TWI899911B

TWI899911B - 輸入裝置

Info

Publication number: TWI899911B
Application number: TW113111093A
Authority: TW
Inventors: 洪宗澤; 汪鴻利; 李林營; 陳俊豪; 黃秋鳳
Original assignee: 立邁科技股份有限公司
Priority date: 2024-03-25
Filing date: 2024-03-25
Publication date: 2025-10-01
Also published as: TW202538483A; US20250298473A1; CN120704542A

Abstract

輸入裝置包括編碼板、連接結構、諧振電路以及M-1個第一電容。編碼板具有N個欄位，各欄位並具有M個分區，各欄位的分區的至少其中之一上具有電極。欄位中，相對應的各分區上的電極電性耦接至多個接點的每一者，其中接點包括一第一接點以及M-1個第二接點。連接結構用以決定是否使第一接點與第二接點的至少其中之一相連接。諧振電路電性耦接至第一接點，用以提供具有編碼頻率的編碼信號。M-1個第一電容分別電性耦接在第二接點與諧振電路間。

Description

輸入裝置

本發明是有關於一種輸入裝置，且特別是有關於一種可提升所接收的輸入信號的正確性的輸入裝置。

習知的滑鼠和滾輪、光學或機械編碼器，透過延時切換的多個開關，配合邏輯電路或處理器可快速判斷滾輪滾動方向。然而，電磁感應(Electro-Magnetic Resonance,EMR)筆或滑鼠上要透過滾輪，以判讀光學或機械編碼器訊號將極其困難。通常EMR筆以諧振方式來傳遞感應板與EMR筆或滑鼠資訊，由於EMR的報點率(report rate)通常為100~1000，在這樣的速度上，要透過習知技術的滾輪、光學或機械編碼器極容易產生判別失敗的情形。

本發明提供一種輸入裝置，可提升所接收的輸入信號的正確性。

本發明的輸入裝置包括編碼板、連接結構、諧振電路以及M-1個第一電容。編碼板具有N個欄位，各欄位並具有M個分區，各欄位的分區的至少其中之一上具有電極。欄位中，相對應的各分區上的電極電性耦接至多個接點的每一者，其中接點包括一第一接點以及M-1個第二接點，其中N=2^M-1，M為大於1的整數。連接結構用以決定是否使該第一接點與該些第二接點的至少其中之一相連接。諧振電路電性耦接至第一接點，用以提供具有編碼頻率的編碼信號。M-1個第一電容分別電性耦接在第二接點與諧振電路間。

基於上述，本發明的輸入裝置透過連接結構以使諧振電路電性耦接至一個或多個第一電容，並根據所電性耦接的一個或多個第一電容的電容值來調整所產生的編碼信號的編碼頻率。本發明的輸入裝置透過辨識編碼信號的編碼頻率來獲知使用者所進行的輸入命令，可降低因信號判別不及而造成的輸入信號接收失敗的現象。

100:輸入裝置

110、310:編碼板

120、120’、120”、320:連接結構

130、500:諧振電路

410、420:架構

510:控制器

C1~C4、CB:電容

CP1:中心部位

D1、D2:位移

ECS:編碼信號

EP1~EP4:電極

F1~F16:欄位

INCMD:輸入命令

L1~L5、CE1~CE5、CE1’~CE4’、CE1”~CE4”、CT:接點

LA1:電感

O1:圓心點

PP2~PP5:延伸部位

W1~W5:導線

Z1~Z4:分區

圖1繪示本發明一實施例的輸入裝置的示意圖。

圖2A以及圖2B分別繪示本發明實施例的輸入裝置中的編碼板以及連接結構的實施方式的示意圖。

圖3A以及圖3B分別繪示本發明實施例的輸入裝置中的編碼板以及連接結構的實施方式的示意圖。

圖4A以及圖4B繪示本發明實施例的輸入裝置中的編碼板的分層架構的示意圖。

圖5繪示本發明實施例的輸入裝置的諧振電路的實施方式的示意圖。

請參照圖1，圖1繪示本發明一實施例的輸入裝置的示意圖。輸入裝置100包括編碼板110、連接結構120、諧振電路130以及多個電容C1~C4。編碼板110與連接結構120相互電性耦接。連接結構120並電性耦接至多個接點L1~L5，其中，搭配編碼板110，連接結構120可使接點L1與接點L2~L5的至少其中之一相連接，或者，連接結構120也可使接點L1與接點L2~L5的任一都不相連接。

諧振電路130電性耦接至接點L1，並透過接點L1以電性耦接至連接結構120。電容C1~C4分別電性耦接至接點L2~L5。當各個接點L2~L5電性耦接至接點L1時，對應的各個電容C1~C4可與諧振電路130相互並聯耦接。諧振電路130中可具有內建的電容。諧振電路130中的內建電容可根據接點L1與接點L2~L5間的連接關係，來與電容C1~C4中的其中之一或多個相互並聯，或者與電容C1~C4的任一者相互斷開。諧振電路130用以產生一編碼信號ECS，此編碼信號ECS具有一編碼頻率，且編碼頻率可對應內建電容與電容C1~C4所形成的等效變容值來進行調整。在本實施例中，當內建電容不與電容C1~C4的任一者相互連接時，編碼信號ECS可具有最高的編碼頻率，當內建電容與所有的電容C1~C4相互並聯耦接時，編碼信號ECS可具有最低的編碼頻率。

在本實施例中，電容C1~C4的電容值可以均不相等。在本發明一實施例中，電容C1~C4的電容值可以依序成為一等比數列，電容C1~C4的電容值比例如可以為1：2：4：8。

在本實施例中，當輸入裝置100例如為滑鼠(或電磁感應(Electro-Magnetic Resonance,EMR)筆)時，連接結構120可對應配置在滑鼠的滾輪上。當使用者使滾輪產生轉動時，連接結構120可對應產生移動或是轉動，並改變接點L1與接點L2~L5間的連接關係。相對應的，諧振電路130所產生的編碼信號ECS的編碼頻率可對應滾輪的轉動來進行調變。據此，輸入裝置100可透過感測編碼信號ECS的編碼頻率的變化，來獲知使用者傳輸的輸入命令。

關於編碼板110以及連接結構120的實施細節，可參照圖2A以及圖2B，圖2A以及圖2B分別繪示本發明實施例的輸入裝置中的編碼板以及連接結構的實施方式的示意圖。在圖2A中，編碼板110可具有多個欄位F1~F8，各個欄位F1~F8並具有多個分區Z1~Z4。其中，欄位F1~F8的數量N等於2的M-1次方，M則為分區的數量，M為大於1的整數。在各個欄位F1~F8的各個分區Z1~Z4中，可以設置或不設置電極EP1~EP4的任一者。

此外，在編碼板110上，對應不同欄位F1~F8的相同分區Z1~Z4上的所有電極相互電性連接，並分別電性耦接至接點 L1~L4。在細節上，欄位F1~F8中的分區Z1上的電極EP1可透過導線共同連接至接點L1；欄位F1~F8中的分區Z2上的電極EP2可透過導線共同連接至接點L2；欄位F1~F8中的分區Z3上的電極EP3可透過導線共同連接至接點L3；欄位F1~F8中的分區Z4上的電極EP4可透過導線共同連接至接點L4。

另外，在本實施例中，欄位F1~F8的分區Z1中均設置電極EP1；欄位F1~F8的分區Z2中，僅有半數設置有電極EP2；欄位F1~F8的分區Z3中，僅有半數設置有電極EP3；欄位F1~F8的分區Z4中，同樣僅有半數設置有電極EP4。以編碼的角度來觀察，若各欄位F1~F8的各分區Z2~Z4中有設置電極時可表示二進位值1，而各欄位F1~F8的各分區Z2~Z4中無設置電極時可表示二進位值0，則本實施例中，欄位F1可對應數碼值0(二進位000)；欄位F2可對應數碼值1(二進位001)；...；欄位F8可對應數碼值7(二進位111)。

值得一提的，在編碼板110的實體配置上，欄位F1~F8可以不需要根據對應的數碼值的大小來進行排列，而可以任意的順序來進行設置。而其中的欄位以及分區的數量也不限於圖2A的繪示，其中分區的數量可以為大於1的任意整數，欄位的數量則可以為2^M-1。

在圖2B中，連接結構120則可移動式的設置在編碼板110上。對應編碼板110上多個分區Z1~Z4的位置，連接結構120的本體為一導電結構，並可具有多個接點CE1~CE4。其中，接點 CE1~CE4用以電性耦接連接結構120所在位置的對應欄位F1~F4上的多個分區Z1~Z4上的電極。

例如，當連接結構120在欄位F1的上方時，連接結構120上的接點CE1可以與分區Z1中的電極EP1相互電性耦接，並電性耦接至接點L1(接點CE2~CE4空接)。而基於欄位F1的分區Z2~Z4中並無設置電極，因此，連接結構120並不與接點L2~L4相互電性耦接。此時接點L1不與接點L2~L4相互電性耦接。當連接結構120根據使用者的輸入命令產生位移D1的移動時，此時的連接結構120’位在欄位F4上方，連接結構120’的接點CE1’、CE2’以及CE3’分別與欄位F4中的分區Z1~Z3上的電極EP1~EP3電性耦接(接點CE4’空接)。也因此，接點L1、L2、L3可透過連接結構120’共同相互電性耦接。另外，當連接結構120根據使用者的輸入命令產生位移D2的移動時，此時的連接結構120”位在欄位F8上方，連接結構120”的接點CE1”、CE2”、CE3”、CE4”分別與欄位F8中的分區Z1~Z4上的電極EP1~EP4電性耦接。也因此，接點L1、L2、L3、L4可透過連接結構120”共同相互電性耦接。

在本實施方式中，其中接點L1為第一接點，而接點L2~L4可以為多個第二接點。其中，第一接點(接點L1)電性耦接至分區Z1(為第一分區)上的多個電極EP1，第二接點(以接點L2為範例)，則可電性耦接至非第一分區的第二分區(分區Z2)上的各個電極EP2。再以連接結構120’為範例，連接結構120’除透過接點CE1’連接至接點L1(第一接點)外，並透過接點CE2’、CE3’ 以及CE4’以使對應具有電極EP2、EP3、EP4的分區的接點L2、L3、L4為選中連接點，並使接點L1與選中接點L2、L3、L4相互電性耦接。

以下請參照圖3A至圖3B，圖3A以及圖3B分別繪示本發明實施例的輸入裝置中的編碼板以及連接結構的實施方式的示意圖。在圖3A中，編碼板310具有多個環繞中心部位的多個欄位F1~F16。各個欄位F1~F16具有五個分區，欄位F1~F16的多個分區可以多個同心圓的方式環繞中心部位。且各個欄位F1~F16的多個分區由中心部位向外放射。以欄位F16為範例，其中的第一分區用以設置電極CE1；第二分區用以設置電極CE2；第三分區用以設置電極CE3；第四分區用以設置電極CE4；以及第五分區用以設置電極CE5。而以欄位F4為範例，其中的第一分區用以設置電極CE1；第二分區至第三分區無設置；第四分區用以設置電極CE4；以及第五分區用以設置電極CE5。

在編碼板310中，第一分區的電極CE1可透過導線(未繪示)以電性耦接至接點L1；第二分區的電極CE2可透過導線(未繪示)以電性耦接至接點L2；第三分區的電極CE3可透過導線(未繪示)以電性耦接至接點L3；第四分區的電極CE4可透過導線(未繪示)以電性耦接至接點L4；以及，第五分區的電極CE5可透過導線(未繪示)以電性耦接至接點L5。

在本實施例中，根據各欄位F1~F16中第二至第五分區中的電極CE2~CE5的配置狀態，欄位F1~F16分別具有數碼值0(二進位0000)~15(二進位1111)。

在圖3B中，連接結構320可對應編碼板310為環形結構。連接結構320具有一圓形的中心部位CP1，其中，中心部位CP1可對應編碼板310中第一分區的位置。中心部位CP1上可具有多個接點以電性耦接至編碼板310上第一分區的多個電極EP1。連接結構320可另具有多個弧形的延伸部位PP2~PP5。延伸部位PP2~PP5上分別具有多個接點CE2~CE5。接點CE2~CE5用以對應不同編碼板310上不同欄位的第二分區至第五分區，並用以電性耦接第二分區至第五分區上的電極。並且，本實施例中的中心部位CP1以及延伸部位PP2~PP5均可為導電結構。

值得一提的，連接結構320可以基於圓心點O1進行轉動。並藉以調整接點CE2~CE5分別對應的欄位F1~F16。連接結構320可與滑鼠或EMR筆上的滾輪機構連動，並用以接收使用者的輸入命令。

以下請參照圖4A以及圖4B，圖4A以及圖4B繪示本發明實施例的輸入裝置中的編碼板的分層架構的示意圖。在圖4A中，架構410為編碼板400的第一層架構的示意圖。架構410上設置多個電極CE1~CE5，其中，電極CE1設置在架構410中的最內圈，並形成一圓環。電極CE2~CE5分別設置在環繞上述圓環的多個同心環上。在圖4A中，電極CE1~CE5的設置細節於圖3中的實施內容相類似，在此不多贅述。

在圖4B中，架構420為編碼板400的第二層架構的示意圖。架構410與420相互重疊配置。架構420中具有多條導線W1~W5，各導線W1~W5上具有多個接點CT。導線W1~W5並分別電性耦接至接點L1~L5。並且，導線W1透過接點以電性耦接至架構410中的電極CE1；導線W2透過接點以電性耦接至架構410中的電極CE2；導線W3透過接點以電性耦接至架構410中的電極CE3；導線W4透過接點以電性耦接至架構410中的電極CE4；以及，導線W5透過接點以電性耦接至架構410中的電極CE5。

以下請參照圖5，圖5繪示本發明實施例的輸入裝置的諧振電路的實施方式的示意圖。諧振電路500電性耦接至控制器510以及接點L1。諧振電路500並可透過接點L1以電性耦接至接點L2~L4的至少其中之一。透過使接點L1與接點L2~L4間產生電性耦接，可使電容C1~C4的至少其中之一與諧振電路500相互電性耦接。

在本實施例中，諧振電路500包括電容CB以及電感LA1。電容CB以及電感LA1相互並聯耦接。其中，電感LA1可用以感應外部提供的一電磁波信號，諧振電路500可根據電磁波信號以產生編碼信號ECS。其中，編碼信號ECS具有一編碼頻率，而編碼頻率的大小，可以與諧振電路500上的等效電容值相關聯。在本實施例中，透過使接點L1與接點L2~L4的至少其中之一相互電性耦接，或使接點L1與接點L2~L4不相連接，可以改變諧振電路500上的等效電容值。而接點L1與接點L2~L4間的連接關係可以透過連接結構，搭配編碼板，進行轉動或是移動等動作來進行調整。而連接結構與編碼板間的互動關係，在前述的實施例中已有詳細的說明，在此恕不多贅述。

在本實施例中，以電容C1~C4的電容值分別為1pf(皮法拉)、2pf、4pf、8pf為範例，接點L1與接點L2~L4的連接關係與電容C1~C4透過並聯累積所提供的等效電容的關係可如下表所示：

其中，電容C1~C4透過並聯累積所提供的等效電容可進一步與電容CB進行並聯，並藉以調整編碼信號ECS的編碼頻率。

在另一方面，控制器510可用以接收編碼信號ECS，並透過偵測編碼信號ECS的編碼頻率來獲得使用者的輸入命令INCMD。其中，控制器510可具有頻率檢測電路，其中頻率檢測電路可應用本領域通常知識者所熟知的頻率檢測電路來實施，沒有特別的限制。

在本實施例中，當滾輪帶動連接結構以向第一方向滾動時，輸入裝置可對應提供依序遞增的數碼值0000->0001->0010->0011->.....->1110->1111，並對應提供等效電容1pf->2pf->3pf->4pf->.....->14pf->15pf至諧振電路500。諧振電路500可對應使編碼信號ECS的編碼頻率由高至低依序產生變化。當然，輸入裝置可對應提供依序遞減的數碼值1111->1110->1101-> 1100->.....->0001->0000，並對應提供等效電容15pf->14pf->13pf->12pf->....->2pf->1pf至諧振電路500。諧振電路500可對應使編碼信號ECS的編碼頻率由低至高依序產生變化。控制器510可用依據編碼信號ECS的編碼頻率的變化趨勢，來產生獲得使用者的輸入命令INCMD。

綜上所述，本發明的輸入裝置設置一編碼板，並透過連接結構來使編碼板上的第一接點來與各個第二接點相連接或不相連接，來調整第二接點上的多個電容與諧振電路間的連接關係。藉此，使用者的輸入命令的發送動作可對應調整諧振電路上的等效電容值，並調整編碼信號的編碼頻率。如此一來，本發明的輸入裝置可透過解析編碼信號的編碼頻率的變化趨勢來獲得輸入命令，在高速的報點率的操作下，仍可正確的解讀出輸入命令。

100:輸入裝置110:編碼板120:連接結構130:諧振電路C1~C4:電容ECS:編碼信號L1~L5:接點

Claims

一種輸入裝置，包括：一編碼板，具有N個欄位，各該欄位並具有M個分區，各該欄位的該些分區的至少其中之一上具有電極，該些欄位中，相對應的各該分區上的該些電極電性耦接至多個接點的每一者，其中該些接點包括一第一接點以及M-1個第二接點，其中N=2^M-1，M為大於1的整數；一連接結構，用以決定是否使該第一接點與該些第二接點的至少其中之一相連接；一諧振電路，電性耦接至該第一接點，用以提供具有一編碼頻率的一編碼信號；以及M-1個第一電容，分別電性耦接在該些第二接點與該諧振電路間，其中，該連接結構可移動式的設置在該編碼板上，該連接結構具有一導電結構的本體，以及分別對應該編碼板上的該些分區的該些接點，該些接點用以連接各該欄位上的該些分區上的該至少其中之一電極，其中該連接結構為環形結構並具有多個弧形的延伸部位，該些延伸部位上分別具有該些接點，該些接點分別對應不同的該些欄位上。
如請求項1所述的輸入裝置，其中該諧振電路包括：一電感；一第二電容，與該電感相互並聯耦接，其中，該電感用以感應一電磁波信號，該諧振電路根據該電磁波信號以產生該編碼信號。
如請求項2所述的輸入裝置，其中該連接結構使該第一接點與該些第二接點的任一不相連接。
如請求項2所述的輸入裝置，其中該連接結構選擇該些第二接點的至少其中之一為至少一選中連接點，並使該第二電容與該至少一選中連接點對應的各該第一電容相互並聯耦接。
如請求項1所述的輸入裝置，其中該編碼板具有一中心部位，該些欄位環繞該中心部位，各該欄位的該些分區由該中心部位向外放射設置。
如請求項5所述的輸入裝置，其中該些分區中最接近該中心部位者為一第一分區，各該欄位的該第一分區均設置各該電極。
如請求項6所述的輸入裝置，其中該連接結構具有一第一連接端以及M-1個第二連接端，該第一連接點電性耦接至該第一分區上的該些電極，各該第二連接端電性耦接至非該第一分區的不同分區的各該電極。
如請求項1所述的輸入裝置，其中各該欄位上的各該分區上有無設置各該電極的狀態對應一二進位值，該些欄位分別對應的多個數碼值彼此間不相同。
如請求項1所述的輸入裝置，其中該編碼信號的該編碼頻率根據該第二接點與該第一接點的連接狀態，具有N種變化。
如請求項1所述的輸入裝置，更包括：一控制器，電性耦接該諧振電路，根據該編碼信號的該編碼頻率以獲得一輸入命令。