TWI739460B - 電磁感應式座標定位裝置 - Google Patents

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Abstract

本案提供一種電磁感應式座標定位裝置，包含第一感應線圈、第二感應線圈、第一訊號處理電路、第二訊號處理電路及控制電路。第一感應線圈及第二感應線圈在指標元件鄰近時分別產生第一感應訊號及第二感應訊號。第一訊號處理電路對第一感應訊號及第二感應訊號中之一者進行第一訊號處理程序。第二訊號處理電路用以在第一訊號處理電路電性連接第一感應線圈及第二感應線圈中之一者時對第一感應訊號及第二感應訊號中之另一者進行第二訊號處理程序。控制電路根據經第一訊號處理程序及第二訊號處理程序處理後之第一感應訊號及第二感應訊號計算指標元件之位置資訊。

Description

電磁感應式座標定位裝置
本案是關於一種座標定位裝置，且特別是電磁感應式座標定位裝置。
傳統的電磁感應式座標定位裝置係一次以一個感應線圈掃描以判斷指標元件的位置，也就是循序地以不同的感應線圈分別進行掃描而判斷出指標元件的位置。然而，待複數感應線圈均掃描一次，其花費之總掃描時間過長，也就是傳統的掃描方式其掃描速度過慢，電磁感應式座標定位裝置無法快速地判斷出指標元件之位置，並無法提升座標報點率。再者，一次僅以一個感應線圈掃描指標元件的位置，當欲進行座標位置之計算時，其取用之感應訊號係為不同時間點取得之訊號，亦即忽略了指標元件在不同時間點已移動之情形，如此並無法精確地計算出指標元件的座標位置。
再者，在無電源式的指標元件中，電磁感應式座標定位裝置需對指標元件進行儲能，指標元件取得電力後方可運作。然而，電磁感應式座標定位裝置之供電效率經常受限於電磁感應式座標定位裝置中使用之類比開關，前述單一類比開關無法承受較大之電流，造成電磁感應式座標定位裝置無法更有效率地對指標元件儲能，也就是指標元件之儲能效率不佳。
進一步，傳統的電磁感應式座標定位裝置係以單一之預設工作頻率通訊於指標元件，當電磁感應式座標定位裝置所在環境中之雜訊正巧為前述預設工作頻率時，將干擾電磁感應式座標定位裝置之運作，降低電磁感應式座標定位裝置之產品效能，嚴重者甚且可能造成誤動作而無法供使用者使用。
本案提供一種電磁感應式座標定位裝置，包含第一感應線圈、第二感應線圈、第一訊號處理電路、第二訊號處理電路及控制電路。第一感應線圈用以在指標元件鄰近時產生一第一感應訊號。第二感應線圈與第一感應線圈之間沿一軸向交錯地排列，第二感應線圈用以在指標元件鄰近時產生一第二感應訊號。第一訊號處理電路耦接第一感應線圈及第二感應線圈，第一訊號處理電路用以電性連接第一感應線圈及第二感應線圈中之一者，以對第一感應訊號及第二感應訊號中之一者進行一第一訊號處理程序。第二訊號處理電路耦接第一感應線圈及第二感應線圈，第二訊號處理電路用以電性連接第一感應線圈及第二感應線圈中之一者，以對第一感應訊號及第二感應訊號中之另一者進行一第二訊號處理程序。控制電路耦接第一訊號處理電路及第二訊號處理電路，控制電路用以接收經第一訊號處理程序及第二訊號處理程序處理後之第一感應訊號及第二感應訊號，以計算指標元件之位置資訊。
圖1及圖2分別為根據本案之電磁感應式座標定位裝置2之一實施例與適用於電磁感應式座標定位裝置2之指標元件1之一實施例的示意圖。請參照圖1及圖2，電磁感應式座標定位裝置2具有工作區域29，指標元件1可接觸或不接觸電磁感應式座標定位裝置2之工作區域29，當指標元件1的位置鄰近於工作區域29時，電磁感應式座標定位裝置2可感應指標元件1的感應訊號，並接收指標元件1發送之訊號。當指標元件1接觸電磁感應式座標定位裝置2時，電磁感應式座標定位裝置2可另外再接收來自指標元件1之壓力訊號。並且如圖1及圖2所示，電磁感應式座標定位裝置2可以有線或無線的方式通訊於其他電子裝置3。在一實施例中，電磁感應式座標定位裝置2可為手寫板、手機、平板電腦、筆記型電腦、數位板或智能筆記本等，指標元件1可為電磁感應式之筆、滑鼠或定位盤等，電子裝置3可為手機、平板電腦或筆記型電腦。
圖3為圖1之電磁感應式座標定位裝置2之一實施例之示意圖，請參照圖3，電磁感應式座標定位裝置2包含複數感應線圈201-208、選擇電路24、複數訊號處理電路211-218及控制電路22。其中，圖3係以感應線圈的數量為八為例。在配置上，感應線圈201-208係沿著同一軸向（例如，X軸及Y軸）排列，且相鄰之兩感應線圈之間係彼此交錯地排列，例如相鄰之兩感應線圈201、202彼此之間係交錯地排列，相鄰之兩感應線圈202、203彼此之間係交錯地排列，依此類推不再贅述。
感應線圈201-208中之複數感應線圈係可同步地耦合拾取指標元件1之感應訊號，當指標元件1接近電磁感應式座標定位裝置2時，根據指標元件1之位置，鄰近於指標元件1之相鄰感應線圈之間可分別產生感應訊號，也就是感應線圈201-208中之複數感應線圈可同時產生感應訊號。舉例來說，當指標元件1鄰近於感應線圈201時，相鄰之感應線圈202及感應線圈201本身可分別產生感應訊號S2、S1，且感應訊號S1、S2之間係具有不相同之電壓位準，當指標元件1鄰近於感應線圈202時，相鄰之感應線圈201、203及感應線圈202本身可分別產生感應訊號S1、S3、S2，且感應訊號S1、S3、S2之間係具有不相同之電壓位準；再者，當指標元件1的位置鄰近於感應線圈205時，相鄰於感應線圈205之感應線圈204、206以及感應線圈205本身可分別產生感應訊號S4、S6、S5，且感應訊號S4、S6、S5之間係具有不相同之電壓位準，其餘則依此類推不再贅述。在一實施例中，感應線圈201-208可包含複數迴路，圖3係以每一感應線圈201-208包含兩個迴路為例。
在一實施例中，由於感應線圈201-208中之複數感應線圈可同時產生感應訊號，訊號處理電路的數量至少為二，圖3係以八個訊號處理電路211-218為例。再者，值得說明的是，訊號處理電路211-218的數量可相同或不相同於感應線圈201-208的數量。以其數量為相同為例，當感應線圈數量為N時，訊號處理電路數量亦為N，例如感應線圈數量為八（即，N為八），訊號處理電路數量亦為八。以其數量為不相同為例，若感應線圈數量為八，訊號處理電路數量可為五、小於五或大於五。
訊號處理電路211-218耦接每一感應線圈201-208，也就是訊號處理電路211耦接每一感應線圈201-208，訊號處理電路212耦接每一感應線圈201-208，其餘則依此類推，不再贅述。選擇電路24耦接在感應線圈201-208與訊號處理電路211-218之間。根據選擇電路24之切換，訊號處理電路211-218係可擇一地電性連接感應線圈201-208，當八個感應線圈201-208同步地耦合拾取指標元件1之感應訊號時，訊號處理電路211-218中之每一者可同步一對一地電性連接感應線圈201-208其中之一。
舉例來說，以前述之八個感應線圈201-208同步地耦合拾取指標元件1之感應訊號為例，在一實施例中，訊號處理電路211-218係分別地電性連接感應線圈201-208；在另一實施例中，訊號處理電路213-218分別地電性連接感應線圈201-206，訊號處理電路211電性連接感應線圈208，且訊號處理電路212電性連接感應線圈207，其餘則依此類推不再贅述。在其他的實施例中，亦可以少於八之感應線圈數量同步地耦合拾取指標元件1之感應訊號，例如，以六個相鄰之感應線圈202-207同步地耦合拾取指標元件1之感應訊號，或是以四個相鄰之感應線圈205-208同步地耦合拾取指標元件1之感應訊號，依此類推不再贅述。
為簡化描述，以下係以八個感應線圈201-208中的至少兩個相鄰之感應線圈201、202同步耦合拾取指標元件1的感應訊號以同時產生複數感應訊號為例，請參照圖4，圖4繪示出八個感應線圈201-208中的三個相鄰之感應線圈201-203（為方便描述，以下分別稱為第一感應線圈201、第二感應線圈202及第三感應線圈203）以及八個訊號處理電路211-218中的三個訊號處理電路211-213（以下分別稱為第一訊號處理電路211、第二訊號處理電路212及第三訊號處理電路213）。
根據選擇電路24之切換，當感應線圈201、202同步耦合拾取指標元件1的感應訊號時，第一訊號處理電路211係電性連接第一感應線圈201及第二感應線圈202中之一者，第二訊號處理電路212係電性連接第一感應線圈201及第二感應線圈202中之另一者。舉例來說，第一訊號處理電路211電性連接第一感應線圈201且第二訊號處理電路212電性連接第二感應線圈202，或者，第一訊號處理電路211電性連接第二感應線圈202且第二訊號處理電路212電性連接第一感應線圈201。
於是，當第一訊號處理電路211電性連接第一感應線圈201且第二訊號處理電路212電性連接第二感應線圈202（以下稱為第一連接模式）時，第一感應線圈201及第二感應線圈202同時產生感應訊號S1、S2，第一感應線圈201產生之第一感應訊號S1可藉由選擇電路24傳遞至第一訊號處理電路211，第二感應線圈202產生之第二感應訊號S2可藉由選擇電路24傳遞至第二訊號處理電路212。第一訊號處理電路211及第二訊號處理電路212可分別對第一感應訊號S1及第二感應訊號S2進行訊號處理程序，第一訊號處理電路211根據第一感應訊號S1輸出經訊號處理後之訊號P1至控制電路22，第二訊號處理電路212根據第二感應訊號S2輸出經訊號處理後之訊號P2至控制電路22，控制電路22再根據經訊號處理後之訊號P1及經訊號處理後之訊號P2計算出指標元件1的位置。
另一方面，當第一訊號處理電路211電性連接第二感應線圈202且第二訊號處理電路212電性連接第一感應線圈201（以下稱為第二連接模式）時，第一感應線圈201產生之第一感應訊號S1可藉由選擇電路24傳遞至第二訊號處理電路212，第二感應線圈202產生之第二感應訊號S2可藉由選擇電路24傳遞至第一訊號處理電路211。第一訊號處理電路211及第二訊號處理電路212可對第二感應訊號S2及第一感應訊號S1分別進行訊號處理程序，第一訊號處理電路211根據第二感應訊號S2輸出經訊號處理後之訊號P1至控制電路22，第二訊號處理電路212根據第一感應訊號S1輸出經訊號處理後之訊號P2至控制電路22。控制電路22再根據經訊號處理後之訊號P1及經訊號處理後之訊號P2計算出指標元件1的位置。
進一步，當感應線圈201、202、203三者同步耦合拾取指標元件1的感應訊號時，感應線圈201、202、203三者同時產生感應訊號S1、S2、S3，在第一實施例中，第一訊號處理電路211電性連接第一感應線圈201，第二訊號處理電路212電性連接第二感應線圈202，且第三訊號處理電路213電性連接第三感應線圈203；在第二實施例中，第一訊號處理電路211電性連接第三感應線圈203，第二訊號處理電路212電性連接第一感應線圈201，且第三訊號處理電路213電性連接第二感應線圈202；在第三實施例中，第一訊號處理電路211電性連接第二感應線圈202，第二訊號處理電路212電性連接第三感應線圈203，且第三訊號處理電路213電性連接第一感應線圈201。其餘實施例可依此類推，不再贅述。基此，在前述之三個實施例中，控制電路22再根據經訊號處理後之訊號P1、P2、P3計算出指標元件1的位置。
基此，當指標元件1鄰近於電磁感應式座標定位裝置2時，電磁感應式座標定位裝置2可藉由感應線圈201-208中之複數感應線圈同步地耦合拾取指標元件1的感應訊號，相較於先前技術，複數感應線圈同步地進行耦合拾取可加速對指標元件1之感應訊號拾取程序，以提升指標元件1之位置資訊之報點率。再者，相較於僅以單一感應線圈循序拾取各感應線圈產生感應訊號之先前技術，以感應線圈201-208中之相鄰的兩感應線圈同時產生複數感應訊號，複數感應訊號之間具有不同強度，不同強度反應出複數感應線圈之間的相對位置，控制電路22據以計算出的指標元件1之位置資訊具有較佳之精確度。
在一實施例中，如圖3所示，以前述之N為八為例，電磁感應式座標定位裝置2包含八組選擇電路24，且八組選擇電路24分別連接不同感應線圈201-208。並且，耦接不同感應線圈201-208的各組選擇電路24分別包含八個選擇器，其中，圖3僅繪示出各組選擇電路24之部分選擇器。選擇器可以類比開關來實現。以選擇器為類比開關且以前述之八個感應線圈201-208同步地耦合拾取指標元件1之訊號為例，耦接不同感應線圈201-208的各組選擇電路24可同時導通，且各組選擇電路24中的八個類比開關中僅有一者為導通，其餘七個類比開關均為截止，使訊號處理電路211-218中之每一者一對一地電性連接其中之一感應線圈201-208。
詳細而言，如圖4所示，圖4示例出分別耦接感應線圈201-203之選擇電路24之其中三個類比開關T11、T12、T13、T21、T22、T23、T31、T32、T33。以類比開關T11、 T12、T21、T22（以下分別稱為第一類比開關T11、第二類比開關T12、第三類比開關T21及第四類比開關T22）為例，第一類比開關T11連接在第一感應線圈201與第一訊號處理電路211之間，第二類比開關T12連接在第一感應線圈201與第二訊號處理電路212之間。第一類比開關T11可接收第一感應訊號S1，並傳遞第一感應訊號S1至第一訊號處理電路211，第二類比開關T12亦可接收第一感應訊號S1，並傳遞第一感應訊號S1至第二訊號處理電路212。第一類比開關T11及第二類比開關T12之間係擇一地導通，以擇一地將第一感應訊號S1發送至第一訊號處理電路211及第二訊號處理電路212中之一者。
同樣地，第三類比開關T21連接在第二感應線圈202與第一訊號處理電路211之間，第四類比開關T22連接在第二感應線圈202與第二訊號處理電路212之間。第三類比開關T21可接收第二感應訊號S2，並傳遞第二感應訊號S2至第一訊號處理電路211，第四類比開關T22亦可接收第二感應訊號S2，並傳遞第二感應訊號S2至第二訊號處理電路212。第三類比開關T21及第四類比開關T22之間係擇一地導通，且第一類比開關T11及第三類比開關T21之間係擇一地導通，第二類比開關T12及第四類比開關T22之間係擇一地導通。換言之，當第一類比開關T11導通時，第四類比開關T22可導通且第三類比開關T21不可導通，第一類比開關T11發送第一感應訊號S1至第一訊號處理電路211，第四類比開關T22發送第二感應訊號S2至第二訊號處理電路212；當第二類比開關T12導通時，第三類比開關T21可導通且第四類比開關T22不可導通，第二類比開關T12發送第一感應訊號S1至第二訊號處理電路212，第三類比開關T21發送第二感應訊號S2至第一訊號處理電路211。
基此，在前述之第一連接模式中，控制電路22產生第一控制訊號，以第一控制訊號為四位元且其最高有效位元（MSB）至最低有效位元（LSB）係分別控制類比開關T11、T12、T21、T22為例，第一控制訊號可為4’b1001，控制訊號S1控制第一類比開關T11導通並控制第二類比開關T12截止，且控制第三類比開關T21截止並控制第四類比開關T22導通，也就是第一類比開關T11與第四類比開關T22均導通，使第一類比開關T11發送第一感應訊號S1至第一訊號處理電路211，且第四類比開關T22發送第二感應訊號S2至第二訊號處理電路212；再者，在前述之第二連接模式中，控制電路22產生第二控制訊號，以第二控制訊號為四位元且其最高有效位元（MSB）至最低有效位元（LSB）係分別控制類比開關T11、T12、T21、T22為例，第二控制訊號可為4’b0110，第二控制訊號控制第一類比開關T11截止並控制第二類比開關T12導通，且控制第三類比開關T21導通並控制第四類比開關T22截止，也就是第二類比開關T12與第三類比開關T21均導通，使第二類比開關T12發送第一感應訊號S1至第二訊號處理電路212，且使第三類比開關T21發送第二感應訊號S2至第一訊號處理電路211。
進一步考量類比開關T13、T23、T31、T32、T33，控制電路22亦可控制類比開關T11、T12、T13之間擇一地導通，類比開關T21、T22、T23之間擇一地導通，類比開關T31、T32、T33之間擇一地導通，且類比開關T11、T21、T31之間擇一地導通，類比開關T12、T22、T32之間擇一地導通，類比開關T13、T23、T33之間擇一地導通，使第一感應訊號S1發送至第一訊號處理電路211、第二訊號處理電路212及第三處理電路213中之一者，使第二感應訊號S2發送至第一訊號處理電路211、第二訊號處理電路212及第三處理電路213中之另一者，且使第三感應訊號S3發送至第一訊號處理電路211、第二訊號處理電路212及第三訊號處理電路213中之再另一者。
在一實施例中，訊號處理電路211-218分別對感應訊號S1-S8進行之訊號處理程序包含放大程序、濾波程序、整流程序、積分程序及解調程序。請參照圖5，各訊號處理電路211-218包含放大器21A、放大器21B、放大器21C、濾波器21D、整流器21E、積分器21F及解調器21G。以訊號處理電路211為例，放大器21A可自感應線圈201接收感應訊號S1，並放大感應訊號S1，放大器21B再進行第二次之放大程序，濾波器21D、放大器21C、整流器21E、積分器21F再依序進行濾波程序、第三次之放大程序、整流程序及積分程序，且解調器21G執行解調程序，以解調整流器21E之輸出訊號並輸出解調後之解調訊號至控制電路22。於是，訊號處理電路211輸出經訊號處理後之訊號P1至控制電路22。訊號處理電路212-218之運作與訊號處理電路211相同，訊號處理電路212-218輸出經訊號處理後之訊號P2-P8至控制電路22，控制電路22再根據經訊號處理後之訊號P1-P8計算出指標元件1的座標資訊。
在一實施例中，電磁感應式座標定位裝置2更包含加解密電路26及匯流排介面25。加解密電路26耦接在匯流排介面25與控制電路22之間。
在一實施例中，電磁感應式座標定位裝置2係具有電能轉磁能模式及接收模式。在電能轉磁能模式中，電磁感應式座標定位裝置2可利用電流流經內部的感應線圈201-208以產生激勵磁場，並根據電磁感應的原理使指標元件1於鄰近空間時感應耦合此激勵磁場以進行儲能行為。請參照圖6，電磁感應式座標定位裝置2更包含可程式控制電流源電路27耦接控制電路22，且可程式控制電流源電路27耦接選擇電路24中的每一類比開關。在電能轉磁能模式中，控制電路22在一時間點係控制選擇電路24中耦接同一感應線圈的每一類比開關均為導通，且控制電路22控制可程式控制電流源電路27分別產生分流訊號I11-I18，選擇電路24中的各個類比開關分別接收分流訊號I11-I18，各個導通的類比開關分別將分流訊號I11-I18匯入其中一感應線圈201-208，使感應線圈201-208上先後地形成激勵電流訊號I1-I8，以在感應線圈201-208處產生激勵磁場，使指標元件1儲能。
詳細而言，請參照圖7，以感應線圈201-203為例，可程式控制電流源電路27耦接每一類比開關T11-T13、T21-T23、T31-T33。可程式控制電流源電路27包含三輸出端O1、O2、O3，輸出端O1耦接類比開關T11、T21、T31，輸出端O2耦接類比開關T12、T22、T32，輸出端O3耦接類比開關T13、T23、T33。在電能轉磁能模式中，為避免感應線圈201-203之間產生互感而影響指標元件1之儲能行為，控制電路22在同一時間點係控制耦接其中一感應線圈的類比開關為導通，並先後地控制耦接各感應線圈201-203的各類比開關T11-T13、T21-T23、T31-T33為導通，使感應線圈201、202、203上先後地形成激勵電流訊號I1、I2、I3。
舉例來說，控制電路22可在第一時間點控制類比開關T11-T13均為導通而其他類比開關T21-T23、T31-T33均為截止，接著控制電路22在第二時間點控制類比開關T21-T23均為導通而其他類比開關T11-T13、T31-T33均為截止，控制電路22在第三時間點控制類比開關T31-T33均為導通而其他類比開關T11-T13、T21-T23均為截止；並且，控制電路22控制可程式控制電流源電路27產生分流訊號I11、I12、I13，分流訊號I11、I12、I13分別經由可程式控制電流源電路27的輸出端O1、O2、O3輸出。當類比開關T11-T13導通時，分流訊號I11、I12、I13分別由輸出端O1、O2、O3流至類比開關T11、T12、T13，類比開關T11、T12、T13分別發送分流訊號I11、I12、I13至第一感應線圈201，也就是分流訊號I11、I12、I13分別經由類比開關T11、T12、T13匯入第一感應線圈201的其中一端，使第一感應線圈201上形成激勵電流訊號I1（以下稱為第一激勵電流訊號I1），且第一激勵電流訊號I1的電流值為分流訊號I11、I12、I13之電流值之總和。
同樣地，當類比開關T21-T23導通時，為導通之類比開關T21、T22、T23分別發送分流訊號I11、I12、I13至第二感應線圈202，分流訊號I11、I12、I13分別經由類比開關T21、T22、T23匯入第二感應線圈202的其中一端，使第二感應線圈202上形成激勵電流訊號I2（以下稱為第二激勵電流訊號I2），且第二激勵電流訊號I2的電流值為分流訊號I11、I12、I13之電流值之總和。同樣地，當類比開關T31-T33導通時，為導通之類比開關T31、T32、T33分別發送分流訊號I11、I12、I13至第三感應線圈203，分流訊號I11、I12、I13分別經由類比開關T31、T32、T33匯入第三感應線圈203的其中一端，使第三感應線圈203上形成激勵電流訊號I3（以下稱為第三激勵電流訊號I3），且第三激勵電流訊號I3的電流值為分流訊號I11、I12、I13之電流值之總和。
基此，分流訊號I11、I12、I13在匯入感應線圈201、感應線圈202、或感應線圈203之前係流經三個類比開關T11-T13、三個類比開關T21-T23或三個類比開關T31-T33，當激勵電流訊號I1、I2、I3具有較大的電流值時，相較於以一個類比開關接收可程式控制電流源電路27產生之大電流，以三個類比開關T11-T13、T21-T23、T31-T33分別承受大電流之分流可使每一個類比開關承載之電流不致過大，也就是激勵電流訊號I1、I2、I3的電流值分散至各類比開關，激勵電流訊號I1、I2、I3的電流值將不受限於類比開關的可承受電流限制，可程式控制電流源電路27甚至可產生具有較大電流值之分流訊號I11、I12、I13，使匯合後分別產生具有更大電流值之激勵電流訊號I1、I2、I3流經感應線圈201-203，使更大電能轉換成更大磁能，不致受限於類比開關之最大承載電流，進而提升指標元件1之儲能效率。
其中，值得說明的是，圖7係以可程式控制電流源電路27產生相同之分流訊號I11、I12、I13流至類比開關T11-T13、類比開關T21-T23或類比開關T31-T33為例，然而，本案不以此為限，可程式控制電流源電路27亦可產生不同之分流訊號分別流至類比開關T11-T13、T21-T23或T31-T33，使感應線圈201-203上先後形成具有不同電流值之激勵電流訊號I1、I2、I3。再者，在控制類比開關T11-T13、T21-T23、T31-T33為導通或截止時，前述之第一時間點早於第二時間點且第二時間點早於第三時間點，或者，第二時間點亦可早於第一時間點且第一時間點早於第三時間點，依此類推，不再贅述。
參照圖8，圖8為類比開關T11-T13、T21-T23、T31-T33之一實施例之電路示意圖。各類比開關T11-T13、T21-T23、T31-T33具有致能端EN，用以決定此類比開關是致能還是禁能。各類比開關T11-T13、T21-T23、T31-T33具有控制端A1、第一端T1、第二端T2及第三端T3。類比開關T11-T13、T21-T23、T31-T33之控制端A1耦接控制電路22。各類比開關T11-T13、T21-T23、T31-T33之第一端T1分別耦接感應線圈201-203，各類比開關T11-T13、T21-T23、T31-T33之第二端T2分別耦接訊號處理電路211-213，各類比開關T11-T13、T21-T23、T31-T33之第三端T3分別耦接可程式控制電流源電路27，也就是類比開關T11-T13之間為並聯，類比開關T21-T23之間為並聯且類比開關T31-T33之間為並聯。在接收模式中，控制電路22可藉由各類比開關T11-T13、T21-T23、T31-T33之控制端A1根據前述之第一連接模式及第二連接模式選擇性地控制類比開關T11-T13、T21-T23、T31-T33為導通或截止。若類比開關T11-13、T21-23、T31-33為導通，感應訊號S1-S3可分別地由第一端T1輸入並經由第二端T2分別地輸出至訊號處理電路211-213。
在電能轉磁能模式中，控制電路22可藉由各類比開關T11-T13、T21-T23、T31-T33之控制端A1控制每一類比開關T11-T13、T21-T23、T31-T33均為導通。在可程式控制電流源電路27產生分流訊號I11、I12、I13之後，當類比開關T11-T13導通時，分流訊號I11、I12、I13係分別經由每一類比開關T11-T13之第三端T3輸入，分流訊號I11、I12、I13再經由每一類比開關T11-T13之第一端T1分別輸出至感應線圈201；或者，當類比開關T21-T23導通時，分流訊號I11、I12、I13係分別經由每一類比開關T21-T23之第三端T3輸入，分流訊號I11、I12、I13再經由每一類比開關T21-T23之第一端T1分別輸出至感應線圈202；或者，當類比開關T31-T33導通時，分流訊號I11、I12、I13係分別經由每一類比開關T31-T33之第三端T3輸入，分流訊號I11、I12、I13再經由每一類比開關T31-T33之第一端T1分別輸出至感應線圈203。
在一實施例中，電磁感應式座標定位裝置2係在前述之接收模式中以複數預設工作頻率中之一者通訊於指標元件1。電磁感應式座標定位裝置2在通訊於指標元件1時係藉由感應線圈201-208中之任一者自指標元件1接收電磁訊號。為使電磁感應式座標定位裝置2與指標元件1之間能正確地溝通，控制電路22在運作時更判斷電磁訊號是否穩定，控制電路22可偵測電磁訊號之電壓位準，並判斷電磁訊號之電壓位準是否處在一預設臨界範圍，例如預設臨界範圍可為一預設電壓值之負5%與正5%之範圍間。當電磁訊號之電壓位準未處在預設臨界範圍時，表示電磁訊號受雜訊干擾，控制電路22則控制電磁感應式座標定位裝置2以複數預設工作頻率中之另一者通訊於指標元件1，直到電壓位準處在預設臨界範圍中。
舉例來說，電磁感應式座標定位裝置2之設計者可預先判斷易受雜訊干擾之干擾頻帶，並選擇出較適合電磁感應式座標定位裝置2與指標元件1溝通之複數工作頻率作為預設工作頻率，例如設計者可選擇500  KHz、750 KHz、1 MHz作為三個工作頻率，且電磁感應式座標定位裝置2可預設地以其中一預設工作頻率溝通於指標元件1，例如500 KHz，當控制電路22判斷出電磁感應式座標定位裝置2以500 KHz通訊於指標元件1時接收之電磁訊號不穩定時，控制電路22可控制電磁感應式座標定位裝置2切換至750 KHz之工作頻率或1 MHz之工作頻率，控制電路22再判斷自指標元件1接收之電磁訊號是否穩定以決定是否切換電磁感應式座標定位裝置2之工作頻率，直到自指標元件1接收之電磁訊號穩定為止。
綜上所述，根據本案之電磁感應式座標定位裝置之一實施例，以複數感應線圈同步地耦合拾取指標元件的位置，可提升指標元件之位置資訊之報點率，且根據複數感應線圈同時產生之複數感應訊號計算出指標元件的位置資訊具有較佳之精確度。再者，本案更可降低類比開關的電流限制，並使流至感應線圈之激勵電流增加，使電能更有效率地轉為磁能，進而提升指標元件之儲能效率。進一步，本案之電磁感應式座標定位裝置係可調整的進行工作頻帶之切換，以避開受雜訊干擾之干擾頻帶，進而提升系統之整體效能。
雖然本案已以實施例揭露如上然其並非用以限定本案，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本案之保護範圍當視後附之專利申請範圍所界定者為準。
1:指標元件 2:電磁感應式座標定位裝置 201:第一感應線圈 202:第二感應線圈 203:第三感應線圈 204-208:感應線圈 211:第一訊號處理電路 212:第二訊號處理電路 213:第三訊號處理電路 214-218:訊號處理電路 21A:放大器 21B:放大器 21C:放大器 21D:濾波器 21E:整流器 21F:積分器 21G:解調器 22:控制電路 24:選擇電路 25:匯流排介面 26:加解密電路 27:可程式控制電流源電路 29:工作區域 3:電子裝置 S1:第一感應訊號 S2:第二感應訊號 S3:第三感應訊號 S4-S8:感應訊號 P1-P8:經訊號處理後之訊號 T11:第一類比開關 T12:第二類比開關 T21:第三類比開關 T22:第四類比開關 T13:類比開關 T23:類比開關 T31-T33:類比開關 A1:控制端 T1:第一端 T2:第二端 T3:第三端 EN:致能端 I1:第一激勵電流訊號 I11-I13:分流訊號 I18:分流訊號 I2:第二激勵電流訊號 I21-I23:分流訊號 I3:第三激勵電流訊號 I31-I33:分流訊號 I4-I8:激勵電流訊號 O1,O2,O3:輸出端
[圖1] 為根據本案之電磁感應式座標定位裝置之一實施例與適用於電磁感應式座標定位裝置之指標元件之一實施例的外觀示意圖。 [圖2] 為根據本案之電磁感應式座標定位裝置之一實施例與適用於電磁感應式座標定位裝置之指標元件之另一實施例的外觀示意圖。 [圖3] 為圖1之電磁感應式座標定位裝置之一實施例之電路示意圖。 [圖4] 為圖3之電磁感應式座標定位裝置之部份元件之一實施例之電路示意圖。 [圖5] 為圖3之電磁感應式座標定位裝置之訊號處理電路之一實施例之方塊示意圖。 [圖6] 為根據本發明之電磁感應式座標定位裝置之另一實施例之電路示意圖。 [圖7] 為圖6之電磁感應式座標定位裝置之部份元件之一實施例之電路示意圖。 [圖8] 為圖4及圖7之類比開關之一實施例之電路示意圖。
201:第一感應線圈
202:第二感應線圈
203:第三感應線圈
204-208:感應線圈
211:第一訊號處理電路
212:第二訊號處理電路
218:訊號處理電路
22:控制電路
24:選擇電路
S1:第一感應訊號
S2:第二感應訊號
S3:第三感應訊號
S4-S8:感應訊號
P1:經訊號處理後之訊號
P2:經訊號處理後之訊號
P8:經訊號處理後之訊號

Claims (10)

  1. 一種電磁感應式座標定位裝置，適於一指標元件，該電磁感應式座標定位裝置包含：一第一感應線圈，用以在該指標元件鄰近時產生一第一感應訊號；一第二感應線圈，與該第一感應線圈之間沿一軸向交錯地排列，用以在該指標元件鄰近時產生一第二感應訊號；一第一訊號處理電路，耦接該第一感應線圈及該第二感應線圈，用以電性連接該第一感應線圈及該第二感應線圈中之一者，以對該第一感應訊號及該第二感應訊號中之一者進行一第一訊號處理程序；一第二訊號處理電路，耦接該第一感應線圈及該第二感應線圈，用以在該第一訊號處理電路電性連接該第一感應線圈及該第二感應線圈中之一者時，電性連接該第一感應線圈及該第二感應線圈中之另一者，以對該第一感應訊號及該第二感應訊號中之另一者進行一第二訊號處理程序；及一控制電路，耦接該第一訊號處理電路及該第二訊號處理電路，用以根據經該第一訊號處理程序及該第二訊號處理程序處理後之該第一感應訊號及該第二感應訊號計算該指標元件之位置資訊；其中該電磁感應式座標定位裝置係依據該指標元件之一電磁訊號，以複數預設工作頻率中之一者通訊於該指標元件。
  2. 如請求項1所述之電磁感應式座標定位裝置，更包含：一第一類比開關，耦接在該第一感應線圈與該第一訊號處理電路之間，且受控於該控制電路； 一第二類比開關，耦接在該第一感應線圈與該第二訊號處理電路之間，且受控於該控制電路；一第三類比開關，耦接在該第二感應線圈與該第一訊號處理電路之間，且受控於該控制電路；及一第四類比開關，耦接在該第二感應線圈與該第二訊號處理電路之間，且受控於該控制電路；其中，該第一類比開關與該第二類比開關係擇一地導通，該第三類比開關與該第四類比開關係擇一地導通，該第一類比開關與該第三類比開關係擇一地導通，第二類比開關與該第四類比開關係擇一地導通，使該第一訊號處理電路接收該第一感應訊號與該第二感應訊號中之一者，且該第二訊號處理電路接收該第一感應訊號與該第二感應訊號中之另一者。
  3. 如請求項2所述之電磁感應式座標定位裝置，其中該控制電路係在該電磁感應式座標定位裝置之一接收模式中控制該第一類比開關與該第二類比開關之間擇一地導通，且控制該第三類比開關與該第四類比開關之間擇一地導通，且控制該第一類比開關與該第三類比開關之間擇一地導通，且控制該第二類比開關與該第四類比開關之間擇一地導通。
  4. 如請求項3所述之電磁感應式座標定位裝置，更包含一可程式控制電流源電路耦接該第一類比開關、該第二類比開關、該第三類比開關及該第四類比開關，且該可程式控制電流源電路耦接該控制電路，其中在該電磁感應式座標定位裝置之一電能轉磁能模式中，該控制電路在一第一時間點控制該第一類比開關及該第二類比開關導通並控制該第三類比開關及該第四類比開關截止，且該控制電路在一第二時間點控制該第 三類比開關及該第四類比開關導通並控制該第一類比開關及該第二類比開關截止，且該控制電路控制該可程式控制電流源電路產生兩分流訊號，當該第一類比開關及該第二類比開關導通時，該兩分流訊號分別經由該第一類比開關及該第二類比開關匯入該第一感應線圈之其中一端，且當該第三類比開關及該第四類比開關導通時，該兩分流訊號分別經由該第三類比開關及該第四類比開關匯入該第二感應線圈之其中一端。
  5. 如請求項4所述之電磁感應式座標定位裝置，其中該可程式控制電流源電路包含一第一輸出端及一第二輸出端，該第一輸出端耦接該第一類比開關及該第三類比開關，該第二輸出端耦接該第二類比開關及該第四類比開關，該可程式控制電流源電路藉由該第一輸出端及該第二輸出端分別輸出該兩分流訊號。
  6. 如請求項4所述之電磁感應式座標定位裝置，其中該兩分流訊號匯入該第一感應線圈後在該第一感應線圈上形成一第一激勵電流訊號，該兩分流訊號匯入該第二感應線圈後在該第二感應線圈上形成一第二激勵電流訊號，該指標元件根據該第一激勵電流訊號及該第二激勵電流訊號進行儲能。
  7. 如請求項1所述之電磁感應式座標定位裝置，其中該第一訊號處理電路及該第二訊號處理電路分別包含一放大器、一濾波器、一整流器、一積分器及一解調器。
  8. 如請求項1所述之電磁感應式座標定位裝置，其中該電磁感應式座標定位裝置在通訊於該指標元件時藉由該第一感應線圈及該第二感應線圈中之任一者自該指標元件接收該電磁訊號，該控制電路更判 斷該電磁訊號之一電壓位準是否處在一預設臨界範圍，當該電壓位準未處在該預設臨界範圍時，該控制電路控制該電磁感應式座標定位裝置以該些預設工作頻率中之另一者通訊於該指標元件。
  9. 如請求項8所述之電磁感應式座標定位裝置，其中當該電壓位準未處在該預設臨界範圍時，該控制電路控制該電磁感應式座標定位裝置以該些預設工作頻率中之另一者通訊於該指標元件，直到該電壓位準處在該預設臨界範圍。
  10. 如請求項1所述之電磁感應式座標定位裝置，更包含一選擇電路耦接在該第一感應線圈與該第一訊號處理電路之間，且耦接在該第二感應線圈與該第二訊號處理電路之間，該選擇電路用以電性連接該第二訊號處理電路於該第一感應線圈及該第二感應線圈中之一者，且電性連接該第一訊號處理電路於該第一感應線圈及該第二感應線圈中之另一者。
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