CN101517517A - 带有导体片的操作工具 - Google Patents

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CN101517517A CNA2007800351307A CN200780035130A CN101517517A CN 101517517 A CN101517517 A CN 101517517A CN A2007800351307 A CNA2007800351307 A CN A2007800351307A CN 200780035130 A CN200780035130 A CN 200780035130A CN 101517517 A CN101517517 A CN 101517517A
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Abstract

一种廉价地制造的操作工具，关于该操作工具的定向的信息或各种类型的识别信息能够告知给该操作工具，且开关能够设置在该操作工具内。操作工具(100)包括多个导体片(102)，该操作工具安装在能够通过检测交叉的线圈组的耦合系数的变化来检测导体的导体检测器的检测平面上。该导体片具有例如圆形、正方形或环状的外形。多个导体片中的至少一部分可以布置为预定图案，使得导体检测器能够检测操作工具的方向。

Description

带有导体片的操作工具
技术领域
本发明涉及用于操作计算机或游戏装置的操作工具，且更特别地涉及带有导体片的操作工具，所述导体片与能检测被置于导体检测器的检测平面上的导体片位置的导体检测器组合使用，以操作计算机或游戏装置。
背景技术
作为用于操作计算机或游戏装置的典型的操作工具，已知有键盘、鼠标等。另外，也存在其上印刷有诸如条形码的光学图案的卡片式操作工具(专利文献1)。另外，作为用于信息从读取设备输入/向读取设备输出的操作的操作工具，其中嵌入了半导体集成电路的磁卡或IC卡等是已知的。
另外，已知使用导体作为位置指示器的数据板，或使用能够由开关打开或闭合的线圈的数据板(专利文献2)。
专利文献1：日本专利申请公开No.2002-301264
专利文献2：日本专利申请公开No.10-198494
发明内容
本发明要解决的问题
然而，在专利文献1中公开的其上印制有光学图案的操作工具中，照相机单元用作图案读取部分，使得读取平面的厚度增加，从而导致设备尺寸的增加以及成本的增加。这使得难于将此技术应用于家庭游戏装置的操作工具。另外，在磁卡或IC卡的情况中，由于使用了待嵌入的昂贵的磁带或IC，难于以低成本制造操作工具本身。
另外，在专利文献2中公开的技术仅能够检测导体的位置坐标，但不能检测位置指示器的方向或识别信息。另外，在指示器使用能够由开关打开/闭合的线圈的情况中，指示部分仅在开关闭合时才能够检测到，使得不可能模拟鼠标行为。
鉴于上述情形做出了本发明，且其目的是提供能以低成本制造的操作工具，该操作工具不仅包括表示操作工具的方向的信息，而且包括操作工具的各种识别信息，且包括开关。
用于解决问题的手段
为了实现上述目的，根据本发明，提供了置于导体检测器的检测平面上的操作工具，所述导体检测器能够通过检测相互交叉的环线圈组之间的耦合系数的变化来检测导体，操作工具包括能由导体检测器检测的多个导体片。
多个导体片中的至少一个可以具有圆形形状、矩形形状或环形形状。
多个导体片中的至少一个可以是环线圈，该环线圈具有用于打开/闭合环线圈的环的开关。
多个导体片中的至少三个可以布置为允许导体检测器检测操作工具的方向的图案。
多个导体片中的至少一个可以具有允许导体检测器检测操作工具的方向的形状。
多个导体片中的至少一些可以布置为允许操作工具具有识别信息的预定图案。
操作工具还可以具有绕垂直于检测平面的轴线旋转的旋转元件，且多个导体片中的至少一个可以布置在旋转元件上。
操作工具可以具有卡的形状，且多个导体片每个都可由薄膜制成。
多个导体片可各具有等于或稍大于导体检测器的环线圈中的每一个的宽度的宽度。
本发明的优点
本发明具有的优点：能够以非常低的成本将表示操作工具的方向的信息和各种识别信息提供给操作工具。另外，通过提供开关，能够实现类似鼠标的输入装置。另外，因为导体检测器的检测平面能够形成为薄片，所以能够以低成本将导体检测器应用于家庭游戏装置等。
具体实施方式
将参考附图描述根据本发明的优选实施例。图1是说明用于检测本发明的操作工具的导体检测器的构造的示意图。如图1中所示，导体检测器包括由相互交叉的环线圈组2和3、驱动部分10和检测部分20构成的检测平面1。驱动部分10和检测部分20通过驱动线圈开关30和检测线圈开关40连接到环线圈组2和3。当本发明的操作工具100置于检测平面1上时，导体检测器检测被布置在操作工具100内的导体片102。
交叉的环线圈组由以这种相互交叉的方式堆叠的驱动环线圈组2和检测环线圈组3构成。在图1的例子中，环线圈布置为使得它们部分地相互重叠以增加分辨率。然而，交叉的环线圈2和3的构造不限于图1中所示的，而是可以是任何合适的构造，只要环线圈组2和3的交叉点相互电磁耦合。例如，驱动环线圈组2和检测线圈组3可以以不重叠但在同一平面上相互平行的方式布置。能够使用检测器来检测本发明的操作工具，该检测器由如此交叉的环线圈组构成且具有能检测耦合系数的变化的薄的检测平面。
驱动部分10驱动驱动环线圈组2。更具体地，驱动部分10主要由高频振荡器11和驱动放大器12构成。通过驱动线圈开关30，驱动部分10相继连接到各驱动环线圈以相继驱动所述驱动环线圈。可以采用其中通过改变用于每个驱动环线圈的驱动频率来一次驱动所有驱动环线圈的构造。
检测部分20从检测环线圈组3检测驱动环线圈和检测环线圈之间的耦合系数的变化(电磁耦合程度的变化)。更具体地，检测部分20主要由检测放大器21和同步检测部分22形成。检测部分20通过检测线圈开关40相继地连接到各检测环线圈，以相继地检测来自检测环线圈的感应电流或感应电压。同步检测部分22也连接到振荡器11的输出，计算来自振荡器11的输出与检测环线圈的输出的乘积，且将该乘积对时间进行积分。可以采用其中通过为每个检测环线圈单独提供检测电路或通过利用频率滤波电路等来从所有检测环线圈耦合系数的变化的构造。
使用具有这种构造的导体检测器来检测本发明的操作工具。即，交叉电以矩阵形式布置。即能够获得交叉点上的x-y坐标上的耦合系数的变化，以此能够检测布置在操作工具内的导体片。用于检测本发明的操作工具的导体检测器的构造不限于图1中所示的构造，而是可以是任何合适的构造，只要能够在多个位置上检测耦合系数的变化。例如，检测平面可以通过简单地使每个都包括平行布置的环线圈的线圈组交叉而形成，或可以如本发明人的日本专利申请No.2006-169145中所公开的那样形成。即，环线圈组的交叉点可以直接耦合，或可以通过待放置的操作工具的导体片间接耦合。
在图2中示出了根据本发明的操作工具的例子。图2是用于说明形成为卡形的操作工具的例子的俯视图。如图2中所示，本发明的操作工具100包括布置在基板101上或内的多个导体片102。基板101具有卡的形状，以形成图2的例子中的卡形操作工具。然而，本发明不限于此，而是操作工具可以具有任何形状，只要导体片布置在检测平面附近，使得它们被导体检测器检测。基板101的材料的例子包括塑料、PET、纸张等。然而，基板101的材料不限于上述材料，而可以是具有非导电和非磁性特性的任何材料。
另外，导体片102可以具有任何形状，只要它具有导电性且构造为由导体检测器检测。例如，通过将诸如铝的薄膜附接到基板101，能够以低成本获得导体片102。替代地，能够通过将导电墨水印刷在基板101上来获得导体片图案。在图2的例子中，导体片102具有圆形形状。然而，本发明不限于此，而是导体片102可以形成为任何其他形状，例如矩形形状或环形形状。待布置的多个导体片的形状不需要彼此相同，而是它们可以根据由导体检测器检测的形状图案的使用而形成为各种不同的形状。例如，可以采用其中导体检测器能够根据导体片在操作工具上的数量或布置结构的差异来识别操作工具的构造。虽然该识别可以通过改变导体片的尺寸实现，但优选的是，布置在操作工具上的导体片的尺寸在导体检测器的检测精度或环线圈组的间距宽度(pitchwidth)方面彼此相等。
由于导体检测器不检测未知尺寸的导体片而是检测预定尺寸的导体片，所以能够将导体片的宽度(直径或边长)事先设定为对于导体检测器最优的尺寸。即，在导体检测器构造为不检测操作工具的导体片的形状而是检测导体片的存在/不存在或导体片的布置结构的情况中，导体片的宽度优选地等于或稍大于导体检测器的环线圈组中的每一个的宽度。此构造能够增加导体片的检测灵敏度。导体检测器构造为检测由于在环线圈的交叉点处在每个导体片内生成的涡电流的影响所导致的电磁耦合变化，使得当将导体片的宽度设定为容易生成涡电流的值时能够改进导体检测器的检测可靠性。
在需要识别导体片的形状的情况中，例如在需要相互区别地检测圆形形状导体片和环形形状导体片的情况中，环线圈组的线圈宽度或间距相对于导体片更密，使得能够以高分辨率检测导体片。
在本发明的操作工具上的导体片不需要如图2所示地规则布置，而是可以根据由导体检测器检测的图案的使用而布置为各种图案。例如，在图2所示的操作工具100的情况中，仅一些导体片(在此情况中，导体片102a至102c)布置在固定的位置上以检测操作工具的方向，且其余的导体片以规则的图案布置，使得能够基于导体片在预定位置b0至b7处的存在/不存在来识别操作工具。在图2所示的例子中，固定在三个位置处的导体片102a至102c布置为允许导体检测器检测操作工具100的方向的图案。在使操作工具的方向可检测的情况中，不仅其中三个导体片以非对称方式布置在固定的位置处的构造而且各种布置图案都可以应用，只要它们布置为允许导体检测器检测操作工具的方向的特定图案。例如，导体片可以布置为L形或T形形状。另外，导体片可以布置为I形形状，使得它们之间的间隔不同。如上所述，通过使用至少三个导体片，可以检测操作工具的方向。在使用卡形操作工具的情况中，当被固定用于检测操作工具的方向的导体片以非对称方式布置时，能够识别出置于导体检测器上的卡的边(前边或后边)。
在图2所示的操作工具100中，当导体片任意布置在预定位置b0至b7上时，能够向操作工具提供特定的识别信息。即，能够基于导体片在预定位置b0至b7处的存在/不存在来提供8位的编码识别信息。因此，指示导体片不存在的位信息“0”以及指示导体片存在的位信息“1”能够通报给导体检测器。在图2所示的例子的情况中，导体片仅布置在b0处，使得编码识别信息为“10000000”。导体片的布置图案不限于图2中所示的，而是可以进行各种修改，只要导体片布置为预定图案。例如，导体片可以成行布置。另外，所使用的导体片的数量不限于8(即，8位编码信息)，而是可以根据用途来合适地确定。
用于提供识别信息的上述布置结构能够通过提供用于检测操作工具的方向的导体片102a至102c来识别。然而，当使得导体片的用于提供识别信息的布置结构自身可检测操作工具的方向时，消除了对仅用于方向检测而另外提供导体片的需求。具体地，可以考虑这种构造，即其中用于提供识别信息的导体片的一些位固定地用于方向检测。
将参考图3来描述设置在本发明的操作工具上的导体片的另一构造。图3是用于说明本发明的操作工具的例子的俯视图，其中一些导体片由每个都具有用于打开/闭合环的开关的环线圈构成。在图3中，与图2中相同的附图标记表示与图2中相同的部件，且重复的描述被省略。在图3的操作工具110上设置有环线圈103。环线圈103具有用于打开/闭合环线圈103的环的开关103a。在开关103a处于OFF状态的情况中，即环线圈103的环打开的情况中，环线圈103不被导体检测器检测到，而在开关103a处于ON状态的情况中，即环线圈103的环串起的情况中，环线圈103被导体检测器检测到。通过使用此构造，能够通过开关的ON/OFF操作传送动态信息。在环线圈103的线宽相对于导体检测器的环线圈组的间距宽度较大的情况中，环线圈103的形状被导体检测器检测到而与开关103a的ON/OFF状态无关，使得环线圈103的线宽优选地小于环线圈103间距宽度。
例如，如图3中所示，通过使用每个都具有开关103a的两个环线圈103，能够实现类似于在计算机中使用的鼠标的操作工具。本发明的操作工具具有多个导体片。因此，即使所有开关103a都处于OFF状态，例如导体片102a至102c的其他导体片也被检测到，使得能够检测操作工具100的位置。也能够通过使用导体片102a至102c来检测操作工具的方向，使得即使存在每个都具有开关的多个环线圈，也能够容易地检测到例如哪个环线圈处于ON状态。因此，能够实现类似于点击鼠标右键或点击鼠标左键的操作。
在操作工具用于游戏装置的情况中，该开关能够例如分配给导弹发射按钮。由于能够在操作工具中提供开关以及向操作工具提供识别信息，所以能够以低成本实现其中例如能够通过改变卡(即，操作工具)来改变武器类型的构造。具体地，在图3的操作工具100中，导体片102布置在b3和b4处。在此构造中，当环线圈103的两个开关都处于OFF状态时，由b0至b7表示的编码信息为“00011000”。当两个开关中的一个或两个转到ON时，编码信息变为“00011010”、“00011001”或“00011011”。通过将这种编码信息输入到游戏装置，能够指定武器类型或能够操作导弹发射按钮的ON/OFF。如上所述，通过使用本发明的操作工具，能够进行预定特性、点、物品等的输入，或基于包括识别信息和开关状态的编码信息对屏幕上的物体的操作说明。虽然在图3的例子中环线圈103布置在位b6和b7的位置处，但本发明不限于此，而是带有开关的环线圈可以布置在与识别信息无关的位置处。
如上所述，由导体检测器检测的信息被输入到计算机或游戏装置以引起预定的操作。因为实际上能够存在无限数量的位信息或图案信息，所以本发明的操作工具能够用作例如商品管理标签。在此情况中，诸如物品号或产品号的编码信息能够由导体片的布置图案表示。另外，当导电墨水印刷在例如纸张上作为导体片时，与包含诸如RFID的IC芯片的标签相比，能够以低成本制造标签。此时，导体片由环线圈构成且将切断部分提供给环线圈作为开关。然后，例如，能够通过切断环线圈来生成检查代码。另外，能够通过用导电墨水笔等标记操作工具的预定位置来形成识别信息。
将参考图4来描述设置在本发明的操作工具上的导体片的又一种构造。图4是用于说明本发明的卡形操作工具的例子的俯视图，其中多个导体片布置在旋转元件上。在图4中，与图1或图2中的那些相同的附图标记表示与图1或图2中的那些相同的部件，且重复的描述被省略。旋转元件121提供在图3所示的操作工具120上。旋转元件121设置在图3所示的操作工具120上。旋转元件121构造为绕垂直于导体检测器的轴线旋转。在图4的例子中，盘形旋转元件121设置在卡形基板101上并与之平行。在旋转元件121上设置有多个导体片104。当至少三个导体片设置在旋转元件121上时，能够检测旋转元件121的旋转方向。虽然在图4的例子中导体片104具有环形形状，但本发明不限于此。例如，导体片104可具有圆形形状、矩形形状或任何其他形状。在此例子中，旋转元件121旋转以引起导体片的位置旋转地移动。因此，导体片自身优选具有非方向性的形状，例如圆形形状或环形形状。导体检测器能够实时检测导体片在检测平面上的移动，使得当使用具有这种旋转机构的操作工具时，能够实现体积控制功能等。
如果必要，则构成用于检测操作工具的方向的图案的导体片122可以在不同于旋转元件121的部分处布置在基板101上。以此构造，能够将导体片的由于旋转元件的旋转所导致的移动与导体片的由于基板的移动所导致的移动加以区分。当用于方向检测的导体片和布置在旋转元件上的导体片的总数为三个或更多时，能够基于导体片之间的位置关系来检测操作工具的方向和旋转元件的旋转方向。另外，如果必要，可以向操作工具提供参考图2描述的识别信息。
本发明的操作工具不限于上述例子，而是可以不偏离本发明的技术构思的范围的情况下进行各种修改。例如，可以采取其中将上述例子组合以在具有旋转机构的操作工具上提供具有开关的环形导体片的构造。另外，导体检测器不限于上述例子，而是可以是合适的构造，只要它能够检测多个导体的位置。
附图说明
图1是说明用于检测本发明的操作工具的导体检测器的构造的示意图；
图2是用于说明形成为卡形的本发明的操作工具的例子的俯视图；
图3是用于说明本发明的操作工具的例子的俯视图，其中，一些导体片由各具有用于打开/闭合环的开关的环线圈构成；和
图4是用于说明本发明的操作工具的例子的俯视图，其中，多个导体片布置在旋转元件上。
附图标记解释
1检测平面
2驱动环线圈组
3检测环线圈组
10驱动部分
11振荡器
12驱动放大器
20检测部分
21检测放大器
22同步检测部分
30驱动线圈开关
40检测线圈开关
100、110、120操作工具
101基板
102、104、122导体片
102环线圈
103a开关
121旋转元件
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种置于导体检测器的检测平面上的操作工具，所述导体检测器能够通过检测相互交叉的环线圈组之间的耦合系数的变化来检测导体，所述操作工具包括能够被所述导体检测器检测的多个导体片，所述多个导体片中的至少一些导体片被布置为允许所述操作工具具有识别信息的预定图案。
2.根据权利要求1所述的操作工具，其中所述多个导体片中的至少一个导体片具有圆形形状、矩形形状或环形形状。
3.根据权利要求1或2所述的操作工具，其中所述多个导体片中的至少一个导体片是环线圈，该环线圈具有用于打开/闭合所述环线圈的环的开关。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的操作工具，其中所述多个导体片中的至少三个导体片被布置为允许所述导体检测器检测所述操作工具的方向的图案。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的操作工具，其中所述多个导体片中的至少一个导体片具有允许所述导体检测器检测所述操作工具的方向的形状。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的操作工具，所述操作工具还包括绕垂直于所述检测平面的轴线旋转的旋转元件，其中所述多个导体片中的至少一个导体片布置在所述旋转元件上。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的操作工具，其中所述操作工具具有卡的形状，且所述多个导体片每个都由薄膜制成。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的操作工具，其中所述多个导体片每个具有的宽度等于或稍大于所述导体检测器的所述环线圈组中的每一个的宽度。

Claims (9)

1.一种置于导体检测器的检测平面上的操作工具，所述导体检测器能够通过检测相互交叉的环线圈组之间的耦合系数的变化来检测导体，所述操作工具包括能够被所述导体检测器检测的多个导体片。
2.根据权利要求1所述的操作工具，其中所述多个导体片中的至少一个导体片具有圆形形状、矩形形状或环形形状。
3.根据权利要求1或2所述的操作工具，其中所述多个导体片中的至少一个导体片是环线圈，该环线圈具有用于打开/闭合所述环线圈的环的开关。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的操作工具，其中所述多个导体片中的至少三个导体片被布置为允许所述导体检测器检测所述操作工具的方向的图案。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的操作工具，其中所述多个导体片中的至少一个导体片具有允许所述导体检测器检测所述操作工具的方向的形状。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的操作工具，其中所述多个导体片中的至少一些导体片被布置为允许所述操作工具具有识别信息的预定图案。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的操作工具，所述操作工具还包括绕垂直于所述检测平面的轴线旋转的旋转元件，其中所述多个导体片中的至少一个导体片布置在所述旋转元件上。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的操作工具，其中所述操作工具具有卡的形状，且所述多个导体片每个都由薄膜制成。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的操作工具，其中所述多个导体片每个具有的宽度等于或稍大于所述导体检测器的所述环线圈组中的每一个的宽度。
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