TWI425390B - Pen type sensor input device structure - Google Patents

Description

筆型感應輸入裝置結構

本發明係關於一種筆型感應輸入裝置結構，特別是一種線圈元件串接於筆心元件的筆型感應輸入裝置結構。

隨著多媒體電腦的普及化，已成為大多數使用者作為處理工作或是娛樂的工具，而使用者可利用滑鼠、軌跡球、鍵盤或是數位板作為輸入至多媒體電腦的周邊輸入裝置。其中，藉由數位板的書寫區域將文字或是圖式輸入至多媒體電腦的方式，最為符合使用者書寫習慣的方式。

目前市面上的數位板都係搭配無線指標裝置使用，當無線指標裝置接觸到數位板時，無線指標裝置會產生一電磁場，讓數位板利用磁耦合的方式來演算出無線指標裝置目前的座標位置，再將該座標位置傳送到電腦端。

但是目前無線指標裝置與數位板的電磁共振供電相關技術中，數位板都必須發射較大的磁場，再由無線指標裝置來接收。當無線指標裝置累積到一定能量後再轉發射給數位板接收。此種方式具有數位板耗電量高，電路設計複雜、成本高及電磁場輻射較高等問題。

不同的數位板所接收無線指標裝置的電磁場頻 率亦不同，習知無線指標裝置需要搭配相同電磁場頻率的數位板。換句話說，若是使用者因故更換不同的數位板，則無線指標裝置必須對應更換，而導致使用者在操作上的不便。 或是需要設計不同的頻率電路以搭配不同電磁場頻率的數位板，而導致無線指標裝置的結構更加複雜且其體積更加龐大。

另外，無線指標裝置的尺寸須符合使用者平常握持的大小，以避免使用者使用無線指標裝置時，必須花上一段時間調適操作習慣。另一方面，業者必須將接收充電訊號以及發射座標訊號之元件容納於無線指標裝置的容置空間中。因此，導致無線指標裝置的結構複雜化且其體積更加龐大。

鑒於以上的問題，本發明在於提供一種筆型感應輸入裝置結構，解決習知筆型感應輸入裝置結構過於複雜以及龐大的問題，藉以提供使用者在使用筆型感應輸入裝置的便利性。

本發明揭露一種筆型感應輸入裝置結構，容置於一筆型殼體之容置空間中。筆型感應輸入裝置結構包括一筆心元件、一第一供電線圈元件、一第二供電線圈元件以及一位移感應線圈元件。筆心元件沿著一軸向方向設置於容置空間內，且筆心元件的相對兩端具有一位移感應鐵心以及一接觸端。第一供電線圈元件、第二供電線圈元件與位移感應線 圈元件具有沿著軸向的穿孔供筆心元件穿設，且位移感應線圈元件穿設於筆心元件之位移感應鐵心處，而兩供電線圈元件穿設於筆心元件之接觸端。

再者，位移感應線圈元件套設於裝配槽之一端部具有一凸出部，且支撐元件之端緣更具有一凹孔連通於裝配槽，凹孔在軸向方向的尺寸大於凸出部在軸向方向的尺寸，在凸出部結合於凹孔後，位移感應線圈元件可在該軸向方向上相對於支撐元件移動。

本發明的功效在於，透過兩供電線元件與位移感應線圈元件串接在筆心元件的方式，而達到降低筆型感應輸入裝置的體積，以方便使用者操作筆型感應輸入裝置。此外，位移感應線圈元件可相對支撐元件移動，因此可藉由設定位移感應線圈對應位移感應線圈的距離，調整筆型感應輸入裝置結構產生的訊號頻率對應至不同接收頻率的數位板上。

1‧‧‧筆型感應輸入裝置結構

1a‧‧‧筆型感應輸入裝置

2‧‧‧數位板

3‧‧‧筆型殼體

4‧‧‧容置空間

5‧‧‧按鍵開關

6‧‧‧筆夾

10‧‧‧線圈容置管件

12‧‧‧容置槽

12a‧‧‧第一容置槽

12b‧‧‧第二容置槽

14‧‧‧擋牆

14a‧‧‧開孔

16‧‧‧配置板

18‧‧‧彈性套環

19‧‧‧定位部

20‧‧‧第一供電線圈元件

22‧‧‧第一供電鐵心

22a‧‧‧第一透孔

24‧‧‧第一供電線圈

30‧‧‧第二供電線圈元件

32‧‧‧第二供電鐵心

32a‧‧‧第二透孔

34‧‧‧第二供電線圈

40‧‧‧位移感應線圈元件

42‧‧‧套筒

42a‧‧‧貫穿孔

44‧‧‧位移感應線圈

46‧‧‧凸出部

50‧‧‧筆心元件

52‧‧‧頂抵端

54‧‧‧接觸端

56‧‧‧位移感應鐵心

60‧‧‧彈性元件

70‧‧‧支撐元件

72‧‧‧裝配槽

74‧‧‧凹孔

80‧‧‧第一電路板

90‧‧‧第二電路板

91‧‧‧固定元件

92‧‧‧按鍵

100‧‧‧訊號處理電路

200‧‧‧第一天線迴路

300‧‧‧第二天線迴路

400‧‧‧整流電路

500‧‧‧振盪電路

A‧‧‧軸向方向

R‧‧‧徑向方向

第1圖為本發明之筆型感應輸入裝置結構之立體分解圖；第2圖為本發明之筆型感應輸入裝置結構之立體組合圖；第3圖為本發明之筆型感應輸入裝置之立體示意圖；第4圖為本發明之筆型感應輸入裝置與數位板之外觀示意圖；第5圖為第2圖沿A-A方向剖面示意圖； 第6圖為第5圖之筆心元件受力示意圖；以及第7圖為本發明之筆型感應輸入裝置與數位板之電路示意圖。

請參考「第1圖」及「第2圖」，其係分別為本發明之筆型感應輸入裝置結構之立體分解圖及立體組合圖。筆型感應輸入裝置結構1包括一線圈容置管件10、一第一供電線圈元件20、一第二供電線圈元件30、一位移感應線圈元件40、一筆心元件50、一彈性元件60、一支撐元件70、一第一電路板80以及一第二電路板90。

其中，第一供電線圈元件20包括一第一供電鐵心22以及捲繞於第一供電鐵心22之一第一供電線圈24，第一供電鐵心22具有沿著一軸向方向A的一第一透孔22a。第二供電線圈元件30包括一第二供電鐵心32以及捲繞於第二供電鐵心32之一第二供電線圈34，第二供電鐵心32具有沿著軸向方向A一第二透孔32a。位移感應線圈元件40包括一套筒42以及捲繞於套筒42之一位移感應線圈44，套筒42具有沿著軸向方向A的一貫穿孔42a。因此，筆心元件50可依次穿透位移感應線圈元件40之貫穿孔42a、第一供電鐵心元件20之第一透孔22a以及第二供電鐵心元件30之第二透孔32a。

筆心元件50具有一接觸端54以及一位移感應鐵 心56。接觸端54位於筆心元件50之一端，接觸端54可與一數位板2感應(如下述「第4圖」所示)，兩者的感應方式於後段詳細描述。位移感應鐵心56為一中空結構並套設於筆心元件50的另一端。較佳的是，筆心元件50更具有一頂抵端52，而頂抵端52可套設於位移感應鐵心56之另一端，並將位移感應鐵心56固定於筆心元件50上。再者，前述位移感應線圈元件40穿設於筆心元件50之位移感應鐵心56處，且第一供電線圈元件20與第二供電線圈元件30穿設於筆心元件50之接觸端54。

線圈容置管件10內部具有一容置槽12，第一供電線圈元件20、第二供電線圈元件30以及位移感應線圈元件40沿著線圈容置管件10的軸向方向A容置於容置槽12中，並藉由筆心元件50串接上述的三個線圈元件。較佳的是，線圈容置管件10與第二供電線圈元件30之間更具有一彈性套環18，此彈性套環18用以固定線圈容置管件10與第二供電線圈元件30之相對位置，以防止第一供電線圈元件20以及第二供電線圈元件30脫落而影響筆型感應輸入裝置結構1的正常作用。其中，彈性套環18為一橡膠套環或是塑膠套環，且亦不限制以彈性套環的方式固定線圈容置管件10與第二供電線圈元件30的相對位置。

較佳的是，線圈容置管件10內部具有一擋牆14，擋牆14沿著線圈容置管件10之一徑向方向R設置於容 置槽12內，且擋牆14將容置槽12分隔為一第一容置槽12a以及一第二容置槽12b。其中，第一容置槽12a容置第一供電線圈元件20與第二供電線圈元件30，且第二容置槽12b容置位移感應線圈元件40，因此可藉由擋牆14的設置避免位移感應線圈元件40所產生的訊號，與第一供電線圈元件20以及第二供電線圈元件30所接收的訊號相互干擾。此外，擋牆14具有一開孔14a，以便於筆心元件50穿透開孔14a。更佳的是，開孔14a的徑向尺寸可限制在小於第一供電線圈元件20的徑向尺寸，並大於筆心元件50的徑向尺寸。因此，擋牆14可將位移感應線圈元件40分隔於第一供電線圈元件20與第二供電線圈元件30，且開孔14a可供筆心元件50穿透。

在「第2圖」中，為了配合筆型感應輸入裝置1a(如下述「第3圖」所示)內部的容置空間4(如下述「第3圖」所示)設計，第二供電線圈元件20部分露出於線圈容置管件10外，以便於筆型殼體3(如下述「第3圖」所示)置入筆型感應輸入裝置結構1。

此外，筆型感應輸入裝置結構1更可包括一支撐元件70，支撐元件70之端部具有一裝配槽72。因此，位移感應線圈元件40的兩端可分別套設至第二容置槽12b與裝配槽72之中。再者，裝配槽72上具有相互連通之一凹孔74，且位移感應線圈元件40裝設於裝配槽72之一端具有一凸出部46，而凸出部46結合於凹孔74中。凹孔74在軸向方向A 的尺寸大於凸出部46在軸向方向A的尺寸，而導致位移感應線圈元件40相對支撐元件70在軸向方向A上移動，且位移感應線圈元件40的移動量受到凹孔74在軸向方向A的長度限制。凸出部46與凹孔74藉由裝配槽72與位移感應線圈元件40緊配合的方式，設定位移感應線圈44與位移感應鐵心56的預設相對位置。因此，業者可調整筆型感應輸入裝置結構1產生的訊號頻率對應至不同接收頻率的數位板2上。

更佳的是，筆心元件50可沿軸向方向A移動，改變位移感應線圈44與位移感應鐵心56之間的相對位置，並藉由兩者相對位置的變化產生電性訊號。其中，詳細的電性訊號產生的方式將於後段中描述。

第一電路板80固定於支撐元件70上，並與第一供電線圈元件20、第二供電線圈元件30與位移感應線圈元件40電性連接。除此之外，第二電路板90與第一電路板80電性連接並藉由一固定元件91固定在支撐元件70上，且第二電路板90具有至少一個按鍵92，固定元件91可為一螺釘。按鍵92可提供一預設功能或是一自訂功能，而使用者觸壓按鍵92後可操作對應之預設功能或自訂功能。更佳的是，線圈容置管件10上具有一定位部19，定位部19可為一凸點並與第二電路板90相互干涉，藉此確保第二電路板90不會鬆脫而影響筆型感應輸入裝置結構1的運作。

另外，線圈容置管件10具有一配置板16，此配 置板16從第二容置槽12b的方向向外延伸出來並與支撐元件70在軸向方向A上相互接合，接合方式可為鎖固、卡固或是限位之固定手段。再者，一彈性元件60設置於裝配槽72中，且筆心元件50之頂抵端52頂抵彈性元件60於裝配槽72內。如「第2圖」所示，經由上述的結合方式將前述元件組配成筆型感應輸入裝置結構1。

請參閱「第3圖」與「第4圖」，其係為本發明之筆型感應輸入裝置之立體示意圖以及筆型感應輸入裝置與數位板之外觀示意圖。圖中，筆型感應輸入裝置1a包括筆型感應輸入裝置結構1以及一筆型殼體3，筆型殼體3具有一容置空間4用以容置筆型感應輸入裝置結構1，因此使用者可握持筆型殼體3以操作筆型感應輸入裝置1a。筆型殼體3上具有一按鍵開關5以及一筆夾6，使用者可藉由按壓按鍵開關5而觸擊按鍵(如「第1圖」之按鍵92)，以執行按鍵之預設功能或是自訂功能。筆夾6可供使用者夾持於衣著口袋或是公事包口袋，以方便使用者能攜帶筆型感應輸入裝置1a。使用者可操作筆型感應輸入裝置1a於一數位板2上，此筆型感應輸入裝置1a用以接收或是發出對應於數位板2的無線訊號，並藉由數位板2演算出筆型感應輸入裝置1a移動的相對座標位置，再將移動的相對座標位置傳送給電腦端。筆型感應輸入裝置1a與數位板2之間詳細的運作方式，將於下段中詳細描述。

請續參照「第5圖」、「第6圖」以及「第7圖」，其係分別為「第2圖」沿A-A方向之剖面示意圖、「第5圖」之筆心元件受力示意圖以及筆型感應輸入裝置與數位板之電路示意圖。其中，數位板2具有一訊號處理電路100。訊號處理電路100用以產生一供電頻率訊號，並電性連接至一第一天線迴路200，第一天線迴路200用以發射供電頻率訊號至第一供電線圈元件20和第二供電線圈元件30。且訊號處理電路100亦可藉由一電性連接之第二天線迴路300，用以接收自位移感應線圈元件40所發出之感應訊號。

更進一步說，第一供電線圈元件20與第二供電線圈元件30同時接收供電頻率訊號後會呈現同頻率，因而引發電磁共振效應而輸出一電能訊號至整流電路400，整流電路400再利用電能訊號產生出所需的電能至筆型感應輸入裝置1a中。由於第一供電線圈元件20與第二供電線圈元件30靠近數位板2處，因此兩供電線圈元件可以自數位板2獲得較強的供電頻率訊號。

再者，當使用者將筆型感應輸入裝置1a在數位板2上操作時，振盪電路500接收整流電路400輸出的電能並產生一位移感應訊號而輸出至位移感應線圈44。另外，接觸端54接觸至數位板2上，並受到來自數位板2的外力推擠而帶動位移感應鐵心56產生位移。同時，彈性元件60受到筆心元件50之頂抵端52的推擠而變形並儲存一復位彈力。當 接觸端54離開數位板2後，接觸端54的外力消失，彈性元件60釋放復位彈力並推抵頂抵端52以回復筆心元件50的位置。

此外，位移感應鐵心56藉由位移改變相對於位移感應線圈44的位置，而導致位移感應鐵心56與位移感應線圈44之間的磁場變化而產生壓力感應訊號。位移感應訊號與壓力感應訊號經由位移感應線圈44輸出至數位板2之第二天線迴路300，訊號處理電路100接收第二天線迴路300的位移感應訊號與壓力感應訊號，藉以對應計算出筆型感應輸入裝置1a的座標位置以及壓力大小，並在電腦裝置中對應顯示游標的移動位置以及所繪示的線條粗細。

綜上所述，本發明的功效在於，藉由筆心元件串接兩供電線元件與位移感應線圈元件，用以降低筆型感應輸入裝置的體積。並提供使用者筆型感應輸入裝置的適當操作尺寸，以避免在操作上缺乏便利性。

本發明的另一功效在於，藉由調整位移感應線圈元件與支撐元件的相對位置，而改變位移感應線圈與位移感應鐵心之間的預設距離，用以調整筆型感應輸入裝置結構產生的訊號頻率對應至相同接收頻率的數位板上。因此，製造廠商可藉由上述的調整方式，將單一筆型感應輸入裝置，對應至多個不同接收頻率的數位板上，以降低製造成本的花費。

雖然本發明之實施例揭露如上所述，然並非用以 限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，舉凡依本發明申請範圍所述之形狀、構造、特徵及精神當可做些許之變更，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧筆型感應輸入裝置結構

10‧‧‧線圈容置管件

12‧‧‧容置槽

12a‧‧‧第一容置槽

12b‧‧‧第二容置槽

14‧‧‧擋牆

14a‧‧‧開孔

16‧‧‧配置板

18‧‧‧彈性套環

19‧‧‧定位部

20‧‧‧第一供電線圈元件

22‧‧‧第一供電鐵心

22a‧‧‧第一透孔

24‧‧‧第一供電線圈

30‧‧‧第二供電線圈元件

32‧‧‧第二供電鐵心

32a‧‧‧第二透孔

34‧‧‧第二供電線圈

40‧‧‧位移感應線圈元件

42‧‧‧套筒

42a‧‧‧貫穿孔

44‧‧‧位移感應線圈

46‧‧‧凸出部

50‧‧‧筆心元件

52‧‧‧頂抵端

54‧‧‧接觸端

56‧‧‧位移感應鐵心

60‧‧‧彈性元件

70‧‧‧支撐元件

72‧‧‧裝配槽

74‧‧‧凹孔

80‧‧‧第一電路板

90‧‧‧第二電路板

91‧‧‧固定元件

92‧‧‧按鍵

A‧‧‧軸向方向

R‧‧‧徑向方向

Claims (8)

1. 一種筆型感應輸入裝置結構，係容置於一筆型殼體之一容置空間中，且該筆型感應輸入裝置包括：一筆心元件，沿著一軸向方向設置於該容置空間內，該筆心元件的相對兩端具有一位移感應鐵心以及一接觸端；一第一供電線圈元件，具有沿著該軸向方向之一透孔並供該筆心元件穿設；一第二供電線圈元件，具有沿著該軸向方向之另一透孔並供該筆心元件穿設，該第一供電線圈元件與該第二供電線圈元件穿設於該筆心元件之該接觸端；一位移感應線圈元件，具有沿著該軸向方向之一貫穿孔並供該筆心元件穿設，該位移感應線圈元件穿設於該筆心元件之該位移感應鐵心處；一支撐元件，該支撐元件之端緣具有一裝配槽；以及一線圈容置管件，該線圈容置管件與該支撐元件沿著該軸向方向相互接合，該線圈容置管件具有一容置槽，該容置槽容置該筆心元件、該第一供電線圈元件以及該第二供電線圈元件，且該位移感應線圈元件套設於該容置槽與該裝配槽之中，該線圈容置管件更具有一擋牆，該擋牆沿該線圈容置管件之一徑向方向設置於該容置槽內，該擋牆將該容置槽分隔成一第一容置槽以及一第二容置槽，且該 擋牆具有一開孔連通該第一容置槽與該第二容置槽，該第一供電線圈元件與該第二供電線圈元件位於該第一容置槽內，該位移感應線圈元件位於該第二容置槽內，且該筆心元件穿透於該開孔。
2. 如請求項第1項所述之筆型感應輸入裝置結構，該位移感應線圈元件套設於該裝配槽之一端部具有一凸出部，且該支撐元件之端緣更具有一凹孔連通於該裝配槽，該凹孔在該軸向方向的尺寸大於該凸出部在該軸向方向的尺寸，在該凸出部結合於該凹孔後，該位移感應線圈元件在該軸向方向上相對於該支撐元件移動。
3. 如請求項第1項所述之筆型感應輸入裝置結構，更包括一第一電路板，設置於該支撐元件上，且該第一電路板係電性連接於該第一供電線圈元件、該第二供電線圈元件及該位移感應線圈元件。
4. 如請求項第3項所述之筆型感應輸入裝置結構，更包括一第二電路板，電性連接於該第一電路板，該第二電路板具有至少一按鍵用以執行一預定功能。
5. 如請求項第1項所述之筆型感應輸入裝置結構，更包括一彈性元件，係設置於該支撐元件之該裝配槽中，且該筆心元件具有一頂抵端頂抵於該彈性元件於該裝配槽內，該彈性元件受到該頂抵端擠壓時儲存一復位彈力，該復位彈力推抵該頂抵端用以復位該筆心元件。
6. 一種筆型感應輸入裝置結構，其包括一殼體及一容置空間，該容置空間中更包括：一筆心元件，其一端由該殼體突伸，而另一端於該容置空間之中係同時穿置於一位移感應線圈元件、一線圈容置管件、一第一供電線圈及一第二供電線圈之中；其中該線圈容置管件前端具有一第一容置槽以容置該第一供電線圈以及該第二供電線圈；且該線圈容置管件尾端具有一第二容置槽，以容置該位移感應線圈元件；其中該筆心元件之尾端具有一位移感應鐵心，且該位移感應鐵心係穿置於該位移應應線圈元件之中；其中該位移感應線圈元件的尾端另與一支撐元件相接，並固持於該殼體之中。
7. 如請求項第6項所述之筆型感應輸入裝置結構，其中該支撐元件具有一裝配槽，該裝配槽具有一凹孔；該位移感應線圈元件的尾端具有一凸出部，該裝配槽與該位移感應線圈元件的尾端相互卡掣，且該位移感應線圈之該凸出部係容置於該凹孔之中。
8. 如請求項第7項所述之筆型感應輸入裝置結構，其中該裝配槽與該位移感應線圈元件之間設有一彈性元件，且該筆心元件之尾端係頂抵於該彈性元件之前端。