CN102103429A - 指示体检测装置及指示体检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种指示体检测装置及指示体检测方法,在导体图形上能够更高速地检测指示体。指示体检测装置检测位于由导体图形构成的传感器部上的指示体,所述导体图形由配置在第一方向上的多个导体和配置在与第一方向交叉的第二方向上的多个导体构成。具备:代码供给电路,生成代码相互不同的多个代码串,向构成导体图形的配置在第一方向上的多个导体分别供给预定的代码串;相关值运算用代码供给电路,用于供给与多个代码串分别对应的相关值运算用代码;以及相关运算电路,用于对配置在第二方向上的各导体上产生的信号和相关值运算用代码进行相关运算,根据通过相关运算电路求出的相关运算结果检测位于导体图形上的指示体。
Description
技术领域
本发明涉及一种指示体检测装置及指示体检测方法,更具体地讲,涉及能够高速地检测多个指示体的指示体检测装置及指示体检测方法。
背景技术
以往,作为在触摸屏等中使用的手指、专用笔等指示体的位置检测的方式,例如提出了电阻膜方式、静电耦合方式(静电电容方式)等各种传感器方式。其中,近年来积极进行静电耦合方式的指示体检测装置的开发。
静电耦合方式有表面型(Surface Capacitive Type)和投影型(Projected Capacitive Type)这两种方式。表面型例如应用于ATM(Automated Teller Machine:自动柜员机)等,投影型例如应用于移动电话等中。其中,两种方式都是检测传感器电极与指示体(例如手指、静电笔等)之间的静电耦合状态的变化,检测指示体的位置。
投影型静电耦合方式的指示体检测装置例如在玻璃等透明基板、透明薄膜上以预定的图形形成有电极,其检测指示体靠近时的指示体与电极的静电耦合状态的变化。以往,关于这种方式的指示体检测装置,提出了用于优化其结构的各种技术(例如参照专利文献1至3)。其中,在专利文献1中,记载有将使用了正交扩频码的代码分割复用方式应用于多用户触摸系统中的技术。在专利文献2中记载有使用了伪随机信号的坐标输入装置。并且,在专利文献3中记载有在静电电容型坐标装置中使用的笔。
以往,提出了从投影型静电耦合方式发展而来的被称作交叉点静电耦合方式的指示体检测装置,在这里,参照附图简单说明交叉点静电耦合方式的指示体检测装置的动作。图75(a)及图75(b)分别表示交叉点静电耦合方式的指示体检测装置中的传感器部的简要结构和输出信号波形。
通常,传感器部900具备由多个发送导体902构成的发送导体组901和由多个接收导体904构成的接收导体组903。其中,在发送导体组901和接收导体组903之间形成有绝缘层。发送导体902是向预定方向(图75(a)中的X方向)延伸的具有预定形状的导体,多个发送导体902相互分离预定间隔而并列配置。并且,接收导体904是向与发送导体902的延伸方向交叉的方向(图75(a)中的Y方向)延伸的具有预定形状的导体,多个接收导体904相互分离预定间隔而并列配置。
在使用了这种结构的传感器部900的指示体检测装置中,例如向预定的发送导体902供给预定的信号,在每个交叉点检测供给有该预定的信号的发送导体902和接收导体904之间的交叉点(下面称作交叉点)流动的电流的变化。在这里,在该传感器部900上放置手指等指示体910的位置,发送导体902上流动的电流的一部分经由指示体910分流,从而流入接收导体904的电流发生变化。因此,通过检测供给有信号的发送导体902和电流发生变化的接收导体904之间的交叉点,可检测出指示体910的位置。并且,在交叉点静电耦合方式的指示体检测装置中,由于在传感器部900上形成的多个交叉点分别检测电流变化,因而可同时检测多个指示体。
在这里,进一步具体说明交叉点静电耦合方式的位置检测原理。例如,现在考虑如图75(a)所示地向发送导体Y6供给预定的信号,检测指示体910(例如手指)在发送导体Y6上的指示位置的例子。首先,在向发送导体Y6供给信号的状态下,通过差动放大器905检测流流过接收导体X1及X2的电流之差。接着,预定时间之后,将与差动放大器905连接的接收导体切换为X2及X3,检测流过两个接收导体X2及X3之间的电流差。反复该动作直到接收导体XM为止。
并且,求出发送导体Y6与接收导体的各交叉点的位置的差动放大器905的输出信号的电平变化。图75(b)表示其特性。图75(b)的特性的横轴表示接收导体X1~XM按时间依次被选择并与差动放大器905连接而输出的检测信号。其中,图75(b)中的虚线所示的特性表示从差动放大器905输出的信号的电平变化,实线的特性表示差动放大器905的输出信号的积分值的变化。
如图75(a)所示,由于在发送导体Y6上与接收导体X5及XM-5的交叉点附近放置有指示体910(手指),因而流经该交叉点附近的电流发生变化。因此,如图75(b)所示,在发送导体Y6上的与接收导体X5及XM-5的交叉点附近所对应的位置上,差动放大器905的输出信号发生变化,其积分值发生变化。根据该积分值的变化,可检测指示体910的位置。在现有的指示体检测装置中,对各发送导体902进行切换而进行如上所述的检测。
专利文献1:日本特开2003-22158号公报
专利文献2:日本特开平9-222947号公报
专利文献3:日本特开平10-161795号公报
在如上所述的现有的交叉点静电耦合方式的指示体检测装置中,对构成各交叉点的各发送导体及接收导体进行信号的供给和接收处理,从而进行指示体的位置检测处理。因而存在对全部交叉进行位置检测处理时该处理需要很长时间的问题。例如,在具有64个发送导体和128个接收导体的传感器部中,各交叉点的检测处理时间例如为256μsec时,全部交叉点(8192个)需要约2sec的检测时间,不实用。
发明内容
鉴于上述问题,本发明的目的在于提供一种能够更高速地检测指示体的指示体检测装置及指示体检测方法。
本发明的一种指示体检测装置,用于检测位于导体图形上的指示体,导体图形由配置在第一方向上的多个导体和配置在与第一方向交叉的第二方向上的多个导体构成,指示体检测装置的特征在于,具备:代码供给电路,用于生成代码相互不同的多个代码串,向构成导体图形的配置在第一方向上的多个导体分别供给预定的代码串;相关值运算用代码供给电路,用于供给与多个代码串分别对应的相关值运算用代码;以及相关运算电路,用于对配置在第二方向上的各导体上产生的信号和相关值运算用代码进行相关运算,根据通过相关运算电路求出的相关运算结果,检测位于导体图形上的指示体。
此外,本发明的一种指示体检测方法,用于检测位于导体图形上的指示体,导体图形由配置在第一方向上的多个导体和配置在与第一方向交叉的第二方向上的多个导体构成,指示体检测方法的特征在于,包括:代码供给步骤,生成代码相互不同的多个代码串,向构成导体图形的配置在第一方向上的多个导体分别供给预定的代码串;相关值运算用代码供给步骤,用于供给与多个代码串分别对应的相关值运算用代码;以及相关运算处理步骤,用于对配置第二方向上的各导体上产生的信号和相关值运算用代码进行相关运算,根据通过相关运算处理步骤求出的相关运算结果,检测位于导体图形上的指示体。
在本发明中,具备:代码供给电路,用于生成代码相互不同的多个代码串,向构成导体图形的配置在第一方向上的多个导体分别供给预定的代码串;相关值运算用代码供给电路,用于供给与多个代码串分别对应的相关值运算用代码;以及相关运算电路,用于对配置在第二方向上的各导体上产生的信号和相关值运算用代码进行相关运算,根据通过相关运算电路求出的相关运算结果,检测位于导体图形上的指示体。因此,根据本发明,在交叉点静电耦合方式的指示体检测装置中,能够更高速地同时检测多个指示体的存在及其指示位置。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的指示体检测装置的简要框结构图。
图2是第一实施方式的指示体检测装置的传感器部的简要剖视图。
图3是第一实施方式的指示体检测装置的扩频码供给电路的简要结构图。
图4是第一实施方式的指示体检测装置的发送导体选择电路的简要结构图。
图5是第一实施方式的指示体检测装置的发送部的扩频码切换动作的说明图。
图6是第一实施方式的指示体检测装置的接收导体选择电路的简要结构图。
图7是用于说明第一实施方式的指示体检测装置的接收导体选择电路的接收导体的切换动作的说明图。
图8是第一实施方式的指示体检测装置的相关值计算电路的框结构图。
图9是第一实施方式的指示体检测装置的分时进行相关运算的相关值计算电路的框结构图。
图10是表示第一实施方式的指示体检测装置的相关器的内部结构例的框结构图。
图11(a)~(g)是用于说明第一实施方式的指示体检测装置的各部分的动作的时序图。
图12是用于说明第一实施方式的指示体检测装置的位置检测原理的说明图。
图13是用于说明第一实施方式的指示体检测装置的位置检测原理(不存在指示体的状态)的说明图。
图14是用于说明第一实施方式的指示体检测装置的位置检测原理(存在指示体的状态)的说明图。
图15是用于说明第一实施方式的指示体检测装置的位置检测原理(多个交叉点上存在指示体的状态)的说明图。
图16是表示图15所示的状态下检测的输出信号的例子的说明图,图16(a)是表示从接收电极Y1~Y4输出的输出信号和代码编号的关系的图,图16(b)是表示从发送电极Y5~Y64输出的输出信号和代码编号的关系的图。
图17(a)是表示16码片长度的哈达玛码的例子的图,图17(b)是表示15码片长度的哈达玛码的例子的图,图17(c)是表示供给图17(a)所示的16码片长度的哈达玛码时获得的输出信号和代码编号的关系的图,图17(d)是表示供给15码片长度的哈达玛码时获得的输出信号和代码编号的关系的图。
图18是表示第一实施方式的指示体检测装置的位置检测的处理步骤的流程图。
图19(a)是本发明的第二实施方式的PSK调制前的扩频码的波形图,图19(b)是PSK调制后的扩频码的波形图。
图20是第二实施方式的指示体检测装置的简要框结构图。
图21是第二实施方式的指示体检测装置的扩频码供给电路的简要结构图。
图22是第二实施方式的指示体检测装置的相关值计算电路的框结构图。
图23(a)是本发明的第三实施方式的FSK调制前的扩频码的波形图,图23(b)是FSK调制后的扩频码的波形图。
图24是第三实施方式的指示体检测装置的扩频码供给电路的简要结构图。
图25是第三实施方式的指示体检测装置的相关值计算电路的框结构图。
图26用于说明变形例1的扩频码的供给方法的说明图。
图27是变形例2的发送导体选择电路的简要结构图。
图28是用于说明变形例2的扩频码的供给方法的说明图。
图29是用于说明变形例3的扩频码的供给方法的说明图。
图30是变形例4的接收导体选择电路的框结构图。
图31是用于说明变形例4的接收导体选择电路的切换动作的说明图。
图32是变形例5的传感器部的简要剖视图。
图33(a)是变形例6的传感器部的简要剖视图,图33(b)是表示变形例6的传感器部的配置例的透视图。
图34(a)是表示变形例7的发送导体及接收导体的简要结构的俯视图,图34(b)是变形例7的发送导体的面导体部的放大俯视图。
图35是变形例8的传感器部的简要俯视图。
图36是变形例9的传感器部的简要俯视图。
图37(a)是表示变形例9的传感器部的发送导体的透明电极膜的配置的简要结构图,图37(b)是表示接收导体的透明电极膜的配置的简要结构图。
图38是变形例10的传感器部的简要结构图。
图39是变形例11的接收部的框结构图。
图40是变形例12的差动放大器的简要结构图。
图41是用于说明变形例13的扩频码的供给方法的简要结构图。
图42是变形例14的传感器部的简要结构图。
图43是用于与变形例14比较的传感器部的简要结构图。
图44是表示变形例14的发送导体的切换状态的例子的说明图。
图45是表示变形例14的发送导体的切换状态的其他例子的说明图。
图46是表示变形例15的发送部的扩频码的发送方式和接收部的信号的接收方式的关系的示意图。
图47是表示变形例16的发送部的扩频码的发送方式和接收部的信号的接收方式的关系的结构图。
图48是表示变形例16的发送导体选择电路的内部结构的例子的结构图。
图49是表示变形例16的接收导体选择电路的例子的结构图。
图50(a)是表示变形例17的发送部的扩频码的发送方式和接收部的信号的接收方式的关系的结构图,图50(b)是从差动放大器输出的输出信号的波形图。
图51是表示变形例18的发送部的扩频码的发送方式和接收部的信号的接收方式的关系的结构图。
图52是表示变形例19的发送部的扩频码的发送方式和接收部的信号的接收方式的关系的结构图。
图53是变形例19的发送导体选择电路的例子的框结构图。
图54是变形例19的接收部的例子的框结构图。
图55是表示变形例20的发送部的扩频码的发送方式和接收部的信号的接收方式的关系的结构图。
图56(a)及(b)是用于说明变形例21的悬停状态的识别原理的说明图。
图57(a)及(b)是用于说明变形例21的悬停状态的识别原理的说明图。
图58是用于说明变形例21的悬停状态的识别原理的分布图。
图59是表示变形例22的发送部的扩频码的发送方式和接收部的信号的接收方式的关系(检测区域窄的状态)的结构图。
图60是表示变形例22的发送部的扩频码的发送方式和接收部的信号的接收方式的关系(检测区域宽的状态)的结构图。
图61是表示变形例24的发送部的扩频码的发送方式和接收部的信号的接收方式的关系的结构图。
图62是表示变形例25的发送部的扩频码的发送方式和接收部的信号的接收方式的关系的结构图。
图63是变形例26的接收部的例子的框结构图。
图64是变形例26的绝对值检波电路的例子的框结构图。
图65(a)是表示将扩频码从发送导体的一侧供给时的情况的说明图,图65(b)是表示此时的接收导体的位置和检测信号的电平及相位延迟之比(电平/相位)的关系的说明图。
图66(a)是表示变形例27中将扩频码从发送导体的两侧供给时的情况的说明图,图66(b)是表示此时的接收导体的位置和检测信号的电平及相位延迟之比(电平/相位)的关系的说明图。
图67是用于说明变形例28中求解指示体的指示压力的原理的特性图。
图68是用于说明变形例28中求解指示体的指示压力的原理的特性图。
图69是用于说明变形例28中求解指示体的指示压力的原理的特性图。
图70是表示作为变形例29将扩频码准备了发送电极的个数的例子的说明图。
图71是变形例29的相关值计算电路的例子的框结构图。
图72是变形例30的指示体检测装置的结构图。
图73是变形例30的接收部的简要结构图。
图74是变形例31的接收部的简要结构图。
图75(a)是现有的交叉点静电耦合方式的指示体检测装置的简要结构图,图75(b)是输出信号波形图。
具体实施方式
下面参照附图,以如下顺序对本发明的指示体检测装置及指示体检测方法的实施方式进行说明。其中,在以下的实施方式中,举例说明了指示体检测装置,但本发明不限于该实施方式,只要是检测接近或接触的指示体并进行任何处理的装置,则也可以适用于其他装置。
1.第一实施方式:基本结构例
2.第二实施方式:使用进行PSK调制的扩频码(Spread code)的结构例
3.第三实施方式:使用进行FSK调制的扩频码的结构例
4.第四实施方式:扩频码的其他供给方法
5.第五实施方式:接收导体的选择方法
6.第六实施方式:传感器部的其他结构例
7.第七实施方式:放大电路的其他结构例
8.第八实施方式:悬停检测
<1.第一实施方式:基本结构例>
参照图1至图19对本发明的指示体检测装置及指示体检测方法的基本结构例进行说明。其中,本发明的位置检测方式采用根据传感器部的发送导体和接收导体之间的静电耦合状态的变化来检测指示体的位置的静电耦合方式。并且,在本实施方式中,对同时向全部发送导体供给扩频码(代码串),在各接收导体上同时进行信号检测的结构例进行说明。
(指示体检测装置的结构)
图1表示第一实施方式的指示体检测装置的简要结构图。
指示体检测装置1主要由传感器部100、发送部200、接收部300、和控制电路40构成,控制电路40控制发送部200和接收部300的动作。下面对各部分的结构进行说明。
首先,参照图1及图2对传感器部100的结构进行说明。
其中,传感器部100具备图2所示的大致平板状的第一基板15、由多个发送导体12构成的发送导体组11、由多个接收导体14构成的接收导体组13、垫片16和平板状的第二基板17。并且,该传感器部100在第一基板15上依次配置发送导体12、垫片16、接收导体14及第二基板17而形成。从而发送导体12和接收导体14隔着垫片相对配置。
手指、静电笔等指示体在第二基板17一侧(第二基板17的与第一基板15相对的面的相反面)上使用。因此,接收导体14与发送导体12相比更接近检测面。另外,第一基板15和第二基板17使用例如具有透过性的玻璃基板,但代替玻璃基板,也可以使用由合成树脂等形成的薄片状(薄膜状)基材。
发送导体12及接收导体14例如利用由ITO(Indium Tin Oxide,铟锡氧化物)膜形成的透明电极膜或铜箔等形成。发送导体12的电极图形例如可如下所述地形成。首先,例如利用溅射法、蒸镀法、涂敷法等,在第一基板15上形成利用上述材料等形成的电极膜。接着对所形成的电极膜进行蚀刻,形成预定的电极图形。可同样地在第二基板17上形成接收导体14的电极图形。并且,在用铜箔形成发送导体12及接收导体14的情况下,可将包含铜粒子的墨吹付到玻璃板等上而形成预定的电极图形。其中,关于发送导体12及接收导体14的形状,例如可以直线状(线形)导体形成。并且,关于发送导体12的形状,也可以是菱形状、直线图形等形状。
垫片16例如由PVB(PolyVinyl Butyral,聚乙烯醇缩丁醛)、EVA(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer,乙烯醋酸乙烯酯)、丙烯酸类树脂等合成树脂形成。并且,垫片16也可由高折射率(高介电常数)的硅酮树脂构成。此外,垫片16也可由高折射率(高介电常数)的油等液体构成。这样,垫片采用高折射率的原材,能抑制垫片16中的视差(Parallax),可改善光学特性。
在由合成树脂构成垫片16的情况下,例如将合成树脂薄片夹入发送导体12及接收导体14之间,对导体之间进行真空抽取的同时加压及加热而形成垫片16。并且,例如也可以使液体状的合成树脂流入发送导体12及接收导体14之间,然后通过使合成树脂固化来形成垫片16。
并且,如图1所示,发送导体组11例如由在预定方向(图1中的X方向)上延伸的64个发送导体12构成。该发送导体12相互分隔预定间距而并列配置。接收导体组13例如由在与发送导体12的延伸方向正交的方向(图1中的Y方向)上延伸的128个接收导体14构成。该接收导体14相互分隔预定间距而并列配置。其中,发送导体12及接收导体14均由直线状(板状)的导体形成。
如此,通过将发送导体组11和接收导体组13经由垫片16相对配置,发送导体组11和接收导体组13的交叉点形成大约0.5pF的电容器。
其中,在以下说明中,说明了直线状形成的发送导体12和接收导体14正交配置的示例,但发送导体12和接收导体14的形状可根据实施方式适当设定。此外,发送导体组11和接收导体组13也可以是正交以外的角度,例如发送导体12和接收导体14可以倾斜交叉。其他实施方式在后文进行说明。并且,从电特性看来,接收导体14的宽度宜小于发送导体12的宽度。这是因为通过减少漂浮电容,可减少混入接收导体14的噪声。
发送导体12和接收导体14的配置间隔(间距)例如都是3.2mm。其中,发送导体12及接收导体14的个数以及间距不限于此,可根据传感器部10的尺寸、必要的检测精度等适当设定。
以下,为便于说明,构成发送导体组11的各发送导体12从靠近接收部300一侧的发送导体12设其索引(Index)n为“1”~“64”,将与各索引n对应的发送导体12适当地记为发送导体Yn。并且,在接收导体组13中,从与发送部200远的一侧的接收导体14设其索引m为“1”~“128”,将与各索引m对应的接收导体14适当地记为接收导体Xm。
并且,在该第一实施方式中,将发送导体组11及接收导体组13分别分割成16个组(块)。即,在以下说明中,将发送导体组11的组分别记为发送块,将接收导体组13的组记为检测块。
该发送块由4个发送导体14构成。各发送块由相邻(索引n连续)的4个发送导体12构成。更具体而言,在本实施方式中,将发送导体组11分割成发送块{Y1~Y4},{Y5~Y8},...,{Y57~Y60}以及{Y61~Y64}。
同样,检测块由8个接收导体14构成。各检测块由相邻(索引m连续)的8个发送导体14构成。更具体而言,在本实施方式中,将接收导体组13分割成检测块{X1~X8},{X9~X16},...,{X113~X120}以及{X121~X128}。其中,本发明不限于此,一组内的导体的数量、组数、组的方式(属于同组的导体的位置关系等),可根据传感器部10的尺寸、必要的检测速度等适当设定,详情在后面说明。
下面,对发送部200进行说明。如图1所示,发送部200具备扩频码供给电路21、发送导体选择电路22和时钟产生电路23。从传感器部100侧依次配置发送导体选择电路22、扩频码供给电路21及时钟产生电路23。扩频码供给电路21与后文说明的控制电路40和时钟产生电路23连接,输入有从时钟产生电路23输出的时钟信号。其中,从该时钟产生电路23输出的时钟还输入给后文说明的控制电路40。
下面,参照图3对扩频码供给电路21进行说明。该图3表示扩频码供给电路21的简要结构的一个例子。
本第一实施方式的扩频码供给电路21为用于给各发送导体12供给具有预定位数的代码例如扩频码的电路,以在后文说明的接收部300的相关值计算电路34中,根据指示体的有无获得的值成为预定的值。该扩频码供给电路21例如由与发送导体组11的发送块的个数相同(16个)的扩频码生成电路24构成。该多个扩频码生成电路24根据后文说明的控制电路40的控制,分别生成具有2n位的代码长度(n:整数)的扩频码Ck(k:1~16的整数)。各扩频码生成电路24中生成的扩频码Ck与例如从时钟产生电路23输出的时钟信号同步生成,并且在该时钟信号上升的定时输出所生成的扩频码的第n个代码。其中,该扩频码供给电路21还可构成为,预先在ROM等中保存根据扩频码生成的数据,通过控制ROM的读取地址,输出用于供给给各发送导体的信号。以下,将由16个扩频码生成电路24生成的16个扩频码分别称为扩频码C1、C2、C3、...、C16。该16个扩频码C1~C16能够应用例如分别同步的哈达玛码(Hadamard code)。对于该哈达玛码,在后文中说明。
其中,如后文所述,本发明可以使用通过PSK调制、FSK调制等来调制的扩频码。并且,在采用CDMA的无线通信技术中,一般使用被称为码片的表达,所以在以下说明中,将通信速度称为码片速率(Chip rate)。
下面,参照图4对发送导体选择电路22进行说明。该图4表示发送导体选择电路22的内部结构。
发送导体选择电路22为用于将从扩频码供给电路21供给的扩频码C1~C16选择性地供给给发送导体12的电路。构成发送导体组11的各发送导体12被分割为将四个发送导体12作为一组的16个发送块25,发送导体选择电路22由个数与各发送块25相同(16个)的开关22a构成。各开关22a的四个输出端子22b分别与对应的发送导体12连接,一个输入端子22c与对应的扩频码生成电路24(参照图3)的输出端子连接。各开关22a构成为,以预定时间间隔,具体来讲以从时钟产生电路23输出的时钟的16个周期的时间间隔,连接选择的发送导体12和输出对应的预定的扩频码Ck的扩频码生成电路24的输出端子。其中,各开关22a的切换动作是通过控制电路40来控制。
下面,参照图5对发送导体选择电路22的切换动作的一个例子进行说明。在这里,各发送块25中,最大索引的发送导体12即发送导体Y4、Y8、...、Y60及Y64经由开关22a与分别对应的扩频码生成电路24的输出端子连接(图4所示状态)。
首先,从构成扩频码供给电路21的各扩频码生成电路24输出的扩频码C1~C16分别同时供给给由开关22a选择的16个发送导体12。在该状态下,在预定时间(时钟的15个周期)期间,进行指示体的位置检测。接着,经过预定时间之后,即,向由开关22a选择的各发送导体12的扩频码C1~C16的供给结束时,开关22a将与扩频码生成电路24连接的发送导体12切换为索引n减少的方向的位置相邻的发送导体12,即切换为发送导体Y2、Y6、...、Y58及Y62。然后,在该切换之后,被选择的16个发送导体12上同时供给从各扩频码生成电路24输出的扩频码C1~C16,进行位置检测。反复进行这种动作,并对所有的发送导体12进行扩频码的供给。
然后,各发送块25内的最小索引的发送导体12即发送导体Y1、Y5、...、Y57及Y61由开关22a被选择,在进行扩频码C1~C16的供给之后,各发送块25内的最大索引的发送导体12再次由开关22a选择,上述动作在各块内反复进行。其中,发送导体12的切换动作的顺序不限于图5所示的例子。例如,在图5中例示了发送导体12的切换动作为给各发送导体12供给的扩频码Ck在被供给之后切换的情况,但是发送导体12的切换还可以为每供给一个码片就切换一次。对于其他变形例,在后文中详细说明。
如上所述,多个发送导体12被划分为各组由预定数量M(M≥2的整数,在图5的例子中M=4)的导体构成的多个组。由扩频码供给电路21生成的各扩频码C1~C16,被供给给构成各组的预定的发送导体12,并且在各组内依次切换供给该扩频码的导体。通过如此构成,能够将用于位置检测的扩频码同时供给给多个发送导体12。在该例子中,由于同时供给16种扩频码,所以能够将用于位置检测的信号发送所需的时间缩短为以往的1/16。
下面,对接收部300进行说明。如图1所示,接收部300具备:接收导体选择电路31、放大电路32、A/D(Analog to Digital)转换电路33、相关值计算电路34和位置检测电路35。由接收部300的相关值计算电路34获得的相关值相当于指示体的检测状态,根据该指示体的检测状态,在位置计算电路35计算指示体的位置。
下面,参照图6对接收导体选择电路31进行说明。
构成接收导体组13的各接收导体14被划分为16组将8个接收导体14作为一组的检测块36。接收导体选择电路31由个数与该检测块36相同的(16个)开关31a构成。该开关31a在各检测块36上分别设有一个,根据后文说明的控制电路40的控制信号,切换被选择的接收导体14。
各开关31a的输入侧的8个端子31b分别与对应的接收导体14连接。并且,各开关31a的输出侧的一个端子31c与对应的一个I/V转换电路32a(后文说明)的输入端子连接。进而,各开关31a在预定时间间隔(发送导体选择电路22的开关22a的切换时间的4倍的周期),切换与I/V转换电路32a连接的接收导体14。来自I/V转换电路32a的输出信号在未图示的放大器中被放大为预定的信号电平后,经由切换开关32d向A/D转换电路33输出。
下面,参照图7对本接收导体选择电路31的切换动作进行说明。在这里,各检测块36中,最小索引的接收导体14即接收导体X1、X9、...、及X121经由开关31a与放大电路32连接(图6的状态)。
首先,在该图6所示的状态下,在预定时间期间,接收导体选择电路31同时选择多个接收导体14,获得作为电流信号的来自各检测块36的输出信号S1、S2、...、S16。
接着,在经过预定时间之后,接收导体选择电路31的各开关31a将接收导体14切换为索引m增加的方向的位置相邻的接收导体14即接收导体X2、X10、...、及X122。然后,在该切换之后,获得从与开关31a连接的接收导体X2、X10、...、X114及X122输出的新的输出信号S1、S2、...、S16。之后,接收导体选择电路31的开关31a反复进行这种切换动作。
然后,各检测块36内的最大索引的接收导体14即在接收导体X8、X16、...、X120及X128上连接开关31a,获得从该被选择的接收导体X8、X16、...、X120及X128输出的新的输出信号。其后,开关31a再次获得从各检测块36内的最小索引的接收导体14输出的新的输出信号。该动作在各检测块36内反复进行。其中,没有被开关31a选择的接收导体14,优选的是具有任意的基准电位或接地。如此,通过将没有被开关31a选择的接收导体14设为任意的基准电位或接地,能够使没有被选择的接收导体14避开噪声,所以能够提高耐噪声性。并且,能够减少发送信号环绕(Wraparound)。进而,接收导体14的切换动作的步骤不限于图7的例子。对于其变形例,在后文中详细说明。
如上所述,接收导体选择电路将多个接收导体划分为各组由预定数量的导体构成的多个组,分别选择构成各组的至少一个导体,并且依次切换构成各组的各导体。通过如此构成,能够将用于位置检测的输出信号从接收导体组同时进行检测。在该第一实施方式中,由于将接收导体组划分为16个组,所以能够将用于位置检测的信号接收所耗费的时间缩短为以往的1/16。
接着,参照图6对放大电路32进行说明。放大电路32是将从接收导体14输出的电流信号转换为电压信号并放大的电路。该放大电路32由个数与接收导体组13的检测组数(16组)相同的I/V转换电路32a和切换开关32d构成,对一个检测块36连接一个I/V转换电路32a。
I/V转换电路32a由单输入单输出的放大器32b(运算放大器:Operational Amplifier)和与该放大器32b并联连接的电容器32c构成。
各I/V转换电路32a将构成接收导体选择电路31的各检测块36的输出信号S1、S2、...、S16转换为电压信号并输出。其中,实际使用时,作为直流偏置调整用,设置了与电容器32c并联的电阻元件、晶体管等,但在这里省略记载。
切换开关32d是对应每预定时间依次切换与A/D转换电路33连接的I/V转换电路32a,而将从该I/V转换电路32a输出的电压信号分时向A/D转换电路33输出的电路。形成这种结构的情况下,在接收部300内只设置一个系统的A/D转换电路33以及相关值计算电路34即可,从而能够简化接收部300的电路结构。其中,在该图6中,例示了将切换开关32d设在放大电路32内的情况,但是该切换开关32d还可设在接收导体选择电路31和放大电路32之间。如此,在接收导体选择电路31和放大电路32之间设置切换开关32d的情况下,无需将I/V转换电路32a设置成与构成接收导体选择电路31的开关31a的个数相同,所以能够更简化接收部300的电路结构。其中,在该第一实施方式中例示了通过设置切换开关32d来将后级的A/D转换电路33及相关值计算电路34分别设置一个系统的情况,但是本发明不限于此,可以将A/D转换电路33及相关值计算电路34设置I/V转换电路32a的个数(16个)。按照这种结构,无需通过切换开关32d来进行切换控制,所以适合于构成具有更高速的信号处理要求的指示体检测装置的情况。
如图1所示,A/D转换电路33为,与放大电路32的输出端子连接,将从放大电路32输出的模拟信号转换为数字信号并输出的电路。在I/V转换电路32a中被转换为电压信号的输出信号S1、S2、...、S16在该A/D转换电路33中转换为数字信号并输出。其中,该A/D转换电路33可以使用公知的A/D转换器。
下面,参照图8对相关值计算电路34的结构进行详细说明。相关值计算电路34为,根据后述的控制电路40的控制,从由A/D转换电路33输出的输出信号S1、S2、...、S16计算相关值的电路,如图1所示,A/D转换电路33、控制电路40、后述的位置检测电路35相连。
该相关值计算电路34具备:信号延迟电路34a;个数与扩频码Ck相同的(16个)相关器34b1、34b2、34b3、...34b16;向该各相关器34b1~34b16供给相关值运算用代码的相关值运算用代码生成电路34c1、34c2、34c3、...、34c15、34c16;以及相关值存储电路34d。
信号延迟电路34a为,暂时保存从A/D转换电路33输出的数字信号,并将该保存的数据同时供给给各相关器34b1~34b16的电路。该信号延迟电路34a由个数与扩频码Ck的代码长度相同(16个)的D-触发电路34a1、34a2、34a3、...、34a15、34a16构成。该D-触发电路34a16、34a15、34a14、...34a3、34a2、34a1,按照该顺序从A/D转换电路33侧串联连接。该D-触发电路34a1~34a16各自的输出端子与相邻的其他D-触发电路(例如,若是D-触发电路34a16,则是D-触发电路34a15)和各相关器34b1~34b16连接,来自各D-触发电路34a1~34a16的输出信号输入给所有的相关器34b1~34b16。以下,将来自该16个D-触发电路34a1~34a16的16码片的输出信号分别称为PS1、PS2、PS3、...、PS15、PS16。
相关器34b1~34b16为,将从各D-触发电路34a1~34a16输出的各输出信号PS1、PS2,...、PS16与从后述的相关值运算用代码生成电路34c1~34c16输入的各相关值运算用代码C1′~C16′进行乘法运算,从而计算各扩频码Ck的相关值的电路。相关器34b1~34b16由于分别用扩频码C1~C16来进行相关运算,所以设有16个。即,相关器34b1对来自各D-触发电路34a1~34a16的输出信号PS1、PS2、...、PS16和相关值运算用代码C1′进行乘法运算来运算相关值,相关器34b2对各接收信号和相关值运算用代码C2′进行相关运算来计算相关值,以下相同,对16个所有的扩频码C1~C16计算相关值。然后,各相关器34b1~34b16将计算出的相关值输出给相关值存储电路34d。
相关值运算用代码生成电路34c1、34c2、34c3、...、34c15、34c16为,用于供给供各相关器34b1~34b16进行相关运算的相关值运算用代码Ck’的电路。各相关值运算用代码生成电路34c1~34c16分别与对应的各相关器34b1~34b16连接。从该相关值运算用代码生成电路34c1~34c16供给给对应的相关器34b1~34b16的相关值运算用代码C1′~C16′分别具有2n代码长度,例如,相关器34b1由于进行扩频码C1的相关运算,所以相关值运算用代码C1′为16码片。以下,将从各相关值运算用代码生成电路34c1~34c16供给给各相关器34b1~34b16的相关值运算用代码称为Cx′(PN1′、PN2′、PN3′、...、PN15′、PN16′)。
当各相关器34b1~34b16对输出信号PS1、PS2、...、PS16和相关值运算用代码C1′~C16′进行相关运算时,在传感器部100上不存在指示体19的情况下,获得一定值的相关值,而在传感器部100上存在指示体的情况下,获得与该一定值的相关值不同的相关值。
相关值存储电路34d为,用于暂时存储由相关器34b1~34b16的相关运算获得的相关值的存储部。该相关值存储电路34d由个数与相关器34b1~34b16相同的多个寄存器(未图示)构成。如图4及图5的说明那样,发送导体选择电路22的各发送块25由4个发送导体12构成,由于用开关22a切换这些,所以对一个接收导体14中的指示体19进行检测时,获得四个相关值。因此,构成相关值存储电路34d的各寄存器包含四个区域。该四个区域分别存储有通过相关运算而获得的相关值。因此,构成该寄存器的各区域中存储有任意一个发送导体12与构成接收导体组13的所有接收导体14的交叉点数量的数据(128个)。然后,在相关值存储电路34d中,输入的各交叉点的相关值与传感器部100的整个面对应地映射,从而生成相关值的空间分布(映射数据)。
下面,对相关值计算电路34的动作进行说明。I/V转换电路32a的输出信号S1、S2、...、S16在A/D转换电路33中被换转为数字信号,输入给相关值计算电路34。从该A/D转换电路33输入到相关值计算电路34的数字信号,首先存储在信号延迟电路34a的D-触发电路34a16。然后,该D-触发电路34a16将该存储的数据供给给各相关器34b1~34b16。接着,从A/D转换电路33输出的下一数字信号供给到D-触发电路34a16时,D-触发电路34a16将目前为止存储的数据输出到相邻的D-触发电路34a15,存储新供给的数字信号,并且将该新存储的数据输出到各相关器34b1~34b16。之后,每输入新的数据,各D-触发电路34a1~34a16将目前为止存储的数据输出到相邻的D-触发电路及各相关器34b1~34b16,并且反复进行存储新供给的数字信号的处理。
在各D-触发电路34a1~34a16存储的16码片的输出信号PS1~PS16供给到16个相关器34b1~34b16。各相关器34b1~34b16分别对从各D-触发电路34a1~34a16供给的输出信号PS1~PS16和从相关值运算用代码生成电路34c1~34c16供给的相关值运算用代码C1′~C16′进行相关运算,从而获得相关值。
然后,各相关器34b1~34b16根据后述的控制电路40的控制,只将以第16n次的运算结果获得的相关值输出到相关值存储电路34d。通过反复进行该操作,只有对与任意一个接收导体14交叉的所有发送导体12上供给扩频码C1~C16时获得的输出信号进行相关运算的结果输出到相关值存储电路34d。然后,作为该相关运算的结果的相关值被存储到相关值存储电路34d的各寄存器的预定区域。
相同地,适当切换构成接收导体选择电路31的开关31a及放大电路32的切换开关32d,从而对从构成传感器部100的所有的接收导体14获得的输出信号进行相关运算。
在图8中,例示了使用个数与扩频码Ck相同的相关器34b1~34b16,用各相关器34b1~34b16单独进行相关运算的相关值计算电路34,但是还可以向一个相关器依次供给多个相关值运算用代码C1′~C16′并分时进行相关运算。
以下,参照图9说明向一个相关器依次供给多个相关值运算用代码并分时进行相关运算的相关值计算电路的一个例子。该图9表示分时进行各扩频码的相关运算的相关值计算电路的一个结构例。
以下,对图9所示的相关值计算电路134的结构及各构成进行说明。该相关值计算电路134具备:信号延迟电路34a;相关器34bx;相关值运算用代码生成电路134cx;相关值存储电路34d;寄存器134e。寄存器134e设在构成信号延迟电路34a的各D-触发电路34a1~34a16的输出端子和相关器34bx之间,暂时存储从各D-触发电路34a1~34a16输出的16码片的输出信号PS1′~PS16′。
相关器34bx为,对存储在寄存器134e中的数据和从相关值运算用代码生成电路134cx供给的相关值运算用代码Cx’进行相关运算来计算相关值的电路。该相关器34bx的输出端子与相关值存储电路34d连接。
相关值运算用代码生成电路134cx为,向相关器34bx供给相关值运算用代码Cx’(PN1′、PN2′、PN3′、...、PN15′、PN16′)的电路。该相关值运算用代码生成电路134cx将供给给相关器34bx的相关值运算用代码Cx’经时切换来进行供给。
相关值存储电路34d为,用于暂时存储从相关器34bx输出的相关值的存储部,与相关器34bx和位置检测电路35(图1参照)连接。其他结构为与图8所示的相关值计算电路34相同,所以对相同的结构标上与图8相同的标号,省略详细的说明。
以下,对相关值计算电路134的动作进行详细说明。图6所示的I/V转换电路32a的输出信号S1~S16在A/D转换电路33中转换为数字信号之后,输入到信号延迟电路34a。输入到该信号延迟电路34a的数字信号依次供给到16级串联连接的D-触发电路34a1~34a16。然后,各D-触发电路34a1~34a16暂时存储供给的数据,并且将该存储的数据输出到寄存器134e。之后,各D-触发电路34a1~34a16每供给有新的数字信号时,都将保存的数据供给给相邻的D-触发电路34ax,存储该新供给的数据,并且将该新供给的数据作为输出信号输出到寄存器134e。
另一方面,相关器34bx在寄存器134e中聚齐数据时,根据后述的控制电路40的控制,对存储在寄存器134e中的数据和从相关值运算用代码生成电路134cx供给的相关值运算用代码C1′进行相关运算来计算相关值。然后,相关器34bx将作为该运算结果的相关值输出到相关值存储电路34d。之后,相关器34bx对相关值运算用代码C2′、C3′...C16′进行相同的相关运算,将作为运算结果的相关值随时输到相关值存储电路34d。之后,相关器34bx对所有的相关值运算用代码进行相关运算后,废弃存储在寄存器134e中的数据,待机至下一数据的记录。之后,通过反复进行上述处理,对从构成传感器部100的所有接收导体14获得的接收信号进行相关运算。
如上所述,通过将相关值计算电路设为该图9所示的结构,用小于图8所示的相关值计算电路的相关器及相关值运算用代码生成电路与准备扩频码的个数所相应的相关器的情况同样地获得各扩频码的相关值。
下面,参照图10对相关器的结构进行详细说明。图10表示图8及图9所示的各相关器34b1~34b16及34bx的结构例。相关器34b由16个乘法器34f1、34f2、...、34f16和加法器34g构成。在该第一实施方式中,之所以将乘法器34f1~34f16设为16个,是为了求解16码片的扩频码Ck的相关。因此,乘法器的个数对应扩频码Ck的码片数,设置的个数不同。
各乘法器34f1~34f16中供给有输出信号的各码片PS1~PS16和相关值运算用代码的各码片PN1′~PN16′,对同一码片位置彼此的信号进行乘法运算来获得乘法运算信号。在各乘法器34f1~34f16中计算的乘法运算信号供给给加法器34g。加法器34g对从各乘法器34f1~34f16供给的所有码片位置信号进行加法运算来获得相关值。该相关值被存储到相关值存储电路34d。其中,按照使用的代码,乘法器34f1~34f16可以使用加法器或减法器。
位置检测电路35为根据存储在相关值存储电路34d中的映射数据,求解超过预定阈值的相关值的区域,将该区域作为指示体的位置来计算的电路。如图1所示,该位置检测电路35与相关值计算电路34和控制电路40连接。其中,在该位置检测电路35上,在交叉点之间存在指示体时,设有将该指示体所处的坐标根据存储在相关值存储电路34d中的相关值计算的插值处理电路,从而可以计算更高分辨率的插值的映射数据。
控制电路40为用于控制本发明的指示体检测装置1的各部的电路。如图1所示,该控制电路40与时钟产生电路23、扩频码供给电路21、发送导体选择电路22、相关值计算电路34和位置检测电路35连接。控制电路40根据从时钟产生电路23输出的时钟信号Sclk,适当生成发送负荷信号Stload及接收负荷信号Srload并输出,控制上述各部的动作定时。
以下,参照图1、图9及、图11,说明第一实施方式中的控制电路40及指示体检测装置1的动作。其中,在以下说明中,为了能够容易理解原理,例示相关值计算电路由图9所示的相关值计算电路134构成的情况进行说明。
在这里,图11(a)为从时钟生成电路23供给到控制电路40及扩频码供给电路21的时钟信号Sclk的信号波形。该时钟信号Sclk其周期例如被设定为扩频码Ck的1码片长度。图11(b)为从控制电路40供给到发送导体选择电路22及接收导体选择电路31的发送负荷信号Stload的信号波形。该发送负荷信号Stload为其周期被设定为扩频码Ck的代码长度(时钟信号的16个周期)的脉冲信号。图11(c)为从控制电路40供给到相关值计算电路34的接收负荷信号Srload的信号波形。该接收负荷信号Srload为其周期例如被设定为扩频码Ck的代码长度(时钟信号的16个周期)的脉冲信号。该接收负荷信号Srload比发送负荷信号Stload延迟时钟信号Sclk的一个周期地被输出。图11(d)为从扩频码供给电路21对发送导体组11(参照图1)发送代码的输出时序图。图11(e)为经由D-触发电路34a1~34a16施加在寄存器134e上的16码片的输出信号的时序图,图11(f)为与该施加的接收信号进行乘法运算的相关值运算用代码的生成代码(C1′、C2′、C3′、...C16′)。
从时钟产生电路23输出的时钟信号Sclk(图11(a))输入到控制电路40及扩频码供给电路21时,控制电路40与该时钟信号Sclk同步地向发送导体选择电路22及接收导体选择电路31输入发送负荷信号Stload(图11(b))。然后,在一个时钟周期之后,控制电路40将接收负荷信号Srload输入给A/D转换电路33。
发送导体选择电路22在发送负荷信号Stload为高电平且在时钟信号Sclk的上升定时(图11中的t0),向发送导体12开始供给扩频码Ck。之后,该发送导体选择电路22在发送负荷信号Stload为高电平且在时钟信号Sclk的每个上升定时(例如,图11中的t2及t4),切换供给扩频码Ck的发送导体12。
同样,接收导体选择电路31的开关31a在发送负荷信号Stload为高电平且在时钟信号Sclk的上升定时,选择最开始进行接收的接收导体14(图6的状态)。之后,该接收导体选择电路31在发送负荷信号Stload的脉冲每输入四次就控制一次开关31a,切换被选择的接收导体14。在这里,将接收导体选择电路31设定为发送负荷信号Stload的脉冲每输入四次就进行一次切换,是因为发送块25(图4参照)由四个发送导体12构成,所以在该定时切换供给扩频码Ck的发送导体12时,能够对构成各发送块25的所有发送导体12供给扩频码Ck。其结果,对构成传感器部100的所有的发送导体12供给扩频码Ck。
如上所述,在由发送导体选择电路22选择的各发送导体12上,在时钟信号Sclk的上升定时,供给有各扩频码Ck的第n个码片的代码。即,在时刻t0供给各扩频码C1~C16的第一个码片的代码,按每一个时钟,以第二个码片、第三个码片...的方式,对应时钟的上升定时,切换向各发送导体12供给的代码(图11(d))。然后,在下一发送负荷信号Stload的上升定时,即,时钟信号Sclk的第17次的上升定时,完成向由发送导体选择电路22选择的各发送导体12供给各扩频码Ck,所以发送导体选择电路22在该定时将选择的发送导体12切换为下一发送导体12。之后,同样在各发送负荷信号Stload的上升定时切换发送导体12。其中,如该图11所示,下一扩频码Ck的供给开始定时存在一个时钟的没有供给构成扩频码Ck的各码片的期间,是为了防止由接收导体选择电路22进行切换带来的过渡现象引起的噪声。
然后,发送导体选择电路22在输入有发送负荷信号的第四个脉冲时,返回到最初状态,反复进行上述切换动作。
从由接收导体选择电路31选择的各接收导体14,在上述时钟信号Sclk的上升定时,输出有输出信号。接收导体选择电路31在发送负荷信号Stload的第四个脉冲为高电平且在时钟信号Sclk的上升定时,依次切换选择的接收导体14。发送负荷信号Stload的第33个脉冲为高电平且在时钟信号Sclk的上升定时,接收导体选择电路31返回到最初状态,反复进行上述切换动作。
另一方面,在时钟信号Sclk的上升定时经由接收导体选择电路31获得的输出信号在放大电路32中信号电平被放大,在A/D转换电路33中被数字转换而输入到相关值计算电路134(参照图9)。该数字信号,如上所述,从与A/D转换电路33的输出端子连接的信号延迟电路34a的D-触发电路34a16依次被输入(参照图9)。该D-触发电路34a16存储从A/D转换电路33输入的数字信号,并且供给到设在该D-触发电路34a16的后级的各相关器34b1~34b15。
从信号延迟电路34a输出的各发送信号PS1′~PS16′在发送负荷信号Stload为高电平且在时钟信号Sclk的上升定时,施加到寄存器134e。该动作以发送负荷信号Stload为高电平且时钟信号Sclk的上升定时刻t0、t2、t4...为基准反复进行。
另一方面,相关值计算电路134在接收负荷信号Srload的脉冲为高电平且在时钟信号Sclk的上升定时(在图11中,时刻t3),从相关值运算用代码生成电路134cx依次生成16种相关值运算用代码C1′~C16′并供给给相关器34bx。相关器34bx在该接收负荷信号Srload为高电平且在时钟信号Sclk的脉冲的上升定时,开始进行该相关值运算用代码C1′~C16′和施加在寄存器134e的信号的相关运算(图11(f))。然后,相关器34bx将该运算结果依次输出到相关值存储电路34d(图11(g))。之后,如图11(f)及(g)所示,对扩频码C2~C16,同样进行相关运算,将其运算结果输出到相关值存储电路34d。如上所述,获得与各相关值运算用代码C1′~C16′的相关值。
[位置检测原理]
下面,参照图12~16,对本发明的指示体检测装置1的位置检测原理进行说明。如上所述,本发明的指示体检测装置1为交叉点静电耦合方式,根据传感器部的发送导体及接收导体之间的静电耦合状态的变化来检测指示体。
首先,参照图12,说明指示体的检测原理。在这里,图12(a)及(b)为表示在传感器部100上存在手指等指示体19的情况及不存在的情况的发送导体12和接收导体14之间的静电耦合状态的剖视图。
在传感器部100上不存在指示体19的情况下,如图12(a)所示,配置在第一基板15上的发送导体12和配置在第二基板17上的接收导体14经由垫片16静电耦合,从发送导体12发出的电场被集中到接收导体14。其结果,从发送导体12到接收导体14流动有所有的电流。另一方面,在传感器部100上存在指示体19的情况下,如图12(b)所示,接收导体14不仅仅经由发送导体12,还经由指示体19与地面成静电耦合的状态。在该状态下,从发送导体12发出的部分电场被集中到指示体19,从发送导体12向接收导体14流动的部分电流经由指示体19分流到地面。其结果,流入接收导体14的电流减少。通过检测该电流变化,检测指示体19的指示位置。
下面,参照图13及图14,对指示体的指示位置的坐标的计算原理进行说明。其中,在以下的说明中,为了能够容易理解其原理,关注供给有扩频码C2的发送导体Y9和接收导体X124的交叉点(图13(a)中,用白色圆圈表示的位置。以下,简称为交叉点),对根据该交叉点中的指示体19的有无来获得的相关值进行对比说明。并且,从与关注接收导体X124交叉的其他发送导体12供给有其他扩频码(C1及C3~C16),观注的交叉点以外的交叉点上不存在指示体19。
首先,参照图13,对在传感器部100上不存在指示体19的情况下由接收导体14获得的相关值进行说明。在该交叉点上不存在指示体19时,接收导体14只与发送导体12静电耦合(参照图12(a))。其结果,应当流入接收导体14的电流全部会流入接收导体14,所以对来自接收导体X124的输出信号进行相关运算而获得的相关值而言,相关器的输出信号和扩频码的代码编号的相关特性为一定的值(参照图13(b))。
相对于此,在交叉点上存在指示体19的情况下,接收导体X9成为经由指示体19与地面静电耦合的状态(参照图12(b))。于是,如图14(a)所示,本来应当流入接收导体X9的电流的一部分经由指示体19分流到地面。其结果,对来自接收导体X124的输出信号进行相关运算时,相关器的输出信号和扩频码的代码编号的相关特性,在该扩频码C2中获得的相关值比由其他扩频码的相关运算获得的相关值小(参照图14(b))。
因此,通过图14(b)所示相关特性在哪一个扩频码的相关值下凹陷,能够确定构成置有指示体19的交叉点的发送导体。在图14所示的例子中,由于在扩频码C2下生成相关值下降的较大的凹陷区域,所以确定供给有该扩频码C2的发送导体Y9为置有指示体19的发送导体。在存储于相关值存储电路34d的相关值的空间分布中,通过确定相关值小于预定阈值的区域,能够检测传感器部100上的指示体19的位置(坐标)。
下面,参照图15及图16,对作为指示体的一个手指19置于传感器部100的多个交叉点上的情况的位置检测原理进行说明。在以下说明中,为了能够容易理解该位置检测的原理,各发送导体Y1~Y64上供给有各扩频码C1~C16(参照图4),如图15所示,考虑跨越接收导体X124和发送导体Y1~Y4之间的多个交叉点置有一个手指19的情况。其中,置有指示体19的发送导体Y1~Y4上,供给有扩频码C1。
在该图15所示的状态下,接收导体X124和各发送导体Y1~Y4之间形成的多个交叉点,流入接收导体X124的电流减少。因此,如图16(a)所示,对于接收导体X124的相关器的输出信号和扩频码的代码编号的相关特性64,由扩频码C1的相关运算获得的相关值小于由其他扩频码的相关运算获得的相关值。向发送导体Y2~Y4供给扩频码C1时,也成为与该图16(a)相同的特性。
另一方面,由于在接收导体X124和各发送导体Y5~Y64之间形成的多个交叉点上不存在指示体19,所以如图16(b)所示,相关特性65成为一定值。
如此,本发明即使在跨越多个交叉点置有指示体的情况下,也能检测指示体的有无。其中,若在上述的位置检测电路35上设置插值处理电路,则还能检测交叉点之间的指示体19的存在与否,还能推测置于传感器部100上的指示体19的形状。
[哈达玛码的例子]
在上述第一实施方式的例子中,表示了向供给给传感器部100的信号供给具有2n码片的代码长度的扩频码Ck的例子。该扩频码Ck可以使用哈达玛码。参照图17,说明使用该哈达玛码的情况的例子。
图17(a)表示由16码片的代码串C1~C16构成的哈达玛矩阵。构成各代码串C1~C16的各码片的值为-1或+1。以下,将该代码串C1~C16称为哈达玛码。
该哈达玛矩阵的16种哈达玛码C1~C16具有相互完整的正交关系,所以能够将各哈达玛码C1~C16和相关值运算用代码C1′~C16′设为相同的代码。并且,进行相关运算的相关器可以替代图10所示乘法器34f1~34f16而使用加法器。并且,在使用该哈达玛矩阵的情况下,用相关器检测存在相关的情况下,如图17(c)所示,存在相关的哈达玛码Cx的相关运算时相关值下降,用对应的代码检测出存在相关。但是,存在相关的情况下,相关值的电平为高于0电平的电平。
将该图17(a)的哈达玛矩阵使用在本发明的指示体检测装置的情况下,构成哈达玛矩阵的各哈达玛码C1~C16的所有的第一个码片的位数为1,所以用相关器进行该码片位置的相关运算时,导致相关值显著变高。因此,在该图17(b)的例子中,将哈达玛码由15个码片构成。由该15个码片的代码形成的16种哈达玛码C1~C16与图17(a)比较可知,是一种将16个码片的哈达玛码的开头的第一个码片除去的结构。
通过使用由该图17(b)所示的15个码片的代码形成的16种哈达玛码C1~C16,如图17(d)所示,作为相关器的输出信号,存在相关时成为0电平以下的信号,不存在相关时成为0电平以上的预定电平,从而能够缩小拍频(Beat)。
[位置检测的处理步骤]
下面,参照图1、图6及图18的流程图,说明该第一实施方式中的指示体检测装置1的动作。
首先,扩频码供给电路21的各扩频码生成电路24分别生成扩频码C1~C16(步骤S1)。然后,接收部300的接收导体选择电路31通过开关31a,在各检测块36内连接预定的接收导体14和I/V转换电路32a(步骤S2)。
接着,发送导体选择电路22在各发送块25内连接供给扩频码C1~C16的预定的发送导体12时(步骤S3),在各发送块25中选择的预定的发送导体12上同时供给有分别对应的扩频码C1~C16(步骤S4)。
接着,接收部300同时检测在步骤S2中选择的各检测块36的来自预定接收导体14的输出信号Si(步骤S5)。具体来讲,首先,放大电路32将来自被选择的预定接收导体14(合计16个接收导体14)的输出信号即电流信号在I/V转换电路32a转换为电压信号并放大,将该放大信号输出到A/D转换电路33。接着,A/D转换电路33将输入的电压信号转换为数字信号,将该数字信号输出到相关值计算电路34。
接着,相关值计算电路34将输入的数字信号对相关值运算用代码C1’~C16’分别进行相关运算,将该值存储到相关值存储电路34d(步骤S6)。
接着,控制电路40对在步骤S4中选择的接收导体14,判定是否对全部发送导体12完成了相关运算(步骤S7)。在对选择的接收导体14没有完成全部发送导体12的位置检测时,即,步骤S7的判定结果为NO(否)时,返回到步骤S3,切换发送导体选择电路22内的各发送块25的开关22a,选择与上一次不同的发送导体12,反复进行步骤S3~S6。其后,反复进行步骤S3~S6,直至对选择的接收导体14,完成全部发送导体12的位置检测。
也就是说,如图6所示,接收导体X1、X9、...X121最初被选择时,扩频码C1~C16首先供给到发送导体Y4、Y8、...、Y64。接着,被选择的接收导体直接将供给扩频码C1~C16的发送导体切换为发送导体Y3、Y7、...、Y63并供给,同样进行相关运算。反复进行该处理,向发送导体Y1、Y5、...、Y61分别供给扩频码C1~C16,进行相关运算时,各发送块25内的发送导体12的切换循环一次,对接收导体X1、X9、...X121完成全部发送导体12的位置检测(步骤S7的YES(是)的状态)。在如此选择的接收导体14完成全部发送导体12的检测时,进入步骤S8。
对在步骤S2中选择的接收导体14,完成全部发送导体12的相关运算时,即,步骤S7的判定结果为YES时,控制电路40判定全部接收导体14的位置检测是否完成(步骤S8)。全部接收导体14的相关运算没有完成的情况下,即,步骤S8的判定结果为NO时,返回到步骤S2,切换发送导体选择电路22内的各开关22a,选择发送导体12。然后,对选择的多个发送导体12,通过扩频码供给电路21同时供给扩频码C1~C16。如此,切换发送导体12及接收导体14,持续进行相关运算。其后,反复进行步骤S2~S7,直至对全部接收导体14完成全部发送导体12的相关运算。
也就是说,如图6所示,例如接收导体X1、X9、...X121被选择的状态下,使各发送块25内的发送导体12交替,对接收导体X1、X9、...X121,进行全部发送导体12的相关运算。接着,切换为接收导体X2、X10、...X122,使各发送块25内的发送导体12交替。反复进行该处理,依次切换接收导体14。然后,交替的最后对接收导体X8、X16、...X128,完成相关运算时,进入步骤S9,或者返回到最初的步骤S2。
位置检测电路35根据存储在相关值计算电路34的相关值存储电路34d中的接收导体14的交叉点的信号,检测输出信号电平减少了的信号的接收导体14和其扩频码。然后,根据由信号电平确定的接收导体14的索引m(1~128)和供给对应的扩频码的发送导体12的索引n(1~64),计算指示体的位置(步骤S9)。如此进行配置在传感器部100上的指示体的位置检测。
如上所述,在该第一实施方式中,向各组的预定的发送导体12同时供给代码相互不同的扩频码(多路发送),用预定的多个接收导体14同时检测指示体的位置。即,对发送导体12和接收导体14之间的多个交叉点同时进行位置检测处理。其结果,能够缩短对多个交叉点的位置检测所耗费的时间,能够更为高速地进行指示体的位置检测。
即,在第一实施方式中,将发送导体组11及接收导体组13分别划分为16个组,将各组并联处理,所以例如与以往那样对全部交叉点依次进行检测处理时的检测时间相比,其检测时间能够缩短为1/(16×16)。其中,组数不限于该例子,并且,即使只将发送导体组11或接收导体组13中的任意一个进行分组化,也能获得缩短检测时间的効果,这是显而易见的。
如上所述,本发明的指示体检测装置能够对多个交叉点的指示体同时且高速进行检测,所以显然能够高速检测一个使用者的多个指示体的指示位置,还能同时检测多个人的多个手指等指示体的指示位置。与使用者的多寡无关,能够进行多个指示体的同时检测,所以能够应用于各种用途。其中,由于能够进行多个指示体的同时检测,所以当然能够检测一个指示体的位置指示。
并且,在该第一实施方式中,说明了对一个接收导体完成全部发送导体的检测时切换为另一个接收导体来继续进行位置检测的情况,但是本发明不限于该例子。可以在对一个接收导体完成全部发送导体的检测之前,切换为另一个接收导体来继续进行位置检测,只要最终能对传感器部100的全部交叉点进行位置检测即可。
并且,在上述第一实施方式中,说明了对指示体的位置进行检测的例子,但是本发明不限于此。例如,对于第一实施方式所述的指示体检测装置,可以作为根据获得的相关值只检测指示体存在与否的装置使用。其中,在该情况下,可以不设置位置检测电路35。
<2.第二实施方式:使用被PSK调制的扩频码的结构例>
在上述第一实施方式中,说明了将扩频码Ck直接供给给发送导体组11的例子,但是本发明不限于此。例如,可以对扩频码Ck实施预定的调制,并将该调制的信号供给给发送导体组11。在第二实施方式中,说明对供给给发送导体组11的扩频码Ck进行PSK(Phase Shift Keying,相移键控)调制的结构例。
[PSK调制]
图19(a)及(b)表示扩频码的PSK调制前后的波形。图19(a)为PSK调制前的扩频码的波形,图19(b)为PSK调制后的扩频码的波形。
在该第二实施方式中,例如,说明用调制前的扩频码Ck的时钟信号周期(码片周期)的2倍的时钟周期的信号来对扩频码Ck进行PSK调制的例子。其中,本发明不限于此,调制时的时钟周期与码片周期之比根据用途等可适当变更。该PSK调制,例如在调制前的扩频码(图19(a))中,信号电平为High时,在从Low开始的定时使信号反转,信号电平为Low时,在从High开始的定时使信号反转,获得调制信号(图19(b))。
[指示体检测装置的结构]
根据图20说明第二实施方式的指示体检测装置2的结构。该第二实施方式的指示体检测装置2由传感器部100、发送部201、接收部301和控制电路40构成。该第二实施方式的指示体检测装置2和第一实施方式的指示体检测装置1(参照图1)的不同点在于,发送部201由设有对扩频码Ck实施PSK调制的PSK调制电路的扩频码供给电路221和时钟产生电路23构成,接收部301具备对进行了PSK调制的扩频码Ck进行解调的PSK解调电路的相关值计算电路304。除此之外的结构,与第一实施方式(图1)相同,所以同一结构标上与图1相同的标号,省略详细的说明。其中,在该第二实施方式中,说明使用例如63码片长度的扩频码Ck,使用该扩频码Ck的2倍的时钟信号来实施PSK调制,生成126时钟信号长度的调制信号的情况的例子。
下面参照图21说明第二实施方式的扩频码供给电路201的结构。扩频码供给电路221由多个扩频码生成电路24及PSK调制电路26构成。PSK调制电路26根据从时钟产生电路23供给的同一时钟,对彼此同步生成的16种扩频码C1、C2、...、C16分别进行PSK调制,所以设在各扩频码生成电路24的输出端子。即,该PSK调制电路26的个数设为与扩频码生成电路24相同(16个)。各PSK调制电路26分别对各扩频码C1~C16进行PSK调制,生成16种PSK调制信号C1P、C2P、...、C16P。该PSK调制信号C1P~C16P供给给发送导体12。
下面,参照图22说明该第二实施方式的相关值计算电路304的结构。该图22为表示第二实施方式的相关值计算电路304的电路结构及该相关值计算电路304、I/V转换电路32a及A/D转换电路33的连接关系的图。
相关值计算电路304由PSK解调电路126、信号延迟电路304a、16个相关器304b1、304b2、304b3、...304b16、相关值运算用代码生成电路304c1~304c16和相关值存储电路304d构成。
信号延迟电路304a为,与上述的第一实施方式的信号延迟电路34a相同,将从A/D转换电路33输入的数字信号暂时保存,将该保存的数据同时供给给各相关器304b1~304b16的电路。该信号延迟电路304a由个数与扩频码的代码长度相同的(63个)D-触发电路304a1、304a2、304a3、...、304a62、304a63构成。D-触发电路304a63、304a62、304a61、...304a3、304a2、304a1,按照该顺序从A/D转换电路33侧串联连接。这些D-触发电路304a1~304a63的各输出端子,与相邻的其他D-触发电路(例如,若为D-触发电路304a63,则为D-触发电路304a62)和各相关器34b1~34b16连接,来自各D-触发电路304a1~304a63的输出信号输入给所有的相关器304b1~304b16。
PSK解调电路126为,将在发送部201的PSK调制电路26(参照图21)中被PSK调制的扩频码Ck解调成原来的扩频码Ck的电路。如图22所示,该PSK解调电路126设在A/D转换电路33和信号延迟电路304a之间,对在A/D转换电路33中进行数字转换的输出信号进行PSK解调并输出到后级的信号延迟电路304a。具体来讲,用于将PSK调制信号解调成图19(a)所示的调制前的信号(扩频码Ck)。其中,在该第二实施方式中,例示说明了将PSK解调电路126设在相关值计算电路304中的情况,即,将转换为数字信号的输出信号进行解调的情况,但是本发明不限于该结构。只要是将作为输出信号的电流信号转换为电压信号后的信号就能进行PSK解调,所以该PSK解调电路126可以设在放大电路32(I/V转换电路32a)和A/D转换电路33之间。
然后,被该PSK解调电路126解调的输出信号供给到多级串联连接的D-触发电路304a1~304a63。以下,将从该63个D-触发电路304a1~304a63输出的63码片的输出信号分别称为PS1、PS2、PS3、...、PS62、PS63。
该63码片的输出信号PS1~PS63同时供给到16个相关器304b1~304b16。各相关器304b1~304b16对该63码片的输出信号PS1~PS63和从相关值运算用代码生成电路304c1~304c16供给的相关值运算用代码C1P’~C16P’进行相关运算来计算相关值。即,例如,相关器34b1为了进行扩频码C1的相关运算,从相关值运算用代码生成电路34c1接收63码片的相关值运算用代码C1P′(PN1′~PN63′)的供给,对各码片进行输出信号和相关值运算用代码的相关运算,将该相关值供给给相关值存储电路304d并存储。
同样,相关器304b2~304b16对输出信号PS1~PS63和相关值运算用代码C2P′~C16P′进行相关运算,将作为其运算结果的相关值供给给相关值存储电路304d并存储。如此,对全部的16个扩频码分别进行相关运算,将相关值存储到相关值存储电路304d。其中,在图22的结构中,例示了使用与扩频码的种类对应的个数的相关器的情况,但是本发明不限于此。例如,相关值计算电路304可以应用图9所示的结构,将相关值计算电路用一个相关器和能供给多个相关值运算用代码的相关值运算用代码生成电路构成,并分时运算多种相关值。
如上所述,在该第二实施方式中,对相互不同的扩频码进行PSK调制,将该PSK调制的扩频码同时供给(多路发送)给构成发送导体组的发送导体,用被选择的多个接收导体同时检测指示体的位置。其结果,在该第二实施方式中,获得与第一实施方式相同的効果。
并且,在该第二实施方式中,对供给给发送导体的扩频码进行PSK调制时,使用周期比扩频码的码片周期短的时钟信号。该情况下,在接收部对扩频码进行解调时,能够使解调的扩频码的上升及下降定时的信号转变的频度更高。因此,在该第二实施方式中,能够减小指示体的位置检测的误差。并且,通过对扩频码进行PSK调制,能够使耐噪声性提高。
在该第二实施方式中,例示说明了向发送导体供给进行PSK调制的扩频码的情况,但是本发明不限于此。在第三实施方式中,例示说明对扩频码调制成其他方式并供给的情况。
<3.第三实施方式:使用FSK调制的扩频码的结构例>
在第三实施方式中,说明对供给给发送导体组11的扩频码Ck进行FSK(Frequency Shift Keying,移频键控)调制的结构例。
[FSK调制]
图23表示扩频码的FSK调制前后的波形。图23(a)为FSK调制前的扩频码的波形,图23(b)为FSK调制后的信号波形。
在该第三实施方式中,例示说明了例如使用调制前的扩频码Ck的时钟周期(码片周期)的2倍及4倍的时钟周期的信号来进行FSK调制的情况。其中,本发明不限于此,调制时的时钟周期与码片周期之比根据用途等可适当变更。在该第三实施方式的FSK调制中,使调制前的扩频码(图23(a))中的High电平状态的信号与调制前的扩频码的4倍的周期信号对应,使Low电平状态的信号与调制前的扩频码的2倍的周期信号对应,从而获得调制信号(图23(b))。以下,在该第三实施方式中,也与上述的第二实施方式一样,例示说明使用63码片长度的扩频码,切换2倍及4倍的时钟周期的信号,对该扩频码实施FSK调制,生成FSK调制信号的情况。其中,该第三实施方式的指示体检测装置的结构与上述第二实施方式的指示体检测装置2相比,除扩频码供给电路221及相关值计算电路304分别为扩频码供给电路222及相关值计算电路314的点以外相同,因此对于相同的结构使用相同的标号,省略其详细的说明。
首先,参照图24说明该第三实施方式的扩频码供给电路222的结构。如该图24所示,扩频码供给电路222由多个扩频码生成电路24及FSK调制电路27构成。该扩频码生成电路24及FSK调制电路27,为了根据同一信号分别对彼此同步生成的16种扩频码C1、C2、...、C16进行FSK调制,分别设有16个。各FSK调制电路27分别对各扩频码C1~C16进行FSK调制,将FSK调制信号C1F、C2F、...、C16F供给给发送导体12。
下面,参照图25说明该第三实施方式的相关值计算电路314的结构。该图25表示第三实施方式的相关值计算电路的电路结构以及该相关值计算电路、I/V转换电路及A/D转换电路的连接关系。
相关值计算电路314由FSK解调电路127、信号延迟电路304a、16个相关器304b1、304b2、...、304b16、个数与该相关器304b1~304b16相同的相关值运算用代码生成电路304c1、304c2、...304c16、相关值存储电路304d构成。
FSK解调电路127为,将在FSK调制电路27(参照图24)中进行FSK调制的扩频码解调为原来的扩频码的电路。该FSK解调电路127设在A/D转换电路33和信号延迟电路304a之间,对在A/D转换电路33进行数字转换的输出信号进行FSK解调。具体来讲,例如将调制成图23(b)所示状态的信号,解调成与图23(a)所示的调制前的信号相同的状态。其中,在该第三实施方式中,例示说明了将FSK解调电路127设在相关值计算电路314的情况,即,对转换为数字信号的输出信号进行解调的情况,但是本发明不限于该结构。只要是将作为输出信号的电流信号转换为电压信号后的信号,则能够进行FSK解调,所以该FSK解调电路127可以设在放大电路32和A/D转换电路33之间。
在FSK解调电路127中解调的输出信号供给到多级串联连接的D-触发电路304a1~304a63,来自各D-触发电路304a1~304a63的输出信号输入到所有的相关器304b1~304b16。其中,其他结构及处理与上述的第二实施方式的图22相同,因此标上与图22相同的标号,省略其说明。
在该第三实施方式中,对多个扩频码进行FSK调制,将进行该FSK调制的扩频码同时供给(多路发送)到构成发送导体组11的多个发送导体12,用被选择的多个接收导体14同时检测指示体的位置。其结果,在该第三实施方式中,获得与第二实施方式相同的効果。
并且,通过对扩频码进行FSK调制能够增大供给给发送导体组11的信号的带宽,能够使耐噪声性提高。
<4.第四实施方式:扩频码的其他供给方法>
在第一实施方式(参照图4)中,例示了将构成发送导体组11的各发送导体12划分为由相邻的4个发送导体Yn~Yn+3构成的多个发送块25,分别向该多个发送块25供给各扩频码C1~C16,然后各扩频码C1~C16供给到构成该发送块25的4个发送导体Yn~Yn+3中的任意一个的情况。但是,本发明可以不必将各扩频码C1~C16供给给预定的发送导体12,可以适当供给给任意的发送导体12。
以下,参照图26~图29说明扩频码的供给方法的变形例1~3。
[变形例1]
首先,根据图26说明变形例1的扩频码的供给方法。在该变形例1中,没有做特别的图示,但是例如在图4所示的发送导体选择电路22和扩频码供给电路21之间设置开关。然后,通过该开关,从扩频码供给电路21供给的各扩频码C1~C16经由该未图示的开关选择性地被供给到发送导体选择电路22。其中,其他结构与图1所示的第一实施方式相同,因此适当参照图1,并且对相同的结构省略其说明。
发送导体选择电路22在发送导体Y1~Y64中以5个为间隔选择16个发送导体12。具体来将,发送导体选择电路22最初选择发送导体Y1、Y5、...、Y57、Y61,供给各扩频码C1~C16。然后,在该状态下,预定时间内进行扩频码的供给。
之后,发送导体选择电路22向发送导体12的索引n增加的方向偏离一个选择发送导体12。即,将上一次选择的16各发送导体Y1、Y5、...、Y57、Y61分别切换为发送导体Y2、Y6、...、Y58、Y62。然后,从扩频码供给电路21供给的各扩频码C1~C16分别同时供给到该新选择的发送导体Y2、Y6、...、Y58、Y62。之后,将上述的发送导体12的切换动作依次反复,从而进行扩频码的供给。
然后,通过发送导体选择电路22向发送导体Y4、Y8、...、Y60及Y64分别同时供给各扩频码C1~C16时,通过未图示的开关切换供给有各扩频码的发送块25(参照图4),反复进行上述动作。例如,关注由发送导体Y1~Y4构成的发送块25进行说明时,首先在该发送块25上供给有扩频码C1,从发送导体Y1依次进行扩频码C1的供给。然后,如上所述,发送导体选择电路22按时间变化切换供给扩频码C1的发送导体。然后,扩频码C1供给到发送导体Y4之后,发送导体选择电路22将供给了扩频码的发送导体切换为Y1,并且未图示的开关将供给给发送块25的扩频码C1切换为扩频码C2,反复进行上述切换动作。再次将该扩频码供给到发送导体Y4之后,发送导体选择电路22再次将供给了扩频码的发送导体切换为Y1,并且未图示的开关将扩频码C2切换为扩频码C3,之后反复进行上述动作。
其中,在该变形例1所示的例子中,说明了发送导体选择电路22每隔预定时间将连接的发送导体12,切换到其索引n增加的方向的例子,但是本发明不限于此。例如,可以将与扩频码供给电路21连接的发送导体12切换到其索引n减少的方向。并且,还可以将发送导体12按照预定的序列随机切换。并且,在目前为止的说明中,对发送导体12的切换进行了说明,但是对于接收导体14,也可以按照预定的序列随机切换。
[变形例2]
在上述变形例1中,例示了发送导体选择电路22每隔预定时间从发送导体Y1~Y64中以5个为间隔选择16个发送导体12,将该选择的发送导体12切换到其索引n增加的方向,从而供给扩频码Ck的例子。但是,对于供给扩频码Ck的发送导体12的选择,可以不是预定个数的间隔。
参照图27及图28,对变形例2进行说明。首先,根据图27说明变形例2的发送导体选择电路202的结构。在该变形例2中,发送导体组11被划分为由相邻的16个发送导体Yn~Yn+15构成的多个发送块125。具体来讲,由64个发送导体Y1~Y64构成的发送导体组11被划分为发送导体Y1~Y16、Y17~Y32、Y33~Y48、Y49~Y64这四个发送块。
发送导体选择电路202由用于将从扩频码供给电路21输出的扩频码C1~C16供给给各发送块125的开关202a构成。
该开关202a为由16个开关构成的开关组,该16个开关的各输出端子202b与对应的各发送导体Yn~Yn+15连接,各输入端子202c与对应的扩频码供给电路21的各扩频码生成电路24(参照图1及图3)连接。通过该开关202a按时间变化切换与扩频码生成电路24连接的发送块125,各扩频码C1~C16能够供给到所有的发送导体12。其中,在该图27中,为避免繁杂对开关202a省略记载。并且,除上述以外的其他结构与第一实施方式(参照图1等)相同,因此对于相同的结构标上相同的标号,省略其说明。
下面,根据图28对变形例2的扩频码的供给方法进行说明。首先,发送导体选择电路202选择由发送导体Y1~Y16构成的发送块125(图28的状态)。接着,扩频码供给电路21向构成发送块125的各发送导体Y1~Y16分别同时供给扩频码C1~C16。在该状态下,预定时间内,进行扩频码C1~C16的供给之后,发送导体选择电路202将与扩频码供给电路21连接的发送块125切换为由发送导体Y17~Y32构成的发送块125,向构成该发送块125的各发送导体Y17~Y32同时供给扩频码C1~C16。之后,发送导体选择电路202反复进行切换发送块125的动作和同时供给各扩频码C1~C16的动作。然后,发送导体选择电路202选择由发送导体Y49~Y64构成的发送块125,从扩频码供给电路21到这些发送导体Y49~Y64的扩频码C1~C16的供给结束时,发送导体选择电路202使选择的发送块返回为由发送导体Y1~Y16构成的发送块125,从而反复进行上述切换动作和扩频码的供给动作。
[变形例3]
在上述变形例2中,例示说明了构成由相邻的16个发送导体Yn~Yn+15构成的发送块125,向该发送块125供给扩频码C1~C16,切换该发送块125,向构成发送导体组11的所有的发送导体12供给扩频码C1~C16的情况(参照图27及图28),但是发送导体12的切换不限于对每个发送块进行切换的情况。
参照图29,对变形例3进行说明。在该变形例3中,发送导体选择电路向构成发送导体组11的发送导体12中相邻的16个发送导体Yn~Yn+15供给扩频码C1~C16,按时间变化将由该发送导体选择电路202选择的发送导体Yn~Yn+15向索引n增加的方向切换一个。具体来讲,首先,发送导体选择电路202例如选择发送导体Y1~Y16(图29的状态)。接着,扩频码供给电路21向该发送导体Y1~Y16分别同时供给扩频码C1~C16。
在该状态下,预定时间内,进行扩频码C1~C16的供给之后,发送导体选择电路202将选择的发送导体12向其索引n增加的方向切换一个。即,发送导体选择电路202将上一次选择的16个发送导体Y1~Y16切换为发送导体Y2~Y17。然后,扩频码供给电路21向该新选择的发送导体Y2~Y17分别同时供给扩频码C1~C16。之后,发送导体选择电路202依次反复进行上述的切换动作,进行扩频码C1~C16的供给。
其中,变形例2及3说明了发送导体选择电路202每隔预定时间将与扩频码供给电路21连接的发送导体12向其索引n增加的方向切换的例子,但本发明不限于此。可以每隔预定时间,将与扩频码供给电路21连接的发送导体12,向其索引n减少的方向切换。并且,可以将发送导体12按照预定的序列随机选择。
<5.第五实施方式:接收导体的选择方法>
在上述第一实施方式中,例示说明了将接收导体组13划分为检测块36,接收导体选择电路22每隔预定时间选择检测块36中的一个接收导体14的情况(参照图6),但是本发明不限于此。例如,可以按每个检测块36统一进行相关运算,预定时间之后,将检测块切换为其他检测块,进行相关运算。
[变形例4]
参照图30及图31详细说明变形例4。在这里,图30为该变形例4的接收导体选择电路及放大电路的电路结构图。在该变形例4中,接收导体组13被划分为由相邻的16个接收导体Xm~Xm+15构成的多个检测块136。具体来讲,接收导体组13被划分为接收导体X1~X16、X17~X32、X33~X48、...X113~X128这8个检测块136。
如图30所示,接收导体选择电路131通过由16个逻辑开关构成的开关131a构成。该16个开关各自的输出端子131c与构成放大电路32的各I/V转换电路32a连接。开关131a的各输入端子131b与对应的接收导体14连接。其中,其他结构与图1所示的第一实施方式(参照图1及图6)相同,因此对于相同的结构标上相同的标号,省略其详细的说明。
下面,参照图31详细说明接收导体选择电路131的动作。接收导体选择电路131选择预定的检测块136,例如最初选择由接收导体X1~X16构成的检测块136(图31的状态)。然后,相关值计算电路34对从构成该选择的检测块136的所有接收导体X1~X16输出的输出信号进行相关运算,并且将作为该相关运算的结果的相关值存储到相关值存储电路34d(参照图8)。
接着,在预定时间之后,接收导体选择电路131将选择的检测块136切换为由接收导体X17~X32构成的检测块136。然后,相关值计算电路34对从构成新选择的检测块136所有接收导体X17~X32输出的输出信号进行相关运算,将相关值存储到相关值存储电路34d。之后,每隔预定时间反复进行上述的切换动作,当对来自由接收导体X113~X128构成的检测块136的输出信号完成相关运算和相关值的存储时,返回到由当初的接收导体X1~X16构成的检测块136,之后进行相同的切换及相关运算。
<6.第六实施方式:传感器部的其他结构例>
在上述第一实施方式中,如图2所示,例示说明了第一基板15的一个表面上接收导体14和发送导体12经由垫片16相对设置的传感器部100,但是本发明不限于此。例如,可以将接收导体14及发送导体12形成在1张玻璃基板的两面。以下,根据图32说明传感器部的其他结构例。
[变形例5]
图32为该变形例5的传感器部500的简要剖视图。该传感器部500具备:例如形成大致平板状的例如由玻璃构成的基板501;在该基板501的一个表面(手指等指示体19指示的一侧的面)上形成的多个接收导体514;以及在基板501的另一个表面(图32的下侧的面)上形成的多个发送导体512。
发送导体512通过以覆盖基板501的一个表面整体的方式形成的第一保护层513覆盖其表面。同样,接收导体514被以覆盖基板501另一个面整体的方式形成的第二保护层515覆盖,该第二保护层515进而被大致平板状的保护片516覆盖。该保护片516用于保护由于指示体19直接与接收导体514接触而受到损伤等。
其中,在该变形例5中,基板501、发送导体512及接收导体514可以由与上述第一实施方式相同的形成材料形成。即,在该变形例5中,与第一实施方式一样,基板501除可以使用具有透过性的周知的玻璃基板之外,还可以使用由合成树脂形成的薄片状(薄膜状)基材。进而,第一保护层513及第二保护层515例如可以由SiO2膜、合成树脂膜等形成,保护片516例如可以使用由合成树脂等构成的薄片部材。并且,在该变形例5中,例示了第一保护层513、第二保护层515及保护片516对基板501的两面以覆盖各面的整个面的方式形成的情况,但是本发明不限于此。例如,保护片516只要形成为指示体19不与接收导体514直接接触,则能达到其目的,因此可以将其形状形成为与接收导体514的形状大致相同。
该变形例5所示的传感器部500相比上述第一实施方式(参照图2)的传感器部100能够减少基板的张数,因此能够使传感器部的厚度更薄。并且,在该变形例5的传感器部500中,能够减少基板的张数,因此能够提供更为便宜的传感器部。
[变形例6]
下面,根据图33说明传感器部的其他变形例。在该变形例6中,例如,说明了在基板的一个面上形成发送导体及接收导体的传感器部的结构例。在这里,图33(a)表示该变形例6的传感器部的简要剖视图,图33(b)表示该变形例6的传感器部的透视图。其中,在该图33中,省略了保护层及保护片的记载。
如图33(a)所示,该变形例6的传感器部600具备:基板601;在该基板601的一个面上以预定图形形成且具有导电性的金属层602;在该金属层602上形成的绝缘层603;多个发送导体612及多个接收导体614。在该变形例6中,具有在基板601一个面上发送导体612和接收导体614交叉的结构,在该发送导体612和接收导体614相互交叉的部位,夹设用于相互电绝缘的绝缘层603。
如图33(b)所示,金属层602为例如在与接收导体614延伸的方向交叉的方向(发送导体612延伸的方向)延伸形成的大致线状金属。绝缘层603覆盖该金属层602的一部分。该金属层602的延伸方向的两端设有发送导体612,在该金属层602的延伸方向的两端设置的发送导体612彼此通过该金属层602电连接。接收导体614形成在绝缘层603上,与金属层602及发送导体614被电绝缘。其中,发送导体612及接收导体614的配置可以相反。并且,在该变形例6中,指示体19为了进行位置指示而接近基板601的一个面上配置了发送导体612和接收导体614等,但是可以在该基板601的一个面的相对的另一个面上配置发送导体612和接收导体614等。
进而,在该变形例6中,基板601、发送导体612及接收导体614可以由与上述第一实施方式相同的材料形成。即,与第一实施方式一样,基板601可以使用具有透过性的周知的玻璃基板之外,还可以使用由合成树脂形成的薄片状(薄膜状)基材。
并且,金属层602可以由具有高导电率的金属材料例如Mo(钼)等形成。金属层602和发送导体612的接触面积微小,所以能使它们的电阻变小,所以优选的是金属层602使用具有高导电率的金属材料。并且,绝缘层603例如可以由抗蚀剂等形成。
在该变形例6的传感器部600中,与上述第一实施方式(图2)的传感器部100相比,能够减少玻璃基板的张数,因此能够使传感器部600的厚度变得更薄。并且,在该变形例6的传感器部600中,能够减少基板的张数,发送导体612及接收导体614实质上能够用一层来构成,因此能够提供更为便宜的传感器部。
进而,该变形例6的传感器部600中,指示体19为了进行位置指示而接近基板601的一个面的相对的另一个面上配置发送导体612和接收导体614等的情况下,在指示体与这些导体之间夹有基板601,因此与变形例5的传感器部500的情况相比,指示体与各导体之间的距离变大,来自指示体的噪声的影响减少。
[变形例7]
在上述第一~第三实施方式及变形例1~6中,例示说明了发送导体由向预定方向延伸的直线状的导体形成的情况,但是在该变形例7中,说明发送导体的形状的其他结构例。
根据图34说明该变形例7。在这里,图34(a)表示该变形例7的传感器部的发送导体及接收导体的简要结构,图34(b)为发送导体的面导体部的放大图。
在该变形例7中,如图34(a)所示,接收导体714由具有一定宽度的直线形状的导体形成。发送导体712具有线形状的导体部722和比该导体部722宽度宽的面导体部723电连接的结构,上述导体部722向与接收导体714延伸的方向正交的方向延伸而形成。通过至少在接收导体714和导体部722的交叉点夹设绝缘层(未图示)来相互电绝缘。
如图34(b)所示,面导体部723由形成大致相同形状的第一及第二面部723b、723c和对该第一及第二面部723b、723c电连接的大致直线状的连接部723d构成。第一及第二面部723b、723c形成具有顶部723a的大致三角形状,在该顶部723a与导体部722电连接。第一面部723b和第二面部723c在与顶部723a相对的底部723e通过连接部73d电连接。
其中,该图34示出了接收导体714的延伸方向和发送导体712的延伸方向正交的例子,但是本发明不限于此。两导体的延伸方向无需正交,发送导体712的延伸方向和接收导体714的延伸方向交叉以生成用于位置检测的交叉点即可。
如上所述,当形成面导体部723时,如图34(b)所示,在面导体部723上沿着接收导体714的延伸方向形成凹部723f。
通过将发送导体712的形状设为上述形状,能够增大交叉点附近的发送导体的面积。其结果,指示体接近传感器部700时,从发送导体712发出的电场更多地集中到指示体,因此能使检测灵敏度提高。
并且,通过重复设置本发明所适用的指示体检测装置和采用电磁感应方式(EMR:Electro Magnetic Resonance)的指示体检测装置,构成对指示体进行检测的区域共通化的输入装置的情况下,由于从电磁感应方式的位置检测装置发生的电场,面导体部723发生涡电流,该涡电流会给电磁感应方式的位置检测带来不好的影响(涡电流损耗)。针对于此,如该变形例7所示,通过在位于交叉点附近的面导体部723形成凹部723f,即使在重复设置本发明所适用的指示体检测装置和采用电磁感应方式的指示体检测装置的情况下,能够抑制面导体部723发生涡电流,能够消除上述问题。
其中,该变形例7的结构不限于交叉点静电耦合方式的指示体检测装置的传感器部,可以适用具备与交叉点静电耦合方式相同的导电图形的投影型静电耦合方式的指示体检测装置。即,可以适用到具备由在第一方向上配置的多个第一导体和在与第一方向交叉的方向上配置的多个第二导体构成的导体图形,根据从配置在各方向上的各导体获得的检测信号确定与配置在各方向上的导体上的指示位置对应的各导体,根据配置的位置确定的这些导体分别交叉的位置求解指示体的指示位置的投影型静电耦合方式的指示体检测装置的传感器部等。
并且,该变形例7的发送导体712及接收导体714的结构,还可以使用到第一实施方式(图2)、变形例5(图32)及变形例6(图33)中说明的传感器部。进而,在将指示体检测装置和液晶面板等表示装置一体构成的情况下,抑制了受液晶面板的像素扫描引起的信号的影响,所以接收导体714优选的是延伸的方向配置在与液晶面板的像素扫描方向交叉的方向上。
[变形例8]
发送导体的面导体部的形状不限于图34所示的例子。图35表示面导体部的形状的其他结构例(变形例8)。该变形例8的传感器部800的发送导体812,与变形例7一样由导体部822和面导体部823构成。与变形例7的不同点在于,变形例7所示的面导体部723的第一及第二面部723b、723c形成大致三角形状,但该变形例8所示的面导体部823的第一及第二面部823b、823c形成大致梯形状。在变形例8中,在相当于变形例7的第一及第二面部723b、723c的顶部723a的部分即在上底部823a与导体部822电连接。对于其他部分,与图34所示的变形例7相同,因此标上与图34相同的标号,省略详细的说明。但是,在图34和图35中,标号的开头第一位即使是相同的部分也设为不同的标号,在图34的变形例7中设为7,而在图35的变形例8中设为8。
当比较该变形例8和变形例7时,该变形例8的发送导体812的面导体部823呈没有顶部823a的(没有锐角部分)形状,因此与导体部822相比电流的流路变广。
其结果,面导体部823和线形状的导体部822的连接部分很难产生电流的集中,电流将扩展。即,在面导体部823的两端的上底部823a-823a之间电流扩展流动,因此该上底部823a-823a之间的电阻值不会上升。通过具备这种结构,能够与变形例7相比,宽大地确保面导体部823和导体部822之间的电流的流路。其结果,与变形例7相比,能够使导电特性进一步提高。其中,该上底部823a的形状,优选的是不存在锐角部分,除上述的形状之外,可以形成例如曲面状。并且,该变形例8的传感器部800的发送导体812,如图35所示,图示了在面导体部823形成两个凹部823f的情况,但是不限于形成两个该凹部823f,例如可以只形成一个,或形成三个以上。
其中,该变形例8的结构不限于交叉点静电耦合方式的指示体检测装置的传感器部,还能适用到投影型静电耦合方式的指示体检测装置的传感器部等。并且,在该变形例8中,说明了仅发送导体由线形状的导体部和在中央部具备凹部的面导体部构成的例子,但是接收导体也可以是与发送导体相同的结构。
并且,该变形例8的发送导体812及接收导体814的结构,还可以适用到第一实施方式(图2)、变形例5(图32)及变形例6(图33)中说明的传感器部。进而,在指示体检测装置与液晶面板等表示装置一体构成的情况下,抑制了受液晶面板的像素扫描引起的信号的影响,如上所述,优选的是将接收导体714配置在与液晶面板的扫描方向交叉的方向上。
[变形例9]
在采用交叉点静电耦合方式的指示体检测装置中,通常,从操作指示体的一面侧即从上方看传感器部时,有多个接收导体及发送导体交叉而存在导体图形的区域和不存在导体图形的区域。各导体由ITO膜等透明电极膜形成,但是导体图形存在的区域的透过率比导体图形不存在的区域下降。其结果,在传感器部上产生透过率的不均。利用者有时会感到该透过率的不均。因此,在变形例9中,说明消除这种传感器部上的透过率的不均的结构。
图36表示该变形例9的传感器部的简要结构。其中,在这里说明了适用到变形例5(图32)的传感器部500的例子。在该变形例9的传感器部510中,发送导体512及接收导体514不存在的区域,设有例如由与导体相同材料构成的第一透明电极膜517及第二透明电极膜518。除此之外的结构,构成与变形例5(图32)的传感器部500相同的结构,因此相同的结构标上相同的标号,省略其说明。
图37(a)表示在传感器部510的基板的一个面(下表面)形成的发送导体512及第一透明电极膜517的结构。在该变形例9中,在与发送导体512相同的面且相互靠近配置的两个发送导体512之间配置有矩形状的第一透明电极膜517。该第一透明电极膜517为了不与发送导体512接触具有比发送导体512之间的尺寸稍小的尺寸,与发送导体512经由一些空隙分离。另一方面,第一透明电极膜517在发送导体512的延伸方向上的尺寸,设定为如下的位置关系,即比相互靠近配置的接收导体514之间的尺寸加上一个接收导体514的导体宽度的尺寸而得到的值稍小,在相互靠近配置的两个接收导体514之间,延伸至各接收导体514的导体宽度的大致1/2位置。
并且,图37(b)表示在传感器部510的基板的另一面(上表面)上形成的接收导体514及第二透明电极膜518的结构。在该变形例9中,第二透明电极膜518被配置在配置有接收导体514的同一个面上,其尺寸能适用与规定第一透明电极膜517的尺寸的情况相同的方法。即,第二透明电极膜518为了不与接收导体514接触,具有比接收导体514之间的尺寸稍小的尺寸,与接收导体514经由一些空隙分离。另一方面,第二透明电极膜518在接收导体514的长度方向上的尺寸部分覆盖相互靠近配置的发送导体512。对于第一透明电极膜517及第二透明电极膜518的尺寸及配置,例如从操作指示体的面侧(上方侧)看传感器部510时,发送导体512、接收导体514、第一透明电极膜517及第二透明电极膜518的重叠关系能够维持电绝缘且均匀,由此能够对整个传感器部510保持抑制了透过率不均的均匀的光学特性。
将传感器部510的基板的各面上形成的导体及透明电极膜分别如图37(a)及(b)那样配置时,从上方看传感器部510时,如图36所示,导体图形存在的区域,也会形成由与导体相同的材料构成的第一透明电极膜517及第二透明电极膜518。其结果,抑制了传感器部510上的透过率的不均。
其中,用于抑制透过率不均的第一透明电极膜517及第二透明电极膜518的形状不限于矩形。从上方看传感器部510时,只要由发送导体512及接收导体514构成的导体图形和第一透明电极膜517及第二透明电极膜518的重叠关系在光学上均匀即可,第一透明电极膜517及第二透明电极膜518的形状根据由发送导体512及接收导体514构成的导体图形的形状适当決定。例如,在该变形例9中,例示说明了将矩形状的多个透明电极膜沿着发送导体512或接收导体514延伸的方向隔着预定间隔配置的情况,但是可以将该多个透明电极膜用1张电极膜来形成。
并且,该变形例9的结构还可以适用到第一实施方式(图2)及变形例6~8(图33~35)中说明的传感器部。进而,例如还可以另行准备用于防止透过率不均的透明电极膜形成在预定区域上的基板,并将该基板增设到传感器部上。并且,如上所述,还可以采用薄膜状的基材。
[变形例10]
在上述第一~第三实施方式种,例示说明了发送导体及接收导体均形成为线形状的情况,但是本发明不限于此。例如,可以将发送导体及接收导体的至少一方由曲线状或同心圆状的导体构成。
以下,参照图38说明将多个发送导体分别形成直径不同的圆形状,并将这些以同心圆状配置的情况。该图38为表示变形例10的传感器部400的发送导体组411和接收导体组413的配置图形的图。在该变形例10中,发送导体组411将直径不同的多个发送导体412配置成同心圆状而构成。配置成同心圆状的各发送导体412,例如在半径方向上相邻的发送导体412之间的间隔等间隔配置。
另一方面,接收导体组413例如由从发送导体组411的中心以放射状延伸的直线形状的多个接收导体414构成。多个接收导体414在周方向上等间隔配置。通过如此构成,使发送导体412的周方向和接收导体414的延伸方向交叉,形成交叉点。
图38所示的传感器部400适用于例如传感器部400的位置检测区域为圆形状的情况。其中,在该变形例10中,例示说明了构成发送导体组411的多个发送导体412在半径方向等间隔配置的情况,但是本发明不限于此,发送导体412之间的间隔可以设定为适当的所希望的间隔。同样,在该变形例10中,例示说明了将构成接收导体组413的多个接收导体414在发送导体412的周方向上等间隔配置的情况,但是接收导体414之间的间隔也可以设定为适当的所希望的间隔。
并且,在上述变形例10中,例示说明了发送导体412形成大致圆形,且接收导体414形成大致直线状的情况,但是本发明不限于此。例如,可以将发送导体412及接收导体414的至少一方在其延伸方向上成波纹形状。
<7.第七实施方式:放大电路的其他结构例>
在上述第一~第三实施方式中,例示说明了放大电路32(参照图1)所使用的放大器上使用单输入单输出的放大器的情况,但是本发明不限于此。例如,可以替代放大器使用差动放大器。以下,参照图39~图55,对放大电路使用双输入单输出或四输入单输出的差动放大器的情况(变形例11~18)进行说明。其中,该放大电路使用差动放大电路时的接收导体组13由129个接收导体14构成。这些以外的结构,与第一实施方式(图1)相同,因此对于相同的结构使用与图1相同的标号,省略其详细的说明。
[变形例11]
参照图39说明变形例11的结构。该图39为放大电路使用双输入单输出的差动放大器时的接收部的简要结构图。
首先,接收导体组13被划分为16个检测块236。该检测块236由相邻(索引m连续)的9个接收导体Xm~Xm+8构成。在构成各检测块236的接收导体Xm~Xm+8中索引m最大的接收导体Xm+8与相邻的其他检测块236共用。具体来讲,在该变形例11中,接收导体组13被划分为检测块{X1~X9}、{X9~X17}、...、{X113~X121}及{X121~X129}。
接收导体选择电路231由个数与检测块236相同的一对开关231a、231b构成。该一对开关231a、231b具备该两开关231a、231b公用的9个输入端子231c。该输入端子231c与分别对应的接收导体Xm连接。一对开关231a、231b的各输出端子231d、231e分别与后述的I/V转换电路232a的输入端子连接。该一对开关231a、231b以预定的时间间隔依次切换与I/V转换电路232a连接的接收导体14。具体来讲,最初开关231a与接收导体X1连接,开关231b与接收导体X2连接时(图39所示的状态),在下一预定时间间隔后,开关231a被切换而与接收导体X2连接、开关231b被切换而与接收导体X3连接。之后,以预定的时间间隔,依次切换与I/V转换电路232a连接的接收导体Xm,开关231a与接收导体X8连接且开关231b与接收导体X9连接之后,开关231a再次被切换而与接收导体X1连接,而开关231b被切换而与接收导体X2连接。
如图39所示,接收部310由接收导体选择电路231、放大电路232、A/D转换电路33、相关值计算电路34和位置计算电路35构成。
放大电路232由I/V转换电路232a、差动放大器250、切换开关232d构成。I/V转换电路232a的个数与开关231a、231b的总数相同,即设有32个,其输入端子231c分别与对应的各接收导体14连接,一对开关231a、231b的各输出端子231d、231e分别与对应的I/V转换电路232a连接。在一对开关231a、231b中,与开关231a连接的I/V转换电路232a的输出端子与差动放大器250的极性为“-”的输入端子连接,与开关231b连接的I/V转换电路232a的输出端子,与差动放大器250的极性为“+”的输入端子连接。
差动放大器250为双输入单输出的差动放大器。该差动放大器250对来自与两输入端子连接的I/V转换电路232a的输出信号进行差动放大并输出。从该差动放大器250输出的输出信号在未图示的放大器中放大为预定的信号电平之后,经由切换开关232d向A/D转换电路33输出。
通过如上所述地构成,与来自各接收导体14的输出信号重叠的噪声在放大电路232的差动放大器250中通过差动放大而被除去,因此能够使指示体检测装置的耐噪声性提高。
[变形例12]
在上述变形例11中,例示说明了与差动放大器250的各输入端子经由I/V转换电路232a连接的接收导体14的个数为一个的情况,但是与差动放大器的各输入端子连接的接收导体14的个数可以为多个。图40表示其一个例子。
图40为该变形例12的放大电路的简要结构。该图40中没有进行特别的图示,但变形例11的接收导体选择电路231将选择两个接收导体14的一对开关231a、231b设置多个而构成(参照图39),但是在该变形例12中,代替该一对开关231a、231b设置5个开关,通过该5个开关适当地使相邻的5个接收导体Xm-2~Xm+2分别与差动放大器350的输入端子连接。
接收导体选择电路231(参照图39)例如在相邻的任意5个接收导体Xm-2~Xm+2中将位于两侧的4个接收导体Xm-2、Xm-1及Xm+1、Xm+2与差动放大器350的任意一个输入端子连接。其中,在该变形例12中,来自被接收导体选择电路231选择的接收导体Xm-2~Xm+2的输出信号在I/V转换电路232a中转换为电压信号供给到差动放大器350的各输入端子,但是结构与图39所示的变形例11相同,因此为了避免附图的繁杂,在图40中省略接收导体选择电路231及I/V转换电路232a的记载。
具体来讲,在被该接收导体选择电路231选择的5个接收导体Xm-2~Xm+2中,接收导体Xm-2及Xm-1与差动放大器350的极性为“-”的输入端子连接,接收导体Xm+2及Xm+1与差动放大器350的极性为“+”的输入端子连接。位于中央的接收导体Xm被接地。其中,该位于中央的接收导体Xm可以与在差动放大器350的内部被设定为预定基准电压电平(例如基准电平或供给电压电平:Vcc)的输入端子连接。
如此构成时,来自多个接收导体Xm-2~Xm+2的输出信号同时输入到差动放大器350。其结果,由于从差动放大器350输出的差动信号增加,所以能使检测灵敏度提高。并且,同时与差动放大器350连接的接收导体14的个数增加,因此还能扩大指示体的检测区域。进而,在该变形例12中,放大电路232(参照图39)使用了差动放大器350,因此与变形例11一样,能使耐噪声性提高。
其中,在该变形例12中,将位于中央的接收导体Xm接地或设定为预定的基准电压电平的原因如下。如在上述第一实施方式中的说明,在交叉点静电耦合方式的指示体检测装置中,检测经由指示体19电流分流到地面而产生的交叉点的电流变化(参照图13)。但是,指示体19若接地不充分,则交叉点的电流的分流变得不充分。该情况下,交叉点的电流变化变小,导致检测灵敏度下降。
针对于此,如该变形例12,在与差动放大器350连接的多个接收导体Xm-2~Xm+2中,将位于中央的接收导体Xm的电压电平接地或成为基准电压电平(例如电源电压电平或接地电压电平)时,即使在指示体19没有充分接地的情况下,也由于指示体19接触接收导体Xm,所以能使电流的一部分经由指示体及接收导体Xm分流。其结果,能够抑制上述的灵敏度的下降。
在变形例11及12中,例示说明了放大电路使用差动放大器来使检测灵敏度提高的情况,但是可以通过将扩频码供给给多个发送导体来进一步使检测灵敏度提高。
[变形例13]
参照图41说明变形例13。在该变形例13中,如图41(a)所示,表示向相邻的两个发送导体供给同一扩频码的例子。其中,除图41所示以外的结构,由于与变形例11(参照图1、图39等)构成相同的结构,因此对于相同的结构省略其说明及图示。
如图41所示,在构成扩频码供给电路21的多个扩频码生成电路24中生成的16种扩频码C1~C16分别供给到相邻的两个发送导体12。具体来讲,扩频码C1供给到发送导体Y1及Y2,扩频码C2供给到发送导体Y5及Y6...扩频码C15供给到发送导体Y57及Y58,扩频码C16供给到发送导体Y61及Y62。虽然没有特别的图示,但是发送导体选择电路22将与扩频码生成电路24连接的发送导体12按时间变换进行切换,由此扩频码C1~C16供给到构成发送导体组11的所有的发送导体12。
在这里,例如关注未图示的任意一个接收导体14时,同一扩频码在供给到多个发送导体时,当该接收导体14与第一实施方式的接收导体14相比被供给2倍的扩频码,所以来自该任意一个接收导体14的输出信号也变成2倍。因此,能够使检测灵敏度提高。进而,若将同一扩频码同时供给到3个以上的发送导体12时,能够使任意一个接收导体14的检测灵敏度与同时供给同一扩频码相应地提高。
[变形例14]
如上述变形例13所示(参照图41)向相邻的多个发送导体12供给同一扩频码的情况下,优选的是,对来自个数与供给有同一扩频码的发送导体12的个数相同的接收导体14的输出信号进行放大。
参照图42说明变形例14的简要结构。该图42为将同一扩频吗Ck供给到相邻的两个发送导体Yn、Yn+1的情况的放大电路的简要结构图。其中,图42所示以外的结构与上述变形例11相同,因此了为避免附图的繁杂,省略其记载及结构。
如上述变形例13那样在向相邻的两个发送导体Yn及Yn+1供给同一扩频码Ck的情况下,接收部310的放大电路232使用个数与供给有同一扩频码Ck的发送导体12的个数相同且具有同一极性的输入端子的放大器例如具备两个“+”端子的双输入单输出的放大器360。接收部310的放大器360的两个输入端子与相邻的两个接收导体Xm、Xm+1连接。
向如上所述的相邻的两个发送导体Yn、Yn+1供给同一扩频码Ck,并且对来自相邻的两个接收导体Xm、Xm+1的输出信号进行放大的情况下,不仅能使从放大电路360输出的输出信号的信号电平增加,还能使指示体的检测范围扩大。其结果,能够缩短传感器部100(参照图1)整体的检测所需的时间,因此该实施方式适用于位置检测区域大的传感器部的情况。其中,在该变形例14中,对同时与放大器360连接的接收导体14的个数设为两个的情况进行了说明,但是本发明不限于此。例如,可以连接3个以上的接收导体14。该情况能进一步缩短传感器部100整体的检测所需的时间,并且使从放大电路输出的输出信号的信号电平增加。
如上所述,供给有同一扩频码Ck的发送导体12的个数与同时被选择的接收导体14的个数相同时,能够获得如下优点。以下,比较图42及图43进行说明。在这里,图43为表示将同一扩频码Ck供给到两个发送导体Yn及Yn+1,并对来自任意一个接收导体Xm的输出信号进行放大时的最小检测区域Smin的概念图。
供给了同一扩频码Ck的发送导体12的个数与在接收导体选择电路同时选择的接收导体14的个数即与放大器361连接的接收导体14的个数不同的情况下,如图43所示,传感器部上的最小检测区域Smin’构成长方形状,灵敏度分布产生各向异性。在该情况下,例如,档检测与传感器部相对的面(以下简称为相对面)为圆形状的指示体时,存在该指示体的相对面以不是圆形状而是歪斜成椭圆形状等而检测的情况。针对于此,如该变形例14那样,供给了同一扩频码Ck的发送导体12的个数与被放大器361连接的接收导体14的个数相同的情况下,如图42所示,传感器部上的最小检测区域Smin成为正方形状,获得各向同性的灵敏度分布。在该情况下,即使相对面为圆形状的指示体配置在传感器部上,也能够将该指示体的相对面以圆形状检测。
其中,在该变形例14中,例示说明了供给有同一扩频码Ck的发送导体12的个数及与放大器360连接的接收导体14的个数分别设为两个的情况,但是本发明不限于此。还可以将供给有同一扩频码Ck的发送导体12的个数及与放大器360连接的接收导体12的个数设为3个以上。
下面,参照图44及图45对上述变形例14的供给有同一扩频码的两个发送导体的切换进行说明。其中,在以下的说明中,适当参照图1进行说明。
图44表示同时供给有扩频码Ck的两个发送导体的切换的一个例子。该图44(a)及(b)所示的切换例首先在某时刻将扩频码Ck供给到发送导体Yn及Yn+1(图44(a)的状态)。然后,在经过预定时间之后,扩频码Ck被供给到Yn+2及Yn+3(图44(b)的状态)。以后,虽然没有特别的图示,但是依次将供给有扩频码Ck的发送导体12切换为发送导体Yn+4及Yn+5、发送导体Yn+6及Yn+7、...,当供给到预定的导体时,返回到最初的发送导体Yn及Yn+1,之后反复进行上述切换。
下面,参照图45说明将发送导体12每次切换一个的例子。具体来讲,如图45(a)~(c)所示,首先在某时刻将扩频码Ck供给到发送导体Yn及Yn+1(图45(a)的状态)。然后,在经过预定时间之后,扩频码Ck被供给到Yn+1及Yn+2(图45(b)的状态)。再经过预定时间之后,扩频码Ck被供给到Yn+2及Yn+3(图45(c)的状态)。之后,虽然没有特别的图示,但是将依次供给有扩频码Ck的发送导体12切换为发送导体Yn+3及Yn+4、发送导体Yn+4及Yn+5、...,当扩频码Ck供给到预定的导体时,返回最初的发送导体Yn及Yn+1,之后反复进行上述切换。即,在图45(a)~(c)所示的切换例中,每隔预定时间,供给有同一扩频码Ck的发送导体12以预定的个数(该例中为两个)单位进行选择。在由最近的选择动作选择的多个发送导体12中,其一部分(图45所示的例子中为一个)发送导体12在下一选择动作中也被选择为多个发送导体12。
[变形例15]
在上述变形例13及14中例示说明了向相邻的两个发送导体供给同一扩频码,并将相邻的两个接收导体的输出信号用一个放大器进行放大的情况,但是本发明不限于此。例如,发送部可以向以预定的个数间隔配置的多个发送导体供给同一扩频码,接收部也一样从以预定的个数间隔配置的多个接收导体输出的输出信号用放大器进行放大。图46表示其一个例子(变形例15)。
在该变形例15中,替代设在图39所示放大电路232上的差动放大器250,接收部310的放大电路232使用个数与供给有同一扩频码Ck的发送导体12的个数相同且具有同一极性的输入端子的放大器,例如使用具备两个“+”端子的双输入单输出的放大器361。其中,其他结构与上述变形例14相同,因此适当参照图1及图39进行说明,同时对于相同的结构省略其说明。
图46表示接地的发送导体位于供给有同一扩频码Ck的两个发送导体之间,接收部用一个放大器对来自两个接收导体的输出信号进行放大,接地的接收导体位于该两个接收导体之间的情况的结构。具体来讲,如图46所示,发送导体选择电路22(参照图1)选择任意的两个发送导体Yn+1及Yn+3。然后,发送部200的扩频码生成电路21向该被选择的两个发送导体Yn+1、Yn+3供给同一扩频码Ck。同时,发送导体选择电路22将除供给有该扩频码Ck的两个发送导体Yn+1及Yn+3以外的发送导体12即发送导体Yn、Yn+2及其剩余的发送导体12接地。
同样,接收部310的接收导体选择电路231(参照图39)将两个接收导体Xm、Xm+2与一个放大器361的输入端子连接,放大器361对来自该被连接的两个接收导体Xm、Xm+2的输出信号进行放大。同时,除与该放大器361连接的接收导体Xm、Xm+2以外的接收导体,具体来讲接收导体Xm+1、Xm+3及剩余的接收导体14接地。其中,通过上述发送导体选择电路22及接收导体选择电路231分别对发送导体12及接收导体14的切换与上述变形例14(图44及图45)所示的切换相同。
如上所述,在变形例15中与变形例13一样向多个发送导体12供给同一扩频码,将来自多个接收导体14的输出信号在放大器361中进行加法运算,因此能够扩大检测范围且使检测的信号电平增加,并且能使检测灵敏度提高。并且,在该变形例15中,由于能够扩大最小检测范围Smin,因此尤其适用于传感器部上的位置检测区域大的情况。
进而,在该变形例15中,与上述的变形例13一样,供给有同一扩频码的发送导体的个数和同时被选择的接收导体的个数相同,所以能将传感器部上的最小检测区域Smin设为正方形状。其结果,与变形例13一样,在传感器部上的最小检测区域能够获得各向同性的灵敏度分布。在该情况下,例如即使相对面为圆形状的指示体配置在传感器部上,也能以圆形状检测该指示体的相对面。
[变形例16]
供给到发送导体组11的扩频码Ck引起的电流与将指示体19置于交叉点时经由该指示体19流动到地面的电流而产生的输出信号的变化量相比非常大。如上述变形例11~15所示,使输出信号的信号电平增加时,虽然检测灵敏度提高,但是导致检测输出信号的变化量的精度下降。为了维持该检测精度,有必要使接收部300的A/D转换电路33的分辨力提高(参照图1)。
但是,当使该A/D转换电路33的分辨力提高时,产生A/D转换电路33的规模变大,设计变得困难这样的新问题。尤其,将同一扩频码供给到多个发送导体12的情况下,该问题尤为明显。
因此,参照图47~图49说明用于解决上述课题的实施方式的变形例16。在这里,图47为该变形例16的简要结构图及从差动放大器输出的输出信号的波形图,图48为表示该变形例16的发送导体选择电路的内部结构的一个例子的图,图49表示该变形例16的接收导体选择电路的结构图。其中,在该变形例16的说明中,例示说明将指示体19置于发送导体Yn+2和接收导体Xm+1的交叉点上(该图的实线表示的指示体19)的情况下的输出信号的变化。
首先,参照图47(a)说明该变形例16的简要结构。在这里,变形例11和该变形例16的不同点在于,在供给扩频码Ck的扩频码供给电路21和将扩频码Ck选择性地供给到发送导体组11的发送导体选择电路382之间设有两个代码反转器381及放大电路使用四输入单输出的差动放大器386,对来自4个接收导体14的输出信号进行差动放大。其他结构与变形例11(参照图1及图39)相同,因此相同的结构标上相同的标号,省略其说明。其中,在以下的说明中,将反转扩频码Ck的代码记为反转代码[Ck(反转)]。
两个代码反转器381对从扩频码供给电路21供给的扩频码Ck进行代码反转并输出。从扩频码供给电路21供给的扩频码Ck和从代码反转器381输出的反转代码[Ck(反转)]通过发送导体选择电路382供给到相邻的4个发送导体Yn~Yn+4。具体来讲,从扩频码生成电路21供给的扩频码Ck经由发送导体选择电路382供给到两个发送导体Yn+2及Yn+3,并且在代码反转器381中代码反转为反转代码[Ck(反转)]后,经由发送导体选择电路382供给到发送导体Yn及Yn+1。其中,在以下的说明中,在该图47所示的扩频码的供给方式(以下称为供给图形)中,将供给有扩频码Ck的发送导体记为“+”,将供给有反转代码[Ck(反转)]的发送导体记为“-”。即,将该图47所示的信号的供给图形标记为“--++”。
下面,参照图48详细说明发送导体选择电路382。
发送导体组11被划分为将相邻的7个发送导体Yn~Yn+6作为一组的16个发送块383。发送导体选择电路382例如为周知的逻辑电路,由个数与各发送块383相同(16个)的开关组382a构成。各发送块383在构成该发送块383的7个发送导体Yn~Yn+6中将索引n最大的3个发送导体12与相邻的其他发送块公用。具体来讲,如该图48所示,在构成各发送块383的发送导体Yn~Yn+6中,将索引n最大的3个发送导体Yn+4~Yn+6与相邻的发送块公用。
各开关组382a由4个开关382a1、382a2、382a3及382a4构成。各开关组382a的输出侧的7个端子382b与分别对应的发送导体Yn~Yn+6连接。在4个开关382a1、382a2、382a3及382a4中,开关382a1及382a2的输入端子382c经由代码反转器381,与扩频码供给电路21的各扩频码生成电路24(参照图1及图4)连接,开关382a3及382a4的输入端子382c与扩频码供给电路21的各扩频码生成电路24连接。
如该图48所示,例如供给有扩频码Ck及该扩频码Ck的反转代码[Ck(反转)]的开关组382a将扩频码Ck供给给发送导体Yn+2及Yn+3,并且将反转代码[Ck(反转)]供给给发送导体Yn及Yn+1。将该扩频码Ck及反转代码[Ck(反转)]供给预定时间之后,切换与扩频码供给电路21连接的发送导体12,将扩频码Ck供给给发送导体Yn+3及Yn+4,并且将反转代码[Ck(反转)]供给给发送导体Yn+1及Yn+2。之后,按时间变化切换与扩频码供给电路21连接的发送导体,将扩频码Ck供给给发送导体Yn+5及Yn+6,将反转代码[Ck(反转)]供给给Yn+3及Yn+4之后,再次将扩频码Ck供给给发送导体Yn+2及Yn+3,并且将反转代码[Ck(反转)]供给给发送导体Yn及Yn+1,之后反复进行上述动作。如上所述,将从扩频码供给电路21供给的扩频码Ck及其反转代码[Ck(反转)]供给给构成发送导体组11的所有的发送导体12。
下面,参照图47(a)及图49,详细说明变形例16的接收导体选择电路384。
如图49所示,接收导体选择电路384例如具备由4个开关构成的开关组384a。该开关组384a的输入端子384b与分别对应的接收导体14连接。并且,开关组384a的各开关的输出端子384c与放大电路385的对应的一个I/V转换电路385a的输入端子连接。进而,开关组384a以预定的时间间隔切换与I/V转换电路385a连接的接收导体14。来自各接收导体14的输出信号在I/V转换电路385a中转换为电压信号,输入到后述的差动放大器386。其中,在图49中,为了避免附图的繁杂,省略记载多个I/V转换电路385a及开关组384a。
放大电路385由4个I/V转换电路385a和差动放大器386构成。如图49所示,I/V转换电路385a的输入端子与构成开关组384a的各开关的输出端子384c连接,其输出端子与后述的差动放大器386的各输入端子连接。
差动放大器386为四输入单输出的差动放大器。该差动放大器386设在I/V转换电路385a和A/D转换电路33(参照图1)之间,在该4个输入端子中,左侧两个输入端子的极性为“+”,右侧两个输入端子的极性为“-”。即,在由接收导体选择电路384选择的4个接收导体Xm~Xm+3中,将连接有索引m小的两个接收导体Xm及Xm+1的输入端子的极性设为“+”,将连接有索引m大的两个接收导体Xm+2及Xm+3的输入端子的极性设为“-”。然后,差动放大器386对在I/V转换电路385a中转换为电压信号的输出信号进行差动放大并输出。
接收导体选择电路384进行与变形例4(参照图31)相同的选择切换。具体来讲,首先,该接收导体选择电路384的开关组384a从最小索引的接收导体X1~X4依次连接接收导体Xm~Xm+3和差动放大器386的“+”端子及“-”端子(图49的状态)。即,将差动放大器386的两个“+”端子分别和接收导体X1及X2连接,将两个“-”端子分别和接收导体X3及X4连接。接着,当经过预定时间时,接收导体选择电路384的开关组384a将与放大电路386连接的接收导体14与索引m增加的方向的接收导体连接,即连接接收导体X2及X3和差动放大器386的“+”端子,并且连接接收导体X4及X5和差动放大器386的“-”端子。然后,在该切换后,从与开关组382a连接的接收导体X2~X5获得新的输出信号。之后,接收导体选择电路384的开关组384a按照预定时间间隔依次切换与差动放大器386连接的接收导体14,将最后连接的4个接收导体即接收导体X128~X131与差动放大器386连接后,再次返回最初的状态即该图49所示的状态,之后反复进行上述动作。
差动放大器386每进行一次上述切换,就对输入的来自接收导体14的输出信号进行差动放大,从而输出到后级的A/D转换电路33(参照图1)。之后,在A/D转换电路33中被数字转换的输出信号在相关值计算电路34中进行相关运算,将作为该相关运算的结果的相关值存储到相关值存储电路34d(参照图8)。其中,在以下的说明中,在该图49所示的差增放大电路386的接收方式(以下称为接收图形)下,将与差动放大电路的“+”端子连接的接收导体记为“+”,将与“-”端子连接的接收导体记为“-”。即,将该图49所示的信号的接收图形记为“++--”。
下面,参照图47(b)对如上述将与差动放大器386的4个输入端子连接的接收导体进行切换时的输出信号的位移进行说明。在这里,用该图47(b)中的虚线表示的曲线380为将与差动放大器386的4个输入端子连接的接收导体从索引m最小的接收导体依次切换时从差动放大器386输出的输出信号的波形,曲线380X为对来自差动放大器386的输出信号进行积分后的波形。其中,以下,为便于说明,将差动放大器386的4个输入端子从与接收导体的索引m大的一侧连接的输入端子起依次称为输入端子386a~386d。
如上所述,接收导体选择电路384切换与差动放大器386的输入端子386a~386d连接的接收导体14时,首先,与差动放大器386的输入端子386a~386d连接的接收导体14位于完全不受指示体19的影响的位置时,来自差动放大器386的输出信号成为0(图47(b)的380a)。
接着,由于从与差动放大器386的输入端子386a连接的接收导体14接近指示体19,因此输入到差动放大器386的“-”端子的信号渐渐减少。其结果,来自差动放大器386的输出信号向“+”侧偏移(图47(b)的380b)。其后,接收导体选择电路384切换与差动放大器386连接的接收导体14时,由于与差动放大器386的输入端子386a及386b连接的接收导体接近指示体19,因此来自差动放大器386的输出信号进一步向“+”侧偏移。来自该差动放大器386的输出信号的信号电平在指示体19所处的位置位于与差动放大器386的输入端子386c及386d连接的接收导体之间时变为最大(图47(b)的380c)。
接着,接收导体选择电路384切换与差动放大器386的输入端子386a~386d连接的接收导体14时,与差动放大器386的输入端子386a及386b连接的接收导体14渐渐远离指示体19,相反与差动放大器386的输入端子386c连接的接收导体逐步接近指示体19,因此输入到差动放大器386的“+”端子的信号渐渐减少,并且输入到“-”端子的信号渐渐增加。其结果,来自差动放大器386的输出信号向“-”侧偏移(图47(b)的380d)。
差动放大器386的输出信号在指示体19位于与输入端子386c连接的接收导体和与输入端子386d连接的接收导体之间时,输入到差动放大器386的“+”端子的信号最小。其结果,来自差动放大器386的输出信号最小(图47(b)的380e)。
进一步,接收导体选择电路384进行与差动放大器386的输入端子386a~386d连接的接收导体14的切换时,与差动放大器386的输入端子386a~386d连接的接收导体14均远离指示体19,因此输入到差动放大器386的“+”端子的信号渐渐增加,来自差动放大器386的输出信号也渐渐增加(图47(b)的380f),与差动放大器386的输入端子386a~386d连接的接收导体14被切换到处于不受指示体19的影响的位置的接收导体时,来自差动放大器386的输出信号成为0(图47(b)的380g)。
若对以上的来自差动放大器386的输出信号的电平位移进行图示,则成为图47(b)中的虚线所示的曲线380。当对来自该差动放大器386的输出信号进行积分时,得到该图47(b)的实线所示的曲线380X。通过对该曲线380X的凹陷部分的重心进行运算,检测出指示体19的位置。
其中,来自该图47(b)所示差动放大器386的输出信号及对该输出信号进行积分的值为指示体19置于供给有扩频码Ck的发送导体12和接收导体14的交叉点时的输出特性,该指示体19置于供给有反转代码[Ck(反转)]的发送导体12和接收导体14的交叉点上时(例如,图47(a)中用虚线表示的指示体19所处的发送导体Yn和接收导体Xm+1的交叉点),来自差动放大器386的输出信号成为与上述的输出特性相反的特性。
使用该变形例16所示的结构例的情况下,无需加大电路规模地维持检测精度,并且能使从差动放大器386输出的差动信号增加,且同时检测的范围也变宽,因此还能使检测灵敏度提高。并且,在该变形例16中,将扩频码Ck和其反转代码[Ck(反转)]供给到发送导体12,因此在指示体19不存在的状况下,该扩频码Ck和反转代码[Ck(反转)]相抵,因此能抑制差动放大器386的输出信号及A/D转换电路的输入信号的动态范围,并且,还能消除噪声,因此能使耐噪声性提高。
并且,该变形例16与变形例14一样将供给有同一扩频码Ck的发送导体12及供给有该扩频码Ck进行代码反转的反转代码[Ck(反转)]的发送导体12的总数,和与差动放大器386连接的接收导体14的个数设为相同。其结果,在该变形例16的结构中,传感器部上的最小检测区域Smin也成为正方形状。其结果,与变形例14一样在传感器部上的最小检测区域中,能够获得各向同性的灵敏度分布。在该情况下,例如即使相对面为圆形状的指示体配置在传感器部上,也能以圆形状检测该指示体的相对面。
其中,在上述变形例16中,例示说明将与差动放大器386连接的接收导体设为4个(偶数)的情况,但是该连接的接收导体的个数不限于4个。例如,该连接的接收导体的个数可以以3个、5个(奇数)为单位。在该情况下,如上述变形例12所示,在被选择的奇数个的接收导体中,优选的是将配置在中央的接收导体接地或与基准电压连接。这是因为即使在指示体没有充分接地的情况下,也能经由该配置在中央的接收导体使电流的一部分分流,从而抑制灵敏度的下降。
进而,在该变形例16中,例示了向索引n小的发送导体12供给反转代码[Ck(反转)],并向索引n大的发送导体供给扩频码的情况,但是本发明不限于此。例如,可以向索引n小的发送导体12供给扩频码Ck,向索引n大的发送导体供给反转代码[Ck(反转)]。同样地,例示说明了将索引小的接收导体14与差动放大器386的“+”端子连接、将索引m大的接收导体14与差动放大器386的“-”端子连接进行差动放大的情况,但是可以将索引m小的接收导体与“-”端子连接,将索引m大的接收导体与“+”端子连接。
[变形例17]
在上述变形例16中,例示说明将从扩频码生成电路21供给的扩频码Ck和作为该扩频码Ck的反转代码的反转代码[Ck(反转)]向相邻的4个发送导体以同一代码相邻的方式进行供给的情况,但是本发明不限于该情况。例如,在相邻的4个发送导体Yn~Yn+3中,可以向位于两端的发送导体Yn及Yn+3供给扩频码Ck或反转代码[Ck(反转)],而向位于中央的发送导体Yn+2及Yn+3供给反转代码[Ck(反转)]或扩频码Ck。
根据图50说明变形例17的结构及动作。图50(a)为该变形例17的简要结构图,图50(b)为从该变形例17的差动放大器输出的输出信号的波形图。
该变形例17和上述的变形例16的不同点在于,扩频码Ck及反转代码[Ck(反转)]的供给图形为“-++-”及四输入单输出的差动放大器396的接收信号14的检测图形从接收导体14的索引m小的一方起按“-++-”顺序配置。在相邻的4个接收导体Xm~Xm+3中,接收导体Xm+1及Xm+2与差动放大器396的“+”端子连接,接收导体Xm及Xm+3与差动放大器396的“-”端子连接。其他结构及动作与变形例16(参照图1及图47~图49)相同,对于相同的结构标上相同的标号,省略其说明。
在该变形例17中,从扩频码供给电路21(参照图1)供给的扩频码Ck供给到被发送导体选择电路382选择的4个导体Yn~Yn+3中的位于两端的发送导体Yn及Yn+3,向位于中央的发送导体Yn+1及Yn+2供给对扩频码Ck进行代码反转的反转代码[Ck(反转)]。
下面,参照图47(b)对上述的将与差动放大器396的4个输入端子连接的接收导体进行切换时的输出信号的位移进行说明。其中,以下,为便于说明,将差动放大器396的4个输入端子分别从与接收导体的索引m大的一侧连接的输入端子起依次称为输入端子396a~396d。
如上述那样,接收导体选择电路384切换与差动放大器396的输入端子396a~396d连接的接收导体14时,首先,与差动放大器396的输入端子396a~396d连接的接收导体处于完全不受指示体的影响的位置时,来自差动放大器396的输出信号成为0(图50(b)的390a)。
接着,由于从与差动放大器396的输入端子396a连接的接收导体14接近指示体19,因此输入到差动放大器396的“-”端子的信号渐渐减少。其结果,来自差动放大器396的输出信号向“+”侧偏移(图47(b)的390b)。之后,接收导体选择电路384切换与差动放大器396连接的接收导体14,与差动放大器396的输入端子396a连接的接收导体向指示体19接近,并且与输入端子396b连接的接收导体接近指示体19,因此输入到“-”端子的信号渐渐增加,并且输入到“+”端子的信号渐渐减少,所以来自差动放大器396的输出信号向“-”侧偏移(图50(b)的390c)。
接收导体选择电路384切换与差动放大器396的输入端子396a~396d连接的接收导体时,与差动放大器396的输入端子396a及396b连接的接收导体渐渐远离指示体19,取而代之的是差动放大器396的输入端子396c渐渐接近。其结果,输入到差动放大器396的“+”端子的信号进一步减少,并且输入到“-”端子的信号增加,所以来自差动放大器396的输出信号进一步减少。来自该差动放大器396的输出信号的信号电平在指示体19所处的位置位于与差动放大器396的输入端子396c及396d连接的接收导体之间时最小(图50(b)的380d)。
接着,接收导体选择电路384切换与差动放大器396的输入端子396a~396d连接的接收导体时,与差动放大器386的输入端子396a、396b及396c连接的接收导体渐渐远离指示体19,取而代之的是与差动放大器396的输入端子396d连接的接收导体接近指示体19,所以输入到差动放大器396的“+”端子的信号渐渐增加。其结果,来自差动放大器396的输出信号向“+”侧偏移(图50(b)的390d),与差动放大器396的输入端子396d连接的接收导体最接近指示体19时,来自差动放大器396的输出信号的电平最大(图50(b)的390e)。
进一步,接收导体选择电路384切换与差动放大器396的输入端子396a~396d连接的接收导体时,与差动放大器396的输入端子396a~396d连接的接收导体,均远离指示体19,因此输入到差动放大器396的输入端子的信号渐渐增加,当切换至与差动放大器396的输入端子396a~396d连接的接收导体位于不受指示体19的影响的位置的接收导体时,来自差动放大器396的输出信号成为0(图50(b)的390f)。
若对以上的来自差动放大器386的输出信号的电平位移进行图示,则成为图50(b)所示的曲线390。其中,来自该图50(b)所示的差动放大器396的输出信号及对该输出信号进行积分的值为指示体19处于供给有扩频码Ck的发送导体12和接收导体14的交叉点时的输出特性,该指示体19处于供给有反转代码[Ck(反转)]的发送导体12和接收导体14的交叉点上时(例如用图50(a)的虚线表示的指示体19所处的发送导体Yn和接收导体Xm+1的交叉点),来自差动放大器396的输出信号成为与上述的输出特性相反的特性。
如上所述,从扩频码供给电路供给的扩频码Ck供给到被发送导体选择电路382选择的4个导体Yn~Yn+3中位于两端的发送导体Yn及Yn+3,位于中央的发送导体Yn+1及Yn+2供给有对扩频码Ck进行代码反转的反转代码[Ck(反转)],对于四输入单输出的差动放大器396的输入端子,相邻的4个接收导体中接收导体Xm+1及Xm+2与差动放大器396的“+”端子连接,接收导体Xm及Xm+3与差动放大器396的“-”端子连接时,从差动放大器396获得的输出信号与对其进行积分处理的结果为相同的输出信号。因此,采用该变形例17的检测方式的情况下,无需进行积分处理,因此消除了由进行积分处理时易引起的噪声的蓄积。并且,由于进行差动放大处理,所以能使耐噪声性进一步提高。
并且,在该变形例17中,与变形例14一样由于对来自与供给有同一扩频码的发送导体12的个数相同的接收导体14的输出信号进行放大,因此传感器部上的最小检测区域Smin成为正方形状。其结果,能够在传感器部上的最小检测区域获得各向同性的灵敏度分布。在该情况下,例如即使相对面为圆形状的指示体配置于传感器部上,也能以圆形状检测该指示体的相对面。
其中,在上述的说明中,例示说明了将与差动放大器连接的接收导体的个数设为4个(偶数)的情况,但是本发明不限于此。例如,可以将与差动放大器连接的接收导体14的个数设为3个、5个(奇数)。在该情况下,如上述变形例12所示,在被选择的奇数个接收导体中,优选的是将配置于中央的发送导体接地或与基准电压连接。
[变形例18]
在上述变形例17中,例示说明了将扩频码及该扩频码的反转代码的供给图形及来自接收导体的信号的检测图形设定为“-++-”的情况,但是可以将该扩频码及该扩频码的反转代码的供给图形及来自接收导体的信号的检测图形设定为“+--+”。以下,将设定为该供给图形及检测图形并供给扩频码及该扩频码的反转代码,通过差动放大器对接收信号进行差动放大的情况例示于图51。
将该变形例18与变形例17比较时,不同点在于,对从扩频码生成电路21向发送导体供给的扩频码Ck进行代码反转的代码反转器381配置成,在被发送导体选择电路382选择的4个发送导体Yn~Yn+3中,向位于中央的两个发送导体Yn+1及Yn+2供给反转代码;差动放大器397的4个输入端子的极性从接收导体14的索引m大的一方起按“+--+”顺序设定。其他结构与变形例17(参照图50)相同。
在该变形例18所示的结构中,获得了与变形例17相同的効果。即,无需进行积分处理,因此消除了进行积分处理时易引起的噪声的蓄积。并且,由于进行差动放大处理,能使耐噪声性进一步提高。进而,向多个发送导体供给同一扩频码及对该扩频码进行代码反转的反转代码,并且对来自与供给有该同一扩频码的发送导体的个数相同的接收导体的输出信号进行放大,因此传感器部上的最小检测区域Smin成为正方形状。其结果,在传感器部上的最小检测区域能够获得各向同性的灵敏度分布。在该情况下,例如即使相对面为圆形状的指示体配置于传感器部上,也能以圆形体检测其指示体的相对面。
在上述变形例16~18(参照图47~51)中,例示说明了将被发送导体选择电路及接收导体选择电路选择的发送导体及接收导体的个数设定为偶数的情况。在以下的变形例19中,根据图52~图54对将该选择的发送导体及接收导体的个数设定为奇数的情况进行说明。其中,在以下说明的变形例19及20中,接收导体组13由130个接收导体14构成。
[变形例19]
首先,根据图52说明变形例19的结构。该图52为放大电路32(参照图1)使用三输入单输出差动放大器时的指示体检测装置的简要结构图。
首先,根据图1及图52说明该变形例19的简要结构。发送部200(参照图1)具备:供给扩频码Ck的扩频码供给电路21;将从该扩频码供给电路21供给的扩频码Ck选择性地供给到发送导体14的发送导体选择电路402;以及设在扩频码供给电路21和发送导体选择电路402之间,对从扩频码供给电路21供给的扩频码Ck进行代码反转并生成反转代码[Ck(反转)]来输出的代码反转器401。该扩频码Ck及反转代码[Ck(反转)]通过发送导体选择电路402供给到相邻的3个发送导体Yn~Yn+2。具体来讲,从扩频码生成电路21供给的扩频码Ck,经由发送导体选择电路402供给到两个发送导体Yn及Yn+2,并且在代码反转器401中代码反转为反转代码[Ck(反转)]后,经由发送导体选择电路402供给到发送导体Yn+1。即,在该图52中,扩频码的供给图形成为“+-+”。其中,在该变形例19中,发送部200的其他结构与图1所示的第一实施方式相同,因此省略其说明。
下面,参照图53对发送导体选择电路402进行详细说明。
发送导体组11被划分为将相邻的6个发送导体作为一组的15个发送块403。该发送导体选择电路402例如为周知的逻辑电路,由个数与各发送块403相同(16个)的开关组402a构成。各发送块403中,在构成该发送块403的6个发送导体12中,索引n最大的两个发送导体12与相邻的其他发送块403共用。具体来讲,如该图53所示,在构成各发送块403的发送导体Yn~Yn+5中,将索引最大的两个发送导体Yn+4及Yn+5与相邻的发送块共用。
各开关组402a由3个开关402a1、402a2及402a3构成。各开关组402a的输出侧的6个端子402b与分别对应的发送导体Yn~Yn+5连接。并且,该3个开关402a1、402a2及402a3中,开关402a1及402a3的输入端子402c与供给各扩频码C1~C16的扩频码生成电路24(参照图1及图4)连接,开关402a2的输入端子402c经由代码反转器401与供给各扩频码C1~C16的扩频码生成电路24连接。
如该图53所示,例如,供给有扩频码Ck及该扩频码Ck的反转代码[Ck(反转)]的开关组402a,将扩频码Ck供给给发送导体Yn及Yn+2,并且将反转代码[Ck(反转)]供给给发送导体Yn+1。然后,将该扩频码Ck及反转代码[Ck(反转)]供给预定时间后,切换与扩频码生成电路24连接的发送导体12,将扩频码Ck供给给发送导体Yn+1及Yn+3,并且将反转代码[Ck(反转)]供给给发送导体Yn+2。之后,按时间变化切换与各扩频码生成电路24连接的发送导体,将扩频码Ck供给给发送导体Yn+5及Yn+3,将反转代码[Ck(反转)]供给给Yn+4之后,再次将扩频码Ck供给给发送导体Yn及Yn+2,并且将反转代码[Ck(反转)]供给给发送导体Yn+1,之后反复进行上述动作。如上所述,将从扩频码供给电路21供给的扩频码Ck及其反转代码[Ck(反转)]供给给构成发送导体组11的所有的发送导体12。
下面,参照图1、图52及图54对变形例19的接收导体选择电路813进行详细说明。如该图54所示,该变形例19的接收部320由接收导体选择电路813、放大电路32、A/D转换电路33、相关值计算电路34和位置计算电路35构成。
接收导体组13被划分为43个检测块336。该检测块336由相邻的(索引m连续)3个接收导体Xm~Xm+2构成。构成该各检测块336的接收导体Xm~Xm+2,与相邻的其他检测块336共用。具体来讲,在该变形例19中,接收导体组13被划分为检测块{X1~X3}、{X2~X4}、...、{X127~X129}及{X128~X130}。
接收导体选择电路813具备由3个开关构成的开关组815。该开关组815的输入端子815a与分别对应的接收导体14连接。并且,开关组815的各输出端子815b与I/V转换电路32a的输入端子连接。该开关组815按照预定时间间隔依次切换与I/V转换电路32a连接的检测块336。具体来讲,若最初检测块{X1~X3}与后级的I/V转换电路32a连接时,按照下一预定时间间隔切换连接检测块{X2~X4}和I/V转换电路32a。之后,接收导体选择电路813按照预定时间间隔切换检测块336,最后在连接检测块{X128~X130}与I/V转换电路32a后,再次连接最初的检测块{X1~X3}和I/V转换电路32a,之后反复进行上述动作。然后,将来自各接收导体14的输出信号在I/V转换电路32a转换为电压信号并输入到差动放大器405。
放大电路32由3个I/V转换电路32a和差动放大器405构成。各I/V转换电路32a的输出端子分别与差动放大器405的各输入端子连接。在这里,各I/V转换电路32a中,与索引m最小的接收导体Xm连接的I/V转换电路32a和与索引m最大的接收导体Xm+2连接的I/V转换电路32a与差动放大器405的极性为“+”的输入端子连接,剩余的I/V转换电路32a与差动放大器405的极性为“-”的输入端子连接。
差动放大器405为三输入单输出的差动放大器。该差动放大器405的3个输入端子中,连接有被接收导体选择电路813选择的3个接收导体Xm~Xm+2中索引m最小的接收导体Xm及索引m最大的接收导体Xm+2的输入端子的极性被设定为“+”,连接有剩余的一个接收导体Xm+1的输入端子的极性被设定为“-”。该差动放大器405使用将从其“-”端子输入的信号相比从“+”端子输入的信号进行2倍的放大的差动放大器。该变形例19的差动放大器405,与“-”端子连接的接收导体14的个数位一个,相对于此,与“+”端子连接的接收导体14的个数为两个,因此差动放大的信号的电平相同(差动放大后的输出信号的电平成为0)。差动放大器405对来自接收导体14的输出信号进行差动放大后输入到后级的A/D转换电路33。其中,在图54中,为了避免附图的繁杂,将多个I/V转换电路32a及开关组815省略记载。并且,接收部320的其他结构与第二实施方式(参照图20)相同,因此对于相同的结构省略其说明。
接收导体选择电路813进行与变形例4(参照图31)及变形例16(参照图49)相同的选择切替。具体来讲,首先,该接收导体选择电路813的开关组815从最小索引的接收导体X1~X3起依次连接接收导体Xm及Xm+2与差动放大器405的“+”端子,并且连接接收导体Xm+1和“-”端子(图54的状态)。即,连接差动放大器405的两个“+”端子分别和接收导体X1及X3,连接“-”端子和接收导体X2。接着,在经过预定时间时,接收导体选择电路813的开关组815将与放大电路405连接的接收导体14与位于索引m增加的方向的接收导体连接,即连接接收导体X2及X4和差动放大器405的“+”端子,并且连接接收导体X3和差动放大器405的“-”端子。然后,在该切换后,从与开关组815连接的接收导体X2~X4获得新的输出信号。之后,接收导体选择电路813的开关组815按照预定时间间隔依次切换与差动放大器405连接的接收导体14,在将最后连接的3个接收导体即接收导体X128~X130与差动放大器405连接之后,再次返回到最初状态,即该图54所示的状态,之后反复进行上述动作。
然后,差动放大器405每进行上述切换时,对输入的来自接收导体Xm的输出信号进行差动放大,向后级的A/D转换电路33输出(参照图1)。其后,在A/D转换电路33进行数字转换的输出信号在相关值计算电路34中进行相关运算,将作为该相关运算的结果的相关值存储到相关值存储电路34d(参照图8)。
如该变形例19那样,将输出信号的检测方式设为“+-+”时,差动放大器405的3个输入端子的极性配置相对于中央的输入端子的极性成为左右对称,因此与变形例17一样,能够获得与图50(b)所示那样进行位置检测时的积分处理相同的结果。因此,在该变形例19中,能够获得与变形例17相同的効果。即,无需设置积分电路,因此消除了进行积分处理时易引起的噪声蓄积。并且,由于进行差动信号处理,因此能使耐噪声性进一步提高。
并且,在该变形例19中,与变形例14及17一样对来自个数与供给有同一扩频码Ck的发送导体12的个数相同的接收导体14的输出信号进行放大,因此在传感器部100上的最小检测区域能够获得各向同性的灵敏度分布。在该情况下,例如即使相对面为圆形状的指示体配置于传感器部上,也能以圆形状检测该指示体的相对面。
[变形例20]
在上述变形例19中,将扩频码的供给图形及接收图形设为“+-+”,但是也可以设为“-+-”。以下,对将该接收图形设定为“-+-”的情况进行说明。
根据图55说明该变形例20的简要结构。在该变形例20和上述的变形例19(参照图52)进行比较时,不同点在于:在扩频码供给电路21和发送导体选择电路402之间设有两个对从扩频码供给电路21供给的扩频码Ck进行代码反转并输出反转代码[Ck(反转)]的代码反转器406;在被发送导体选择电路402选择的3个发送导体Yn~Yn+2中,向位于两端的发送导体Yn及Yn+2供给反转代码[Ck(反转)];对于三输入单输出的差动放大器407的3个输入端子,连接有被接收导体选择电路813选择的3个接收导体Xm~Xm+2中索引m最小的接收导体Xm及索引m最大的接收导体Xm+2的输入端子的极性设定为“-”,连接有剩余的一个接收导体Xm+1的输入端子的极性设定为“+”。除此之外的结构与上述变形例19相同,因此对于相同的结构省略其说明。
该变形例20也与变形例19一样,差动放大器407的3个输入端子的极性配置相对于中央的输入端子的极性成为左右对称,因此能够获得与进行图50(b)所示那样的位置检测时的积分处理相同的结果。因此,在该变形例20中,能够获得与变形例17及19相同的效果。即,无需进行积分处理,因此消除了进行积分处理时易引起的噪声蓄积。并且,由于进行差动信号处理,所以能使耐噪声性进一步提高。
<8.第八实施方式:悬停检测>
适用本发明的指示体检测装置除配置到液晶显示装置的情况之外,例如采用已知电磁感应方式的位置检测装置那样,存在与液晶显示装置分别构成单独的指示体检测装置的情况。配置了已知的指示体检测装置的液晶显示装置一般重叠形成指示体检测装置的检测区域和液晶显示装置的显示区域,因此使用者只要用手指等指示体来对显示指示或选择的对象(例如图标、工具条等)的位置进行指示就能指示所希望的位置。
指示体检测装置和液晶显示装置分体形成的情况下,例如已知的个人电脑的输入设备即触控板、电磁感应方式的数位板的情况下,在这些输入设备上很难直观地体验指示的位置和液晶显示装置上的位置的关联性。因此,在这些已知的输入设备中,通过检测指示体接近的状态(指示体和输入设备的检测部不直接接触的状态。以下,称为悬停状态),使使用者能够看到想要指示的输入设备上的位置与液晶显示装置上的哪个位置对应,从而给使用者提供便利性。
但是,指示体出于悬停状态的情况下,即指示体从传感器部100的表面(图13的第二基板)稍稍浮起的状态下,由于检测灵敏度低,受较大的噪声的影响,因此很难可靠地进行悬停状态时的位置检测。
[变形例21]
在变形例21中,参照图56~58对能够高精度地检测指示体是否处于悬停状态的情况的识别方法进行说明。在这里,图56表示手指(指示体)19触碰传感器部100的状态及在该状态下得到的检测信号(相关值)的电平曲线的图,图57表示手指19从传感器部100上浮起的状态(悬停状态)及在该状态下得到的检测信号的电平曲线的图,图58为在图57所示状态的交叉点附近的区域某时刻得到的检测信号(相关值)的电平值的分布的映射图。以下,将该手指19的触碰状态和未触碰状态(悬停状态)对比说明。
首先,手指19触碰传感器部100的表面的状态(参照图56(a))下,如在第一实施方式(参照图13)说明的那样,从发送导体12发出的电场的一部分被集中到手指19,从发送导体12流向接收导体14的电流的一部分经由手指19分流到地面。其结果,流入接收导体14的电流减少,因此电平曲线420与手指19没有触碰的区域相比,触碰的区域420a中信号电平急剧变高,在该区域获得信号电平的峰值420a(参照图56(b))。
相对于此,在手指19未触碰传感器部100的表面的状态(悬停状态。参照图57(a))下,从发送导体12发出的电场的极少的一部分被集中到手指19,因此从发送导体12流向接收导体14的电流的极少的一部分经由手指19分流到地面。其结果,流入接收导体14的电流也稍稍减少,因此电平曲线421在手指19最接近传感器部10表面的区域,信号电平变高并且获得其峰值421a。但是,该峰值421a与手指19触碰传感器部100时的峰值420a相比,其值变小,电平曲线421变宽(图57(b))。
在该变形例21的悬停状态的识别方法中,通过从电平曲线的边缘倾斜度和峰值求解两者之比,并比较该比和预定的阈值,识别指示体19是否处于悬停状态。
在手指19接近的交叉点附近的区域,对某时刻得到的检测信号(相关值)的电平值的分布进行映射时,例如取得图58所示的分布。其中,在该图58中,用3×3的交叉点表示得到的电平值,其电平值被归一化。然后,计算该峰值和边缘的倾斜度之比,比较该计算的比和预定的阈值(例如0.7)。
在该图58所示的例子中,在中央的交叉点得到电平的最大值“100”,位于其左右上下的交叉点得到电平值“50”。检测信号(相关值)的电平曲线421的边缘的倾斜度,能够通过求解峰值(图57(b)中的黑箭头的长度。图58的中央网格)和与得到该峰值的交叉点相邻的其他交叉点的电平值的差来获得。例如,该图57的情况下,电平曲线的峰值为图58的中央网格的“100”,因此边缘的倾斜度成为100-50=50。因此,电平曲线的边缘的倾斜度和峰值之比成为(边缘的倾斜度/峰值)=(50/100)=0.5。因此,在该图58所示例子中,判别出指示体19处于悬停状态。并且,该电平曲线421的边缘的倾斜度和峰值之比大于预定的阈值的情况(例如,该值为0.9的情况)下,判别出指示体19与传感器部100的表面为接触状态。
在这里,在上述图58所示例子中,例示说明了用于识别悬停状态的有无的预定的阈值设为一个的情况,但是本发明不限于此。例如,可以设置值比该预定的阈值小的第二阈值,并通过将电平曲线的边缘倾斜度和峰值之比还与该第二阈值进行比较,来更详细地识别悬停状态的程度(传感器部和指示体的距离等)。
其中,对于上述识别方法没有特别图示进行说明,但是例如可以在设在接收部300(参照图1)上的位置检测电路35中进行上述运算,或在外部的计算机中进行运算。
在上述变形例21中,例示说明了根据检测信号的电平曲线(电平值的映射数据)来直接进行悬停状态的识别的情况,但是本发明不限于此。可以对检测信号的电平曲线进行非线形处理,并根据非线形处理后的特性来识别悬停状态。
在这里,例示说明对检测信号(相关值)的电平曲线进行对数转换作为非线形处理的情况。在不进行非线形处理的情况下,通过指示体19触碰传感器部100的表面而得到的检测信号的电平在指示体19和传感器部100接触的部分变得极大,而指示体19从传感器部100的表面浮起时变得极小。因此,在进行包含指示体19从传感器部100稍稍浮起的状态的识别处理的情况下,由于检测信号的电平在上述两种情况下差异极大,因此很难准确地识别。
因此,对于检测信号(相关值)的电平曲线,若进行预定的信号转换处理例如对数转换,则能够使检测信号中的小电平信号部分增大,抑制电平的大信号部分。即,在对数转换后的电平曲线中,峰值部的形状变宽,其最大值被抑制。该情况下,指示体19的接触状态和非接触状态的边界附近的电平值的变化变得连续,即使指示体19从传感器部100稍稍浮起的状态下,也能容易识别悬停状态,能使识别特性提高。
[变形例22]
下面,参照图59及图60对即使指示体处于悬停状态的情况下也能可靠地进行指示体的位置检测的结构例进行说明。
在这里,图59为表示指示体19处于传感器部100(参照图1)附近的情况的最小检测区域S1的扩频码Ck的供给方式及输出信号的检测方式的关系的概念图,图60为表示指示体19远离传感器部100的情况的最小检测区域S2的扩频码Ck的供给方式及输出信号的检测方式的关系的概念图。
首先,对发送导体12及接收导体14的选择个数的切换动作进行简要说明。该选择个数的切换是根据例如在上述变形例21中说明的指示体19是否处于悬停状态的判定来进行。即,求解基于某时刻得到的检测信号(相关值)的电平值的电平曲线的边缘倾斜度和峰值之比,比较该比和预定的阈值,判定是否处于悬停状态。然后,在判定为处于悬停状态时,进行控制以使通过发送导体选择电路及接收导体选择电路(参照图1等)选择多个发送导体12及接收导体14。如上述那样,悬停状态的判定例如在位置检测电路35(参照图1、图39)中进行,在判定为悬停状态时,从位置检测电路35对控制电路40(参照图1)输出预定的信号。控制电路40在从该位置检测电路35输入有预定的信号时,控制发送导体选择电路22及接收导体选择电路231,向多个发送导体12供给预定的扩频码Ck,并且根据来自多个接收导体14的输出信号求解相关值。
下面,详细说明上述切换动作。在以下的说明中,为了能够容易理解其原理示例说明如下情况,使扩频码Ck能够供给到任意的多个发送导体Yn,接收部300的放大电路32使用具有极性为“+”的多个输入端子的放大器410,通过该放大器410检测任意接收导体Xm的输出信号。
首先,指示体19触碰传感器部100的表面时,扩频码Ck被供给到两个发送导体Yn+1及Yn+2,设在接收部300的放大电路32上的放大器410对来自两个接收导体Xm+1及Xm+2的输出信号进行放大并输出(图59的状态)。
接着,手指等指示体19从传感器部100的表面分离时,基于检测信号(相关值)的电平值的电平曲线的边缘倾斜度和峰值之比,变得比预定的阈值小,因此判定为悬停状态。于是,控制电路40根据来自位置检测电路35的预定信号,控制发送导体选择电路22及接收导体选择电路231(参照图39),连接扩频码供给电路21和发送导体组11以将扩频码Ck供给到4个发送导体Yn~Yn+3。同样的,控制电路40控制接收导体选择电路231,使设在放大电路32上的放大器411的各输入端子与4个接收导体Xm~Xm+3连接。于是,检测区域从指示体19触碰传感器部100表面的状态的检测区域S1(参照图59)被切换为能够检测的范围更宽的检测区域S2(参照图60)。
其中,此时,发送部200的扩频码Ck的供给方式及接收部310的信号的检测方式例如可以设为“++”或“+-”。
如上述那样,在该变形例22中,在判断为指示体19处于悬停状态的情况下,控制为发送导体12及接收导体14的个数增加,使与供给有同一扩频码Ck的发送导体12及与放大器同时连接的接收导体的个数增加来提高检测灵敏度,由此能够更为可靠地进行悬停状态的指示体19的位置检测。
其中,在该变形例22中,例示说明了将被选择的发送导体及接收导体的个数对应于指示体的检测状况来增减为两个或4个的情况,但是本发明不限于此。例如,可以任意设定选择的发送导体12及接收导体14的个数。例如,可以设定为预先设定相对于检测信号的峰值的多个阈值时,比较峰值和该阈值,随着峰值变得小于阈值,渐渐增加选择的个数。并且,选择的发送导体12及接收导体14的个数可以不相同。进而,选择的发送导体及接收导体的个数的增减,无需对发送导体12及接收导体14都进行,可以只增减其中一方。
指示体检测装置例如为了能够及时检测手指等指示体,即使在指示体未接触的状态下,也跨越传感器部上的所有交叉点随时进行电流变化的检测处理(扫描),以检测指示体(参照图18。以下将该使用所有的发送导体及接收导体来进行检测动作的情况称为全扫描)。该全扫描要求高检测灵敏度和高速化,以能够及时且可靠地检测指示体。
但是,与每个或少数个发送导体及接收导体进行扫描相比,全扫描时需要扫描的点增加,全扫描结束为止的时间变长。
[变形例23]
以下,对用于高灵敏度且高速地进行该全扫描的方法进行说明。首先,从传感器部未检测到输出信号时,增加一次检测处理(最小检测区域)所使用的发送导体及接收导体的个数,从而加大检测区域。
其中,选择的导体的个数可根据传感器部的尺寸、所需灵敏度、所希望的检测速度等任意设定。
其中,对于增减了个数的导体可以是发送导体及接收导体双方,或者是其中一方。其中,对增减发送导体及接收导体双方的个数的情况下,两者的个数可以不同。并且,在本发明中,只要是实质上对信号检测的有効面积(检测区域)进行增减的方法,则可以适用各种方法。
其中,除根据检测信号的有无之外,还可根据该检测信号的电平来变更所使用的发送导体及接收导体的个数。例如,检测信号的电平比预先设定的预定的阈值大时,使个数减少,该检测信号的电平比预定的阈值小时,使个数增大。阈值可以只设定一个,也可设定两个以上。作为检测检测信号的电平的方法,可以使用变形例21(图56~图58)中说明的方法。
在该变形例23中,从传感器部没有得到检测信号时,通过使指示体的检测所使用的发送导体及接收导体的个数增加来扩大检测区域,由此能够高灵敏度且高速地实现全扫描。
[变形例24]
在第一实施方式中,例示了将接收导体14与检测面(第二基板17侧)接近设置的传感器部100(参照图2)。该第一实施方式所示的传感器部100中,发送导体12相比接收导体14配置在远离指示体19的位置上,因此从发送导体12产生的电场比集中到接收导体14的电场宽并集中在指示体19上(参照图12(b))。因此,实际上指示体19中还集中有来自相比指示体19所处的位置靠接收导体14的延伸方向的外侧的发送导体12的电场。
以下,参照图61,对该现象进行说明。其中,在以下的说明中,为了能够容易理解该现象,例示说明发送导体选择电路及接收导体选择电路分别同时选择5个发送导体Yn~Yn+4及接收导体Xm~Xm+4并检测指示体19的情况。
如该图61所示那样,发送导体选择电路在选择的5个发送导体Yn~Yn+4中,索引n小的发送导体Yn及Yn+1供给有从扩频码供给电路21供给的扩频码Ck。并且,索引n大的发送导体Yn+3及Yn+4中经由反转代码器431供给有对扩频码Ck进行代码反转的反转代码[Ck(反转)],位于中央的发送导体Yn+2接地。
同样,接收导体选择电路在选择的接收导体Xm~Xm+4中,索引m大的两个接收导体Xm+3及Xm+4与差动放大器430的极性为“+”的输入端子连接,索引m小的两个接收导体Xm及Xm+1与差动放大器430的极性为“-”的端子连接,位于中央的接收导体Xm+2接地。其中,其他结构与变形例12(图40)相同,对于相同的结构省略图示及说明。
例如,置有大致圆形状(图61中的实线)的指示体19时,从与置有指示体19的发送导体Yn~Yn+4相邻的(位于接收导体14延伸的方向的外侧)发送导体Yn-1及Yn+5产生的电场被指示体19吸収,如该图中的虚线所示那样进行检测。尤其,发送导体12和指示体19之间的距离更远的情况下,例如,夹在发送导体12和接收导体14之间的垫片16厚的情况、检测悬停状态的指示体19的情况变得明显。
因此,在该变形例24中,为了消除上述问题,缩窄远离传感器部100的检测面的位置上配置的发送导体组11侧的检测宽度,并加宽接近检测面的接收导体组13侧的检测宽度,在检测面中,使由发送部供给的发送信号的电平曲线的宽度(检测宽度)和输入到接收部的接收信号的电平曲线的宽度之间不产生差。
[变形例25]
图62为表示该变形例25的发送部的扩频码的供给方式和接收部的信号的检测方式的关系的图。以下,参照图39及图62,对该变形例25进行说明。在这里,图62表示将被发送导体选择电路选择的发送导体12从5个减少为3个的情况,其他结构与图61相同。
该变形例25中,例如如变形例12(参照图40)所示,接收导体选择电路231例如在相邻的任意5个接收导体Xm~Xm+4中,将位于两端的接收导体Xm、Xm+1及Xm+3、Xm+4与差动放大器的任意一个输入端子连接。其中,在该变形例25中,从被接收导体选择电路231选择的接收导体Xm、Xm+1的输出信号在I/V转换电路31a中被转换为电压信号而供给到差动放大器430的各输入端子,但是由于与图39所示的变形例10相同,因此为了避免附图的繁杂,省略对接收导体选择电路231及I/V转换电路231a的记载。
另一方面,发送导体选择电路22选择相邻的任意3个发送导体Yn+1~Yn+3,在该3个发送导体中,向索引m最小的发送导体Yn+1供给扩频码,向索引m最大的发送导体Yn+3供给反转代码,并且将位于中央的发送导体Yn+2接地。
如此,通过使被发送导体选择电路22选择的发送导体Yn的个数比被接收导体选择电路231选择的接收导体Xm的个数少,能够使被检测面中的发送部200供给的发送信号的电平曲线的宽度和输入到接收部310的接收信号的电平曲线的宽度大致相同。即,能使基于发送部200及接收部310的电平曲线的宽度的宽高比(纵横比)接近1。其结果,在传感器部100上配置相对面为圆形状的指示体的情况下,也不会像图61中虚线所示的椭圆状,而是以圆形状检测指示体。
其中,在该变形例25中,例示说明了改变选择的发送导体及接收导体的个数,将宽高比设为1的情况,但是本发明不限于此。例如,可以通过变更发送导体及接收导体的形状(宽度等)、其配置图形(圆形状、龟甲形状等)、各导体之间的间距来调整宽高比(纵横比)。并且,在图61中,例示了接收部的放大电路使用差动放大器的情况,但是还可以使用单输入的放大器。
[变形例26]
第一实施方式的指示体检测装置1,为了能够稳定地进行相关运算,从I/V转换电路32a输出的接收信号将其信号电平在未图示的放大器中放大为预定的信号电平后,在A/D转换电路33中转换为数字信号并输入到相关值计算电路34(参照图1)。噪声比接收信号大的情况下,将混杂了噪声的接收信号的信号电平同样放大时,噪声也被放大,从而导致A/D转换器被切断,存在不能适当检测接收信号的问题。
但是,若不放大接收信号的信号电平时,例如如上述变形例23那样,在检测处于悬停状态的指示体时接收信号的变化电平变得极小,发生不能检测指示体的问题。
以下,参照图63及图64对变形例26进行说明。该图63为该变形例26的接收部330的简要框结构图,图64为构成后述的增益值设定电路的绝对值检波电路的电路结构图。在这里,当比较该变形例26所示的接收部330和第一实施方式(参照图1、图6及图8等)的接收部300时,其不同点在于,替代设在放大电路32的I/V转换电路32a和A/D转换电路33之间的未图示的放大器,设置了增益调整电路481;设有增益值设定电路482。对于其他结构,由于与图1所示的第一实施方式的接收部300相同,因此对于相同的结构标上相同的标号,省略其说明。
增益调整电路481为用于使输入的信号的信号电平放大或减少为适当预定的信号电平的电路。该增益调整电路481设在放大电路32的I/V转换电路32a和A/D转换电路33之间,根据来自后述的增益值设定电路482的控制信号来进行预定的信号电平的变更。此时,增益调整电路481的能量成分的信号强度,不仅包含需检测的信号(扩频码)成分还包含噪声等,因此增益控制电路482根据在信号检测电路31中检测的信号整体的能量成分的信号强度来设定接收增益值。
增益值设定电路482为根据在A/D转换电路33中转换为数字信号的输出信号来控制增益调整电路481的电路。该增益值设定电路482具备绝对值检波电路483和自动增益值设定电路484。
绝对值检波电路483检测从A/D转换电路33输出的输出信号的能量成分的信号强度。其中,从A/D转换电路33输出的信号不仅包含需检测的信号(扩频码)成分还包含噪声等不需要的信号成分,因此在增益调整电路481中,检测包含噪声等不需要的信号成分的检测信号整体的能量成分的信号强度。
自动增益值设定电路484为根据在绝对值检波电路483中检测的信号强度,来控制增益调整电路481的增益的电路。该自动增益值设定电路484与绝对值检波电路483和增益调整电路481连接,对增益调整电路481输出控制信号。
下面,参照图64对绝对值检波电路483的结构进行说明。该绝对值检波电路483具备乘法器483a、与该乘法器483a的输出端子连接的积分器483b。
乘法器483a对A/D转换电路33的输出信号进行二次幂运算,并将运算后的输出信号输出到积分器483b。其中,乘法器483a的两个输入端子分别输入有A/D转换电路33(参照图63)的输出信号,对彼此的信号进行乘法运算。并且,积分器483b对乘法器483a的输出信号在时间上进行积分,并将其积分信号向增益调整电路481(参照图63)作为控制信号输出。
如上述那样,在该变形例26的接收增益值的设定中,不仅检测需要检测的信号(扩频码)成分,还检测包含噪声等的信号的能量成分的信号强度,并根据其信号强度来设定接收增益值。该情况下,即使输入到增益调整电路481的输出信号上重叠噪声等,也能适当地设定接收增益值。
其中,对于绝对值检波,只要能检测包含需要检测的信号成分及噪声的信号的电平,则可以使用任意的方法。例如,除上述的方法以外,可以使用对输出信号的电平的绝对值进行积分的方法等。并且,绝对值检波处理中,可以使用A/D变换后的数字信号处理及A/D转换前的模拟信号处理中的任意一个。
[变形例27]
如上述那样,本发明的指示体检测装置,能够同时检测多个作为检测对象的手指等指示体。因此,本发明的指示体检测装置例如可以想到多个使用者同时使用或一个使用者用两手操作的情况。其结果,传感器部能对多个指示体使用,因此可以实现大型化。
在上述实施方式及各种变形例中,说明了扩频码Ck从发送导体12的一个端部供给的结构例。但是,当大型化传感器部时,作为扩频码Ck的传送路径的发送导体12及作为输出信号的传送路径的接收导体14,伴随传感器部的大型化,也会随之变长,所以由扩频码Ck的传送路径的悬浮电容会产生输出信号的电平下降、检测信号的相位延迟等问题。参照图65(a)及(b)更具体地说明该问题。
在这里,图65(a)为表示向任意的发送导体Yk供给扩频码Ck时的情况的图,图65(b)为表示向发送导体Yk供给扩频码Ck时在各接收导体14得到的检测信号与信号电平之比的变化的图。其中,在图65(b)中,横轴表示接收导体14的位置,纵轴表示检测信号的电平和相位。并且,在图65(b)中,为了简化说明,表示接收导体Xm、Xm+2、Xm+4、Xm+6及Xm+85个接收导体14的检测信号的变化。
如图65(a)所示,当从发送导体Yk的一个端部(在图65(a)的例子中为发送导体12的右端)供给作为供给信号的扩频码Ck时,由于受作为传送路径的发送导体Yk的悬浮电容的影响,越远离扩频码Ck的供给侧,即从与供给侧近的接收导体Xm+8越朝向远处的接收导体Xm,来自接收导体14的输出信号的信号电平越降低。同样地,输出信号的相位延迟也越远离扩频码Ck的供给侧变得越大。
其结果,如图65(b)所示,从接收导体Xm+8朝向接收导体Xm,输出信号的信号电平和相位均降低。如此,在与扩频码Ck的供给侧近的接收导体Xm+8和远处的接收导体Xm之间发生的输出信号的信号电平差、相位差,无法取得适当的位置检测时的相关值,检测灵敏度降低。尤其,发送导体12及接收导体14上使用ITO膜的传感器部,这些导体的电阻值高,输出信号的信号电平的下降、相位延迟显现地很明显。
因此,在该变形例27中,参照图66对能够消除上述的问题的扩频码的供给方法进行说明。在这里,图66(a)及(b)分别表示该变形例26的扩频码Ck的供给方式及输出信号的电平和相位的变化特性的图。
该变形例27和上述的实施例及变形例的不同点在于,如图66(a)所示,从一个发送导体Yk的两端同时供给同一扩频码Ck。为了实现该供给方式,例如在第一实施方式的结构中,将扩频码供给电路21(参照图1)的各输出端子与发送导体Yk的两端连接。
如此,当从发送导体Yk的两端同时供给同一扩频码Ck时,与只从发送导体Yk的一个端部供给扩频码Ck的情况相比,在从扩频码Ck的供给侧(发送导体12的两端)到处于最远的位置的接收导体14(在该图66(a)中为接收导体Xm+4)的距离成为一半的量。其结果,如图66(b)所示,输出信号的电平在距扩频码Ck的供给侧(发送导体12的两端)最远的接收导体Xm+4最小,但是与只从一个端部供给扩频码Ck的情况相比,能够改善输出信号的信号电平,接收导体14之间的电平差、相位差大幅减少,并且能够抑制检测灵敏度下降。
[变形例28]
在变形例28中,对在本发明的指示体检测装置中适于检测手指等指示体触碰传感器部的检测面时的押压力(以下称为指示压力)的方法进行说明。
在以往的方法中,指示压力根据传感器部的检测面的与指示体的接触面积来计算。但是,在该方法中,例如手指细的用户强力地触碰传感器部的检测面时,由于此时的接触面积较小,因此会产生识别为较轻触碰的问题。
因此,在该变形例28中,为了消除上述的问题,使用指示体的位置检测时得到的各交叉点的检测信号(相关值)的电平的空间分布(映射数据)来检测指示压力。以下,参照图1、图67及68,具体说明该方法。其中,该指示压力的检测在接收部300的位置检测电路35(参照图1)中进行。
图67表示指示体触碰传感器部的检测面(参照图2等)时存储在相关值存储电路34d(参照图8)的信号(相关值)的电平的空间分布的示意图。图67中的横轴表示接收导体14的位置,在图面上从近前朝向里侧的方向的轴表示发送导体12的位置,而图67中的纵轴表示检测信号(相关值)的电平。其中,纵轴的电平为归一化的值。并且,在图67所示例子中,表示在发送导体Yn和接收导体Xm的交叉点上指示体触碰时检测信号的电平的空间分布,并且为了简化说明,只表示由发送导体Yn-4~Yn+4和接收导体Xm-4~Xm+4围成的区域的电平的空间分布。
首先,位置检测电路35读取存储在相关值存储电路34d中的信号的映射数据,通过对各交叉点的输出信号的信号电平实施插值处理来对各交叉点之间的信号电平进行插值,计算在指示体触碰的交叉点[Xm、Yn]上构成顶点(或者顶峰)的山形状的电平曲面490。其中,在图67所示例子中,对各交叉点的输出信号的信号电平实施插值处理等来生成电平曲面490,但是也可以将针对每个交叉点求解的相关值实施插值处理的数据作为映射数据保存到相关值存储电路34d,并且根据该插值处理的映射数据生成电平曲面490。
接着,进行将电平曲面490在预定的电平面490a(图67中的斜线区域)切下的信号处理。进而,进行求解由电平曲面490围成的区域的体积的信号处理。其中,在这里将预定的电平面490a的面积设为指示体的接触面积。
在这里,参照图68对简单求解由电平曲面490围成的区域的体积的方法进行说明。首先,电平曲面490在沿着发送导体12的延伸方向的方向的平面进行分割(图67的状态)。由此,如图68所示,例如沿着发送导体Yn-4~Yn+4的延伸方向分别生成分割平面491~499。
接着,分别求解分割平面491~499的面积Sa1~Sa9。然后对计算出的面积Sa1~Sa9进行加法运算,将其相加值设为由电平曲面490围成的区域的体积的近似值。由该电平曲面490围成的区域的体积为与指示压力对应的值,当指示压力变大时其体积也增加。因此,能够根据由该电平曲面490围成的区域的体积来求解指示压力。在该变形例28中,通过进行这种信号处理来求解指示体的指示压力。
其中,可以将如上述求解的由电平曲面490围成的区域的体积进一步用接触面积进行除法运算。该情况下,获得与接触区域的每单位面积的指示压力对应的值。
如上述那样,在该变形例28中,指示体触碰传感器部100的检测面时,在位置检测电路中计算检测信号(相关值)的三维电平曲面,计算由该电平曲面围成的区域的体积,确定指示压力。因此,能够消除在上述现有的指示压力的检测方法中产生的问题,能够检测与用户的触碰感相符的指示压力。
在上述的指示压力的检测方法中,将电平曲面490分割为多个平面,将该多个分割平面的面积的相加值即积分值设为该电平曲面490的体积,但是本发明不限于此。为了更高精度地计算电平曲面490的体积,可以以数值解析的方式对电平值进行加权相加。进而,体积的计算方法不限于分割的平面的相加值,还可适用多维曲面近似(例如,梯形近似、二乘近似(Square approximation)等)来计算体积。
在这里,在对分割平面的面积进行加权相加的方法中,参照图69对使用梯形近似来求解由电平曲面490围成的区域的体积的步骤进行说明。
图69为表示发送导体12的位置和通过图68中说明的方法求解的电平曲面490的分割平面491~499的面积Sa1~Sa9的关系的图表。其中,在该图69中,横轴取发送导体12的位置,纵轴取分割平面的面积。图69中的曲线495为将面积Sa1~Sa9的数据点之间连在一起的图。
由电平曲面495围成的区域的体积相当于由图69中的横轴和曲线495围成的部分的面积。并且,在图69的特性中,用直线连接面积Sa1~Sa9的数据点之间时,在发送导体Yn-2~Yn+2的之间的区域形成四个梯形区域。在梯形近似时,将由图69中的横轴和曲线495围成的部分的面积作为在图69中的发送导体Yn-2~Yn+2之间生成的4个梯形区域的面积的相加值(图68中的斜线部的面积)来近似。更具体来讲,按照如下方式求解体积。
首先,对构成图69中的斜线部的区域的数据点Sa3~Sa7按照梯形近似的赋予加权值。例如赋予数据点Sa3权重1,同样地赋予数据点Sa4权重2,赋予数据点Sa5权重2,赋予数据点Sa6权重2,赋予数据点Sa7权重1。然后,电平曲面490的体积V1是“带权重的分割平面的面积的相加值”除以“各梯形所包含的加权值的平均值”来求解的。即,电平曲面490的体积V1为,
体积V1=(1×Sa3+2×Sa4+2×Sa5+2×Sa6+1×Sa7)/2。在这里,“加权值的平均值”(上述式的分母的值)是通过将“各数据点的加权值的总和”除以“梯形的个数”而求解的,在该例中成为(1+2+2+2+1)/4=2。
使用上述的梯形近似的方法时,构成图69中的4个梯形的斜边和曲线495的误差小,因此使用梯形近似而得到的计算结果(斜线部的面积)和实际的电平曲面490的体积的误差变小。因此,通过使用该方法,能够求解较为准确的电平曲面490的体积。并且,通过使用这种近似计算来求解电平曲面490的体积,能够减轻施加在位置检测电路35的负载。
并且,在将上述分割平面进行带权重相加的方法中,替代梯形近似可以使用二乘近似。该情况下,构成图69中的斜线部区域的数据点Sa3~Sa7按照二乘近似赋予加权值。例如赋予数据点Sa3权重1,同样地赋予数据点Sa4权重4,赋予数据点Sa5权重2,赋予数据点Sa6权重4,赋予数据点Sa7权重1。在该情况下,电平曲面490的体积V2为,
体积V2=(1×Sa3+4×Sa4+2×Sa5+4×Sa6+1×Sa7)/3。在这里,“加权值的平均值”(上述式的分母的值)是通过“各数据点的加权值的相加值”除以“梯形的个数”而求解的,为(1+4+2+4+1)/4=3。
[变形例29]
在目前为止说明的各实施方式及变形例中,使用个数比发送导体12的个数少的扩频码Ck,切换该多个扩频码Ck供给到发送导体12,但是可以使用例如与发送导体12的个数相同的种类的多个扩频码Ck,使各扩频码Ck和发送导体12一对一地对应,不对供给扩频码Ck的发送导体12进行切换。
图70为表示使用个数与发送导体的个数相同的扩频码,将各扩频码分别供给给不同发送导体的情况的图。因此,在该变形例29中,与图20所示的第二实施方式一样不需要图1所示的发送导体选择电路22。
在这里,在该变形例29中,为了向发送导体12供给个数与发送导体12相同即64种不同的扩频码Ck,扩频码Ck的码片数需要比在第一实施方式等中说明的16码片大的码片数,例如64码片以上的码片数。
图71为表示该变形例29的相关值计算电路334的结构的图。该变形例29的相关值计算电路334和第一实施方式的相关值计算电路34的不同点在于,构成设在相关值计算电路334上的信号延迟电路334a的D-触发电路由个数为64的D-触发电路334a1~334a64构成;用于计算相关值的相关器334b及向该相关器334b供给相关值运算用代码的相关值运算用代码生成电路334c设有与扩频码Ck相同的数量即64个。
相关值计算电路334用其64个相关器334b1、334b2、334b3、...334b64分别对图71所示的64个扩频码C1~C64和与各扩频码对应的相关值运算用代码C1A′~C64A′进行乘法运算,分别计算各扩频码的相关值。即,通过相关器334b1对扩频码C1和相关运算代码C1A′进行乘法运算而检测相关值,通过相关器334b2对扩频码C2和相关值运算用代码C2A′进行乘法运算而检测相关值,以下相同地对64个所有的扩频码C1~C64计算相关值。计算出的各相关值存储到相关值存储电路334d。
在通过该图71所示的相关值计算电路334来计算相关值的情况下,无需切换供给扩频码Ck的发送导体12,因此能够进一步简化发送部200的结构。
其中,在该变形例29中,例示说明了使用个数与发送导体12的个数相同的扩频码Ck的情况,但是本发明不限于该情况。例如,如变形例13(参照图41)等那样,例如可以向相邻的两个发送导体12供给同一扩频码Ck。在该情况下,无需使用个数与发送导体12相同的扩频码Ck,该情况下,使用一半数量(32个)的扩频码Ck,能够获得同样的效果。
[变形例30]
指示体触碰发送导体和收导体的交叉点时的该交叉点上产生的电容值的变化极小。例如,指示体19未触碰传感器部100时的该交叉点的电容为0.5pF,相对于此,指示体19触碰时的该交叉点的电容值的变化为0.05pF左右。
例如,从2n码片长度的代码串供给到发送导体12的情况下的任意一接收导体14得到的输出信号的信号电平在向各发送导体12供给的代码串的第m个码片(m:1以上n以下的自然数)全部以“1”供给的情况下变得最大。这是因为输出信号的信号电平与将各交叉点的电容值和供给到该各交叉点的码片进行乘法运算而得到的值的相加值成比例。因此,例如在供给有图17(a)所示的16码片长度的哈达玛码的情况下,从接收导体14得到的输出信号的信号电平在该16码片长度的哈达玛码的开头码片供给到接收导体14时变得最大。
另一方面,指示体19触碰交叉点时得到的输出信号的信号电平为,在指示体19未触碰交叉点时得到的输出信号(电流信号)减去在该交叉点经由指示体19分流的电流信号而得到的值。如上述那样,指示体19触碰交叉点时的该交叉点的电容值的变化量微小,因此电流信号的变化量变得微小。为了检测该微小的电流信号的变化,有必要在放大电路上使用放大率高的放大器。
但是,在使用具有与指示体19触碰时得到的输出信号适合的放大率的放大器时,产生该16码片长度的哈达玛码的开头码片供给到接收导体14时得到的输出信号被切断的新问题。相反,当使用具有与该16码片长度的哈达玛码的开头码片供给到接收导体14时得到的输出信号适合的放大率的放大器时,产生不能检测微小的输出信号的变化的问题。
将相互不同的2n码片长度的代码串分别供给到发送导体12的情况下,由于在各代码串的第m个码片全部变成“1”时产生上述问题,因此只要该第m个码片的代码不被供给到发送导体12,则能够将输出信号的信号电平的最大值抑制得低。具体来讲,若供给图17(b)所示的15码片长度的哈达玛码时,输出信号的最大值较低地抑制到供给到各发送导体12的哈达玛码的个数(该图17(b)所示的哈达玛码的情况下为“16”)。于是,将该15码片长度的哈达玛码供给到发送导体12的情况下,且在该接收导体14的任一交叉点上都不存在指示体19时得到的相关值的电平(以下将该一定值的输出信号称为“基准电平”)也抑制得较低。
但是,在将该15码片长度的哈达玛码供给到发送导体12的情况下,产生指示体19触碰任一交叉点时导致基准电平发生变动的新问题。这是因为,与16码片长度的哈达玛码相比代码长度缩短了1码片,因此将15码片长度的哈达玛码在指示体19碰触交叉点时在该交叉点中基准电平上升分流到地面的电流量。因此,在多个交叉点上指示体19同时触碰的情况下,与指示体19触碰的交叉点的个数相应地,基准电平变动。
对指示体19触碰交叉点与否的判定是例如通过对输出信号的信号电平和预定的阈值进行比较来进行(参照图16)。本发明的指示体检测装置由于能够同时检测多个指示体,因此例如可以将手掌放置在传感器部100上,或多个指示体(例如,多个手指)同时触碰同一接收导体14上的多个交叉点。这种情况下,来自接收导体14的输出信号的基准电平发生较大变动。其结果,产生甚至比指示体19触碰的交叉点的相关值的电平大的变动而超过阈值,从而存在错误判定的情况。
以下,参照图72及图73说明用于解决上述问题的变形例30。该变形例30的指示体检测装置3和第一实施方式的指示体检测装置(图1参照)的不同点在于,为了在从扩频码供给电路21供给到传感器部100的扩频码Ck中,将一个扩频码直接供给给放大电路332,连接扩频码供给电路21和放大电路332。其中,为了避免附图的繁杂,在图73中省略了接收导体选择电路31的图示。并且,为了便于理解,例示说明只示出传感器部100上的发送导体Y1~Y6和接收导体X123~X128交叉的区域,对各发送导体Y1~Y6供给有扩频码Ck,检测来自接收导体X123~X128的输出信号的情况。进一步,对与第一实施方式的指示体检测装置1相同的结构标上相同的标号,省略其说明。
首先,如图72所示,扩频码供给电路21与发送导体选择电路22、时钟产生电路23、相关值计算电路34、控制电路40连接之外,还与放大电路332连接。在构成扩频码供给电路21的多个扩频码生成电路24中,例如任意一个扩频码生成电路24与放大电路332连接。从与该放大电路332直接连接的扩频码生成电路24输出的扩频码例如扩频码C1使不经由发送导体12,直接供给到接收部340的放大电路332,从而将该扩频码C1作为相关特性的基准电平的标准信号(基准信号)来使用。
根据图73对该变形例30的接收部340进行说明。放大电路332由个数与接收导体14相同的I/V转换电路332a、个数与该I/V转换电路332a相同的电容器332b构成。电容器332b设在生成扩频码C1的扩频码生成电路24(未图示)和I/V转换电路332a之间。因此,扩频码C1经由该电容器332b供给到各I/V转换电路332a。其中,生成其他扩频码C2~C7的扩频码生成电路24分别与发送导体Y1~Y6连接。其结果,扩频码C1经由电容器直接供给到构成放大电路332的各I/V转换电路332a。
由于扩频码C1供给到电容器332b,所以经由接收导体14输出的输出信号和将扩频码C1供给到电容器332b而产生的电流信号(标准信号)被合成而输入到各I/V转换电路332a。与该标准信号合成的输出信号在各I/V转换电路332a中转换为电压信号并被放大输出。
A/D转换电路333由个数与构成放大电路332的I/V转换电路332a相同的A/D转换器333a构成。该各A/D转换器333a与分别对应的各I/V转换电路332a连接。然后,从各I/V转换电路332a输出的电压信号被输入到各A/D转换电路333a而被转换为数字信号,并输出到相关值计算电路35(参照图72)。
相关值计算电路34通过与各扩频码对应的相关值运算用代码进行相关运算。在这里,扩频码C1由于不经由发送导体12及接收导体14而直接输入到构成接收部340的放大电路332,所以在扩频码C1的信号成分上,不存在经由发送导体12及接收导体14而产生的变动。其结果,通过与扩频码C1对应的相关值运算用代码C1′进行相关运算的结果,即相关值始终为稳定的一定值。
在该变形例30中,将该一定的相关值作为基准电平使用。即,相关值计算电路34对从A/D转换电路332输入的各数字信号,通过扩频码C1的相关值运算用代码C1′进行相关运算。然后,将该相关运算而得到的相关值作为相关特性的基准电平例如存储到相关值存储电路34d(参照图8)。之后,相关值计算电路34与上述第一实施方式一样,对与各扩频码C2~C7分别对应的相关值运算用代码C2′~C7′进行相关运算,将作为其运算结果的相关值存储到相关值存储电路34d。
然后,位置计算电路35(图1参照)根据对存储在相关值存储电路34d中的各扩频码C2~C7计算的相关值、作为相关特性的基准电平的相关值、预定的阈值,判定指示体19是否触碰传感器部100。具体来讲,位置计算电路35计算从对各扩频码C2~C7计算的相关值减去相关特性的基准电平的值而得到的值。然后,位置计算电路35将该相减得到的值和预定的阈值进行比较,从而判定传感器部100上是否存在指示体19。
如此,在多个扩频码中,将预定的扩频码不经由发送导体12及接收导体14直接供给到接收部,将该扩频码用于相关特性的基准电平的标准信号(参照信号),从而即使基准电平产生变动,也能够准确地检测指示体19的触碰位置。
[变形例31]
在上述变形例30中,例示说明了将来自接收导体的输出信号和标准信号在输入到A/D转换电路之前,即模拟信号段階进行合成的情况。如此,只通过设置电容器332b能够实现标准信号和输出信号在模拟信号段階进行合成的情况,因此具有能够简化电路结构的优点。
但是,该电容器332b有必要与形成在发送导体12和接收导体14之间的电容器相同程度的电容值。如上所述,形成在发送导体12和接收导体14的交叉点上的电容器的电容是约为0.5pF左右的非常小的电容,因此很难实际安装到电路基板。并且,在变形例30中,由于将标准信号和接收信号在模拟信号段階进行合成,因此存在容易产生误差的问题。
因此,在该变形例31中,说明了将标准信号与A/D转换电路的输出信号即转换为数字信号的接收信号进行合成的情况。
参照图74说明对转换为数字信号的接收信号及标准信号进行合成的结构例。在本变形例31中,在A/D转换电路433和相关值计算电路34(参照图72)之间具备:用于合成从A/D转换电路433输出的各数字信号和转换为数字信号的标准信号的加法器组434;用于将使用于标准信号的扩频码直接供给给接收部的电容器435;用于将电流信号转换为电压信号的I/V转换电路436;和用于将标准信号转换为数字信号的A/D转换器437。其他结构与上述变形例30(参照图72)相同,因此对于相同的结构标上相同的标号,省略其说明。
扩频码C1供给到电容器435,在I/V转换电路436输入有电流信号。该I/V转换电路436将输入的电流信号转换为电压信号并进行放大输出。从该I/V转换电路436输出的电压信号在A/D转换器437中转换为数字信号并输入到加法器组434。
加法器组434由个数与构成A/D转换电路433的A/D转换器433a相同的加法器434a构成。各加法器434a分别设在与各接收导体14连接的A/D转换器433a和相关值计算电路34的输入端子之间,用于输入从各A/D转换器433a输出的转换为数字信号的输出信号和在A/D转换器437中转换为数字信号的标准信号。各加法器434a对转换为数字信号的输出信号及标准信号进行合成(加法运算)并输出。
然后,通过各加法器434a与标准信号合成的数字信号被输入到相关值计算电路34。然后,在该相关值计算电路34中进行相关运算。
在该图74所示结构例中,与图73所示例子一样能够进行基准电平的调整。在该变形例31中,由于能够将标准信号和接收信号以数字信号合成,因此为了供给标准信号而设置的电容器435上例如使用8pF的电容器,在A/D转换器437中4位的数据减少,从而能够以比用模拟信号合成的情况高的精度进行信号合成。
其中,在该变形例31中,说明了作为用于调整基准电平的标准信号,使用一个扩频码的例子,但本发明不限于此。例如,可以将两个以上的扩频码作为标准信号来供给。
Claims (28)
1.一种指示体检测装置,用于检测位于导体图形上的指示体,上述导体图形由配置在第一方向上的多个导体和配置在与上述第一方向交叉的第二方向上的多个导体构成,上述指示体检测装置的特征在于,
具备:代码供给电路,用于生成代码相互不同的多个代码串,向构成上述导体图形的配置在第一方向上的多个导体分别供给预定的代码串;
相关值运算用代码供给电路,用于供给与上述多个代码串分别对应的相关值运算用代码;以及
相关运算电路,用于对配置在上述第二方向上的各导体所产生的信号和上述相关值运算用代码进行相关运算,
根据通过上述相关运算电路求出的相关运算结果检测位于上述导体图形上的指示体。
2.如权利要求1所述的指示体检测装置,其特征在于,
设置有第一导体选择电路,用于将从上述代码供给电路供给的多个代码串选择性地供给到配置在上述第一方向上的上述多个导体。
3.如权利要求2所述的指示体检测装置,其特征在于,
上述第一导体选择电路将配置在上述第一方向上的多个导体划分为各组由预定数量M的导体构成的多个组,与构成各组的预定的导体对应地供给来自上述代码供给电路的代码串,并且按照预定的步骤切换上述预定的导体,其中M为≥2的整数。
4.如权利要求2所述的指示体检测装置,其特征在于,
上述第一导体选择电路与配置在上述第一方向上的多个导体中相互之间配置有预定数量P的导体的多个导体对应地供给来自上述代码供给电路的代码串,并且按照预定的步骤切换上述预定的导体,其中P为≥0的整数。
5.如权利要求2所述的指示体检测装置,其特征在于,
上述第一导体选择电路将配置在上述第一方向上的多个导体划分为各组由预定数量Q的导体构成的多个组,与构成各组的各导体对应地供给来自上述代码供给电路的代码串,并且按照预定的步骤切换各组,其中Q为≥2的整数。
6.如权利要求2所述的指示体检测装置,其特征在于,
上述第一导体选择电路将为了供给来自上述代码供给电路的代码串而选择的导体的附近所配置的预定的导体设定为预定的电位。
7.如权利要求2所述的指示体检测装置,其特征在于,
上述第一导体选择电路选择相互靠近配置的至少两个导体而供给来自上述代码供给电路的代码串。
8.如权利要求2所述的指示体检测装置,其特征在于,
上述代码供给电路能够供给代码串的反转代码串,上述第一导体选择电路选择由供给有来自上述代码供给电路的代码串的至少3个导体构成的多个导体,向该多个导体中的至少一个导体供给上述反转代码串。
9.如权利要求2所述的指示体检测装置,其特征在于,
上述代码供给电路能够供给代码串的反转代码串,上述第一导体选择电路选择供给有来自上述代码供给电路的代码串的相互靠近配置的至少4个以上且偶数个导体构成的多个导体,向上述多个导体中的一半数量的导体供给上述反转代码串。
10.如权利要求9所述的指示体检测装置,其特征在于,
上述第一导体选择电路向由上述至少4个以上且偶数个导体构成的多个导体中位于端部的导体之间且相互靠近配置的至少两个导体供给上述代码串或上述反转代码串。
11.如权利要求1所述的指示体检测装置,其特征在于,
还设置有第二导体选择电路,用于将配置在上述第二方向上的多个导体选择性地与上述相关运算电路连接。
12.如权利要求11所述的指示体检测装置,其特征在于,
上述第二导体选择电路将配置在上述第二方向上的多个导体划分为各组由预定数量的导体构成的多个组,从各组中选择构成各组的至少一个导体,并且按照预定的步骤切换应从各组选择的各导体。
13.如权利要求11所述的指示体检测装置,其特征在于,
上述第二导体选择电路选择配置在上述第二方向上的多个导体中相互之间配置有预定数量的导体的预定的导体,并且按照预定的步骤切换应选择的上述预定的导体。
14.如权利要求11所述的指示体检测装置,其特征在于,
上述第二导体选择电路将配置在上述第二方向上的多个导体划分为各组由预定数量S的导体构成的多个组,选择构成上述多个组中预定的组的导体,并且按照预定的步骤切换上述预定的组,其中S为≥2的整数。
15.如权利要求11所述的指示体检测装置,其特征在于,
上述第二导体选择电路选择相互之间配置有预定数量的导体的预定的导体。
16.如权利要求11所述的指示体检测装置,其特征在于,
上述第二导体选择电路将处于非选择状态的预定的导体设定为预定的电位。
17.如权利要求11所述的指示体检测装置,其特征在于,
上述第二导体选择电路从配置在上述第二方向上的多个导体中选择至少由3个导体构成的多个导体,并且将选择的上述多个导体中的端部的导体之间所配置的导体设定为预定的电位。
18.如权利要求1所述的指示体检测装置,其特征在于,
还具备存储部,用于存储配置在上述第二方向上的多个导体所产生的信号,暂时存储在上述存储部中的信号被供给到上述相关运算电路。
19.如权利要求1所述的指示体检测装置,其特征在于,
在基板的一面配置有由配置在上述第一方向上的多个导体和配置在与上述第一方向交叉的第二方向上的多个导体构成的导体图形,并且配置在上述第一方向上的多个导体和配置在上述第二方向上的多个导体交叉的区域配置有用于相互电绝缘的绝缘材料,配置在上述第一方向上的多个导体分别由具有相互电连接的多个面部的图形构成,配置在上述第二方向上的多个导体分别由线形状的图形构成。
20.如权利要求1所述的指示体检测装置,其特征在于,
在基板的一面配置有配置在上述第一方向上的多个导体,在上述基板的另一面配置有配置在上述第二方向上的多个导体,配置在上述第一方向上的多个导体分别由具有相互电连接的多个面部的图形构成,配置在上述第二方向上的多个导体分别由线形状的图形构成。
21.如权利要求1所述的指示体检测装置,其特征在于,
上述第一方向相对于预定的中心点为同心圆状的圆周方向,上述第二方向为从上述中心点起的放射方向。
22.如权利要求1所述的指示体检测装置,其特征在于,
上述代码供给电路从构成配置在上述第一方向上的多个导体的各导体的两端部向上述多个导体供给上述代码串。
23.如权利要求1所述的指示体检测装置,其特征在于,
根据配置在上述第二方向上的多个导体所产生的信号的电平特性的最大值和该最大值附近的分布特性,识别上述指示体和上述导体图形的接触状态。
24.如权利要求1所述的指示体检测装置,其特征在于,
还具备:检波电路,用于检测配置在上述第二方向上的多个导体所产生的信号;和增益控制电路,根据由该检波电路检波的信号的电平控制配置在上述第二方向上的多个导体所产生的信号的增益。
25.如权利要求24所述的指示体检测装置,其特征在于,
根据由上述检波电路检波的信号的电平的空间分布检测上述指示体对上述导体图形的压力。
26.如权利要求24所述的指示体检测装置,其特征在于,
计算由上述检波电路检波的信号的电平的空间分布的体积,并且计算上述指示体和上述导体图形的接触面积,根据计算出的体积和接触面积检测上述指示体对上述导体图形的压力。
27.一种指示体检测装置,检测位于导体图形上的指示体,上述导体图形由配置在第一方向上的多个导体和配置在与上述第一方向交叉的第二方向上的多个导体构成,上述指示体检测装置的特征在于,
具备:代码供给电路,用于生成代码相互不同的多个代码串,向构成上述导体图形的配置在第一方向上的多个导体分别供给预定的代码串;和
相关运算电路,用于对配置在上述第二方向上的多个导体所产生的信号和与上述多个代码串对应的相关值运算用代码进行相关运算,
根据通过上述相关运算电路求出的相关运算结果检测位于上述导体图形上的指示体。
28.一种指示体检测方法,用于检测位于导体图形上的指示体,上述导体图形由配置在第一方向上的多个导体和配置在与上述第一方向交叉的第二方向上的多个导体构成,上述指示体检测方法的特征在于,
包括:代码供给步骤,生成代码相互不同的多个代码串,向构成上述导体图形的配置在第一方向上的多个导体分别供给预定的代码串;
相关值运算用代码供给步骤,用于供给与上述多个代码串分别对应的相关值运算用代码;以及
相关运算处理步骤,用于对配置上述第二方向上的各导体所产生的信号和上述相关值运算用代码进行相关运算,
根据通过上述相关运算处理步骤求出的相关运算结果检测位于上述导体图形上的指示体。
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