利用發光二極體進行數據通信的數據通信裝置及電子儀器的製作方法

2023-10-06 06:44:09 3

專利名稱：利用發光二極體進行數據通信的數據通信裝置及電子儀器的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是利用發光二極體進行數據通信的數據通信裝置及 電子儀器。
背景技術：
現有技術下，在使用發光二極體的數據通信裝置的通信方式中，存
在有通過IrDA (Infrared Data Association)標準化後的紅外線通信方式 等。利用該IrDA的紅外線通信方式，是使用為了數據發信而發光的發 光二極體、和受光來自其他電子儀器的發光二極體的光的光子式傳感器 的方式，被採用於個人計算機、可攜式電話機等的電子儀器上。
另外，光子式傳感器和發光二極體都是基本具有PN接合的半導體 元件。因此，如專利文獻1所公開的那樣，能夠使用發光二極體受光。
專利文獻l:特開2001-119063號公報(摘要、權利要求書、發明的 詳細說明、附圖等)

發明內容
發明所要解決的課題
在上述紅外線通信方式的裝置中所使用的發光二極體和光子式傳 感器，為了與具有通信功能的其他電子儀器進行通信，而被設置在電子 儀器的表面。因此，在電子儀器上設有通過IrDA標準化後的紅外線通 信功能這一點成為既阻礙了電子儀器的小型化，又限制了空間的利用效 率的主要原因。另外，成為提高成本的主要原因。
另外，電子儀器一般具有電源燈等的發光部分。在該發光部分上， 通常採用輸出可見光的發光二極體。因此，要在不具備數據發送功能的 電子儀器上設置數據接收功能的時候，必須在電子儀器的表面設置發光 可見光的發光二極體、和用於數據接收的光子式傳感器。這種情況下， 也產生了與上述情況相同的問題。
另一方面，專利文獻1公開了僅將1個LED作為發光元件及受光 傳感器(受光sensor)而進行利用的技術。專利文獻1沒有關於通信的記 載。在專利文獻l上，並未解決設有上述通信功能時的各種問題點。
本發明的目的在於，通過將發光二極體利用於多個接口的構成，從 而獲得裝置能夠小型化的、利用發光二極體進行數據通信的數據通信裝 置及電子儀器。
解決課題的手段
本發明涉及的利用發光二極體進行數據通信的數據通信裝置，設 有通過通電輸出光的發光二極體，根據發信數據對發光二極體外加正 偏壓的發信電路，將按照未對發光二極體外加正偏壓時的發光二極體所 產生的電壓而變化的電壓進行輸出的分離電路；而且，該數據通信裝置 通過發信電路，由發光二極體將發信用的光數據發送，通過分離電路， 將發光二極體接收的光作為數據取出。
如果採用該構成，數據通信裝置，根據發信數據能夠使發光二極體 發光，而且，能夠生成對應於其發光被控制的發光二極體所輸入的光信 號的電壓信號。數據通信裝置能夠利用發光二極體發送數據，且通過使 用於其數據發送的發光二極體接收數據。發光二極體能夠利用於兩個接 口，從而使數據通信裝置小型化。
本發明涉及的利用發光二極體進行數據通信的數據通信裝置，在上 述發明的構成的基礎上，還具有以下特徵。即，發信電路，根據發信數 據將外加於發光二極體的正偏壓間歇地施加，即使在根據發信數據使發 光二極體發光的期間內，也能夠進行使用了其發光二極體的數據接收。
如果採用該構成，數據通信裝置，即使在根據發信數據使發光二極 管發光的期間內，也能夠在其期間內的未外加正偏壓的計時內，使用其 發光二極體接收數據。數據通信裝置，例如對每個數據脈衝串驅動發光 二極體，能夠進行全雙工通信。
本發明涉及的利用發光二極體進行數據通信的數據通信裝置，在上 述發明的各構成的基礎上，還具有以下特徵。即，數據通信裝置設有被 連接在發光二極體的正極節點和負極節點之間的並聯電容器。
如果採用該構成，在用於通過通電輸出光的發光二極體的PN接合
部上累積的載波，通過並聯電容器被迅速地消除。這可以使在對發光二 極管外加完正偏壓之後不久，起因於其累積載波的大的噪聲電壓不被從 分離電路輸出。這在全雙工通信中，即使對每個數據脈衝串驅動發光二 極管的期間內，也能夠從濾波器電路輸出對應於接收到的光信號的合適 的電壓。
本發明涉及的利用發光二極體進行數據通信的數據通信裝置，在上 述發明的各構成的基礎上，還具有以下特徵。即，數據通信裝置的發信 電路，設有基極節點連接在發光二極體的負極節點上、且集電極節點連 接在發光二極體的正極節點上的PNP電晶體；而且，發信電路在對發 光二極體外加正偏壓時，控制發光二極體的負極節點和PNP電晶體的 基極節點的電位，使其低於PNP電晶體的發射極節點的電壓，然後將 PNP電晶體設為ON狀態；另外，分離電路連接在發光二極體的正極節 點上。
如果採用該構成，在發光二極體上未外加正偏壓時，發光二極體的 負極節點的電位可以不定。發光二極體在未外加正偏壓時，能夠生成適 應其入射的光的電壓，並向分離電路輸出。
本發明涉及的利用發光二極體進行數據通信的數據通信裝置，在上 述發明的各構成的基礎上，還具有以下特徵。即，數據通信裝置的分離 電路設有分離電晶體，連接在分離電晶體的基極節點與發光二極體的 正極節點之間的直流消磁電容器，運行點設定電路，以及連接在分離晶 體管的集電極節點上的分離電阻元件。另外，運行點設定電路具有連接 在分離電晶體的基極節點上的一對電阻元件，並且為了按照發光二極體 中是否入射有規定光量的光而將分離電晶體進行電流放大動作，設定分 離電晶體的動作電位。
如果採用該構成，由分離電路輸出的電壓信號，由於使發光二極體 發光時的正極節點的電壓變化而變得難以變化。根據分離電阻元件的電 壓變化由分離電路輸出的電壓信號成為，按照發光二極體中入射的光而 進行變化的信號。
本發明涉及的利用發光二極體進行數據通信的數據通信裝置，在上 述發明的各構成的基礎上，還具有以下特徵。即，數據通信裝置的分離 電路設有集電極節點連接在分離電晶體的基極節點上、且基極節點連 接在直流消磁電容器上的放大電晶體，和從分離電阻元件的電壓中除去 高頻成份的低通濾波器電路。
如果採用該構成，即使在發信電路對發光二極體外加正偏壓的期間 與發光二極體受光基於數據的光信號的期間重疊或者連續、根據分離電 路所輸入的光信號的脈衝寬度變窄時，分離電路也能夠輸出與不存在那 樣的影響時的同等的電壓信號。
本發明涉及的利用發光二極體進行數據通信的數據通信裝置，在上 述發明的各構成的基礎上，還具有以下特徵。即，數據通信裝置的低通 濾波器電路，使與發信電路對發光二極體外加正偏壓的周期不同周期的 頻率成份通過。
如果採用該構成，兩個數據通信裝置將不通過相互同頻率的光信號 收發數據，所以，能夠防止光信號的相位完全一致並連續。使用發光二 極管收發數據的兩個數據通信裝置，能夠通過相互不同頻率的光信號收 發數據。
本發明涉及的利用發光二極體進行數據通信的數據通信裝置，在上 述發明的各構成的基礎上，還具有以下特徵。即，數據通信裝置設有差 動運算放大器。該差動運算放大器，將分離電路的輸出電壓的波形與用 於對發光二極體外加正偏壓的發光控制信號的波形進行比較，在它們不 一致時，便輸出錯誤信號。
如果採用該構成，例如，通過根據發信電路的控制接收了由發光二 極管輸出的光信號的其他數據通信裝置將基於其接收數據的光信號返 送，發送數據的數據通信裝置，在數據的發送中能夠判斷其發送中的數 據是否被正確地發送給該其他數據通信裝置。
本發明涉及的利用發光二極體進行數據通信的數據通信裝置，在上 述發明的各構成的基礎上，還具有以下特徵。即，數據通信裝置的發光 二極體將可見光進行發光。
如果採用該構成，使用將可見光進行發光的發光二極體，能夠進行 數據的收發。
本發明涉及的其他利用發光二極體進行數據通信的數據通信裝置，
設有通過通電輸出可見光的發光二極體，為了使發光二極體發光而對 發光二極體外加正偏壓的顯示電路，以及將按照未對發光二極體外加正
偏壓時的發光二極體所產生的電壓而變化的電壓進行輸出的分離電路。 而且，該數據通信裝置，通過顯示電路將發光二極體發光，通過分離電 路將發光二極體接收的光作為數據取出。
如果採用該構成，數據通信裝置能夠使發光二極體發光，而且，能 夠生成對應於其發光被控制的發光二極體所輸入的光信號的電壓信號。 數據通信裝置，由於能夠使用可見光的發光被控制的發光二極體接收數 據，因此，能夠小型化數據通信裝置。發光二極體，能夠利用於通過可 見光的發光與用戶的接口和用於數據接收的接口 ，從而將數據通信裝置 小型化。
本發明涉及的電子儀器，是具有進行數據通信的數據通信裝置、和 利用該數據通信裝置控制數據通信的控制手段的電子儀器。而且，數據
通信裝置具有通過通電輸出光的發光二極體，根據發信數據對發光二 極管外加正偏壓的發信電路，以及將按照未對發光二極體外加正偏壓時 的發光二極體所產生的電壓而變化的電壓進行輸出的分離電路。另外，
數據通信裝置，通過發信電路由發光二極體將發信用的光數據發送，通 過分離電路將發光二極體接收的光作為數據取出。
如果採用該構成，電子儀器能夠使用發光二極體通過光發送數據， 而且，能夠使用其發光被控制的發光二極體接收數據。發光二極體能夠 利用於兩個接口，從而將電子儀器小型化。
本發明涉及的其他電子儀器，具有進行數據通信的數據通信裝置、 和利用該數據通信裝置控制數據通信的控制手段。而且，數據通信裝置 具有通過通電輸出可見光的發光二極體，為了使發光二極體發光而對 發光二極體外加正偏壓的顯示電路，以及將按照未對發光二極體外加正 偏壓時的發光二極體所產生的電壓而變化的電壓進行輸出的分離電路。 另外，數據通信裝置，通過顯示電路將發光二極體發光，通過分離電路 將發光二極體接收的光作為數據取出。
如果採用該構成，電子儀器將發光二極體利用於通過可見光的發光 與用戶的接口和用於數據接收的接口。發光二極體能夠利用於兩個接 口，從而將電子儀器小型化。
本發明涉及的電子儀器，在上述發明的各構成的基極上，還具有以 下特徵。即，電子儀器是從通過人手持擺動形成餘象的餘象形成工具、
顯示面板裝置、電子鎖緊裝置、按鍵器、廣播接收機、個人計算機、遊 戲機、照明器具、空調機器、熱水供給設備、微波爐、照相機、家用機 器、汽車、摩託車、可攜式電話機終端、可攜式信息設備、可攜式遊戲 機及電路等的評價板中任選的一個裝置。
如果採用該構成，在各種電子儀器上，將發光二極體使用於包括用 於數據接收的接口的多個接口，能夠將裝置小型化。
發明效果
在本發明中，通過將發光二極體利用於多個接口，能夠使裝置小型化。


圖1是表示本發明實施形態一涉及的利用發光二極體進行數據通信 的電子儀器的結構圖。
圖2是表示使圖1的電子儀器進行全雙工數據通信動作時的信號波 形的時間圖。
圖3是表示本發明實施形態二涉及的利用發光二極體進行數據通信 的電子儀器的結構圖。
圖4是表示使圖3的電子儀器進行全雙工數據通信動作時的一部分 信號波形的時間圖。
圖5是作為本發明實施形態三涉及的電子儀器的一種、利用發光二 極管進行數據通信的智能萬能筆(versa-writer/versa-lighter)的主視圖。
圖6是圖5的智能萬能筆的後視圖。
圖7是在裝於智能萬能筆內部的電子電路的方框圖。
圖8是表示在圖5的智能萬能筆與其他的智能萬能筆之間，收發圖 像數據時所實行的通信順序的時間圖。
圖9是作為本發明實施形態四涉及的電子儀器的一種、利用發光二 極管進行數據通信的顯示面板裝置，和附屬於它的輸入筆的主視圖。
圖IO是顯示面板裝置的電子電路的方框圖。
圖11是表示在顯示面板裝置的一個發光二極體和輸入筆之間所實 施的通信程序的順序。
圖12是表示作為本發明實施形態的變形例的電子鎖緊裝置和按鍵 器的說明圖。
圖13是表示在圖12的電子鎖緊裝置和按鍵器之間所實行的通信程 序的順序。
符號說明
5發送控制部(控制手段的一部分)
6接收控制部(控制手段的一部分)
11發光二極體
12並聯電容器
13發信電路
14分離電路
21PNP電晶體
31直流消磁電容器
33第三電阻元件(一對電阻元件中的一-方，運行點設定電路)
34第四電阻元件(一對電阻元件中的另一方，運行點設定電路)
35分離電晶體
36分離電阻元件
37低通濾波器電路
41放大電晶體
111差動運算放大器
149顯示電路
具體實施例方式
以下，根據附圖對本發明實施形態涉及的利用發光二極體進行數據 通信的數據通信裝置及電子儀器進行說明。利用發光二極體進行數據通 信的數據通信裝置，作為利用發光二極體進行數據通信的電子儀器的一 部分進行說明。
另外，實施形態一及二，以通過發光二極體收發數據的廣泛應用的 電子儀器的例子進行說明。實施形態三，以通過發光二極體收發數據的
智能萬能筆(versa-writer/versa-lighter)為例進行說明。實施形態四，以通
過顯示用的發光二極體接收數據的顯示面板裝置為例進行說明。 實施形態一
圖1表示本發明實施形態一涉及的利用發光二極體收發數據的電子 儀器的構成。電子儀器設有微型電子計算機1。微型電子計算機l設有
輸入端2和輸出端3。輸入端2及輸出端3，連接在微型電子計算機1 的輸入輸出埠 4上。
輸入輸出埠 4將對應於設定的數字值的電平輸出。例如，輸入 輸出埠4，數字值設定為"0"的話，則將輸出端3控制為接地電位， 數字值設定為"1"的話，則將輸出端3控制為電源電位。輸入輸出端 口 4，輸出對應於輸入端2的電平的數字值。輸入輸出埠 4，例如輸 入端2為接地電位時，則輸出數字值"0"，輸入端2為電源電位時， 則輸出數字值"1"。
在微型電子計算機1上，實現了作為控制手段一部分的發送控制部 5和作為控制手段一部分的接收控制部6。發送控制部5為了發送數據， 以規定的通信程序對輸入輸出埠 4設定數字值。接收控制部6，讀入 輸入輸出埠 4輸出的數字值，並根據規定的通信程序解讀該數字值， 生成接收數據。
另外，該發送控制部5及接收控制部6，通過圖示以外的中央處理 裝置實行微型電子計算機1內的圖示以外的存儲器所存儲的通信控制程 序而被實現。通信控制程序，可以在電子儀器出廠前預先寫入微型電子 計算機1的該存儲器中，也可以在電子儀器出廠後寫入微型電子計算機 l的該存儲器中。另外，在出廠後被寫入微型電子計算機1的存儲器的 通信控制程序，可以被存儲在計算功能夠讀取的記錄媒體中，也可以通 過電信線路等的傳輸媒體下載。
電子儀器除微型電子計算機1之外，還設有一個發光二極體11、並 聯電容器12、發信電路13及分離電路14。
發光二極體11是具有接合P型半導體和N型半導體的構造的部件。 發光二極體11，如果被外加P型半導體側的電位(正極節點的電位) 高於N型半導體側的電位(負極節點的電位)的正偏壓，則進行發光。 發光二極體11，在未被外加反偏壓或偏壓的狀態下熄燈。另外，該實施
形態的發光二極體11輸出紅外線。
發光二極體ll，如果光入射到其PN接合部，則通過光激發現象， 在PN接合部附近分離生成空穴和電子。通過光激發現象生成的空穴向 正極節點側擴散，並累積於P型半導體中。通過光激發現象生成的電子 向負極節點側擴散，並累積於N型半導體中。通過該空穴和電子的生成 分離，電流在發光二極體11中流通。
並聯電容器12並聯連接在發光二極體11上。並聯電容器12的一 方節點連接在發光二極體11的正極節點上，並且，另一方節點連接在 該發光二極體11的負極節點上。
發光二極體11的負極節點及並聯電容器12的另一方節點，連接在 微型電子計算機1的輸出端3上。
發信電路13，設有PNP電晶體21、第一電阻元件22、第二電阻元 件23及保護電阻元件24。
PNP電晶體21，基極節點的電位低於發射極節點的電位規定電壓 以上的話，變為ON狀態。電流從發射極節點流向集電極節點。PNP晶 體管21的發射極節點與電源連接。PNP電晶體21的集電極節點，連接 在保護電阻元件24的一方節點上。保護電阻元件24的另一方節點，連 接在發光二極體11的正極節點及並聯電容器12的一方節點上。
PNP電晶體21的基極節點，連接在第一電阻元件22的一方節點和 第二電阻元件23的一方節點上。第一電阻元件22的另一方節點與電源 連接。第二電阻元件23的另一方節點，與發光二極體11的負極節點及 並聯電容器12的另一方節點一起，連接在微型電子計算機1的輸出端3 上。
這樣連接發信電路13的話，微型電子計算機1的輸出端3例如為 電源電位時，PNP電晶體21的基極節點的電位大致等於發射極節點的 電位。PNP電晶體21變為OFF狀態。電流未從PNP電晶體21的發射 極節點流向集電極節點。發光二極體ll熄燈。
微型電子計算機1的輸出端3例如為接地電位時，電流在第一電阻 元件22及第二電阻元件23中流通。PNP電晶體21的基極節點的電位 成為，通過與該第一電阻元件22的電阻值及第二電阻元件23的電阻值 的比將電源電壓分壓後的電位。PNP電晶體21變為ON狀態。電流從
PNP電晶體21的發射極節點流向集電極節點。該電流通過發光二極體 11及並聯電容器12，向微型電子計算機1的輸出端3流通。發光二極 管11亮燈。
發光二極體ll，在微型電子計算機l的輸出端3為接地電位時亮燈， 在輸出端3為電源電位時熄燈。發光二極體11，通過微型電子計算機1 控制發光。
分離電路14，設有直流消磁電容器31、放大電路32、作為一對電 阻元件中的一方電阻元件及運行點設定電路的第三電阻元件33、作為一 對電阻元件中的另一方電阻元件及運行點設定電路的第四電阻元件34、 分離電晶體35、分離電阻元件36、低通濾波器電路37及輸出電路38。
直流消磁電容器31的一方節點，連接在發光二極體11的正極節點上。
分離電晶體35是NPN電晶體。NPN電晶體，如果基極節點的電位 高於發射極節點的電位規定電壓以上，則變為ON狀態。電流從集電極 節點流向發射極節點。分離電晶體35的發射極節點與地面連接。分離 電晶體35的集電極節點，連接在分離電阻元件36的一方節點上。分離 電阻元件36的另一方節點與電源連接。
分離電晶體35的基極節點，連接在第三電阻元件33的一方節點和 第四電阻元件34的一方節點上。第三電阻元件33的另一方節點與電源 連接。第四電阻元件34的另一方節點與地面連接。分離電晶體35的基 極節點的電位成為，以第三電阻元件33的電阻值和第四電阻元件34的 電阻值的比分割電源電壓後的電位。由於分離電晶體35的基極節點一 發射極節點之間的電壓被固定，因此，當分離電晶體35為ON狀態時， 對應於基極節點電流的集電極節點的電流在分離電晶體35中流通。分 離電晶體35以電流放大形式動作。
放大電路32，設有放大電晶體41、第五電阻元件42、第六電阻元 件43、第七電阻元件44、第一電容器45及第八電阻元件46。
放大電晶體41是NPN電晶體。放大電晶體41的集電極節點，連 接在第五電阻元件42的一方節點和第六電阻元件43的一方節點以及第 八電阻元件46的一方節點上。第八電阻元件46的另一方節點，連接在 分離電晶體35的基極節點上。
第五電阻元件42的另一方節點與電源連接。第六電阻元件43的另 一方節點，連接在直流消磁電容器31的另一方節點上。第六電阻元件 43的另一方節點，連接在放大電晶體41的基極節點上。放大電晶體41 的發射極節點，連接在第七電阻元件44的一方節點和第一電容器45的 一方節點上。第七電阻元件44的另一方節點及第一電容器45的另一方 節點，與地面連接。
分離電晶體35的基極節點的電位成為規定電位。在直流消磁電容 器31中未流通電流的穩定狀態的情況下，直流消磁電容器31的另一方 節點的電位變為，大致等於分離電晶體35的基極節點電位的電位。
在從直流消磁電容器31向放大電晶體41的基極節點的電流流通 時，放大電晶體41的基極節點電流增加，集電極節點電流增加，第五 電阻元件42的放大電晶體41側的端子電位下降。在第八電阻元件46 中，流通有從分離電晶體35側向放大電晶體41側的電流。在第八電阻 元件46中流通的電流，大於從直流消磁電容器31流向放大電晶體41 的基極節點的電流。
在第八電阻元件46中，流通有從分離電晶體35側向放大電晶體41 側的電流時，分離電晶體35的基極節點的電流減少。分離電晶體35的 集電極節點的電流也減少。在分離電阻元件36中產生的電壓變小。
也就是說，在從直流消磁電容器31向分離電容器35的基極節點的 電流流通時，通過放大電晶體41放大後的電流在第八電阻元件46中從 分離電晶體35側流向放大電晶體41側。分離電晶體35的集電極節點 的電流減少。在分離電阻元件36中產生的電壓變小。分離電晶體35的 集電極節點的電壓上升。
相反地，在從放大電晶體41的基極節點向直流消磁電容器31的電 流流通時，放大電晶體41的基極節點的電流減少，集電極節點的電流 也減少。第五電阻元件42的電壓變小。放大電晶體41的集電極節點的 電位上升。第五電阻元件42的放大電晶體41側的端子電位上升。在第 八電阻元件46中，流通有從放大電晶體41側向分離電晶體35側的電 流。
在第八電阻元件46中流通有從放大電晶體41側向分離電晶體35 側的電流時，分離電晶體35的基極節點電流增加。但是，分離電晶體
35在穩定狀態下已處於ON狀態。集電極節點的電壓已是0V。因此， 即使分離電晶體35的集電極節點的電流增加，集電極節點的電壓也仍 為0V，並未變化。
這樣，在分離電晶體35的集電極節點中產生的電壓，在從直流消 磁電容器31向放大電晶體41的基極節點的電流流通時，由穩定狀態的 電壓0V起上升。在集電極節點上產生有限的電壓。相反，從放大晶體 管41的基極節點向直流消磁電容器31的電流流通時，集電極節點的電 壓維持於作為穩定狀態電壓的0V。
連接有分離電阻元件36的低通濾波器電路37，設有濾波二極體51、 濾波電容器52及濾波器電阻元件53。濾波二極體51的正極節點，連接 在分離電晶體35的集電極節點和分離電阻元件36的一方節點上。濾波 二極體51的負極節點，連接在濾波電容器52的一方節點和濾波器電阻 元件53的一方節點上。濾波電容器52的另一方節點及濾波器電阻元件 53的另一方節點，與地面連接。
輸出電路38，設有輸出電晶體61、輸出電阻元件62、第九電阻元 件63及第十電阻元件64。輸出電晶體61是NPN電晶體。輸出電晶體 61的集電極節點，連接在輸出電阻元件62的一方節點和微型電子計算 機1的輸入端2上。輸出電阻元件62的另一方節點與電源連接。輸出 電晶體61的發射極節點與地面連接。
輸出電晶體61的基極節點，連接在第九電阻元件63的一方節點和 第十電阻元件64的一方節點上。第九電阻元件63的另一方節點，連接 在濾波二極體51的負極節點上。第十電阻元件64的另一方節點與地面 連接。
在分離電阻元件36中產生的電壓減少、且分離電晶體35的集電極 節點電位上升的話，伴隨該情況，濾波二極體51的負極節點的電位上 升。在分離電阻元件36中產生的電壓增加、且分離電晶體35的集電極 節點電位下降的話，伴隨該情況，濾波二極體51的負極節點的電位下降。
濾波電容器52，連接在濾波二極體51的負極節點與地面之間。在 濾波電容器52上，並聯連接有濾波器電阻元件53。濾波電容器52及濾 波器電阻元件53，作為低通濾波器發揮作用。輸出電晶體61的基極節 點電位的變化為，從濾波二極體51的正極節點電位的變化除去高頻成 份的、平穩的電位的變化。
輸出電晶體61,在基極節點一發射極節點之間的電壓在規定電位差 以上時，變為ON狀態。輸出電晶體61為ON狀態時，在輸出電阻元 件62中產生電壓。微型電子計算機1的輸入端2的電位下降。
接著，以全雙工數據通信的情況為例，對具有以上構成的實施形態 一涉及的電子儀器的發光動作及受光動作進行說明。
圖2是表示使圖1的電子儀器進行全雙工數據通信動作時的信號波 形的一個例子的時間圖。波形a是微型電子計箅機1的輸出端3的電位 的波形，波形b是由成為通信對象的其他電子儀器輸出的、且入射到發 光二極體11的發光信號波形。波形c是放大電晶體41的集電極節點的 電壓波形。波形d是分離電晶體35的集電極節點的電壓波形。波形e 是第九電阻元件63的一方節點的電壓波形。波形f是微型電子計算機1 的輸入端2的電壓波形。
在根據發信數據使發光二極體11發光時，被微型電子計算機1實 現的發送控制部5，從輸出端3對毎一個發信數據輸出由例如以38kHz 調製的多個脈衝波組成的脈衝串。微型電子計算機1的輸出端3的電位 如圖2的波形a所示那樣進行變化。另外，脈衝串的整體長度，例如為 600微秒程度即可。這樣做法的情況下，能夠以與電子儀器和其遙控器 之間的紅外線通信同水平的速度進行通信。
通過脈衝串中的各脈衝波，微型電子計算機1的輸出端3從高電平 (例如電源電位)向低電平(例如接地電位)變化的話，則PNP晶體 管21的動作狀態從OFF狀態向ON狀態變化，通過該PNP電晶體21 的集電極節點的電流，發光二極體11亮燈。在發光二極體11上，間歇 地外加有基於發信數據的正偏壓。
微型電子計算機1的輸出端3從低電平(例如接地電位)向高電平 (例如電源電位)變化的話，則PNP電晶體21的動作狀態從ON狀態 向OFF狀態變化，發光二極體ll熄燈。
這樣，電子儀器根據發信數據，通過脈衝驅動使發光二極體11閃 爍。電子儀器通過利用脈衝驅動使發光二極體11閃爍，將基於發信數 據的發信信號向其他電子儀器無線發送。電子儀器，每次發送的數據都
使發光二極體11間歇地發光。
如圖2的波形b所示，利用來自其他電子儀器的脈衝驅動的光信號 入射到發光二極體11的話，在發光二極體ll上，通過其PN接合部附 近的空穴和電子的分離生成，在正極節點側累積空穴、在負極節點側累 積電子。在該狀態的發光二極體11上連接電路的話，電流從正極節點 側流出。另外，在該圖2的波形b中，光信號的頻率為例如與38kHz 不同的19kHz。
發光二極體11輸出的電流，通過直流消磁電容器31流向放大晶體 管41的基極節點。該電流通過放大電晶體41被放大。被放大了的電流 從分離電晶體35流向放大電晶體41，流經第八電阻元件46。分離晶體 管35的集電極節點的電流減少。在分離電阻元件36中產生的電壓大幅 減少。分離電晶體35的集電極節點的電壓上升。
因此，輸出電晶體61的基極節點的電位，伴隨著該分離電晶體35 的集電極節點電位的上升而上升，輸出電晶體61的狀態從OFF狀態向 ON狀態變化。在輸出電阻元件62中產生電壓，微型電子計算機1的輸 入端2的電位下降。
如圖2的波形b所示，在發光二極體11中未入射光信號的話，則 在發光二極體11與放大電晶體41的基極節點之間，電流不流通。放大 電晶體41及分離電晶體35返回穩定狀態。在分離電阻元件36中產生 的電壓，產生利用處於ON狀態的分離電晶體35的集電極節點的電流 的電壓。分離電晶體35的集電極節點的電位，返回穩定狀態。
因此，輸出電晶體61的基極節點電位，下降至該穩定狀態下的分 離電晶體35的集電極節點的電位。輸出電晶體61從ON狀態變為OFF 狀態，在輸出電阻元件62中不產生電壓。微型電子計算機1的輸入端2 的電位上升。
微型電子計算機1的接收控制部6，從輸入輸出埠 4取得對應於 輸入端2的電平的數字值。由此，接收控制部6能夠無線接收通過來自 其他電子儀器的光信號而被發送的數據。
另外，發送控制部5正在脈衝驅動輸出端3的時候，在發光二極體 11中入射有取決於脈衝串的光信號的情況，由於分別使用38kHz和 19kHz，因此如圖2所示，發送控制部5將輸出端3控制為低電平的期
間與接著的低電平控制期間之間的、發送控制部5未將輸出端3控制為 低電平的期間，出現與受光信號重疊的狀態。
在該無控制期間，發光二極體11中入射光信號後出現該重疊狀態 的話，在發光二極體11中，流通有對應於該光信號的電流。分離電阻 元件36的電壓，由於光信號的入射而減少。輸出電晶體61成為ON狀 態。在輸出電阻元件62中產生電壓。
在發光二極體11中流通的電流，通過放大電晶體41被放大。分離 電阻元件36的電壓隨著該被放大了的電流而變化。在分離電阻元件36 與輸出電晶體61之間，設置有低通濾波器電路37。因此，在發送控制 部5脈衝驅動輸出端3時的無控制期間內，發光二極體11中入射有光 信號時，輸出電阻元件62的電壓，與發送控制部5未脈衝驅動輸出端3 的期間同樣地進行數字式變化。
其結果，接收控制部6，在發送控制部5根據通信數據閃爍控制發 光二極體11的期間內，能夠無線接收基於來自其他電子儀器的光信號 的數據。電子儀器在與其他電子儀器之間能夠進行全雙工數據通信。另 外，電子儀器也能夠進行半雙工數據通信。
在該實施形態一中，如圖2所示，發送控制部5閃爍控制發光二極 管11的頻率是38kHz，從其他電子儀器受光的光信號頻率是19kHz。 這樣，在相互通信的兩個電子儀器上，通過使光信號頻率相互不同，能 夠得到以下效果。
即，發送控制部5通過脈衝驅動將輸出端3在高電平與低電平之間 轉換時，發光二極體11的正極節點的電位，通過該控制而變動。其結 果，如圖2的波形c所示，放大電晶體41的集電極節點的電位，在穩 定狀態的電平與高於穩定狀態的電平之間變動。如圖2的波形d所示， 通過該放大電晶體41的集電極節點電位的變動，在分離電阻元件36中 產生的電壓雖然幾乎未進行變動，但是在使發光二極體11發光的期間， 在分離電阻元件36中產生的電壓並未形成所謂對應於從發光二極體11 受光的光信號的電平。
假定，例如在相互通信的兩個電子儀器中脈衝波的周期一致的情況 下，它們的相位完全一致的話，儘管發光二極體11是受光來自其他電 子儀器的光信號的狀態，但是，分離電阻元件36的電壓卻並不按照其
受光後的光信號而進行變化。也就是說，並未完全得到基於受光光信號
的分離電阻元件36的電壓變化。
對此，如該實施形態一所示，在相互通信的兩個電子儀器中，通過 使光信號的頻率相互不同，如圖2所示，發光二極體11如果是受光來 自其他電子儀器的光信號的狀態，就一定能夠得到基於來自其他電子儀 器的光信號的分離電阻元件36的電壓變化。
另外，如上述那樣在發光二極體11中流通的電流，通過放大晶體 管41被放大。分離電阻元件36的電壓，隨著該被放大的電流而變化。 在分離電阻元件36與輸出電晶體61之間，設置有低通濾波器電路37。 因此，使發光二極體11發光的期間與發光二極體11中入射有光信號的 期間一致，作為其結果如圖2的波形d所示，即使是部分未得到基於受 光信號的分離電阻元件36的電壓變化這樣的狀況，發光二極體11受光 來自其他電子儀器的光信號時，作為輸出電阻元件62的輸出電壓，也 能夠輸出與不存在那樣缺損的情況大致相同的電壓波形。
另外，在相互通信的兩個電子儀器中一方的脈衝波頻率為1時，另 一方的脈衝波頻率以是該一方的脈衝波頻率的0.5 1.5倍為佳，進而更 佳的為0.75 1.25倍。
在該實施形態一中，在發光二極體ll上，並聯電容器12被並聯連 接。發光二極體11在外加於其上的電壓從正向向逆向切換後，短時間 內，流通由於少數載波累積效應而產生的電流。該電流是從發光二極體 11的負極節點流向正極節點方向的電流。
沒有並聯電容器12時，在該發光二極體11中流通的、由於少數載 波累積效應而產生的電流，通過直流消磁電容器31流向放大電晶體41 的基極節點側。其結果，與在發光二極體11中基於光信號的電流流通 的情況相同，分離電阻元件36中產生的電壓減少。分離電阻元件36中 產生的電壓，即使在發光二極體11未接收光信號時，也與發光二極體 11接收光信號時同樣地進行變化。
但是，在發光二極體11中並聯連接並聯電容器12的話，發光二極 管11中流通的、由於少數載波累積效應而產生的短時間的電流，在由 發光二極體11和並聯電容器12構成的迴路內流通。其結果，能夠防止 在發光二極體ll未接收光信號時，分離電阻元件36中產生的電壓與發
光二極體11接收光信號時同樣地進行變化的狀況的發生。
如以上那樣，在該實施形態一中，能夠使一個發光二極體11基於 發信數據發光，並且能夠接收基於入射到該發光二極體11的光信號的 數據。在該實施形態一中，在一個發光二極體11上能夠擁有發送且接 收數據的多個功能，從而能夠使裝置小型化。該實施形態一的電子儀器 能夠進行全雙工數據通信及半雙工數據通信。
另外，半雙工數據通信時，基於發信數據使發光二極體11發光的 期間與在發光二極體11中入射有基於接收數據的光信號的期間，並沒
有重疊。因此，電子儀器的構成也可以是例如，將分離電路14僅作為 直流消磁電容器31、第三電阻元件33、第四電阻元件34及分離電晶體 35的構成，或者作為除去低通濾波器電路37的構成，或者作為比該實 施形態一的構成簡便的構成。
實施形態二
圖3是表示本發明實施形態二涉及的利用發光二極體收發數據的電 子儀器的結構圖。實施形態二涉及的電子儀器，具有判斷發信數據是否 被正確發送的功能。
微型電子計算機1除輸入端2及輸出端3以外，還具有其他輸入端 7。在微型電子計算機1上，除發送控制部5及接收控制部6以外，還 實現了錯誤判斷部8。
電子儀器具有模擬接收信號生成電路15和比較電路16。
模擬接收信號生成電路15具有，模擬輸入級電路71、模擬低通濾 波器電路72及模擬輸出電路73。
模擬輸入級電路71，具有輸入級電晶體81、第十一電阻元件82、 第十二電阻元件83及輸入級電阻元件84。輸入級電晶體81是NPN晶 體管。輸入級電晶體81的基極節點，連接在第十一電阻元件82的一方 節點和第十二電阻元件83的一方節點上。第十一電阻元件82的另一方 節點，連接在微型電子計算機1的輸出端3上。第十二電阻元件83的 另一方節點與輸入級電晶體81的發射極節點一起，與地面連接。輸入 級電晶體81的集電極節點，連接在輸入級電阻元件84的一方節點上。 輸入級電阻元件84的另一方節點與電源連接。模擬低通濾波器電路72，具有模擬濾波二極體91、模擬濾波電容 器92及模擬濾波電阻元件93。模擬濾波二極體91的正極節點，連接在 輸入級電晶體81的集電極節點上。模擬濾波二極體91的負極節點，連 接在模擬濾波電容器92的一方節點和模擬濾波電阻元件93的一方節點 上。模擬濾波電容器92的另一方節點和模擬濾波電阻元件93的另一方 節點，與地面連接。
模擬輸出電路73，具有模擬輸出電晶體101、模擬輸出電阻元件 102、第十三電阻元件103及第十四電阻元件104。模擬輸出電晶體101 是NPN電晶體。模擬輸出電晶體101的集電極節點，連接在模擬輸出 電阻元件102的一方節點上。模擬輸出電阻元件102的另一方節點與電 源連接。模擬輸出電晶體101的發射極節點與地面連接。
模擬輸出電晶體101的基極節點，連接在第十三電阻元件103的一 方節點和第十四電阻元件104的一方節點上。第十三電阻元件103的另 一方節點，連接在模擬濾波二極體91的負極節點上。第十四電阻元件 104的另一方節點與地面連接。
比較電路16，具有差動運算放大器111、第十五電阻元件112、第 十六電阻元件113、第十七電阻元件114及第十八電阻元件115。
差動運算放大器111的非倒相輸入端，連接在第十五電阻元件112 的一方節點和第十六電阻元件113的一方節點上。第十五電阻元件112 的另一方節點，連接在模擬輸出電晶體101的集電極節點上。第十六電 阻元件113的另一方節點與地面連接。
差動運算放大器111的倒相輸入端，連接在第十七電阻元件114的 一方節點和第十八電阻元件115的一方節點上。第十七電阻元件114的 另一方節點，連接在輸出電晶體61的發射極節點上。第十八電阻元件 115的另一方節點，連接在差動運算放大器111的輸出節點上。差動運 算放大器111的輸出節點，連接在微型電子計算機1的其他輸人端7上。
錯誤判斷部8，按照其他輸入端7的輸入電平，取得輸入輸出埠 4輸出的數字值。錯誤判斷部8根據該數字值判斷錯誤。
上述以外的構成要素，與實施形態一的同名構成要素具有相同的功 能，標有與實施形態一相同的符號並省略說明。
接著，對具有以上構成的實施形態二涉及的電子儀器的動作進行說明。
圖4是表示使圖3的電子儀器進行全雙工數據通信動作時的一部分 信號波形的一個例子的時間圖。波形a是微型電子計算機1的輸出端3 的電位的波形。波形b是通過其他電子儀器接收由該電子儀器發送的數 據，並返送其接收的數據，入射到發光二極體11的光信號的發光信號 波形。波形c是含有錯誤的放大電晶體41的集電極節點的電位的波形。 波形f是微型電子計算機1的輸入端2的電壓波形。波形g是模擬接收 信號生成電路15的輸出電壓波形。波形h是差動運算放大器111的輸 出電壓波形。
微型電子計算機1所實現的發送控制部5，從輸出端3輸出由例如 以38kHz調製的多個脈衝波構成的脈衝串的話，發光二極體11隨其閃 爍。
另外，模擬接收信號生成電路15的輸入級電晶體81,在微型電子 計算機1的輸出端3為高電平時變為ON狀態，在輸出端3為低電平時 變為OFF狀態。根據輸入極電晶體81在ON狀態和OFF狀態之間切換， 模擬濾波二極體91的正極節點的電位，在高電平與低電平之間切換。
在模擬濾波二極體91的負極節點與模擬輸出電路73之間，連接有 低通濾波器。該低通濾波器由模擬濾波電容器92和模擬濾波電阻元件 93構成。模擬輸出電晶體101的基極節點的電位的變化是，從模擬濾波 二極體91的正極節點的電位變化除去高頻成份的電位變化。
模擬濾波二極體91通過其基極節點的電位變化，在ON狀態和OFF 狀態之間切換的話，由模擬接收信號生成電路15輸出的電壓如圖4的 波形g所示的那樣進行變化。
該模擬接收信號生成電路15的輸出電壓和輸出電路38的輸出電 壓，作為兩個差動輸入被輸入到差動運算放大器111中。差動運算放大 器111以模擬接收信號生成電路15的輸出電壓為基準，輸出電路38的 輸出電壓的相對於該基準電壓的差分電壓變大的話，則將輸出電壓控制 在高電平。微型電子計算機1的其他輸入端7，連接在該差動運算放大 器111的輸出端上。
如圖4的第四個數據波形(波形f)所示，根據返送其他電子儀器 接收的數據的光信號，由輸出電路38輸出的電壓波形f變為含有與原
來波形(與波形g相同的波形)不同的錯誤的波形fm時，差動運算放 大器111的輸出從低電平變為高電平。如圖4的第六個數據波形h所示， 差動運算放大器111的輸出變為高電平。
差動運算放大器111的輸出，被輸入到微型電子計算機1的其他輸 入端7。輸入輸出埠 4，將對應於被輸入其他輸入端7的輸入電壓的 數字值輸出。錯誤判斷部8取得基於其他輸入端7的電壓的數字值，並 判斷有無錯誤。
如以上那樣，如果採用該實施形態二，通過根據發信電路13的控 制接收了由發光二極體11輸出的光信號的其他電子儀器，將基於其接 收數據的光信號返送，發送數據的電子儀器根據差動運算放大器111的 輸出，能夠一邊發送數據， 一邊判斷數據是否被正確地發送給該其他電 子儀器。電子儀器，對每個發信數據能夠實時地判斷全部的發信數據是 否被對方側的其他電子儀器正確地接收。電子儀器能夠進行通信狀態的 正確驗證。電子儀器能夠給予發送的數據以可靠性。
另外，在上述實施形態二中，圖4的波形f及波形g相位一致。但 是，實際上因為數據在電子儀器間往返，所以需要時間。因此，在圖3 的構成中，波形f相對于波形g相位遲。為了應付，例如在微型電子計 算機1的輸出端3至差動運算放大器111的非倒相輸入端之間，設置用 於產生相當於該波形f的延遲時間的時間的延遲的延遲元件即可。除此 之外例如，在設置該延遲元件的基礎上，在微型電子計算機1中進行動 作的錯誤判斷部8，在確認了差動運算放大器111的輸出電平連續地、 並經過規定的多次向高電平變化的情況下，判斷為錯誤；或者，錯誤判 斷部8，在差動運算放大器111輸出的取樣數據為高電平的連續次數與 在此之前的連續次數為不同的次數時，也可以判斷為錯誤。
另外，在上述實施形態一及二中，對發光二極體11使用將紅外線 進行發光的二極體。除此之外，例如也可以對發光二極體11使用將紅 色等可見光進行發光的二極體。使用可見光發光二極體時，進而，該發 光二極體11除上述數據的發送及數據的接收兩個功能外，也可以兼用 於顯示裝置的電源狀態等功能，或者兼用於照射照相機的AF (Auto Focus)輔助光的功能。另外，在閃光燈等所使用的發光二極體中，具 有將光擴散並發光的特性。通過採用具有擴散那樣的發光光的特性的發 光二極體，不必使相互通信的兩個電子儀器以規定的位置關係相對，例 如，可以使相互通信的兩個電子儀器通信時的相互位置擁有高度靈活 性，或者一個電子儀器可以對兩個以上的其他電子儀器同時發送數據。 特別是，在電子儀器上，大體上必須至少使用一個可見光發光二極 管。通過將該現有的可見光發光二極體利用於通信，可以不增加電子儀 器表面的發光二極體的佔有面積，以低成本追加光通信功能。另外，通 過具有該數據的發送功能及接收功能的多個電子儀器，能夠構築通信系 統。
實施形態三
圖5是作為本發明實施形態三涉及的電子儀器的一種的智能萬能筆 的主視圖。圖6是圖5的智能萬能筆的後視圖。圖7是內裝於智能萬能 筆的電子電路的方框圖。智能萬能筆是餘象形成工具的一種，利用發光 二極體收發數據。
智能萬能筆(versa-writer/versa-lighter)的框體121略呈棒狀。在框體 121的長度方向的一端部上設置有發光二極體11。另外，沿框體121的 長度方向的側面上，排列有多個顯示LED (Light Emitting Diode) 122。 顯示LED122例如發光為紅色。在智能萬能筆的框體121上，進一步設 置有電源開關123和掃描按鈕124。
電源開關123是在電源OFF、顯示形式的電源ON、以及掃描形式 的電源ON三種狀態間切換的三接點式滑動開關。
掃描按鈕124是通過按壓接點關閉的按鈕開關。
在智能萬能筆的框體121的內部，內裝有如圖7所示的電子電路。 電子電路具有微型電子計算機1。在微型電子計算機l中，除發送控制 部5及接收控制部6以外，還實現了形式判斷部131、存儲器132、通 信控制部133、讀入控制部134、發光控制部135等。微型電子計算機1 與電源開關123、掃描按鈕124、發信電路13、發光二極體11、並聯電 容器12、分離電路14、受光電路137、發光電路138、多路調製器139 等連接。
另外，發信電路13、發光二極體11、並聯電容器12、分離電路14、 發送控制部5以及接收控制部6，具有與實施形態一的同名構成要素相
同的功能，標有與實施形態一相同的符號並省略說明。
存儲器132存儲使用於多個顯示LED122的發光控制的圖像數據。
通信控制部133管理髮送控制部5及接收控制部6的動作。通信控 制部133使存儲器132所存儲的圖像數據發送給發送控制部5。通信控 制部133將接收控制部6接收的數據作為圖像數據存儲在存儲器132中。
多路調製器139連接在多個顯示LED122上。多路調製器139根據 來自微型電子計算機1的選擇信號，個別地選擇各顯示LED122。多路 調製器139根據來自微型電子計算機1的選擇信號，選擇發光顯示 LED122、或受光顯示LED122。
發光電路138，向多路調製器139為了發光而選擇的顯示LED122 外加正偏壓。由此，多路調製器139為了發光而選擇的顯示LED122發 光。
受光電路137，將多路調製器139為了受光而選擇的顯示LED122 的、對應於受光光量的數字值輸出。
讀入控制部134，通過輸入輸出埠 4控制發光電路138、受光電 路137以及多路調製器139。讀入控制部134使用多個顯示LED122讀 入圖像。讀入控制部134將讀入的圖像的圖像數據保存在存儲器132中。
發光控制部135，通過輸入輸出埠 4控制發光電路138、受光電 路137以及多路調製器139。發光控制部135根據存儲在存儲器132中 的圖像數據，與智能萬能筆的擺動同步地，將多個顯示LED122的發光 對每個顯示LED122個別地控制。
形式判斷部131根據電源開關123及掃描按鈕124的操作，判斷智 能萬能筆的動作形式。在智能萬能筆的動作形式中，有發光形式、讀入 形式、發送形式、接收形式。
讀入形式是使用多個顯示LED122讀入圖像數據的形式。
發光形式是配合智能萬能筆的擺動，根據存儲在存儲器132中的圖 像數據，使多個顯示LED122發光的形式。
發送形式是將存儲在存儲器132中的圖像數據由發光二極體11的 發送的形式。
接收形式是將基於發光二極體11接收的光信號的圖像數據保存在 存儲器132中的形式。
接著，對具有以上構成的實施形態三涉及的智能萬能筆的動作進行 說明。在以下的動作說明中，以讀入形式、發光形式、發送形式、接收 形式的順序進行說明。
形式判斷部131，例如在電源開關123為掃描形式的電源ON的情 況，並且，掃描按鈕124例如被連續按3秒以上時，判斷為讀入形式。 形式判斷部131指示讀入控制部134進行讀入處理。讀入控制部134便 開始進行圖像的讀入處理。
在讀入圖像時，使用者將智能萬能筆放置在例如在白紙上用黑筆寫 的文字(圖畫)上。智能萬能筆以多個顯示LED122為紙面側(向著文 字、圖畫等的方向)的姿勢放置。
讀入控制部134，例如將使處於發光二極體11最近處的顯示 LED122亮燈的選擇信號向多路調製器139輸出。被選擇的顯示LED122 亮燈。
讀入控制部134，將使亮燈的顯示LED122旁邊的顯示LED122與 受光電路137連接的選擇信號向多路調製器139輸出。亮燈的顯示 LED122的光，通過紙面被反射。旁邊的顯示LED122受光該反射光。 受光電路137將具有對應於旁邊的顯示LED122受光電平的值的數字值 輸出。
讀入控制部134讀入由受光電路137輸出的數字值，並將該數字值 保存在存儲器132中。保存結束後，讀入控制部134使亮燈的顯示 LED122熄燈。通過以上的處理，圖像數據的1像素的數據被存儲在存 儲器132中。
最初1像素的數據的讀入完成的話，接著，讀入控制部134將使剛 才用於讀入的顯示LED122與發光電路138連接、並且進一步使其旁邊 的顯示LED122與受光電路137連接的選擇信號，向多路調製器139輸 出。之後，讀入控制部134讀入由受光電路137輸出的數字值，並將其 保存在存儲器132中。該保存結束後，讀入控制部134使亮燈的顯示 LED122熄燈。由此，圖像數據的2像素的數據被存儲在存儲器132中。
讀入控制部134對所有的顯示LED122依次實行對每一個顯示 LED122進行如上所述的控制。由此，通過多個顯示LED122讀取的一 列圖像數據被存儲在存儲器132中。讀入控制部134反覆實行該一列圖
像數據的讀入處理。使用者為了描紙面，可通過移動智能萬能筆，將對
應於白紙上用黑筆描繪的文字(圖畫)的圖像數據保存在存儲器132中。
形式判斷部131，例如在電源開關123為顯示形式的電源ON時， 判斷為發光形式，並指示發光控制部135進行發光處理。
發光控制部135，開始向左或右擺動智能萬能筆後，由存儲器132 讀入第一列圖像數據。發光控制部135根據該第一列圖像數據，將連接 在發光電路138上的顯示LED122的選擇信號向多路調製器139輸出。 由此，被選擇的顯示LED122亮燈。
另外，發光控制部135配合智能萬能筆的擺動，由存儲器132讀入 第二列圖像數據。由存儲器132讀入第二列圖像數據後，發光控制部135 根據其讀入的第二列圖像數據，將連接在發光電路138上的顯示 LED122的選擇信號向多路調製器139輸出。被選擇的顯示LED122亮 燈。
發光控制部135配合智能萬能筆的擺動，依次對每一列實行由存儲 器132讀入一列圖像數據的處理、和向多路調製器139輸出選擇信號的 處理。
智能萬能筆的擺動方向變化的話，發光控制部135依次對每一列實 行由存儲器132以與前次相反的順序讀入一列圖像數據的處理、和向多 路調製器139輸出選擇信號的處理。
通過該發光控制，智能萬能筆的多個顯示LED122配合智能萬能筆 的擺動，進行亮燈或熄燈。多個顯示LED122根據圖像數據進行亮燈或 熄燈。在智能萬能筆被擺動的空間中，通過多個顯示LED122的閃爍， 形成基於圖像數據的餘象。
形式判斷部131，例如是電源開關123為掃描形式的電源ON的情 況，並且短於3秒操作掃描按鈕124時，判斷為發送形式。形式判斷部 131指示通信控制部133進行存儲在存儲器132中的圖像數據的發送處 理。
在為發送形式時，通信控制部133指示發送控制部5發送請求發送 信號。發送控制部5通過脈衝驅動使發光二極體11間歇地發光。
發送目的地的其他智能萬能筆受光基於請求發送信號的發光二極 管11的光的話，通過脈衝驅動使該其他智能萬能筆的發光二極體11間
歇地發光。接收控制部6根據該其他智能萬能筆的發光二極體11的發 光，判斷發送已被許可，並將該判斷通知給通信控制部133。通信控制 部133在規定期間未收到來自接收控制部6的發送許可通知時，也可以 中斷發送處理。
發送被許可的話，通信控制部133將為了請求發送而通過脈衝驅動 間歇亮燈的發光二極體11熄燈。之後，通信控制部133讀入存儲在存 儲器132中的圖像數據的最初1位元組的像素數據。通信控制部133將讀 入的1位元組的像素數據向發送控制部5提供。
發送控制部5，通過對應於被供給的1位元組的像素數據值的規定點 群，使發光二極體11發光。發送控制部5發送被供給的1位元組的像素 數據。
圖8是表示在圖5的智能萬能筆與其他智能萬能筆之間收發圖像數 據時所實行的通信順序的時間圖。在該圖8的例子中，發送控制部5如 (A)所示，通過起止同步通信(異步通信)發送數據。發送控制部5 首先發送起始位"0"，接著發送1位元組(8位)的像素數據，接著發送 結束位"1"。
其他的智能萬能筆接收1位元組的像素數據的話，如(C)所示，發 送發送禁止信號。其他的智能萬能筆使發光二極體11熄燈。其他的智 能萬能筆將接收到的1位元組的像素數據保存在存儲器132中。之後，其 他的智能萬能筆通過脈衝驅動使發光二極體11間歇地亮燈，並許可下 一1位元組的像素數據的發送。
通信控制部133，根據通過該發光二極體11的脈衝驅動的間歇的亮 燈，由接收控制部6通知發送許可的話，便讀入存儲在存儲器132中的 圖象數據的下一 1位元組的像素數據，並使其發送至發送控制部5。
通信控制部133，對每1位元組的像素數據反覆進行上述圖像數據的 發送處理。存儲在存儲器132中的一圖像數據的全部像素數據的發送結 束的話，通信控制部133指示發送控制部5發送數據轉送結束信號。發 送控制部5以用於通知數據轉送結束的規定點群通過脈衝驅動使發光二 極管11間歇地發光。
由此，智能萬能筆使用發光二極體11，能夠向其他的智能萬能筆發 送存儲在存儲器132中的圖像數據。其他的智能萬能筆使用發光二極體，
能夠接收智能萬能筆發送的圖像數據。
形式判斷部131，例如是電源開關123為掃描形式的電源ON的情 況，並且保持不操作掃描按鈕124的狀態，來受光意味來自其他的智能 萬能筆請求發送的規定點群的話，判斷為接收形式。形式判斷部131指 示通信控制部133進行將基於發光二極體11接收的信號的圖像數據保 存在存儲器132中的處理。
在為接收形式時，通信控制部133如圖8 (C)所示，指示發送控 制部5發送發送許可信號。發送控制部5通過脈衝驅動使發光二極體11 間歇地發光。
接收控制部6，如果發光二極體11接收規定的發光點群的光的話， 就將對應其受光點群的值提供給通信控制部133。通信控制部133如圖 8(D)所示，如果對應於受光點群的值被從接收控制部6提供的話，則 指示發送控制部5發送發送禁止信號。發送控制部5使發光二極體11 熄燈。
在指示發送發送禁止信號後，通信控制部133將由接收控制部6提 供的值保存在存儲器132中。接收數據向存儲器132的保存結束的話， 通信控制部133則指示發送控制部5發送發送許可信號。發送控制部5 通過脈衝驅動使發光二極體11間歇地發光。
由此，通信控制部133能夠對每1位元組的像素數據依次接收圖像數 據，並保存在存儲器132中。
發光二極體11接收意味數據轉送結束的規定發光點群的光的話， 則接收控制部6通知通信控制部133數據轉送結束。通信控制部133指 示發送控制部5發送發送禁止信號。發送控制部5使發光二極體11熄 燈。
由此，通過發光二極體11接收的一個圖像數據被保存在存儲器132中。
另外，發送控制部5也可以將接收的所有字節數據進行合計，將其 計算結果作為接收數據的檢查和數據，發送給發信源的智能萬能筆。由 此，發信源的智能萬能筆，可以進一步正確地判斷圖像數據是否被正確 發送。
如以上那樣，該實施形態三涉及的智能萬能筆，使用一個發光二極
管U，能夠在與其他的智能萬能筆之間發送保存在存儲器132中的圖像 數據。
另外，該實施形態三涉及的智能萬能筆如圖7所示，分離電路14 和受光電路137被連接在相同的輸入端。也就是說，在該實施形態三涉 及的智能萬能筆中，通過將圖像讀入時向微型電子計算機1的圖像數據 的輸入與圖像數據接收時向微型電子計算機1的圖像數據的輸入均作為 串行輸入，將輸入端共同化。因此，能夠減少微型電子計算機1的必要 腳位數。
另外，在該實施形態三中，智能萬能筆通過用手拿著擺動，來形成 基於圖像數據的餘象。除此之外例如，智能萬能筆也可以是通過機械自 動地擺動，或者通過機械自動地旋轉的餘象形成工具。
實施形態四
圖9是表示作為本發明實施形態四涉及的電子儀器的一種的顯示面 板裝置141、和附屬於其的輸入筆142的主視圖。圖10是圖9中的顯示 面板裝置141的電子電路的方框圖。顯示面板裝置141利用顯示用的發 光二極體ll接收數據。
顯示面板裝置141具有多個發光二極體11。多個發光二極體11排 列為，例如8行X8列的縱橫矩陣形狀。發光二極體11例如發紅色的可 見光。
顯示面板裝置141具有微型電子計算機1。微型電子計算機1具有 存儲器146。存儲器146存儲由每個發光二極體11的位數據組成的顯示 數據。在微型電子計算機1上，與接收控制部6 —起，顯示控制部147、 數據更新部148得以實現。顯示面板裝置141具有與發光二極體11的 數量相同的顯示電路149、並聯電容器12、分離電路14等。在微型電 子計算機1中，連接有與該發光二極體11的數量相同的多組電路。顯 示電路149、並聯電容器12及分離電路14，設置在每個發光二極體ll 上。
顯示電路149，具有PNP電晶體21、第一電阻元件22、第二電阻 元件23及保護電阻元件24。
PNP電晶體21，如果基極節點的電位低於發射極節點的電位，則
變為ON狀態，電流從發射極節點流向集電極節點。PNP電晶體21的 發射極節點與電源連接。PNP電晶體21的集電極節點，連接在保護電 阻元件24的一方節點上。保護電阻元件24的另一方節點，連接在發光 二極體11的正極節點及並聯電容器12的另一方節點上。
PNP電晶體21的基極節點，連接在第一電阻元件22的一方節點和 第二電阻元件23的一方節點上。第一電阻元件22的另一方節點與電源 連接。第二電阻元件23的另一方節點與發光二極體11的負極節點及並 聯電容器12的一方節點一起，被連接在微型電子計算機1的輸出端3 上。
顯示控制部147,根據存儲在存儲器146中的顯示數據，控制多個 發光二極體11的亮燈。
數據更新部148，根據接收控制部6基於各發光二極體11的受光而 輸出的接收數據，更新對應於該發光二極體11的位數據。
另外，上述以外的構成要素，與實施形態一的同名構成要素具有相 同的功能，標有與實施形態一相同的符號並省略說明。
接著，對具有以上構成的實施形態四涉及的顯示面板裝置141的動 作進行說明。
顯示控制部147讀入存儲在存儲器146中的顯示數據。顯示控制部 147將成為顯示數據中對應於發光二極體11亮燈的位數據的輸出端3 間歇地向低電平控制。
輸出端3被控制為低電平的話，則顯示電路149的PNP電晶體21 變為ON狀態。通過PNP電晶體21的集電極節點的電流，發光二極體 ll發光。通過輸出端3被間歇地控制為低電平，發光二極體ll間歇地 發光。
例如通過頻率38kHz且50%的佔空比，將輸出端3間歇地向低電平 控制的話，發光二極體11儘管間歇地亮燈，但是，人眼可以看到連續 地亮燈。
圖11是表示在顯示面板裝置141的一個發光二極體11與輸入筆 142之間所實行的通信程序的順序。
輸入筆142，具有輸出與發光二極體11同一波長的可見光的寫入 LED151、筆轉換開關152及發光按鈕153。
輸入筆142，在通過筆轉換開關152選擇"筆(寫入)"的狀態， 操作發光按鈕153的話，則發送規定的寫入數據。輸入筆142連續兩次 發送例如由"100"的位系列組成的寫入數據。
基於這樣的寫入數據的光信號被輸入的話，接收控制部6根據分離 電路14的輸出，生成寫入數據。通過接收控制部6連續生成兩個寫入 數據的話，數據更新部148將存儲在存儲器146中的、對應於具有其寫 入的發光二極體11的位數據變更為意味亮燈的值。
由此，通過輸入筆142被寫入了寫入數據的發光二極體11亮燈。 發光二極體11被控制為間歇地亮燈，但是，人眼由於餘象效應可以看 到時常亮燈。
輸入筆142，在通過筆轉換開關152選擇"橡皮(清除)"的狀態， 操作發光按鈕153的話，則發送規定的清除數據。輸入筆142連續兩次 發送例如"011"的清除數據。
基於這樣的清除數據的光信號被輸入的話，接收控制部6根據分離 電路14的輸出，生成清除數據。通過接收控制部6連續生成兩個清除 數據的話，數據更新部148將存儲在存儲器146中的、對應於具有其寫 入的發光二極體11的位數據變更為意味熄燈的值。
由此，通過輸入筆142被寫入了清除數據的發光二極體11熄燈。
如以上那樣，該實施形態四涉及的顯示面板裝置141，相對於排列 成矩陣狀的多個發光二極體11的各個，通過使用輸入筆142寫入寫入 數據，使其寫入的發光二極體11亮燈。發光二極體ll，在其亮燈期間 內使用輸入筆142寫入清除數據，但是，由於是間歇地亮燈，因此能夠 熄燈。
顯示面板裝置141的多個發光二極體11，能夠通過每個輸入筆142 自由地亮燈或熄燈。也就是說，在顯示面板裝置141上，使用輸入筆142 自由地描繪喜愛的文字和圖畫，能夠按照其描繪的那樣使顯示面板裝置 141的多個發光二極體11亮燈。
以上的各實施形態是本發明適合的實施形態的例子，但是，本發明 並不限於這些，在未脫離發明主旨的範圍內，能夠進行各種變形和變更。
在上述實施形態一及二中，將電子儀器彼此之間的通信作為例子進 行說明。在上述實施形態三中，將作為餘象形成工具一種的智能萬能筆
彼此之間的通信作為例子進行說明。在上述實施形態四中，將顯示面板 裝置與輸入筆之間的通信作為例子進行說明。
除此之外，例如本發明適用於控制門的開鎖及上鎖的電子鎖緊裝 置、與電子鎖緊裝置配合使用的按鍵器等，能夠利用於用於確認那些的
通信。圖12是表示作為本發明實施形態的變形例的電子鎖緊裝置151 和按鍵器152的說明圖。電子鎖緊裝置151設有發光二極體11。另外， 按鍵器152也設有發光二極體11。
這樣的電子鎖緊裝置151和按鍵器152，控制各個發光二極體11 的發光，例如，如圖13所示那樣收發按鍵確認編碼和密碼編碼。圖13 是表示在圖12的電子鎖緊裝置151和按鍵器152之間所實行的通信程 序的順序。
按鍵器152例如，根據按鍵對照按鈕153的操作，輸出請求發送的 發光信號。按鍵器152的發光二極體11，通過脈衝驅動間歇地發光。
受光該請求發送的發光信號的話，電子鎖緊裝置151便輸出發送許 可的發光信號。電子鎖緊裝置151的發光二極體11，通過脈衝驅動間歇 地發光。
受光發送許可的發光信號的話，按鍵器152則通過發光期間和無發 光期間的反覆，使發光二極體11周期性地發光。這成為同步時鐘信號。 另外，發光二極體11即使在發光期間，也通過脈衝驅動間歇地發光。
電子鎖緊裝置151，如果發光二極體11接收該按鍵器152的同步時 鍾信號的話，則使同步時鐘信號的周期同步，並使發光二極體ll發光， 將固有的按鍵確認編碼發送給預先由廠商等登記的電子鎖緊裝置151。 在圖13的例子中，是"10001100 ( =8Ch)"。
發光二極體11接收按鍵確認編碼的話，按鍵器152便判斷其接收 的按鍵確認編碼是否對應於自身的電子鎖緊裝置151的按鍵確認編碼。
電子鎖緊裝置151，在發送按鍵確認編碼後使發光二極體11發光， 並發送同步時鐘信號。
按鍵器152，在前面的按鍵確認編碼的一致判定中判斷為一致時， 如果發光二極體11接收該電子鎖緊裝置151的同步時鐘信號的話，使 其同步時鐘信號的周期同步，並將固有的密碼編碼發送給預先由用戶等 登記的按鍵器152。在圖13的例子中，是"11010101 (二D5h)"。另外，在前面的按鍵確認編碼的一致判定中未判斷為一致時，按鍵
器152，即使發光二極體11接收了電子鎖緊裝置151的同步時鐘信號， 也不發送密碼編碼。由此，可以謹慎地發送密碼編碼。
發光二極體11接收密碼編碼的話，電子鎖緊裝置151便判斷其接 收的密碼編碼是否是被用戶預先登記的密碼編碼。而且，接收的密碼編 碼與預先登記的一致時，電子鎖緊裝置151便將門開鎖。不一致時，電 子鎖緊裝置151依然將門上鎖。
通過以上的確認處理，電子鎖緊裝置151僅確認預先登記的按鍵器 152，便能夠將門開鎖。
另外，將按鍵確認編碼由電子鎖緊裝置151向按鍵器152的發送， 具有以下意義。將按鍵確認編碼由按鍵器152發送的辦法，如果盜竊按 鍵器152的話，根據其輸出信號便可以容易地得到按鍵確認編碼。對此， 通過將按鍵確認編碼由電子鎖緊裝置151發送給按鍵器152的辦法，便 不能由按鍵器152輸出基於按鍵確認編碼的光信號。按鍵器152如果沒 有判斷按鍵確認編碼一致，便不發送密碼編碼。因此，能夠抑制由於按 鍵器152的丟失等而引起的安全性的降低。
除電子鎖緊裝置151和按鍵器152的組合之外，本發明也能夠利用 於電視機等的各種廣播接收機、個人計算機、遊戲機、照明器具、空調 機器、熱水供給設備、微波爐、照相機、家用機器、汽車、摩託車、便 攜式電話機終端、可攜式信息設備、可攜式遊戲機、電路等的評價板等。 例如，在照相機上，利用AF (Auto Focus)補助光用LED,可以將安 裝在照相機的控制電路板上的內裝EEPROM的數據發送、或接收並寫 入。
在上述各實施形態中，作為使發光二極體11亮燈的驅動電晶體， 使用PNP電晶體。除此之外，例如處於通信速度等即使慢也沒關係的 情況等，作為驅動電晶體，也可以使用FET (Field Effect Transistor) 等，來代替PNP電晶體。
工業應用性
本發明能夠利用於設有發光二極體的電子儀器等的小型化。
權利要求
1.一種數據通信裝置，它是利用發光二極體進行數據通信的，其特徵在於，設有通過通電輸出光的發光二極體，根據發信數據對上述發光二極體外加正偏壓的發信電路，將按照未對上述發光二極體外加正偏壓時的上述發光二極體所產生的電壓而變化的電壓進行輸出的分離電路；通過上述發信電路，由上述發光二極體將發信用的光數據發送，通過上述分離電路，將上述發光二極體接收的光作為數據取出。
2. 如權利要求1所述的利用發光二極體進行數據通信的數據通信 裝置，其特徵在於，所說的發信電路是，根據發信數據將外加於上述發 光二極體的正偏壓間歇地施加，即使在根據上述發信數據使上述發光二 極管發光的期間內，也能夠進行使用了上述發光二極體的數據接收。
3. 如權利要求1所述的的利用發光二極體進行數據通信的數據通 信裝置，其特徵在於，設有被連接在上述發光二極體的正極節點和負極 節點之間的並聯電容器。
4. 如權利要求1所述的的利用發光二極體進行數據通信的數據通 信裝置，其特徵在於，所說的發信電路設有，基極節點連接在上述發光二極體的負極節點上、 且集電極節點連接在上述發光二極體的正極節點上的PNP電晶體； 在對上述發光二極體外加正偏壓時，控制上述發光二極體的負極節點和 上述PNP電晶體的基極節點的電位，使其低於上述PNP電晶體的發射 極節點的電壓，然後將上述PNP電晶體設為ON狀態； 所說的分離電路，連接在上述發光二極體的正極節點上。
5. 如權利要求1所述的利用發光二極體進行數據通信的數據通信 裝置，其特徵在於，所說的分離電路設有分離電晶體；連接在上述分離電晶體的基極節點與上述發光二極體的正極節點之間 的直流消磁電容器；具有連接在上述分離電晶體的基極節點上的一對電阻元件，並且為了按照上述發光二極體中是否入射有規定光量的光而將上述分離電晶體進行電流放大動作，設定上述分離電晶體的動作電位的運行點設定電路； 以及連接在上述分離電晶體的集電極節點上的分離電阻元件。
6. 如權利要求5所述的利用發光二極體進行數據通信的數據通信 裝置，其特徵在於，所說的分離電路設有集電極節點連接在上述分離電晶體的基極節點上、且基極節點連接在上 述直流消磁電容器上的放大電晶體，和從上述分離電阻元件的電壓中除去高頻成份的低通濾波器電路。
7. 如權利要求6所述的利用發光二極體進行數據通信的數據通信 裝置，其特徵在於，所說的低通濾波器電路是，使與上述發信電路對上 述發光二極體外加正偏壓的周期不同周期的頻率成份通過的電路。
8. 如權利要求1所述的利用發光二極體進行數據通信的數據通信 裝置，其特徵在於，設有.*將上述分離電路的輸出電壓的波形、與用於 對上述發光二極體外加正偏壓的發光控制信號的波形進行比較，在它們 不一致時，便輸出錯誤信號的差動運算放大器。
9. 如權利要求1所述的利用發光二極體進行數據通信的數據通信 裝置，其特徵在於，所說的發光二極體是將可見光進行發光的發光二極 管。
10. —種數據通信裝置，它是利用發光二極體進行數據通信的，其 特徵在於，設有通過通電輸出可見光的發光二極體，為了使上述發光二極體發光而對上述發光二極體外加正偏壓的顯示電 路，以及將按照未對上述發光二極體外加正偏壓時的上述發光二極體所產生的 電壓而變化的電壓進行輸出的分離電路；通過上述顯示電路將上述發光二極體發光，通過上述分離電路將上述發 光二極體接收的光作為數據取出。
11. 一種電子儀器，具有進行數據通信的數據通信裝置、和利用該 數據通信裝置控制數據通信的控制手段；其特徵在於， 上述數據通信裝置具有通過通電輸出光的發光二極體，根據發信數據對上述發光二極體外加正偏壓的發信電路，以及 將按照未對上述發光二極體外加正偏壓時的上述發光二極體所產生的電壓而變化的電壓進行輸出的分離電路；通過上述發信電路，由上述發光二極體將發信用的光數據發送，通過上 述分離電路將上述發光二極體接收的光作為數據取出。
12. —種電子儀器，具有進行數據通信的數據通信裝置、和利用該 數據通信裝置控制數據通信的控制手段；其特徵在於， 上述數據通信裝置具有 通過通電輸出可見光的發光二極體，為了使上述發光二極體發光而對上述發光二極體外加正偏壓的顯示電 路，以及將按照未對上述發光二極體外加正偏壓時的上述發光二極體所產生的 電壓而變化的電壓進行輸出的分離電路；通過上述顯示電路將上述發光二極體發光，通過上述分離電路將上述發 光二極體接收的光作為數據取出。
13. 如權利要求11或12所述的電子儀器，其特徵在於，所說的電 子儀器是，從通過人手持擺動形成餘象的餘象形成工具、顯示面板裝置、 電子鎖緊裝置、按鍵器、廣播接收機、個人計算機、遊戲機、照明器具、 空調機器、熱水供給設備、微波爐、照相機、家電機器、汽車、摩託車、 可攜式電話機終端、可攜式信息設備、可攜式遊戲機及電路等的評價板 中任選的一個裝置。
全文摘要
本發明的目的在於，通過將發光二極體利用於多個接口，能夠使裝置小型化；利用發光二極體進行數據通信的數據通信裝置的發光二極體(11)，通過通電輸出光；發信電路(13)，根據發信數據對發光二極體(11)外加正偏壓；分離電路(14)，將按照根據發信電路(13)未對發光二極體(11)外加正偏壓時的發光二極體(11)所產生的電壓而變化的電壓進行輸出。
文檔編號H04B10/02GK101170358SQ200610132059
公開日2008年4月30日 申請日期2006年10月23日 優先權日2006年10月23日
發明者筱原克德 申請人:日東光學株式會社