CN102736750A - 位置指示器 - Google Patents

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Abstract

一种位置指示器,和位置检测传感器一起使用,能够抑制无谓的电力消耗,实现省电力化。包括:第1电极(6),用于接收来自位置检测传感器(2)的交流信号;发送信号生成电路(100),生成用于位置检测传感器检测位置的信号;与第1电极不同的第2电极(7),被供给由发送信号生成电路生成的信号;信号检测电路(200),检测是否经由第1电极接收到来自位置检测传感器的交流信号;以及发送控制电路(300),与来自信号检测电路的输出对应而控制从发送信号生成电路经由第2电极发送信号。与检测到经由第1电极接收的来自位置检测传感器的交流信号的情况对应而从第2电极发送用于位置检测传感器检测位置的信号。

Description

位置指示器
技术领域
本发明涉及一种和位置检测传感器一起使用的位置指示器。
背景技术
以往提出了和位置检测传感器一起使用的各种位置指示器。例如专利文献1(日本特开平7-295722号公报)及专利文献2(日本特开平8-272509号公报)中公开了如下坐标输入装置,即在位置指示器内包括交流信号产生器,并且包括作为其驱动电源的电池,位置检测传感器检测与从该位置指示器送出的交流信号对应的信号,由此检测位置指示器的位置。
此外,在专利文献3(日本特开2007-183809号公报)中公开了如下位置指示器,即包括对笔尖的导体切换信号接收时和信号发送时的开关电路,包括具有所谓的半双工通信的结构的信号处理电路,并且包括电池作为其驱动电源。
在该专利文献3的位置指示器中,开关电路通过定时控制电路来按每预定期间切换为信号接收侧和信号发送侧,在接收信号时,笔尖的导体接收来自位置检测传感器的交流信号,在信号处理电路中生成与此同步的交流信号。并且,在开关电路切换为信号发送侧的期间,从位置检测传感器接收了交流信号的笔尖的导体向位置检测传感器发送在信号处理电路中生成的交流信号。位置检测传感器通过检测来自该位置指示器的信号,检测位置指示器的位置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平7-295722号公报
专利文献2:日本特开平8-272509号公报
专利文献3:日本特开2007-183809号公报
上述专利文献1~3中所公开的位置指示器包括电源开关,在该电源开关接通时,从作为驱动电源的电池始终向交流信号产生器和信号处理电路供给电源电压。因此,在电源开关接通时,即使位置指示器没有在位置检测传感器上处于操作状态,即没有处于和位置检测传感器一起使用的状态时,也始终从电池向各部分供给电源电压,存在消耗电力的问题。
根据位置指示器的使用状况,频繁地接通/断开电源开关,由此在一定程度上能够抑制无谓的电力消耗,但是此时必须频繁地操作电源开关,在使用电池作为驱动电源时给电池的更换频度带来影响。
发明内容
本发明考虑到以上问题点,其目的在于提供一种位置指示器,能够抑制无谓的电力消耗,实现省电力化。
为了解决上述课题,本发明的一种位置指示器,和位置检测传感器一起使用,其特征在于,包括:第1电极,用于接收来自上述位置检测传感器的交流信号;发送信号生成电路,生成用于上述位置检测传感器检测位置的信号;与上述第1电极不同的第2电极,被供给由上述发送信号生成电路生成的信号;信号检测电路,检测是否经由上述第1电极接收到来自上述位置检测传感器的交流信号;以及发送控制电路,与来自上述信号检测电路的输出对应而控制从上述发送信号生成电路经由上述第2电极发送信号,上述第1电极及上述第2电极配置于上述位置指示器的同一端部,与检测到经由上述第1电极接收的来自上述位置检测传感器的交流信号的情况对应而从上述第2电极发送用于上述位置检测传感器检测位置的信号。
上述结构的本发明的位置指示器在来到位置检测传感器上等的与该位置检测传感器一起使用的位置时,通过信号检测电路检测经由第1电极从位置检测传感器接收的交流信号。这样,与来自该信号检测电路的输出对应而由发送控制电路控制为:从第2电极向位置检测传感器发送来自发送信号生成电路的用于位置检测传感器检测位置的信号。
而在信号检测电路未检测到来自位置检测传感器的交流信号的状态,即,本发明的位置指示器不在位置检测传感器上,不处于和位置检测传感器一起使用的状态时,由发送控制电路控制为:不从第2电极向位置检测传感器发送来自发送信号生成电路的信号。
根据本发明的位置指示器,仅在该位置指示器位于位置检测传感器上等的与该位置检测传感器一起使用的位置时,向位置检测传感器发送来自发送信号生成电路的信号,抑制无谓的电力消耗,实现省电力化。
附图说明
图1是用于概括说明本发明的位置指示器的第1实施方式的概念性结构及其处理动作的图。
图2是用于说明本发明的位置指示器的第1实施方式的结构例的图。
图3是表示本发明的位置指示器的第1实施方式的电路结构的一例的电路图。
图4是表示使用本发明的位置指示器的位置检测传感器的一例的图。
图5是表示本发明的位置指示器的第2实施方式的电路结构的一例的电路图。
图6是表示本发明的位置指示器的第3实施方式的电路结构的一例的电路图。
图7是用于一起说明本发明的位置指示器的第3实施方式和位置检测传感器的图。
图8是表示本发明的位置指示器的第3实施方式的第1变形例的电路结构的一例的电路图。
图9用于一起说明本发明的位置指示器的第3实施方式的第1变形例和位置检测传感器的图。
图10是表示本发明的位置指示器的第3实施方式的第2变形例的电路结构的一例的电路图。
图11是表示本发明的位置指示器的第4实施方式的电路结构的一例的电路图。
图12是表示本发明的位置指示器的第5实施方式的电路结构的一例的电路图。
图13是表示本发明的位置指示器的第6实施方式的电路结构的一例的电路图。
具体实施方式
[第1实施方式]
以下,参照附图说明本发明的位置指示器的实施方式。图1是用于概括说明本发明的第1实施方式的位置指示器1的概念性结构及其处理动作的图,是表示位置指示器1位于静电电容式的位置检测传感器2的板面上的状态的图。此外,图2是用于说明位置指示器1的详细结构例的图,图2(A)是位置指示器1的局部纵剖视图,图2(B)是图2(A)的局部放大图,图2(C)是表示位置指示器1的外观的一部分的图。在本实施方式中,位置指示器1形成为外观具有棒状的输入笔形状。
本实施方式的位置指示器1具有棒状的框体3。该框体3通过由绝缘材料例如合成树脂构成的中空的圆筒状形状的绝缘体部31构成。并且,在本实施方式中,框体3的绝缘体部31的外周表面的至少操作者把持该位置指示器1的部分被由例如金属构成的导电体部32覆盖。
在框体3内配置有印刷线路板41。覆盖框体3的外周表面的导电体部32与该印刷线路板41的接地导体电连接。
在印刷线路板41上除了具有由电阻及电容器、IC(IntegratedCircuit:集成电路)等构成的多个电子部件、导电图案42a及42b等线路图案、以及后述的升压变压器等以外,还具有在本例中用于表示位置指示器1的发送驱动状态的接通/断开的LED(Light Emitting Diode:发光二极管)43等,形成有位置指示器1的内部处理电路40。如图1及图2所示,该内部处理电路40包括发送信号生成电路100、信号检测电路200及发送控制电路300。
此外,在本实施方式中,在框体3内能够容纳电池5,内部处理电路40的电源电压由该电池5来生成。在图2(A)中,电池连接端子52是与印刷线路板41上的内部处理电路40中所包含的电源电路电连接的端子,设置于印刷线路板41的端部。电池5的正极侧电极51与该电池连接端子52接触而电连接。虽然省略了图示,但电池5的负极侧电极与印刷线路板41的接地导体直接连接。或者,电池5的负极侧电极与和框体3的导电体部32电连接的弹性位移的端子按压接触而与印刷线路板41的接地导体连接。
如后文所述,LED43构成为:通过基于信号检测电路200的检测输出的发送控制电路300的控制,从位置指示器1发送出发送信号生成电路100中所生成的发送信号的状态时点灯,此外在从位置指示器1没有发送出发送信号的状态时灭灯。与LED43的位置对应的框体3的外周表面上设置有透光部件43L。使用者通过该透光部件43L确认LED43的点灯、灭灯,从而能够确认位置指示器1是否发送信号的状态。
此外,在框体3的外周表面上还设置有滑动操作部44,用于手动改变内部处理电路40的发送信号生成电路100上所设置的后述的可变电阻器107的电阻值,从而改变位置指示器1的信号检测灵敏度。
构成框体3的中空的圆筒状形状的绝缘体部31的中心轴方向上的一个端部侧成为逐渐变细的锥部33。在该锥部33的外周侧,安装有由例如环状的导电材料构成的周边电极6。另外,周边电极6和框体3的外周表面的导电体部32在两者之间夹设有绝缘体部31,从而被绝缘。
周边电极6在本例中构成第1电极,通过贯通绝缘体部31的引线导体部件61与印刷线路板41的导体图案42a电连接。该导体图案42a在本例中与内部处理电路40的发送信号生成电路100及信号检测电路200的输入端连接。
此外,在本实施方式中,从锥部33的中空部向外部突出而设置有中心电极7。中心电极7在本例中构成第2电极。该中心电极7包括由例如导电性的金属构成的棒状导体71和设置于该棒状导体71的前端的弹性保护导体72。棒状导体71被设置为:从框体3内的印刷线路板41内的预定的位置贯通锥部33的中空部而向外部突出。弹性保护导体72是用于在位置指示器1与位置检测传感器2接触时防止位置检测传感器2的指示输入面受损并且增大与指示输入面的接触面积的部件,在本例中,弹性保护导体72由导电性的弹性部件构成。另外,导电性的弹性部件的表面根据需要被树脂覆盖。此外,也可以省略该弹性保护导体72。在该情况下,可以由例如导电性的弹性部件构成棒状导体71。
该中心电极7在本例中构成第2电极,棒状导体71的与设置有弹性保护导体72的一侧相反侧的端部相对于印刷线路板41固定,并且与导电图案42b电连接。该导电图案42b在本例中与内部处理电路40的发送信号生成电路100的输出端连接。
此外,在周边电极6与中心电极7之间,设置有用于有效地防止彼此的电干扰的屏蔽部件8。在本实施方式中,屏蔽部件8被设置为包围中心电极7,由此屏蔽部件8夹设于周边电极6与中心电极7之间,尽可能减小周边电极6与中心电极7之间的耦合电容。
如图2(A)的前端部的放大图即图2(B)所示,屏蔽部件8通过在内壁面形成有绝缘层82的由导电部件构成的筒状导体81构成。筒状导体81与印刷线路板41的接地导体电连接。
并且,通过将中心电极7的棒状导体71容纳于内壁面为绝缘层82的筒状导体81的中空部内,从而使用屏蔽部件8包围中心电极7。在图2的例子中,中心电极7的弹性保护导体72的一部分也被屏蔽部件8的筒状导体81包围。
周边电极6与屏蔽部件8的筒状导体81在两者之间夹设绝缘体部31的锥部33而被绝缘,中心电极7与屏蔽部件8的筒状导体81在两者之间夹设屏蔽部件8的筒状导体81的内壁面的绝缘层82而被绝缘。
另外,在图2的例子中,仅对中心电极7实施了屏蔽,但也可以对周边电极6实施屏蔽。或者,也可以对周边电极6和中心电极7双方实施屏蔽。
此外,在图2的例子中,中心电极7的棒状导体71的整体被屏蔽部件8包围而实施了屏蔽,但至少对周边电极6与中心电极7接近的部分夹设屏蔽部件8即可。
接着,说明内部处理电路40的结构例。图3是表示内部处理电路40的电路结构例的图。内部处理电路40如上所述包括发送信号生成电路100、信号检测电路200及发送控制电路300,在本例中,发送控制电路300由对发送信号生成电路100的电源电压的供给进行控制的电源电路构成。
如图3所示,作为第1电极的例子的周边电极6经由与导电图案42a连接的连接端子401,与发送信号生成电路100及信号检测电路200的输入端连接。此外,连接有发送信号生成电路100的输出端的导体图案42b上所连接的连接端子402,与作为第2电极的例子的中心电极7连接。
发送控制电路(电源电路)300包括DC/DC转换器301,该DC/DC转换器301的电压输入端Vin上供给有来自电池5的直流电压。
该DC/DC转换器301包括使能端子EN,在该使能端子EN为高电平时,成为驱动状态(激活(active)状态),从电池5的电压生成电源电压+Vcc而从电压输出端Vout输出,向发送信号生成电路100供给。从而,发送信号生成电路100成为驱动状态,生成发送信号,从中心电极7向位置检测传感器2送出发送信号。
而在使能端子EN为低电平时,DC/DC转换器301成为非驱动状态(休眠状态),停止从电压输出端Vout产生电源电压+Vcc,由此停止向发送信号生成电路100供给电源电压+Vcc。从而,发送信号生成电路100成为非驱动状态。因此,不生成发送信号,不进行来自位置指示器1的发送信号的发送动作。
在此,作为DC/DC转换器301,使用例如リニアテクノロジ一(Linear Technology)公司制的DC/DC转换器“LTC3525”。在该DC/DC转换器“LTC3525”中,SHDN端子为使能端子EN。
在发送控制电路300中,在DC/DC转换器301的电压输出端Vout与接地导体之间,连接有电阻302及上述LED43的串联电路。此外,DC/DC转换器301的电压输出端Vout经由电阻303及电阻304的串联连接与接地导体连接,从电阻303及电阻304的连接点向发送信号生成电路100输出基准电压Vref(=Vcc/2)。
在该发送控制电路300中,在使能端子EN为高电平且DC/DC转换器301为驱动状态时,从其电压输出端Vout产生电源电压+Vcc,LED43点灯。从而,通过该LED43的点灯,向使用者通知电源电压+Vcc及基准电压Vref向发送信号生成电路100的供给。即,通过LED43的点灯,向使用者报告发送信号生成电路100被驱动并且从位置指示器1送出发送信号。
此外,在使能端子EN为低电平且DC/DC转换器301为非驱动状态时,从其电压输出端Vout停止产生电源电压+Vcc,因此LED43灭灯。从而,通过该LED43的灭灯,通知电源电压+Vcc及基准电压Vref向发送信号生成电路100的供给停止。即,通过LED43的灭灯,向使用者报告发送信号生成电路100停止了驱动并且没有从位置指示器1送出发送信号。
信号检测电路200是检测来自位置检测传感器2的交流信号的电路,将作为其检测结果的输出信号作为使能控制信号供给到发送控制电路300的DC/DC转换器301的使能端子EN。向该信号检测电路200始终供给有来自电池5的电压作为其驱动电压(电源电压)。
在本例中,信号检测电路200包括脉冲生成电路201、可再触发单稳态多谐振荡器202及使能控制信号生成电路203。
脉冲生成电路201的输入端经由连接端子401与周边电极6连接。在位置指示器1位于位置检测传感器2上时,如图1所示,位置指示器1的周边电极6与位置检测传感器2经由静电电容C1耦合。如后文所述,来自位置检测传感器2的交流信号经由静电电容C1及周边电极6,作为电流信号供给到连接端子401,输入到脉冲生成电路201。
脉冲生成电路201若在其输入端上供给有来自位置检测传感器2的交流信号,则根据该交流信号生成脉冲信号,作为输出信号进行输出。但是,在位置指示器1没有位于位置检测传感器2上时,没有经由周边电极6接收交流信号。因此,在脉冲生成电路201中不生成脉冲信号,没有脉冲信号作为输出信号输出。
该脉冲生成电路201的输出信号被供给到可再触发单稳态多谐振荡器202的触发端子。该可再触发单稳态多谐振荡器202的时间常数被设定为比从位置检测传感器2产生的交流信号的周期长。因此,若产生根据来自位置检测传感器2的交流信号生成的脉冲信号作为脉冲生成电路201的输出信号,则可再触发单稳态多谐振荡器202始终产生低电平的翻转输出信号。但是,在没有产生脉冲作为脉冲生成电路201的输出信号时,可再触发单稳态多谐振荡器202的翻转输出信号始终成为高电平的信号。该可再触发单稳态多谐振荡器202的翻转输出信号被供给到使能控制信号生成电路203。
使能控制信号生成电路203包括在其基极接收可再触发单稳态多谐振荡器202的翻转输出信号的开关晶体管204、充放电用的电容器205及充电用电阻206。电池5的正极侧端子经由充电用电阻206连接到充放电用的电容器205的一端侧,该电容器205的另一端侧与接地端子连接。并且,电阻206和电容器205的连接点连接到开关晶体管204的集电极,并且连接到发送控制电路300的DC/DC转换器301的使能端子EN。即,在电阻206和电容器205的连接点上所获得的信号为信号检测电路200的检测输出信号,成为DC/DC转换器301的使能控制信号。
如上所述,在没有产生脉冲信号作为脉冲生成电路201的输出信号时,可再触发单稳态多谐振荡器202的翻转输出信号成为高电平的信号,因此开关晶体管204成为导通状态。因此,在电容器205中没有充电电流流过,电阻206和电容器205的连接点的使能控制信号成为低电平。即,DC/DC转换器301的使能端子EN成为低电平,DC/DC转换器301成为非驱动状态(休眠状态),停止从电压输出端Vout产生电源电压+Vcc。从而,不会向发送信号生成电路100供给电源电压+Vcc及基准电压Vref。
另一方面,若产生根据来自位置检测传感器的交流信号生成的脉冲信号作为脉冲生成电路201的输出信号,则可再触发单稳态多谐振荡器202的翻转输出信号成为低电平,因此开关晶体管204截止。此时,从电池5经由电阻206向电容器205供给充电电流,电容器205被充电。因此,电阻206和电容器205的连接点的使能控制信号成为高电平,DC/DC转换器301成为驱动状态,从其电压输出端Vout产生电源电压+Vcc,并且产生基准电压Vref而供给到发送信号生成电路100。
这样,在位置指示器1的内部处理电路40中,根据信号检测电路200的检测输出信号,控制从发送控制电路300向发送信号生成电路100供给电源电压,从而控制从该发送信号生成电路100发送发送信号。
并且,在该情况下,若通过信号检测电路200检测到来自位置检测传感器2的交流信号,则根据该信号检测电路200的检测输出信号被控制:来自发送控制电路300的电源电压+Vcc供给到发送信号生成电路100。在位置指示器1没有在位置检测传感器2上处于操作状态时,信号检测电路200不检测来自位置检测传感器2的交流信号,因此不向发送信号生成电路100供给电源电压+Vcc,不进行发送信号生成电路100中的发送信号的生成及发送。因此,位置指示器1没有在位置检测传感器2上处于操作状态时,能够减小电池5的电力消耗。
并且,若将位置指示器1放置在位置检测传感器2上,并要进行指示位置的操作,则通过信号检测电路200检测到来自位置检测传感器2的交流信号,从发送控制电路(电源电路)300自动向发送信号生成电路100供给电源电压+Vcc,该发送信号生成电路100被驱动。即,位置指示器1仅在和位置检测传感器2一起使用时,自动向发送信号生成电路100供给电源电压+Vcc。因此,电池5仅在需要时消耗电力,因此能够实现显著的省电力化。
接着,说明发送信号生成电路100。发送信号生成电路100在本实施方式中构成信号增强处理电路,包括传感放大器101、信号放大率可变电路102及升压变压器103。
该信号增强处理电路中所进行的信号增强处理中除了包括将输入信号的信号电平放大到预定的信号电平的处理之外,还包括改变输入信号的波形的处理、或控制输入信号的相位的处理。例如,在输入信号为具有正弦波这样的信号波形的信号的情况下,包括在其信号电平小的区域增大其信号电平的变化率,在信号波形为极大值或极小值的区域减小其变化率的处理。此外,在具有矩形波这样的信号波形的输入信号的情况下,包括在其信号波形的上升区域或下降区域增强其信号电平的变化率来形成陡峭的信号波形,或者增大该区域的振幅电平的处理。此外,还能够适用于进行补偿相对于输入信号的相位差或者保持预定的相位差这样的相位控制。在信号增强处理电路中,上述各种信号处理与上述信号电平的放大处理组合,或者与信号电平的放大处理独立地适用来进行信号增强处理。
在本例中,传感放大器101包括运算放大器104和在该运算放大器104的反向输入端子与输出端子之间所连接的电容器105。运算放大器104的反向输入端子连接到与周边电极6连接的连接端子401。此外,从发送控制电路300向运算放大器104的非反向输入端子供给上述基准电压Vref。
从而,在位置指示器1位于位置检测传感器2上,并且经由静电电容C1与位置检测传感器2耦合时,来自位置检测传感器2的交流信号作为电流信号经由静电电容C1及周边电极6供给到连接端子401,向传感放大器101输入。电容器105用于检测经由静电电容C1输入的电流信号。在此,在本发明中,作为交流信号,与其波形无关。无论是矩形波信号及正弦波信号等任何波形的交流信号均可输入。
并且,传感放大器101对作为电流信号经由连接端子401输入的交流信号进行相位翻转,并且向信号放大率可变电路102输出。
信号放大率可变电路102包括运算放大器106和在该运算放大器106的反向输入端子与输出端子之间所连接的可变电阻器107。该可变电阻器107的电阻值是由使用者滑移图2(C)所示的滑动操作部44来通过手动进行可变控制的。并且,通过手动对该可变电阻器107的电阻值进行可变设定,从而该信号放大率可变电路102的放大率被可变设定,其结果是对位置指示器1的信号检测灵敏度进行控制。
通过该信号放大率可变电路102放大的交流信号被供给到升压变压器103的初级线圈103a。该升压变压器103的初级线圈103a的匝数n1与次级线圈103b的匝数n2之比被设定为次级线圈103b侧的匝数大(n1<n2),例如n1∶n2=1∶10。因此,在升压变压器103的次级线圈103b侧,信号放大率可变电路102的输出信号的振幅根据匝数之比被倍增,获得大振幅的交流信号(电压信号)。
升压变压器103的次级线圈103b的一端与连接端子402连接。此外,连接端子402与被屏蔽部件8屏蔽的中心电极7的棒状导体71连接。升压变压器103的次级线圈103b的另一端与印刷线路板41的接地导体连接。从而,通过发送信号生成电路100成为大振幅的交流信号电压的输出信号经由连接端子402供给到中心电极7。
从而,若位置指示器1在位置检测传感器2上,且位置指示器1的周边电极6与位置检测传感器2经由静电电容C1耦合,则交流信号经由位置指示器1的中心电极7从位置指示器1反馈到位置检测传感器2。
接着,说明本例的静电电容式的位置检测传感器2。本例的静电电容式的位置检测传感器2中,传感器电极由输入电极和输出电极构成,是检测位置指示器1所接触的接触点的耦合电容的变化的互电容方式的位置检测传感器的结构。
即,如图4所示,本例的位置检测传感器2包括传感器部20、发送部21及接收部22。传感器部20包括:由位置指示器1指示位置的指示输入面的横向(X轴方向)上延伸的直线状的多个发送导体23Y1、23Y2、…、23Y64,在本例中为64个;和与上述发送导体23Y1~23Y64正交的在指示输入面的纵向(Y轴方向)上延伸的多个接收导体24X1、24X2、…、24X64,在本例中为64个。多个发送导体23Y1~23Y64在Y轴方向上等间隔配置,与发送部21连接。此外,多个接收导体24X1~24X64在X轴方向上等间隔配置,与接收部22连接。
另外,在本说明书的发送导体的说明中,不需要区分64根发送导体23Y1~23Y64中的哪根时,称为发送导体23Y。同样,在接收导体的说明中,不需要区分64根接收导体24X1~24X64中的哪根时,称为接收导体24X。
多个发送导体23Y形成于例如基板的下侧的面。多个接收导体24X形成于基板的上侧的面。从而,多个发送导体23Y和多个接收导体24X隔着与预定的厚度对应的预定的间隔而配置,具有彼此正交的配置关系,形成多个交点(交叉点)。并且,在各交叉点,可看作发送导体23Y和接收导体24X经由预定的静电电容耦合。
发送部21向发送导体23Y供给预定的交流信号。在该情况下,发送部21可以依次逐根切换多个发送导体23Y1、23Y2、…、23Y64并且供给同一交流信号,也可以向多个发送导体23Y1、23Y2、…、23Y64同时供给彼此不同的多个交流信号。此外,也可以将多个发送导体23Y1、23Y2、…、23Y64分为多个组,按每组使用不同的交流信号。
接收部22检测向发送导体23Y供给的交流信号经由上述预定的静电电容传递到各接收导体24X1、24X2、…、24X64的信号成分。设置为发送导体23Y与接收导体24X之间的耦合静电电容在所有交叉点相等,则在位置指示器1不在传感器部20上时,在接收部22检测到从传感器部20的所有接收导体24X1、24X2、…、24X64的预定电平的接收信号。
而若位置指示器1指示了传感器部20的预定的位置,则构成该指示位置的交叉点的发送导体23Y和接收导体24X以及该位置指示器1经由静电电容耦合。即,根据该位置指示器1,静电电容发生变化,从而从位置指示器1所在的交叉点的接收导体24X获得的接收信号电平与其他交叉点的接收信号电平相比发生变化。
接收部22检测多个接收导体24X1、24X2、…、24X64中其接收信号的电平有了变化的接收导体24X,从而检测出位置指示器1的位置。并且,省略了图示的位置检测传感器2的控制部检测从发送部21供给有交流信号的发送导体23Y和通过接收部22检测到接收信号电平有了变化的接收导体24X,从而检测出位置指示器1所接触的交叉点。
在不是位置指示器1,而是手指在传感器部20上接近或接触而指示了位置时,位置检测传感器2通过相同的原理检测该手指所指示的位置的交叉点。在该情况下,供给到发送导体23Y的交流信号的一部分经过手指,并经过使用者的人体而流到地面。因此,构成手指所在的交叉点的接收导体24X的接收信号电平变化。接收部22检测该接收信号电平的变化,从而检测出构成手指所在的交叉点的接收导体24X。
在输入笔形状的位置指示器的情况下,与手指的位置检测的原理同样地,位置检测传感器2进行传感器部20上的指示位置的检测。但是,在输入笔形状的位置指示器的情况下,与位置检测传感器2之间的接触面积不像手指的情况那样大,因此耦合电容小,位置检测传感器2的检测灵敏度下降。
而在本实施方式的位置指示器1的情况下,通过如以下说明那样设置,能够提高与位置检测传感器2的亲和性并提高通用性,而且在输入信号与输出信号之间还能够确保预定的波形相关性,能够高灵敏度地检测在传感器部20上的位置。
即,如图1所示,在位置检测传感器2的传感器部20上,使本实施方式的位置指示器1接近或接触而指示了位置的情况下,周边电极6与传感器部20经由静电电容C1耦合。并且,供给到发送导体23Y的交流信号经由该静电电容C1,并经由周边电极6,作为电流信号经过连接端子401输入到发送信号生成电路100。
输入到发送信号生成电路100的交流信号(电流信号)通过传感放大器101相位翻转之后,在信号放大率可变电路102中被放大,并且通过升压变压器103升压(倍增)而增强信号,作为电压信号经由连接端子402供给到中心电极7。即,经由周边电极6从传感器部20输入到发送信号生成电路100的交流信号被反相并成为大振幅的信号,经由中心电极7反馈到传感器部20。
在该情况下,从位置指示器1的中心电极7反馈到位置检测传感器2的传感器部20的交流信号是与向发送导体23Y供给的交流信号反相的被增强的信号,因此位置指示器1发挥将接收导体24X的接收信号中的交流信号的变化进一步增大的作用。因此,位置检测传感器2能够以高灵敏度检测位置指示器1所指示的位置。另外,位置指示器1的接地与人体连接,从而检测动作进一步稳定化。即,在本实施方式中,位置指示器1的框体3被与形成有内部处理电路40的印刷线路板41的接地导体连接的导电体部32覆盖。因此,在位置检测传感器2中供给到发送导体23Y的交流信号经过位置指示器1,并经由使用者的人体流到地面,从而能够实现信号检测动作的进一步稳定化。
此外,若将位置检测传感器2的传感器部20的发送导体23Y处的电压设为V,将本实施方式的位置指示器1的中心电极7的电压设为e,将周边电极6与中心电极7之间的静电电容设为C2(参照图1),则有如下关系。
e≤C1/C2·V
因此,周边电极6与中心电极7之间的静电电容C2尽可能小的话,有利于提高中心电极7的电压e。
因此,在本实施方式的位置指示器1中,在周边电极6与中心电极7之间夹设屏蔽部件8,从而尽可能减小两者的耦合。因此,在本实施方式的位置指示器1中,通过夹设屏蔽部件8,周边电极6与中心电极7之间的静电电容C2减小,能够增大电压e,能够有效地提高灵敏度。从而,能够减小消耗电力。
此外,在本实施方式的位置指示器1中,使用者通过手动调整滑动操作部44,改变可变电阻器107的电阻值,通过对信号放大率可变电路102的放大率进行可变设定,能够调整位置指示器1在位置检测传感器2上的指示位置的检测灵敏度。
例如,在将位置指示器1的中心电极7在位置检测传感器2的传感器部20的表面上轻轻地接触的状态下,中心电极7的前端的弹性保护导体72与传感器部20的接触面积小,但通过手动调整滑动操作部44,增大信号放大率可变电路102的放大率,即使是该轻轻的接触,位置检测传感器2也能够以高灵敏度检测位置指示器1。
相反,在将位置指示器1的中心电极7在位置检测传感器2的传感器部20的表面上强力接触的状态下,中心电极7的前端的弹性保护导体72与传感器部20的接触面积增大。在该情况下,通过手动调整滑动操作部44,减小信号放大率可变电路102的放大率,即使是该强力接触,位置检测传感器2也能够认为位置指示器1以适当的程度接触,能够稳定地进行检测。
另外,在上述实施方式中,信号增强处理电路的信号放大率可变电路102构成为:能够通过可变电阻器107连续改变放大率,但也可以通过滑动开关来切换电阻值不同的多个电阻器,从而阶段性地改变放大率。
这样,在上述第1实施方式中,位置指示器1对来自位置检测传感器2的交流信号进行信号增强,并且反馈到位置检测传感器2,上述交流信号的信号增强及用于对位置检测传感器2的反馈的信号发送,能够在位置指示器1在位置检测传感器2上处于操作状态时进行,能够实现省电力化。
另外,在上述第1实施方式中,也可以在电池5与发送控制电路(电源电路)300的DC/DC转换器301的电压输入端Vin之间设置能够由使用者手动进行接通/断开的电源开关。在该情况下,仅在电源开关接通时,向信号检测电路200供给来自电池5的直流电压,能够进一步实现省电力化。这一点对后述的其他实施方式的位置指示器也是同样的。
此外,上述第1实施方式的位置指示器1构成为:将周边电极6作为第1电极接收来自位置检测传感器2的交流信号,并将中心电极7作为第2电极向位置检测传感器2反馈信号增强后的输出交流信号。但是,也可以将用于接收来自位置检测传感器2的交流信号的第1电极设为中心电极7,并将用于向位置检测传感器2反馈信号增强后的交流信号的第2电极设为周边电极6。这一点对后述的其他实施方式的位置指示器也是同样的。
[第2实施方式]
在上述第1实施方式中,信号检测电路200检测经过连接端子401并经由周边电极6从位置检测传感器2接收的交流信号。因此,虽然省略了其详细结构电路例,但该信号检测电路200的脉冲生成电路201需要设置与发送信号生成电路100的初级的传感放大器101相同的传感放大器,存在结构复杂的可能性。
本第2实施方式是能够进一步简化位置指示器1的信号检测电路200的结构的例子。图5表示本第2实施方式中的位置指示器1A的内部处理电路400的电路例。在该图5中,对于与图3所示的第1实施方式的位置指示器1的内部处理电路40相同的部分标以同一参照标号,并省略其详细说明。另外,本第2实施方式的位置指示器1A的构造性结构与图2所示的第1实施方式的位置指示器1相同。
在本第2实施方式中,发送信号生成电路100的结构要素及发送控制电路(电源电路)300的结构要素与第1实施方式相同。并且,向本第2实施方式的信号检测电路210不供给经过了连接端子401的由周边电极6接收的交流信号,而是供给发送信号生成电路100的例如信号放大率可变电路102的输出信号。
因此,该信号检测电路210的脉冲生成电路211接收通过发送信号生成电路100的传感放大器101检测并放大后信号作为其输入信号,因此不需要与传感放大器101相同结构的传感放大器,能够比第1实施方式的信号检测电路200的脉冲生成电路201简化电路结构。
然而,在本第2实施方式的情况下,在通过信号检测电路210检测来自位置检测传感器2的交流信号时,不仅该信号检测电路210要处于驱动状态,发送信号生成电路100也必须处于驱动状态。
因此,在本第2实施方式中,为了检测是否检测了来自位置检测传感器2的交流信号而控制为:从发送控制电路(电源电路)300向发送信号生成电路100间歇地供给电源电压+Vcc及基准电压Vref,间歇地驱动发送信号生成电路100。第2实施方式的信号检测电路210包括用于该控制的电路结构。另外,始终向信号检测电路210供给来自电池5的直流电压作为其驱动电源电压。
如图5所示,信号检测电路210包括脉冲生成电路211、间歇驱动控制电路212及使能控制信号生成电路213。使能控制信号生成电路213包括开关晶体管204、电容器205及电阻206,与上述第1实施方式的使能控制信号生成电路203结构相同。
脉冲生成电路211在本例中由二极管214构成。该二极管214的阴极与构成发送信号生成电路100的升压变压器103的初级线圈103a连接,阳极与开关晶体管204的基极连接。
间歇驱动控制电路212由电阻215、电容器216及开关晶体管204构成。并且,发送控制电路300的DC/DC转换器301的电压输出端Vout经过电阻215及电容器216的串联电路与接地导体连接,并且该电阻215与电容器216的连接点连接到开关晶体管204与二极管214的连接点。电阻215及电容器216构成时间常数电路。
间歇驱动控制电路212具有以间歇地驱动发送信号生成电路100的方式进行控制的功能,并且具有代替第1实施方式中的可再触发单稳态多谐振荡器202的功能的作用。
在图5中,其他结构即发送信号生成电路100及发送控制电路300与第1实施方式的内部处理电路40相同。
根据以上结构,在本第2实施方式的位置指示器1A没有在位置检测传感器2上,从而无法接收到来自位置检测传感器2的交流信号时,由于从发送信号生成电路100不输出交流信号,因此构成脉冲生成电路211的二极管214截止,因此没有经由脉冲生成电路211生成脉冲信号。
另一方面,在开关晶体管204导通之前,从电池5经过电阻206向电容器205供给充电电流,电容器205被充电。因此,在电阻206与电容器205的连接点处获得的使能控制信号,在经过与由电阻206和电容器205确定的时间常数对应的预定时间之后成为高电平。由此,DC/DC转换器301的使能端子EN成为高电平,DC/DC转换器301成为驱动状态,从其电压输出端Vout产生电源电压+Vcc并向发送信号生成电路100供给。
若DC/DC转换器301成为驱动状态,并从其电压输出端Vout产生电源电压+Vcc,则充电电流经由电阻215向电容器216流动,电容器216被充电。并且,若从电压输出端Vout产生电源电压+Vcc起,根据由电阻215及电容器216确定的时间常数经过了预定的时间,则电容器216与电阻215的连接点的电位上升,达到使开关晶体管204导通的电位,开关晶体管204导通。
若开关晶体管204导通,则电容器205的充电电荷经过开关晶体管204而放电,因此在电阻206与电容器205的连接点处获得的使能控制信号成为低电平。从而,DC/DC转换器301的使能端子EN成为低电平,DC/DC转换器301成为非驱动状态(休眠状态),停止从电压输出端Vout产生电源电压+Vcc,不向发送信号生成电路100供给电源电压+Vcc及基准电压Vref。
若停止从DC/DC转换器301的电压输出端Vout产生电源电压+Vcc,则开关晶体管204的基极电位降低,因此该开关晶体管204截止。若开关晶体管204截止,则从电池5经由电阻206向电容器205供给充电电流,电容器205被充电,若根据由电阻206和电容器205确定的时间常数经过了预定的时间,则在电阻206与电容器205的连接点处所获得的使能控制信号成为高电平,DC/DC转换器301成为驱动状态。
这样,在没有从位置检测传感器2接收交流信号,从而没有经由脉冲生成电路211生成脉冲信号的情况下,DC/DC转换器301被信号检测电路210的使能控制信号生成电路213间歇地驱动。即,DC/DC转换器301在与由电阻215和电容器216确定的时间常数对应的预定的时间成为从电压输出端Vout产生电源电压+Vcc的状态,此外在与由电阻206和电容器205确定的时间常数对应的预定的时间成为停止从电压输出端Vout产生电源电压+Vcc的状态,交替反复这两个状态区间。
并且,在从DC/DC转换器301的电压输出端Vout产生电源电压+Vcc,且发送信号生成电路100为驱动状态时,若经由周边电极6接收来自位置检测传感器2的交流信号,则在发送信号生成电路100中,如上所述对该交流信号进行信号增强处理。并且,来自该发送信号生成电路100的信号增强处理后的交流信号被供给到中心电极7,并且向信号检测电路210供给。
在信号检测电路210中,根据来自该发送信号生成电路100的交流信号,构成脉冲生成电路211的二极管214导通/截止。根据该二极管214的导通/截止,经由脉冲生成电路211生成脉冲信号。并且,在二极管214导通的区间,电容器216的充电电荷经过二极管214放电,因此电阻215与电容器216的连接点的电位没有达到上升至使开关晶体管204导通的电位。因此,开关晶体管204仍然截止。由此,在电阻206与电容器205的连接点处所获得的使能控制信号仍为高电平,DC/DC转换器301维持从其电压输出端Vout产生电源电压+Vcc的状态。
并且,若没有接收到经由周边电极6的来自位置检测传感器2的交流信号,则构成脉冲生成电路211的二极管214截止。因此,经由电阻215向电容器216流过充电电流,在经过与由电阻215及电容器216确定的时间常数对应的预定的时间之后,开关晶体管204导通,使能控制信号成为低电平。因此,DC/DC转换器301的使能端子EN成为低电平,DC/DC转换器301成为非驱动状态(休眠状态)。
之后,成为位置指示器1A接收来自位置检测传感器2的交流信号的状态之前,DC/DC转换器301成为根据信号检测电路210的上述动作被间歇地驱动控制的状态。
这样,根据本第2实施方式的位置指示器1A,能够简化信号检测电路210的结构,并且在位置指示器1A和位置检测传感器2均不使用的状态时,发送信号生成电路100被间歇地驱动,因此能够减小电池5的消耗电力,能够实现省电力化。
另外,在本第2实施方式中,也可以在电池5与发送控制电路(电源电路)300的DC/DC转换器301的电压输入端Vin之间设置能够由使用者手动进行接通/断开的电源开关。这样,仅在电源开关接通时,向信号检测电路210也供给来自电池5的直流电压。由于还进行对发送信号生成电路100的间歇性电力供给,因此能够进一步省电力化。
[第3实施方式]
在上述第1及第2实施方式中,位置指示器1、1A包括电池5作为驱动电源。因此,在耗尽了电池5的情况下,必须进行更换,因此麻烦。此外,若内置电池5,则位置指示器的重量增大,存在操作性受损的可能性。第3实施方式是代替电池而使用包含电容器的蓄电电路来解决了上述问题的例子。
图6是表示本第3实施方式的位置指示器1B的内部处理电路410的例子的电路图,包括发送信号生成电路100、信号检测电路220及发送控制电路310。发送信号生成电路100是与第1实施方式的内部处理电路40相同的结构。此外,本第3实施方式的位置指示器1B的构造性结构与图2所示的第1实施方式的位置指示器1大致相同,但如后文所述,框体3的一部分稍有不同。
本第3实施方式的位置指示器1B是使和如图7所示的位置检测传感器组装型便携终端500一起使用的例子。本例的位置检测传感器组装型便携终端500包括扁平形状的框体,显示器画面501占据其一面侧的大部分。并且,在该位置检测传感器组装型便携终端500中,在显示器画面501上配置有透明的位置检测传感器(触摸板)502。该位置检测传感器502具有与上述位置检测传感器2相同的结构,能够检测位置指示器1B的位置指示输入。
并且,该位置检测传感器组装型便携终端500包括筒状的容纳部503,以能够在其框体内容纳位置指示器1B。在该容纳部503内的预定位置,设置有***到容纳部503内的位置指示器1B的容纳位置确定用的球状的突部504。该球状的突部504构成为能够弹性地容纳到容纳部503的壁面内。
另一方面,如图7所示,在位置指示器1B的棒状的框体3的侧周面形成有使球状的突部504刚好嵌合的嵌合凹部34。若将位置指示器1B***到容纳部503内,则球状的突部504被位置指示器1B的框体3按压而向壁面内弹性位移,若是位置指示器1B的嵌合凹部34的位置,则球状的突部504与嵌合凹部34嵌合,位置指示器1B在容纳部503内被定位。
此外,在容纳部503设置有用于检测是否容纳有位置指示器1B的容纳传感器。在图7的例子中,容纳传感器由发光元件505和受光元件506构成,在容纳部503的内壁面上,在光被所容纳的位置指示器1B遮挡的彼此相对的位置,设置有发光元件505和受光元件506。
在位置指示器1B没有容纳于容纳部503内时,受光元件506能够接收来自发光元件505的光。而若位置指示器1B容纳于容纳部503内,则来自发光元件505的光被位置指示器1B遮挡而不会到达受光元件506。位置检测传感器组装型便携终端500通过监视受光元件506上的来自发光元件505的受光输出,检测位置指示器1B是否容纳于容纳部503内。
并且,在本例的位置检测传感器组装型便携终端500上,在容纳部503的预定的位置设置有用于对位置指示器1B供给交变磁场的磁场产生用的线圈507。在该磁场产生用线圈507的两端之间,经由开关电路508连接有振荡器509,预定频率的交流信号被供给到线圈507。并且,位置检测传感器组装型便携终端500在根据受光元件506的受光输出检测为位置指示器1B容纳于容纳部503内时,将上述开关电路508接通,向磁场产生用线圈507供给来自振荡器509的交流信号。
本第3实施方式中的信号检测电路220虽然省略了其图示,但例如可以由图3所示信号检测电路200的脉冲生成电路201和可再触发单稳态多谐振荡器202构成。
并且,如图6所示,本第3实施方式的位置指示器1B的内部处理电路410中的发送控制电路310与上述实施方式同样地包括电源电路的结构,但代替电池而具有使用电容器3111例如双电层电容器的蓄电电路311。此外,发送控制电路310还包括电磁耦合电路312、稳定化电源电路313及电源供给控制电路314。另外,在此电容器(Capacitor)与电容器(condenser)为同意词。
电磁耦合电路312由包括线圈3121和电容器3122的共振电路3123构成。该共振电路3123的共振频率为与向位置检测传感器组装型便携终端500的磁场产生用线圈507供给的交流信号的频率相同的频率。并且,如图7所示,位置指示器1B中的电磁耦合电路312的位置为,在该位置指示器1B容纳于位置检测传感器组装型便携终端500的容纳部503内时刚好接收来自磁场产生用线圈507的交变磁场的位置。
电磁耦合电路312接收来自该磁场产生用线圈507的交变磁场而共振,产生感应电流。该感应电流通过蓄电电路311的二极管3112整流,通过该整流信号,电容器3111进行充电。
这样,在本第3实施方式中,若位置指示器1B容纳于位置检测传感器组装型便携终端500的容纳部503内,则向电容器3111进行充电,在蓄电电路311中蓄电。并且,该电容器3111的保持电压被供给到稳定化电源电路313。
稳定化电源电路313包括PWM(Pulse Width Modulation:脉宽调制)控制用的FET(场效应晶体管)3131、由处理器构成的电源控制电路3132、稳定化用电容器3133及电压检测电路3134。
蓄电电路311的电容器3111上所保持的电压根据FET3131的导通/截止来转送到电压稳定化用电容器3133。电源控制电路3132向该FET3131的栅极供给其占空比如后文所述进行控制的一定周期的矩形波信号SC作为开关信号。FET3131根据该矩形波信号SC导通/截止,对电容器3111的保持电压进行PWM控制,该PWM控制结果的电压通过电压稳定化用电容器3133成为平滑化电压。并且,该电压稳定化用电容器3133的保持电压被供给到电源控制电路3132作为其驱动电源电压。
电压检测电路3134检测该电压稳定化用电容器3133的保持电压的值,向电源控制电路3132供给该检测结果的电压值。电源控制电路3132控制向FET3131的栅极供给的矩形波信号SC的占空比,以使该电压检测电路3134的检测电压值成为预先确定的电源电压+Vcc。
这样,从稳定化电源电路313产生稳定化的电源电压+Vcc,该电源电压+Vcc经过电源供给控制电路314被供给到发送信号生成电路100。在图6的例子中,电源供给控制电路314由FET3141构成,从电源控制电路3132向其栅极供给电源供给控制信号Ps。
电源控制电路3132根据来自信号检测电路220的信号检测输出,生成向电源供给控制电路314供给的电源供给控制信号Ps。即,在来自信号检测电路220的信号检测输出表示正在检测来自位置检测传感器502的交流信号时,电源控制电路3132生成电源供给控制信号Ps,将电源供给控制电路314的FET3141导通。此外,在来自信号检测电路220的信号检测输出表示没有检测来自位置检测传感器502的交流信号时,电源控制电路3132不生成电源供给控制信号Ps,将电源供给控制电路314的FET3141截止。
从而,在发送信号生成电路100中,与上述第1及第2实施方式的情况同样地,在位置指示器1B来到位置检测传感器组装型携带机器500的显示器画面501上所设置的位置检测传感器502上时,通过信号检测电路220检测来自位置检测传感器502的交流信号,因此根据来自电源控制电路3132的电源供给控制信号Ps,电源供给控制电路314导通。因此,向发送信号生成电路100供给电源电压+Vcc,从位置指示器1B向位置检测传感器502送出发送信号。
并且,在没有通过信号检测电路220检测交流信号时,根据来自电源控制电路3132的电源供给控制信号Ps,电源供给控制电路314截止,不向发送信号生成电路100供给电源电压+Vcc。因此,在发送信号生成电路100中不生成发送信号,不从位置指示器1B向位置检测传感器502送出发送信号。
另外,在本第3实施方式中,在电源供给控制电路314的输出端与接地导体之间,连接有电阻3151及LED3152的串联电路。LED3152是与第1实施方式的LED43相同的用于指示驱动状态的发光元件,被设置为能够经由位置指示器1B的框体上所设置的透孔窗(未图示)向外部通知其发光状态。
此外,电源供给控制电路314的输出端经过电阻3153及电阻3154的串联连接而连接到接地导体,从电阻3153及电阻3154的连接点向发送信号生成电路100输出基准电压Vref(=Vcc/2)。
根据以上说明的第3实施方式的位置指示器1B,代替电池而具有构成能够从外部充电的蓄电电路311的电容器3111,因此不需要更换电池,重量也变轻。并且,当位置指示器1B在位置检测传感器组装型便携终端500的位置检测传感器502上检测到来自位置检测传感器502的交流信号时,经由电源供给控制电路314供给由电容器3111构成的蓄电电路311上所蓄积的电力,因此能够实现省电力化,减少充电的次数。
[第3实施方式的第1变形例]
图8及图9是表示第3实施方式的变形例的图。如图8所示,在本例的位置指示器1C的内部处理电路420中,没有设置电磁耦合电路312,取而代之设置有与蓄电电路311的二极管3112的阳极连接的端子321和与接地导体连接的端子322。
并且,如图9所示,位置指示器1C的框体3的外周表面的导电体部32(参照图2)与连接到接地导体的端子322电连接。此外,在本例中,在位置指示器1C的框体3的外周表面设置有与导电体部32电隔离并且与端子321连接的金属电极35。该金属电极35可以通过如下方式构成:在位置指示器1C的外周表面设置凹部,在该凹部形成与导电体部32电隔离的金属层,并且电连接该金属层与端子322。
另一方面,在位置检测传感器组装型便携终端500的容纳部503,设置有与位置指示器1C的凹部的金属电极35嵌合而电连接的金属电极511,并且设置有与位置指示器1C的外周表面的导电体部32(与接地导体连接)弹性连接的由金属的板簧片构成的电极512。并且,在电极511与电极512之间,连接用于对位置指示器1C的蓄电电路311的电容器3111充电的直流电压供给电路513。位置检测传感器组装型便携终端500所具有的控制电路(省略图示)如上所述例如监视受光元件506的受光输出,并进行控制,以在检测到位置指示器1C容纳于容纳部503时,从该直流电压供给电路513向电极511、512之间供给交流信号。
因此,若将本例的位置指示器1C容纳到位置检测传感器组装型便携终端500的容纳部503内,则电极35及导电体部32分别与电极511及电极512电连接。其结果,来自位置检测传感器组装型便携终端500的直流电压供给电路513的直流电压被供给到位置指示器1C的蓄电电路311,从而电容器3111被充电。
其他结构与上述第3实施方式完全相同,在本第3实施方式的变形例中也能够获得与第3实施方式相同的作用效果。
[第3实施方式的第2变形例]
在上述第3实施方式中,通过将位置指示器1B容纳到位置检测传感器组装型便携终端500的容纳部503,经由电磁耦合电路312产生感应电流,对包含电容器3111的蓄电电路311充电。但是,即使不在容纳部503中容纳位置指示器1B,电容器3111也能够充电。
即,图10是该情况的例子,本例是适用于显示装置700通过电缆601连接到个人计算机600而成的***的情况。显示装置700的显示器画面701与位置检测传感器组装型携带装置500同样粘贴设置有位置检测传感器(触摸板)702。
并且,在该显示装置700中,在显示器画面701即位置检测传感器702的外侧的区域,埋设有电力供给用线圈703。该电力供给用线圈703是沿着与显示器画面701平行的面在位置检测传感器702的位置检测区域的周围卷绕的环路线圈。该电力供给用线圈703发挥与例如图7所示的磁场产生用线圈507相同的作用。虽然省略了图示,但通过向该电力供给用线圈703供给交流信号,在与平行于显示器画面701的面垂直的方向上产生交变磁场。
因此,在向该显示装置700中所设置的电力供给用线圈703供给交流信号的状态下,若位置指示器1B接近电力供给用线圈703,则由于通过电力供给用线圈703产生的交变磁场,在位置指示器1B的电磁耦合电路312上激发感应电流。并且,通过该感应电流对位置指示器1B的蓄电电路311的电容器3111进行充电。在本例的情况下,位置指示器1B的电磁耦合电路312的线圈3121的位置优选设置于位置指示器1B的形成有周边电极6及中心电极7的一侧的端部。
这样,根据本例,即使不将位置指示器1B容纳于容纳部等,仅通过将位置指示器1B位于从电力供给用线圈703产生的交变磁场的附近,也能够向位置指示器1B的蓄电电路311蓄电。另外,通过位置检测传感器702检测位置指示器1B所指示的位置是否在电力供给用线圈703的附近,由此控制向显示装置700中的电力供给用线圈703供给交流信号。
[第4实施方式]
上述实施方式的位置指示器1、1A、1B是与手指在传感器部上接近或接触时也能够检测该手指接近或接触的交叉点的位置检测传感器(2、502)一起使用的情况的例子。
因此,在上述实施方式的位置指示器1、1A、1B的情况下,从中心电极7向位置检测传感器2或位置检测传感器502反馈的交流信号与向发送导体23Y供给的交流信号反相且被信号增强。并且,在位置检测传感器2中,检测与位置指示器1、1A、1B所指示的位置对应的接收导体24X的接收信号的信号电平相比于其他接收导体24X的接收信号的信号电平降低的变化,由此检测位置指示器及手指的指示位置。
然而,本发明的位置指示器具有对从位置检测传感器接收到的交流信号进行信号增强并向位置检测传感器反馈的结构。因此,将本发明的位置指示器构成为不使从位置检测传感器接收到的交流信号反相而以原有的极性进行信号增强并向位置检测传感器反馈的结构,并且将位置检测传感器的结构构成为检测与位置指示器所指示的位置对应的接收导体24X的接收信号的信号电平相比于其他接收导体24X的接收信号的信号电平升高的变化的结构,由此能够检测本实施方式的位置指示器的指示位置。
考虑到以上内容,在第4实施方式的位置指示器中,能够切换为使从位置检测传感器接收到的交流信号反相并进行信号增强来反馈的情况和使所接收到的交流信号以原有的相位(极性)进行信号增强来反馈的情况中的任一情况。图11表示本第4实施方式的位置指示器1D的内部处理电路450的例子。该图11的例子为将第4实施方式适用于第2实施方式的情况。但是,第4实施方式还能够适用于第1实施方式或者第3实施方式。
在本第4实施方式的内部处理电路450中,仅是第2实施方式的内部处理电路400的发送信号生成电路100变更为发送信号生成电路110的结构,信号检测电路210及发送控制电路300的结构与第2实施方式完全相同。
并且,发送信号生成电路110只是在升压变压器103的次级线圈103b一侧设置有增设电路,除此之外为与第2实施方式的发送信号生成电路100相同的结构。
即,在发送信号生成电路110中,在升压变压器103的次级线圈103b的一端侧连接有开关电路111,在另一端侧连接有开关电路112。上述开关电路111及112是切换将次级线圈103b的一端侧及另一端侧与连接端子402连接的状态和与接地端子连接的状态的开关电路。
并且,上述开关电路111及112连动而进行切换,以根据从切换信号形成电路113输出的切换信号SW,在次级线圈103b的一端侧与连接端子402连接的状态时,次级线圈103b的另一端侧与接地导体连接,此外在次级线圈103b的另一端侧与连接端子402连接的状态时,次级线圈103b的一端侧与接地导体连接。
在切换信号形成电路113中设置有在本第4实施方式的位置指示器1D的框体上被设置为能够从外部进行滑动操作的滑动开关114。并且,在滑动开关114为例如接点c和接点a连接的切换状态时,切换信号形成电路113以如下方式形成切换信号SW:将开关电路111及开关电路112设置为使升压变压器103的次级线圈103b的一端侧与连接端子402连接并且使另一端侧与接地端子连接。此外,在滑动开关114为接点c和接点b连接的切换状态时,切换信号形成电路113以如下方式形成切换信号SW:将开关电路111及开关电路112设置为使升压变压器103的次级线圈103b的另一端侧与连接端子402连接并且使一端侧与接地端子连接。
因此,在滑动开关114为接点c和接点a连接的切换状态时,与第2实施方式同样地,从位置检测传感器2接收的交流信号被反相并且被信号增强而经由连接端子402向中心电极7供给,并且反馈到位置检测传感器2。
而在滑动开关114为接点c和接点b连接的切换状态时,从位置检测传感器2接收的交流信号以原有的极性被信号增强,经由连接端子402向中心电极7供给,并且反馈到位置检测传感器2。
本第4实施方式的位置指示器1D根据所使用的位置检测传感器中的接收导体的接收信号的信号电平的变化的检测方法,进行滑动开关114的切换。即,在要通过位置指示器1D进行位置指示输入的位置检测传感器采用检测接收导体的接收信号的信号电平相比于其他接收导体的接收信号的信号电平降低的变化的检测方法的情况下,使滑动开关114处于接点c和接点a连接的切换状态。此外,在要通过位置指示器1D进行位置指示输入的位置检测传感器采用检测接收导体的接收信号的信号电平相比于其他接收导体的接收信号的信号电平升高的变化的检测方法的情况下,使滑动开关114处于接点c和接点b连接的切换状态。
即,无论在上述任何检测方法的位置检测传感器中,本第4实施方式的位置指示器1D均能够以最佳的状态使用。
在位置检测传感器具有例如以分时驱动来执行两个检测方法的结构的情况下,通过使滑动开关114处于接点c和接点b连接的切换状态(或者接点c和接点a连接的切换状态),能够使位置检测传感器判别是位置指示器1D的指示输入还是手指的指示输入。
例如,滑动开关114处于接点c和接点b连接的切换状态的位置指示器1D的指示输入,仅在检测接收导体的接收信号的信号电平相比于其他接收导体的接收信号的信号电平升高的变化的分时区间进行检测。而手指的指示输入,仅在检测接收导体的接收信号的信号电平相比于其他接收导体的接收信号的信号电平降低的变化的分时区间进行检测。即,位置检测传感器通过判别接收信号的信号电平上升地变化,或者下降地变化,从而能够判别是位置指示器1D的指示输入还是手指的指示输入。
[第5实施方式]
上述实施方式的位置指示器的周边电极6和中心电极7均设置于位置指示器的框体3的一端侧。因此,在周边电极6与中心电极7之间也有静电耦合,存在向位置检测传感器送出的发送信号的一部分从所发送的电极向用于接收信号的电极泄漏的可能性。因此,在发送信号生成电路100、110中,需要考虑发送信号的泄漏量,相应地增大发送电力。
第5实施方式是通过尽可能减小上述发送信号的泄漏量来抑制发送电力的增大量,实现省电力化的例子。图12表示本第5实施方式的位置指示器1E中的内部处理电路430的一例。
图12所示的第5实施方式的位置指示器1E的内部处理电路430具有与第2实施方式的内部处理电路400相同的结构,因此对与图5所示的第2实施方式的内部处理电路400相同的部分标以同一参照标号来表示。本第5实施方式的内部处理电路430包括发送信号生成电路120、信号检测电路210及发送控制电路300。如图12所示,发送信号生成电路120的结构与第2实施方式的发送信号生成电路100不同。
此外,在本第5实施方式的位置指示器1E中,在周边电极6与中心电极7之间的位置设置导电材料9。该导电材料9由例如环状的导电金属构成,如图所示,周边电极6及中心电极7电隔离地设置。
此外,如上所述,在第2实施方式中,将周边电极6作为第1电极,将中心电极作为第2电极,但也可以将中心电极作为第1电极,将周边电极6作为第2电极,第5实施方式为后者时的例子。即,在第5实施方式的位置指示器1E中,经由中心电极7从位置检测传感器接收的交流信号作为发送信号生成电路120的输入信号。
并且,在本第5实施方式中,升压变压器103的次级线圈103b的中途的预定的接触点Pt作为共用端子,与接地导体连接。并且,次级线圈103b的一端侧与作为第2电极的周边电极6电连接,次级线圈103b的另一端侧与导电材料9电连接。
次级线圈103b的接触点Pt的位置是根据从周边电极6送出的发送信号不供给到位置检测传感器而是供给到中心电极7的状况的程度来确定的。即,例如假设从周边电极6送出的发送信号的5%供给到中心电极7的情况,则接触点Pt的位置被设定为(从接触点Pt到次级线圈103b的一端侧的匝数)∶(从接触点Pt到次级线圈103b的另一端侧的匝数)=95∶5。
在该情况下,从周边电极6送出的发送信号中向中心电极7供给的量通常情况下小于上述发送信号的1/2,因此从接触点Pt到次级线圈103b的另一端侧的匝数小于从接触点Pt到次级线圈103b的一端侧的匝数。
根据上述结构,从导电材料9送出与从周边电极6送出的发送信号反相的信号。因此,通过从该导电材料9送出的信号,补偿从周边电极6送出的发送信号中向中心电极7泄漏的量,来自周边电极6的发送信号有效地反馈到位置检测传感器。因此,来自发送信号生成电路120的发送信号从周边电极6向中心电极7的泄漏减轻,因此相应地可以不增大发送电力,能够进一步实现省电力化。
另外,在图12的第5实施方式的例子中,将接收来自位置检测传感器的交流信号的第1电极设为中心电极7,将为了使交流信号向位置检测传感器反馈而发送信号的第2电极设为周边电极6,但是第5实施方式当然也能够适用于将第1电极设为周边电极6,并将第2电极设为中心电极7的情况。
[第6实施方式]
上述实施方式的位置指示器的内部处理电路均是对从位置检测传感器接收的交流信号进行信号增强并反馈到位置检测传感器的情况。然而,本发明不限于具有这种信号反馈型的内部处理电路的位置指示器,还能够适用于向位置检测传感器供给来自位置指示器所具有的交流信号产生电路的交流信号的类型的位置指示器。第6实施方式是将本发明适用于这种位置指示器的情况的例子。
图13是用于说明本第6实施方式的位置指示器1F的主要部分的图。本第6实施方式的位置指示器1F也与上述例子同样地,位置指示器的构造性结构与图2所示的第1实施方式的位置指示器1相同。但是,内部处理电路440与上述例子不同。
即,如图13所示,内部处理电路440包括发送信号生成电路130、信号检测电路230、发送控制电路320及升压电路140。
发送信号生成电路130为预定频率的交流信号的产生电路,可以是交流信号振荡器的结构。来自该发送信号生成电路130的发送信号(交流信号)经由发送控制电路320及升压电路140向连接端子402供给,并经由与该连接端子402连接的中心电极7向位置检测传感器发送。
发送控制电路320包括由开关晶体管等构成的开关电路323和向该开关电路323供给切换信号的切换信号生成电路324。开关电路323控制来自发送信号生成电路130的交流信号向升压电路140的供给。
升压电路140与上述实施方式同样地也可以由升压变压器构成,但在本例中使用由半导体元件构成的升压电路。来自发送信号生成电路130的发送信号通过该升压电路140升压之后,经过连接端子402向中心电极7供给。
信号检测电路230的输入端与连接到周边电极6的连接端子401连接。因此,若位置指示器1F在位置检测传感器上指示位置,则经由周边电极6接收来自位置检测传感器的交流信号,并输入到信号检测电路230。
信号检测电路230例如与信号检测电路200同样可以由脉冲生成电路和可再触发单稳态多谐振荡器构成。因此,该信号检测电路230输出在检测到来自位置检测传感器的交流信号时和没有检测到时状态翻转的检测信号。
来自该信号检测电路230的检测信号被供给到发送控制电路320的切换信号生成电路324。切换信号生成电路324在信号检测电路230的检测信号表示正在检测来自位置检测传感器的交流信号时,生成使开关电路323接通的切换信号,并向开关电路323供给该切换信号。此外,切换信号生成电路324在信号检测电路230的检测信号表示没有检测到来自位置检测传感器的交流信号时,生成使开关电路323断开的切换信号,并向开关电路323供给该切换信号。
因此,在位置指示器1F不在位置检测传感器上而无法检测到来自位置检测传感器的交流信号时,通过信号检测电路230没有检测到来自位置检测传感器的交流信号,因此发送控制电路320的开关电路323断开,不从位置指示器1F发送交流信号,实现省电力化。
而在位置指示器1F在位置检测传感器上指示位置时,通过信号检测电路230检测来自位置检测传感器的交流信号,根据基于该信号检测电路230的检测信号生成的切换信号,从而开关电路323导通。由此,来自发送信号生成电路130的发送信号(交流信号)经由发送控制电路320供给到升压电路140而被升压,从中心电极7向位置检测传感器发送。
在本第6实施方式中,位置指示器1F也是在能够检测来自位置检测传感器的交流信号时执行发送信号的发送,因此能够省电力化。
另外,在图13的结构中,通过控制发送信号向第2电极的供给来实现了省电力化,但在本第6实施方式的位置指示器1F中,也可以与上述实施方式同样地设置为通过控制电源电路来实现省电力化的结构。
[其他实施方式或变形例]
在以上实施方式中,位置指示器的框体3内的形成有信号处理电路的印刷线路板的接地导体上直接(直流)地连接有位置指示器的框体3的外周的导电体部32,但是内部电路的接地导体与导电体部32之间也可以是经由例如电容器交流耦合的结构。
此外,在上述实施方式中,导电体部32除了与周边电极6的绝缘部之外,覆盖位置指示器的框体3的外周的大致整体,但是也可以仅在使用者操作位置指示器时把持而与人体接触的框体3的预定部分,配置与内部电路的接地导体连接的金属板等导电性部件。
此外,在框体3由例如塑料构成的情况下,通过使用具有导电性的塑料,并将其与内部电路的接地导体直流或交流地连接,能够省略导电体部32。
另外,使用本发明的位置指示器的位置检测传感器不限于上述例子,在固定型装置的位置检测装置中所利用的各种装置也是本发明的对象。

Claims (12)

1.一种位置指示器,和位置检测传感器一起使用,其特征在于,
包括:第1电极,用于接收来自上述位置检测传感器的交流信号;
发送信号生成电路,生成用于上述位置检测传感器检测位置的信号;
与上述第1电极不同的第2电极,被供给由上述发送信号生成电路生成的信号;
信号检测电路,检测是否经由上述第1电极接收到来自上述位置检测传感器的交流信号;以及
发送控制电路,与来自上述信号检测电路的输出对应而控制从上述发送信号生成电路经由上述第2电极发送信号,
上述第1电极及上述第2电极配置于上述位置指示器的同一端部,与检测到经由上述第1电极接收的来自上述位置检测传感器的交流信号的情况对应而从上述第2电极发送用于上述位置检测传感器检测位置的信号。
2.根据权利要求1所述的位置指示器,其特征在于,
上述发送控制电路通过控制用于驱动上述发送信号生成电路的电力的供给,从而控制从上述发送信号生成电路经由上述第2电极发送信号。
3.根据权利要求1所述的位置指示器,其特征在于,
上述位置指示器由电池来驱动,
上述发送控制电路通过控制电力从上述电池向上述发送信号生成电路的供给,从而控制从上述发送信号生成电路经由上述第2电极发送信号。
4.根据权利要求1所述的位置指示器,其特征在于,
上述位置指示器包括用于通过从外部供给的电力来驱动该位置指示器的蓄电电路,
上述发送控制电路通过控制电力从上述蓄电电路向上述发送信号生成电路的供给,从而控制从上述发送信号生成电路经由上述第2电极发送信号。
5.根据权利要求4所述的位置指示器,其特征在于,
上述蓄电电路包括用于对从外部供给的电力进行蓄电的电容器。
6.根据权利要求4所述的位置指示器,其特征在于,
上述位置指示器包括用于通过电磁耦合来接收从外部供给的电力的电磁耦合电路,从外部供给的电力经由上述电磁耦合电路蓄电于上述蓄电电路。
7.根据权利要求1所述的位置指示器,其特征在于,
上述位置检测传感器检测与上述位置指示器的位置指示对应的静电电容的变化,
上述信号检测电路经由上述第1电极检测上述静电电容的变化,由此检测是否接收到来自上述位置检测传感器的交流信号。
8.根据权利要求1所述的位置指示器,其特征在于,
上述发送信号生成电路生成与经由上述第1电极接收到的来自上述位置检测传感器的交流信号具有预定的相关性的进行了信号增强的信号,并且经由上述第2电极向上述位置检测传感器发送。
9.根据权利要求1所述的位置指示器,其特征在于,
上述发送信号生成电路包括用于生成具有预定的信号波形及信号电平的信号的信号产生电路,经由上述第2电极向上述位置检测传感器发送从上述信号产生电路输出的信号。
10.根据权利要求1所述的位置指示器,其特征在于,
上述信号检测电路始终被设定为通电状态,或者按每预定时间设定为通电状态,在上述信号检测电路处于通电状态时,经由上述第1电极检测来自上述位置检测传感器的交流信号。
11.根据权利要求1所述的位置指示器,其特征在于,
上述发送信号生成电路中包括:升压变压器,对供给到初级线圈的信号进行升压并且在次级线圈输出;以及连接切换电路,将上述次级线圈的一端和另一端选择性地连接到上述第2电极。
12.根据权利要求1所述的位置指示器,其特征在于,
在配置于上述位置指示器的同一端部的上述第1电极与上述第2电极之间,与上述第1电极及上述第2电极彼此电隔离地配置有导电材料,并且上述发送信号生成电路中包括对供给到初级线圈的信号进行升压并且在次级线圈输出的升压变压器,进一步在上述升压变压器的次级线圈上设置有从线圈的中途导出的共用端子,上述次级线圈的一端与上述第2电极连接,并且另一端与上述导电材料连接,以上述次级线圈的另一端与上述共用端子之间的匝数小于上述一端与上述共用端子之间的匝数的方式从上述次级线圈导出上述共用端子。
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