JP4648860B2 - 位置検出装置及びコンピュータ - Google Patents

Description

本発明は、例えば表示装置から直接位置情報を入力する場合に使用して好適な位置検出装置及びコンピュータに関する。詳しくは、表示装置と位置検出装置とを組み合わせる場合にも表示に障害が発生しないようにするものである。

例えば表示装置に併設される位置検出装置において、電磁誘導方式を採用している場合には、従来の構成では表示装置の裏面側に位置検出装置を配置するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。

また、静電結合方式を採用する位置検出装置においては、検出導体を表示装置の表示側に設置する場合に生じるモアレを減少させる目的で、検出電極を折れ線状にするなどの工夫をしているものもある（例えば、特許文献２参照。）。

すなわち、従来の表示装置に併設される位置検出装置においては、電磁誘導方式を採用する場合には表示装置の裏面側に位置検出装置を配置するか、表示装置の表示側に設置せざるを得ない静電結合方式の場合には検出電極を折れ線状にするなどの工夫をしているものである。
特開２００２−２１５３１７号公報 特開平１１−１１０１１５号公報

例えばコンピュータの入力装置として、いわゆるタブレット／デジタイザと呼ばれる盤上に指定された位置を検出してその位置情報を入力する装置が普及している。このようなタブレット／デジタイザにおいては、その指定された位置を検出するために位置検出装置が用いられる。そこで、盤上に指定された位置を検出する方式には各種の技術が開発されているが、その中でも電磁誘導方式の位置検出装置は、検出精度の高さや信頼性の高さで極めて有効とされているものである。

一方、液晶ディスプレイなどの薄型の表示装置が開発され、このような表示装置の画面を盤面に見立てて、表示装置とタブレット／デジタイザを一体化する装置が開発された。その場合に、上述の電磁誘導方式の位置検出装置では、指示手段と盤面との離間が許されるので、位置検出装置を表示装置の裏面側に設けることが一般的に行われていた。

しかしながら、位置検出装置を表示装置の裏面側に設ける場合には、例えば表示装置の駆動回路をさらに位置検出装置の裏面側に配置するなど、表示装置の設計に制約が生じることとなり、一般的に表示装置には後付で位置検出装置が設けられる場合にも、表示装置の仕様に多数の条件が付けられてしまうものである。

これに対して、位置検出装置の検出部を透明基板上に形成し、この透明基板上に形成された検出部を表示装置の表示側に設けることが考えられる。これによれば、表示装置の仕様上の条件はほとんどなくすことができる。ところが電磁誘導方式の位置検出装置では、検出部に多数の検出用導体の配線が必要とされるために、このような検出部を表示装置の表示側に配置すると、表示装置の表示要素の配列と検出部の検出用導体との間でモアレ等により表示に障害の生じる恐れがある。

この発明はこのような問題点に鑑みて成されたものであって、本発明の目的は、例えば所定方向に並ぶ複数の表示要素の状態を変化させることによって画像を表示する表示装置と、表示装置上で指示された位置を検出する位置検出装置とを良好に組み合わせることができると共に、特に表示装置に近接して複数のループコイルが配置された場合にも、表示に障害が発生しないようにするものである。

上記の課題を解決し、本発明の目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、所定方向に並ぶ複数の表示要素の状態を変化させることにより画像を表示する表示装置と、表示装置に配設された検出用導体とを備え、表示装置上で指示された位置を検出する位置検出装置であって、検出用導体は、短辺と長辺からなるループコイルであり、ループコイルの長辺が、表示要素の所定方向と交差していることを特徴とする位置検出装置である。

請求項２に記載の位置検出装置においては、複数のループコイルは、検出用導体の長辺をなす配線が表示装置の画面上で等間隔となるように配置していることを特徴とするものである。

請求項３に記載の位置検出装置においては、複数のループコイルは、表示装置の画面上で重ねて配置していることを特徴とするものである。

請求項４に記載の位置検出装置においては、複数のループコイルは、それぞれが複数のターンからなるコイルにより形成され、検出用導体の長辺をなす多重の配線が表示装置の画面上で等間隔となるように配置されていることを特徴とするものである。

請求項５に記載の位置検出装置においては、表示装置上で指示された位置の検出は、複数のループコイルを選択して送信を行い、指示器により受信された信号のレベルを演算処理することにより行うことを特徴とするものである。

請求項６に記載の位置検出装置においては、表示装置上で指示された位置の検出は、複数のループコイルで指示器からの送信を受信し、受信された信号のレベルを演算処理することにより行うことを特徴とするものである。

請求項７に記載の位置検出装置においては、表示装置上で指示された位置の検出は、複数のループコイルを選択して送信を行い、指示器で受信し指示器から送信された信号を同一または異なるループコイルで受信し、受信された信号のレベルを演算処理することにより行うことを特徴とするものである。

請求項８に記載の位置検出装置においては、複数のループコイルは、検出用導体の長辺が互いに交差する第１のループコイル群と第２のループコイル群とからなり、第１及び第２のループコイル群の長辺がいずれも表示要素の所定方向と交差していることを特徴とするものである。

さらに本発明の目的を達成するため、請求項９に記載された発明は、所定方向に並ぶ複数の表示要素の状態を変化させることによって画像を表示する表示装置と、表示装置に配設されて表示装置上で指示された位置を検出する位置検出装置とを有するコンピュータであって、位置検出装置に備えられる検出用導体は、短辺と長辺からなるループコイルで構成され、ループコイルの長辺が、表示要素の所定方向と交差していることを特徴とするコンピュータである。

本発明の位置検出装置、位置入力装置及びコンピュータによれば、所定方向に並ぶ複数の表示要素の状態を変化させることによって画像を表示する表示装置と、表示装置上で指示された位置を検出する位置検出装置とを良好に組み合わせることができると共に、特に表示装置に近接して複数のループコイルが配置された場合にも、表示に障害が発生しないようにすることができる。

以下、図面を参照して本発明を説明するに、図１は本発明を適用した位置検出装置１００の一実施形態の構成を示すブロック図である。

図１において、図面の左端には位置検出グリッド１を模式的に示す。なお、この図１において表示装置は図示されていないが、図示しない表示装置における表示要素は水平方向及び垂直方向に並べられているものとする。そこで図１における位置検出グリッド１は、電磁誘導を行うループコイル（線分で略記する）の長辺が、図示の如く水平方向及び垂直方向のいずれにも交差する斜め方向となるように設けられる。また図中の実線と破線は、それぞれ異なる層のループコイルを示し、これらも互いに交差するように設けられる。

そしてこのような位置検出グリッド１を用いる場合には、例えば共振回路３１を内蔵した位置指示ペン３を位置検出グリッド１に接近させる。これにより、例えば位置検出グリッド１から送信された特定周波数の交番磁界信号によって位置指示ペン３に内蔵された共振回路３１が駆動され、この共振信号が再度位置検出グリッド１で受信される。なお、この共振信号には、共振回路３１に接続される集積回路（ＩＣ）３２によって適当なコード情報を載せることも可能である。ただし、この集積回路（ＩＣ）３２は無くても良い

そこで位置検出グリッド１には、上述の交番磁界信号の送信と共振信号の受信を行うための手段が設けられる。すなわちこれらの位置検出グリッド１は、それぞれ斜めの方向に設けられる１本ずつのループコイルの端部が選択回路４に接続され、この選択回路４により上述の１本ずつのループコイルを順次に走査する選択と、実線及び破線で示す各層の選択も行われる。そしてこの選択回路４に送受信切替回路５が接続され、この送受信切替回路５により上述の交番磁界信号の送信と共振信号の受信の切り替えが行われる。

この送受信切替回路５における交番磁界信号の送信と共振信号の受信との切り替えは制御回路６からの制御信号に従って行われる。また、この制御回路６によって制御される信号発生回路６１からの特定周波数の送信信号がアンプ６２を介して送受信切替回路５に供給され、送受信切替回路５を通じて選択回路４に供給される。そしてこの選択回路４での順次走査により選択された位置検出グリッド１の１本のループコイルに送信信号が供給されて、選択された１本のループコイルから交番磁界信号の送信が行われる。

さらにこの交番磁界信号によって位置指示ペン３に内蔵された共振回路３１が駆動され、共振信号が位置検出グリッド１で受信され、受信された信号が選択回路４及び送受信切替回路５を通じて取り出される。この受信信号はアンプ６３を介して上述の特定周波数を通過させるバンドパスフィルタ６４に供給され、通過した信号が検波器６５に供給される。そして検波器６５で検波された信号がサンプルホールド回路６６を通じてアナログ−デジタル変換器６７に供給され、デジタル変換された信号が制御回路６に入力される。

このようにして、位置指示ペン３が接近された位置検出グリッド１で受信された信号がデジタル変換されて制御回路６に入力される。なお、位置検出グリッド１での受信も、選択回路４での順次走査により選択された１本のループコイルごとに行われる。従ってこの場合には、順次選択される位置検出グリッド１の各１本のループコイルからは、位置指示ペン３が対向しているループコイル及びそれに隣接するループコイルでも、位置指示ペン３からの共振信号を受信した信号が取り出されることになる。

そこで、位置検出グリッド１で受信された信号がデジタル変換されて入力された制御回路６では、位置検出グリッド１の複数のループコイルで受信された信号の中から最も受信レベルの大きいものを選んで、その信号の受信されたループコイルの中心に位置指示ペン３が対向しているものとする。あるいは、複数のループコイルで受信された信号のレベルの変化をシミュレートし、そのレベルが最大となる位置を算出して位置指示ペン３の対向位置とするなどの処理が制御回路６で行われる。このようにして、制御回路６から位置検出出力が取り出される。

なお、上述の実施形態では、電磁誘導方式の位置検出装置において、表示装置上で指示された位置の検出を、複数のループコイルを選択して送信を行い、指示器で受信し指示器から送信された信号を同一または異なるループコイルで受信し、受信された信号のレベルを演算処理することにより行うようにしているものであるが、本発明は他の形式での位置の検出にも応用することが可能である。

すなわち、他の実施形態として表示装置上で指示された位置の検出は、例えば複数のループコイルを選択して送信を行い、指示器により受信された信号のレベルを演算処理することにより行うこともできる。この場合には、例えば図１において位置指示ペン３からケーブルが導出され、そのケーブルからの信号がアンプ６３に供給される。これにより、指示器（位置指示ペン３）で受信された信号のレベルを演算処理することにより、指示された位置の検出を行うことができる。

あるいは、他に実施形態として表示装置上で指示された位置の検出は、例えば複数のループコイルで指示器からの送信を受信し、受信された信号のレベルを演算処理することにより行うこともできる。この場合には、位置指示ペン３からの送信を行うために、例えば図１において位置指示ペン３内に電池等の電源を設けるか、アンプ６２から導出されるケーブルを位置指示ペン３に接続して送信信号が供給されるようにする。これにより、指示器（位置指示ペン３）から送信された信号を位置検出グリッド１で受信し、その受信信号のレベルを演算処理することによって指示された位置の検出を行うことができる。

さらに本発明においては、位置指示ペン３の対向位置の検出が、実線と破線で示すように互いに交差して設けられた２つ層のループコイルで行われることによって、２次元の位置を特定する座標が求められる。ただしこの場合に、位置検出グリッド１の各ループコイルは、表示装置を構成する複数の表示要素の並ぶ方向に対して斜め方向となるように設けられているので、これらを垂直軸及び水平軸のＸ−Ｙ座標に変換する読み替えが制御回路６で行われる。なお、この読み替えは例えば数値テーブルによって行うことができる。

また、本発明においては、位置検出グリッド１の各ループコイルは、表示装置を構成する複数の表示要素の並ぶ方向に対して斜め方向となるように設けられているので、各ループコイルの大きさが表示面の四隅において縮小され、面積が一律ではなくなっている。すなわちこれらのループコイルをさらに具体的に描くと、図２のＡ、Ｂに示すようになる。なお、図２のＡ、Ｂは２層に設けられるコイルの各層のコイルを示したものであり、これらを重ねることによって、位置検出グリッド１が形成されている。

ただし図２においては、描かれているループコイルの数は全てではなく、実際の数は表示装置の画素数に応じて、各ループコイルを構成する検出用導体が画素の間隙に合わさるように設けられるものである。従ってこれらの検出用導体の長辺は、等間隔で並行に設けられる。また、図２では実態に即して複数のループコイルを重ねて配置しているものであり、ここから重なっている部分を削除すると、各ループコイルの構成は図３のＡ、Ｂに示すようになる。

そこでこの図３から明らかなように、各ループコイルはそれぞれがほぼ台形状、若しくはほぼ平行四辺形状の開口を有し、その開口の大きさが表示面の四隅において縮小されている。この場合に、ループコイルの大きさが異なると電磁誘導による検出の感度が変化することが考えられる。しかしそのような感度の変化は、ループコイルの面積に比例するものと考えられ、位置検出グリッド１のように各ループコイルの形状が固定であれば予め変化の割合を特定できる。従ってこのような検出感度の変化は、任意の手段で容易に補正可能なものである。

こうして、本発明による位置検出装置、位置入力装置及びコンピュータを適用した図１に記載の位置検出装置１００の一実施形態によれば、検出用導体となるループコイルの長辺を表示要素が並ぶ所定方向と交差させて設けても位置検出を良好に行うことができる。これによって、検出精度や信頼性が極めて高い電磁誘導方式の位置検出装置を表示装置に併設することができるものである。

また、このような位置検出装置の検出部（位置検出グリッド）を例えば透明基板上に形成し、この透明基板上に形成された検出部を表示装置の表示側に設けた場合には、検出用導体となるループコイルの長辺を表示要素が並ぶ所定方向と交差させているのでモアレ等の障害が発生することが無く、検出部を表示装置の表示側に設けることが可能になる。従って、表示装置に位置検出装置を併設する場合においても、表示装置に設計的な制約が生じることが無く、組立済みの表示装置に後付で位置検出装置の検出部を設けることも容易にすることができる。

さらに図４には、本発明を適用した位置入力装置の一実施形態の構成図を示す。なお図４においては、本発明を適用した位置入力装置の一実施形態を分解し、その斜視図を模式的に示している。またこの実施形態では、表示装置２が設けられ、その表示側に位置検出グリッド１が設けられているものである。

すなわち図４において、表示装置２は、液晶パネル２１と駆動回路基板２２とが一体に形成されている。これに対し、位置検出グリッド１は、表示装置２の液晶パネル２１側に設けられる。さらに位置検出グリッド１に併設される選択回路４からはフレキシブル基板７が延長して設けられ、このフレキシブル基板７を介して表示装置２の駆動回路基板２２側に配置される送受信切替回路５〜制御回路６の各回路の設けられた回路基板８が接続される。

従って、このような本発明を適用した位置入力装置によれば、組立済みの表示装置に後付で位置検出装置の検出部（位置検出グリッド）を設ける場合にも簡単に実施することができ、特別に設計された表示装置等を用いる必要がないので、位置入力装置の設計製作を容易に行うことができる。また、表示装置と位置検出装置とを良好に組み合わせることができると共に、特に表示装置に近接して複数のループコイルが配置された場合にも、表示に障害が発生しないようにすることができるものである。

また、図５には、本発明を適用したコンピュータの一実施形態の外観図を示す。この図５においては、いわゆるラップトップコンピュータの実施形態を示したものであって、例えばコンピュータ本体９に対して開閉自在に形成された表示装置２の表示側に、位置検出グリッド１が設けられる。そして、この表示装置２及び位置検出グリッド１に位置指示ペン３を接近させることによって、表示装置２の画面上の位置を指示して入力を行うことができるようになるものである。

そこで図６には、本発明を適用したコンピュータの一実施形態の機能ブロック図を示す。この図６においては、中央処理装置（ＣＰＵ）１０１に対して内部バス１１０が設けられ、この内部バス１１０を介してリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）１０２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３、記憶部１０４が接続されてコンピュータ本体９が形成される。そしてさらに、上述の位置検出装置１００が入力部１０５を通じて内部バス１１０に接続されると共に、内部バス１１０が表示部１０６を通じて表示装置２に接続される。またインターフェース（Ｉ／Ｆ）１０７が内部バス１１０に接続される。

従って、このような本発明を適用したコンピュータによれば、位置指示ペン３を表示装置２の画面に接近させることによって、位置検出装置１００で検出された座標情報が入力部１０５を通じて内部バス１１０に供給され、中央処理装置（ＣＰＵ）１０１において記憶部１０４に記憶されたプログラム等に従って処理される。そしてその処理結果を、内部バス１１０から表示部１０６を通じて表示装置２に表示することができる。そしてこの場合にも、表示装置２と位置検出装置１００とを良好に組み合わせることができると共に、表示に障害が発生しないようにすることができるものである。

以上述べたように本発明の位置検出装置によれば、所定方向に並ぶ複数の表示要素の状態を変化させることにより画像を表示する表示装置と、表示装置に配設された検出用導体とを備え、表示装置上で指示された位置を検出する位置検出装置であって、検出用導体は、短辺と長辺からなるループコイルであり、ループコイルの長辺が、表示要素の所定方向と交差していることを特徴とすることにより、上述の表示装置と位置検出装置とを良好に組み合わせることができると共に、特に表示装置に近接して複数のループコイルが配置された場合にも、表示に障害が発生しないようにすることができる。

また、本発明の位置入力装置によれば、所定方向に並ぶ複数の表示要素の状態を変化させることによって画像を表示する表示装置と、表示装置に配設された検出用導体とを備え、表示装置上で指示された位置を検出して位置情報を入力する位置入力装置であって、検出用導体は、短辺と長辺からなるループコイルであり、ループコイルの長辺が、表示要素の所定方向と交差していることを特徴とすることにより、上述の表示装置と位置検出装置とを組み合わせる場合にも表示に障害が発生しないようにすることができ、良好な位置入力装置を実現できる。

さらに本発明のコンピュータによれば、所定方向に並ぶ複数の表示要素の状態を変化させることによって画像を表示する表示装置と、表示装置に配設されて表示装置上で指示された位置を検出する位置検出装置とを有するコンピュータであって、位置検出装置に備えられる検出用導体は、短辺と長辺からなるループコイルで構成され、ループコイルの長辺が、表示要素の所定方向と交差していることを特徴とすることにより、上述の表示装置と位置検出装置とを組み合わせる場合にも表示に障害が発生しないようにすることができ、良好なコンピュータを実現できる。

なお本発明は、上述の説明した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能とされるものである。

本発明を適用した位置検出装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。 その説明のための位置検出グリッド１の各ループコイルの具体構成を示す模式図である。 その説明のための位置検出グリッド１の各ループコイルの具体構成を示す模式図である。 本発明を適用した位置入力装置の一実施形態の構成図である。 本発明を適用したコンピュータの一実施形態の外観図である。 本発明を適用したコンピュータの一実施形態の機能ブロック図である。

符号の説明

１…位置検出グリッド、３…位置指示ペン、３１…共振回路、３２…集積回路、４…選択回路、５…送受信切替回路、６…制御回路、６１…信号発生回路、６２，６３…アンプ、６４…バンドパスフィルタ、６５…検波器、６６…サンプルホールド回路、６７…アナログ−デジタル変換器

Claims (9)

1. 所定の方向に複数の表示要素が配列された表示装置の前面に配置される、位置指示器の位置を検出するための位置検出グリッドを有する位置検出装置であって、
   前記位置検出グリッドは、前記位置指示器の位置を検出するための複数の検出導体により構成され、
   前記複数の検出用導体の各々は、長辺を有するループコイルであって、
   該長辺は前記表示要素の所定の方向とは斜めに交差する方向に配置されており、
   前記位置検出グリッド上における前記位置指示器の位置を検出するための前記複数の検出導体の検出感度を補正するための感度補正手段を備えた
   ことを特徴とする位置検出装置。
2. 前記複数のループコイルは、前記検出用導体の長辺をなす配線が前記表示装置の表示要素上で等間隔となるように配置されていること
   を特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
3. 前記複数のループコイルは、前記表示装置の表示要素上で重ねて配置されていること
   を特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
4. 前記複数のループコイルは、それぞれが複数のターンからなるコイルにより形成され、前記検出用導体の長辺をなす前記多重の配線が前記表示装置の表示要素上で等間隔となるように配置されていること
   を特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
5. 前記表示装置上で前記位置指示器により指示された位置の検出は、前記複数のループコイルを選択して送信を行い、前記位置指示器により受信された信号のレベルを演算処理することにより行うこと
   を特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
6. 前記表示装置上で前記位置指示器により指示された位置の検出は、前記複数のループコイルで前記位置指示器からの送信を受信し、受信された信号のレベルを演算処理することにより行うこと
   を特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
7. 前記表示装置上で前記位置指示器により指示された位置の検出は、前記複数のループコイルを選択して送信を行い、前記位置指示器で受信し、前記位置指示器から送信された信号を同一または異なる前記ループコイルで受信し、受信された信号のレベルを演算処理することにより行うこと
   を特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
8. 前記複数のループコイルは、前記検出用導体の長辺が互いに交差する第１のループコイル群と第２のループコイル群とからなり、前記第１及び第２のループコイル群の長辺がいずれも前記表示要素の所定方向と斜めに交差していること
   を特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
9. 所定の方向に複数の表示要素が配列された表示装置の前面に配置される、位置指示器の位置を検出するための位置検出グリッドを有する位置検出装置とを有するコンピュータであって、
   前記位置検出グリッドは、前記位置指示器の位置を検出するための複数の検出導体により構成され、
   前記複数の検出用導体の各々は、長辺を有するループコイルであって、
   該長辺は前記表示要素の所定の方向とは斜めに交差する方向に配置されており、
   前記位置検出グリッド上における前記位置指示器の位置を検出するための前記複数の検出導体の検出感度を補正するための感度補正手段を備えた
   ことを特徴とするコンピュータ。

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