位置檢測裝置及其位置指示器的制造方法
【專利摘要】一種位置檢測裝置及其位置指示器，能夠準(zhǔn)確地求出位置指示器相對于數(shù)位板面的旋轉(zhuǎn)角度及斜率，并且位置指示器雖然細(xì)但十分結(jié)實，不會因下落等撞擊而破損。在位置指示器中設(shè)置有：信號產(chǎn)生器(TR1～TR3)，生成交流信號；多個電極(13、14)，配置在位置指示部；切換電路(16)，向從多個電極(13、14)中根據(jù)預(yù)先確定的選擇圖案選擇的電極供給交流信號；以及圖案信息發(fā)送單元(13、14、17)，在通過切換電路切換所設(shè)定的圖案時，對數(shù)位板發(fā)送表示圖案的種類的圖案信息。
【專利說明】位置檢測裝置及其位置指示器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種位置檢測裝置及其位置指示器，尤其涉及能夠檢測筆形狀的位置指示器的斜率或以與數(shù)位板面垂直的方向為軸的旋轉(zhuǎn)角的位置檢測裝置及其位置指示器。
【背景技術(shù)】
[0002]作為這種裝置，有專利文獻(xiàn)I (日本特開平08-30374號公報)中所公開的電磁感應(yīng)式位置檢測裝置。根據(jù)專利文獻(xiàn)I的實施例，在筆形狀的位置指示器的前端部排列設(shè)置有兩個磁性體芯，并且設(shè)置有僅卷繞在一個磁性體芯上的控制線圈和將兩個磁性體芯束縛起來卷繞的發(fā)送線圈。并且，通過電子式開關(guān)將控制線圈的兩端控制為接通或斷開的狀態(tài)。由此，控制發(fā)送線圈上流動的電流所引起的磁通的分布，計算出在位置檢測裝置(以下，在該說明書中記載為數(shù)位板)中作為兩個坐標(biāo)位置而求出的、以位置指示器的筆軸為中心的旋轉(zhuǎn)角。
[0003]此外，在專利文獻(xiàn)I的其他實施例中，在筆形狀的位置指示器的前端部排列設(shè)置有三個磁性體芯，并且設(shè)置有在各磁性體芯上所卷繞的三個控制線圈和將三個磁性體芯束縛起來卷繞的發(fā)送線圈。并且，同樣控制各控制線圈，從而計算出位置指示器相對于數(shù)位板的斜率。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開平08-30374號公報
[0007]在上述專利文獻(xiàn)I的筆形狀的位置指示器中，由于在前端部并列配置有兩個磁性體芯，因此存在筆變粗的問題。若為了解決該問題而將磁性體芯細(xì)化，則存在以下問題。
[0008]作為第I問題，由于兩個磁性體芯的中心之間的距離縮短，因此在數(shù)位板中所檢測到的兩個坐標(biāo)間距離也變近。因此，計算旋轉(zhuǎn)角時的分辨率及精度惡化。其原因還在于對控制線圈進(jìn)行控制的開關(guān)。該模擬開關(guān)由半導(dǎo)體電路構(gòu)成，因此難以充分減小接通時的電阻值。因此，無法充分抑制控制線圈所包圍的磁性體芯中所通過的磁通。因此，在數(shù)位板中所檢測到的兩個坐標(biāo)被求出為比實際的芯的位置還接近的值。
[0009]將磁性體芯細(xì)化時的第2問題在于，芯容易因筆下落等引起的撞擊而破損。近年來，這種裝置用于便攜型數(shù)位板也是與將筆細(xì)化對應(yīng)的要求升高的原因之一。
[0010]此外，作為專利文獻(xiàn)I中所記載的位置檢測裝置的其他問題(第3問題)，難以與觸摸檢測進(jìn)行一體化。近年來，靜電感應(yīng)式多點接觸輸入被廣泛應(yīng)用，對能夠并用多點接觸輸入和筆輸入的數(shù)位板裝置的要求升高。但是，在靜電感應(yīng)式數(shù)位板中，使用在X方向及Y方向上排列有電極的傳感器，而專利文獻(xiàn)I的電磁感應(yīng)式數(shù)位板需要設(shè)置成排列有環(huán)狀的線圈的傳感器，因此難以通用數(shù)位板傳感器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于，解決所有前述的第1、第2及第3問題。即，本發(fā)明的第I目的在于提供一種能夠準(zhǔn)確地求出相對于數(shù)位板面的旋轉(zhuǎn)角度及斜率且細(xì)的位置指示器。
[0012]本發(fā)明的第2目的在于，雖然細(xì)但不會因下落等撞擊而破損的結(jié)實的位置指示器。
[0013]本發(fā)明的第3目的在于，提供一種能夠?qū)㈧o電耦合式觸摸板的傳感器部兼用作數(shù)位板部的位置檢測裝置。
[0014]在本發(fā)明中，為了實現(xiàn)上述目的，提供一種采用數(shù)位板與位置指示器間的靜電耦合的位置檢測裝置。在像專利文獻(xiàn)I中所記載的發(fā)明那樣采用電磁感應(yīng)的情況下，如上所述，若將位置指示器的線圈細(xì)化，則不僅使坐標(biāo)及旋轉(zhuǎn)角檢測的精度明顯劣化，而且線圈的芯即芯材容易破損。本發(fā)明對在位置指示部上不需要使用線圈的靜電耦合式位置檢測裝置進(jìn)行改良，具有以下結(jié)構(gòu)。
[0015]在位置指示器中設(shè)置有:信號產(chǎn)生器，生成交流信號；多個電極，配置在位置指示部；切換電路，向從上述多個電極中根據(jù)預(yù)先確定的圖案選擇的上述電極供給上述交流信號；以及圖案信息發(fā)送單元，在通過上述切換電路切換所設(shè)定的圖案時，對數(shù)位板發(fā)送表示該設(shè)定的圖案的種類的圖案信息。
[0016]在數(shù)位板中設(shè)置有:多個電極，配置成平板狀；信號位置檢測單元，根據(jù)通過從位置指示器發(fā)送的交流信號而在配置成上述平板狀的多個電極上分別感應(yīng)產(chǎn)生的信號電平的分布，求出來自位置指示器的信號源在數(shù)位板面上的坐標(biāo)位置；圖案信息接收單元，接收從位置指示器發(fā)送的圖案信息；以及旋轉(zhuǎn)角計算單元，根據(jù)與接收的圖案信息對應(yīng)地求出的多個坐標(biāo)位置，計算位置指示器的以與數(shù)位板面垂直的方向為軸的旋轉(zhuǎn)角。
[0017]此外，作為本發(fā)明的其他方式，在前述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上具有以下結(jié)構(gòu)。
[0018]位置指示器在位置指示部設(shè)置有至少三個電極，并且上述切換電路所設(shè)定的電極選擇的圖案為至少三種。
[0019]在數(shù)位板中設(shè)置有:多個電極，配置成平面狀；信號位置檢測單元，根據(jù)通過從位置指示器發(fā)送的交流信號而在配置成上述平面狀的多個電極上分別感應(yīng)產(chǎn)生的信號電平的分布，求出來自位置指示器的信號源在數(shù)位板面上的坐標(biāo)位置；圖案信息接收單元，接收從位置指示器發(fā)送的上述圖案信息；以及傾斜角度計算單元，根據(jù)與上述圖案信息接收單元所接收的至少三種上述圖案信息對應(yīng)地求出的至少三個坐標(biāo)位置及至少三個信號強度，計算位置指示器相對于上述數(shù)位板面的傾斜角度。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，在位置指示器的位置指示部設(shè)置有多個電極，按時間序列切換所驅(qū)動的電極，因此能夠求出位置指示器的以與數(shù)位板面垂直的方向為軸的旋轉(zhuǎn)角度及位置指示器相對于數(shù)位板面的斜率。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，采用與數(shù)位板的靜電耦合，因此能夠以細(xì)的形狀實現(xiàn)能夠求出旋轉(zhuǎn)角及傾斜的位置指示器。
[0022]根據(jù)本發(fā)明，在位置指示器中不需要使用鐵氧體芯等磁性材料，因此即使將能夠求出旋轉(zhuǎn)角及斜率的位置指示器設(shè)置成細(xì)的形狀，也不會因下落等撞擊而破損。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，通過與數(shù)位板的靜電耦合來求出坐標(biāo)位置，因此能夠?qū)崿F(xiàn)能夠?qū)?shù)位板傳感器與靜電方式的觸摸板通用且能夠求出旋轉(zhuǎn)角及斜率的位置指示器。
【專利附圖】

【附圖說明】[0024]圖1是本發(fā)明的第I實施例的位置指示器的位置指示部的構(gòu)造圖。
[0025]圖2是本發(fā)明的第I實施例的位置指示器的芯11的剖視圖。
[0026]圖3是本發(fā)明的第I實施例的位置指示器的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0027]圖4是用于說明本發(fā)明的第I實施例的位置指示器的動作的圖。
[0028]圖5是數(shù)位板的結(jié)構(gòu)圖。
[0029]圖6是用于說明數(shù)位板的X軸整面掃描掃描動作的圖。
[0030]圖7是用于說明向數(shù)位板的局部掃描過渡的動作的圖。
[0031]圖8是用于說明本發(fā)明的第I實施例的數(shù)位板的局部掃描動作的圖。
[0032]圖9是用于說明旋轉(zhuǎn)角計量原理的圖。
[0033]圖10是本發(fā)明的第2實施例的位置指示器的位置指示部的構(gòu)造圖。
[0034]圖11是表示本發(fā)明的第2實施例的位置指示器的電極的配置的圖。
[0035]圖12是本發(fā)明的第2實施例的位置指示器的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0036]圖13是用于說明本發(fā)明的第2實施例的位置指示器的動作的圖。
[0037]圖14是用于說明本發(fā)明的第2實施例的數(shù)位板的局部掃描動作的圖。
[0038]圖15是本發(fā)明的第3實施例的位置指示器的位置指示部的構(gòu)造圖。
[0039]圖16是表示本發(fā)明的第3實施例的位置指示器的電極的配置的圖。
[0040]圖17是本發(fā)明的第3實施例的位置指示器的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0041]圖18是用于說明本發(fā)明的第3實施例的位置指示器的動作的圖。
[0042]圖19是用于說明本發(fā)明的第3實施例的數(shù)位板的局部掃描動作的圖。
[0043]圖20是用于說明本發(fā)明的第3實施例的位置指示器的斜率計量原理的圖。
[0044]圖21是用于說明位置指示器前端部的其他形狀的例子的圖。
【具體實施方式】
[0045]以下，作為本發(fā)明的位置檢測裝置及其位置指示器的實施方式，參照附圖具體說明三個實施例。
[0046][第I實施例]
[0047]圖1是表示本發(fā)明的第I實施例的位置指示器的位置指示部的構(gòu)造的圖。在圖1中，11是傳遞施加在筆尖上的壓力的芯，由塑料等絕緣材料成型。12是電容根據(jù)經(jīng)由芯11所施加的筆壓而變化的可變電容器，使用例如日本特開平04-96212號公報(文獻(xiàn)2)中所公開的電容器?？勺冸娙萜?2如上述文獻(xiàn)2所公開的那樣包括與芯11的結(jié)合部，該結(jié)合部構(gòu)成為，根據(jù)施加在芯11上的筆壓，和芯11 一起稍微移動。
[0048]13及14是電極，埋入于芯11。圖2是剖切埋入有電極13、14的芯11時的剖視圖。15是印刷基板，與可變電容器12的端子及電極13、14連接，并且安裝有后述的電路部件。以下，將13稱為L電極,將14稱為R電極來進(jìn)行說明。
[0049]圖3是本發(fā)明的第I實施例的位置指示器的電路結(jié)構(gòu)圖。在圖3中，與圖1相同的部分用同一標(biāo)號來表不。S卩，12是可變電容器，13是L電極，14是R電極。晶體管TRl?TR3構(gòu)成振蕩電路，以由線圈LI及電容器Cl、C2確定的共振頻率振蕩。線圈L2與線圈LI耦合，將線圈LI上所產(chǎn)生的交流電壓升壓，從而向L電極13及R電極14供給高電壓的信號。16是用于僅向L電極13或R電極14中的某一個供給線圈L2上所產(chǎn)生的信號(d)的模擬開關(guān)。
[0050]17是根據(jù)預(yù)定的程序動作的微處理器，18是電池。來自微處理器17的端子Pl的輸出信號(b)經(jīng)由晶體管TR4將前述振蕩電路控制為接通或斷開狀態(tài)。來自端子P2的輸出信號(a)供給到模擬開關(guān)16。在本實施例中,在來自端子P2的輸出信號(a)為低電平時選擇L電極13側(cè)，在為高電平時選擇R電極14側(cè)。
[0051]如后文所述，微處理器17根據(jù)預(yù)定的程序?qū)⒍俗覲3設(shè)為高電平輸出或輸入狀態(tài)，從而對可變電容器12進(jìn)行充放電，求出施加在芯11上的筆壓值。
[0052]19是將電池18的電壓升壓而生成高電壓VP的電源的DC/DC轉(zhuǎn)換器。電壓VP用作使模擬開關(guān)16動作的電源，需要設(shè)置成比線圈L2上所產(chǎn)生的信號d的振幅高的電壓。電容器C3用于施加偏置電壓以使線圈L2上所產(chǎn)生的信號(d)在零?VP的范圍內(nèi)振蕩。
[0053]圖4是表示上述結(jié)構(gòu)的第I實施例的位置指示器的動作的圖，表示圖3中的信號a、b、c、d的變化情況。微處理器17在將端子P2(信號a)設(shè)為低電平的狀態(tài)下控制為使端子Pl (信號b)維持一定期間高電平。由此，從L電極13在一定期間連續(xù)放射信號(d)(圖4的連續(xù)發(fā)送期間:L)。在該連續(xù)發(fā)送期間中，微處理器17控制端子P3，求出向可變電容器12施加的筆壓。即，微處理器17將端子P3設(shè)為高電平輸出，從而對可變電容器12進(jìn)行充電。
[0054]接著，將端子P3切換為輸入狀態(tài)。此時，可變電容器12中所蓄積的電荷根據(jù)與其并聯(lián)連接的電阻放電，因此可變電容器12的電壓(c)逐漸降低。求出從將端子P3切換為輸入狀態(tài)到電壓c下降至閾值以下為止的時間Tp。該時間Tp相當(dāng)于求出的筆壓，在本實施例中將筆壓作為10位的值來求出。
[0055]若將該連續(xù)發(fā)送期間(L)結(jié)束，則微處理器17以預(yù)定的周期(Td)將端子Pl控制為高電平或低電平，從而進(jìn)行ASK(amplitude-shiftkeying:幅移鍵控)調(diào)制。此時,首次必須設(shè)為高電平(圖4的開始信號:L)。這是為了能夠在數(shù)位板側(cè)正確地判定之后的數(shù)據(jù)送出定時。
[0056]在接著該開始信號(L)的Td的期間，在此將端子Pl設(shè)為低電平(圖4的碼:L)。如后文所述，這用于與將端子P2(信號a)設(shè)為高電平的情況進(jìn)行區(qū)別。
[0057]接著碼(L)，依次發(fā)送通過前述的動作求出的10位的筆壓數(shù)據(jù)。S卩，在發(fā)送數(shù)據(jù)為O時，將端子Pl設(shè)為低電平，在發(fā)送數(shù)據(jù)為I時，將端子Pl設(shè)為高電平來進(jìn)行控制(圖4的筆壓數(shù)據(jù)發(fā)送期間:L)。在圖4中，表示所發(fā)送的筆壓為“0101110101”的情況。
[0058]若結(jié)束10位的筆壓數(shù)據(jù)的發(fā)送，則微處理器17將端子P2 (信號a)設(shè)為高電平，將模擬開關(guān)16切換到R側(cè)。由此，從R電極14發(fā)送信號。此時也與前述的通過L電極進(jìn)行發(fā)送的情況完全同樣地控制端子Pl及P3，依次進(jìn)行連續(xù)發(fā)送(R)、開始信號(R)、碼(R)、筆壓數(shù)據(jù)發(fā)送(R)的處理。此時，在碼(R)時，將端子Pl設(shè)為高電平。
[0059]在本實施例的位置指示器中，一邊彼此交替僅選擇L電極的第I圖案和僅選擇R電極的第2圖案一邊進(jìn)行發(fā)送。此外，在以第I圖案選擇時，將接著開始信號的“碼”信息設(shè)為“0”，在以第2圖案選擇時，將接著開始信號的“碼”信息設(shè)為“I”。該動作用于在數(shù)位板側(cè)識別之前進(jìn)行的連續(xù)發(fā)送是來自L電極還是來自R電極，是本發(fā)明的特征之一。
[0060]圖5表示本實施例的數(shù)位板的結(jié)構(gòu)圖。在本實施例中，作為數(shù)位板,表示能夠求出如上所述構(gòu)成的位置指示器20的指示位置及旋轉(zhuǎn)角度，并且還能夠檢測手指fg的觸摸位置的結(jié)構(gòu)。
[0061]在圖5中，20是圖1?3所示的位置指示器，將從位置指示器20發(fā)送的信號的頻率設(shè)為H。21是將透明的玻璃作為基材的數(shù)位板傳感器。在數(shù)位板傳感器21的表面設(shè)置有在X方向上所排列的X電極組，在背面設(shè)置有在Y方向上所排列的Y電極組。這些X電極組及Y電極組由ITO(Indium Tin Oxide:銦錫氧化物)形成為透明的電極。此外,數(shù)位板傳感器21配置在未圖示的顯示裝置的上方，在其顯示部位能夠用位置指示器20或用戶的手指fg等直接進(jìn)行輸入。
[0062]22是從X電極組中選擇一個電極的X選擇電路,23是從Y電極組中選擇一個電極的Y選擇電路。在本實施例中設(shè)X電極為40個(XI?X40)、Y電極為30個(Yl?Υ30)來進(jìn)行說明。
[0063]24是用于使本實施例作為觸摸檢測來動作時向Y電極供給驅(qū)動信號的振蕩器，將振蕩頻率設(shè)為f2。25是切換電路，切換將由Y選擇電路23選擇的Y電極連接到振蕩器24或后述的放大電路側(cè)中的哪一個。26是控制本實施例的數(shù)位板的各部分的控制電路。SP，在使本裝置作為觸摸檢測來動作時，將從控制電路26到切換電路25的控制信號e設(shè)為高電平“ I ”，選擇振蕩器24側(cè)。此外，在本裝置檢測位置指示器20時，將控制信號e設(shè)為低電平“O”，選擇放大電路側(cè)。
[0064]27是切換電路，選擇X電極或Y電極中的某一個來連接到放大電路28，該X是電極由X選擇電路22選擇的，該Y電極是經(jīng)由切換電路25由Y選擇電路23選擇的。S卩，在使本裝置作為觸摸檢測來動作時，將從控制電路26到切換電路27的控制信號f設(shè)為低電平“0”，選擇X選擇電路22側(cè)。此外，在本裝置進(jìn)行檢測位置指示器20的動作并且求出位置指示器20的X軸坐標(biāo)時，將控制信號f設(shè)為低電平“0”，選擇X選擇電路22側(cè)。此外，在本裝置進(jìn)行檢測位置指示器20的動作并且求出位置指示器20的Y軸坐標(biāo)時，將控制信號f設(shè)為高電平“ I ”，選擇Y選擇電路23側(cè)。
[0065]在圖5中，28是放大電路，29是增益控制電路。放大電路28的輸出連接到增益控制電路29，并被設(shè)定為根據(jù)來自控制電路26的控制信號g成為適當(dāng)電平的輸出信號。
[0066]30是具有以頻率f I或頻率f2為中心的預(yù)定的頻帶寬度的帶通濾波電路。該中心頻率根據(jù)來自控制電路26的控制信號h進(jìn)行切換，以在本裝置進(jìn)行檢測位置指示器20的動作時將頻率設(shè)為H、在進(jìn)行觸摸檢測動作時頻率成為f2的方式進(jìn)行切替。
[0067]此外，在圖5中，31是檢波電路，32是AD(analog/Digital:模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換器，33是微處理器。并且，帶通濾波電路30的輸出信號通過檢波電路31進(jìn)行檢波，根據(jù)來自控制電路26的控制信號j，由AD轉(zhuǎn)換電路32轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)k被微處理器33讀取而處理。
[0068]控制電路26將控制信號m供給到X選擇電路22，將控制信號η供給到Y(jié)選擇電路23，從而從X電極組及Y電極組中分別選擇一個電極。
[0069]微處理器33在內(nèi)部具有ROM及RAM，并且根據(jù)ROM中所存儲的程序來動作。并且，微處理器33輸出控制信號P來對控制電路26進(jìn)行控制，以使控制電路26在預(yù)定的定時輸出控制信號e?j及m、η。
[0070]簡單說明這樣構(gòu)成的本實施例的數(shù)位板進(jìn)行觸摸檢測時的動作。如上所述，在進(jìn)行觸摸檢測時，將切換電路25連接到振蕩電路24側(cè)，向由Y選擇電路23選擇的Y電極供給驅(qū)動信號。此外，由X選擇電路22選擇的X電極經(jīng)由切換電路27連接到放大電路28，來自放大電路28的信號電平經(jīng)由增益控制電路29、帶通濾波電路30、檢波電路31，由AD轉(zhuǎn)換電路32轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。
[0071]此時，若手指接觸到由X選擇電路22及Y選擇電路23選擇的各電極的交點，則上述檢測的信號電平低于沒有手指時的電平。因此，若對X電極與Y電極的所有交點預(yù)先求出沒有手指時的信號電平，則能夠根據(jù)信號電平降低的位置求出觸摸位置。
[0072]另一方面，以下說明本實施例的數(shù)位板檢測位置指示器20的指示位置及旋轉(zhuǎn)角時的動作。微處理器33對控制電路26輸出控制信號P,以將控制信號e設(shè)為低電平“O”，將切換電路25選擇到放大電路側(cè)，將控制信號f設(shè)為低電平“0”，將切換電路27選擇到X電極側(cè)。在該狀態(tài)下，只有由選擇電路22選擇的X電極連接到放大電路28，Y電極與放大電路28和振蕩電路24都不連接。
[0073]圖6表示用于在數(shù)位板傳感器21上求出位置指示器20的大致的X方向位置的X軸整面掃描動作。微處理器33使控制電路26輸出控制信號m,以使選擇電路22選擇電極Xl，讀取此時的信號電平(k)。微處理器33使控制電路26將選擇電路22依次切換為電極X2、X3、X4…并讀取信號電平(k)。
[0074]此時，若通過Xl~X40的全部電極檢測的信號電平?jīng)]有達(dá)到預(yù)定值，則判斷為位置指示器20不在數(shù)位板傳感器21上，反復(fù)進(jìn)行圖6的動作。在從Xl~X40中的某個電極檢測到預(yù)定值以上的電平的信號的情況下，微處理器33存儲檢測到最高的信號電平的X電極的編號(圖6中為XII)。
[0075]若判斷為位置指示器20位于電極Xll附近，則微處理器33進(jìn)行向局部掃描的過渡動作。圖7是用于說明數(shù)位板中向局部掃描的過渡動作的圖。向該局部掃描的過渡動作是用于在位置指示器20反復(fù)進(jìn)行圖4所示的動作時，通過檢測來自位置指示器20的連續(xù)發(fā)送期間的開始時刻，微處理器33使位置指示器20的動作與定時一致，并且對Y軸求出大致的位置的動作。
`[0076]在圖7中，微處理器33將控制電路26控制成使選擇電路22選擇在前述的X軸整面掃描動作中求出的電極XII。此時，在電極Xll上感應(yīng)產(chǎn)生與從位置指示器20發(fā)送的信號對應(yīng)的信號，在檢波電路32上產(chǎn)生與該信號電平對應(yīng)的電壓。微處理器33以一定的周期使AD轉(zhuǎn)換電路32動作，讀取其信號電平(k)。該使AD轉(zhuǎn)換電路32動作的周期設(shè)為比位置指示器20在筆壓數(shù)據(jù)發(fā)送期間發(fā)送的周期足夠短的時間。
[0077]微處理器33在由AD轉(zhuǎn)換電路32輸出的信號電平持續(xù)一定時間(Ts)達(dá)到預(yù)定值以上時，判斷為位置指示器20的連續(xù)發(fā)送期間開始，過渡到Y(jié)軸整面掃描動作(圖7)。該時間Ts設(shè)為比位置指示器20在筆壓數(shù)據(jù)發(fā)送期間發(fā)送的周期足夠長的時間。
[0078]微處理器33將控制電路26控制為，將控制信號f設(shè)為高電平“1”，將切換電路27選擇到Y(jié)電極側(cè)。此外，選擇電路23從Yl到Y(jié)30依次進(jìn)行選擇，使AD轉(zhuǎn)換電路32動作，讀取信號電平(k)。此時微處理器33存儲檢測到最大的信號電平的電極。在本實施例中，設(shè)為從電極Y20檢測到最大的信號電平來進(jìn)行說明。
[0079]若選擇電路23選擇最后的電極Y30結(jié)束了信號電平的檢測，則微處理器33進(jìn)行等待來自位置指示器20的連續(xù)發(fā)送期間結(jié)束的動作。微處理器33將控制電路26控制成，將控制信號f設(shè)為低電平“0”，將切換電路27選擇到X電極側(cè)。此外，以使選擇電路22選擇電極Xll的方式進(jìn)行控制。此時，若持續(xù)從位置指示器20進(jìn)行發(fā)送，則檢測出前述的預(yù)定值以上的電平的信號。接收信號電平達(dá)不到預(yù)定值的時刻為來自位置指示器20的連續(xù)發(fā)送的結(jié)束時刻。接著，位置指示器20成為筆壓數(shù)據(jù)發(fā)送期間，但由于此時沒有求出位置指示器20的詳細(xì)的位置，因此在此不讀取筆壓數(shù)據(jù)，過渡到圖8所示的局部掃描動作。
[0080]圖8是用于說明本實施例的數(shù)位板中的局部掃描動作的圖。微處理器33在選擇了電極Xll的狀態(tài)下由AD轉(zhuǎn)換電路32輸出的信號電平持續(xù)一定時間(Ts)達(dá)到預(yù)定值以上時，判斷為位置指示器20的連續(xù)發(fā)送期間開始，過渡到坐標(biāo)檢測動作(圖8的步驟I)。該時間Ts與圖7中所說明的情況同樣設(shè)為比位置指示器20在筆壓數(shù)據(jù)發(fā)送期間發(fā)送的周期足夠長的時間。
[0081]微處理器33為了求出來自位置指示器20的信號的X坐標(biāo)，在將控制信號f設(shè)為低電平“O”的狀態(tài)下，選擇電路22依次選擇以Xll為中心的五個電極(X9?X13)，使AD轉(zhuǎn)換電路32動作來讀取信號電平(步驟I)。此時，保存檢測到最高的信號電平的電極的編號(在此為XII)及其信號電平(VpxO)，并且將由其相鄰的兩個電極檢測到的電平保存為VaxO、VbxO (步驟 I)。
[0082]接著，微處理器33為了求出來自位置指示器20的信號的Y坐標(biāo)，將控制信號f設(shè)為高電平“1”，選擇電路23依次選擇以Y20為中心的五個電極(Y18?Y22)，讀取信號電平(步驟I)。此時，保存檢測到最高的信號電平的電極的編號(在此為Y20)及其信號電平(VpyO)，并且將由其相鄰的兩個電極檢測到的電平保存為VayO、VbyO (步驟I)。在此求出的信號電平VpxO、VaxO> VbxO> VpyO、VayO、VbyO用于通過后述的計算式計算坐標(biāo)值。
[0083]接著，微處理器33進(jìn)行用于等待來自位置指示器20的連續(xù)發(fā)送期間結(jié)束的動作。微處理器33以將控制信號f設(shè)為低電平“O”并且選擇電路22選擇在前述的坐標(biāo)檢測動作中檢測到峰值的電極Xll的方式進(jìn)行控制。此時，所接收的信號電平成為達(dá)不到預(yù)定值的時刻為來自位置指示器20的連續(xù)發(fā)送的結(jié)束時刻(步驟I)。
[0084]微處理器33若檢測到來自位置指示器20的連續(xù)發(fā)送的結(jié)束，則進(jìn)入到檢測在筆壓數(shù)據(jù)之前發(fā)送的開始信號的定時的動作(步驟2)。微處理器33控制為在選擇了電極Xl I的狀態(tài)下使AD轉(zhuǎn)換電路32反復(fù)起動，將信號電平成為前述的預(yù)定值以上的時刻存儲為tl。微處理器33從時刻tl等待了一定時間Tw之后的時刻起開始進(jìn)行來自位置指示器的數(shù)據(jù)接收動作(步驟2)。該時間Tw設(shè)為從來自位置指示器20的開始信號的發(fā)送結(jié)束之后到由數(shù)位板接收的信號電平幾乎沒有為止，是預(yù)先求出的時間。
[0085]微處理器33在前述的等待時間達(dá)到Tw的同時，起動未圖示的計時器。該計時器對從零到與前述的Td的時間(來自位置指示器的數(shù)據(jù)發(fā)送周期)一致的值為止反復(fù)進(jìn)行計數(shù)(步驟2)。在計時器的一個周期的動作期間中，微處理器33反復(fù)起動AD轉(zhuǎn)換電路32來讀取信號電平。若此期間的信號電平一次也沒有達(dá)到前述的預(yù)定值，則判斷為沒有來自位置指示器的發(fā)送，將本次的數(shù)據(jù)保存為“0”，在此期間檢測到預(yù)定值以上的信號電平的情況下，判斷為存在來自位置指示器的發(fā)送，將本次的數(shù)據(jù)保存為“I”(步驟2)。
[0086]進(jìn)行11次前述的計時器的計數(shù)，保存11位的數(shù)據(jù)。此時，首次的數(shù)據(jù)相當(dāng)于圖4所示的“碼”。在圖8的步驟2中，該碼為0，因此判斷為，根據(jù)在步驟I中求出的信號電平VpxO > VaxO > VbxO > VpyO > VayO > VbyO計算的坐標(biāo)為與位置指示器20的L電極相當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)位置。其余10位數(shù)據(jù)表示在步驟I的期間由位置指示器20計量的筆壓值。[0087]另外，在步驟2中，從X軸電極中選擇檢測到最大電平的電極(Xll)來接收數(shù)據(jù)，但是這也可以在Y軸電極中選擇檢測到最大電平的電極(Y20)來進(jìn)行。
[0088]若在步驟2中結(jié)束11位的數(shù)據(jù)接收，則過渡到檢測來自位置指示器20的連續(xù)發(fā)送期間的開始的動作。微處理器33反復(fù)檢測在選擇了電極Xll的狀態(tài)下接收的信號電平。在該接收電平持續(xù)一定時間(Ts)達(dá)到預(yù)定值以上時，判斷為位置指示器20的連續(xù)發(fā)送期間開始，過渡到坐標(biāo)檢測動作(圖8的步驟3)。
[0089]微處理器33為了求出來自位置指示器20的信號的X坐標(biāo)，在將控制信號f設(shè)為低電平“O”的狀態(tài)下，選擇電路22依次選擇以Xll為中心的五個電極(X9?X13)，使AD轉(zhuǎn)換電路32動作來讀取信號電平(步驟3)。此時，保存檢測到最高的信號電平的電極的編號(在此為XII)及其信號電平(Vpxl)，并且將由其相鄰的兩個電極檢測的電平保存為Vaxl、Vbxl (步驟 3)。
[0090]接著，微處理器33為了求出來自位置指示器20的信號的Y坐標(biāo)，將控制信號f設(shè)為高電平“1”，選擇電路23依次選擇以Y20為中心的五個電極(Y18?Y22)，讀取信號電平(步驟3)。此時，保存檢測到最高的信號電平的電極的編號(在此為Y20)及其信號電平(Vpyl)，并且將由其相鄰的兩個電極檢測到的電平保存為Vayl、Vbyl (步驟3)。在此求出的信號電平Vpxl、Vaxl、Vbxl、Vpyl、Vayl、Vbyl用于通過后述的計算式計算坐標(biāo)值。
[0091]接著，微處理器33進(jìn)行用于等待來自位置指示器20的連續(xù)發(fā)送期間結(jié)束的動作。微處理器33以將控制信號f設(shè)為低電平“O”并且選擇電路22選擇在前述的坐標(biāo)檢測動作中檢測到峰值的電極Xll的方式進(jìn)行控制。此時，所接收的信號電平成為達(dá)不到預(yù)定值的時刻為來自位置指示器20的連續(xù)發(fā)送的結(jié)束時刻(步驟3)。
[0092]微處理器33若檢測到來自位置指示器20的連續(xù)發(fā)送的結(jié)束，則進(jìn)入到檢測在筆壓數(shù)據(jù)之前發(fā)送的開始信號的定時的動作(步驟4)。微處理器33控制為在選擇了電極Xll的狀態(tài)下使AD轉(zhuǎn)換電路32反復(fù)起動，將信號電平成為前述的預(yù)定值以上的時刻存儲為t2。微處理器33從時刻t2等待了一定時間Tw之后的時刻起開始進(jìn)行來自位置指示器20的數(shù)據(jù)接收動作(步驟4)。該Tw設(shè)為與步驟2時相同的時間。
[0093]微處理器33在前述的等待時間達(dá)到Tw的同時，起動計時器，與前述的步驟2時完全同樣地接收來自位置指示器20的11位的數(shù)據(jù)(步驟4)。該首次的數(shù)據(jù)相對于圖4所示的“碼”。在圖8的步驟4中該碼為1，因此判斷為，根據(jù)在步驟3中求出的信號電平Vpxl、Vax1、Vbx1、Vpy1、Vay1、VbyI計算的坐標(biāo)為與位置指示器20的R電極相當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)位置。其余10位數(shù)據(jù)表示在步驟3的期間由位置指示器20計量的筆壓值。這樣根據(jù)來自位置指示器20的特定的數(shù)據(jù)值，識別出是來自位置指示器20的哪個電極的發(fā)送，這是本發(fā)明的特征之一 O
[0094]另外，在步驟4中，也從X軸電極中選擇檢測到最大電平的電極(Xll)來接收數(shù)據(jù)，但是這也可以在Y軸電極中選擇檢測到最大電平的電極(Y20)來進(jìn)行。
[0095]在本實施例中，來自位置指示器20的發(fā)送通過L電極和R電極交替地反復(fù)進(jìn)行，因此作為數(shù)位板側(cè)的動作，反復(fù)進(jìn)行圖8的步驟I?步驟4，由此能夠持續(xù)求出位置指示器20的坐標(biāo)和旋轉(zhuǎn)角及筆壓。
[0096]下面，說明根據(jù)在前述的步驟I及步驟3中求出的接收電平來求出位置指示器20的坐標(biāo)位置及旋轉(zhuǎn)角度的方法。[0097]根據(jù)在步驟I中求出的接收電平VpxO、VaxO、VbxO、VpyO、VayO、VbyO，位置指示器的L電極的坐標(biāo)值(X0，Y0)通過以下⑴式、(2)式分別計算出來。
[0098][數(shù)I]
[0099]
【權(quán)利要求】
1.一種位置檢測裝置，通過發(fā)送交流信號的位置指示器與數(shù)位板的電容耦合求出位置指示器在數(shù)位板上的指示位置，上述位置檢測裝置的特征在于， 在上述位置指示器中設(shè)置有: 信號產(chǎn)生器，生成交流信號； 多個電極，配置在位置指示部； 切換電路，向從上述多個電極中根據(jù)預(yù)先確定的圖案選擇的上述電極供給上述交流信號；以及 圖案信息發(fā)送單元，在通過上述切 換電路切換所設(shè)定的圖案時，對上述數(shù)位板發(fā)送表示該設(shè)定的圖案的種類的圖案信息， 在上述數(shù)位板中設(shè)置有: 多個電極，配置成平板狀； 信號位置檢測單元，根據(jù)通過從上述位置指示器發(fā)送的交流信號而在配置成上述平板狀的多個電極上分別感應(yīng)產(chǎn)生的信號電平的分布，求出來自上述位置指示器的信號源在數(shù)位板面上的坐標(biāo)位置； 圖案信息接收單元，接收從上述位置指示器發(fā)送的上述圖案信息；以及旋轉(zhuǎn)角計算單元，根據(jù)與上述接收的上述圖案信息對應(yīng)地求出的多個坐標(biāo)位置，計算上述位置指示器的以與數(shù)位板面垂直的方向為軸的旋轉(zhuǎn)角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測裝置，其特征在于， 在上述位置指示器中， 在上述位置指示部配置有第I電極及第2電極， 并且設(shè)置有:切換電路，交替地選擇上述第I電極及第2電極來供給上述交流信號；和圖案信息發(fā)送單元，在上述切換電路選擇了上述第I電極時，對上述數(shù)位板發(fā)送第I圖案信息，在上述切換電路選擇了上述第2電極時，對上述數(shù)位板發(fā)送第2圖案信息， 在上述數(shù)位板中， 在上述圖案信息接收單元接收到上述第I圖案信息時，通過上述信號位置檢測單元求出第I坐標(biāo)，在上述圖案信息接收單元接收到上述第2圖案信息時，通過上述信號位置檢測單元求出第2坐標(biāo)，并且根據(jù)上述第I坐標(biāo)和上述第2坐標(biāo)，計算位置指示器的以與數(shù)位板面垂直的方向為軸的旋轉(zhuǎn)角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測裝置，其特征在于， 在上述位置指示器中， 在上述位置指示部配置有第I電極及第2電極， 并且設(shè)置有:切換電路，向上述第I電極始終供給上述交流信號，并且對于上述第2電極，將上述交流信號的供給切換為接通或斷開的狀態(tài)；和 圖案信息發(fā)送單元，在上述切換電路將對上述第2電極的交流信號的供給設(shè)為接通狀態(tài)時，對上述數(shù)位板發(fā)送第I圖案信息，在上述切換電路將對上述第2電極的交流信號的供給設(shè)為斷開狀態(tài)時，對上述數(shù)位板發(fā)送第2圖案信息， 在上述數(shù)位板中， 在上述圖案信息接收單元接收到上述第I圖案信息時，通過上述信號位置檢測單元，將與上述位置指示器的上述兩個電極的中間位置相當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)作為第I坐標(biāo)來求出，在上述圖案信息接收單元接收到上述第2圖案信息時，通過上述信號位置檢測單元，將與上述位置指示器的上述第2電極位置相當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)作為第2坐標(biāo)來求出，并且根據(jù)上述第I坐標(biāo)和上述第2坐標(biāo)，計算上述位置指示器的以與數(shù)位板面垂直的方向為軸的旋轉(zhuǎn)角。
4.一種位置檢測裝置，通過發(fā)送交流信號的位置指示器與數(shù)位板的電容耦合求出位置指示器在數(shù)位板上的指示位置，上述位置檢測裝置的特征在于， 在上述位置指示器中設(shè)置有: 信號產(chǎn)生器，生成交流信號； 至少三個電極，配置在位置指示部； 切換電路，向從上述電極中根據(jù)預(yù)先確定的圖案選擇的上述電極供給上述交流信號；以及 圖案信息發(fā)送單元，在通過上述切換電路切換上述圖案時，對上述數(shù)位板發(fā)送表示上述圖案的種類的圖案信息， 在上述數(shù)位板中設(shè)置有: 多個電極，配置成平面狀； 信號位置檢測單元，根據(jù)通過從上述位置指示器發(fā)送的交流信號而在配置成上述平面狀的多個電極上分別感應(yīng)產(chǎn)生的信號電平的分布，求出來自上述位置指示器的信號源在數(shù)位板面上的坐標(biāo)位置； 圖案信息接收單元，接收從上述位置指示器發(fā)送的上述圖案信息；以及傾斜角度計算單元，根據(jù)與上述圖案信息接收單元所接收的至少三種上述圖案信息對應(yīng)地求出的至少三個坐標(biāo)位置及至少三個信號強度，計算上述位置指示器相對于上述數(shù)位板面的傾斜角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的位置檢測裝置，其特征在于， 上述位置指示器的上述切換電路從上述至少三個電極中依次選擇一個電極。
6.一種位置指示器，用于通過與數(shù)位板的電容耦合來輸入數(shù)位板上的指示位置，其特征在于，設(shè)置有: 信號產(chǎn)生器，生成交流信號； 多個電極，配置在位置指示部，對數(shù)位板發(fā)送信號； 切換電路，向從上述多個電極中根據(jù)預(yù)先確定的圖案選擇的上述電極供給上述交流信號；以及 圖案信息發(fā)送單元，在通過上述切換電路切換所設(shè)定的圖案時，對數(shù)位板發(fā)送表示該設(shè)定的圖案的種類的圖案信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的位置指示器，其特征在于， 在上述位置指示部配置有第I電極及第2電極， 并且設(shè)置有切換電路，該切換電路交替地選擇上述第I電極及第2電極來供給上述交流號， 在上述切換電路選擇了上述第I電極時，對數(shù)位板發(fā)送第I圖案信息，在上述切換電路選擇了上述第2電極時，對上述數(shù)位板發(fā)送第2圖案信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的位置指示器，其特征在于， 在上述位置指示部配置有第I電極及第2電極，并且設(shè)置有切換電路，該切換電路向上述第I電極始終供給上述交流信號，并且對于上述第2電極，將上述交流信號的供給切換為接通或斷開的狀態(tài)， 在上述切換電路將對上述第2電極的交流信號的供給設(shè)為接通狀態(tài)時，對數(shù)位板發(fā)送第I圖案信息，在上述切換電路將對上述第2電極的交流信號的供給設(shè)為斷開狀態(tài)時，對數(shù)位板發(fā)送第2圖案信息。
9.一種位置指示器，具有筆形狀，用于通過與數(shù)位板的電容耦合來輸入數(shù)位板上的指示位置，其特征在于， 在該位置指示器的位置指示部上的與筆軸方向垂直的面上設(shè)置有多個電極。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的位置指示器，其特征在于， 在上述位置指示部上設(shè)置有能夠根據(jù)載荷移動的芯體，上述多個電極與上述芯體一體地構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的位置指示器，其特征在于， 上述位置指示部具有容納芯體的框體，上述多個電極設(shè)置于上述框體的前端部。
【文檔編號】G06F3/033GK103576895SQ201310325759
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月8日
【發(fā)明者】桂平勇次 申請人:株式會社和冠