理單元，整合X軸、γ軸及2軸之定位訊號；及 一傳輸模組，將該定位訊號處理成預定格式之傳輸訊 號輸出。 2. 依據申請專利範圍第丨項所述之筆式輸入裝置，其中，該 感測電路為偵測電感/電容值變化而依據不同電感/電容值 產生不同頻率之震盪電路。 3. 依據申請專利範圍第2項所述之筆式輸入裝置，其中，該 _ 冑具具有-容置該第二感測模組之筆管，及—在該筆具末 端容置該第-感測模組之筆頭座；該筆頭座具有一與該筆 官區隔並界定一半球形空間之球形壁及一由該球形壁内 側之中心軸橫向穿過該半球形空間之固定桿；且該筆式輸 入裝置還包括： 襯套，具有一設置於該筆頭座之半球形空間内及該 固定桿上方之碗狀體，及二個分別位於碗狀體内壁面的相 對侧之固定部； 201220138 一活動筆頭，具有一中空球體及一延伸體，該中空球 體開設有一供該固定桿穿伸的長穿孔，及二個位於長穿孔 兩相對側的活動槽孔，該延伸體具有一連接該中空球體底 側之周壁及一位於該周壁底側且可與該平面貼附之底壁； 及 -1 一復位模組，具有一橋接件及二彈性件，該橋接件具 有一跨過該固定桿之跨接部，及二分別位於該跨接部二側 之臂部，各該臂部具有一彼此相連接的臂身及一相互遠離 的自由端，各該彈性件固定於該橋接件之各該臂身及該碗 狀體内壁之各該固定部之間，各該自由端穿設於該中空球 體之各該活動槽孔；藉此，該活動筆頭與該平面呈傾斜且 下壓時，该橋接件以該固定桿為支點，各該自由端於各該 活動槽孔範圍内產生位移，且令其中一彈性件受壓縮變短 則另一彈性件拉伸，進而使該活動筆頭的該延伸體的底壁 能貼附於該平面移動。 (依射請專利_第3項所述之筆式輸人裝置，其中，該 筆具還具有-位在該筆管内側且用於固定該第二感測模組 的挾持部。 5·依據中請專利範圍第4項所述之筆式輸人裝置，其中，該 第一感測模組的可變電感具有一受該挾持部固定的殼體、 位於名成體内部之鐵芯，及—纏繞於該殼體外側之感應 線圈。 ， 6.依據中請專利範圍第1JL5任—項所述之筆式輪入裝置， 其中該第-感測模組是—雷射定位感測器或—紅外線定 12 201220138 位感測器。 =申請專利範圍第任—項所述之筆式輪入裳置， 二。該#輸模組是包括一將該定位訊號處理成有線傳輸 亿號之有線傳輸單元，及/或一將該定位訊號處理成無線傳 輪訊號之無線傳輸單元。

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