JP2003512682A - 位置センサ - Google Patents

位置センサ

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JP2003512682A
JP2003512682A JP2001532479A JP2001532479A JP2003512682A JP 2003512682 A JP2003512682 A JP 2003512682A JP 2001532479 A JP2001532479 A JP 2001532479A JP 2001532479 A JP2001532479 A JP 2001532479A JP 2003512682 A JP2003512682 A JP 2003512682A
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デビッド， トーマス， エリオット エリー，
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    • G—PHYSICS
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    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
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    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03545—Pens or stylus

Abstract

(57)【要約】 携帯情報端末、携帯電話、ウェブブラウザなどの消費者向け電子装置で使用するための低価格ｘ−ｙデジタル化システムが記載される。ディジタイザは共振スタイラスと、共振スタイラスを励磁する励磁巻線と、スタイラスにより発生される信号を感知する１組のセンサ巻線とを含み、その信号からスタイラスのｘ−ｙ位置を判定する。励磁巻線に印加される励磁信号は、電源から引き出される電力を削減するように設計されており、本デジタル化システムを特にバッテリー動作に適したものにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は位置センサ及びその部品に関する。本発明は、特に、コードレススタ
イラスと共に動作するｘ−ｙデジタル化タブレットに関するが、それにのみ限定
されるわけではない。本発明は、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話、ウェブブ
ラウザ又はそれらの組み合わせを具現化した製品などのハンドヘルド電子装置の
表示部の背後に埋め込むのに特に有用である。
【０００２】 米国特許第４，８７８，５３３号は、共振スタイラスを使用するｘ−ｙデジタ
ル化タブレットを開示している。このデジタル化タブレットは、ｘ−ｙ方向に配
列された多数の相互に重なり合うが、個々に分かれているループコイルを具備す
る。それらのループコイルはスイッチング回路及び多重回路を介して励磁回路及
び受信回路とに接続している。このシステムは、多重回路が各々のループコイル
を順番にスイッチング回路に接続し、スイッチング回路が接続されたループコイ
ルをまず励磁回路に接続し、次に受信回路に接続するように構成されている。ル
ープコイルが励磁回路に接続される場合、ループコイルに電流が加えられると共
振スタイラスが励磁される。また、ループコイルが受信回路に接続される場合、
受信回路は、接続されたループコイルで共振スタイラスにより誘起される起電力
（ＥＭＦ）を検出する。システムは、最大の出力信号レベルを提供するループコ
イルを検出することにより、スタイラスの現在位置を識別する。
【０００３】 米国特許第４，８７８，５３３号に記載されたデジタル化タブレットの問題点
の１つは、各々のループコイルを励磁し且つその信号を検出するのに、多くの電
力を消費することである。このため、ＰＤＡ及び携帯電話などのハンドヘルドの
バッテリーを電源とする装置には適さない。
【０００４】 本発明の目的は、磁界が作り出されて共振スタイラスに結合される位置センサ
の代替形態において使用される各構成要素を提供することである。
【０００５】 本発明の第１の態様によると、一連の励磁パルスが励磁巻線の両端間に印加さ
れ、励磁パルスの持続時間は、励磁巻線を組み込む電流ループの減衰時間未満で
ある位置検出装置が提供される。減衰時間が長くなると、電流は各励磁パルスの
後で相当な時間の間、励磁巻線を流れることができる。これは、短い励磁パルス
を使用することにより、電源から引き出される電力を低減できることを意味する
。
【０００６】 本発明の別の態様によると、複数の励磁シーケンスが励磁巻線の両端間に印加
され、各励磁シーケンスが、持続時間が励磁シーケンス中の低速変動成分を低減
するように構成される一連の励磁パルスから構成される位置検出装置が提供され
る。低速変動成分を低減することによって、電源から引き出される電力は減少す
る。
【０００７】 本発明の他の様々な特徴及び態様は、添付の図面を参照し、以下に説明される
実施形態から明白になるであろう。
【０００８】 ＜デジタル化システムの概要＞ 図１はハンドヘルド携帯情報端末（ＰＤＡ）１を示し、ＰＤＡ１は、その液晶
表示部３の下方に配置されたｘ−ｙデジタル化システム（図示せず）を採用して
いる。ｘ−ｙデジタル化システムはＬＣＤ３に対する共振スタイラス５の有無と
そのｘ−ｙ位置を検出するように動作する。ＰＤＡ１はデジタル化システムから
出力された位置信号を使用して、ＬＣＤ３に表示される情報を制御すると共に、
ＰＤＡ１の動作機能を制御する。図示されているように、ＰＤＡ１は、ＬＣＤ３
の下方に、オン／オフボタン７と、ＰＤＡ１の様々に異なる機能を制御するため
に使用されるいくつかの制御ボタン９−１から９−４とを含む複数の押しボタン
を更に含む。
【０００９】 図２は、図１に示すＰＤＡ１のＡ−Ａに沿った横断面図である。図示されてい
るように、ＰＤＡ１は、この実施形態では１．５ｍｍから３ｍｍの厚さである液
晶表示部３を含む。このＬＣＤ３の下方に、ＬＣＤ３にバックライトを照射する
ＥＬバックライト１１がある。この実施形態では、このバックライト層１１の厚
さは約１５０μｍである。これらの層の下方には、前述のｘ−ｙデジタル化シス
テムの一部を形成する厚さ０．２ｍｍのセンサプリント回路基板（ＰＣＢ）１３
がある。このセンサＰＣＢ１３は、共振スタイラス５との間で信号を送受信する
ために使用される励磁巻線及びセンサ巻線を支持している。センサＰＣＢ１３の
下方には、ＰＤＡの機能を制御するための電子回路と、センサＰＣＢ１３の巻線
から受信される信号を処理し且つセンサＰＣＢ１３の巻線へ送信される信号を制
御するためのディジタイザ電子回路とを支持するプリント回路基板１５がある。 図２に示すように、この実施形態では、センサプリント回路基板１３とＥＬバ
ックライト１１との間に、液晶表示部３及びバックライト１１からの雑音がｘ−
ｙデジタル化システムを妨害することを少なくするために、接地静電スクリーン
１７が設けられている。この実施形態においては、この静電スクリーンは、厚さ
が約１０μｍであり且つ磁気感知機能を妨害しないように相対的に高い表面抵抗
率（例えば、１オーム／スクウェアを越える）を有する連続したカーボンインク
の層から形成されている。更に、図２に示すように、センサＰＣＢ１３の下方に
は、センサＰＣＢ１３を磁性スクリーン２１に接合するための５０μｍの感圧接
着層１９があり、この実施形態では、層１９は２５μｍのスピンメルトリボン（
例えば、ドイツ、ハーナウのVacuumschmelzeが製造しているVitrovac 6025）の
層である。当業者には理解されるであろうが、磁性スクリーン２１は、例えば、
センサＰＣＢ１３の背後の電子回路によりｘ−ｙデジタル化システムに対して引
き起こされる恐れのある妨害を減少させるために設けられている。また、磁性ス
クリーン２１は磁束がセンサＰＣＢ１３上のセンサ巻線の背後を通過するための
透磁経路を形成するため、ｘ−ｙデジタル化システムの感度を向上させる。図２
に示すように、この実施形態ではプラスチック製である外側ケーシング２３がこ
れらの層を包囲し、機械的に支持している。
【００１０】 図３は、図１に示すＰＤＡの一部を形成するデジタル化システムの機能ブロッ
ク図を概略的に示している。更に、図３は、励磁巻線及びセンサ巻線が共振スタ
イラス５とどのように作用し合うかも示している。すなわち、図３は、励磁巻線
２９と、ｘ位置を感知する２つのｘセンサ巻線３１及び３３と、ｙ位置を感知す
る２つのｙセンサ巻線３５及び３７とを概略的に示す。各々の巻線はセンサＰＣ
Ｂ１３上のプリント導体により形成されている。以下に更に詳細に説明するが、
センサ巻線３１、３３、３５及び３７は周期性を有し、相互に９０度の空間位相
にある。従って、以下の説明中、ｘセンサ巻線３１をsin xセンサ巻線といい、
ｘセンサ巻線３３をcos xセンサ巻線という。また、ｙセンサ巻線３５をsin yセ
ンサ巻線といい、ｙセンサ巻線３７をcos yセンサ巻線という。矢印３９により
示すように、これらの巻線は、使用中、共振スタイラス５の共振回路４１（コン
デンサ４３及び誘導コイル４５を含む）と磁気的に結合するように動作する。
【００１１】 励磁巻線及びセンサ巻線は、励磁巻線２９を通過する励磁信号を発生し、且つ
センサ巻線より受信した信号から共振スタイラス５のｘ−ｙ位置を判定するディ
ジタイザ電子回路４９（図３の破線で描かれたブロックにより示す）に接続され
る。ディジタイザ電子回路４９は、励磁巻線２９の両端間に励磁電圧を印加する
励磁ドライバ５１を制御するための制御信号ＴＸＡ及びＴＸＢを動作中に発生す
るデジタル処理／信号発生装置５９を含む。この実施形態では、励磁巻線２９の
両端間に印加される励磁電圧は、基本周波数成分（Ｆ０）が共振回路４１の共振
周波数と一致する約１００ｋＨｚである正パルスと負パルスのシーケンスから構
成されている。様々な代替励磁シーケンスについて以下に詳細に説明する。
【００１２】 励磁巻線２９を流れる励磁電流は、矢印３９−１により指示するように共振回
路４１と磁気的に結合して、共振回路４１を共振させるための、対応する電磁界
を発生する。この実施形態では、励磁巻線２９はＬＣＤ３に対するスタイラスの
ｘ−ｙ位置に応じて共振器との磁気結合をできる限り一定に保持するように配置
されている。共振器４１が共振しているとき、共振器４１は独自の電磁界を発生
し、その電磁界は、矢印３９−２、３９−３、３９−４及び３９−５により表さ
れているように、センサ巻線３１、３３、３５及び３７とそれぞれ磁気的に結合
する。以下に更に詳細に説明するが、センサ巻線３１、３３、３５及び３７は、
それらと共振スタイラスとの結合がスタイラスのｘ位置又はｙ位置に伴って変化
し且つそれらの巻線と励磁巻線２９との直接結合はできる限り少なくなるように
設計されている。従って、センサ巻線で受信された信号は共振器４１とそれぞれ
対応するセンサ巻線との磁気結合に伴って変化するだけにとどめるべきである。
そのため、センサ巻線で受信された信号を適切に処理することにより、センサ巻
線に対する共振器４１、従って、共振スタイラス５のｘ−ｙ位置を判定すること
ができる。
【００１３】 この実施形態では、ｘ−ｙ位置測定での励磁巻線２９からセンサ巻線へのブレ
ークスルーの影響を少なくするため、励磁電流は励磁巻線２９に連続しては印加
されない。その代わりに、励磁電流のバーストが印加され、センサ巻線で誘起さ
れる信号は励磁電流のバースト間でのみ検出される。この動作モードをパルスエ
コーといい、共振器４１が励磁電流のバーストが終了した後にも共振し続けるた
めにこれが機能する。
【００１４】 このように、センサ巻線は周期性をもっており、相互に９０度の空間位相にあ
る。従って、共振回路４１から４つのセンサ巻線で誘起される４つの信号を次の
ように近似することができる：
【００１５】
【数１】 式中、Ａは、特に、巻線からスタイラスまでの距離及びセンサ巻線の巻き数に
よって決まる結合係数であり；ｘはセンサ巻線に対する共振スタイラスのｘ位置
であり；ｙはセンサ巻線に対する共振スタイラスのｙ位置であり；Ｌxはセンサ
巻線のｘ方向の空間波長であって、通常はｘ方向の基板の幅よりわずかに大きく
（この実施形態では７０ｍｍ）；Ｌyはセンサ巻線のｙ方向の空間波長であって
、通常はｙ方向の基板の幅よりわずかに大きく（この実施形態では５０ｍｍ）；
ｅ-t/τは励磁信号のバーストが終了した後の共振器信号の指数減衰であって、
τは、ｐｉ（π）と共振回路４１の共振周波数との積で除算された共振回路４１
の品質係数に等しい共振器定数であり；φは励磁電流の基本周波数と、共振器４
１の共振周波数との差によって起こる電気的位相シフトである。この実施形態で
は、共振スタイラス５は、その共振周波数がスタイラスの先端に加えられる圧力
に応じて変化するように設計されている。この周波数の変化によって位相シフト
φが変化するので、位相シフトφを測定することにより共振スタイラス５の先端
が、ＬＣＤ３と接触したか否かを判定することができる。
【００１６】 式（１）乃至（４）からわかるように、センサ巻線で誘導される信号のピーク
振幅はｘ位置又はｙ位置いずれかのsin又はcosとして変化する。このことが図４
ａ及び図４ｂに示されている。すなわち、図４ａは、センサ巻線３１で誘導され
る信号のピーク振幅及びセンサ巻線３３で誘起される信号のピーク振幅がセンサ
巻線に対する共振スタイラスのｘ位置に応じてどのように変化するかを示し、図
４ｂは、センサ巻線３５及びセンサ巻線３７で誘導される信号のピーク振幅がセ
ンサ巻線に対する共振スタイラスのｙ位置に応じてどのように変化するかを示す
。図４に示すように、ｘ方向の巻線のピッチ（Ｌx）はｙ方向の巻線のピッチ（
Ｌy）より大きい。これは、この実施形態においては測定領域が矩形であるため
である。
【００１７】 従って、当業者には理解されるであろうが、適切な復調と処理により、センサ
巻線で誘起される各信号から共振スタイラス５のｘ−ｙ位置情報と位相シフトφ
の双方を判定することができる。図３に示すように、この復調は、４つのセンサ
巻線の各々を８つのミクサ６９−１から６９−８のうちの２つにそれぞれ接続す
ることによって実現される。ここでは、センサ巻線ごとに、２つのミクサのうち
の一方の励磁電流と同じ周波数であり且つ同相（in phase）の方形波を誘起され
た信号に乗算し、更に、他方のミクサの励磁電流と同じ周波数であり且つ９０度
の位相外れの方形波信号を乗算する。これにより、各々の復調信号の同相（Ｉ）
成分と、直角位相（Ｑ）成分が発生する。この実施形態では、全てのセンサ巻線
からの復調信号の同相成分を使用して位置情報を判定し、１つのセンサ巻線から
の復調信号の同相成分と直角位相成分を使用して、電気的位相（すなわち、φ）
を判定する。図３に示すように、これらの各ミクサ６９−１から６９−８からの
出力はそれぞれ対応する積分器７１−１から７１−８に入力され、積分器は、リ
セット後、（クロックフィードスルーなどの基本周波数でミクサから出力された
誤差信号の影響を取り除くために）１／Ｆ0の倍数である時間周期にわたってミ
クサからの出力を積分する。下記の式は積分器７１−１から７１−４からの出力
を近似するものである：
【００１８】
【数２】 式中、Ａ1は特に定数Ａ、共振器τ及び積分周期に応じて変化する定数である
。ｘ位置ではなく、ｙ位置に応じて変化する点を除いて、同様の信号が積分器７
１−５から７１−８から得られる。
【００１９】 図３に示すように、積分器７１の出力はアナログ／デジタル変換器７３に入力
され、アナログ／デジタル変換器７３ではそれらの出力がデジタル信号に変換さ
れ、デジタル信号はＡ／Ｄインタフェース装置７５を介してデジタル処理／信号
発生装置５９に入力される。そこで、デジタル処理／信号発生装置５９はsin_x_
I信号とcos_x_I信号の比に対してアークタンジェント関数（atan 2）を実行して
、共振スタイラスのｘ位置を判定すると共に、同様にsin_y_I信号とcos_y_I信号
の比に対してアークタンジェント関数を実行して、共振スタイラス５のｙ位置を
判定する。また、デジタル処理／信号発生装置５９は、位相角φを判定するため
に、１つのセンサ巻線からの信号の直角位相成分と同相成分の比に対してアーク
タンジェント関数を計算する。
【００２０】 図３に示すように、各々のセンサ巻線で誘起される信号の同相（Ｉ）成分と直
角位相（Ｑ）成分とが測定される。これは、あるｘ位置及びｙ位置においては、
センサ巻線からの同相成分と直角位相成分の比が信頼の置けないものになるため
である。これは、sin 位置成分又はcos 位置成分がほぼ０である場合に起こる。
従って、この実施形態では、デジタル処理／信号発生装置５９はsin巻線とcos巻
線双方からの同相信号及び直角位相信号の加重組み合わせを使用して位相角φを
判定する。このとき使用される重みは、判定されたスタイラスのｘ位置及びｙ位
置によって変動する。
【００２１】 デジタル処理／信号発生装置５９が共振スタイラスの現在ｘ−ｙ位置を判定し
、スタイラスがＬＣＤ３と接触したか否かを判定した後、装置５９はこの情報を
インタフェース装置７７を介してＰＤＡ電子回路へ出力する。この情報はＰＤＡ
電子回路により、ＬＣＤ３に表示される情報及びＰＤＡの機能モードを制御する
ために使用される。この実施形態では、励磁／位置判定回路４９は、上記の計算
を毎秒約５００回実行する。
【００２２】 以上、本実施形態のディジタイザシステムがセンサ巻線に対する共振スタイラ
スのｘ−ｙ位置をどのようにして判定するかを簡単に説明した。この実施形態で
使用される特定の形態の励磁巻線及びセンサ巻線、並びにこの実施形態で使用さ
れる特定の共振スタイラス及びデジタル処理／励磁信号について以下に更に詳細
に説明する。
【００２３】 ＜ディジタイザの巻線＞ 図５ａは、この実施形態で使用される励磁巻線２９の形態を示す。巻線２９は
センサＰＣＢ１３の両側の５回巻きの矩形導体から形成され、それらの導体は一
部が符号９７で示されている穴又はビアを通して直列に接続されている。図５ａ
では、センサＰＣＢ１３の上部層の導体は実線で示され、センサＰＣＢの下部層
の導体は破線で示されている。また、図５ａは、励磁巻線２９の端部を励磁ドラ
イバ５１に接続するために使用される２つの接続パッド１０１及び１０３も示し
ている。この実施形態では、励磁巻線２９はセンサ巻線（図示せず）の外側に巻
きつけられている。
【００２４】 図５ｂは、sin xセンサ巻線３１を形成するプリント導体を示す。この場合に
も、センサＰＣＢ１３の上部層のプリント導体は実線で示され、下部層のプリン
ト導体は破線で示されている。図示するように、センサＰＣＢ１３の上部層には
、ほぼｙ方向に延出する導体軌道が規定され、センサＰＣＢ１３の下部層には、
ほぼｘ方向に延出する導体軌道が規定されており、上部層の導体軌道の端部は一
部が符号９７で示されているビア穴を通して下部層の導体軌道の端部に接続され
ている。また、図５ｂは、sin xセンサ巻線３１をディジタイザの電子回路に接
続するために設けられた２つの接続パッド１０５及び１０７も示している。
【００２５】 図示されているように、sin xセンサ巻線３１の導体軌道はｘ方向に沿って順
に配列される２組のループ３２−１及び３２−２を形成するように接続されてい
る。当業者には理解されるであろうが、センサ巻線３１を横断するように点磁界
源（又は共振スタイラスのような何らかの類似の磁界源）を移動させると、点磁
界源とセンサ巻線３１との磁気結合は点磁界源のｘ位置に伴ってほぼ正弦的に変
化する。ｙ位置にはほとんど又は全く変化がない。
【００２６】 図５ｃは、cos xセンサ巻線３３を形成するプリント導体を示す。この場合に
も、センサＰＣＢ１３の上部層のプリント導体は実線で示され、下部層のプリン
ト導体は破線で示されている。また、図５ｃは、cos xセンサ巻線３３をディジ
タイザの電子回路に接続するために設けられた２つの接続パッド１０９及び１１
１も示している。図示されているように、cos xセンサ巻線３３の導体軌道は、
ｘ方向に沿って順に配列された３組のループ３４−１ａ、３４−２及び３４−１
ｂを形成するように接続されている。
【００２７】 sin xセンサ巻線の場合と同様に、共振スタイラス５をセンサ巻線３３を横断
するように移動させると、共振スタイラス５とcos xセンサ巻線３３との磁気結
合はスタイラス５のｘ位置に伴ってほぼ正弦的に変化する。しかし、cos xセン
サ巻線３３の各組のループは巻線ピッチ（Ｌx）の４分の１ずつｘ方向にずれて
いるので、正弦変化はsin xセンサ巻線３１の変化に対して直角の位相を成す。
そのため、共振スタイラス５によりセンサ巻線３３で誘起される信号は、ほぼス
タイラスのｘ位置の余弦として変化するピーク振幅を有する。
【００２８】 図５ｄ及び図５ｅは、sin yセンサ巻線３５及びcos yセンサ巻線３７を形成す
るプリント導体を示す。これらの図に示すように、これらの巻線は、９０°回転
されている点を除いて、sin x巻線及びcos x巻線に類似している。図５ｄ及び図
５ｅに示すように、sin yセンサ巻線３５はsin xセンサ巻線３１と接続パッド１
０７を共有し、cos yセンサ巻線３７はcos xセンサ巻線３３と接続パッド１１１
を共有している。図５ｆは、センサＰＣＢ１３のプリント導体の上部層を示し、
図５ｇはプリント導体の下部層を示すが、これらのプリント導体は一体となって
励磁巻線２９と、センサ巻線３１、３３、３５及び３７とを形成している。
【００２９】 ＜スタイラス＞ 図６は、この実施形態で使用される共振スタイラス５の横断面図である。図示
されているように、スタイラスは、中空の前部本体部分１５２と、中空の後部本
体部分１５４とを具備し、本体は、誘導コイル４５及びコンデンサ４３（図示せ
ず）を含む共振回路と、直径２ｍｍのフェライトロッド１５３と、第１の移動制
限部材１５５と、第２の移動制限部材１５７と、ペン先部分１５９と、ばね１６
３とを収納している。
【００３０】 この実施形態で使用されるスタイラスの励磁巻線及びセンサ巻線の配置のより
詳細な記載及び説明は、国際出願ＰＣＴ／ＧＢ９９／０３９８９において見るこ
とができる。その内容の全体は、参照により本明細書に取り入れられる。
【００３１】 ＜デジタル処理／信号発生装置＞ 図７に概略的に示すように、デジタル処理／信号発生装置５９は、インタフェ
ース装置７７を含む。このインタフェース装置７７を介して、デジタル処理／信
号発生装置５９内のプロセッサ１７１が、ＰＤＡ電子回路を制御するプロセッサ
（図示せず）と通信を行なう。これにより、システム設定情報が、ＰＤＡのプロ
セッサからプロセッサ１７１に送信されると共に、ＬＣＤ３上の共振スタイラス
５のｘ−ｙ位置が、プロセッサ１７１からＰＤＡのプロセッサに送信される。プ
ロセッサ１７１は制御手順（初期化ルーチンなど）を記憶する読出し専用メモリ
（ＲＯＭ）１７３と、デジタル信号処理用の作業域を提供するランダムアクセス
メモリ（ＲＡＭ）１７５とにも接続されている。
【００３２】 プロセッサ１７１は、デジタル波形発生器１７９に制御パラメータを送信し、
これに従って、デジタル波形発生器１７９は、励磁ドライバ５１に対する制御信
号ＴＸＡ及びＴＸＢ、並びにミクサ６９−１から６９−８に対する同相信号と直
角位相信号の混合信号を発生する。この実施形態では、デジタル波形発生器１７
９は、ソフトウェアベースであり、ＴＸＡ、ＴＸＢ、同相出力及び直角位相出力
が＋１状態、−１状態及び０状態間で切り替えられるタイミングは、プロセッサ
１７１により送信される制御パラメータを使用して判定される。アナログ／デジ
タルインタフェース１８１が、アナログ／デジタル変換器７３からデジタル信号
を受信し、プロセッサ１７１にこれを転送する。前述のように、このプロセッサ
１７１において、デジタル信号が処理され、スタイラスのｘ位置及びｙ位置とス
タイラスに対する位相情報（φ）とが取得される。
【００３３】 ＜励磁ドライバ＞ 図８は、この実施形態で使用される励磁ドライバの回路図を示している。図８
に示すように、励磁ドライバ５１は、供給電圧Ｖｃｃと接地との間に並列に接続
された２つの増幅回路１９１−１及び１９１−２を備える。励磁回路の動作によ
り供給レールに導入されるリプル電流を最小限にするために供給抵抗Ｒｓｕｐ及
び供給容量Ｃｓｕｐが含まれる。増幅回路１９１−１は、ｐ−チャネルＭＯＳＦ
ＥＴスイッチＰ1及びｎ−チャネルＭＯＳＦＥＴスイッチＮ1を具備し、Ｐ1のド
レインは、Ｎ1のドレインに接続し、Ｐ1とＮ1のゲートは相互に接続している。
増幅回路１９１−１は、Ｐ1とＮ1の共通ゲートに位置し、且つ駆動信号ＴＸＡが
印加される入力端子１９３−１と、Ｐ1のドレインとＮ1のドレインとの接続部分
に位置し、且つ励磁巻線２９の接続パッド１０１に接続される出力端子１９５−
１とを有する。増幅回路１９１−２は、増幅回路１９１−２と同様に、ｐ−チャ
ネルＭＯＳＦＥＴスイッチＰ2及びｎ−チャネルＭＯＳＦＥＴスイッチＮ2を使用
して形成され、駆動信号ＴＸＢは、増幅回路１９１−２の入力端子１９３−２に
印加され、増幅回路１９１−２の出力端子１９５−２は、励磁巻線２９の接続パ
ッド１０３に接続される。この実施形態では、低抵抗のＭＯＳＦＥＴスイッチが
使用される。
【００３４】 励磁巻線２９の両端間の励磁電圧は、増幅回路１９１−１の出力端子１９５−
１と増幅回路１９１−２の出力端子１９５−２との間の電圧であるので、表１に
示すように、駆動信号ＴＸＡ、ＴＸＢに応じて変化する。
【００３５】
【表１】
【００３６】 ＜励磁信号＞ 図３に示すｘ−ｙデジタル化システムの性能を複数の励磁信号の例を挙げて説
明する。この性能は、コンピュータでのシミュレーションを検討することによっ
て評価され、ここでは、Ｒｓｕｐ及びＣｓｕｐの影響は無視できるものとする。
この想定は、実際には、必ずしも正しいとは限らないが、このコンピュータシミ
ュレーションにより得られる結論は有効であり、実験的にも検証されている。全
ての例において、共振回路４１は、共振周波数が１００ｋＨｚ、品質係数が４０
であり、励磁シーケンスは５００Ｈｚの周波数で繰り返される。しかし、これら
の例では、幾つかのパラメータ、特に、励磁巻線２９のインダクタンスＬex及び
１００ｋＨｚでのＡＣ抵抗Ｒex、ｎ−チャネルＭＯＳＦＥＴスイッチの抵抗Ｒn
及びｐ−チャネルＭＯＳＦＥＴスイッチの抵抗Ｒpは様々な値をとる。
【００３７】 ＜例１＞ 例１では、Ｌexは２５μＨ、Ｒexは１０オーム、Ｒnは１オーム、Ｒpは３オー
ムである。図９ａは、単一の励磁シーケンスに対して、この例において励磁巻線
２９の両端間に印加される励磁電圧を示す。図９ａに示すように、励磁シーケン
スは、一連の交互になった正パルス及び負パルスから成る。これらのパルスは、
方形波である従来の励磁シーケンスとは異なり、励磁電圧が零に戻される期間を
有する。励磁シーケンスの基本周波数は１００ｋＨｚであり、基本励磁周期の１
０μｓに対応する。最初の正パルスと最後の正パルスを除き、各パルスの持続時
間は０．７５μに設定され、各パルスは４．２５μｓの期間により分離されてい
る。従って、中間のパルスに関しては、基本励磁周期中の正パルス又は負パルス
が励磁巻線に印加される時間対基本周期の持続時間の比率（以下、middle_pulse
_ratioと呼ぶ）は、０．１５である。この実施形態では、電源が励磁巻線２９の
両端間に３．３Ｖの起電力を印加する。これは、バッテリーを電源とする装置で
は、代表的な値である。
【００３８】 図９ｂは、図９ａに示す励磁電圧が励磁巻線２９の両端間に印加された結果と
して励磁巻線２９を流れる電流である励磁電流の形態に対するタイミング図を示
す。図９ｂに示すように、励磁電流は、励磁パルスが印加されたときにピーク値
に到達し、励磁電圧が零に等しく設定されたときに指数関数的に減衰する。この
指数減衰が生じるのは、励磁巻線２９のインダクタンスＬexにより発生する巻線
の逆起電力が原因で、励磁巻線２９の両端間に起電力を印加しなくても電流が流
れ続ける可能性があるからである。実際には、励磁電流は、励磁コイルがＰＤＡ
１の金属成形部分と結合する場合などに生じる可能性がある励磁コイルに対する
ＡＣ損失によって図９ｂに示すよりも急激に減衰することもある。しかし、この
ことは、この例及び以下の各例で引き出される結論には影響しない。
【００３９】 この例では、ＴＸＡ及びＴＸＢを１に等しく設定することによりｐ−チャネル
ＭＯＳＦＥＴスイッチＰ1、Ｐ2ではなく、ｎ−チャネルＭＯＳＦＥＴスイッチＮ 1 、Ｎ2において切り替えを行なうことによって、励磁巻線２９の両端間の起電力
が零に戻される。従って、励磁巻線２９の両端間の起電力が零に設定されると、
励磁電流はＮ1、Ｎ2及び励磁巻線２９を循環しながら減衰していく。励磁電流の
振幅が最大値の３７％まで減少するのに要する時間に対応する減衰時間定数（de
cay time constant）は、以下の式により表される。：
【００４０】
【数３】 この例で使用される値を式９に代入すると、減衰時間定数の値２μｓが得られ
る。
【００４１】 オン抵抗が１オームであるｐ−チャネルＭＯＳＦＥＴスイッチを使用し、且つ
これらのｐ−チャネルＭＯＳＦＥＴスイッチをオンに切り替えることにより（Ｔ
ＸＡ及びＴＸＢを零に設定することにより）励磁電圧を零に設定することで、同
じ減衰時間定数を達成することができたとしても、ｎ−チャネルＭＯＳＦＥＴと
同じ抵抗を有するｐ−チャネルＭＯＳＦＥＴを製造するのには約３倍のコストが
かかる。なぜなら、ｐ−チャネル装置は、ｎ−チャネル装置と比較して約３倍の
シリコン領域を必要とするからである。従って、ドライバ費用の有用な測定基準
は、以下の通りである：
【００４２】
【数４】 例えば、Ｒn及びＲpの値を１として式１０に代入すると、relative_driver_si
zeの値２が得られる。
【００４３】 図９ｃは、励磁シーケンス中に電源から引き出される電流を示している。図９
ｃに示すように、励磁パルスが印加されるときにのみ電流が電源から引き出され
る。更に、最初の励磁パルス以外は、励磁パルスが印加されると、最初のうち電
流が逆方向に流れ、電力を電源に戻す。これは、前の励磁パルスからの減衰励磁
電流が零まで減少しておらず、励磁巻線２９により発生した電磁界に含まれる残
存エネルギーの一部が、電源に戻されるためである。
【００４４】 図９ｄは、センサ巻線のうちの１本へと誘起される起電力を示す。図９ｄに示
すように、起電力は、以下の２つの別々のメカニズムを介してセンサ巻線へと誘
起される。すなわち： （１）励磁シーケンス中は増加し、その後は減衰する結果となる共振スタイラス
５からの結合と、 （２）励磁中の励磁巻線からの直接結合である。
【００４５】 第２のメカニズムは、励磁シーケンスの最後のパルスの後には存在せず、従っ
て、パルスエコーシステムにおいて、共振スタイラス５の位置を判定するために
センサ巻線で誘起される起電力が測定されるときにも存在しない。
【００４６】 感知される電力の測定値は、励磁シーケンス間の期間×励磁エコーシーケンス
反復率の時間中にセンサ巻線を横断するように接続された１０オームの負荷によ
って消耗されるであろう電力を計算することによって判定することができる。こ
の例では、感知された電力は９．４３５μＷである。励磁シーケンス×励磁エコ
ーシーケンス反復率の時間中に電源から引き出されるエネルギーに対応する供給
電力は、０．７１３ｍＷと算出される。従って、感知された電力を供給電力で割
ることによって判定されるこの例での電力効率は１．３２％である。
【００４７】 この電力効率は、上述の米国特許第４，８７８，５５３号に記載されたような
電磁エネルギーの結合を利用する従来のｘ−ｙ位置決め装置において取得可能な
電力効率より、１桁向上したものを示している。
【００４８】 また、図９ａに示す励磁シーケンスが、米国特許第４，８７８，５５３号に記
載されたｘ−ｙ位置決め装置に適用された場合、電力効率は実際に低下するであ
ろう。これは、スイッチング／多重回路の存在によって供給電圧の負荷がほぼ電
気抵抗化しているために、減衰時間定数が短くなり、励磁電流が印加された励磁
電圧の波形をたどることになるからである。これにより、基本周波数Ｆ0での励
磁電流の成分の振幅が減少する。このため、励磁電流から共振スタイラスまでの
エネルギーの結合が不十分になる。
【００４９】 この例では、基本周波数において励磁電流の成分の振幅を増加する作用のある
米国特許第４，８７８，５５３号に記載されたｘ−ｙ位置決め装置に比べて、負
荷の抵抗成分を削減することにより減衰時間定数が増加する。その結果、励磁巻
線と共振スタイラス中の共振回路との間の結合が改善されることになる。
【００５０】 以下により詳細に説明するが、励磁巻線２９を流れる励磁電流が零に駆動され
るように、励磁シーケンスの最後のパルスの持続時間は中間パルスよりも短くな
っているので、最後の励磁パルスの後にセンサ巻線で誘起される信号からの低速
変動成分が減少する。これも以下に説明するが、励磁シーケンスの最初のパルス
の持続時間は、励磁パルスが印加される間に流れる励磁電流中の低速変動成分を
低減するために中間パルスと比べて削減される。この成分は、励磁シーケンス後
、センサ巻線で誘起される信号が測定される期間中も残存する可能性がある。
【００５１】 ＜例２＞ 例１では、ｎ−チャネルＭＯＳＦＥＴスイッチの抵抗が、ｐ−チャネルＭＯＳ
ＦＥＴスイッチの抵抗よりも小さい。これが好ましいのは、励磁回路の減衰時間
定数を増加するための低コストの方法を提供するからである。第２の例では、誘
導結合を使用する従来の位置感知システムに対する優位性を得るのに、この特徴
が必ずしも必要な訳ではないことを示すための説明を行なう。
【００５２】 第２の例に対するパラメータは、Ｒn、Ｒpが共に２オームに設定される以外は
、第１の例と同じである。式（１０）において、relative_driver_sizeの値とし
て２が得られるが、これは第１の例と同一であり、第１の例を実現するときのコ
ストと第２の例を実現するときのコストには、大きな違いはない。第２の例では
、供給電力０．７２４ｍＷに対して感知された電力は８．３２８μＷであり、電
力効率は１．１５％である。Ｎ1及びＮ2における電力消費の増大により、第２の
実施形態での電力効率は、第１の実施形態の電力効率よりも１０％強低下してい
るが、尚もこの電力効率は、従来のシステムよりも大幅に改善されていることを
示す。
【００５３】 ＜例３＞ 第１の例では、励磁パルスが印加されるときに、電源は、励磁巻線２９の両端
間に３．３ボルトの起電力を印加する。第３の例は、図１０ａ乃至１０ｄを参照
して説明するが、ここでは、電源は、励磁巻線２９の両端間に２．１ボルトの起
電力を印加する。励磁ドライバ及び励磁巻線２９の残りのパラメータは、第１の
例と同一である。
【００５４】 図１０ａに示すように、最初のパルスと最後のパルスを除き、励磁パルスの持
続時間は１．２５μｓに増加され、middle_pulse_ratioは０．２５である。この
middle_pulse_ratioの増加は、任意のスタイラス位置に対して感知される電力の
大きさが例１と同様であり、分解能にはほぼ影響がないことを保証するためにも
たらされる。図１０ｂに示すように、励磁電流は、第１例として図９ｂに示され
るのとほぼ同じ形状をたどる。図１０ｃは、この例において電源から引き出され
る電流を示し、図９ｃに示すのと同様である。図１０ｄは、センサ巻線で誘起さ
れる起電力を示し、励磁巻線とセンサ巻線との直接結合の振幅が供給電圧の減少
につれて減少する様子を示す。
【００５５】 第３の例では、供給電圧０．７２７ｍＷに対して、感知された電力は９．８μ
Ｗと算出され、電力効率は１．３５％である。この値は、第１の例に匹敵するも
のである。
【００５６】 第３の例から、ディジタイザシステムの分解能は、励磁パルスの持続時間を変
動させることによって、特に、パルス幅を供給電圧に反比例させることによって
電力効率を大幅に変更しなくても、様々な供給電圧レベルに対してほぼ一定に維
持できることが明らかである。
【００５７】 ＜例４＞ 第１から第３の例では、最後の励磁パルスは、これが終了するときに励磁電流
が零に駆動されるように短縮されている。第４の例は、図１１ａ乃至１１ｄを参
照して説明するが、ここでは、短縮された最後のパルスが除かれる以外、システ
ムパラメータは、第３の例と同一である。
【００５８】 図１１ａは、最後の４つの励磁パルスの間、励磁巻線２９の両端に印加される
励磁電圧シーケンスを示す。図１１ｂは、対応する励磁電流を示す。図１１ｂに
示すように、最後の励磁パルスが終了するとき、励磁電流はピークレベルから零
へと徐々に減衰する。この減衰電流は、センサ巻線で電圧を誘起し、この電圧が
検出プロセスにオフセットをもたらすので、位置誤差を生じる恐れがある。
【００５９】 図１１ｃに示すように、励磁シーケンスの終わりでは、励磁巻線２９から電源
には電流が流れない。図１１ｄは、センサ巻線で誘起される起電力を示す。供給
電力０．７２８ｍＷに対して感知された電力は、９．７０８μＷと算出され、電
力効率は１．３３％である。従って、電力効率は、全ての励磁パルスを同じ持続
時間にしてもあまり影響を受けないが、検出される位置の正確性は、最後の励磁
パルスの後の減衰励磁電流により誘起されるオフセット電圧により影響を受ける
可能性がある。
【００６０】 ＜例５＞ 第５の例では、図１２ａ乃至１２ｄを参照して、最後の励磁パルスの持続時間
を削減することの効果をより明確に示すための説明を行なう。この第５の例のパ
ラメータ及び励磁シーケンスは、Ｒex（励磁巻線２９の抵抗）が２オームに設定
され、式９から計算される時間減衰定数が６．２５μｓに増加されることを除い
ては、第１の例と同一である。
【００６１】 図１２ａは、この例での励磁シーケンスの最後の５つの励磁パルスを示し、最
後の励磁パルスの持続時間がそれより前の励磁パルスの半分未満であることを示
す。図１２ｂは励磁電流を示すが、この励磁電流は、時間減衰定数が長いために
、励磁パルス間においてピーク振幅の約半分までしか減衰しない。図１２ｂに示
すように、励磁電流は、励磁シーケンスの最後のパルスにより急激にほぼ零にま
で駆動される。図１２ｃは供給電流を示し、最後の励磁パルス中に、励磁電流が
零に駆動されると共に励磁巻線２９に蓄えられたエネルギーが電源に戻される。
【００６２】 図１２ｄは、この例においてセンサ巻線で誘起される起電力を示す。供給電力
０．３４７ｍＷに対して、感知された電力は１３．３２１μＷと算出され、電力
効率は４．１３％である。この電力効率は、第１から第４の例よりも相当に高い
が、時間減衰定数の増加（励磁巻線２９の抵抗の低下による）により、励磁電流
のうちの半分以上が基本周波数になるからである。実際には、この励磁巻線２９
の抵抗の低下は、センサＰＣＢ１３上にプリントされた導体の厚さ及び／又は幅
を増大することにより達成することができる。しかし、プリント導体間の間隔を
設定値以下に狭めることはできないため、プリント導体の幅を広げることにより
、センサＰＣＢ１３のサイズを拡大する必要が生じる。これは、多くの適用例に
とって望ましくない。
【００６３】 ＜例６＞ 図１３ａから１３ｄは第６の例を示し、ここでは、励磁回路の負荷はほぼ完全
に誘導的である。この例において、励磁巻線２９のインダクタンスは５０μＨに
設定され、励磁巻線２９の抵抗、ｎ−チャネルＭＯＳＦＥＴスイッチ及びｐ−チ
ャネルＭＯＳＦＥＴスイッチは全て０．１オームに設定される。残りのパラメー
タは、第１実施形態と同一である。
【００６４】 図１３ａは、この例での励磁シーケンスの最後の５つの励磁パルスを示す。図
１３ａに示すように、最後の励磁パルス以外の各励磁パルスの長さは２．５μｓ
である。この値は、励磁パルス間の印加される起電力が零の持続時間でもある。
従って、middle_pulse_ratioは０．５である。図１３ｂに示すように、負荷はほ
ぼ完全に誘導的であるので、励磁電流の変化率は励磁電圧に比例する。図１３ｃ
に示すように、励磁回路では抵抗損失がほとんどないので、電源から引き出され
るのとほぼ同量の電流が電源に戻される。最後の励磁パルスの持続時間は、その
前の励磁パルスの持続時間の約半分であり、励磁電流は、最後のパルスの終わり
で零になる。図１３ｄは、センサ巻線で誘起される起電力を示す。
【００６５】 この例で使用されるシステムパラメータを有する実際の装置用の励磁回路又は
励磁巻線を作製することは実現不可能であるだろうが、励磁巻線２９における励
磁電流の動力学と、持続時間が励磁電流を零に駆動するように設定される励磁シ
ーケンスに最後のパルスを追加する方法とを明確に示す。
【００６６】 ＜例７＞ 前述したように、励磁シーケンスの最初の励磁パルスの持続時間も、中間パル
スに比べて削減されるのが好ましい。図１４ａ乃至１４ｄは第７の例を示す。こ
こでは、最初の励磁パルスの持続時間が後続の励磁パルスの持続時間と等しく設
定される。この例では、Ｒn、Ｒp及びＲexは０．１オーム、Ｌｅｘは５０μＨ、
供給電圧は３．３Ｖである。従って、負荷はほぼ誘導的である。
【００６７】 図１４ａは、励磁シーケンスに対する励磁電圧を示す。この励磁シーケンスに
対するmiddle_pulse_ratioは０．３である。図１４ｂは、励磁電流を図示するが
、この励磁電流は、負パルスのピーク振幅が徐々に増加する一方で正パルスのピ
ーク振幅を励磁シーケンスの全体を通して徐々に減衰させる低速変動成分を示す
。この低速変動成分が、励磁シーケンスの最後のパルスの後まで残存することも
図１４ｂから明らかである。励磁電流中の低速変動成分が好ましくないのは、そ
れが電源からかなりの電流を流出させ、供給電力を増加させるからであり、電力
効率の低下につながる。図１４ｃは、電源から引き出される電流を示し、正パル
スを印加したときの電源に流れる正味電流が徐々に増加する一方で、負パルスを
印加したときの電源に流れる正味電流は徐々に減少する。図１４ｄは、センサ巻
線で誘起される起電力を示す。
【００６８】 第７の例から、励磁シーケンスの全ての励磁パルスが同じ持続時間である場合
、低速変動成分が励磁電流に加えられることにより追加の電力が電源から引き出
されることが明らかである。
【００６９】 ＜例８＞ 第８の例を図１５ａ乃至１５ｄを参照して説明する。ここでは、各パラメータ
及び励磁波形（図１５ａに示す）は、開始パルスの持続時間が後続の励磁パルス
の持続時間の半分に等しく設定されることを除き、第７の例と同一である。図１
５ｂに示すように、この例での励磁電流の低速変動成分はごくわずかである。図
１５ｃは、電源から引き出されて電源に戻される電流を示し、最初の励磁パルス
及び最後の励磁パルスを除いては、電源から引き出される正味電流は、負荷の誘
導的な性質によりほぼ零である。図１５ｄは、センサ巻線で誘起される起電力を
示す。
【００７０】 先に述べたように、最後の励磁パルスの持続時間をその前の励磁パルスよりも
短く設定することによって、励磁シーケンスの終端で励磁電流をより急速に零に
戻すことができる。励磁電流をより迅速に零に戻すための代替技術は、最後の励
磁パルスが印加された後で励磁回路の時間減衰定数を減少させることである。こ
の代替技術を実現する励磁ドライバを、図１６を参照して説明する。図８に示す
励磁ドライバと同一の構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
【００７１】 図１６に示すように、増幅回路１９１−２は、スイッチＰ2、Ｎ2のゲートを分
離し、ドレインが出力端子１９５−２に接続され、且つソースが電気的接地に接
続される追加のｎ−チャネルＭＯＳＦＥＴスイッチＮ3を含む点で変更されてい
る。Ｐ2、Ｎ2のゲートは、それぞれ、入力端子１９６ａ及び１９６ｂに接続され
、これらの入力端子は、デジタル信号発生／処理装置（図示せず）からの出力Ｔ
ＸＣ、ＴＸＤに接続されている。一方、Ｎ3のゲートは入力端子１９７に接続さ
れ、この入力端子は、デジタル信号発生／処理装置（図示せず）からの出力ＴＸ
Ｅに接続されている。Ｎ3は、Ｎ1、Ｎ2に比べて相当にオン抵抗が高い。励磁シ
ーケンス中、前述の各例で示したように、ＴＸＣ及びＴＸＤが、Ｐ2及びＮ2のオ
ン／オフの切り替えを行なうように操作される一方で、Ｎ3はＴＸＥをローに設
定することによってオフ状態に設定される。従って、電流はＮ3には流れない。
しかし、励磁シーケンスの最後の励磁パルスの後には、励磁巻線２９、Ｎ1及び
Ｎ3を励磁電流が流れるように、Ｐ2とＮ2の双方がオフにされ、信号ＴＸＥはハ
イに設定されてＮ3をオンに切り替える。Ｎ3は、Ｎ2よりもオン抵抗が高いので
、励磁の時間定数は短くなり、励磁電流は、Ｎ2を流れる場合よりも迅速に零に
減衰することになる。励磁電流が無視できるほどの量まで減衰すると、Ｎ2はオ
ンに戻され、Ｎ3はオフにされる。
【００７２】 ＜例９＞ 前述の各例では、励磁シーケンスは、単一の正の励磁パルスと単一の負の励磁
パルスが交互になったパルス群から成っていた。図１７ａ乃至１７ｄは、単一の
パルスが交互になっているのではなく、２つずつが交互になったパルスが使用さ
れる代替例を示す。この例では、パラメータ及びmiddle_pulse_ratioは、第１の
例と同一である。
【００７３】 図１７ａは、励磁巻線２９の両端間に印加される励磁電圧を示し、励磁パルス
の正負は１つおきに変化する。図１７ｂに示すように、励磁電流は、非常に正弦
的であり、基本周波数Ｆ0にある励磁電流の割合の増加を示す。図１７ｃは、電
源から引き出される電流を示し、図１７ｄは、センサ巻線で誘起される起電力を
示す。この例では、２．０２９ｍＷの供給電力に対して、感知された電力は２９
．８９４μＷと算出されており、電力効率は１．４７％である。これは、第１の
例より相当に高いが、基本周波数Ｆ0にある励磁電流の割合の増加が原因である
。
【００７４】 ＜例１０＞ 前述した各励磁ドライバは、励磁巻線２９の両端間に正の励磁パルスと負の励
磁パルスの両方を供給する。しかし、必ずしも両方である必要はなく、全てが同
じ符号であるパルスを使用することもできる。図１８ａ乃至１８ｄは第１０の例
を示し、ここでは、単一端の励磁ドライバが使用される。この例では、Ｒnは０
．３３３オーム、Ｒpは３オーム、Ｒexは１０オーム、Ｌexは２５μＨ、そして
、供給電圧は３．３Ｖである。図１８ａは、この例において励磁巻線２９の両端
間に印加される励磁シーケンスを示す。図１８ａに示すように、励磁シーケンス
は、起電力が印加されない期間により分離された一連の正のピークから成り、mi
ddle_pulse_ratioは０．１５である。図１８ｂは、結果の励磁電流を示す。図１
８ｂに示すように、各励磁パルス間において、励磁電流はピーク値からほぼ零に
まで減衰する。図１８ｃ及び１８ｄは、それぞれ、電源から引き出される電流、
及び、センサ巻線で誘起される起電力を示す。この例では、０．５４５ｍＷの供
給電力に対して、感知される電力は３．３６９μＷと算出され、電力効率は０．
６１８％であった。この電力効率は、双端励磁回路よりも低い（励磁電流中の多
量の低速変動成分により過剰な電流が電源から引き出されるため）が、尚もこの
電力消費は、従来の励磁駆動回路よりも大幅に改善されていることを示す。
【００７５】 単一端の励磁ドライバは、増幅回路１９１−２を取り外し、且つ励磁巻線２９
の接続パッド１０３を零ボルト供給レールに接続することで図８に示す励磁ドラ
イバを変形することによって作製することができる。制御信号ＴＸＢを発生する
必要がないため、これにより、励磁ドライバ及びデジタル波形発生器１７９を簡
略化できることは当業者には明らかであろう。
【００７６】 ＜例１１＞ 上述のように、第１０の例では、励磁パルス間において励磁電流はほぼ零まで
減衰する。これが好ましいのは、励磁電流がほぼ零まで減衰しない場合、励磁電
流の振幅が徐々に増加することで励磁電流の低速変動成分が生じ、第１０の例と
比較して電源から過剰な電流が引き出されることになるからである。第１１の例
を図１９ａ乃至１９ｄを参照して説明する。ここでは、励磁巻線２９の抵抗が２
オームに低減され、これにより時間減衰定数が増加することを除いては、パラメ
ータは第１０の例と同じである。図１９ａに示すように、励磁シーケンスは第１
０の例と同一であるが、図１９ｂに示すように、励磁電流はかなり異なっている
。これは、励磁電流がパルス間で零に戻る時間がないからである。図１９ｃは、
電源から引き出される電流を示し、電源から引き出される電流は、徐々に増加し
ている。図１９ｄは、センサ巻線で誘起される起電力を示す。この構成では、１
．２５４ｍＷの供給電力に対して、感知される電力は４．７２μＷと算出され、
電力効率は０．３７６％であった。電力効率は、基本周波数Ｆ0にある励磁電流
の割合の減少が原因で低下している。
【００７７】 上述の各例から以下の各結論を導き出すことができる： １）電力効率の改善は、励磁回路に電力が加えられない期間により分離される励
磁パルスを使用することによって達成することができる。 ２）この電力効率の改善は、励磁ドライバにおける抵抗損失が低く、励磁電流に
対する時間減衰定数が著しく増加するときに最も顕著であるが、それは、励磁電
流の半分以上がスタイラス５中の共振回路４１の共振周波数にあるからである。
本発明者等は、実際に、時間減衰定数が励磁電圧のパルスの持続時間よりも長い
ときに、時間減衰定数を増加する利点が顕著であることを発見した。 ３）励磁シーケンスの終端で励磁電流を急速に減少させ、励磁巻線からセンサ巻
線への励磁ブレークスルーを減少させることが好ましい。 ４）励磁電流は、その前の励磁パルスに比べて最後の励磁パルスの持続時間を削
減することによって、励磁シーケンスの終端で励磁電流を急速に削減することが
できる。 ５）また、励磁電流は、時間減衰定数を励磁シーケンスの終端で低い値に切り替
える手段を励磁回路に含むことによっても、励磁シーケンスの終端で励磁電流を
急速に削減することができる。 ６）励磁シーケンス中及び励磁シーケンス後の励磁電流の低速変動成分が低減さ
れ、それにより、電源から引き出される電流及び位置誤差が低減されるので、最
初の励磁パルスは、後続の励磁パルスよりも持続時間が短いのが好ましい。 ７）低抵抗のｐ−チャネルＭＯＳＦＥＴスイッチよりも低抵抗のｎ−チャネルＭ
ＯＳＦＥＴスイッチを製造する方が安価であるので、低抵抗のＭＯＳＦＥＴスイ
ッチを使用するとき、励磁電流がｎ−チャネルスイッチを流れる時間が大半であ
る場合、ｎ−チャネルスイッチよりもオン抵抗の高いｐ−チャネルスイッチを使
用するのが好ましい。 ８）励磁パルスの厳密な持続時間を電源電圧により調節して、比較的一定の信号
が種々の電源を横断するように設けられた各センサ巻線で誘起されることを確認
することができる。特に、パルスの持続時間を電源電圧に反比例するように変動
させることが好ましい。
【００７８】 上述の説明から、励磁シーケンスの形態は適用例に依存し、特に、供給電力及
び共振スタイラスの共振周波数により決まることが当業者には明らかであろう。
製造の観点からみると、デジタル化電子回路４９を多様な適用例に使用できるの
が好ましい。これは、図３及び７を参照して説明したデジタル処理／信号発生装
置５９を用いることで達成することができる。というのは、ＰＤＡプロセッサが
電源電圧及びスタイラスの共振周波数に関連する情報を初期化手順中にインタフ
ェース７７を介してプロセッサ１７１に送信することができ、プロセッサ１７１
がパルスの持続時間と共に周波数を調整することができるからである。
【００７９】 バッテリーの電圧がその耐用年数を通して大きく変動することがあるので、バ
ッテリーを電源とする装置では、電源電圧に対する公称値は十分ではない恐れが
ある。この問題の解決法は、デジタル処理／信号発生装置５９が直接バッテリー
の電圧を監視し、それに従ってパルスの持続時間を調整することである。一実施
形態では、バッテリー電圧は、バッテリーをＡ／Ｄ変換器７３に接続することに
よって監視される。Ａ／Ｄ変換器７３は、電圧をデジタル信号に変換するので、
このデジタル信号をＡ／Ｄインタフェース１８１を介してプロセッサ１７１によ
り定期的に監視することができる。
【００８０】 電力効率を改善する別の技術は、スタイラスがＬＣＤ３の近隣にないときに電
源から引き出される電力を削減することである。これは、励磁シーケンスが印加
される反復率を低下させることにより実施できる。あるいは、反復率は一定に維
持するが、励磁パルスの持続時間を変動させることによって実施することもでき
る。位置精度の高さは、スタイラスがＬＣＤ３に接近するまでは必要とされない
ため、特に、スタイラスがＬＣＤから離れているときに短いパルスを使用するこ
とができる。スタイラスがＬＣＤ３に接近しているときは短いパルスを使用して
判定することができ、長いパルスは、正確な位置検出のために使用することがで
きる。励磁パルスの持続時間の変動は、励磁シーケンスが印加される反復率の変
動よりも好ましい。これは、ＬＣＤ３の近隣にあるスタイラスの存在を検出する
のに要する時間を削減することができるからである。
【００８１】 ＜変形例及び代替実施形態＞ 上記の実施形態では、共振スタイラスを利用して動作するｘ−ｙデジタル化タ
ブレットを含むハンドヘルド携帯情報端末を説明した。システムをバッテリーを
電源とする動作に特に適合させる励磁回路の様々な新規な特徴を説明した。特に
、装置の分解能に影響を及ぼすことなくバッテリーの寿命を延長するので、感知
される信号レベルを維持しながら電源から引き出される電力を削減することが、
バッテリーを電源とする各装置にとっては好ましい。上述のシステムの新規な面
の多くが相互に無関係であることは当業者には理解されるであろう。
【００８２】 次に、いくつかの変形例及び代替実施形態を説明する。
【００８３】 当業者には理解されるであろうが、上述のデジタル化システムを様々な用途に
使用できる。しかし、ＰＤＡ、ウェブブラウザ、携帯電話などの低コスト、大量
販売の製品に適用すると特に有用である。図２０は、携帯電話２５１を液晶表示
部２５５を含むように適応させ、表示部の下に、共振スタイラス２５７の位置を
感知するように動作する、先に説明したようなｘ−ｙの組のディジタイザ巻線を
設けた構成を示している。デジタル化システムは、例えば、携帯電話から別の人
物へ送信できる短いテキストメッセージをユーザが作成するときに使用されれば
良い。例えば、携帯電話がオーガナイザを含む場合、ディジタイザを使用してオ
ーガナイザからのデータの入力、操作及び出力を制御することができる。
【００８４】 上述の各実施形態では、ディジタイザシステムはいくつかのセンサ巻線と、励
磁巻線と、共振スタイラスとを使用していた。別の実施形態においては、共振ス
タイラスではなく、短絡コイル又は磁界集中手段（フェライト片など）を使用で
きるであろう。しかし、そのような実施形態では、センサ巻線で誘起される信号
レベルが低下し、励磁信号が終了した後は非共振要素が「鳴り」続けることができ
ないため、システムはパルスエコー動作モードでは動作できないと考えられる。
それでも上述の励磁回路及び励磁波形は、このような「連続的な」励磁システム
において相当の電力削減をもたらすことになる。
【００８５】 上述の各例において、センサ巻線で誘起される信号を解析するための回路とし
てミクサ及び積分器を使用したが、その代わりに、アナログデジタル変換器を使
用して誘起される信号を直接検出することもでき、また、デジタルプロセッサを
使用して誘起される信号の振幅及び位相などからペン位置を判定することもでき
る。あるいは、国際出願ＷＯ９９／３４１７１に記載されるようなアナログ処理
方法を利用して、スタイラスの位置を判定することができる。
【００８６】 センサ巻線で誘起される信号を復調するのに使用されるミキシング信号の厳密
な形態は、上述のものとは異なる可能性があることは、当業者には明らかであろ
う。例えば、センサ巻線で誘起される信号を復調するのに使用される２つのミキ
シング信号は、直角位相である必要はないが、これにより、スタイラスの位置を
判定するのに使用される処理回路が複雑になるであろう。
【００８７】 上述の各例では、励磁パルスの繰り返し周波数は、スタイラスの共振周波数に
合わせられている。これが好ましいのは、エネルギーを共振回路に効果的に結合
させることができるためである。しかし、励磁パルスのタイミングが、共振スタ
イラスに蓄積されるエネルギーが励磁シーケンス中に増加するようなものである
場合、その他の励磁シーケンスを使用することも可能であろう。励磁シーケンス
のエネルギーの基本周波数である割合の減少により電力効率は減少するが、例え
ば、図９ａに示す励磁シーケンスの正の励磁パルス又は負の励磁パルスのうちの
１つを除去することができ、正確な位置測定値も得られる。
【００８８】 上述の各例では、中間パルスと比べて励磁シーケンスの最初のパルス及び最後
のパルスの持続時間を短縮することが好ましいことを示してきた。励磁シーケン
スの開始からパルスの持続時間が徐々に増加し、励磁シーケンスの終端に向かっ
て徐々に減少しても良いことが当業者には明らかであろう。
【００８９】 上述の励磁回路は、ＭＯＳＦＥＴ切り替え装置技術に基づいている。バイポー
ラトランジスタを代わりに使用しても良いが、バイポーラ装置は、通常、電流を
通すときに相当のコレクタエミッタ電圧を有するので、オン抵抗が高くなる不都
合が生じる。更に、バイポーラ装置は、通常、正規の動作モードの逆方向では適
切な導体ではない。この逆方向への伝導は、相当量の電流を電源に戻す場合に必
要である。尚、ショットキーダイオードなどの逆電流保護ダイオードを相当の追
加の費用をかけることで利用することができる。
【００９０】 スタイラスの共振周波数及び品質係数は、センサ巻線で誘起される信号から判
定することが可能であるので、固定にする必要はない。このようにして、複数の
スタイラスのうちのどれが使用中であるかなどの追加の情報を判定することがで
きる。これは、別々のユーザがそれぞれ別々のスタイラスを所有するときに特に
好都合である。
【００９１】 上述の各技術は、米国特許第５，６００，１０５号に記載されたスタイラスな
どのように、共振回路に加えて能動素子を含むスタイラスを有する位置センサに
も同様に適用することが可能である。
【００９２】 上述の励磁回路及び励磁波形は、励磁巻線を通電し、且つセンサ巻線で誘起さ
れる信号を測定することにより位置が判定されるその他の形態の位置センサに適
用することが可能であることは、当業者には明らかであろう。例えば、位置セン
サは、１次元で位置を測定しても良く、線形位置及び回転位置のいずれでも良い
。あるいは、位置センサは、ｘ、ｙ、ｚ、偏揺れ、たて揺れ及び回転の６次元で
位置を測定しても良い。上述の各実施形態では、共振スタイラス５は、励磁巻線
からのエネルギーをセンサ巻線に結合するのに使用されている。代替実施形態で
は、励磁巻線を支持する第１の部材とセンサ巻線を支持する第２の部材の相対位
置は、励磁巻線を通電し、且つ電磁エネルギーの結合を介してセンサ巻線で誘起
される信号を検出することによって判定することができる。
【００９３】 また、上述の励磁回路及び励磁波形は、説明した特定の型の巻線に限定される
のではなく、従来のインダクトシン型の巻線にも使用できることは、当業者には
明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ハンドヘルド携帯情報端末（ＰＤＡ）の液晶表示部の背後に配置され、共振ス
タイラスの（ｘ，ｙ）位置を感知することができるｘ−ｙデジタル化システムを
含むＰＤＡの概略図である。
【図２】 デジタル化システムのセンサプリント回路基板と、液晶表示部との位置関係を
示す、図１に示す携帯情報端末の横断面図を概略的に示す図である。
【図３】 ｘ−ｙデジタル化システムの励磁／処理電子装置を示し且つデジタル化システ
ムの励磁巻線と共振スタイラスとの磁気結合、並びに共振スタイラスとデジタル
化システムの一部を形成する４つのセンサ巻線との磁気結合を示す概略機能ブロ
ック図である。
【図４】 図４ａはデジタル化システムのｘセンサ巻線で誘起される信号のピーク振幅が
液晶表示部に対するスタイラスの位置のｘ座標に応じてどのように変化するかを
近似して概略的に示す図であり、図４ｂはデジタル化システムのｙセンサ巻線で
誘起される信号のピーク振幅が液晶表示部に対するスタイラスの位置のｙ座標に
応じてどのように変化するかを近似して概略的に示す図である。
【図５ａ】 図１に示す携帯情報端末の一部を形成するデジタル化システムの励磁巻線の形
態を示す図である。
【図５ｂ】 図１に示す携帯情報端末の一部を形成するデジタル化システムのsin xセンサ
巻線の形態を示す図である。
【図５ｃ】 図１に示す携帯情報端末の一部を形成するデジタル化システムのcos xセンサ
巻線の形態を示す図である。
【図５ｄ】 図１に示す携帯情報端末の一部を形成するデジタル化システムのsin yセンサ
巻線の形態を示す図である。
【図５ｅ】 図１に示す携帯情報端末の一部を形成するデジタル化システムのcos yセンサ
巻線の形態を示す図である。
【図５ｆ】 図５ａ乃至図５ｅに示す巻線を支持するプリント回路基板の上部層を示す図で
ある。
【図５ｇ】 図５ａ乃至図５ｅに示す巻線を支持するプリント回路基板の下部層を示す図で
ある。
【図６】 図１に示す共振スタイラスの横断面図である。
【図７】 図３に示す励磁／処理回路の一部を形成するデジタル処理／信号発生装置の形
態を示す概略ブロック図である。
【図８】 図３に示す励磁／処理回路の一部を形成する励磁ドライバの形態を詳細に示す
回路図である。
【図９】 図９ａは第１の例として、図３に示す励磁／処理電子回路により励磁巻線に印
加される励磁電圧の形態を示すタイミング図であり、図９ｂは図９ａに示す励磁
電圧の印加の結果として励磁回路を流れる励磁電流の形態を示すタイミング図で
あり、図９ｃは図９ａに示す励磁電圧を発生するために電源から引き出される電
流の形態を示すタイミング図であり、図９ｄは図９ａに示す励磁電圧が励磁巻線
に印加される場合、共振スタイラスによりセンサ巻線で誘起される起電力の形態
を示すタイミング図である。
【図１０】 図１０ａは第３の例として、図３に示す励磁／処理電子回路により励磁巻線に
印加される励磁電圧の形態を示すタイミング図であり、図１０は図１０ａに示す
励磁電圧の印加の結果として励磁巻線を流れる励磁電流の形態を示すタイミング
図であり、１０ｃは図１０ａに示す励磁電圧を発生するために電源から引き出さ
れる電流の形態を示すタイミング図であり、図１０ｄは図１０ａに示す励磁電圧
が励磁巻線に印加される場合、共振スタイラスによりセンサ巻線で誘起される起
電力の形態を示すタイミング図である。
【図１１】 図１１ａは第４の例として、図３に示す励磁／処理電子回路により励磁巻線に
印加される励磁シーケンスの終端の形態を示すタイミング図であり、図１１ｂは
図１１ａに示す励磁電圧の印加の結果として励磁巻線を流れる励磁電流の形態を
示すタイミング図であり、図１１ｃは図１１ａに示す励磁電圧を発生するために
電源から引き出される電流の形態を示すタイミング図であり、図１１ｄは図１１
ａに示す励磁電圧が励磁巻線に印加される場合、共振スタイラスによりセンサ巻
線で誘起される起電力の形態を示すタイミング図である。
【図１２】 図１２ａは第５の例として、図３に示す励磁／処理電子回路により印加される
励磁電圧シーケンスの終端を示すタイミング図であり、図１２ｂは図１２ａに示
す励磁電圧の印加の結果として励磁巻線を流れる励磁電流の形態を示すタイミン
グ図であり、図１２ｃは図１２ａに示す励磁電圧を発生するために電源から引き
出される電流の形態を示すタイミング図であり、図１２ｄは図１２ａに示す励磁
電圧が励磁巻線に印加される場合、共振スタイラスによりセンサ巻線で誘起され
る起電力の形態を示すタイミング図である。
【図１３】 図１３ａは第６の例として、図３に示す励磁／処理電子回路の励磁巻線により
印加される励磁電圧シーケンスの形態を示すタイミング図であり、図１３ｂは図
１３ａに示す励磁電圧の印加の結果として励磁巻線を流す励磁電流の形態を示す
タイミング図であり、図１３ｃは図１３ａに示す励磁電圧を発生するために電源
から引き出される電流の形態を示すタイミング図であり、図１３ｄは図１３ａに
示す励磁電圧が励磁巻線に印加される場合、共振スタイラスによりセンサ巻線で
誘起される起電力の形態を示すタイミング図である。
【図１４】 図１４ａは第７の例において、図３に示す励磁／処理電子回路の励磁巻線によ
り印加される励磁電圧シーケンスの形態を示すタイミング図であり、図１４ｂは
図１４ａに示す励磁電圧の印加の結果として励磁巻線を流れる励磁電流の形態を
示すタイミング図であり、図１４ｃは図１４ａに示す励磁電圧を発生するために
電源から引き出される電流の形態を示すタイミング図であり、図１４ｄは図１４
ａに示す励磁電圧が励磁巻線に印加される場合、共振スタイラスによりセンサ巻
線で誘起される起電力の形態を示すタイミング図である。
【図１５】 図１５ａは第８の例において、図３に示す励磁／処理電子回路の励磁巻線によ
り印加される励磁電圧の形態を示すタイミング図であり、図１５ｂは図１５ａに
示す励磁電圧の印加の結果として励磁巻線を流れる励磁電流の形態を示すタイミ
ング図であり、図１５ｃは図１５ａに示す励磁電圧を発生するために電源から引
き出される電流の形態を示すタイミング図であり、図１５ｄは図１５ａに示す励
磁電圧が励磁巻線に印加される場合、共振スタイラスによりセンサ巻線で誘起さ
れる起電力の形態を示すタイミング図である。
【図１６】 図３に示す励磁／処理電子回路の励磁ドライバの代替形態を示す回路図である
。
【図１７】 図１７ａは第９の例において、図３に示す励磁／処理電子回路の励磁巻線によ
り印加される励磁電圧シーケンスの形態を示すタイミング図であり、図１７ｂは
図１７ａに示す励磁電圧の印加の結果として励磁巻線を流れる励磁電流の形態を
示すタイミング図であり、図１７ｃは図１７ａに示す励磁電圧を発生するために
電源から引き出される電流の形態を示すタイミング図であり、図１７ｄは図１７
ａに示す励磁電圧が励磁巻線に印加される場合、共振スタイラスによりセンサ巻
線で誘起される起電力の形態を示すタイミング図である。
【図１８】 図１８ａは第１０の例において、図３に示す励磁／処理電子回路の励磁巻線に
より印加される励磁電圧シーケンスの形態を示すタイミング図であり、図１８ｂ
は図１８ａに示す励磁電圧の印加の結果として励磁巻線を流れる励磁電流の形態
を示すタイミング図であり、図１８ｃは図１８ａに示す励磁電圧を発生するため
に電源から引き出される電流の形態を示すタイミング図であり、図１８ｄは図１
８ａに示す励磁電圧が励磁巻線に印加される場合、共振スタイラスによりセンサ
巻線で誘起される起電力の形態を示すタイミング図である。
【図１９】 図１９ａは第１１の例において、図３に示す励磁／処理電子回路の励磁巻線に
より印加される励磁電圧シーケンスの形態を示すタイミング図であり、図１９ｂ
は図１９ａに示す励磁電圧の印加の結果として励磁巻線を流れる励磁電流の形態
を示すタイミング図であり、図１９ｃは図１９ａに示す励磁電圧を発生するため
に電源から引き出される電流の形態を示すタイミング図であり、図１９ｄは図１
９ａに示す励磁電圧が励磁巻線に印加される場合、共振スタイラスによりセンサ
巻線で誘起される起電力の形態を示すタイミング図である。
【図２０】 液晶表示部を含み、表示部の下方に、表示部に対する共振スタイラスの位置を
感知するように動作可能であるデジタル化システムを含む携帯電話を示す斜視図
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 エリー， デビッド， トーマス， エリ オット イギリス国 ケンブリッジシャー シービ ー２ ５エヌエイチ， ハーストン， ハ ーストン ミル （番地なし) Ｆターム(参考） 2F051 AA23 AB05 BA07 DA01 2F077 AA36 FF03 FF39 TT07 TT16 TT31 TT83 WW04 5B068 AA03 AA22 BB15 BC02 BC05 BD08 BD17 BE04 BE11 5B087 AA03 AE09 CC01 CC25 CC32 5K027 AA11 HH26

Claims (41)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 励磁巻線及び少なくとも１つのセンサ巻線を備える第１の部
    材と、 駆動信号を前記励磁巻線に印加するための励磁回路と、 前記第１の部材に対して移動可な第２の部材と、ここで、この第２の部材は、
    前記励磁回路により前記励磁巻線に印加される駆動信号に応答して前記センサ巻
    線で出力信号が発生するように前記巻線群と相互に作用する手段を備え、前記相
    互作用手段及び巻線群が、前記出力信号を前記第１の部材及び第２の部材の相対
    位置の関数として変化させるように構成される； 前記励磁回路は、前記励磁巻線の両端間に電圧パルスのシーケンスを印加する
    ように構成され、前記パルスの持続時間は、前記励磁回路及び前記励磁巻線によ
    り形成される電流ループの減衰時間定数未満であることを特徴とする位置検出装
    置。
  2. 【請求項２】 励磁巻線を備える第１の部材と、 駆動信号を前記励磁巻線に印加するための励磁回路と、 前記第１の部材に対して移動可の第２の部材と、ここで、第２の部材は前記励
    磁巻線に電磁気的に結合されたセンサ巻線を備え、前記電磁気的結合が、前記励
    磁回路から前記励磁巻線に印加される駆動信号に応答して前記センサ巻線で前記
    相対位置の関数として変化する出力信号を発生させるように前記第１の部材及び
    第２の部材の相対位置に伴って変化する； 励磁ドライバは、前記励磁巻線の両端間に電圧パルスのシーケンスを印加する
    ように構成され、前記パルスの持続時間は、前記励磁ドライバ及び前記励磁巻線
    により形成される電流ループの減衰時間定数未満であることを特徴とする位置検
    出装置。
  3. 【請求項３】 前記励磁回路は、前記励磁巻線に対して固定されていること
    を特徴とする請求項１又は２記載の位置検出装置。
  4. 【請求項４】 前記励磁回路は、交互になった正の電圧パルス及び負の電圧
    パルスから構成される励磁シーケンスを発生するように構成されることを特徴と
    する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の位置検出装置。
  5. 【請求項５】 前記励磁回路は、交互になった１対の正の電圧パルス及び１
    対の負の電圧パルスから構成される励磁シーケンスを発生するように構成される
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の位置検出装置。
  6. 【請求項６】 前記励磁回路は、低減された電圧が印加される期間により前
    記電圧パルスが分離される励磁シーケンスを発生するように構成されることを特
    徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の位置検出装置。
  7. 【請求項７】 前記励磁回路は、電圧が印加されない期間により前記電圧パ
    ルスが分離される励磁シーケンスを発生するように構成されることを特徴とする
    請求項６記載の位置検出装置。
  8. 【請求項８】 前記励磁回路は、各電圧パルスの持続時間が各電圧パルス間
    の期間の持続時間未満である励磁シーケンスを発生するように構成されることを
    特徴とする請求項６又は７記載の位置検出装置。
  9. 【請求項９】 前記励磁回路は、第１のパルス、複数の中間パルス及び最終
    パルスを含む電圧パルスのバーストから構成される励磁シーケンスを発生するよ
    うに構成され、前記中間パルスの各々の持続時間はほぼ同じであり、前記開始パ
    ルスの持続時間は前記中間パルスの持続時間より短いことを特徴とする請求項１
    乃至８のいずれか１項に記載の位置検出装置。
  10. 【請求項１０】 前記励磁回路は、前記最終パルスの持続時間が前記中間パ
    ルスの持続時間より短くなるように構成されることを特徴とする請求項９記載の
    位置検出装置。
  11. 【請求項１１】 前記励磁回路は、第１のパルス、複数の中間パルス及び最
    終パルスを含む電圧パルスのバーストから構成される励磁シーケンスを発生する
    ように構成され、前記中間パルスの各々の持続時間はほぼ同じであり、前記終了
    パルスの持続時間は前記中間パルスの持続時間より短いことを特徴とする請求項
    １乃至８のいずれか１項に記載の位置検出装置。
  12. 【請求項１２】 前記励磁回路は、前記励磁シーケンスを定期的に繰り返す
    ように構成されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の位
    置検出装置。
  13. 【請求項１３】 前記励磁回路は、 前記駆動信号を前記励磁巻線に供給するように動作可能な励磁ドライバと、 励磁シーケンスを定義する制御信号を発生し、且つ前記励磁ドライバが前記励
    磁シーケンスを前記駆動信号として供給するよう動作可能にするために前記制御
    信号を前記励磁ドライバに供給するように構成される制御手段と を具備することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の位置検
    出装置。
  14. 【請求項１４】 前記制御手段は、プロセッサと、前記プロセッサに前記制
    御信号を発生させるための命令を記憶する記憶手段とを具備することを特徴とす
    る請求項１３記載の位置検出装置。
  15. 【請求項１５】 前記励磁回路は、前記時間減衰定数を調整する手段を具備
    することを特徴とする請求項１３又は１４記載の位置検出装置。
  16. 【請求項１６】 前記調整手段は、前記電流ループにおける抵抗損失を変動
    させるように構成されることを特徴とする請求項１５記載の位置検出装置。
  17. 【請求項１７】 前記励磁回路は、励磁シーケンスの最終の励磁パルスの後
    に、前記励磁回路における前記抵抗損失が前記調整手段により増加するように構
    成されることを特徴とする請求項１６記載の位置検出装置。
  18. 【請求項１８】 前記制御手段は、前記励磁シーケンスの発生において使用
    されるパラメータを定義する設定情報をホスト装置から受信する手段を更に具備
    することを特徴とする請求項１３乃至１７のいずれか１項に記載の位置検出装置
    。
  19. 【請求項１９】 前記励磁回路は、前記励磁シーケンスの前記電圧パルスの
    持続時間を前記受信手段を介して受信した前記情報によって変動させるように構
    成されることを特徴とする請求項１８記載の位置検出装置。
  20. 【請求項２０】 前記励磁回路は、前記励磁シーケンスの前記電圧パルスの
    パルス反復率を前記受信手段を介して受信した前記情報によって変動させるよう
    に構成されることを特徴とする請求項１８記載の位置検出装置。
  21. 【請求項２１】 前記励磁回路は、前記励磁シーケンスを定期的に繰り返す
    ように構成され、前記励磁シーケンスが繰り返される率は、前記受信手段を介し
    て受信した前記情報によって決まることを特徴とする請求項１８記載の位置検出
    装置。
  22. 【請求項２２】 前記制御手段は、前記励磁ドライバに対する電源電圧を示
    す信号を受信する手段を更に具備し、前記制御手段は、前記励磁シーケンスの前
    記電圧パルスの持続時間が前記示された電源電圧によって変動するよう前記制御
    信号を変動させるように動作可能であることを特徴とする請求項１３乃至２１の
    いずれか１項に記載の位置検出装置。
  23. 【請求項２３】 前記第１の部材及び第２の部材が相互の感知範囲内にある
    か否かを感知する手段を更に具備し、 前記制御手段は、前記感知手段が前記第１及び第２の部材が前記感知範囲内に
    あることを感知するときには第１の持続時間を有し、前記感知手段が前記第１及
    び第２の部材が前記感知範囲内にないことを感知するときには第２の持続時間を
    伴う励磁パルスを有する励磁シーケンスを前記励磁ドライバに対して発生させる
    ように動作可能であり、前記第１の持続時間は前記第２の持続時間よりも長いこ
    とを特徴とする請求項１３乃至２１のいずれか１項に記載の位置検出装置。
  24. 【請求項２４】 前記励磁ドライバは、ＭＯＳＦＥＴ技術において実現され
    る複数のスイッチング素子を具備することを特徴とする請求項１３乃至２３のい
    ずれか１項に記載の位置検出装置。
  25. 【請求項２５】 前記励磁ドライバは、少なくとも１つのｎ−チャネルＭＯ
    ＳＦＥＴスイッチ及び少なくとも１つのｐ−チャネルＭＯＳＦＥＴスイッチを具
    備し、前記ｎ−チャネルＭＯＳＦＥＴスイッチは、前記ｐ−チャネルＭＯＳＦＥ
    Ｔスイッチよりも低いオン抵抗を有することを特徴とする請求項２４記載の位置
    検出装置。
  26. 【請求項２６】 前記励磁回路は、前記励磁シーケンス中において前記ｎ−
    チャネルＭＯＳＦＥＴスイッチがオンにされる時間が、前記ｐ−チャネルＭＯＳ
    ＦＥＴスイッチがオンにされる時間よりも長くなるように構成されることを特徴
    とする請求項２４又は２５記載の位置検出装置。
  27. 【請求項２７】 前記装置は、前記励磁巻線を組み込む前記電流ループの時
    間減衰定数が前記電圧パルスの各々の持続時間の２倍よりも長くなるように構成
    されることを特徴とする請求項１乃至２６のいずれか１項に記載の位置検出装置
    。
  28. 【請求項２８】 前記装置は、前記励磁巻線を組み込む前記電流ループの時
    間減衰定数が前記電圧パルスの各々の持続時間の５倍よりも長くなるように構成
    されることを特徴とする請求項１乃至２７のいずれか１項に記載の位置検出装置
    。
  29. 【請求項２９】 励磁巻線及び少なくとも１つのセンサ巻線を備える第１の
    部材と、 駆動信号を前記励磁巻線に印加するための励磁回路と、 前記第１の部材に対して移動可である第２の部材と、ここでこの第２の部材は
    、前記励磁回路により前記励磁巻線に印加される駆動信号に応答して前記センサ
    巻線で出力信号が発生するように前記巻線と相互に作用する手段を備え、前記相
    互作用手段及び巻線が、前記出力信号を前記第１の部材及び第２の部材の相対位
    置の関数として変化させるように構成される； 前記励磁回路は、前記励磁巻線の両端間に電圧パルスのシーケンスを印加する
    ように動作可能であり、前記励磁シーケンスの前記第１の電圧パルスの持続時間
    は、前記励磁シーケンスの後続の電圧パルスの持続時間未満であることを特徴と
    する位置検出装置。
  30. 【請求項３０】 励磁巻線を備える第１の部材と、 駆動信号を前記励磁巻線に印加するための励磁回路と、 前記第１の部材に対して移動可である第２の部材と、ここでこの第２の部材は
    、前記励磁巻線に電磁気的に結合されたセンサ巻線を備え、前記電磁気的結合が
    、前記励磁回路から前記励磁巻線に印加される駆動信号に応答して前記センサ巻
    線で前記相対位置の関数として変化する出力信号を発生させるように前記第１の
    部材及び第２の部材の相対位置に伴って変化する； 前記励磁回路は、前記励磁巻線の両端間に電圧パルスのシーケンスを印加する
    ように動作可能であり、前記励磁シーケンスの前記第１の電圧パルスの持続時間
    は、前記励磁シーケンスの後続の電圧パルスの持続時間未満であることを特徴と
    する位置検出装置。
  31. 【請求項３１】 励磁巻線及び少なくとも１つのセンサ巻線を備える第１の
    部材と、 駆動信号を前記励磁巻線に印加するための励磁回路と、 前記第１の部材に対して移動可である第２の部材と、ここでこの第２の部材は
    、前記励磁回路により前記励磁巻線に印加される駆動信号に応答して前記センサ
    巻線で出力信号を発生させるように前記巻線と相互に作用する手段を備え、前記
    相互作用手段及び巻線群が、前記出力信号を前記第１の部材及び第２の部材の相
    対位置の関数として変化させるように構成される； 前記励磁回路は、前記励磁巻線の両端間に電圧パルスのシーケンスを印加する
    ように動作可能であり、前記最終の電圧パルスの持続時間は、その前の電圧パル
    スの持続時間未満であることを特徴とする位置検出装置。
  32. 【請求項３２】 励磁巻線を備える第１の部材と、 駆動信号を前記励磁巻線に印加するための励磁回路と、 前記第１の部材に対して移動可である第２の部材と、ここでこの第２の部材は
    、前記励磁巻線に電磁気的に結合されたセンサ巻線を備え、前記電磁気的結合が
    、前記励磁回路から前記励磁巻線に印加される駆動信号に応答して前記センサ巻
    線で前記相対位置の関数として変化する出力信号を発生させるように前記第１の
    部材及び第２の部材の相対位置に伴って変化する； 前記励磁回路は、前記励磁巻線の両端間に電圧パルスのシーケンスを印加する
    ように動作可能であり、前記最終の電圧パルスの持続時間は、その前の電圧パル
    スの持続時間未満であることを特徴とする位置検出装置。
  33. 【請求項３３】 励磁巻線及び少なくとも１つのセンサ巻線を備える第１の
    部材と、 駆動信号を前記励磁巻線に印加するための励磁回路と、 前記第１の部材に対して移動可である第２の部材と、ここでこの第２の部材は
    、前記励磁回路により前記励磁巻線に印加される駆動信号に応答して前記センサ
    巻線で出力信号を発生させるように前記巻線と相互に作用する手段を備え、前記
    相互作用手段及び巻線群が、前記出力信号を前記第１の部材及び第２の部材の相
    対位置の関数として変化させるように構成される； 前記励磁回路は、前記励磁巻線の両端間に電圧パルスのシーケンスを印加する
    ように構成され、且つ励磁パルス間において前記励磁巻線を組み込む電流ループ
    が形成されるように構成され、前記位置検出装置は、前記電流ループの減衰時間
    定数を調整する手段を更に具備することを特徴とする位置検出装置。
  34. 【請求項３４】 励磁巻線を備える第１の部材と、 駆動信号を前記励磁巻線に印加するための励磁回路と、 前記第１の部材に対して移動可である第２の部材と、ここでこの第２の部材は
    、前記励磁巻線に電磁気的に結合されたセンサ巻線を備え、前記電磁気的結合が
    、前記励磁回路から前記励磁巻線に印加される駆動信号に応答して前記センサ巻
    線で前記相対位置の関数として変化する出力信号を発生させるように前記第１の
    部材及び第２の部材の相対位置に伴って変化する； 前記励磁回路は、前記励磁巻線の両端間に電圧パルスのシーケンスを印加する
    ように構成され、且つ励磁パルス間において前記励磁巻線を組み込む電流ループ
    が形成されるように構成され、前記位置検出装置は、前記電流ループの減衰時間
    定数を調整する手段を更に具備することを特徴とする位置検出装置。
  35. 【請求項３５】 請求項１乃至３４のいずれか１項に記載の位置検出装置を
    具備する携帯データ入出力装置。
  36. 【請求項３６】 前記装置は携帯情報端末であることを特徴とする請求項３
    ５記載の装置。
  37. 【請求項３７】 前記装置は携帯電話であることを特徴とする請求項３５記
    載の装置。
  38. 【請求項３８】 前記装置はバッテリーを電源とすることを特徴とする請求
    項３５乃至３７のいずれか１項に記載の装置。
  39. 【請求項３９】 位置センサの所定の励磁巻線を通電するための駆動回路で
    あって、前記巻線の両端間に電圧パルスのシーケンスを印加するように動作可能
    であり、前記パルスの持続時間は、前記駆動回路及び前記励磁巻線により形成さ
    れる電流ループの減衰時間定数未満であることを特徴とする駆動回路。
  40. 【請求項４０】 起電力の複数のパルスを発生し、位置センサの所定の励磁
    巻線にこれを印加するための駆動回路であって、前記複数のパルス中に第１の振
    幅を有する起電力を印加するように動作可能であり、前記複数のパルス間の期間
    において前記第１の振幅よりも小さい第２の振幅を有する起電力を印加するよう
    に動作可能であって、持続時間が前記複数のパルス間の期間の持続時間未満にな
    るように前記複数のパルスを発生するよう動作可能であることを特徴とする駆動
    回路。
  41. 【請求項４１】 電圧パルスを発生し、これを位置センサの励磁巻線に印加
    するための駆動回路であって、第１の電圧と、第２のより低い電圧と、前記第１
    の電圧及び第２の電圧に対して中間である第３の電圧とを有するパルスを印加す
    るように動作可能である駆動回路。
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