DE112021004860T5

DE112021004860T5 - Verfahren zum erfassen eines stiftsignals, sensorsteuerung und system zur positionserfassung

Info

Publication number: DE112021004860T5
Application number: DE112021004860.0T
Authority: DE
Inventors: Yosuke Matsuda
Original assignee: Wacom Co Ltd
Current assignee: Wacom Co Ltd
Priority date: 2021-07-29
Filing date: 2021-07-29
Publication date: 2023-07-13
Anticipated expiration: 2041-07-30
Also published as: TW202305560A; CN116348839A; WO2023007646A1; JPWO2023007646A1; DE112021004860B4; US12013991B2; US20230393673A1

Abstract

[Aufgabe] Eine Abnahme des S/R-Verhältnisses eines Stiftsignals auch im Fall vermeiden, dass eine Anzeige mit hoher Auflösung verwendet wird.[Lösung] Ein Verfahren zum Erfassen eines Stiftsignals gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Erfassen eines Stiftsignals, das ein von einem Stift gesendetes Wechselstromsignal ist, wobei das Verfahren einen Schritt S4 des Festlegens einer ersten Erfassungsperiode und einer zweiten Erfassungsperiode, die die Periode nach dem Ende der ersten Erfassungsperiode ist, auf Basis eines Erzeugungszyklus des Rauschens, einen Schritt S5 des Sendens eines Uplink-Signals, das das Senden des Stiftsignals in Synchronisation mit der ersten Erfassungsperiode und das Senden des Stiftsignals, dessen Phase mit Bezug auf das in Synchronisation mit der ersten Erfassungsperiode gesendete Stiftsignal invertiert ist, in Synchronisation mit der zweiten Erfassungsperiode anfordert, und einen Schritt S8 des Erfassens des Stiftsignals auf Basis eines vom Stift in der ersten Erfassungsperiode empfangenen ersten Signals und eines vom Stift in der zweiten Erfassungsperiode empfangenen zweiten Signals umfasst.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Erfassen eines Stiftsignals, eine Sensorsteuerung und ein System zur Positionserfassung und insbesondere ein Verfahren zum Erfassen eines Stiftsignals in einer Umgebung, in der ein periodisches Rauschen erzeugt wird, und eine Sensorsteuerung und ein System zur Positionserfassung zum Erfassen eines derartigen Stiftsignals.
Beschreibung des Stands der Technik
In einer Berührungserfassungseinrichtung eines Typs, bei dem eine Anzeige und ein Berührungssensor einander überlagernd angeordnet sind, ist die Erzeugung eines von einem horizontalen Synchronisations (HSYNC)-Impuls, der ein internes Signal der Anzeige ist, abgeleiteten Rauschens bekannt. Im Folgenden wird dieses Rauschen als „HSYNC-Rauschen“ bezeichnet.
Die Patentliteratur 1 offenbart ein Beispiel einer Berührungserfassungseinrichtung, bei der das HSYNC-Rauschen erzeugt wird. In der in der Literatur beschriebenen Berührungserfassungseinrichtung wird ein mit einem horizontalen Synchronimpuls synchronisierter Impuls erzeugt, und die Eingabe in einen Empfangskreis wird zu einem mit dem Impuls synchronisierten Zeitpunkt unterbrochen, sodass der Einfluss des HSYNC-Rauschens auf die Positionserfassung vermindert werden kann.
Druckschrift aus dem Stand der Technik
Patentdruckschrift
Patentdruckschrift 1: PCT Patent-Veröffentlichung Nr. WO 2015-141349 .
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Technische Aufgabe
Jedoch ist in den letzten Jahren die Auflösung der Anzeigen höher geworden, und der Zyklus des horizontalen Synchronimpulses ist äußerst kurz geworden. In einem Beispiel erzeugt eine 4K-Anzeige zum Beispiel horizontale Synchronimpulse mit einem Zyklus von ungefähr 2000-mal pro Sekunde. Dann wird, falls die Eingabe in den Empfangskreis zu einem mit dem horizontalen Synchronimpuls synchronisierten Zeitpunkt unterbrochen wird, wie in Patentliteratur 1, die Periode, in der das Stiftsignal durch den Empfangskreis erfasst werden kann, äußerst kurz. Als Ergebnis nimmt das Signal-Rausch-Verhältnis (im Folgenden als „S/R-Verhältnis“ bezeichnet) des Stiftsignals ab, obwohl das HSYNC-Rauschen nicht in den Empfangskreis eingegeben wird.
Daher ist es eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Erfassen eines Stiftsignals, eine Sensorsteuerung und ein System zur Positionserfassung vorzuschlagen, die eine Abnahme des S/R-Verhältnisses eines Stiftsignals vermeiden können, auch in dem Fall, dass eine Anzeige mit hoher Auflösung verwendet wird.
Technische Lösung
Ein Verfahren zum Erfassen eines Stiftsignals gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Erfassen eines Stiftsignals, das ein von einem Stift gesendetes Wechselstromsignal ist, wobei das Verfahren einen Schritt des Festlegens einer ersten Erfassungsperiode und einer zweiten Erfassungsperiode, die eine Periode nach dem Ende der ersten Erfassungsperiode ist, auf Basis eines Erzeugungszyklus des Rauschens, einen Schritt des Sendens eines Sendeanforderungssignals, das das Senden des Stiftsignals in Synchronisation mit der ersten Erfassungsperiode an den Stift und das Senden des Stiftsignals, dessen Phase mit Bezug auf das in Synchronisation mit der ersten Erfassungsperiode gesendete Stiftsignal invertiert ist, in Synchronisation mit der zweiten Erfassungsperiode anfordert, und einen Erfassungsschritt zum Erfassen des Stiftsignals auf Basis eines vom Stift in der ersten Erfassungsperiode empfangenen ersten Signals und eines vom Stift in der zweiten Erfassungsperiode empfangenen zweiten Signals umfasst.
Eine Sensorsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Sensorsteuerung zum Erfassen eines Stiftsignals, das ein von einem Stift gesendetes Wechselstromsignal ist, wobei die Steuerung eine Sendeeinheit, die einem Sensor ein Sendeanforderungssignal zuführt, eine Empfangseinheit, die ein Signal empfängt, das an dem Sensor ankommt, und eine Verarbeitungseinheit umfasst, die die Sendeeinheit und die Empfangseinheit steuert, wobei die Verarbeitungseinheit eine erste Erfassungsperiode und eine zweite Erfassungsperiode, die eine Periode nach dem Ende der ersten Erfassungsperiode ist, auf Basis des Erzeugungszyklus des Rauschens festlegt, über die Sendeeinheit an den Stift ein Sendeanforderungssignal sendet, das das Senden des Stiftsignals in Synchronisation mit der ersten Erfassungsperiode und das Senden des Stiftsignals, dessen Phase mit Bezug auf das in Synchronisation mit der ersten Erfassungsperiode gesendete Stiftsignal invertiert ist, in Synchronisation mit der zweiten Erfassungsperiode anfordert, und das Stiftsignal auf Basis eines ersten empfangenen Signals, das von der Empfangseinheit in der ersten Erfassungsperiode ausgegeben wird, und eines zweiten empfangenen Signals erfasst, das von der Empfangseinheit in der zweiten Erfassungsperiode ausgegeben wird.
Ein System zur Positionserfassung gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein System zur Positionserfassung, das einen Stift und eine Sensorsteuerung zum Erfassen eines Stiftsignals umfasst, das ein vom Stift gesendetes Wechselstromsignal ist, wobei die Sensorsteuerung eine Sendeeinheit, die einem Sensor ein Sendeanforderungssignal zuführt, eine Empfangseinheit, die ein Signal empfängt, das an dem Sensor ankommt, und eine Verarbeitungseinheit umfasst, die die Sendeeinheit und die Empfangseinheit steuert, wobei die Verarbeitungseinheit eine erste Erfassungsperiode und eine zweite Erfassungsperiode, die eine Periode nach dem Ende der ersten Erfassungsperiode ist, auf Basis des Erzeugungszyklus des Rauschens festlegt, über die Sendeeinheit an den Stift ein Sendeanforderungssignal sendet, das das Senden des Stiftsignals in Synchronisation mit der ersten Erfassungsperiode und das Senden des Stiftsignals, dessen Phase mit Bezug auf das in Synchronisation mit der ersten Erfassungsperiode gesendete Stiftsignal invertiert ist, in Synchronisation mit der zweiten Erfassungsperiode anfordert, und das Stiftsignal auf Basis eines ersten empfangenen Signals, das von der Empfangseinheit in der ersten Erfassungsperiode ausgegeben wird, und eines zweiten empfangenen Signals erfasst, das von der Empfangseinheit in der zweiten Erfassungsperiode ausgegeben wird.
Vorteilhafte Wirkungen
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Rauschen während des Ausgebens des Stiftsignals beseitigt werden, und somit kann das Rauschen aus dem Stiftsignal entfernt werden, ohne dass die Eingabe in den Empfangskreis unterbrochen wird. Daher ist es möglich, auch wenn eine Anzeige mit hoher Auflösung verwendet wird, eine Abnahme des S/R-Verhältnisses des Stiftsignals zu vermeiden.
Figurenliste

[1] 1 ist ein Diagramm zum Darstellen einer Konfiguration eines Systems zur Positionserfassung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[2] 2 ist ein Diagramm zum Darstellen eines Verarbeitungsflusses eines lokalen Scans, ausgeführt durch eine in 1 dargestellte Verarbeitungseinheit 43.
[3] 3 ist ein Diagramm zum Darstellen einer Konfiguration eines Systems zur Positionserfassung 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[4] 4 ist ein Diagramm zum Darstellen eines spezifischen Beispiels einer internen Konfiguration einer in 3 dargestellten Empfangseinheit 52.
[5] 5 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Kombinationsprozesses von Signalen, ausgeführt durch eine in 3 dargestellte Verarbeitungseinheit 53.
[6] 6 ist ein Diagramm zum Darstellen eines Verarbeitungsflusses eines lokalen Scans, ausgeführt durch die in 3 dargestellte Verarbeitungseinheit 53.

ARTEN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Diagramm zum Darstellen einer Konfiguration eines Systems zur Positionserfassung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in der Zeichnung dargestellt, umfasst das System zur Positionserfassung 1 einen Stift 2a, der zu einem aktiven kapazitiven System konfiguriert ist, und eine elektronische Vorrichtung 3, die eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen der Position des Stifts 2a ist. Ein Beispiel für die elektronische Vorrichtung 3 ist ein Tabletcomputer oder eine mit einem Digitalisierer ausgerüstete Vorrichtung.
Die elektronische Vorrichtung 3 weist eine Berührungsfläche 3a, die eine ebene Fläche ist, einen Sensor 30a, der unmittelbar unter der Berührungsfläche 3a angeordnet ist, eine Sensorsteuerung 31a, die mit dem Sensor 30a verbunden ist, eine Anzeige 32, die den Sensor 30a überlagernd angeordnet ist, und einen Host-Prozessor 33 auf, der jede Einheit der diese enthaltenden elektronischen Vorrichtung 3 steuert.
Der Sensor 30a ist eine Vorrichtung mit einer Struktur, bei der mehrere Sensorelektroden, von denen jede ein gleichförmiger oder geflechtartiger Leiter ist, in der Berührungsfläche 3a angeordnet sind. Die mehreren Sensorelektroden umfassen mehrere X-Elektroden, die sich in der y-Richtung parallel zu der Berührungsfläche 3a erstrecken und in gleichen Intervallen in der x-Richtung senkrecht zu der y-Richtung in der Berührungsfläche 3a angeordnet sind, und mehrere Y-Elektroden, die sich in der x-Richtung erstrecken und in gleichen Intervallen in der y-Richtung angeordnet sind.
Die Sensorsteuerung 31a ist ein integrierter Schaltkreis mit einer Funktion des Ermittelns der Position des Stifts 2a in der Berührungsfläche 3a. Das Erfassen der Position des Stifts 2a durch die Sensorsteuerung 31a wird durch ein aktives kapazitives System ausgeführt. Insbesondere ist die Sensorsteuerung 31a konfiguriert, zunächst periodisch ein Uplink-Signal US (in „Vorwärtsrichtung“) zu senden. Das Uplink-Signal US im aktiven kapazitiven System ist ein Signal, das die Rolle des Benachrichtigens des Stifts 2a über den Zeitpunkt (Referenz-Zeitpunkt) als Referenz für den Betrieb und des Sendens eines Befehls ausführt, der den Betrieb des Stifts 2a definiert. Das Uplink-Signal US führt auch eine Rolle als Sendeanforderungssignal aus, das anfordert, dass der Stift 2a ein Positionssignal (Stiftsignal) sendet, was weiter unten beschrieben wird. Die Sendung des Uplink-Signals US wird unter Verwendung einiger oder aller der mehreren, den Sensor 30a konfigurierenden Sensorelektroden ausgeführt.
Der Stift 2a hat eine Stiftspitzenelektrode an der Stiftspitze und erfasst das Uplink-Signal US durch Erfassen einer Änderung des Potentials der Stiftspitzenelektrode. Der Stift 2a führt in dem Zustand, wenn das Uplink-Signal US noch nicht erfasst worden ist, kontinuierlich oder intermittierend einen Vorgang zum Erfassen des Uplink-Signals US aus. Nachdem das Uplink-Signal US erfasst worden ist, bestimmt der Stift 2a einen Sende/Empfangsplan eines Downlink-Signals DS (in „Rückwärtsrichtung“) und des nächsten Uplink-Signals US auf Basis des erfassten Uplink-Signals US und führt die Sendung des Downlink-Signals DS und den Empfang des nächsten Uplink-Signals US gemäß dem bestimmten Sendeschema aus.
Das Downlink-Signal DS ist ein Signal, das ein Positionssignal, welches ein unmoduliertes Trägersignal ist, und ein Datensignal umfasst, das durch Modulieren des Trägersignals mit vorher bestimmten Daten, wie z. B. dem Wert des Stiftdrucks, oder Daten, die zum Senden durch einen Befehl im Uplink-Signal US angefordert werden, erhalten wird. Im Zustand, wenn die Sensorsteuerung 31a die Position des Stifts 2a noch nicht ermittelt hat, sendet der Stift 2a nur das Positionssignal als Downlink-Signal DS. Die Sensorsteuerung 31a führt einen Erfassungsprozess des Downlink-Signals DS an allen den Sensor 30a konfigurierenden Sensorelektroden durch. Dann wird die Position des Stifts 2a auf Basis der Empfangsintensität des Positionssignals an jeder Sensorelektrode (globaler Scan) ermittelt. Nachdem die Sensorsteuerung 31a die Position des Stifts 2a auf diese Weise ermittelt hat, sendet der Stift 2a dann das Positionssignal und das Datensignal als Downlink-Signal DS. Die Sensorsteuerung 31a wählt die vorher bestimmte Anzahl von Sensorelektroden aus, die in der Nähe der vorher ermittelten Position positioniert sind, und führt einen Erfassungsprozess des Positionssignals an den ausgewählten Sensorelektroden durch. Dann wird die Position des Stifts 2a auf Basis der Empfangsintensität des Positionssignals an jeder Sensorelektrode (lokaler Scan) aktualisiert. Zusätzlich wählt die Sensorsteuerung 31a eine Sensorelektrode aus, die in der Nähe der vorher ermittelten Position positioniert ist, und führt einen Erfassungsprozess des Datensignals an der ausgewählten Sensorelektrode durch. Dann werden die vom Stift 2a gesendeten Daten durch Demodulieren des erfassten Datensignals erfasst.
Die Sensorsteuerung 31a ist konfiguriert, der Reihe nach die ermittelte Position, wie weiter oben beschrieben, und die erfassten Daten dem Host-Prozessor 33 zuzuführen. Der Host-Prozessor 33 ist eine zentrale Verarbeitungseinheit der elektronischen Vorrichtung 3 und ist konfiguriert, diverse Programme einschließlich einer Zeichnungsanwendung ausführen zu können. Die Zeichnungsanwendung ist ein Programm, das bewirkt, dass der Host-Prozessor 33 einen Prozess zum Erzeugen einer digitalen Tinte auf Basis der Position und der von der Sensorsteuerung 31a zugeführten Daten und einen Prozess zum Speichern der erzeugten digitalen Tinte in einem Speicher in der elektronischen Vorrichtung 3 und zum Anzeigen derselben auf der Anzeige 32 ausführt.
Die Anzeige 32 ist eine Anzeigevorrichtung wie z. B. eine Flüssigkristallanzeige oder eine organische elektronische (EL) Anzeige. Der Sensor 30a ist auf der Anzeigefläche der Anzeige 32 angeordnet und von der Anzeige 32 überlappt. Mehrere Pixel sind in einer Matrix in der Anzeigefläche der Anzeige 32 angeordnet, und die Anzeige 32 zeigt durch Ansteuern jedes Pixels gemäß einem von dem Host-Prozessor 33 zugeführten Anzeigesignal ein Video.
Die Ansteuerung jedes Pixels in der Anzeige 32 wird durch Durchführen eines Prozesses zum Ansteuern der Pixel in der Reihenfolge von einem Ende zum anderen Ende in der Linienrichtung für jede Linie ausgeführt. Der Zeitpunkt zum Wechseln einer Linie wird durch periodisch erzeugte horizontale Synchronimpulse in der Anzeige 32 definiert. Da der horizontale Synchronimpuls ein Signal mit einer großen Amplitude ist, ist er signifikant auf dem Downlink-Signal DS überlagert, das durch die Sensorsteuerung 31a als oben beschriebenes HSYNC-Rauschen erfasst wird.
Eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung ist es, eine Abnahme des S/R-Verhältnisses des Positionssignals wegen des HSYNC-Rauschens zu vermeiden. Das heißt, da das Positionssignal dazu verwendet wird, die Position des Stifts 2a auf Basis der Empfangsintensität des Positionssignals an jeder Sensorelektrode zu ermitteln, wie weiter oben beschrieben, wird es schwierig für die Sensorsteuerung 31a, die Position des Stifts 2a korrekt zu ermitteln, wenn die Empfangsintensität wegen des HSYNC-Rauschens fluktuiert. Entsprechend führt beim Ausführen des oben beschriebenen lokalen Scans die Sensorsteuerung 31a einen Prozess zum Festlegen von zwei Erfassungsperioden, in denen man erwartet, dass das HSYNC-Rauschen mit dem gleichen Inhalt auftritt, was bewirkt, dass der Stift 2a das Positionssignal in jeder Periode sendet, und zum Aufheben des HSYNC-Rauschens durch, während das Positionssignal durch Kombinieren der in den jeweiligen Perioden empfangenen Signale beibehalten wird. Die Einzelheiten davon werden weiter unten beschrieben.
Es sollte angemerkt werden, dass, da der globale Scan keine Positionserfassung mit hoher Genauigkeit im Vergleich mit dem lokalen Scan erfordert, dies in der Ausführungsform kein Gegenstand des obigen Prozesses ist. Zusätzlich ist in der Ausführungsform auch das Datensignal kein Gegenstand des obigen Prozesses, da ein Fehlererfassungscode im Datensignal enthalten ist, und falls ein Fehler im Demodulationsergebnis wegen des HSYNC-Rauschens auftritt, kann dieser durch Erfassen und Neusenden beseitigt werden, und weiterhin muss das Datensignal im Wesentlichen erfasst werden, wenn die Stiftspitze des Stifts 2a in Kontakt mit der Berührungsfläche 3a steht (wenn der Stift unten ist), und es erwartet wird, dass die Empfangsintensität des Datensignals ausreichend groß im Vergleich mit dem HSYNC-Rauschen ist, wenn der Stift unten ist. Jedoch können der globale Scan und das Datensignal Gegenstand des obigen Prozesses sein.
Wie in 1 dargestellt, weist die Sensorsteuerung 31a eine Schalteinheit 40, eine Sendeeinheit 41, mehrere Empfangseinheiten 42 und eine Verarbeitungseinheit 43 auf. Die Schalteinheit 40 ist eine Funktionseinheit, die die Verbindung jeder Sensorelektrode zwischen der Sendeeinheit 41 und den mehreren Empfangseinheiten 42 gemäß der Steuerung durch die Verarbeitungseinheit 43 umschaltet. Die Sendeeinheit 41 ist eine Funktionseinheit, die das Uplink-Signal US der einen oder den mehreren Sensorelektroden zuführt, die gemäß der Steuerung durch die Verarbeitungseinheit 43 über die Schalteinheit 40 verbunden sind.
Jede der mehreren Empfangseinheiten 42 ist eine Funktionseinheit, die das Downlink-Signal DS empfängt, das an der über die Schalteinheit 40 verbundenen Sensorelektrode ankommt (Empfangselektrode). Insbesondere ist sie konfiguriert, periodisch das Potential der Sensorelektrode zu erfassen und als Ergebnis an die Verarbeitungseinheit 43 Zeitreihensignale auszugeben, die durch Verwendung einer Reihe von erfassten Potentialen konfiguriert werden. Die Zeitreihensignale sind Signale, bei denen das HSYNC-Rauschen dem Downlink-Signal DS überlagert ist.
Die Verarbeitungseinheit 43 ist eine Funktionseinheit, die den globalen Scan des Stifts 2a und den lokalen Scan des Stifts 2a durchführt und durch die Steuerung der Schalteinheit 40, der Sendeeinheit 41 und jeder Empfangseinheit 42 Daten vom Stift 2a empfängt. Während des lokalen Scan-Prozesses innerhalb dieser Prozesse führt die Verarbeitungseinheit 43 einen Prozess des Festlegens von zwei Erfassungsperioden aus, in denen erwartet wird, dass das HSYNC-Rauschen mit dem gleichen Inhalt auftritt, was bewirkt, dass der Stift 2a das Positionssignal in jeder Periode sendet, und das HSYNC-Rauschen aufgehoben wird, wobei das Positionssignal durch Kombinieren der von der Empfangseinheit 42 zugeführten Zeitreihensignale in den jeweiligen Perioden beibehalten wird. Im Folgenden wird dieser Punkt ausführlich mit Bezug auf einen Verarbeitungsfluss des lokalen Scans beschrieben.
2 ist ein Diagramm zum Darstellen des Verarbeitungsflusses des durch die Verarbeitungseinheit 43 ausgeführten lokalen Scans. Wie in der Zeichnung dargestellt, wählt die Verarbeitungseinheit 43 zunächst die vorher bestimmte Anzahl von Sensorelektroden auf Basis der vorher ermittelten Position des Stifts 2a aus (Schritt S1) und verbindet die Empfangseinheit 42 mit jeder der ausgewählten, vorher bestimmten Anzahl von Sensorelektroden (Schritt S2). In Schritt S1 ist die Verarbeitungseinheit 43 konfiguriert, die X-Elektroden und die Y-Elektroden, deren Anzahlen gleich sind, in der Reihenfolge von der nächsten bis zur vorher ermittelten Position des Stifts 2a auszuwählen. Zusätzlich ist die vorher bestimmte Anzahl gleich oder kleiner als die Gesamtanzahl von Empfangseinheiten 42, und die jeweiligen, in Schritt S1 ausgewählten Sensorelektroden werden mit den Empfangseinheiten 42 verbunden, die verschieden voneinander sind.
Danach erfasst die Verarbeitungseinheit 43 den Erzeugungszyklus des horizontalen Synchronimpulses (den Erzeugungszyklus des HSYNC-Rauschens) von dem Host-Prozessor 33 (Schritt S3) und legt eine erste Erfassungsperiode und eine zweite Erfassungsperiode, die die Periode nach dem Ende der ersten Erfassungsperiode ist, auf Basis des erfassten Zyklus fest (Schritt S4). Die erste Erfassungsperiode und die zweite Erfassungsperiode sind jeweils eine Periode mit einer Zeitdauer, die ein natürliches Zahlenvielfaches des Erzeugungszyklus des HSYNC-Rauschens ist, und werden auf die gleiche Zeitdauer festgelegt. Zusätzlich legt die Verarbeitungseinheit 43 die erste Erfassungsperiode und die zweite Erfassungsperiode so fest, dass die Phasen des HSYNC-Rauschens in den jeweiligen Perioden im Wesentlichen miteinander übereinstimmen. Hier bedeutet „im Wesentlichen übereinstimmen“ eine Übereinstimmung innerhalb des Bereichs der Fluktuationsfehler im Erzeugungszyklus des HSYNC-Rauschens.
Daraufhin sendet die Verarbeitungseinheit 43 das Uplink-Signal US, das das Senden des Positionssignals in Synchronisation mit der ersten Erfassungsperiode und das Senden des Positionssignals, dessen Phase mit Bezug auf das in Synchronisation mit der ersten Erfassungsperiode gesendete Positionssignal invertiert ist, in Synchronisation mit der zweiten Erfassungsperiode anfordert (Schritt S5). Das Uplink-Signal US umfasst Daten, die die verstrichene Zeit vom oben beschriebenen Referenz-Zeitpunkt bis zum Beginn des Zeitpunkts von jeder der ersten Erfassungsperiode und der zweiten Erfassungsperiode anzeigen, und der Stift 2a sendet das Positionssignal in jeder der ersten Erfassungsperiode und zweiten Erfassungsperiode auf Basis der Daten.
Danach speichert die Verarbeitungseinheit 43 die Zeitreihensignale, die von jeder Empfangseinheit 42 in der ersten Erfassungsperiode ausgegeben werden, als erste empfangene Signale (Schritt S6), und speichert die Zeitreihensignale, die von jeder Empfangseinheit 42 in der zweiten Erfassungsperiode ausgegeben werden, als zweite empfangene Signale (Schritt S7). Dann wird das vom Stift 2a gesendete Positionssignal für jede Empfangseinheit 42 auf Basis der gespeicherten ersten empfangenen Signale und zweiten empfangenen Signale erfasst (Schritt S8).
Hier ist, wenn das vom Stift 2a in Synchronisation mit der ersten Erfassungsperiode gesendete Positionssignal S(t) ist, das in Synchronisation mit der zweiten Erfassungsperiode vom Stift 2a gesendete Positionssignal als -S(t) dargestellt. Zusätzlich ist, da die erste Erfassungsperiode und die zweite Erfassungsperiode derart festgelegt werden, dass die Phasen des HSYNC-Rauschens im Wesentlichen miteinander übereinstimmen, wenn das in der ersten Erfassungsperiode erzeugte HSYNC-Rauschen R(t) ist, das in der zweiten Erfassungsperiode erzeugte HSYNC-Rauschen ebenfalls als R(t) dargestellt. Dann wird, falls diese Bezeichnungen verwendet werden, das erste empfangene Signal zu R(t) + S (t), und das zweite empfangene Signal wird zu R (t) - S(t).
In Schritt S8 erfasst die Verarbeitungseinheit 43 das vom Stift 2a gesendete Positionssignal durch ein Verfahren, das äquivalent zu der Subtraktion des zweiten empfangenen Signals von dem ersten empfangenen Signal ist, das heißt, gemäß der Operation (N(t)+S(t))-(N(t)- S(t)). Das spezifische Realisierungsverfahren der Operation ist nicht besonders eingeschränkt und kann zum Beispiel von einem digitalen Schaltkreis oder einem analogen Schaltkreis durchgeführt werden. Als Ergebnis der Operation kann, da das HSYNC-Rauschen R(t) aufgehoben ist und nur das Positionssignal S(t) übrig bleibt, die Verarbeitungseinheit 43 allein das Positionssignal S(t) erfassen.
Danach ermittelt die Verarbeitungseinheit 43 die Position des Stifts 2a auf Basis der Empfangsintensität (Amplitude) des in Schritt S8 erfassten Positionssignals für jede Empfangseinheit 42 (Schritt S9). Insbesondere wird die Intensitätsverteilung des Positionssignals in der Berührungsfläche 3a auf Basis der Empfangsintensität des Positionssignals an jeder Sensorelektrode ermittelt, und der Scheitelpunkt der Verteilung wird als Position des Stifts 2a erfasst. Die Verarbeitungseinheit 43, die die Position des Stifts 2a ermittelt hat, gibt die ermittelte Position an den Host-Prozessor aus (Schritt S10) und beendet den Prozess.
Wie weiter oben beschrieben, kann gemäß dem System zur Positionserfassung 1 der Ausführungsform das HSYNC-Rauschen aufgehoben werden, während das Positionssignal beibehalten wird, sodass das HSYNC-Rauschen aus dem empfangenen Signal entfernt werden kann, ohne die Eingabe in die Empfangseinheit 42 zu unterbrechen. Daher wird es möglich, auch im Fall, dass eine Anzeige mit hoher Auflösung als Anzeige 32 verwendet wird, eine Abnahme des S/R-Verhältnisses des Positionssignals zu vermeiden, und als Ergebnis kann die Position des Stifts 2a mit hoher Genauigkeit erfasst werden.
3 ist ein Diagramm zum Darstellen einer Konfiguration eines Systems zur Positionserfassung 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das System zur Positionserfassung 1 gemäß der Ausführungsform unterscheidet sich von dem System zur Positionserfassung 1 gemäß der ersten Ausführungsform darin, dass ein zu einem elektromagnetischen Induktionssystem konfigurierter Stift 2b anstelle des zu einem aktiven kapazitiven System konfigurierten Stifts 2a verwendet wird, und ein Sensor 30b und eine Sensorsteuerung 31b werden anstelle des Sensors 30a und der Sensorsteuerung 31a verwendet. Da die anderen Punkte die gleichen wie beim System zur Positionserfassung 1 gemäß der ersten Ausführungsform sind, konzentriert sich die folgende Beschreibung auf die Unterschiede.
Der Sensor 30b ist eine Vorrichtung mit einer Struktur, in der mehrere Schleifenelektroden in der Berührungsfläche 3a angeordnet sind. Die mehreren Schleifenelektroden umfassen mehrere X-Elektroden, die sich in der y-Richtung parallel zu der Berührungsfläche 3a erstrecken und die in der x-Richtung senkrecht zu der y-Richtung in der Berührungsfläche 3a nebeneinander angeordnet sind, und mehrere Y-Elektroden, die sich in der x-Richtung erstrecken und die in der y-Richtung nebeneinander angeordnet sind.
Die Sensorsteuerung 31b ist ein integrierter Schaltkreis mit einer Funktion des Erfassens der Position des Stifts 2b in der Berührungsfläche 3a. Das Erfassen der Position des Stifts 2b durch die Sensorsteuerung 31b wird durch ein elektromagnetisches Induktionssystem ausgeführt. Zunächst weist insbesondere der Stift 2b einen Resonanzschaltkreis mit einer Spule und einem Kondensator auf. Die Sensorsteuerung 31b führt das Uplink-Signal US, welches ein Wechselstromsignal mit einer Frequenz gleich der Resonanzfrequenz des Resonanzschaltkreises im Stift 2b ist, einer oder mehreren der Schleifenelektroden zu, die den Sensor 30b über eine bestimmte Periode konfigurieren. Dann wird Energie im Kondensator im Stift 2b durch gegenseitige Induktion zwischen den Schleifenelektroden und der Spule im Stift 2b angesammelt. Wenn die Sensorsteuerung 31b die Zuführung des Uplink-Signals US beendet, erscheint die durch gegenseitige Induktion in der Spule des Stifts 2b gesammelte Leistung an den Schleifenelektroden. Der Stift 2b verwendet dieses Phänomen zum Senden des Downlink-Signals DS.
Ähnlich dem Fall des aktiven kapazitiven Systems ist das durch das elektromagnetische Induktionssystem gesendete Downlink-Signal DS auch ein Signal, das ein Positionssignal (Stiftsignal), das ein unmoduliertes Trägersignal ist, und ein Datensignal umfasst, das durch Modulieren des Trägersignals mit vorher bestimmten Daten, wie z. B. einem Wert des Stiftdrucks, oder Daten erhalten wird, die durch einen Befehl im Uplink-Signal US zum Senden angefordert werden. Im Zustand, in dem die Sensorsteuerung 31b die Position des Stifts 2b noch nicht ermittelt hat, sendet der Stift 2b nur das Positionssignal als Downlink-Signal DS. Die Sensorsteuerung 31b führt einen Erfassungsprozess des Downlink-Signals DS in all den Schleifenelektroden durch, die den Sensor 30b konfigurieren. Dann wird die Position des Stifts 2b auf Basis der Empfangsintensität des Positionssignals an jeder Schleifenelektrode ermittelt (globaler Scan). Nachdem die Sensorsteuerung 31b die Position des Stifts 2b in dieser Weise ermittelt hat, sendet der Stift 2b der Reihe nach das Positionssignal und das Datensignal als Downlink-Signal DS. Die Sensorsteuerung 31b wählt die vorher bestimmte Anzahl von Schleifenelektroden aus, die in der Nähe der vorher ermittelten Position positioniert sind, und führt einen Erfassungsprozess des Positionssignals an den ausgewählten Schleifenelektroden durch. Dann wird die Position des Stifts 2b auf Basis der Empfangsintensität des Positionssignals an jeder Schleifenelektrode aktualisiert (lokaler Scan). Zusätzlich wählt die Sensorsteuerung 31b eine Schleifenelektrode aus, die in der Nähe der vorher ermittelten Position positioniert ist, und führt einen Erfassungsprozess des Datensignals an der ausgewählten Schleifenelektrode durch. Dann werden die vom Stift 2b gesendeten Daten durch Demodulieren des erfassten Datensignals erfasst.
Wie in 3 dargestellt, weist die Sensorsteuerung 31b eine Schalteinheit 50, eine Sendeeinheit 51, mehrere Empfangseinheiten 52 und eine Verarbeitungseinheit 53 auf. Die Schalteinheit 50 ist eine Funktionseinheit, die die Verbindung jeder Schleifenelektrode zwischen der Sendeeinheit 51 und den mehreren Empfangseinheiten 52 gemäß der Steuerung durch die Verarbeitungseinheit 53 umschaltet. Die Sendeeinheit 51 ist eine Funktionseinheit, die das Uplink-Signal US einer oder mehreren Schleifenelektroden zuführt, die gemäß der Steuerung durch die Verarbeitungseinheit 53 über die Schalteinheit 50 verbunden sind.
Jede der mehreren Empfangseinheiten 52 ist eine Funktionseinheit, die das Downlink-Signal DS empfängt, das an der über die Schalteinheit 50 verbundenen Schleifenelektrode (Empfangselektrode) ankommt. Jede Empfangseinheit 52 weist einen Erfassungsschaltkreis auf, der die Frequenzkomponente des Trägersignals des Downlink-Signals DS aus einer Änderung der Potentialdifferenz extrahiert, die an beiden Enden der verbundenen Schleifenelektrode erscheint, und ist konfiguriert, das vom Erfassungsschaltkreis erfasste Signal an die Verarbeitungseinheit 53 auszugeben.
Der Erfassungsschaltkreis in jeder Empfangseinheit 52 kann durch Verwendung entweder eines analogen Schaltkreises oder eines digitalen Schaltkreises konfiguriert werden. Bei Konfiguration unter Verwendung eines digitalen Schaltkreises wird der Erfassungsschaltkreis konfiguriert, eine Digitale FourierTransformation (DFT) unter Verwendung einer Reihe von das Trägersignal des Downlink-Signals DS angebenden Digitalwerten (Basisvektoren Vsin und Vcos, wie weiter unten beschrieben) durchzuführen.
4 ist ein Diagramm zum Darstellen eines spezifischen Beispiels für eine interne Konfiguration der Empfangseinheit 52. Die Zeichnung stellt ein Beispiel dar, in dem der Erfassungsschaltkreis durch Verwendung eines digitalen Schaltkreises konfiguriert wird. Wie in der Zeichnung dargestellt, weist die Empfangseinheit 52 in diesem Fall eine ΔΣ-Modulationseinheit 60, ein Tiefpassfilter 61, einen Erfassungsschaltkreis 62 und eine Ausgabeeinheit 63 auf. Die ΔΣ-Modulationseinheit 60 ist ein Schaltkreis, der eine Reihe von Digitalwerten jeweils mit einem Wert von 0 oder 1 ausgibt, indem eine ΔΣ-Modulation eines analogen Signals durchgeführt wird, angezeigt durch eine Änderung der Potentialdifferenz, die an beiden Enden der über die Schalteinheit 50 verbundenen Schleifenelektrode erscheint. Das Tiefpassfilter 61 ist ein Dezimierungsfilter, das einen Summendurchschnitt durch Zählen (Addieren) der von der ΔΣ-Modulationseinheit 60 pro jeder festen Zeit ausgegebenen Digitalwerte erfasst und ausgibt. Das Ausgangssignal des Tiefpassfilters 61 ist ein digitales Signal, das durch Wiederherstellen des analogen Signaleingangs an der ΔΣ-Modulationseinheit 60 durch den Digitalwert erhalten wird.
Der Erfassungsschaltkreis 62 ist ein Schaltkreis, der eine Frequenzanalyse eines Ausgangssignals des Tiefpassfilters 61 durchführt und einen Oszillator 62a und Mischer 62b und 62c aufweist. Der Oszillator 62a ist konfiguriert, zwei Arten von Basisvektoren Vsin und Vcos gemäß der Steuerung der Verarbeitungseinheit 53 auszugeben. Der Basisvektor Vsin ist ein Vektor, der die Sinus-Wellenform des Trägersignals des Downlink-Signals DS bezeichnet, und wird zum Beispiel als {0, +1, 0, -1, 0, +1, 0, -1} dargestellt. Der Basisvektor Vcos ist ein Vektor, der die Kosinus-Wellenform des Trägersignals des Downlink-Signals DS bezeichnet, und wird zum Beispiel als {+1, 0, - 1, 0, +1, 0, -1, 0} dargestellt. Der Mischer 62b erhält die Faltungssumme (Innenprodukt) des Ausgangssignals des Tiefpassfilters 61 und des durch den Oszillator 62a erzeugten Basisvektors Vsin und führt das Ergebnis der Ausgabeeinheit 63 als orthogonales Komponentensignal zu. Die Mischer 62c erhält die Faltungssumme (Innenprodukt) des Ausgangssignals des Tiefpassfilters 61 und des durch den Oszillator 62a erzeugten Basisvektors Vcos und führt das Ergebnis der Ausgabeeinheit 63 als In-Phase-Komponentensignal zu.
Die Ansteuerung des Oszillators 62a durch die Verarbeitungseinheit 53 wird durchgeführt, um die Phasen der in der oben beschriebenen ersten Erfassungsperiode und zweiten Erfassungsperiode vom Oszillator 62a den Mischern 62b und 62c zugeführten Basisvektoren Vsin und Vcos zu ändern. Insbesondere durch Verzögern der Phasen der Basisvektoren Vsin und Vcos in der zweiten Erfassungsperiode um ein halbes Mal dem Zyklus des Trägersignals im Vergleich mit den Basisvektoren Vsin und Vcos in der ersten Erfassungsperiode wird die Frequenzanalyse durch den Erfassungsschaltkreis 62 in einem Zustand ausgeführt, in dem die Phasen der Basisvektoren Vsin und Vcos in der zweiten Erfassungsperiode invertiert sind. Dieser Punkt wird weiter unten mit Bezug auf 5 näher beschrieben.
Die Ausgabeeinheit 63 ist eine Funktionseinheit, die einen Vektor mit passendem Grad auf Basis des Signals der In-Phase-Komponente und des von dem Erfassungsschaltkreis 62 zugeführten Signals der orthogonalen Komponente erhält, ferner den gleitenden Durchschnitt der Länge und Winkelstellung des Vektors mit passendem Grad durch Verwendung eines Fensters mit einer vorher bestimmten Zeitdauer erhält und der Reihe nach den erhaltenen Durchschnittswert der Länge als Empfangsintensität und den Durchschnittswert der Winkelstellung als Phase an die in 3 dargestellte Verarbeitungseinheit 53 ausgibt. Die Ausgabeeinheit 63 führt einen Demodulationsprozess zum Erfassen der vom Stift 2b gesendeten Daten auf Basis der erfassten Empfangsintensität und Phase durch und führt auch einen Prozess der Ausgabe der als Ergebnis erhaltenen Daten an die Verarbeitungseinheit 53 durch.
Die Erläuterung erfolgt durch Rückkehren zu 3. Ähnlich zu der in der ersten Ausführungsform beschriebenen Verarbeitungseinheit 43 ist die Verarbeitungseinheit 53 eine Funktionseinheit, die den globalen Scan des Stifts 2b und den lokalen Scan des Stifts 2b durchführt und Daten durch die Steuerung der Schalteinheit 50, der Sendeeinheit 51 und jeder Empfangseinheit 52 vom Stift 2b empfängt. Während des lokalen Scan-Prozesses innerhalb dieser Prozesse führt die Verarbeitungseinheit 53 einen Prozess des Festlegens von zwei Erfassungsperioden aus, in denen erwartet wird, dass das HSYNC-Rauschen mit dem gleichen Inhalt auftritt, was bewirkt, dass der Stift 2b das Positionssignal in jeder Periode sendet und das HSYNC-Rauschen aufgehoben wird, während das Positionssignal durch Kombinieren von Signalen, die durch eine Reihe der von der Empfangseinheit 52 in den jeweiligen Perioden zugeführten Empfangsintensitäten angegeben werden, beibehalten wird.
5 ist ein Diagramm zum Erläutern eines durch die Verarbeitungseinheit 53 ausgeführten Kombinationsprozesses von Signalen. Die horizontale Achse in der Zeichnung stellt die Zeit dar, und die vertikale Achse stellt die Amplitude dar, und die Zeichnung zeigt die simulierten Wellenformen der jeweiligen auf die Ausführungsform bezogenen Signale. Insbesondere zeigt die Zeichnung die Wellenformen des HSYNC-Rauschens R(t), ein vom Stift 2b in einer ersten Erfassungsperiode DE1 gesendetes erstes Positionssignal S1 (t), ein erstes empfangenes Signal R1 (t), angegeben durch eine Reihe der von der Empfangseinheit 52 der Verarbeitungseinheit 53 in der ersten Erfassungsperiode DE1 zugeführten Empfangsintensitäten, ein vom Stift 2b in einer zweiten Erfassungsperiode DE2 gesendetes zweites Positionssignal S2(t), ein zweites empfangenes Signal R2(t), angegeben durch eine Reihe der von der Empfangseinheit 52 der Verarbeitungseinheit 53 in der zweiten Erfassungsperiode DE2 zugeführten Empfangsintensitäten, und schließlich ein durch die Verarbeitungseinheit 53 erfasstes Positionssignal SF(t). Zusätzlich zeigt 5 auch eine Periode, während der ein erstes Uplink-Signal UP1 entsprechend der ersten Erfassungsperiode DE1 gesendet wird, und eine Periode, während der ein zweites Uplink-Signal UP2 entsprechend der zweiten Erfassungsperiode DE2 gesendet wird.
Es sollte angemerkt werden, dass in 5 die erste Erfassungsperiode DE1 und die zweite Erfassungsperiode DE2 für Vergleichszwecke an der gleichen Position auf der Zeitachse dargestellt sind, aber die tatsächliche zweite Erfassungsperiode DE2 die Periode nach dem Ende der ersten Erfassungsperiode DE1 ist, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben. Zusätzlich wurde im Hinblick auf die Tatsache, dass die erste Erfassungsperiode DE1 und die zweite Erfassungsperiode DE2 so festgelegt werden, dass die jeweiligen Phasen des HSYNC-Rauschens im Wesentlichen miteinander übereinstimmen, der Einfachheit halber bei der Simulation der Zeichnung das gleiche HSYNC-Rauschen R(t) in der ersten Erfassungsperiode DE1 und der zweiten Erfassungsperiode DE2 dazu verwendet, die Wellenform von jedem Signal zu ermitteln.
Die Verarbeitungseinheit 53, die die erste Erfassungsperiode DE1 und die zweite Erfassungsperiode DE2 festgelegt hat, sendet zunächst das erste Uplink-Signal UP1, wobei das Senden zum Startzeitpunkt der ersten Erfassungsperiode DE1 endet. Entsprechend beginnt das Senden des ersten Positionssignals S1 (t) vom Stift 2b zum Startzeitpunkt der ersten Erfassungsperiode DE1, wie in 5 dargestellt. Zusätzlich sendet nach dem Ende der ersten Erfassungsperiode DE1 die Verarbeitungseinheit 53 das zweite Uplink-Signal UP2, wobei das Senden zu einem Zeitpunkt endet, der gegenüber dem Startzeitpunkt der zweiten Erfassungsperiode DE2 um eine Periode T/2, d. h. ein halbes Mal dem Zyklus T des Trägersignals des Downlink-Signals DS, verzögert ist. Entsprechend beginnt das Senden des zweiten Positionssignals S2 (t) vom Stift 2b zu dem Zeitpunkt, der um die Periode T/2 gegenüber dem Startzeitpunkt der zweiten Erfassungsperiode DE2 verzögert ist, wie in 5 dargestellt.
In der ersten Erfassungsperiode DE1 bewirkt die Verarbeitungseinheit 53, dass der in 4 dargestellte Oszillator 62a das Ausgeben der Basisvektoren Vsin und Vcos gemäß dem Startzeitpunkt der ersten Erfassungsperiode DE1 beginnt. Entsprechend wird, wie in 5 dargestellt, das erste empfangene Signal R1(t), das der Verarbeitungseinheit 53 von der Empfangseinheit 52 zugeführt wird, zu einem Signal mit der gleichen Phase wie das erste Positionssignal S1 (t), dem das HSYNC-Rauschen R(t) überlagert ist. Die mathematische Formel davon wird als DS1 (t) - R(t) + S1 (t) ausgedrückt.
Zusätzlich bewirkt in der zweiten Erfassungsperiode DE2 die Verarbeitungseinheit 53, dass der in 4 dargestellte Oszillator 62a beginnt, die Basisvektoren Vsin und Vcos zu einem um die Periode T/2 gegenüber dem Startzeitpunkt der zweiten Erfassungsperiode DE2 verzögerten Zeitpunkt auszugeben. Diese Maßnahme ist äquivalent zum Verzögern der Phasen der Basisvektoren Vsin und Vcos in der zweiten Erfassungsperiode um ein halbes Mal dem Zyklus des Trägersignals im Vergleich mit den Basisvektoren Vsin und Vcos in der ersten Erfassungsperiode. Entsprechend wird, wie in 5 dargestellt, das zweite empfangene Signal R2(t), das der Verarbeitungseinheit 53 von der Empfangseinheit 52 zugeführt wird, zu einem Signal, dessen Polarität im Vergleich mit dem ersten empfangenen Signal R1(t) invertiert ist. Die mathematische Formel davon wird als DS2 (t) - R(t) + S2 (t) - R(t) - S1 (t) ausgedrückt.
Die Verarbeitungseinheit 53, die das erste empfangene Signal R1 (t) und das zweite empfangene Signal R2 (t) erhalten hat, wie weiter oben beschrieben, erzeugt das Positionssignal SF(t) durch Kombinieren derselben. Insbesondere wird ähnlich zu der ersten Ausführungsform das Positionssignal SF(t) durch ein Verfahren erzeugt, das äquivalent zu der Subtraktion des zweiten empfangenen Signals von dem ersten empfangenen Signal ist, das heißt, gemäß der Operation (N(t)+S1(t))-(N(t)-S2(t)). Das spezifische Realisierungsverfahren der Operation ist auch nicht besonders eingeschränkt und kann zum Beispiel durch einen digitalen Schaltkreis oder einen analogen Schaltkreis durchgeführt werden. Als Ergebnis der Operation wird SF(t) = 2 × S1(t) erhalten, und somit verbleibt, wie in 5 dargestellt, nur die Komponente des vom Stift 2b gesendeten Positionssignals S1 (t) im Positionssignal SF(t).
6 ist ein Diagramm zum Darstellen eines Verarbeitungsflusses eines durch die Verarbeitungseinheit 53 ausgeführten lokalen Scans. Wie in der Zeichnung dargestellt, wählt die Verarbeitungseinheit 53 zunächst die vorher bestimmte Anzahl von Schleifenelektroden auf Basis der vorher ermittelten Position des Stifts 2b aus (Schritt S20) und verbindet die Empfangseinheit 52 mit jeder der ausgewählten, vorher bestimmten Anzahl von Schleifenelektroden (Schritt S21). In Schritt S20 wird die Verarbeitungseinheit 53 konfiguriert, die Antennen der X-Seite und die Antennen der Y-Seite, deren Anzahlen gleich sind, in der Reihenfolge von der nächsten bis zur vorher ermittelten Position des Stifts 2b auszuwählen. Zusätzlich ist die vorher bestimmte Anzahl gleich oder kleiner als die Gesamtanzahl von Empfangseinheiten 52, und die jeweiligen, in Schritt S1 ausgewählten Sensorelektroden werden mit den Empfangseinheiten 52 verbunden, die verschieden voneinander sind.
Danach erfasst die Verarbeitungseinheit 53 den Erzeugungszyklus des horizontalen Synchronimpulses (den Erzeugungszyklus des HSYNC-Rauschens) vom Host-Prozessor 33 (Schritt S22), und eine erste Erfassungsperiode und eine zweite Erfassungsperiode, die die Periode nach dem Ende der ersten Erfassungsperiode ist, werden auf Basis des erfassten Zyklus festgelegt (Schritt S23). Eine Beziehung zwischen der ersten Erfassungsperiode und der zweiten Erfassungsperiode ist somit festgelegt, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben.
Daraufhin sendet die Verarbeitungseinheit 53 das Uplink-Signal US, das den Beginn des Sendens des Positionssignals zum Startzeitpunkt der ersten Erfassungsperiode anfordert (Schritt S24). Insbesondere wird, wie mit Bezug auf 5 beschrieben, das Uplink-Signal US so gesendet, dass das Senden zum Startzeitpunkt der ersten Erfassungsperiode endet. Zusätzlich bewirkt die Verarbeitungseinheit 53, dass der Oszillator 62a im Erfassungsschaltkreis 62 von jeder Empfangseinheit 52 beginnt, die Basisvektoren Vsin und Vcos zum Startzeitpunkt der ersten Erfassungsperiode auszugeben (Schritt S25). Dann wird eine Reihe von Empfangsintensitäten, die von jeder Empfangseinheit 52 in der ersten Erfassungsperiode ausgegeben werden, als erste empfangene Signale gespeichert (Schritt S26) .
Danach sendet die Verarbeitungseinheit 53 das Uplink-Signal US, das den Beginn des Sendens des Positionssignals anfordert, zu einem um ein halbes Mal dem Zyklus des Trägersignals gegenüber dem Startzeitpunkt der zweiten Erfassungsperiode verzögerten Zeitpunkt (Schritt S27). Insbesondere wird, wie mit Bezug auf 5 beschrieben, das Uplink-Signal US so gesendet, dass das Senden zu einem um ein halbes Mal dem Zyklus des Trägersignals gegenüber dem Startzeitpunkt der zweiten Erfassungsperiode verzögerten Zeitpunkt endet. Zusätzlich bewirkt die Verarbeitungseinheit 53, dass der Oszillator 62a im Erfassungsschaltkreis 62 von jeder Empfangseinheit 52 beginnt, die Basisvektoren Vsin und Vcos zu einem um ein halbes Mal dem Zyklus des Trägersignals gegenüber dem Startzeitpunkt der zweiten Erfassungsperiode verzögerten Zeitpunkt auszugeben (Schritt S28). Dann wird eine Reihe von Empfangsintensitäten, die von jeder Empfangseinheit 52 in der zweiten Erfassungsperiode ausgegeben werden, als zweite empfangene Signale gespeichert (Schritt S29).
Die Verarbeitungseinheit 53, die die ersten empfangenen Signale und die zweiten empfangenen Signale von jeder Empfangseinheit 52 erfasst hat, wie weiter oben beschrieben, führt einen Prozess des Erfassens des Positionssignals auf Basis der gespeicherten ersten empfangenen Signale und zweiten empfangenen Signale für jede Empfangseinheit 52 durch (Schritt S30). Insbesondere wird, wie weiter oben beschrieben, das Positionssignal durch Subtrahieren des zweiten empfangenen Signals von dem ersten empfangenen Signal erhalten.
Danach ermittelt die Verarbeitungseinheit 53 die Position des Stifts 2b auf Basis der Empfangsintensität (Amplitude) des in Schritt S30 erfassten Positionssignals für jede Empfangseinheit 52 (Schritt S31). Insbesondere wird die Intensitätsverteilung des Positionssignals in der Berührungsfläche 3a auf Basis der Empfangsintensität des Positionssignals an jeder Schleifenelektrode ermittelt, und der Scheitelpunkt der Verteilung wird als Position des Stifts 2b erfasst. Die Verarbeitungseinheit 53, die die Position des Stifts 2b ermittelt hat, gibt die ermittelte Position an den Host-Prozessor (Schritt S32) aus und beendet den Prozess.
Wie weiter oben beschrieben, kann gemäß dem System zur Positionserfassung 1 der Ausführungsform das HSYNC-Rauschen aufgehoben werden, während das Positionssignal beibehalten wird, sodass das HSYNC-Rauschen aus dem empfangenen Signal entfernt werden kann, ohne dass die Eingabe in die Empfangseinheit 52 unterbrochen wird. Daher wird es auch im Fall, dass eine Anzeige mit hoher Auflösung als Anzeige 32 verwendet wird, möglich, eine Abnahme des S/R-Verhältnisses des Positionssignals zu vermeiden, und als Ergebnis kann die Position des Stifts 2b mit hoher Genauigkeit erfasst werden.
Während die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weiter oben beschrieben wurden, ist es offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf derartige Ausführungsformen beschränkt ist, und die vorliegende Erfindung kann in diversen Arten ausgeführt werden, ohne von ihrem Kern abzuweichen
Zum Beispiel wird in der zweiten Ausführungsform das Senden des Positionssignals durch den Stift 2b zu einem Zeitpunkt begonnen, der um ein halbes Mal dem Zyklus des Trägersignals gegenüber dem Startzeitpunkt der zweiten Erfassungsperiode verzögert ist, und die Phasen der Basisvektoren in der zweiten Erfassungsperiode sind um ein halbes Mal dem Zyklus des Trägersignals im Vergleich mit den Basisvektoren in der ersten Erfassungsperiode verzögert, aber das Senden des Positionssignals kann durch den Stift 2b zu einem Zeitpunkt begonnen werden, der um ein halbes Mal dem Zyklus des Trägersignals gegenüber dem Startzeitpunkt der zweiten Erfassungsperiode vorgerückt ist, und die Phasen der Basisvektoren in der zweiten Erfassungsperiode können um ein halbes Mal dem Zyklus des Trägersignals im Vergleich mit den Basisvektoren in der ersten Erfassungsperiode vorgerückt werden.
Zusätzlich ist in jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen die zweite Erfassungsperiode als Periode nach dem Ende der ersten Erfassungsperiode definiert, aber die erste Erfassungsperiode kann auch als Periode nach dem Ende der zweiten Erfassungsperiode definiert sein.
Zusätzlich können die Sensorsteuerungen 31a und 31b konfiguriert sein, die Position eines passiven Zeigers wie z. B. eines Fingers erfassen zu können. In diesem Fall kann der Sensor 30a auch dazu verwendet werden, die Position des passiven Zeigers in der ersten Ausführungsform zu erfassen. Anderseits kann die Position des passiven Zeigers auch durch Vorsehen eines Sensors erfasst werden, der zu einem kapazitiven System mit Überlagerung auf dem Sensor 30b in der zweiten Ausführungsform konfiguriert ist.
Bezugszeichenliste

1: System zur Positionserfassung
2a: zu einem aktiven kapazitiven System konfigurierter Stift
2b: zu einem elektromagnetischen Induktionssystem konfigurierter Stift
3: Elektronische Vorrichtung
3a: Berührungsfläche
30a, 30b: Sensor
31a, 31b: Sensorsteuerung
32: Anzeige
33: Host-Prozessor
40, 50: Schalteinheit
41, 51: Sendeeinheit
42, 52: Empfangseinheit
43, 53: Verarbeitungseinheit
60: ΔΣ-Modulationseinheit
61: Tiefpassfilter
62: Erfassungsschaltkreis
62a: Oszillator
62b, 62c: Mischer
63: Ausgabeeinheit
DE1: erste Erfassungsperiode
DE2: zweite Erfassungsperiode
DS: Downlink-Signal
R1: erstes empfangenes Signal
R2: zweites empfangenes Signal
N: HSYNC-Rauschen
S, SF: Positionssignal
S1: erstes Positionssignal
S2: zweites Positionssignal
T: Zyklus des Trägersignals des Downlink-Signals DS
US: Uplink-Signal
US1: erstes Uplink-Signal
US2: zweites Uplink-Signal
Vsin, Vcos: Basisvektor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2015141349 [0004]

Claims

Verfahren zum Erfassen eines Stiftsignals, das ein von einem Stift gesendetes Wechselstromsignal ist, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt des Festlegens einer ersten Erfassungsperiode und einer zweiten Erfassungsperiode, die eine Periode nach dem Ende der ersten Erfassungsperiode ist, auf Basis eines Erzeugungszyklus des Rauschens; einen Schritt des Sendens eines Sendeanforderungssignals, das das Senden des Stiftsignals in Synchronisation mit der ersten Erfassungsperiode an den Stift und das Senden des Stiftsignals, dessen Phase mit Bezug auf das in Synchronisation mit der ersten Erfassungsperiode gesendete Stiftsignal invertiert ist, in Synchronisation mit der zweiten Erfassungsperiode anfordert; und einen Erfassungsschritt des Erfassens des Stiftsignals auf Basis eines vom Stift in der ersten Erfassungsperiode empfangenen ersten Signals und eines vom Stift in der zweiten Erfassungsperiode zweiten empfangenen Signals.
Verfahren zum Erfassen des Stiftsignals nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: einen Schritt des Ermittelns der Position des Stifts auf Basis des im Erfassungsschritt erfassten Stiftsignals für jede von mehreren Sensorelektroden oder mehrere Schleifenelektroden.
Verfahren zum Erfassen des Stiftsignals nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Rauschen ein von einer Anzeige erzeugtes periodisches Anzeigerauschen ist, und die erste Erfassungsperiode und die zweite Erfassungsperiode mit dem Erzeugungszyklus des Anzeigerauschens synchronisiert werden.
Verfahren zum Erfassen des Stiftsignals nach Anspruch 3, wobei das Rauschen ein horizontales Synchronisations (HSYNC)-Rauschen ist, und die erste Erfassungsperiode und die zweite Erfassungsperiode jeweils eine Periode mit einer Zeitdauer sind, die ein natürliches Zahlenvielfaches eines Zyklus eines in der Anzeige erzeugten horizontalen Synchronimpulses ist.
Verfahren zum Erfassen des Stiftsignals nach Anspruch 4, wobei die erste Erfassungsperiode und die zweite Erfassungsperiode derart festgelegt werden, dass die Phasen des Anzeigerauschens in den jeweiligen Perioden im Wesentlichen miteinander übereinstimmen.
Verfahren zum Erfassen des Stiftsignals gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Erfassungsschritt ein Schritt des Kombinierens des ersten empfangenen Signals und des zweiten empfangenen Signals miteinander ist.
Verfahren zum Erfassen des Stiftsignals nach Anspruch 6, wobei, wenn das Stiftsignal S(t) ist, und das Rauschen R(t) ist, das erste empfangene Signal als R(t) + S(t) dargestellt wird, und das zweite empfangene Signal als R(t) - S(t) dargestellt wird, und der Schritt des Kombinierens ein Schritt des Erfassens des Stiftsignals durch ein Verfahren äquivalent zu (N(t) + S(t)) - (N(t) - S(t)) ist.
Verfahren zum Erfassen des Stiftsignals gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Erfassungsschritt ein Schritt des Subtrahierens des zweiten empfangenen Signals von dem ersten empfangenen Signal durch Verwendung eines analogen Schaltkreises oder eines digitalen Schaltkreises ist.
Verfahren zum Erfassen des Stiftsignals nach Anspruch 8, weiterhin umfassend: einen ersten Erfassungsschritt des Erfassens des ersten empfangenen Signals durch Durchführen eines Erfassungsprozesses eines Signals, das in der ersten Erfassungsperiode an einer Empfangselektrode ankommt; und einen zweiten Erfassungsschritt des Erfassens des zweiten empfangenen Signals durch Durchführen eines Erfassungsprozesses eines Signals, das in der zweiten Erfassungsperiode an der Empfangselektrode ankommt, wobei der zweite Erfassungsschritt den Erfassungsprozess derart ausführt, dass die Polarität des zweiten empfangenen Signals im Vergleich mit dem ersten empfangenen Signal invertiert ist.
Verfahren zum Erfassen des Stiftsignals nach Anspruch 9, wobei der im zweiten Erfassungsschritt durchgeführte Erfassungsprozess ein Prozess des Durchführens einer Frequenzanalyse des Signals ist, das an der Empfangselektrode in einem Zustand ankommt, in dem die Phase eines Basisvektors im Vergleich mit dem im ersten Erfassungsschritt durchgeführten Erfassungsprozess invertiert ist.
Verfahren zum Erfassen des Stiftsignals nach Anspruch 9, wobei das Sendeanforderungssignal ein Signal ist, das anfordert, dass der Stift das Senden des Stiftsignals zu einem Zeitpunkt beginnt, der um ein halbes Mal dem Zyklus eines Trägersignals des Stiftsignals gegenüber dem Startzeitpunkt der zweiten Erfassungsperiode verzögert ist, und der im zweiten Erfassungsschritt durchgeführte Erfassungsprozess ein Prozess des Durchführens einer Frequenzanalyse des Signals ist, das an der Empfangselektrode in einem Zustand ankommt, in dem die Phase eines Baisvektors um ein halbes Mal dem Zyklus eines Trägersignals des Stiftsignals im Vergleich mit dem ersten Erfassungsschritt verzögert ist.
Sensorsteuerung zum Erfassen eines Stiftsignals, das ein von einem Stift gesendetes Wechselstromsignal ist, wobei die Sensorsteuerung umfasst: eine Sendeeinheit, die einem Sensor ein Sendeanforderungssignal zuführt; eine Empfangseinheit, die ein Signal empfängt, das an dem Sensor ankommt; und eine Verarbeitungseinheit, die die Sendeeinheit und die Empfangseinheit steuert, wobei die Verarbeitungseinheit eine erste Erfassungsperiode und eine zweite Erfassungsperiode, die eine Periode nach dem Ende der ersten Erfassungsperiode ist, auf Basis eines Erzeugungszyklus des Rauschens festlegt, über die Sendeeinheit an den Stift ein Sendeanforderungssignal sendet, das das Senden des Stiftsignals in Synchronisation mit der ersten Erfassungsperiode und das Senden des Stiftsignals, dessen Phase mit Bezug auf das in Synchronisation mit der ersten Erfassungsperiode gesendete Stiftsignal invertiert ist, in Synchronisation mit der zweiten Erfassungsperiode anfordert, und das Stiftsignal auf Basis eines ersten empfangenen Signals, das von der Empfangseinheit in der ersten Erfassungsperiode ausgegeben wird, und eines zweiten empfangenen Signals, das von der Empfangseinheit in der zweiten Erfassungsperiode ausgegeben wird, erfasst.
System zur Positionserfassung, umfassend einen Stift und eine Sensorsteuerung zum Erfassen eines Stiftsignals, das ein vom Stift gesendetes Wechselstromsignal ist, wobei die Sensorsteuerung umfasst eine Sendeeinheit, die einem Sensor ein Sendeanforderungssignal zuführt, eine Empfangseinheit, die ein Signal empfängt, das an dem Sensor ankommt, und eine Verarbeitungseinheit, die die Sendeeinheit und die Empfangseinheit steuert, wobei die Verarbeitungseinheit eine erste Erfassungsperiode und eine zweite Erfassungsperiode, die eine Periode nach dem Ende der ersten Erfassungsperiode ist, auf Basis eines Erzeugungszyklus des Rauschens festlegt, über die Sendeeinheit an den Stift ein Sendeanforderungssignal sendet, das das Senden des Stiftsignals in Synchronisation mit der ersten Erfassungsperiode und das Senden des Stiftsignals, dessen Phase mit Bezug auf das in Synchronisation mit der ersten Erfassungsperiode gesendete Stiftsignal invertiert ist, in Synchronisation mit der zweiten Erfassungsperiode anfordert, und das Stiftsignal auf Basis eines ersten empfangenen Signals, das von der Empfangseinheit in der ersten Erfassungsperiode ausgegeben wird, und eines zweiten empfangenen Signals erfasst, das von der Empfangseinheit in der zweiten Erfassungsperiode ausgegeben wird.