JP2021174310A - 位置検出システム、センサ制御回路、及び電子ペン - Google Patents
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Abstract
Description
<全体構成>
図1は、本発明の一実施形態における位置検出システム10の全体構成図である。位置検出システム10は、タッチの検出面(以下、タッチ面12という)を有する電子機器14と、この電子機器14とともに用いられる電子ペン16と、から基本的に構成される。
図2は、ユーザの人体BDが電子機器14のタッチ面12に接触している状態における等価回路図を示している。以下、[1]電子ペン16の基準電位(以下、「GND電位」ともいう)が筐体の電位に設定されており、[2]ユーザが電子ペン16を把持した状態であり、[3]電子ペン16の電極(以下、ペン電極ともいう)にアップリンク信号USが誘導されている状態であることを前提とする。
<構成>
図4は、図1及び図2のタッチIC22における回路構成の一例を示す図である。このタッチIC22は、センサ電極群18(図2)に接続されており、マイクロコントロールユニット(以下、MCU40)と、ロジック部42と、受信部44と、送信部46と、選択部48と、を含んで構成される。
この実施形態におけるタッチIC22は、以上のように構成される。続いて、タッチIC22による検出動作について説明する。
以上のように、タッチIC22は、M個のペン電極を有する電子ペン16とともに用いられ、N個のセンサ電極(ここでは、N本のライン電極18X)を有する静電容量方式のタッチセンサ20に接続される。そして、タッチIC22は、N本のライン電極18Xの中からL本(1<L<N)の送信電極を選択し、アップリンク信号USの送信電極を時間に応じて変更する制御を行う。
続いて、タッチIC22による別の動作例について、図13〜図21を参照しながら説明する。
図13は、第1例における送信電極の選択結果を示す図である。この例では、アップリンク信号USの送信シーケンスにおいて、全体のセンサ領域60のうちの一部の領域(以下、部分領域72という)にあるライン電極18Xのみが送信電極として選択される。部分領域72は、X2≦X≦X3を満たし、かつ接触領域62を含む領域である。ここで、X=X2は接触領域62の左端の位置に相当するとともに、X=X3は接触領域62の右端の位置に相当する。部分領域72は、X=X1を境界線として2つの部分領域74,76に分割される。つまり、部分領域74はX2≦X<X1を満たす領域であり、部分領域76はX1≦X≦X3を満たす領域である。
図16は、第2例における送信電極の選択結果を示す図である。この例では、タッチセンサ20が、正方形状のブロック電極18Bが二次元格子状に配置されてなる自己容量方式のセンサである場合を想定する。ここでは、アップリンク信号USの送信シーケンスにおいて、全体のセンサ領域60のうちの一部の領域(以下、部分領域80という)にあるブロック電極18Bのみが送信電極として選択される。一方、センサ領域60から部分領域80を除外した残余領域82は、送信電極として選択されない。
図7のステップS11では、タッチIC22がタッチスキャンの結果に応じて送信モードを選択しているが、この手法に限られない。例えば、電子ペン16が、タッチセンサ20の送信電極を切り替えるための制御信号をタッチIC22に送信可能である場合、タッチIC22は、制御信号の受信に応じて送信電極を切り替えてもよい。これにより、タッチIC22は、通信相手である電子ペン16と連携しながら、より適したタイミングで送信電極を切り替えることができる。
図18は、図6のステップS4(2次スキャン)に関する詳細フローチャートである。ここでは、1次スキャンによって電子ペン16が検出されている場合を想定する。
<構成>
図22は、図1及び図2の電子ペン16の内部構造を模式的に示す図である。この電子ペン16は、芯100と、チップ電極102(「第1電極」に相当)と、リング電極104(「第2電極」に相当)と、筆圧検出センサ106と、回路基板108と、電池110と、を含んで構成される。
続いて、電子機器14との通信時における回路基板108の動作について説明する。この回路基板108は、アップリンク信号USの受信モードを選択可能に構成される。ここでは、複数種類の受信モードのうち、通常モードと切替モードのいずれか一方が選択される場合を想定する。一方、「切替モード」は、必要に応じてペン電極を切り替えながらアップリンク信号USを受信するためのする送信制御モードを意味する。
以上のように、電子ペン16は、N個のセンサ電極を有する静電容量方式のタッチセンサ20に接続されるタッチIC22とともに用いられる。そして、電子ペン16は、M個(M≧2)のペン電極を有し、M個のペン電極の中から1個以上のペン電極である受信電極を決定し、アップリンク信号USの送信電極と受信電極の組を時間に応じて変更する制御を行う。このように構成しても、人体Bdに誘導される信号が原因で発生するGND電位の揺れによって、電子ペン16が有するペン電極に誘導された信号が一時的に検出できなくなることが抑制される。
続いて、電子ペン16による別の動作例について説明する。
Claims (20)
- M個(Mは自然数)のペン電極を有する電子ペンと、
N個(Nは、2以上の整数)のセンサ電極を有する静電容量方式のタッチセンサに接続され、かつ前記タッチセンサを介するアップリンク信号の送信制御を行うセンサ制御回路と、
を備え、
前記電子ペンは、前記M個のペン電極の中から1個以上の受信電極を選択し、
前記センサ制御回路は、前記N個のセンサ電極の中から1<L<Nを満たすL個のセンサ電極である送信電極を選択し、
アップリンク信号の送信電極と受信電極の組が時間に応じて変更される
ことを特徴とする位置検出システム。 - 前記センサ制御回路は、前記タッチセンサ上における人体の接触領域を部分的に含むようにL個の送信電極を選択する、
請求項1に記載の位置検出システム。 - 前記センサ制御回路は、前記N個のセンサ電極をG個(Gは2以上の整数)のグループに分類し、時間に応じて順繰りに選択した1個以上のグループに属するL個のセンサ電極を送信電極として選択する、
請求項2に記載の位置検出システム。 - 前記センサ制御回路は、前記接触領域に位置する2個以上のセンサ電極を分配してG個のグループにそれぞれ割り当てる、
請求項3に記載の位置検出システム。 - 前記センサ制御回路は、前記N個のセンサ電極のうち、L≦K<Nを満たすK個のセンサ電極をG個(Gは2以上の整数)のグループに分類し、時間に応じて順繰りに選択した1個以上のグループに属するL個のセンサ電極を送信電極として選択する、
請求項2に記載の位置検出システム。 - 前記タッチセンサは、相互容量方式のセンサであり、
前記N個のセンサ電極は、一方向に延びて等間隔に配置されるライン電極であり、
前記K個のセンサ電極は、前記接触領域又はその周辺の位置に連なって配置される、
請求項5に記載の位置検出システム。 - 前記タッチセンサは、自己容量方式のセンサであり、
前記N個のセンサ電極は、二次元格子に配置されるブロック電極であり、
前記K個のセンサ電極は、前記接触領域又はその周辺の位置に連なって配置される、
請求項5に記載の位置検出システム。 - 前記電子ペンは、前記タッチセンサの送信電極を切り替えるための制御信号を前記センサ制御回路に送信し、
前記センサ制御回路は、前記制御信号の受信に応じて送信電極を切り替える、
請求項1に記載の位置検出システム。 - 前記電子ペンは、前記センサ制御回路から周期的に送信されるアップリンク信号を受信して検出する際に、少なくとも今回の検出処理によるアップリンク信号の検出結果に応じて、前記M個のペン電極の中から次の検出処理に関わる受信電極を決定する、
請求項1に記載の位置検出システム。 - 前記電子ペンは、今回の検出処理において一の受信電極からの受信によりアップリンク信号が検出されなった場合に、次回の検出処理に関わる受信電極を他のいずれかのペン電極に切り替える、
請求項9に記載の位置検出システム。 - 前記電子ペンは、今回の検出処理においてアップリンク信号が検出されなかった場合、直近に検出されたアップリンク信号に基づいて生成したダウンリンク信号を送信する、
請求項10に記載の位置検出システム。 - 前記電子ペンは、所定の検出回数にわたって一の受信電極からアップリンク信号が継続して検出されなくなった場合に、次回の検出処理に関わる受信電極を他のいずれかのペン電極に切り替える、
請求項9に記載の位置検出システム。 - 前記電子ペンは、受信電極を切り替えながらアップリンク信号の受信レベルを計測し、得られた受信レベルに応じて受信電極を決定する、
請求項9に記載の位置検出システム。 - 前記タッチ制御回路は、前記電子ペンの受信電極を切り替えるための制御信号を前記電子ペンに送信し、
前記電子ペンは、前記制御信号の受信に応じて受信電極を切り替える、
請求項1に記載の位置検出システム。 - 前記M個のペン電極は、
前記電子ペンのペン先に設けられる第1電極と、
前記ペン先より後方に位置する第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極を電気的に接続した電極と、
を含む、
請求項9に記載の位置検出システム。 - M個(Mは自然数)のペン電極を有する電子ペンとともに用いられるセンサ制御回路であって、
N個(Nは、2以上の整数)のセンサ電極を有する静電容量方式のタッチセンサに接続され、
前記N個のセンサ電極の中から1<L<Nを満たすL個のセンサ電極である送信電極を選択し、アップリンク信号の送信電極と受信電極の組を時間に応じて変更する制御を行う
ことを特徴とするセンサ制御回路。 - N個(Nは、2以上の整数)のセンサ電極を有する静電容量方式のタッチセンサに接続されるセンサ制御回路とともに用いられる電子ペンであって、
M個(Mは、2以上の整数)のペン電極を有し、
前記M個のペン電極の中から1個以上のペン電極である受信電極を決定し、アップリンク信号の送信電極と受信電極の組を時間に応じて変更する制御を行う
ことを特徴とする電子ペン。 - N個(Nは、2以上の整数)のセンサ電極を有する静電容量方式のタッチセンサに接続されるセンサ制御回路であって、
前記タッチセンサ上における人体の接触領域又は接触位置を検出する第1検出動作と、ペン電極を有する電子ペンの指示位置を検出する第2検出動作とを交互に実行し、
前記第2検出動作では、
前記N個のセンサ電極の中から1<L<Nを満たすL個のセンサ電極を送信電極として選択し、L個の送信電極からアップリンク信号を送信する送信制御を行い、
前記タッチ検出動作によって前記人体の接触が検出されなかった場合に、直近に検出された前記電子ペンの指示位置に応じて前記L個の送信電極を選択し、
前記人体の接触が検出された場合に、前記接触領域又は前記接触位置に応じて前記L個の送信電極を選択する、
ことを特徴とするセンサ制御回路。 - 前記人体の接触が検出された場合に、さらに前記指示位置との組み合わせに応じて前記L個の送信電極を選択する、
請求項18に記載のセンサ制御回路。 - 前記人体の接触が検出された場合に、前記接触位置を含む第1部分領域から前記指示位置を含む第2部分領域を除外した領域内にある前記L個の送信電極を選択する、
請求項19に記載のセンサ制御回路。
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