JP2005174189A - Receiver, position detection device for electronic pen, position display system for electronic pen, and ultrasonic wave receiving method for receiver - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レシーバ、電子ペンの位置検出装置、電子ペンの位置表示システム、レシーバの超音波受信方法に関する。 The present invention relates to a receiver, a position detection device for an electronic pen, a position display system for an electronic pen, and an ultrasonic reception method for the receiver.
電子ペンの位置検出装置は、媒体上に絵文字等を描く際に現在位置を知らせる信号を周期的に発生する電子ペンと、電子ペンが発生する現在位置を知らせる信号を受信して現在位置を求めた後にディスプレイに表示させるレシーバと、を備えてなる装置であり、例えば、赤外線信号および超音波信号の伝搬時間差を利用して電子ペンの現在位置を求める装置が提案されている。 An electronic pen position detection device receives an electronic pen that periodically generates a signal that informs the current position when drawing a pictograph or the like on a medium, and a signal that informs the current position generated by the electronic pen and obtains the current position. And a receiver that is displayed on a display afterwards. For example, a device that obtains the current position of an electronic pen using a propagation time difference between an infrared signal and an ultrasonic signal has been proposed.
赤外線信号および超音波信号を使用する電子ペンの位置検出装置の場合、電子ペンは、赤外線信号を発生する赤外線発生回路と、超音波信号を発生する超音波発生回路と、を有する。一方、レシーバは、赤外線信号を受信する赤外線受信回路と、超音波信号を受信する例えば2個の超音波受信回路と、赤外線信号および超音波信号の到達時間差を利用して電子ペンの現在位置を求める演算回路と、を有する。そして、媒体上に絵文字等を描く際に電子ペンが赤外線信号および超音波信号を発生した場合、演算回路は、赤外線受信回路が赤外線信号を受信した時間を基準として、一方の超音波受信回路が超音波信号を受信するまでの時間と他方の超音波受信回路が超音波信号を受信するまでの時間を求め、各時間を基に電子ペンと2個の超音波受信回路の間の各距離を求め、更に三角法の原理で各距離の交差位置を電子ペンの現在位置として求める。これにより、レシーバは、電子ペンの現在位置を示す信号に基づいて、絵文字等をディスプレイに表示させる。
超音波受信回路は、超音波センサの出力信号が小さい振幅の微弱信号であるため、超音波センサの出力信号を適宜の増幅率で増幅した後に信号処理する必要がある。しかし、小さい振幅の微弱信号を増幅する場合、微弱信号の重畳ノイズが顕著に増幅されることとなる。つまり、レシーバ側では、演算回路が誤動作し、電子ペンの現在位置を正確に検出できなくなる問題があった。 In the ultrasonic receiving circuit, since the output signal of the ultrasonic sensor is a weak signal with a small amplitude, it is necessary to perform signal processing after amplifying the output signal of the ultrasonic sensor with an appropriate amplification factor. However, when a weak signal with a small amplitude is amplified, the superimposed noise of the weak signal is significantly amplified. That is, on the receiver side, there is a problem that the arithmetic circuit malfunctions and the current position of the electronic pen cannot be detected accurately.
そこで、本発明は、電子ペンの現在位置を正確に検出するレシーバ、電子ペンの位置検出装置、電子ペンの位置表示システム、レシーバの超音波受信方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a receiver that accurately detects the current position of an electronic pen, an electronic pen position detection device, an electronic pen position display system, and an ultrasonic reception method for the receiver.
前記課題を解決するための主たる発明は、電子ペンからの赤外線信号を受信する赤外線受信回路と、前記電子ペンからの超音波信号を受信する超音波センサを有する超音波受信回路と、前記赤外線信号および前記超音波信号の到達時間差を用いて前記赤外線信号および前記超音波信号の発生位置を検出する検出回路と、を備えたレシーバであって、前記超音波受信回路は、前記超音波センサの出力信号の前記超音波信号と同一周波数帯域を増幅するためのフィルタ特性、および、前記出力信号の重畳ノイズを所定レベル以下とする増幅率を有し、前記出力信号を増幅する第1の増幅器と、前記第1の増幅器の増幅信号を更に増幅する第2の増幅器と、を有することを特徴とする。 A main invention for solving the above problems is an infrared receiving circuit that receives an infrared signal from an electronic pen, an ultrasonic receiving circuit that has an ultrasonic sensor that receives an ultrasonic signal from the electronic pen, and the infrared signal. And a detection circuit that detects a generation position of the infrared signal and the ultrasonic signal using a difference in arrival time of the ultrasonic signal, wherein the ultrasonic reception circuit outputs an output of the ultrasonic sensor. A first amplifier for amplifying the output signal, having a filter characteristic for amplifying the same frequency band as the ultrasonic signal of the signal, and an amplification factor that makes a superposition noise of the output signal equal to or lower than a predetermined level; And a second amplifier for further amplifying the amplified signal of the first amplifier.
本発明によれば、電子ペンの現在位置を正確に検出するレシーバ、電子ペンの位置検出装置、電子ペンの位置表示システム、レシーバの超音波受信方法を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the receiver which detects the present position of an electronic pen correctly, the position detection apparatus of an electronic pen, the position display system of an electronic pen, and the ultrasonic reception method of a receiver.
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。 At least the following matters will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
===電子ペンの位置表示システムの概略構成===
図4を参照しつつ、本発明にかかる電子ペンの位置表示システムの概略について説明する。図4は、本発明にかかる電子ペンの位置表示システムの概略構成を示す図である。
=== Schematic Configuration of Electronic Pen Position Display System ===
An outline of a position display system for an electronic pen according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of an electronic pen position display system according to the present invention.
電子ペン100は、絵文字等を描く際、ペン先端部が被記録体200に当接している期間、赤外線信号および超音波信号を周期的に発生するものである。レシーバ300は、電子ペン100が発生する一回ごとの赤外線信号および超音波信号の到達時間差を利用して電子ペン100の現在位置を求めるものである。ディスプレイ400は、パーソナルコンピュータ、携帯電話等の電子機器に設けられるものであり、これらの電子機器は、適宜の通信インターフェース(不図示)を介してレシーバ300と接続される。そして、レシーバ300が電子ペン100の現在位置を示す信号を電子機器に送信することによって、ディスプレイ400は、電子ペン100の移動軌跡としての絵文字等を表示することとなる。
The
なお、被記録体200は、このシステムに特有のものではなく、電子黒板、JIS規格(例えばA4サイズ、B5サイズ)の記録紙など、市場に流通する様々な大きさの媒体を採用できる。つまり、このシステムは、被記録体200を選択する面において汎用性を有することとなる。
The
===電子ペンの位置検出装置の概略構成===
図5を参照しつつ、本発明にかかる電子ペンの位置検出装置の概略について説明する。図5は、本発明にかかる電子ペンの位置検出装置の概略構成を示すブロック図である。
=== Schematic Configuration of Electronic Pen Position Detection Device ===
With reference to FIG. 5, an outline of a position detection device for an electronic pen according to the present invention will be described. FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of an electronic pen position detecting device according to the present invention.
<<電子ペンの概略構成>>
電子ペン100は、ペン形状の筒容器の中に、スイッチ110、制御回路120、赤外線発生回路130、超音波発生回路140、電源150を有するものである。
<< Schematic configuration of electronic pen >>
The
スイッチ110は、被記録体200上に絵文字等を描く際、電子ペン100のペン先端部が被記録体200上に当接したときの圧力変位に応じてオンする。このとき、制御回路120は、赤外線発生回路130、超音波発生回路140は、電源150からの電源電圧が印加され、特に、赤外線発生回路130および超音波発生回路140は、制御回路120の制御の下で動作する。一方、スイッチ110は、電子ペン100のペン先端部が被記録体200上から離間したときの圧力変位に応じてオフする。このとき、制御回路120は、赤外線発生回路130、超音波発生回路140は、電源150からの電源電圧の供給が遮断され、動作を停止する。なお、電源150としては、電子ペン100の携帯性を考慮し、電池を採用することとする。
The
制御回路120は、スイッチ110がオンしている期間、赤外線発生回路130、超音波発生回路140、電源150の動作を制御する回路であり、例えばマイクロコンピュータを採用できる。
The
赤外線発生回路130は、スイッチ110がオンしている期間、光の速度を有する赤外線信号(30THz〜300THz程度)を周期的に発生するものである。
The
超音波発生回路140は、スイッチ110がオンしている期間、光の速度より遅い音の速度を有する超音波信号(20KHz〜100MHz程度)を、赤外線信号とペアで周期的に発生するものである。
The
<<レシーバの概略構成>>
レシーバ300は、箱容器の中に、赤外線受信回路310、例えば2個の超音波受信回路320A、320B、制御回路330、通信インターフェース回路340を有するものである。
<< Schematic configuration of receiver >>
The
赤外線受信回路310は、例えばIrDA(Infrared Data Association)規格モジュールからなる赤外線センサであり、電子ペン100の赤外線発生回路130から発生する赤外線信号を受信するものである。
The
超音波受信回路320A、320Bは、例えばPVDF(Polyvinyl Den Fluoride)を用いる超音波センサであり、電子ペン100の超音波発生回路140から発生する超音波信号を受信するものである。赤外線受信回路310、超音波受信回路320A、320Bは、レシーバ300内部のプリント配線基板350(図4)上に配設される。特に、レシーバ300は、三角法の原理に基づく三角測量方式で電子ペン100の現在位置を検出するため、赤外線受信回路310は、プリント配線基板350上の手前中央部に配設され、超音波受信回路320A、320Bは、プリント配線基板350上の手前両側部に配設される。
The ultrasonic receiving circuits 320 </ b> A and 320 </ b> B are ultrasonic sensors using, for example, PVDF (Polyvinyl Den Fluoride), and receive ultrasonic signals generated from the
制御回路330(検出回路)は、赤外線受信回路310が赤外線信号を受信した後、超音波受信回路320A、320Bが超音波信号を受信するまでの各時間を求め、この各時間に基づいて電子ペン100の現在位置を求めるための演算処理を実行するものであり、例えばマイクロコンピュータを採用できる。
The control circuit 330 (detection circuit) obtains each time from when the
通信インターフェース回路340は、制御回路330から出力される電子ペン100の現在位置を示す信号を、パーソナルコンピュータ、携帯電話等の電子機器に送信するものである。これにより、ディスプレイ400には、電子ペン100の移動軌跡としての絵文字等が表示される。なお、通信インターフェース回路340としては、例えば、USB(Universal Serial Bus)規格、IEEE1394規格等のシリアル通信方式、赤外線通信、Bluetooth(登録商標)等の無線通信方式を採用できる。
The
===電子ペンの位置検出方法===
図5、図6、図7を参照しつつ、本発明にかかる電子ペンの位置検出装置の検出方法について説明する。図6は、電子ペンが赤外線信号および超音波信号を発生するタイミングと、レシーバが電子ペンからの赤外線信号および超音波信号を受信するタイミングとの関係を示す図である。また、図7は、本発明にかかる電子ペンの位置検出装置の検出方法(三角測量方式)を説明する図である。
=== Method for detecting position of electronic pen ===
The detection method of the electronic pen position detection device according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the timing at which the electronic pen generates an infrared signal and an ultrasonic signal and the timing at which the receiver receives the infrared signal and the ultrasonic signal from the electronic pen. FIG. 7 is a diagram for explaining a detection method (triangulation method) of the electronic pen position detection device according to the present invention.
先ず、電子ペン100のペン先端部が被記録体200に当接すると、スイッチ110がオンし、赤外線発生回路130および超音波発生回路140は、制御回路120の制御の下で動作を開始する。つまり、赤外線発生回路130は、IR(Infrared Ray)パターンの赤外線信号を周期的に発生する(時刻t0)。また、超音波発生回路140は、赤外線発生回路130と同時に動作を開始するが、超音波信号を所定振幅まで昇圧しなければならないため、赤外線信号が発生した後、当該赤外線信号とペアとなるPVDFパターンの超音波信号を周期的に発生する(時刻T1)。
First, when the pen tip of the
一方、レシーバ300において、赤外線信号の伝搬速度は超音波信号の伝搬速度より速いため、赤外線受信回路310が電子ペン100からの赤外線信号を受信した後(時刻T3)、超音波受信回路320A、320Bは電子ペン100からの超音波信号を受信する(時刻T5、T6)。なお、超音波受信回路320A、320Bが超音波信号を受信する時刻T5、T6は、被記録体200上における電子ペン100の位置に応じて変化する。ここで、制御回路330は、赤外線受信回路310が電子ペン100からの赤外線信号の受信を終了した時刻T4から時刻T5までの時間TLと、時刻T4から時刻T6までの時間TRとを求める。また、制御回路330は、各時間TL、TRと超音波信号の伝搬速度を乗算することによって、電子ペン100の現在位置と超音波受信回路320A、320Bとの間の各距離L1、L2を求める。更に、制御回路330は、超音波受信回路320A、320Bの間を基準線として電子ペン100の方位を求める。そして、制御回路330は、距離L1、L2を用いて三角法の原理で電子ペン100の現在位置を検出することとなる。
On the other hand, in the
===電子ペンの位置検出装置の具体構成===
<<電子ペンの具体構成>>
図1、図2、図6を参照しつつ、本発明にかかる電子ペンの具体構成について説明する。図1は、本発明にかかる電子ペンの具体構成を示す回路図である。図2は、本発明にかかる電子ペンの電源動作を示すフローチャートである。
=== Specific Configuration of Electronic Pen Position Detection Device ===
<< Specific configuration of electronic pen >>
A specific configuration of the electronic pen according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 6. FIG. 1 is a circuit diagram showing a specific configuration of an electronic pen according to the present invention. FIG. 2 is a flowchart showing the power supply operation of the electronic pen according to the present invention.
2個の赤外線発光素子502、504(LED)は、レシーバ300が電子ペン100の現在位置を検出する際の基準となる赤外線信号を発光するものであり、直列接続されている。また、圧電素子506は、高圧の正弦波形を有する超音波信号を発生するための超音波発振器を構成する。例えば、赤外線発光素子502、504および圧電素子506は、単一の半導体チップに形成される。
The two infrared
電源150は、電池508の電圧VCCBTを基に、制御回路120(以下マイクロコンピュータと称する)用の電源電圧VCCA、赤外線発生回路130用の電源電圧VCCB、超音波発生回路140用の電源電圧VCCCを発生するレギュレータ510と、電子ペン100のペン先端部が被記録体200上に当接している期間、ペン先端部の軸方向への位置変化に応じてオンするスイッチ110と、ダイオード514A、514Bと、電圧検出抵抗516と、を有する。特に、レギュレータ510は、VIN端子、ON/OFF端子、VOUT端子、VSS端子を有しており、ON/OFF端子の電圧がハイレベルの場合に動作し、ON/OFF端子の電圧がローレベルの場合に動作を停止する。レギュレータ510のVIN端子は、電池508の正極およびスイッチ110の一端と接続される。レギュレータ510のON/OFF端子は、ダイオード514Aを介してスイッチ110の他端と接続され、ダイオード514Bを介してマイクロコンピュータ120のP0端子と接続される。更に、レギュレータ510のON/OFF端子およびVSS端子はグランドGND−Aと接続され、電池508の負極はグランドGND−Cと接続される。
つまり、電子ペン100のペン先端部が被記録体200上に当接してスイッチ110がオンした場合、レギュレータ510は、ON/OFF端子の電圧がダイオード514Aの導通に伴ってハイレベルとなるため、電圧VCCBTを基に電源電圧VCCA、VCCB、VCCCを発生する。なお、電子ペン100は、デジタル回路(マイクロコンピュータ120)およびアナログ回路(赤外線発生回路130、超音波発生回路140)が混在する回路である。デジタル回路およびアナログ回路にレギュレータ510から発生する電源電圧を使用する場合、アナログ回路の電源電圧の精度をデジタル回路の電源電圧の精度より高くする必要がある。そこで、電源150は、レギュレータ510のVOUT端子から発生する電源電圧を3個の電源電圧VCCA、VCCB、VCCCに分岐させて出力している。
Based on the voltage VCCBT of the
That is, when the tip of the pen of the
マイクロコンピュータ120は、電源電圧VCCAとグランドGND−Aの間に接続される。マイクロコンピュータ120は、第1発振周波数の発振クロックを発生する内部発振回路518と、第2発振周波数(<第1発振周波数)の発振クロックを発生する外部発振回路520と、スイッチ110のオフ継続時間を計時するタイマ522と、を有する。外部発振回路520は、赤外線発生回路130および超音波発生回路140の動作を制御する際に使用する発振回路であり、外部発振回路520の第2発振周波数は、赤外線発生回路130および超音波発生回路140を制御する際の処理速度に応じて変更可能である。つまり、内部発振回路518の第1発振周波数は特定されないため、マイクロコンピュータ120は汎用のマイクロコンピュータで事足りることとなる。
The
ここで、図2を参照しつつ、電源150に対するマイクロコンピュータ120の制御動作について説明する。
Here, the control operation of the
先ず、マイクロコンピュータ120は、レギュレータ510からの電源電圧VCCAが印加されることによって動作を開始する(S600)。マイクロコンピュータ120は、プログラムメモリ(不図示)から読み出されるプログラムデータの解読結果に従って、初期化動作を実行する(S610)。マイクロコンピュータ120は、初期化動作を実行した結果、P0端子をハイレベル(論理値“1”)にする。即ち、ダイオード514A、514Bは、双方とも導通している状態になる。例えば、電子ペン100のペン先端部が被記録体200から離間した場合、ダイオード514Aがスイッチ110のオフに伴って非導通になるものの、他方のダイオード514Bが継続して導通しているため、レギュレータ510は電源電圧VCCA、VCCB、VCCCを継続して発生する。これにより、マイクロコンピュータ120は、起動および停止を頻繁に繰り返すことがなくなるため、赤外線発生回路130および超音波発生回路140を安定制御することが可能となる。一方、マイクロコンピュータ120は、初期化動作を実行した結果、外部発振回路520が発生する発振クロックを選択する。これにより、電子ペン100全体の電力消費量を低減することが可能となる(S620)。マイクロコンピュータ120は、外部発振回路520の発振クロックに基づいて動作しつつ、タイマ522を初期リセットする(S630)。なお、マイクロコンピュータ120のP1端子は、電圧検出抵抗516の非接地側の一端と接続されている。
First, the
つまり、マイクロコンピュータ120のP1端子は、スイッチ110がオンしている期間、電圧検出抵抗516の電圧降下によってハイレベルになる。このことを利用し、マイクロコンピュータ120は、P1端子がハイレベルであるか否か、即ち、電子ペン100のペン先端部が被記録体200上に当接しているか否かを判別する(S640)。P1端子がハイレベルである場合(S640:YES)、マイクロコンピュータ120は、電子ペン100のペン先端部が被記録体200上に当接して絵文字等が描かれているものと判別し、タイマ522のリセットを継続して上記のステップS640の判別処理を再度実行する(S650)。一方、P1端子がローレベルである場合(S640:NO)、マイクロコンピュータ120は、電子ペン100のペン先端部が被記録体200から離間して絵文字等が描かれていないものと判別し、タイマ522のリセットを解除する。つまり、タイマ522は、時間TXの計時を開始する(S660)。その後、マイクロコンピュータ120は、タイマ522が時間TXを計時したか否かを判別する(S670)。タイマ522が時間TXを未だ計時していない場合(S670:NO)、マイクロコンピュータ120は、電子ペン100のペン先端部が被記録体200上に再度当接する可能性が高いものと判別し、上記のステップS640の判別処理を再度実行する。一方、タイマ522が時間TXを計時した場合(S670:YES)、マイクロコンピュータ120は、電子ペン100のペン先端部が被記録体200上に再度当接する可能性が低いものと判別し、タイマ割込処理にてP0端子をローレベル(論理値“0”)にする。即ち、ダイオード514A、514Bが非導通になり、レギュレータ510は動作を停止する。つまり、レギュレータ510が電源電圧VCCA、VCCB、VCCCの発生を停止するため、マイクロコンピュータ120は動作を停止する。これにより、マイクロコンピュータ120は、電源150が動作を開始した後、マイクロコンピュータ120自体の判別結果如何で電源150の動作を停止することが可能となる(S680)。
That is, the P1 terminal of the
赤外線発生回路130は、赤外線発光素子502、504と、Nチャンネル型のMOSFET524とを有する。MOSFET524のゲートは、抵抗526を介してマイクロコンピュータ120のP4端子と接続されるとともに抵抗528を介してグランドGND−Bと接続される。また、MOSFET524のドレインは、赤外線発光素子502、504を介して電源電圧VCCB(第1電源)と接続される。更に、MOSFET524のソースはグランドGND−B(第2電源)と接続される。MOSFET524は、赤外線発光素子502、504を発光させるためのスイッチ素子である。つまり、時刻T0乃至T1の期間、マイクロコンピュータ120のP4端子がハイレベルになることによってMOSFET524がオンし、赤外線発光素子502、504は赤外線信号を発光することとなる。また、赤外線発光素子502、504はMOSFET524のドレインソース路と直列接続されているが、MOSFET524のドレインソース間のオン抵抗は小さい値(例えば数十mΩ)である。つまり、赤外線発生回路130における赤外線発光素子502、504以外の電圧降下はほぼゼロに近くなるため、赤外線発光素子502、504は、電源電圧VCCBが低い値(例えば3V)の場合でも、十分な電流が供給されて十分な発光力を有することとなる。これにより、電池508の電力消費量を効果的に低減し、携帯性に適する電子ペン100を提供することが可能となる。なお、MOSFET524は、Nチャンネル型に限定されることなくPチャンネル型を採用することも可能である。この場合、赤外線発光素子502、504とMOSFET524の接続関係と、マイクロコンピュータ120のP4端子の制御ロジックは、適宜変更する必要がある。
The
超音波発生回路140は、圧電素子506と、コイル530と、半波整流用ダイオード532と、NPN型のバイポーラトランジスタ534、536とを有する。コイル530は、圧電素子506と並列接続される。バイポーラトランジスタ534のベースは、抵抗538を介してマイクロコンピュータ120のP5端子と接続される。また、バイポーラトランジスタ534のコレクタは、コイル530および半波整流用ダイオード532を介して電源電圧VCCCと接続される。更に、バイポーラトランジスタ534のエミッタは、グランドGND−Dと接続される。同様に、バイポーラトランジスタ536のベースは、抵抗540を介してマイクロコンピュータ120のP6端子と接続される。また、バイポーラトランジスタ536のコレクタは、抵抗542を介して半波整流用ダイオード532のカソードと接続される。更に、バイポーラトランジスタ536のエミッタは、グランドGND−Cと接続される。バイポーラトランジスタ534は、超音波信号の振幅を昇圧する発振用のスイッチ素子である。つまり、時刻T7乃至T1の期間、マイクロコンピュータ120のP5端子がハイレベルになることによってバイポーラトランジスタ534がオンし、超音波信号の振幅を昇圧することとなる。
なお、時刻T7乃至T1の期間は、超音波信号の振幅を設定値まで昇圧する際に要する期間であり、時刻T7は、本実施形態において、時刻T0より早い時刻である。つまり、超音波発生回路140は、コイル530のインダクタンスが小さい値の場合でも、超音波信号の振幅を設定値まで確実に昇圧することとなる。これにより、低価格のコイル530を採用し、安価な電子ペン100を提供することが可能となる。一方、バイポーラトランジスタ536は、超音波信号の振幅を降圧する発振ダンピング用のスイッチ素子である。つまり、時刻T8乃至T9の期間、マイクロコンピュータ120のP6端子がハイレベルになることによってバイポーラトランジスタ536がオンし、超音波信号の振幅を降圧することとなる。これにより、超音波発生回路140は、時刻T1乃至T8の期間、超音波信号を発生する。
The ultrasonic
Note that the period from time T7 to T1 is a period required for boosting the amplitude of the ultrasonic signal to the set value, and time T7 is earlier than time T0 in this embodiment. That is, even when the inductance of the
<<レシーバの具体構成>>
図3、図6を参照しつつ、本発明にかかるレシーバの具体構成について説明する。図3は、本発明にかかるレシーバの具体構成を示す回路図である。
<< Specific configuration of receiver >>
A specific configuration of the receiver according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 6. FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific configuration of the receiver according to the present invention.
通信インターフェース回路340は、制御回路330(以下マイクロコンピュータと称する)との間でデータを入出力するD+端子およびD−端子と、電源電圧を出力するVBUS端子と、グランド用のGND端子とを有する。なお、VBUS端子から出力される電源電圧VBUSは、パーソナルコンピュータ等の電子機器400から供給される。
The
電源360は、レギュレータ702を有し、電源電圧VBUSを基に、赤外線受信回路310用の電源電圧VCCA、超音波受信回路320A、320B用の電源電圧VCCB、マイクロコンピュータ330用の電源電圧VCCPCを発生するものである。特に、電源360は、電源電圧VBUSをマイクロコンピュータ330用の電源電圧VCCPCとして発生する。これにより、マイクロコンピュータ330は、電源電圧VCCPCが印加されて動作し、赤外線受信回路310用の電源電圧VCCAを生成して出力する。電源360は、マイクロコンピュータ330から印加される電源電圧VCCAをそのまま発生する。レギュレータ702は、電源電圧VBUSを基に、超音波受信回路320A、320B用の電源電圧VCCBを生成して発生する。
The
赤外線受信回路310は、IrDA規格の赤外線センサ704を有する。赤外線センサ704は、電源電圧VCCAとグランドGND−Cの間に接続される。そして、赤外線センサ704は、赤外線発生回路130から発生する赤外線信号を受信した場合、赤外線信号を受信したことを示す信号をマイクロコンピュータ330に出力する。
The
超音波受信回路320Aは、PVDFの超音波センサ706Aと、演算増幅器708Aと、コンパレータ710Aとを有する。超音波センサ706A、演算増幅器708A、コンパレータ710Aは、電源電圧VCCBとグランドGND−Aの間に接続される。超音波センサ706Aは、超音波発生回路140から発生する超音波信号を受信し、超音波信号を受信したことを示す正弦波の微弱信号を出力する。なお、超音波センサ706Aからの微弱信号の振幅は、例えば数百μVである。そのため、演算増幅器708Aは、コンパレータ710Aが微弱信号の振幅を基準電圧VREFと確実に比較できるまで、微弱信号の振幅を増幅するものである。しかし、小さい振幅を有する微弱信号を増幅する場合、微弱信号の重畳ノイズが顕著に増幅され、コンパレータ710Aが誤動作する原因となる。そこで、演算増幅器708Aは、1段目の演算増幅器712A(第1の増幅器)と2段目の演算増幅器714A(第2の増幅器)を有する。1段目の演算増幅器712Aは、超音波信号の周波数帯域(例えば数十KHz)を増幅するフィルタ特性と、コンパレータ710Aのノイズ誤動作を防止する低増幅率(例えば21dB)とを有する。これにより、1段目の演算増幅器712Aは、微弱信号における超音波信号と同一周波数帯域のみを低増幅率で増幅する。2段目の演算増幅器714Aは、コンパレータ710Aの比較動作を可能とする高増幅率(例えば17dB)を有する。これにより、2段目の演算増幅器714Aは、1段目の演算増幅器712Aの増幅信号を高増幅率で更に増幅する。そして、コンパレータ710Aは、2段目の演算増幅器714Aの増幅信号を基準電圧VREFと確実に比較し、比較結果を示す信号をマイクロコンピュータ330に出力する。
The
超音波受信回路320Bの構成は、超音波受信回路320Aと同様である。つまり、超音波受信回路320Bは、PVDFの超音波センサ706Bと、演算増幅器708Bと、コンパレータ710Bとを有する。超音波センサ706B、演算増幅器708B、コンパレータ710Bは、電源電圧VCCBとグランドGND−Bの間に接続される。超音波センサ706Bは、超音波発生回路140から発生する超音波信号を受信し、超音波信号を受信したことを示す正弦波の微弱信号を出力する。なお、超音波センサ706Bからの微弱信号の振幅は、例えば数百μVである。そのため、演算増幅器708Bは、コンパレータ710Bが微弱信号の振幅を基準電圧VREFと確実に比較できるまで、微弱信号の振幅を増幅するものである。しかし、小さい振幅を有する微弱信号を増幅する場合、微弱信号の重畳ノイズが顕著に増幅され、コンパレータ710Bが誤動作する原因となる。そこで、演算増幅器708Bは、1段目の演算増幅器712B(第1の増幅器)と2段目の演算増幅器714B(第2の増幅器)を有する。1段目の演算増幅器712Bは、超音波信号の周波数帯域(例えば数十KHz)を増幅するフィルタ特性と、コンパレータ710Bのノイズ誤動作を防止する低増幅率(例えば21dB)とを有する。これにより、1段目の演算増幅器712Bは、微弱信号における超音波信号と同一周波数帯域のみを低増幅率で増幅する。2段目の演算増幅器714Bは、コンパレータ710Bの比較動作を可能とする高増幅率(例えば17dB)を有する。これにより、2段目の演算増幅器714Bは、1段目の演算増幅器712Bの増幅信号を高増幅率で更に増幅する。そして、コンパレータ710Bは、2段目の演算増幅器714Bの増幅信号を基準電圧VREFと確実に比較し、比較結果を示す信号をマイクロコンピュータ330に出力する。
The configuration of the
これにより、マイクロコンピュータ330は、赤外線受信回路310、超音波受信回路320A、320Bからの信号を用いて三角法の原理で、電子ペン100の現在位置を検出することとなる。
As a result, the
以上、本発明にかかる電子ペン、電子ペンの位置検出装置、電子ペンの位置表示システムについて説明したが、上記の説明は、本発明の理解を容易とするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。 The electronic pen, the electronic pen position detection device, and the electronic pen position display system according to the present invention have been described above. However, the above description is intended to facilitate understanding of the present invention, and the present invention is limited. Not what you want. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes the equivalents.
100 電子ペン
110 スイッチ
120 制御回路(マイクロコンピュータ)
130 赤外線発生回路
140 超音波発生回路
150 電源
200 被記録体
300 レシーバ
310 赤外線受信回路
320A、320B 超音波受信回路
330 制御回路(マイクロコンピュータ)
340 通信インターフェース回路
350 プリント配線基板
400 電子機器
502、504 赤外線発光素子
506 圧電素子
508 電池
510 レギュレータ
514A、514B ダイオード
518 内部発振回路
520 外部発振回路
522 タイマ
524 MOSFET
530 コイル
532 半波清流用ダイオード
534、536 バイポーラトランジスタ
100
DESCRIPTION OF
340
530
Claims (5)
前記超音波受信回路は、
前記超音波センサの出力信号の前記超音波信号と同一周波数帯域を増幅するためのフィルタ特性、および、前記出力信号の重畳ノイズを所定レベル以下とする増幅率を有し、前記出力信号を増幅する第1の増幅器と、
前記第1の増幅器の増幅信号を更に増幅する第2の増幅器と、
を有することを特徴とするレシーバ。 Using an infrared receiving circuit for receiving an infrared signal from an electronic pen, an ultrasonic receiving circuit having an ultrasonic sensor for receiving an ultrasonic signal from the electronic pen, and an arrival time difference between the infrared signal and the ultrasonic signal A detection circuit for detecting a generation position of the infrared signal and the ultrasonic signal, and a receiver,
The ultrasonic receiving circuit is
The output signal of the ultrasonic sensor has a filter characteristic for amplifying the same frequency band as that of the ultrasonic signal, and an amplification factor that makes superimposed noise of the output signal equal to or lower than a predetermined level, and amplifies the output signal A first amplifier;
A second amplifier for further amplifying the amplified signal of the first amplifier;
A receiver comprising:
前記レシーバは、前記超音波受信回路として、
前記超音波センサの出力信号の前記超音波信号と同一周波数帯域を増幅するためのフィルタ特性、および、前記出力信号の重畳ノイズを所定レベル以下とする増幅率を有し、前記出力信号を増幅する第1の増幅器と、
前記第1の増幅器の増幅信号を更に増幅する第2の増幅器と、
を有することを特徴とする電子ペンの位置検出装置。 An electronic pen for generating an infrared signal and an ultrasonic signal, an infrared receiving circuit for receiving an infrared signal from the electronic pen, an ultrasonic receiving circuit having an ultrasonic sensor for receiving an ultrasonic signal from the electronic pen, and the infrared ray A receiver having a detection circuit that detects a generation position of the infrared signal and the ultrasonic signal using a difference in arrival time between the signal and the ultrasonic signal, and a position detection device for an electronic pen comprising:
The receiver is the ultrasonic receiving circuit,
The output signal of the ultrasonic sensor has a filter characteristic for amplifying the same frequency band as that of the ultrasonic signal, and an amplification factor that makes superimposed noise of the output signal equal to or lower than a predetermined level, and amplifies the output signal A first amplifier;
A second amplifier for further amplifying the amplified signal of the first amplifier;
A position detection device for an electronic pen, comprising:
前記検出回路の検出結果に基づいて、前記電子ペンの位置を表示するための表示信号をディスプレイに出力することを特徴とする請求項2に記載の電子ペンの位置検出装置。 The receiver is
The position detection device for an electronic pen according to claim 2, wherein a display signal for displaying the position of the electronic pen is output to a display based on a detection result of the detection circuit.
前記レシーバは、前記超音波受信回路として、
前記超音波センサの出力信号の前記超音波信号と同一周波数帯域を増幅するためのフィルタ特性、および、前記出力信号の重畳ノイズを所定レベル以下とする増幅率を有し、前記出力信号を増幅する第1の増幅器と、
前記第1の増幅器の増幅信号を更に増幅する第2の増幅器と、
を有することを特徴とする電子ペンの位置表示システム。 An electronic pen for generating an infrared signal and an ultrasonic signal, an infrared receiving circuit for receiving an infrared signal from the electronic pen, an ultrasonic receiving circuit having an ultrasonic sensor for receiving an ultrasonic signal from the electronic pen, and the infrared ray A receiver having a detection circuit for detecting a generation position of the infrared signal and the ultrasonic signal using a difference in arrival time between the signal and the ultrasonic signal, and a position of the electronic pen based on a detection result of the detection circuit An electronic pen position display system comprising a display,
The receiver, as the ultrasonic receiving circuit,
The output signal of the ultrasonic sensor has a filter characteristic for amplifying the same frequency band as that of the ultrasonic signal, and an amplification factor that makes superimposed noise of the output signal equal to or lower than a predetermined level, and amplifies the output signal A first amplifier;
A second amplifier for further amplifying the amplified signal of the first amplifier;
A position display system for an electronic pen, comprising:
前記超音波受信回路は、第1の増幅器と、第2の増幅器とを有し、
前記第1の増幅器は、前記超音波センサの出力信号の前記超音波信号と同一周波数帯域を増幅するためのフィルタ特性、および、前記出力信号の重畳ノイズを所定レベル以下とする増幅率を有し、前記出力信号を増幅し、
前記第2の増幅器は、前記第1の増幅器の増幅信号を更に増幅する、
ことを特徴とするレシーバの超音波受信方法。
Using an infrared receiving circuit for receiving an infrared signal from an electronic pen, an ultrasonic receiving circuit having an ultrasonic sensor for receiving an ultrasonic signal from the electronic pen, and an arrival time difference between the infrared signal and the ultrasonic signal In a receiver comprising a detection circuit for detecting the generation position of the infrared signal and the ultrasonic signal,
The ultrasonic receiving circuit includes a first amplifier and a second amplifier,
The first amplifier has a filter characteristic for amplifying the same frequency band as the ultrasonic signal of the output signal of the ultrasonic sensor, and an amplification factor that makes the superimposed noise of the output signal equal to or lower than a predetermined level. Amplifying the output signal;
The second amplifier further amplifies the amplified signal of the first amplifier;
An ultrasonic reception method for a receiver.
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2003
- 2003-12-15 JP JP2003416388A patent/JP2005174189A/en active Pending
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