JP2011003036A - 指示体検出装置及び指示体検出方法 - Google Patents

指示体検出装置及び指示体検出方法 Download PDF

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Abstract

【課題】導体パターン上で、より高速に指示体の検出が可能となる指示体検出装置及び指示体検出方法を提供する。
【解決手段】指示体検出装置100は、導体パターン10と、符号列信号生成回路21と、信号検出回路31と、アナログ・デジタル変換回路32と、相関検出回路33と、メモリ回路とを備える構成とする。相関検出回路33は、アナログ・デジタル変換回路32から出力された、各ワードが複数ビットから成るワード列と符号列との相関値を求める。そして、求められた相関値に基づいて、指示体を検出するようにする。
【選択図】図1

Description

本発明は、指示体検出装置及び指示体検出方法に関し、より詳細には、静電結合方式により指示体を検出する指示体検出装置及び指示体検出方法に関する。
従来、タッチパネル等に用いられる指示体の位置検出の方式として、例えば、抵抗膜方式、静電結合方式(静電容量方式)等の種々のセンサー方式が提案されている。そのなかで、近年、静電結合方式の指示体検出装置の開発が盛んに行われている。
静電結合方式には、表面型(Surface Capacitive Type)と投影型(Projected Capacitive Type)の2種類の方式がある。表面型は、例えばATM(Automated Teller Machine:現金自動預入支払機)等に適用されており、投影型は、例えば携帯電話機等に適用されている。なお、両方式ともセンサー電極と指示体(例えば、指、静電ペン等)との間の静電結合状態の変化を検出して、指示体の位置を検出する。
投影型静電結合方式の指示体検出装置は、例えばガラスなどの透明基板や透明フィルム上に電極を所定パターンで形成して構成し、指示体が接近した際の指示体と電極との静電結合状態の変化を検出する。従来、このような方式の指示体検出装置に関しては、その構成を最適化するための様々な技術が提案されている(例えば、特許文献1−3を参照のこと)。なお、特許文献1には、直交拡散符号を用いた符号分割多重化方式を、マルチユーザタッチシステムに適用する技術が記載されている。特許文献2には、疑似ランダム信号を使用した座標入力装置が記載されている。また、特許文献3には、静電容量型座標装置で使用されるペンが記載されている。
さらに、従来、投影型静電結合方式を発展させたクロスポイント静電結合方式と呼ばれる方式の指示体検出装置が提案されている。ここで、クロスポイント静電結合方式の指示体検出装置の動作を、図面を参照しながら簡単に説明する。図84(a)及び(b)に、クロスポイント静電結合方式の指示体検出装置におけるセンサ部近傍の概略構成及び出力信号波形をそれぞれ示す。
一般に、センサ部600は、複数の送信導体602からなる送信導体群601と、複数の受信導体604からなる受信導体群603とを備える。なお、送信導体群601と、受信導体群603との間には絶縁層が形成される。送信導体602は、所定方向(図84(a)中のX方向)に延在した所定の形状を有する導体であり、複数の送信導体602は、互いに所定間隔離して並列配置される。また、受信導体604は、送信導体602の延在方向に交差する方向(図84(a)中のY方向)に延在した所定の形状を有する導体であり、複数の受信導体604は、互いに所定間隔離して並列配置される。
このような構成のセンサ部600では、所定の送信導体602に所定の信号を供給し、その所定の送信導体602と、受信導体604との交差点(以下、クロスポイントという)に流れる電流の変化を各クロスポイントで検出する。センサ部600上において、指等の指示体610が置かれている位置では、電流が指示体610を介して分流され、受信導体604に流入する電流が変化する。それゆえ、電流が変化するクロスポイントを検出することにより、指示体610の位置を検出することができる。また、クロスポイント静電結合方式の指示体検出装置では、図84(a)及び(b)に示すように、センサ部600上に複数のクロスポイントが形成されるので、同時的に指示体の多点検出が可能になる。
ここで、より具体的に、クロスポイント静電結合方式の位置検出の原理を説明する。例えば、いま、図84(a)に示すように、送信導体Yに所定の信号を供給し、送信導体Y上での指示体610(例えば指)の指示位置を検出する例を考える。送信導体Yに信号を供給した状態で、まず、受信導体X及びXに流れる電流の差を差動増幅器605を介して検出する。次いで、所定時間経過後、受信導体をX及びXに切替えて、両受信導体間の電流差を検出する。この動作を受信導体Xまで繰り返す。
この際、送信導体Y上の各クロスポイントの位置における差動増幅器605の出力信号のレベル変化を求める。その特性を示したのが図84(b)である。図84(b)の特性は、受信導体X〜Xが時間的に順次選択されて差動増幅器605に接続されて出力された検出信号を示す。なお、図84(b)中の破線で示す特性は、差動増幅器605から出力される信号のレベル変化を示しており、実線の特性は差動増幅器605の出力信号の積分値の変化を示している。
図84(a)及び(b)に示す例において、送信導体Y上では受信導体X及びXM−5とのクロスポイント付近に指示体610(指)が置かれているので、このクロスポイント付近に流れる電流が変化する。それゆえ、図84(b)に示す例では、送信導体Y上の受信導体X及びXM−5のクロスポイント付近に対応する位置で、差動増幅器605の出力信号が変化し、その積分値が変化する。この積分値の変化に基づいて、指示体610の位置を検出することができる。従来の指示体検出装置では、上述のような検出を送信導体602を1本毎に切り替えながら行う。
特開2003−22158号公報 特開平9−222947号公報 特開平10−161795号公報
上述のような従来のクロスポイント静電結合方式の指示体検出装置では、各クロスポイント毎に指示体の位置検出処理を行うので、全クロスポイントに対する検出時間が長くなるという問題がある。例えば、64本の送信導体及び128本の受信導体を備えるセンサ部において、各クロスポイントでの検出処理時間を256μsecとすると、全クロスポイント(8192個)で約2secの検出時間がかかることとなり実用的ではない。
上記問題に鑑み、本発明は、指示体をより高速に検出することができるクロスポイント静電結合方式の指示体検出装置及び指示体検出方法を提供することを目的とする。
上記問題を解決するために、本発明の指示体検出装置は、導体パターンと、符号列信号生成回路と、信号検出回路と、アナログ・デジタル変換回路と、相関検出回路と、メモリ回路とを備え、メモリ回路に記憶された相関値に基づいて、導体パターン上の指示体を検出するようにした。なお、本発明の指示体検出装置を構成する各部の構成及び機能は次の通りとした。導体パターンは、第1の方向に配置された複数の第1導体と、第1の方向に対して交差する方向に配置された複数の第2導体とからなる。符号列信号生成回路は、直交性を備え且つ互いに位相の異なる1あるいは複数の符号列に基づいて生成された複数の信号のそれぞれを、第1導体に供給する。信号検出回路は、複数の第2導体に接続され、導体パターンと指示体との間の静電容量の変化に対応した信号を検出する。アナログ・デジタル変換回路は、信号検出回路から出力された信号を1ワードが複数ビットから成るデジタル信号に変換する。相関検出回路は、アナログ・デジタル変換回路から出力された、各ワードが複数ビットから成るワード列と符号列との相関値を求める。そして、メモリ回路は、相関検出回路から出力された相関値を記憶する。
なお、本明細書でいう「直交性を備える符号列に基づいて生成された信号」とは、該信号が、符号列そのものである場合だけでなく、符号列に対して例えば変調等の所定の処理を施した信号も含む意味である。
また、本発明の指示体検出方法は、次のような手順で行う。まず、第1の方向に配置された複数の第1導体と、第1の方向に対して交差する方向に配置された複数の第2導体とからなる導体パターンにおける、複数の第1導体に直交性を備え且つ互いに位相の異なる1あるいは複数の符号列に基づいて生成された複数の信号のそれぞれを供給する。次いで、導体パターンと指示体との間の静電容量の変化に対応した信号を検出する。次いで、検出した信号を1ワードが複数ビットから成るデジタル信号に変換する。次いで、変換されたデジタル信号と、符号列との相関値を求める。次いで、相関値を記憶する。そして、記憶された相関値に基づいて指示体の存在およびその指示位置を検出する。
本発明では、直交性を備え且つ互いに位相の異なる1あるいは複数の符号列に基づいて生成された複数の信号を複数の送信導体のそれぞれに同時に供給して、導体パターン上の指示体の存在およびその指示位置を検出する。すなわち、複数のクロスポイントに対して同時に指示体の検出処理を行うことができる。それゆえ、本発明によれば、クロスポイント静電結合方式の指示体検出装置において、より高速に指示体の存在およびその指示位置を検出することができる。
第1の実施形態に係る指示体検出装置の概略ブロック構成図である。 第1の実施形態に係る指示体検出装置のセンサ部の概略断面図である。 第1の実施形態に係る指示体検出装置の拡散符号供給回路の概略構成図である。 第1の実施形態に係る指示体検出装置のI/V変換回路及びA/D変換器の概略構成図である。 第1の実施形態に係る指示体検出装置の信号検出回路の別の構成例である。 第1の実施形態に係る指示体検出装置における相関回路の概略構成図である。 第1の実施形態に係る指示体検出装置の相関器のブロック構成図である。 第1の実施形態に係る指示体検出装置の位置検出回路の概略構成図である。 図9(a)〜(g)は、第1の実施形態に係る指示体検出装置の各部の動作を説明するためのタイムチャートである。 第1の実施形態に係る指示体検出装置における位置検出の原理を説明するための図である。 図11(a)は、受信導体Y124で検出される信号波形であり、図11(b)は、拡散符号の波形であり、図11(c)は、送信導体Yに供給される拡散符号に対する相関特性である。 センサ部上に指示体が存在しない場合の相関器の出力信号波形である。 第1の実施形態に係る指示体検出装置における位置検出の原理を説明するための図である。 図14(a)は、センサ部上に指示体が存在しない場合の送信導体及び受信導体間の静電結合状態を示す図であり、図14(b)は、センサ部上に指示体が存在する場合の送信導体及び受信導体間の静電結合状態を示す図である。 センサ部上に指示体が存在する場合の相関器の出力信号波形である。 第1の実施形態に係る指示体検出装置における位置検出の原理を説明するための図である。 センサ部上に指示体が存在する場合の相関器の出力信号波形である。 第1の実施形態に係る指示体検出装置における位置検出の処理手順を示すフローチャートである。 変形例1の指示体検出装置の概略ブロック構成図である。 図20(a)は、第2の実施形態におけるPSK変調前の拡散符号の波形であり、図20(b)は、PSK変調後の信号波形である。 第2の実施形態の拡散符号供給回路の概略構成図である。 第2の実施形態の相関回路のブロック構成図である。 変形例2の拡散符号供給回路の概略構成図である。 図24(a)は、第3の実施形態におけるFSK変調前の拡散符号の波形であり、図24(b)は、FSK変調後の信号波形である。 第3の実施形態に係る拡散符号供給回路のブロック構成図である。 第3の実施形態の相関回路のブロック構成図である。 図27(a)及び(b)は、変形例3の指示体検出装置における送信導体に供給する拡散符号の送信シーケンスの様子を示す図である。 変形例3の送信部のブロック構成図である。 変形例4の指示体検出装置における送信部の概略構成図である。 第4の実施形態の指示体検出装置の概略ブロック構成図である。 第4の実施形態の拡散符号供給回路の概略構成図である。 第4の実施形態の送信導体選択回路の概略構成図である。 第4の実施形態の送信導体選択回路における送信導体の切替え動作の様子を示す図である。 送信導体選択回路における送信導体の別の切替え動作の様子を示す図である。 第4の実施形態の受信導体選択回路及び信号検出回路の概略構成図である。 第4の実施形態の受信導体選択回路における受信導体の切替え動作の様子を示す図である。 第4の実施形態に係る指示体検出装置の信号検出回路の別の構成例である。 第4の実施形態の相関回路の概略構成図である。 第4の実施形態に係る指示体検出装置における位置検出の処理手順を示すフローチャートである。 変形例5の指示体検出装置の概略ブロック構成図である。 変形例6の送信導体選択回路における送信導体の切替え動作の様子を示す図である。 変形例6の送信導体選択回路の概略構成図である。 変形例6の送信導体選択回路における送信導体の別の切替え動作の様子を示す図である。 変形例7の受信導体選択回路における受信導体の切替え動作の様子を示す図である。 変形例7の受信導体選択回路の概略構成図である。 変形例8のセンサ部の概略断面図である。 変形例9のセンサ部の概略断面図である。 変形例10における送信導体の導体形状を示す図である。 変形例11における送信導体の導体形状を示す図である。 変形例12のセンサ部の概略構成図である。 図51(a)は、変形例12のセンサ部における送信導体側の透明電極膜の配置を示す図であり、図51(b)は、受信導体側の透明電極膜の配置を示す図である。 変形例13のセンサ部の概略構成図である。 変形例14の受信部における信号の検出形態を示す図である。 変形例15の受信部における信号の検出形態を示す図である。 変形例16の拡散符号供給回路の概略構成図である。 変形例16における送信部の拡散符号の供給形態と受信部の信号の検出形態との関係を示す模式図である。 図57(a)及び(b)は、変形例16における送信導体の切替え動作の様子を示す図である。 図58(a)〜(c)は、変形例16における送信導体の別の切替え動作の様子を示す図である。 変形例17の拡散符号供給回路の概略構成図である。 変形例18の拡散符号供給回路の概略構成図である。 変形例19における送信部の拡散符号の供給形態と受信部の信号の検出形態との関係を示す模式図である。 変形例20における送信部の拡散符号の供給形態と受信部の信号の検出形態との関係を示す模式図である。 変形例21における送信部の拡散符号の供給形態と受信部の信号の検出形態との関係を示す模式図である。 変形例21における送信部の拡散符号の供給形態と受信部の信号の検出形態との別の関係を示す模式図である。 変形例22における送信部の拡散符号の供給形態と受信部の信号の検出形態との関係を示す模式図である。 変形例22における送信部の拡散符号の供給形態と受信部の信号の検出形態との別の関係を示す模式図である。 変形例23において、指示体がホバーリング状態にない場合の送信部の拡散符号の供給形態と受信部の信号の検出形態との関係を示す模式図である。 変形例23において、指示体がホバーリング状態にある場合の送信部の拡散符号の供給形態と受信部の信号の検出形態との関係を示す模式図である。 図69(a)及び(b)は、変形例24におけるホバーリング状態の識別原理を説明するための図である。 図70(a)及び(b)は、変形例24におけるホバーリング状態の識別原理を説明するための図である。 変形例24におけるホバーリング状態の識別原理を説明するための図である。 変形例26において、位置検出時の検出面における検出レベル分布のアパーチャ比の調整方法を説明するための図である。 変形例26において、位置検出時の検出面における検出レベル分布のアパーチャ比の調整方法を説明するための図である。 変形例27の指示体検出装置の概略ブロック構成図である。 図75(a)は、拡散符号を送信導体の片側から供給した場合の様子を示す図であり、図75(b)は、その場合における受信導体の位置と、検出信号のレベル及び位相遅れの比(レベル/位相)との関係を示す図である。 図76(a)は、変形例28において、拡散符号を送信導体の両側から供給した場合の様子を示す図であり、図76(b)は、その場合における受信導体の位置と、検出信号のレベル及び位相遅れの比(レベル/位相)との関係を示す図である。 変形例29の指示体検出装置における受信ゲイン値設定回路のブロック構成図である。 変形例29の絶対値検波回路の概略構成図である。 変形例30において、指示体の指示圧を求める原理を説明するための図である。 変形例30において、指示体の指示圧を求める原理を説明するための図である。 変形例30において、指示体の指示圧を求める原理を説明するための図である。 変形例31の指示体検出装置の概略構成図である。 変形例31の指示体検出装置の別の概略構成図である。 図84(a)は、従来のクロスポイント静電結合方式の指示体検出装置の概略構成図であり、図84(b)は、出力信号波形図である。
以下、本発明の指示体検出装置及び指示体検出方法の実施形態を、図面を参照しながら、以下の順で説明する。なお、以下の実施形態では、指示体検出装置を例に挙げて説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
1.第1の実施形態:基本構成例
2.第2の実施形態:PSK変調された拡散符号を用いる構成例
3.第3の実施形態:FSK変調された拡散符号を用いる構成例
4.第4の実施形態:送信導体群及び受信導体群をエリア分割する構成例
<1.第1の実施形態>
第1の実施形態では、本発明の指示体検出装置及び指示体検出方法の基本構成例を説明する。なお、本発明の位置検出方式は、センサ部の送信導体及び受信導体間の静電結合状態の変化に基づいて指示体の位置を検出する静電結合方式を採用する。また、本実施形態では、全ての送信導体に拡散符号(符号列)を同時に供給し、それぞれの受信導体で同時に信号検出を行う構成例について説明する。
[指示体検出装置の構成]
図1に、第1の実施形態に係る指示体検出装置の概略構成を示す。指示体検出装置100は、主に、センサ部10(導体パターン)と、送信部20と、受信部30と、位置検出回路34と、拡散符号生成回路40と、制御回路50とで構成される。以下、各部の構成について説明する。
まず、センサ部10の構成を図1及び2を参照しながら説明する。なお、図2は、センサ部10の概略断面図であり、図1中センサ部10のX方向から見た断面図である。センサ部10は、第1ガラス基板15と、複数の送信導体12(第1導体)からなる送信導体群11と、複数の受信導体14(第2導体)からなる受信導体群13と、スペーサ16と、第2ガラス基板17とを備える。そして、送信導体群11(送信導体12)、スペーサ16、受信導体群13(受信導体14)及び第2ガラス基板17が、第1ガラス基板15上に配置される。
なお、本実施形態では、指や静電ペン等の指示体(被検出体)の検出面は、第2ガラス基板17側の表面になる。また、本実施形態では、第1ガラス基板15及び第2ガラス基板17の代わりに、合成樹脂等からなるシート状(フィルム状)基材を用いてもよい。
送信導体12及び受信導体14は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)膜からなる透明電極膜、あるいは銅箔等で形成される。送信導体12の電極パターンは、例えば、次のように形成することができる。まず、上述した材料等で形成された電極膜を、例えば、スパッタ法、蒸着法、塗布法等により第1ガラス基板15上に形成する。次いで、形成した電極膜をエッチングして、所定の電極パターンを形成する。受信導体14の電極パターンも同様にして第2ガラス基板17上に形成することができる。
また、送信導体12及び受信導体14を銅箔で形成する場合には、銅粒子を含むインクをガラス板等上に吹き付けて所定の電極パターンを形成することもできる。
なお、送信導体12及び受信導体14の形状に関しては、例えば直線状(ライン形状)導体で形成することができる。また、送信導体12の形状に関してはダイヤモンド形状、直線パターンなどがある。なお、受信導体14の幅より広くすることが好ましい。
スペーサ16は、例えば、PVB(ポリビニルブチラール)、EVA(エチレン酢酸ビニルコポリマー)、アクリル系樹脂等の合成樹脂で形成することができる。また、スペーサ16は、高屈折率(高誘電率)のシリコン樹脂等で構成することもできる。この場合、スペーサ16での視差を抑制することができ光学特性が改善される。
スペーサ16を合成樹脂で形成する場合、例えば、次のようにして形成することができる。まず、プラスチックシートを送信導体12及び受信導体14間を挟み込む。次いで、導体間を真空引きしながら加圧及び加熱してスペーサ16を形成する。また、例えば、液体状の合成樹脂を送信導体12及び受信導体14間に流し込み、その後、合成樹脂を固化してスペーサ16を形成してもよい。
送信導体群11は、所定方向(図1中のX方向)に延在した複数の送信導体12から構成される。そして、複数の送信導体12は、図1中のY方向(第1の方向)に、互いに所定間隔離して並列配置される。また、受信導体群13は、送信導体12の延在方向に交差する方向に延在した複数の受信導体14から構成される。そして、複数の受信導体14は、図1中のX方向に、互いに所定間隔離して並列配置される。
なお、本実施形態では、送信導体12の延在方向と受信導体14の延在方向とが直交する例を説明するが、本発明はこれに限定されない。両導体の延在方向が必ずしも直交する必要はなく、位置検出のためのクロスポイントが生成されるように、送信導体12の延在方向と受信導体14の延在方向とが交差していればよい。
本実施形態では、送信導体12の本数を64本とし、受信導体14の本数を128本とする。また、本実施形態では、送信導体12及び受信導体14の配置間隔(ピッチ)は、ともに3.2mmとする。ただし、本発明はこれに限定されず、送信導体12及び受信導体14の本数及びピッチは、センサ部10のサイズや必要とする検出精度等に応じて適宜設定される。
また、図1の例では、送信導体群11において、受信部30が接続される側の送信導体12からそのインデックスnを「1」〜「64」とし、以下では、適宜、各インデックスnに対応する送信導体12を送信導体Yとも記す。また、図1の例では、受信導体群13において、送信部20が接続される側に対して遠い側の受信導体14からそのインデックスmを「1」〜「128」とし、以下では、適宜、各インデックスmに対応する受信導体14を受信導体Xとも記す。
送信部20は、主に、送信導体群11に所定チップ長の直交符号を供給する。この例では、直交符号の一例として拡散符号(符号列)が採用されており、拡散符号(符号列)を供給する拡散符号供給回路21(符号列信号生成回路)で構成される。なお、後述するように、本実施形態では、63チップ長の拡散符号を送信導体群11に供給する。
図3に、拡散符号供給回路21の概略構成、並びに、拡散符号供給回路21と拡散符号生成回路40、制御回路50及び送信導体群11との接続関係を示す。拡散符号供給回路21は、シフトレジスタ22と、補償信号生成回路23とを備える。シフトレジスタ22は、並列(パラレル)入出力型のシフトレジスタであり、本実施形態では63個のフリップフロップ22a(レジスタ)が多段接続されて構成される。
各フリップフロップ22aは、制御回路50に接続され、制御回路50から供給される送信ロード信号Stload及びクロック信号Sclkによりその動作が制御される。送信ロード信号Stloadは、拡散符号生成回路40から出力される63ビット(チップ)の拡散符号をシフトレジスタ22に入力するタイミングを制御する信号であり、本実施形態では、後述するように、63ビット(チップ)のデータが、送信ロード信号Stloadの入力に基づいて、各フリップフロップ22aに同時に入力される。クロック信号Sclkは、1チップ周期のクロック信号である。
各フリップフロップ22aは、保持された1チップ長の信号(符号)をクロック信号Sclkをトリガーとして1チップ周期毎に次段のフリップフロップ22aにシフトする。また、各フリップフロップ22aの出力端子は対応する送信導体12に接続されており、各フリップフロップ22aが保持した1チップ長の信号を次段のフリップフロップ22aにシフトする際に、その信号を対応する送信導体12に出力する。なお、CDMAを採用した無線通信世界では一般的にはチップという表現が見受けられる。また、最終段のフリップフロップ22a(Dt63)の出力信号は、初段のフリップフロップ22a(Dt)に供給される構成を備えることで、63ビットから成る符号列が巡回的に使用される。
なお、図3の例では、拡散符号生成回路40から出力される拡散符号の1チップ目の符号PN〜63チップ目の符号PN63がそれぞれ入力されるフリップフロップ22aのインデックスiをそれぞれ「1」〜「63」とし、以下では、適宜、インデックスiに対応するフリップフロップ22aをDtとも記す。
補償信号生成回路23は、指示体がセンサ部10上に存在しない場合に、各受信導体14で検出される電流が均衡(例えば零)するように調整するための補償信号(補償用信号)を生成し、所定の送信導体12にその補償信号を出力する。本実施形態では、補償信号生成回路23の出力端子を受信部30の接続位置に対し最も遠い位置に配置された送信導体12、すなわち、送信導体Y64に接続する。このような補償信号を送信導体12の一つに出力する理由は、次の通りである。
送信導体12に供給される拡散符号のチップ長は、後述するように、奇数(4N−1:Nは2以上の整数)であり、拡散符号の1チップ毎のレベル状態(HighまたはLow)の信号値を足し合わせると、Lowレベル状態の信号値になるという性質を有する。それゆえ、拡散符号の符号長(チップ数)と同じ本数の送信導体12のそれぞれに、位相を1チップ長分ずらした拡散符号を供給した場合、補償信号を供給しないとすれば受信導体14から出力される電流値は、Lowレベル状態の信号値に対応した値となる。
そこで、本実施形態では、拡散符号が供給されない送信導体12(送信導体Y64)に、各受信導体14から出力される電流値の総和が零となるような補償信号を送信導体Y64に供給する。具体的には、Highレベル状態の信号値に対応した補償信号を送信導体Y64に供給する。これにより、受信の際に生じ得る検出レベルのオフセットを補償することができる。従って、指示体がセンサ部10上に存在する場合、指示体の位置における電流の変動量に対応した信号を首尾良く検出することができ、指示体の検出感度が高くすることができる。なお、本実施形態の位置検出の詳細な原理は後で詳述する。
拡散符号供給回路21を上述のような構成にすることにより、フリップフロップDtからDt63に向かって1チップ長ずつ位相のずれた拡散符号が送信導体Y〜Y63に供給される。換言すれば、送信導体Y、Y、…、Y63には、それぞれ、同位相(Ph)、1チップの位相差(Ph)、…、62チップの位相差(Ph63)有する拡散符号が供給される。
なお、送信導体12が63本で構成されている場合には、補償信号を送信導体12に供給せず、後述する信号検出回路31に直接入力する。また、拡散符号の符号長(チップ長)が送信導体12の本数より大きい場合には、送信導体12に供給されない拡散符号及び補償信号は、後述する信号検出回路31に直接入力する。
拡散符号生成回路40は、チップ長が4N−1(Nは2以上の整数)の拡散符号を生成する。本実施形態では、拡散符号生成回路40は、チップ長が「63」の拡散符号を生成する。なお、拡散符号生成回路40で生成する拡散符号のチップ数は、送信導体12の本数や、後述する送信導体群11のエリア分割数等に応じて適宜設定される。なお、通常は、拡散符号のチップ長は、拡散符号が供給される送信導体12の本数と同数あるいはそれ以上の値に設定される。これは、拡散符号が供給される送信導体12のそれぞれの導体間で位相が同じ拡散符号が存在しないようにするためである。
また、拡散符号生成回路40の出力端子は、図3に示すように、拡散符号供給回路21内の各フリップフロップ22aに接続される。そして、拡散符号生成回路40で生成した拡散符号の1チップ目の符号PNから63チップ目の符号PN63が送信ロード信号Stloadの入力タイミングにてそれぞれフリップフロップDt〜Dt63の入力端子にそれぞれ同時的に供給される。
図1に戻り、受信部30は、信号検出回路31と、A/D(Analog to Digital)変換回路32(アナログ・デジタル変換回路)と、相関値算出回路33とを備える。
信号検出回路31は、受信導体14から出力された電流信号を取得し、その電流信号を電圧信号に変換するとともに増幅する。信号検出回路31は、例えば受信導体14と同数のI/V(電流/電圧)変換回路を備える。図4に、I/V変換回路の回路構成を示す。I/V変換回路31aは、1入力1出力の増幅器31b(オペアンプ:Operational Amplifier)と、コンデンサ31cと、抵抗31dとを並列接続して構成する。
なお、本実施形態では、上述のように、信号検出回路31内に受信導体14と同数のI/V変換回路31aを設ける例を説明したが、本発明はこれに限定されない。図5に、信号検出回路31の別の構成例を示す。図5に示す例では、信号検出回路31内に、スイッチ等からなる時分割動作する受信導体選択回路31fをI/V変換回路31aと受信導体群13との間に設ける。図5に示す信号検出回路31では、受信導体選択回路31fで所定時間毎に受信導体14を順次切替えてI/V変換回路31aに選択的に接続する。信号検出回路31を、このような構成にすると、受信部30内には、I/V変換回路31a及びそれより後段に配置される後述の回路群を共有できる。それゆえ、この場合には受信部30の回路構成がより簡易になる。
図1におけるA/D変換回路32は、信号検出回路31に接続され、信号検出回路31から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。A/D変換回路32は、例えば受信導体14と同数のA/D変換器32aで構成される。図4に示すように、各A/D変換器32aの入力端子は信号検出回路31内の対応する一つのI/V変換回路31aの出力端子に接続される。なお、A/D変換器32aの入力端子は、複数のI/V変換回路31aの出力端子にスイッチなどの切替回路を介して選択的に接続されてもよい。この構成によれば、A/D変換器32aを時分割動作させることで、A/D変換器32aを共用することもできる。
また、本実施形態のA/D変換器32aは、I/V変換回路31aから出力された信号を1ワードが複数ビット(例えば10ビット等)から成るデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器である。
図1における相関値算出回路33は、A/D変換回路32に接続され、A/D変換回路32からの出力信号と、拡散符号生成回路40で生成される拡散符号と同じ拡散符号の相関値を算出する。相関値算出回路33は、受信導体14と同数の相関回路(相関検出回路)と、相関値記憶回路(メモリ回路)とで構成される。そして、図4あるいは図5に示すように、各相関回路の入力端子は、A/D変換回路32内の対応する一つのA/D変換器32aの出力端子に接続される。
図6に、相関回路及び相関値記憶回路の構成、並びに、それらの回路とI/V変換回路31a、A/D変換器32a、拡散符号生成回路40、制御回路50との接続関係を示す。相関値記憶回路33mは、相関回路33aの出力端子に接続される。
相関回路33aは、A/D変換器32aから出力されたデジタル信号と、拡散符号生成回路40から出力される拡散符号と同じ符号を用いて相関値を算出して出力する。
相関回路33aは、主に、第1のシフトレジスタ33bと、第2のシフトレジスタ33dと、相関器33fとで構成される。
なお、図6の例では、第2のシフトレジスタ33d内において、A/D変換器32a側に最も近い位置のフリップフロップ33eから最も遠い位置のフリップフロップ33eのインデックスをそれぞれ「1」〜「63」する。そして、以下では、適宜、インデックスiに対応するフリップフロップ33eをDrとも記す。
第1のシフトレジスタ33bは、A/D変換器32aから出力される1ワードが複数ビットから構成されているワードが順次供給される、直列(シリアル)入力型のシフトレジスタであり、複数のフリップフロップ33cを多段接続して構成される。なお、本実施形態では、第1のシフトレジスタ33bは、拡散符号の符号長と同数、すなわち63個のフリップフロップ33cを多段接続して構成される。
また、各フリップフロップ33cには、マルチビット、例えば1ワードが10ビットで構成される情報を保持できるフリップフロップを用いる。各フリップフロップ33cは、制御回路50から供給される1チップ周期のクロック信号Sclkによりその動作が制御される。そして、各フリップフロップ33cは、保持する1チップ毎の信号を1チップ周期毎に、次段のフリップフロップ33cに出力する。
第2のシフトレジスタ33dは、並列(パラレル)入力型のシフトレジスタであり、複数のフリップフロップ33eを多段接続して構成される。なお、本実施形態では、第2のシフトレジスタ33dを、拡散符号の符号長と同数、すなわち63個のフリップフロップ33eを多段接続して構成する。
また、各フリップフロップ33eには、フリップフロップ33cと同様に、マルチビット、例えば1ワードが10ビットで構成される情報を保持できるフリップフロップを用いる。各フリップフロップ33eは、制御回路50から供給される受信ロード信号Srload及びクロック信号Sclkによりその動作が制御される。受信ロード信号Srloadは、第1のシフトレジスタ33bから出力される信号を第2のシフトレジスタ33dに入力するタイミングを制御する信号であり、本実施形態では、後述するように64チップ周期で受信ロード信号Srloadが各フリップフロップ33eに入力される。すなわち、第2のシフトレジスタ33dは、受信ロード信号Srloadに対応して、第1のシフトレジスタ33bを構成する各フリップフロップ33cの出力される拡散符号の符号長(63チップ)に対応した63ワードのデータを並列データとして受信し保持する。また、クロック信号Sclkは、1チップ周期のクロック信号である。
また、各フリップフロップ33eの出力端子は、次段のフリップフロップ33e及び後述する相関器33f内の対応する積算器33gに接続されている。各フリップフロップ33eは、保持した信号を1チップ周期毎に次段のフリップフロップ33eにシフトすると共に、相関器33f内の対応する積算器33gに出力する。また、第2のシフトレジスタ33dを構成する最終段のシフトレジスタDr63から出力される信号は初段のシフトレジスタDrに帰還する構成を有している。すなわち、A/D変換器32aから出力される各ワードが順次第1のシフトレジスタ33bに供給される。拡散符号の符号長に対応したワード数が第1のシフトレジスタ33bに保持されると、受信ロード信号Srloadに対応して第1のシフトレジスタ33bに保持された63ワードの信号が第2のシフトレジスタ33dに同時的に転送される。第2のシフトレジスタ33dに保持されたデータは、相関器33fにて、拡散符号生成回路40から出力される拡散符号との相関処理が行われる。なお、相関器33fに供給されたクロック信号Sclkに基づいて、第2のシフトレジスタ33dから供給される拡散符号と拡散符号生成回路40から出力される拡散符号と同じ拡散符号との間で互いの符号パターンが1チップ単位で順次シフトされることで両者の相関が求められる。この構成を備えることで、A/D変換器32aから出力される各ワードを順次第1のシフトレジスタ33bへ保持できるとともに、第2のシフトレジスタ33dは第1のシフトレジスタ33bへのデータ保持動作とは独立して相関演算を行うことができる。
本実施形態では、上述のように、シフトレジスタを2段構成にする。これにより、第2のシフトレジスタ33dに保持された情報を用いて相関値を算出する処理と、相関値算出に必要な検出信号を第1のシフトレジスタ33bに取り込む処理を独立させることができる。すなわち、上述のようにシフトレジスタを2段構成にすることにより、高速に、かつ拡張性を備えた位置検出が可能になる。
また、図7に、相関器33fの概略構成を示す。相関器33fは、主に、複数の積算器33gと、加算器33hとで構成される。本実施形態では、拡散符号の符号長と同数、すなわち、63個の積算器33gを用いる。そして、各積算器33gは、図6に示す第2のシフトレジスタ33d内の対応する各フリップフロップ33eの出力端子に接続される。なお図7の例では、フリップフロップDr〜Dr63からそれぞれ出力される信号PS〜PS63が入力される積算器33gをそれぞれ、積算器I〜I63と記す。また、積算器I〜I63には、拡散符号生成回路40で生成された拡散符号(PN〜PN63)を構成する1チップ目の符号PN〜63チップ目の符号PN63がそれぞれ並列入力される。そして、積算器I〜I63は、例えば拡散符号生成回路40から出力される1チップ目の符号PN〜63チップ目の符号PN63と、第2のシフトレジスタ33dから出力される信号PS〜PS63とをそれぞれ積算する。
積算器33gの動作をより具体的にすると、例えばi段目の積算器Iにおいて、入力される拡散符号のiチップ目の符号PNがHighレベルの符号であれば、第2のシフトレジスタ33dの出力信号PSに「+1」を掛け合わせる。この場合、積算器Iは、第2のシフトレジスタ33dの出力信号PSをそのまま出力する。一方、i段目の積算器Iにおいて、入力される拡散符号のiチップ目の符号PNがLowレベルの符号であれば、第2のシフトレジスタ33dの出力信号PSに「−1」を掛け合わせる。この場合、積算器Iは、第2のシフトレジスタ33dの出力信号PSの2の補数を取って出力する。
加算器33hは、複数の積算器33gからの出力信号を加算して、その値を相関値として相関値記憶回路33mに出力する。第2のシフトレジスタ33dから相関器33fに入力される複数の信号PS〜PS63からなる信号列のレベルパターンが、拡散符号の符号パターンと一致した際には、各積算器Iから同じ極性の信号が出力されるので、この場合に加算器33hから出力される相関値が最大あるいは最小となる。
なお、本実施形態では、第2のシフトレジスタ33dから相関器33fに入力される各信号は1ワードがマルチビット(例えば10ビット)である信号であるため、相関値もマルチビットで処理される。従って、相関値の最大値及び最小値だけでなく、その中間値を求めることができる。この場合、後述する補間処理により、クロスポイント以外の位置での相関値を精緻に計算することができ、より精度の高い位置検出が可能になる。
相関値記憶回路33mは、RAM(Random Access Memory)等で構成され、相関回路33aから出力された相関値を記憶する。また、相関値記憶回路33mでは、入力された各クロスポイントにおける相関値がセンサ部10全面に対応してマッピングされ、相関値の空間分布(マッピングデータ)が生成される。
図8に、図1に示す位置検出回路34の概略構成を示す。位置検出回路34は、主に、補間処理回路34aと、位置算出回路34bとで構成される。
補間処理回路34aは、相関値記憶回路33mに記憶された各クロスポイントにおける相関値から、クロスポイント間の相関値を算出する。これにより高解像度の相関値のマッピングデータが得られる。なお、本実施形態では、補間処理回路34aを備える例を説明するが、本発明はこれに限定されない。例えば、センサ部10上のクロスポイントの間隔が十分に小さい場合や、高解像度を必要としない用途に本実施形態の指示体検出装置を用いる場合には、補間処理回路34aを設けなくてもよい。
位置算出回路34bは、補間処理回路34aで算出された相関値のマッピングデータから、所定の閾値を超える相関値の領域を求め、その領域の例えば中心点を指示体の位置として算出する。
図1に示す制御回路50は、上述した指示体検出装置100を構成する各部の動作を制御する。具体的には、クロック信号Sclk、送信ロード信号Stload及び受信ロード信号Srloadを適宜生成及び出力して、上記各部の動作タイミングを制御する。
[指示体検出装置の動作]
ここで、上述した指示体検出装置100を構成する各部の動作の流れを簡単に説明する。図9(a)〜(g)に、指示体検出装置100を構成する各部の動作のタイミングチャートを示す。図9(a)〜(c)は、制御回路50から出力される、クロック信号Sclk、送信ロード信号Stload及び受信ロード信号Srloadの信号波形である。なお、クロック信号Sclkの周期は、拡散符号の1チップ長である。図9(d)は、拡散符号供給回路21から送信導体12に拡散符号を送信する際の動作を示すタイミングチャートである。図9(e)は、相関値算出回路33内の第1のシフトレジスタ33bの動作を示すタイミングチャートであり、図9(f)は、第2のシフトレジスタ33dの動作を示すタイミングチャートである。そして、図9(g)は、相関値算出回路33内の相関器33fの動作を示すタイミングチャートである。
拡散符号を送信導体12に供給する際の各部の動作は次の通りである。まず、クロック信号Sclkの所定の立ち上がり時間tで、制御回路50から拡散符号供給回路21に送信ロード信号Stloadが入力される(図9(a)及び(b)参照)。送信ロード信号Stloadの入力に対応して、拡散符号生成回路40によって生成された拡散符号(PN〜PN63)が同時的に拡散符号供給回路21を構成する各フリップフロップ22aに供給される(時刻t)。次いで、この時刻tから、送信導体12への拡散符号(PN〜PN63)の供給が開始される(図9(d)参照)。そして、送信導体12への拡散符号(PN〜PN63)の供給が完了した後の時刻tにて再度、拡散符号供給回路21に送信ロード信号Stloadが入力されることで、送信導体12への拡散符号(PN〜PN63)の供給が繰り返し実行される。なお、図3に示すように、本発明においては、シフトレジスタ22を構成する各フリップフロップ22aの最終段のフリップフロップDt63からの出力を初段のフリップフロップDtに帰還させる構成を備えており、送信ロード信号Stloadに対応して散符号生成回路40によって生成された拡散符号(PN〜PN63)が同時的に拡散符号供給回路21に供給された以降においては、拡散符号(PN〜PN63)が循環的に送信導体12へ供給される構成を備える。換言すれば、拡散符号生成回路で生成される拡散符号の符号パターンを変更する場合には、送信ロード信号Stloadによって新たな符号パターンが同時的にシフトレジスタに供給される構成を有している。
また、受信導体14から信号を検出する際の各部の動作は次の通りである。まず、時刻tに、制御回路50は、図1に示す相関値算出回路33に受信ロード信号Srloadを入力する(図9(c)参照)。次いで、この時刻tから、受信導体14からの信号検出が開始される。相関値算出回路33内の第1のシフトレジスタ33bはA/D変換器32aから供給される検出信号を1チップ周期毎に順次取得し、各フリップフロップ33cを順次シフトさせて保持する(図9(e)参照)。そして、信号の取得開始時刻tから63チップ長経過後の時刻tにおいて、第1のシフトレジスタ33bを構成する各フリップフロップ33cには、63チップ長から成る拡散符号に対応した検出信号が保持される。
次いで、時刻tから1チップ長後の時刻tのタイミングで出力された受信ロード信号Srloadに対応して、第1のシフトレジスタ33bは、保持した63チップ長の検出信号を第2のシフトレジスタ33dへ出力する。時刻tから63チップ長後の時刻tまで、第2のシフトレジスタ33dは、第1のシフトレジスタ33bから入力される検出信号を1チップ毎に第2のシフトレジスタ33dに順次保持する(図9(f)参照)。なお、図3の説明で述べた構成と同様に、受信ロード信号Srloadの入力に対応して、第1のシフトレジスタ33bを構成する各フリップフロップ33cからの各出力信号を第2のシフトレジスタ33dを構成する各フリップフロップ33eに同時的に供給する構成を有することもできる。
また、第2のシフトレジスタ33dは、時刻tのタイミングで、相関器33fへの検出信号の出力を開始し、相関器33fは相関値の算出を開始する。そして、時刻tから63チップ長後の時刻tまでの時間では、第2のシフトレジスタ33dから順次読み出された検出信号と拡散符号生成回路40から供給された拡散符号とがは相関器33fにて順次相関演算されて、その結果が出力される。
[位置検出の原理]
次に、本実施形態の指示体検出装置100における指示体の検出原理を、図面を参照しながら説明する。上述のように、本実施形態の検出方式はクロスポイント静電結合方式であり、センサ部の送信導体及び受信導体間の静電結合状態の変化に基づいて指示体を検出する。
まず、指19(指示体)がセンサ部10上に存在しない場合に受信導体14で得られる検出信号について説明する。図10に、指19がセンサ部10上に存在しない状態のセンサ部10の様子を示す。なお、以下の原理説明では、送信導体Y〜Y63に、互いが所定の位相差を有する同一の直交符号(ここでは拡散符号で例示する)を供給するものである。このために、図1における拡散符号生成回路40は、拡散符号そのものを直接に発生させる拡散符号発生回路を備えておらず、ROM(Read-Only Memory)などに拡散符号に基づいて生成されたデータを保持しておき、ROMの読み出しアドレスを制御することで送信導体Y〜Y63に供給するための信号を出力する構成を備えている。
本発明の動作原理を容易に理解できるように、まずは送信導体YのみにPh63から54チップ長の位相差Phの拡散符号を供給し、受信導体X124のみで、信号を検出する場合を考える。すなわち、送信導体Yと受信導体X124とのクロスポイント(図10中の白丸印の格子点)での相関値を算出する場合を考える。図11(a)〜(c)に、この状態における受信導体X124の出力信号、相関演算のために供させる拡散符号及び相関値の関係を示す。
図11(b)は、相関回路33a内の相関器33fに、拡散符号生成回路40から入力される相関演算のために供させる拡散符号の波形を示す。なお、図11(b)に示す相関演算のために供させる拡散符号の波形は、位相に違いはあるものの、各送信導体(Y〜Y63)に供給される拡散符号と同じ波形である。また、図11(c)は、受信導体X124からの信号に基づいて、相関器33fから出力される相関値の時間変化特性(以下、相関特性という)を示す。
指19がセンサ部10上に存在しない場合、送信導体Yに供給される拡散符号は、相関演算のために供させる拡散符号に対して54チップ分だけ位相が遅れているので、受信導体X124から出力される信号は、図11(a)に示すように、相関演算のために供させる拡散符号(図11(b))と同様の符号パターンで変化し、且つ、相関演算のために供させる拡散符号に対して54チップ分だけ位相が遅れた信号となる。
そして、受信導体X124からの信号に基づいて相関器33fで、受信導体X124の出力信号(図11(a))と、相関演算のために供させる拡散符号(図11(b))との相関をとると、図11(c)に示すように、その相関特性60は、54チップの位相差に対応する遅延時間54τ(τ:1チップ分の位相差に対応する遅延時間)で相関値のピーク「+63」が求められ、それ以外の時間では、相関値は「−1」として求められる。
図12は、指19がセンサ部10上に存在しない場合において、送信導体Y〜Y63に、それぞれ位相差Ph〜Ph63を有する拡散符号が同時に供給された場合の相関器33fから出力される相関値の特性を示す。受信導体X124に接続された相関器33fから得られる相関特性は、受信導体X124と、送信導体Y〜Y63のそれぞれとの間のクロスポイントで得られる各相関特性を時間的に重ね合わせたものとなる。
図12中の破線で示した特性61が、受信導体X124と、送信導体Y〜Y63のそれぞれとの間のクロスポイントで得られる各相関特性である。図6を参照して説明したように、第2のシフトレジスタ33dから出力される検出信号(PS〜PS63)と拡散符号生成回路40から供給される拡散符号の信号(PN−PN63)とが相関器33fに供給されて、一方の信号に対し他方の信号を63回、順次シフトさせ図7に示すように積算器33gにて各信号を積算する。積算器33gで得られた結果は加算器33hにて加算されて相関器33fの出力信号として相関器記憶回路33mに供給される。すなわち、各クロスポイント(拡散符号の各位相差)に対応したピーク位置の異なる相関特性61が得られるが、その時点における他のクロスポイントにおいては非相関であるため、図12中の破線で示す各相関特性61(例えば、所定のクロスポイントにおいて相関値:+63)に他のクロスポイントにおける相関特性(例えば、他の62クロスポイントの各々において相関値:−1及び後述する補償信号に基づく補正値:+1)を合成すると、図12中の太実線で示す特性62となり、指19がセンサ部10上に存在しない場合においては、相関器から出力される相関値は時間軸上平坦な特性となる。なお、単純に、受信導体X124と、送信導体Y〜Y63のそれぞれとの間のクロスポイントで得られる各相関特性61を重ね合わると、その特性は相関値が「−1」とされる平坦な特性が得られるが、本実施形態では、直交符号として例示的に使用した拡散符号の符号長(チップ長):63に対応して備えられた63本の送信導体とは別に、補償信号を供給するための送信導体Y64を設けている。この補償信号を供給するための送信導体Y64を備え、この送信導体にY64に適宜補償信号を供給することで、図12に示すように、相関器33fから実際に出力される相関値の相関特性62は、相関値:0の平坦な特性に調整されている。
次に、送信導体Y〜Y63に、それぞれ所定の位相差Ph〜Ph63を有する拡散符号が同時に供給された状態で、送信導体Y及び受信導体X124間のクロスポイント上に、指19が置かれた場合を考える。図13に、そのような状態におけるセンサ部10の様子を示す。この場合、送信導体Y及び受信導体X124間の静電結合状態が変化し、受信導体X124に流れる電流が減少するなどの変化が生じる。この現象の様子を図14(a)及び(b)に示す。
図14(a)及び(b)は、センサ部10上に指19が存在する場合及びしない場合における送信導体12及び受信導体14間の静電結合状態を示す図である。センサ部10上に指19が存在しない場合には、第1ガラス板15に配置された送信導体12及び第2ガラス板17に配置された受信導体14間はスペーサ16を介して容量結合しており、送信導体12から出た電界は受信導体14に収束する(図14(a)参照)。一方、センサ部10上に指19が存在する場合には、受信導体14は、送信導体12だけでなく、指19を介してグラウンドと容量結合した状態となる(図14(b)参照)。このような状態では、送信導体12から出た電界の一部は、指19に収束し、送信導体12及び受信導体14間に流れる電流の一部が指19を介してグラウンドに分流する。その結果、受信導体14に流入する電流が減少するといった変化が生じる。
それゆえ、図13に示すように、送信導体Yと受信導体X124との間のクロスポイント上に、指19が置かれた場合には、そのクロスポイントを流れる電流が少なくなるといった変化が生じる。この場合、図11(c)に示す、送信導体Yと受信導体X124とのクロスポイントにおける相関特性60の遅延時間54τでのピーク値が小さくなる。その結果、受信導体X124に接続された相関器33fで得られる相関特性は、遅延時間54τで相関値が低下する。図15に、送信導体Y及び受信導体X124間のクロスポイント上に指19が置かれた場合における、受信導体X124からの信号に基づいて相関器33fから得られる相関特性63を示す。この場合、相関特性63は、遅延時間54τにおいてマイナスのピーク値が現れ、それ以外の時間では、送信導体Y及び受信導体X124間のクロスポイントで変化した電流値の影響に対応した所定の相関値が得られる。
また、図15に示す相関特性63において、相関演算のために供させる拡散符号を基準とした場合の遅延時間0〜62τにおける相関値の値が、受信導体X124と、送信導体Y63〜Yのそれぞれとの間の各クロスポイントにおける相関値に対応する。従って、上記原理に従って、各受信導体14で相関特性を求めることで、センサ部10の全クロスポイントにおける相関値を得ることができる。すなわち、センサ部10の指示体の検出可能領域に対応した相関値をマッピングすることができ、相関値の空間分布として求めることができる。例えば図13に示す例では、送信導体Yと受信導体X124とのクロスポイント付近において、相関値がマイナスの大きなピーク領域が生成される。そして、その相関値の空間分布において、所定の閾値より相関値が小さい領域を特定することにより、センサ部10上の指19の位置(座標)を検出することができる。なお、この相関値のマッピングデータは、上述したように、相関値算出回路33内の相関値記憶回路33mにて記憶される。
次に、1本の指19がセンサ部10の複数のクロスポイント上に置かれている場合の位置検出の原理を図16及び17を参照しながら説明する。なお、ここでは、説明を簡略化するため、図16に示すように、受信導体X124と送信導体Y〜Yとの間の複数のクロスポイントに渡って1本の指19が置かれている場合を考える。また、図17には、図16の状態において受信導体X124からの信号に基づいて相関器33fから得られる相関特性65を示す。なお、図16に示す例においても、相関演算に供せられる拡散符号を基準とした場合に0チップ長(同位相)の位相差Ph〜62チップ長の位相差Ph63を有する拡散符号をそれぞれ送信導体Y〜Y63に同時供給するものとする。
図16に示す状態では、受信導体X124と、送信導体Y〜Yのそれぞれとの間に形成される複数のクロスポイントにおいて、受信導体X124に流入する電流が減少するなどの変化が生じる。この場合、指19が接触しているクロスポイントで得られる各相関特性のピーク値が小さくなる。より具体的には、受信導体X124及び送信導体Y間のクロスポイントから得られる相関特性で現れる相関値のピーク値が小さくなる遅延時間を基準(=0)とすると、受信導体X124及び送信導体Y間のクロスポイントから得られる相関特性では、遅延時間3τで相関値のピーク値が小さくなる。また、受信導体X124及び送信導体Y間のクロスポイントから得られる相関特性では、遅延時間2τで現れる相関値のピーク値が小さくなる。さらに、受信導体X124及び送信導体Y間のクロスポイントから得られる相関特性では、遅延時間τで現れる相関値のピーク値が小さくなる。図17中の破線に示す特性はこれらの各クロスポイントで得られる相関特性64を示す。
図16に示す状態では、遅延時間0〜3τに渡って相関値がマイナスになる領域が現れ、3τ以降の時間領域では、指19が置かれた各クロスポイントで変化した電流値の影響に対応した所定の値となるような相関特性65(図17中の太実線)が得られる。
そして、図16に示す状態において、相関値をセンサ部10の指示体の検出可能領域に対応してマッピングして、相関値の空間分布を求めると、所定の閾値より相関値が小さくなる領域が複数のクロスポイントに渡って連続的に得られる。その結果、指19が置かれている領域を検出することができる。
この場合、所定の閾値より相関値が小さい領域が複数のクロスポイントに渡って連続的に形成されるので、指19が置かれている位置だけでなく、センサ部10上の置かれている指19の形状を推定することも可能になる。すなわち、本実施形態では、センサ部10上に配置された指示体19が指示する位置だけでなく、指示体19のセンサ部10上での形状を推定することができる。例えば、センサ部10上、手のひらを載せた場合には、手のひらの形状を推定することが可能になる。
[位置検出の処理手順]
次に、本実施形態の指示体検出装置100における位相多重送信方式の位置検出処理の手順を、図面を参照しながら説明する。図18に、本実施形態における指示体の位置検出の手順を説明するためのフローチャートを示す。
図3を参照し、拡散符号生成回路40は、所定の符号長(チップ長)の拡散符号を生成する(ステップS1)。本実施形態では、63チップ長の拡散符号を生成する。次いで、拡散符号生成回路40は、生成した拡散符号を拡散符号供給回路21に供給する。拡散符号供給回路21は、拡散符号供給回路21内の互いがパラレル接続されたフリップフロップ22aから構成されるシフトレジスタ22により、各送信導体12に供給する種々の位相差Ph〜Ph63を有する複数の拡散符号を生成する(ステップS2)。拡散符号供給回路21は、送信導体Y〜Y63にそれぞれ位相差Ph〜Ph63の拡散符号を同時に供給する(ステップS3)。この際、拡散符号供給回路21内の補償信号生成回路23は、拡散符号(Ph〜Ph63)を構成する63の信号に所定の補償信号を加算した結果が同一となるように補償信号が生成されて送信導体Y64に供給される。
次いで、図1を参照し、受信部30は、全受信導体14のそれぞれからの出力電流を検出する(ステップS4)。具体的には、まず、信号検出回路31は、受信導体14のそれぞれから得られる電流信号を電圧信号に変換して増幅し、その増幅信号をA/D変換回路32に出力する。この際、図4に示すように、各受信導体14に接続されたI/V変換回路31aで電流信号を電圧信号に変換して増幅する。
次いで、A/D変換回路32は、入力された電圧信号をA/D変換する(ステップS5)。この際、受信導体14のそれぞれから検出した信号を各I/V変換回路31aに接続されたA/D変換器32aで、A/D変換する。また、この際、A/D変換回路32は、I/V変換回路31aから出力された電圧信号を1ワード(1符号)が複数ビット(例えば10ビット等)から成るデジタル信号に変換する。そして、A/D変換回路32は、変換したデジタル信号を相関値算出回路33に出力する。
次いで、相関値算出回路33は、入力されたデジタル信号と、送信導体に供給する拡散符号と同じ拡散符号との相関値を算出する(ステップS6)。具体的には、各受信導体14にA/D変換器32a等を介して接続された各相関回路33a内の第1のシフトレジスタ33b、第2のシフトレジスタ33d及び相関器33fが、例えば図9で説明したタイミングチャートに従って動作し、受信導体14で検出した信号と相関演算のための拡散符号との相関演算が行われることで、相関特性が求められる。
相関値算出回路33は、受信導体14のそれぞれに対して算出した相関特性を相関器記憶回路33mに記憶し(ステップS7)、相関値のマッピングデータ(空間分布)を生成する。なお、本実施形態では、上述のように相関回路33aは、マルチビットで情報を保持及び処理を行うことができるので、相関値記憶回路33mに記憶される相関値の値も2値ではなく、マルチビット(例えば10ビット等)の多値情報として記憶される。これにより、高解像度を備えた相関値の空間分布を生成することができる。
次いで、図8に示されるように、相関値記憶回路33mは、記憶された相関値のマッピングデータを位置検出回路34内の補間処理回路34aに出力する。補間処理回路34aは、入力された相関値のマッピングデータからクロスポイント以外の位置における相関値を補間演算処理により算出する(ステップS8)。これにより、クロスポイント以外の位置での相関値を求めることができ、一層の高解像度を備えた相関値の空間分布が得られ、これにより高精度の位置検出が可能になる。
そして、位置検出回路34内の位置算出回路34bは、ステップS8で得られた補間処理後の相関値のマッピングデータから、所定の閾値を超える相関値の領域を検出し、指示体の位置を特定する(ステップS9)。
本実施形態では、このようにしてセンサ部10上に配置された指示体の位置検出を行う。なお、図5に示す例で説明したように、信号検出回路31内に受信導体選択回路31fを設け、受信導体選択回路31fで所定時間毎に受信導体14を順次切替えて電流信号を検出する場合には、受信導体選択回路31fで所定時間毎に受信導体14を順次切替えながら、上述したステップS4〜S7の処理を繰り返す。
上述のように、本実施形態では、全ての送信導体12に互いに位相差の異なる拡散符号を同時供給(多重位相送信)し、受信導体14で指示体の位置を検出する。すなわち、送信導体12及び受信導体14で形成される全てのクロスポイントに対して位置検出処理を行う。それゆえ、送信部ではそれぞれの送信導体に同時的に拡散信号を供給し、受信部では各受信導体単位で信号を受信することで各クロスポイントにおける静電結合の変化を検出することができるために高速に処理できる。
また、本実施形態の受信部30では、検出した信号の処理をマルチビットで処理できる。さらに、本実施形態では、補間処理によりクロスポイント以外の位置での相関値を求めることができる。それゆえ、本実施形態によれば、より高精度の位置検出が可能になる。
また、上記実施形態では、指示体の位置を検出する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。本実施形態の指示体検出装置100を、相関値のマッピングデータから指示体がセンサ部上に存在するか否かを認識する装置として用いることができる。なお、この場合には、位置検出回路34を設けなくてよい。
[変形例1]
上記第1の実施形態では、相関器33f及び送信導体12に供給する拡散符号は、拡散符号生成回路40及び拡散符号供給回路21内のシフトレジスタを用いて生成する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。送信部に、ROM、あるいはAND回路、OR回路、インバータ、フリップフロップなどの論理回路を組み合わせて所定の論理機能を構成したランダムロジック等からなる記憶回路を設け、その記憶回路から送信導体12に供給すべきデータを保持し、読み出すようにすることで実現できる。また、互いに位相差の異なる拡散符号を予め記憶しておき、位置検出時に、所定のシーケンスに従って記憶回路から各拡散符号に基づいた信号を送信導体または相関器に供給してもよい。変形例1では、そのような指示体検出装置の一構成例を説明する。
図19に、変形例1の指示体検出装置の概略構成を示す。なお、図19において、第1の実施形態の指示体検出装置(図1)と同じ構成には、同じ符号で示す。
この例の指示体検出装置101では、送信部102の拡散符号供給回路103内に送信導体12に供給すべき符号列が記憶された記憶回路104を設ける。記憶回路104は、ROM等から構成され、予め、位相差Ph〜Ph63の拡散符号、及び、相関値算出回路33内の相関器33fに供給する相関演算用拡散符号が記憶される。そして、位置検出時には、所定のシーケンスに従って、記憶回路104から位相差Ph〜Ph63の拡散符号が、それぞれの送信導体Y〜Y63に供給され、相関演算用拡散符号が相関器33fに供給される。その後は、第1の実施形態と同様にして位置検出を行うことができる。このような構成にすると、第1の実施形態の指示体検出装置100で用いられていた拡散符号生成回路40及び拡散符号供給回路21内のシフトレジスタ22が必要なくなる。
なお、この例の指示体検出装置101では、拡散符号供給回路103内に記憶回路104を設けたこと、拡散符号生成回路40及び拡散符号供給回路21内のシフトレジスタ22を設けないこと以外は、第1の実施形態と同様の構成である。
上述のように、この例によれば、種々の拡散符号を生成するための拡散符号生成回路40及び拡散符号供給回路21内のシフトレジスタ22を用いる必要がなくなるので、指示体検出装置101の構成をより簡易にすることができる。
なお、この例では、種々の拡散符号を記憶する記憶回路104を拡散符号供給回路103の内部に設ける例を説明したが、本発明はこれに限定されず、記憶回路104を拡散符号供給回路103の外部に設けてもよい。
<2.第2の実施形態>
上記第1の実施形態では、拡散符号を直接、送信導体群11に供給する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。拡散符号に対して所定の変調を施し、その変調した信号を送信導体群11に供給してもよい。第2の実施形態では、送信導体群11に供給する拡散符号をPSK(Phase Shift Keying)変調する構成例を説明する。
[PSK変調]
図20(a)及び(b)に、拡散符号のPSK変調前後の波形を示す。なお、図20(a)がPSK変調前の拡散符号の波形であり、図20(b)がPSK変調後の拡散符号の波形である。
本実施形態では、変調前の拡散符号のクロック周期(チップ周期)の2倍のクロック周期の信号で、拡散符号をPSK変調する例を説明する。なお、本発明は、これに限定されず、変調時のクロック周期とチップ周期との比は用途等に応じて適宜変更可能である。この例のPSK変調では、変調前の拡散符号(図20(a))において、信号レベルがHighのときは、Lowから始まるタイミングで位相を反転させ、信号レベルがLowのときは、Highから始まるタイミングで位相を反転させることによりPSK変調信号(図20(b))を得る。
[指示体検出装置の構成]
本実施形態の指示体検出装置では、送信部の拡散符号供給回路内に拡散符号に対してPSK変調を施す処理回路を設け、受信部の相関回路内にPSK変調された拡散符号を復調する処理回路を設ける。それ以外の構成は、第1の実施形態(図1)と同様である。それゆえ、ここでは、送信部の拡散符号供給回路及び受信部の相関回路以外の構成についての説明は省略する。
図21に、本実施形態の拡散符号供給回路の概略構成、並びに、拡散符号供給回路と拡散符号生成回路40、制御回路50及び送信導体群11との接続関係を示す。なお、図21において、第1の実施形態の拡散符号供給回路21(図3)と同じ構成には、同じ符号で示す。
拡散符号供給回路110は、PSK変調回路111(信号変調回路)と、シフトレジスタ112と、補償信号生成回路23とを備える。なお、補償信号生成回路23は、上記第1の実施形態と同様の構成である。
PSK変調回路111は、拡散符号生成回路40と、シフトレジスタ112との間に設けられる。PSK変調回路111は、通信技術の分野で従来用いられているPSK変調回路で構成することができる。PSK変調回路111は、拡散符号生成回路40で生成された63チップ長の拡散符号に対して位相変調を施す。この際、本実施形態では、上述のように、第1実施形態の2倍のクロック信号を用いてPSK変調を施すので、PSK変調回路111は、1拡散符号(63チップ長)当たり126クロック長の変調信号を生成する。そして、PSK変調回路111は、変調後の信号を構成する各1クロック長の信号をシフトレジスタ112内の対応するフリップフロップに並列出力する。
シフトレジスタ112は、並列(パラレル)入出力型のシフトレジスタであり、本実施形態では、126個のフリップフロップ112aが多段接続されて構成される。また、シフトレジスタ112は、2つのフリップフロップ112a間隔に出力端子を備え、各出力端子は対応する送信導体群11を構成する送信導体12のそれぞれに接続される。すなわち、シフトレジスタ112は、2つのフリップフロップ112a毎に出力される信号(1チップ長の信号に対応)を送信導体群11に並列出力する。
各フリップフロップ112aは、制御回路50に接続され、制御回路50から供給される送信ロード信号Stload及びクロック信号Sclkによりその動作が制御される。送信ロード信号Stloadは、PSK変調回路111から出力される変調信号をシフトレジスタ122に入力するタイミングを制御する信号である。本実施形態では、128クロック周期(64チップ周期)で各フリップフロップ112aに同時的に入力される。また、クロック信号Sclkは、1/2チップ周期のクロック信号である。なお、各フリップフロップ112aは、保持された1クロック長の変調信号を1クロック周期毎に次段のフリップフロップ112aに順次シフトする。
図22に、本実施形態の相関回路及び相関値記憶回路の構成、並びに、それらの回路と、I/V変換回路31a、A/D変換器32a及び拡散符号生成回路40との接続関係を示す。なお、図22において、第1の実施形態の相関回路33a及び相関値記憶回路33m(図6)と同じ構成には、同じ符号で示す。
相関回路115は、主に、PSK復調回路116(信号復調回路)と、第1のシフトレジスタ33bと、第2のシフトレジスタ33dと、相関器33fとを備える。PSK復調回路116以外の構成は、第1の実施形態と同様である。
PSK復調回路116は、A/D変換器32aと、第1のシフトレジスタ33bとの間に設けられる。PSK復調回路116は、通信技術の分野で従来用いられているPSK復調回路で構成することができる。PSK復調回路116は、A/D変換器32aから出力されたデジタル信号に対してPSK復調を施す。そして、PSK復調回路116は、復調した信号、すなわち、元の拡散符号を第1のシフトレジスタ33bに出力する。その後は、相関回路115は、第1の実施形態と同様に、相関器33fで復調した信号と相関演算用拡散符号との相関値を算出し、その相関値を相関値記憶回路33mに出力する。
上述のように、本実施形態では、互いに位相差の異なる複数の拡散符号をそれぞれPSK変調し、それらの変調信号を送信導体群11に同時的に供給(多重位相送信)し、受信導体14のそれぞれにて指示体の位置検出を行う。それゆえ、本実施形態では、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
さらに、本実施形態では、送信導体12に供給する拡散符号をPSK変調する際、拡散符号のチップ周期より短い周期のクロック信号を用いる。この場合、受信部で拡散符号を復調した際、復調した拡散符号の立ち上がり及び立ち下がり時の信号遷移の頻度をより大きくすることができる。それゆえ、本実施形態では、指示体の位置検出の誤差をより小さくすることができる。また、拡散符号をPSK変調することにより、送信導体群11に供給する信号の帯域幅を狭くすることができ、ノイズ耐性を向上させることができる。
なお、上記第2の実施形態では、互いに異なる位相差を有する拡散符号をPSK変調した複数の信号を、拡散符号生成回路40、並びに、拡散符号供給回路110内のPSK変調回路111及びシフトレジスタ112を用いて生成する構成例を説明したが、本発明はこれに限定されない。また、本実施形態の受信部では、A/D変換した後のデジタル信号に対してPSK復調する(デジタル処理する)例を説明したが、本発明はこれに限定されない。A/D変換する前のアナログ信号に対してPSK復調を行ってもよい。この場合には、A/D変換器32aの前段にPSK復調回路(アナログ処理回路)が設けられる。
上記変形例1(図19)で説明したように、送信部に、ROM、ランダムロジック等からなる記憶回路(信号記憶回路)を設ける。その記憶回路に予め、互いに異なる位相差を有する複数の拡散符号をPSK変調した信号を記憶しておき、位置検出時に、所定のシーケンスに従って、記憶回路から送信導体12のそれぞれに供給すべき変調信号を読み出して信導体12に供給し、及びPSK変調に供された拡散符号を相関器33fに供給する構成を採用してもよい。すなわち、変形例1の構成を第2の実施形態に適用してもよい。この場合、拡散符号生成回路40、並びに、拡散符号供給回路110内のPSK変調回路111及びシフトレジスタ112を用いる必要がなくなるので、指示体検出装置の構成をより簡易にすることができる。
[変形例2]
上記第2の実施形態では、図21に示される、拡散符号供給回路110内において、シフトレジスタ112の前段にPSK変調回路111を設け、PSK変調された拡散符号をシフトレジスタ112に入力する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。拡散符号をシフトレジスタで保持し、シフトレジスタから出力される信号に対してPSK変調を施してもよい。変形例2では、そのような構成の一例を説明する。
図23に、変形例2としての拡散符号供給回路の概略構成、並びに、拡散符号供給回路と拡散符号生成回路40、制御回路50及び送信導体群11との接続関係を示す。なお、図22において、第1の実施形態の拡散符号供給回路21(図3)と同じ構成には、同じ符号で示す。
この例の拡散符号供給回路117は、シフトレジスタ22と、補償信号生成回路23と、PSK変調用信号生成回路118と、複数の排他的論理和回路119(以下、EXOR回路という)とを備える。この例では、拡散符号生成回路40で生成された拡散符号(PN〜PN63)を直接シフトレジスタ22に入力するので、この例では、第1の実施形態と同様のシフトレジスタ22を用いる。
また、この例では、シフトレジスタ22内のフリップフロップ22aと同数のEXOR回路119を設ける。また、補償信号生成回路23から出力される信号のためのEXOR回路119もまた設ける。そして、各EXOR回路119の一方の入力端子を対応するフリップフロップ22aの出力端子、および補償信号生成回路の出力端子に接続する。各EXOR回路119の他方の入力端子は、PSK変調用信号生成回路118の出力端子に接続される。
PSK変調用信号生成回路118は、シフトレジスタ22から並列出力される63の出力信号および補償信号生成回路23から出力される信号に対してPSK変調を施すためのPSK変調用のキャリア信号を出力する。なお、この例では、上記第2の実施形態と同様に、変調前の拡散符号のクロック周期(チップ周期)の2倍のクロック周期の信号でPSK変調するものとする。それゆえ、この例では、PSK変調用信号生成回路118は、1/2チップ周期のクロック信号で制御される。なお、変調時のクロック周期とチップ周期との比は用途等に応じて適宜変更可能である。
各EXOR回路119は、対応するフリップフロップ22aからの出力信号と補償信号生成回路23からの出力信号、PSK変調用信号生成回路118から出力されるPSK変調信号との排他的論理和を算出する。このような構成にすることにより、第2の実施形態と同様に、拡散符号生成回路40から出力される拡散符号に対してPSK変調を施すことができる。それゆえ、この例においても、第2の実施形態と同様の効果が得られる。
<3.第3の実施形態>
第3の実施形態では、送信導体群11に供給する拡散符号をFSK(Frequency Shift Keying)変調する構成例を説明する。
[FSK変調]
図24(a)及び(b)に、拡散符号のFSK変調前後の波形を示す。なお、図24(a)はFSK変調前の拡散符号の波形であり、図24(b)が拡散符号のFSK変調後の信号波形である。
本実施形態では、変調前の拡散符号のクロック周期(チップ周期)の2倍及び4倍のクロック周期の信号を用いてFSK変調する例を説明する。なお、本発明は、これに限定されず、変調時のクロック周期とチップ周期との比は用途等に応じて適宜変更可能である。本実施形態のFSK変調では、変調前の拡散符号(図24(a))中のHighレベル状態の信号を、変調前の拡散符号の4倍の周期信号に対応させ、Lowレベル状態の信号を変調前の拡散符号の2倍の周期信号に対応させて変調信号(図24(b))を得る。
[指示体検出装置の構成]
本実施形態の指示体検出装置では、送信部の拡散符号供給回路内に拡散符号に対してFSK変調を施す処理回路を設け、受信部の相関回路内にFSK変調された信号を復調する処理回路を設ける。それ以外の構成は、第1の実施形態(図1)と同様である。それゆえ、ここでは、送信部の拡散符号供給回路及び受信部の相関回路以外の構成についての説明は省略する。
図25に、本実施形態の拡散符号供給回路の概略構成、並びに、拡散符号供給回路と拡散符号生成回路40及び送信導体群11との接続関係を示す。なお、図25において、第1の実施形態の拡散符号供給回路21(図3)と同じ構成には、同じ符号で示す。
拡散符号供給回路120は、FSK変調回路121(信号変調回路)と、シフトレジスタ122と、補償信号生成回路23とを備える。なお、補償信号生成回路23は、上記第1の実施形態と同様の構成である。
FSK変調回路121は、拡散符号生成回路40と、シフトレジスタ122との間に設けられる。FSK変調回路121は、通信技術の分野で従来用いられているFSK変調回路で構成することができる。FSK変調回路121は、拡散符号生成回路40で生成された63チップ長の拡散符号および補償信号生成回路23で生成された信号に対してFSK変調を施す。この際、本実施形態では、上述のように、第1実施形態の最大4倍のクロック周期の信号を用いてFSK変調を施すので、FSK変調回路121は、1拡散符号(63チップ長)当たり252クロック長の変調信号を生成する。そして、FSK変調回路121は、変調後の信号を構成する各1クロック長の信号をシフトレジスタ122内の対応する各フリップフロップに並列出力する。
シフトレジスタ122は、並列入出力型の256段のシフトレジスタである。すなわち、本実施形態では、図示しないが、252個のフリップフロップに補償信号のための4個のフリップフロップを多段接続して構成する。また、シフトレジスタ122は、4つのフリップフロップ間隔で出力端子を備え、各出力端子は対応する送信導体12に接続される。すなわち、シフトレジスタ122は、4つのフリップフロップ毎に出力される信号(1チップ長の信号に対応)を送信導体群11に並列出力する。
各フリップフロップは、制御回路50に接続され、制御回路50から供給される送信ロード信号Stload及びクロック信号Sclkによりその動作が制御される。送信ロード信号Stloadは、FSK変調回路121から出力される変調信号をシフトレジスタ122に入力するタイミングを制御する信号である。本実施形態では、256クロック周期(64チップ周期)で各フリップフロップに入力される。また、クロック信号Sclkは、1/4チップ周期のクロック信号である。なお、各フリップフロップは、保持された1クロック長の変調信号を1クロック周期毎に次段のフリップフロップに順次シフトする。
図26に、本実施形態の相関回路及び相関値記憶回路の構成、並びに、それらの回路とI/V変換回路31a、A/D変換器32a及び拡散符号生成回路40との接続関係を示す。なお、図26において、第1の実施形態の相関回路33a及び相関値記憶回路33m(図6)と同じ構成には、同じ符号で示す。
相関回路125は、主に、FSK復調回路126(信号復調回路)と、第1のシフトレジスタ33bと、第2のシフトレジスタ33dと、相関器33fとを備える。FSK復調回路126以外の構成は、第1の実施形態と同様である。
FSK復調回路126は、A/D変換器32aと、第1のシフトレジスタ33bとの間に設けられる。FSK復調回路126は、通信技術の分野で従来用いられているFSK復調回路で構成することができる。FSK復調回路126は、A/D変換器32aから出力されたデジタル信号に対してFSK復調を施す。そして、FSK復調回路126は、復調した信号を第1のシフトレジスタ33bに出力する。その後、相関回路125は、第1の実施形態と同様にして、相関器33fで復調した信号と相関演算に供せられる拡散符号との相関値を算出し、その相関値を相関値記憶回路33mに出力する。
上述のように、本実施形態では、互いに位相差の異なる複数の拡散符号をそれぞれFSK変調し、それらの変調信号を送信導体群11を構成する送信導体12のそれぞれに同時的に供給し、受信導体14のそれぞれにて受信された信号に基づいて、指示体の位置検出を行う。それゆえ、本実施形態では、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
さらに、本実施形態では、送信導体12のそれぞれに供給する拡散符号をFSK変調する際、拡散符号のチップ周期より短い周期のクロック信号を用いる。それゆえ、本実施形態では、第2の実施形態と同様に、指示体の位置検出の誤差を低減させることができる。また、拡散符号をFSK変調することにより、送信導体群11に供給する信号の帯域幅を狭くすることができ、ノイズ耐性を向上させることができる。
なお、上記第3の実施形態では、互いに異なる位相差を有する拡散符号をFSK変調した複数の信号を、拡散符号生成回路40、並びに、拡散符号供給回路120内のFSK変調回路121及びシフトレジスタ122を用いて生成する構成例を説明したが、本発明はこれに限定されない。また、本実施形態の受信部では、A/D変換した後のデジタル信号に対してFSK復調する(デジタル処理する)例を説明したが、本発明はこれに限定されない。A/D変換する前のアナログ信号に対してFSK復調を行ってもよい。この場合には、A/D変換器32aの前段にFSK復調回路(アナログ処理回路)が設けられる。
上記変形例1(図19)で説明したように、送信部に、ROM、ランダムロジック等からなる記憶回路を設け、その記憶回路に予め、互いに異なる位相差を有する複数の拡散符号をFSK変調した結果として得られる信号を記憶しておき、位置検出時に、所定のシーケンスに従って、記憶回路からFSK変調信号を読み出して送信導体12のそれぞれに供給し、及び相関器33fには、FSK変調のために供せられた拡散符号と同じ拡散符号を供給する構成でもよい。すなわち、変形例1の構成を第3の実施形態に適用してもよい。この場合、拡散符号生成回路40、並びに、拡散符号供給回路120内のFSK変調回路121及びシフトレジスタ122を用いる必要がなくなるので、指示体検出装置の構成をより簡易にすることができる。
[変形例3]
上記第1〜第3の実施形態では、送信導体12のそれぞれに供給する拡散符号の位相差は固定されているが、本発明はこれに限定されず、例えば所定時間毎に、送信導体12のそれぞれに供給する拡散符号の位相差を変化させてもよい。図27(a)及び(b)に、その位相差を変化させるためのシーケンスの一例(変形例3)を示す。なお、図27(a)及び(b)には、この例の拡散符号の供給形態を第1の実施形態に適用した例を示すが、この例の拡散符号の供給形態を上記第2及び第3の実施形態に対しても同様に適用可能である。
図27(a)及び(b)は、送信導体12のそれぞれに供給する拡散符号の位相差を生成するシーケンスの様子を示す。図27(a)の例では、まず、送信導体{Y,Y,…,Y29,Y30,…Y62,Y63}にそれぞれ位相差{Ph,Ph,…,Ph29,Ph30,…Ph62,Ph63}の拡散符号を供給する。次いで、所定の時間後、送信導体{Y,Y,…,Y29,Y30,…Y62,Y63}には、それぞれ位相差{Ph,Ph,…,Ph30,Ph31,…Ph63,Ph}の拡散符号を供給する。そして、その後も、所定時間毎に、所定位相差の拡散符号を供給する送信導体12をそのインデックスが小さくなる方向にずらしながら送信導体群11に拡散符号を供給する。すなわち、送信信号のそれぞれは時間の経緯とともに送信信号が供給されるべき送信導体を所定のシーケンスにて循環的に切り換える。なお、図27(b)は、図27(a)の送信導体(あるいは送信信号)を選択するための選択シーケンスの例とは逆の方向にシーケンスが実行される例を示している。
ただし、この例では、所定時間毎に、送信導体12のそれぞれに供給する信号の位相差を切替える必要がある。それゆえ、この例では、上述した拡散符号の位相差を生成するシーケンスを実現するための処理回路を送信部に設ける。
図28に、この例の送信部130の概略構成を示す。なお、図28において、第1の実施形態の送信部20(図1)と同じ構成には、同じ符号で示す。この例の送信部130は、主に、拡散符号供給回路21と、選択回路131とで構成される。そして、選択回路131は、拡散符号供給回路21と送信導体群11との間に配置される。
選択回路131は、例えば半導体スイッチ等により構成される。そして、選択回路131は、図27(a)または(b)に示す位相差を有する拡散信号を選択するシーケンスに従って、所定時間毎に、送信導体12と拡散符号供給回路21の出力端子との接続関係を切り替える。選択回路131の切換動作は、制御回路50により制御される。
[変形例4]
上記第1〜第3の実施形態では、送信導体Y〜Y63のそれぞれに、所定の位相差を有する拡散符号を供給し、送信導体Y64には送信導体Y〜Y63のそれぞれに供給される拡散信号に応じた補償信号を供給する例を説明した。ここでは、ノイズ耐性を向上させるために、受信部において受信導体14からの信号を差動増幅回路で処理するに好適な送信部の構成を示す。変形例4では、このような課題を解消するための拡散符号の供給形態について説明する。
図29に、この例の送信部の概略構成及び、各位相差を有する拡散符号の供給形態を示す。なお、図29には、この例の拡散符号の供給形態を第1の実施形態に適用した例を示すが、この例の拡散符号の供給形態を上記第2及び第3の実施形態に対しても同様に適用可能である。また、後述する実施形態で斯かる構成に好適な受信部の構成を示す。
この例において、送信部140は、拡散符号供給回路141から出力される拡散符号(Ph〜Ph63)のそれぞれの信号の位相(あるいは極性)を反転させるための信号反転回路142を備える。すなわち、拡散符号供給回路141は、位相差Ph〜Ph63の拡散符号を並列に出力するとともに、それぞれの拡散符号は信号反転回路142のそれぞれを介することでその位相が反転された拡散符号が生成される。送信導体群11を構成する送信導体12には位相が反転された拡散信号が供給される更なる送信導体(Y’〜Y63’)が送信導体(Y〜Y63)のそれぞれの導体間に順次配置される。従って、この例の場合には、符号長が63である場合には、本来の拡散符号と、この拡散符号の位相が反転した符号が供給される63ペアからなる126本の送信導体(Y1、’・・・Y63、63’)が少なくともセンサ部10に配置される。補償信号を供給するための送信導体12を更を配置しても良い。
なお、反転器142のそれぞれは同じ構成を備えており、入力された信号を反転する。反転器142へは、拡散符号供給回路141から拡散符号が供給され、反転器142から出力される信号もまた送信導体12に供給される。
すなわち、この例では、位相差Ph〜Ph63の拡散符号のそれぞれを信号反転させた拡散符号を生成し、送信導体群11を構成する送信導体(Y1、’・・・Y63、63のそれぞれに供給する。この構成によれば、例えば送信導体Y上のクロスポイントに流れる電流信号と、送信導体Y’上のクロスポイントに流れる電流信号とが互いに位相反転の関係を有している。従って、受信信号を差動増幅回路を採用して処理することができ、これによって、耐ノイズ性を向上に好適である。また、元の拡散信号とその反転信号とは互いに相補関係を有するため、指示体がセンサ部10に存在しない場合等ではその合算した振幅レベルはゼロあるいは極めて小さくなるため、複数の信号が同一の受信導体14で受信される場合の、各信号の加算値を小さく抑えることができ、よって、入力信号のダイナミックレンジが大きな受信アンプを必要としない。
なお、既述したように、補償信号を供給するための送信導体12に関しては、補償信号用の送信導体を配置してもよいし、後述するように、補償信号は、送信導体12を介さず、直接に受信部に供給するような構成を採用することもできる。
<4.第4の実施形態>
第4の実施形態では、送信導体群11及び受信導体群13をそれぞれ複数のブロックにエリア分割する。各ブロックを構成する送信導体12のそれぞれに拡散符号を同時供給(多重送信)する。また、各ブロックを構成する受信導体14のそれぞれからの信号を使用して位置検出を行う構成例を説明する。なお、本実施形態では、上記第1の実施形態の指示体検出装置において、送信導体群11及び受信導体群13のそれぞれを複数のブロックにエリア分割する例を説明するが、第2及び第3の実施形態に対しても同様に適用することができ、同様の効果が得られる。また、送信導体群11及び受信導体群13の一方を対象として、ブロック分割の構成を適用できることはいうまでもない。
[指示体検出装置の構成]
図30に、本実施形態の指示体検出装置の概略構成図を示す。なお、図30において、第1の実施形態(図1)と同じ構成には、同じ符号で示す。指示体検出装置200は、主に、センサ部10と、送信部210と、受信部230と、位置検出回路34と、拡散符号生成回路220と、制御回路50とで構成される。以下、各部の構成について説明する。なお、位置検出回路34は、第1の実施形態(図8)と同様の構成であるので、ここでは位置検出回路34の説明は省略する。
センサ部10は、第1の実施形態と同様に、64本の送信導体12からなる送信導体群11と、128本の受信導体14からなる受信導体群13とを備える。そして、本実施形態では、送信導体群11を、隣り合う(インデックスが連続する)9本の送信導体12が1個のブロックとして構成された、7個のブロックに分割する。なお、残りの1本の送信導体12(Y64)には、第1の実施形態と同様に、補償信号を供給する。また、本実施形態では、受信導体群13を16個の検出ブロックに分割し、8本の隣り合う(インデックスが連続する)受信導体14で1個の検出ブロックを構成する。なお、送信導体群11及び受信導体群13の分割数はこれに限定されず、用途等に応じて適宜変更できる。
より具体的には、本実施形態では、送信導体群11を、送信ブロック{Y〜Y}、{Y10〜Y18}、…、{Y46〜Y54}及び{Y55〜Y63}に7分割する。そして、送信ブロック{Y〜Y}、{Y10〜Y18}、…、{Y46〜Y54}及び{Y55〜Y63}のそれぞれの送信ブロックから選択された7本から成る所定の送信導体12に、位相差Ph、Ph、…、Ph及びPhの拡散符号をそれぞれ同時的に供給する。また、本実施形態では、受信導体群13を検出ブロック{X〜X}、{X〜X16}、…、{X113〜X120}及び{X121〜X128}に16分割する。そして、検出ブロック{X〜X}、{X〜X16}、…、{X113〜X120}及び{X121〜X128}のそれぞれの検出ブロックから選択された16本から成る所定の受信導体14を用いて位置検出を行う。
送信部210は、拡散符号供給回路211と、送信導体選択回路212とを備える。また、送信導体選択回路212は、拡散符号供給回路211と送信導体群11との間に配置される。図31に、拡散符号供給回路211の概略構成、並びに、拡散符号供給回路211と拡散符号生成回路220、制御回路50及び送信導体選択回路212との接続関係を示す。なお、図31において、第1の実施形態(図3)と同じ構成には、同じ符号で示す。
拡散符号供給回路211は、シフトレジスタ211aと、補償信号生成回路23とを備える。シフトレジスタ211aは、並列入出力型のシフトレジスタであり、7個のフリップフロップ22a(レジスタ)が多段接続されて構成される。本実施形態では、送信導体群11は、1送信ブロックが9本から成る送信導体12で構成される。すなわち、7個の送信ブロックに分割されており、それぞれの送信ブロックから選択された7本の送信導体12に対して符号長(チップ長)7の拡散符号が同時的に供給される。従って、各送信ブロックに供給する拡散符号の位相差の種類は、同位相も含めて7種類となる。それゆえ、本実施形態では、拡散符号生成回路220で生成する拡散符号のチップ長は少なくとも「7」であればよく、フリップフロップ22aの数も7個設ければよい。
各フリップフロップ22aは、制御回路50から供給される7チップ周期の送信ロード信号Stload及び1チップ周期のクロック信号Sclkによりその動作が制御される。そして、各フリップフロップ22aは、保持された1チップ長の信号(符号)を1チップ周期毎に次段のフリップフロップ22a、及び最終段に設けられた補償信号生成回路に順次シフトするとともに、対応する送信導体選択回路212の入力端子に出力する。
拡散符号供給回路211を上述のような構成にすることにより、7個のフリップフロップDt〜Dtには、拡散符号生成回路40で生成された拡散符号を構成する1チップ目の符号PN〜7チップ目の符号PNがそれぞれ入力される。そして、フリップフロップDt〜Dtからそれぞれ出力される位相差Ph(同位相)〜Ph(6チップ長の位相差)の拡散符号は、対応する送信導体選択回路212の入力端子に入力される。
なお、この例では、拡散符号生成回路220は、チップ長が「7」の拡散符号を生成する。例えば、7チップ長(N=2)の拡散符号としては例えば「0001011」の符号列を用いることができる。
また、拡散符号生成回路40で生成する拡散符号の符号長を示すチップ長は、送信導体群11を構成する送信導体の数およびその分割数に応じて適宜設定される。例えば、送信導体群11を11個の送信ブロックに分割する場合、拡散符号生成回路40は、11チップ長の拡散符号を生成する。11チップ長の拡散符号としては「00010010111」の符号列を用いることができる。また、例えば、送信導体群11を15個の送信ブロックに分割する場合、拡散符号生成回路40は、15チップ長の拡散符号を生成する。15チップ長の拡散符号としては「000010100110111」の符号列を用いることができる。さらに、例えば、送信導体群11を19個の送信ブロックに分割する場合、拡散符号生成回路40は、19チップ長の拡散符号を生成する。19チップ長の拡散符号としては「0000101011110010011」の符号列を用いることができる。
送信導体選択回路212は、送信導体群11の分割ブロック数(本実施形態では7個)と同数の半導体スイッチ等を含み、送信導体を選択的に切り換える。図32に、送信導体選択回路212の内部構成を示す。
送信導体選択回路212内では、拡散符号を供給する各送信ブロック214にスイッチ213が設けられる。各スイッチ213の出力側には9つの端子213bが設けられ、各端子213bは、それぞれ対応する送信導体12に接続される。なお、各スイッチ213の入力端子213aは拡散符号供給回路211内の対応するフリップフロップ22aの出力端子に接続される。
そして、7個の送信ブロック{Y〜Y}、{Y10〜Y18}、…、{Y46〜Y54}及び{Y55〜Y63}を構成するそれぞれの入力端子には、拡散符号供給回路211から並列出力された位相差Ph、Ph、…、Ph6、Phの拡散符号が入力される。また、拡散符号供給回路211から出力された補償信号は、送信導体Y64に供給される。
なお、各送信ブロック214内のスイッチ213は、所定時間間隔で、選択された送信導体12と、対応する所定の位相差Phの(k=1〜7)の拡散符号を出力する拡散符号供給回路211の出力端子との接続状態を順次切替える。このスイッチ213の切替え動作は制御回路50により制御される。
図33に、本実施形態における各送信ブロック214内における送信導体12の切替え動作の一例を示す。この例では、まず、各送信ブロック214内において、最小インデックスを備えた送信導体12が、スイッチ213を介して拡散符号供給回路211の対応する出力端子に接続されている場合を考える。すなわち、7本の送信導体(Y、Y10、…、Y55)に、スイッチ213を介してそれぞれ位相差Ph、Ph、…、Phの拡散符号が供給されている(図33の状態)。そして、この状態で、所定時間の間、指示体の位置検出を行う。なお、この際、選択されていない送信導体12は、基準電位またはグラウンドに接続することが好ましい。この場合には、送信導体選択回路212を構成する半導体スイッチ213によって、送信導体非選択時には基準電位またはグラウンドに接続されるように成し、所望の送信導体を選択する際には、基準電位またはグラウンドに接続された状態から、拡散符号供給回路211の対応する出力端子と接続する状態へとその接続を切り換えるように構成される。この構成を採用することによりノイズ耐性が向上する。
次いで、所定時間が経過すると、送信導体選択回路212は、選択する送信導体12を、例えばそのインデックスが増大する方向に位置する隣の送信導体12、すなわち、送信導体Y、Y11、…、Y56に切替える。そして、送信導体を切替え後、その7本の送信導体12に同時に互いに位相差の異なる拡散符号を供給して位置検出を行う。各送信ブロック214を構成する送信導体12を巡回的に選択することで、指示体の位置検出が行われる。
また、図34に、送信導体12の選択操作に関し別の例を説明する。図34に示す例では、まず、送信導体選択回路212は、拡散符号を供給する送信導体Y〜Y63において、9本間隔で配置された7本の送信導体12を選択する。例えば、図34に示すように、送信導体選択回路212は、送信導体Y、Y10、…、Y46、Y55を選択する。拡散符号供給回路211は選択された送信導体Y、Y10、…、Y46、Y55に、それぞれ位相差Ph〜Phの拡散符号を同時に供給する。そして、この状態で、所定時間の間、位置検出を行う。
その後、送信導体選択回路212は、送信導体12のインデックスが例えば増大する方向に1本だけずらした送信導体12を選択する。すなわち、前回選択した7本の送信導体Y、Y10、…、Y46、Y55を対し、それぞれの近傍に位置する送信導体Y、Y11、…、Y47、Y56を選択する。拡散符号供給回路211はあらたに選択された送信導体Y、Y11、…、Y47、Y56にそれぞれ位相差Ph〜Phの拡散符号を同時に供給する。その後は、上述した送信導体12の選択動作を巡回的に行うことで、位置検出を行う。
すなわち、図33に示す例では、送信導体群11を、1送信ブロックが所定数の送信導体12から構成される、複数の送信ブロックに分割し、それぞれの送信ブロック内から巡回的に所定の送信導体12を選択し、各送信ブロックから選択された送信導体12のそれぞれに拡散符号を同時的に供給する。これに対し、図34に示す例では、送信導体群11を構成する、補償信号が供給される送信導体を除いた全ての送信導体12を1つの送信ブロックとして、この送信ブロックから同時的に所定数の送信導体12を選択し、各送信ブロックから選択された送信導体12のそれぞれに拡散符号を同時的に供給する。また、制御回路50からの制御信号に基づいてスイッチ213の切換動作を制御することで、送信導体12の選択動作は巡回的に行われる。また、図33及び34に例示する送信導体12の選択動作では、送信導体選択回路212は、所定時間毎に、接続する送信導体12を、そのインデックスが増大する方向に切替える例を説明したが、本発明はこれに限定されない。所定時間毎に、接続する送信導体12を、そのインデックスが減少する方向に切替えてもよい。さらには、送信導体12を所定の選択シーケンスに従いランダムに選択してもよい。
次に、本実施形態の受信部230の構成について説明する。受信部230は、図30に示すように、受信導体選択回路231と、信号検出回路31と、A/D変換回路32と、相関値算出回路233とを備える。本実施形態では、受信導体選択回路231を備えること、及び、相関値算出回路233の内部構成が異なること以外は、第1の実施形態と同様の構成である。それゆえ、ここでは、受信導体選択回路231及び相関値算出回路233の構成についてのみ説明する。
図35に、受信導体選択回路231の概略構成、並びに、受信導体選択回路231と信号検出回路31及び制御回路50との接続関係を示す。
受信導体群13(X〜X128)は、1検出ブロックが所定数の受信導体14から構成された、複数の検出ブロック(本実施形態では16ブロック)に分割されている。各検出ブロックは、各検出ブロックを構成する8本の受信導体14のそれぞれを選択するための、半導体スイッチ232を備える。すなわち、受信導体選択回路231は、各検出ブロック236から構成されており、各検出ブロックにて選択された16本の受信導体のそれぞれからの信号を信号検出回路31に供給する。各スイッチ232の入力側には8つの入力端子232aが設けられる。各入力端子232aは、対応する受信導体14に接続される。また、各スイッチ232の出力端子232bは、信号検出回路31内の対応するI/V変換回路31aの入力端子に接続される。
各スイッチ232は、所定時間間隔で、I/V変換回路31aと受信導体14との接続状態を切り替える。このスイッチ232による受信導体選択動作は、制御回路50から入力されるスイッチ切替信号Sswにより制御される。各I/V変換回路31aからは、電流が電圧に変換された信号(S〜S16)が出力される。
図36は、各検出ブロック236内における受信導体14の選択動作の一例を示す。この例では、まず、各検出ブロック236において、最小インデックスの受信導体14、すなわち、受信導体X、X、…、X121が、スイッチ232を介して信号検出回路31内の対応するI/V変換回路31aの入力端子に接続されている場合を考える(図36の状態)。この状態で所定時間の間、選択されている16本の受信導体14からの信号に基づいて、指示体の位置検出を行う。なお、この際、選択されていない受信導体14は、既述した一般的回路構成を採用して、基準電位またはグラウンドに接続することが好ましい。
次いで、所定時間が経過すると、スイッチ232は、接続すべき受信導体14を、そのインデックスが例えば増大する方向に位置する隣の受信導体14、すなわち、受信導体X、X10、…、X122に切替える。そして、その16本の受信導体14からの信号にもとづいて指示体の位置検出を行う。このような受信導体の選択動作を、各検出ブロック236を構成する8本の受信導体14に対して巡回的に行うことで指示体の位置検出を行う。さらには、受信導体14を所定の選択シーケンスに従いランダムに選択してもよい。
なお、本実施形態では、上述のように、信号検出回路31内に検出ブロック236と同数のI/V変換回路31aを設ける例を説明したが、本発明はこれに限定されない。図37に、信号検出回路31の別の構成例を示す。図37に示す例では、信号検出回路31内に、半導体スイッチ等から構成される信号選択回路31gをI/V変換回路31aの出力側に設ける。そして、図37に示す信号検出回路31では、信号選択回路31gで所定時間毎に、A/D変換器32aと接続するI/V変換回路31aを順次切替えて電圧信号をA/D変換器32aに出力する。信号検出回路31に信号選択回路31gを備えることで、I/V変換回路31aから出力されるそれぞれの信号を時分割処理し、A/D変換器32aに供給することができる。従って、受信部230内には、A/D変換器32a及びそれより後段に配置される後述の回路群を1系統設ければよい。それゆえ、この場合には受信部230の回路構成がより簡易になる。
相関値算出回路233は、第1の実施形態と同様に、A/D変換回路32に接続され、A/D変換回路32からの出力信号と、拡散符号生成回路40で生成される拡散符号と同じ拡散符号を用いて両者の相関値を算出する。相関値算出回路233は、検出ブロック236の数と同数の相関回路と、相関値記憶回路とで構成される。なお、各相関回路の入力端子は、A/D変換回路32内の対応する一つのA/D変換器32aの出力端子に接続される。
図38に、本実施形態の相関回路及び相関値記憶回路の構成、並びに、それらの回路と、I/V変換回路31a、A/D変換器32a、拡散符号生成回路40及び制御回路50との接続関係を示す。なお、図38において、第1の実施形態(図6)と同じ構成には、同じ符号で示す。本実施形態の相関値記憶回路33mは、第1の実施形態のそれと同様の構成である。
相関回路233aは、主に、第1のシフトレジスタ233bと、第2のシフトレジスタ233dと、相関器233fとで構成される。すなわち、本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、相関回路233a内では、シフトレジスタを2段構成にする。
第1のシフトレジスタ233bは、直列(シリアル)入力型のシフトレジスタであり、拡散符号の符号長(チップ長)と同数(本実施形態では7個)のフリップフロップ33cを備え、それらのフリップフロップ33cを多段接続して構成される。なお、各フリップフロップ33cは、第1の実施形態の相関回路33a内で用いたフリップフロップ33cと同様の構成である。
第2のシフトレジスタ233dは、並列(パラレル)入力型のシフトレジスタであり、拡散符号のチップ長と同数(本実施形態では7個)のフリップフロップ33eを備え、それらのフリップフロップ33eを多段接続して構成される。なお、各フリップフロップ33eは、第1の実施形態の相関回路33a内で用いたフリップフロップ33eと同様の構成である。第2のシフトレジスタ233dの最終段のフリップフロップ33eの出力信号が初段のフリップフロップ33eに巡回的に供給されることに関しても同様である。
また、相関器233fは、図示しないが、既述したように、本実施形態では拡散符号のチップ長に対応した7個の積算器と、加算器とで構成される。積算器の個数が異なること以外は、第1の実施形態の相関回路33a内で用いた相関器33fと同様の構成(図7)である。相関器233fでは、第2のシフトレジスタ233dから並列出力される1チップ長の各信号PS〜PSと、拡散符号生成回路40で生成された拡散符号と同じ拡散符号で構成される1チップ長の各符号PN〜PNとの相関値を算出する。
[位置検出の処理手順]
次に、本実施形態の指示体検出装置200における位置検出の手順を、図39を参照しながら説明する。図39は、本実施形態の指示体検出装置200における指示体の位置検出の手順を説明するためのフローチャートである。
拡散符号生成回路220は、チップ長「7」の拡散符号を生成する(ステップS41)。次いで、拡散符号供給回路211は、各送信ブロック214に供給するための、種々の位相差Ph〜Phを有する複数の拡散符号を生成する(ステップS42)。
受信部230の受信導体選択回路231は、半導体スイッチ232により、各検出ブロック236内で所定の受信導体14を選択し、その選択した受信導体14を対応するI/V変換回路31aに接続する(ステップS43)。
送信導体選択回路212は、送信ブロック214のそれぞれにおいて、拡散符号を供給する所定の送信導体12を選択する(ステップS44)。次いで、拡散符号供給回路211は、送信ブロック214のそれぞれにおいて選択された所定の送信導体12に対応する位相差Ph(k=1〜7)の拡散符号を、所定時間の間、同時に供給する(ステップS45)。なお、この際、拡散符号供給回路211内の補償信号生成回路23は、既述したように、拡散符号の符号パターンに対応した、所定の補償信号を送信導体Y64に供給することで、算出される相関値が好適な値となるようにされる。
受信部230は、ステップS43において、検出ブロック236のそれぞれから選択された所定の受信導体14から出力される電流信号を検出する(ステップS46)。そして、信号検出回路31は、選択された受信導体14から得られた電流信号を電圧信号に変換して増幅し、その増幅信号をA/D変換回路32に出力する。この際、各受信導体14から得られた電流信号は、I/V変換回路31aで電圧信号に変換される。
A/D変換回路32は、入力された電圧信号をA/D変換する(ステップS47)。なお、この際、各I/V変換回路31aに接続されたA/D変換器32aで、各受信導体14から検出した電圧信号がA/D変換される。この際、A/D変換回路32は、I/V変換回路31aから出力された電圧信号を1ワード(1符号)が複数ビットから成るデジタル信号に変換する。A/D変換回路32は、1ワードがマルチビットから成るデジタル信号を相関値算出回路233に出力する。
相関値算出回路233は、入力されたデジタル信号と、拡散符号との相関値を算出する(ステップS48)。具体的には、選択された各受信導体14からの信号がA/D変換器32a等を介してデジタル信号に変換された信号が入力され、相関回路33a内の第1のシフトレジスタ233b、第2のシフトレジスタ233d及び相関器233fが、例えば図9で説明したタイミングチャートに従って動作することで、選択した受信導体14からの信号と拡散符号との相関演算が行われ相関特性を求められる。
相関値算出回路233は、選択された受信導体14に対して算出した相関特性を相関値記憶回路33mに記憶する(ステップS49)。なお、本実施形態では、上述のように相関回路233aは、マルチビットで検出信号を保持及び処理を行うことができるので、相関値記憶回路33mに記憶される相関値の値も2値ではなく、マルチビット(例えば10ビット等)の多値信号として記憶される。これにより、高解像度の相関値の空間分布を生成することができる。
次いで、制御回路50は、全ての送信導体12で位置検出が終了したか否かを判定する(ステップS50)。全ての送信導体12で位置検出が終了していない場合、すなわち、ステップS50がNO判定となった場合には、ステップS44に戻り、送信導体選択回路212内の各送信ブロック214内のスイッチ213を切り替えて、前回とは異なる送信導体12を選択する。その後は、全ての送信導体12で位置検出が終了するまで、ステップS44〜S50を繰り返す。
全ての送信導体12が使用されて指示体19の位置検出が終了した場合、すなわち、ステップS50でYES判定となった場合には、制御回路50は、全ての受信導体14で位置検出が終了したか否かを判定する(ステップS51)。
全ての受信導体14が使用されての指示体19の位置検出が終了していない場合、すなわち、ステップS51がNO判定となった場合には、ステップS43に戻り、受信導体選択回路231内の各検出ブロック236内のスイッチ232を切り替えて、前回とは異なる受信導体14を選択する。その後は、全ての受信導体14で位置検出が終了するまで、ステップS43〜S51を繰り返す。
全ての受信導体14を使用して指示体19の位置検出が終了した場合、すなわち、ステップS51でYES判定となった場合には、補間処理回路34aは、相関値記憶回路33mに記憶された相関値のマッピングデータを読み出し、クロスポイントの間の位置における相関値を所定の補間処理により算出する(ステップS52)。これにより、クロスポイント以外の位置での相関値を求めることができ、より高精度の位置検出が可能になる。
そして、位置算出回路34bは、ステップS52で得られた補間処理後の相関値の空間分布(マッピングデータ)から、所定の閾値を超える相関値の領域を検出し、あるいは空間分布におけるピークレベル及びその位置を求めることで、指示体の位置を特定する(ステップS53)。本実施形態では、このようにしてセンサ部10上に配置された指示体の位置検出を行う。
上述のように、本実施形態では、送信ブロック214のそれぞれから選択された送信導体12に互いに位相差の異なる拡散符号を同時的に供給(多重位相送信)し、検出ブロックのそれぞれから選択された受信導体14からの信号に基づいて指示体の位置検出を行う。すなわち、送信導体12及び受信導体14間の複数のクロスポイントに対して同時に位置検出処理を行う。それゆえ、本実施形態によれば、より高速に指示体の位置検出が可能となる。
より具体的には、本実施形態では、送信導体群11を7個の送信ブロック214に分割し、受信導体群13を16個の検出ブロック236に分割し、各ブロックを並列処理する。それゆえ、本実施形態では、例えば、従来のように全クロスポイントを順次検出処理を行う場合の検出時間に比べて、その検出時間は、1/(7×16)に短縮することができる。
また、本実施形態の受信部230では、検出した信号の処理をマルチビットで処理できる。さらに、本実施形態では、補間処理によりクロスポイントの間の位置での相関値を求めることができる。それゆえ、本実施形態によれば、より高精度の位置検出が可能になる。
さらに、本実施形態では、送信導体群11及び受信導体群13を複数のブロックにエリア分割するので、拡散符号供給回路211及び相関回路233a内のフリップフロップの数を減らすことができる。それゆえ、本実施形態では、第1の実施形態に比べて、指示体検出装置200の回路構成をより簡易にすることができる。
[変形例5]
上記第4の実施形態では、送信導体選択回路212及び相関器233fに供給する拡散符号を、拡散符号生成回路220及び拡散符号供給回路211内のシフトレジスタ211aを用いて生成する構成例を説明したが、本発明はこれに限定されない。上述した変形例1と同様に、送信部に、ROM等からなる記憶回路を設け、その記憶回路に予め、互いに位相差の異なる拡散符号を記憶しておき、位置検出時に所定のシーケンスに従って、記憶回路から各拡散符号を読み出して、対応する送信導体または相関器に供給してもよい。変形例5では、そのような指示体検出装置の一構成例を説明する。
図40に、この例の指示体検出装置の概略構成を示す。なお、図40において、第4の実施形態の指示体検出装置(図30)と同じ構成には、同じ符号で示す。
この例の指示体検出装置201では、送信部202の拡散符号供給回路203内に記憶回路204を設ける。記憶回路204は、ROM等から構成され、予め、位相差Ph〜Phの拡散符号、及び、相関器233fに供給する相関演算に供される拡散符号が記憶される。そして、位置検出時には、所定のシーケンスに従って、記憶回路204から位相差Ph〜Phの拡散符号がそれぞれ読み出され、送信導体選択回路212内の対応するスイッチ213の入力端子213aに供給される。読み出された拡散符号は相関器23fにも供給される。その後は、第4の実施形態と同様にして位置検出を行うことができる。このような構成にすると、変形例1と同様に、第4の実施形態の指示体検出装置200で用いられていた拡散符号生成回路220及び拡散符号供給回路211内のシフトレジスタ211aは必要なくなる。
なお、この例の指示体検出装置201では、拡散符号供給回路203内に記憶回路204を設けたこと、拡散符号生成回路220及び拡散符号供給回路211内にシフトレジスタ211aを設けることが必要なくなること以外は、第4の実施形態と同様の構成である。
上述のように、この例によれば、種々の拡散符号を生成するための拡散符号生成回路220及び拡散符号供給回路211にシフトレジスタ211aを用いる必要がなくなるので、指示体検出装置201の構成をより簡易にすることができる。
この例では、拡散符号生成回路220を不要とすべく、種々の拡散符号を記憶する記憶回路204を拡散符号供給回路203の内部に設ける例を説明したが、本発明はこれに限定されず、記憶回路204を拡散符号供給回路203の外部に設けてもよい。
[変形例6]
上記第4の実施形態では、送信導体群11を構成する送信ブロック214のそれぞれから所定時間毎に送信導体12を選択する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、各送信ブロックを構成する全ての送信導体12にそれぞれ互いに位相差の異なる複数の拡散符号をまとめて供給して位置検出を行ってもよい。この場合には、所定時間毎に、送信ブロックを切り替えて同様の位置検出を繰り返す。変形例6では、そのような送信導体12の切替え動作の一例を説明する。
なお、この例の指示体検出装置では、送信導体12の切替え動作及び送信導体選択回路の構成以外は、上記第4の実施形態と同様の動作及び構成(図30)である。
また、この例では、送信導体群11を構成する1つの送信ブロックが、隣り合う7本の送信導体12で構成されている例を説明する。この場合、供給する拡散符号のチップ長は「7」であり、送信部の拡散符号供給回路及び受信部の相関回路内の各シフトレジスタのフリップフロップの数は7個となる。
この例の送信導体選択回路の具体的な構成を説明する前に、この例における送信導体12の切替え動作の一例を説明する。図41に、この例の送信導体12の切替え動作の一例を示す。
送信導体選択回路は、複数の送信ブロックから、まずは、例えば送信ブロック{Y〜Y}を選択する(図41の状態)。次いで、拡散符号供給回路は送信ブロック{Y〜Y}を構成する送信導体Y〜Yに対し、位相差Ph〜Phの拡散符号をそれぞれ同時に供給する。この状態で所定時間の間、指示体の位置検出を行った後、送信導体選択回路は、送信ブロック250を次の送信ブロック{Y〜Y14}に切替える。そして、選択された送信導体Y〜Y14に、拡散符号供給回路は位相差Ph〜Phの拡散符号をそれぞれ同時供給して指示体の位置検出を行う。この切替え動作及び位置検出動作を所定時間毎に繰り返して行う。そして、送信ブロック{Y57〜Y63}での位置検出が終了すれば、送信ブロック{Y〜Y}に戻って上記切替え動作を繰り返す。
図42に、上述の切替え動作を実現するための送信導体選択回路の構成例を示す。送信導体選択回路252は、拡散符号供給回路251から供給された拡散符号を7本の送信導体12へ供給するための各送信ブロック250を構成する半導体スイッチ253を備える。なお、送信導体12と、拡散符号供給回路251の出力端子との間の接続を行うスイッチ253の切替え動作は、制御回路50により制御される。また、この例では、補償信号は、スイッチ253を介さず、直接送信導体Y64に供給される。
このような構成の送信導体選択回路252を備え、送信導体12の選択動作を図41に示す手順で行うことにより、次のような効果が得られる。例えば、第4の実施形態のように、送信導体群11を構成する各送信ブロックから所定時間ΔT毎に1本の送信導体12を選択した場合、送信ブロック間の境界に位置する送信導体12のそれぞれの間で検出時間の差が大きくなる。より具体的に説明すると、最初、送信ブロック{Y〜Y}、{Y〜Y14}、…、{Y57〜Y63}のそれぞれから送信導体Y、Y、…、Y57を選択し、拡散符号を供給することで指示体の位置を検出し、その後、所定時間ΔT毎にインデックスが例えば増える方向に順次送信導体12を切替えて指示体の位置を検出すると、送信導体Y及びYとの間での検出時間差は7ΔTとなる。この場合、例えば、送信導体Y及びYといった、送信ブロック間の境界付近で指示体が移動した場合には、指示体の位置検出の開始タイミングに時間差が生じることになり、指示体の移動に対して位置検出処理が適切に追随できなくなることが起こり得る。従って、その指示体の検出精度が低下する。
それに対して、この例では、送信ブロック250毎に、送信導体12をまとめて切替えるので、送信ブロック250間の境界に位置する送信導体12間での検出時間の差が短く(ΔT)なる。その結果、この例では、送信ブロック250間の境界付近で指示体が移動していても、指示体の位置検出の開始タイミングが待機状態になることがなく、これによってより精度良く、その指示体を検出することができる。
なお、変形例6において、送信導体12の切替え動作は、図41の動作例に限定されない。図43に、この例における送信導体12の切替え動作の別の例を示す。
図43に示す切替え動作例では、まず、送信導体選択回路252は、例えば送信ブロック{Y〜Y}を選択する(図43の状態)。次いで、拡散符号供給回路251は送信ブロック{Y〜Y}を構成する送信導体Y〜Yにそれぞれ位相差Ph〜Phの拡散符号を同時に供給する。
この状態で所定時間の間、位置検出を行った後、送信導体選択回路252は、選択する送信導体12を、例えばそのインデックスが増大する方向に1本だけずらして切り替える。すなわち、送信導体選択回路252は、前回選択した7本の送信導体Y〜Yをそれぞれ送信導体Y〜Yに切り替える。そして、拡散符号供給回路251は、あらたに選択された送信導体Y〜Yにそれぞれ位相差Ph〜Phの拡散符号を同時に供給する。その後は、上述した送信導体12の切替え動作を順次繰り返し、位置検出を行う。
なお、図41及び43に示す送信導体12の切替え動作例において、送信導体選択回路252は、所定時間毎に、接続する送信導体12を、そのインデックスが増大する方向に切替える例を説明したが、本発明はこれに限定されない。所定時間毎に、接続する送信導体12を、そのインデックスが減少する方向に切替えてもよい。さらには、送信導体12を所定の選択シーケンスに従いランダムに選択してもよい。
[変形例7]
上記第4の実施形態では、受信導体群13の各検出ブロックから所定時間毎に1本の受信導体14を選択する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、検出ブロック毎にまとめて位置検出を行い、所定時間後は、検出ブロックを別の検出ブロックに切替えて位置検出を行うようにしてもよい。図44に、そのような受信導体14の切替え動作の一例(変形例7)を示す。
なお、この例の指示体検出装置では、受信導体14の切替え動作及び受信導体選択回路の構成以外は、上記第4の実施形態(図30)と同様の動作及び構成である。
この例では、1つの検出ブロック260が隣り合う16本の受信導体14で構成されている例を説明する。最初、受信導体選択回路は、所定の検出ブロック260、例えば検出ブロック{X〜X16}を選択する(図44の状態)。そして、信号検出回路は、選択した検出ブロック{X〜X16}内の全ての受信導体14を用いて、同時に指示体の位置検出を行う。そして、この状態で、所定時間の間、位置検出を行う。
次いで、所定時間後、受信導体選択回路は、検出ブロック260を検出ブロック{X17〜X32}に切替える。そして、信号検出回路は、あらたに選択された検出ブロック260内の全ての受信導体14を用いて同時に指示体の位置検出を行う。その後は、上述した切替え動作を所定時間毎に繰り返して行い、検出ブロック{X113〜X128}での位置検出が終了すれば、検出ブロック{X〜X16}に戻って、位置検出を行う。
図45に、上述した検出ブロック260の切替え動作を実現するための受信導体選択回路の一構成例を示す。受信導体選択回路261は、各検出ブロック260内の16本の受信導体14と、それらに対応する信号検出回路262内の各I/V変換回路262aの入力端子とを選択的に接続するためのスイッチ263を備える。なお、このスイッチ263の切替え動作は制御回路50により制御される。
なお、この例では、検出ブロック260毎に受信導体14を切替えるので、信号検出回路262内のI/V変換回路262aの数は、検出ブロック260内の受信導体14の本数と同数とされる。すなわち、この例のように、1つの検出ブロック260が16本の受信導体14で構成される場合には、信号検出回路262内のI/V変換回路262aの数は16個になる。なお、各I/V変換回路262aは、第1の実施形態と同様に、例えば増幅器と、コンデンサと、抵抗とを並列接続した構成を備える。
受信導体選択回路261をこのような構成にし、受信導体14の切替え動作を図44に示す手順で行うことにより、変形例6と同様に、検出ブロック260間の境界に位置する受信導体14間での検出時間の差が短くなる。その結果、この例では、変形例6と同様に、検出ブロック間の境界付近で指示体が移動していても、指示体の位置検出の開始タイミングが待機状態が少なく、これによってより精度良く、その指示体を検出することができる。
[変形例8]
上記第1の実施形態では、図2に示すように、第1ガラス基板15の一方の表面上に、受信導体14と送信導体12とがスペーサ16を介して形成される構成のセンサ部10について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、受信導体及び送信導体を一枚のガラス基板の両面にそれぞれ形成しても良い。図46に、その一構成例(変形例8)を示す。
図46は、この例のセンサ部の概略断面図である。この例のセンサ部300は、ガラス基板301と、ガラス基板301の一方の表面(図46に示される、指等の指示体19によって指示される側の面)上に形成された複数の受信導体304と、ガラス基板301の他方の表面(図46における下側の面)上に形成された複数の送信導体302を備える。送信導体302は第1保護層303によって保護される。さらに、受信導体304は、第2保護層305に保護されるとともに、第2保護層305はさらに保護シート306が備えられている。保護シート306は、指示体19による操作に対して受信導体304が損傷を受けないように保護するものである。
この例では、ガラス基板301、送信導体302及び受信導体304は、上記第1の実施形態と同様の形成材料で形成することができる。この例では、第1の実施形態と同様に、ガラス基板301の代わりに合成樹脂で形成されたシート状(フィルム状)基材を用いてもよい。また、第1保護層303及び第2保護層305は、例えば、SiO膜や合成樹脂膜等で形成することができ、保護シート306としては、例えば、合成樹脂等からなるシート部材を用いることができる。
この例のセンサ部300では、上記第1の実施形態(図2)のセンサ部10に比べて、ガラス基板の枚数を減らすことができるので、センサ部300の厚さをより薄くすることができる。また、この例のセンサ部300では、ガラス基板の枚数を減らすことができるので、より安価なセンサ部を提供することできる。
[変形例9]
変形例9では、変形例8とは別のセンサ部の変形例を説明する。変形例9では、例えば、ガラス基板の一面の表面上に送信導体及び受信導体を形成するセンサ部の構成例を説明する。図47に、この例のセンサ部の概略断面を示す。
この例のセンサ部310では、ガラス基板311の一面において、送信導体314と受信導体315が交差する構造を備えるため、互いが交差する箇所においては互いを電気的に絶縁するための絶縁材を介して交差させる。一例としては、ガラス基板311の一面上にジャンパー部材としての金属層312が所定のパターンで形成されている。金属層312上には絶縁層313を介して所定の導体パターンを備えた受信導体315が形成される。送信導体314は、受信導体315と交差するように配置されるが、互いが交差する箇所においては受信導体315によって分断された例えばランド形状の導体パターンで構成されている。このため、分断された送信導体314のそれぞれは、金属層312によって互いが電気的に接続される構造を備える。なお、上記の例では、ガラス基板311の一面と受信導体315の間に絶縁層313が配置された構造を備えているが、ガラス基板311の一面に受信導体315を形成し、受信導体315を覆うように絶縁層313を形成し、受信導体315によって分断された送信導体314のそれぞれがジャンパー部材としての金属層312を介して互いが電気的に接続される構造であってもよい。更には、送信導体314と受信導体315とは、送信と受信の関係が互いに置換可能である。なお、この例では、指示体が位置指示のためにガラス基板311に接近する一面に送信導体314と受信導体315等が配置されているが、指示体が位置指示のためにガラス基板311に接近する一面に対向する他面に、送信導体314と受信導体315等が配置されている構成でも良い。
この例では、受信導体315は、上記第1の実施形態と同様に、直線状導体で形成する。一方、ランド形状の送信導体314は、金属層312の絶縁層313にて覆われていない露出部と、電気的に接続されている。金属層312によって電気的に接続された、ランド形状を備えた送信導体314は、絶縁層313を介して受信導体315とは電気的に絶縁されるように、立体的に配線される。
また、この例では、ガラス基板301、送信導体314及び受信導体315は、上記第1の実施形態と同様の形成材料で形成することができる。なお、この例においても、第1の実施形態と同様に、ガラス基板301の代わりに合成樹脂で形成されたシート状(フィルム状)基材を用いてもよい。
金属層312は、高導電率を有する金属材料、例えば、Mo(モリブデン)等で形成することができる。金属層312と送信導体314との接触面積は微小であるので、これらの接続部分での電気抵抗を小さくするため、金属層312には高導電率を有する金属材料を用いることが好ましい。また、絶縁層313は、例えば、レジスト等で形成することができる。
この例のセンサ部310では、上記第1の実施形態(図2)のセンサ部10に比べて、ガラス基板の枚数を減らすことができるので、センサ部310の厚さをより薄くすることができる。また、この例のセンサ部310では、ガラス基板の枚数を減らすことができ、送信導体314及び受信導体315を実質的に一層で構成することができるので、より安価なセンサ部を提供することできる。
さらに、この例のセンサ部310では、変形例8のセンサ部300に比べて、次のような利点が得られる。この例のセンサ部310において、指示体19が位置指示のためにガラス基板311に接近する一面に対向する他面に、送信導体314と受信導体315等が配置されている場合には、指示体とこれらの導体との間にガラス基板311が介在することになるので、変形例8のセンサ部300の場合に比べて、指示体及び導体間の距離が広がり、指示体からのノイズの影響が低減される。
[変形例10]
上記第1〜4の実施形態では、送信導体及び受信導体が所定方向に延在した導体で形成することができることを説明したが、変形例10では、送信導体の形状に関しより具体的な構成例を説明する。
図48に、この例のセンサ部における送信導体及び受信導体の概略構成を示す。この例では、受信導体324は直線形状の導体とする。送信導体321は、受信導体324が配置された方向に対し交差する方向に配置されている。送信導体は、受信導体324を交差する例えば線形状の導体部322と、それより幅広のランド導体部323とが電気的に接続された構成を有している。受信導体324と線形状の導体部322との間には絶縁層が介在することで互いが電気的に絶縁されている。
なお、図48には、受信導体324の延在方向と、送信導体321の延在方向とが直交する例を示すが、本発明はこれに限定されない。両導体の延在方向が必ずしも直交する必要はなく、位置検出のためのクロスポイントが生成されるように、送信導体321の延在方向と受信導体324の延在方向とが交差していればよい。
送信導体321を構成するランド導体部323の中央部は、受信導体324の延在方向に沿って凹形状に形成されている。すなわち、ランド導体部323は、略H字状の形状を有する。また、ランド導体部323の線形状の導体部322側の端辺部は線形状の導体部322側に向かってその幅が連続的に狭くなる凸形状になっている。
送信導体321のランド導体部323の形状を上述のような略H字状にすることにより、次のような効果が得られる。
上記実施形態及び変形例では、静電結合方式の指示体検出装置について説明しているが、本発明は、電磁誘導方式と組み合わせた指示体検出装置にも適用可能である。この場合、電磁誘導方式では、指示体と指示体検出装置との間で電磁波を送受信して、指示体の位置を検出する。そこで、センサ部上のランド導体部の形状に関し、その幅が均一の幅広導体である場合には、センサ部を介して電磁波の送受信を行う時にそのランド導体部内に渦電流が発生し、電磁誘導方式での位置検出に悪影響を与える。それに対して、この例のようにランド導体部323を略H字状あるいは凹形状にすることにより、電磁誘導方式を用いての位置検出を併用した場合でも、ランド導体部323内での渦電流の発生を抑制することができ、上述のような問題を解消することができる。
なお、この例の構成は、クロスポイント静電結合方式の指示体検出装置のセンサ部に限られるものではなく、クロスポイント静電結合方式と同様の導電パターン、すなわち、第1の方向に配置された複数の第1導体と、前記第1の方向に対して交差する方向に配置された複数の第2導体とからなる導体パターンを備え、クロスポイント静電結合方式におけるクロスポイントに対応した指示位置を求めるのではなく、各方向に配設されたそれぞれの導体から得られた検出信号に基づいて各方向に配設された導体における、指示位置に対応したそれぞれの導体を特定し、配設された位置が特定されたこれらの導体のそれぞれが交差する位置から指示体の指示する位置を求める投影型静電結合方式の指示体検出装置のセンサ部などにも適用できる。また、この例では、送信導体を線形状の導体部とランド中央部に凹部を有する、略H字状のランド導体部とで構成する例を説明したが、受信導体についても所定の形状を有する導体パターンであってもよい。
また、この例の送信導体321及び受信導体324の構成は、第1の実施形態(図2)、変形例8(図46)及び変形例9(図47)で説明したセンサ部に適用することができる。さらに、指示体検出装置が液晶パネル等の表示装置と一体構成の場合は、液晶パネルから受ける影響を抑制するため、受信導体324を液晶パネルの画素走査方向と交差する方向に配置することで、受信導体324が画素走査に起因する信号を受信しない構成とすることが好ましい。
[変形例11]
送信導体のランド導体部の形状は、図48に示す例に限定されない。図49に、ランド導体部の形状の他の例(変形例11)を示す。なお、図49において、図48に示す例と同じ構成には、同じ符号で示す。
変形例10のセンサ部320と、この例のセンサ部325との比較から明らかなように、この例では、送信導体326のランド導体部327の形状が変更されている。それ以外の構成は、変形例10のセンサ部320と同様である。それゆえ、この例では、ランド導体部327の構成についてのみ説明する。
この例の送信導体326のランド導体部327は、変形例10と同様に、ランド導体部327は、その中央部に凹部を備えた、すなわち、略H字状の形状を有する。しかしながら、変形例10のランド導体部323では、その線形状の導体部322側の端辺部が鋭角形状であったが、この例では、ランド導体部327の線形状の導体部322側の端辺部を平坦に、あるいは図示せずも丸みを持たせることで、端辺部の導体部322との接合面を大きくする。
ランド導体部327の線形状の導体部322側の端辺部を平坦にしあるいは丸みをもたせることで、導体部322との間で電流集中が生じにくい構造とされる。このような構造を備えることで、ランド導体部327の線形状の導体部322側の端辺部に鋭部を備えた変形例10に比べて、ランド導体部327の線形状の導体部322側の端辺部における電流の流路を広く確保することができ、よって、ランド導体部327と線形状の導体部322との接合部分での電流集中が低減される。すなわち、ランド導体部327と線形状の導体部322との接合部分における抵抗値の増大を抑制することができ、変形例10に比べて、さらに電気伝導特性を向上させることができる。
なお、この例の構成は、クロスポイント静電結合方式の指示体検出装置のセンサ部に限られるものではなく、投影型静電結合方式の指示体検出装置のセンサ部などにも適用できる。また、この例では、送信導体を線形状の導体部と、その中央部に凹部を備えた略H字状のランド導体部とで構成する例を説明したが、受信導体を送信導体と同様の構成にしてもよい。
また、この例の送信導体326及び受信導体324の構成は、第1の実施形態(図2)、変形例8(図46)及び変形例9(図47)で説明したセンサ部に適用することができる。さらに、指示体検出装置が液晶パネル等の表示装置と一体構成の場合は、液晶パネルから受ける影響を抑制するため、既述したように、受信導体324を液晶パネルの走査方向と交差する方向に配置することが好ましい。
[変形例12]
クロスポイント静電結合方式を採用した指示体検出装置では、センサ部を指示体を操作する面側、すなわち上方から見た場合、複数の受信導体と送信導体が交差し、導体パターンが存在する領域と存在しない領域がある。各導体はITO膜等の透明電極膜で形成されるが、導体パターンが存在する領域の透過率は、導体パターンが存在しない領域のそれに比べて低下する。その結果、センサ部上では透過率のむらが生じる。利用者によってはこの透過率のむらが気になることがある。そこで、変形例12では、このようなセンサ部上での透過率のむらを解消する構成を説明する。
図50に、この例のセンサ部の概略構成を示す。なお、ここでは、変形例8(図46)のセンサ部300に、この例の構成を適用した例を説明する。この例のセンサ部330では、送信導体331及び受信導体332が存在しない領域に、例えば導体と同じ材料からなる第1透明電極膜333及び第2透明電極膜334を設ける。それ以外の構成は、変形例8(図46)のセンサ部300と同様の構成である。
図51(a)に、センサ部330のガラス基板の一面(下面)に形成される送信導体331及び第1透明電極膜333の構成を示す。この例では、送信導体331と同じ面であって、互いが近傍に配置された2つの送信導体331の間に矩形状の第1透明電極膜333を配置する。第1透明電極膜333は送信導体331と接触しないように送信導体間の寸法よりも多少小さな寸法を有しており、送信導体331とは多少の空隙を介して離間されている。一方、第1透明電極膜333の送信導体331の長さ方向の寸法に関しては、互いが近傍に配置された受信導体332間の寸法に1本の受信導体332の導体幅を加算した寸法よりも多少小さく設定され、互いが近傍に位置する2本の受信導体332の間に、それぞれの受信導体332の導体幅の略1/2の位置まで延伸された位置関係を持って配置される。
また、図51(b)に、センサ部330のガラス基板の他の面(上面)に形成される受信導体332及び第2透明電極膜334の構成を示す。この例では、第2透明電極膜334は、受信導体332が配置される同じ面に配置され、その寸法に関しては第1透明電極膜333の寸法を規定する場合と同様のアプローチが適用できる。すなわち、第2透明電極膜334は受信導体332と接触しないように受信導体間の寸法よりも多少小さな寸法を有しており、受信導体332とは多少の空隙を介して離間されている。一方、第2透明電極膜334の受信導体332の長さ方向の寸法に関しては、互いが近傍に配置された送信導体331を部分的に覆うように設定される。第1透明電極膜333および第2透明電極膜334の寸法および配置に関しては、要は、例えば指示体を操作する面側(上方側)からセンサ部330を見た際に、送信導体331、受信導体332、第1透明電極膜333、第2透明電極膜334の重畳関係が、電気的絶縁を維持しつつ、できる限り均質となるような構成とすることで、センサ部330全体に対し、透過率のむらが抑制された、均質な光学特性を保持できるように配置されればよい。
センサ部330のガラス基板の各面に形成する導体及び透明電極膜をそれぞれ図51(a)及び(b)のように配置すると、センサ部330を上方から見たとき、図50に示すように、導体パターンが存在しない領域にも、導体と同じ材料からなる第1透明電極膜333及び第2透明電極膜334が形成される。その結果、センサ部330上における透過率のむらが抑制される。
なお、透過率むらを抑制するための第1透明電極膜333及び第2透明電極膜334の形状は矩形に限定されない。センサ部330を上方から見たときに、各透明電極膜から成る導体パターンと、第1透明電極膜333及び第2透明電極膜334との重畳関係が光学的に均質であればよく、第1透明電極膜333及び第2透明電極膜334の形状は各透明電極膜から成る導体パターンの形状に関連して適宜決定される。例えば、この例では、矩形状の複数の透明電極膜を送信導体あるいは受信導体が延在される方向に沿って所定間隔で配置する例をしたが、その複数の透明電極膜を1枚の電極膜として形成してもよい。
また、この例の構成は、第1の実施形態(図2)及び変形例9〜11(図47〜49)で説明したセンサ部に適用することができる。さらに、例えば、透過率むら防止用の透明電極膜が所定領域に形成されたガラス基板を別途用意し、そのガラス基板をセンサ部に追設するようにしてもよい。また、上述したように、ガラス基板に換えてフィルム上の基材を採用しても同様に適用可能である。
[変形例13]
上記第1〜4の実施形態では、送信導体及び受信導体がともに線形状の導体である例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、送信導体及び受信導体の少なくとも一方が曲線状あるいは同心円状の導体で構成されていてもよい。図52に、その一例(変形例13)を示す。
図52は、この例におけるセンサ部340の送信導体341と受信導体342の配置パターンを示す図である。この例では、送信導体群は、複数の径の異なる同心円状の送信導体341で構成される。そして、各同心円状の送信導体341は、複数配置され且つ半径方向に隣り合う送信導体341間の間隔は等間隔となるように構成される。ただし、本発明は、これに限定されず、送信導体341間の間隔を等間隔にしなくてもよい。
一方、受信導体群は、送信導体群の中心から放射状に延在した複数の例えば直線形状の受信導体342で構成される。そして、複数の受信導体342は、周方向に等間隔で配置される。ただし、本発明は、これに限定されず、受信導体342間の間隔を等間隔にしなくてもよい。このように構成することにより、送信導体341と受信導体342との延在方向を交差させて、位置検出のクロスポイントを生成する。
図52に示すセンサ部340は、例えば、センサ部340の位置検出領域が円形状であるような場合に好適ある。
また、本発明では、例えば、送信導体及び受信導体の少なくとも一方がその延在方向に対して蛇行するような、ジグザグ形状の導体であってもよい。
[変形例14]
上記第1〜4の実施形態では、例えば図4に示すように、信号検出回路31内の増幅器31bとして1入力1出力の増幅器を用いる例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、増幅器として差動増幅器を用いてもよい。図53に、その一例(変形例14)を示す。
図53は、この例の増幅器の概略構成図である。この例の増幅器350は2入力1出力の差動増幅器である。この例では、差動増幅器350の各入力端子に接続される受信導体14は、それぞれ1本であり、センサ部において互いが隣り合って配置された受信導体14が1対とされて、順次選択される。図53では、選択された受信導体(X,Xm+1)からの信号はI/V変換回路31aを介して電流信号が電圧信号に変換されて差動増幅器350の各入力端子に供給されているが、以降に述べる差動増幅器を用いた実施例においては、図面の煩雑さを回避するためにI/V変換回路31aの存在を割愛して説明する。
受信側に差動増幅器350を用いた場合には、各受信導体14に重畳したノイズを差動増幅器350で差動増幅することで除去できるので、ノイズ耐性を向上させることができる。
[変形例15]
上記変形例14では、差動増幅器に接続する受信導体14の本数が2本の場合を説明したが、差動増幅器に接続する受信導体14の本数をさらに増やしてもよい。図54に、その一例(変形例15)を示す。
図54は、この例の差動増幅器の概略構成図である。この例の差動増幅器351では、実質的に接続する受信導体14を5本とする。そして、この例では差動増幅器351に接続する受信導体14として、互いに隣り合う5本の受信導体14を用いる。なお、図54の例では、差動増幅器351に接続する5本の受信導体14をそれぞれ受信導体Xm−2〜Xm+2と表記する。
この例では、受信導体Xm−2及びXm−1を差動増幅器351の極性が「−」の入力端子に接続し、受信導体Xm+2及びXm+1を差動増幅器351の極性が「+」の入力端子に接続する。そして、中央に配置された受信導体Xを、差動増幅器351の内部において所定の参照電圧レベル(例えばグラウンドレベルあるいは供給電圧レベル:Vcc)に設定された入力端子に接続する。なお、差動増幅器351が単電源である場合には、受信導体Xの電圧レベルは所定の参照電圧レベルに設定され、差動増幅器351が正電圧及び負電圧から構成される両電源である場合には、受信導体Xの電圧レベルは一般的には零、すなわちグラウンドレベルに設定させる。所定の入力端子がグラウンドレベルあるいは所定の参照電圧に設定された複数入力を備える差動増幅器を使用することで、既述したように、受信導体を選択するための受信導体選択回路で実現した受信導体の選択、受信に供していない受信導体をグラウンドあるいは所定の参照電圧に接続する機能を、この差動増幅器の入力端子の選択というアプローチで代用することができる。
このように、複数の受信導体を同時的に使用することで、差動増幅器351から出力される差分信号が増大するため検出感度を向上させることができる。また、指示体の検出領域を広げることができる。また、この例では、差動増幅器351を用いるので、変形例14と同様に、ノイズ耐性を向上させることができる。
なお、この例において、差動増幅器351に接続する、中央に配置された受信導体Xを所定の参照電圧レベルに設定する理由は、次の通りである。上記第1の実施形態で説明したように、クロスポイント静電結合方式では、指示体が配置されているクロスポイントでは、例えば指示体を介してグラウンドに電流が分流され、クロスポイントに流入する電流が低下するといった電流の変化を検出する。しかしながら、指示体が十分グラウンドに接地されていない環境にある場合には、クロスポイントでの電流の分流が不十分になる。この場合、クロスポイントでの電流変化が小さくなり、位置検出の感度が低下する。
それに対して、この例のように、差動増幅器351に接続する複数の受信導体14のうち、中央に配置された受信導体Xが参照電圧レベル(例えば、所定の参照電圧またはグラウンド接地電圧)になるように構成すると、指示体が十分グラウンドに接地されていない場合であっても、指示体が受信導体X上に配置された場合には、電流の一部を指示体及び受信導体Xを介して分流させることができる。その結果、上述した感度の低下を抑制することができる。
[変形例16]
上記第1〜3の実施形態では、送信導体群11に供給する拡散符号のチップ長を「63」として、送信導体12の1本毎に1チップ分位相をずらした拡散符号を供給する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、複数本の送信導体12に対して同じ位相差を有する拡散符号を供給してもよい。
変形例16では、隣り合う2本の送信導体12に同じ位相差を有する拡散符号を供給する例を示す。なお、この例では、送信導体12の本数は、第1の実施形態と同様に、補償信号を供給するための例えば2本の送信導体を加えた64本とする。
この例では、2本の送信導体12をペアとして、同じ位相差の拡散符号を供給するので、送信導体群11に供給する拡散符号の位相差の種類は同位相を含めて31通りあればよい。それゆえ、この例では、チップ長が少なくとも「31」である拡散符号を用いることができる。よって、この例では、チップ長「31」の拡散符号を用いる。ただし、この場合、64本の送信導体12のうち、拡散符号を供給する送信導体12は62本となるので、残りの2本の送信導体12には、補償信号を供給する。
図55に、上記拡散符号の供給形態を実現するための指示体検出装置の拡散符号供給回路の概略構成を示す。また、図55の例では、送信導体群11の両端に位置する送信導体Y及びY64に補償信号を供給し、残りの送信導体Y〜Y63に互いに位相差の異なる拡散符号を供給する。なお、以下では、隣り合う2本毎にペアと成した送信導体12の組み合わせを送信導体[Y,Yk+1](k=2〜62)と記す。
この例の拡散符号供給回路360は、シフトレジスタ361と、補償信号生成回路362とを備える。なお、拡散符号生成回路364は、チップ長が「31」の拡散符号を生成し、拡散符号を構成する各1チップ長の符号をシフトレジスタ361に並列出力する。
シフトレジスタ361は、並列入出力型のシフトレジスタであり、拡散符号生成回路364で生成される拡散符号のチップ長と同数、すなわち、31個のフリップフロップ361aを備え、それらが多段接続されて構成される。フリップフロップDt〜Dt31の入力端子は、それぞれ、拡散符号を構成する1チップ目の符号PN〜31チップ目の符号PN31が出力される拡散符号生成回路364の出力端子にそれぞれ接続される。また、フリップフロップDt(L:整数1〜31)の出力端子は、1組の送信導体[Y2L,Y2L+1]に接続される。
各フリップフロップ361aは、拡散符号生成回路364から並列出力される1チップ長の符号を同時的に保持するとともに、その保持された1チップ長の信号(符号)を1チップ周期毎に次段のフリップフロップ361aにシフトする。また、その際、各フリップフロップ361aは、保持していた信号を対応する一組の送信導体[Y,Yk+1]に出力する。また、シフトレジスタ361を構成する最終段のフリップフロップDt31の出力信号はフリップフロップDtに巡回的に供給される。
拡散符号供給回路360を上述のような構成にすることにより、フリップフロップDt、…、Dt、…Dt31からは、それぞれ位相差Ph(同位相)、…、Ph、…、Ph31(30チップ長の位相差)の拡散符号が出力される。そして、拡散符号供給回路360から出力された位相差Ph、…、Ph、…、Ph31の拡散符号は、それぞれ送信導体[Y,Y]、…、[Y2L,Y2L+1]、…、[Y62,Y63]に出力される。
なお、この例の指示体検出装置の受信部の相関値算出回路の構成は、31チップ長の検出信号と拡散符号生成回路364から出力される31チップ長の拡散符号との相関値が算出できるような構成にすればよい。具体的には、相関回路内の各シフトレジスタを構成するフリップフロップの数を31とし、相関器内の積算器の数も31個にすればよい(図6及び7参照。)
この例のように複数本の送信導体12を1ペアとして、同じ位相差の拡散符号を供給することにより、検出される出力信号のレベルが増大するので、検出感度を向上させることができる。また、この例のように、複数本の送信導体12に同じ位相差の拡散符号を供給する場合、拡散符号のチップ長を短くすることができるので、検出時間をより短縮することができる。さらに、この例では、拡散符号のチップ長を短くすることができるので、上述のように、相関回路内の各シフトレジスタを構成するフリップフロップの数や、相関器内の積算器の数を減らすことができ、受信部の構成をより簡易にすることができる。
また、この例のように、2本の送信導体12毎に、同じ位相差の拡散符号を供給する場合、受信部の信号検出回路に用いる増幅器も、2本の受信導体14毎に出力電流を検出する構成にすることが好ましい。その一構成例を図56に示す。
図56によって、この例における拡散信号の供給形態と検出信号の検出形態との関係を概念的に説明する。この例のように、2本の送信導体12毎に、同じ位相差の拡散符号を供給する場合には、受信部の増幅器365には、2つの入力端子がともに同一極性である、例えば「+」端子である2入力1出力の増幅器365を用いることが好ましい。また、図56に示す例のように隣り合う2本の送信導体12(Y,Yn+1)に同じ位相差の拡散符号を供給する場合には、その供給パターンに合わせて、受信部の増幅器365の2つの入力端子も隣り合う2つの受信導体14(X,Xm+1)にそれぞれ接続することが好ましい。
なお、この例では、同じ位相差の拡散符号を供給する送信導体12を2本単位とし、受信側では2本の受信導体14の出力信号を加算する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。同じ位相差の拡散符号を供給する送信導体12の単位を3本以上にし、それに合わせて、受信側の増幅器で加算する受信導体14の本数も3本以上としてもよい。なお、ペアと成す送信導体12の本数と、ペアと成す受信導体の本数は同数である必要はない。
上述のように複数本の送信導体12を1ペアとして、同じ位相差の拡散符号を供給し、複数本の受信導体14からの出力信号を加算した場合には、検出される信号のレベルを増大させることができるだけでなく、指示体の検出範囲を拡げることができるので、センサ部10上の位置検出領域が大きい場合に好適である。
なお、上述のように送信部での拡散符号の供給形態と、受信部での検出形態とを同じにする構成を、例えば、変形例9(図47)で説明したセンサ部310を備える指示体検出装置に適用した場合には、次のような利点が得られる。
同じ位相差の拡散符号の送信する送信導体の本数と、増幅器で加算する受信導体14の本数とが異なる場合、センサ部上における最小の検出エリアは長方形状となり、感度分布に異方性が生じる。この場合、例えば、センサ部と対向する面(以下、単に、対向面という)が円形状の指示体を検出すると、その指示体の対向面が円形状でなく楕円形状等に歪んで検出されることがある。これに対して、この例のように、同じ位相差の拡散符号の送信する送信導体12の本数と、増幅器で加算する受信導体14の本数とが同じ場合、図56に示すように、センサ部上における最小の検出エリアSminが正方形状となり、等方的な感度分布が得られる。この場合、対向面が円形状の指示体がセンサ部上に配置されても、その指示体の対向面を円形状で検出することができる。
また、図55に示す例では、各送信導体12に供給する拡散符号の位相差は固定されているが、本発明はこれに限定されず、例えば所定時間毎に、各送信導体12に供給する拡散符号の位相差を変化させてもよい。その例を、図57及び58に示す。
図57(a)及び(b)に示す送信導体選択シーケンスの例では、まず、或る時刻に位相差Ph(同位相)の拡散符号を送信導体Y及びYに供給する(図57(a)の状態)。次いで、所定時間後、位相差Phの拡散符号をY及びYに供給する(図57(b)の状態)。すなわち、図57(a)及び(b)の送信導体選択シーケンスの例では、所定時間毎に、同じ位相差の拡散符号を供給する送信導体12を所定の本数(この例では2本)を単位として選択する。
また、図58(a)〜(c)に示す送信導体選択シーケンスの例では、まず、或る時刻に位相差Phの拡散符号を送信導体Y及びYに供給する(図58(a)の状態)。次いで、所定時間後、位相差Phの拡散符号をY及びYに供給する(図58(b)の状態)。次いで、さらに所定時間が経った後、位相差Phの拡散符号をY及びYに供給する(図58(c)の状態)。すなわち、図58(a)〜(c)の送信導体選択シーケンスの例では、所定時間毎に、同じ位相差の拡散符号を供給する送信導体12を所定の本数(この例では2本)単位で選択するとともに、先の選択動作で選択された複数の送信導体12を構成する一部の送信導体12が、次の選択動作で選択された複数の送信導体12として含まれるように選択制御される。
なお、図57及び58に示すような送信導体12の切替え動作を行う場合には、変形例3や第4の実施形態で説明した指示体検出装置のように、送信部に送信導体選択回路を設けて上記切替え動作を行う。
[変形例17]
変形例16(図55)では、送信導体2本毎に同じ位相の拡散符号を供給する例を説明したが、この場合、位置検出の分解能が低下する。変形例17では、そのような問題を解決することのできる構成例を説明する。
この例では、送信導体12の本数は、第1の実施形態と同様に64本とし、送信する拡散符号の符号長は「62」とする。ただし、この例で供給する拡散符号では、符号長「31」の拡散符号を符号長「62」に拡張して用いる。具体的には、符号長「31」の拡散符号「PN,PN,…,PN30,PN31」を本実施形態では、「PN,PN,PN,PN,…,PN30,PN30,PN31,PN31」という符号列の拡散符号を送信導体12に供給する。すなわち、この例では、2チップ続けて1符号長の同じ符号PN(i=1〜31)を供給する。
図59に、この例の拡散符号供給回路370の概略構成を示す。拡散符号供給回路370は、拡散符号のチップ長と同数(62個)のフリップフロップ371a(図59中のDt〜Dt62)で構成されたシフトレジスタ371を備える。そして、各フリップフロップDt〜Dt62は、送信導体Y〜Y62にそれぞれ接続される。また、拡散符号供給回路370は、補償信号生成回路372を備え、補償信号生成回路372の出力端子は、互いが近傍に配置された送信導体Y63とY64に接続される。
そして、この例では、図59に示すように、拡散符号生成回路373で生成した拡散符号を構成する各符号PNPN、…、PN、…PN31を互いに隣り合うフリップフロップ371aのペア[Dt,Dt]、[Dt,Dt]、[Dt2i−1,Dt2i]、…[Dt61,Dt62]にそれぞれ供給する。次いで、各フリップフロップ371aは、保持した信号を1符号長周期で次段のフリップフロップ371aに順次シフトする。
この例の拡散符号の供給形態では、各送信導体12に供給される拡散符号は互いに1符号長の位相差を有するので、分解能を低下させることなく指示体の位置検出が可能になる。
また、この例の供給形態では、符号の供給タイミングによりペアとなる送信導体12は異なるものの、隣り合う送信導体12には同じ符号が供給される。このことを、例えば、送信導体Y60〜Y62に供給される拡散符号列を参照しながら具体的に説明する。送信導体Y62〜Y60に供給される拡散符号の符号列を時系列で1符号長毎に列記すると次のようになる。
送信導体Y62:「PN31,PN31,PN30,PN30,…」
送信導体Y61:「PN31,PN30,PN30,PN29,…」
送信導体Y60:「PN30,PN30,PN29,PN29,…」
ここで、送信導体Y61の拡散符号の符号列に着目すると、1チップ目に符号PN31が送信導体Y61に供給された際には、同じタイミングで送信導体Y62に符号PN31が供給される。2チップ目に符号PN30が送信導体Y61に供給された際には、同じタイミングで送信導体Y60に符号PN30が供給される。3チップ目に符号PN30が送信導体Y61に供給された際には、同じタイミングで送信導体Y62に符号PN30が供給される。そして、4チップ目に符号PN29が送信導体Y61に供給された際には、同じタイミングで送信導体Y60に符号PN29が供給される。5チップ目以降も、同様にして符号の供給タイミングによりペアとなる送信導体12は異なるが、隣り合う送信導体12には同じ符号が供給される。このような供給形態では、送信レベルが増大し、検出感度を向上させることができる。
さらに、図55に示す例(変形例16)では、補償信号生成回路362から出力された信号は、送信導体群11を構成する各送信導体12の両端に配置された送信導体YとY64、すなわち互いの送信導体12が他の所定数の送信導体12を介して離間された送信導体12に供給される。これに対し、この例では、補償信号生成回路362から出力された信号は、互いが近傍に配置された送信導体Y63とY64に供給される。
図55に示す例では、補償信号生成回路362から出力された信号は、互いの送信導体12が他の所定数の送信導体12を介して離間された送信導体12に供給される構成を有しているため、一方の送信導体に外来ノイズなどによる影響があった場合でも他方の送信導体に供給される補償信号を利用することができるという利点がある。これに対し、図59に示す例では、補償信号生成回路372から出力された信号は、互いが近傍に配置された送信導体Y63とY64に供給されるために、図55に示す例とは異なり、互いの送信導体を選択するための配線が簡単であるという利点がある。
なお、この例においても、変形例16(図57及び58)で説明したように、例えば所定時間毎に、各送信導体12に供給する拡散符号の位相差を変化させてもよい。
[変形例18]
変形例17では、1符号長の同じ符号PN(i=1〜31)を2チップ続けて同相で送信導体12に供給する供給形態について説明したが、変形例18では、1符号長の同じ符号PNを2チップ続けて供給する際に、その一方の符号を反転させて供給する構成例を説明する。
この例では、送信導体12の本数を62本とし、送信する拡散符号の符号長は「62」とする。ただし、この例で供給する拡散符号には、変形例17と同様に、符号長「31」の拡散符号を符号長「62」に拡張して用いるが、2チップ続けて配列される2つの符号PNのうち一方の符号を反転させる。具体的には、本実施形態では、「−PN,PN,−PN,PN,…,−PN30,PN30,−PN31,PN31」という符号列の拡散符号を用いる。
図60に、この例の拡散符号供給回路375の概略構成を示す。拡散符号供給回路375は、拡散符号のチップ長と同数(62個)のフリップフロップ371a(図60中のDt〜Dt62)で構成されたシフトレジスタ371を備える。そして、各フリップフロップDt〜Dt62は、送信導体Y〜Y62にそれぞれ接続される。
この例では、拡散符号生成回路376において、拡散符号を構成する非反転符号PN、PN、…、PN、…、PN31と、その反転符号−PN、−PN、…、−PN、…、−PN31とを生成する。そして、非反転符号PN、PN、…、PN、…、PN31を、それぞれフリップフロップDt、Dt、…、Dt2i、…Dt62に供給し、反転符号−PN、−PN、…、−PN、…、−PN31をそれぞれフリップフロップDt、Dt、…、Dt2i−1、…Dt61に供給する。次いで、各フリップフロップ371aは、保持した信号を1符号長周期で次段のフリップフロップ371aに順次シフトする。
なお、図60に示す例では、非反転符号を偶数インデックスのフリップフロップ371aに供給し、反転符号を奇数インデックスのフリップフロップ371aに供給する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。非反転符号を奇数インデックスのフリップフロップ371aに供給し、反転符号を偶数インデックスのフリップフロップ371aに供給してもよい。
この例の供給形態では、変形例17と同様に、各送信導体12に供給される拡散符号は互いに1符号長の位相差を有するので、分解能を低下させることなく指示体の位置検出が可能になる。
また、この例の供給形態では、符号の供給タイミングによりペアとなる送信導体12は異なるものの、隣り合う送信導体12間で符号が位相反転(あるいは極性反転)して供給される。このことを、例えば、送信導体Y60〜Y62に供給される拡散符号列を参照しながら具体的に説明する。送信導体Y62〜Y60に供給される拡散符号の符号列を時系列で1符号長毎に列記すると次のようになる。
送信導体Y62:「PN31,−PN31,PN30,−PN30,…」
送信導体Y61:「−PN31,PN30,−PN30,PN29,…」
送信導体Y60:「PN30,−PN30,PN29,−PN29,…」
ここで、送信導体Y61の拡散符号列に着目すると、1チップ目に反転符号−PN31が送信導体Y61に供給された際には、同じタイミングで送信導体Y62に非反転符号PN31が供給される。2チップ目に非反転符号PN30が送信導体Y61に供給された際には、同じタイミングで送信導体Y60に反転符号−PN30が供給される。3チップ目に反転符号−PN30が送信導体Y61に供給された際には、同じタイミングで送信導体Y62に非反転符号PN30が供給される。そして、4チップ目に非反転符号PN29が送信導体Y61に供給された際には、同じタイミングで送信導体Y60に反転符号−PN29が供給される。5チップ目以降も、同様にして符号の供給タイミングによりペアとなる送信導体12は異なるが、隣り合う送信導体12間で符号が位相反転して供給される。この場合、隣り合う送信導体12間で、クロスポイントに流れる電流が互いに打ち消し合うので、各受信導体14から出力される電流信号は相殺される。この場合、受信(検出)感度を向上させることができる。
さらに、この例の供給形態では、指示体がセンサ部上に存在しない場合には、各受信導体14で検出される電流信号は零となるので、補償信号を供給する補償信号生成回路を設ける必要がない。
なお、この例においても、変形例16(図57及び58)で説明したように、例えば所定時間毎に、各送信導体12に供給する拡散符号の位相差を変化させてもよい。
[変形例19]
変形例16では、隣り合う複数本の送信導体12に同じ位相差の拡散符号を供給し、隣り合う複数本の受信導体14の検出信号を増幅器で加算する構成例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、送信部では、所定本数間隔で配置された複数本の送信導体12に同じ位相差の拡散符号を供給し、受信部においても同様に、所定本数間隔で配置された複数本の受信導体14で検出した信号を増幅器で加算する構成にしてもよい。図61に、その一例(変形例19)を示す。
図61は、ペアと成す送信導体12の間に他の送信導体が配置された構成を模式的に示す。具体的な例としては、選択された2本の送信導体12の間に1本の送信導体12を介在させ、選択された2本の送信導体12毎に同じ位相差の拡散符号を供給する。拡散符号が供給される送信導体12の間に配置された送信導体12には拡散符号を供給しない。具体的には、送信導体Yn+1及びYn+3に位相差Phの拡散符号を供給し、送信導体Yn+1及びYn+3間に配置された送信導体Yn+2、並びに、送信導体Yn+1及びYn−1(不図示)間に配置された送信導体Yはグラウンドに接続する。例えば、128本の送信導体12を配置し、その64本は拡散符号と補償信号を供給するために使用され、他の64本はグランドに接続される。なお、所定の参照電圧に接続してもよい。
また、図61に示す例のように1本の送信導体12を介在させて離間されて隣り合う2本の送信導体12毎に同じ位相差の拡散符号を供給する場合、受信部の信号検出回路に用いられる増幅器も、1本の受信導体14を介在させて離間されて隣り合う2本の受信導体14毎に得られる出力電流を加算する増幅器を用いることが好ましい。図61には、そのような増幅器の一例を示す。
図61に示す例では、受信部の増幅器378として、4入力1出力の増幅器378を用いる。この増幅器378の4つの入力端子は、同一極性である、例えば「+」端子と、接地または参照電圧(例えば駆動電圧)に接続される端子(以下、「0」端子と表記する。またこの例では、この端子は内部的に接地されているものとするが、内部的に参照電圧が供給されている場合であっても良い)とが交互に配置されて構成される。そして、図61に示す例では、受信導体X及びXm+2が「+」端子に接続され、受信導体X及びXm+2間に配置された受信導体Xm+1と、受信導体Xm+2及びXm+4(不図示)間に配置された受信導体Xm+3とが「0」端子に接続される。なお、本発明はこれに限定されず受信導体X及びXm+2が「0」端子に接続され、受信導体Xm+1及びXm+3が「+」端子に接続されるような構成にしてもよい
この例では、変形例16と同様に、複数本の送信導体12に同じ位相差の拡散符号を供給し、複数本の受信導体14からの出力信号を増幅器で加算する。それゆえ、検出範囲を拡げることができ且つ検出される信号レベルを増大させることができるので、検出感度を向上させることができる。また、この例では、最小の検出範囲Sminを拡げることができるので、センサ部上の位置検出領域が大きい場合に好適である。
また、この例では、上述のように、変形例16と同様に、送信部の拡散符号の供給形態と、受信部の1つの増幅器で加算する信号の検出形態とを同じパターンにする。その結果、この例の構成では、センサ部上における最小の検出エリアSminは正方形状となる。それゆえ、この例の構成を、例えば、変形例9(図47)で説明したセンサ部310を備える指示体検出装置に適用した場合には、変形例16と同様に、センサ部上における最小の検出エリアでは等方的な感度分布を得ることができる。この場合、例えば対向面が円形状の指示体がセンサ部上に配置されても、その指示体の対向面を円形状で検出することができる。
[変形例20]
変形例20では、例えば図33あるいは図34に適用して特に好適な、差動増幅器を用いて隣り合う複数本(この例では4本)の受信導体14をまとめて使用して信号検出する構成例について説明する。
図62に、この例の差動増幅器の構成例を示す。この例では、実線で示される指示体19が、Yn+2〜Yn+3に配置された送信導体12とXm+1〜Xm+2に配置された受信導体14に近傍に位置するものとする。差動増幅器380の4つの入力端子のうち、左側2つの入力端子の極性と右側2つの入力端子の極性とが異なる。この例では、差動増幅器380の4つの入力端子の極性を、受信導体14のインデックスの小さい方から「++−−」の順で配置する。そして、隣り合う4本の受信導体X〜Xm+3のうち、受信導体X及びXm+1を極性が「+」である端子に接続し、受信導体Xm+2及びXm+3を極性が「−」である端子に接続する。なお、以下では、図62に示す差動増幅器380における信号の検出形態(検出パターン)を「++−−」と記す。
また、この例のように受信部の信号検出形態を「++−−」とする場合には、送信部の信号供給形態も、受信部の信号検出形態に対応させることが好ましい。具体的には、例えば、4本の隣り合う送信導体Y〜Yn+3にまとめて同じ位相差Phの拡散符号を供給し、その際、送信導体12のインデックスの小さい方から拡散符号の位相を「逆相,逆相,同相,同相」にして供給する。それを実現するためには、図62に示すように、送信導体Yn+2及びYn+3には位相差Phの拡散符号の位相を変えずに供給する。一方、送信導体Y及びYn+1には、位相反転器381を介して位相差Phの拡散符号を供給する。なお、以下では、図62に示す拡散符号の供給形態(供給パターン)を「++−−」と記す。
信号の供給形態及び検出形態をともに「++−−」とした場合には、差動増幅器380から出力される信号のレベル変化は、指示体19の存在によって、破線で示す曲線383のようにS字状になり、その信号を積分するとその積分値の変化は実線で示す曲線383Xのようになる。この例では、曲線383Xの窪み部分の中心を算出して、指示体の位置検出を行う。また、波線で示す指示体19が、Y〜Yn+1に配置された送信導体12とXm+1〜Xm+2に配置された受信導体14に近傍に位置すると、位相反転器381によって、差動増幅器380から出力される信号のレベル変化は曲線383とは位相が反転した波形となり、その積分値も同様に位相が反転した波形となる。図62(b)は、図62(a)に示す、送信導体を選択するための送信導体選択回路382の構成例である。図62(b)においては、位相差Phと位相差Phk+1の信号およびその位相反転信号を、Y〜Yn+20で示される所定の送信導体12に選択的に供給する例を示す。送信導体選択回路382には、位相差Phおよび位相差Phk+1の信号とそれぞれが位相反転した4つの信号が供給される。スイッチSW,SWはそれぞれ半導体スイッチで構成され、4つの入力端子を備えている。各入力端子に供給された信号を、12本の出力端子の中の4本の出力端子を順次選択することで、4つの入力端子に供給された信号を、選択された4本の送信導体12に順次供給する。また、スイッチSW,SWは同期して動作する。すなわち、スイッチSW,SWによって送信導体12の中のY〜Yn+3とYn+9〜Yn+12がそれぞれ選択されると、その次には、Yn+1〜Yn+4とYn+10〜Yn+13がそれぞれ選択される。このような送信導体選択シーケンスが繰り返し実行される。また、図62(b)に図示するように、スイッチSWで選択される一部の出力端子(この例では3本)は送信導体12に接続されずスイッチSWの一部の入力端子に接続される。従って、送信導体12の総数が66本で構成される場合には、送信導体選択回路382には7個のスイッチ(SW〜SW)が備えられている。なお、送信導体選択回路382を構成するスイッチの数は、送信導体選択回路382に供給される入力信号Phの数及び送信導体12の数に依存する。
この構成例を用いた場合には、複数の送信導体12あるいは複数の受信導体14を使用するため差動増幅器380から出力される差分信号が増大し、且つ、同時に検出する範囲が広がるので、検出感度を向上させることができる。また、この例では、所定の信号とその位相反転信号をペアとして送信導体12に供給する構成を有しており、指示体19が存在しない状況においては、互いの信号がキャンセルされるために、差動増幅器380の入力信号のダイナミックレンジを抑制でき、更には、ノイズもキャンセルされるので、ノイズ耐性を向上させることができる。
また、この例では、上述のように、変形例16と同様に、送信部での拡散符号の供給形態と、受信部での信号の検出形態とを同じパターンにする。その結果、この例の構成では、センサ部上における最小の検出エリアSminが正方形状となる。それゆえ、この例の構成を、例えば、変形例9(図47)で説明したセンサ部310を備える指示体検出装置に適用した場合には、変形例16と同様に、センサ部上における最小の検出エリアでは等方的な感度分布を得ることができる。この場合、例えば対向面が円形状の指示体がセンサ部上に配置されても、その指示体の対向面を円形状で検出することができる。
なお、検出対象の導体は4本(偶数)に限られず、3本や5本(奇数)を単位としてもよい。この場合、図示せずも、既述したように、検出対象の導体のうち、中央に配置された送信導体をグラウンドまたは参照電圧に接続することが好ましい。
さらに、この例では、受信部での信号の供給形態及び送信部での信号の検出形態の両方において位相反転(あるいは極性反転)を行う例を説明したが、位相反転を行うのは受信部及び送信部のいずれか一方だけでもよい。また、この例では信号の供給形態及び検出形態を「++−−」としたが、「−−++」としてもよい。
[変形例21]
変形例21では、隣り合う4本の受信導体14をまとめて信号検出する際の構成例を説明する。
図63に、この例の差動増幅器の構成例を示す。この例も例えば図33あるいは図34に適用して特に好適である。この例の受信部の構成を採用することで、図62の場合とは異なり、差動増幅器からの出力信号を積分する機能を持たせることができる。すなわち、例えば、4入力1出力の差動増幅器390を用い、差動増幅器390の4つの入力端子の極性を、受信導体14のインデックスの小さい方から「−++−」の順で配置する。すなわち、この例では入力1出力の差動増幅器390において、左側2つの入力端子の極性と、右側2つの入力端子の極性とが対称となるように構成にする。そして、隣り合う4本の受信導体X〜Xm+3のうち、受信導体Xm+1及びXm+2を「+」端子に接続し、受信導体X及びXm+3を「−」端子に接続する。
また、この例のように受信部の信号検出形態を「−++−」とする場合には、送信部の信号供給形態も、受信部の信号検出形態に合わせることが好ましい。具体的には、例えば、4本の隣り合う送信導体Y〜Yn+3にまとめて同じ位相差Phの拡散符号を供給し、その際、送信導体12のインデックスの小さい方から拡散符号の位相を「逆相,同相,同相,逆相」にして供給する。それを実現するためには、図63に示すように、送信導体Yn+1及びYn+2には位相差Phの拡散符号を供給する。一方、送信導体Y及びYn+3には、位相反転器391を介して位相反転した位相差Phの拡散符号を供給する。
図62(変形例20)における曲線382Yと同様に、図63に示す曲線393は、信号の供給形態及び検出形態をともに「−++−」とした場合に、4本の送信導体12から差動増幅器390を介して出力される信号のレベル変化を示しており、図62(変形例20)における差動増幅器380の出力信号を積分した値と同様な特性の信号が出力される。すなわち、この例のように信号の検出形態を「−++−」(左右対称)とすることにより、積分処理を行ったと同様の出力が得られる。それゆえ、この例の検出形態を採用した場合には、積分処理を行ったと同様な出力が得られるとともに、積分処理を行った場合に起こり得るノイズの蓄積が無くなる。また、差動増幅処理を行っているために、ノイズ耐性をより向上させることができる。なお、この例において、送信導体12を順次選択するための送信導体選択シーケンスを実行する送信導体選択回路392は、図62における送信導体選択回路382を適用できるためその動作の詳細は割愛する。
また、この例では、上述のように、変形例16と同様に、送信部での拡散符号の供給形態と、受信部での信号の検出形態とを同じパターンにする。その結果、この例の構成では、センサ部上における最小の検出エリアSminが正方形状となる。それゆえ、この例の構成を、例えば、変形例9(図47)で説明したセンサ部310を備える指示体検出装置に適用した場合には、変形例16と同様に、センサ部上における最小の検出エリアでは等方的な感度分布を得ることができる。この場合、例えば対向面が円形状の指示体がセンサ部上に配置されても、その指示体の対向面を円形状で検出することができる。
なお、検出対象の導体は4本(偶数)に限られず、3本や5本(奇数)を単位としてもよい。この場合、検出対象の導体のうち、中央に配置された送信導体をグラウンドまたは参照電圧に接続することが好ましい。
さらに、この例では、受信部での信号の供給形態及び送信部での信号の検出形態の両方において位相反転を行う例を説明したが、位相反転を行うのは受信部及び送信部のいずれか一方だけでもよい。
また、図63に示す例では信号の供給形態及び検出形態を「−++−」としたが、「+−−+」としてもよい。図64に、その構成例を示す。
図64に示す例では、差動増幅器395の4つの入力端子の極性を、受信導体14のインデックスの小さい方から「+−−+」の順で配置する。そして、隣り合う4本の受信導体X〜Xm+3のうち、受信導体Xm+1及びXm+2を「−」端子に接続し、受信導体X及びXm+3を「+」端子に接続する。
また、この例のように受信部の信号検出形態を「+−−+」とする場合には、送信部の信号供給形態も、受信部の信号検出形態に合わせることが好ましい。具体的には、例えば、4本の隣り合う送信導体Y〜Yn+1にまとめて同じ位相差Phの拡散符号を供給し、その際、送信導体12のインデックスの小さい方から拡散符号の位相を「同相,逆相,逆相,同相」にして供給する。それを実現するためには、図64に示すように、送信導体Y及びYn+3には位相差Phの拡散符号の位相を変えずに供給する。一方、送信導体Yn+1及びYn+2には、位相反転器396を介して位相差Phの拡散符号を供給する。
図64に示す例においても、差動増幅器395の4つの入力端子のうち、左側2つの入力端子の極性と、右側2つの入力端子の極性とは対称になる。それゆえ、図63に示す例と同様の効果が得られる。
[変形例22]
変形例22では、隣り合う3本の受信導体14をまとめて信号検出する際の構成例を説明する。
図65(a)に、この例の構成を示す。この例も例えば図33あるいは図34に適用して特に好適である。この例の受信部では、例えば3入力1出力の差動増幅器400を用い、差動増幅器400の3つの入力端子の極性を、受信導体14のインデックスの小さい方から「+−+」の順で配置する。すなわち、この例の差動増幅器400では、中央の入力端子の極性に対してその両隣の入力端子の極性が左右対称となるように構成する。そして、隣り合う3本の受信導体X〜Xm+2のうち、受信導体X及びXm+2を「+」端子に接続し、受信導体Xm+1を「−」端子に接続する。
また、この例の差動増幅器400では、「−」端子が1つであるのに対して、「+」端子が2つであるので、各端子に入力される信号レベルのバランスを考え、「−」端子に入力される信号に対しては信号レベルの補正を行うべく、レベルを例えば差動増幅器400の内部にて2倍に増幅する。なお、少数派の極性の入力端子(図65では「−」端子)に入力される信号のレベルの倍率は、小数派の極性の入力端子の数と多数派の極性の入力端子(図65では「+」端子)の数とを考慮して適宜決定される。
また、この例のように受信部の信号検出形態を「+−+」とする場合には、送信部の信号供給形態も、受信部の信号検出形態に合わせることが好ましい。具体的には、例えば、3本の隣り合う送信導体Y〜Yn+2にまとめて同じ位相差Phの拡散符号を供給し、その際、送信導体12のインデックスの小さい方から拡散符号の位相を「同相,逆相,同相」にして供給する。それを実現するためには、図65に示すように、送信導体Y及びYn+2には位相差Phの拡散符号の位相を変えずに供給する。一方、送信導体Yn+1には、位相反転器401を介して位相差Phの拡散符号を供給する。図65(b)は、図65(a)に示す、送信導体を選択するための送信導体選択回路402の構成例である。図65(b)においては、位相差Phと位相差Phk+1の信号およびその位相反転信号を、Y〜Yn+19で示される所定の送信導体12に選択的に供給する例を示す。送信導体選択回路402には、位相差Phおよび位相差Phk+1の信号とそれぞれが位相反転した3つの信号が供給される。スイッチSW10,SW11はそれぞれ半導体スイッチで構成され、3つの入力端子を備えている。各入力端子に供給された信号を、11本の出力端子の中の3本の出力端子を順次選択することで、3つの入力端子に供給された信号を、選択された3本の送信導体12に順次供給する。また、スイッチSW10,SW11は同期して動作する。すなわち、スイッチSW10,SW11によって送信導体12の中のY〜Yn+2とYn+9〜Yn+11がそれぞれ選択されると、その次には、Yn+1〜Yn+3とYn+10〜Yn+12がそれぞれ選択される。このような送信導体選択シーケンスが繰り返し実行される。また、図65(b)に図示するように、スイッチSW10で選択される一部の出力端子(この例では2本)は送信導体12に接続されずスイッチSW11の一部の入力端子に接続される。従って、送信導体12の総数が65本で構成される場合には、送信導体選択回路402には7個のスイッチ(SW10〜SW16)が備えられている。なお、送信導体選択回路402を構成するスイッチの数は、送信導体選択回路402に供給される入力信号Phの数及び送信導体12の数に依存する。
この例のように信号の検出形態を「+−+」とすることにより、差動増幅器400の3つの入力端子の極性の配置は、中央の入力端子の極性に対して左右対称となる。それゆえ、この例においても、変形例21と同様に、位置検出の際の積分処理を行ったと同様の結果を得ることができる。また、この例においても、変形例21と同様に、積分処理を行った際に起こり得るノイズ蓄積が無くなり、差動信号処理を行っているためにノイズ耐性をより向上させることができる。
また、この例では、上述のように、変形例16と同様に、送信部での拡散符号の供給形態と、受信部での信号の検出形態とを同じパターンにする。その結果、この例の構成では、センサ部上における最小の検出エリアSminが正方形状となる。それゆえ、この例の構成を、例えば、変形例9(図47)で説明したセンサ部310を備える指示体検出装置に適用した場合には、変形例16と同様に、センサ部上における最小の検出エリアでは等方的な感度分布を得ることができる。この場合、例えば対向面が円形状の指示体がセンサ部上に配置されても、その指示体の対向面を円形状で検出することができる。
さらに、この例では、受信部での信号の供給形態及び送信部での信号の検出形態の両方において位相反転を行う例を説明したが、位相反転を行うのは受信部及び送信部のいずれか一方だけでもよい。
また、図65に示す例では信号の供給形態及び検出形態を「+−+」としたが、「−+−」としてもよい。図66に、その構成例を示す。
図66に示す例では、差動増幅器405の3つの入力端子の極性を、受信導体14のインデックスの小さい方から「−+−」の順で配置する。そして、隣り合う3本の受信導体X〜Xm+2のうち、受信導体X及びXm+2を「−」端子に接続し、受信導体Xm+1を「+」端子に接続する。なお、図66に示す差動増幅器405では、各入力端子に入力される信号レベルのバランスを考え、中央の「+」端子に入力される信号に対してはレベルを2倍する。
また、この例のように受信部の信号検出形態を「−+−」とする場合には、送信部の信号供給形態も、受信部の信号検出形態に合わせることが好ましい。具体的には、例えば、3本の隣り合う送信導体Y〜Yn+2にまとめて同じ位相差Phの拡散符号を供給し、その際、送信導体12のインデックスの小さい方から拡散符号の位相を「逆相,同相,逆相」にして供給する。それを実現するためには、図66に示すように、送信導体Yn+1には位相差Phの拡散符号の位相を変えずに供給する。一方、送信導体Y及びYn+2には、位相反転器406を介して位相差Phの拡散符号を供給する。
図66に示す例においても、差動増幅器405の3つの入力端子の極性の配置は、中央の入力端子の極性に対して左右対称となる。それゆえ、図65に示す例と同様の効果が得られる。なお、この例において、送信導体12を順次選択するための送信導体選択シーケンスを実行する送信導体選択回路402は、図65における送信導体選択回路402を適用できるためその動作の詳細は割愛する。
[変形例23]
上記第1〜4の実施形態及び各種変形例では、センサ部の送信導体及び受信導体の本数等は静的に選択する。すなわち、最小の検出エリアで用いる送信導体及び受信導体の本数を一旦選択すると、その後は、各導体の本数は変更しない。しかしながら、このような構成では、指などの指示体がホバーリング状態にある場合、すなわち、指示体がセンサ部10から少し浮いている状態においては、位置検出時の検出感度が低くなり、ノイズの影響も大きくなるので、ホバーリング状態時の位置検出を確実に行うことが困難になる。
そこで、変形例23では、指示体がホバーリング状態にある場合においても、指示体の位置検出を確実に行うことのできる構成例について説明する。
この例では、指示体がホバーリング状態にある場合、すなわち指示体がセンサ部10から所定の距離離れている状態においても、指示体の位置検出を確実に行うため、位置検出時において、最小の検出エリアで用いる送信導体及び受信導体の本数を動的に選択する。図67及び68を参照して、その動作を説明する。
図67は、指示体がセンサ部の近くにある場合における最小検出エリアSminの拡散符号の供給形態及び出力信号の検出形態の関係を示す図である。また、図68は、指示体がセンサ部から比較的遠くに位置する場合における最小検出エリアSminの拡散符号の供給形態及び出力信号の検出形態の関係を示す図である。
指示体がセンサ部の近くにある場合には、図67に示すように、送信部では同じ位相差Phの拡散符号を2本の送信導体12毎に供給し、受信部では2本の受信導体14からの出力信号をまとめて検出する。なお、この際、送信部における拡散符号の供給形態及び受信部における信号の検出形態は、例えば「++」または「+−」とすることができる。
それに対して、指示体がセンサ部から比較的遠くに位置する場合には、図68に示すように、送信部では、同じ位相差Phの拡散符号を供給する送信導体12の本数を増加させ、例えば4本とする。一方、受信部では、検出対象となる受信導体14の本数を例えば4本に増加し、4本の受信導体14からの出力信号をまとめて検出する。なお、この際、送信部における拡散符号の供給形態及び受信部における信号の検出形態は、例えば「++++」または「++−−」とすることができる。
なお、上記動作における送信導体12及び受信導体14の選択本数の切替え動作は例えば、次のようにして行われる。まず、センサ部と指示体の距離の情報は、制御回路にて信号検出回路から出力される信号のレベルに基づいて判定する。次いで、制御回路は、その判定結果に基づいて送信導体選択回路及び受信導体選択回路に選択する導体の位置と本数を指示する。
上述のように、この例では、指示体がホバーリング状態にあると判断された場合には、送信導体12及び受信導体14の本数を増やすように制御し、検出感度を維持もしくは上げるなどの変更を行うことにより、ホバーリング状態の指示体の位置検出をより確実に行うことができる。
なお、この例では、選択する導体の本数を2本又は4本としたが、選択する導体の本数はこれに限定されず、任意に設定することができる。例えば、センサ部と指示体の距離が遠くなるにつれて選択する本数を徐々に増やすように設定してもよい。また、送信導体の増加、あるいは受信導体の増加を選択的に制御することもできる。
[変形例24]
変形例24では、指示体がホバーリング状態にあるか否かをより精度良く識別するための手法について、図69〜71を参照しながら説明する。
図69(a)は、指19がセンサ部10上にタッチされている状態を示し、図69(b)は、その状態において受信部で得られる検出信号(相関値)のレベル曲線を示す。指19がセンサ部10上にタッチされている状態では、レベル曲線420において、指19がタッチしている領域で急峻なピークが得られる。
また、図70(a)は、指19がセンサ部10上に浮いている状態(ホバーリング状態)を示し、図70(b)は、その状態において受信部で得られる検出信号のレベル曲線を示す。指19がホバーリング状態にある場合には、レベル曲線421において、指19がタッチしている領域でピークが得られるが、そのピーク形状は、指19がセンサ部10上にタッチされている状態のそれ(図69(b))に比べて、ブロード化し、ピーク値も低下する。
図69及び70に示すレベル曲線の変化において、レベル曲線中のピーク部の立ち上がり時の傾きを検出して、指示体がホバーリング状態にあるか否かを判定することも可能である。この手法では、例えば、ピーク部の傾きが所定の値以上であるときには指19等の指示体がセンサ部と接触していると判断し、ピーク部の傾きが所定の値より小さいときは指示体がセンサ部から浮いている判断する。しかしながら、この手法では、次のような問題がある。
例えば、指示体が移動するなどして得られる出力信号の強度が変化するとホバーリング状態を正確に識別することが困難になる。また、増幅器の利得等の変化によりホバーリング状態を正確に識別することが困難になる。さらに、上述した変形例等で説明した構成のように、受信部において信号の検出形態を変えた場合、出力信号のレベル曲線がブロード化する。このような場合、センサ部に対する指示体の接触状態が同じでもピーク部のエッジの傾きが変化したり、逆にピーク部のエッジの傾きが同じでも接触状態やセンサ部と指示体との距離や接触状態などにより出力信号のレベルが異なったりするなど現象が生じる。この場合、指示体の接触状況の正確な識別が困難になる。
そこで、この例では、上述した問題を解消するために、受信部で検出された検出信号(相関値)のレベル曲線421におけるピーク曲線部のエッジの傾き(図70(b)の破線)とピーク値(図70(b)中の黒矢印の長さ)との比(エッジの傾き/ピーク値)に基づいて、検出信号の傾きをその最大振幅値で正規化することで、指示体がホバーリング状態あるいはセンサ部10にタッチしている状態にあるか否かを識別する。
それゆえ、この例では、上記識別手法を実現するために、図示せずも、受信部には、検出したレベル曲線からピーク部のエッジの傾きとピーク値との比を算出する比算出回路と、比算出回路で算出した比と、所定の閾値とを比較して、指示体がホバーリング状態にあるか否かを識別するホバーリング識別回路と設ける。なお、比算出回路及びホバーリング識別回路は、例えば位置検出回路に設けることができる。
そして、ホバーリング識別回路は、比算出回路で求めた比が所定の閾値以上であるときは、指示体が非ホバーリング状態すなわちセンサ部に接触した状態であると識別し、求めた比が所定の閾値より小さいときは、指示体がホバーリング状態にあると識別する。さらに、ホバーリング状態の有無の識別に用いる所定の閾値よりも小さい第2の閾値を設け、比算出回路で求めた比をこの第2の閾値と比較することにより、ホバーリング状態の程度(センサ部と指示体との距離等)をより詳細に識別することも可能である。
ここで、受信部で検出された信号(相関値)のレベル曲線のピーク部のエッジの傾き及びピーク値、並びに、両者の比(エッジの傾き/ピーク値)の求め方の具体例を、図71を用いて説明する。
図71は、指示体としての指19が存在するクロスポイント付近の領域で、ある時刻に得られた検出信号(相関値)のレベル値をマッピングしたものである。図71には、3×3のクロスポイントで得られたレベル値を示し、そのレベル値は正規化されている。
図71に示すようなレベル値の空間分布では、中央のクロスポイントでレベルの最大値「100」が得られ、その左右上下に位置するクロスポイントでレベル値「50」が検出されている。この場合、レベル曲線のピーク値は中央グリッドの「100」となり、エッジの傾きは100−50=50となる。それゆえ、図71に示す例では、レベル曲線のピーク部のエッジの傾きとピーク値との比は、(エッジの傾き/ピーク値)=(50/100)=0.5となる。
この例におけるホバーリング状態の識別手法では、上述のように、レベル曲線のピーク部のエッジの傾きと最大値とを用いて識別する。それゆえ、上述した問題を解消することができ、より安定したホバーリング状態の識別が可能になる。
なお、上記例では、検出信号のレベル曲線(レベル値のマッピングデータ)に基づいて直接ホバーリング状態の識別を行う例を説明したが、本発明はこれに限定されない。検出信号のレベル曲線を非線形処理し、非線形処理後の後の特性に基づいてホバーリング状態を識別してもよい。ここで、検出信号(相関値)のレベル曲線に対して、非線形処理として対数変換を行う例を説明する。
非線形処理を行わない場合、指示体のタッチにより得られた検出信号のレベルは、指示体とセンサ部10の接触部では極端に大きく、指示体がセンサ部10から浮いているところでは極端に小さくなる。それゆえ、指示体がセンサ部10から僅かに浮いている状態を含めて認識処理したくても、検出信号のレベルが上記2つの場合で極端に違うので正確な認識が困難である。
それに対して、検出信号(相関値)のレベル曲線に対して、所定の信号変換処理、例えば対数変換を行うと、検出信号中の小さいレベルの信号部分を浮き立たせ、レベルの大きい信号部分を抑えることができる。すなわち、対数変換後のレベル曲線においては、ピーク部の形状がブロード化し、その最大値が抑制される。この場合、指示体の接触状態と非接触状態との境界付近のレベル値の変化が連続的となり、指示体がセンサ部10から僅かに浮いている状態であっても容易にホバーリング状態を認識することができ、認識特性を向上させることができる。
また、この例の認識手法では、センサ部10上において指示体が接触している領域と非接触の領域との境界においても検出信号のレベル値の変化が連続的になるので、指示体の境界部の認識も容易になる。このような、指示体の境界部を含めた接触面積の抽出は、後述する指示体の座標あるいはセンサ部10に対する押圧などの認識において重要である。特に、指示体がセンサ部上を移動し、受信導体を乗り換えた際に生じる座標誤差、すなわち乗り換え前後での受信導体の選択間違いなどを低減することができる。
さらに、検出信号(相関値)のレベル曲線を、図示せずも、対数変換回路を備えて対数変換する手法では、上述したレベル曲線のピーク部のエッジの傾きとピーク値との比(エッジの傾き/ピーク値)を、割り算でなく引き算で計算することができ、比(エッジの傾き/ピーク値)の算出も容易になる。
[変形例25]
変形例25では、本発明において、オールスキャンをより感度良く且つ高速に行うための構成について説明する。すなわち、センサ部によって検出された検出信号の信号レベルに対応して指示体の検出を粗くあるいは細かく求める動作について説明する。
オールスキャンとは、指示体を検出すべく、センサ部上の全クロスポイントに渡って随時、電流変化の検出処理(スキャン)を行うことをいう。オールスキャンに対しては、感度を上げて高速に行うことが望まれる。しかしながら、1本毎もしくは少数本毎の送信導体及び受信導体に対して、オールスキャンを行ったのではスキャンすべきポイントが多くなりオールスキャンが完了するまでの時間が長くなる。
そこで、この例では、センサ部から出力信号が検出されないときは、一度の検出処理(最小検出エリア)に使用する送信導体及び受信導体の本数を増やすことでスキャンポイントを粗くする(以下、「スキップスキャン」という)。スキップスキャンでは、最小検出エリアを大きくし、この最小検出エリアを移動の最小単位として電流変化の検出処理を行うようにする。
このスキップスキャンでは、センサ部上に指示体が存在するか否かを確認するために実行される。なお、この処理は位置検出部で行う。また、スキップスキャンにおいて選択する導体の本数は、センサ部のサイズや必要とする感度等に応じて任意に設定することができる。
なお、本数を増減する導体は、送信導体及び受信導体の両方であってもよいし、いずれか一方であってもよい。なお、送信導体及び受信導体の両方の本数を増減する場合、両者の本数が異なっていてもよい。本発明では、実際に信号検出する有効面積(最小検出エリア)が増減する方法であれば種々の方法が適用可能である。
なお、検出信号の有無のみならず、当該検出信号のレベルに基づいて、使用する送信導体及び受信導体の本数を変更してもよい。例えば、検出信号のレベルが予め設定した所定の閾値より大きいときは本数を減少させ、当該検出信号のレベルが所定の閾値より小さいときは本数を増大させる。閾値は一つだけでなく、2つ以上設定してもよい。検出信号のレベルを検出する方法としては、変形例24(図70及び71)で説明した手法を用いることができる。
この例では、センサ部から検出信号が得られないときは、最小検出エリアで用いる送信導体及び受信導体の本数を増やすことで検出感度を上げ、かつ、スキャンポイントを粗くする。これにより、高感度で且つ高速にオールスキャンを実現することができる。
[変形例26]
上記変形例16(図56)、19(図61)、20(図62)、21(図63及び64)及び22(図65及び66)では、同じ位相差の拡散符号を供給する送信導体12の供給形態と、1つの増幅器で加算する受信導体14の検出形態とを同じパターンにする例を説明したが、本発明はこれに限定されない。
上記各種変形例で説明したように、送信部における拡散符号の供給形態と、受信部における信号の検出形態とを同じパターンにすることにより、センサ部上における最小の検出エリアを正方形状となる。それゆえ、この例の構成を、例えば、変形例9(図47)で説明したセンサ部310を備える指示体検出装置に適用した場合には、センサ部上における最小の検出エリアでは等方的な感度分布を得ることができる。この場合、例えば対向面が円形状の指示体がセンサ部上に配置されても、その指示体の対向面を円形状で検出することができる。
しかしながら、送信部における拡散符号の供給形態と、受信部における信号の検出形態とを同じパターンにする構成を、例えば、第1の実施形態で説明したセンサ部10(図2)に適用すると、送信導体群11と受信導体群13との間に設けられるスペーサ16の厚さが厚い場合には、次のような問題が生じる。
第1の実施形態のセンサ部10では、送信導体群11上にスペーサ16を介して受信導体群13が配置される。この場合、送信導体群11は、受信導体群13より、指示体の検出面から遠い位置に配置されるので、検出面と送信導体12との間に作用する電界の強度と、検出面と受信導体14との間のそれとは異なる。検出面からより遠い位置に配置された送信導体12による出力信号のレベル曲線は、より検出面側に配置されている受信導体14による出力信号のレベル曲線よりブロードになる。すなわち、検出面からより遠い位置に配置された送信導体12による出力信号のレベル曲線のエッジの傾きは小さくなり、検出面により近い受信導体14による出力信号のレベル曲線のエッジの傾きは大きくなる。
ここで、図72に、送信部における拡散符号の供給形態と、受信部における信号の検出形態とを同じパターンにする構成を、例えば、第1の実施形態で説明したセンサ部10(図2)に適用した場合の構成を示す。
図72に示す例では、受信部の差動増幅器430には、5入力1出力の差動増幅器430を用い、差動増幅器430の5つの入力端子の極性を、受信導体X〜Xm+4のインデックスの小さい方から「−−0++」の順で配置する。なお、検出形態「−−0++」中の「0」はグラウンドまたは参照電圧に接続することを意味する。すなわち、差動増幅器430の中央の入力端子はグラウンドまたは参照電圧に差動増幅器430の内部で接続されている。なお、図72では、送信導体Yn+2及び受信導体Xm+2がグラウンドに接続される構成を示しているが、既述した送信導体選択回路および受信導体選択回路によってこれらの導体をグラウンドに接続する制御を行うこともできる。
一方、図72に示す例では、実質5本の隣り合う送信導体Y〜Yn+4にまとめて同じ位相差Phの拡散符号を供給し、その際、送信導体12のインデックスの小さい方から拡散符号の位相を「同相,同相,グラウンド,逆相,逆相」にして供給する。それを実現するためには、図72に示すように、送信導体Y及びYn+1には位相差Phの拡散符号の位相を変えずに供給する。中央の送信導体Yn+2はグラウンドに接続する。そして、送信導体Yn+3及びYn+4には位相反転器431を介して位相差Phの拡散符号を供給する。
図72に示す構成では、上述のように、送信導体12による出力信号のレベル曲線の広がりが、受信導体14による出力信号のレベル曲線より広くなる。その結果、センサ部10上に対向面が円形状の指示体が配置された場合には、図72に破線で示すように、楕円状に検出されてしまう可能性がある。
そこで、この例では、上記問題を解消するために、センサ部10の検出面からより遠い位置に配置された送信導体群11側の検出幅を狭くし、検出面に近い受信導体群13側の検出幅は広くする構成にして、検出面において、受信側による出力信号のレベル曲線の広がり(検出幅)と、受信側によるそれとの間に差が生じないようにする。これを実現するための一構成例を図73に示す。
図73は、この例における送信部の拡散符号の供給形態と、受信部の信号の検出形態との関係を示す図である。
図73に示す例では、受信部の構成は図72に示す例と同様とする。一方、送信部においては、実質3本の隣り合う送信導体Yn+1〜Yn+3にまとめて同じ位相差Phの拡散符号を供給し、その際、送信導体12のインデックスの小さい方から拡散符号の位相を「同相,グラウンド,逆相」にして供給する。それを実現するためには、図73に示すように、送信導体Yn+1には位相差Phの拡散符号の位相を変えずに供給し、中央の送信導体Yn+2はグラウンドに接続する。そして、送信導体Yn+3には位相反転器431を介して位相差Phの拡散符号を供給する。
このように、検出面からより遠い位置に配置された送信導体群11内で、同じ位相差Phの拡散符号を供給する送信導体12の本数を、受信部でまとめて検出する受信導体14の本数より少なくすることにより、検出面における受信側による出力信号のレベル曲線の広がりと、受信側によるそれとをほぼ同じにすることができる。すなわち、送信側及び受信側によるレベル曲線の広がりのアパーチャ比(縦横比)を1に近づけることができる。その結果、センサ部10上に対向面が円形状の指示体が配置された場合にも、図73中の破線で示すように、指示体を楕円状でなく円状で検出することができる。
なお、この例では、最小検出エリアにおいて選択する送信導体及び受信導体の本数を変える例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、送信導体及び受信導体の形状(幅など)、その配置パターン(円形状や亀の子状など)、各導体間のピッチを変更して、送信側及び受信側によるレベル曲線の広がりのアパーチャ比(縦横比)を調整してもよい。また、図73では、受信部の増幅器として差動増幅器を用いる例を示したが、シングルエンド入力の増幅器を用いてもよい。さらに、この例では、まとめて拡散符号を供給する複数の送信導体12内の中央の送信導体12、及び、1つの差動増幅器にまとめて接続する複数の受信導体14内の中央の受信導体14をグラウンドに接続する例を説明したが、それらの中央の送信導体12及び/又は中央の受信導体14をグラウンドに接続しなくてもよい。例えば、中央の送信導体12及び/又は中央の受信導体14を所定の参照電圧端子に接続してもよい。
[変形例27]
上記変形例14〜26では、拡散符号の種々の供給形態及び検出信号の種々の検出形態を、それぞれ別個に実施する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。上記変形例14〜26で説明した構成を、用途や必要とする感度等に応じて、一台の指示体検出装置で適宜切り替えて適用するようにしてもよい。
図74に、上述のような機能を有する指示体検出装置の構成例(変形例27)を示す。なお、図74において、第1の実施形態(図1)と同じ構成には、同じ符号で示す。
この例の指示体検出装置450は、センサ部10と、送信部460と、受信部470と、拡散符号生成回路40と、これらの各部の動作を制御する制御回路50とで構成される。センサ部10、位置検出回路34、拡散符号生成回路40及び制御回路50は、第1の実施形態と同様の構成である。
送信部460は、拡散符号供給回路21と、送信導体選択回路462とを備える。送信導体選択回路462は、拡散符号供給回路21の出力側に配置される。なお、拡散符号供給回路21は、第1の実施形態と同様の構成である。
送信導体選択回路462は、拡散符号供給回路21から供給される拡散符号を所定の送信導体12へ供給するために備えられている。具体的には、送信導体選択回路462では、同じ位相差の拡散符号を供給する送信導体12の本数や供給位置、供給する拡散符号の位相関係、1符号長の符号PNを続けて供給するチップ数等を用途等に応じて適宜選択する。例えば、送信導体選択回路462は、上記変形例14〜26で説明した拡散符号の供給形態等の中のいずれかの供給形態に対応して所定の送信導体12を選択する。なお、送信導体選択回路462における供給形態の選択及び切替え動作は、制御回路50により制御される。
また、受信部470は、受信導体選択回路471と、信号検出回路31と、A/D変換回路32と、相関値算出回路33、位置検出回路34とを備える。受信導体選択回路471によって選択された受信導体14からの信号は信号検出回路31に供給される。信号検出回路31から出力された信号は、A/D変換回路32でアナログ信号からデジタル信号に変換された後に、相関値算出回路33はに供給される。なお、信号検出回路31、A/D変換回路32及び相関値算出回路33は、第1の実施形態と同様の構成である。
受信導体選択回路471は、例えば、送信導体12への拡散符号の供給形態に応じて、受信導体群13からの出力信号の検出形態を選択して切り替える。具体的には、受信導体選択回路471では、信号検出回路31内に備えられたI/V変換回路の入力端子に接続する受信導体14の本数や位置関係、差動増幅器での処理(加算または減算)等を、拡散符号の供給形態、用途等応じて適宜選択する。例えば、受信導体選択回路471は、上記変形例14〜26で説明した出力信号の検出形態等の中からいずれかの検出形態を選択する。なお、受信導体選択回路471における供給形態の選択及び切替え動作は、制御回路50により制御される。
上述のような構成にすることにより、一台の指示体検出装置450において、用途や必要とする感度等に応じて、送信導体群11への拡散符号の供給形態、及び、受信導体群13からの出力信号の検出形態を適宜設定することができる。それゆえ、この例の指示体検出装置450では、一台の指示体検出装置で様々な用途に適用可能になる。
なお、ここでは、第1の実施形態にこの例の構成を適用する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。この例の構成は、上記第2〜4の実施形態に対しても同様に適用可能であり、同様の効果が得られる。
[変形例28]
上記実施形態及び各種変形例では、送信導体12の一方の端部から拡散符号を供給する構成例を説明した。しかしながら、このような構成では、拡散符号の伝送路の浮遊容量による検出信号のレベル低下や検出信号の位相遅れ等の問題が生じる。この問題を、図75(a)及び(b)を参照しながらより具体的に説明する。
図75(a)は、所定の送信導体Yに位相差Phの拡散符号を供給する際の様子を示す図であり、図75(b)は、送信導体Yに位相差Phの拡散符号を供給した際に、各受信導体14で得られる検出信号のレベルと位相遅れとの比の変化を示す図である。なお、図75(b)では、横軸に受信導体14の位置をとり、縦軸には検出信号のレベルと位相遅れとの比(レベル/位相)をとる。また、図75(b)では、説明を簡略化するため、受信導体X、Xm+2、Xm+4、Xm+6及びXm+8の4本の受信導体14からの検出信号における比(レベル/位相)の変化を示す。
図75(a)に示すように、送信導体Yの一方の端部(図75(a)の例では送信導体12の右端)から拡散符号(供給信号)を供給すると、供給信号に対する伝送路の浮遊容量の影響により、拡散符号の供給側から位置が離れるほど、すなわち、供給側に近い受信導体Xm+8から遠い受信導体Xに向かうほど、受信導体14からの検出信号のレベルが低下する。また、この際、検出信号の位相遅れも、拡散符号の供給側から位置が離れるほど大きくなる。その結果、図75(b)に示すように、受信導体Xm+8から受信導体Xに向かって検出信号のレベルと位相遅れとの比(レベル/位相)は直線的に低下する。このように、拡散符号の供給側に近い受信導体Xm+8と遠い受信導体Xとの間で発生する検出信号のレベル差や位相差は、位置検出時の座標ずれの一因になる。特に、送信導体12及び受信導体14にITO膜を用いたセンサ部では、それらの導体の抵抗値が高く、拡散符号に対する伝送路の影響が大きくなる。
そこで、変形例28では、上述した問題を解消することのできる構成について説明する。図76(a)及び(b)に、この例における拡散符号の供給形態及び検出信号のレベルと位相遅れとの比(レベル/位相)の変化特性をそれぞれ示す。
この例では、図76(a)に示すように、送信導体12の両端から同時に同じ位相差Phの拡散符号を供給する。この供給形態を実現するためには、例えば第1〜3の実施形態の構成では、拡散符号供給回路の各出力端子を対応する送信導体12の両端に接続すればよい。また、第4の実施形態では、送信導体選択回路の各出力端子を対応する送信導体12の両端に接続すればよい。
この場合、図76(b)に示すように、拡散符号の供給側(送信導体12の両端)から最も遠くなる例えば受信導体Xm+4で検出信号のレベルと位相遅れとの比(レベル/位相)が最も小さくなる。しかしながら、拡散符号の供給端から最も遠くなる受信導体Xm+4までの距離は、図75(a)及び(b)に示す片側供給の場合に比べて半分となるので、検出信号のレベルと位相遅れとの比(レベル/位相)の低下量が改善される。
上述のように、この例では、拡散符号を送信導体12の両端から同時に供給することにより、従来の片側供給に比べて検出信号のレベル低下や位相遅れを改善することができる。それゆえ、この例では、受信導体14間のレベル差や位相差が大幅に減少し、検出感度の低下を抑制することができる。
なお、この例では、1本の送信導体12の両端から同時に拡散符号を供給する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。上記変形例14〜26で説明したような複数本の送信導体に同位相の拡散符号を供給する形態においても同様に適用可能であり、同様の効果が得られる。
[変形例29]
第1の実施形態の指示体検出装置100において、受信ゲイン値は、相関値算出回路33の出力信号(相関値)のレベルを参照して決め、その値を信号検出回路31にフィードバックして受信ゲイン値を設定することができる。しかしながら、このような受信ゲイン値の設定手法では、信号検出回路31で受信する信号にノイズ等が重畳されると、検出信号のレベルが設定した受信ゲイン値を超えてしまう場合がある。この場合、信号検出回路31で検出信号が飽和し、その結果、検出したい信号成分のレベルも低下する可能性がある。
そこで、変形例29では、上記問題を解消し、受信ゲイン値を良好に制御できる構成について説明する。なお、ここでは、この例の構成を第1の実施形態の指示体検出装置100に適用する例を説明するが、本発明はこれに限定されず、上記第2〜4の実施形態の指示体検出装置に対しても同様に適用可能であり、同様に効果が得られる。
図77に、この例の受信ゲイン値設定回路付近のブロック構成を示す。この例の受信ゲイン値設定回路480は、絶対値検波回路481と、その出力側に配置された自動利得制御回路482とを備える。受信ゲイン値設定回路480は、A/D変換器32aの出力端子に接続され、例えば図74に示す受信導体選択回路471によって選択された受信導体14からの信号の受信ゲインを制御する。そして、受信ゲイン値設定回路480内の絶対値検波回路481の入力端子はA/D変換器32aの出力端子に接続されて、自動利得制御回路482の出力端子は信号検出回路31に接続されて、信号検出回路31に備えられたI/V変換回路31aなどの増幅器のゲインを制御する。
絶対値検波回路481は、A/D変換器32aから出力される信号のエネルギー成分の信号強度を検出する。なお、A/D変換器32aから出力される信号には、検出すべき信号(拡散符号)成分だけでなくノイズ等の不要な信号成分も含まれるので、絶対値検波回路481では、ノイズ等の不要な信号成分を含む検出信号全体のエネルギー成分の信号強度が検出される。
図78に、絶対値検波回路481の内部構成を示す。絶対値検波回路481は、積算器483と、積算器483の出力端子に接続された積分器484とを備える。
積算器483は、A/D変換器32aの出力信号を2乗演算し、演算後の信号を積分器484に出力する。なお、積算器483の2つの入力端子には、A/D変換器32aの出力信号が分岐して入力され、互いの信号が乗算される。また、積分器484は、積算器483の出力信号を時間的に積分し、その積分信号を自動利得制御回路482に出力されて利得制御に供される。
自動利得制御回路482は、絶対値検波回路481から出力されるエネルギー成分の信号強度を参照して受信ゲイン値を設定する。この際、絶対値検波回路481のエネルギー成分の信号強度には、検出すべき信号(拡散符号)成分だけでなくノイズ等も含まれるので、自動利得制御回路482は、信号検出回路31で検出する信号全体のエネルギー成分の信号強度に基づいて受信ゲイン値を設定することになる。そして、自動利得制御回路482は、その設定した受信ゲイン値を信号検出回路31に出力する。
上述のように、この例の受信ゲイン値の設定手法では、検出すべき信号(拡散符号)成分だけでなくノイズ等も含まれる信号のエネルギー成分の信号強度を検出し、その信号強度に基づいて受信ゲイン値を設定する。この場合、信号検出回路31で受信する信号にノイズ等が重畳されていても、適切に受信ゲイン値を設定することができる。
なお、絶対値検波の手法としては、検出すべき信号成分及びノイズを含む信号のレベルを検出できる手法であれば任意の手法を用いることができる。例えば、上述した手法以外では、出力信号のレベルの絶対値を積分する手法等を用いることができる。また、絶対値検波処理には、デジタル信号処理及びアナログ信号処理のいずれを用いてもよい。
[変形例30]
変形例30では、本発明の指示体検出装置において、指等の指示体がセンサ部の検出面にタッチした際の押圧力(以下、指示圧という)を検出する好適な手法について説明する。
従来の手法では、指示圧は、センサ部の検出面における指示体の接触面積に基づいて計算される。しかしながら、この手法では、例えば指の細いユーザがセンサ部の検出面を強くタッチしても、その際の接触面積は小さいので、軽いタッチと識別されてしまうという問題が生じる。
そこで、この例では、上述のような問題を解消するために、指示体の位置検出の際に得られる各クロスポイントでの検出信号(相関値)のレベルの空間分布(マッピングデータ)を用いて指示圧を検出する。以下、その手法を、図79及び80を参照しながら具体的に説明する。なお、この指示圧の検出は、受信部の位置検出回路で行う。
図79に、指示体がセンサ部の検出面をタッチした際に相関値記憶回路で生成される信号(相関値)のレベルの空間分布の模式図を示す。なお、図79中の横軸は受信導体14の位置を表し、図面上で手前から奥に向かう方向の軸は送信導体12の位置を表し、そして、図79中の縦軸は検出信号(相関値)のレベルを表す。なお、縦軸のレベルは正規化した値である。また、図79に示す例では、送信導体Yと受信導体Xのクロスポイント上に指示体がタッチしている場合の検出信号のレベルの空間分布である。また、図79では、説明を簡略化するために、送信導体Yn−4〜Yn+4と、受信導体Xm−4〜Xm+4とで囲まれるエリアのみのレベルの空間分布を示す。
まず、位置検出回路は、相関値記憶回路に記憶された検出信号のマッピングデータを読み出し、各クロスポイントにおける検出信号の信号レベルに補間処理などを施すことで各クロスポイント間の信号レベルを補間し、指示体がタッチしたクロスポイント[X,Y]上で頂点(もしくは頂上)となる山形状のレベル曲面490を算出する。このレベル曲面490は、位置検出回路で検出信号を解析して算出する。
なお、図79に示す例では、各クロスポイントの相関値に補間処理を施してレベル曲面490を生成しているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、クロスポイント毎に求めた相関値をマッピングデータとして保持し、その後このマッピングデータに補間処理を施すことでレベル曲面490を生成することができる。あるいはクロスポイント毎に求めた相関値に補間処理を施してマッピングデータとして保持し、補間処理されたマッピングからレベル曲面490を生成することもできる。
次いで、レベル曲面490を所定のレベル面490a(図79中の斜線領域)で切り取る信号処理を行う。更には、レベル面490aより上のレベル曲面490で囲まれた領域の体積を求める信号処理を行う。なお、ここでは、所定のレベル面490aの面積を指示体の接触面積とする。
ここで、図80を参照しながら、レベル面490aより上のレベル曲面490で囲まれた領域の体積を簡易に求める手法を説明する。まず、レベル曲面490を、送信導体12の延在方向に沿う方向の平面に分割する(図80の状態)。これにより、図80に示すように、例えば、送信導体Yn−4〜Yn+4の延在方向に沿って、それぞれ分割平面491〜499が生成される。
次いで、分割平面491〜499の面積Sa〜Saをそれぞれ求める。なお、この際、分割平面491〜499の面積Sa〜Saとしては、所定のレベル値(レベル面490aの値)以上の領域の平面で面積を求めることが好ましい。そして、算出した面積Sa〜Saを加算してその加算値を、レベル曲面490で囲まれた領域の体積の近似値とする。このレベル曲面490で囲まれた領域の体積は、指示圧に対応する値であり、指示圧が大きくなればその体積も増加する。それゆえ、このレベル曲面490で囲まれた領域の体積に基づいて指示圧を求めることができる。この例では、このような信号処理を行うことで指示体の指示圧を求める。
なお、上述のようにして求めたレベル曲面490で囲まれた領域の体積をさらに、接触面積で割り算してもよい。この場合、接触領域の単位面積当たりの指示圧に対応する値が求まる。
上述のように、この例では、指示体がセンサ部の検出面をタッチした際に、位置検出回路において検出信号(相関値)の3次元のレベル曲面を算出し、そのレベル曲面で囲まれる領域の体積を算出して指示圧を特定する。それゆえ、上述した従来の指示圧の検出手法で生じる問題を解消することができ、ユーザのタッチ感にあった指示圧の検出が可能になる。
なお、上述した指示圧の検出手法では、レベル曲面490を複数の平面に分割し、その複数の分割平面の面積の合計値、すなわち積分値をそのレベル曲面490の体積としたが、本発明はこれに限定されない。レベル曲面490の体積をより精度良く算出するために、数値解析的に分割平面の面積を重み付け加算してもよい。さらに、体積の計算方法は分割した平面の合計値に限られるものではなく、多次元曲面近似(例えば、台形近似や2乗近似等)を適用して体積を計算するようにしてもよい。
ここで、分割平面の面積を重み付け加算する手法において、台形近似を用いてレベル曲面490で囲まれた領域の体積を求める手順を、図81を参照しながら説明する。
図81は、送信導体12の位置と、図80で説明した手法により求めた分割平面491〜499の面積Sa〜Saとの関係を示すグラフである。なお、図81では、横軸に送信導体12の位置をとり、縦軸に分割平面の面積をとる。図81中の曲線500は、面積Sa〜Saのデータ点間をつなぎ合わせたものである。
レベル曲面490で囲まれた領域の体積は、図81中の横軸と、曲線500とにより囲まれる部分の面積に相当する。また、図81の特性において、面積Sa〜Saのデータ点間を直線で繋ぐと、送信導体Ym−2〜Ym+2の間のエリアに4つの台形領域が形成される。台形近似では、図81中の横軸と曲線500とにより囲まれる部分の面積を、図81中の送信導体Ym−2〜Ym+2の間に生成される4つの台形領域の面積の合計値(図81中の斜線部の面積)として近似する。より具体的には、次のようにして体積を求める。
まず、図81中の斜線部領域を構成するデータ点Sa〜Saに対して台形近似に従い重み値を付与する。例えばデータ点Sa3に重み1、同様にデータ点Sa4に重み2、データ点Sa5に重み2、データ点Sa6に重み2、データ点Sa7に重み1を与える。そして、レベル曲面490の体積Vは、「重み付けした分割平面の面積の合計値」を、「各台形に含まれる重み値の平均値」で割り算して求められる。すなわち、レベル曲面490の体積Vは、
体積V=(1×Sa3+2×Sa4+2×Sa5+2×Sa6+1×Sa7)/2
で与えられる。ここで、「重み値の平均値」(上記式の分母の値)は、「各データ点の重み値の合計」を「台形の数」で除算することにより求められ、この例では(1+2+2+2+1)/4=2となる。
上述した台形近似の手法を用いると、図81中の4つの台形を構成する斜辺と曲線500との誤差は小さいので、台形近似を用いて得られる計算結果(斜線部の面積)と実際のレベル曲面490の体積との誤差が小さくなる。それゆえ、この手法を用いることにより、比較的正確にレベル曲面490の体積を求めることができる。また、このような近似計算を用いてレベル曲面490の体積を求めることにより、位置検出回路に掛かる負荷を軽減することができる。
また、上述した分割平面を重み付け加算する手法において、台形近似の代わりに2乗近似を用いてもよい。この場合、図81中の斜線部領域を構成するデータ点Sa〜Saに対して2乗近似に従い重み値を付与する。例えばデータ点Sa3に重み1、同様にデータ点Sa4に重み4、データ点Sa5に重み2、データ点Sa6に重み4、データ点Sa7に重み1を与える。この場合、レベル曲面490の体積Vは、
体積V=(1×Sa3+4×Sa4+2×Sa5+4×Sa6+1×Sa7)/3
で与えられる。ここで、「重み値の平均値」(上記式の分母の値)は、「各データ点の重み値の合計」を「台形の数」で除算することにより求められ、(1+4+2+4+1)/4=3となる。
[変形例31]
上記第1の実施形態において、例えば図16及び17で説明したように、所定の受信導体14に沿って手のひら等で同一受信導体14上にタッチした場合、受信部で算出した相関特性の基準レベル(例えば図17中の時刻0〜3τ以外の時間領域のレベルであり、指示体19とセンサ部10との相互作用が生じていない状態で得られるレベルを指す)が変動し、タッチ位置を正確に検出することが困難になる場合がある。
変形例31では、上述のような問題を解消するための一構成例を説明する。なお、ここでは、第1の実施形態の指示体検出装置にこの例の構成を適用する例を説明するが、本発明はこれに限定されず、第2〜4の実施形態の指示体検出装置に対しても同様に適用可能であり、同様の効果が得られる。
上記第1の実施形態では、拡散符号供給回路21で生成した位相差が互いに異なる複数の拡散符号を、それぞれ対応する送信導体12に供給した。しかしながら、この例では、複数の拡散符号のうち、所定(例えば一つ)の拡散符号を送信導体12を介さず、直接的に受信部に供給し、その拡散符号を相関特性の基準レベルのキャリブレーション信号(参照信号)として用いる。
図82に、この例の指示体検出装置における拡散符号の供給形態と、受信部の検出形態との関係を示す。なお、図82において、第1の実施形態の指示体検出装置の各構成(図1〜8)と同じ構成には同じ符号で示す。また、図82では、変形例31の一構成例の特徴部分を詳細に説明し、既に説明した回路構成と同じ回路構成の箇所についてはその説明を簡略化する。具体的には、センサ部10上の送信導体Y〜Yと受信導体X123〜X128とが交差する領域のみを示す。さらに、図82では、既に説明した回路構成と同じ箇所の説明を簡略化するため、信号検出回路31の内部構成としては増幅器31bのみを例示的に示す。
図82に示す例では、拡散符号供給回路の位相差Phの拡散符号の出力端子を、送信導体12に接続することなく、コンデンサ510を介して信号検出回路31の各出力端子に接続する。すなわち、図82に示す例では、相関特性の基準レベルのキャリブレーション信号として位相差Phの拡散符号を用いる。なお、拡散符号供給回路の位相差Phの拡散符号の出力端子と信号検出回路31の各出力端子との間には、コンデンサ510の代わりに抵抗を用いてもよい。
この例の構成では、各受信導体14からは、第1の実施形態と同様に位相差Ph〜Phの拡散符号の合成信号に対応する電流が出力されるので、第1の実施形態と同様にして指示体の位置検出を行うことができる。
また、図82に示す例では、位相差Phの拡散符号(位相差Phの拡散符号に対応する電流信号)は、送信導体12及び受信導体14を通さずに受信部に入力するので、位相差Phの拡散符号の信号成分は、指示体19の影響やセンサ部10を構成する送信導体12および受信導体14へのノイズの影響からは無縁となる。それゆえ、位相差Phの拡散符号に対しては安定した相関特性が得られる。すなわち、位相差Phの拡散符号に対する相関特性の基準レベルは変動せず安定した値となる。位相差Phの拡散符号は、拡散符号と同位相(または最も近い位相)の拡散符号であるので、図82に示す例では、位置検出開始直後に検出される相関特性の基準レベルが位相差Phの拡散符号に対する相関特性の基準レベルとして使用される。
それゆえ、図82に示す例では、位置検出処理の開始直後の基準レベルを検出する。そして、その基準レベル基準にして、それ以降の相関特性の基準レベルを補正する。このようにして相関特性の基準レベルを考慮することにより、相関特性の基準レベルの変動を抑制することができる。この結果、手のひら等で同一受信導体14上をタッチした場合であっても、送信導体12に供給される拡散符号を送信導体12に供給することなく、信号検出回路31に供給して相関処理を行う信号経路を備えることで相関特性への影響を抑制し、これによりタッチ位置を正確に検出することができる。
また、センサ部が指示体でタッチされていない場合、原理的には相関特性は所定の値(例えば補償信号を生成・供給することで零となす)となるが、この場合にもセンサ部10が受けるノイズ等で、相関特性のレベルが変動する。しかしながら、この例ではセンサ部10の影響を受けないキャリブレーション信号として位相差Phの拡散符号を用いるので、センサ部が指示体でタッチされていない場合においても基準レベルに基づいて、相関特性を一定の特性(例えば零)に調整(NULL調整)することができる。
それゆえ、この例の構成では、センサ部が指示体でタッチされていない場合に、予め位相差Phの拡散符号を用いてNULL調整を行っておくことにより、センサ部10のノイズの影響を受けずに、補正した状態で位置検出及び相関特性の基準レベルを設定することができる。この場合、手のひら等で同一受信導体14上をタッチした場合であっても、タッチ位置を一層正確に検出することができる。
また、図82の例では、位相差Phの拡散符号(位相差Phの拡散符号に対応する電流信号)を、コンデンサ510等を介して信号検出回路31の各出力端子に入力する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、位相差Phの拡散符号を、コンデンサ510等を介してA/D変換回路内の各A/D変換器32aの出力信号に合成してもよい。図83に、その一構成例を示す。
図83に示す例では、図82に示すアナログ信号の段階で相関特性の基準レベルの補正を行う構成とは異なり、アナログ信号をデジタル信号に変換した後に相関特性の基準レベルの補正を行うものである。図83において、信号検出回路511内に、位相差Phの拡散符号に対応する電流信号を増幅するとともに電圧信号に変換するためのI/V変換回路(信号検出回路については既に説明しており、図83では、その回路を構成する増幅器511bのみを例示するに止める)を設ける。また、A/D変換回路512内には、センサ部10を構成する送信導体12を介することなく供給された、位相差Phの拡散符号をアナログデジタル変換するためのA/D変換器512aを設ける。そして、A/D変換器512aから出力された信号と、受信導体14からの受信信号をアナログデジタル変換するための、A/D変換器32aを構成するその他のA/D変換器512aから出力された信号との間で基準レベルの補正を行うデジタル演算処理が行われる。基準レベルの補正を行うデジタル演算処理が行われた、各受信導体からの信号が相関値算出回路に供給されて相関値の算出が行われる。
図83に示す構成例においても、図82に示す例と同様にして、位置検出、NULL調整及び相関特性の基準レベル調整を行うことができる。
なお、この例では、相関特性の基準レベル調整用のキャリブレーション信号として、1つの拡散符号を用いる例を説明したが、本発明はこれに限定されず、拡散符号供給回路で生成された複数の拡散符号をキャリブレーション信号として用いてもよい。
[変形例32]
上記第1〜4の実施形態及び変形例1〜31では、1本の送信導体12に1種類の拡散符号(直交性を有する符号)を供給する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。種類の異なる複数の直交性を有する符号(以下、直交性符号という)を1本の送信導体12に供給してもよい。変形例32では、図示せずもその構成について説明する。
この例の位置検出器の送信部には、種類の異なる複数の直交性符号を生成する直交性符号生成回路を設ける。または、直交性符号生成回路を設けることなく、送信部に送信導体12に供給される信号を前もって記憶回路に記憶されておき、記憶回路の読み出し制御を行うことでも実現できる。更には、その記憶回路に予め、送信導体12に供給される種類の異なる複数の直交性符号を記憶させておき、読み出し制御を行うことで種類の異なる複数の直交性符号を送信導体12に供給する構成を採用することもできる。
また、この例の位置検出器の受信部には、図示せずも、複数の直交性符号のそれぞれに対応する相関回路を別個に設け、各直交性符号に対して別個に相関特性を算出する構成にする。また、この例の受信部では、検出された相関特性に基づいてノイズの少ない相関特性が得られる直交性符号を選択して使用する回路等が設けられている。
上述のような構成にすることにより、特定の直交性符号に対してノイズが大きい場合にも、別の直交性符号を採用しその直交性符号の相関特性を用いて位置検出を行うことができるためノイズの影響を低減させて、指示体の位置検出を良好に行うことができる。
[変形例33]
上記第1〜4の実施形態及び変形例1〜31では、直交性を有する符号として拡散符号を用いる例を説明したが、本発明はこれに限定されない。拡散符号と同様に位相多重可能な符号であれば、任意の符号を用いることができる。例えば、コンプリメンタリ−コードと呼ばれる符号、アダマール符号等を用いることができる。
上記変形例1〜33では、各変形例を別個に第1〜4の実施形態のいずれかに適用する例を説明したが、上記変形例1〜33を適宜組み合わせて第1〜第4の実施形態のいずれかに適用してもよい。
10…センサ部、11…送信導体群、12…送信導体、13…受信導体群、14…受信導体、19…指(指示体)、20,102,202,210…送信部、21,103,110,117,120,203,211…拡散符号供給回路、22,112,122,211a…シフトレジスタ、22a,33c,33e,112a…フリップフロップ、23…補償信号生成回路、30,230…受信部、31…信号検出回路、31a…I/V変換回路、31b…増幅器、31c…コンデンサ、31d…抵抗、31f,31g…受信導体選択回路、32…A/D変換回路、32a…A/D変換器、33,233…相関値算出回路、33a,115,125,233a…相関回路、33b,233b…第1のシフトレジスタ、33d,233d…第2のシフトレジスタ、33f,233f…相関器、33g…積算器、33h…加算器、33m…相関値記憶回路、34…位置検出回路、34a…補間処理回路、34b…位置算出回路、40,220…拡散符号生成回路、50…制御回路、60〜64…相関特性、100,101,200,201…指示体検出装置、104,204…記憶回路、111…PSK変調回路、116…PSK復調回路、118…PSK変調用信号生成回路、119…EXOR回路、121…FSK変調回路、126…FSK復調回路、212…送信導体選択回路、213,232…スイッチ、214…送信ブロック、231…受信導体選択回路、236…検出ブロック

Claims (28)

  1. 第1の方向に配置された複数の第1導体と、前記第1の方向に対して交差する方向に配置された複数の第2導体とからなる導体パターンと、
    直交性を備え且つ互いに位相の異なる複数の符号列に基づいてそれぞれ生成された複数の信号を、前記第1導体に供給するための符号列信号生成回路と、
    前記複数の第2導体に接続され、前記導体パターンと指示体との間の静電容量の変化に対応した信号を検出するための信号検出回路と、
    前記信号検出回路から出力された信号を1ワードが複数ビットから成るデジタル信号に変換するためのアナログ・デジタル変換回路と、
    前記アナログ・デジタル変換回路から出力された、各ワードが複数ビットから成るワード列と前記符号列との相関値を求めるための相関検出回路と、
    前記相関検出回路から出力された前記相関値を記憶するためのメモリ回路とを備え、
    前記相関値に基づいて、前記指示体を検出するようにした指示体検出装置。
  2. 前記符号列信号生成回路は、複数のレジスタから成り且つ供給された入力信号の位相をクロック信号に対応して順次シフトし出力するシフトレジスタを有し、該シフトレジスタが前記直交性を備えた符号列を保持することで前記位相の異なった複数の符号列に基づいてそれぞれ生成された複数の信号を生成するようにした請求項1に記載の指示体検出装置。
  3. 前記符号列信号生成回路は、前記直交性を備えた符号列が記憶された符号列記憶回路を有し、該符号列記憶回路に対し所定のシーケンスにて前記符号列を読み出すことで前記位相の異なった複数の符号列に基づいてそれぞれ生成された複数の信号を生成するようにした請求項1の指示体検出装置。
  4. 前記符号列信号生成回路は、前記直交性を備え且つ互いに位相の異なる複数の符号列に対して所定の変調を行うための信号変調回路を備えており、該信号変調回路からの出力信号に基づいて前記位相の異なった複数の符号列に基づいてそれぞれ生成された複数の信号が生成されて前記複数の第1導体に供給されるとともに、
    前記信号検出回路は、前記複数の第2導体から出力される信号に対し前記信号変調回路による信号変調に対応した信号復調を行うための信号復調回路を備えたことを特徴とする請求項1の指示体検出装置。
  5. 前記符号列信号生成回路は、前記直交性を備え且つ互いに位相の異なる複数の符号列に対して所定の変調を行うことで複数の信号を生成し、該生成された複数の信号が前記複数の第1導体に供給されるとともに、
    前記信号検出回路は、前記複数の第2導体から出力される信号に対し前記所定の変調に対応した信号復調を行うための信号復調回路を備えたことを特徴とする請求項1の指示体検出装置。
  6. 前記符号列信号生成回路は、前記直交性を備え且つ互いに位相の異なる複数の符号列に対して所定の変調を行うことで得られる複数の信号が記憶された信号記憶回路を備え、該信号記憶回路から所定のシーケンスにて読み出された複数の信号が前記複数の導体に供給されるとともに、
    前記信号検出回路は、前記複数の第2導体から出力される信号に対し前記所定の変調に対応した信号復調を行うための信号復調回路を備えたことを特徴とする請求項1の指示体検出装置。
  7. 前記符号列信号生成回路は、4N−1(N≧2の整数)の符号列長を備える信号を生成するとともに、前記第1の方向には少なくとも2×(4N−1)の数の第1導体が配置されており、
    互いに位相の異なり且つ符号長が4N−1の符号列に基づいて生成された各信号を互いに隣接した複数の第1導体に供給し、この際、互いに隣接した複数の第1導体の一部を順次オーバーラップさせながら前記各信号を各第1導体に供給するようにしたことを特徴とする請求項1の指示体検出装置。
  8. 前記符号列信号生成回路は、4N−1(N≧2の整数)の数の信号を生成するとともに所定数の補償用信号を生成し、前記4N−1の数と前記補償用信号の数の和が偶数と成るように前記補償用信号の数が設定されていることを特徴とする請求項1の指示体検出装置。
  9. 前記符号列信号生成回路によって生成された前記補償用信号は、前記4N−1の数の信号が供給される複数の第1導体の端部に隣接して配置された導体に供給されることを特徴とする請求項8の指示体検出装置。
  10. 前記符号列信号生成回路によって生成された前記補償用信号は、前記の第1導体に供給されることなく、直接に前記信号検出回路に供給されることを特徴とする請求項8の指示体検出装置。
  11. 前記第1の方向には少なくとも2×(4N−1)の数の第1導体が配置されており、位相が互いに異なる4N−1の数の複数の符号列に基づいて生成された複数の信号のそれぞれが、互いが隣接した一対の第1導体に供給されるようにしたことを特徴とする請求項8の指示体検出装置。
  12. 前記相関検出回路からの出力信号に基づいて前記導体パターンが前記指示体によって位置指示されていないことが認識されている場合には、前記複数の第2導体は所定のシーケンスに対応して選択的に間引かれて信号検出回路に接続されるようにしたことを特徴とする請求項1の指示体検出装置。
  13. 前記符号列信号生成回路において生成される複数の信号は、前記第1導体に供給される信号と、前記第1導体に供給されることなく信号前記信号検出回路に参照信号として供給される信号とに分岐されることを特徴とする請求項1の指示体検出装置。
  14. 前記符号列信号生成回路は、前記直交性を備えた符号列とは別の直交性を備えた符号列が更に生成し、前記直交性を備えた符号列に基づいて生成された信号に、前記別の直交性を備えた符号列に基づいて生成された信号を重畳して前記第1導体に供給するようにしたことを特徴とする請求項1の指示体検出装置。
  15. 前記符号列信号生成回路によって直交性を備え且つ互いに位相の異なる複数の符号列が生成され、前記第1の方向に配置された複数の第1導体がエリア分割され、前記複数の符号列に基づいて生成された複数の信号が、対応するエリアに供給されるようにしたことを特徴とする請求項1の指示体検出装置。
  16. 基板の一方の面に前記第1の方向に配置された複数の第1導体と、前記第1の方向に対して交差する方向に配置された複数の第2導体とからなる導体パターンが配置されるとともに、
    前記複数の第1導体と、前記複数の第2導体が交差する領域には、互いを電気的に絶縁するために前縁材が配置されており、更には、前記複数の第2導体の各々はライン形状のパターンで構成され、前記複数の第1導体の各々は互いが電気的に接続された複数のランド形状のパターンで構成されており、前記ランド形状のパターンに信号が供給されるようにしたことを特徴とする請求項1の指示体検出装置。
  17. 基板の一方の面に前記第1の方向に配置された複数の第1導体が配置され、前記基板の他方の面に前記第1の方向に対して交差する方向に配置された複数の第2導体が配置されるとともに、
    前記複数の第2導体の各々はライン形状のパターンで構成され、前記複数の第1導体の各々は互いが電気的に接続された複数のランド形状のパターンで構成されており、前記ランド形状のパターンに信号が供給されるようにしたことを特徴とする請求項1の指示体検出装置。
  18. 前記符号列信号生成回路によって生成された信号は、前記第1導体の両端に供給されるようにしたことを特徴とする請求項1の指示体検出装置。
  19. 前記第2導体から出力される信号のレベルに基づいて、前記符号列信号生成回路で生成された前記複数の信号のそれぞれを供給する前記第1導体の本数と、1つの前記相関値を得るために選択する前記第2導体の本数とを設定するようにしたことを特徴とする請求項1の指示体検出装置。
  20. 前記第1の方向には少なくとも2×(4N−1)(N≧2の整数)の数の第1導体が配置されており、2×(4N−1)の数の第1導体のうち、(4N−1)の数の第1導体に前記符号列信号生成回路にて生成された4N−1の数の信号が供給され、前記4N−1の数の信号の波形反転を行うための波形反転回路から出力された信号が、残りの(4N−1)の数の第1導体に供給されることと特徴とする請求項1の指示体検出装置。
  21. 前記信号検出回路は、互いが近接する位置に配置された複数の第2導体が選択的に接続される差動増幅回路を備えていることを特徴とする請求項1の指示体検出装置。
  22. 前記差動増幅回路は、1本以上の第2導体を介在させて、互いが近接する位置に配置された複数の第2導体が選択的に接続されることを特徴とする請求項21の指示体検出装置。
  23. さらに、前記相関値に基づいて、前記指示体が指示する前記導体パターン上の位置を算出する位置算出回路を備えることを特徴とする請求項1の指示体検出装置。
  24. 前記相関値の3次元状の空間分布に基づいて、前記指示体によって指示された際の指示圧を求めるようにしたことを特徴とする請求項1の指示体検出装置。
  25. 前記相関値の3次元状の空間分布と、前記指示体の接触面積とに基づいて、前記指示体によって指示された際の指示圧を求めるようにしたことを特徴とする請求項24の指示体検出装置。
  26. 導体パターン上において、前記第1導体と、第2導体とからなる導体パターンの領域以外の領域に、前記第1導体及び第2導体と同じ材料からなる導体膜が形成されていることを特徴とする請求項1の指示体検出装置。
  27. 第1の方向に配置された複数の第1導体と、前記第1の方向に対して交差する方向に配置された複数の第2導体とからなる導体パターンの複数の第1導体に、直交性を備え且つ互いに位相の異なる複数の符号列に基づいてそれぞれ生成された複数の信号を供給することと、
    前記導体パターンと指示体との間の静電容量の変化に対応した信号を検出することと、
    前記検出した信号を1ワードが複数ビットから成るデジタル信号に変換することと、
    前記変換されたデジタル信号と、前記符号列との相関値を求めることと、
    前記相関値を記憶することと、
    前記記憶された相関値に基づいて、前記指示体を検出することを含む指示体検出方法。
  28. 前記記憶された相関値に基づいて、前記指示体が指示する前記導体パターン上の位置を算出することを特徴とする請求項27の指示体検出方法。
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