JP2012123599A5

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Publication number: JP2012123599A5
Application number: JP2010273272A
Authority: JP
Filing date: 2010-12-08
Publication date: 2013-12-26
Anticipated expiration: 2030-12-08

Description

さらに、以下に説明する実施の形態は、指示入力面上における指示体の位置検出を、高速に行えるように工夫された構成を備える。また、送信導体に供給される信号及び受信導体から取り出された信号を、所定のコードが含まれた信号を意味する用語として、コード信号と称することがある。コードについても、ビットパターンに関連する場合にはコード列あるいはビット列と称することがある。

そして、コードＡｓｉのそれぞれについての相関値と、コードＢｓｉのそれぞれについての相関値とを求め、この求めた２つの相関値を演算合成した合成相関値に基づいて、指示体の検出を行う。すなわち、コードＡについては、コードＡｓ０，Ａｓ１，Ａｓ２，・・・，Ａｓ１５に対応する相関値演算用コードＡｓ０´，Ａｓ１´，Ａｓ２´，・・・，Ａｓ１５´を用意する。ここで、コードＡｓｉに対応する相関値演算用コードＡｓｉ´とは、基礎コードＡｓ０に対応する相関値演算用コードＡｓ０´を、コードＡｓｉと同じコード長だけローテートさせたコードＡｓｉ´（＝Ａｓｉ）である。そして、これら相関値演算用コードＡｓ０´〜Ａｓ１５´のそれぞれと、受信導体から得られる受信信号との相関値（第１の相関値）を求める。コードＢについても、同様に、コードＢｓ０，Ｂｓ１，Ｂｓ２，・・・，Ｂｓ１５に対応する相関値演算用コードＢｓ０´，Ｂｓ１´，Ｂｓ２´，・・・，Ｂｓ１５´を用意する。ここで、コードＢｓｉに対応する相関値演算用コードＢｓｉ´とは、基礎コードＢｓ０に対応する相関値演算用コードＢｓ０´を、コードＢｓｉと同じコード長だけローテートさせたコードＢｓｉ´（＝Ｂｓｉ）である。そして、これら相関値演算用コードＢｓ０´〜Ｂｓ１５´のそれぞれと、受信導体から得られる受信信号との相関値（第２の相関値）を求める。

図６（Ａ）には、送信信号としてコードＡｓｉを用いたときに得られた受信信号に対し、相関値演算用コードＡｓｉ´を用いて相関演算したときに得られる第１の相関値の表を示す。また、図６（Ｂ）には、送信信号としてコードＢｓｉを用いたときに得られる受信信号に対し、相関値演算用コードＢｓｉ´を用いて相関演算したときに得られる第２の相関値の表を示す。なお、以下の説明においては、基礎コードＡｓ０およびＢｓ０に対して各コードＡｓ１〜Ａｓ１５および各Ｂｓ１〜Ｂｓ１５がｉビットローテートされているコードを「シフトコードｉ」と称する。また、この基礎コードＡｓ０およびＢｓ０に対応する相関値演算用コードＡｓ０´およびＢｓ０´に対して各コードＡｓ１´〜Ａｓ１５´および各Ｂｓ１´〜Ｂｓ１５´がｉビットローテートされているコードｉも「シフトコードｉ」と称する。

この結果、切替回路２１３を介して送信導体選択回路２２に出力される出力コードＣｓｉ（ｉ＝０，１，２，・・・，１５）は、図２に示すように、コードＡｓｉとコードＢｓｉとで一対のコードを形成し、そのコードＡｓｉとコードＢｓｉとが交互に配置された、時分割多重されたコードである。なお、この送信信号供給回路２１は、出力コードＣｓ０〜Ｃｓ１５のデータが予め保持されたＲＯＭなどからなる不揮発性メモリで構成し、その不揮発性メモリの読み出しアドレスを制御することで、複数個の出力コードＣｓ０〜Ｃｓ１５を出力する構成にしてもよい。

スイッチ回路２２０１は、送信ブロックＴＢ１に対応する。このスイッチ回路２２０１は、送信ブロックＴＢ１の４本の送信導体１１Ｙ_１，１１Ｙ_２，１１Ｙ_３，１１Ｙ_４を１本ずつ順次切り替えて、出力コードＣｓ０を供給する。また、スイッチ回路２２０２は、送信ブロックＴＢ２に対応する。このスイッチ回路２２０２は、送信ブロックＴＢ２の４本の送信導体１１Ｙ _５，１１Ｙ_６，１１Ｙ_７，１１Ｙ_８を１本ずつ順次切り替えて出力コードＣｓ１を供給する。その他のスイッチ回路２２０３〜２２１６のそれぞれについても同様であり、対応する送信ブロックＴＢ３〜ＴＢ１６のそれぞれ４本の送信導体を１本ずつ順次切り替えて、出力コードＣｓ２〜Ｃｓ１５をそれぞれ供給する。これらスイッチ回路２２０１〜２２１６には、制御回路４０から制御信号ＳＷ２が供給されることで送信導体選択処理が行われる。

相関演算回路３５１０１〜３５１１６は、Ａ／Ｄ変換回路３３から入力されたデジタルサンプルデータに対し相関演算を行うための回路である。各相関演算回路３５１０１〜３５１１６には、それぞれ対応するＡ／Ｄ変換回路３３の各Ａ／Ｄ変換器３３０１〜３３１６からデジタルサンプルデータＤＳ_１〜ＤＳ_１６が入力され、コードＡｓ０〜Ａｓ１５およびコードＢｓ０〜Ｂｓ１５に対応した相関演算を行う。そして、コードＡｓ０〜Ａｓ１５についての相関演算の結果である相関値と、コードＢｓ０〜Ｂｓ１５についての相関演算の結果である相関値とを、対応する合成回路３５２０１〜３５２１６のそれぞれに供給する。各合成回路３５２０１，３５２０２，・・・，３５２１６は、対応する相関演算回路３５１０１〜３５１１６から供給されたコードＡｓ０〜Ａｓ１５についての相関値と、コードＢｓ０〜Ｂｓ１５についての相関値に関し、同じシフトコードｉの相関値演算用コードで相関演算して得られた相関値同士を加算合成する。そして、各合成回路３５２０１〜３５２１６は、それぞれその加算合成の結果を合成相関値として出力回路３６に供給する。

出力回路３６は、演算処理回路３５から入力された合成相関値に基づいて、指示体の指示位置に応じた出力データを指示体検出装置１の出力信号としてパーソナルコンピュータなどの外部装置へ送出するための回路であり、記憶回路３６１と位置算出回路３６２とからなる。記憶回路３６１は、演算処理回路３５において算出された各合成相関値（ＲＭｓ０，ＲＭｓ１，・・・，ＲＭｓ１５と称する）を一時記憶するための記憶回路である。出力回路３６は、演算処理回路３５から出力された各合成相関値（ＲＭｓ０〜ＲＭｓ１５）をこの記憶回路３６１にマッピングする。位置算出回路３６２は、記憶回路３６１に記憶された全ての合成相関値と基準値ｒｅｆとを比較して、指示体の有無および指示体の位置座標を検出するための回路である。すなわち、位置算出回路３６２は、基準値ｒｅｆとの比較に基づいて、その合成相関値が記憶された記憶回路３６１のアドレス位置から、対応する位置座標を求め、出力信号としてパーソナルコンピュータなどの外部装置へ送出する。このように、位置算出回路３６２は、各合成相関値と基準値ｒｅｆとを比較することで、各クロスポイントについて独立して指示体の検出が可能であるため、位置算出回路３６２は、指示入力面１００Ｓに対して同時に複数の指示体によって位置指示された場合においても、その複数の指示体が指示する位置を同時に検出することができる。

そこで、本発明の指示体検出装置では、出力回路３６は、指示体がセンサ部１００の指示入力面１００Ｓにないときに演算処理回路３５の合成回路３５２０１〜３５２１６で得られる合成相関値を基準値ｒｅｆとして記憶回路３６１に予め記憶する。以下、この合成相関値をオフセット値という。

そして、出力回路３６は、合成相関値を記憶回路３６１に記憶する際に、それぞれの合成回路３５２０１〜３５２１６で算出された合成相関値から、この記憶してあるオフセット値（基準値ｒｅｆ）を減算する。出力回路３６は、その減算結果の値を、各クロスポイントの合成相関値として記憶回路３６１に記憶する。このようにすれば、記憶回路３６１に記憶される合成相関値は、指示体がセンサ部１００の指示入力面１００Ｓにないときには全てゼロになる。そして、指示体がセンサ部１００の指示入力面１００Ｓ上に接触しているときに記憶回路３６１に記憶される合成相関値は、例えば負の値となる。

そして、位置算出回路３６２は、記憶回路３６１に記憶されている合成相関値を参照し、この記憶回路３６１に負の値を示す合成相関値が記憶されているか否かを検出する。そして、位置算出回路３６２は、記憶回路３６１に負の値を示す合成相関値が記憶されていることを検出したときには、当該負の値を示す合成相関値の記憶回路３６１のアドレス位置に対応するクロスポイントを指示体が指示しているものと判断する。

なお、合成相関値とスレッショールド値とを比較し、合成相関値がこのスレッショールド値を超えた場合に指示体による位置指示があったことを判断する場合を例示して説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、合成相関値の変化があったクロスポイントの領域の面積や形状、また、合成相関値の時間的な変化量に基づいて指示体の接触を検出することもできる。また、それぞれのクロスポイント毎に平均化フィルタなどの処理を施したり、注目するクロスポイントの周囲の合成相関値を用いた空間フィルタを適用しても良い。

先ず、送信信号供給回路２１は、クロック信号ＣＬＫに同期してコードＡｓｉ（Ａｓ０〜Ａｓ１５）およびコードＢｓｉ（Ｂｓ０〜Ｂｓ１５）の生成する（ステップＳ１０１）。次に、コードＡｓｉ発生回路２１１およびコードＢｓｉ発生回路２１２から出力されたコードは、切替回路２１３を介して、図２に示される、時分割多重化されたコード列とされる（ステップＳ１０２）。切替回路２１３から出力されるコードは、送信導体選択回路２２によって生成された各送信ブロック（ＴＢ１〜ＴＢ１６）を構成する送信導体に、所定の選択手順に従って順次供給される（ステップＳ１０３）。

演算処理回路３５を構成する合成回路（３５２０１〜３５２１６）から出力されたデータは位置検出回路３４を構成する記憶回路３６１に供給されたメモリにビットマッピングされる。位置検出回路３６２では、メモリにビットマッピングされたデータを参照することで指示体の指示入力面１００Ｓ上での有無あるいは指示体が指示する位置を算出する（ステップＳ１０７）。上述の各ステップが繰り返し実行される。
なお、この第１の実施の形態における送信導体及び受信導体の選択切り替えは、送信導体の切り替えを降順に、受信導体の切り替えを昇順にする場合を例示して説明したが、本発明はこれに限られない。送信導体選択回路を設けずに、すべての送信導体に同時に送信信号を供給し、また受信導体選択回路を設けずに、すべての受信導体から同時に受信信号を得られるように構成することもできる。また、送信導体の切り替えを昇順に、受信導体の切り替えを降順にしたり、各送信ブロック及び受信ブロックごとに切り替えの降順または昇順にしたり、切り替えの順番をランダムにしても良い。

また、上述の実施の形態では、記憶回路３６１に相関値を書き込む際に、オフセット値をそれぞれの相関値から減算する場合を例示して説明した。しかし、本発明はオフセット値を記憶回路３６１に相関値を書き込む際に減算する場合に限られない。例えば記憶回路３６１には、演算処理回路３５の相関演算回路３５１０１〜３５１１６および合成回路３５２０１〜３５２１６のそれぞれで算出された合成相関値をそれぞれ記憶しておき、位置算出回路３６２で位置算出する際に、オフセット値をそれぞれの相関値から減算するようにしても良い。

第１の実施の形態において例示した、図２に示す信号送信用のコード列については、送信導体に供給される送信信号である出力コードＣｓｉは、一周期分のコードＡｓｉの後に一周期分のコードＢｓｉが配置される。したがって、コードＢｓｉは、コードＡｓｉに対してコードＡｓｉの１周期分の時間ｔｄ１だけ遅延している。したがって、指示入力面１００Ｓにおいて、指示体を高速に移動させた場合、時間ｔｄ１の影響によって、コードＡｓｉが送信導体に供給されたときの指示体の指示位置と、コードＢｓｉが送信導体に供給されたときの指示体の指示位置とが異なる場合がある。

すると、コードＡｓｉに基づく相関値と、コードＢｓｉに基づく相関値とは、指示体１９が同一の位置にある場合に得られる相関値と比較して、値が異なってしまう。その結果、コードＡｓｉの相関値及びコードＢｓｉの相関値から算出された指示体の位置を示すピーク信号や、指示体の誤検出を生じさせるゴースト信号の位置がずれてしまい、図９（Ａ），（Ｂ）に示したような絶対値が同じ値とはならない。これによって、合成相関値には、指示体の誤検出を生じさせるゴースト信号がキャンセルされずに残ってしまい、誤検出の原因となる場合がある。

そこで、第２の実施の形態においては、図１１（Ａ）に示す第１の実施の形態で例示した出力コードＣｓｉに換えて、図１１（Ｂ）に例示する出力コードＭｓｉを用いる。この出力コードＭｓｉ（ｉ＝０，１，２，・・・，１５）では、一対のコードＡｓｉとコードＢｓｉのそれぞれのコードを構成するビットの配置を所定の規則に従ってスクランブルしている。第２の実施の形態におけるＭｓｉのビット列は、コードＡｓｉの１ビット及びコードＢｓｉの１ビットが例えば交互に配置されたコードとなる。この出力コードＭｓｉを用いれば、合成相関値は、各コードが供給された時刻の時間差を１ビット分の時間ｔｄ２にすることができる。この時間ｔｄ２は、時間ｔｄ１に対して非常に短いので、指示体の高速移動に対しても、指示体の誤検出を生じさせるゴースト信号がキャンセルされずに残ってしまう問題を解決することができる。

図１２に示す第２の実施の形態における送信信号供給回路２１Ａは、図３に示す第１の実施の形態における送信信号供給回路２１と比較して、制御回路４０から出力される制御信号ＳＷ４が切替回路２１３に供給されることで、切替回路２１３に供給された、コードＡｓｉ発生回路２１１から出力されたコードＡｓ０〜Ａｓ１５と、コードＢｓｉ発生回路２１２から出力されたコードＢｓ０〜Ｂｓ１５が、図１１（Ｂ）に例示されるように、コードＡｓ０〜Ａｓ１５とコードＢｓ０〜Ｂｓ１５のビット配置が所定の規則に基づいてスクランブルされる。切替回路２１３でビットスクランブルされた出力コードＭｓ０〜Ｍｓ１５は、送信導体選択回路２２に供給される。

この第３の実施の形態を例示する構成は、第２の実施の形態を例示する構成と比較して、信号送信に用いる一対のコードが異なっているものの、送信部及び受信部の動作は同一である。なお、第３の実施の形態の構成の説明においては、第１および第２の実施の形態と同一部分には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
図１４において、第３の実施の形態の構成における送信信号供給回路２１Ｂでは、アダマールコード発生回路２１５と、極性反転回路２１６と、切替回路２１３とを備える。

そして、この第４の実施の形態では、切替回路２１３Ｃには、制御回路４０から制御信号ＳＷ６が供給されて、コードＡｓ０〜Ａｓ１５、コードＡｓ０〜Ａｓ１５の極性が反転したコード、コードＢｓ０〜Ｂｓ１５、およびコードＢｓ０〜Ｂｓ１５の極性が反転したコードを、ビットスクランブルして順次出力する。送信導体選択回路２２の各スイッチ回路２２０１〜２２１６は、切替回路２１３Ｃから出力された出力コードＭ１〜Ｍ１６を順次切り替えて送信導体に供給する。なお、第４の実施の形態のおいては、第１の実施の形態および第２の実施の形態と比較し、切替回路２１３Ｃに供給されるコードの長さが２倍となる。

具体的には、演算処理回路３５に入力信号の切替回路を具備した演算処理回路（図示せず）を備え、送信信号供給回路２１Ｃで生成されたコードに対応した受信信号の内、第１段階の信号処理として、コードＡｓｉ発生回路２１で生成されたコードＡｓ０〜Ａｓ１５とコードＢｓｉ発生回路２１２で生成されたコードＢｓ０〜Ｂｓ１５に対応したそれぞれの相関演算用コードと受信信号との相関演算処理を行う。これは、第１の実施の形態の構成での処理手続きと同一である。時分割処理の第２段階として、前記の入力信号切替回路を介して極性反転回路２１７および極性反転回路２１８で生成された、極性が反転したコードに対応した受信信号を対象として上述の相関演算処理を行う。この処理で得られた各相関値は出力回路３６に時分割処理データを取り扱うためのメモリ回路を具備した出力回路（図示せず）に供給されて処理される。

［その他の変形例］
上述した第１〜第４の実施の形態では、一対のコード列は、そのまま送信導体に供給するようにしたが、一対のコード列のそれぞれを、例えば周波数変調（ＦＳＫ：Frequency Shift Keying）や位相変調（ＰＳＫ：Phase Shift Keying）を施して送信導体に供給するようにしても良い。このように、所定の変調を施した送信信号を供給する場合には、受信部では、周波数変調や位相変調された一対のコード列を復調した後、上述した受信信号処理を実行するようにすれば良い。このように、送信信号に所定の変調を施して供給する場合には、例えば、第１の実施の形態における受信部３００においては、Ａ／Ｄ変換回路３３の前段にその変調に対応する復調回路を設ける構成にし、復調後の受信信号に対し相関演算等をする構成にする。このように送信信号に対し所定の変調を施して送受信することで、さらにＳ／Ｎの向上を図ることができる。

Claims

第１の方向に配置された複数の第１の導体と、前記第１の方向に対して交差する第２の方向に配置された複数の第２の導体とからなる導体パターン上で、指示体が指示した位置を検出するための指示体検出方法であって、
互いが同一のコード長を有するとともに、互いが所定の関連性を備えたコードである第１および第２のコードからなる送信信号を生成して前記第１の導体に供給し、
前記複数の第２の導体に接続され、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受信信号を検出し、
前記受信信号と、前記第１のコードに対応した第１の相関値演算用信号との間で第１の相関値を算出すると共に、前記受信信号と、前記第２のコードに対応した第２の相関値演算用信号との間で第２の相関値を算出し、
前記第１の相関値と、前記第２の相関値とを演算することで合成した合成相関値を算出し、
前記合成相関値に基づいて前記指示体を検出するようにしたこと特徴とする指示体検出方法。