CN104679292B - 静电方式输入笔 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及静电方式输入笔，本发明是一种具备以轻量且小型的电池或电容器作为电源的静电方式输入笔，能由数位板正确且稳定地求出指示位置及笔压等信息，通过与数位板的电容耦合来输入指示位置，其具备：信号产生电路，生成与从设置于位置指示部的电极发送的信号的频率相同的信号；变压器，通过在磁体缠绕初级绕组与次级绕组形成，用于使由该信号产生电路生成的信号升压；模拟开关，用于控制该变压器的次级绕组的一端与所述电极的连接为开状态或关状态；电源提取电路，提取通过由所述变压器的次级绕组所感应的电动势提供给所述模拟开关的电源；电容器，与所述变压器的次级绕组的其他端连接，***该电容器以使该其他端为交流的固定电位。

Description

静电方式输入笔
技术领域
本发明是涉及通过静电方式来检测数位板(位置检测装置)上的指示位置的位置指示器(静电方式输入笔)的改良。
背景技术
在本申请之前，本申请人在专利文献1(特开2007-164356号公报)中提出了一种位置指示器：在位置指示部设置线圈，通过与数位板的电磁感应求出坐标位置。另外，本申请人在上述专利文献1(以下称为先前申请)中也公开了一种位置指示器：在位置指示部设置电极(专利文献1中的导体芯)，通过与数位板的静电耦合求出指示位置。
然后，在先前申请的位置指示器中，在将由位置指示器内部检测的笔压变换为数字信息的同时，通过对发送信号进行ASK(Amplitude Shift Keying，振幅键控)调制来发送数字信息的笔压信息。因此，根据先前申请，能提供一种不受噪音等外界影响就能稳定地检测并发送笔压的位置指示器。
先前申请还提出了一种位置指示器，其在使用双电层电容器作为电源的同时，通过高效率地利用该电源，一次充电能够长时间使用。
另外，使用静电方式的其他的位置指示器在专利文献2(特开平07-295722号公报)、专利文献3(特开平06-250772号公报)等中被公开。
使用上述这些静电方式的位置指示器的特征在于：设置于检测这些位置指示器的数位板的传感器可以兼用为触摸屏。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2007-164356号公报
专利文献2：特开平07-295722号公报
专利文献3：特开平06-250772号公报
发明内容
如上所述，通过静电方式的位置检测虽然能将传感器兼用为触摸屏，但与电磁感应方式相比有容易受到噪音影响的问题。为了减轻该噪音的问题，提高静电方式的位置指示器所输出的发送电压成为有效的方法。
另外，为了通过笔压等信息来调制发送信号，必须控制如前所述的高电压的信号，为此，位置指示器必须设置高电压的电源。
这种位置指示器为了提高操作性，作为电源搭载的电池或电容器的电容或电压是被限制的。但是，如前所述为了提高发送电压，必须设置DCDC转换器等而对电源电压进行升压，位置指示器有消耗电力增加、通过1次充电而能工作的时间变短的问题。
本发明是对于上述问题提出的解决方法，目的是提供一种静电方式输入笔，具备以轻量且小型的电池或电容器作为电源，其中，能够在发送比所述电源的电压还大的振幅信号的同时，与笔压等信息对应来调制所述发送信号，能够用数位板正确且稳定地求出指示位置及笔压等信息。
本发明的目的是还提供一种静电方式输入笔，其具备以轻量且小型的电池或电容器作为电源，其中，通过使其为低消耗电力，无需频繁地进行充电、电池更换。
本发明为了达成所述目的，关于通过与数位板的电容耦合来输入指示位置的静电方式输入笔具有如下构成。
具备：电极，设置在位置指示部；信号产生电路，生成与从所述电极发送的信号的频率相同的频率的信号；变压器，通过在磁体缠绕初级绕组与次级绕组形成，用于使由该信号产生电路生成的信号升压；模拟开关，用于将所述变压器的次级绕组的一端与所述电极的连接控制为接通状态或断开状态；电源提取电路，提取通过由所述变压器的次级绕组所感应的电动势所提供给所述模拟开关的电源；及电容器，与所述变压器的次级绕组的其他端连接，***该电容器以使该其他端为交流的固定电位。
另外，与2进制代码所表示的信息对应地控制所述模拟开关，从而由ASK调制发送所述信息。
另外，所述2进制代码所表示的信息中包含笔压信息。
另外，所述信号产生电路由以所述变压器的初级绕组作为其构成要素的LC振荡电路构成。
根据本发明，在通过变压器使由信号产生电路所生成的交流信号的振幅升压的同时，被升压的信号经由模拟开关提供到设置于位置指示部的电极，通过在变压器的次级绕组的其他端连接电容器使该其他端成为交流的固定电位，还从该次级绕组的一端提取电源提供为模拟开关的电源，因此能够不让次级绕组侧的信号的振幅下降就可以控制由电极的连接为开状态或闭状态，从而能够用数位板稳定地求出指示位置。
另外，根据本发明，因为用数字发送通过ASK调制的笔压等信息，所以不容易受噪音的影响，因而能够用数位板正确地求出笔压等信息。
另外，根据本发明，不用使电源电压升压就可以控制大振幅的信号，因此能够减少消耗电力，即使是以轻量且小型的电池或电容器作为电源也能长时间工作。
进一步，根据本发明，由于信号产生电路由以变压器的初级绕组作为其构成元件的LC振荡电路构成，所以能够进行电力消耗少的信号生成，即使是以轻量且小型的电池或电容器作为电源也能长时间工作。
附图说明
图1表示基于本发明的静电方式输入笔的实施方式的内部构造例。
图2表示基于本发明的静电方式输入笔的实施方式的电路构成例。
图3用于对基于本发明的静电方式输入笔的实施方式的主要部分进行说明。
图4用于对基于本发明的静电方式输入笔的实施方式的工作进行说明。
具体实施方式
以下，参照附图对基于本发明的静电方式输入笔的实施方式进行说明。图1表示基于本发明的静电方式输入笔的实施方式的内部构造例。图2是基于本发明的静电方式输入笔的实施方式的电路构成图的一例。图1与图2中同一构成元件由同一符号表示。
10是配置有构成图2的电路的电路元件、IC等印刷电路板，11是笔芯，12是与笔压对应电容变化的可变电容器，13是设置于笔芯11的内部的电极，14是配置于印刷电路板10的电路与电极13的连接线。
例如，特开2011-186803号公报中公开的，与施加在芯体(笔芯)的笔压对应静电电容变化的可变电容器(capacitor)用作为可变电容器12。在本说明书中，省略了关于该可变电容器的构成的说明。
笔芯11在向可变电容器12传递笔压的状态下物理结合的同时，由其结合部电连接电极13与连接线14。也就是说，施加在笔芯11的压力在传递到可变电容器12的同时，发送信号经由连接线14被电极13发送。
15是电池，16是振荡电路，17是模拟开关，18是二极管，19是电容器，20是变压器。模拟开关17是由例如FET(Field Effect Transistor/场效应晶体管)等半导体设备构成。变压器20上设置有初级绕组L1与次级绕组L2，初级绕组L1构成谐振电路且被包含在振荡电路16中。
23是中空圆筒形的屏蔽电极，以包围笔芯11的除了电极13的前端部以外的外周的方式配置，屏蔽电极23与图2的电路中的固定电位例如电池15的负极端连接。
如果设电池15的电压为例如1.5V，则通过振荡电路16生成的信号作为初级绕组L1的两端电压，高也只能得到电池电压的2倍、即3V左右的振幅。通过使初级绕组L1与次级绕组L2的匝数比为例如1比3，在次级绕组L2的两端上生成为初级绕组L1的电压的3倍的9V振幅的信号。
次级绕组L2的一端在通过模拟开关17与电极13连接同时，连接在二极管18的阳极侧，通过在次级绕组L2的一端上产生的电压提取电源并储存到电容器21。电容器21与模拟开关17的正极侧的电源端子VCC连接，由此提供电源给模拟开关17。
在只是上述构造中，二极管18只能通过在次级绕组L2上产生的交流电压的正半周期，因此只能提取4.5V的电源。因此，在该实施方式中，在次级绕组L2的其他端与模拟开关17的负极侧电源端子VSS之间***电容器19的同时，将模拟开关17的负极侧电源端子VSS与标准电位端GND(电池15的负极端)连接。由此，在稳定状态下对于次级绕组L2的振幅9V，电容器19充电为约4.5V。因此，在次级绕组L2的一端产生的电压在峰值时达到9V，因而在电容器21中提取约9V的电源。
图3表示了该实施方式的振荡电路16从启动到电容器19的电压为稳定状态时的图2中a点、b点、c点的电压变化的情况。
22是通过预定的程序启动的微处理器。微处理器22如后述，通过基于预定的程序使端子P2成为高电平输出状态或输入状态，对可变电容器12进行充放电，将施加在笔芯11上的笔压值以数字值求出。
在变压器20的次级绕组L2的一端(a)产生的交流信号通过模拟开关17被ASK调制，其输出信号(d)经由连接线14提供到电极13。
图4表示在表示了本实施方式的工作的图中，图2中的e点、f点、d点的信号的变化的情况。微处理器22控制端子P1(e点)以维持一定时间的高电平(参照附图4的e点的信号)。由此连续一定时间从电极13发射信号(参照附图4的d点的信号及连续发送期间)。
在该连续发送期间中，微处理器22控制端子P2求出施加在可变电容器12的笔压。即，微处理器22通过使端子P2为高电平输出状态来对可变电容器12进行充电。接着，将端子P2切换成输入状态。此时，储蓄在可变电容器12的电荷通过与其并联的电阻被放电，因此可变电容器12的电压(参照附图4的f点的信号)慢慢下降。求出从端子P2切换成输入状态后到f点的电压下降到阈值以下的时间Tp(参照附图4)。该时间Tp相当于求出的笔压，该实施方式中的微处理器22将该笔压以10比特的值求出。
该连续发送期间结束时，微处理器22通过由预定的周期Td(参照附图4的e点的信号)来控制端子P1为高或低电平进行ASK调制。此时在最初的周期中必须是高电平(参照附图4的开始信号)。这是为了能够由数位板侧正确地判定以后的数据送出的定时。
微处理器22持续该开始信号，依次发送通过上述动作所求出的10比特的笔压数据。即，微处理器22控制端子P1在发送数据为0时为低电平，发送数据为1时为高电平(参照附图4的笔压数据发送期间)。图4表示发送的笔压为“1010111010”的情况。
本实施方式是反复进行图4的动作。
【实施方式的变形例】
在上述的实施方式中，展示了变压器20的匝数比为1比3、在次级侧生成9V的振幅的信号的例子，也可以下调变压器20的匝数比来进一步生成高电压的振幅，也可以稍微上调匝数比。
在上述的实施方式中使用了1.5V的电池作为电源，也可以使用其他电压的电池或可充电的二次电池。另外，也可以使用双电层电容器作为电源。
在上述的实施方式中，电池的电压直接作为电路的电源使用，也可以通过变换成其他电压来使电压稳定。
在上述的实施方式中通过将变压器20的次级绕组的一端与二极管18的正极侧连接来提取作为正方向的电源，也可以改变二极管的朝向提取作为负方向的电源提供到模拟开关17的负极侧电源端子。
在上述的实施方式中通过ASK调制发送的信息只是笔压，也可以发送除此之外的信息，例如开关信息或笔的固有ID代码等。
符号说明
11：笔芯
12：可变电容器
13：电极
14：连接线
15：电池
16：振荡电路
17：模拟开关
18：二极管
19、21：电容器
20：变压器
22：微处理器
23：屏蔽电极

Claims (4)

1.一种通过与数位板的电容耦合来输入指示位置的静电方式输入笔，其特征在于，具备：
电极，设置于位置指示部；
信号产生电路，生成与从所述电极发送的信号的频率相同的频率的信号；
变压器，通过在磁体缠绕初级绕组与次级绕组形成，用于使由该信号产生电路生成的信号升压；
模拟开关，用于将所述变压器的次级绕组的一端与所述电极的连接控制为接通状态或断开状态；
电源提取电路，提取通过由所述变压器的次级绕组所感应的电动势提供给所述模拟开关的电源；及
电容器，与所述变压器的次级绕组的其他端连接，***该电容器以使该其他端为交流的固定电位。
2.根据权利要求1所述的静电方式输入笔，其特征在于，
与由2进制代码表示的信息对应地控制所述模拟开关为开或关状态，从而由ASK(Amplitude Shift Keying)调制来发送所述信息。
3.根据权利要求2所述的静电方式输入笔，其特征在于，
所述2进制代码表示的信息包含笔压信息。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的静电方式输入笔，其特征在于，
所述信号产生电路由以所述变压器的初级绕组作为构成要素的LC振荡电路构成。
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