JP2014035631A5

JP2014035631A5 -

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Publication number: JP2014035631A5
Application number: JP2012176102A
Authority: JP
Filing date: 2012-08-08
Publication date: 2015-07-30
Anticipated expiration: 2032-08-08

Description

この種の装置としては特許文献１（特開平０８−３０３７４号公報）に開示された電磁誘導方式の位置検出装置がある。特許文献１の実施例によれば、ペン形状の位置指示器の先端部に２本の磁性体コアを並設し、一方の磁性体コアのみに巻いた制御コイルと、２本の磁性体コアを束ねて巻いた送信コイルとを設ける。そして、制御コイルの両端を電子的なスイッチによりオンまたはオフ状態に制御する。これにより、送信コイルに流れる電流による磁束の分布を制御して、位置検出装置（以下、この明細書ではタブレットと記載する。）では２つの座標位置として求めるとともに、位置指示器のペン軸を中心とした回転角を計算するようにしている。

特開平０８−３０３７４号公報

図４は、このように構成した第１実施例の位置指示器の動作を示した図で、図３における信号ａ、ｂ、ｃ、ｄの変化の様子を示している。マイクロプロセッサ１７は、端子Ｐ２（信号ａ）をロウレベルとした状態で、端子Ｐ１（信号ｂ）が一定期間ハイレベルを維持するように制御する。これによってＬ電極１３からは一定期間連続して信号（ｄ）を放射する（図４の、連続送信期間：Ｌ）。この連続送信期間中に、マイクロプロセッサ１７は端子Ｐ３を制御して可変容量コンデンサ１２に加えられた筆圧を求める。即ち、マイクロプロセッサ１７は端子Ｐ３をハイレベル出力とすることにより可変容量コンデンサ１２を充電する。

図７において、マイクロプロセッサ３３は選択回路２２が、前述したＸ軸全面スキャン動作において求まった電極Ｘ１１を選択するようにコントロール回路２６を制御する。このとき、位置指示器２０から送信される信号に対応した信号が電極Ｘ１１に誘導され、検波回路３１にはその信号レベルに対応した電圧が発生する。マイクロプロセッサ３３は一定の周期でＡＤ変換回路３２を動作させて、その信号レベル（ｋ）を読み取る。この、ＡＤ変換回路３２を動作させる周期は、位置指示器２０が筆圧データ送信期間に送信する周期よりも十分に短い時間とする。

マイクロプロセッサ３３は、前述した待ち時間がTwに達すると同時に、図示しないタイマーを起動する。このタイマーはゼロから前述したTdの時間（位置指示器２０からのデータ送信周期）に一致する値までを繰り返しカウントする（ステップ２）。タイマーの１周期の動作期間中、マイクロプロセッサ３３はＡＤ変換回路３２を繰り返し起動して信号レベルを読み取る。この間の信号レベルが一度も前述した所定値に達しなければ位置指示器２０からの送信が無かったものと判断してその回のデータを「０」として保存し、その間に所定値以上の信号レベルが検出された場合には位置指示器２０からの送信が有ったものと判断してその回のデータを「１」として保存する（ステップ２）。

前述したタイマーのカウントを１１回行い、１１ビットのデータが保存される。このとき初回のデータが図４で示した「符号」に相当する。図８のステップ２ではこの符号が０であるから、ステップ１で求めた信号レベルVpx0、Vax0、Vbx0、Vpy0、Vay0、Vby0、より計算される座標は位置指示器２０のＬ電極に相当する座標位置であることが判る。残りの１０ビットデータはステップ１の期間に位置指示器２０で計測された筆圧値を現している。

ステップ２において１１ビットのデータ受信を終了すると、位置指示器２０からの連続送信期間の開始を検出する動作へ移行する。マイクロプロセッサ３３は、電極Ｘ１１を選択した状態で受信される信号レベルを繰り返し検出する。この受信レベルが一定時間（Ts）継続して所定値以上であったときに、位置指示器２０の連続送信期間が開始されたと判断して、座標検出動作へ移行する（図８のステップ３）。

マイクロプロセッサ３３は、位置指示器２０からの信号のＸ座標を求めるため、制御信号ｆをロウレベル「０」としたまま、選択回路２２がＸ１１を中心とする５本の電極（Ｘ９〜Ｘ１３）を順次選択して、ＡＤ変換回路３２を動作させて信号レベルを読み取る（ステップ３）。このとき、最も高い信号レベルが検出された電極の番号（ここではＸ１１）、およびその信号レベル（Vpx1）、またその両隣の電極により検出されたレベルをVax1、Vbx1 として保存する（ステップ３）。

次にマイクロプロセッサ３３は、位置指示器２０からの信号のＹ座標を求めるため、制御信号ｆをハイレベル「１」として、選択回路２３がＹ２０を中心とする５本の電極（Ｙ１８〜Ｙ２２）を順次選択して、信号レベルを読み取る（ステップ３）。このとき、最も高い信号レベルが検出された電極の番号（ここではＹ２０）、およびその信号レベル（Vpy1）、またその両隣の電極により検出されたレベルをVay1、Vby1として保存する（ステップ３）。ここで求まった信号レベルVpx1、Vax1、Vbx1、Vpy1、Vay1、Vby1、は後述する計算式による座標値の計算に用いられる。

マイクロプロセッサ３３は、位置指示器２０からの連続送信の終了を検出すると、筆圧データに先立って送信されるスタート信号のタイミングを検出する動作に入る（ステップ４）。マイクロプロセッサ３３は、電極Ｘ１１を選択した状態でＡＤ変換回路３２を繰り返し起動するように制御して、信号レベルが前述した所定値以上となった時刻をt2として記憶する。マイクロプロセッサ３３は、時刻t2から一定時間Twだけ待った時刻より位置指示器２０からのデータ受信動作を開始する（ステップ４）。このTwはステップ２のときと同じ時間とする。

マイクロプロセッサ３３は、前述した待ち時間がTwに達すると同時に、タイマーを起動し、前述したステップ２のときと全く同様にして位置指示器２０からの１１ビットのデータを受信する（ステップ４）。この初回のデータが図４で示した「符号」に相当する。図８のステップ４ではこの符号が１であるから、ステップ３で求めた信号レベルVpx1、Vax1、Vbx1、Vpy1、Vay1、Vby1、より計算される座標は位置指示器２０のＲ電極に相当する座標位置であることが判る。残りの１０ビットデータはステップ３の期間に位置指示器２０で計測された筆圧値を現している。このように位置指示器２０からの特定のデータ値によって位置指示器のどの電極からの送信であるかを識別するようにしているのは本発明の特徴の一つである。

図９は、２つの座標値（X0、Y0）および（X1、Y1）より位置指示器２０のタブレット面に垂直方向を軸とした回転角度θを計算するための原理図である。この図では、Ｙ軸の正方向を基準（θ＝０）とし、θの範囲を−１８０°＜θ≦＋１８０°として、座標値（X1、Y1）に対応するＲ電極の向きを定義するものである。このとき、位置指示器２０の回転角θは、X0、Y0、X1、Y1、より次の（５）式〜（９）式ように計算される。

本実施例では、位置指示器２０のＬ電極によるデータ送信時とＲ電極によるデータ送信時とで同一の情報（筆圧）を送っているが、一方を他の情報としても良いし、一方のデータは符号情報のみとして時間を短縮するようにしても良い。また、データの送信はＬ電極またはＲ電極の一方のみとして、タブレットは位置指示器２０からのデータの送信が有ったかどうかによって直前の連続送信が行われた電極を判定するようにしても良い。また、Ｌ電極からの送信とＲ電極からの送信とで送信する周波数を変えて識別するようにしても良いし、連続送信の長さを変えて識別するようにしても良い。

図１２に示した第２実施例の位置指示器２０の構成と図３に示した第１実施例の位置指示器の構成とで異なる点は、第１実施例では２つの電極を交互に切替えてコイルＬ２に接続していたのに対して、本実施例では、電極３７（Ｌ電極）は常時コイルＬ２と接続されており、電極３８（Ｒ電極）とコイルＬ２間にはアナログスイッチ３９が設けられてオンまたはオフに制御される点である。

図１３は、第２実施例による位置指示器の動作を示した図で、図１２における信号ａ、ｂ、ｃ、ｄの変化の様子を示している。マイクロプロセッサ１７は、端子Ｐ２（信号ａ）をハイレベルとした状態で、端子Ｐ１（信号ｂ）が一定期間ハイレベルを維持するように制御する。これによってＬ電極とＲ電極から一定期間連続して信号（ｄ）を放射する（図１３の、連続送信期間：Ｌ＋Ｒ）。この連続送信期間中に、マイクロプロセッサ１７は第１実施例と同様にして可変容量コンデンサ１２に加えられた筆圧を求める。

図１８は、第３実施例による位置指示器の動作を示した図で、図１７における信号ａ、ｂ、ｃ、ｄの変化の様子を示している。マイクロプロセッサ１７は、信号ａによる設定が電極４０を選択するようにした状態で、端子Ｐ１（信号ｂ）が一定期間ハイレベルを維持するように制御する。これによって電極４０から一定期間連続して信号（ｄ）を放射する（図１８の、連続送信期間１）。この連続送信期間中に、マイクロプロセッサ１７は第１実施例と同様にして可変容量コンデンサ１２に加えられた筆圧を求める。

この連続送信期間２を終了すると、マイクロプロセッサ１７は、信号ａによる設定が電極４１を選択したままの状態で、周期Tdで端子Ｐ１を制御することによりＡＳＫ変調を行う。このときのスタート信号に続く”符号”を”１”として送信する。

図２０は、３つの電極からの受信信号強度、V1, V2, V3を用いて位置指示器の傾きを求めるための原理図である。図２０は、タブレットのセンサー面（図５の２１）からの高さ方向をｚ軸に取り、位置指示器の電極４０、４１、４２の先端に相当する点をそれぞれ、Ａ、Ｂ、Ｃとして構成される正三角形の中心Ｇがｙｚ面上に、また電極４０の先端に相当する点Ａがｚ軸上にくるように座標軸を設定している。このときの各点の座標を、Ａ点（０、０、ｚ１）、Ｂ点（ｘ２、ｙ２、ｚ２）、Ｃ点（ｘ３、ｙ３、ｚ３）、Ｇ点（０、ｙｇ、ｚｇ）として表すと、位置指示器の傾き（θｘ、θｙ）は次の（１９）式、（２０）式に示すように求められる。

Claims

前記位置指示部は、芯体を収納する筐体を備え、前記複数の電極が、前記筐体の先端部に設けられる、ことを特徴とする請求項９記載の位置指示器。