JP2022068100A - 信号処理回路および位置検出装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】信号処理回路及び位置検出装置を提供する。【解決手段】電磁受動式手書きシステムにおいて、信号処理回路は、順に接続されている制御ユニット、送信駆動ユニット、アナログスイッチアレイ、信号拡大ユニット、検波クォドラチャーユニット及び送信受信アンテナを含む。送信受信アンテナは、Ｙ方向の送信受信アンテナとＸ方向の送信受信アンテナを含む。アナログスイッチアレイは、Ｙ方向の送信受信アンテナに接続されるＹ方向のアナログスイッチアレイとＸ方向の送信受信アンテナに接続されるＸ方向のアナログスイッチアレイを含む。制御ユニット内の２つのアナログデジタル変換器各々は、受信する信号を処理する。信号処理回路は、アナログデジタル変換器と信号拡大ユニットとの間に接続されるレベル変換ユニットを含む。レベル変換ユニットは、Ｙ方向の送信受信アンテナとＸ方向の送信受信アンテナが受信する信号に対して線形変換を夫々実施する。【選択図】図２

Description

本発明は、電磁誘導（Electromagnetic induction）の技術分野に属し、特に、信号処理回路および位置検出装置に関するものである。
図１は従来の電磁受動式手書きシステム（Passive handwriting system）を示す概括的ブロック・ダイアグラムである。その電磁受動式手書きシステムはＭＣＵ制御ユニットによりパルス信号を送信回路に出力することにより、手書きパネル上に一定の強度を有している電磁送信信号を形成する。手書きペン中のＬＣ共振回路は前記電磁送信信号を検出するとともにエネルギーを集中させる。前記電磁送信信号がなくなると、ＬＣ共振回路は固定の共振周波数により振幅が逓減する電磁信号を形成する。送信受信アンテナは手書きペンが送信する電磁信号を受信すると、信号拡大ユニットによりその信号を拡大する。次に、検波クォドラチャー手段により高周波ファンダメンタルウエーブを除去する。最後に、獲得する低周波エンベロップ信号を前記ＭＣＵ制御ユニットに送信して処理することにより、位置を決めることと圧力を感知することを実施する。
前記技術はデジタイザーまたは干渉が少ないデジタイザーによく用いられる。前記技術を液晶モジュールに用いるとき、液晶の駆動信号が強いことにより大きい電磁干渉が形成され、デジタイザー中のカーソルがジッタするおそれがある。その問題を解決するため通常、送信信号の振幅を増加させる方法またはシステムの信号対雑音比（signal-noise ratio）を増加させる方法を用いる。前記方法を用いるとき、電圧増加回路を設け、送信部品として高耐圧素子を用いる必要があるので、それにより電磁受動式手書きシステムのコストが増加し、パワーが高いことによりエネルギーの消耗が多くなり、省エネ性が悪くなる。
したがって、信号処理回路および位置検出装置を提供することにより前記技術的問題を解決する必要がある。
従来技術の電磁受動式手書きシステムはコストが多く掛かりかつ省エネ性がよくないという欠点を有しているので、本発明は信号処理回路および位置検出装置を提供することにより従来技術の欠点を解決しようとする。
本発明の信号処理回路は、順に接続されている制御ユニットと、送信駆動ユニットと、アナログスイッチアレイと、信号拡大ユニットと、検波クォドラチャーユニットと、前記アナログスイッチアレイに接続される送信受信アンテナとを含む。前記送信受信アンテナはＹ方向の送信受信アンテナとＸ方向の送信受信アンテナを含み、前記アナログスイッチアレイは前記Ｙ方向の送信受信アンテナに接続されるＹ方向のアナログスイッチアレイと前記Ｘ方向の送信受信アンテナに接続されるＸ方向のアナログスイッチアレイを含む。前記制御ユニット内には２つのアナログデジタル変換器が設けられ、前記アナログデジタル変換器は前記送信受信アンテナが受信する信号を処理する。前記信号処理回路は前記アナログデジタル変換器と前記信号拡大ユニットとの間に接続されるレベル変換ユニットを更に含む。前記レベル変換ユニットはＹ方向の送信受信アンテナとＸ方向の送信受信アンテナが受信する信号に対して線形変換をそれぞれ実施し、前記送信受信アンテナが受信する信号は前記レベル変換ユニットにより前記アナログデジタル変換器に送信される。
本発明は位置検出装置を更に提供し、その位置検出装置は前記信号処理回路を含む。
従来技術と比較してみると、本発明の信号処理回路と位置検出装置により次のような発明の効果を獲得することができる。
（１）デジタル処理方法を用いることにより、ソフトウェアプログラミングの利便性を向上させ、データ処理の深度を増加させ、デジタルバンドパスフィルタの性能を向上させ、干渉防止性能を向上させることができる。
（２）信号処理回路が簡単であり、低耐圧素子を使用し、コストを低減することができる。
（３）水平方向と垂直方向の座標を同時に処理することにより信号処理時間を短縮し、同一の時間内により多い座標と圧力感知データを送信し、報告率を向上させることにより一層早い手書き速度を獲得し、デジタイザー中のカーソルのジッタを低減することができる。
本発明の実施例における技術的解決策をより明確に説明するために、以下、実施例の記述に必須な図面を簡単に紹介する。明らかなように、以下に述べる図面は、あくまで本発明のいくつかの実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的な労働を支払わない前提で、これらの図面に基づいて他の図面を得ることもできる。
従来技術の電磁受動式手書きシステムを示す概括的ブロック・ダイアグラムである。 本発明の実施例に係る信号処理回路を示す概括的ブロック・ダイアグラムである。
以下、本願実施例における図面を参照しながら、本願実施例における技術的解決策を明確且つ全体的に説明するが、以下の記載はあくまでも本願の一実施例に過ぎず、すべての実施例ではない。本願の実施例に基づき、当業者が創造的な労働なしに得られるすべての他の実施例は、本願の保護範囲に属する。
図２を参照すると、その図面は本発明の実施例に係る信号処理回路を示す概括的ブロック・ダイアグラム（block diagram）である。本発明の実施例の信号処理回路１００は、順に接続されている制御ユニット１０と、送信駆動ユニット２０と、アナログスイッチアレイ（Analog switch array）３０と、信号拡大ユニット４０と、検波クォドラチャーユニット５０と、前記アナログスイッチアレイ３０に接続される送信受信アンテナ６０と、前記制御ユニット１０に接続されるレベル変換ユニット７０とを含む。前記制御ユニット１０はＭＣＵマイクロコントローラーユニット（Microcontroller Unit）である。
前記送信受信アンテナ６０はＹ方向の送信受信アンテナ６１とＸ方向の送信受信アンテナ６２を含み、前記アナログスイッチアレイ３０は前記Ｙ方向の送信受信アンテナ６１に接続されるＹ方向のアナログスイッチアレイ３１と前記Ｘ方向の送信受信アンテナ６２に接続されるＸ方向のアナログスイッチアレイ３２を含む。前記送信受信アンテナ６０はＹ方向の送信受信アンテナ６１とＸ方向の送信受信アンテナ６２により垂直方向と水平方向の座標を同時に処理することにより信号を受信する時間と信号を処理する時間を短縮することができる。すなわち同一の時間内においてより多い座標とタッチデータを処理し、報告率を向上させ、より早い手書き速度を獲得することができる。
前記制御ユニット１０内には２つのアナログデジタル変換器（Analog to Digital Converter）１１が設けられ、前記アナログデジタル変換器１１は前記送信受信アンテナ６０が受信する信号を処理する。前記検波クォドラチャーユニット５０の数量は２つであり、前記レベル変換ユニット７０の数量は２つであり、各前記アナログデジタル変換器１１は１つの前記検波クォドラチャーユニット５０と１つの前記レベル変換ユニット７０に対応する。具体的に、各前記アナログデジタル変換器１１は１つの前記検波クォドラチャーユニット５０と１つの前記レベル変換ユニット７０に同時に接続される。１つの前記レベル変換ユニット７０は前記Ｙ方向の送信受信アンテナ６１が受信する信号に対して線形変換を実施し、他の１つの前記レベル変換ユニット７０は前記Ｘ方向の送信受信アンテナ６２が受信する信号に対して線形変換を実施する。
各前記アナログデジタル変換器１１は少なくとも２つのチャンネルを含み、各前記アナログデジタル変換器１１の２つのチャンネルはそれぞれ１つの前記検波クォドラチャーユニット５０と１つの前記レベル変換ユニット７０に接続される。前記送信受信アンテナ６０が受信する信号は前記検波クォドラチャーユニット５０と前記レベル変換ユニット７０を通過した後前記チャンネルにより前記アナログデジタル変換器１１に同時に送信される。前記アナログデジタル変換器１１は前記検波クォドラチャーユニット５０が送信する信号を選択して処理するか或いは前記レベル変換ユニット７０が送信する信号を選択して処理する。具体的に、前記アナログデジタル変換器１１はデジタルバンドパスフィルタ（digital band-pass filter）により手書き信号を処理した後、波形モデリング（waveform modeling）計算方法により前記手書き信号を電磁型手書き信号に変換させ、パネルのシーケンス信号（sequence signal）によるディスターブ（disturb）を除去することができる。特に、前記波形モデリング計算方法は最小二乗曲線フィッティングアルゴリズム（Least square curve fitting algorithm）またはサイン曲線フィッティングアルゴリズムを含み、前記デジタルバンドパスフィルタはＦＩＲバンドパスフィルタまたはバタワースフィルタ（Butterworth filter）を含む。本発明において、デジタル信号を高速に処理する目的を実現するため、前記制御ユニット１０のクロックレート（clock rate）を１５０ＭＨｚ以上にする必要がある。その場合、前記アナログデジタル変換器１１のサンプリングレート（sampling rate）は５ＭＳＰＳ以上になる。
前記信号処理回路１００の作動プロセスは以下のとおりである。
前記送信受信アンテナ６０の前記Ｙ方向の送信受信アンテナ６１と前記Ｘ方向の送信受信アンテナ６２により獲得するＸファンダメンタルウエーブ（fundamental wave）信号とＹファンダメンタルウエーブ信号は前記信号拡大ユニット４０により処理され、前記信号拡大ユニット４０により処理された信号は前記アナログデジタル変換器１１によりデジタル信号に変換される。前記信号拡大ユニット４０により処理された前記手書き信号に対して、前記検波クォドラチャーユニット５０と前記レベル変換ユニット７０により線形変換をすることによりジャミング信号を除去し、理想的電磁型手書き信号を獲得するとともにその信号の座標値と圧力感知値（Pressure sensing value）を獲得することができる。
本発明は位置検出装置を更に提供し、その位置検出装置は前記信号処理回路を含む。
従来技術と比較してみると、本発明の信号処理回路と位置検出装置により次のような発明の効果を獲得することができる。
（１）デジタル処理方法を用いることにより、ソフトウェアプログラミングの利便性を向上させ、データ処理の深度を増加させ、デジタルバンドパスフィルタの性能を向上させ、干渉防止性能（anti-jamming performance）を向上させることができる。
（２）信号処理回路が簡単であり、低耐圧素子（Low voltage withstand element）を使用し、コストを低減することができる。
（３）水平方向と垂直方向の座標を同時に処理することにより信号処理時間を短縮し、同一の時間内により多い座標と圧力感知データを送信し、報告率を向上させることにより一層早い手書き速度を獲得し、デジタイザー中のカーソル（cursor）のジッタ（jitter）を低減することができる。
以上は、本願の実施例のみであり、本願の発明権の範囲を限定するものではなく、本願明細書及び図面を利用して作成された等価な構造又は等価なプロセスを、直接又は間接的に他の関連技術分野に適用して得られたものは、いずれも本願発明の保護範囲内に含まれる。

Claims (9)

  1. 順に接続されている制御ユニットと、送信駆動ユニットと、アナログスイッチアレイと、信号拡大ユニットと、検波クォドラチャーユニットと、前記アナログスイッチアレイに接続される送信受信アンテナとを含む信号処理回路であって、前記送信受信アンテナはＹ方向の送信受信アンテナとＸ方向の送信受信アンテナを含み、前記アナログスイッチアレイは前記Ｙ方向の送信受信アンテナに接続されるＹ方向のアナログスイッチアレイと前記Ｘ方向の送信受信アンテナに接続されるＸ方向のアナログスイッチアレイを含み、前記制御ユニット内には２つのアナログデジタル変換器が設けられ、前記アナログデジタル変換器は前記送信受信アンテナが受信する信号を処理し、前記信号処理回路は前記アナログデジタル変換器と前記信号拡大ユニットとの間に接続されるレベル変換ユニットを更に含み、前記レベル変換ユニットはＹ方向の送信受信アンテナとＸ方向の送信受信アンテナが受信する信号に対して線形変換をそれぞれ実施し、前記送信受信アンテナが受信する信号は前記レベル変換ユニットにより前記アナログデジタル変換器に送信されることを特徴とする信号処理回路。
  2. 各前記アナログデジタル変換器は少なくとも２つのチャンネルを含むことを特徴とする請求項１に記載の信号処理回路。
  3. 前記アナログデジタル変換器のチャンネルはそれぞれ前記検波クォドラチャーユニットと前記レベル変換ユニットに接続され、前記送信受信アンテナが受信する信号は前記検波クォドラチャーユニットと前記レベル変換ユニットを通過した後前記チャンネルにより前記アナログデジタル変換器に同時に送信され、前記アナログデジタル変換器は前記検波クォドラチャーユニットが送信する信号を選択して処理するか或いは前記レベル変換ユニットが送信する信号を選択して処理することを特徴とする請求項２に記載の信号処理回路。
  4. 前記アナログデジタル変換器はデジタルバンドパスフィルタにより前記信号を処理した後、波形モデリング計算方法によりその信号を再び処理することを特徴とする請求項１に記載の信号処理回路。
  5. 前記デジタルバンドパスフィルタはＦＩＲバンドパスフィルタまたはバタワースフィルタを含むことを特徴とする請求項４に記載の信号処理回路。
  6. 前記波形モデリング計算方法は最小二乗曲線フィッティングアルゴリズムまたはサイン曲線フィッティングアルゴリズムを含むことを特徴とする請求項４に記載の信号処理回路。
  7. 前記制御ユニットのクロックレートは１５０ＭＨｚ以上であることを特徴とする請求項１に記載の信号処理回路。
  8. 前記アナログデジタル変換器のサンプリングレートは５ＭＳＰＳ以上であることを特徴とする請求項１に記載の信号処理回路。
  9. 請求項１～８のうちいずれか一項に記載の信号処理回路を含むことを特徴とする位置検出装置。
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