JP5819565B1 - 位置検出ユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】より柔軟性に富んだ位置検出ユニットを提供する。【解決手段】複数の線体でなるX軸線体及び複数の線体でなるY軸線体を互いに交差させた構成を有するXY座標形成部と、前記複数のY軸線体の一端側に設けられ、前記複数のY軸線体の一端側に駆動入力信号を入力する駆動信号入力部と、前記複数のX軸線体の一端側に設けられ、位置指定具が前記XY座標形成部のXY座標位置を指定したときに、前記指定した座標位置に対応する位置検出信号を出力する位置検出信号出力部と、含む位置検出ユニット。【選択図】 図3

Description

本発明は、例えばタッチパネルが重畳された表示面を備える端末装置に利用可能な位置検出ユニットに関する。
タッチパネルが重畳された表示面を有する端末装置は、ユーザが当該表示面上の特定の表示位置を指定することにより、当該表示位置に対応する情報の処理を簡便に実行できる手段として多用されている。
従来、この種の端末装置については、ユーザがタブレット表示面上に指定した位置を検出する検出手段として、表示面に設けられた多数のループコイルに対して、並列共振回路や磁性体などを内蔵する位置指定部材を表示面上に近接させることにより、当該近接した座標位置をユーザの指定位置として検出する電磁誘導方式の位置検出ユニットが提案されている(特許文献1)
特開平07−044304号公報
しかし、特許文献1に記載の従来の構成では、互いに平行な導体で形成したループコイルが、互いに重なり合うように配置されている。したがって、このような配置を実現するに当たっては、一例としては、スルーホールが設けられた両面配線のプリント基板を用いる必要があるなど、位置検出ユニットを構成するうえで様々な制約を有していた。
そこで、本発明の様々な実施形態により、より柔軟性に富んだ位置検出ユニットを提供する。
本発明の一実施形態に係る位置検出ユニットは、「複数の線体でなるX軸線体及び複数の線体でなるY軸線体を互いに交差させた構成を有するXY座標形成部と、前記複数のY軸線体の一端側に設けられ、前記複数のY軸線体の一端側に駆動入力信号を入力する駆動信号入力部と、前記複数のX軸線体の一端側に設けられ、位置指定具が前記XY座標形成部のXY座標位置を指定したときに、前記指定した座標位置に対応する位置検出信号を出力する位置検出信号出力部と、を含む位置検出ユニットであって、前記複数のY軸線体は一端が前記駆動信号入力部に接続され、他端が短絡され、前記駆動信号入力部は、前記複数のY軸線体から入力用ループコイルを形成する少なくとも二つのY軸線体を選択するY軸線体選択部を含む」ことを特徴とするものである。
本発明の一実施形態に係る端末装置は、「上記項目に記載の位置検出ユニットと、前記位置検出ユニットから出力される位置検出信号に基づいて情報の処理を行う中央処理ユニットと、を含む」ことを特徴とするものである。
本発明の様々な実施形態により、より柔軟性に富んだ位置検出ユニットを提供する。
図1は、本発明の第一の実施形態に係る端末装置1の概略図である。 図2は、図1の端末装置1の構成を示すブロック図である。 図3は、図2の位置検出ユニット10の詳細構成を示す電気的接続図である。 図4は、指定位置検出制御部16内に設けられたスイッチ管理テーブルを示す概念図である。 図5は、指定位置検出制御部16内に設けられたスイッチ管理テーブルを示す概念図である。 図6は、図2の位置検出ユニット10で形成される入力ループコイルの概念図である。 図7は、指定位置検出制御部16内に設けられたスイッチ管理テーブルを示す概念図である。 図8は、指定位置検出制御部16内に設けられたスイッチ管理テーブルを示す概念図である。 図9は、複数のスイッチ管理テーブル用いた場合の処理フロー図である。 図10は、第一の実施形態に係るXY座標形成部を構成するY軸線部12の具体的な構造を示す図である。 図11(a)は、従来のY軸線部の端部を模式的に示す図である。図11(b)は、従来のY軸線部の端部の一部断面を模式的に示す図である。 図12は、第一の実施形態に係るY軸線部を構成するY軸線体の端部の構造を模式的に示す図である。 図13は、第二の実施形態に係る端末装置100の構成を示すブロック図である。 図14は、図13の位置検出ユニット110の詳細構成を示す電気的接続図である。 図15は、指定位置検出制御部116内に設けられたスイッチ管理テーブルを示す概念図である。 図16は、指定位置検出制御部116内に設けられたスイッチ管理テーブルを示す概念図である。 図17は、図13の位置検出ユニット110で形成される入力ループコイルの概念図である。 図18は、図13の位置検出ユニット110で形成されるX,Y軸の概念図である。 図19は、第二の実施形態に係るXY座標形成部を構成するY軸線部112の具体的な構造を示す図である。 図20は、第二の実施形態に係るXY座標形成部を構成するY軸線部112の具体的な構造を示す図である。 図20は、第二の実施形態に係るXY座標形成部を構成するX軸線部111、Y軸線部112の具体的な構造を示す図である。 図22は、本発明の第三の実施形態に係る端末装置200の構成を示すブロック図である。 図23は、図22の位置検出ユニット210の詳細構成を示す電気的接続図である。 図24は、図22の位置検出ユニット210で形成されるX,Y軸の概念図である。 図25は、第三の実施形態に係るXY座標形成部を構成するY軸線部212の具体的な構造を示す図である。
添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、図面における共通する構成要素には同一の参照符号が付されている。
<本発明の第一の実施形態の概要>
以下、本発明の第一の実施形態に係る端末装置として、本実施形態に係る位置指定検出装置が重畳された表示面を備える端末装置1について説明する。なお、本実施形態においては、端末装置1としてスマートフォンを例に説明するが、当然これに限定はされない。端末装置としては、例えば、タブレット型携帯端末、携帯電話機、PDA、携帯型ゲーム機、ラップトップパソコン、デスクトップパソコン、各種業務用端末(レジスター、ATM端末、切符券売機など)、手書きサイン認証用端末、電子広告用の大型ディスプレイ装置等が挙げられる。また、本実施形態においては、位置検出ユニット表示部30に位置検出ユニット10が重畳して設けられている端末装置について説明するが、当然これに限定されない。例えば、デジタイザ専用タブレットなどの、表示部30が設けられていないか、又は別途設けられた表示部に接続して利用する端末装置においても、本実施形態に係る位置検出ユニット10を適用することが可能である。
図1は、本発明の第一の実施形態に係る端末装置1の概略図である。図1によると、本実施形態に係る端末装置1は、少なくとも位置検出ユニット10と表示部30とを含む。これら位置検出ユニット10及び表示部30の構成をより具体的に説明すると、表示部30の上に配置されたY軸線部12と、Y軸線部12の上に配置された絶縁層部13と、絶縁層部13の上に配置されたX軸線部11と、表示部30及び位置検出ユニット10を覆う保護層部31とを含む。そして、Y軸線部12、絶縁層部13、X軸線部11からXY座標形成部を構成し、保護層部31の操作表示面上のXY座標位置としてユーザの接触及び近接操作位置を検出する。
本実施形態においては、ユーザが保護層部31側から表示部30上に映し出された情報表示を読み取って、特定の情報表示素材をユーザが把持するペン形状を有する位置指定具2によって指定できるようになされている。
なお、本実施形態においては、位置検出ユニット10を構成するXY座標形成部は表示部30の上面に重畳して設ける例について説明するため、透明電極等によって構成されている。しかし、当然、本実施形態に係る位置検出ユニット10については、表示部30の下面に位置検出ユニット10を構成するXY座標形成部を設ける埋め込み型タッチセンサとして実現することも可能である。また、当該位置検出ユニット10は、例えば、デジタイザ専用タブレットなどの、表示部30が設けられていないか、又は別途設けられた表示部に接続して利用する端末装置や、電子黒板などの端末装置にも適用することが可能である。このような場合は、位置検出ユニット10を構成するXY座標形成部は、必ずしも透明電極等によって構成する必要はない。
また、本実施形態においては、位置指定具2として、ペン形状を有するスタイラスペンについて説明する。しかし、位置指定具2としては、指定したXY座標位置が、本実施形態に係る位置検出ユニット10によって検出可能なものであればいずれでもよく、ペン形状に限定に限定はされないし、当然スタイラスペンにも限定はされない。
図2は、本発明の第一の実施形態に係る端末装置1の構成を示すブロック図である。図2によると、本実施形態に係る端末装置1は、少なくとも、その構成要素として、位置検出ユニット10と、中央処理ユニット20、表示部30とを含む。また、必要に応じて、ROM、RAM、不揮発性メモリなどから構成される記憶部、遠隔に設置された端末と無線通信可能に接続するためのアンテナ及び無線通信処理部、他の端末と優先接続するための各種コネクタ部を有する。すなわち、図2は、本発明の第一の実施形態に係る端末装置1の構成を示すが、端末装置1は、ここに示す構成要素の全てを備える必要はなく、一部を省略した構成をとることも可能である。また、端末装置1は、ここに示す構成要素以外のものを含むことも可能である。
位置検出ユニット10は、表示部30の上面に配置され、Y軸線部12と、X軸線部11と、絶縁層部13とを含む。絶縁層部13としては、公知の基板材料を用いることが可能であるが、本実施形態においては、スルーホールが設けられた両面配線のプリント基板を用いる必要がないので、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリカーボネート(PC)などの透明フィルム材料から構成することも可能である。なお、X軸線部11及びY軸線部12を含め、位置検出ユニット10の詳細については後述する。
中央処理ユニット20は、表示部30との間で情報表示信号S1の交換をする。また、中央処理ユニット20は、位ユーザが表示部30のXY表示面上の特定位置を、表示部30の表示面にペン形状を有する位置指定具2を接触又は近接させる動作(これを「ペンタッチ動作」と呼ぶ)を行うことによって指定した時に、その指定位置を示す表示位置検出信号S2を指定位置検出制御部16から受信する。これにより、中央処理ユニット20が多様な情報の処理を行うようになされている。
表示部30は、例えば記憶部(図示しない)に記憶された画像情報に基づいて中央処理ユニット20によって生成された情報表示信号S1に基づいて情報表示を行う。一例としては、表示部30は、液晶ディスプレイから構成され、位置検出ユニット10を挟んで最表面に保護層31を備える。保護層31は、一例としては、ガラスから構成される。
<位置検出ユニット10>
本実施形態において、位置検出ユニット10は、指定位置検出制御部16と、X軸線部11、Y軸線部12、絶縁層13から構成されるXY座標形成部と、駆動信号出力部14と、位置検出信号出力部15とを含む。
[1.指定位置検出制御部16]
指定位置検出制御部16は、中央処理ユニット20と共同して位置検出ユニット10の動作全体を制御する。より具体的には、指定位置検出制御部16は、切替信号S10を駆動信号入力部14及び位置検出信号出力部16に供給して、駆動信号入力部14に配置された第1の信号入力スイッチ51Y及び第2の信号入力スイッチ52Yのオン・オフ動作と、第3の信号入力スイッチ61X及び第4の信号入力スイッチ62Xのオン・オフ動作を制御する。また、指定位置検出制御部16は、位置検出信号出力部15から指定位置検出信号S14を受信して、中央処理ユニット20に指定位置検出信号S2として提供する。
また、指定位置検出制御部16内には、Y軸線体12を構成するY軸線体Y1・・・YMに接続された第1及び第2の入力信号スイッチ51Y、52Yと、X軸線部11を構成するX軸線体X1・・・XNに接続された第3及び第4の入力信号スイッチ61X、62Xのオン・オフ動作を制御し、ループコイルの形成に利用される各軸線体を選択するための切替信号S10を生成するスイッチ管理テーブル(図4)を備えている。そして、指定位置検出制御部16は、当該スイッチ管理テーブルに基づいて切替信号S10を生成し、第1及び第2の入力信号スイッチ51Y、52Yと、第3及び第4の入力信号スイッチ61X、62Xの各スイッチのオン・オフ動作を制御する。
[2.X軸線部11及びY軸線部12]
X軸線部11及びY軸線部12は、絶縁層部13とともにXY座標形成部を構成する。当該XY座標形成部のうち、X軸線部11は、図3に示すように、XY座標面のY軸方向に直線状に延長し、かつX軸方向に等しい間隔でたがいに平行に配設されたN本(例えば32本)の直線状のX軸線体X1・・・XNを有する。
また、各X軸線体X1・・・XNの一端は、第3及び第4の信号入力スイッチ61X、62Xに接続され、他端は共通信号ライン67に短絡され、各X軸線の他端同士が互いに接続されている。
そして、当該X軸線体X1・・・XNは、指定位置検出制御部16の制御に応じて、少なくとも二つのX軸線体が選択されることにより、出力用ループコイルを形成する。
これに対してY軸線部12は、XY座標面のX軸方向に直線状に延長し、かつX軸方向に等しい間隔でたがいに平行に配設された複数M本(例えば20本)の直線状のY軸線体Y1・・・YMを有する。
また、各Y軸線体Y1・・・YMの一端は、第1及び第2の信号入力スイッチ51Y、52Yに接続され、他端は共通信号ライン57に短絡され、各Y軸線の他端同士が互いに接続されている。
そして、当該Y軸線体Y1・・・YMは、指定位置検出制御部16の制御に応じて、少なくとも二つのY軸線体が選択されることにより、入力用ループコイルを形成する。
このように、絶縁層部13を間に挟んで、XY座標検出部を構成するX軸線体X1・・・XN及びY軸線体Y1・・・YMは互いに直交するように交互に交差されている。そして、重積されたX軸線部11、及びY軸線部12によって、表示部30の表示面、すなわち保護層部31の操作表示面上のXY座標位置として、X軸線体X1・・・XN及びY軸線体Y1・・・YMの交点によって座標位置が特定できるようになっている。
より具体的には、位置指定具2がXY座標形成部のXY座標位置を指定したときに、駆動信号入力部14により選択された少なくとも二つのY軸線体によって形成された入力用ループコイルから入力された入力信号を、位置指定具2を介して、位置検出信号出力部15により選択された少なくとも二つのX軸線体によって形成された出力用ループコイルに伝達することにより、位置検出信号出力部15から位置検出信号S14を出力する。
[3.駆動信号入力部14]
駆動信号入力部14は、Y軸線部12を構成する複数のY軸線体の一端側に設けられ、その複数のY軸線体の一端側に、駆動信号入力部14で生成した駆動パルス信号S4を入力する。
具体的には、駆動信号入力部14は、第1の信号入力スイッチ51Y、第2の信号入力スイッチ52Y、各第1の信号入力スイッチ51Yが接続された共通信号ライン53、各第2の信号入力スイッチが接続された共通信号ライン54、制御信号S6に基づいて発生させられた駆動パルス信号S4を矩形波に変形して共通信号ライン53に供給するためのパルス発生回路55、インバータ56、増幅器58、切り替えスイッチST1、ST2を含む。
第1の信号入力スイッチ51Yは、Y軸線体Y1、Y2・・・Y(M−2)、Y(M−1)、YMの一端に各Y軸線体に対応して接続されている。そして、共通信号ライン53を通じて、制御信号S6に基づいて入力駆動パルス発生回路55において発生され、インバータ56及び増幅器58を介して矩形波に変形された駆動パルス信号S4を受信し、各Y軸線体に駆動パルス信号S4を供給する。すなわち、第1の信号入力スイッチ51Yは、Y軸線体Y1、Y2・・・Y(M−2)、Y(M−1)、YMの中から、駆動パルス信号S4が入力される1又は複数のY軸線体を選択する第1の選択部として機能する。
第2の信号入力スイッチ52Yの一端は、第1の信号入力スイッチ51Yの後段であって、Y軸線体Y1、Y2・・・Y(M−2)、Y(M−1)、YMの一端に各Y軸線体に対応して接続されている。そして第2の信号入力スイッチ52Yの他端は、共通信号ライン54を介して、接地に接続されている。すなわち、第2の信号入力スイッチ52Yは、対応する各Y軸線体の一端と接地との間に、各Y軸線体に対応して設けられている。そして、第2の信号入力スイッチ52Yは、当該第2の信号入力スイッチ52Yをオン動作することによって、第1の信号入力スイッチ51Yによって選択されたこのY軸線体とともに入力用ループコイルを形成する第2の選択部として機能する。
すなわち、これら第1の選択部及び第2の選択部が、複数のY軸線体から入力用ループコイルを形成する少なくとも二つのY軸線体を選択するためのY軸線体選択部として機能する。
[4.位置検出信号出力部15]
位置検出信号出力部15は、X軸線部11を構成する複数のX軸線体の一端側に設けられ、位置指定具2がXY座標形成部のXY座標位置を指定したときに、指定した座標位置に対応する指定位置検出信号S14を出力する。
具体的には、位置検出出力部15は、第3の信号入力スイッチ61X、第4の信号入力スイッチ62X、各第3の信号入力スイッチ61Xが接続された共通信号ライン63、各第2の信号入力スイッチ62Xが接続された共通信号ライン64、切り替えスイッチST3、差動増幅回路構成の電磁誘導信号出力回路66を含む。
第3の信号入力スイッチ61Xは、X軸線体X1、X2・・・X(N−2)、X(N−1)、XNの一端に各X軸線体に対応して接続されている。そして、共通信号ライン63を通じて、切り替えスイッチST3を介して差動増幅回路構成の電磁誘導信号出力回路66の非反転入力端に接続されている。すなわち、第3の信号入力スイッチ61Xは、各X軸線体の一端側に接続され、出力用ループコイルを形成するX軸線体を選択する。
第4の信号入力スイッチ62Xの一端は、第3の信号入力スイッチ61Xの後段であって、X軸線体X1、X2・・・X(N−2)、X(N−1)、XNの一端に各X軸線体に対応して接続されている。そして、第4の信号入力スイッチ62Xの他端は、共通信号ライン64を介して、電磁誘導信号出力回路66の反転入力端に接地と共に接続されている。すなわち、第4の信号入力スイッチ62Xは、各X軸線体の一端側に接続され、第3の信号入力スイッチ61Xにより選択されたX軸線体と共に、出力用ループコイルを形成するX軸線体を選択する。
すなわち、第3の信号入力スイッチ61X及び第4の信号入力スイッチ62Xは、出力用ループコイルを形成する少なくとも二つのX軸線体を選択するX軸線体選択部として機能する。
<位置検出ユニット10における動作>
図4及び図5は、指定位置検出制御部16内に設けられたスイッチ管理テーブルを示す概念図である。図4に示すテーブルは、特に、Y軸線部11を構成するY軸線体Y1、Y2・・・Y(M−2)、Y(M−1)、YMのうちどのY軸線体を入力用ループコイル形成のために用いるか、すなわち、各Y軸線体62Xの一端に接続された第1の信号入力スイッチ51Y及び第2の信号入力スイッチ52Yのオン・オフ動作を制御するためのものである。指定位置検出制御部16は当該テーブルに基づいて切替信号S10を生成し、それを受けた駆動信号入力部14は各信号入力スイッチ51Y、52Yを制御して、1又は複数のY軸線体の組み合わせによって入力用ループコイルLY1・・・LYKを形成する。
また、図5に示すテーブルは、特に、X軸線部11を構成する各X軸線体X1、X2・・・X(N−2)、X(N−1)、XNのうちどのX軸線体を出力用ループコイル形成のために用いるか、すなわち、各X軸線体62Xの一端に接続された第3の信号入力スイッチ61X及び第4の信号入力スイッチ62Xのオン・オフ動作を制御するためのものである。指定位置検出制御部16は当該テーブルに基づいて切替信号S10を生成し、それを受けた位置検出信号出力部15は各信号入力スイッチ61X、62Xを制御して、1又は複数のX軸線体の組み合わせによって出力用ループコイルLX1・・・LXLを形成する。
図4の例によると、縦軸方向にY軸線部12を構成する18本のY軸線体71が示され、横軸方向に各Y軸線体によって形成される入力用ループコイル番号72(LY1〜LYK:図4の例においてはLY7)が示されている。そして、図中の「a」が付された1又は複数のY軸線体に対応して配置された第1の信号入力スイッチ51Yが指定位置検出制御部16から受信した切替信号S10に基づいてオン動作する。また、それと同時に図中の「b」が付された1又は複数のY軸線体に対応して配置された第2の信号入力スイッチ52Yが指定位置検出制御部16から受信した切替信号S10に基づいてオン動作する。
図6は、図4に示すテーブルに基づいて生成された切替信号S10によって第1及び第2の信号入力スイッチ51Y、52Yがオン動作した結果形成される入力用ループコイルを概念的に示す図である。図4のテーブルの入力用ループコイル番号LY1を参照すると、Y軸線体Y1に「a」が付され、このY軸線体Y1に対応する第1の信号入力スイッチ51Y1がオン動作される。また、Y軸線体Y5及びY6に「b」が付され、このY軸線体Y5及びY6に対応する第2の信号入力スイッチ52Y5及び52Y6がオン動作される。これによって、図6に示すとおり、Y軸線体Y1と、Y軸線体Y5及びY6とから構成される入力用ループコイルLY1が形成される。
そして、以下同様に、図4に示すテーブルに基づいて、入力用ループコイルLY2、LY3・・・LYK(図4の例では、LY7)が形成される。
このように、図4に示すスイッチ管理テーブルに基づいて第1及び第2の信号入力スイッチのオン・オフ動作を制御し、それによって複数のY軸線体から1又は複数の入力用ループコイルLYを形成する。
そして、第1及び第2の信号入力スイッチ51Y、52Yによって選択されるY軸線体を、図4に示すスイッチ管理テーブルに基づいて、順次切り替えることで、形成される入力用ループコイルLY1・・・LYKも順次切り替えられる。
また、図5の例によると、縦軸方向にX軸線部11を構成する22本のX軸線体73が示され、横軸方向に各X軸線体によって形成される出力用ループコイル番号74(LX1・・・LXL)が示されている。そして、図中の「a」が付された1又は複数のX軸線体に対応して配置された第3の信号入力スイッチ61Xが指定位置検出制御部16から受信した切替信号S10に基づいてオン動作する。また、それと同時に図中の「b」が付された1又は複数のX軸線体に対応して配置された第4の信号入力スイッチ62Xが指定位置検出制御部16から受信した切替信号S10に基づいてオン動作する。
図6は、図5に示すテーブルに基づいて生成された切替信号S10によって第3及び第4の信号入力スイッチ61X、62Xがオン動作した結果形成される出力用ループコイルを概念的に示す図である。図5のテーブルの出力用ループコイル番号LX1を参照すると、X軸線体X1に「a」が付され、このX軸線体X1に対応する第3の信号入力スイッチ61X1がオン動作される。また、X軸線体X5及びX6に「b」が付され、このX軸線体X5及びX6に対応する第4の信号入力スイッチ62X5及び62X6がオン動作される。これによって、図6に示すとおり、X軸線体X1と、X軸線体X5及びX6ら構成される出力用ループコイルLX1が形成される。
そして、以下同様に、図5に示すテーブルに基づいて、図6に示すとおり、出力用ループコイルLX2、LX3・・・LXL(図5の例では、LY9)が形成される。
このように、図5に示すスイッチ管理テーブルに基づいて第3及び第4の信号入力スイッチのオン・オフ動作を制御し、それによって複数のX軸線体から1又は複数の出力用ループコイルLXを形成する。
そして、第3及び第4の信号入力スイッチ61X、62Xによって選択されるX軸線体を、図5に示すスイッチ管理テーブルに基づいて、順次切り替えることで、形成される出力用ループコイルLX1・・・LXLも順次切り替えられる。
本実施形態においては、駆動信号入力部14は、基準検出周期で順次、第1及び第2の信号入力スイッチをオン動作させ、これにより入力用ループコイルLY1、LY2・・・LYKに順次駆動パルス信号S4、すなわち駆動入力パルス電流を流すことにより誘導電磁界をY軸線部12に発生させる。この状態において、ユーザは、ペン型の位置指定具2を、XY座標形成部のXY座標面上にペンタッチ操作をすることにより座標位置を指定する。
この時、位置指定具2は誘導コイル及び共振コンデンサでなる共振回路を有し、ユーザがペンタッチ操作した位置にある入力用ループコイルLY1・・・LYKによって発生された電磁界によって誘導コイル及び共振コンデンサに同調共振電流を生起させる。そして、当該同調共振電流に基づいて誘導コイルに発生する誘導電磁界に基づいてペンタッチ操作した位置にある出力用ループコイルLX1・・・LXLに誘導電圧を誘導させる。
そして、位置検出信号出力部15は、第3及び第4の信号入力スイッチ61X、62Xにより形成された出力用ループコイルLX1・・・LXLで誘導された誘導電圧に基づく検出電圧を電磁誘導信号出力回路66に受けて、これを指定位置検出出力信号S12として出力する。そして出力された指定位置検出出力信号S12は、同期検波回路を介して位置検出出力信号S14として指定位置検出制御部16に送出される。
なお、本実施形態においては、位置検出信号出力部15の第3及び第4の信号入力スイッチ61X,62Xのオン動作期間は、駆動信号入力部14の第1及び第2の信号入力スイッチ51Y、52Yの各オン動作期間の間に一巡するタイミングに選定されている。これにより、入力用ループコイルLY1・・・LYKにそれぞれ駆動入力パルス電流が流れている各駆動期間の間に、全ての出力用ループコイルLX1・・・LXLから位置検出出力を得ることができる。
また、本実施形態においては、図4及び図5に示されるテーブル、図6に示される入力用ループコイル及び出力用ループコイルの例からも明らかなように、場合によってループコイルが複数の軸線体を並列に用いることにより形成されている(例えば、入力用ループコイルLY2におけるY軸線体Y1とY軸線体Y2)。一般的に本実施形態に係る軸線体を形成する導線などの線材は所定の直流抵抗成分を含む。しかし、本実施形態のように複数の軸線体を並列に用いることにより当該直流抵抗成分による影響を軽減することが可能となる。
また、本実施形態においては、図4及び図5に示されるテーブルに基づいて、第1及び第2の信号入力スイッチ51Y,52Yと、第3及び第4の信号入力スイッチ61X、62Xとのオン動作を制御することで、入力用ループコイルLY及び出力用ループコイルLXを形成した。しかし、図4及び図5に示されるテーブルを適宜書き換える、又は参照するテーブルを変更することにより、各ループコイルを形成する軸線体の構成(例えば、個々のループコイルの幅や各ループコイル間の間隔)を変更することが可能である。
例えば、図4に示す例においては、各入力用ループコイルを間に3本又は4本のY軸線体を挟んで構成したが、図7(a)に示す例においては、各入力用ループコイルを間に5本又は6本のY軸線体を挟んで構成している。これにより、図7(b)に示すように、Y軸線体によって形成される個々の入力用ループコイルの幅W1、W2を変更することが可能である。
また、図8(a)に示す例においては、入力用ループコイルの幅そのものは図4に示す例と同様に3本のY軸線体を挟んで構成されているものの、各入力用ループコイルLY1・・・LY5を隣接して形成するのではなく、一つのY軸線体(例えばLY1とLY2の間のY軸線体Y2)を挟んで構成するようにした。これにより、図8(b)に示すように、図4に示される入力用ループコイルの例に比べて、隣接する各入力用ループコイル間の中心の間隔P1が広く形成されている。
なお、図7及び図8に示す例は、いずれも入力用ループコイルLYを例に記載したが、当然同様の制御を出力用ループコイルLXにおいても実施することが可能である。
図9は、上記図7及び図8に示す例のように、ループコイルを形成する各軸線体の構成が異なる3つのスイッチ管理テーブル(低精細モード用テーブル、高精細モード用テーブル、通常モード用テーブル)をY軸線部12用(すなわち、入力用ループコイル用)及びX軸線部11用(すなわち、出力用ループコイル用)にそれぞれ設けた場合の処理フローを示す図である。なお、低精細モード用テーブルは、軸線体によって形成される各ループコイル間の間隔が通常モード用テーブルに比べて広く形成される。また、高精細モード用テーブルは、軸線体によって形成される各ループコイル間の間隔が通常モード用テーブルに比べて狭く形成される。
図9によると、まず中央処理ユニット20によって、Y軸線部及びX軸線部に適用するスイッチ管理テーブルとして、低精細モード用テーブル、高精細モード用テーブル、通常モード用テーブルのいずれのテーブルを適用するかが選択される(ST101)。当該選択は、ユーザの操作に応じて又はタッチ操作の状況に基づいて、ユーザ又はアプリケーションによって選択される。一例として、通常モード用テーブルは、待ち受けアプリケーションが実行される場合に選択される。また、低精細モード用テーブルは、電話アプリケーションや画像再生アプリケーション、画像撮影アプリケーションなど、ユーザに対して細かなペンタッチ操作が要求されないアプリケーションが実行される場合に選択される。また、高精細モード用テーブルは、文字入力アプリケーションやお絵かきアプリケーションなど、ユーザに対して細かなペンタッチ操作を要求するアプリケーションが実行される場合に選択される。
中央処理ユニット20によって使用するスイッチ管理テーブルのモードが選択されると、指定位置検出制御部16は、その選択に応じて、低精細モード用テーブル、高精細モード用テーブル、通常モード用テーブルのいずれかのテーブルを参照用にセットする(ST102〜ST104)。そして、指定位置検出制御部16は、セットされたスイッチ管理テーブルに応じて切替信号S10を生成し、駆動信号入力部14及び位置検出信号出力15にそれぞれ送出する(ST105)。
切替信号S10を受信した駆動信号入力部14は、その切替信号S10に基づいて、第1及び第2の信号入力スイッチ51Y、52Yのオン動作を制御して、Y軸線体によって構成される入力用ループコイルLYを切り替える(ST106)。また、切替信号S10を受信した位置検出信号出力部15は、その切替信号S10に基づいて、第3及び第4の信号入力スイッチ61Y、62Yのオン動作を制御して、X軸線体によって構成される出力用ループコイルLXを切り替える(ST107)。
ST106及びST107において形成された入力用ループコイル及び出力用ループコイルを用いて、位置検出信号出力部15は、XY座標形成部のXY座標面上に位置指定具2でなされたペンタッチ操作の座標位置を検出する(ST108)。そして、位置検出信号出力部15は、検出した座標位置に基づいて位置検出出力信号S14を生成し、指定位置検出制御部16に送出する(ST109)。これを受信した指定位置検出制御部16は、受信した検出出力信号S14に基づいて指定位置検出信号S2を中央処理ユニット20に送出し、本処理を終了する。
なお、本実施形態においては、当該処理を所定周期で繰り返す。また、上記の例においては、軸線体によって形成される各ループコイルの間隔が異なる3つのテーブルを用いたが、個々のループコイルを構成する各軸線体の幅や本数等が異なるテーブルを用意することも可能である。このようにループコイルを形成する各軸線体の構成の異なるテーブルを複数用いることで、一時的にペンタッチ操作の検出精度を高めたり、検出速度や検出可能範囲を変更することが可能となる。
また、本実施形態においては、スイッチ管理テーブルを用いて、Y軸線体に接続された第1及び第2の信号入力スイッチ51Y、52Y、X軸線体に接続された第3及び第4の信号入力スイッチ61Y、62Yのオン動作を制御する。しかし、例えば、常に各信号入力スイッチをオンにし、スイッチ管理テーブルに基づいて生成される切替信号S10に基づいて、各スイッチのオフ動作を制御することで、各入力用ループコイル及び出力用ループコイルを形成することが可能である。
<XY座標形成部の構成>
図10は、本実施形態に係るXY座標形成部を構成するY軸線部12の具体的な構造を示す図である。図10によると、Y軸線部12を構成する各Y軸線体は、それぞれ直線状に延長し、互いに等しい間隔で平行に絶縁層部13上に配設されている。そして、各Y軸線体はその一端がセンサ接続引き出し部76を介して第1及び第2の信号入力スイッチ51Y、52Yに接続されている。また、各Y軸線体の他端は短絡され、共通信号ライン57を介して互いに接続されている。
なお、本実施形態においては、表示部30の周縁に対応する絶縁層部13上の位置に、外周電極部75が配置されている。当該外周電極部75は、表示部30やY軸線体に重畳してしまう各種ノイズ成分や静電気を低減する目的で設置されている。本実施形態においては、これに加えて、Y軸線部12を構成するY軸線体の一つとして当該外周電極部75を利用する。すなわち、外周電極部75の一端は、Y軸線体と同様に、センサ接続引き出し部76を介して第1及び第2の信号入力スイッチ51Y、52Yに接続され、Y軸線体の外縁をY軸線体Y1と平行に伸延し、Y軸線体の外縁に到達したところでY軸線体に対して直角の方向に伸延する。そして、当該外周電極部75を、共通信号ライン57として機能させ、各Y軸線体と接続させる。再度Y軸線体の一つとして機能すべく、Y軸線体YMの外縁をY軸線体YMと平行に伸延する。そして、外周電極部75は、センサ接続引き出し部76を介して第1及び第2の信号入力スイッチ51Y、52Yに接続される。
すなわち、本実施形態においては、Y軸線体は、外周電極部75の一部がY軸線体Y1として形成され、それに隣接し各Y軸線体Y2・・・Y(M−1)が配置され、それに隣接して外周電極部75の一部がY軸線体YMとして形成されている。
このように構成することにより、本来であれば、端末装置1の筐体で隠れてXY座標形成部としては利用できなかった外周電極部75をXY座標形成部として利用することが可能となり、端末装置のスペースの有効活用が可能となる。
なお、X軸線部11の構造については特に詳細には言及しないが、各軸線体がY軸線体に対して直交する方向に延長されている点を除いて、同様である。
図11は、従来のY軸線部の、図12は、本実施形態に係るY軸線部を構成するY軸線体の端部の構造を模式的に示す図である。
図11(a)は、従来のY軸線部の端部を模式的に示す図である。図11(b)は、従来のY軸線部の端部の一部断面を模式的に示す図である。図11(a)によると、従来のY軸線部においては、構成する各軸線体77及び78等が線体間リード線81cによって接続されることで、構成する軸線体の組み合わせを固定的に、各ループコイルが形成されている。そして、構成される各ループコイルが互いに重なりあうように配置されている。したがって、図11(b)によると、各ループコイル同士の構造的な干渉を防止するために、線体間リード線81cを絶縁層79の各軸線体が配置された面と逆の面に配置し、当該線体間リード線81cと各軸線体の端部とを層間接続部81a、81bを介して接続することで、ループコイルを形成している。そのため、絶縁層79には、スルーホール80が必須の構成となる。
一方、本実施形態に係るY軸線体においては、その一端が第1及び第2の信号入力スイッチ51Y、52Yに接続されており、入力用ループコイルの形成は、当該信号入力スイッチのオン・オフ動作の制御により行う。したがって、各Y軸線体Y1・・・YMは、その一端が共通信号ライン53及び54に、第1及び第2の信号入力スイッチ51Y、52Yに接続されるように形成すればよい。すなわち、図12に示すように、絶縁層13の一方の面に、全てのY軸線体Y1・・・YMを配置することが可能となる。よって、従来のY軸線体に必要であったスルーホールを有する絶縁層は必要ではない。これにより、絶縁層13は、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリカーボネート(PC)などの安価で柔軟な透明フィルム材料を用いることが可能となる。
以上、本発明の第一の実施形態に係る端末装置1及び位置検出ユニット10によれば、Y軸線部12を構成する複数のY軸線体Y1・・・YMの一端に接続された第1及び第2の信号入力スイッチ51Y、52Yによって、駆動パルス信号S4が入力されるY軸線体、すなわち入力用ループコイルを形成するY軸線体が順次切り替えて選択される。また、X軸線部11を構成する複数のX軸線体X1・・・XNの一端に接続された第3及び第4の信号入力スイッチ61Y、62Yによって、出力用ループコイルを形成するX軸線体が順次切り替えて選択される。このように構成することによって、各ループコイルを形成する軸線体を状況に応じて適宜選択して切り替えることが可能となり、一時的に座標検出精度を高めたり、座標の検出速度や検出可能範囲を変更することが可能となる。
また、場合によっては各ループコイルを形成する軸線体を複数並列に用いることが可能となり、各軸線体を形成する導線に含まれる直流抵抗成分による影響を軽減することができる。
さらに、各ループコイルを形成する軸線体は第1〜第4の信号入力スイッチによって順次切り替えて制御されるので、従来のXY座標検出部にみられるような各ループコイルが物理的に干渉し合うような構成にはならない。したがって、絶縁層13にスルーホールなどの特別な構造を設ける必要がなく、絶縁層13の選択肢を広げることが可能である。
<本発明の第二の実施形態の概要>
本発明の第二の実施形態について説明する。なお、上記第一の実施形態に係る端末装置1及び位置検出ユニット10と同じ機能を果たすものについては、説明を省略する。また、上記第一の実施形態、及び以下で説明する第二の実施形態は、適宜それらの一部又は全部を組み合わせることが可能である。
本発明の第二の実施形態に係る端末装置100を構成する各構成要素は、図13に示すとおり、図2に示す第一の実施形態に係る端末装置1の構成要素と同じである。しかし、後述のとおり、XY座標形成部を構成するX軸線部111及びY軸線部112、指定位置検出制御部116が備えるスイッチ管理テーブルがそれぞれ異なる。したがって、X軸線部111を構成するX軸線体X1・・・XNの選択動作、及びY軸線部112を構成するY軸線体Y1・・・YMの選択動作が異なり、第二の実施形態に係る端末装置100に対して新たな機能を付与する。
すなわち、第二の実施形態に係る端末装置100においては、各Y軸線体Y1・・・YMの一部が電磁誘導方式のための入力用ループコイルの形成に利用されるとともに、残りの一部が静電容量方式のためのY軸電極として利用される。また、同様に、各X軸線体X1・・・XNの一部が電磁誘導方式のための出力用ループコイルの形成に利用されるとともに、残りの一部が静電容量方式のためのX軸電極として利用される。したがって、本実施形態における軸線部111、112を構成する各軸線体は、静電容量方式のY座標系電極又はX座標系電極として用いることが可能となる。
図13は、本発明の第二の実施形態に係る端末装置100の構成を示すブロック図である。図13によると、本実施形態に係る端末装置100は、少なくとも、その構成要素として、位置検出ユニット110と、中央処理ユニット20、表示部30とを含む。
位置検出ユニット110は、表示部30の上面に配置され、Y軸線部112と、X軸線部111と、絶縁層部13とを含む。中央処理ユニット20は、表示部30との間で情報表示信号S1の交換をする。また、中央処理ユニット20は、ユーザが表示部30のXY表示面上の特定位置を、表示部30の表示面にペン形状を有する位置指定具2を接触又は近接させる動作(これを「ペンタッチ動作」と呼ぶ)を行うことによって指定した時に、その指定位置を示す表示位置検出信号S2を指定位置検出制御部116から受信する。さらに、本実施形態に係る端末装置100においては、中央処理ユニット20は、ユーザが表示部30のXY表面上の特定位置を、表示部30の表示面に指先3を接触又は近接させる動作(これを「指タッチ動作」と呼ぶ)を行うことによって指定したときに、その指定位置を示す表示位置検出信号S2を指定位置検出制御部116から受信する。なお、位置検出ユニット110の詳細については後述する。
<位置検出ユニット110>
本実施形態において、位置検出ユニット110は、指定位置検出制御部116と、X軸線部111、Y軸線部112、絶縁層13から構成されるXY座標形成部と、駆動信号出力部114と、位置検出信号出力部115とを含む。
[1.指定位置検出制御部116]
指定位置検出制御部116は、中央処理ユニット20と共同して位置検出ユニット100の動作全体を制御する。より具体的には、指定位置検出制御部116は、切替信号S10を駆動信号入力部114及び位置検出信号出力部115に供給して、駆動信号入力部114に配置された第1の信号入力スイッチ51Y及び第2の信号入力スイッチ52Yのオン・オフ動作と、第3の信号入力スイッチ61X及び第4の信号入力スイッチ62Xのオン・オフ動作を制御する。また、指定位置検出制御部116は、位置検出信号出力部115から指定位置検出信号S14を受信して、中央処理ユニット20に指定位置検出信号S2として提供する。
また、指定位置検出制御部116内には、Y軸線体112を構成するY軸線体Y1・・・TMに接続された第1及び第2の入力信号スイッチ51Y、52Yと、X軸線部11を構成するX軸線体X1・・・XMに接続された第3及び第4の入力信号スイッチ61X、62Xのオン・オフ動作を制御し、電磁誘導方式としてのループコイルの形成に利用される各軸線体又は静電容量方式としてのX軸及びY軸電極として利用される各軸線体を選択するための切替信号S10を生成するスイッチ管理テーブル(図15)を備えている。そして、指定位置検出制御部116は、当該スイッチ管理テーブルに基づいて切替信号S10を生成し、第1及び第2の入力信号スイッチ51Y、52Yと、第3及び第4の入力信号スイッチ61X、62Xの各スイッチのオン・オフ動作を制御する。
[2.X軸線部111及びY軸線部112]
X軸線部111及びY軸線部112は、絶縁層部13とともにXY座標形成部を構成する。当該XY座標形成部のうち、X軸線部111は、図14に示すように、XY座標面のY軸方向に直線状に延長し、かつX軸方向に等しい間隔でたがいに平行に配設されたN本(例えば32本)の直線状のX軸線体X1、X2・・・XNを有する。
ここで、第二の実施形態においては、各X軸線体X1・・・XNのうち、所定のX軸線体X1、X2、X4、X6・・・X(N−1)、XNについては、第一の実施形態と同様に、一端側は第3及び第4の信号入力スイッチ61X、62Xに接続されるとともに、他端側が短絡され、共通信号ライン67を介して各軸線体の他端側に互いに接続されている。一方で、残りの軸線体X3、X5、X7・・・X(N−4)、X(N−2)については、一端側は第3及び第4の信号入力スイッチ61X、62Xに接続されるが、各軸線体の他端側で共通信号ライン67に接続されることなく、互いに独立して形成されている。
すなわち、X軸線体X1・・・XNのうち、X軸線体X1、X2、X4、X6・・・X(N−1)、XNについては、指定位置検出制御部16の制御に応じて、少なくとも二つの軸線体が選択されることにより、電磁誘導方式において利用される出力用ループコイルを形成する。
一方で、X軸線体X1・・・XNのうち、X3、X5、X7・・・X(N−4)、X(N−2)については、指定位置検出制御部16の制御に応じて、静電容量方式において利用される個々のX軸電極を形成する。
これに対してY軸線部112は、XY座標面のX軸方向に直線状に延長し、かつX軸方向に等しい間隔でたがいに平行に配設されたM本(例えば20本)の直線状のY軸線体Y1、Y2・・・YMを有する。
ここで、第二の実施形態においては、各Y軸線体Y1・・・YMのうち、所定のY軸線体Y1、Y2、Y4、Y6・・・Y(M−1)、YMについては、第一の実施形態と同様に、一端側は第1及び第2の信号入力スイッチ51Y、52Yに接続されるとともに、他端側が短絡され、共通信号ライン57を介して各軸線体の他端側に互いに接続されている。一方で、残りの軸線体Y3、Y5、Y7・・・Y(M−4)、Y(M−2)については、一端側は第1及び第2の信号入力スイッチ51X、52Xに接続されるが、各軸線体の他端側で共通信号ライン57に接続されることなく、互いに独立して形成されている。
そして、Y軸線体Y1・・・YMのうち、Y軸線体Y1、Y2、Y4、Y6・・・Y(M−1)、YMについては、指定位置検出制御部16の制御に応じて、少なくとも二つの軸線体が選択されることにより、電磁誘導方式において利用される入力用ループコイルを形成する。
一方で、Y軸線体Y1・・・YMのうち、Y3、Y5、Y7・・・Y(M−4)、Y(M−2)については、指定位置検出制御部16の制御に応じて、静電容量方式において利用される個々のY軸電極を形成する。
このように、絶縁層部13を間に挟んで、XY座標検出部を構成するX軸線体X1、X2・・・XN及びY軸線体Y1、Y2・・・YMは互いに直交するように交互に交差されている。そして、重積されたX軸線部111、及びY軸線部112によって、表示部30の表示面、すなわち保護層部31の操作表示面上のXY座標位置として、X軸線体X1、X2・・・XN及びY軸線体Y1、Y2・・・YMの交点によって座標位置が特定できるようになっている。
より具体的には、指定位置検出制御部116によって電磁誘導方式に基づく制御がなされる場合には、第一の実施形態と同様に指定位置具2がXY座標形成部のXY座標位置を指定したときに、駆動信号入力部114により選択された少なくとも二つのY軸線体によって形成された入力用ループコイルから入力された入力信号を、位置指定具2を介して、位置検出信号出力部115により選択された少なくとも二つのX軸線体によって形成された出力用ループコイルに伝達することにより、位置検出信号出力部115から位置検出信号S14を出力する。
一方で、指定位置検出制御部116によって静電容量方式に基づく制御がなされる場合には、指先3がXY座標形成部のXY座標位置を指定したときに、駆動信号入力部114により選択されたY軸線体及び位置検出信号出力部115が形成する静電界がユーザの指に対応する静電値に変更される。この静電値の変化を位置検出信号出力部115によって検出することにより指定位置検出信号S14を生成し、位置検出信号出力部115から当該指定位置検出信号S14を出力する。
[3.駆動信号入力部114]
駆動信号入力部114は、Y軸線部112を構成する複数のY軸線体の一端側に設けられ、その複数のY軸線体の一端側に、駆動信号入力部114で生成した駆動パルス信号S4を各Y軸線体に入力する。
具体的には、駆動信号入力部114は、第1の信号入力スイッチ51Y、第2の信号入力スイッチ52Y、各第1の信号入力スイッチ51Yが接続された共通信号ライン53、各第2の信号入力スイッチが接続された共通信号ライン54、制御信号S6に基づいて発生させられた駆動パルス信号S4を矩形波に変形して共通信号ライン53に供給するためのパルス発生回路55、インバータ56、増幅器58、切り替えスイッチST1、ST2を含む。
第1の信号入力スイッチ51Yは、Y軸線体Y1・・・Y(M−1)、YMの一端に各Y軸線体に対応して接続されている。そして、共通信号ライン53を通じて、制御信号S6に基づいて入力駆動パルス発生回路55において発生され、インバータ56及び増幅器58を介して矩形波に変形された駆動パルス信号S4を受信し、各Y軸線体に駆動パルス信号S4を供給する。すなわち、第1の信号入力スイッチ51Yは、Y軸線体Y1・・・YYMの中から、駆動パルス信号S4が入力される1又は複数のY軸線体を選択する第1の選択部として機能する。
なお、本実施形態においては、Y軸線体Y1・・・YMのうち、Y軸線体Y1、Y2、Y4、Y6・・・Y(M−1)、YMが電磁誘導方式の入力用ループコイルを形成するY軸線体として利用される。一方で、上記以外のY軸線体、すなわち、Y軸線体Y3、Y5、Y7・・・Y(M−4)、Y(M−2)については、静電容量方式のY軸電極として利用される。したがって、電磁誘導方式の入力用ループコイルを形成するY軸線体Y1、Y2、Y4、Y6・・・Y(M−1)、YMに対応する各第1の信号入力スイッチ51Yと、静電容量方式のY軸電極として利用されるY軸線体Y3、Y5、Y7・・・Y(M−4)、Y(M−2)に対応する各第1の信号入力スイッチ51Yは、ともに所定周期で順次オン動作される。
第2の信号入力スイッチ52Yの一端は、第1の信号入力スイッチ51Yの後段であって、Y軸線体Y1、Y2・・・Y(M−2)、Y(M−1)、YMの一端に各Y軸線体に対応して接続されている。そして第2の信号入力スイッチ52Yの他端は、共通信号ライン54を介して、接地に接続されている。すなわち、第2の信号入力スイッチ52Yは、対応する各Y軸線体の一端と接地との間に、各Y軸線体に対応して設けられている。そして、第2の信号入力スイッチ52Yは、当該第2の信号入力スイッチ52Yをオン動作することによって、第1の信号入力スイッチ51Yによって選択されたY軸線体に接続され、第1の信号入力スイッチ51Yによって選択されたこのY軸線体とともに入力用ループコイルを形成する第2の選択部として機能する。
なお、本実施形態においては、Y軸線体Y1・・・YMのうち、Y軸線体Y1、Y2、Y4、Y6・・・Y(M−1)、YMが電磁誘導方式の入力用ループコイルを形成するY軸線体として利用される。一方で、上記以外のY軸線体、すなわち、Y軸線体Y3、Y5、Y7・・・Y(M−4)、Y(M−2)については、静電容量方式のY軸電極として利用される。したがって、電磁誘導方式の入力用ループコイルとして利用されるY軸線体Y1、Y2、Y4、Y6・・・Y(M−1)、YMに対応する第2の信号入力スイッチ52Yは所定周期で順次オン動作されるが、Y軸線体Y3、Y5、Y7・・・Y(M−4)、Y(M−2)に対応する第2の信号入力スイッチ52Yについては、常にオフとなっている。
すなわち、入力用ループコイルとして利用されるY軸線体Y1、Y2、Y4、Y6・・・Y(M−1)、YMに対応する各第1及び第2の信号入力スイッチ51Y、52Yは、ともに所定周期で順次オン動作される。一方で、Y軸電極として利用されるY軸線体Y3、Y5、Y7・・・Y(M−4)、Y(M−2)に対応する各第1の信号入力スイッチ51Yについては所定周期で順次オン動作されるが、第2の信号入力スイッチ52Yについては常のオフとなっている。
[4.位置検出信号出力部115]
位置検出信号出力部は、X軸線部111を構成する複数のX軸線体の一端側に設けられ、位置指定具2又は指先3がXY座標形成部のXY座標位置を指定したときに、指定した座標位置に対応する位置検出信号を出力する。
具体的には、位置検出出力部115は、第一の実施形態に係る位置検出出力部15と同様に、第3の信号入力スイッチ61X、第4の信号入力スイッチ62X、各第3の信号入力スイッチ61Xが接続された共通信号ライン63、各第2の信号入力スイッチ62Xが接続された共通信号ライン64、切り替えスイッチST3、差動増幅回路構成の電磁誘導信号出力回路66を含む。さらに本実施形態に係る位置検出出力部115は、切り替えスイッチST4〜ST7、静電容量信号出力回路161を含む。
第3の信号入力スイッチ61Xは、X軸線体X1・・・XNの一端に各X軸線体に対応して接続されている。そして、共通信号ライン63を通じて、切り替えスイッチST3を介して差動増幅回路構成の電磁誘導信号出力回路66の非反転入力端に接続されている。すなわち、第3の信号入力スイッチ61Xは、各X軸線体の一端側に接続され、出力用ループコイルを形成するX軸線体を選択する。
なお、本実施形態においては、X軸線体X1・・・XNのうち、X軸線体X1、X2、X4、X6・・・X(N−1)、XNが電磁誘導方式の入力用ループコイルを形成するX軸線体として利用される。一方で、上記以外のX軸線体、すなわち、X軸線体X3、X5、X7・・・X(N−4)、X(N−2)については、静電容量方式のX軸電極として利用される。電磁誘導方式の出力用ループコイルを形成するX軸線体X1、X2、X4、X6・・・X(N−1)、XNに対応する各第3の信号入力スイッチ61Xと、静電容量方式のX軸電極として利用されるX軸線体X3、X5、X7・・・X(N−4)、X(N−2)に対応する各第3の信号入力スイッチ61Yは、ともに所定周期で順次オン動作される。
第4の信号入力スイッチ62Xの一端は、第3の信号入力スイッチ61Xの』後段であって、X軸線体X1、X2・・・X(N−2)、X(N−1)、XNの一端に各X軸線体に対応して接続されている。そして、第4の信号入力スイッチ62Xの他端は、共通信号ライン64を介して、電磁誘導信号出力回路66の反転入力端に接地と共に接続されている。すなわち、第4の信号入力スイッチ62Xは、各X軸線体の一端側に接続され、第3の信号入力スイッチ61Xにより選択されたX軸線体と共に、出力用ループコイルを形成するX軸線体を選択する。
すなわち、第3の信号入力スイッチ61X及び第4の信号入力スイッチ62Xは、入力用ループコイルを形成する少なくとも二つのX軸線体を選択するX軸線体選択部として機能する。
なお、本実施形態においては、X軸線体X1・・・XNのうち、X軸線体X1、X2、X4、X6・・・X(N−1)、XNが電磁誘導方式の入力用ループコイルを形成するX軸線体として利用される。一方で、上記以外のX軸線体、すなわち、X軸線体X3、X5、X7・・・X(N−4)、X(N−2)については、静電容量方式のX軸電極として利用される。したがって、電磁誘導方式の出力用ループコイルとして利用されるX軸線体X1、X2、X4、X6・・・X(N−1)、XNに対応する第4の信号入力スイッチ62Xは所定周期で順次オン動作されるが、X軸線体X3、X5、X7・・・X(N−4)、X(N−2)に対応する第4の信号入力スイッチ62Xについては、常にオフとなっている。
すなわち、出力用ループコイルとして利用されるX軸線体X1、X2、X4、X6・・・X(N−1)、XNに対応する各第3及び第4の信号入力スイッチ61X、62Xは、ともに所定周期で順次オン動作される。一方で、X軸電極として利用されるX軸線体X3、X5、X7・・・X(N−4)、X(N−2)に対応する各第3の信号入力スイッチ61Xについては所定周期で順次オン動作されるが、第4の信号入力スイッチ62Xについては常のオフとなっている。
<位置検出ユニット110における動作>
図15及び図16は、指定位置検出制御部116内に設けられたスイッチ管理テーブルを示す概念図である。図15に示すテーブルは、特に、Y軸線部112を構成するY軸線体Y1・・・YMのうちどのY軸線体を電磁誘導方式における入力用ループコイル形成のために用いるか又は静電容量方式のY軸電極として用いるか、すなわち、各Y軸線体62Xの一端に接続された第1の信号入力スイッチ51Y及び第2の信号入力スイッチ52Yのオン・オフ動作を制御するためのものである。指定位置検出制御部116は当該テーブルに基づいて切替信号S10を生成し、それを受けた駆動信号入力部114は各信号入力スイッチ51Y、52Yを制御して、複数のY軸線体の組み合わせによって電磁誘導方式における入力用ループコイルLY1・・・LYKを形成するとともに、静電容量方式におけるY軸電極を形成する。
また、図16に示すテーブルは、特に、X軸線部111を構成する各X軸線体X1・・・XNのうちどのX軸線体を電磁誘導方式における出力用ループコイル形成のために用いるか又は静電容量方式のX軸電極として用いるか、すなわち、各X軸線体62Xの一端に接続された第3の信号入力スイッチ61X及び第4の信号入力スイッチ62Xのオン・オフ動作を制御するためのものである。指定位置検出制御部116は当該テーブルに基づいて切替信号S10を生成し、それを受けた位置検出信号出力部115は各信号入力スイッチ61X、62Xを制御して、複数のY軸線体の組み合わせによって電磁誘導方式における出力用ループコイルLX1・・・LXLを形成するとともに、静電容量方式におけるX軸電極を形成する。
図15の例によると、縦軸方向にY軸線部112を構成する17本のY軸線体が示され、各Y軸線体によって形成される入力用ループコイル番号(LY1〜LYK:図4の例においてはLY4)が示されている。そして、図中の「a」が付された1又は複数のY軸線体に対応して配置された第1の信号入力スイッチ51Yが指定位置検出制御部116から受信した切替信号S10に基づいてオン動作する。また、それと同時に図中の「b」が付された1又は複数のY軸線体に対応して配置された第2の信号入力スイッチ52Yが指定位置検出制御部116から受信した切替信号S10に基づいてオン動作する。
図17は、図15に示すテーブルに基づいて生成された切替信号S10によって第1及び第2の信号入力スイッチ51Y、52Yがオン動作した結果形成される入力用ループコイルを概念的に示す図である。図15のテーブルの入力用ループコイル番号LY1を参照すると、Y軸線体Y1及びY2に「a」が付され、このY軸線体Y1に対応する第1の信号入力スイッチ51Y1及ぶ51Y2がオン動作される。また、Y軸線体Y6及びY8に「b」が付され、このY軸線体Y6及びY8に対応する第2の信号入力スイッチ52Y6及び52Y8がオン動作される。これによって、図17に示すとおり、Y軸線体Y1及びY軸線体Y2と、Y軸線体Y6及びY8とから構成される入力用ループコイルLY1が形成される。そして、以下同様にLY2、LY3、LY4が順次形成される。
なお、図15を参照すると、Y軸線体Y3、Y5、Y7、Y9、Y11、Y13、Y15は「a」及び「b」のいずれの符号も付されていない。すなわち、これらのY軸線体については静電容量方式のY軸電極として機能することが示されており、必要に応じて用意する静電容量方式のY軸電極を制御するためのスイッチ管理テーブルを参照して、順次第1の入力スイッチ51Yが順次切り替えられる。また、上記Y軸線体に対応して設けられる第2の信号入力スイッチ52Y3、52Y5、52Y7、52Y9、52Y11、52Y13、52Y15はオフとなっている。
また、図16の例によると、縦軸方向にX軸線部11を構成する21本のX軸線体が示され、各X軸線体によって形成される出力用ループコイル番号74(LX1・・・LXL)が示されている。そして、図中の「a」が付された1又は複数のX軸線体に対応して配置された第3の信号入力スイッチ61Xが指定位置検出制御部116から受信した切替信号S10に基づいてオン動作する。また、それと同時に図中の「b」が付された1又は複数のX軸線体に対応して配置された第4の信号入力スイッチ62Xが指定位置検出制御部116から受信した切替信号S10に基づいてオン動作する。
図17は、図16に示すテーブルに基づいて生成された切替信号S10によって第3及び第4の信号入力スイッチ61X、62Xがオン動作した結果形成される出力用ループコイルを概念的に示す図である。図16のテーブルの出力用ループコイル番号LX1を参照すると、X軸線体X1及びX2に「a」が付され、このX軸線体X1及びX2に対応する第3の信号入力スイッチ61X1及び61X2がオン動作される。また、X軸線体X6及びX8に「b」が付され、このX軸線体X6及びX8に対応する第4の信号入力スイッチ62X6及び62X8がオン動作される。これによって、図17に示すとおり、X軸線体X1及びX2と、X軸線体X6及びX8から構成される出力用ループコイルLX1が形成される。そして、以下同様にLX2、LX3、LX4、LX5が順次形成される。
なお、図16を参照すると、X軸線体X3、X5、X7、X9、X11、X13、X15、X17、X19は「a」及び「b」のいずれの符号も付されていない。すなわち、これらのX軸線体については静電容量方式のX軸電極として機能することが示されており、必要に応じて用意する静電容量方式のX軸電極を制御するためのスイッチ管理テーブルを参照して、順次第3の入力スイッチ61Xが順次切り替えられる。また、上記X軸線体に対応して設けられる第4の信号入力スイッチ62X3、62X5、62X7、62X9、62X11、62X13、62X15、62X17、62X19はオフとなっている。
本実施形態においては、図17に示すとおり、駆動信号入力部114は、基準検出周期で順次、第1及び第2の信号入力スイッチをオン動作させ、これにより入力用ループコイルLY1、LY2・・・LYKに順次駆動パルス信号、すなわち駆動入力パルス電流を流すことにより誘導電磁界をY軸線部112に発生させる。この状態において、ユーザは、ペン型の位置指定具2を、XY座標形成部のXY座標面上にペンタッチ操作をすることにより座標位置を指定する。
この時、位置指定具2は誘導コイル及び共振コンデンサでなる共振回路を有し、ユーザがペンタッチ操作した位置にある入力用ループコイルLY1・・・LYKによって発生された電磁界によって誘導コイル及び共振コンデンサに同調共振電流を生起させる。そして、当該同調共振電流に基づいて誘導コイルに発生する誘導電磁界に基づいてペンタッチ操作した位置にある出力用ループコイルLX1・・・LXLに誘導電圧を誘導させる。
そして、位置検出信号出力部115は、第3及び第4の信号入力スイッチ61X、62Xにより形成された出力用ループコイルLX1・・・LXLで誘導された誘導電圧に基づく検出電圧を電磁誘導信号出力回路66に受けて、これを指定位置検出出力信号S12として出力する。そして出力された指定位置検出出力信号S12は、同期検波回路を介して位置検出出力信号S14として指定位置検出制御部116に送出される。
一方、本実施形態においては、各軸線体のうちの一部の軸線体については、図18に示すとおり、静電容量方式のY軸電極及びX軸電極として機能する。すなわち、静電容量方式のY軸電極として機能するY軸線体Y3、Y5・・・Y15と、X軸電極として機能するX軸線体X3、X5・・・X19は、図18に示すとおり、互いに直交するXY座標系(Xn,Ym)を形成している。これにより、上記Y軸線体及びX軸線体の交差位置を中心として、浮遊静電容量による静電界を形成している。
この静電界は、XY座標系の各格子空間において、一つの交点の座標(Xn,Ym)を中心として、互いに対抗するように隣り合う2本のX軸線体X(n−1)及びX(n+1)並びに2本のY軸線体Y(m−1)及びY(m+1)間に形成される浮遊静電容量CZがXY座標系にほぼ均一に生じる。
このXY座標系の静電界において、ユーザが指先3によって所定の位置座標(Xn,Ym)をタッチすると、その指定位置とその周囲にあるX軸線体X(n−1)、Xn、X(n+1)及びY軸線体Y(m−1)、Ym、Y(m+1)との間の浮遊容量値の合計容量値が分布される。
この応対において、Y軸線Y3、Y5・・・Y15に駆動パルス信号S4が入力されると、当該浮遊容量値に対する電圧出力がX軸線に伝達される。
これにより、駆動信号入力部14の第1の信号入力スイッチ51Y3、51Y5・・・51Y15を順次オン動作させたとき、位置検出信号出力部15の信号入力スイッチ61X3、61X5・・・61X19のオン動作時に検出出力が得られ、座標(Xn,Xm)位置が指先3によってタッチ操作された際の静電容量検出信号S13として静電容量信号出力回路161から出力され、同期検波回路を介して位置検出出力信号S14として指定位置検出制御部16に送出される。
なお、特に図示しないが、本実施形態においても、第一の実施形態と同様に、各ループコイルを形成する各軸線体の構成や、静電容量方式のX、Y軸電極として機能する各軸線体の構成が異なるテーブルを複数用意することで、一時的にペンタッチ操作や指タッチ操作の検出精度を高めたり、検出速度や検出可能範囲を変更することが可能である。
<XY座標形成部の構成>
図19は、本実施形態に係るXY座標形成部を構成するY軸線部112の具体的な構造を示す図である。図19によると、Y軸線部112を構成する各Y軸線体Y1・・・YMは、直線状に延長し、互いに等しい間隔で平行に絶縁層部13上に配設されている。そして、各Y軸線体Y1・・・YMのうち、Y1、Y2、Y4・・・Y(M−1)、YMはその一端がセンサ接続引き出し部76を介して第1及び第2の信号入力スイッチ51Y、52Yに接続されている。また、各Y軸線体Y1・・・YMの他端はそれぞれ短絡され、共通信号ライン57を介して互いに接続されている。
一方、各Y軸線体Y1・・・YMのうち、残りのY軸線体、すなわち、Y軸線体Y3、Y5・・・Y(M−4)、Y(M−2)は、その一端がセンサ接続引き出し部76を介して第1及び第2の信号入力スイッチ51Y、52Yに接続されているが、他端は共通信号ライン57に接続されることなく、互いに独立した軸線体となっている。
なお、本実施形態においても、第一の実施形態と同様に、外周電極部75をY軸線体として利用することが可能である。したがって、図19に示す例においては、外周電極の一部がY軸線体Y1及びY軸線体YM、さらには共通信号ライン57として機能する。
また、本実施形態においては、Y軸線部112を構成するY軸線体のうち一部は電磁誘導方式の入力用ループコイルを形成するために利用され、残りの一部は静電容量方式のY軸電極として利用される。したがって、各Y軸線体は長手方向171に沿った2つの長辺と、短手方向172に沿い第1及び第2の信号入力スイッチ51Y、52Y又は共通信号ライン57に接続される2つの短辺とから構成される点は共通するが、本実施形態においては、2つの長辺は、それぞれ、周期的に形成された凹部173を有する。これによって、各Y軸線体は、ひし形部又はダイヤモンド型部174が複数個連続して接続されたパターンを形成する。
図20は、本実施形態に係るXY座標形成部を構成するY軸線部112の一部を拡大した図である。図20によると、外周電極部75がY軸線体Y1として、すなわち、ループコイルを形成する電磁誘導電極として利用されている。そして、同じくループコイルを形成する電磁誘導電極として機能するY軸線体Y2、静電容量方式のY軸電極として機能するY3、ループコイルを形成する電磁誘導電極として機能するY軸線体Y4、静電容量方式のY軸電極として機能するY5、ループコイルを形成する電磁誘導電極として機能するY軸線体Y6、静電容量方式のY軸電極として機能するY7が互いに平行にX軸線方向に並んで配置されている。また、外周電極部75を除いて、各Y軸線体は、ループコイルを形成する電磁誘導電極として機能するY軸線体と、静電容量方式のY軸電極として機能するY軸線体とが交互に配置されている。
図20に示す図においては、各電極を構成する長辺が有する凹部の形状を図19に示すY軸線体とは異なる形状、大きさで形成している。すなわち、図20に示す図のように、各Y軸線体が鋭角、直角、又は鈍角のエッジ部175を有し、当該向きの異なるエッジ部175が交互に連続した波形状に形成されている。
なお、X軸線部111の構造については特に詳細には言及しないが、各軸線体がY軸線体に対して直交する方向に延長されている点を除いて、同様である。
図21(a)は、図19及び図20に示すY軸線部112に対して、図示しないX軸線部111とを重畳させた場合の各軸線パターンを示す図である。上記のとおり、Y軸線部112を構成する各Y軸線体に対して、X軸線部111を構成する各X軸線体が直交するように構成されている。また、Y軸線部112と同様に、X軸線部111も外周電極176を除いて、ループコイルを形成する電磁誘導電極として機能するX軸線体と静電容量方式のX軸電極として機能するX軸線体とが交互に配置されている。
図21(a)によると、Y軸線体部112の静電容量電極とX軸線体部の静電容量電極とが上下方向において互いに隣接する領域177等が存在する。この互いに隣接する領域177等を中心として浮遊静電容量による静電界が形成される。図21(a)の例においては、領域177は、領域177(a)及び177(b)の2か所に分離した形状をしており、当該領域177(a)及び177(b)を中心に浮遊静電容量による静電界が形成されている。
なお、本実施形態においては、X軸線部111とY軸線部112とが上下方向において隣接する領域117等の形状も図21(a)に示すような2か所に分離した形状について説明したが、当然当該形状には限られない。一例としては、略I字状(直線状)の形状を採るようにしても良い。
以上、本発明の第二の実施形態に係る端末装置100及び位置検出ユニット110においても、第一の実施形態により得られる効果と同様の効果を得ることが可能となる。さらに、第二の実施形態に係る端末装置100及び位置検出ユニット110においては、電磁誘導方式のループコイルとして機能する各軸線体と静電容量方式の各軸電極として機能する各軸線体とが交互に配置されていることにより、これら二つの検出方式を用いたタッチペン操作及び指タッチ操作のいずれもをも検出することが可能となる。
<本発明の第三の実施形態の概要>
本発明の第三の実施形態について説明する。なお、上記第一及び第二の実施形態に係る端末装置及び位置検出ユニットと同じ機能を果たすものについては、説明を省略する。また、上記第一及び第二の実施形態、及び以下で説明する第三の実施形態は、適宜それらの一部又は全部を組み合わせることが可能である。
本発明の第三の実施形態に係る端末装置200を構成する各構成要素は、図22に示すとおり、図2に示す第一の実施形態に係る端末装置1の構成要素と同じである。しかし、後述のとおり、駆動信号入力部214及び位置検出信号出力部215の構成、指定位置検出制御部216が備えるスイッチ管理テーブルがそれぞれ異なる。したがって、X軸線部211を構成するX軸線体X1・・・XNの選択動作、及びY軸線部212を構成するY軸線体Y1・・・YMの選択動作が異なり、第三の実施形態に係る端末装置200に対して新たな機能を付与する。
すなわち、第三の実施形態に係る端末装置200においては、各Y軸線体Y1・・・YMが電磁誘導方式のための入力用ループコイルの形成に利用されるとともに、切り替えに応じて静電容量方式のためのY軸電極として利用される。また、同様に、各X軸線体X1・・・XNが電磁誘導方式のための出力用ループコイルの形成に利用されるとともに、切り替えに応じて静電容量方式のためのX軸電極として利用される。したがって、第一の実施形態に加えて、切り替えに応じて静電容量方式のY座標系電極又はX座標系電極として用いることが可能となる。
図22は、本発明の第三の実施形態に係る端末装置200の構成を示すブロック図である。図22によると、本実施形態に係る端末装置200は、少なくとも、その構成要素として、位置検出ユニット210と、中央処理ユニット20、表示部30とを含む。
中央処理ユニット20は、ユーザが表示部30のXY表示面上の特定位置を、表示部30の表示面にペン形状を有する位置指定具2を接触又は近接させるペンタッチ動作を行うことによって指定した時に、その指定位置を示す表示位置検出信号S2を指定位置検出制御部216から受信する。さらに、本実施形態に係る端末装置200においては、中央処理ユニット20は、ユーザが表示部30のXY表面上の特定位置を、表示部30の表示面に指先3を接触又は近接させる指タッチ動作を行うことによって指定したときに、その指定位置を示す表示位置検出信号S2を指定位置検出制御部216から受信する。なお、位置検出ユニット210の詳細については後述する。
<位置検出ユニット210>
本実施形態において、位置検出ユニット210は、指定位置検出制御部216と、X軸線部211、Y軸線部212、絶縁層13から構成されるXY座標形成部と、駆動信号出力部214と、位置検出信号出力部215とを含む。
[1.指定位置検出制御部216]
指定位置検出制御部216内には、Y軸線体12を構成するY軸線体61Yに接続された第1及び第2の入力信号スイッチ51Y、52Yと、X軸線部11を構成するX軸線体62Xに接続された第3及び第4の入力信号スイッチ61X、62Xのオン・オフ動作を制御し、電磁誘導方式としてのループコイルの形成に利用される各軸線体又は静電容量方式としてのX軸及びY軸電極として利用される各軸線体を選択するための切替信号S10を生成するスイッチ管理テーブル(図15)を備えている。そして、指定位置検出制御部116は、当該スイッチ管理テーブルに基づいて切替信号S10を生成し、第1及び第2の入力信号スイッチ51Y、52Yと、第3及び第4の入力信号スイッチ61X、62Xの各スイッチのオン・オフ動作を制御する。
また、指定位置検出制御部216は、中央処理ユニット20から位置検出ユニット210を電磁誘導方式による位置検出(電磁誘導モード)を行うか、静電容量方式による位置検出(静電容量モード)を行うかを選択するモード選択信号S3を受信する。そして、それに基づいて、駆動信号入力部214に設けられたY軸線モード切替部251内に、各Y軸線体に対応して設けられたY軸線モード切替スイッチ251Y1・・・251YMと、位置検出信号出力部215に設けられたX軸線モード切替部262内に、各X軸線体に対応して設けられたX軸線モード切替スイッチ262X1・・・262XNとを制御するためのモード選択信号S5を駆動信号入力部214及び位置検出信号出力部215に送出する。
なお、上記以外については、第一及び第二の実施形態において説明した指定位置検出制御部の機能・構成と同様である。
[2.X軸線部211及びY軸線部212]
X軸線部211及びY軸線部212は、他の実施形態と同様に、図23に示すとおり、それぞれN本及びM本の軸線体から構成され、互いに直交するように配置されている。一方、本実施形態においては、X軸線体を構成する各X軸線体X1・・・XNの第3及び第4の信号入力スイッチ61X、62Xに接続されていない他端側がX軸線モード切替スイッチ262X1・・・262XNに接続されている。また、同様に、Y軸線体を構成する各Y軸線体Y1・・・YMの第1及び第2の信号入力スイッチ51Y、52Yに接続されていない他端側がY軸線モード切替スイッチ251Y1・・・251YMに接続されている。
すなわち、例えばY軸線体Y1・・・YMの他端側に接続されたY軸線モード切替スイッチがオン動作した場合は、電磁誘導モードとして位置検出ユニット210を機能させる。また、Y軸線体Y1・・・YMの他端側に接続されたY軸線モード切替スイッチがオン動作していない場合は、静電容量モードとして位置検出ユニット210を機能させる。
[3.駆動信号入力部214]
駆動信号入力部214は、Y軸線部212を構成する複数のY軸線体の一端側に設けられ、その複数のY軸線体の一端側に、駆動信号入力部114で生成した駆動パルス信号S4を入力する。
具体的には、駆動信号入力部214は、第1及び第2の実施形態に係る駆動信号入力部が備える構成要素と機能に加えて、Y軸線モード切替部251を有する。当該Y軸線モード切替部251は、各Y軸線体Y1・・・YMに対応して、Y軸線体Y1・・・YMの他端側に、すなわち第1及び第2の信号入力スイッチ51Y、52Yが接続される側の反対側に接続されるY軸線モード切替スイッチ251Y1・・・251YMを含む。
駆動信号入力部214は指定位置検出制御部216から受信したモード選択信号S5に基づいて、Y軸線モード切替部251を構成する各Y軸線モード切替スイッチ251Y1・・・251YMのオン動作を制御する。
具体的には、モード選択信号S5によって、電磁誘導モードが指定されている場合には、各Y軸線モード切替スイッチ251Y1・・・251YMをオンにし、各Y軸線体Y1・・・YMの他端側が互いに接続されるようにする。一方、モード選択信号S5によって、静電容量モードが指定されている場合には、各Y軸線モード切替スイッチ251Y1・・・251YMをオフにし、各軸線体Y1・・・YMの他端側が互いに接続されることなく、独立して配置されるようにする。
[4.位置検出信号出力部215]
位置検出信号出力部215は、X軸線部211を構成する複数のX軸線体の一端側に設けられ、位置指定具2又は指先3がXY座標形成部のXY座標位置を指定したときに、指定した座標位置に対応する位置検出信号を出力する。
具体的には、位置検出信号出力部215は、第1及び第2の実施形態に係る位置検出信号出力部が備える構成要素と機能に加えて、X軸線モード切替部262を有する。当該X軸線モード切替部262は、各X軸線体X1・・・XNに対応して、X軸線体X1・・・XNの他端側に、すなわち第1及び第2の信号入力スイッチ61X、62Xが接続される側の反対側に接続されるX軸線モード切替スイッチ262X1・・・262XNを含む。
位置検出信号出力部215は、指定位置検出制御部216から受信したモード選択信号S5に基づいて、X軸線モード切替部262を構成する各X軸線モード切替スイッチ252X1・・・262XNのオン動作を制御する。
具体的には、モード選択信号S5によって、電磁誘導モードが指定されている場合には、各X軸線モード切替スイッチ262X1・・・262XNをオンにし、各X軸線体X1・・・XNの他端側が互いに接続されるようにする。一方、モード選択信号S5によって、静電容量モードが指定されている場合には、各X軸線モード切替スイッチ262X1・・・262XNをオフにし、各軸線体X1・・・XNの他端側が互いに接続されることなく、独立して配置されるようにする。
<位置検出ユニット210における動作>
上記のとおり、本実施形態における位置検出ユニット210は、電磁誘導モードと静電容量モードの二つのモードをモード選択信号S5に基づいて切り替えて使用することが可能である。
[1.電磁誘導モード]
指定位置検出制御部216は中央処理ユニット20からモード選択信号S3を受信する。なお、中央処理ユニット20は、端末装置200において実行中のアプリケーションの種類などに応じていずれのモードを選択するかを決定し、それに対応するモード選択信号S3を生成する。これを受けた指定位置検出制御部216は、駆動信号入力部214及び位置検出信号出力部215に対してモード選択信号S5を送出する。
まず、モード選択信号S5を受信した駆動信号入力部214は、当該駆動信号入力部214にあるY軸線モード切替部251に配置されたY軸線モード切替スイッチ251Y1・・・251YMのオン動作を制御する。具体的には、中央処理ユニットによって電磁誘導モードが選択されているので、Y軸線モード切替スイッチ251Y1・・・251YMはそれぞれオンにされる。すると、当該Y軸線モード切替スイッチ251・・・251YMを介して、各Y軸線Y1・・・YMの他端側が接続される。
次に、指定位置検出制御部216は、中央処理ユニット20によって生成されたモード選択信号S3に基づいて、利用するY軸線体を決定するためのスイッチ管理テーブルを選択する。この例においては、現在電磁誘導モードが選択されているので、電磁誘導モード用に用意されたスイッチ管理テーブルを選択する。そして、指定位置検出制御部216は、スイッチ管理テーブルを参照して、切替信号S10を生成する。当該切替信号S10に基づいて、駆動信号入力部14に配置された第1及び第2の信号入力スイッチ51Y、52Yのオン動作を制御することで、入力用ループコイルの形成を制御する。
また、同様に、指定位置検出制御部216は、上記スイッチ管理テーブルに基づいて生成された切替信号S10に基づいて、位置検出信号出力部215に配置された第3及び第4の信号入力スイッチ61X、62Xのオン動作を制御することで、出力用ループコイルの形成を制御する。
なお、電磁誘導モードにおける上記スイッチ管理テーブルの構成や、形成した各ループコイルによって位置検出出力信号S14を生成するまでの処理については、第1実施形態と同様に行われる。
[2.静電容量モード]
指定位置検出制御部216は中央処理ユニット20からモード選択信号S3を受信する。なお、中央処理ユニット20は、端末装置200において実行中のアプリケーションの種類などに応じていずれのモードを選択するかを決定し、それに対応するモード選択信号S3を生成する。これを受けた指定位置検出制御部216は、駆動信号入力部214及び位置検出信号出力部215に対してモード選択信号S5を送出する。
まず、モード選択信号S5を受信した駆動信号入力部214は、当該駆動信号入力部214にあるY軸線モード切替部251に配置されたY軸線モード切替スイッチ251Y1・・・251YMをオフにする。具体的には、中央処理ユニットによって静電容量モードが選択されているので、Y軸線モード切替スイッチ251Y1・・・251YMはそれぞれオフにされる。これにより、各Y軸線体Y1・・・YMの他端部は互いに接続されることがなくなり、それぞれ独立した軸線体を形成する。
次に、指定位置検出制御部216は、中央処理ユニット20によって生成されたモード選択信号S3に基づいて、静電容量モードにおいて利用するY軸線体を決定するためのスイッチ管理テーブルを選択する。この例においては、現在静電容量モードが選択されているので、静電容量モード用に用意されたスイッチ管理テーブルを選択する。そして、指定位置検出制御部216は、スイッチ管理テーブルを参照して、切替信号S10を生成する。当該切替信号S10に基づいて、駆動信号入力部14に配置された第1の信号入力スイッチ51Yを順次オン動作することにより、駆動パルス信号(電圧)が入力されるY軸線体を順次切り替える。なお、静電容量モードにおいては、第2の信号入力スイッチ52Yは常にオフの状態にされている。
また、同様に、モード選択信号S5を受信した位置検出信号出力部215は、当該位置検出信号出力部215にあるX軸線モード切替部262に配置されたX軸線モード切替スイッチ262X1・・・262XNをオフにする。具体的には、中央処理ユニットによって静電容量モードが選択されているので、X軸線モード切替スイッチ262X1・・・262XNはそれぞれオフにされる。これにより、各X軸線体X1・・・XNの他端部は互いに接続されることがなくなり、それぞれ独立した軸線体を形成する。
次に、指定位置検出制御部216は、中央処理ユニット20によって生成されたモード選択信号S3に基づいて、静電容量モードにおいて利用するX軸線体を決定するためのスイッチ管理テーブルを選択する。この例においては、現在静電容量モードが選択されているので、静電容量モード用に用意されたスイッチ管理テーブルを選択する。そして、指定位置検出制御部216は、スイッチ管理テーブルを参照して、切替信号S10を生成する。当該切替信号S10に基づいて、第3の信号入力スイッチ61Xを順次オン動作させることで検出出力が得られ、指定位置検出信号S14を生成する。
なお、静電容量モードにおける指定位置検出信号S14の生成までの処理については、第二の実施形態における処理と同様である。また、静電容量モード用のスイッチ管理テーブルについては特に図示はしていないが、第1及び第3の信号入力スイッチ51Y、61Xをオン動作させるタイミングが各Y軸線体及び各X軸線体ごとに対応付けられて規定されている。
図24は、静電容量モードにおいて各軸線体がY軸電極及びX軸電極として機能する場合の例を示す。図24においては、全ての軸線体がY軸電極及びX軸電極として利用されている。したがって、Y軸線体及びX軸線体の交差位置を中心として、浮遊静電容量による静電界を形成している。
すなわち、Y軸線Y1・・・YMに対して駆動パルス信号(電圧)S4が入力されると、当該浮遊静電容量値に対する電圧出力がX軸線に伝達される。このとき、ユーザの指先3がXY座標面に接触または近接することで変化する電圧に基づいて検出出力が得られ接触又は近接した座標(Xn、Ym)を特定する。
<XY座標形成部の構成>
図25は、本実施形態に係るXY座標形成部を構成するY軸線部212の具体的な構造を示す図である。図25によると、X軸線部212を構成する各Y軸線体Y1・・・YMは、直線状に延長し、互いに等しい間隔で平行に絶縁層部13上に配設されている。そして、各Y軸線体Y1・・・YMはその一端がセンサ接続引き出し部76を介して第1及び第2の信号入力スイッチ51Y、52Yに接続されている。また、他端は、センサ接続引き出し線273を介してY軸線モード切替スイッチ251Y1・・・251YMにそれぞれ接続されている。
なお、本実施形態においても、他の実施形態と同様に、外周電極部75をY軸線体として利用することが可能である。したがって、図25に示す例においては、外周電極の一部がY軸線体Y1及びY軸線体YMとして機能する。
また、本実施形態においては、Y軸線部212を構成するY軸線体は、モードの選択に応じて静電容量方式のY軸電極として利用される。したがって、各Y軸線体は長手方向271沿った2つの長辺と、短手方向272に沿い第1及び第2の信号入力スイッチ51Y、52Y又はY軸線モード切替スイッチ251に接続される2つの短辺とから構成される点は共通するが、本実施形態においては、2つの長辺は、それぞれ、周期的に形成された凹部を有する。これによって、各Y軸線体は、ひし形部又はダイヤモンド型部174が複数個連続して接続されたパターンを形成する。
以上、本発明の第三の実施形態に係る端末装置200及び位置検出ユニット210においても、他の実施形態により得られる効果と同様の効果を得ることが可能となる。さらに、第三の実施形態に係る端末装置200及び位置検出ユニット210においては当該位置検出ユニットを電磁誘導モードとして機能させるか、静電容量モードとして機能させるかを選択可能にする。これにより、端末装置200の現在の使用の状態(実行中のアプリケーションの種類など)に応じて、位置検出ユニット210を電磁誘導モードと静電容量モードのいずれで機能させるかを適宜選択して使用することが可能になる。
なお、このようなモードの選択に際しては、国際特許出願PCT/JP2013/007081と同様に行われる。したがって、国際特許出願PCT/JP2013/007081に記載された内容は、引用によりその内容の全体が本明細書に組み込まれる。
1 端末装置
10 位置検出ユニット
11 X軸線部
12 Y軸線部
14 駆動信号入力部
15 位置検出信号出力部
16 指定位置検出制御部
20 中央処理ユニット
30 表示部

Claims (11)

  1. 複数の線体でなるX軸線体及び複数の線体でなるY軸線体を互いに交差させた構成を有するXY座標形成部と、
    前記複数のY軸線体の一端側に設けられ、前記複数のY軸線体の一端側に駆動入力信号を入力する駆動信号入力部と、
    前記複数のX軸線体の一端側に設けられ、位置指定具が前記XY座標形成部のXY座標位置を指定したときに、前記指定した座標位置に対応する位置検出信号を出力する位置検出信号出力部と、
    を含む位置検出ユニットであって、
    前記複数のY軸線体は一端が前記駆動信号入力部に接続され他端が他の軸線体の他端側に互いに接続された電磁誘導方式による位置検出のための複数の軸線体と、一端が前記駆動信号入力部に接続され他端が他の軸線体の他端側に接続されることなく互いに独立して形成された静電容量方式による位置検出のための複数の軸線体とを含み
    前記駆動信号入力部は、前記複数のY軸線体のうち一端が前記駆動信号入力部に接続され他端が他の軸線体の他端側に互いに接続された軸線体から少なくとも二つのY軸線体を選択して入力用ループコイルを形成するとともに、前記複数のY軸線体のうち一端が前記駆動信号入力部に接続され他端が他の軸線体の他端側に接続されることなく互いに独立して形成された軸線体を選択してY軸電極を形成するY軸線体選択部を含む、
    ことを特徴とする前記位置検出ユニット。
  2. 前記Y軸線体選択部は、前記複数のY軸線体のうち一端が前記駆動信号入力部に接続され他端が他の軸線体の他端側に互いに接続された軸線体から前記駆動入力信号が入力される少なくとも一つのY軸線体を選択する第1の選択部と、前記第1の選択部によって選択されたY軸線体を除く軸線体から、前記第1の選択部によって選択されたY軸線体とともに入力用ループコイルを形成する少なくとも一つのY軸線体を選択する第2の選択部とを含む、ことを特徴とする請求項1に記載の位置検出ユニット。
  3. 前記駆動信号入力部は、前記Y軸線選択部によって形成された前記入力用ループコイルを形成する少なくとも二つのY軸線体とは異なるY軸線体の組み合わせにより、前記入力用ループコイルとは異なる入力用ループコイル形成する、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の位置検出ユニット。
  4. 前記複数のX軸線体は一端が前記位置検出信号出力部に接続され他端が他の軸線体の他端側に互いに接続された電磁誘導方式による位置検出のための複数の軸線体と、一端が前記位置検出信号出力部に接続され他端が他の軸線体の他端側に接続されることなく互いに独立して形成された静電容量方式による位置検出のための複数の軸線体とを含み、
    前記位置検出信号出力部は、前記複数のX軸線体のうち一端が前記位置検出信号出力部に接続され他端が他の軸線体の他端側に互いに接続された軸線体から少なくとも二つのX軸線体を選択して出力用ループコイルを形成するとともに、前記複数のX軸線体のうち一端が前記位置検出信号出力部に接続され他端が他の軸線体の他端側に接続されることなく互いに独立して形成された軸線体を選択してX軸電極を形成するX軸線体選択部を含む、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の位置検出ユニット。
  5. 前記位置検出ユニットは、前記位置指定具が前記XY座標形成部のXY座標位置を指定したときに、前記入力用ループコイルから入力された入力信号を、前記位置指定具を介して前記出力用ループコイルに伝達することにより、前記位置検出信号出力部から前記位置検出信号を出力する、ことを特徴とする請求項4に記載の位置検出ユニット。
  6. 前記駆動信号入力部は、前記入力用ループコイルを形成するために前記Y軸線体選択部によって選択される少なくとも二つのY軸線体を所定周期で順次切り替える、ことを特徴とする請求項1に記載の位置検出ユニット。
  7. 前記位置検出ユニットは、前記入力用ループコイルを形成する少なくとも二つのY軸線体を選択するための切替信号を前記駆動信号入力部に送出する指定位置検出制御部と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の位置検出ユニット。
  8. 前記指定位置検出制御部は、前記入力用ループコイルを形成するために選択される少なくとも二つのY軸線体があらかじめ記憶されたテーブルに基づいて前記切替信号を生成する、ことを特徴とする請求項7に記載の位置検出ユニット。
  9. 前記位置検出ユニットは、前記入力用ループコイルを形成するために選択される少なくとも二つのY軸線体の組み合わせが互いに異なるテーブルを複数有する、ことを特徴とする請求項8に記載の位置検出ユニット。
  10. 前記位置検出ユニットは、前記入力用ループコイルに入力された入力信号を、前記位置指定具を介して出力用ループコイルに伝達することで前記位置検出信号を出力する電磁誘導方式による位置検出に加えて、前記複数のY軸線体と前記複数のX軸線体との間で生じる浮遊容量の変化に基づいて前記位置検出信号を出力する静電容量方式による位置検出が可能である、ことを特徴とする請求項4に記載の位置検出ユニット。
  11. 請求項1〜10のいずれか一項に記載の位置検出ユニットと、
    前記位置検出ユニットから出力される位置検出信号に基づいて情報の処理を行う中央処理ユニットと、
    を含む端末装置。
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