JP2013200865A

JP2013200865A - デジタイザ

Info

Publication number: JP2013200865A
Application number: JP2013032524A
Authority: JP
Inventors: Dong Sik Yoo; シックユ，ドン; Kyoung Soo Chae; スチェ，キュン; Ho Joon Park; ジュンパク，ホ
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2013-02-21
Publication date: 2013-10-03
Also published as: KR20130107886A; US20130249871A1; US8902188B2

Abstract

【課題】コイルやキャパシタなどの複雑な内部構成が不要なスタイラスペン（入力手段）を用いても、座標を算出することができるデジタイザを提供する。
【解決手段】本発明によるデジタイザは、磁石１１５が内蔵された入力手段１１０と、電流が流れて磁力線が誘導される駆動コイル１２０と、前記磁力線によって電圧が誘導される検知コイル１３０と、駆動コイル１２０に電流を供給し、検知コイル１３０に誘導される電圧を測定する制御部と、を含み、前記制御部は、検知コイル１３０に誘導される電圧が磁石１１５によって変化すると、検知コイル１３０に誘導される電圧の変化量を検知して座標を算出することを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタイザに関する。

デジタル技術を用いるコンピュータが発達するにつれて、コンピュータの補助装置もともに開発されており、パソコン、ポータブル伝送装置、その他の個人用の情報処理装置などは、キーボード、マウスなどの様々な入力装置（ＩｎｐｕｔＤｅｖｉｃｅ）を利用してテキスト及びグラフィック処理を行う。

しかし、情報化社会の急速な進行により、コンピュータの用途が益々拡大する傾向にあるため、現在入力装置の役割を担当しているキーボード及びマウスだけでは、効率的な製品の駆動が困難であるという問題点がある。従って、簡単で誤操作が少なく、誰でも簡単に情報を入力することができる機器の必要性が高まっている。

また、入力装置に関する技術は、一般的な機能を満たす水準を越えて、高信頼性、耐久性、革新性、設計及び加工に関する技術などが注目されており、このような目的を達成するために、テキスト、グラフィックなどの情報入力が可能な入力装置として、電磁気誘導方式のデジタイザ（Ｄｉｇｉｔｉｚｅｒ）が開発された。

電磁気誘導方式のデジタイザと類する機能を有する入力装置として、静電容量方式のタッチスクリーンがあるが、静電容量方式のタッチスクリーンは、電磁気誘導方式のデジタイザに比べ正確な座標を検知することができず、筆圧も認識できない。従って、電磁気誘導方式のデジタイザは、精度や正確性において静電容量方式のタッチスクリーンより有利である。

但し、特許文献１のように、従来技術によるデジタイザは、デジタイザ用ペンを必要とする。デジタイザ用ペンは、その内部に、磁場を受けて電流を発生させ、電流を用いてさらに磁場を生成するためのコイル及びコイルから発生した電流を充放電させるためのキャパシタを備えなければならない。従って、従来技術によるデジタイザは、デジタイザ用ペンが重くかつ太くなっているため、使用が不便であるだけでなく、モバイル機器に内蔵することが困難であるという問題点が存在する。

米国特許出願公開第２００４／０２２３０８９号明細書

本発明は、上述の従来技術の問題点を解決するためのものであり、本発明の一側面は、コイルやキャパシタなどの複雑な内部構成が不要なスタイラスペン（入力手段）を用いても、座標を算出することができるデジタイザを提供することをその目的とする。

本発明の実施例によるデジタイザは、磁石が内蔵された入力手段と、電流が流れて磁力線が誘導される駆動コイルと、前記磁力線によって電圧が誘導される検知コイルと、前記駆動コイルに電流を供給し、前記検知コイルに誘導される電圧を測定する制御部と、を含み、前記制御部は、前記検知コイルに誘導される電圧が前記磁石によって変化すると、前記検知コイルに誘導される電圧の変化量を検知して座標を算出することを特徴とする。

本発明の実施例によるデジタイザにおいて、前記入力手段は、スタイラスペンであることを特徴とする。

本発明の実施例によるデジタイザにおいて、前記入力手段に内蔵された前記磁石は、永久磁石であることを特徴とする。

本発明の実施例によるデジタイザにおいて、前記入力手段に内蔵された前記磁石の磁力線の方向と前記駆動コイルに誘導される磁力線の方向は、互いに反対であることを特徴とする。

本発明の実施例によるデジタイザにおいて、前記制御部が前記駆動コイルに供給する電流は、交流であることを特徴とする。

本発明の実施例によるデジタイザにおいて、前記駆動コイルと前記検知コイルは、垂直に交差することを特徴とする。

本発明の実施例によるデジタイザにおいて、前記駆動コイルは第１軸方向に対して互いに平行となるように多数個備えられ、前記検知コイルは前記第１軸方向に垂直な第２軸方向に対して互いに平行となるように多数個備えられることを特徴とする。

本発明の実施例によるデジタイザにおいて、前記制御部は、前記第２軸方向に沿って順に多数個の前記駆動コイルに電流を供給し、多数個の前記駆動コイルには、前記第２軸方向に沿って順に磁力線が誘導されることを特徴とする。

本発明の実施例によるデジタイザにおいて、前記制御部は、前記第１軸方向に沿って順に多数個の前記検知コイルに誘導される電圧を測定することを特徴とする。

本発明の実施例によるデジタイザにおいて、前記制御部は、前記磁石によって前記検知コイルに誘導される電圧が変化する前に、前記検知コイルに誘導される電圧を基準値として設定し、前記磁石によって前記検知コイルに誘導される電圧が変化すると、前記基準値と比較して前記検知コイルに誘導される電圧の変化量を検知することを特徴とする。

本発明によると、磁力線が誘導される駆動コイルと、前記磁力線によって電圧が誘導される検知コイルと、を含むデジタイザを用いることにより、コイルやキャパシタなどの複雑な内部構成を有しないスタイラスペン（入力手段）でも座標を指示することができる。従って、スタイラスペンを軽くかつ薄く製作することができる。

また、本発明によると、スタイラスペンを軽くかつ薄く製作することにより、使用が便利で、モバイル機器への内蔵が容易である。

更に、本発明によると、スタイラスペンにコイルやキャパシタに代えて永久磁石を内蔵するため、スタイラスペンに電源を供給する必要がなく、永久的に使用することができる。

本発明の実施例によるデジタイザを図示した図面である。本発明の実施例によるデジタイザの作動過程を図示した図面である。本発明の実施例によるデジタイザの作動過程を図示した図面である。本発明の実施例によるデジタイザの作動過程を図示した図面である。本発明の実施例によるデジタイザの作動過程を図示した図面である。本発明の実施例によるデジタイザの作動過程を図示した図面である。本発明の実施例によるデジタイザの作動過程を図示した図面である。時間に応じて検知コイルに誘導される電圧の大きさを図示したグラフである。

本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、「一面」、「他面」、「第１」、「第２」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであり、構成要素が前記用語によって限定されるものではない。以下、本発明を説明するにあたり、本発明の要旨を不明瞭にする可能性がある係る公知技術についての詳細な説明は省略する。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例によるデジタイザを図示した図面である。

図１に図示されたように、本実施例によるデジタイザは、磁石１１５が内蔵された入力手段１１０と、電流が流れて磁力線が誘導される駆動コイル１２０と、前記磁力線によって電圧が誘導される検知コイル１３０と、駆動コイル１２０に電流を供給し、検知コイル１３０に誘導される電圧を測定する制御部と、を含む。ここで、制御部は、検知コイル１３０に誘導される電圧が磁石１１５によって変化すると、検知コイル１３０に誘導される電圧の変化量を検知して座標を算出する。

前記入力手段１１０は、例えば、スタイラス（Ｓｔｙｌｕｓ）ペンであることができ、座標を指示する役割をする。ここで、入力手段１１０には磁石１１５が内蔵され、内蔵された磁石１１５は永久磁石であることができる。従来技術によるデジタイザは、入力手段１１０にコイルやキャパシタなどの複雑な内部構成が内蔵されるが、本実施例によるデジタイザは、入力手段１１０に磁石１１５が内蔵される。従って、本実施例によるデジタイザは、入力手段１１０を軽くかつ薄く製作することができる。このように、入力手段１１０には、磁石１１５が内蔵され、磁石１１５から発生する磁力線を用いて座標を指示することができる。磁石１１５の磁力線で座標を指示する具体的な過程は後述する。

前記駆動コイル１２０は、検知コイル１３０に磁力線を供給する役割をする。具体的に、駆動コイル１２０は、閉曲線状に形成されるため、制御部から電流が供給されて電流が流れると、検知コイル１３０の方向に磁力線が誘導される。このように、駆動コイル１２０に誘導された磁力線は、検知コイル１３０に電圧を誘導する役割をするが、検知コイル１３０に誘導される電圧（誘導起電力）は、駆動コイル１２０に誘導された磁力線の時間に対する変化量に比例する。従って、検知コイル１３０に電圧が誘導されるためには、駆動コイル１２０に誘導される磁力線が周期的に変化しなければならない。結局、駆動コイル１２０は、誘導される磁力線が周期的に変化するように、制御部から交流（ＡｌｔｅｒｎａｔｉｎｇＣｕｒｒｅｎｔ；ＡＣ）の供給を受ける。

前記検知コイル１３０は、誘導される電圧を用いて制御部が座標を算出するようにする役割をする。具体的に、検知コイル１３０には、駆動コイル１２０に誘導された磁力線によって電圧（誘導起電力）が誘導される。この際、入力手段１１０に内蔵された磁石１１５が検知コイル１３０に接近する場合、磁石１１５の磁力線によって検知コイル１３０に誘導される電圧が変化する。このような電圧の変化量を用いて制御部が座標を検知することができる。

一方、駆動コイル１２０と検知コイル１３０は、ＸＹ座標を算出するために、互いに垂直に交差するように形成することができる。具体的には、駆動コイル１２０は、第１軸方向（Ｘ軸方向）に対して互いに平行となるように多数個備え、検知コイル１３０は第１軸方向（Ｘ軸方向）に垂直な第２軸方向（Ｙ軸方向）に対して互いに平行となるように多数個備えることができる。但し、駆動コイル１２０と検知コイル１３０は、全ての部分で互いに垂直に交差しなければならないわけではなく、少なくとも一部分で垂直に交差すればよい。

前記制御部は、駆動コイル１２０に電流を供給し、検知コイル１３０に誘導される電圧を測定する役割をする。具体的には、制御部は、駆動コイル１２０に磁力線が誘導されるように電流を供給し、前記磁力線によって検知コイル１３０に誘導された電圧を測定する。また、入力手段１１０に内蔵された磁石１１５が検知コイル１３０に接近すると、磁石１１５の磁力線によって駆動コイル１２０に誘導された磁力線が歪められることにより、検知コイル１３０に誘導される電圧が変化する。この際、制御部は、検知コイル１３０に誘導される電圧の変化量を検知して座標を算出する。一方、入力手段１１０に内蔵された磁石１１５の磁力線によって駆動コイル１２０に誘導される磁力線を確実に歪ませるために、入力手段１１０に内蔵された磁石１１５の磁力線の方向と駆動コイル１２０に誘導される磁力線の方向は、互いに反対であることができる。

また、制御部は、時分割により駆動コイル１２０に電流を供給し、検知コイル１３０に誘導される電圧を測定することができる。例えば、駆動コイル１２０が第１軸方向（Ｘ軸方向）に対して互いに平行となるように多数個備える場合、制御部は、第２軸方向（Ｙ軸方向）に沿って、第１駆動コイル１２０ａ→第２駆動コイル１２０ｂ→第３駆動コイル１２０ｃ→第４駆動コイル１２０ｄの順に電流を供給し、第１駆動コイル１２０ａ→第２駆動コイル１２０ｂ→第３駆動コイル１２０ｃ→第４駆動コイル１２０ｄの順に磁力線を誘導させることができる。また、検知コイル１３０が第２軸方向（Ｙ軸方向）に対して互いに平行となるように多数個備える場合、制御部は、第１軸方向（Ｘ軸方向）に沿って、第１検知コイル１３０ａ→第２検知コイル１３０ｂ→第３検知コイル１３０ｃ→第４検知コイル１３０ｄの順に誘導される電圧を測定することができる。

図２から図７は、本発明の実施例によるデジタイザの作動過程を図示した図面であり、これを参照して、デジタイザの作動過程を詳細に説明する。

図２から図７に図示されたように、駆動コイル１２０は、第１軸方向（Ｘ軸方向）に対して互いに平行となるように４個を備え、検知コイル１３０は、第２軸方向（Ｙ軸方向）に対して互いに平行となるように４個を備える構成を基準に説明する。但し、このような構成は、説明の便宜のための例示的なものであり、本発明の権利範囲がこれに限定されないということは勿論である。

まず、図２に図示されたように、制御部は、４個の駆動コイル１２０のうち第２軸方向（Ｙ軸方向）に一番目に備えた第１駆動コイル１２０ａに電流を供給して、第１駆動コイル１２０ａに磁力線を誘導する。このような磁力線により、４個の検知コイル１３０には電圧が誘導される。入力手段１１０に内蔵された磁石１１５の影響を受ける前であるため、４個の検知コイル１３０に誘導される電圧は一定である。この際、制御部は、４個の検知コイル１３０に誘導される電圧を第１軸方向（Ｘ軸方向）に沿って順に測定して、誘導された電圧を第１基準値として設定する。即ち、制御部は、第１検知コイル１３０ａ→第２検知コイル１３０ｂ→第３検知コイル１３０ｃ→第４検知コイル１３０ｄの順に誘導される電圧を測定して、４個の検知コイル１３０に誘導された電圧を第１基準値として設定する。

次に、図３に図示されたように、制御部は、第２駆動コイル１２０ｂに電流を供給して第２駆動コイル１２０ｂに磁力線を誘導する。この際、制御部は、第１検知コイル１３０ａ→第２検知コイル１３０ｂ→第３検知コイル１３０ｃ→第４検知コイル１３０ｄの順に誘導される電圧を測定して、４個の検知コイル１３０に誘導された電圧を第２基準値として設定する。

次に、図４に図示されたように、制御部は、第３駆動コイル１２０ｃに電流を供給して第３駆動コイル１２０ｃに磁力線を誘導する。この際、制御部は、第１検知コイル１３０ａ→第２検知コイル１３０ｂ→第３検知コイル１３０ｃ→第４検知コイル１３０ｄの順に誘導される電圧を測定して、４個の検知コイル１３０に誘導された電圧を第３基準値として設定する。

次に、図５に図示されたように、制御部は、第４駆動コイル１２０ｄに電流を供給して第４駆動コイル１２０ｄに磁力線を誘導する。この際、制御部は、第１検知コイル１３０ａ→第２検知コイル１３０ｂ→第３検知コイル１３０ｃ→第４検知コイル１３０ｄの順に誘導される電圧を測定して、４個の検知コイル１３０に誘導された電圧を第４基準値として設定する。

上述したように、制御部は、第１駆動コイル１２０ａ→第２駆動コイル１２０ｂ→第３駆動コイル１２０ｃ→第４駆動コイル１２０ｄの順に電流を供給し、夫々の検知コイル１３０に誘導された電圧を基準値として設定した後、後述するように、さらに第１駆動コイル１２０ａ→第２駆動コイル１２０ｂ→第３駆動コイル１２０ｃ→第４駆動コイル１２０ｄの順に電流を供給して、夫々の検知コイル１３０に誘導された電圧を用いて座標を算出する。

具体的には、図６に図示されたように、第１駆動コイル１２０ａに電流を供給して磁力線を誘導する。このような磁力線により、４個の検知コイル１３０には電圧が誘導される。制御部は、４個の検知コイル１３０に誘導された電圧を第１検知コイル１３０ａ→第２検知コイル１３０ｂ→第３検知コイル１３０ｃ→第４検知コイル１３０ｄの順に測定する。この際、入力手段１１０に内蔵された磁石１１５は、第２駆動コイル１２０ｂの上部に位置して第１駆動コイル１２０ａと離隔されているため、前記磁石１１５の磁力線は、第１駆動コイル１２０ａに誘導された磁力線を大きく歪ませることができない。従って、４個の検知コイル１３０に誘導された電圧の変化量も大きくない。結局、制御部は、４個の検知コイル１３０に誘導された電圧の変化量を、上述の第１基準値と比較して電圧の変化量が所定値以下であると判断することにより、第１駆動コイル１２０ａの上部に入力手段１１０がないということを認知することができる。

次に、図７に図示されたように、第２駆動コイル１２０ｂに電流を供給して磁力線を誘導する。このような磁力線により、４個の検知コイル１３０には、電圧が誘導される。制御部は、４個の検知コイル１３０に誘導された電圧を第１検知コイル１３０ａ→第２検知コイル１３０ｂ→第３検知コイル１３０ｃ→第４検知コイル１３０ｄの順に測定する。この際、入力手段１１０に内蔵された磁石１１５は、第２駆動コイル１２０ｂと第３検知コイル１３０ｃとが交差する地点の上部に位置するため、前記磁石１１５の磁力線は、第２駆動コイル１２０ｂに誘導された磁力線のうち第３検知コイル１３０ｃを通過する磁力線を大きく歪ませる（矢印参照）。従って、４個の検知コイル１３０のうち第３検知コイル１３０ｃに誘導された電圧の変化量が最も大きい。

図８は、時間に応じて検知コイルに誘導される電圧の大きさを図示したグラフである。

図８に図示されたように、制御部が第３検知コイル１３０ｃを検知する時間（Ｔ）の間に電圧の大きさが最も大きく変化したことが分かる。参照すると、図８に図示された点線は、ノイズ（Ｎｏｉｓｅ）による誤検知を防止するために、基準値に基づいて設定した値である。結局、制御部は、第３検知コイル１３０ｃに誘導された電圧の変化量を上述の第２基準値と比較して電圧の変化量が所定値以上であると判断することにより、第２駆動コイル１２０ｂと第３検知コイル１３０ｃとが交差する地点の上部に入力手段１１０が位置するということを認知することができる。この際、第２駆動コイル１２０ｂは、第２軸方向（Ｙ軸方向）に二番目に備え、第３検知コイル１３０ｃは、第１軸方向（Ｘ軸方向）に三番目に備えるため、このような位置情報に基づいて、制御部は、最終的に入力手段１１０の座標を算出することができる。

その後、制御部が第３駆動コイル１２０ｃに電流を供給して磁力線を誘導する過程と、第４駆動コイル１２０ｄに電流を供給して磁力線を誘導する過程を行うことができる。このような過程は、第１駆動コイル１２０ａに電流を供給して磁力線を誘導する過程と同様であるため（図６参照）、その説明を省略する。

一方、図面には、駆動コイル１２０が下側に配置され、検知コイル１３０が上側に配置されることを図示しているが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、駆動コイル１２０が上側に配置され、検知コイル１３０が下側に配置されるなどの様々な変形が可能である。

以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明はこれに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。

本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。

本発明は、デジタイザに適用可能である。

１１０入力手段
１１５磁石
１２０駆動コイル
１２０ａ第１駆動コイル
１２０ｂ第２駆動コイル
１２０ｃ第３駆動コイル
１２０ｄ第３駆動コイル
１３０検知コイル
１３０ａ第１検知コイル
１３０ｂ第２検知コイル
１３０ｃ第３検知コイル
１３０ｄ第４検知コイル
Ｔ制御部が第３検知コイルを検知する時間

Claims

磁石が内蔵された入力手段と、
電流が流れて磁力線が誘導される駆動コイルと、
前記磁力線によって電圧が誘導される検知コイルと、
前記駆動コイルに電流を供給し、前記検知コイルに誘導される電圧を測定する制御部と、を含み、
前記制御部は、前記検知コイルに誘導される電圧が前記磁石によって変化すると、前記検知コイルに誘導される電圧の変化量を検知して座標を算出することを特徴とするデジタイザ。
前記入力手段は、スタイラスペンであることを特徴とする請求項１に記載のデジタイザ。
前記入力手段に内蔵された前記磁石は、永久磁石であることを特徴とする請求項１に記載のデジタイザ。
前記入力手段に内蔵された前記磁石の磁力線の方向と前記駆動コイルに誘導される磁力線の方向は、互いに反対であることを特徴とする請求項１に記載のデジタイザ。
前記制御部が前記駆動コイルに供給する電流は、交流であることを特徴とする請求項１に記載のデジタイザ。
前記駆動コイルと前記検知コイルは、垂直に交差することを特徴とする請求項１に記載のデジタイザ。
前記駆動コイルは第１軸方向に対して互いに平行となるように多数個備えられ、前記検知コイルは前記第１軸方向に垂直な第２軸方向に対して互いに平行となるように多数個備えられることを特徴とする請求項１に記載のデジタイザ。
前記制御部は、前記第２軸方向に沿って順に多数個の前記駆動コイルに電流を供給し、多数個の前記駆動コイルには、前記第２軸方向に沿って順に磁力線が誘導されることを特徴とする請求項７に記載のデジタイザ。
前記制御部は、前記第１軸方向に沿って順に多数個の前記検知コイルに誘導される電圧を測定することを特徴とする請求項７に記載のデジタイザ。
前記制御部は、前記磁石によって前記検知コイルに誘導される電圧が変化する前に、前記検知コイルに誘導される電圧を基準値として設定し、前記磁石によって前記検知コイルに誘導される電圧が変化すると、前記基準値と比較して前記検知コイルに誘導される電圧の変化量を検知することを特徴とする請求項７に記載のデジタイザ。