DE102020119713A1 - Stylus und integrierte schaltung - Google Patents

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Abstract

Bereitgestellt wird ein Stylus zur Verwendung in Verbindung mit einem elektronischen Gerät, das einen kapazitiven Berührungssensor aufweist, der eine Sensorelektrodengruppe beinhaltet, die in einer planaren Form angeordnet ist. Der Stylus beinhaltet: ein Gehäuse, das verwendet wird, um ein Referenzpotential bereitzustellen; eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, die sich von der ersten Elektrode unterscheidet; eine erste Empfangsschaltung, die an das Gehäuse geerdet ist und so konfiguriert ist, dass sie ein Sendesignal empfängt, das von dem elektronischen Gerät über eine elektrostatische Kopplung gesendet wird, die zwischen der ersten Elektrode und der Sensorelektrodengruppe gebildet wird; eine zweite Empfangsschaltung, die an das Gehäuse geerdet ist und so konfiguriert ist, dass sie das von dem elektronischen Gerät gesendete Sendesignal über eine elektrostatische Kopplung empfängt, die zwischen der zweiten Elektrode und der Sensorelektrodengruppe gebildet wird; und eine Steuerschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Empfangssteuerung der ersten Empfangsschaltung und der zweiten Empfangsschaltung durchführt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Stylus, der in Verbindung mit einem elektronischen Gerät verwendet wird, das einen kapazitiven Berührungssensor aufweist, der eine in einer planaren Form angeordnete Sensorelektrodengruppe beinhaltet, sowie eine integrierte Schaltung, die zur Steuerung des Stylus verwendet wird.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Es ist ein Positionsdetektionssystem bekannt, das einen aktiven Stylus (im Folgenden einfach als ein „Stylus“ bezeichnet) als einen Positionsanzeiger von einem Typ mit einer eingebauten Leistungsversorgung und ein elektronisches Gerät mit einem Berührungssensor beinhaltet. Bei dieser Art von System werden Signale zwischen dem Stylus und dem elektronischen Gerät gesendet und empfangen, um Daten auszutauschen oder um eine Steuerung zu synchronisieren. Um zwei Typen von Signalen zu unterscheiden, wird im Folgenden ein Signal von dem elektronischen Gerät als ein „Uplink-Signal“ bezeichnet und ein Signal von dem Stylus als ein „Downlink-Signal“ bezeichnet.
  • Der Stylus empfängt das Uplink-Signal über eine elektrostatische Kopplung, die zwischen einer an einer Stiftspitze bereitgestellten Elektrode und einer Sensorelektrodengruppe, die einen Teil des Berührungssensors bildet, gebildet wird, und der Stylus wandelt das Uplink-Signal über eine Empfangsschaltung in ein digitales Signal um. Dadurch erhält der Stylus Daten, die von dem elektronischen Gerät geliefert werden. Wenn beispielsweise der menschliche Körper eines Benutzers die Berührungsfläche des elektronischen Geräts berührt, kann eine elektrostatische Kopplung zwischen dem menschlichen Körper des Benutzers und der Sensorelektrodengruppe gebildet werden. Das in dem menschlichen Körper induzierte Uplink-Signal kann das Potential des menschlichen Körpers verändern.
  • Insbesondere, wenn angenommen wird, dass [1] das Referenzpotential des Stylus auf das Potential eines Stylus-Gehäuses eingestellt ist, [2] der Benutzer sich in einem Zustand befindet, in dem er den Stylus hält, und [3] das Uplink-Signal in der Elektrode des Stylus induziert wird, in einem Fall, in dem [4] das Uplink-Signal in einem Kontaktabschnitt des menschlichen Körpers induziert werden kann, und [5] die relativen Positionen und die Lagebeziehung zwischen der Elektrode des Stylus und dem Kontaktabschnitt des menschlichen Körpers bestimmte Bedingungen erfüllen, können Fluktuationen des Referenzpotentials an einem Erdungsanschluss der Empfangsschaltung des Stylus auftreten, um mit dem Detektionsbetrieb des Uplink-Signals zu interferieren. Infolgedessen kann das in der Elektrode des Stylus induzierte Uplink-Signal aufgrund der Fluktuationen des Referenzpotentials vorübergehend undetektierbar werden.
  • 18A und 18B sind Diagramme, die schematisch einen Zustand veranschaulichen, in dem das Uplink-Signal vorübergehend undetektierbar wird. Genauer gesagt zeigt 18A eine Konfiguration einer Empfangsschaltung 1, und 18B zeigt zeitliche Änderungen von Signalpegeln, die an Knoten 4 und 5 in 18A gemessen werden.
  • Wie in 18A dargestellt, wird ein Beispielfall angenommen, in dem eine Elektrode 2 mit einem Eingangsanschluss der Empfangsschaltung 1 verbunden ist und ein Erdungsanschluss der Empfangsschaltung 1 an einem Gehäuse 3 geerdet (oder Masse-verbunden) ist. Wie aus 18B ersichtlich ist, bleibt ein GND-Potential an Knoten 5 auf einem im Wesentlichen festen Signalpegel, wenn der menschliche Körper nicht in Kontakt mit der Berührungsfläche ist (zu dem Timing des Empfangs eines ersten Bits und eines zweiten Bits). Andererseits, wenn der menschliche Körper in Kontakt mit der Berührungsfläche ist (zu dem Timing des Empfangs eines dritten Bits und eines vierten Bits), variiert das GND-Potential an Knoten 5 bezüglich des Signalpegels entsprechend der Wellenform des Uplink-Signals an Knoten 4. Infolgedessen tritt ein Phänomen auf, bei dem das dritte Bit nicht korrekt empfangen werden kann, so dass das Uplink-Signal nicht detektiert werden kann.
  • Das japanische offengelegte Patent Nr. 2019-091442 offenbart eine Sensorsteuerung, die so die Ansteuerung der Sensorelektrodengruppe steuert, um zusammen mit dem Uplink-Signal ein Unterdrückungssignal zu senden, wobei das Unterdrückungssignal das Auftreten des Uplink-Signals an dem Erdungsanschluss der Empfangsschaltung des Stylus unterdrücken soll.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG
  • Das japanische offengelegte Patent Nr. 2019-091442 beschreibt nur den Betrieb auf der Seite des elektronischen Geräts, um das oben beschriebene Problem zu adressieren, und bietet keine Lösungen auf der Seite des Stylus.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung richtet sich auf die Bereitstellung eines Stylus und einer integrierten Schaltung, die den vorübergehend undetektierbaren Zustand des in der Elektrode induzierten Signals unterdrücken können, der durch Fluktuationen des Referenzpotentials verursacht wird, die durch das in dem menschlichen Körper induzierte Signal verursacht werden.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Stylus bereitgestellt zur Verwendung in Verbindung mit einem elektronischen Gerät mit einem kapazitiven Berührungssensor, der eine Sensorelektrodengruppe beinhaltet, die in einer planaren Form angeordnet ist. Der Stylus beinhaltet: ein Gehäuse, das zur Bereitstellung eines Referenzpotentials verwendet wird; eine erste Elektrode; eine zweite Elektrode, die sich von der ersten Elektrode unterscheidet; und eine erste Empfangsschaltung, die an das Gehäuse geerdet ist. Die erste Empfangsschaltung empfängt ein Sendesignal, das von dem elektronischen Gerät über eine elektrostatische Kopplung gesendet wird, die zwischen der ersten Elektrode und der Sensorelektrodengruppe gebildet wird. Der Stylus beinhaltet auch eine zweite Empfangsschaltung, die an das Gehäuse geerdet ist. Die zweite Empfangsschaltung empfängt das von dem elektronischen Gerät gesendete Sendesignal über eine elektrostatische Kopplung, die zwischen der zweiten Elektrode und der Sensorelektrodengruppe gebildet wird. Der Stylus beinhaltet ferner eine Steuerschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Empfangssteuerung der ersten Empfangsschaltung und der zweiten Empfangsschaltung durchführt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine integrierte Schaltung bereitgestellt, um einen Betrieb eines Stylus zu steuern, wobei der Stylus ein Gehäuse, das zur Bereitstellung eines Referenzpotentials verwendet wird, eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, die sich von der ersten Elektrode unterscheidet, beinhaltet. Der Stylus dient zur Verwendung in Verbindung mit einem elektronischen Gerät mit einem kapazitiven Berührungssensor, der eine Sensorelektrodengruppe beinhaltet, die in einer planaren Form angeordnet ist. Die integrierte Schaltung beinhaltet eine erste Empfangsschaltung, die an das Gehäuse geerdet ist und so konfiguriert ist, dass sie ein Sendesignal empfängt, das von dem elektronischen Gerät über eine elektrostatische Kopplung gesendet wird, die zwischen der ersten Elektrode und der Sensorelektrodengruppe gebildet wird. Die integrierte Schaltung beinhaltet eine zweite Empfangsschaltung, die an das Gehäuse geerdet ist und so konfiguriert ist, dass sie das von dem elektronischen Gerät gesendete Sendesignal über eine elektrostatische Kopplung empfängt, die zwischen der zweiten Elektrode und der Sensorelektrodengruppe gebildet wird. Die integrierte Schaltung beinhaltet eine Steuerschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Empfangssteuerung der ersten Empfangsschaltung und der zweiten Empfangsschaltung durchführt.
  • Wenn der menschliche Körper eines Benutzers beispielsweise die Berührungsfläche des elektronischen Geräts berührt, kann eine elektrostatische Kopplung zwischen dem menschlichen Körper und der Sensorelektrodengruppe gebildet werden, und das Sendesignal von dem elektronischen Gerät kann in dem Kontaktabschnitt des menschlichen Körpers induziert werden. Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist die erste Empfangsschaltung bereitgestellt, um ein in der ersten Elektrode induziertes Signal zu empfangen, und die zweite Empfangsschaltung ist bereitgestellt, um ein in der zweiten Elektrode induziertes Signal zu empfangen, wobei die relativen Positionen und die Lagebeziehung zwischen der ersten Elektrode und dem Kontaktabschnitt des menschlichen Körpers sich von den relativen Positionen und der Lagebeziehung zwischen der zweiten Elektrode und dem Kontaktabschnitt des menschlichen Körpers unterscheiden. Somit kann das Sendesignal jeweils von der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode eingegeben werden, die verschiedene relative Positionen und Lagebeziehungen in Bezug auf den Kontaktabschnitt des Körpers haben.
  • Da die erste Empfangsschaltung und die zweite Empfangsschaltung an das Gehäuse geerdet sind, das ein gemeinsames Referenzpotential bereitstellt, können die jeweiligen Wirkungen von Fluktuationen des Referenzpotentials, die durch das in dem menschlichen Körper induzierte Signal verursacht werden, auf die erste und die zweite Empfangsschaltung räumlich oder zeitlich gegeneinander versetzt oder verschoben sein. Selbst wenn daher eine subtile Gleichgewichtsänderung zwischen der Elektrode des Stylus und dem Kontaktabschnitt des menschlichen Körpers zu einer lokalen oder plötzlichen Fehlfunktion einer der zwei Empfangsschaltungen führt, besteht eine erhöhte Möglichkeit, dass die andere der zwei Empfangsschaltungen ordnungsgemäß wie gewünscht funktioniert. Auf diese Weise lässt sich die Möglichkeit unterdrücken, dass das in der Elektrode induzierte Signal aufgrund der Fluktuationen des Referenzpotentials vorübergehend undetektierbar wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Stylus bereitgestellt zur Verwendung in Verbindung mit einem elektronischen Gerät mit einem kapazitiven Berührungssensor, der eine Sensorelektrodengruppe beinhaltet, die in einer planaren Form angeordnet ist. Der Stylus beinhaltet: ein Gehäuse, das zur Bereitstellung eines Referenzpotentials verwendet wird; eine erste Elektrode; eine zweite Elektrode, die sich von der ersten Elektrode unterscheidet; und eine Empfangsschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie ein Sendesignal empfängt, das von dem elektronischen Gerät über eine elektrostatische Kopplung, die zwischen der ersten Elektrode und der Sensorelektrodengruppe gebildet wird, und eine elektrostatische Kopplung, die zwischen der zweiten Elektrode und der Sensorelektrodengruppe gebildet wird, gesendet wird. Die Empfangsschaltung beinhaltet eine erste Verstärkerschaltung, die an das Gehäuse geerdet ist und so konfiguriert ist, dass sie ein in der ersten Elektrode induziertes Signal verstärkt, und eine zweite Verstärkerschaltung, die sich von der ersten Verstärkerschaltung unterscheidet. Die zweite Verstärkerschaltung ist an das Gehäuse geerdet und so konfiguriert, dass sie ein in der zweiten Elektrode induziertes Signal verstärkt. Der Stylus beinhaltet eine Steuerschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Empfangssteuerung der Empfangsschaltung durchführt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine integrierte Schaltung bereitgestellt, um einen Betrieb eines Stylus zu steuern, wobei der Stylus ein Gehäuse, das zur Bereitstellung eines Referenzpotentials verwendet wird, eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, die sich von der ersten Elektrode unterscheidet, beinhaltet. Der Stylus dient zur Verwendung in Verbindung mit einem elektronischen Gerät mit einem kapazitiven Berührungssensor, der eine Sensorelektrodengruppe beinhaltet, die in einer planaren Form angeordnet ist. Die integrierte Schaltung beinhaltet: eine Empfangsschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie ein Sendesignal empfängt, das von dem elektronischen Gerät über eine elektrostatische Kopplung, die zwischen der ersten Elektrode und der Sensorelektrodengruppe gebildet wird, und über eine elektrostatische Kopplung, die zwischen der zweiten Elektrode und der Sensorelektrodengruppe gebildet wird, gesendet wird. Die Empfangsschaltung beinhaltet eine erste Verstärkerschaltung, die an das Gehäuse geerdet ist und so konfiguriert ist, dass sie ein in der ersten Elektrode induziertes Signal verstärkt, und eine zweite Verstärkerschaltung, die sich von der ersten Verstärkerschaltung unterscheidet. Die zweite Verstärkerschaltung ist an das Gehäuse geerdet und so konfiguriert, dass sie ein in der zweiten Elektrode induziertes Signal verstärkt. Die integrierte Schaltung beinhaltet eine Steuerschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Empfangssteuerung der Empfangsschaltung durchführt.
  • Wenn der menschliche Körper eines Benutzers beispielsweise die Berührungsfläche des elektronischen Geräts berührt, kann eine elektrostatische Kopplung zwischen dem menschlichen Körper und der Sensorelektrodengruppe gebildet werden, und das Sendesignal von dem elektronischen Gerät kann in dem Kontaktabschnitt des menschlichen Körpers induziert werden. Gemäß der vorliegenden Offenbarung sind die erste Verstärkerschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie das in der ersten Elektrode induzierte Signal verstärkt, und die zweite Verstärkerschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie das in der zweiten Elektrode induzierte Signal verstärkt, innerhalb der Empfangsschaltung bereitgestellt, so dass das Sendesignal jeweils von der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode eingegeben werden kann, die verschiedene relative Positionen und Lagebeziehungen in Bezug auf den Kontaktabschnitt des menschlichen Körpers haben.
  • Da die erste Verstärkerschaltung und die zweite Verstärkerschaltung an das Gehäuse geerdet sind, das ein gemeinsames Referenzpotential bereitstellt, können die jeweiligen Wirkungen von Fluktuationen des Referenzpotentials, die durch das in dem menschlichen Körper induzierte Signal verursacht werden, auf die erste und die zweite Verstärkerschaltung räumlich oder zeitlich gegeneinander versetzt oder verschoben sein. Selbst wenn daher eine subtile Gleichgewichtsänderung zwischen der Elektrode des Stylus und dem Kontaktabschnitt des menschlichen Körpers zu einer lokalen oder plötzlichen Fehlfunktion einer der zwei Verstärkerschaltungen führt, besteht eine erhöhte Möglichkeit, dass die andere der zwei Verstärkerschaltungen ordnungsgemäß wie gewünscht funktioniert. Auf diese Weise lässt sich die Möglichkeit unterdrücken, dass das in der Elektrode induzierte Signal aufgrund der Fluktuationen des Referenzpotentials vorübergehend undetektierbar wird.
  • Die vorliegende Offenbarung bietet Lösungen zur Unterdrückung des vorübergehend undetektierbaren Zustands des in der Elektrode induzierten Signals, der durch Fluktuationen des Referenzpotentials verursacht wird, die durch das in dem menschlichen Körper induzierte Signal verursacht werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein allgemeines Konfigurationsdiagramm eines Positionsdetektionssystems, das einen Stylus gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einschließt;
    • 2 ist ein schematisches Diagramm eines elektronischen Geräts und des in 1 dargestellten Stylus;
    • 3 ist ein Diagramm, das schematisch ein Detektionsergebnis eines Uplink-Signals entsprechend der Position des Stylus darstellt;
    • 4 ist ein Diagramm, das schematisch eine innere Struktur des Stylus aus 1 und 2 darstellt;
    • 5 ist ein Blockdiagramm einer Leiterplatte, die in 4 dargestellt ist;
    • 6 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer ersten Empfangsschaltung in 5 darstellt;
    • 7 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer zweiten Empfangsschaltung in 5 darstellt;
    • 8 ist ein Diagramm, das eine Beispielschaltungskonfiguration in einem Berührungs-IC aus 1 und 2 darstellt;
    • 9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Uplink-Signals darstellt;
    • 10 ist ein Diagramm, das schematisch Wirkungen der ersten Ausführungsform darstellt;
    • 11 ist ein Diagramm, das schematisch Wirkungen der ersten Ausführungsform darstellt;
    • 12 ist ein Blockdiagramm einer Leiterplatte, die in einem Stylus gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthalten ist;
    • 13 ist ein Diagramm, das ein erstes Beispiel für eine Konfiguration eines ersten Empfangssystems und eines zweiten Empfangssystems darstellt;
    • 14 ist ein Diagramm, das ein erstes Beispiel für eine Konfiguration einer Verarbeitungsschaltung darstellt;
    • 15 ist ein Diagramm, das ein zweites Beispiel für die Konfiguration des ersten Empfangssystems und des zweiten Empfangssystems darstellt;
    • 16 ist ein Diagramm, das ein zweites Beispiel für die Konfiguration der Verarbeitungsschaltung darstellt;
    • 17A und 17B sind Diagramme, die ein weiteres Beispiel für Verbindungen zwischen Elektroden und Empfangsschaltungen darstellen; und
    • 18A und 18B sind Diagramme, die den vorübergehend undetektierbaren Zustand eines Uplink-Signals schematisch darstellen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Erste Ausführungsform
  • Ein Stylus und eine integrierte Schaltung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung werden unter Bezugnahme auf 1 bis 11 beschrieben.
  • Allgemeine Konfiguration des Positionsdetektionssystems 10
  • 1 ist ein allgemeines Konfigurationsdiagramm eines Positionsdetektionssystems 10, das einen Stylus 16 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einschließt. Das Positionsdetektionssystem 10 beinhaltet ein elektronisches Gerät 14 mit einer Berührungsdetektionsfläche (im Folgenden als eine Berührungsfläche 12 bezeichnet) und den Stylus 16, der in Verbindung mit dem elektronischen Gerät 14 verwendet wird.
  • Das elektronische Gerät 14 wird beispielsweise durch ein Tablet-Endgerät, ein Smartphone, einen Personalcomputer und so weiter gebildet. Ein Benutzer kann auf dem elektronischen Gerät 14 ein Bild zeichnen oder Zeichen schreiben, indem er den Stylus 16 mit einer Hand hält und den Stylus 16 bewegt, während er eine Stiftspitze des Stylus 16 gegen die Berührungsfläche 12 drückt.
  • Der Stylus 16 ist ein stiftartiges Zeigegerät und ist so konfiguriert, dass er bidirektional mit dem elektronischen Gerät 14 kommuniziert. Im Folgenden wird ein Signal, das das elektronische Gerät 14 an den Stylus 16 sendet, als „Uplink-Signal US“ bezeichnet, und ein Signal, das der Stylus 16 an das elektronische Gerät 14 sendet, wird als „Downlink-Signal DS“ bezeichnet. Der Stylus 16 in dem dargestellten Beispiel ist ein elektronischer Stift vom „aktiven Typ“, der aktiv ein Signal unter Verwendung elektrischer Energie erzeugt, die in dem Stylus 16 selbst gespeichert ist, und das erzeugte Signal als ein Downlink-Signal DS an das elektronische Gerät 14 sendet.
  • 2 ist ein schematisches Diagramm des elektronischen Geräts 14 und des Stylus 16 wie in 1 dargestellt. Das elektronische Gerät 14 beinhaltet einen Berührungssensor 20, einen Berührungs-IC (Integrated Circuit, integrierte Schaltung) 22, einen Host-Prozessor 24 und ein Anzeige-Panel 26.
  • Der Berührungssensor 20 ist ein kapazitiver Sensor, der so angeordnet ist, dass er auf dem Anzeige-Panel 26 überlagert ist. Der Berührungssensor 20 kann ein wechselseitig-kapazitiver Sensor oder ein selbst-kapazitiver Sensor sein. Der Berührungssensor 20 beinhaltet eine Sensorelektrodengruppe 18, die in einer planaren Form angeordnet ist, wobei die Sensorelektroden, die die Elektrodengruppe 18 bilden, entlang Anordnungsrichtungen voneinander getrennt sind. Die Sensorelektroden können aus Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder aus einem geeigneten Metall wie Kupfer, Silber, Gold oder ähnlichem ausgebildet sein. In dem Beispiel von 2 ist der Berührungssensor 20 ein Sensor vom „externen Typ“, der von außen an dem Anzeige-Panel 26 angebracht wird. Alternativ dazu kann der Berührungssensor 20 ein Sensor eines „eingebauten Typs“ sein, der einstückig mit dem Anzeige-Panel 26 ausgebildet ist (ein On-Cell-Typ oder ein In-Cell-Typ, wenn weiter klassifiziert).
  • Der Berührungs-IC 22 ist eine integrierte Schaltung, die eine Treibersteuerung des Berührungssensors 20 durchführt. Der Berührungs-IC 22 treibt den Berührungssensor 20 basierend auf einem von dem Host-Prozessor 24 gelieferten Steuersignal. Der Berührungs-IC 22 führt dabei eine „Stiftdetektionsfunktion“ zur Detektion des Zustands des Stylus 16 und eine „Berührungsdetektionsfunktion“ zur Detektion einer Berührung beispielsweise durch einen Finger des Benutzers aus.
  • Der Host-Prozessor 24 wird durch eine Verarbeitungsrechenvorrichtung gebildet, die eine CPU (Central Processing Unit), eine MPU (Micro-Processing Unit), eine GPU (Graphics Processing Unit) oder ähnliches beinhaltet. Der Host-Prozessor 24 kann verschiedene Funktionen ausführen, einschließlich Erzeugung und Wiedergabe von digitaler Tinte, Erzeugung eines Bildsignals und Steuerung von Datensendung und Datenempfang, indem er ein in einem Speicher (nicht abgebildet) gespeichertes Programm liest und ausführt.
  • Das Anzeige-Panel 26 wird beispielsweise durch ein Flüssigkristall-Panel, ein organisches EL-(Elektrolumineszenz-)Panel, elektronisches Papier oder ähnliches gebildet. Das Anzeige-Panel 26 treibt eine Mehrzahl von Pixeln durch Anlegen einer Treiberspannung an Signalleitungen in einer Matrixform, wobei die Signalleitungen in einer Zeilenrichtung und einer Spaltenrichtung angeordnet sind. Das Anzeige-Panel 26 zeigt dadurch ein Bild oder Video innerhalb eines Anzeigebereichs an.
  • Technische Sachverhalte
  • 2 ist ein Diagramm einer Ersatzschaltung, das einen Zustand veranschaulicht, in dem ein menschlicher Körper BD des Benutzers in Kontakt mit der Berührungsfläche 12 des elektronischen Geräts 14 steht. Im Folgenden wird angenommen, dass [1] ein Referenzpotential (im Folgenden auch als ein „GND-Potential“ bezeichnet) des Stylus 16 auf das Potential eines Gehäuses eingestellt ist, [2] der Benutzer sich in einem Zustand befindet, in dem er den Stylus 16 hält, und [3] das Uplink-Signal US in Elektroden des Stylus 16 induziert wird.
  • Das elektronische Gerät 14, der Stylus 16 und der menschliche Körper BD sind über elektrostatische Kopplung elektrisch miteinander verbunden. Der Stylus 16 ist mit der Sensorelektrodengruppe 18 über eine Kapazität C1 elektrisch verbunden, die an einer Position P direkt unter der Elektrode einer Stiftspitze gebildet wird. Der menschliche Körper BD ist über eine Kapazität C3 geerdet, die zwischen dem GND-Potential des Stylus 16 und einer Masse gebildet wird. Der Berührungs-IC 22 und das Anzeige-Panel 26 sind gemeinsam über eine Kapazität C4 geerdet, die zwischen dem GND-Potential des elektronischen Geräts 14 und der Masse gebildet wird.
  • Ein Erdungsanschluss einer Empfangsschaltung des Stylus 16 ist über das Gehäuse und den menschlichen Körper BD mit der Masse verbunden. Daher kann die Empfangsschaltung einen Betrieb wie gewünscht ausführen und kann das Uplink-Signal US von einem Eingangsanschluss detektieren. Der menschliche Körper BD kann jedoch mit der Sensorelektrodengruppe 18 über eine Kapazität C5 elektrisch verbunden sein, die an einer Position Q auf der Berührungsfläche 12 gebildet wird, wenn der menschliche Körper BD (beispielsweise ein Teil einer Hand, die den Stylus 16 hält) mit der Berührungsfläche 12 des elektronischen Geräts 14 in Kontakt steht. Das heißt, das in dem menschlichen Körper BD induzierte Uplink-Signal US könnte das Potential des menschlichen Körpers BD verändern.
  • Wenn die relativen Positionen und die Lagebeziehung zwischen der Elektrode des Stylus 16 und dem Kontaktabschnitt des menschlichen Körpers BD definierte Bedingungen erfüllen, können Fluktuationen des GND-Potentials an dem Erdungsanschluss der Empfangsschaltung des Stylus 16 auftreten, um mit der Detektion des Uplink-Signals US zu interferieren. Infolgedessen kann das über die Elektrode des Stylus 16 empfangene Uplink-Signal US aufgrund der Fluktuationen des GND-Potentials vorübergehend undetektierbar werden.
  • 3 ist ein Diagramm, das schematisch ein Detektionsergebnis des Uplink-Signals US entsprechend der Position des Stylus 16 darstellt. Im Folgenden wird ein Fall angenommen, in dem der Benutzer die Handfläche der linken Hand (BD) in Kontakt mit der Berührungsfläche 12 bringt und den Stylus 16 in der rechten Hand hält und entlang von Trajektorien T1 und T2 neben der linken Hand bewegt. Das elektronische Gerät 14 kann einen Strich (eine Trajektorie einer angezeigten Position des Stylus 16), der der angezeigten Position folgt, nur dann anzeigen, wenn eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem elektronischen Gerät 14 und dem Stylus 16 möglich ist. Das heißt, ein kontinuierlicher Strich kann gezeichnet werden, wenn die Empfangsschaltung des Stylus 16 das Uplink-Signal US kontinuierlich detektieren kann.
  • Der Stylus 16 empfängt das Uplink-Signal US unter Verwendung von drei Typen von Elektroden, „A“, „B“ und „A + B“. „A“ bezeichnet eine an der Stiftspitze des Stylus 16 bereitgestellte Spitzenelektrode. „B“ bezeichnet eine Ringelektrode, die sich auf der Rückseite (hinteren Seite) der Stiftspitze befindet. „A + B“ entspricht einer integralen Elektrode, die durch elektrische Verbindung der Spitzenelektrode und der Ringelektrode gebildet wird. Zur leichteren Veranschaulichung werden Zeichnungsergebnisse von Strichen unter Verwendung der drei Typen von Elektroden an Positionen angezeigt, die in vertikaler Richtung (für die Trajektorie T1) oder in horizontaler Richtung (für die Trajektorie T2) gegeneinander verschoben sind.
  • Wie aus 3 hervorgeht, sind Tendenzen des Auftretens von Unterbrechungen der Striche in den drei Typen von Zeichnungsergebnissen (durch gestrichelte Linien eingekreiste Teile) einander ähnlich, aber die Positionen und Längen der Unterbrechungen sind unterschiedlich und weisen keine Regelmäßigkeit auf. Dies liegt daran, dass eine Auslösebedingung in Bezug auf die relativen Positionen und die Lagebeziehung begrenzt ist und daher das Uplink-Signal US lokal und plötzlich aufgrund einer subtilen Gleichgewichtsänderung zwischen der Elektrode des Stylus 16 und dem Kontaktabschnitt des menschlichen Körpers BD undetektierbar werden kann.
  • Im Folgenden wird ein Verfahren beschrieben, das in der Lage ist, den vorübergehend undetektierbaren Zustand des in der Elektrode induzierten Uplink-Signals US zu unterdrücken, der durch die Fluktuationen des GND-Potentials induziert wird, die durch ein in dem menschlichen Körper BD induziertes Signal verursacht werden, wobei eine neuartige Gerätekonfiguration nur auf der Seite des Stylus 16 verwendet wird.
  • Konfiguration des Stylus 16
  • 4 ist ein Diagramm, das schematisch eine innere Struktur des Stylus 16 aus 1 und 2 darstellt. Der Stylus 16 beinhaltet einen Kern 30, eine Spitzenelektrode 32 (erste Elektrode), eine Ringelektrode 34 (zweite Elektrode), einen Stiftdruckdetektionssensor 36, eine Leiterplatte 38 (integrierte Schaltung) und eine Batterie 40.
  • Der Kern 30 ist ein stabförmiges Element, das entlang der Stiftachse des Stylus 16 angeordnet ist. Jede der Spitzenelektrode 32 und der Ringelektrode 34 wird aus einem leitfähigen Material gebildet, wie beispielsweise einem Metall oder dergleichen, oder ist eine Elektrode, die ein leitfähiges Material beinhaltet. In dem dargestellten Beispiel ist die Spitzenelektrode 32 eine konische Elektrode, die an einem Ende des Kerns 30 angebracht ist. Die Ringelektrode 34 ist eine sich verjüngende ringförmige Elektrode, deren Durchmesser zur Spitzenendseite hin allmählich abnimmt.
  • Wie in 4 dargestellt, [1] sind die Spitzenelektrode 32 und die Ringelektrode 34 an der Stiftspitze (der Spitzenseite des Gehäuses 42) bereitgestellt, [2] haben sie voneinander verschiedene Formen, [3] haben sie miteinander übereinstimmende axiale Richtungen, [4] sind sie rotationssymmetrisch in Bezug auf die Stiftachse, und [5] sind sie so angeordnet, dass sie in der axialen Stiftrichtung voneinander getrennt sind. Die Formen und die Anordnung der Spitzenelektrode 32 und der Ringelektrode 34 sind nicht auf das Beispiel von 4 beschränkt und können bei Bedarf geeignet geändert werden.
  • Der Stiftdruckdetektionssensor 36 ist physisch mit dem Kern 30 verbunden und ist so konfiguriert, dass er einen Stiftdruck detektieren kann, der auf die Spitzenendseite des Kerns 30 wirkt. Der Stiftdruckdetektionssensor 36 kann beispielsweise durch einen Kondensator mit variabler Kapazität gebildet werden, der seine Kapazität entsprechend einem Stiftdruck ändert. Die Leiterplatte 38 ist eine Platte, die eine elektrische Schaltung zur Bedienung oder Steuerung des Stylus 16 darstellt. Die Batterie 40 ist eine Leistungsversorgung, die elektronische Teile oder elektronische Elemente, die auf der Leiterplatte 38 angeordnet sind, mit Treiberleistung versorgt.
  • Der Stylus 16 beinhaltet ein Gehäuse 42, das jedes der oben beschriebenen Bestandteile beherbergt. Das röhrenförmige Gehäuse 42 wird aus einem leitfähigen Material, wie beispielsweise einem Metall oder ähnlichem, gebildet, oder beinhaltet ein leitfähiges Material. Wenn der Benutzer den Stylus 16 verwendet, hält der Benutzer den Stylus 16, während er die äußere Umfangsfläche des Gehäuses 42 berührt. Der menschliche Körper BD ist dadurch über eine Kapazität, die an dem Kontaktabschnitt des Gehäuses 42 gebildet wird, elektrisch mit dem Stylus 16 verbunden.
  • 5 ist ein Blockdiagramm der in 4 dargestellten Leiterplatte 38. Die Leiterplatte 38 beinhaltet einen Mikrocontroller (im Folgenden eine MCU 44; eine Steuerschaltung), einen ersten Schalter 46, einen zweiten Schalter 48, eine erste Empfangsschaltung 50, eine zweite Empfangsschaltung 52 und eine Sendeschaltung 54.
  • Die MCU 44 ist eine Einheit, die eine zentralisierte Steuerung jedes Teils des Stylus 16 durchführt. Die MCU 44 ist so konfiguriert, dass sie in der Lage ist, Uplink-Signale US1 und US2 von dem elektronischen Gerät 14 zu empfangen, indem sie eine gewünschte Empfangssteuerung der ersten Empfangsschaltung 50 und der zweiten Empfangsschaltung 52 durchführt. Darüber hinaus ist die MCU 44 so konfiguriert, dass sie in der Lage ist, das Downlink-Signal DS an das elektronische Gerät 14 zu senden, indem sie eine gewünschte Sendesteuerung der Sendeschaltung 54 durchführt.
  • Der erste Schalter 46 ist ein Schaltelement, das so konfiguriert ist, dass ein gemeinsamer Anschluss mit einem von einem R-Anschluss und einem T-Anschluss verbunden ist. Der gemeinsame Anschluss des ersten Schalters 46 ist mit der Spitzenelektrode 32 verbunden. Der R-Anschluss des ersten Schalters 46 ist mit einem Eingangsanschluss der ersten Empfangsschaltung 50 verbunden. Der T-Anschluss des ersten Schalters 46 ist mit einem Ausgangsanschluss der Sendeschaltung 54 verbunden. Die MCU 44 führt eine Schaltsteuerung des ersten Schalters 46 durch, um dadurch selektiv den Empfang des Uplink-Signals US1 und die Sendung des Downlink-Signals DS durchzuführen.
  • Der zweite Schalter 48 ist ein Schaltelement, das so konfiguriert ist, dass ein gemeinsamer Anschluss mit einem von einem R-Anschluss und einem T-Anschluss verbunden ist. Der gemeinsame Anschluss des zweiten Schalters 48 ist mit der Ringelektrode 34 verbunden. Der R-Anschluss des zweiten Schalters 48 ist mit einem Eingangsanschluss der zweiten Empfangsschaltung 52 verbunden. Der T-Anschluss des zweiten Schalters 48 ist mit dem Ausgangsanschluss der Sendeschaltung 54 verbunden. Die MCU 44 führt eine Schaltsteuerung des zweiten Schalters 48 durch, um dadurch selektiv den Empfang des Uplink-Signals US2 und die Sendung des Downlink-Signals DS durchzuführen.
  • Die erste Empfangsschaltung 50 ist eine Schaltung, die das in der Spitzenelektrode 32 induzierte Uplink-Signal US1 demoduliert und Daten nach der Demodulation (im Folgenden erste Daten DAT1) an die MCU 44 ausgibt. Hier ist ein Erdungsanschluss der ersten Empfangsschaltung 50 mit dem Gehäuse 42 des Stylus 16 Masse-verbunden (oder geerdet).
  • Die zweite Empfangsschaltung 52 ist eine Schaltung, die das in der Ringelektrode 34 induzierte Uplink-Signal US2 demoduliert und Daten nach der Demodulation (im Folgenden zweite Daten DAT2) an die MCU 44 ausgibt. Hier ist ein Erdungsanschluss der zweiten Empfangsschaltung 52 mit dem Gehäuse 42 des Stylus 16 Masse-verbunden (oder geerdet).
  • Die MCU 44 erhält Steuerdaten von dem elektronischen Gerät 14, indem sie eine Datenverarbeitung mindestens einer der ersten Daten DAT1 und der zweiten Daten DAT2 durchführt. Beispielsweise kann die MCU 44, während die MCU 44 die ersten Daten DAT1 von der ersten Empfangsschaltung 50 erhalten kann, eine Datenverarbeitung der ersten Daten DAT1 durchführen, um Steuerdaten zu erhalten, wohingegen die MCU 44, während die MCU 44 die ersten Daten DAT1 von der ersten Empfangsschaltung 50 nicht erhalten kann, eine Datenverarbeitung der zweiten Daten DAT2, die von der zweiten Empfangsschaltung 52 erhalten werden, durchführen kann, um Steuerdaten zu erhalten.
  • Die Sendeschaltung 54 ist eine Schaltung, die das Downlink-Signal DS entsprechend der Steuerung durch die MCU 44 erzeugt. Die Sendeschaltung 54 gibt ein Trägersignal in einem unmodulierten Zustand in einem Fall aus, in dem das Downlink-Signal DS ein „Positionssignal“ ist, und moduliert das Trägersignal unter Verwendung von Daten für die Sendung und gibt das modulierte Trägersignal in einem Fall aus, in dem das Downlink-Signal DS ein „Datensignal“ ist.
  • 6 ist ein Diagramm, das eine Beispielkonfiguration der ersten Empfangsschaltung 50 in 5 darstellt. 7 ist ein Diagramm, das eine Beispielkonfiguration der zweiten Empfangsschaltung 52 in 5 darstellt. Wie aus 6 und 7 ersichtlich ist, hat die zweite Empfangsschaltung 52 in der vorliegenden Ausführungsform eine ähnliche Konfiguration wie die erste Empfangsschaltung 50.
  • Wie in 6 dargestellt, wird die erste Empfangsschaltung 50 durch Verbinden einer Analogschaltung 60a und einer Digitalschaltung 62a (erste Detektionsschaltung) in Reihe miteinander gebildet. Die Analogschaltung 60a beinhaltet eine Verstärkerschaltung 66a (erste Verstärkerschaltung) und eine Delta-Sigma-AD-Wandlerschaltung (im Folgenden eine Delta-Sigma-ADC 68a). Die Digitalschaltung 62a beinhaltet ein angepasstes Filter 70a und eine Datenrekonstruktionseinheit 72a.
  • Wie in 7 dargestellt, wird die zweite Empfangsschaltung 52 durch Verbinden einer Analogschaltung 60b und einer Digitalschaltung 62b (zweite Detektionsschaltung) in Reihe miteinander gebildet. Die Analogschaltung 60b beinhaltet eine Verstärkerschaltung 66b (zweite Verstärkerschaltung) und eine Delta-Sigma-ADC 68b. Die Digitalschaltung 62b beinhaltet ein angepasstes Filter 70b und eine Datenrekonstruktionseinheit 72b.
  • Die Verstärkerschaltung 66a ist eine Schaltung, die das in der Spitzenelektrode 32 induzierte Uplink-Signal US1 verstärkt. Die Verstärkerschaltung 66a hat einen Eingangsanschluss, der mit dem R-Anschluss des ersten Schalters 46 verbunden ist, und hat einen Erdungsanschluss, der mit dem Gehäuse 42 verbunden ist. Die Verstärkerschaltung 66b ist eine Schaltung, die das in der Ringelektrode 34 induzierte Uplink-Signal US2 verstärkt. Die Verstärkerschaltung 66b hat einen Eingangsanschluss, der mit dem R-Anschluss des zweiten Schalters 48 verbunden ist, und hat einen Erdungsanschluss, der mit dem Gehäuse 42 verbunden ist. Der Verstärkungsfaktor der Verstärkerschaltung 66a ist vorzugsweise gleich dem Verstärkungsfaktor der Verstärkerschaltung 66b, kann sich jedoch von dem Verstärkungsfaktor der Verstärkerschaltung 66b unterscheiden. Während die Verstärkerschaltung 66a in dem Beispiel von 6 direkt mit dem Gehäuse 42 verbunden ist, kann die Verstärkerschaltung 66a indirekt über ein leitfähiges Element mit dem Gehäuse 42 verbunden sein, was nicht dargestellt ist. Dasselbe gilt für die Verstärkerschaltung 66b in 7.
  • Die Delta-Sigma-ADC 68a ist eine Schaltung, die ein binäres, ternäres oder mehrwertiges Signal ausgibt, indem sie ein Ausgangssignal AO1 der Verstärkerschaltung 66a einer AD-Wandlung eines Delta-Sigma-Typs unterzieht. Die Delta-Sigma-ADC 68b ist eine Schaltung, die ein binäres, ternäres oder mehrwertiges Signal ausgibt, indem sie ein Ausgangssignal AO2 der Verstärkerschaltung 66b einer AD-Wandlung des Delta-Sigma-Typs unterzieht. Der „Delta-Sigma-Typ“ bezieht sich auf ein AD-Wandlungsverfahren, das eine Differenz (Δ) zwischen einer abgetasteten Spannung und einer Ausgangsspannung unter Verwendung eines Integrators integriert (Σ) und den resultierenden integrierten Wert in eine Pulsfolge umwandelt, indem die Größe des integrierten Wertes mit der Größe einer Referenzspannung verglichen wird.
  • Das angepasste Filter 70a detektiert ein Datensignal, das dem Uplink-Signal US 1 entspricht, indem es einen Korrelationsbetrieb zwischen einem Ausgangssignal CO1 der Delta-Sigma-ADC 68a und einem aus einer Speicherschaltung 74 ausgelesenen Vergleichsmuster PTc durchführt. Das angepasste Filter 70b detektiert ein Datensignal, das dem Uplink-Signal US2 entspricht, indem es einen Korrelationsbetrieb zwischen einem Ausgangssignal CO2 der Delta-Sigma-ADC 68b und dem aus der Speicherschaltung 74 ausgelesenen Vergleichsmuster PTc durchführt. Hier ist der „Korrelationsbetrieb“ ein Betrieb, der einen Korrelationswert zwischen einer sukzessive gelieferten Chip-Sequenz und jedem der bekannten Vergleichsmuster PTc (in diesem Fall ein Array von Spreizcodes, die dem Uplink-Signal US entsprechen) berechnet und ein Bit detektiert und ausgibt, wenn der Korrelationswert ein Peak aufweist.
  • Die Datenrekonstruktionseinheit 72a hat eine Funktion, das von dem angepassten Filter 70a detektierte Datensignal gemäß einer bekannten Regel zu rekonstruieren und die ersten Daten DAT1 auszugeben. Die Datenrekonstruktionseinheit 72b hat eine Funktion, das von dem angepassten Filter 70b detektierte Datensignal gemäß einer bekannten Regel zu rekonstruieren und die zweiten Daten DAT2 auszugeben.
  • Die Speicherschaltung 74 speichert jedes der Muster, das eine ursprüngliche Wellenform anzeigt (in diesem Fall binäre 0/1-Muster), als das Vergleichsmuster PTc für eine Mehrzahl von Spreizcodes, die für die Sendung des Uplink-Signals US durch den Berührungs-IC 22 verwendet werden können (8).
  • Somit beinhaltet die erste Empfangsschaltung 50 die Digitalschaltung 62a (erste Detektionsschaltung), die die ersten Daten DAT1, die durch das Uplink-Signal US angezeigt werden, detektiert, indem sie einen Korrelationsbetrieb zwischen dem Ausgangssignal CO1 (erstes verarbeitetes Signal), das durch Verarbeiten des Ausgangssignals AO1 (erstes verstärktes Signal) der Verstärkerschaltung 66a erhalten wird, und dem Vergleichsmuster PTc, das dem Uplink-Signal US entspricht, durchführt. Darüber hinaus beinhaltet die zweite Empfangsschaltung 52 die Digitalschaltung 62b (zweite Detektionsschaltung), die die zweiten Daten DAT2, die durch das Uplink-Signal US angezeigt werden, detektiert, indem sie einen Korrelationsbetrieb zwischen dem Ausgangssignal CO2 (zweites verarbeitetes Signal), das durch Verarbeiten des Ausgangssignals AO2 (zweites verstärktes Signal) der Verstärkerschaltung 66b erhalten wird, und dem Vergleichsmuster PTc, das dem Uplink-Signal US entspricht, durchführt. In diesem Fall kann die MCU 44 die ersten Daten DAT1 von der ersten Empfangsschaltung 50 erhalten, und sie kann die zweiten Daten DAT2 von der zweiten Empfangsschaltung 52 erhalten.
  • Alternativ kann die Digitalschaltung 62a einen Korrelationsbetrieb zwischen dem Ausgangssignal AO1 der Verstärkerschaltung 66a und dem Vergleichsmuster PTc durchführen, und die Digitalschaltung 62b kann einen Korrelationsbetrieb zwischen dem Ausgangssignal AO2 der Verstärkerschaltung 66b und dem Vergleichsmuster PTc durchführen.
  • Konfiguration des Berührungs-IC 22
  • 8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Schaltungskonfiguration des Berührungs-IC 22 von 1 und 2 darstellt. Der Berührungs-IC 22 ist mit der Sensorelektrodengruppe 18 (2) verbunden und beinhaltet eine MCU 221, eine Logikeinheit 222, eine Empfangseinheit 223, eine Sendeeinheit 224 und eine Auswahleinheit 225.
  • Die Sensorelektrodengruppe 18 beinhaltet eine Mehrzahl von Sensorelektroden 18X zur Detektion einer Position in einer X-Richtung (X-Koordinate) und eine Mehrzahl von Sensorelektroden 18Y zur Detektion einer Position in einer Y-Richtung (Y-Koordinate). Die Sensorelektroden 18X und 18Y sind jeweils durch den Einsatz eines isolierenden Substrats (nicht dargestellt), das aus Glas oder Harz gebildet wird, isoliert. Die Mehrzahl von Sensorelektroden 18X sind so bereitgestellt, dass sie sich in der Y-Richtung erstrecken, und sind in gleichen Abständen angeordnet, während sie entlang der X-Richtung voneinander getrennt sind. Die Mehrzahl von Sensorelektroden 18Y sind so bereitgestellt, dass sie sich in der X-Richtung, und sind in gleichen Abständen angeordnet, während sie entlang der Y-Richtung voneinander getrennt sind.
  • Die MCU 221 und die Logikeinheit 222 steuern einen Sende- und Empfangsbetrieb des Berührungs-IC 22, indem sie die Empfangseinheit 223, die Sendeeinheit 224 und die Auswahleinheit 225 steuern. Die MCU 221 ist eine Steuereinheit, die ein Programm aus einem Speicher ausliest, der in der MCU 221 enthalten ist, und das Programm ausführt. Die Logikeinheit 222 ist so konfiguriert, dass sie Steuersignale für die Empfangseinheit 223, die Sendeeinheit 224 und die Auswahleinheit 225 entsprechend der Steuerung durch die MCU 221 erzeugt.
  • Die MCU 221 hat eine Funktion einer selektiven Durchführung einer Steuerung des Empfangs des Downlink-Signals DS von dem Stylus 16 und einer Steuerung der Sendung des Uplink-Signals US zu dem Stylus 16. Wenn die MCU 221 das Uplink-Signal US sendet, erzeugt die MCU 221 einen Befehl cmd für den Stylus 16 und liefert den Befehl cmd an die Sendeeinheit 224.
  • Die Empfangseinheit 223 hat eine Funktion, das Downlink-Signal DS, das von dem Stylus 16 gesendet wird, entsprechend dem von der Logikeinheit 222 gelieferten Steuersignal zu empfangen. Insbesondere unterzieht die Empfangseinheit 223 ein von der Auswahleinheit 225 geliefertes Signal einer Decodierverarbeitung und liefert das resultierende digitale Signal als ein empfangenes Signal an die MCU 221.
  • Wenn das Downlink-Signal DS ein „Positionssignal“ ist, das die Position des Stylus 16 anzeigt, berechnet die MCU 221 die Positionskoordinaten (x, y) des Stylus 16 auf der Berührungsfläche 12 aus einer Empfangsstärke an jeder der Mehrzahl von Sensorelektroden 18X und 18Y und gibt die Positionskoordinaten (x, y) des Stylus 16 an den Host-Prozessor 24 aus. Wenn das Downlink-Signal DS ein „Datensignal“ ist, das Sendedaten beinhaltet, erhält die MCU 221 andererseits Antwortdaten Res (beispielsweise eine eindeutige ID, einen Stiftdruck, eine Einschalt-/Ausschaltinformationen des Stifts und ähnliches), die in dem Datensignal enthalten sind, und gibt die Antwortdaten Res an den Host-Prozessor 24 aus.
  • Die Sendeeinheit 224 hat eine Funktion, das Uplink-Signal US entsprechend der Steuerung der MCU 221 und der Logikeinheit 222 zu erzeugen. Insbesondere beinhaltet die Sendeeinheit 224 einen Code-String-Speicherabschnitt 224a und einen Spreizverarbeitungsabschnitt 224b.
  • Der Code-String-Speicherabschnitt 224a hat eine Funktion, basierend auf dem von der Logikeinheit 222 gelieferten Steuersignal Spektrum-Spreizcodes (im Folgenden auch einfach als „Spreizcodes“ bezeichnet), die eine Selbstkorrelationscharakteristik aufweisen, zu erzeugen und zu speichern. Der Code-String-Speicherabschnitt 224a ist so konfiguriert, dass er Spreizcodes erzeugen und speichern kann, die sich für jeweilige Inhalte der Sendedaten unterscheiden („P“, „0000“, „0001“ und dergleichen).
  • Der Spreizverarbeitungsabschnitt 224b hat eine Funktion, ein gewünschtes Wechselstromsignal (beispielsweise ein Pulssignal, ein Dreieckwellensignal, ein Sinussignal oder ähnliches) basierend auf dem von der MCU 221 gelieferten Befehl cmd zu erzeugen. Wie in 9 dargestellt, erzeugt der Spreizverarbeitungsabschnitt 224b zunächst das Uplink-Signal US aus dem Eingangsbefehl cmd. In dem Beispiel von 9 wird das Uplink-Signal US aus zwei Präambeln „P“, Daten „D1, D2, D3“ mit jeweils einem Byte und einem Fehlerdetektionssignal „CRC“ gebildet.
  • Der Spreizverarbeitungsabschnitt 224b erzeugt eine binäre Chip-Sequenz, indem er jedes der Mehrzahl von Stücken von Sendedaten, die das Uplink-Signal US bilden, durch Spreizcodes ersetzt, die von dem Code-String-Speicherabschnitt 224a gespeichert werden, und danach eine Manchester-Codierverarbeitung durchführt. Der Spreizverarbeitungsabschnitt 224b erzeugt dann ein Pulssignal, das der Chip-Sequenz entspricht.
  • Um zu 8 zurückzukehren, ist die Auswahleinheit 225 mit der Sensorelektrodengruppe 18 verbunden und führt einen Schaltbetrieb entsprechend dem Steuersignal von der Logikeinheit 222 durch. Insbesondere beinhaltet die Auswahleinheit 225 zwei Schalter 226x und 226y und zwei Elektrodenauswahlschaltungen 227x und 227y.
  • Die Schalter 226x und 226y sind jeweils ein Schaltelement, das so konfiguriert ist, dass ein gemeinsamer Anschluss mit einem von einem T-Anschluss und einem R-Anschluss verbunden ist. Der gemeinsame Anschluss des Schalters 226x ist mit der Elektrodenauswahlschaltung 227x verbunden. Der T-Anschluss des Schalters 226x ist mit einem Ausgangsanschluss der Sendeeinheit 224 verbunden. Der R-Anschluss des Schalters 226x ist mit einem Eingangsanschluss der Empfangseinheit 223 verbunden. Der gemeinsame Anschluss des Schalters 226y ist mit der Elektrodenauswahlschaltung 227y verbunden. Der T-Anschluss des Schalters 226y ist mit dem Ausgangsanschluss der Sendeeinheit 224 verbunden. Der R-Anschluss des Schalters 226y ist mit dem Eingangsanschluss der Empfangseinheit 223 verbunden.
  • Die Elektrodenauswahlschaltung 227x ist ein Schaltelement zum selektiven Verbinden der Mehrzahl von Sensorelektroden 18X mit dem gemeinsamen Anschluss des Schalters 226x. Das heißt, die Elektrodenauswahlschaltung 227x ist so konfiguriert, dass sie in der Lage ist, mindestens einen Teil der Mehrzahl von Sensorelektroden 18X gleichzeitig mit dem gemeinsamen Anschluss des Schalters 226x zu verbinden. Die Elektrodenauswahlschaltung 227y ist ein Schaltelement zum selektiven Verbinden der Mehrzahl von Sensorelektroden 18Y mit dem gemeinsamen Anschluss des Schalters 226y. Das heißt, die Elektrodenauswahlschaltung 227y ist so konfiguriert, dass sie in der Lage ist, mindestens einen Teil der Mehrzahl von Sensorelektroden 18Y gleichzeitig mit dem gemeinsamen Anschluss des Schalters 226y zu verbinden.
  • Der Auswahleinheit 225 werden von der Logikeinheit 222 vier Steuersignale sTRx, sTRy, selX und selY geliefert. Insbesondere wird das Steuersignal sTRx an den Schalter 226x geliefert, das Steuersignal sTRy an den Schalter 226y geliefert, das Steuersignal selX an die Elektrodenauswahlschaltung 227x geliefert und das Steuersignal selY an die Elektrodenauswahlschaltung 227y geliefert. Die Logikeinheit 222 führt eine Schaltsteuerung der Auswahleinheit 225 durch die vier Steuersignale sTRx, sTRy, selX und selY durch. Die Sendung des Uplink-Signals US und der Empfang des Downlink-Signals DS werden somit selektiv durchgeführt.
  • Wirkungen der ersten Ausführungsform
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Stylus 16 eine Vorrichtung, die in Verbindung mit dem elektronischen Gerät 14 einschließlich des kapazitiven Berührungssensors 20 einschließlich der Sensorelektrodengruppe 18, die in einer planaren Form angeordnet ist, verwendet wird. Der Stylus 16 beinhaltet: das Gehäuse 42, das verwendet wird, um das Referenzpotential bereitzustellen; die Spitzenelektrode 32 (erste Elektrode); die Ringelektrode 34 (zweite Elektrode), die sich von der Spitzenelektrode 32 unterscheidet; die erste Empfangsschaltung 50, die an das Gehäuse 42 geerdet ist und so konfiguriert ist, dass sie das von dem elektronischen Gerät 14 über eine zwischen der Spitzenelektrode 32 und der Sensorelektrodengruppe 18 gebildete elektrostatische Kopplung gesendete Uplink-Signal US1 (Sendesignal) empfängt; die zweite Empfangsschaltung 52, die an das Gehäuse 42 geerdet ist und so konfiguriert ist, dass sie das von dem elektronischen Gerät 14 über eine zwischen der Ringelektrode 34 und der Sensorelektrodengruppe 18 gebildete elektrostatische Kopplung gesendete Uplink-Signal US2 (Sendesignal) empfängt; und die MCU 44 (Steuerschaltung), die so konfiguriert ist, dass sie eine Empfangssteuerung der ersten Empfangsschaltung 50 und der zweiten Empfangsschaltung 52 durchführt.
  • Wenn beispielsweise der menschliche Körper BD des Benutzers die Berührungsfläche 12 des elektronischen Geräts 14 berührt, kann eine elektrostatische Kopplung zwischen dem menschlichen Körper BD und der Sensorelektrodengruppe 18 gebildet werden, und das Uplink-Signal US von dem elektronischen Gerät 14 kann in dem Kontaktabschnitt des menschlichen Körpers BD induziert werden. Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist die erste Empfangsschaltung 50 bereitgestellt, um das in der Spitzenelektrode 32 induzierte Uplink-Signal US1 zu empfangen, und die zweite Empfangsschaltung 52 ist bereitgestellt, um das in der Ringelektrode 34 induzierte Uplink-Signal US2 zu empfangen. Somit wird das Sendesignal jeweils von den zwei Elektroden eingegeben, die unterschiedliche relative Positionen und Lagebeziehungen in Bezug auf den Kontaktabschnitt des menschlichen Körpers BD haben. Da die erste Empfangsschaltung 50 und die zweite Empfangsschaltung 52 an das Gehäuse 42 geerdet sind, das das gemeinsame GND-Potential bereitstellt, können die jeweiligen Wirkungen von Fluktuationen des GND-Potentials, die durch das in dem menschlichen Körper BD induzierte Signal verursacht werden, auf die erste Empfangsschaltung 50 und die zweite Empfangsschaltung 52 räumlich oder zeitlich gegeneinander versetzt oder verschoben sein.
  • Wie in 10 dargestellt, variiert das GND-Potential des Gehäuses 42 in dem Signalpegel entsprechend der Wellenform des Uplink-Signals US, wenn der menschliche Körper BD in Kontakt mit der Berührungsfläche 12 steht (zu dem Timing des Empfangs eines dritten und eines vierten Bits). Dann kann die erste Empfangsschaltung 50 unfähig werden, das Uplink-Signal US1 (erste Daten DAT1) korrekt zu detektieren, aber die zweite Empfangsschaltung 52 kann das Uplink-Signal US2 (zweite Daten DAT2) immer noch korrekt detektieren. Alternativ kann, wie in 11 dargestellt, die zweite Empfangsschaltung 52 unfähig werden, das Uplink-Signal US2 (zweite Daten DAT2) korrekt zu detektieren, aber die erste Empfangsschaltung 50 kann das Uplink-Signal US1 (erste Daten DAT1) immer noch korrekt detektieren.
  • Selbst wenn eine Empfangsschaltung aufgrund einer subtilen Gleichgewichtsänderung zwischen der Elektrode des Stylus 16 und dem Kontaktabschnitt des menschlichen Körpers BD lokal und plötzlich ausfallen sollte, besteht daher eine erhöhte Möglichkeit, dass die andere Empfangsschaltung ordnungsgemäß wie gewünscht funktioniert. Daher ist es möglich, die Möglichkeit zu unterdrücken, dass das in der Elektrode induzierte Signal aufgrund der Fluktuationen des GND-Potentials vorübergehend undetektierbar wird.
  • Die erste Empfangsschaltung 50 kann die Verstärkerschaltung 66a (erste Verstärkerschaltung) beinhalten, die an das Gehäuse 42 geerdet ist und so konfiguriert ist, dass sie das in der Ringelektrode 32 induzierte Signal verstärkt, und die zweite Empfangsschaltung 52 kann die Verstärkerschaltung 66b (zweite Verstärkerschaltung) beinhalten, die an das Gehäuse 42 geerdet ist und so konfiguriert ist, dass sie das in der Ringelektrode 34 induzierte Signal verstärkt. Der Betrieb der Verstärkerschaltungen 66a und 66b wird tendenziell stärker von den Fluktuationen des GND-Potentials beeinflusst. Daher wird der oben beschriebene Unterdrückungseffekt der vorliegenden Offenbarung (zur Unterdrückung der Möglichkeit, dass das in der Stylus-Elektrode induzierte Signal vorübergehend undetektierbar wird) bei der Ausführungsform, die die Verstärkerschaltungen 66a und 66b beinhaltet, entsprechend deutlicher.
  • Die Spitzenelektrode 32 und die Ringelektrode 34 können an der Endseite des Gehäuses 42 angeordnet sein und können unterschiedliche Formen haben. Dies erleichtert es, zu bewirken, dass die an den zwei Elektroden 32 und 34 induzierten Uplink-Signale US1 und US2 unterschiedliche Wellenformen haben, wenn die Endseite des Gehäuses 42 (d.h. der Stylus 16) mit den zwei Elektroden 32 und 34 auf das elektronische Gerät 14 gerichtet wird. Dadurch wird die Möglichkeit weiter verringert, dass die Uplink-Signale US1 und US2 beide gleichzeitig undetektierbar werden.
  • Die Spitzenelektrode 32 und die Ringelektrode 34 können so angeordnet werden, dass sie in der Richtung der Stiftachse voneinander getrennt sind. Dies erleichtert es, zu bewirken, dass die von der Sensorelektrodengruppe 18 durch die zwei Elektroden 32 und 34 empfangenen Uplink-Signale US1 und US2 unterschiedliche Empfangsstärken haben, wenn der Stylus 16 auf das elektronische Gerät 14 gerichtet wird. Dadurch wird die Möglichkeit weiter verringert, dass die Uplink-Signale US1 und US2 beide gleichzeitig undetektierbar werden.
  • Zweite Ausführungsform
  • Ein Stylus und eine integrierte Schaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung werden als nächstes unter Bezugnahme auf 12 bis 16 beschrieben. Konfigurationen oder Funktionen, die denen der ersten Ausführungsform ähnlich sind, werden durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und ihre Beschreibung kann weggelassen werden.
  • 12 ist ein Blockdiagramm einer Leiterplatte 102 (integrierte Schaltung), die in einem Stylus 100 in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthalten ist. Auf der Leiterplatte 102 sind eine MCU 104 (Steuerschaltung), ein erster Schalter 106, ein zweiter Schalter 108, eine Empfangsschaltung 110 (oder eine Empfangsschaltung 140) und eine Sendeschaltung 54 bereitgestellt, ähnlich denen der ersten Ausführungsform.
  • Die MCU 104 ist eine Einheit, die eine zentralisierte Steuerung jedes Teils des Stylus 100 durchführt. Die MCU 104 ist so konfiguriert, dass sie in der Lage ist, Uplink-Signale US1 und US2 von dem elektronischen Gerät 14 zu empfangen, indem sie eine gewünschte Empfangssteuerung der Empfangsschaltung 110 durchführt. Darüber hinaus ist die MCU 104 so konfiguriert, dass sie in der Lage ist, ein Downlink-Signal DS an das elektronische Gerät 14 zu senden, indem sie eine gewünschte Sendesteuerung der Sendeschaltung 54 durchführt.
  • Der erste Schalter 106 ist ein Schaltelement, das so konfiguriert ist, dass ein gemeinsamer Anschluss mit einem von einem R-Anschluss und einem T-Anschluss verbunden ist. Der gemeinsame Anschluss des ersten Schalters 106 ist mit der Spitzenelektrode 32 verbunden. Der R-Anschluss des ersten Schalters 106 ist mit einem ersten Eingangsanschluss der Empfangsschaltung 110 verbunden. Der T-Anschluss des ersten Schalters 106 ist mit einem Ausgangsanschluss der Sendeschaltung 54 verbunden. Die MCU 104 führt eine Schaltsteuerung des ersten Schalters 106 durch, um dadurch selektiv den Empfang des Uplink-Signals US1 und die Sendung des Downlink-Signals DS durchzuführen.
  • Der zweite Schalter 108 ist ein Schaltelement, das so konfiguriert ist, dass ein gemeinsamer Anschluss mit einem von einem R-Anschluss und einem T-Anschluss verbunden ist. Der gemeinsame Anschluss des zweiten Schalters 108 ist mit der Ringelektrode 34 verbunden. Der R-Anschluss des zweiten Schalters 108 ist mit einem zweiten Eingangsanschluss der Empfangsschaltung 110 verbunden. Der T-Anschluss des zweiten Schalters 108 ist mit dem Ausgangsanschluss der Sendeschaltung 54 verbunden. Die MCU 104 führt eine Schaltsteuerung des zweiten Schalters 108 durch, um dadurch selektiv den Empfang des Uplink-Signals US2 und die Sendung des Downlink-Signals DS durchzuführen.
  • Die Empfangsschaltung 110 oder 140 ist eine Schaltung, die mindestens eines von dem in der Spitzenelektrode 32 induzierten Uplink-Signal US1 und dem in der Ringelektrode 34 induzierten Uplink-Signal US2 demoduliert und Daten DAT nach der Demodulation an die MCU 104 ausgibt. Hierbei ist ein Erdungsanschluss der Empfangsschaltung 110 oder 140 an das Gehäuse 42 des Stylus 100 geerdet (oder Masse-verbunden).
  • Erstes Beispiel
  • Eine Beispielkonfiguration der Empfangsschaltung 110 wird zunächst unter Bezugnahme auf 13 und 14 beschrieben. Die Empfangsschaltung 110 in einem ersten Beispiel beinhaltet ein erstes Empfangssystem 112, ein zweites Empfangssystem 114 und eine Verarbeitungsschaltung 116.
  • 13 ist ein Diagramm, das ein erstes Beispiel für eine Konfiguration des ersten Empfangssystems 112 und des zweiten Empfangssystems 114 darstellt. Das erste Empfangssystem 112 ist eine Analogschaltung, die eine Differenzierschaltung 64a und eine Verstärkerschaltung 66a (erste Verstärkerschaltung) beinhaltet. Ähnlich ist das zweite Empfangssystem 114 eine Analogschaltung, die eine Differenzierschaltung 64b und eine Verstärkerschaltung 66b (zweite Verstärkerschaltung) beinhaltet.
  • Die Differenzierschaltung 64a ist eine Schaltung, die ein Differenzsignal erzeugt, indem sie das in der Spitzenelektrode 32 induzierte Uplink-Signal US1 differenziert. Die Differenzierschaltung 64a beinhaltet einen Kondensator, ein Widerstandselement und einen Puffer. Die Differenzierschaltung 64b ist eine Schaltung, die durch Differenzieren des in der Ringelektrode 34 induzierten Uplink-Signals US2 ein Differenzsignal erzeugt. Die Differenzierschaltung 64b beinhaltet einen Kondensator, ein Widerstandselement und einen Puffer. Die Zeitkonstante der Differenzierschaltung 64a ist vorzugsweise gleich der Zeitkonstante der Differenzierschaltung 64b, kann sich aber von der Zeitkonstante der Differenzierschaltung 64b unterscheiden.
  • Die Verstärkerschaltung 66a ist eine Schaltung, die ein Ausgangssignal DO1 der Differenzierschaltung 64a verstärkt. Die Verstärkerschaltung 66a hat einen Eingangsanschluss, der mit der Differenzierschaltung 64a verbunden ist, und hat einen Erdungsanschluss, der mit dem Gehäuse 42 verbunden ist. Die Verstärkerschaltung 66b ist eine Schaltung, die ein Ausgangssignal DO2 der Differenzierschaltung 64b verstärkt. Die Verstärkerschaltung 66b hat einen Eingangsanschluss, der mit der Differenzierschaltung 64b verbunden ist, und hat einen Erdungsanschluss, der mit dem Gehäuse 42 verbunden ist.
  • 14 ist ein Diagramm, das ein erstes Beispiel für eine Konfiguration der Verarbeitungsschaltung 116 darstellt. Die Verarbeitungsschaltung 116 beinhaltet zwei Steigende-Flanke-Detektionsschaltungen 121 und 122, zwei Fallende-Flanke-Detektionsschaltungen 123 und 124 und eine Syntheseschaltung 126 zusätzlich zu einer Digitalschaltung 62 und einer Speicherschaltung 74 ähnlich zu denen der ersten Ausführungsform (6 und 7).
  • Die Steigende-Flanke-Detektionsschaltung 121 ist eine Schaltung, die eine steigende Flanke in dem Ausgangssignal AO1 des ersten Empfangssystems 112 detektiert und ein Flankensignal Er1 ausgibt, das das Timing der steigenden Flanke als ein Ergebnis der Detektion anzeigt. Die Steigende-Flanke-Detektionsschaltung 122 ist eine Schaltung, die eine steigende Flanke in dem Ausgangssignal AO2 des zweiten Empfangssystems 114 detektiert und ein Flankensignal Er2 ausgibt, das das Timing der steigenden Flanke als ein Ergebnis der Detektion anzeigt.
  • Die Fallende-Flanke-Detektionsschaltung 123 ist eine Schaltung, die eine fallende Flanke in dem Ausgangssignal AO1 des ersten Empfangssystems 112 detektiert und ein Flankensignal Ef1 ausgibt, das das Timing der fallenden Flanke als ein Ergebnis der Detektion anzeigt. Die Fallende-Flanke-Detektionsschaltung 124 ist eine Schaltung, die eine fallende Flanke in dem Ausgangssignal AO2 des zweiten Empfangssystems 114 detektiert und ein Flankensignal Ef2 ausgibt, das das Timing der fallenden Flanke als ein Ergebnis der Detektion anzeigt.
  • Die Syntheseschaltung 126 ist eine Schaltung, die ein synthetisches Signal (binarisiertes Signal) ausgibt, in dem die Wellenform des Uplink-Signals US rekonstruiert wird, indem die vier Flankensignale Er1, Er2, Ef1 und Ef2 synthetisiert werden. Die Syntheseschaltung 126 beinhaltet zwei logische Summenschaltungen 132 und 134 und eine SR-Verriegelungsschaltung 136. Die logische Summenschaltung 132 ist eine Schaltung, die eine logische Summe aus dem Flankensignal Fr1, das die steigende Flanke des Ausgangssignals AO1 anzeigt, und dem Flankensignal Er2, das die steigende Flanke des Ausgangssignals AO2 anzeigt, ausgibt. Die logische Summenschaltung 134 ist eine Schaltung, die eine logische Summe aus dem Flankensignal Ef1, das die fallende Flanke des Ausgangssignals AO1 anzeigt, und dem Flankensignal Ef2, das die fallende Flanke des Ausgangssignals AO2 anzeigt, ausgibt. Die SR-Verriegelungsschaltung 136 ist eine Verriegelungsschaltung, die ein Ausgangssignal der logischen Summenschaltung 132 als ein S-Eingang empfängt und ein Ausgangssignal der logischen Summenschaltung 134 als ein R-Eingang empfängt.
  • Die Digitalschaltung 62 ist eine Schaltung, die Daten DAT basierend auf einem Ausgangssignal CO der Syntheseschaltung 126 detektiert. Insbesondere führt ein angepasstes Filter 70, das einen Teil der Digitalschaltung 62 bildet, einen Korrelationsbetrieb zwischen dem Ausgangssignal CO, das sukzessive als eine Chip-Sequenz geliefert wird, und dem Vergleichsmuster PTc, das aus der Speicherschaltung 74 ausgelesen wird, durch, um dadurch die Daten DAT zu detektieren, die durch das Uplink-Signal US angezeigt werden.
  • Somit beinhaltet die Empfangsschaltung 110 in dem ersten Beispiel (die Verarbeitungsschaltung 116 in 14): die Syntheseschaltung 126, die ein erstes verarbeitetes Signal (in diesem Fall Flankensignale Er1 und Ef1), das durch Verarbeitung des Ausgangssignals AO1 (erstes verstärktes Signal) der Verstärkerschaltung 66a erhalten wird, und ein zweites verarbeitetes Signal (in diesem Fall Flankensignale Er2 und Ef2), das durch Verarbeitung des Ausgangssignals AO2 (zweites verstärktes Signal) der Verstärkerschaltung 66b erhalten wird, synthetisiert; und die Digitalschaltung 62 (Detektionsschaltung), die die durch das Uplink-Signal US angezeigten Daten DAT durch Durchführen eines Korrelationsbetriebs zwischen dem Ausgangssignal CO (synthetisches Signal) der Syntheseschaltung 126 und dem dem Uplink-Signal US entsprechenden Vergleichsmuster PTc detektiert. Alternativ kann die Syntheseschaltung 126 das Ausgangssignal AO1 der Verstärkerschaltung 66a und das Ausgangssignal AO2 der Verstärkerschaltung 66b synthetisieren.
  • Zweites Beispiel
  • Eine Beispielkonfiguration der Empfangsschaltung 140 wird als nächstes unter Bezugnahme auf 15 und 16 beschrieben. Die Empfangsschaltung 140 gemäß einem zweiten Beispiel beinhaltet ein erstes Empfangssystem 142, ein zweites Empfangssystem 144 und eine Verarbeitungsschaltung 146.
  • 15 ist ein Diagramm, das ein zweites Beispiel für eine Beispielkonfiguration des ersten Empfangssystems 142 und des zweiten Empfangssystems 144 darstellt. Wie bei der Analogschaltung 60a in 6 ist das erste Empfangssystem 142 eine Schaltung, die eine Verstärkerschaltung 66a (erste Verstärkerschaltung) und eine Delta-Sigma-ADC 68a beinhaltet. Wie bei der Analogschaltung 60b in 7 ist das zweite Empfangssystem 144 eine Schaltung, die eine Verstärkerschaltung 66b (zweite Verstärkerschaltung) und eine Delta-Sigma-ADC 68b beinhaltet.
  • 16 ist ein Diagramm, das ein zweites Beispiel für eine Konfiguration der Verarbeitungsschaltung 146 darstellt. Die Verarbeitungsschaltung 146 beinhaltet zusätzlich zu der oben beschriebenen Speicherschaltung 74 eine Digitalschaltung 150, die andere Funktionen im Vergleich zu der Digitalschaltung 62 des ersten Beispiels hat. Die Digitalschaltung 150 ist eine Schaltung, die zusätzlich zu dem oben beschriebenen angepassten Filter 70 einen Schalter 152 und eine Datenrekonstruktionseinheit 154 beinhaltet.
  • Der Schalter 152 ist ein Schaltelement, das so konfiguriert ist, dass ein gemeinsamer Anschluss mit einem von einem R1 -Anschluss und einem R2-Anschluss verbunden ist. Der gemeinsame Anschluss des Schalters 152 ist mit der Datenrekonstruktionseinheit 154 verbunden. Der R1-Anschluss des Schalters 152 ist mit einem Ausgangsanschluss des ersten Empfangssystems 142 verbunden. Der R2-Anschluss des Schalters 152 ist mit einem Ausgangsanschluss des zweiten Empfangssystems 144 verbunden. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass der Schalter 152 normalerweise mit der R1 -Anschlussseite verbunden ist.
  • Das angepasste Filter 70 hat eine Funktion, ein Datensignal zu detektieren, das dem Uplink-Signal US entspricht, indem es einen Korrelationsbetrieb zwischen einem Ausgangssignal SO, das selektiv von dem Schalter 152 ausgegeben wird, und dem Vergleichsmuster PTc, das aus der Speicherschaltung 74 ausgelesen wird, durchführt. Im Folgenden wird der Korrelationsbetrieb in einem Fall, in dem der Schalter 152 das Ausgangssignal CO1 auswählt, als „erster Korrelationsbetrieb“ bezeichnet, und der Korrelationsbetrieb in einem Fall, in dem der Schalter 152 das Ausgangssignal CO2 auswählt, wird als „zweiter Korrelationsbetrieb“ bezeichnet.
  • Die Datenrekonstruktionseinheit 154 hat eine Funktion, das durch das angepasste Filter 70 detektierte Datensignal gemäß einer bekannten Regel zu rekonstruieren und Daten DAT auszugeben. In einem Fall, in dem der gemeinsame Anschluss und der R1-Anschluss des Schalters 152 miteinander verbunden sind und das angepasste Filter 70 das Datensignal durch den ersten Korrelationsbetrieb detektieren kann, gibt die Datenrekonstruktionseinheit 154 sequenziell die dem Datensignal entsprechenden Daten DAT aus. Wenn das angepasste Filter 70 das Datensignal durch den ersten Korrelationsbetrieb nicht neu detektieren kann, steuert die Datenrekonstruktionseinheit 154 den Schalter 152, um den gemeinsamen Anschluss mit dem R2-Anschluss zu verbinden.
  • Dann, in einem Fall, in dem der gemeinsame Anschluss und der R2-Anschluss des Schalters 152 miteinander verbunden sind und das angepasste Filter 70 das Datensignal durch den zweiten Korrelationsbetrieb detektieren kann, gibt die Datenrekonstruktionseinheit 154 sequenziell die dem Datensignal entsprechenden Daten DAT aus. Die Datenrekonstruktionseinheit 154 kann den Schalter 152 steuern, um das Verbindungsziel zu dem ursprünglichen Verbindungsziel zurückzuführen, [1] wenn seit dem Schalten des Schalters 152 eine vorbestimmte Zeit vergangen ist, oder [2] wenn das angepasste Filter 70 das Datensignal durch den zweiten Korrelationsbetrieb nicht neu detektieren kann.
  • Somit kann die Empfangsschaltung 140 in dem zweiten Beispiel (die Verarbeitungsschaltung 146 in 16) die Digitalschaltung 150 (Detektionsschaltung) beinhalten, die die Daten DAT, die durch das Uplink-Signal US angezeigt werden, durch den ersten Korrelationsbetrieb zwischen einem ersten verarbeiteten Signal (in diesem Fall das Ausgangssignal CO1), das durch Verarbeitung des Ausgangssignals AO1 (erstes verstärktes Signal) der Verstärkerschaltung 66a erhalten wird, und dem Vergleichsmuster PTc, das dem Uplink-Signal US1 entspricht, detektiert; oder durch den zweiten Korrelationsbetrieb zwischen einem zweiten verarbeiteten Signal (in diesem Fall das Ausgangssignal CO2), das durch Verarbeitung des Ausgangssignals AO2 der Verstärkerschaltung 66b erhalten wird, und dem Vergleichsmuster PTc, das dem Uplink-Signal US2 entspricht, detektiert. Alternativ kann die Digitalschaltung 150 den ersten Korrelationsbetrieb zwischen dem Ausgangssignal AO1 der Verstärkerschaltung 66a und dem Vergleichsmuster PTc und den zweiten Korrelationsbetrieb zwischen dem Ausgangssignal AO2 der Verstärkerschaltung 66b und dem Vergleichsmuster PTc durchführen.
  • Wirkungen der zweiten Ausführungsform
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform beinhaltet der Stylus 100: das Gehäuse 42, das verwendet wird, um das Referenzpotential bereitzustellen; die Spitzenelektrode 32 (erste Elektrode); die Ringelektrode 34 (zweite Elektrode), die sich von der Spitzenelektrode 32 unterscheidet; die Empfangsschaltung 110 oder 140, die so konfiguriert ist, dass sie ein Sendesignal empfängt, das von dem elektronischen Gerät 14 über jede von elektrostatischen Kopplungen, die zwischen der Spitzenelektrode 32 und der Sensorelektrodengruppe 18 und zwischen der Ringelektrode 34 und der Sensorelektrodengruppe 18 gebildet werden, gesendet wird, wobei die Schaltung die Verstärkerschaltung 66a (erste Verstärkerschaltung), die an das Gehäuse 42 geerdet ist und so konfiguriert ist, dass sie ein in der Spitzenelektrode 32 induziertes Signal verstärkt, und die Verstärkerschaltung 66b (zweite Verstärkerschaltung), die sich von der Verstärkerschaltung 66a unterscheidet, beinhaltet, wobei die Verstärkerschaltung 66b (zweite Verstärkerschaltung) an das Gehäuse 42 geerdet ist und so konfiguriert ist, dass sie ein in der Ringelektrode 34 induziertes Signal verstärkt; und die MCU 104 (Steuerschaltung), die so konfiguriert ist, dass sie eine Empfangssteuerung der Empfangsschaltung 110 oder 140 durchführt.
  • Wenn der menschliche Körper BD des Benutzers beispielsweise die Berührungsfläche 12 des elektronischen Geräts 14 berührt, kann eine elektrostatische Kopplung zwischen dem menschlichen Körper BD und der Sensorelektrodengruppe 18 gebildet werden, und das Uplink-Signal US von dem elektronischen Gerät 14 kann in dem Kontaktabschnitt des menschlichen Körpers BD induziert werden. Gemäß der vorliegenden Offenbarung sind die Verstärkerschaltung 66a, die so konfiguriert ist, dass sie das in der Spitzenelektrode 32 induzierte Signal verstärkt, und die Verstärkerschaltung 66b, die so konfiguriert ist, dass sie das in der Ringelektrode 34 induzierte Signal verstärkt, innerhalb der Empfangsschaltung 110 oder 140 bereitgestellt, so dass das Sendesignal jeweils von den zwei Elektroden eingegeben werden kann, die unterschiedliche relative Positionen und Lagebeziehungen in Bezug auf den Kontaktabschnitt des menschlichen Körpers BD haben.
  • Da die Verstärkerschaltungen 66a und 66b an das Gehäuse 42 geerdet sind, das das gemeinsame GND-Potential bereitstellt, können die jeweiligen Wirkungen von Fluktuationen des GND-Potentials, die durch das im menschlichen Körper BD induzierte Signal verursacht werden, auf die Verstärkerschaltung 66a und die Verstärkerschaltung 66b räumlich oder zeitlich gegeneinander versetzt oder verschoben sein. Selbst wenn daher eine subtile Gleichgewichtsänderung zwischen der Elektrode des Stylus 100 und dem Kontaktabschnitt des menschlichen Körpers BD zu einer lokalen oder plötzlichen Fehlfunktion einer der zwei Verstärkerschaltungen führt, besteht eine erhöhte Möglichkeit, dass die andere der zwei Verstärkerschaltungen ordnungsgemäß wie gewünscht funktioniert. Somit lässt sich die Möglichkeit unterdrücken, dass das in der Elektrode induzierte Signal aufgrund der Fluktuationen des GND-Potentials vorübergehend undetektierbar wird.
  • Die Spitzenelektrode 32 und die Ringelektrode 34 können an der Endseite des Gehäuses 42 angeordnet sein und voneinander verschiedene Formen haben. Die Spitzenelektrode 32 und die Ringelektrode 34 können so angeordnet sein, dass sie in der Richtung der Stiftachse voneinander getrennt sind. Daher können ähnliche technische Wirkungen und Vorteile wie die der ersten Ausführungsform erzielt werden (beispielsweise Unterdrückung der Möglichkeit, dass das in den Stylus-Elektroden induzierte Signal vorübergehend undetektierbar wird, weil beide Signale an den zwei Elektroden gleichzeitig undetektierbar werden).
  • Modifikationen
  • Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehenden ersten und zweiten Ausführungsformen beschränkt und kann ohne weiteres modifiziert werden, ohne von der Idee der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Alternativ können verschiedene Konfigurationen ohne weiteres miteinander kombiniert werden, wenn kein technischer Widerspruch auftritt.
  • Die „erste und zweite Empfangsschaltung“ in der ersten Ausführungsform kann jeweils als der „erste und zweite Empfangskanal“ oder als die „erste und zweite Detektionsschaltung“ umformuliert werden.
  • Der Stylus 16 in der ersten Ausführungsform beinhaltet zwei Elektroden und zwei Empfangsschaltungen. Die Kombination der Anzahl von Elektroden und der Anzahl von Empfangsschaltungen ist jedoch nicht auf dieses spezielle Beispiel beschränkt.
  • Beispielsweise können drei oder mehr Elektroden und drei oder mehr Empfangsschaltungen bereitgestellt sein, und alle oder nur ein Teil davon können verwendet werden. In ähnlicher Weise kann die Kombination der Anzahl von Elektroden und der Anzahl von Empfangssystemen in der zweiten Ausführungsform geeignet geändert werden.
  • Die zweite Empfangsschaltung 52 in der ersten Ausführungsform hat eine ähnliche Konfiguration wie die der ersten Empfangsschaltung 50. Die erste Empfangsschaltung 50 und die zweite Empfangsschaltung 52 können jedoch voneinander verschiedene Konfigurationen haben. Zum Beispiel kann die erste Empfangsschaltung 50 eine Wandlerschaltung des Delta-Sigma-Typs enthalten (siehe 7), während die zweite Empfangsschaltung 52 eine Wandlerschaltung des Flankenextraktionstyps enthalten kann (siehe 14). In ähnlicher Weise können die Schaltungskonfigurationen der Empfangssysteme in der zweiten Ausführungsform geeignet geändert werden. Eine Optimierung des Betriebs, wie beispielsweise eine Verbesserung der Empfangsempfindlichkeit und eine Verringerung des Leistungsverbrauchs, kann durch Auswahl und Verwendung einer Mehrzahl von Empfangsschaltungen (oder Empfangssystemen) mit unterschiedlichen Schaltungscharakteristiken erreicht werden.
  • Der Stylus 16 in der ersten Ausführungsform empfängt einen Typ eines Uplink-Signals US. Der Stylus 16 kann jedoch so konfiguriert sein, dass er in der Lage ist, mehrere Typen von Uplink-Signalen US gleichzeitig über eine Mehrzahl von Empfangsschaltungen zu empfangen. Solange der Stylus 16 die Frequenzbänder oder die Typen von Codemustern der Uplink-Signale US kennt, kann der Stylus 16 in einer Mehrzahl von Detektionsschaltungen einen Korrelationsbetrieb unter Verwendung jeweils entsprechender Vergleichsmuster PTc durchführen.
  • Wie in 17A und 17B dargestellt, kann die Leiterplatte 38 oder 102 so konfiguriert sein, dass sie in der Lage ist, die induzierten Signale von den zwei Elektroden über Differenzverstärkerschaltungen zu empfangen. 17A entspricht einem Teildiagramm in der ersten Ausführungsform, und 17B entspricht einem Teildiagramm in der zweiten Ausführungsform. In den Beispielen von 17A und 17B ist die Spitzenelektrode 32 mit einem positivseitigen Eingangsanschluss der Verstärkerschaltung 66a verbunden, und die Ringelektrode 34 ist mit einem negativseitigen Eingangsanschluss der Verstärkerschaltung 66a verbunden. Die Spitzenelektrode 32 ist mit einem positivseitigen Eingangsanschluss der Verstärkerschaltung 66b verbunden, und das Gehäuse 42 ist mit einem negativseitigen Eingangsanschluss der Verstärkerschaltung 66b verbunden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2019091442 [0007, 0008]

Claims (14)

  1. Ein Stylus zur Verwendung mit einem elektronischen Gerät mit einem kapazitiven Berührungssensor, der eine Sensorelektrodengruppe beinhaltet, die in einer planaren Form angeordnet ist, wobei der Stylus umfasst: ein Gehäuse zur Bereitstellung eines Referenzpotentials; eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, die sich von der ersten Elektrode unterscheidet; eine erste Empfangsschaltung, die an das Gehäuse geerdet ist und so konfiguriert ist, dass sie ein Sendesignal empfängt, das von dem elektronischen Gerät über eine elektrostatische Kopplung gesendet wird, die zwischen der ersten Elektrode und der Sensorelektrodengruppe gebildet wird; eine zweite Empfangsschaltung, die an das Gehäuse geerdet ist und so konfiguriert ist, dass sie das von dem elektronischen Gerät gesendete Sendesignal über eine elektrostatische Kopplung empfängt, die zwischen der zweiten Elektrode und der Sensorelektrodengruppe gebildet wird; und eine Steuerschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Empfangssteuerung der ersten Empfangsschaltung und der zweiten Empfangsschaltung durchführt.
  2. Der Stylus nach Anspruch 1, wobei die erste Empfangsschaltung eine erste Verstärkerschaltung beinhaltet, die an das Gehäuse geerdet ist und so konfiguriert ist, dass sie ein in der ersten Elektrode induziertes Signal verstärkt, und die zweite Empfangsschaltung eine zweite Verstärkerschaltung beinhaltet, die an das Gehäuse geerdet ist und so konfiguriert ist, dass sie ein in der zweiten Elektrode induziertes Signal verstärkt.
  3. Der Stylus nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Empfangsschaltung eine erste Detektionsschaltung beinhaltet, die so konfiguriert ist, dass sie erste Daten detektiert, die durch das Sendesignal angezeigt werden, indem sie einen Korrelationsbetrieb zwischen einem ersten verstärkten Signal, das von der ersten Verstärkerschaltung ausgegeben wird, oder einem ersten verarbeiteten Signal, das durch Verarbeitung des ersten verstärkten Signals erhalten wird, und einem Vergleichsmuster, das dem Sendesignal entspricht, durchführt, die zweite Empfangsschaltung eine zweite Detektionsschaltung beinhaltet, die so konfiguriert ist, dass sie zweite Daten detektiert, die durch das Sendesignal angezeigt werden, indem sie einen Korrelationsbetrieb zwischen einem zweiten verstärkten Signal, das von der zweiten Verstärkerschaltung ausgegeben wird, oder einem zweiten verarbeiteten Signal, das durch Verarbeitung des zweiten verstärkten Signals erhalten wird, und dem Vergleichsmuster, das dem Sendesignal entspricht, durchführt, und die Steuerschaltung die ersten Daten von der ersten Empfangsschaltung erhält und die zweiten Daten von der zweiten Empfangsschaltung erhält.
  4. Der Stylus nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuerschaltung eine Datenverarbeitung unter Verwendung der ersten Daten durchführt, während die Steuerschaltung in der Lage ist, die ersten Daten von der ersten Empfangsschaltung zu erhalten, und eine Datenverarbeitung unter Verwendung der von der zweiten Empfangsschaltung erhaltenen zweiten Daten durchführt, während die Steuerschaltung nicht in der Lage ist, die ersten Daten von der ersten Empfangsschaltung zu erhalten.
  5. Der Stylus nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode an einer Endseite des Gehäuses angeordnet sind und voneinander verschiedene Formen haben.
  6. Der Stylus nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode so angeordnet sind, dass sie in einer Richtung einer Stiftachse voneinander getrennt sind.
  7. Ein Stylus zur Verwendung mit einem elektronischen Gerät mit einem kapazitiven Berührungssensor, der eine Sensorelektrodengruppe beinhaltet, die in einer planaren Form angeordnet ist, wobei der Stylus umfasst: ein Gehäuse zur Bereitstellung eines Referenzpotentials; eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, die sich von der ersten Elektrode unterscheidet; eine Empfangsschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie ein Sendesignal empfängt, das von dem elektronischen Gerät über jede von elektrostatischen Kopplungen gesendet wird, die zwischen der ersten Elektrode und der Sensorelektrodengruppe und zwischen der zweiten Elektrode und der Sensorelektrodengruppe gebildet werden, wobei die Empfangsschaltung beinhaltet: eine erste Verstärkerschaltung, die an das Gehäuse geerdet ist und so konfiguriert ist, dass sie ein in der ersten Elektrode induziertes Signal verstärkt, und eine zweite Verstärkerschaltung, die sich von der ersten Verstärkerschaltung unterscheidet, wobei die zweite Verstärkerschaltung an das Gehäuse geerdet ist und so konfiguriert ist, dass sie ein in der zweiten Elektrode induziertes Signal verstärkt; und eine Steuerschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Empfangssteuerung der Empfangsschaltung durchführt.
  8. Der Stylus nach Anspruch 7, wobei die Empfangsschaltung eine Syntheseschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie ein erstes verstärktes Signal, das von der ersten Verstärkerschaltung ausgegeben wird, und ein zweites verstärktes Signal, das von der zweiten Verstärkerschaltung ausgegeben wird, synthetisiert, oder ein erstes verarbeitetes Signal, das durch Verarbeitung des ersten verstärkten Signals erhalten wird, und ein zweites verarbeitetes Signal, das durch Verarbeitung des zweiten verstärkten Signals erhalten wird, synthetisiert, und eine Detektionsschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie durch das Sendesignal angezeigte Daten detektiert, indem sie einen Korrelationsbetrieb zwischen einem von der Syntheseschaltung synthetisierten synthetischen Signal und einem dem Sendesignal entsprechenden Vergleichsmuster durchführt, beinhaltet, und die Steuerschaltung eine Datenverarbeitung unter Verwendung der von der Empfangsschaltung erhaltenen Daten durchführt.
  9. Der Stylus nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Empfangsschaltung eine Detektionsschaltung beinhaltet, die so konfiguriert ist, dass sie durch das Sendesignal angezeigte Daten detektiert, durch Durchführen eines ersten Korrelationsbetriebs zwischen einem ersten verstärkten Signal, das von der ersten Verstärkerschaltung ausgegeben wird, oder einem ersten verarbeiteten Signal, das durch Verarbeitung des ersten verstärkten Signals erhalten wird, und einem Vergleichsmuster, das dem Sendesignal entspricht, oder Durchführen eines zweiten Korrelationsbetriebs zwischen einem zweiten verstärkten Signal, das von der zweiten Verstärkerschaltung ausgegeben wird, oder einem zweiten verarbeiteten Signal, das durch Verarbeitung des zweiten verstärkten Signals erhalten wird, und dem Vergleichsmuster, das dem Sendesignal entspricht, und die Steuerschaltung eine Datenverarbeitung unter Verwendung der von der Empfangsschaltung erhaltenen Daten durchführt.
  10. Der Stylus nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode an einer Endseite des Gehäuses angeordnet sind und voneinander verschiedene Formen haben.
  11. Der Stylus nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode so angeordnet sind, dass sie in einer Richtung einer Stiftachse voneinander getrennt sind.
  12. Eine integrierte Schaltung für einen Stylus, insbesondere einen Stylus nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Stylus ein Gehäuse zur Bereitstellung eines Referenzpotentials, eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, die sich von der ersten Elektrode unterscheidet, beinhaltet, wobei der Stylus zur Verwendung mit einem elektronischen Gerät mit einem kapazitiven Berührungssensor konfiguriert ist, der eine Sensorelektrodengruppe beinhaltet, die in einer planaren Form angeordnet ist, wobei die integrierte Schaltung umfasst: eine erste Empfangsschaltung, die an das Gehäuse geerdet ist und so konfiguriert ist, dass sie ein Sendesignal empfängt, das von dem elektronischen Gerät über eine elektrostatische Kopplung gesendet wird, die zwischen der ersten Elektrode und der Sensorelektrodengruppe gebildet wird; eine zweite Empfangsschaltung, die an das Gehäuse geerdet ist und so konfiguriert ist, dass sie das von dem elektronischen Gerät gesendete Sendesignal über eine elektrostatische Kopplung empfängt, die zwischen der zweiten Elektrode und der Sensorelektrodengruppe gebildet wird; und eine Steuerschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Empfangssteuerung der ersten Empfangsschaltung und der zweiten Empfangsschaltung durchführt.
  13. Eine integrierte Schaltung für einen Stylus, insbesondere einen Stylus nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei der Stylus ein Gehäuse zur Bereitstellung eines Referenzpotentials, eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, die sich von der ersten Elektrode unterscheidet, beinhaltet, wobei der Stylus zur Verwendung mit einem elektronischen Gerät mit einem kapazitiven Berührungssensor konfiguriert ist, der eine Sensorelektrodengruppe beinhaltet, die in einer planaren Form angeordnet ist, wobei die integrierte Schaltung umfasst: eine Empfangsschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie ein Sendesignal empfängt, das von dem elektronischen Gerät über jede von elektrostatischen Kopplungen gesendet wird, die zwischen der ersten Elektrode und der Sensorelektrodengruppe und zwischen der zweiten Elektrode und der Sensorelektrodengruppe gebildet werden, wobei die Empfangsschaltung beinhaltet: eine erste Verstärkerschaltung, die an das Gehäuse geerdet ist und so konfiguriert ist, dass sie ein in der ersten Elektrode induziertes Signal verstärkt; und eine zweite Verstärkerschaltung, die sich von der ersten Verstärkerschaltung unterscheidet, wobei die zweite Verstärkerschaltung an das Gehäuse geerdet ist und so konfiguriert ist, dass sie ein in der zweiten Elektrode induziertes Signal verstärkt; und eine Steuerschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Empfangssteuerung der Empfangsschaltung durchführt.
  14. Ein System mit einem Stylus nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und mit einem elektronischen Gerät mit einem kapazitiven Berührungssensor, der eine Sensorelektrodengruppe beinhaltet, die in einer planaren Form angeordnet ist.
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