TWI450134B - 電腦周邊之非接觸式輸入裝置及其方法 - Google Patents

Description

電腦周邊之非接觸式輸入裝置及其方法

本發明係關於一種輸入裝置，特別是一種電腦周邊之非接觸式輸入裝置及其方法。

目前市面上的數位板都係搭配無線指標元件使用，當無線指標元件接觸到數位板時，無線指標元件會產生電磁感應訊號，讓數位板可利用磁耦合的方式來演算出無線指標元件目前的座標位置，再將該座標位置傳送到電腦端。

為了免去使用電池的不便，無線指標元件工作所需的電源係可以電磁共振的方式來取得。無線指標元件在接收電磁共振訊號後，可將電磁共振訊號轉換為電磁感應訊號。

在習知技術中，無線指標元件包括二個不同的線圈。其中一個線圈用以接收電磁共振訊號，另一個線圈用以傳送電磁感應訊號。習知技術的無線指標元件的電路圖係請參照『第1圖』。在『第1圖』中，無線指標元件包括接收模組70、轉換模組80與傳送模組90。接收模組70包括第一線圈72、第一電容73、第二電容74、第三電容75、第四電容76、第五電容77與齊納二極體78。轉換模組80包括濾波器82與直流/直流轉換器84。傳送模組90包括第一電阻911、第二電阻912、第三電阻913、第四電阻914、第六電容921、第七電容922、第八電容923、第九電容924、第十電容925、第十一電容926、第十二電容927、第十三電容928、第十四電容929、第十五電容930、第二線圈941、第三線圈942與第一電晶體951。

其中，第一線圈72係為接收電磁共振訊號的線圈。第二線圈941與第三線圈942係為傳送電磁。從『第1圖』當中可知，習知技術的無線指標元件需要相當多的元件方可實現。當元件使用越多時，無線指標元件在製造上的成本也就越高。雖然上述的多個電容可以利用電容值較大的電容取代，但使用電容值較大的電容所佔的體積較大，因此無線指標元件也需要較大的體積才能容納這些元件。

鑒於習知技術需使用較多元件的問題，本發明係提出一種非接觸式輸入裝置及其方法。本發明的非接觸式輸入裝置包括感應模組與指向模組。其中該感應模組包括供電線圈與感應元件，該指向模組包括儲能線圈與非線性元件。

當感應模組的供電線圈產生第一震盪訊號，則指向模組的儲能線圈會對應第一震盪訊號產生出感應電壓，之後指向模組的非線性元件會箝制該感應電壓，並產生出第二震盪訊號，最後感應模組的感應元件會根據該第二震盪訊號而產生出控制訊號。

本發明的非接觸式輸入方法，係為先利用感應模組產生出第一震盪訊號，然後指向模組會對應該第一震盪訊號以產生出感應電壓，之後指向模組的非線性元件會箝制該感應電壓，並產生出第二震盪訊號，最後感應模組會根據該第二震盪訊號而產生出控制訊號。

前述的第一震盪訊號具有一第一頻率，且第二震盪訊號具有第一頻率以及第一頻率的多個高次諧波。感應元件係將第二震盪訊號濾波而得到定位訊號，並根據定位訊號而產生控制訊號。

藉由本發明所提出之非接觸式輸入裝置與其方法，其中在指向模組只需要使用極為少數的元件，即可使指向模組能向感應模組產生第二震盪訊號，並由感應元件根據第二震盪訊號而產生控制訊號。

以下在實施方式中係進一步詳細說明本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。

請參照『第2圖』，『第2圖』係為本發明之電腦周邊之非接觸式輸入裝置之方塊示意圖。

非接觸式輸入裝置10包括感應模組20與指向模組30。感應模組20係可為一數位板，指向模組30係可為一數位筆。感應模組20係對應指向模組30，並且指向模組30可設置於感應模組20的工作區域內。非接觸式輸入裝置10係可做為電腦之周邊裝置。使用者操控指向模組30，即可運用此非接觸式輸入裝置10來對於電腦進行操作。

感應模組20包括供電線圈22與感應元件24。供電線圈22係用以產生第一震盪訊號。感應元件24則根據第二震盪訊號而產生控制訊號。第一震盪訊號與第二震盪訊號可為具有不同頻率的電磁波。

供電線圈22係可為環型導線所為形成的線圈，供電線圈22在接收一交流電流後，供電線圈22會將此交流電流轉換成電磁波。感應元件24包括一接收線圈25與一運算單元26。接收線圈25可對應第二震盪訊號共振而產生感應電流。運算單元26根據感應電流的電流值，判斷第二震盪訊號的訊號強度。運算單元26並根據訊號強度，對應產生控制訊號。

指向模組30包括儲能線圈32與非線性元件34。儲能線圈32用以接收第一震盪訊號。非線性元件34連接至儲能線圈32，非線性元件34箝制感應電壓，以產生第二震盪訊號。

儲能線圈32可對應第一震盪訊號共振而產生感應電流，並且對應感應電流而產生感應電壓。

非線性元件34所對應的轉換曲線請參照『第3圖』。在『第3圖』中，水平軸係代表輸入訊號的電壓值，垂直軸代表輸出訊號的電壓值。當輸入訊號的電壓值位於第一範圍時，輸出訊號的電壓值正比於輸入電壓的電壓值。當輸入訊號的電壓值位於第二範圍時，輸出訊號的電壓值係為一固定值。更詳細地說，第一範圍位於上臨界值與下臨界值之間。當輸入訊號的電壓值大於上臨界值時，輸出訊號的電壓值係被箝制於第一固定值。當輸入訊號的電壓值小於下臨界值時，輸出訊號的電壓值係被箝制於第二固定值。

請參照『第4A圖』與『第4B圖』。『第4A圖』係代表輸入訊號電壓值的時序圖。『第4B圖』係代表輸出訊號電壓值的時序圖。在此實施例中，輸入訊號的電壓值位於第一範圍時，輸出訊號的電壓值等於輸入電壓的電壓值。輸入訊號電壓值隨著時間係為一正弦波的方式變化。而在輸入訊號電壓值在正半週期時，當正弦波的振幅大於上臨界值時，輸出訊號的電壓值係被箝制於上臨界值。而在輸入訊號電壓值在負半週期時，當正弦波的振幅小於下臨界值時，輸出訊號的電壓值係被箝制於下臨界值。

因為感應電壓係由第一震盪訊號共振而產生，因此第一震盪訊號與感應電壓同樣具有第一頻率。非線性元件34會箝制感應電壓，造成感應電壓在波形上不連續。不連續的波形對應在頻譜上即會產生許多高次諧波。高次諧波的頻率係為第一頻率的整數倍。

指向模組30所發出的第二震盪訊號具有第一頻率以及第一頻率的多個高次諧波。感應模組20係將第二震盪訊號濾波而得到一定位訊號。第二震盪訊號中，高次諧波的振幅係會隨著距離第一頻率越遠而逐漸下降。因此，感應模組20可選擇接近第一頻率的訊號的高次諧波作為定位訊號。感應元件20係可使用一帶通濾波器，將第二震盪訊號濾波而得到定位訊號。在此實施例中，帶通濾波器的一中心頻率係為第一頻率的三倍頻。也就是說，定位訊號的一中心頻率係為第一頻率的三倍頻。感應元件20並根據定位訊號而產生控制訊號。

請參照『第5圖』，『第5圖』係為本發明之指向模組之電路圖。指向模組30包括截波電路36、儲能線圈32與匹配電容39。儲能線圈32可為一電感。截波電路36即為非線性元件34。截波電路36包括一第一齊納二極體37以及第二齊納二極體38。第一齊納二極體37用以箝制第一震盪訊號的一正半週期。第二齊納二極體38用以箝制第一震盪訊號的一負半週期。此外，指向模組30包括一匹配電容39。匹配電容39的電容值，可用切換式的方式來調整共振頻率，以使儲能線圈32可確實接收到第一震盪訊號。

本發明係另外提出一種電腦周邊之非接觸式輸入方法。請參照『第6圖』，『第6圖』係為本發明之非接觸式輸入方法之流程圖。

在步驟S101中，感應模組20係朝向指向模組30產生第一震盪訊號。

在步驟S103中，指向模組30接收第一震盪訊號，並且對應第一震盪訊號以產生出感應電壓。

在步驟S105中，指向模組30的非線性元件34會箝制感應電壓，以產生出第二震盪訊號。並且指向模組30朝向感應模組20發射第二震盪訊號。

在步驟S107中，感應模組20再根據第二震盪訊號來產生出控制訊號。

藉由本發明所提出之非接觸式輸入裝置，其中在指向模組只需要使用極為少數的元件，即可使指向模組能向感應模組產生第二震盪訊號，並由感應元件根據第二震盪訊號而產生控制訊號。在與習知技術相較之下，本發明的指向模組可大幅省下許多元件的使用，以使生產的成本大幅的降低。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

10．．．非接觸式輸入裝置

20．．．感應模組

22．．．供電線圈

24．．．感應元件

25．．．接收線圈

26．．．運算單元

30．．．指向模組

32．．．儲能線圈

34．．．非線性元件

36．．．截波電路

37．．．第一齊納二極體

38．．．第二齊納二極體

39．．．匹配電容

70．．．接收模組

72．．．第一線圈

73．．．第一電容

74．．．第二電容

75．．．第三電容

76．．．第四電容

77．．．第五電容

78．．．齊那二極體

80．．．轉換模組

82．．．濾波器

84．．．直流/直流轉換器

90．．．傳送模組

911．．．第一電阻

912．．．第二電阻

913．．．第三電阻

914．．．第四電阻

921．．．第六電容

922．．．第七電容

923．．．第八電容

924．．．第九電容

925．．．第十電容

926．．．第十一電容

927．．．第十二電容

928．．．第十三電容

929．．．第十四電容

930．．．第十五電容

941．．．第二線圈

942．．．第三線圈

951．．．第一電晶體

『第1圖』係為習知技術的無線指標元件的電路圖；

『第2圖』係為本發明之電腦周邊之非接觸式輸入裝置之方塊示意圖；

『第3圖』係為本發明之非線性元件所對應的轉換曲線；

『第4A圖』係代表本發明之輸入訊號電壓值的時序圖；

『第4B圖』係代表本發明之輸出訊號電壓值的時序圖；

『第5圖』係為本發明之指向模組之電路圖；以及

『第6圖』係為本發明之非接觸式輸入方法之流程圖。

10．．．非接觸式輸入裝置

20．．．感應模組

22．．．供電線圈

24．．．感應元件

25．．．接收線圈

26．．．運算單元

30．．．指向模組

32．．．儲能線圈

34．．．非線性元件

Claims (7)

1. 一種電腦周邊之非接觸式輸入裝置，包括：一感應模組，包括：一供電線圈，產生一第一震盪訊號；以及一感應元件，根據一第二震盪訊號而產生一控制訊號；以及一指向模組，包括：一儲能線圈，用以接收該第一震盪訊號，並對應該第一震盪訊號產生一感應電壓；以及一非線性元件，連接至該儲能線圈，該非線性元件以一預設電壓擺幅箝制該感應電壓，以產生該第二震盪訊號；其中該第一震盪訊號具有一第一頻率，該第二震盪訊號具有該第一頻率以及該第一頻率的多個高次諧波，該感應元件係將該第二震盪訊號濾波而得到一定位訊號，並根據該定位訊號而產生該控制訊號。
2. 如請求項1所述之電腦周邊之非接觸式輸入裝置，其中該定位訊號的一中心頻率係為該第一頻率的三倍。
3. 如請求項1所述之電腦周邊之非接觸式輸入裝置，其中該非線性元件係為一截波電路。
4. 如請求項3所述之電腦周邊之非接觸式輸入裝置，其中該截波電路包括一第一齊納二極體以及一第二齊納二極體，該第一齊 納二極體用以箝制該第一震盪訊號的一正半週期，該第二齊納二極體用以箝制該第一震盪訊號的一負半週期。
5. 如請求項4所述之電腦周邊之非接觸式輸入裝置，其中該指向模組包括一匹配電容。
6. 一種電腦周邊之非接觸式輸入方法，包括：一感應模組產生一第一震盪訊號；一指向模組對應該第一震盪訊號以產生出一感應電壓；該指向模組的一非線性元件以一預設電壓擺幅箝制該感應電壓，以產生一第二震盪訊號，其中該第一震盪訊號具有一第一頻率，該第二震盪訊號具有該第一頻率以及該第一頻率的多個高次諧波，該第二震盪訊號會經由濾波而得到一定位訊號；以及該感應模組根據該第二震盪訊號產生一控制訊號。
7. 如請求項6所述之電腦周邊之非接觸式輸入方法，其中該非線性元件係為一截波電路。