专利名称：位置输入装置以及计算机系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过在位置指示器和位置检测装置之间发送接收信号而检测位置的位置输入装置以及具有该位置输入装置的计算机系统。
背景技术：
在以往，公知有一种包括笔型位置指示器和用于检测通过该位置指示器指示的位置的位置检测装置的位置输入装置(所谓的笔式输入板)。在这种位置输入装置中，通常，通过由位置检测装置接收从位置指示器发送的信号，检测通过位置指示器指示的位置。
最近以来，出现与液晶显示装置构成一体，并能够在显示屏上操作位置指示器的位置输入装置。作为这种位置输入装置，一般为，从配置于显示屏中的位置检测装置对位置指示器发送电波，利用该电波从位置指示器发送信号。在该位置输入装置中，由于从位置指示器向位置检测装置发送的信号比较弱，因而在受到液晶显示装置等引起的较强的电磁噪声的环境下，存在位置检测的灵敏度、精度降低的担忧。作为其对策，在现有的装置中，虽然采用提高从位置检测装置发送的信号的强度等的方法，但使用该方法时，存在位置检测装置中的功率消耗增加的问题。
并且，通过在位置指示器中内装电池，不需要发送来自位置检测装置的信号。根据该方法，通过较小的功率消耗也能够从位置指示器发送较强的信号。
发明内容
发明要解决的问题但是，在如上所述的位置指示器中存在需要更换电池的劳动的问题，特别是想要提高来自位置指示器的信号的发送强度时，功率消耗增大而电池在短时间内消耗，从而必须要频繁地更换电池，很麻烦。并且，内装电池时位置指示器的重量大幅度增加，从而存在操作性显著降低的问题。
本发明是鉴于上述问题做出的，其目的在于提供具有位置指示器的位置输入装置以及应用该位置输入装置的计算机系统，所述位置输入装置，即使利用较少的功率消耗也能够进行稳定的位置检测而不易受到外来噪声的影响，所述位置指示器重量轻且不需要电池更换作业。
解决问题的手段为了解决上述问题，本发明的位置输入装置，从位置指示器发送信号，通过位置检测装置接收该位置指示器发送的信号，其特征在于，在上述位置指示器内设有双电层电容器；对该双电层电容器进行充电的充电电路；和电力传递装置，将从该位置指示器的外部的供电装置供给的电供给到上述充电电路。
根据该结构，由于能够将设置于位置指示器上的双电层电容器作为电源而发送信号，因而信号发送中的功率消耗的自由度高。例如，与从位置检测装置对位置指示器发送信号而进行相对于位置指示器的供电的情况相比，能够以非常少的功率消耗，通过位置检测装置可靠地检测从位置指示器发送的信号，并且能够大幅度地抑制位置检测装置的功率消耗。由此，能够以很少的功率消耗，不会受到外来噪声的影响而从位置指示器向位置检测装置可靠地发送信号，并且在位置检测装置，可靠地接收强信号而能够检测由位置指示器指示的位置。
并且，通过使用双电层电容器，能够实现可在短时间内进行充电，具有重量轻且小型的优点的位置指示器。即，本发明的位置输入装置中的位置指示器，与内装一次电池的位置指示器不同，由于除了省去不需要更换电池的麻烦，而且还能够在非常短的时间进行充电，因而不会让用户感到直到充电完毕才能使用位置指示器带来的不便，并且由于重量轻，因而能够提供良好的操作性。
并且，在本发明中，也可以形成具有上述供电装置的结构。在这种情况下，由于位置输入装置具有供电装置，因而能够简便地进行双电层电容器的充电，能够实现使用感的提高。
并且，也可以采用在上述位置指示器中设置线圈的结构，作为上述供电装置设置交流磁场产生装置的结构。在这种情况下，通过利用交流磁场产生装置产生磁场而在线圈流入感应电流，可通过该电流对双电层电容器进行充电。由于通过该磁场的供电能够以非接触方式进行，因而能够提高位置指示器的设计的自由度，并且能够实现位置指示器和供电装置的耐久性的提高。
并且，也可以采用作为上述供电装置，在能够放置上述位置指示器而构成的支架上设置上述交流磁场产生装置的结构。在这种情况下，由于通过将位置指示器置于支架上而能够对双电层电容器进行充电，因而与充电有关的操作非常简单，能够实现操作性的提高。
并且，也可以采用在上述位置指示器上设置接收从上述双电层电容器供给的电而供给规定电压的供电辅助装置的结构。双电层电容器的两端电压，在刚充电完后较高，随着功率消耗而降低；但根据本发明，由于通过供电辅助装置根据双电层电容器的电供给规定电压，因而在位置指示器中内装各种电路的情况下，能够实现该电路的动作的稳定化。
并且，上述位置检测装置，也可以根据与上述位置指示器之间的静电结合状态，检测从上述位置指示器发送的信号。并且，上述位置检测装置，也可以根据与上述位置指示器之间的电磁耦合，检测从上述位置指示器发送的信号。并且，上述位置指示器，也可以形成具有谐振电路的结构，所述谐振电路包括线圈和电容器。
并且，也可以是在上述位置指示器设置电压检测装置和信息发送装置的结构，所述电压检测装置，用于检测上述双电层电容器的电压降低至规定的电压值以下；所述信息发送装置，向上述位置检测装置发送表示由该电压检测装置检测到电压降低的情况的信息。
在这种情况下，在双电层电容器的电压降低的情况下，通过向位置检测装置发送信息，能够在位置检测装置中检测是否需要充电。
本发明的计算机系统，包括位置输入装置，从位置指示器发送信号，通过位置检测装置接收从该位置指示器发送的信号；显示屏的显示装置；和计算机，基于由上述位置输入装置检测出的位置执行处理，其特征在于，在上述位置指示器内设置双电层电容器；对该双电层电容器进行充电的充电电路；电力传递装置，将从该位置指示器的外部的供电装置供给的电供给到上述充电电路；电压检测装置，用于检测上述双电层电容器的电压降低至规定的电压值以下的情况；和信息发送装置，向上述位置检测装置发送表示由该电压检测装置检测到电压降低的情况的信息。
根据该结构，由于能够将设置于位置指示器上的双电层电容器作为电源而发送信号，因而信号发送中的功率消耗的自由度高，能够大幅度地抑制位置检测装置的功率消耗，并且不会受到外来噪声的影响，能够实现能够稳定地检测基于位置指示器的操作的计算机系统。在该计算机系统中，除了省去更换位置指示器的电池的麻烦，通过使用双电层电容器，能够以非常短的时间进行位置指示器的充电，并且能够减少位置指示器的重量，从而能够实现优良的操作性。
此外，根据本发明的结构，由于在位置指示器的双电层电容器的电压降低的情况下，能够在位置检测装置检测出需要对位置指示器进行充电，因而能够进行与位置指示器的状态对应的处理。
在此，也可以采用作为上述供电装置具有交流磁场产生装置，并在上述位置指示器设置线圈的结构；上述计算机使用上述位置检测装置接收利用设置于上述位置指示器上的上述信息发送装置发送的信息，并根据该信息判别为需要对上述双电层电容器进行充电的情况下，对上述交流磁场产生装置通电。
在这种情况下，由于使对位置指示器的双电层电容器进行充电的交流磁场产生装置，与双电层电容器的电压的降低对应而进行通电，因而不会对交流磁场产生装置进行不需要的通电，能够实现功率消耗的有效化，并且可根据情况迅速进行充电。
并且，上述计算机使用上述位置检测装置接收利用设置于上述位置指示器上的上述信息发送装置发送的信息，并根据该信息判别为需要对上述双电层电容器进行充电的情况下，也可以通过上述显示装置显示报告屏幕。
在这种情况下，由于向用户报告需要对位置指示器进行充电的情况，因而用户看报告屏幕后进行充电即可，不必考虑位置指示器的充电时间而能够专心操作，从而能够提高用户的便利性。
并且，也可以具有作为上述供电装置具有交流磁场产生装置，并在上述位置指示器设置线圈的结构，上述计算机从上一次对上述交流磁场产生装置进行通电后经过规定时间的情况下，对上述交流磁场产生装置进行通电。
在这种情况下，对交流磁场产生装置通电之后，在发现双电层电容器的电压降低的时刻对交流磁场产生装置再次通电，因而不会对交流磁场产生装置进行不需要的通电，能够实现功率消耗的有效化，并且可根据情况迅速进行充电。并且，不进行复杂的处理，就能够在适当的时刻对交流磁场产生装置通电，从而能够过渡到充电的状态。
并且，也可以采用作为上述供电装置具有交流磁场产生装置，并在上述位置指示器设置线圈的结构，上述计算机，在从上一次对上述交流磁场产生装置进行通电后经过规定时间的期间，通过上述位置检测装置没有接收到从设置于上述位置指示器上的上述信息发送装置发送的信息的情况下，对上述交流磁场产生装置进行通电。
在这种情况下，由于不等待从位置指示器发送信息，而在发现双电层电容器的电压降低的时刻对交流磁场产生装置通电，因而例如即使在双电层电容器的电压显著下降而不能发送上述信息的情况下，也能够在必要的情况下迅速进行充电。
发明效果根据本发明，由于包含了作为位置指示器的电源的双电层电容器，因此不需要从位置检测装置对位置指示器供电，因而能够以很少的功率消耗，不受到外来噪声的影响而通过位置检测装置可靠且强烈地接收来自位置指示器的信号。并且，由于该位置指示器不需要更换电池，能够在非常短的时间进行充电；并且，双电层电容器高容量且比普通电池相比重量轻，因而具有重量轻且操作性高的优点。由此，能够实现具有重量轻且操作性优良的位置指示器的位置输入装置以及具有该位置输入装置的计算机系统。
图1显示了应用本发明的第一实施方式的计算机系统的简要结构；图2是表示位置指示器的结构的透视图；图3显示了位置指示器所内装的内部电路的构成；
图4显示了输入板所内装的内部电路的构成；图5是表示位置指示器的发送动作的时序图，(A)表示控制器的端子P0的输出，(B)表示谐振电路的两端电压，(C)表示动作状态，(D)表示数据；图6显示了充电器的结构的图，(A)是透视图，(B)是功能框图；图7是表示计算机主体的控制系统的结构的功能框图；图8是表示在计算机系统中执行的充电控制处理的流程图；图9显示了在充电控制处理中显示在显示器中的充电请求信息的示例；图10显示了报告充电请求的另一示例，其中图10(A)显示了在位置指示器设置发光部的示例，图10(B)显示了在输入板设置发光部的示例，图10(C)显示了在充电器设置发光部的示例；图11是表示第一实施方式的变形例中的充电控制处理的流程图；图12是表示第一实施方式的另一变形例中的充电控制处理的流程图；图13显示了应用本发明的第二实施方式的充电器的结构，图13(A)是透视图，图13(B)是功能框图；图14是表示应用本发明的第三实施方式的输入板的结构的透视图；图15是表示应用本发明的第四实施方式的输入板的结构的透视图；图16显示了应用本发明的第五实施方式的输入板型计算机的结构；图17显示了应用本发明的第六实施方式的位置指示器的内部电路的构成；图18显示了应用本发明的第六实施方式的输入板所内装的内部电路的构成。
具体实施例方式
下面，参照
本发明的实施方式。
第一实施方式图1显示了应用本发明的第一实施方式的计算机系统10的简要结构。
在图1所示的计算机系统10中，显示器12合键盘13连接到计算机主体11，在显示器12中，将LCD(Liquid Crystal Display)等显示屏与输入板20形成一体，以便使用笔执行位置输入。此外，在计算机主体11上连接有如后文所述地对位置指示器30进行充电的充电器50(支架)。
输入板20(位置检测装置)，通过与位置指示器30组合使用而起到位置输入装置的功能，检测通过位置指示器30指示的在显示器12的屏幕的输入区域20A上的指示位置，并将该位置坐标输出给计算机主体11。
充电器50是用于对位置指示器30进行充电的充电器，从计算机主体11供给电源。
图2显示了位置指示器30的外观。在外壳31的前端突出有笔芯32。并且，在外壳31的侧面配置有2个开关33、34，在外壳31内收容有用于对输入板20发送信号的内部电路40(图3)。
此处，开关33、34是由内部电路40(图3)中同一编号表示的开关33、34的操作部分，并且，笔芯32连接在后述的内部电路40(图3)的可变容量电容器425上。当在显示器12上的显示区域(输入区域20A)中操作位置指示器30时，在笔芯32上施加挤压力的情况下，施加在笔芯32上的挤压力传递给可变容量电容器425，可变容量电容器425的容量根据挤压力的大小发生变化。并且，用户根据需要操作开关33、34。
图3显示了图30的位置指示器30的内部电路40的结构。内部电路40具有控制器(微处理器)401，根据规定的程序进行动作。在图3中，421是振荡器，生成使控制器401工作的时钟脉冲。
410是在规定的频率共振的谐振电路，通过电容器406与控制器401的P0端子相连接。通过从控制器401的P0端子以如后文所述的图5所示的时序输出与共振频率相同频率的信号，从谐振电路401放射交流磁场。403是双电层电容器，通过开关404向控制器401供给电源。电容器405用于稳定向控制器401供给的电源电压，优选使用数十～数百μF左右的铝电解电容器。
407是电压检测器，检测储存于电容器405中的电压是否等于或大于规定值(在此为1.8V以上)；如果在1.8V以上就输出高电平(与储存于电容器405中的电压大致相等的电压)，在未达到1.8V的情况下输出低电平(0V)。开关404通过从控制器401的P2端子输出的控制信号，被控制成接通或断开状态。双电层电容器403与普通电容器相同地，通过放电慢慢降低保持电压。为了将从谐振电路410送出的交流磁场的电平保持不变，需要使控制器401的P0端子输出的信号的电平保持不变，为此需要使控制器401的电源电压即电容器405所保持的电压保持不变。为此，在本实施例中具有后文所述的供电辅助装置。
控制器401反复进行以如图5所示的时序从P0端子输出信号的动作；通过定期检测有无来自P1端子的信号，检测电容器405的保持电压是否在1.8V以上。在未达到1.8V的情况下，控制器401从P2端子输出控制信号，并使开关404仅接通规定时间(例如1μS～80μS左右)。如果在双电层电容器403中保持高于1.8V的电压，则保持在双电层电容器403中的电荷的一部分通过开关404向电容器405移动，因而电容器405的电压成为1.8V以上。控制器401这样通过定期监视P1端子，对开关404进行控制，以使电容器405的电压大致在1.8V附近。随着双电层电容器403所保持的电压接近1.8V，前述的动作使得电容器405的电压上升的程度变小，从而接通开关404的频度变多。当这种接通以等于或大于固定值的频度(例如每2次发生1次)发生时，控制器401设定为稍微加长接通开关404的时间。
通过如前所述的动作，在本实施例中通过将控制器401的电源电压总是保持在固定值，能够使从谐振电路410输出的信号强度保持不变。并且，防止不必要地提高控制器401的电源电压而还具有较小地抑制功率消耗的效果。
在此，即使将接通开关404的时间设定为非常长(例如，80μS)，只要接通开关404的频度达到或超过恒定值(例如每2次发生1次)时，就表示双电层电容器403的电压降低至1.8V附近，因而如将在下面说明的图5的动作所示，控制器401发送表示位置指示器30的电源电压降低的情况的信息(充电请求)。
当从位置指示器30发送表示电源电压降低的情况的信息(充电请求)时，用户通过后文所述的动作识别到该情况后将位置指示器30安装在充电器50上。
图6显示了连接在计算机主体11上的充电器50的结构；图6A是透视图，图6B是功能框图。52是插入口，是插入位置指示器30的部分。53是支撑位置指示器30的支撑部，在支撑部53上卷绕有供电用线圈54，供电用线圈54与充电控制电路55相连接，充电控制电路55与计算机主体11相连接。充电控制电路55根据从计算机主体11供给的电，生成与谐振电路410的共振频率相同频率的交流电压，并施加给供电用线圈54。由此，在支撑部53的中空部产生交流磁场。
在结构如上的充电器50中，当位置指示器30插入到插入口52时，在位置指示器30的谐振电路410产生感应电压。该感应电压被二极管402整流而对双电层电容器403进行充电。
在如上所述地进行工作的位置指示器30以及充电器50中，谐振电路410和二极管402构成充电电路；谐振电路410、控制器401以及电容器406构成信息发送装置；电压检测器407和控制器401构成电压检测装置；电容器405、开关404、电压检测器407以及控制器401构成供电辅助装置；供电用线圈54和充电控制电路55构成交流磁场产生装置；谐振电路410构成电力传递装置。
其中，在本实施方式中，在双电层电容器403的保持电压等于或大于控制器401的工作电压(在此为1.8V)的情况下能够正常地工作而构成供电辅助装置；但也可以是如下的结构通过设置如使双电层电容器403的电压升压的结构，即使双电层电容器403的保持电压低于控制器401的工作电压，也能够向控制器401供给一定电压。
图4显示了输入板20的内部结构(输入板电路21)。输入板电路21是接收从位置指示器30的内部电路40(图3)发送的信号，检测通过位置指示器30指示的位置的电路，并具有根据规定的程序控制图4的各部分的CPU(Central processing unit，中央处理单元)22。
在图4中，21A和21B是环线圈群，埋设在输入板20所具有的输入区域20A(图1)。在输入区域20A中，假想地设定X-Y正交坐标系，环线圈群21A包括沿X方向排列的多个环线圈，环线圈群21B包括沿Y方向排列的多个环线圈。构成环线圈群21A、21B的各环线圈分别与选择电路23相连接。选择电路23具有如下的功能根据CPU22的控制，从环线圈群21A、21B的环线圈中选择1个环线圈。放大器24，对通过由选择电路23的选择的环线圈接收的信号进行增幅；BPF(Bandpass filter，带通滤波器)25，使由放大器24增幅的信号通过特定频带的分量；通过BFP25的信号分量通过检波电路26转换为电压，并输入给抽样/保持电路(S/H)27。抽样/保持电路27保持根据CPU22的控制输入的电压。然后，抽样/保持电路27所保持的电压向AD转换电路(A/D)28输出，通过CPU22读取AD转换电路28的输出值，保存为从位置指示器30接收的信号的电平值。
图5是表示位置指示器30对输入板20发送信号的发送动作的时序图。在附图中，(A)表示控制器401的P0端子的输出信号，(B)表示谐振电路410的信号，(C)表示控制器401中的动作状态，(D)表示后文所述的回复数据的内容。图5所示的发送动作，大致包括连续发送期间(时刻T1～T2)、数据回复期间(T2～T3)。
在时刻T1～T2的连续发送期间，从控制器401的P0端子持续规定时间(例如2mS)以上而输出信号。该规定时间设定为，比后文所述的数据回复期间的每1比特的发送时间长很多。通过该连续发送动作，从谐振电路410以上述规定时间的间隔持续地放射交流磁场。经过上述规定时间时，控制器401停止从P0端子输出信号。等待谐振电路的信号衰减而几乎消失的时间(200μS)后，控制器401过渡到数据回复期间(T2～T3)的动作。在数据回复期间，相对于1比特分配300μS的时间，在此发送12比特的数据。回复的数据为“0”时，从P0端子仅在100μS期间输出信号，剩下的200μS的期间停止输出。回复的数据为“1”时，从P0端子输出的动作停止300μS的时间。该12比特数据，包括通过控制器401检测根据施加在笔芯32上的挤压力发生变化的可变容量电容器425的电压通过电阻424放电时的放电时间而得到的9比特的笔压值、检测开关33及34的操作状态的2比特的开关信息，以及前述的1比特的充电请求信息。
将如上所述地动作的位置指示器30置于输入板20的输入区域20A上时的输入板电路21的动作如下所述地进行。
首先，CPU22检测从环线圈群21B中依次切换1个环线圈而选择的同时接收的信号电平(指示器检测步骤)。在此，如果位置指示器30位于环线圈群21B中最靠近第Y7的位置时，CPU22在选择环线圈Y7时检测最强的信号电平。接着，CPU22在选择检测出最强信号电平的Y7环线圈的状态下，以比位置指示器的数据回复周期(300μS)小很多的间隔检测信号电平(连续发送检测步骤)。在此，比数据回复周期(300μS)长很多的期间连续而检测到规定电平以上的信号的情况下，过渡到后文所述的坐标检测步骤。
当比数据回复周期(300μS)长很多的期间连续而检测到规定电平以上的信号时，位置指示器30表示出进入连续发送期间的情况，暂时从位置指示器30放射稳定的信号。
CPU22为了检测输入区域20A上的X轴的大致位置而进行以下的动作。CPU22检测从环线圈群21A中依次切换1个环线圈而选择的同时接收的信号电平(X轴位置检测步骤)。在此，如果位置指示器30位于环线圈群21A中最靠近第X14的位置时，CPU22在选择环线圈X14时检测最强的信号电平。接着，CPU22分别依次切换以X14和Y7以作为中心的多个(例如各5个)环线圈的同时检测信号电平。在此，在最靠近位置指示器30的X14和Y7的环线圈检测出强信号，越远离这些环线圈信号就越弱。CPU22根据沿X轴和Y轴检测出的这些信号电平分布进行内插计算，从而能够准确地求出输入区域20A上的指示位置(坐标计算步骤)。与现有的装置相同地进行该内插计算。
当坐标计算步骤结束时，CPU22接着过渡到连续发送结束检测步骤。CPU22使选择电路23选择Y7。在该状态下，CPU22以尽量短的周期(例如5μS间隔)，连续地检测信号电平。当位置指示器30的连续发送结束时，如上所述地谐振电路410的信号立即衰减。在CPU22中检测出接收电平在规定值以下，从而检测连续发送结束的时序。当CPU22在接收电平在规定值以下时，将各该时刻保存为连续发送结束时刻，接着过渡到数据接收步骤。
CPU22根据上述连续发送结束时刻，以与位置指示器30的数据回复周期(300μS)相同的周期进行12次的信号检测。该信号检测中，预先调整从上述连续发送结束时刻的延迟时间，以使在位置指示器30回复数据“0”时，在谐振电路410产生的信号正好成为最大的。
通过如上所述地进行动作，CPU22作为检测信号的有无而能够准确地检测从位置指示器30发送的12比特的数据。
图7是表示计算机主体11所具有的控制系统100的功能性结构的框图。
图7所示的控制系统100包括执行程序而进行数据的运算处理的CPU101；存储程序、数据等的ROM(Read Only Memory，只读存储器)102；暂时存储CPU101执行的程序、运算处理的数据等的RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)103；存储各种数据的存储部104；与键盘13和输入板20相连接的输入部105；与显示器12相连接的显示部106以及接口部107的各部分。所述各部分通过总线108相连接。
在本实施方式中，接口部107是与计算机主体11的外围装置相连接的接口，除了具有与外围装置之间发送接收各种数据的功能以外，还具有对外围装置供给电源的功能。在接口部107上连接有充电器50，接口部107根据CPU101的控制进行向充电器50的供电。
并且，CPU101，在通过输入部105从输入板20输入请求位置指示器30充电的充电请求的情况下，与输入板20和充电器50协动而执行后文所述的充电控制处理(图8)，从而对位置指示器30充电。
图8是表示在计算机系统10中执行的充电控制处理的流程图。
该充电控制处理在输入板20接收从位置指示器30发送的充电请求数据“1”的情况下开始(步骤S1)。如上所述，充电请求数据“1”是位置指示器30请求双电层电容器403的充电的数据。接收充电请求数据“1”的输入板20对计算机主体11发送充电请求(步骤S2)。
CPU101接收来自输入板20的充电请求时(步骤S3)，在显示器12显示充电请求信息(步骤S4)。该充电请求信息是相对于操作位置指示器30的用户进行引导而使用户将位置指示器30放置于充电器50上的信息。充电请求信息，例如图9所示的充电引导屏幕109一样进行显示。
接着，CPU101开始进行从接口部107对充电器50的供电(步骤S5)，经过规定时间后，结束对充电器50的供电(步骤S6)而返回到步骤S1。
如上所述，通过利用充电器50在内部电路40(图3)的线圈412的周围产生交流磁场，对双电层电容器403充电。双电层电容器403能够以比所谓的二次电池(镍镉电池等)短很多的时间(例如，10秒～50秒左右)完成充电。因此，从接口部107向充电器50供电的时间包含用于将位置指示器30放置到充电器50上所需要的时间，因而只要2～3分钟左右就足够。
通过该充电控制处理，因用户在使用位置指示器30的过程中，双电层电容器403的两端电压降低时通过显示器12的显示，进行引导而对位置指示器30进行充电，因而用户只要根据引导对位置指示器30充电即可。对位置指示器30的充电而言，由于只要在非常短的时间内进行将位置指示器30插入充电器50的插入口52中的简单操作即可，因而用户只要进行非常简便的操作即可，不会破坏操作性。
在本实施方式的位置输入装置中，由于通过储存于双电层电容器403中的电发送信号，因而即使通过比从输入板发送信号的现有的装置相比小很多的功率消耗，也能够在输入板侧强烈地接收来自位置指示器的信号。因此，具有相对于外来噪声，特别是来自形成一体的LCD的噪声，也能够从位置指示器30接收非常强的信号，能够稳定地检测坐标位置、数据的优点。
并且，双电层电容器403，由于除了不必像内装一次电池的现有方式那样更换电池，还能够以比具有相同程度的容量的其他二次电池短很多的时间进行充电，因而不会让用户感觉到因直到充电完毕不能使用位置指示器带来的不便。
在对位置指示器30的双电层电容器403充电的情况下，仅将位置指示器30放置到充电器50上就行，能够非常简便地进行充电。该充电，通过利用充电器50的供电用线圈54在线圈412的周围产生交流磁场而进行，供电用线圈54与412不会接触。通过该不接触的结构，能够提高充电器50和位置指示器30的设计的自由度，并且还能够提高耐久性。
另外，在上述第一实施方式中，说明了通过在显示器12显示充电引导屏幕109等而向用户催促充电的示例；但本发明并不限定于此，例如也可以在位置指示器30、输入板20或充电器50报告需要充电的意思。该位置指示器30、输入板20以及充电器50中的报告，可以各自单独进行，也可以同时进行，可以是作为代替通过上述的充电控制处理在显示器12显示的充电请求信息进行，或者还可以与上述充电请求信息的显示同时进行。
即，如图10(A)所示，作为在位置指示器30的外壳31设置发光部39的结构，可以在控制器401判别为双电层电容器403需要充电的情况下，根据控制器401的控制使发光部39点亮或闪烁。作为发光部39，例如可以使用LED(发光二极管)。
并且，如图10(B)所示，也可以将与发光部39相同地由LED等构成的发光部29设在输入板20的框体上。在这种情况下，在输入板20接收到从位置指示器30发送的充电请求数据“1”的情况下，根据CPU22的控制使发光部29发光即可。
并且，如图10(C)所示，也可以在充电器50的框体51上设置与发光部29及发光部39相同地由LED等构成的发光部59。
在此，发光部59，可以在从计算机主体11的接口部107向充电器50供电的期间点亮或闪烁。在这种情况下，在充电控制处理(图8)的步骤S5，开始对充电器50供电时发光部59开始点亮或闪烁，在步骤S6向充电器50的供电停止时发光部59熄灭。
或者也可以是，发光部59与充电器50所具有的充电控制电路55分开地，从计算机主体11的接口部107接收供电而点亮或闪烁。在这种情况下，在充电控制处理的步骤S3，CPU101接收到来自输入板20的充电请求的情况下，只要从接口部107对发光部59供电即可。
在上述任意情况下，用户通过发光部59的点亮或闪烁，了解到需要对位置指示器30充电，从而能够迅速对位置指示器30充电。
说明了当计算机主体11从位置指示器3接收的充电请求数据为“1”的情况下向充电器50供电的示例；但本发明并不限定于此，例如也可以根据从进行上一次充电后经过的时间控制向充电器50的通电。下面，通过变形例1和2的实施方式说明这种情况。
变形例1图11是表示上述第一实施方式的变形例中的充电控制处理的流程图。本变形例的结构，除了充电控制处理中的动作以外，与上述第一实施方式的计算机系统10相同。
在图11所示的充电控制处理中，计算机主体11的CPU101计算从进行上一次位置指示器30的充电后经过的时间(步骤S11)，在该经过时间达到规定时间的情况下(步骤S11；是)，在显示器12显示充电请求信息(步骤S12)，并且开始从接口部107向充电器供电(步骤S13)。然后，经过规定时间后，CPU101结束对充电器50的供电(步骤S14)，返回到步骤S11而计算经过时间。
在这种情况下，在输入板20，即使没有接收到来自位置指示器30的充电请求，也可以催促用户对位置指示器30进行充电。因此，在不能接收来自位置指示器30的充电请求数据的情况下，即，即使在双电层电容器403和电容器405的电压极度降低而控制器401完全不能工作的情况、或因存在障碍物或位置指示器30和输入板20之间大距离过大而不能从位置指示器30向输入板20发送数据的情况下，也能够使用户知道对位置指示器30进行充电的意思。
变形例2图12是关于上述第一实施方式的另一变形例中的充电控制处理的流程图。本变形例的结构，除了充电控制处理中的动作以外，与上述第一实施方式的计算机系统10相同。
在图12所示的充电控制处理中，计算机主体11的CPU101计算从进行上一次位置指示器30的充电后经过的时间(步骤S21)，在该经过时间达到规定时间的情况下(步骤S21；是)，判别是否能够通过输入板20接收从位置指示器30发送的信号(步骤S22)。
在此，在输入板20不能接收从位置指示器30发送的信号的情况下(步骤S22；否)，控制器401在显示器12显示充电请求信息(步骤S23)，并且开始从接口部107向充电器50供电(步骤S24)，经过规定时间后结束对充电器50的供电(步骤S25)，返回到步骤S21而计算经过时间。
另一方面，从上一次充电经过规定时间后，输入板20接收到来自位置指示器30的信号的情况下(步骤S22；是)，控制器401判别通过输入板20接收的信号中是否包含充电请求数据“1”(步骤S26)。在此，在包含充电请求数据“1”的情况下(步骤S26；是)，控制器401过渡到步骤S23而进行充电，在不包含充电请求数据“1”的情况下(步骤S26；否)返回到步骤S21。
在这种情况下，在输入板20，即使没有接收到来自位置指示器30的充电请求，也可以催促用户对位置指示器30进行充电；例如即使在不能接收来自位置指示器30的充电请求数据的情况下，也可以使用户对位置指示器30进行充电而使其成为能够使用的状态。并且，由于在即使从上一次充电经过了规定时间，从位置指示器30向输入板20发送信号，并且来自位置指示器30的充电请求数据不是“1”的情况下，即，在位置指示器30中，在双电层电容器403中储存有充足的电荷的情况下，不进行充电，因而能够避免多余的充电。
另外，在上述第一实施方式和变形例中，说明了通过CPU101的控制开始或停止对充电器50的供电的结构，本发明并不限定于此，例如也可以在充电器50本身设置开关。下面，通过第二实施方式说明这种情况。
第二实施方式图13显示了应用本发明的第二实施方式的充电器50A(支架)的结构，其中图13(A)是透视图，图13(B)是功能框图。
本第二实施方式的计算机系统10，除了图13所示的充电器50A以外，具有与上述第一实施方式相同的结构，关于相同部分省略图示和说明。
如图13(A)所示，本第二实施方式的充电器50A的结构为在充电器50上，在从插入口52的内侧到达支撑部53内部的部分设置了检测开关56。检测开关56具有通过挤压而下降，并随着下降内部的电接点关闭的结构。
如图13(B)所示，检测开关56与充电控制电路55相连接，充电控制电路55具有仅在检测开关56关闭的状态下对供电用线圈54通电的功能。
根据该结构，位置指示器30(图2)插入充电器50A的插入口52时，通过外壳31挤压检测开关56，从而开始对供电用线圈54通电。在该状态下，在位置指示器30的周围产生基于供电用线圈54的交流磁场，在线圈412(图3)产生感应电压，从而对双电层电容器403(图3)进行充电。然后，从插入口52拔出位置指示器30时，停止对供电用线圈54的通电。因此，要对位置指示器30充电的情况下，将位置指示器30插到插入口52并等待规定时间(例如，10秒～50秒左右)，然后拔出位置指示器30即可。
在这种情况下，由于即使从计算机主体11总是对充电器50A供电，实际上仅在位置指示器30放置到充电器50A上而对位置指示器30进行充电时，才对供电用线圈54通电，因而能够限制不必要的功率消耗。并且，由于不需要通过计算机主体11控制对充电器50A的通电，因而能够进行高效率的控制。
另外，在上述第一及第二实施方式和变形例中，形成通过充电器50、50A对位置指示器30充电的结构，也可以使用一体具有该充电器50、50A的功能的输入板。下面，通过第三及第四实施方式说明这种情况。
第三实施方式图14是表示应用本发明的第三实施方式的输入板61的结构的透视图。
本第三实施方式的计算机系统10，代替图1所示的输入板20以及充电器50，具有图14所示的输入板61。除了具有该输入板61的方面以外，计算机系统10具有与上述第一实施方式相同的结构，关于相同部分省略图示和说明。
图14所示的输入板61具有在大致平板上的框体的上表面设置输入区域61A的结构。输入板61与输入板20相同地内装内部电路21(图4)，在输入区域61A埋设有环线圈群21A、21B。并且，在输入区域61A的外侧，在输入板61的上表面配置有充电部62(支架)。充电部62具有大致圆顶状的凸起部，在该凸起部的上端部形成有插入口63。插入口63具有能够插入位置指示器30(图2)至少前端部分的直径，与向充电部62的内部延伸的孔连通。
充电部62与充电器50相同地内装有供电用线圈54(图6)和充电控制电路55(图6)，供电用线圈54卷绕在与充电部62连通的孔的外侧。
根据该结构，在对充电部62所内装的供电用线圈54通电的状态下，通过将位置指示器30插到插入口63，在位置指示器30所具有的线圈412(图4)的周围产生交流磁场，通过利用该交流磁场向线圈412流入的感应电流对双电层电容器403(图4)充电。
即，输入板61同时具有用于通过位置指示器30进行位置输入操作的输入板20的功能和用于进行位置指示器30的充电的充电器50的功能。因此，根据本第三实施方式，具有能够以很小的空间设置计算机系统10的优点。并且，由于计算机主体11和输入板61，看起来能够用一个电缆进行接线，因而电缆的布局被简化，具有设置容易性优良的优点。
第四实施方式图15是表示应用本发明的第四实施方式的输入板65的结构的透视图。
本第四实施方式的计算机系统10，代替图1所示的输入板20以及充电器50，具有图15所示的输入板65。除了具有该输入板65的方面以外，计算机系统10具有与上述第一实施方式相同的结构，关于相同部分省略图示和说明。
图15所示的输入板65具有在大致平板上的框体的上表面设置输入区域65A的结构。输入板65与输入板20相同地内装内部电路21(图4)，在输入区域65A埋设有环线圈群21A、21B。在输入区域65A的外侧，在输入板65上埋设有供电用线圈66(交流磁场产生装置)。供电用线圈66，例如是沿着与输入板65的上表面平行的平面配置的环线圈，具体而言，利用具有多层的印刷电路板等进行安装。
输入板65与充电器50相同地内装有充电控制电路55(图6)；充电控制电路55与供电用线圈66相连接。因此，在供电用线圈66上，通过充电控制电路55的控制施加有交流电压，在供电用线圈66的平面向垂直的方向产生交流磁场。
根据该结构，通过输入板65所内装的充电控制电路55，对供电用线圈66通电的状态下，通过位置指示器30的前端，即线圈412(图4)靠近供电用线圈66，在线圈412的周围产生交流磁场，通过利用该交流磁场向线圈412流入的感应电流对双电层电容器403(图4)充电。因此，例如仅进行将位置指示器30在供电用线圈66的上方立起的简单的操作，就能够对位置指示器30进行充电。
并且，由于输入板65同时具有用于通过位置指示器30进行位置输入操作的输入板20的功能和用于进行位置指示器30的充电的充电器50的功能，因而具有能够以很小的空间设置计算机系统10的优点。并且，由于计算机主体11和输入板65，看起来能够用一个电缆进行接线，因而电缆的布局被简化，具有设置容易性优良的优点。
另外，当然也可以在输入板65的上表面，通过印刷等设置用于表示埋设有供电用线圈66的部位的表示，或者还可以在表示在显示器12中的充电请求信息中，将该印刷作为标记来进行对位置指示器30充电的引导。
第五实施方式图16是表示应用本发明的第五实施方式的输入板型计算机70的结构的透视图。
本第五实施方式的输入板型计算机70是作为电源而内装电池(图示省略)的便携式计算机，具有与上述第一至第四实施方式以及变形例中的计算机系统110相同的功能。
即，输入板型计算机70，在大致呈板状的外壳71上内装有计算机主体11的控制系统100。并且，在外壳71的表面配置有液晶显示面板72(显示装置)，在液晶显示面板72的下方，收容输入板20所内装的内部电路21(图4)，并埋设有环线圈群21A、21B。即，液晶显示面板72起到输入区域的功能，能够在液晶显示面板72上进行基于位置指示器30的位置输入操作。
并且，输入板型计算机70的功能性结构与图7所示的计算机主体11的控制系统100相同，根据基于位置指示器30的输入操作，执行各种基本控制程序、应用程序。
在输入板型计算机70的外壳71上形成有用于收容位置指示器30(图2)的指示器收容部73。指示器收容部73为在外壳71的侧面开口的与插入口74连通的筒状的孔，其深度和内径形成能够收容位置指示器30的外壳31的尺寸。因此，通过从插入口74插入位置指示器30，能够将位置指示器30收容到指示器收容部73内。并且，在指示器收容部73中收容位置指示器30的前端部的区域，在外侧卷绕有供电用线圈75(交流磁场产生装置)。在供电用线圈75上，通过未图示的充电控制电路施加有交流电流。通过该交流电压在指示器收容部73的内部产生交流磁场。
在结构如上的输入板型计算机70中，在不使用位置指示器30的情况下收容到指示器收容部73内时，对位置指示器30进行充电。因此，位置指示器30总是保持充电的状态，具有仅从指示器收容部73取出位置指示器30就能够立即使用的优点。并且，虽然输入板型计算机70的电池的容量存在限度，但如上述第一实施方式和变形例，仅在需要对位置指示器30进行充电的情况下对供电用线圈75通电时，能够大幅度地抑制功率消耗量，不会影响输入板型计算机70的可用性。
在输入板型计算机70中，形成位置指示器30和环线圈群21A、21B夹住液晶显示面板72相对的结构，从位置指示器30发送的信号可能受到电磁噪声的影响；但由于如上所述，位置指示器30能够高效率地以高输出发送信号，因而能够在环线圈群21A、21B良好地接收来自位置指示器30的信号。因此，能够稳定且高精度地检测基于位置指示器30的位置输入，能够确保良好的操作性。
另外，在上述第一至第五实施方式以及变形例中，作为位置指示器30所内装的双电层电容器403的充电方法，举例说明了在线圈412的周围产生交流磁场的方法；但本发明并不限定于此，例如也可以在外壳31上设置与双电层电容器403的两端导通的外露端子，在该外露端子上连接位置指示器30的外部的供电装置，从而对双电层电容器403进行充电。
并且，在上述第一至第五实施方式以及变形例中，也可以使用静电结合方式，通过输入板20检测位置指示器30的位置。
下面，通过第六实施方式说明该示例。
第六实施方式图17显示了第六实施方式的位置指示器的内部电路43的结构。并且，图18显示了第六实施方式的输入板的内部电路44的结构。在所述图17和图18所示的内部电路43、内部电路44中，对结构与内部电路40(图3)、内部电路21(图4)相同的各部分，标注相同的标号并省略说明。
在本第六实施方式中，内装内部电路43的位置指示器30和内装内部电路44的输入板20，通过静电结合方式进行指示位置的检测。
即，在位置指示器30中，在从外壳31(图2)的前端突出的导体芯435，施加以前端部导体434作为基准的不平衡信号电压。在进行使该导体芯435与输入板20的表面，即输入区域20A(图1)抵接的操作时，输入板20的环线圈与导体芯435静电耦合。在此，由于在输入板的各环线圈上产生电位差，该电位差和与导体芯435之间的距离对应，因而能够根据多个环线圈的电位差检测导体芯435的位置。
说明图17所示的内部电路43的结构。
在内部电路43，在双电层电容器403和控制器401的电源端子Vcc之间，串联连接有电压转换电路431(电压供给辅助装置)。电压转换电路431是将双电层电容器403的两端电压转换后向控制器401的Vcc端子供给电源电压的电路。如果控制器401的额定电源电压为1.5V时，电压转换电路431，例如在双电层电容器403的两端电压在2.5V的情况下将其减压为1.5V，并施加给电源端子Vcc。并且，例如，双电层电容器403的两端电压降低为0.5V的情况下，电压转换电路431将其升压为1.5V而施加给电源端子Vcc。
并且，在电压转换电路431，可从控制器401的端子P1输入控制信号，并可从电压转换电路431对控制器401的端子P2发送信号而构成。电压转换电路431，在从控制器401的端子P1输入控制信号的情况下，检测双电层电容器403的两端电压，并向端子P2输出表示其电压值的信号。由此，控制器401判别是否有必要对双电层电容器403进行充电。
并且，在内部电路43，在双电层电容器403连接有充电用端子432(电力传递装置)。该充电用端子432具有从位置指示器30的外壳31(图2)露出的接点，在该接点上连接有计算机系统10的外部的供电装置。因此，通过外部的供电装置对双电层电容器403进行充电。
接收基于双电层电容器403的电源电压的供给的控制器401，根据由振荡器421生成的时钟脉冲，从端子P0，对从外壳31(图2)的前端突出的导体芯435施加正弦电压。在端子P0和导体芯435之间串联连接有电容器433，在导体芯435上仅施加有正弦分量。在此，在导体芯435的周围配置有前端部导体434，该前端部导体434与控制器401的GND端子相连接。
另一方面，输入板20所内装的内部电路44的结构如下如图18所示，环线圈群21A、21B的各环线圈与多路复用器444相连接，在该多路复用器444上连接有差动放大器441、带通滤波器(BPF)442以及控制部443的各部分。
差动放大器441将来自通过多路复用器444相连接的各环线圈的输入信号的差放大后向带通滤波器442输出，该信号被带通滤波器442除去噪声分量后输入给控制部443。控制部443根据输入的信号，检测导体芯435的位置，即基于位置指示器30的指示位置。
由此，能够将本发明应用于通过静电容量结合方式进行位置检测的情况。在这种情况下，同样地，由于位置指示器30的内部电路43具有双电层电容器403，能够将该双电层电容器403作为电源而驱动控制器401，因而能够从内部电路43发送足够强度的信号，并且不需要电池更换等麻烦的维护。
并且，如第六实施方式，在设置用于对双电层电容器403进行充电的充电用端子432的情况下，作为外部的供电装置，使供给规定的直流电压的装置与充电用端子432接触，能够迅速对双电层电容器403进行充电。如上所述，由于能够在非常短的时间对双电层电容器403进行充电，因而也可以缩短在充电用端子432上连接外部的供电装置的时间。因此，除了能够简便地进行充电，不需要设置连接外部的电源和充电用端子432而进行保持的特别的机构等，能够以非常低的成本容易地实现。
在该第六实施方式中，环线圈群21A、21B，可以如上所述地埋设在输入板20中，也可以在输入板20的表面配置不损坏输入板20的液晶屏幕的可视性的环线圈而构成。在这种情况下，具有能够更加稳定且可靠地检测内装内部电路43的位置指示器30的指示位置的优点。
另外，在上述第一至第六实施方式以及变形例中，说明了使用具有笔型外壳31的位置指示器30的情况，本发明不限定于此，例如也可以使用喷枪型、数字化转换器的光标型、鼠标型的位置指示器等构成，也可以形成更加小型的指轮型形状。并且，位置指示器30中的线圈412的位置、开关33、34的位置、形状以及个数都是任意的，关于其他细部结构也可以任意变更。
权利要求
1.一种位置输入装置，从位置指示器发送信号，通过位置检测装置接收从该位置指示器发送的信号，其特征在于，在所述位置指示器内设有双电层电容器；对该双电层电容器进行充电的充电电路；和电力传递装置，将从该位置指示器的外部的供电装置供给的电供给到所述充电电路。
2.根据权利要求1所述的位置输入装置，其特征在于，具有所述供电装置。
3.根据权利要求2所述的位置输入装置，其特征在于，在所述位置指示器上设置线圈，作为所述供电装置设置交流磁场产生装置。
4.根据权利要求3所述的位置输入装置，其特征在于，作为所述供电装置，在能够放置所述位置指示器而构成的支架上设置所述交流磁场产生装置。
5.根据权利要求1所述的位置输入装置，其特征在于，在所述位置指示器上，设置接收从所述双电层电容器供给的电而供给规定电压的供电辅助装置。
6.根据权利要求1所述的位置输入装置，其特征在于，所述位置检测装置，根据与所述位置指示器之间的静电耦合状态，检测从所述位置指示器发送的信号。
7.根据权利要求1所述的位置输入装置，其特征在于，所述位置检测装置，根据与所述位置指示器之间的电磁耦合，检测从所述位置指示器发送的信号。
8.根据权利要求7所述的位置输入装置，其特征在于，所述位置指示器，具有包括线圈和电容器的谐振电路。
9.根据权利要求1所述的位置输入装置，其特征在于，在所述位置指示器设置电压检测装置，用于检测所述双电层电容器的电压降低至规定的电压值以下的情况；和信息发送装置，向所述位置检测装置发送表示由该电压检测装置检测到电压降低的情况的信息。
10.一种计算机系统，包括位置输入装置，从位置指示器发送信号，通过位置检测装置接收从该位置指示器发送的信号；显示屏的显示装置；和计算机，基于由所述位置输入装置检测出的位置执行处理，其特征在于，在所述位置指示器内设置双电层电容器；对该双电层电容器进行充电的充电电路；电力传递装置，将从该位置指示器的外部的供电装置供给的电供给到所述充电电路；电压检测装置，用于检测所述双电层电容器的电压降低至规定的电压值以下的情况；和信息发送装置，向所述位置检测装置发送表示由该电压检测装置检测到电压降低的情况的信息。
11.根据权利要求10所述的计算机系统，其特征在于，具有作为所述供电装置的交流磁场产生装置，并在所述位置指示器设置线圈；所述计算机，在通过所述位置检测装置接收利用设置于所述位置指示器上的所述信息发送装置发送的信息，并根据该信息判别为需要对所述双电层电容器进行充电的情况下，对所述交流磁场产生装置通电。
12.根据权利要求10所述的计算机系统，其特征在于，所述计算机，在所述位置检测装置接收利用设置于所述位置指示器上的所述信息发送装置发送的信息，并根据该信息判别为需要对所述双电层电容器进行充电的情况下，通过所述显示装置显示报告屏幕。
13.根据权利要求10所述的计算机系统，其特征在于，具有作为所述供电装置的交流磁场产生装置，具有在所述位置指示器设置线圈的结构；所述计算机，在从上一次对所述交流磁场产生装置进行通电后经过规定时间的情况下，对所述交流磁场产生装置进行通电。
14.根据权利要求10所述的计算机系统，其特征在于，具有作为所述供电装置的交流磁场产生装置，具有在所述位置指示器设置线圈的结构；所述计算机，在从上一次对所述交流磁场产生装置进行通电后经过规定时间的期间，通过所述位置检测装置没有接收到从设置于所述位置指示器上的所述信息发送装置发送的信息的情况下，对所述交流磁场产生装置进行通电。
全文摘要
提供具有如下的位置指示器的位置检测装置以及应用该位置输入装置的计算机系统，所述位置检测装置，即使利用较少的功率消耗也能够进行不易受到外来噪声的影响的稳定的位置检测，并且重量轻且不需要电池更换作业。一种计算机系统，具有位置指示器和用于检测通过该位置指示器指示的位置的输入板，位置指示器的内部电路(40)，包括在与输入板之间产生电磁耦合谐振电路(410)和通过流入该谐振电路(410)的感应电流进行充电的双电层电容器(403)，该双电层电容器(403)起到作为驱动内部电路(40)的各部分的电源的功能。
文档编号G06F3/044GK1983149SQ20061016700
公开日2007年6月20日 申请日期2006年12月12日 优先权日2005年12月12日
发明者桂平勇次, 松原正树 申请人:株式会社华科姆