专利名称：位置检测装置、位置输入装置及传感器基板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电磁感应式的位置检测装置、具备该位置检测装置的位置输入装置及传感器基板。
背景技术：
例如专利文献1 (日本特开2006-309308号公报)所示，公开了由笔型的位置指示器和位置检测装置构成的位置输入装置。位置检测装置具备用于检测由位置指示器指示的位置的传感器部。该传感器部一般具备平板状的传感器基板，还具备能检测位置指示器所指示的指示输入位置的指示检测平面。而且，电磁感应式的位置检测装置的情况下，在传感器基板上的X轴方向以及Y轴方向上均排列设置有多个细长的环形线圈。另一方面，位置指示器具备由线圈和电容器构成的共振电路。而且，位置检测装置在传感器部的各环形线圈中逐一流过特定频率的电流(励磁用发送电流)，从该环形线圈产生磁场。此时，位置指示器接近产生磁场的环形线圈时，位置指示器的共振电路通过电磁感应而共振并产生感应磁场。然后，使环形线圈停止产生磁场。 其后用环形线圈接收由位置指示器的共振电路产生的感应磁场，并检测经过该环形线圈的信号电流(接收电流)。位置检测装置对每一个环形线圈都进行该动作，根据接收电流检测出位置指示器的位置。另外，在形成有多个环形线圈的传感器基板的正下方设有用于稳定环形线圈的磁特性的磁路片(轭铁片)。并且，在形成有多个环形线圈的传感器基板的正下方设置有接地基板等导体板的情况下，受来自环形线圈的交变磁场的影响，在该导体板上会流过涡电流， 该涡电流对装置的动作产生恶劣影响。所以，磁路片(轭铁片)还可以作为屏蔽部件起作用(例如参照专利文献2 (日本特开2007-157107号公报))。专利文献1 日本特开2006-309308号公报专利文献2 日本特开2007-157107号公报但是，在传感器部的周边部(传感器基板的端部(端缘)的附近部分)的环形线圈中流过励磁用发送电流时，相比传感器部的中心部(由周边部包围的部分)的环形线圈， 向外部的漏磁通更多，因此其有可能成为无用辐射而向外部漏出。S卩，如图16所示，在形成有多个环形线圈100的传感器部的正下方配置有轭铁片 200。如图16(A)所示，多个环形线圈100中相比传感器部的端部更靠近内侧的中心部的环形线圈100中流过励磁用发送电流时所产生的磁通301通过轭铁片200向外部漏出的情况较少。而如图16(B)所示，传感器部的周边部的环形线圈100中流过励磁用发送电流时所产生的磁通302从轭铁片200的端部向外部漏出。并且，在传感器部的周边部，由于妨碍和位置指示器进行信号的发送/接收的要素比较多而设置为该周边部的环形线圈100中流过相比其他部分更大的电流，这也是导致传感器部的周边部的漏磁通变大的原因。
发明内容
本发明是基于以上的问题提出来的，其目的在于提供一种能够减少漏磁通的位置检测装置以及位置输入装置。为了解决上述问题，本发明提供一种位置检测装置，其具备传感器部，具备在第 1方向上排列配置的多个第1环形线圈和在与上述第1方向交叉的第2方向上排列配置的多个第2环形线圈；轭铁片，相对于上述传感器部配置在位置指示器的相反侧；辅助用环形线圈，配置在上述传感器部的角落部；信号发送部，用于向上述第1环形线圈或上述第2环形线圈或上述辅助用环形线圈发送信号，以产生在上述位置指示器的线圈中感应生成感应电流的磁场；和控制部，选择上述第1环形线圈、上述第2环形线圈及上述辅助用环形线圈中的任一个，并且进行控制，以向上述第1环形线圈或上述第2环形线圈或上述辅助用环形线圈发送来自上述信号发送部的信号，或者使上述第1环形线圈或上述第2环形线圈或上述辅助用环形线圈接收来自上述位置指示器的信号。根据上述结构的本发明，通过在传感器部的角落设置发送/接收用辅助用环形线圈，可以将与传感器部的第1方向垂直的周边部的第1环形线圈、与传感器部的第2方向垂直的周边部的第2环形线圈不用作发送/接收用环形线圈，而是只用作检测通过电磁感应而来自位置指示器的磁场相对应的信号的接收用环形线圈。从而可以减少来自传感器部的端部的漏磁通。根据本发明，通过在传感器部的角落设置用于发送信号的辅助用环形线圈，在与第1方向垂直的周边部，可以将第1环形线圈不用作发送用环形线圈，并且在与第2方向垂直的周边部，可以将第2环形线圈不用作发送用环形线圈，因此可以减少来自传感器部的端部的漏磁通。
图1是表示本发明的位置输入装置的实施方式的外观的图。图2是用于说明本发明的位置检测装置的实施方式的结构例的分解透视图。图3是用于说明图2的位置检测装置的实施方式中的轭铁片的结构例的图。图4是用于说明图2的位置检测装置的实施方式中的传感器部的结构例的图。图5是用于说明图2的位置检测装置的实施方式中的传感器部的结构例的图。图6是表示传感器部的周边部的环形线圈引起的漏磁通的无用辐射特性的图。图7是用于说明本发明的位置检测装置的实施方式所使用的辅助用线圈的配置位置的图。图8是用于说明本发明的位置检测装置的实施方式所使用的辅助用线圈的形状以及大小的图。图9是表示本发明的位置检测装置的实施方式所使用的辅助用线圈的形状以及大小的例子的图。图10是用于说明本发明的位置检测装置的实施方式的环形线圈的发送/接收设定的图。图11是表示本发明的位置检测装置的实施方式的信号处理部的结构例的框图。
图12是表示用于说明本发明的位置检测装置的实施方式中的位置指示器的指示位置的检测处理流程的一个例子的流程图。图13是用于说明本发明的位置检测装置的实施方式所使用的传感器部的其他结构例的图。图14是用于说明本发明的位置检测装置的实施方式所使用的传感器部的其他结构例的图。图15是用于说明本发明的位置检测装置的实施方式所使用的传感器部的其他结构例的图。图16是用于说明来自位置检测装置的漏磁通的无用辐射的图。
具体实施例方式下面，参照
本发明的位置检测装置以及位置输入装置的实施方式。[位置输入装置]图1是本发明的位置输入装置的实施方式的外观透视图。该实施方式的位置输入装置10由笔形的位置指示器1和位置检测装置2构成。位置检测装置2具备位置检测平面加，检测该位置检测平面加上的位置指示器1的指示位置，并将检测的位置数据输出到外部的设备例如个人计算机等。在下面的说明中，假设将该位置检测平面加的横方向为X 轴、纵方向为Y轴的X-Y直角坐标系，位置指示器1的指示位置是作为X坐标以及Y坐标检测出的。[位置检测装置]图2是概略地表示位置检测装置2的结构的分解透视图。该例子中的位置检测装置2具有在由上壳体21和下壳体22构成的框体内容纳传感器部23、轭铁片M、信号处理部25的结构。上壳体21构成位置检测装置2的框体20的上侧部分。该上壳体21包含由塑料或者玻璃等绝缘性板构成的位置检测平面加。在该上壳体21的位置检测平面加的正下方配置有传感器部23。如后面所述，该传感器部23由多个环形线圈作为布线图形而形成的矩形状的印刷电路基板(以下称传感器基板)构成。在传感器部23的正下方配置有轭铁片24。该轭铁片M的尺寸和传感器部23大致相同。如图3的剖视图所示，该轭铁片M在例如由铝箔构成的屏蔽片241上形成有例如非晶磁性金属等高磁性体层对2。高磁性体层242是通过例如多个非晶磁性金属带附着在铝箔的屏蔽片241上而形成的。信号处理部25和传感器部23连接。如后面所述，该信号处理部25具备信号产生部，该信号产生部产生向传感器部23的多个环形线圈提供的预定频率的交流信号，并且信号处理部25具备位置检测单元，该位置检测单元通过检测由于与位置指示器1之间的电磁感应而在环形线圈中产生的信号电流而检测位置检测器1的指示位置。该信号处理部25例如通过USB接口电缆沈向个人计算机等外部设备输出位置指示器1的位置数据。如图2所示，除了绝缘体即上壳体21，传感器部23、轭铁片24、下壳体22全部接
6地。[位置检测装置2的传感器部23]构成传感器部23的传感器基板在该例中由2层的印刷电路基板构成。图4表示该传感器基板230的X轴方向剖视图的一部分，在与X轴以及Y轴正交的Z轴方向上层叠有第1层基板231和第2层基板232。而且，在第1层基板231的上壳体21侧的面上，在X轴方向每隔预定的间隔排列配置了多个第1环形线圈233。下面，将第1环形线圈称为X线圈。并且，在第2层基板232的下壳体22侧的面上，在Y轴方向每隔预定的间隔排列配置了多个第2环形线圈234。下面，将第2环形线圈称为Y线圈。而且，在第1层基板231和第2层基板232彼此相对的面之间配置有多个辅助用环形线圈235。下面，将辅助用环形线圈简称为辅助用线圈。图5是表示配置在传感器基板230上的X线圈233、Y线圈234以及辅助用线圈 235的配置状态的图。如图5所示，在X轴方向上排列配置有多个X线圈233_i(i = 1、2、3…N(N是2以上的整数))。各X线圈233-i是沿着Y轴方向延伸的1匝的环形线圈，以彼此平行且重叠的方式排列配置。各X线圈233-i具备沿着Y轴方向延伸的长边233a和作为环形弯曲部的端部23北，长边233a的长度设定为和传感器基板230的Y轴方向两端间的距离大致相等。即X线圈233-i的长边部233a延伸到传感器基板230的Y轴方向的两端部。另外，X线圈233、Y线圈2；34是具有长边部233a、23^和端部233b、2!34b的形状的环形线圈，也可以是例如正方形或长方形等其他矩形形状的环形线圈。并且，在Y轴方向上排列配置有多个Y线圈234_j(j = 1、2、3…M(M是2以上的整数))。各Y线圈234-j是沿着X轴方向延伸的1匝的环形线圈，以彼此平行且重叠的方式排列配置。各Y线圈234-j具备沿X轴方向的长边23 和作为环形弯曲部的端部234b，长边23 的长度设定为和传感器基板230的X轴方向的两端边缘间的距离大致相等。即，Y 线圈234-j的长边部23 延伸到传感器基板230的X轴方向两端部。通过以上的结构，在配置有多个X线圈233以及多个Y线圈234的区域的整个区域中，如后面所述可以利用传感器部23接收从位置指示器1发送的信号。即，配置有X线圈233以及Y线圈234的整个区域可以作为能检测出位置指示器1的位置的有效区域起到作用。位置检测装置2的位置检测平面加和该有效区域重叠。在传感器基板230的第1层基板231以及第2层基板232上，由1层或者多层的印刷图形形成了 X线圈233以及Y线圈234。其中，X线圈233以及Y线圈234不限定于由 1匝，根据需要也可以具有多匝结构。而且，在传感器基板230的四角配置有辅助用线圈235-1 235-4。S卩，在配置有X 线圈233以及Y线圈234的矩形的整个区域的四角配置了 4个辅助用线圈235-1 235-4， 其和X线圈233以及Y线圈2；34重叠。[关于漏磁通问题的避免和辅助用线圈235]下面对设置辅助用线圈235-1 235-4的原因进行说明。X线圈233向Y轴方向延伸配置，其具备向Y轴方向延伸的长边233a和向X轴方向延伸的端部23北。该X线圈233中流过励磁用发送电流时，产生围绕该X线圈233的磁通。而且，在传感器基板230的正下方配置有轭铁片M。所以，位于传感器基板230的X方向的两个周边部的X线圈233中流过励磁用发送电流时，如图16的说明那样，产生围绕X 线圈233的长边233a的磁通会从轭铁片M的X方向端部向外部漏出的问题。这时，围绕 X线圈233的端部23 的磁通也会从轭铁片24的Y方向的周端部向外部漏出，但是端部 233b的长度相比长边部233a短，因此该漏磁通较少，不会成为问题。同样地，Y线圈234向X轴方向延伸配置，并具备沿X轴方向的长边23 和沿Y 轴方向的端部234b。该Y线圈234中流过励磁用发送电流时，产生围绕该Y线圈234的磁通。而且，导致围绕Y线圈234的长边23 的磁通从该轭铁片M的Y方向的周端部向外部漏出的问题。这时，围绕Y线圈234的端部234b的磁通也从轭铁片24的X方向的端部向外部漏出，但是端部234b的长度相比长边部23 短，因此该漏磁通较少，不会成为问题。例如在Y线圈234中流过励磁用发送电流后测定漏磁通的结果，得到了如图6所示的结果。该图6的例子是在Y线圈234中流过频率为667kHz、60mA的交变电流作为励磁用发送电流时的特性，横轴是从传感器基板230的Y方向的端部到Y线圈234的距离，纵轴是无用辐射水平。从该图6可以判断，允许的无用辐射水平的阈值为15db时，只要Y线圈234离传感器基板230的Y方向的端部的距离为约Icm以上即可。从以上可以看出为了避免漏磁通的问题，只要如图7所示那样供给励磁用发送电流的X线圈233分别与传感器基板230的X方向的两端分离预定距离dx即可，并且，供给励磁用发送电流的Y线圈234分别与传感器基板230的Y方向的两端分离预定距离dy即可。在这里，预定距离dx以及dy是可以使漏磁通的无用辐射水平为阈值以下的距传感器基板230的端部的距离。其中，在以下的说明中如图7所示，传感器基板230的整个区域中从Y方向的两端分别到预定距离dy的区域中除去从X方向的两端到预定距离dx的区域之后得到的区域称为区域A部。并且，传感器基板230的整个区域中从X方向的两端分别到预定距离dx的区域中除去从Y方向的两端到预定距离dy的区域之后得到的区域称为区域B部。而且，从X方向的两端分别到预定距离dx的区域且从Y方向两端到预定距离dy 的区域，即传感器基板230的4个角的区域称为区域D部。而且，传感器基板230的整个区域中除了区域A部、区域B部、区域D部以外的中央部区域称为区域C部。作为能解决漏磁通的无用辐射水平问题的一个对策，考虑以下方式使轭铁片M 的大小为图7所示的整个区域的大小，并且使传感器基板230的大小为图7所示的区域C 部的大小，以使只在该区域C部中配置X线圈233以及Y线圈234。这样一来，传感器基板 230的X线圈233以及Y线圈234只存在于相比轭铁片M的端部分别相距距离dx以及距离dy的位置，从而漏磁通的问题得以改善。但是，在这种情况下，和传感器基板230相对应的大小即位置检测平面加的大小是和区域C部相对应的，对此，需要轭铁片M的大小为能包含区域C部的周围的区域A部、 区域B部以及区域D部的大小。所以，必须使位置检测平面加的周围部分变大，因此出现了相对于位置检测平面加的大小而言位置检测装置2的框体20的变得大型化的问题。为了避免该问题，在本实施方式中如上所述，使传感器基板230和轭铁片M的尺寸大致相等。而且，如图5所示，X线圈233以及Y线圈234和以往同样地配置到传感器基板230的X方向的两端部以及Y方向的两端部。但是，在该实施方式中为了避免漏磁通的无用辐射的问题，在从传感器基板230 的X方向的两端部分别仅分离距离dx的区域(区域B部以及其上下的区域D部)的X线圈233中是没有供给励磁用发送电流的。并且，在从传感器基板230的Y方向的两端部分别仅分离距离dy的区域(区域A部以及其左右的区域D部)的Y线圈234中也没有供给励磁用发送电流。另外，如后面所述在本实施方式中，没有供给励磁用发送电流的X线圈233以及Y 线圈234作为检测接收电流的环形线圈而使用。如上所述，在本实施方式中X方向的两端部的X线圈233以及Y方向的两端部的Y 线圈234中没有供给励磁用发送电流。即使这样，由于X线圈233的长边233a是横跨传感器基板230的Y方向的整个长度而形成的，因此通过在该X线圈233中流过励磁用发送电流，也可以在区域A部中产生和区域C部同样强度的磁场。同样地，Y线圈234的长边23 是横跨传感器基板230的X方向的整个长度而形成的，因此通过在该Y线圈234中流过励磁用发送电流，也可以在区域B部中产生和区域C部同样强度的磁场。但是，在图7中4个角的区域D部中，由于X线圈233以及Y线圈234中都没有供给励磁用发送电流，因此在该区域D部中的磁场弱。因此在本实施方式中，为了产生检测该区域D部中的位置指示器1的指示位置所需的足够强的磁场而配置有辅助用线圈235。S卩，图5所示的四个辅助用线圈235-1 235-4是分别和图7中4个角的区域D部对应配置的。在图5所示的例子中，辅助用线圈 235-1 235-4分别是包围区域D部的矩形状的环形线圈。[关于辅助用线圈235的大小以及形状]由于环形线圈引起的来自传感器基板230的漏磁通的无用辐射量取决于该环形线圈最接近传感器基板230的端部的部分的长度。由于X线圈233以及Y线圈234的端部 233b以及234b相比X线圈233以及Y线圈234的长边233a以及23 短，因此X线圈233 以及Y线圈234引起的漏磁通的无用辐射量和这些长边233a以及23 相对应。另一方面，由于该例的辅助用线圈235配置在传感器基板230的四角，因此辅助用线圈235的两个边最接近传感器基板230的X方向端部以及Y方向端部。因此，辅助用线圈235引起的漏磁通的无用辐射量和最接近传感器基板230的X方向端部以及Y方向端部的辅助用线圈235的2两边长度之和相对应。在这里，辅助用线圈235引起的漏磁通的无用辐射量至少需要小于X线圈233和 Y线圈234中长边233^23 较短一方的环形线圈引起的漏磁通的无用辐射量。在该例中，由于X线圈233的长边小于Y线圈234的长边，因此需要接近传感器基板230的X方向端部以及Y方向端部的辅助用线圈235的两边的长度之和小于X线圈233 的长边233a的长度。S卩，如图8所示，X线圈233的长边233a的长度为La、辅助用线圈235的接近传感器基板230的X方向端部以及Y方向端部的两边的长度分别为Lb、Lc时，辅助用线圈235 的大小以及形状至少要满足Lb+Lc < La…(式1)条件式。另外，各辅助用线圈235-1 235-4只要可以产生能对区域D部上的位置指示器1提供适当强度的感应磁场的磁通即可，因此不限定于该例的矩形形状，也可以用多边形形状或者圆形形状。例如如图9(A)所示，四角的辅助用线圈235-1 235_4分别可以具有圆形形状。 环形线圈为圆形形状的情况下，如图9(A)所示，接近传感器基板230的X方向端部以及Y 方向端部的辅助用线圈235的长度部分会变小。并且，如图9(B)所示，四角的辅助用线圈235-1 235_4也可以分别是三角形形状。另外，辅助用线圈235只要可以产生能对在区域D部上指示位置的位置指示器1 提供足够的感应磁场的磁通即可，因此该辅助用线圈的大小可以比区域D部大，也可以比区域D部小。并且，在上述的例子中辅助用线圈235都是用了 1匝的环形线圈，但是也可以用多匝的环形线圈。[传感器基板230各区域部的环形线圈的发送/接收设定]在该实施方式的位置检测装置中，在图7所示的区域A部、区域B部、区域C部、区域D上分别都设置了供给励磁用发送电流的环形线圈(发送线圈)、接收由于和位置指示器 1电磁感应耦合而产生的接收电流的环形线圈(接收线圈)。图10表示了区域A部、区域B部、区域C部、区域D部上分别都设置的发送线圈以及接收线圈的例子。这种情况下，接收线圈分别在区域A部、区域B部、区域C部、区域D部中全都同样地作为X坐标检测用线圈使用了 X线圈233，作为Y坐标检测用线圈使用了 Y线圈 234。但是，区域A部、区域B部、区域C部、区域D部的发送线圈分别都不同。S卩，在区域A部中由于X线圈233的长边233a延长到区域A部，因此可以使从传感器基板230的X 方向的两端分别相距距离dx的区域中所存在的多个X线圈233作为X坐标以及Y坐标检测用的发送线圈。并且，在区域B部中由于Y线圈234的长边23 延长到区域B部，因此可以使从传感器基板230的Y方向的两端分别相距距离dy的多个Y线圈234作为X坐标以及Y坐标检测用的发送线圈。并且，在区域C部中由于不发生漏磁通的无用辐射的问题，因此X线圈233以及Y 线圈234都可以作为发送线圈。所以，在该区域C中作为X坐标以及Y坐标检测用的发送线圈，可以分别使用X线圈233以及Y线圈234中的任何一个。在区域D部中，由于X线圈233以及Y线圈234都会产生漏磁通的无用辐射，因此都不能作为发送线圈使用。作为替代，在该区域D部中使辅助用线圈235作为X坐标以及 Y坐标检测用的发送线圈。[信号处理部25的结构例]图11是表示信号处理部25的结构例的图，在该图11中还表示了信号处理部25和传感器部23之间的连接关系。但是，在该图11中只是用直线示意性地表示了传感器部23 的X线圈233以及Y线圈234，并且辅助用线圈235表示为矩形。如该图11所示，信号处理部25和传感器部23所具备的X线圈233、Y线圈234以及辅助用线圈235连接。其中，为了便于理解在图11中还图示出了位置指示器1。
位置指示器1具备包含线圈101以及电容器102的共振电路103、ICQntegrated Circuit:集成电路)104。共振电路103和IC104连接。另外，位置指示器的结构也可以是不受IC控制的简单的结构。信号处理部25具备控制电路301、选择电路302、发送/接收切换电路303、放大电路304、带通滤波器305、检波电路306、采样保持电路307、A/D(Analog to Digital)转换电路308、信号产生电路309、放大电路310。控制电路301例如具备微型计算机，进行该信号处理部25内所需要的各部的控制处理。选择电路302分别和由传感器部23所具备的N个X线圈233、M个Y线圈234以及4个辅助用线圈235构成的多个环形线圈连接，根据来自控制电路301的控制指示从这些多个环形线圈中选择一个环形线圈。发送/接收切换电路303根据来自控制电路301的控制指示切换以下两个模式 对由选择电路302选择的环形线圈发送信号的发送模式；通过由选择电路302选择的环形线圈接收来自位置指示器1的信号的接收模式。放大电路304将从发送/接收切换电路303输出的信号放大后输出到带通滤波器 305。带通滤波器305仅使被放大电路304放大的信号中预定频带的信号成分，并输出给检波电路306。检波电路306将通过带通滤波器305的信号成分转换为电压值，并输出给采样保持电路307。采样保持电路307根据来自控制电路301的采样保持用时钟信号，保持预定时刻具体为接收模式中的预定时刻来自检波电路306的电压值，并发送到A/D转换电路308。A/ D转换电路308将采样保持电路307的模拟输出转换为数字信号，并输出给控制电路301。信号产生电路309根据控制电路301的控制，产生预定频率的交流信号，并提供给放大电路310。放大电路310放大来自信号产生电路309的交流信号，并且转换为电流后输出给发送/接收切换电路303。发送/接收切换电路303将来自该放大电路310的电流提供给由选择电路302选择的环形线圈。信号处理部25以如下方式检测位置指示器1的位置输入操作。首先，控制电路301控制选择电路302使其选择一个环形线圈，并且控制发送/接收切换电路303使动作模式切换到发送模式。接下来，控制电路301控制信号产生电路309发生预定频率的交流信号。该交流信号通过放大电路310放大之后经由发送/接收切换电路303输入到选择电路302。这样一来，由选择电路302选择的环形线圈中会流过和上述交流信号相对应的电流，并产生围绕该环形线圈的磁场(交变磁场)。在位于传感器部23附近的位置指示器1中，由于由该环形线圈产生的磁场，在该共振电路103中感应产生感应电流，由于该感应电流，IC104开始动作。IC104在共振电路 103中生成预定频率的信号，并将该预定频率的信号从共振电路103发送到传感器部23。控制电路301持续进行预定时间上述发送模式的动作之后，控制发送/接收切换电路303将动作模式切换到接收模式。由于该切换，来自信号产生电路309的信号不会输入到选择电路302。而且，在将接收模式中选择的环形线圈变更为和刚刚之前的发送模式中选择的环形线圈不同的环形线圈的情况下，控制电路301对选择电路302发送其变更指示
11控制，以变更选择的环形线圈。在接收模式中，使用和刚刚之前的发送模式中相同的环形线圈的情况下，控制电路301不执行该环形线圈的变更控制。在该接收模式中，通过IC104的动作而从位置指示器1发送的信号被由选择电路 302选择的环形线圈接收。详细地，通过在位置指示器1的共振电路103中流经信号电流， 在该共振电路103的周围产生磁场，通过该磁场，传感器部23的多个环形线圈中的位置指示器1附近的环形线圈中产生感应电流。而且，流经由选择电路302选择的环形线圈的感应电流通过发送/接收切换电路303提供给放大电路304被放大。而且，来自该放大电路304的输出信号提供给带通滤波器305被限制了频带，来自该带通滤波器305的预定频带成分输出到检波电路306。该成分由检波电路306转换为电压值后被采样保持电路307保持。由采样保持电路307保持的电压值通过A/D转换电路 308转换为数字数据，并输出到控制电路301。控制电路301将来自A/D转换电路的数字数据暂时保存在缓存中。而且，控制电路301通过选择电路302中环形线圈的选择控制来变更接收线圈，读取该接收线圈为接收模式时从A/D转换电路308输入的数字数据，并暂时保存在缓存中。而且，控制电路301通过运算处理暂时保存在缓存中的各环形线圈的数字数据， 确定接近由位置指示器1指示输入的位置的环形线圈，求出由位置指示器1指示的位置的坐标。另外，虽然图中省略了，但是位置指示器1具备用于检测笔压的芯材，并且具备能根据施加在该芯材上的笔压而改变线圈101的电感或者电容器102的电容的机构(例如参照日本特开平4-96212号公报)。而且，在位置指示器1中，由于笔压的变化，共振电路103 的共振频率发生变化。控制电路301通过运算处理来自A/D转换电路308的数字数据，检测该共振频率的变化(相位变化)，从而还能够检测出施加在位置指示器1上的笔压。[关于环形线圈的选择控制]下面对检测出位置指示器1的指示位置为止基于控制电路301的环形线圈的选择控制的一个例子进行说明。在以下说明的例子中，控制电路301首先依次搜索间隔的X线圈或者Y线圈，进行大致的指示位置的检测(以下称全局扫描)。然后，控制电路301—次搜索在全局扫描中得到有效的接收结果的环形线圈的附近区域内的每一个X线圈或者Y线圈，检测出精确的指示位置(以下称部分扫描)。而且，在该实施方式中，在作为发送线圈使用了辅助用线圈235的4个角的区域进行位置检测，在该4个角的区域，也进行粗略的指示位置的检测(以下称粗略角落扫描)和精确的指示位置的检测(以下称精确角落扫描)。图12是表示基于控制电路301的指示位置的检测处理流程的一个例子的流程图。在该例中，首先，控制电路301在由传感器基板230的Y方向的两个周边部的区域 A部(上下的区域A部)以及区域C部构成的区域中，使该区域内的X线圈233作为发送/ 接收的环形线圈对其进行全局扫描(步骤Si)。S卩，控制电路301使选择电路302选择位于传感器基板230的X方向的一个端部例如相距左端的距离为dx以上位置的X线圈233例如X线圈233-k作为该步骤Sl的全局扫描的最初的环形线圈。在这里，k是(与传感器基板230的X轴方向端部相距dx以内所包含的X线圈233的个数+1)以上的整数。另外，后述的k'同样也是整数。控制电路301将发送/接收切换电路303切换到发送模式，并使该X线圈233-k中通过来自信号产生电路309的信号电流。然后，经过预定时间后控制电路301将发送/接收切换电路303切换到接收模式。 然后，控制电路301在该接收模式中用采样保持电路307读取根据来自位置指示器1的磁场而流过X线圈233-k的感应电流，并从A/D转换电路308接收该数字数据。其后，控制电路301将该读取的数字数据作为对该接收模式的X线圈233-k的接收结果，暂时存储在缓存中。如上所述地完成了关于X线圈233-k的发送/接收模式之后，控制电路301控制选择电路302使其选择隔着一个或者多个例如三个的X线圈233-(k+4)。然后，对新选择的发送/接收的X线圈233-(k+4)重复上述的发送模式以及接收模式。此后以同样的方法，控制电路301在该例中以每隔三个X线圈的方式对X线圈233-(k+8)、X线圈233_(k+12)、… 将发送/接收的X线圈一直切换到相距传感器基板230的右端分离dx以上的位置的X线圈233-(N-k')，并对被选择的各发送/接收的X线圈重复进行上述的发送模式以及接收模式。如上所述，如果完成了步骤1中的全局扫描，在该例中控制电路301在由传感器基板230的X方向的两个周边部的区域B部(左右的区域B部)以及区域C部构成的区域中， 使该区域内的Y线圈234作为环形线圈对其进行全局扫描(步骤S2)。S卩，控制电路301使选择电路302选择位于传感器基板230的Y方向的一个端部例如从传感器基板230的上端分离dy以上的位置的Y线圈234例如Y线圈234_p作为该步骤S3的全局扫描的最初环形线圈。在这里ρ是(与传感器基板230的Y方向端部相距 dx区域内所包含的Y线圈234的个数+1)以上的整数。后述的ρ'同样也是整数。然后， 控制电路301将发送/接收切换电路303切换到发送模式，并使该Y线圈234-p中流过来自信号产生电路309的信号电流。然后，经过预定时间后控制电路301将发送/接收切换电路303切换到接收模式。 然后，控制电路301在该接收模式中用采样保持电路307保持根据来自位置指示器1的磁场而流过Y线圈234-p的感应电流，并从A/D转换电路308接收其数字数据。其后，控制电路301将该接收的数字数据作为该接收模式中选择的Y线圈234-p的接收结果，暂时存储在缓存中。如上所述地完成了关于Y线圈234-p的发送/接收模式之后，控制电路301控制选择电路302使其选择隔着一个或者多个例如三个的Y线圈234-(p+4)。然后，对新选择的发送/接收的Y线圈234-(p+4)重复上述的发送模式以及接收模式。此后以同样的方法，控制电路301在该例中以每隔三个Y线圈的方式对Y线圈234-(p+8)、Y线圈234_(ρ+12)、… 将发送/接收的Y线圈一直切换到相距传感器基板230的下端分离dy以上的位置的Y线圈234-(M-p')，并对被选择的各发送/接收的Y线圈重复进行上述的发送模式以及接收模式。如上所述如果完成了步骤S2中的全局扫描，则控制电路301参照步骤Sl的全局扫描中暂时存储的关于各X线圈233的接收结果以及在步骤S2的全局扫描中暂时存储的关于各Y线圈234的接收结果，判断是否存在表示有效值的接收结果(步骤S3)。在该步骤S3中，如果判断为没有表示有效值的接收结果，则控制电路301对传感器基板230的4个角的区域D部进行发送线圈为辅助用线圈235的粗略角落扫描(步骤 S4)。S卩，在该步骤S4中，控制电路301使选择电路302选择例如左上角的辅助用线圈 235-1作为该步骤S4的粗略角落扫描的最初的环形线圈。然后，控制电路301将发送/接收切换电路303切换到发送模式，并在该辅助用线圈235-1中流过来自信号产生电路309 的信号电流。然后，经过预定时间之后控制电路301将发送/接收切换电路303切换到接收模式，并且控制选择电路302选择一个通过该左上角区域D部的X线圈233或者Y线圈234。 而且，控制电路301在该接收模式中利用采样保持电路307保持根据来自位置指示器1的磁场在由选择电路302选择的X线圈233或者Y线圈234中流过的感应电流，并从A/D转换电路308接收该数字数据。然后，控制电路301将该接收的数字数据作为在该接收模式中选择的X线圈233或者Y线圈234的接收结果暂时存储在缓存中。在该步骤S4的粗略角落扫描中，完成接收模式之后，控制电路301控制选择电路 302，以再次选择辅助用线圈235-1，并执行上述的发送模式。然后，完成发送模式之后控制电路301控制选择电路302，以选择另外一个通过该左上角区域D部的X线圈233或者Y线圈234，并执行上述的接收模式。然后，反复进行以辅助用线圈235-1作为发送线圈，并以通过左上角的区域D部的不同的一个X线圈233或者234作为接收线圈的发送/接收模式，之后控制电路301例如对右上角的区域D部执行粗略角落扫描。即，控制电路301进行控制，以反复进行以辅助用线圈235-2作为发送线圈，并以通过右上角的区域D部的不同的一个X线圈233或者234 作为接收线圈的发送/接收模式。然后，如果完成了对该右上角的区域D部的粗略角落扫描，则控制电路301对左下角的区域D部执行反复进行以辅助用线圈235-3作为发送线圈，并以通过左下角的区域D 部的不同的一个X线圈233或者Y线圈234作为接收线圈的发送/接收模式的粗略角落扫描。接下来，如果完成了对该左下角的区域D部的粗略角落扫描，则控制电路301对右下角的区域D部执行反复进行以辅助线圈235-4作为发送线圈，并以通过左下角的区域D 部的不同的一个X线圈233或者Y线圈234作为接收线圈的发送/接收模式的粗略角落扫描。至此，完成了该步骤4的粗略角落扫描。另外，在上述说明中步骤S4的粗略角落扫描中，在4个角的各区域D部切换接收线圈，多次反复进行发送模式和接收模式。但是，由于区域D部的大小比较狭窄，因此在各区域D部的步骤S4的粗略角落扫描中，可以不反复进行发送模式和接收模式，而只进行一次发送模式和接收模式。如上所述如果完成了步骤S4中的粗略角落扫描，则控制电路301参照暂时存储在缓存中的关于各X线圈233或者Y线圈234的接收结果，判断是否存在表示有效值的接收结果(步骤S5)。在该步骤S5中，如果判断为不存在表示有效值的接收结果，则控制电路301返回到步骤Si，重复进行该步骤Sl以后的处理。另一方面，如果在步骤S3中判断为存在表示有效值的接收结果，则控制电路301
14通过判断该接收结果表示有效值的X线圈233、Y线圈234，以判断进行部分扫描的区域，并执行部分扫描(步骤S6)。在这里，在接收结果表示有效值的线圈为X线圈233以及Y线圈234两者时，应进行部分扫描的区域至少含有区域C部。而且，X线圈233以及Y线圈234两者的接收结果都表示有效值的情况下，接收结果表示有效值的X线圈233为一个区域B部附近的X线圈233时，控制电路301将包含区域C部和该一个区域B部的区域判断为应进行部分扫描的区域。在区域B部中，如图10所示，发送线圈应是Y线圈234。因此，控制电路301只将Y线圈234作为发送线圈，并以X线圈233和Y线圈234作为接收线圈进行切换，并且执行所判断的区域中的部分扫描，检测出上述位置指示器1的指示位置。并且，X线圈233以及Y线圈234两者的接收结果都表示有效值的情况下，接收结果表示有效值的Y线圈234为一个区域A部附近的Y线圈234时，控制电路301将包含区域C部和该一个区域A部的区域判断为应进行部分扫描的区域。在区域A部中，如图10所示，发送线圈应是X线圈233。因此，控制电路301只将X线圈233作为发送线圈，并以X线圈233和Y线圈234作为接收线圈进行切换，并且执行所判断的区域中的部分扫描，检测出上述位置指示器1的指示位置。并且，X线圈233以及Y线圈234两者的接收结果都表示有效值的情况下，表示接收结果为有效值的判断结果的X线圈233为一个区域B部附近的X线圈233，且表示接收结果为有效值的判断结果的Y线圈234为与上述一个区域B部相邻的一个区域A部附近的 Y线圈234时，控制电路301将包含同时和上述一个区域B部以及上述一个区域A部相接的区域D部的区域判断为应进行部分扫描的区域。在区域D部中，如图10所示，发送线圈应是辅助用线圈235。因此，控制电路301只将辅助用线圈235作为发送线圈，并以X线圈 233和Y线圈234作为接收线圈进行切换，并且执行所判断的区域中的部分扫描，检测出上述位置指示器1的指示位置。而且，X线圈233以及Y线圈234两者的接收结果都表示有效值的情况下，除上述情况以外的情况下，控制电路301只将区域C部判断为应进行部分扫描的区域。在区域C 部中，如图10所示，对发送线圈没有限制，可以使用X线圈233和Y线圈中的任何一个。因此，控制电路301在所判断的区域中，例如首先对每一个X线圈233执行发送模式，其后对每一个Y线圈234执行发送模式。然后，控制电路301根据暂时存储的各X线圈233的接收结果以及各Y线圈234的接收结果，生成位置指示器1的位置数据并输出。完成该步骤S6之后，控制电路301回到步骤Si，并反复进行该步骤Sl以后的处理。并且，在步骤S5中判断为存在表示有效值的接收结果时，控制电路301判断出该接收结果表示有效值的X线圈233以及/或者Y线圈234，以判断进行精确角落扫描的区域，并执行精确角落扫描(步骤S7)。这时，首先判断出4个角的区域D部中的任一个，在该判断的一个区域D部中判断出进一步进行精确角落扫描的区域。也可以将判断的区域D部的整个区域都判断为进行精确角落扫描的区域。在该步骤S7的精确角落扫描中，发送线圈始终为辅助用线圈，接收线圈在X线圈 233和Y线圈234中切换。然后，控制电路301根据暂时存储在缓存中的各X线圈233的接收结果以及各Y线圈234的接收结果，生成位置指示器1的位置数据并输出。另外，以上的环形线圈的选择控制是一个例子而已，不限定于该例。例如可以使上述例子中的步骤S2的全局扫描在步骤Sl的全局扫描之前进行。并且，在上述的例子中，在执行步骤Sl的全局扫描以及步骤S2的全局扫描之后， 可以过渡到部分扫描。但是，也可以采用如下方式依次执行步骤Sl以及步骤S2的全局扫描和步骤S4的粗略角落扫描，然后根据这些全局扫描以及粗略角落扫描中暂时存储的各X 线圈233的接收结果以及各Y线圈234的接收结果进行综合判断，以确定进行部分扫描或者精确角落扫描的区域，并执行该部分扫描或者精确角落扫描。并且，也可以将步骤S4的粗略角落扫描放在步骤Sl的全局扫描或者步骤S2的全局扫描之前进行。再者，也可以在步骤Sl的全局扫描或步骤S2的全局扫描中途进行步骤 S4的粗略角落扫描。并且，上述的例子是将全局扫描和部分扫描或者粗略角落扫描和精确角落扫描组合的方法，但是也可以是不执行全局扫描及粗略角落扫描，而依次切换环形线圈进行指示位置检测。但是，这时必须要考虑图10所示的每一个区域中可以使用的发送线圈。[传感器部23的其他结构例]如图4以及图5所示，上述实施方式的位置检测装置2的传感器部23中辅助用线圈设置在双层印刷电路基板的中间，但是作为传感器部23的结构不限定于上述的例子。图13是表示传感器部23的其他结构例之一的图。在该例子中，在1个双面印刷电路基板236的表面侧，通过1层或者多层的印刷图形形成了多个X线圈233-1、233-2^·· 233-N，并且在该印刷电路基板236的背面侧，通过一层或者多层的印刷图形形成了多个Y 线圈 234-1、234-2、...234-M。而且，在该例子中在小型印刷电路基板237-1、237-2、237-3、237-4的各表面通过印刷图形分别形成了辅助用线圈235-1、235-2、235-3、235-4。而且，将分别形成有辅助用线圈 235-1、2；35-2、2；35-3、2；35-4 的四个小型印刷电路基板 237_1、237-2、237-3、237_4 贴合配置在双面印刷电路基板236的四角。另外，除了四个小型的印刷电路基板，还可以使用和双面印刷电路基板236的周边部相对应的框形状的印刷电路基板。即，图14是表示该情况的传感器部23的结构例的图。图14㈧是该例的传感器部23的俯视图，图14⑶是图14㈧中的X-X剖视图。如该图14所示，该例的传感器部23具备双面印刷电路基板236，其在表面上形成有多个X线圈233，在背面形成有多个Y线圈234。而且，在该双面印刷电路基板236的例如表面上贴合有和传感器部23的周边部相对应的框形状的印刷电路基板238。在该框形状的印刷电路基板238的四角，通过印刷图形分别形成有辅助用线圈235-1、235-2、235-3、 235-4。其中，在图14中双面印刷电路基板236与框形状的印刷电路基板238相比向外侧伸出的部分是设有X线圈233以及Y线圈234的引导端子部的部分。在上述的实施方式中，辅助用线圈只设置在传感器部23的区域D部的四角。但是辅助用线圈也可以设置在传感器部23的周边部即区域A部及区域B部。图15表示在周边部即区域A部及区域B部也设置了辅助用线圈235的传感器部23的一个例子。S卩，与图14的例子同样地，该图15的例子的传感器部具备在形成有X线圈233以及Y线圈的双面印刷电路基板236的表面贴合有框形状的印刷电路基板238的传感器基板。而且，在框形状的印刷电路基板238上形成有满足上述(式1)的形状以及大小的辅助用线圈。在图15的例子中，在框形状的印刷电路基板238上，在传感器部23的四角区域D 部形成有上述的辅助用线圈235-1、235-2、235-3、235-4，并且在区域A部以及区域B部隔着预定间隔形成有与辅助用线圈235-1 235-4相同形状以及相同大小的辅助用线圈239。例如在上述的实施方式中，不仅在全局扫描中，在部分扫描中同样在区域A部将X 线圈233作为发送线圈使用，并且在区域B部中将Y线圈234作为发送线圈使用。而使用图15例子的传感器部的情况下，在区域A部及区域B部的部分扫描中，以各辅助用线圈239 作为发送线圈。S卩，在部分扫描中，上下的区域A部中的一个、左右的区域B部中的一个分别作为搜索区域即可。在图15的例子中，通过将设置在区域A部及区域B部的辅助用线圈239作为发送线圈使用，可以高效率地实施部分扫描。并且，如上所述很多情况下在传感器部23的周围附近配置有预定的电路(IC等)， 因此受来自这些电路的噪声的影响，在传感器部23的周边部，基于感应磁场的耦合会减弱。例如在位置检测平面的一部分设有IXD(Liquid Crystal Display)的情况下，在传感器部23的周围附近设置有背光驱动用电路。因此，以往在以传感器部的周边部的X线圈以及Y线圈作为发送线圈而使用的情况下，需要加大励磁用发送电流，这是发生漏磁通的无用辐射问题的一个原因。但是，在图15的例子的情况下，由于使用了比X线圈及Y线圈小型的辅助用线圈 239作为发送线圈，因此即使在辅助用线圈239中流过考虑了传感器部23周围的外部电路的影响的较大的励磁用发送电流，由于漏磁通的量小，也可以抑制为不会成为问题的强度。另外，在区域A部及区域B部搜索位置指示器的指示位置时，如上述例子所示，当然也可以使用X线圈233及Y线圈234并配合使用辅助用线圈239。这种情况下，可以通过辅助用线圈239产生考虑了传感器部23周围的外部电路的影响的适当的磁场。另外，区域A部及区域B部等传感器部周边部的辅助用线圈239可以不像图15所示那样设置在各区域A部及区域B部的整体上，而是只设置在传感器部23周围的外部电路的影响强烈的区域。另外，在上述的实施方式中在传感器部设置了多个辅助用线圈，但也可以设置一个。
权利要求
1.一种位置检测装置，其特征在于，具备传感器部，具备在第1方向上排列配置的多个第1环形线圈和在与上述第1方向交叉的第2方向上排列配置的多个第2环形线圈；轭铁片，相对于上述传感器部配置在位置指示器的相反侧； 辅助用环形线圈，配置在上述传感器部的角落部；信号发送部，用于向上述第1环形线圈或上述第2环形线圈或上述辅助用环形线圈发送信号，以产生在上述位置指示器的线圈中感应生成感应电流的磁场；和控制部，选择上述第1环形线圈、上述第2环形线圈及上述辅助用环形线圈中的任一个，并且进行控制，以向上述第1环形线圈或上述第2环形线圈或上述辅助用环形线圈发送来自上述信号发送部的信号，或者使上述第1环形线圈或上述第2环形线圈或上述辅助用环形线圈接收来自上述位置指示器的信号。
2.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，上述控制部控制上述传感器部的周边部中与上述第1方向垂直的周边部上所配置的上述第1环形线圈和与上述第2方向垂直的周边部上所配置的上述第2环形线圈，以作为用于接收来自上述位置指示器的信号的环形线圈而动作。
3.根据权利要求2所述的位置检测装置，其特征在于，上述传感器部的周边部中、除了垂直于上述第1方向的周边部与垂直于上述第2方向的周边部相重叠的部分以外，上述控制部向上述第2环形线圈发送来自上述信号发送部的信号而励磁，从而在与上述第1方向垂直的周边部向上述位置指示器提供磁场，并且，向上述第1环形线圈发送来自上述信号发送部的信号而励磁，从而在与上述第2方向垂直的周边部向上述位置指示器提供磁场。
4.根据权利要求1或2所述的位置检测装置，其特征在于，上述第1环形线圈和上述第2环形线圈包括长边和端部，上述辅助用环形线圈的最靠近上述传感器部的端部的线圈线材的长度比最短的上述长边的长度短。
5.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于， 上述传感器部是四边形形状，上述辅助用环形线圈配置在上述传感器部的四角的角落部。
6.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，上述辅助用环形线圈配置在上述传感器部的角落部以及周边部。
7.根据权利要求2或3所述的位置检测装置，其特征在于，在上述传感器部的周边部，从与上述第1方向垂直的一个周边部上所配置的上述第1 环形线圈开始，由上述信号发送部向相邻的其他上述第1环形线圈发送上述信号，从而朝向另一个周边部依次励磁，并且，从与上述第2方向垂直的一个周边部上所配置的上述第2环形线圈开始，由上述信号发送部向相邻的其他第2环形线圈发送上述信号，从而朝向另一个周边部依次励磁， 进一步，由上述信号发送部向上述辅助用环形线圈发送上述信号而励磁。
8.—种传感器基板，其特征在于，配置有多个第1环形线圈，排列配置在第1方向上，进行产生磁场或者检测来自外部的磁场的动作；多个第2环形线圈，排列配置在与上述第1方向交叉的第2方向上，进行产生磁场或者检测来自外部的磁场的动作；和辅助用环形线圈，配置在配置有上述第1环形线圈和上述第2环形线圈的区域的角落部。
9.根据权利要求8所述的传感器基板，其特征在于，配置有上述第1环形线圈和上述第2环形线圈的区域是四边形形状， 上述辅助用环形线圈配置在上述区域的四角的角落部。
10.一种位置输入装置，其特征在于，具备 位置指示器，具有至少一个线圈；和位置检测装置，具有由位置指示器指示的检测面，检测上述位置指示器所指示的位置， 上述位置检测装置具备传感器部，具备在第1方向上排列配置的多个第1环形线圈和在与上述第1方向交叉的第2方向上排列配置的多个第2环形线圈；轭铁片，相对于上述传感器部配置在位置指示器的相反侧； 辅助用环形线圈，配置在上述传感器部的角落部；信号发送部，用于向上述第1环形线圈或上述第2环形线圈或上述辅助用环形线圈发送信号，以产生在上述位置指示器的线圈中感应生成感应电流的磁场；和控制部，进行切换以选择上述第1环形线圈、上述第2环形线圈及上述辅助用环形线圈中的任一个，并且进行控制，以向通过切换而选择的上述第1环形线圈或上述第2环形线圈或上述辅助用环形线圈中的任一个发送来自上述信号发送部的信号或者接收来自上述位置指示器的信号。
全文摘要
一种位置检测装置、位置输入装置及传感器基板，能够减少漏磁通。传感器部(23)具备在第1方向上排列配置的多个第1线圈(233)和在与第1方向交叉的第2方向上排列配置的多个第2线圈(234)。相对于传感器部在位置指示器的相反侧配置有轭铁片。信号产生部(25)为了产生能够在位置指示器的线圈上感应产生感应电流的磁场，向第1环形线圈或者第2环形线圈发送信号。在传感器部(23)的角落部配置有辅助用环形线圈。
文档编号G06F3/046GK102200873SQ201110072579
公开日2011年9月28日 申请日期2011年3月22日 优先权日2010年3月25日
发明者北原德之, 朝克 申请人:株式会社和冠