JP2009265759A - 位置検出装置及び位置検出用部品 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる駆動方式の検出部を、１つの制御部で制御して、回路規模を小さくしてコストの削減を図ると共に駆動時の電力の消費を軽減する。
【解決手段】印加される電圧により電流変化を検出する第１の検出部１３と、位置指示器２と、ループコイル２４が配置され、電流が流されることで磁界を発生させ、位置指示器２と電磁結合により生じた磁界を検出する電磁誘導方式の第２の検出部１４を有している。そして、第１の検出部１３及び第２の検出部１４に接続されており、電流を出力する制御部１６と、この制御部１６から出力される電流を電圧に変換して第１の検出部１３に電圧を印加する電流電圧変換部１７とを備えている。これにより、異なる駆動方式の検出部を、１つの制御部で制御することができ、回路規模を小さくしてコストの削減を図ると共に駆動時の電力の消費を軽減することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電圧で駆動するタッチセンサの第１の検出部と電磁誘導方式（ＥＭＲ）の第２の検出部を有し、位置指示器または人体（手指）により指示された座標位置を検出する位置検出装置及びこの位置検出装置に用いられる位置検出用部品に関するものである。

従来、パーソナルコンピュータ装置等の情報処理装置における位置入力を行うための装置として、マウスや位置検出装置が用いられている。この位置検出装置は、例えば、ペン型に形成された位置指示器、または人体（手指）からなる入力手段によりポインティング操作や文字及び図等の入力情報が入力される。

位置指示器を入力手段として用いた入力方式としては、位置指示器に位置検出装置から送信される特定周波数の電磁波に対して共振する共振回路を設け、この共振回路によって生じた共振信号を位置検出装置に送信することにより位置検出装置に対して位置を指示する電磁誘導方式がある。これに対し、人体（手指）を用いた入力方式としては、静電容量方式や抵抗膜方式等の電圧で駆動するタッチセンサが挙げられる。静電容量方式は、人体と検出部の間に生じた静電容量の増減を制御部で測定することにより、人体（手指）が接近又は接触した座標を検出するものである。

一般的に、電磁誘導方式の検出部は、細かい文字や図等の入力に適している。これに対し、静電容量方式や抵抗膜方式のタッチセンサの検出部は、入力手段として人体（手指）を用いることができるため、手軽に入力することができる。そのため、入力手段としてペン型の位置指示器を用いた電磁誘導方式の検出部と、人体を用いた静電容量方式や抵抗膜方式等のタッチセンサの検出部の双方の利点を生かした新しいタイプの位置検出装置が考案され、提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平３−１２３９２８号公報

図１４は、従来の電磁誘導方式を用いた検出部と電圧で駆動するタッチセンサである検出部とを有する位置検出装置の回路構成を模式的に説明したブロック図である。
この図１４に示すように、従来の位置検出装置２００は、第１の検出部２０３と、電磁誘導方式（ＥＭＲセンサ）の第２の検出部２０４と、第１の制御部２０６Ａと、第２の制御部２０６Ｂと、第１の処理回路２０５Ａと、第２の処理回路２０５Ｂを有している。

第１の検出部２０３は、例えば静電容量方式や抵抗膜方式により、人体（手指）等の接近又は接触を検出し、その接近又は接触した点の座標を検出するタッチセンサである。第１の制御部２０６Ａは、アナログスイッチ２０８を介して第１の検出部２０３と、第１の処理回路２０５Ａとに接続されている。そして、この第１の制御部２０６Ａは、タッチセンサである第１の検出部２０３に電圧を印加すると共に第１の制御部２０６Ａの電流の変化を検出する回路である。第１の処理回路２０５Ａは、第１の制御部２０６Ａにより検出した、人体により指示された点を座標データとして算出するための回路である。

これに対し、第２の検出部２０４は、ペン型の位置指示器により指示した点の座標を検出するためのものである。第２の制御部２０６Ｂは、第２の検出部２０４と第２の処理回路２０５Ｂとに接続されている。そして、この第２の制御部２０６Ｂは、ＥＭＲセンサである第２の検出部２０４に電流を出力すると共に位置指示器が指示した点の位置を検出する回路である。第２の処理回路２０５Ｂは、第２の制御部２０６Ｂにより検出した、位置指示器により指示された点を座標データとして算出するための回路である。

しかしながら、従来の電磁誘導方式及びタッチセンサの２つの検出方法が利用可能な位置検出装置２００では、上記したようにタッチセンサである第１の検出部２０３は、電圧で駆動し、電磁誘導方式の第２の検出部２０４は、電流で駆動している。そのため、第１の検出部２０３に電圧を印加する第１の制御部２０６Ａと、第２の検出部２０４に電流を出力する第２の制御部２０６Ｂが必要であった。これにより、従来の位置検出装置では、２つの異なる駆動方式の検出部を駆動するために、少なくとも２つの制御部が必要であった。その結果、回路規模が大きくなりコストアップを招くだけでなく、駆動時における電力の消費も高まる、という問題があった。

本発明の目的は、上述の問題点を考慮し、回路規模を小さくしてコストの削減を図ると共に駆動時における電力の消費を軽減することができる位置検出装置を提供することにある。

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の位置検出装置は、印加される電圧により電流変化を検出する第１の検出部と、少なくとも１つのコイルを有する位置指示器を有している。更に、少なくとも１のループコイルが配置され、電流が流されることで磁界を発生させ、位置指示器と電磁結合により生じた磁界を検出する電磁誘導方式の第２の検出部を備えている。そして、この第１の検出部及び第２の検出部に接続されており、電流を出力する制御部と、制御部から出力される電流を電圧に変換して第１の検出部に電圧を印加する電流電圧変換部とを備えている。

また、本発明の位置検出用部品は、入力手段から指示された座標位置を検出するものである。そして、印加される電圧により電流変化を検出する第１の検出部を有している。更に、少なくとも１のループコイルが配置され、電流が流されることで磁界を発生させ、入力手段の一つである位置指示器と電磁結合により生じた磁界を検出する電磁誘導方式の第２の検出部を備えている。そして、この第１の検出部及び第２の検出部に接続されており、電流を出力する制御部と、制御部から出力される電流を電圧に変換して第１の検出部に電圧を印加する電流電圧変換部とを備えている。

本発明の位置検出装置及び位置検出用部品によれば、電流電圧変換部によって制御部から出力される電流を電圧に変換している。これにより、電磁誘導方式の第２の検出部だけでなく電圧で駆動する第１の検出部という異なる駆動方式の検出部を、１つの制御部で駆動することができる。その結果、回路規模を小さくできるだけでなく、電力の消費を軽減することができると共にコストの削減を図ることができる。

以下、本発明の位置検出装置の実施形態例について、図１〜図１３を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。また、本発明は、以下の形態に限定されるものではない。

まず、本発明が適用される位置検出装置の概略構成を図１に従って説明する。図１は、本発明が適用される位置検出装置の第１の実施形態の例を示す斜視図である。
この図１に示すように、本発明の第１の実施形態の例（以下、「本例」という。）である位置検出装置１は、パーソナルコンピュータやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の図示しない外部装置にケーブル１０を介して接続することによって、これら外部装置の入力装置として用いられるものである。なお、特に図示して説明していないが、かかる位置検出装置１をパーソナルコンピュータ等に内蔵しても良い。

そして、この位置検出装置１は、静電容量方式の検出部である第１の検出部１３と電磁誘導方式の検出部である第２の検出部１４を有している。さらに、この座標検出装置１は、入力手段である位置指示器２または人体（手指）を介したポインティング操作による文字及び図等の入力が行われる。

位置指示器２は、電磁誘導方式により位置検出装置１に対して位置を指示するものである。即ち、位置指示器２は、位置検出装置１から送信される特定周波数の電磁波に対して共振する、コイルとコンデンサからなる共振回路を有している。そして、この共振回路で検出した共振信号を位置検出装置１に送信することにより位置検出装置１に対して位置を指示するようになっている。なお、本例では、位置指示器２をペン型に形成した例を説明したが、位置指示器２をマウス型に形成してもよいことは、勿論である。

位置検出装置１は、入力情報が入力される入力部４と、この入力部４を有する中空の薄い略直方体をなす筐体５等から構成されている。筐体５は、入力部４の入力面を露出させるための開口部６を有する上ケース７と、この上ケース７に重ね合わされる図示しない下ケースを有している。そして、上ケース７は、入力部４の入力面を露出させる四角形の開口部６を有しており、この開口部６に、入力部４が嵌め込まれる。なお、この位置検出装置１にペン型の位置指示器２を収納するペン立て器を一体に設けてもよい。

次に、本例を適用した位置検出装置の回路構成の概略を、図２〜４を参照して説明する。図２は位置検出装置の構成とその動作を説明するためのブロック構成図、図３は位置検出装置の回路構成を説明するためのブロック図、図４は制御部と第１の検出部及び第２の検出部の接続状態を説明するためのブロック図である。

図２に示すように、位置検出装置１は、入力部４と、処理回路１５と、制御部１６と、電流電圧変換部１７とを有している。入力部４は、絶縁体であるカバー１２と、静電容量方式の第１の検出部１３と、電磁誘導方式の第２の検出部１４から構成されている。第１の検出部１３は、人体（手指）等の接近又は接触を検出し、その接近又は接触した点の座標を検出するタッチセンサである。そして、第１の検出部１３は、電圧が印加されることで駆動する。即ち、この第１の検出部１３は、電極に電圧が印加されると共にこの電極の電流変化を検出するものである。これに対し、第２の検出部１４は、位置指示器２により指示した点の座標を検出するためのものであり、電流が後述されるループコイル２４に出力されることで駆動する。

制御部１６は、第２の検出部１４と処理回路１５に電気的に接続されている。また、制御部１６は、電流電圧変換部１７を介して第１の検出部１３とも電気的に接続されている。制御部１６は、電流を第２の検出部１４及び電流電圧変換部１７に出力している。そして、この制御部１６は、静電容量方式により人体（手指）が指示した点の位置、及び電磁誘導方式により位置指示器２が指示した点の位置を検出するための回路である。処理回路１５は、制御部１６により検出した、人体又は位置指示器２により指示された点を座標データとして算出するための回路である。そして、この処理回路１５は、図示しない外部装置（例えば、パーソナルコンピュータやＰＤＡ）や、この位置検出装置１を内蔵したパーソナルコンピュータの中央演算装置（ＭＰＵ）等にその算出した座標データを出力するようになっている。

図３に示すように、電流電圧変換部１７は、本例では一端が接地又は、任意の電圧に接続された抵抗器である。そのため、電流電圧変換部１７に制御部１６から電流が供給されることで、電流を電圧に変換することができる。また、電流電圧変換部１７は、アナログスイッチ１８を介してタッチセンサである第１の検出部１３と電気的に接続されている。人体（手指）などが接触すると、第１の検出部１３に電流の変化が生じ、この電流変化は制御部１６に伝達される。そして、この第１の検出部１３、第２の検出部１４、制御部１６及び電流電圧変換部１７が、位置検出用部品を構成している。

また、図４に示すように、制御部１６には、電圧印加端子の一具体例を示す送信端子２１と、検出端子の一具体例を示す受信端子２２と、複数の送受信端子群２３とを有している。送信端子２１は、電流電圧変換部１７とアナログスイッチ１８を介して第１の検出部１３と接続されており、送信端子２１は、電流電圧変換部１７に電流を出力することで第１の検出部１３に電圧を印加している。受信端子２２は、第１の検出部１３と接続しており、第１の検出部１３の電流変化の検出信号を受信している。また、送受信端子群２３は、第２の検出部１４と接続しており、制御部１６から第２の検出部１４に電流を出力し、且つ第２の検出部１４からの検出信号を受信している。

次に、本例の位置検出装置１の入力部４の構成を、図５を参照して説明する。図５は入力部４を示す分解斜視図である。
この図５に示すように、入力部４は、薄い平板状をなしており、絶縁体であるカバー１２と、一方の面に検出領域２６を有する第１の検出部１３と、複数のループコイル２４を有する第２の検出部１４とから構成されている。そして、この入力部４は、カバー１２の一方の面と第１の検出部１３の一方の面が対向するように配置されている。そして、この第１の検出部１３の他方の面に対向するように第２の検出部１４が配置されている。このようにして、入力部４は、カバー１２と第１の検出部１３と第２の検出部１４が重なり合っている。

なお、本例では、第１の検出部１３と第２の検出部１４を重ね合わせた例を説明したが、第１の検出部１３と第２の検出部１４は、重ね合わせなくてもその目的を達成できるものである。例えば、第１の検出部と第２の検出部を面方向に並べて配置してもよい。即ち、筐体に開口部を２つ設け、この２つの開口部に第１の検出部の入力部と第２の検出部の入力部を嵌め込むように構成してもよい。

次に、図６〜図９を参照して第１の検出部１３の構成について説明する。図６は第１の検出部の一具体例を示す説明図、図７は第１の検出部の他の具体例を示す説明図、図８は第１の検出部の更に他の具体例を示す説明図、図９は第１の検出部の更に他の具体例を示す説明図である。なお、図６〜図８に示す第１の検出部は、一般的にアナログ静電容量結合方式と言われるものである。

図６に示す第１の検出部１３は、検出領域における一軸方向の位置を検出するタッチセンサである。この実施の例に係る第１の検出部１３は、略長方形をなす検出領域２６の長手方向の一側に第１の電極２７ａを配設し、長手方向の他側に第２の電極２７ｂを配設している。第１の電極２７ａ及び第２の電極２７ｂは、それぞれ直線状の導体である。そして、この第１の電極２７ａ及び第２の電極２７ｂは、それぞれ接続端子２９を介して電流電圧変換部１７及び制御部１６と電気的に接続している。

この実施の例に係る第１の検出部１３の位置検出は、次のようにして行われる。まず、制御部１３から電流電圧変換部１７に電流を出力する。電流電圧変換部１７は、出力された電流を電圧に変換して、第１の検出部１３における第１の電極２７ａに所定の電圧を印加する。このとき、第１の検出部１３の第２の電極２７ｂの電位は、一定の値に固定する。これにより、検出領域２６には、第１の電極２７ａから第２の電極２７ｂにかけて電位の傾斜が形成される。この状態で人体（手指）が検出領域２６に接近又は接触すると、人体（手指）は接地体とみなされるため、微弱な電流が人体を通して流れる。そのため、第１の電極２７ａの電流が変化する。そして、この第１の電極２７ａの電流変化の検出し、制御部１６にこの検出信号を送る。

次に、上記と同様に、第２の電極２７ｂに所定の電圧を印加すると共に第１の電極２７ａの電位を一定の値に固定する。そして、人体が検出領域２６に接近又は接触することによる第２の電極２７ｂの電流変化を検出する。制御部１６は、検出した第１の電極２７ａの電流変化と第２の電極２７ｂの電流変化の比から、人体（手指）が接近又は接触した位置を検出する。これにより、人体（手指）が検出領域２６に接触した一軸方向に関する位置を検出することができる。

図７に示す第１の検出部１３Ａは、検出領域における互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向の位置を検出することができるタッチセンサである。この実施の例に係る第１の検出部１３Ａは、略長方形をなす検出領域２６Ａの四隅に点状の導体である第１の電極２７ａＡ、第２の電極２７ｂＡ、第３の電極２７ｃＡ及び第４の電極２７ｄＡを配設している。即ち、検出領域２６Ａの長手方向であるＸ軸方向の一側に第１の電極２７ａＡ及び第２の電極２７ｂＡを配置し、Ｘ軸方向の他側に第３の電極２７ｃＡ及び第４の電極２７ｄＡを配置している。そして、Ｘ軸方向と直交する短手方向であるＹ軸方向の一側には、第１の電極２７ａＡ及び第３の電極２７ｃＡが配置され、Ｙ軸方向の他側には、第２の電極２７ｂ及び第４の電極２７ｄＡが配置されている。

なお、第１〜第４の電極２７ａＡ〜２７ｄＡは、図６に示す第１の実施の例に係る第１の検出部１３と同様に、それぞれ接続端子２９Ａを介して電流電圧変換部１７及び制御部１６と電気的に接続している。

この実施の例に係る第１の検出部１３Ａの位置検出は、次のようにして行われる。まず、制御部１６から電流電圧変換部１７に電流を出力する。電流電圧変換部１７は、出力された電流を電圧に変換して、第１の検出部１３ＡにおけるＸ軸方向の一側に配置された第１の電極２７ａＡ及び第２の電極２７ｂＡに所定の電圧を印加する。このとき、第１の電極２７ａＡ及び第２の電極２７ｂＡとはＸ軸方向の反対側に配設されている第３の電極２７ｃＡ及び第４の電極２７ｄＡの電位は、一定の値に固定する。これにより、検出領域２６Ａには、Ｘ軸方向の一側から他側にかけて電位の傾斜が形成される。この状態で人体（手指）が検出領域２６Ａに接近又は接触すると、第１及び第２の電極２７ａＡ，２７ｂＡの電流が変化する。そして、この第１及び第２の電極２７ａＡ，２７ｂＡの電流変化を検出する。

上記と同様に、Ｘ軸方向の他側に配置された第３の電極２７ｃＡ及び第４の電極２７ｄＡに所定の電位を印加すると共に第１の電極２７ａＡ及び第２の電極２７ｂＡの電位を一定の値に固定する。そして、人体（手指）が検出領域２６Ａに接近又は接触することによる第３及び第４の電極２７ｃＡ，２７ｄＡの電流変化を検出する。制御部１６は、検出した第１及び第２の電極２７ａＡ，２７ｂＡの電流変化と第３及び第４の電極２７ｃＡ，２７ｄＡの電流変化を比較して、人体（手指）が接近又は接触した検出領域２６ＡにおけるＸ軸方向の位置を検出する。

次に、Ｙ軸方向の一側に配置された第１の電極２７ａＡ及び第３の電極２７ｃＡに所定の電位を印加すると共に第２の電極２７ｂＡ及び第４の電極２７ｄＡの電位を一定の値に固定する。そして、第１及び第３の電極２７ａＡ，２７ｃＡの電流変化を検出する。同様に、Ｙ軸方向の他側に配置された第２の電極２７ｂＡ及び第４の電極２７ｄＡに所定の電位を印加すると共に第１の電極２７ａＡ及び第３の電極２７ｃＡの電位を一定の値に固定する。そして、第２及び第４の電極２７ｂＡ，２７ｄＡの電流変化を検出する。次に、Ｘ軸方向と同様に、第１及び第３の電極２７ａＡ，２７ｃＡの電流変化と第２及び第４の電極２７ｂＡ，２７ｄＡの電流変化を比較して、人体（手指）が接近又は接触した検出領域２６ＡにおけるＹ軸方向の位置を検出する。これにより、人体（手指）が検出領域２６Ａに接近又は接触したＸ軸方向とＹ軸方向という２軸方向の位置を検出することができる。

図９に示す第１の検出部１３Ｂは、図７に示す第１の検出部１３Ｂと同様に、検出領域における互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向の位置を検出することができるタッチセンサである。この実施の例に係る第１の検出部１３Ｂは、検出領域２６Ｂの長手方向の一側に第１の電極２７ａＢが配置され、長手方向の他側に第２の電極２７ｂＢが配置されている。また、検出領域２６Ｂの短手方向の一側に、第３の電極２７ｃＢが配置され、短手方向の他側に第４の電極２７ｄＢが配置されている。第１〜第４の電極２７ａＢ〜２７ｄＢは、それぞれ直線状の導体である。そして、この第１〜第４の電極２７ａＢ〜２７ｄＢは、それぞれ接続端子２９Ｂを介して電流電圧変換部１７及び制御部１６と電気的に接続している。

この実施の例に係る第１の検出部１３Ｂの位置検出は、次のようにして行われる。まず、第１の検出部１３と同様に、第１の検出部１３ＢにおけるＸ軸方向の一側に配置された第１の電極２７ａＢに所定の電圧を印加すると共に第２の電極２７ｂＢの電位を一定の値に固定する。これにより、検出領域２６Ｂには、Ｘ軸方向の一側から他側にかけて電位の傾斜が形成される。そして、人体（手指）が検出領域２６Ｂに接近又は接触することによる第１の電極２７ａＢの電流変化を検出する。

そして、第２の電極２７ｂＢに所定の電圧を印加すると共に第１の電極２７ａＢの電位を一定の値に固定する。そして、人体が検出領域２６Ｂに接近又は接触することによる第２の電極２７ｂＢの電流変化を検出する。制御部１６は、検出した第１の電極２７ａＢの電流変化と第２の電極２７ｂＢの電流変化の比から、人体（手指）が接近又は接触した位置を検出する。これにより、人体（手指）が検出領域２６Ｂに接触したＸ軸方向に関する位置を検出する。

次に、Ｙ軸方向における位置の検出もＸ軸方向と同様に行う。まず、第１の検出部１３ＢにおけるＹ軸方向の一側に配置された第３の電極２７ｃＢに所定の電圧を印加すると共に第４の電極２７ｄＢの電位を一定の値に固定する。これにより、検出領域２６Ｂには、Ｙ軸方向の一側から他側にかけて電位の傾斜が形成される。そして、人体（手指）が検出領域２６Ｂに接近又は接触することによる第３の電極２７ｃＢの電流変化を検出する。

そして、第４の電極２７ｄＢに所定の電圧を印加すると共に第３の電極２７ｃＢの電位を一定の値に固定する。そして、人体が検出領域２６Ｂに接近又は接触することによる第４の電極２７ｄＢの電流変化を検出する。制御部１６は、検出した第３の電極２７ｃＢの電流変化と第４の電極２７ｄＢの電流変化の比から、人体（手指）が接近又は接触した位置を検出する。これにより、人体（手指）が検出領域２６Ｂに接触したＹ軸方向に関する位置を検出する。その結果、人体（手指）が検出領域２６Ｂに接近又は接触したＸ軸方向とＹ軸方向という２軸方向の位置を検出することができる。

図９に示す第１の検出部１３Ｃは、図８に示す第１の検出部１３Ｂ及び図７に示す第１の検出部１３Ａと同様に、検出領域における互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向の位置を検出することができるタッチセンサである。この実施の例に係る第１の検出部１３Ｃは、複数のＸ電極３１Ｃと複数のＹ電極３２Ｃを有している。Ｘ電極３１Ｃは、Ｙ軸方向に沿って延びる直線状の導体である。複数のＸ電極３１Ｃは、互いに平行にＸ軸方向に所定の間隔を開けて配設されている。また、Ｙ電極３２Ｃは、Ｘ軸方向に沿って延びる直線状の導体である。複数のＹ電極３２Ｃは、互いに平行にＹ軸方向に所定の間隔を開けて配設されている。そして、この複数のＸ電極３１ＣとＹ電極３２Ｃは、検出領域２６Ｃ内で互いに直交している。更に、複数のＸ電極３１ＣとＹ電極３２Ｃは、接続端子２９Ｃを介して電流電圧変換部１７及び制御部１６と電気的に接続している。

この実施の例に係る第１の検出部１３Ｃの位置検出は、次のようにして行われる。まず、制御部１６から電流電圧変換部１７に電流を出力する。電流電圧変換部１７は、出力された電流を電圧に変換して、複数のＸ電極３１Ｃ及びＹ電極３２Ｃに所定の電圧を印加する。これにより、Ｘ電極３１ＣとＹ電極３２Ｃとの間には、所定の静電容量が生じる。そして、人体（手指）が検出領域２６Ｃに接近又は接触すると、人体（手指）が接近又は接触したＸ電極３１ＣとＹ電極３２Ｃとの間の静電容量が変化する。制御部１６は、この静電容量が変化したＸ電極３１ＣとＹ電極３２Ｃを特定し、その位置及び静電容量の変化の度合い等をもとに演算処理を実行して、人体（手指）が検出領域２６Ｃに接触した位置を検出する。

次に、第２の検出部１４の構成とその動作について図１０を参照して説明する。第２の検出部１４は、第１の検出部１３の裏面と対向する側の面に複数のループコイル２４が配置されており、この複数のループコイル２４は、送受信端子２３を介して制御部１６に接続されている。

図１０に示すように、第２の検出部１４は、例えば、Ｘ軸方向に並べて配置される４０本のループコイル２４Ｘ_１〜２４Ｘ_４０と、Ｙ軸方向に並べて配置される４０本のループコイル２４Ｙ_１〜２４Ｙ_４０とを有している。これらループコイル２４Ｘ_１〜２４Ｘ_４０及びループコイル２４Ｙ_１〜２４Ｙ_４０は、各々のループコイル２４を選択する電磁誘導検出部２３の選択回路１０６に接続されている。なお、この実施の形態では、ループコイル２４の数を４０本としたが、これに限定されるものではない。

制御部１６は、選択回路１０６、送受切替回路１０７、アンプ１０８、検波回路１０９、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１１０、サンプルホールド回路１１２を備えている。選択回路１０６は、送受切替回路１０７に接続されており、この送受切替回路１０７の受信側にアンプ１０８が接続されている。アンプ１０８は、検波回路１０９に接続されており、検波回路１０９がローパスフィルタ（ＬＰＦ）１１０を介してサンプルホールド回路１１２に接続されている。更に、サンプルホールド回路１１２は、アナログ／デジタル変換回路（ＡＤ変換回路）１１３に接続され、このアナログ／デジタル変換回路１１３はＣＰＵ（中央処理装置）１１４に接続されている。そして、ＣＰＵ１１４は、上述した選択回路１０６と、サンプルホールド回路１１２と、アナログ／デジタル変換回路１１３及び送受切替回路１０７にそれぞれ制御信号を供給している。

また、制御部１６は、周波数ｆ_０の交流信号を発生する発振器１１６と、交流信号を電流に変換する電流ドライバ１１７が設けられており、この電流ドライバ１１７が送受切替回路１０７の送信側に接続されている。即ち、ＣＰＵ１１４から供給される制御信号によって送受切替回路１０７の接点が送信側に切り替えられると、第２の検出部１４のループコイル２４Ｘ_１〜２４Ｘ_４０及びループコイル２４Ｙ_１〜２４Ｙ_４０から磁界が発生する。

そして、位置指示器２が入力部４に接近すると、位置指示器２に内蔵された共振回路が共振し、誘導電圧が発生する。その後、入力部４の第２の検出部１４は、ＣＰＵ１１４から供給される制御信号によって送受切替回路１０７の接点が受信側に切り替えられると、位置指示器２へ磁界が供給されなくなる。すると、受信時に発生した誘導電圧により位置指示器２に内蔵されたコイルから磁界が発生する。そして、第２の検出部１４がこの位置指示器２に内蔵されたコイルが発生した磁界を検出することで、位置指示器２の位置を検出するようになっている。なお、本例では、１つのループコイルで送信・受信を行っているが、Ｘ軸又はＹ軸の一方のループコイルを送信用として用い、他方を受信用に用いてもよい。また、受信用コイルとしてのループコイルに対して、送信コイルをその外周に配置した構造でもよい。

ここで、第１の検出部１３は、上記したように電極の電位の変化で指示した点の位置を検出している。そのため、第１の検出部１３は、駆動の際に常に電極に電位が印加されていることが好ましい。なお、本例では図４に示すように、制御部１６に信号の送信用の送信端子２１と、信号の受信用の受信端子２２が設けられている。これにより、第１の検出部１３を動作させる際には、送信端子２１により制御部１６から電流を電流電圧変換部１７に出力して第１の検出部１３に常に電圧を印加することができ、受信端子２２によって検出面の電流変化を検出することができる。その結果、第１の検出部１３における電流変化を即時検出することができ、第１の検出部１３による検出精度を高めることができる。

また、本例では、制御部１６に設けた送信端子２１及び受信端子２２の組み合わせを１つとしたが、送信端子２１及び受信端子２２の組み合わせは、２つ以上設けてもよい、ことは勿論である。

これに対し、第２の検出部１４は、上記したように、ループコイル２４に磁界を発生させることと置指示器２に発生した磁界の検出を周期的に切り換えて、位置を検出している。そして、第２の検出部１４が接続される送受信端子２３は、１つの端子で信号の送信用としての送信端子と信号の受信用としての受信端子の両方の役割を果たしている。

このような構成からなる位置検出装置１により、静電容量方式のタッチセンサ及び電磁誘導方式で入力操作を行うことが可能となり、操作性の向上を図ることができる。また、１つの制御部１６で、電圧で駆動する第１の検出部１３と電流で駆動する第２の検出部１４という２つの異なる駆動方式の検出部を制御している。その結果、図１４に示すような従来の位置検出装置と比べて制御部の数を削減することができ、コストの削減を図ることができる。更に、回路規模を小さくすることができると共に駆動時における電力の消費を軽減することもできる。

次に、図１１を参照して、第１の検出部１３と第２の検出部１４を制御するタイミングについて説明する。図１１は、第１の検出部１３及び第２の検出部１４の動作タイミングを説明するタイミングチャートである。図１１Ａは、入力部４に位置指示器２及び人体（手指）が接近又は接触していない状態（以下、「待機状態」という。）における位置検出装置１の動作状態を示すものである。図１１Ｂは、入力部４に位置指示器２が接近又は接触した状態（以下、「第１の状態」という。）における位置検出装置１の動作状態を示すものである。また、図１１Ｃは、入力部４に人体（手指）が接近又は接触した状態（以下、「第２の状態」という。）における位置検出装置１の動作状態を示すものである。

待機状態では、図１１Ａに示すように、制御部１６は、第１の検出部１３及び第２の検出部１４を、例えば、１／８秒間のうち４／１３３秒間駆動させて、入力部４に位置指示器２又は人体（手指）が接近しているか否かを検出する。このように、待機状態では、１／８秒間のうち４／１３３秒間だけ駆動しているため、位置検出装置１の待機電力を軽減を図ることができる。

詳しくは、まず制御部１６は、第２の検出部１４を３／１３３秒間駆動させて第２の検出部１４の検出領域全体を走査し、位置指示器２の先端が入力部４に接近しているか否かを検出する（Ｇ）。次に、制御部１６は、第１の検出部１３を１／１３３秒間駆動させて人体（手指）が入力部４に接近しているか否かを検出する。即ち、第１の検出部１３の検出領域２６を、Ｘ軸方向の一側から他側にかけて走査（Ｘ_０）すると共にＸ軸方向の他側から一側にかけて走査（Ｘ_１）して、Ｘ軸方向の検出をする。また、第１の検出部１３の検出領域２６を、Ｙ軸方向の一側から他側にかけて走査（Ｙ_０）すると共にＹ軸方向の他側から一側にかけて走査（Ｙ_１）して、Ｙ軸方向の検出をする。

そして、位置検出装置１は、この待機状態で、位置指示器２の接近又は接触を検出すると第１の状態になり、人体の接近又は接触を検出すると第２の状態になる。

図１１Ｂに示す第１の状態では、制御部１６は、第２の検出部１４を駆動させる。詳しくは、１／１３３秒周期で、第２の検出部１４の検出領域のＸ軸方向とＹ軸方向を走査し、位置指示器２の位置を検出する。そして、位置指示器２が入力部４から離れると待機状態に戻る。なお、位置指示器２で入力操作する場合に位置指示器２を把持する手が入力部４に接触するおそれがある。そのため、本例では、第１の状態で第１の検出部１３を、駆動させていない。これにより、位置指示器２で入力操作するときに、人体（手指）が入力部４に接近又は接触しても、その位置を検出されることがない。即ち、第１の状態からは、第２の状態へ移行しない。

また、図１１Ｃに示す第２の状態では、制御部１６は、まず第２の検出部１４を駆動させて第２の検出部１４を部分的に走査する（Ｇ_０）。次に、制御部１６は、第１の検出部１３を駆動させて人体（手指）が入力部４に接近しているか否かを検出する。即ち、第１の検出部１３の検出領域２６を、Ｘ軸方向の一側から他側にかけて走査（Ｘ_０）すると共にＸ軸方向の他側から一側にかけて走査（Ｘ_１）して、Ｘ軸方向の検出をする。また、第１の検出部１３の検出領域２６を、Ｙ軸方向の一側から他側にかけて走査（Ｙ_０）すると共にＹ軸方向の他側から一側にかけて走査（Ｙ_１）して、Ｙ軸方向の検出をする。このような動作を１／１２８秒間周期で行う。そして、人体が入力部４から離れると待機状態に戻り、位置指示器２の接近又は接触を検出すると第１の状態になる。

そして、第２の検出部１４は、検出領域を１２分割し、部分的に走査を行う（Ｇ_０〜Ｇ_１１）。即ち、第１の検出部１３を駆動させた後に、第２の検出部１４を駆動させて前回検出した領域とは異なる領域を部分的に走査する。なお、検出領域の分割は、検出領域の大きさや検出精度等に適宜設定されるものである。

ここで、位置指示器２で入力操作する場合、位置指示器２を把持する手が位置指示器２よりも先に入力部４に接触するおそれがある。そのため、本例では、第２の状態において第１の検出部１３だけでなく、第２の検出部１４を駆動させて、人体（手指）の位置を検出しながら位置指示器２の位置も検出している。そして、位置指示器２の接近を検出したときには、位置検出装置１は、第１の状態になり、第１の検出部１３の動作を停止させる。これにより、位置指示器２よりも先に位置指示器２を把持する手が入力部４に接触したときでも、位置指示器２の位置を正確に検出することができる。

また、本例では、第２の状態において第２の検出部１４を第１の検出部１３よりも先に駆動させた例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第１の検出部１３を駆動させた後に第２の検出部１４による検出領域２６の部分的な検出（Ｇ_０〜Ｇ_１１）を行ってもよい。または、第１の検出部１３におけるＸ軸方向の検出（Ｘ_０，Ｘ_１）とＹ軸方向の検出（Ｙ_０，Ｙ_１）の間に第２の検出部１４による検出領域２６の部分的な検出（Ｇ_０〜Ｇ_１１）を行ってもよい。

更に、第１の検出部１３及び第２の検出部１４を駆動させる時間は、上記に示したものに限定されるものではなく、入力部４の大きさや検出精度等により適宜設定されるものである。

また、入力部４における検出方法の切り替えは、上述したものに限定されるものではない。例えば、入力部４の検出方法を第１の検出部１３と第２の検出部１４とでユーザが任意に切り替えるための検出切替スイッチを設けてもよい。または、位置指示器２及び人体（手指）が入力部４に接近又は接触している領域毎で、検出方法を第１の検出部１３又は第２の検出部１４に切り替えてもよい。

なお、本例では、電流電圧変換部として抵抗器を用いた例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図１２に示す抵抗器３３と増幅器３４からなる電流電圧変換回路１７Ａを用いてもよい。この電流電圧変換回路１７Ａに電流Ｉが入力されると、帰還抵抗３３を通じてオペアンプ３４の出力側には電圧Ｖが発生する。そして、このオペアンプ３４の出力側に発生した電圧Ｖが第１の検出部１３に印加される。

次に、図１３を参照して本発明の位置検出装置の第２の実施形態の例を説明する。この図１３は、第２の実施形態の例に係る位置検出装置４０を示すブロック構成図である。
この図１３に示すように、第２の実施形態の例に係る位置検出装置４０は、第１の実施形態の例に係る位置検出装置１に、更に電圧で駆動するタッチセンサである第３の検出部４３を設けたものである。即ち、位置検出装置４０は、第１の検出部１３と、第２の検出部１４と、第１の検出部１３に接続している電流電圧変換部１７に加えて、第３の検出部４３と、この第３の検出部４３に接続する第２の電流電圧変換部４７を有している。

第３の検出部４３は、第１の検出部１３と同様に、例えば、静電容量方式又は抵抗膜方式からなる電圧で駆動するタッチセンサである。第３の検出部４３は、第２のアナログスイッチ４８を介して第２の電流電圧変換部４７に接続している。第２の電流電圧変換部４３は、電流電圧変換部１７と同様の構成を有している。そして、この第２の電流電圧変換部４７は、制御部４６から供給された電流を電圧に変換して第３の検出部４３に印加している。

また、制御部４６には、第３の検出部４３が接続する第２の送信端子５１と、第２の検出端子５２を有している。第２の送信端子５１は、電流電圧変換部４７を介して第３の検出部４３と接続しており、制御部４６からの信号を第３の検出部４３に送信している。即ち、第２の送信端子５１は、電流電圧変換部４７に電流を出力することで第３の検出部４３に電圧を印加している。第２の受信端子５２は、第３の検出部４３と接続しており、第３の検出部５３の電流変化の検出信号を受信している。

その他の構成は、前記第１の実施の形態にかかる位置検出装置１と同様であるため、同一の符号を付し且つそれらの説明は省略する。このような、構成を有する位置検出装置４０によっても、前述した第１の実施の形態にかかる位置検出装置１と同様の作用及び効果を得ることができる。

なお、本発明は前述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。また、筐体及び入力部の形状を四角形として説明したが、筐体及び入力部の形状は、円形、三角形、六角形、八角形等でもよいことは勿論である。更に、第１の検出部を静電容量方式のタッチセンサとして説明したが、抵抗膜方式のタッチセンサ等のその他各種の電圧駆動の検出方式を適用してもよいことは言うまでもない。

更に、本発明は、電流駆動の制御部に対して、電圧駆動のセンサを接続しているが、逆に電圧駆動の制御部に対して、電流駆動のセンサを接続することも考えられることは、言うまでもない。

本発明の位置検出装置の実施の形態を示す斜視図である。 本発明の位置検出装置の第１の実施形態の例に係る構成を示すブロック図である。 本発明の位置検出装置の第１の実施形態の例に係る回路構成を説明するためのブロック図である。 本発明の位置検出装置の第１の実施形態の例に係る制御部と第１の検出部及び第２の検出部の接続状態を説明するためのブロック図である。 本発明の位置検出装置の第１の実施形態の例に係る入力部を示す分解斜視図である。 本発明の位置検出装置に係る第１の検出部の一具体例を模式的に示す平面図である。 本発明の位置検出装置に係る第１の検出部の他の具体例を模式的に示す平面図である。 本発明の位置検出装置に係る第１の検出部の他の具体例を模式的に示す平面図である。 本発明の位置検出装置に係る第１の検出部の更に他の具体例を模式的に示す平面図である。 本発明の位置検出装置に係る第２の検出部の構成とその動作を説明するためのブロック構成図である。 本発明の位置検出装置に係る第１の検出部及び第２の検出部の動作タイミングを説明するタイミングチャートである。 本発明の位置検出装置に係る電流電圧変換部の他の具体例を示す説明図である。 本発明の位置検出装置の第２の実施形態の例に係る回路構成を説明するためのブロック図である。 従来の位置検出装置の回路構成を示すブロック図である。

符号の説明

１，４０…位置検出装置、 ２…位置指示器、 ４…入力部、 ５…筐体、 ６…開口部、１３…第１の検出部、 １４…第２の検出部、 １５…処理回路、 １６…制御部、 １７…電流電圧変換部、 ２１…送信端子（電圧印加端子）、 ２２…受信端子（検出端子）、 ２３…送受信端子、 ２６…検出領域 、２７ａ…第１の電極、 ２７ｂ…第２の電極、 ４３…第３の検出部、 ４７…第２の電流電圧変換部、 ５１…第２の送信端子（電圧印加端子）、 ５２…第２の受信端子（検出端子）

Claims (6)

1. 印加される電圧により電流変化を検出する第１の検出部と、
   少なくとも１つのコイルを有する位置指示器と、
   少なくとも１のループコイルが配置され、電流が流されることで磁界を発生させ、前記位置指示器と電磁結合により生じた磁界を検出する電磁誘導方式の第２の検出部と、
   前記第１の検出部及び前記第２の検出部に接続されており、電流を出力する制御部と、
   前記制御部から出力される前記電流を電圧に変換して前記第１の検出部に前記電圧を印加する電流電圧変換部と
   を備える位置検出装置。
2. 前記電流電圧変換部は、抵抗器である
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記制御部は、
   前記電流電圧変換部を介して前記第１の検出部に電圧を印加するための電圧印加端子と、
   前記第１の検出部の電流変化の検出信号を受信するための検出端子と、を有している
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
4. 前記第１の検出部は、静電容量方式センサである
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
5. 前記第１の検出部は、抵抗膜方式センサである
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
6. 入力手段から指示された座標位置を検出する位置検出用部品において、
   印加される電圧により電流変化を検出する第１の検出部と、
   少なくとも１のループコイルが配置され、電流が流されることで磁界を発生させ、前記入力手段の一つである位置指示器と電磁結合により生じた磁界を検出する電磁誘導方式の第２の検出部と、
   前記第１の検出部及び前記第２の検出部に接続されており、電流を出力する制御部と、
   前記制御部から出力される前記電流を電圧に変換して前記第１の検出部に前記電圧を印加する電流電圧変換部と
   を備える位置検出用部品。

Images