JP4330513B2 - 位置検出装置 - Google Patents
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Description
図6は、センサコイルをXYマトリクス状に配設した従来の位置検出装置の動作タイミング図である。図6において、位置検出装置にとって位置指示器の指示位置が既知の場合には、前記位置指示器の指示位置近傍に配設されている複数のX軸方向センサコイル及びY軸方向センサコイル(図6ではセンサコイル1〜6)を所定数ずつ交互に、各センサが配設されている順序(センサコイル1からセンサコイル6に向かう順序)で走査することにより、センサコイルと位置指示器との間で信号の送受信を行って、前記位置指示器からの位置指示信号を検出し、放物線近似等の方法を用いて前記位置指示器による指示位置を算出するように構成している。
例えば、PDAや携帯電話の入力装置として使用される位置検出装置においては、PDAや携帯電話等の電子機器本体に含まれる液晶表示装置(LCD)の駆動信号のノイズ(例えば、表示駆動信号やバックライトインバータのノイズ)等の影響により、検出誤差を生じてしまうという問題がある。
前記受信手段において、前記複数のセンサから所定数のセンサを抽出してグループを構成し、前記グループにおいて、グループ毎に所定の順序でセンサを選択する、一なる走査を構成し、前記走査は直前の走査したグループにおけるセンサ選択順序と相互に異なる順序となるようにすると共に、前記各グループのセンサのうち両端側に配設されたセンサを内側のセンサよりも先に選択して前記位置指示器からの位置指示信号を受信することを特徴とする位置検出装置が提供される。
前記受信手段は、更に、各グループにおけるセンサの選択順序が相互に異なるように、前記内側に配設されたセンサを所定順序で入れ替えて選択して、該選択したセンサから前記位置指示信号を受信するように構成してもよい。
前記検出手段は、前記各グループ内のセンサで受信した信号に基づいて前記位置指示器による仮の指示位置を検出すると共に、所定数の前記仮の指示位置の移動平均を前記位置指示器による指示位置とするように構成してもよい。
また本発明によれば、位置指示器と、位置検出方向に並設された複数の送信部と、前記送信部において磁気結合又は静電結合により前記位置指示器による指示位置を検出するための位置検出用信号を送信するために、前記送信部に前記位置検出用信号を発生させるための検出用の信号を供給する送信手段と、前記送信に基づいて前記位置指示器の指示位置を表す位置指示信号を受信する受信手段と、前記受信手段が受信した位置指示信号から前記位置指示器の指示位置を検出する検出手段を備えて成る位置検出装置において、
前記送信手段において、前記複数の送信部から所定数の送信部を並設順に抽出してグループを構成し、前記グループにおいて、グループ毎に所定の順序で送信部を選択し送信する、一なる走査を構成し、前記走査は直前の走査したグループにおける送信部の選択順序が相互に異なるようにすると共に、前記各グループの送信部のうち両端側に配設された送信部を内側の送信部よりも先に選択して前記検出用の信号を供給することを特徴とする位置検出装置が提供される。
前記送信手段は、更に、各グループにおける送信部の選択順序が相互に異なるように、前記内側に配設された送信部を所定順序で入れ替えて選択して、該選択した送信部に前記検出用の信号を供給するように構成してもよい。
前記検出手段は、前記各グループ内の送信部から送信した位置検出用信号に対応する前記位置指示器からの信号に基づいて前記位置指示器による仮の指示位置を検出すると共に、所定数の前記仮の指示位置の移動平均を前記位置指示器による指示位置とするように構成してもよい。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る位置検出装置のブロック図である。尚、図1には示していないが、前記位置検出装置とともに位置検出システムを構成する位置指示器は、少なくとも1つのコイル及び前記コイルと共振回路を構成するコンデンサを備えている。前記共振回路の共振周波数f0は、位置指示器と位置検出装置との間で電磁結合によって送受信が行なわれる信号の周波数にほぼ一致するように構成されている。
図1において、41はセンサ手段としてのセンサコイル(ループ状センサ)群であり、X軸方向およびY軸方向に各々配設された、センサとしてのX軸方向センサコイルX1〜X40及びセンサとしてのY軸方向センサコイルY1〜Y40を有している。これらの複数のセンサコイルX1〜X40、Y1〜Y40は、各センサコイルを選択する選択回路42に接続されている。
送受切換回路45の受信側端子Rは増幅回路46に接続され、該増幅回路46は検波回路47に接続されている。また、検波回路47はローパスフィルタ(LPF)48に接続され、ローパスフィルタ48は積分アンプ49に接続され、受信信号を一定時間貯えて保持する。積分アンプ49によって保持されたアナログ電圧は、A/D変換回路50によってデジタル信号に変換され、A/D変換回路50の出力は中央処理装置(CPU)51に供給される。
CPU51は制御手段としても機能し、センサコイル群41から所定のセンサコイルを選択するように選択回路42の制御を行い、送受切換回路45の送受切換制御を行い又、レベル検出回路52の制御を行う。
ここで、選択回路42、発振回路43、電流ドライバ44、送受切換回路45及びCPU51は、位置指示器の位置を検出するための信号である位置検出用信号を電磁結合で前記位置指示器に送信する送信手段を構成している。
図2は、本発明の第1の実施の形態に係る位置検出装置の動作を説明するためのタイミング図である。また、図3は、本発明の第1の実施の形態に係る位置検出装置における各センサコイルを選択駆動する際のタイミング図である。
図4は、本発明の1の実施の形態において、位置指示器から電磁結合によって位置検出装置の受信する信号が、電子機器本体のLCDで発生するノイズによる影響を示すジッタの周波数特性であり、図8に対応する特性図である。
位置指示器による指示位置(例えば、位置指示器の位置)を位置検出装置で検出する場合、CPU51の制御により、送受切換回路45を所定時間間隔で送信モード(共通端子を送信側端子Tに接続)と受信モード(共通端子を受信側端子Rに接続)に切り換えて、位置指示器による指示位置を検出する。
次に、CPU51は送受切換回路45を受信モードに切り替え、前記検出用信号を送信したセンサコイルで位置指示器からの位置指示信号を電磁結合によって受信し、前記受信した位置指示信号の信号レベルをレベル検出回路52で検出する。
前記送信モード及び受信モードにおけるセンサコイルの選択は、CPU51が選択回路42を制御することによって、図2に示すような順序で行う。
尚、各グループを構成する複数のセンサコイルは、位置指示器による指示位置近傍の所定数のセンサコイルであるため、位置指示器が移動するに伴って、各グループを構成するセンサコイルは異なってくるが、以下の説明では説明を簡略化するために、複数のグループで抽出されるセンサコイルは同一のセンサコイル1〜6(位置指示器が殆ど移動しない状態)として説明している。
次のセンサコイル選択動作において、前記内側に配設されたセンサコイル2〜5の更に内側の両端側に配設されたセンサコイル3、4を所定順序で選択して(例えば、一方のセンサコイル3を先ず選択し、次に他方のセンサコイル4を選択する)、前記選択したセンサコイル3、4により、前記同様にして検出用信号の送信動作及び位置指示信号の受信動作を行う。
次のセンサコイル選択動作において、前記内側に配設されたセンサコイル2〜5のうち、内側の両端側に配設されたセンサコイル2、5を前記選択パターンAとは異なる順序で選択する。即ち、前記内側に配設されたセンサコイル2〜5のうち、内側の両端側に配設された他方のセンサコイル5、一方のセンサコイル2の順で選択して、前記同様にして検出用信号の送信動作及び位置指示信号の受信動作を行う。
このようにしてセンサコイル1〜6で受信した信号を用いて、前記同様にして位置指示器の仮の指示位置を算出する。
次のセンサコイル選択動作において、前記内側に配設されたセンサコイル2〜5のうち、内側の両端側に配設されたセンサコイル2、5を前記選択パターンAと同一の順序で選択する。即ち、前記内側に配設されたセンサコイル2〜5のうち、内側の両端側に配設された一方のセンサコイル2、他方のセンサコイル5の順で選択して、前記同様にして検出用信号の送信動作及び位置指示信号の受信動作を行う。
このようにしてセンサコイル1〜6で受信した信号を用いて、前記同様にして位置指示器の仮の指示位置を算出する。
次のセンサコイル選択動作において、前記内側に配設されたセンサコイル2〜5のうち、内側の両端側に配設されたセンサコイル2、5を前記選択パターンAとは異なる順序で選択する。即ち、前記内側に配設されたセンサコイル2〜5のうち、内側の両端側に配設された他方のセンサコイル5、一方のセンサコイル2の順で選択して、前記同様にして検出用信号の送信動作及び位置指示信号の受信動作を行う。
このようにしてセンサコイル1〜6で受信した信号を用いて、前記同様にして位置指示器の仮の指示位置を算出する。
CPU51は、各選択パターンにおいて検出した位置指示器の仮の指示位置を、所定数(例えば8個)ずつ移動平均することによって最終的な位置指示器の指示位置を算出する。これにより、電子機器本体等からの高周波ノイズによる検出誤差の発生を抑制して、より正確な座標検出が可能になる。
ここで、複数のセンサX1〜X40、Y1〜Y40から抽出するセンサは、セクタスキャンの場合には、位置指示器の指示位置近傍に配設されている所定数の複数のセンサであり又、グローバルスキャンの場合には一方の軸又は両軸の全てのセンサである。
また、前記位置指示器による指示位置を検出するための位置検出用信号を前記センサから前記位置指示器に電磁結合によって送信するために前記センサに位置検出用の信号を供給する送信手段を備えて成り、前記送信手段は、前記受信手段が選択する受信用のセンサと同一のセンサを選択して前記位置検出用の信号を供給するように構成している。
したがって、低周波ジッタ等の原因となるノイズの影響を抑制して、高精度な位置検出が可能になる。
図5(b)は、本発明の第2の実施の形態に係る位置検出装置の動作概要を説明するための図で、図5(a)と同一部分には同一符号を付している。
本第2の実施の形態と前記第1の実施の形態とは、図1のブロック図、図2及び図3のタイミング図は同一であり、1グループとされた複数のセンサコイルa〜cの駆動方式が相違するのみである。前記第1の実施の形態では、グループ内のセンサコイルを所定順序で順次選択駆動すると共に、位置検出用信号を送信したセンサコイルで、位置指示器500からの位置指示信号を受信するように構成したが、本第2の実施の形態では、位置指示器500最近傍のセンサコイルbから位置検出用信号を電磁結合によって位置指示器500に送信すると共に、グループ内のセンサコイルを所定順序及びタイミング(図2及び図3に示した順序、タイミング)で順次選択駆動して位置指示器500からの位置指示信号を電磁結合によって受信するように構成している点で相違している。
これにより、前記第1の実施の形態と同一の順序で、選択駆動したセンサコイルから位置指示用信号が順次受信される。以後、前記第1の実施の形態と同様にして位置指示器500の位置を検出することが可能になる。本第2の実施の形態においても、図4と同様の特性が得られ、低周波ジッタ等の原因となるノイズの影響を抑制して、高精度な位置検出が可能になる。
図5(c)は、本発明の第3の実施の形態に係る位置検出装置の動作概要を説明するための図で、図5(a)、(b)と同一部分には同一符号を付している。
本第3の実施の形態と前記第1の実施の形態とは、図1のブロック図、図2及び図3のタイミング図は同一であり、1グループとされた複数のセンサコイルa〜cの駆動方式と受信方式が相違するのみである。前記第1の実施の形態では、グループ内のセンサコイルを順次選択駆動すると共に、位置検出用信号を送信したセンサコイルで、位置指示器500からの位置指示信号を受信するように構成したが、本第3の実施の形態では、グループ内の複数のセンサコイルa〜cを所定順序及びタイミング(図2及び図3に示した順序、タイミング)で順次選択駆動し、各選択したセンサコイルに位置検出用の信号を供給することによって該選択したセンサコイルから位置検出用信号を電磁結合によって位置指示器500に順次送信すると共に、位置指示器500最近傍のセンサコイルbで各センサコイルから送信された位置検出用信号に対応する位置指示信号を電磁結合によって位置指示器500から受信するように構成している点で相違している。
したがって、本第3の実施の形態においても、図4と同様の特性が得られ、低周波ジッタ等の原因となるノイズの影響を抑制して、高精度な位置検出が可能になる。
例えば、送信専用のコイル又はセンサとXYマトリクス状に配設した受信専用の複数のセンサコイルを設け、前記送信専用のコイルから位置指示器に検出用信号を送信すると共に、前記受信専用のセンサコイルを前記のように選択駆動して、前記センサコイルで受信した信号に基づいて位置指示器の指示位置を検出するようにしてもよい。
また、図5(b)や同図(c)の場合、送信と受信のセンサ軸が異なってもよい。例えば、送信をX軸センサコイルで行うと共に受信をY軸センサコイルで行うように構成してもよく、あるいは、送信をY軸センサコイルで行うと共に受信をX軸センサコイルで行うように構成してもよい。
また、本実施の形態では、各グループにおける選択パターンにおいて仮の指示位置を算出し、所定数の仮の指示位置を移動平均することによって位置指示器の正規の指示位置を算出するように構成したが、移動平均をとらない場合には、各グループにおける選択パターンにおいて算出した仮の指示位置を位置指示器の正規の指示位置とするように構成してもよい。
また、各グループを6つのセンサによって構成したが、グループを構成するセンサは複数であればよい。
前記受信手段において、前記複数のセンサから所定数のセンサを抽出してグループを構成し、前記グループにおいて、グループ毎に所定の順序でセンサを選択する、一なる走査を構成し、前記走査は、直前の走査したグループにおけるセンサ選択順序と相互に異なる順序となることを特徴としている。
前記送信手段において、前記複数の送信部から所定数の送信部を並設順に抽出してグループを構成し、前記グループにおいて、グループ毎に所定の順序で送信部を選択し送信する、一なる走査を構成し、前記走査は、直前の走査したグループにおける送信部の選択順序が相互に異なることを特徴としている。
前記送信手段は、抽出した送信部の選択順序が相互に異なるように定められた複数のグループを順次構成し、前記各グループ毎に、各グループに定められた選択順序で選択した送信部に前記位置検出用信号を供給することを特徴としている。
したがって、ノイズ特性に優れた位置検出装置を提供することが可能になる。
この場合、位置検出装置を、位置指示器と、位置検出方向に並設された複数のセンサと、前記位置指示器の位置を前記センサにおいて、電磁結合又は静電結合により受信する受信手段と、受信した信号から前記位置指示器の指示位置を検出する検出手段を備えて成る位置検出装置において、
前記受信手段において、前記複数のセンサから所定の順序でセンサを選択する、一なる走査を構成し、前記走査は、直前の走査したセンサの選択順序と相互に異なる順序となることを特徴とするように構成する。
受信手段において、複数のセンサから所定の順序でセンサを選択する一なる走査を構成し、前記走査は、直前の走査したセンサの選択順序と相互に異なる順序となるように構成される。これによってノイズ特性を向上させることが可能になる。
X1〜X40・・・センサとしてのX軸方向センサコイル
Y1〜Y40・・・センサとしてのY軸方向センサコイル
42・・・送信手段及び受信手段を構成する選択手段としての選択回路
43・・・送信手段を構成する発振回路
44・・・送信手段を構成する電流ドライバ
45・・・送信手段及び受信手段を構成する送受切換回路
46・・・検出手段を構成する増幅回路
47・・・検出手段を構成する検波回路
48・・・検出手段を構成するローパスフィルタ
49・・・検出手段を構成する積分アンプ
50・・・検出手段を構成するA/D変換回路
51・・・制御手段、送信手段、受信手段及び検出手段を構成する中央処理装置
52・・・検出手段を構成するレベル検出回路
Claims (6)
- 位置指示器と、位置検出方向に並設された複数のセンサと、前記センサで電磁結合又は静電結合により受信した前記位置指示器による指示位置を表す位置指示信号を受信する受信手段と、前記受信手段が受信した位置指示信号から前記位置指示器の指示位置を検出する検出手段を備えて成る位置検出装置において、
前記受信手段において、
前記複数のセンサから所定数のセンサを抽出してグループを構成し、前記グループにおいて、グループ毎に所定の順序でセンサを選択する、一なる走査を構成し、
前記走査は直前の走査したグループにおけるセンサ選択順序と相互に異なる順序となるようにすると共に、前記各グループのセンサのうち両端側に配設されたセンサを内側のセンサよりも先に選択して前記位置指示器からの位置指示信号を受信することを特徴とする位置検出装置。 - 前記受信手段は、更に、各グループにおけるセンサの選択順序が相互に異なるように、前記内側に配設されたセンサを所定順序で入れ替えて選択して、該選択したセンサから前記位置指示信号を受信することを特徴とする請求項1記載の位置検出装置。
- 前記検出手段は、前記各グループ内のセンサで受信した信号に基づいて前記位置指示器による仮の指示位置を検出すると共に、所定数の前記仮の指示位置の移動平均を前記位置指示器による指示位置とすることを特徴とする請求項1又は2記載の位置検出装置。
- 位置指示器と、位置検出方向に並設された複数の送信部と、前記送信部において磁気結合又は静電結合により前記位置指示器による指示位置を検出するための位置検出用信号を送信するために、前記送信部に前記位置検出用信号を発生させるための検出用の信号を供給する送信手段と、前記送信に基づいて前記位置指示器の指示位置を表す位置指示信号を受信する受信手段と、前記受信手段が受信した位置指示信号から前記位置指示器の指示位置を検出する検出手段を備えて成る位置検出装置において、
前記送信手段において、
前記複数の送信部から所定数の送信部を並設順に抽出してグループを構成し、前記グループにおいて、グループ毎に所定の順序で送信部を選択し送信する、一なる走査を構成し、
前記走査は直前の走査したグループにおける送信部の選択順序が相互に異なるようにすると共に、前記各グループの送信部のうち両端側に配設された送信部を内側の送信部よりも先に選択して前記検出用の信号を供給することを特徴とする位置検出装置。 - 前記送信手段は、更に、各グループにおける送信部の選択順序が相互に異なるように、前記内側に配設された送信部を所定順序で入れ替えて選択して、該選択した送信部に前記検出用の信号を供給することを特徴とする請求項4記載の位置検出装置。
- 前記検出手段は、前記各グループ内の送信部から送信した位置検出用信号に対応する前記位置指示器からの信号に基づいて前記位置指示器による仮の指示位置を検出すると共に、所定数の前記仮の指示位置の移動平均を前記位置指示器による指示位置とすることを特徴とする請求項4又は5記載の位置検出装置。
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