JP3015269B2 - 位置検出装置及びその方法 - Google Patents
位置検出装置及びその方法Info
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- JP3015269B2 JP3015269B2 JP32994294A JP32994294A JP3015269B2 JP 3015269 B2 JP3015269 B2 JP 3015269B2 JP 32994294 A JP32994294 A JP 32994294A JP 32994294 A JP32994294 A JP 32994294A JP 3015269 B2 JP3015269 B2 JP 3015269B2
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- circuit
- reception
- transmission
- antennas
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-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/046—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by electromagnetic means
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コードレスの位置指示
器を有する位置検出装置及びその方法に関する。
器を有する位置検出装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】デジタイザにおける位置検出方式とし
て、電磁授受方式がある。これは、例えば多数のループ
コイルを並設した位置検出面とペン又はカーソル等の位
置指示器とを含む構成にて、上記ループコイルをセンサ
すなわちアンテナとし、ループコイルと位置指示器との
間で生じる電磁相互作用を利用して電磁波を互いに受渡
しし、その結果検出された信号に基づいて位置指示器の
座標及びその他の情報を検知するものである。この方式
では、位置指示器をコードレスとできることが重要な特
徴の１つである。出願人は、特公平第２−５３８０５号
及び特開平第３−１４７０１２号において、この電磁授
受方式による様々なデジタイザを提示してきた。これら
の出願における主要な課題の１つは、いかにしてノイズ
を回避して受信された信号から正確にかつ高速に情報を
得るかということである。
て、電磁授受方式がある。これは、例えば多数のループ
コイルを並設した位置検出面とペン又はカーソル等の位
置指示器とを含む構成にて、上記ループコイルをセンサ
すなわちアンテナとし、ループコイルと位置指示器との
間で生じる電磁相互作用を利用して電磁波を互いに受渡
しし、その結果検出された信号に基づいて位置指示器の
座標及びその他の情報を検知するものである。この方式
では、位置指示器をコードレスとできることが重要な特
徴の１つである。出願人は、特公平第２−５３８０５号
及び特開平第３−１４７０１２号において、この電磁授
受方式による様々なデジタイザを提示してきた。これら
の出願における主要な課題の１つは、いかにしてノイズ
を回避して受信された信号から正確にかつ高速に情報を
得るかということである。
【０００３】電磁授受方式では、例えば、１つの選択さ
れたアンテナから、位置指示器内の既知の共振周波数を
もつ共振回路と共振可能な周波数の電磁波を送信し、位
置指示器内に設けられた共振回路又はコイルから再放射
される電磁波を再びこの選択されたアンテナにて受信す
る送受信操作を、アンテナを順次切換えながら行い、そ
の受信信号の最も強い位置におけるアンテナ及びその近
隣のアンテナからの信号に基づいて補間を含む演算を行
って位置指示器の座標を決定していた。
れたアンテナから、位置指示器内の既知の共振周波数を
もつ共振回路と共振可能な周波数の電磁波を送信し、位
置指示器内に設けられた共振回路又はコイルから再放射
される電磁波を再びこの選択されたアンテナにて受信す
る送受信操作を、アンテナを順次切換えながら行い、そ
の受信信号の最も強い位置におけるアンテナ及びその近
隣のアンテナからの信号に基づいて補間を含む演算を行
って位置指示器の座標を決定していた。
【０００４】正確な座標情報を得るためには、アンテナ
の数を多くして密に並べた方が確実であるが、このよう
な多数のアンテナを切換えるために必要な切換えスイッ
チ及びその制御手段が複雑かつ大きくなってしまうの
で、なるべくアンテナの数は減らしてかつ正確な検出を
行えることが望ましい。
の数を多くして密に並べた方が確実であるが、このよう
な多数のアンテナを切換えるために必要な切換えスイッ
チ及びその制御手段が複雑かつ大きくなってしまうの
で、なるべくアンテナの数は減らしてかつ正確な検出を
行えることが望ましい。
【０００５】このような方法において、位置指示器から
再放射される電磁波は極めて微弱であり、もし位置指示
器が位置検出面から遠い位置にある場合にはさらに検出
が困難となっていた。それ故に、高性能のアンプやノイ
ズの少ない信号処理等により様々なノイズ対策が検討さ
れたのであるが、これらのＳ／Ｎの向上のための技術は
非常に高度であったり、構成を複雑化したりしてコスト
を上昇させる場合が多かった。
再放射される電磁波は極めて微弱であり、もし位置指示
器が位置検出面から遠い位置にある場合にはさらに検出
が困難となっていた。それ故に、高性能のアンプやノイ
ズの少ない信号処理等により様々なノイズ対策が検討さ
れたのであるが、これらのＳ／Ｎの向上のための技術は
非常に高度であったり、構成を複雑化したりしてコスト
を上昇させる場合が多かった。
【０００６】加えて昨今では、いわゆるペンコンピュー
タのような、液晶表示装置と組合わせて位置検出装置を
コンピュータの表示画面部分に搭載するような利用法が
益々広まってきた。このようなノイズの多い環境で使用
される場合にはさらにノイズに強い性能が要求されるこ
とになる。また、上記の液晶表示装置と組合わされる場
合においては、位置検出装置のセンサ部分が液晶表示装
置の下に設けられるため、位置指示器とセンサ部は、間
に介在する液晶表示装置を越えて相互作用しなければな
らない。従って、位置指示器の検出可能な高さを通常の
位置検出装置におけるよりも高く設定する必要がある。
位置指示器の検出高さが高くなれば、信号が微弱となり
検出は困難となる。しかも、液晶表示装置自体も、最近
カラー化やＴＦＴ化が進んできたことから、その厚みが
増している。このことからも従来以上のＳ／Ｎ性能のよ
い方式が求められている。
タのような、液晶表示装置と組合わせて位置検出装置を
コンピュータの表示画面部分に搭載するような利用法が
益々広まってきた。このようなノイズの多い環境で使用
される場合にはさらにノイズに強い性能が要求されるこ
とになる。また、上記の液晶表示装置と組合わされる場
合においては、位置検出装置のセンサ部分が液晶表示装
置の下に設けられるため、位置指示器とセンサ部は、間
に介在する液晶表示装置を越えて相互作用しなければな
らない。従って、位置指示器の検出可能な高さを通常の
位置検出装置におけるよりも高く設定する必要がある。
位置指示器の検出高さが高くなれば、信号が微弱となり
検出は困難となる。しかも、液晶表示装置自体も、最近
カラー化やＴＦＴ化が進んできたことから、その厚みが
増している。このことからも従来以上のＳ／Ｎ性能のよ
い方式が求められている。
【０００７】通常、位置検出面上には、２次元の座標情
報を得るために同じ構成をもつ２つのアンテナ群が、そ
れぞれＸ軸及びＹ軸の方向に向けて重なり合って設置さ
れている。実際にこれらのアンテナ群を作製するにあた
っては、プリント基板技術が用いられる。Ｘ軸及びＹ軸
の２つの方向についてアンテナ群が必要であるので、２
層のプリント基板の各層に対して各軸のための配線パタ
ーンが設けられる。これらのＸ軸とＹ軸のアンテナ群
は、各々、折返し部分をもつループコイルを多数並設し
たパターンにより形成されているが、一方の軸について
のパターンが、もう一方の軸のパターンを構成するルー
プコイルの折返し部分を自身のパターンの内側に含むよ
う配置されている。これは、Ｘ、Ｙの双方の座標が得ら
れないような無効領域をなるべく少なくして位置検出面
を有効に利用するためである。 図２は、従来のアンテ
ナ群の構成を一軸についてのみ示した図である。図２で
は、アンテナ群を構成する各ループコイルＸ1、Ｘ
2、．．．Ｘnに対して信号を送受信するための選択端子
をｘ1、ｘ2、．．．ｘnで示している。信号の送受信並
びにアンテナ選択回路及び送受信切換え回路の動作は、
制御回路により制御される。図２に示すように、例え
ば、選択端子ｘ6が選択された場合、先ず送信回路に接
続してループコイルＸ6に送信信号を送った後、送受信
切換え回路が受信回路へ切換る。そして、ループコイル
Ｘ6と位置指示器との間で電磁波の授受が行われた結
果、それによりループコイルＸ6に受信信号が発生し、
この信号を選択端子ｘ6を介して受信回路に入力する。
その後、この受信信号を適切に処理することにより、そ
の振幅や位相に含まれる情報を識別回路において解析す
る。このような各ループコイルについての送受信操作
は、通常、ループコイルＸ1からＸnまで、順次選択され
て行われる。
報を得るために同じ構成をもつ２つのアンテナ群が、そ
れぞれＸ軸及びＹ軸の方向に向けて重なり合って設置さ
れている。実際にこれらのアンテナ群を作製するにあた
っては、プリント基板技術が用いられる。Ｘ軸及びＹ軸
の２つの方向についてアンテナ群が必要であるので、２
層のプリント基板の各層に対して各軸のための配線パタ
ーンが設けられる。これらのＸ軸とＹ軸のアンテナ群
は、各々、折返し部分をもつループコイルを多数並設し
たパターンにより形成されているが、一方の軸について
のパターンが、もう一方の軸のパターンを構成するルー
プコイルの折返し部分を自身のパターンの内側に含むよ
う配置されている。これは、Ｘ、Ｙの双方の座標が得ら
れないような無効領域をなるべく少なくして位置検出面
を有効に利用するためである。 図２は、従来のアンテ
ナ群の構成を一軸についてのみ示した図である。図２で
は、アンテナ群を構成する各ループコイルＸ1、Ｘ
2、．．．Ｘnに対して信号を送受信するための選択端子
をｘ1、ｘ2、．．．ｘnで示している。信号の送受信並
びにアンテナ選択回路及び送受信切換え回路の動作は、
制御回路により制御される。図２に示すように、例え
ば、選択端子ｘ6が選択された場合、先ず送信回路に接
続してループコイルＸ6に送信信号を送った後、送受信
切換え回路が受信回路へ切換る。そして、ループコイル
Ｘ6と位置指示器との間で電磁波の授受が行われた結
果、それによりループコイルＸ6に受信信号が発生し、
この信号を選択端子ｘ6を介して受信回路に入力する。
その後、この受信信号を適切に処理することにより、そ
の振幅や位相に含まれる情報を識別回路において解析す
る。このような各ループコイルについての送受信操作
は、通常、ループコイルＸ1からＸnまで、順次選択され
て行われる。
【０００８】上記の操作において、電磁波を送信又は受
信するためのループコイルは、そのターン数が多いほ
ど、効率よく動作することが一般的に知られている。タ
ーン数を増やせば、送信信号の電流が同じでも、ターン
数に比例した送信電磁波の強度が得られる。また、受信
の際にも、同じ強度の電磁波を受信してもターン数に比
例して強い信号が得られる。特に、前述の特許出願に開
示されたような、送信アンテナと受信アンテナを同じル
ープコイルで共用する方式においては、送信と受信の双
方において効率の向上が実現できるため、非常に良好な
Ｓ／Ｎを得ることができる。
信するためのループコイルは、そのターン数が多いほ
ど、効率よく動作することが一般的に知られている。タ
ーン数を増やせば、送信信号の電流が同じでも、ターン
数に比例した送信電磁波の強度が得られる。また、受信
の際にも、同じ強度の電磁波を受信してもターン数に比
例して強い信号が得られる。特に、前述の特許出願に開
示されたような、送信アンテナと受信アンテナを同じル
ープコイルで共用する方式においては、送信と受信の双
方において効率の向上が実現できるため、非常に良好な
Ｓ／Ｎを得ることができる。
【０００９】しかしながら、図２に示すように、実際に
は各ループコイルのターン数は２回が限界とされてき
た。その理由は、前述のとおり、無効領域を少なくする
ために一方の軸のアンテナ・パターンの内部に、他方の
アンテナ・パターンを構成するループコイルの折返し部
分を置く必要があるからである。図２を参照すると、ル
ープコイルＸ1及びＸ2の折返し部分を、それぞれ１及び
２で示している。さらに、本明細書中ではループコイル
の配置を示すパラメータとして、隣合うループコイル間
の間隔すなわち配置間隔をａで、１つのループコイルの
幅をｂで表すこととする。
は各ループコイルのターン数は２回が限界とされてき
た。その理由は、前述のとおり、無効領域を少なくする
ために一方の軸のアンテナ・パターンの内部に、他方の
アンテナ・パターンを構成するループコイルの折返し部
分を置く必要があるからである。図２を参照すると、ル
ープコイルＸ1及びＸ2の折返し部分を、それぞれ１及び
２で示している。さらに、本明細書中ではループコイル
の配置を示すパラメータとして、隣合うループコイル間
の間隔すなわち配置間隔をａで、１つのループコイルの
幅をｂで表すこととする。
【００１０】図３は、各ループコイルの折返し部分が他
方の軸についてのパターンの内部に置かれることを示す
図である。図３では、Ｙ軸方向に並べられたループコイ
ルのうち、末端にある２つのループコイルＹ1とＹ2との
間の間隔ａ1の中に、Ｘ軸方向に並べられたループコイ
ルＸ1、Ｘ2、．．．Ｘ14の選択端子側の折返し部分が全
て納まるようにパターン設計されている。また、ループ
コイルＹ10とＹ11との間の間隔ａ2の中にループコイル
Ｘ1、Ｘ2、．．．Ｘ14の選択端子のない側の折返し部分
が全て納まるように設計されている。さらに、Ｘ軸方向
に並べられたループコイルのうち、末端にある２つのル
ープコイルＸ1とＸ2との間の間隔ａ3の中に、Ｙ軸方向
に並べられたループコイルＹ1、Ｙ2、．．．Ｙ11の選択
端子のない側の折返し部分が全て納まるようにパターン
設計されている。また、ループコイルＸ13とＸ14との間
の間隔ａ4の中にループコイルＹ1、Ｙ2、．．．Ｙ11の
選択端子側の折返し部分が全て納まるように設計されて
いる。
方の軸についてのパターンの内部に置かれることを示す
図である。図３では、Ｙ軸方向に並べられたループコイ
ルのうち、末端にある２つのループコイルＹ1とＹ2との
間の間隔ａ1の中に、Ｘ軸方向に並べられたループコイ
ルＸ1、Ｘ2、．．．Ｘ14の選択端子側の折返し部分が全
て納まるようにパターン設計されている。また、ループ
コイルＹ10とＹ11との間の間隔ａ2の中にループコイル
Ｘ1、Ｘ2、．．．Ｘ14の選択端子のない側の折返し部分
が全て納まるように設計されている。さらに、Ｘ軸方向
に並べられたループコイルのうち、末端にある２つのル
ープコイルＸ1とＸ2との間の間隔ａ3の中に、Ｙ軸方向
に並べられたループコイルＹ1、Ｙ2、．．．Ｙ11の選択
端子のない側の折返し部分が全て納まるようにパターン
設計されている。また、ループコイルＸ13とＸ14との間
の間隔ａ4の中にループコイルＹ1、Ｙ2、．．．Ｙ11の
選択端子側の折返し部分が全て納まるように設計されて
いる。
【００１１】以上のことから明らかなように、一方の軸
のループコイルの配置間隔の１つ分に他方の軸の全ての
ループコイルの折返し部分が配置されなければならな
い。やむを得ず２つ分の配置間隔を利用して他方の軸の
ループコイルの折返し部分を配置した例もある。いずれ
にしても、限られた大きさの配置間隔の中に多数のルー
プコイルの折返し部分を納めるべく、複雑なパターン設
計を行わなければならないため、ループコイルのターン
数を単純に増すことが困難であることは明らかである。
ターン数が増えると、近隣のループコイル同士のオーバ
ラップ数に比例してパターンが増加する。図３では、Ｘ
1からＸ5までのループコイルのように最大５個のループ
コイルが重なり合っており（すなわち、オーバラップ数
が５である）、折返し部分が最も多く連なっているとこ
ろは、２×５で合計１０本の配線が必要であることがわ
かる（例えば、図３中で符号１００、１１０で示した部
分）。このため、そのパターンそのものだけでなく、折
返し部分の接続のためのスルーホール等の接続部も増加
するので、従来、２ターンまでのターン数が限界であっ
た。
のループコイルの配置間隔の１つ分に他方の軸の全ての
ループコイルの折返し部分が配置されなければならな
い。やむを得ず２つ分の配置間隔を利用して他方の軸の
ループコイルの折返し部分を配置した例もある。いずれ
にしても、限られた大きさの配置間隔の中に多数のルー
プコイルの折返し部分を納めるべく、複雑なパターン設
計を行わなければならないため、ループコイルのターン
数を単純に増すことが困難であることは明らかである。
ターン数が増えると、近隣のループコイル同士のオーバ
ラップ数に比例してパターンが増加する。図３では、Ｘ
1からＸ5までのループコイルのように最大５個のループ
コイルが重なり合っており（すなわち、オーバラップ数
が５である）、折返し部分が最も多く連なっているとこ
ろは、２×５で合計１０本の配線が必要であることがわ
かる（例えば、図３中で符号１００、１１０で示した部
分）。このため、そのパターンそのものだけでなく、折
返し部分の接続のためのスルーホール等の接続部も増加
するので、従来、２ターンまでのターン数が限界であっ
た。
【００１２】もちろん、２層のプリント基板ではなく、
多層のプリント基板を利用すれば可能ではあるが、その
ような形で実現した場合はコスト的な問題が大きく、製
品として現実的なものではなかった。
多層のプリント基板を利用すれば可能ではあるが、その
ような形で実現した場合はコスト的な問題が大きく、製
品として現実的なものではなかった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】以上により、本発明の
目的は、位置検出装置における電磁波授受のためのアン
テナであるループコイルのターン数を増すことにより、
良好なＳ／Ｎ特性を備えた位置検出装置を提供すること
である。さらに、本発明の目的は、ループコイルのター
ン数を増すことによってもそのパターン設計の困難性を
増大させることのない、簡易でかつ安価に形成できるア
ンテナ・パターンを備えた位置検出装置を提供すること
である。
目的は、位置検出装置における電磁波授受のためのアン
テナであるループコイルのターン数を増すことにより、
良好なＳ／Ｎ特性を備えた位置検出装置を提供すること
である。さらに、本発明の目的は、ループコイルのター
ン数を増すことによってもそのパターン設計の困難性を
増大させることのない、簡易でかつ安価に形成できるア
ンテナ・パターンを備えた位置検出装置を提供すること
である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明では、送受信時の
多数のループコイルすなわちアンテナの走査において、
新たな走査方法を導入した。従来、選択された１つのア
ンテナに対して一組の送信と受信を行い、次々にアンテ
ナを切換えて走査していたが、本発明においては、送信
と受信のアンテナの選択を別々の行う方法を採った。そ
の１つの例としては、まず送信時に、必ず、位置指示器
に最も近いと予測される１つのアンテナを選択して、こ
の選択されたアンテナに対して送信を行い、そしてこの
送信信号に起因する電磁相互作用により位置指示器から
送り返される電磁波を受信する際に、全てのアンテナを
走査することにより、座標検出に必要な信号特性分布を
得る方法である。
多数のループコイルすなわちアンテナの走査において、
新たな走査方法を導入した。従来、選択された１つのア
ンテナに対して一組の送信と受信を行い、次々にアンテ
ナを切換えて走査していたが、本発明においては、送信
と受信のアンテナの選択を別々の行う方法を採った。そ
の１つの例としては、まず送信時に、必ず、位置指示器
に最も近いと予測される１つのアンテナを選択して、こ
の選択されたアンテナに対して送信を行い、そしてこの
送信信号に起因する電磁相互作用により位置指示器から
送り返される電磁波を受信する際に、全てのアンテナを
走査することにより、座標検出に必要な信号特性分布を
得る方法である。
【００１５】この新たな走査方法を導入することによっ
て、同じ強さの電磁波を受信できる位置指示器とアンテ
ナとの間の距離が拡大されるという大きな利点が得られ
た。すなわち、この新たな走査方法によれば、従来の方
法に比べてより広い範囲に位置指示器からの検出可能な
電磁波が到達できることになる。
て、同じ強さの電磁波を受信できる位置指示器とアンテ
ナとの間の距離が拡大されるという大きな利点が得られ
た。すなわち、この新たな走査方法によれば、従来の方
法に比べてより広い範囲に位置指示器からの検出可能な
電磁波が到達できることになる。
【００１６】これによって、アンテナの配置間隔を従来
よりも広く設計することが可能となり、その結果、アン
テナの数を減らすことができた。このことは同時に、オ
ーバラップ数も減少できることを意味し、よってアンテ
ナを形成するループコイルの折返し部分に大幅に空間的
ゆとりが生じた。そこで、この空間的ゆとりを利用し
て、従来よりもアンテナのターン数の多いアンテナ・パ
ターンを設けることができる。
よりも広く設計することが可能となり、その結果、アン
テナの数を減らすことができた。このことは同時に、オ
ーバラップ数も減少できることを意味し、よってアンテ
ナを形成するループコイルの折返し部分に大幅に空間的
ゆとりが生じた。そこで、この空間的ゆとりを利用し
て、従来よりもアンテナのターン数の多いアンテナ・パ
ターンを設けることができる。
【００１７】上記のアンテナ走査方法の別の例として
は、送信時に全てのアンテナに対して座標検出のために
必要な走査を行い、これらの各アンテナと位置指示器と
の電磁相互作用によって生じた電磁波に受信について
は、位置指示器の最も近いと予測される１つのアンテナ
を選択して、この選択されたアンテナが受信をするよう
にしてもよい。
は、送信時に全てのアンテナに対して座標検出のために
必要な走査を行い、これらの各アンテナと位置指示器と
の電磁相互作用によって生じた電磁波に受信について
は、位置指示器の最も近いと予測される１つのアンテナ
を選択して、この選択されたアンテナが受信をするよう
にしてもよい。
【００１８】
【作用】本発明は、上記のような新たな送受信における
走査方法を導入したことから、結果的に、空間的にゆと
りのあるアンテナ・パターン設計が可能となった。従っ
て、アンテナを形成するループコイルのターン数を増や
すことができたので、アンテナの効率が向上し、Ｓ／Ｎ
の大幅な改善を実現することができた。
走査方法を導入したことから、結果的に、空間的にゆと
りのあるアンテナ・パターン設計が可能となった。従っ
て、アンテナを形成するループコイルのターン数を増や
すことができたので、アンテナの効率が向上し、Ｓ／Ｎ
の大幅な改善を実現することができた。
【００１９】
【実施例】図１は、本発明による位置検出装置の一実施
例を示す概略構成図である。図１では、１つのアンテナ
を形成するループコイルの幅ｂは、前述の従来例である
図２のループコイルの幅ｂと同じであるが、図１におい
ては、隣接するループコイル同士の配置間隔ａ′は、図
２の従来例における配置間隔ａよりも広くなっている。
ループコイルの幅ｂを１とすると、従来例の図２では、
ａが２／９の幅となっているのに対して、本発明の実施
例である図１では、ａ′が２／５の幅となっており、ほ
ぼ２倍弱の距離を確保している。オーバラップ数も、従
来例は５であったのに対して３（Ｘ1、Ｘ2及びＸ3）と
なって減少している。これらの３つのアンテナの折返し
部分を、他方の軸のアンテナ（図示せず）の配置間隔１
個分に納めることになる。他方の軸のアンテナ配置間隔
も同じくａ′であり、従来例よりも広いので折返し部分
を配置する領域自体が大きくなっている。以上のことか
ら、本発明による図１の実施例では、ターン数を４に増
やすことを実現している。この場合、最も折返し部分が
連なっている部分で３×４の１２本（図１中で、符号１
２０、１３０で示している）であるが、これらを配置す
る領域自体が大きくなっているので全く支障は生じな
い。この実施例ように、本発明によれば、従来のアンテ
ナのターン数の限界であった２を、その倍である４にす
ることが容易に達成できる。
例を示す概略構成図である。図１では、１つのアンテナ
を形成するループコイルの幅ｂは、前述の従来例である
図２のループコイルの幅ｂと同じであるが、図１におい
ては、隣接するループコイル同士の配置間隔ａ′は、図
２の従来例における配置間隔ａよりも広くなっている。
ループコイルの幅ｂを１とすると、従来例の図２では、
ａが２／９の幅となっているのに対して、本発明の実施
例である図１では、ａ′が２／５の幅となっており、ほ
ぼ２倍弱の距離を確保している。オーバラップ数も、従
来例は５であったのに対して３（Ｘ1、Ｘ2及びＸ3）と
なって減少している。これらの３つのアンテナの折返し
部分を、他方の軸のアンテナ（図示せず）の配置間隔１
個分に納めることになる。他方の軸のアンテナ配置間隔
も同じくａ′であり、従来例よりも広いので折返し部分
を配置する領域自体が大きくなっている。以上のことか
ら、本発明による図１の実施例では、ターン数を４に増
やすことを実現している。この場合、最も折返し部分が
連なっている部分で３×４の１２本（図１中で、符号１
２０、１３０で示している）であるが、これらを配置す
る領域自体が大きくなっているので全く支障は生じな
い。この実施例ように、本発明によれば、従来のアンテ
ナのターン数の限界であった２を、その倍である４にす
ることが容易に達成できる。
【００２０】次に、本発明においてアンテナ配置間隔を
従来より広くすることを可能とした、送受信におけるア
ンテナ走査方法について詳述する。図４は、従来のアン
テナ走査方法（図４ａ））及び本発明によるアンテナ走
査方法（図４ｂ））を説明する図である。説明を簡易に
するために、多数のアンテナからなるアンテナ群を、
Ａ、Ｂ、及びＣの３つのアンテナにより概略的に表現し
ている。従来は、図４ａ）に示すように、(1)アンテナ
Ａを選択し、アンテナＡを送信状態として送信を行った
後、アンテナＡを受信状態に切換える。この送信電磁波
と位置指示器内の共振回路との電磁相互作用による応答
電磁波が発生する。この応答電磁波を同じくアンテナＡ
にて受信し、受信信号を受信回路を経て識別回路へ送
る。次に(2)アンテナＢを選択し、同様の動作により受
信信号を得て識別回路へ送る。次に(3)アンテナＣを選
択し、同様の動作により受信信号を得て識別回路へ送
る。このように従来は、送信と受信を１組の動作とし
て、選択された各アンテナに対して送信と受信を行う。
従来の方法でアンテナを走査して得られる受信信号の強
度分布特性は、図５中にａ）の曲線で示されている。
従来より広くすることを可能とした、送受信におけるア
ンテナ走査方法について詳述する。図４は、従来のアン
テナ走査方法（図４ａ））及び本発明によるアンテナ走
査方法（図４ｂ））を説明する図である。説明を簡易に
するために、多数のアンテナからなるアンテナ群を、
Ａ、Ｂ、及びＣの３つのアンテナにより概略的に表現し
ている。従来は、図４ａ）に示すように、(1)アンテナ
Ａを選択し、アンテナＡを送信状態として送信を行った
後、アンテナＡを受信状態に切換える。この送信電磁波
と位置指示器内の共振回路との電磁相互作用による応答
電磁波が発生する。この応答電磁波を同じくアンテナＡ
にて受信し、受信信号を受信回路を経て識別回路へ送
る。次に(2)アンテナＢを選択し、同様の動作により受
信信号を得て識別回路へ送る。次に(3)アンテナＣを選
択し、同様の動作により受信信号を得て識別回路へ送
る。このように従来は、送信と受信を１組の動作とし
て、選択された各アンテナに対して送信と受信を行う。
従来の方法でアンテナを走査して得られる受信信号の強
度分布特性は、図５中にａ）の曲線で示されている。
【００２１】これに対して、図４ｂ）に示す本発明にお
けるアンテナ走査方法では、(1)位置指示器に一番近い
と予測される１つのアンテナＢを選択し、このアンテナ
Ｂを送信状態として送信を行う。この送信電磁波と位置
指示器内の共振回路との電磁相互作用により応答電磁波
が発生する。この応答電磁波を、先ずアンテナＡを選択
して受信状態としアンテナＡにて受信し、受信信号を受
信回路を経て識別回路へ送る。(2)次に、再びアンテナ
Ｂを送信状態として送信を行う。今度はアンテナＢを選
択して受信状態としアンテナＢにてを受信し、受信信号
を識別回路へ送る。(3)さらに、またアンテナＢを送信
状態として送信を行う。今度はアンテナＣを選択して受
信状態としアンテナＣにて受信し、受信信号を識別回路
へ送る。このように、本発明による図４ｂ）に示すアン
テナ走査方法では、受信においてのみアンテナ群を走査
し、送信は、常に、位置指示器に最も近いと予測される
アンテナＢから行われる。本発明による方法でアンテナ
を走査して得られる受信信号の強度分布特性は、図５中
にｂ）の曲線で示されている。
けるアンテナ走査方法では、(1)位置指示器に一番近い
と予測される１つのアンテナＢを選択し、このアンテナ
Ｂを送信状態として送信を行う。この送信電磁波と位置
指示器内の共振回路との電磁相互作用により応答電磁波
が発生する。この応答電磁波を、先ずアンテナＡを選択
して受信状態としアンテナＡにて受信し、受信信号を受
信回路を経て識別回路へ送る。(2)次に、再びアンテナ
Ｂを送信状態として送信を行う。今度はアンテナＢを選
択して受信状態としアンテナＢにてを受信し、受信信号
を識別回路へ送る。(3)さらに、またアンテナＢを送信
状態として送信を行う。今度はアンテナＣを選択して受
信状態としアンテナＣにて受信し、受信信号を識別回路
へ送る。このように、本発明による図４ｂ）に示すアン
テナ走査方法では、受信においてのみアンテナ群を走査
し、送信は、常に、位置指示器に最も近いと予測される
アンテナＢから行われる。本発明による方法でアンテナ
を走査して得られる受信信号の強度分布特性は、図５中
にｂ）の曲線で示されている。
【００２２】図５は、前述のとおり、アンテナ走査方法
による受信信号の強度分布特性の違いを示したグラフで
ある。図５中、曲線ａ）が従来の走査方法による信号強
度分布であり、曲線ｂ）が本発明による走査方法による
信号強度分布である。横軸は、信号強度の最も強い位置
を中心（０）とした相対的アンテナ位置である。従来の
分布曲線ａ）に比べて、本発明の分布曲線ｂ）は広い強
度分布となっていることがわかる。すなわち、同じ信号
強度を得られるアンテナ位置の範囲が従来よりも広くな
っている。このことは、アンテナ配置間隔を従来よりも
広くしても従来と同精度の検出が可能であることを意味
する。この結果、本発明においてはアンテナの配置間隔
を広げることが実現できた。
による受信信号の強度分布特性の違いを示したグラフで
ある。図５中、曲線ａ）が従来の走査方法による信号強
度分布であり、曲線ｂ）が本発明による走査方法による
信号強度分布である。横軸は、信号強度の最も強い位置
を中心（０）とした相対的アンテナ位置である。従来の
分布曲線ａ）に比べて、本発明の分布曲線ｂ）は広い強
度分布となっていることがわかる。すなわち、同じ信号
強度を得られるアンテナ位置の範囲が従来よりも広くな
っている。このことは、アンテナ配置間隔を従来よりも
広くしても従来と同精度の検出が可能であることを意味
する。この結果、本発明においてはアンテナの配置間隔
を広げることが実現できた。
【００２３】本発明の別の実施例として、送信において
アンテナ群の走査を行い、受信については常に位置指示
器に最も近いと予測される１つのアンテナにおいて行う
ようにしてもよい。すなわち、図４を利用して説明する
ならば、先ずアンテナＡから送信してアンテナＢにて受
信し、次にアンテナＢから送信してアンテナＢにて受信
し、さらにアンテナＣから送信してアンテナＢにて受信
する、という方法である。
アンテナ群の走査を行い、受信については常に位置指示
器に最も近いと予測される１つのアンテナにおいて行う
ようにしてもよい。すなわち、図４を利用して説明する
ならば、先ずアンテナＡから送信してアンテナＢにて受
信し、次にアンテナＢから送信してアンテナＢにて受信
し、さらにアンテナＣから送信してアンテナＢにて受信
する、という方法である。
【００２４】上記いずれの実施例においても、座標検出
の際、走査するアンテナ群については、検出しようとす
る座標軸方向のアンテナ群を走査しなければならない
が、位置指示器に最も近いと予測される１つのアンテナ
については、必ずしも検出しようとする座標軸上のアン
テナでなくともよい。例えば、Ｘ座標を検出するため
に、１つの送信アンテナを固定とし、受信アンテナを走
査する方式を採る場合、走査する受信アンテナは必ずＸ
軸方向に並んだアンテナ群でなければならないが、固定
する１つの送信アンテナは、Ｘ軸方向に並んだアンテナ
群から選択する必要はなく、Ｙ軸方向に並んだアンテナ
群から選択してもよい。ただし、別の軸のアンテナを固
定アンテナとして選択する場合でも、位置指示器に最も
近いと予測されるアンテナでなければならない。
の際、走査するアンテナ群については、検出しようとす
る座標軸方向のアンテナ群を走査しなければならない
が、位置指示器に最も近いと予測される１つのアンテナ
については、必ずしも検出しようとする座標軸上のアン
テナでなくともよい。例えば、Ｘ座標を検出するため
に、１つの送信アンテナを固定とし、受信アンテナを走
査する方式を採る場合、走査する受信アンテナは必ずＸ
軸方向に並んだアンテナ群でなければならないが、固定
する１つの送信アンテナは、Ｘ軸方向に並んだアンテナ
群から選択する必要はなく、Ｙ軸方向に並んだアンテナ
群から選択してもよい。ただし、別の軸のアンテナを固
定アンテナとして選択する場合でも、位置指示器に最も
近いと予測されるアンテナでなければならない。
【００２５】本発明によるアンテナ走査方法を実現する
ために、走査に関連する送受信切換え回路及び制御回路
等の装置部分もこの走査方法に対応した装置となってい
る。本発明によれば、前述のとおり、アンテナ数が低減
されるので、これらの回路が簡略化されるという利点も
ある。
ために、走査に関連する送受信切換え回路及び制御回路
等の装置部分もこの走査方法に対応した装置となってい
る。本発明によれば、前述のとおり、アンテナ数が低減
されるので、これらの回路が簡略化されるという利点も
ある。
【００２６】
【発明の効果】本発明においては、位置検出装置のアン
テナ群の送受信に対して新たな走査方法を導入したこと
から、アンテナの配置間隔を広げることが可能となりま
た必要なアンテナの数自体をも減らすことが実現され
た。従って、アンテナの切換え回路を少なくすることが
でき、この回路自体のみでなくこの回路に関連する制御
回路等が簡素化及び縮小化される。アンテナ配置間隔の
拡大が可能となったことから、アンテナのターン数を増
すことができたので、Ｓ／Ｎが大幅に向上し、その結果
受信回路、信号処理回路等を大きく簡略化することがで
きた。また、液晶表示装置と組合わせる場合も、検出精
度が大きく改善されたために従来よりも簡単に行えるよ
うになった。
テナ群の送受信に対して新たな走査方法を導入したこと
から、アンテナの配置間隔を広げることが可能となりま
た必要なアンテナの数自体をも減らすことが実現され
た。従って、アンテナの切換え回路を少なくすることが
でき、この回路自体のみでなくこの回路に関連する制御
回路等が簡素化及び縮小化される。アンテナ配置間隔の
拡大が可能となったことから、アンテナのターン数を増
すことができたので、Ｓ／Ｎが大幅に向上し、その結果
受信回路、信号処理回路等を大きく簡略化することがで
きた。また、液晶表示装置と組合わせる場合も、検出精
度が大きく改善されたために従来よりも簡単に行えるよ
うになった。
【図１】図１は、本発明による位置検出装置の一実施例
を示す概略構成図である。
を示す概略構成図である。
【図２】図１は、従来の位置検出装置の一実施例を示す
概略構成図である。
概略構成図である。
【図３】直交させて設置した２組のアンテナ群におい
て、ループコイルの折返し部分が他方の軸のループコイ
ルのパターンの内側に入ることを示す図である。
て、ループコイルの折返し部分が他方の軸のループコイ
ルのパターンの内側に入ることを示す図である。
【図４】従来例ａ）及び本発明の実施例ｂ）における送
受信時のアンテナ走査方法を説明する図である。
受信時のアンテナ走査方法を説明する図である。
【図５】従来例ａ）及び本発明の実施例ｂ）における受
信信号の強度分布特性曲線を表した図である。
信信号の強度分布特性曲線を表した図である。
１、２ ループコイルの折返し部分 １００、１１０、１２０、１３０ ループコイルの折返
し部分が最も重なっている部分 ａ、ａ′ アンテナ配置間隔 ｂ、ｂ′ アンテナ幅
し部分が最も重なっている部分 ａ、ａ′ アンテナ配置間隔 ｂ、ｂ′ アンテナ幅
Claims (6)
- 【請求項１】 既知の共振周波数をもつ共振回路を搭載
するコードレスの位置指示器を備えた位置検出装置にお
いて、 位置検出方向に、一定の配置間隔をもって部分的に重な
り合い並設された複数のアンテナと、 前記位置指示器内の前記既知の共振周波数をもつ共振回
路と共振可能な周波数の電磁波を前記アンテナから送信
するための送信回路と、 前記電磁波と前記共振回路との電磁相互作用により発生
した応答電磁波を、前記アンテナにて受信するための受
信回路と、 前記複数のアンテナから１つのアンテナを選択するため
の選択回路と、 前記選択されたアンテナを、前記送信回路又は前記受信
回路のいずれかへ接続するための送受信切換回路と、 前記選択回路及び前記送受信切換回路の動作を制御する
ための接続制御回路と、 前記受信回路にて受信された信号の特性及びその分布状
態から、前記位置指示器の位置を識別し、かつその識別
された情報を上位の情報処理装置へ伝達するための識別
回路とを有し、 前記接続制御回路が、前記位置指示器の送信時におい
て、該位置指示器に最も近いと予測される１つのアンテ
ナを選択して送信を行い、かつ受信時において、前記複
数のアンテナを順次切換えて走査しながら受信を行うべ
く制御することを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項２】 既知の共振周波数をもつ共振回路を搭載
するコードレスの位置指示器を備えた位置検出装置にお
いて、 位置検出方向に、一定の配置間隔をもって部分的に重な
り合い並設された複数のアンテナと、 前記位置指示器内の前記既知の共振周波数をもつ共振回
路と共振可能な周波数の電磁波を前記アンテナから送信
するための送信回路と、 前記電磁波と前記共振回路との電磁相互作用により発生
した応答電磁波を、前記アンテナにて受信するための受
信回路と、 前記複数のアンテナから１つのアンテナを選択するため
の選択回路と、 前記選択されたアンテナを、前記送信回路又は前記受信
回路のいずれかへ接続するための送受信切換回路と、 前記選択回路及び前記送受信切換回路の動作を制御する
ための接続制御回路と、 前記受信回路にて受信された信号の特性及びその分布状
態から、前記位置指示器の位置を識別し、かつその識別
された情報を上位の情報処理装置へ伝達するための識別
回路とを有し、 前記接続制御回路が、前記位置指示器の送信時におい
て、前記複数のアンテナを順次切換えて走査しながら送
信を行い、かつ受信時において、該位置指示器に最も近
いと予測される１つのアンテナを選択して受信を行うべ
く制御することを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項３】 前記複数のアンテナの各々が、ターン数
３回以上のループコイルから形成されることを特徴とす
る請求項１又は２に記載の位置検出装置。 - 【請求項４】 前記複数のアンテナを１組として、互い
に直交させて設置した２組のアンテナ群を有し、 前記２組のアンテナ群の各々が、２層からなるプリント
配線板の各層のパターンとして形成され、一方のアンテ
ナ群を形成するループコイルのパターンの折返し部分
が、他方のアンテナ群を形成するループコイルのパター
ンの内側に設けられていることを特徴とする請求項１乃
至３のいずれかに記載の位置検出装置。 - 【請求項５】 既知の共振周波数をもつ共振回路を搭載
するコードレスの位置指示器を使用する位置検出方法で
あって、 位置検出方向に、一定の配置間隔をもって部分的に重な
り合い並設された複数のアンテナを設置し、 前記位置指示器内の前記既知の共振周波数をもつ共振回
路と共振可能な周波数の電磁波を前記アンテナから送信
し、 前記電磁波と前記共振回路との電磁相互作用により発生
した応答電磁波を、前記アンテナにて受信し、 前記複数のアンテナから１つのアンテナを選択し、 前記選択されたアンテナを、前記送信回路又は前記受信
回路のいずれかへ接続するために送受信の切換を行い、 前記選択及び前記送受信切換の動作を制御し、 前記受信された信号の特性及びその分布状態から、前記
位置指示器の位置を識別し、かつその識別された情報を
上位の情報処理装置へ伝達する各段階を含み、 前記制御する段階において、前記位置指示器の送信時
に、該位置指示器に最も近いと予測される１つのアンテ
ナを選択して送信を行い、かつ受信時に、前記複数のア
ンテナを順次切換えて走査しながら受信を行うべく制御
することを特徴とする位置検出方法。 - 【請求項６】 既知の共振周波数をもつ共振回路を搭載
するコードレスの位置指示器を使用する位置検出方法で
あって、 位置検出方向に、一定の配置間隔をもって部分的に重な
り合い並設された複数のアンテナを設置し、 前記位置指示器内の前記既知の共振周波数をもつ共振回
路と共振可能な周波数の電磁波を前記アンテナから送信
し、 前記電磁波と前記共振回路との電磁相互作用により発生
した応答電磁波を、前記アンテナにて受信し、 前記複数のアンテナから１つのアンテナを選択し、 前記選択されたアンテナを、前記送信回路又は前記受信
回路のいずれかへ接続するために送受信の切換を行い、 前記選択及び前記送受信切換の動作を制御し、 前記受信された信号の特性及びその分布状態から、前記
位置指示器の位置を識別し、かつその識別された情報を
上位の情報処理装置へ伝達する各段階を含み、 前記制御する段階において、前記位置指示器の送信時
に、前記複数のアンテナを順次切換えて走査しながら送
信を行い、かつ受信時に、該位置指示器に最も近いと予
測される１つのアンテナを選択して受信を行うべく制御
することを特徴とする位置検出方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32994294A JP3015269B2 (ja) | 1994-12-05 | 1994-12-05 | 位置検出装置及びその方法 |
| US08/367,891 US5635684A (en) | 1994-12-05 | 1995-01-03 | Position detecting device and its method |
| DE69523415T DE69523415T2 (de) | 1994-12-05 | 1995-01-16 | Positionsbestimmungsvorrichtung und Verfahren dazu |
| EP95100477A EP0716390B1 (en) | 1994-12-05 | 1995-01-16 | Position detecting device and its method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32994294A JP3015269B2 (ja) | 1994-12-05 | 1994-12-05 | 位置検出装置及びその方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08161100A JPH08161100A (ja) | 1996-06-21 |
| JP3015269B2 true JP3015269B2 (ja) | 2000-03-06 |
Family
ID=18226995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32994294A Expired - Lifetime JP3015269B2 (ja) | 1994-12-05 | 1994-12-05 | 位置検出装置及びその方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5635684A (ja) |
| EP (1) | EP0716390B1 (ja) |
| JP (1) | JP3015269B2 (ja) |
| DE (1) | DE69523415T2 (ja) |
Cited By (1)
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1995
- 1995-01-03 US US08/367,891 patent/US5635684A/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
| KR101914748B1 (ko) * | 2017-08-28 | 2018-11-05 | 김형호 | 비상탈출장치 |
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