JP6168842B2 - 位置検出システム及び位置検出装置 - Google Patents

Description

この発明は、磁性体を有する入力媒体と、当該入力媒体の位置を検出する位置検出装置とを備えた位置検出システム及び位置検出装置に関するものである。

従来から、タッチパネルの各方式（静電容量方式や接触抵抗方式、光入力方式等）による位置検出と、磁気センサによる位置検出とを併用したハイブリッドタッチパネルが知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に開示されたハイブリッドタッチパネルでは、タッチパネルの外枠に磁気センサを設けている。そして、磁石を内蔵したペンがタッチパネルに近づいた場合に、磁気センサにより当該磁石の磁気を検知し、磁気の強さからペンの３次元位置を検出している。

特開２０１０−２７７１３３号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたハイブリッドタッチパネルでは、磁気センサの配置箇所や位置検出のための処理方法が不明であり、磁石を内蔵したペンの位置を正確に検出することができないという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、磁性体を有する入力媒体の位置を、磁気センサを用いて検出可能な位置検出システム及び位置検出装置を提供することを目的としている。

この発明に係る位置検出システムは、磁性体を有する入力媒体と、当該入力媒体の位置を検出する位置検出装置とを備え、位置検出装置は、所定の配置間隔で平面状に複数配置され、当該磁性体の磁気を検出する磁気センサと、磁気センサによる磁気検出結果を当該磁気センサの識別情報とともに磁気検出情報として取得する磁気検出情報取得部と、磁気検出情報取得部により取得された磁気検出情報に基づいて、入力媒体の位置を検出する位置検出部と、入力媒体が接触した場合に、当該接触した位置を検出するＬＣＤタッチパネルと、位置検出部により検出された位置及びＬＣＤタッチパネルにより検出された位置を比較する位置比較部と、位置比較部による比較結果に基づいて、ＬＣＤタッチパネルに対する操作の有効性判断を行う有効性判断部とを備えたものである。

この発明によれば、上記のように構成したので、磁性体を有する入力媒体の位置を、磁気センサを用いて検出可能となる。

この発明の実施の形態１に係る位置検出システムの構成を示す図であり、（ａ）上面図であり、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 この発明の実施の形態１に係る位置検出装置の制御装置の構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る位置検出装置による入力媒体の位置検出を説明する図である。 この発明の実施の形態２に係る位置検出システムの構成を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る位置検出装置による入力媒体の位置検出を説明する図である。 この発明の実施の形態３に係る位置検出システムの構成を示す図である。 この発明の実施の形態３に係る位置検出装置の制御装置の構成を示す図である。 この発明の実施の形態３に係る位置検出装置による入力媒体の回転検出を説明する図であり、（ａ）入力媒体の回転に伴う磁気検出を行う磁気センサの遷移を示す図であり、（ｂ）はその際のセンサ出力を示す図である。 この発明の実施の形態４に係る位置検出システムの構成を示す図である。 この発明の実施の形態４に係る位置検出装置による入力媒体の回転検出を説明する図であり、（ａ）入力媒体の回転に伴う磁気検出を行う磁気センサの遷移を示す図であり、（ｂ）はその際のセンサ出力を示す図である。 この発明の実施の形態５に係る位置検出システムの構成を示す図である。 この発明の実施の形態５に係る位置検出装置の制御装置の構成を示す図である。 この発明の実施の形態５に係る位置検出装置による入力媒体の傾き検出を説明する図である。 この発明の実施の形態６に係る位置検出システムの構成を示す図である。 この発明の実施の形態６に係る位置検出装置による入力媒体の回転検出を説明する図である。 この発明の実施の形態７に係る位置検出システムの構成を示す図である。 この発明の実施の形態７に係る位置検出装置の制御装置の構成を示す図である。 この発明の実施の形態７に係る位置検出装置による有効性判断動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態８におけるペンの構成と磁気センサの配置間隔との関係を示す図であり、（ａ）２種類のペンの構成を示す図であり、（ｂ）磁気センサの配置間隔を示す図である。 この発明の実施の形態８におけるペンを用いたユーザ識別方法を説明する図である。 この発明の実施の形態９に係る位置検出システムの動作を説明する図であり、（ａ）ペンを横にした状態を示す図であり、（ｂ）ペンの一端を起こすように傾けた状態を示す図であり、（ｃ）ペンを状態１から状態２に変化させた場合における磁気センサＳ１での磁気検出量の変化を示す図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る位置検出システムの構成を示す図であり、図２は制御装置７の構成を示す図である。なお、図１（ａ）では位置検出装置３からパネル６を取り除いた状態を示している。また、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
位置検出システムは、図１に示すように、磁性体１を有する入力媒体２と、この入力媒体２の位置を検出する位置検出装置３とから構成されている。なお図１では、入力媒体２として、棒状の磁性体１（以下、磁性体バー１ａと称す）が内蔵されたペン２ａを用いた場合を示している。また、位置検出装置３は、センサ配置基板４、複数の磁気センサ５、パネル６及び制御装置７から構成されている。

センサ配置基板４は、各磁気センサ５を配置するための基板である。
磁気センサ５は、センサ配置基板４に所定間隔で配置され、磁性体１の磁気を検出して当該磁気の強度に応じた信号を出力するものである。ここで、磁気センサ５により検出される磁気の強度は、磁性体１が離れている場合には弱く、近づくにつれて強くなる。なお図１では、磁気センサ５として単極性のセンサを用い、一定間隔でアレイ状に配置された場合を示している。

パネル６は、センサ配置基板４上に配置され、所定の画面を表示するディスプレイ機能を有するものである。
制御装置７は、パネル６に対する画面表示制御や、磁気センサ５による磁気検出結果に基づく入力媒体２の位置検出等を行うものである。この制御装置７は、入力媒体２の位置検出を行うための構成として、図２に示すように、センサ情報記憶部７０１、磁気検出情報取得部７０２及び位置検出部７０３を有している。

センサ情報記憶部７０１は、磁気センサ５の位置を示す位置情報及び当該磁気センサ５を識別するための識別情報を対応付けたセンサ情報を記憶するものである。
磁気検出情報取得部７０２は、磁気センサ５による磁気検出結果（磁気の強度）を、当該磁気センサ５の識別情報とともに磁気検出情報として取得するものである。
位置検出部７０３は、センサ情報記憶部７０１に記憶されたセンサ情報及び磁気検出情報取得部７０２により取得された磁気検出情報に基づいて、磁気を検出した磁気センサ５の位置及び当該磁気の強度から、入力媒体２の位置（３次元位置）を検出するものである。

次に、上記のように構成された位置検出装置３による入力媒体２の位置検出について、図１，３を参照しながら説明する。なお図３では、各磁気センサ５に番号Ｓ１〜Ｓ１２を付している。
ここで、ペン２ａに内蔵された磁性体バー１ａが図３の中央に示す箇所に位置する場合、磁気センサＳ６により磁性体バー１ａの磁気が検出され、当該磁気の強度に応じた信号が出力される。この信号は制御装置７の磁気検出情報取得部７０２に出力され、磁気の強度情報と磁気センサＳ６の識別情報とを含む磁気検出情報として取得される。そして、位置検出部７０３は、この磁気検出情報及びセンサ情報記憶部７０１に記憶されたセンサ情報に基づいて、磁気センサＳ６の位置及び検出された磁気の強度から、ペン２ａの位置を検出する。

そして、ペン２ａを図３の中央から上下左右のいずれかの方向に移動させると、磁気検出を行う磁気センサ５が、磁気センサＳ６から別の磁気センサ５に遷移する。よって、位置検出装置３では、この磁気検出を行う磁気センサ５の遷移からペン２ａの位置の変化を検出することができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、所定間隔で平面状に複数配置された磁気センサ５を用いて入力媒体２が有する磁性体１の磁気を検出するように構成したので、入力媒体２の位置を正確に検出することが可能となる。また、複数の磁気センサ５を所定間隔で配置する構成であるため、従来のタッチパネルを用いた装置に対して、安価かつ簡易に位置検出装置３を構成することが可能となる。

実施の形態２．
実施の形態１では、磁気センサ５として単極性のセンサを用いた場合について示した。それに対して、実施の形態２では、磁気センサ５として両極性のセンサを用いた場合について示す。
図４はこの発明の実施の形態２に係る位置検出システムの構成を示す図である。図４に示す実施の形態２に係る位置検出システムは、図１に示す実施の形態１に係る位置検出システムの磁気センサ５を単極性のセンサから両極性のセンサに変更したものである。また図４では、入力媒体２として、手首に略Ｕ字型の磁性体１（以下、磁性体リストバンド１ｂと称す）を嵌めたユーザの指２ｂを用いた場合を示している。

次に、実施の形態２に係る位置検出装置３による入力媒体２の位置検出について、図４，５を参照しながら説明する。なお図５では、各磁気センサ５に番号Ｓ１〜Ｓ１２を付している。
ここで、ユーザに嵌められた磁性体リストバンド１ｂが図５の中央に示す箇所に位置する場合、磁気センサＳ６により磁性体リストバンド１ｂの磁気（Ｓ極）が検出され、磁気センサＳ７により磁気（Ｎ極）が検出され、それぞれ磁気の強度に応じた信号が出力される。この信号は制御装置７の磁気検出情報取得部７０２に出力され、磁気の強度情報と磁気センサＳ６，Ｓ７の識別情報とを含む磁気検出情報として取得される。そして、位置検出部７０３は、この磁気検出情報及びセンサ情報記憶部７０１に記憶されたセンサ情報に基づいて、磁気センサＳ６，Ｓ７の位置及び当該磁気の強度から、指２ｂの位置を検出する。

そして、指２ｂを図５の中央から上下左右のいずれかの方向に移動させると、磁気検出を行う磁気センサ５が、磁気センサＳ６，Ｓ７から別の磁気センサ５に遷移する。よって、位置検出装置３では、この磁気検出を行う磁気センサ５の遷移から指２ｂの位置の変化を検出することができる。

ここで、両極性の磁気センサ５を用いることで、単極性の磁気センサ５を用いた場合に対し、入力媒体２の位置検出の誤認識を低減させることができる。すなわち、単極性の磁気センサ５を用いた場合には、登録ユーザが有する磁性体１が位置検出装置３に近づいた場合と、それ以外の磁性体が位置検出装置３に近づいた場合とで、磁気検出を行う磁気センサ５のパターンに違いがないため、その違いを判別することができない。それに対し、両極性の磁気センサ５を用いた場合には、磁性体１とそれ以外の磁性体の形状・寸法の違いに応じて、Ｓ極とＮ極を検出する磁気センサ５のパターンが異なるため、違いを判別することができる。

また、両極性の磁気センサ５を用いることで、複数ユーザを識別することが可能となる。すなわち、図５では隣り合う磁気センサ５が磁性体１のＳ極・Ｎ極を検出する場合を示したが、磁性体１の形状・寸法をユーザ毎に変えて、磁気検出を行う磁気センサ５のパターンをユーザ毎に変える。そして、制御装置７では、予め、磁気検出を行う磁気センサ５のパターン情報と、ユーザの識別情報とを対応付けて記憶しておく。これにより、複数ユーザを識別することが可能となる。

以上のように、この実施の形態２によれば、磁気センサ５として両極性のセンサを用いることで、実施の形態１に対し、入力媒体２の位置検出の信頼性を向上させることができる。

なお、実施の形態１，２では、制御装置７がセンサ情報記憶部７０１を有しているとして説明を行った。しかしながら、磁気センサ５の検出結果とともに磁気を検出した磁気センサ５の位置情報を磁気センサ５から直接取得可能な場合には、センサ情報記憶部７０１は不要である。

実施の形態３．
実施の形態３では、実施の形態１における磁気センサ５を用いて、図６に示すように、入力媒体２の回転を検出する方法について示す。図６に示す実施の形態３に係る位置検出システムは、図１に示す実施の形態１に係る位置検出システムの制御装置７を制御装置７ｂに変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。なおこの場合、入力媒体２は、磁性体１の少なくとも一方の極が位置検出装置３の主面に略水平な面に対して円を描くように回転される。

制御装置７ｂは、実施の形態１における制御装置７の機能に加えて、磁気を検出した磁気センサ５の遷移から入力媒体２の回転を検出し、当該回転に応じた操作を実施するものである。
この制御装置７ｂは、図７に示すように、実施の形態１における制御装置７に、磁気検出情報記憶部７０４、回転検出部７０５及び回転操作制御部７０６を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。

磁気検出情報記憶部７０４は、磁気検出情報取得部７０２により取得された磁気検出情報を時系列に記憶するものである。
回転検出部７０５は、センサ情報記憶部７０１に記憶されたセンサ情報及び磁気検出情報記憶部７０４に時系列に記憶された磁気検出情報に基づいて、磁気を検出した磁気センサ５の遷移から、入力媒体２の回転を検出するものである。
回転操作制御部７０６は、回転検出部７０５により入力媒体２の回転が検出された場合に、当該回転に応じた操作を実施するものである。なお入力媒体２の回転に応じた操作としては、例えば、位置検出装置３が車両のナビゲーションシステムに適用される場合には、車両のエンジンキー動作等が挙げられる。

次に、実施の形態３に係る位置検出装置３による入力媒体２の回転検出について、図６，８を参照しながら説明する。ここで、図８（ａ）はペン２ａ（磁性体バー１ａ）の回転に伴う磁気検出を行う磁気センサ５の遷移を示す図であり、図８（ｂ）はその際のセンサ出力を示す図である。なお図８では、各磁気センサ５に番号Ｓ１〜Ｓ４を付している。また図６では、ユーザは、ペン２ａの先端を支点にして、根元側を位置検出装置３の主面に略水平な面に対して円を描くように回転させている。また、図８では、例として、デジタル出力による磁気検出結果を示しているが、アナログ出力であってもよい。
ここで、ペン２ａに内蔵された磁性体バー１ａが図８（ａ）の状態１に示す向きである場合、磁気センサＳ３により磁性体バー１ａの磁気（Ｓ極）が検出され、この磁気の強度に応じた信号が出力される（図８（ｂ）参照）。この信号は制御装置７の磁気検出情報取得部７０２に出力され、磁気の強度情報と磁気センサＳ３の識別情報とを含む磁気検出情報として取得される。そして、この磁気検出情報は磁気検出情報記憶部７０４に記憶される。

次に、図８（ａ）の状態１から状態２〜４に示すように、ペン２ａを右回転させる。すると、まず状態２において、磁気センサＳ１により磁気（Ｓ極）が検出される。次に、状態３において、磁気センサＳ２により磁気（Ｓ極）が検出される。次に、状態４において、磁気センサＳ４により磁気（Ｓ極）が検出される。そして、これらの磁気検出情報が磁気検出情報記憶部７０４に時系列に記憶される。

このように、ペン２ａが回転すると磁気検出を行う磁気センサ５が状態１〜４に示すように遷移する。よって、回転検出部７０５では、磁気検出情報及びセンサ情報記憶部７０１に記憶されたセンサ情報に基づいて、磁気を検出した磁気センサ５の遷移からペン２ａの右回転を検出することができる。そして、回転操作制御部７０６は、この回転に応じた操作を実施する。なお、ペン２ａを左回転させた場合も同様に、磁気検出を行う磁気センサ５が状態４〜１の順に遷移する。よって、回転検出部７０５は、ペン２ａの左回転を検出することができる。

以上のように、この実施の形態３によれば、所定間隔で平面状に複数配置された磁気センサ５を用いて、磁性体１を有する入力媒体２の回転を検出するように構成したので、回転動作を入力情報に対応付けることができ、入力情報を増やすことができる。

実施の形態４．
実施の形態３では、磁気センサ５として単極性のセンサを用いた場合について示した。それに対して、実施の形態４では、磁気センサ５として両極性のセンサを用いた場合について示す。
図９はこの発明の実施の形態２に係る位置検出システムの構成を示す図である。図９に示す実施の形態４に係る位置検出システムは、図６に示す実施の形態２に係る位置検出システムの磁気センサ５を単極性のセンサから両極性のセンサに変更したものである。また、図９では、入力媒体２として、手首に略Ｕ字型の磁性体リストバンド１ｂを嵌めたユーザの指２ｂを用いた場合を示している。

次に、実施の形態４に係る位置検出装置３による入力媒体２の回転検出について、図９，１０を参照しながら説明する。ここで、図１０（ａ）は指２ｂ（磁性体リストバンド１ｂ）の回転に伴う磁気検出を行う磁気センサ５の遷移を示す図であり、図１０（ｂ）はその際のセンサ出力を示す図である。なお図１０では、各磁気センサ５に番号Ｓ１〜Ｓ４を付している。また図９では、ユーザは、指２ｂを軸心周りに回転させている。また、図１０では、例として、デジタル出力による磁気検出結果を示しているが、アナログ出力であってもよい。
ここで、ユーザに嵌められた磁性体リストバンド１ｂが図１０（ａ）の状態１に示す向きである場合、磁気センサＳ３により磁性体リストバンド１ｂの磁気（Ｓ極）が検出され、磁気センサＳ４により磁気（Ｎ極）が検出され、それぞれ磁気の強度に応じた信号が出力される（図１０（ｂ）参照）。この信号は制御装置７の磁気検出情報取得部７０２に出力され、磁気の強度情報と磁気センサＳ３，Ｓ４を示す情報を含む磁気検出情報として取得される。そして、この磁気検出情報は磁気検出情報記憶部７０４に記憶される。

次に、図１０（ａ）の状態１から状態２〜４に示すように、指２ｂを右回転させる。すると、まず状態２において、磁気センサＳ１によりＳ極が検出され、磁気センサＳ３によりＮ極が検出される。次に、状態３において、磁気センサＳ２によりＳ極が検出され、磁気センサＳ１によりＮ極が検出される。次に、状態４において、磁気センサＳ４によりＳ極が検出され、磁気センサＳ２によりＮ極が検出される。そして、これらの磁気検出情報が磁気検出情報記憶部７０４に記憶される。

このように、指２ｂが回転すると磁気検出を行う磁気センサ５が状態１〜４に示すように遷移する。よって、回転検出部７０５では、磁気検出情報及びセンサ情報記憶部７０１に記憶されたセンサ情報に基づいて、磁気を検出した磁気センサ５の遷移から指２ｂの右回転を検出することができる。そして、回転操作制御部７０６は、この回転に応じた操作を実施する。なお、指２ｂを左回転させた場合も同様に、磁気検出を行う磁気センサ５が状態４〜１の順に遷移する。よって、回転検出部７０５は、指２ｂの左回転を検出することができる。
また、両極性の磁気センサ５を用いることで、単極性の磁気センサ５を用いた場合に対し、入力媒体２の回転検出の誤認識を低減させることができる。

以上のように、この実施の形態４によれば、磁気センサ５として両極性のセンサを用いることで、実施の形態３に対し、入力媒体２の回転検出の信頼性を向上させることができる。

なお、実施の形態３，４では、制御装置７ｂが回転操作制御部７０６を有しているとして説明を行ったが、位置検出装置３の外部に回転操作制御部７０６を設けるようにしてもよい。

実施の形態５．
実施の形態５では、実施の形態１における磁気センサ５を用いて、図１１に示すように、入力媒体２の傾きを検出する方法について示す。図１１に示す実施の形態５に係る位置検出システムは、図１に示す実施の形態１に係る位置検出システムの制御装置７を制御装置７ｃに変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。なおこの場合、入力媒体２は、磁性体１の少なくとも一方の極が位置検出装置３に近づくように所定位置から傾けられる。

制御装置７ｃは、実施の形態１における制御装置７の機能に加えて、磁気を検出した磁気センサ５の遷移及び当該磁気の強度から入力媒体２の傾きを検出し、当該傾きに応じた操作を実施するものである。
この制御装置７ｃは、図１２に示すように、実施の形態１における制御装置７に、磁気検出情報記憶部７０４、傾き検出部７０７及び傾き操作制御部７０８を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。

磁気検出情報記憶部７０４は、磁気検出情報取得部７０２により取得された磁気検出情報を時系列に記憶するものである。
傾き検出部７０７は、センサ情報記憶部７０１に記憶されたセンサ情報及び磁気検出情報記憶部７０４に時系列に記憶された磁気検出情報に基づいて、磁気を検出した磁気センサ５の遷移及び当該磁気の強度から、入力媒体２の傾きを検出するものである。
傾き操作制御部７０８は、傾き検出部７０７により入力媒体２の傾きが検出された場合に、当該傾きに応じた操作を実施するものである。なお入力媒体２の傾きに応じた操作としては、例えば、画面スクロールを入力媒体２の傾きに応じた速度で実施する等の動作が挙げられる。

次に、実施の形態５に係る位置検出装置３による入力媒体２の傾き検出について、図１１，１３を参照しながら説明する。なお図１３では、各磁気センサ５に番号Ｓ１〜Ｓ１２を付している。また図１１では、ユーザは、ペン２ａの先端を支点にして、根元側を位置検出装置３に近づけるように傾けている。
ここで、ペン２ａに内蔵された磁性体バー１ａが図１３の中央に示す箇所に位置する場合、磁気センサＳ６により磁性体バー１ａの磁気（Ｓ極）が検出され、この磁気の強度に応じた信号が出力される。この信号は制御装置７の磁気検出情報取得部７０２に出力され、磁気の強度情報と磁気センサＳ６の識別情報とを含む磁気検出情報として取得される。そして、この磁気検出情報は磁気検出情報記憶部７０４に記憶される。

次に、ペン２ａを図１３の中央から上下左右のいずれかの方向に傾けると、磁気検出を行う磁気センサ５が、磁気センサＳ６から別の磁気センサ５に遷移する。また、ペン２ａの先端を支点にして根元側を傾けることで磁性体１が磁気センサ５に近づくため、この磁気センサ５により検出される磁気の強度が前段の磁気検出結果（磁気センサＳ６で検出された磁気の強度）に対して強くなる。そして、磁気検出情報が磁気検出情報記憶部７０４に時系列に記憶される。

このように、ペン２ａが傾くと磁気検出を行う磁気センサ５が遷移し、また、その際の磁気強度が変化する。よって、傾き検出部７０７では、磁気検出情報及びセンサ情報記憶部７０１に記憶されたセンサ情報に基づいて、磁気を検出した磁気センサ５の遷移及び当該磁気の強度からペン２ａの傾きを検出することができる。そして、傾き操作制御部７０８は、この傾きに応じた操作を実施する。

以上のように、この実施の形態５によれば、所定間隔で平面状に複数配置された磁気センサ５を用いて、磁性体１を有する入力媒体２の傾きを検出するように構成したので、傾き動作を入力情報に対応付けることができ、入力情報を増やすことができる。

実施の形態６．
実施の形態５では、磁気センサ５として単極性のセンサを用いた場合について示した。それに対して、実施の形態６では、磁気センサ５として両極性のセンサを用いた場合について示す。
図１４はこの発明の実施の形態６に係る位置検出システムの構成を示す図である。図１４に示す実施の形態６に係る位置検出システムは、図１１に示す実施の形態５に係る位置検出システムの磁気センサ５を単極性のセンサから両極性のセンサに変更したものである。また、図１４では、入力媒体２として、手首に略Ｕ字型の磁性体リストバンド１ｂを嵌めたユーザの指２ｂを用いた場合を示している。

次に、実施の形態６に係る位置検出装置３による入力媒体２の傾き検出について、図１４，１５を参照しながら説明する。なお図１５では、各磁気センサ５に番号Ｓ１〜Ｓ１２を付している。また図１４では、ユーザは、指２ｂを、先端を支点にして位置検出装置３に近づけるように傾けている。
ここで、ユーザに嵌められた磁性体リストバンド１ｂが図１５（ａ）の中央に示す箇所に位置する場合、磁気センサＳ６により磁性体リストバンド１ｂの磁気（Ｓ極）が検出され、磁気センサＳ７により磁気（Ｎ極）が検出され、それぞれ磁気の強度に応じた信号が出力される。この信号は制御装置７の磁気検出情報取得部７０２に出力され、磁気の強度情報と磁気センサＳ６，Ｓ７を示す情報を含む磁気検出情報として取得される。そして、この磁気検出情報は磁気検出情報記憶部７０４に記憶される。

次に、指２ｂを図１５の中央から上下左右のいずれかの方向に傾けると、磁気検出を行う磁気センサ５が、磁気センサＳ６，Ｓ７から別の磁気センサ５に遷移する。また、指２ｂの先端を支点にして傾けることで磁性体１が磁気センサ５に近づくため、磁気センサ５により検出される磁気の強度が前段の磁気検出結果（磁気センサＳ６，Ｓ７）で検出された磁気の強度）に対して強くなる。そして、磁気検出情報は磁気検出情報記憶部７０４に時系列に記憶される。

このように、指２ｂが傾くと磁気検出を行う磁気センサ５が遷移し、また、その際の磁気強度が変化する。よって、傾き検出部７０７では、磁気検出情報及びセンサ情報記憶部７０１に記憶されたセンサ情報に基づいて、磁気を検出した磁気センサ５の遷移及び当該磁気の強度から指２ｂの傾きを検出することができる。そして、傾き操作制御部７０８は、この傾きに応じた操作を実施する。
また、両極性の磁気センサ５を用いることで、単極性の磁気センサ５を用いた場合に対し、入力媒体２の傾き検出の誤認識を低減させることができる。

以上のように、この実施の形態６によれば、磁気センサ５として両極性のセンサを用いることで、実施の形態５に対し、入力媒体２の傾き検出の信頼性を向上させることができる。

なお、実施の形態５，６では、制御装置７ｃが傾き操作制御部７０８を有しているとして説明を行ったが、位置検出装置３の外部に傾き操作制御部７０８を設けるようにしてもよい。

実施の形態７．
実施の形態７では、実施の形態１における磁気センサ５を用いた入力媒体２の位置検出に加え、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）タッチパネル６ｂを用いた位置検出を併用した場合について示す。
図１６はこの発明の実施の形態７に係る位置検出システムの構成を示す図である。図１６に示す実施の形態７に係る位置検出システムは、図１に示す実施の形態１に係る位置検出システムのパネル６をＬＣＤタッチパネル６ｂに変更し、制御装置７を制御装置７ｄに変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。

ＬＣＤタッチパネル６ｂは、所定の画面を表示するディスプレイ機能と、画面に触れた入力媒体２の位置を検出する機能とを有するタッチパネルである。このＬＣＤタッチパネル６ｂによる位置検出としては、例えば、静電容量方式や光学入力方式、超音波入力方式、接触抵抗入力方式等があるが、いずれの方式であっても構わない。

制御装置７ｄは、実施の形態１における制御装置７の機能に加えて、磁気センサ５を用いて得られた入力媒体２の位置と、ＬＣＤタッチパネル６ｂを用いて得られた入力媒体２の位置とを比較することで、ＬＣＤタッチパネル６ｂに対する操作の有効性を判断するものである。
この制御装置７ｄは、図１７に示すように、実施の形態１における制御装置７に、位置比較部７０９及び有効性判断部７１０を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。

位置比較部７０９は、位置検出部７０３により検出された磁気センサ５に基づく入力媒体２の位置と、ＬＣＤタッチパネル６ｂにより検出された入力媒体２の位置とを比較するものである。
有効性判断部７１０は、位置比較部７０９による比較結果に基づいて、ＬＣＤタッチパネル６ｂに対する操作の有効性を判断するものである。ここで、有効性判断部７１０は、磁気センサ５を用いて得られた入力媒体２の位置とＬＣＤタッチパネル６ｂを用いて得られた入力媒体２の位置とが近傍（所定の距離以内）であると判断された場合には、ＬＣＤタッチパネル６ｂに対する操作を有効であると判断する。一方、位置比較部７０９により磁気センサ５を用いて得られた入力媒体２の位置とＬＣＤタッチパネル６ｂを用いて得られた入力媒体２の位置とが所定距離より離れていると判断された場合には、ＬＣＤタッチパネル６ｂに対する操作は無効であると判断する。

次に、上記のように構成された位置検出装置３による有効性判断動作について、図１８を参照しながら説明する。
位置検出装置３による有効性判断動作では、まず、ＬＣＤタッチパネル６ｂの位置検出機能をＯＮ状態にし、磁気センサ５をＯＮ状態にする（ステップＳＴ１８０１，１８０２）。その後、ユーザは、磁性体１を有する入力媒体２（ペン２ａや指２ｂ等）を用いてＬＣＤタッチパネル６ｂ上の所定箇所をタッチする。これにより、当該箇所に位置する磁気センサ５では磁性体１の磁気を検出し、また、ＬＣＤタッチパネル６ｂでは入力媒体２が接触することでその位置を検出する。

次いで、磁気検出情報取得部７０２は、磁気センサ５による磁気検出結果（磁気の強度）を、当該磁気センサ５の識別情報とともに磁気検出情報として取得する（ステップＳＴ１８０３）。
次いで、位置検出部７０３は、センサ情報記憶部７０１に記憶されたセンサ情報及び磁気検出情報取得部７０２により取得された磁気検出情報に基づいて、磁気を検出した磁気センサ５及び当該磁気の強度から、入力媒体２の位置を検出する（ステップＳＴ１８０４）。

次いで、位置比較部７０９は、位置検出部７０３により検出された入力媒体２の位置と、ＬＣＤタッチパネル６ｂにより検出された入力媒体２の位置とを比較し、両者の位置が近傍（所定の距離以内）であるかを判断する（ステップＳＴ１８０５）。

このステップＳＴ１８０５において、位置比較部７０９が、磁気センサ５を用いて得られた入力媒体２の位置とＬＣＤタッチパネル６ｂを用いて得られた入力媒体２の位置とが近傍（所定の距離以内）であると判断した場合には、有効性判断部７１０は、ＬＣＤタッチパネル６ｂに対する操作を有効であると判断する（ステップＳＴ１８０６）。すなわち、ＬＣＤタッチパネル６ｂに対する操作が、磁性体１を有する登録ユーザによるものであると判断する。

一方、ステップＳＴ１８０５において、位置比較部７０９が、磁気センサ５を用いて得られた入力媒体２の位置とＬＣＤタッチパネル６ｂを用いて得られた入力媒体２の位置とが所定距離より離れていると判断した場合には、有効性判断部７１０は、ＬＣＤタッチパネル６ｂに対する操作を無効であると判断する（ステップＳＴ１８０７）。すなわち、ＬＣＤタッチパネル６ｂに対する操作が、磁性体１を有する登録ユーザによるものではないと判断する。これにより、登録ユーザ以外の外部入力を禁止することが可能となる。

以上のように、この実施の形態７によれば、磁気センサ５を用いた入力媒体２の位置検出に加え、ＬＣＤタッチパネル６ｂを用いた位置検出を併用するように構成したので、特定の磁性体１を有する登録ユーザのみの操作を有効にし、複数のユーザによる意図しない操作の防止や、フェールセーフとして利用できる装置を得ることができる。

なお上記では、実施の形態１に係る位置検出装置３にＬＣＤタッチパネル６ｂによる位置検出機能を併用させた場合について示したが、実施の形態２〜６に係る位置検出装置３に対しても同様に適用可能である。
特に、実施の形態５，６に係る位置検出装置３における傾き検出機能に、ＬＣＤタッチパネル６ｂによる位置検出機能を併用させた場合には、傾き検出を行う際に磁気の強度を考慮する必要がなくなる。すなわち、ユーザが入力媒体２を傾ける場合には、通常、入力媒体２の先端をＬＣＤタッチパネル６ｂ上に接触させた状態で根元側を傾けるように動作させる。そのため、ＬＣＤタッチパネル６ｂを用いて得られた入力媒体２の位置が一定のまま、磁気検出を行う磁気センサ５のみが遷移した場合には、入力媒体２が傾いたと判断することができる。

また上記では、磁気センサ５による位置検出機能とＬＣＤタッチパネル６ｂによる位置検出機能とを有する一体構成の位置検出装置３について示した。しかしながら、磁気センサ５による位置検出機能のみを有するシート状の位置検出装置３を作成し、既存のタッチパネルに取り付けるようにしてもよい。

実施の形態８．
実施の形態１，３，５，７では、ペン２ａに磁性体バー１ａが一つ含まれる場合について示したが、実施の形態８では、複数個の磁性体バー１ａが含まれたペン２ａを複数種類用いて、ユーザ識別を行う方法について示す。
図１９はこの発明の実施の形態８におけるペン２ａの構成と磁気センサ５の配置間隔との関係を示す図であり、（ａ）２種類のペン２ａの構成を示す図であり、（ｂ）磁気センサ５の配置間隔を示す図である。

図１９（ａ）に示すように、実施の形態８におけるペン２ａには複数個の磁性体バー１ａが含まれている。なお、ペン２ａ内における隣接する磁性体バー１ａは、対向する磁極が異極となるようにして配置されている。そして、図１９（ｂ）に示すように、磁気センサ５の配置間隔をｌとした場合、ペン２ａ内の磁性体バー１ａの配置間隔をｌの整数倍とする。例えば、図１９（ａ）の上段のペン２ａでは磁性体バー１ａを間隔ｌで配置し、下段のペン２ａでは磁性体バー１ａを間隔２ｌで配置している。

そして、上記のように磁性体バー１ａの配置間隔を変えて作製したペン２ａを用いてユーザ識別を行う場合には、図２０に示すように、ペン２ａを横にして位置検出装置３上に載置する。この際、ペン２ａごとに、磁性体バー１ａの配置間隔の違いによって、磁気を検出する磁気センサ５が変わるため、個体差判別（ユーザ識別）が可能となる。
なお、磁性体バー１ａを間隔ｌで配置した場合にペン２ａに含まれる磁性体バー１ａの数をｎとし、ペン２ａ内の両端の磁性体バー１ａ間の間隔をｍとした場合、固定識別可能なペン２ａの作製数αは、α＝（ｍ／２）−１＝（ｎｌ／２）−１である。

以上のように、この実施の形態８によれば、磁気センサ５の配置間隔ｌの整数倍の間隔で配置された複数個の磁性体バー１ａが含まれたペン２ａを複数種類用いることで、ユーザ識別が可能となる。

実施の形態９．
実施の形態９では、複数個の磁性体バー１ａが含まれたペン２ａを用いて、モーメントを利用してペン２ａの空間位置を検出する方法について示す。図２１はこの発明の実施の形態９に係る位置検出システムの動作を説明する図であり、（ａ）ペン２ａを横にした状態を示す図であり、（ｂ）ペン２ａの一端を起こすように傾けた状態を示す図であり、（ｃ）ペン２ａを状態１から状態２に変化させた場合における磁気センサＳ１での磁気検出量の変化を示す図である。なお位置検出装置３の構成は図１に示す構成と同様であり、その説明を省略する。なお、磁気センサ５は磁気をアナログ量で検出可能なセンサとする。

ここで、ペン２ａに内蔵された各磁性体バー１ａが図２１（ａ）に示す箇所に位置する場合、それぞれ近傍の磁気センサ５により磁性体バー１ａの磁気が検出され、当該磁気の強度に応じた信号が出力される。この信号は制御装置７の磁気検出情報取得部７０２に出力され、磁気の強度情報と磁気センサ５の識別情報とを含む磁気検出情報として取得される。そして、位置検出部７０３は、この磁気検出情報及びセンサ情報記憶部７０１に記憶されたセンサ情報に基づいて、各磁気センサ５の位置及び検出された磁気の強度から、ペン２ａの空間位置を検出する。

そして、図２１（ｂ）に示すように、ペン２ａの一端を起こすように傾けて状態１から状態２に遷移させると、各磁気センサ５による磁気検出量が変化する。例えば磁気センサＳ１では、図２１（ｃ）に示すように磁気検出量が変化する。よって、位置検出装置３では、各磁気センサ５の磁気検出量の変化からペン２ａの空間位置の変化を検出することができる。

以上のように、この実施の形態９によれば、複数個の磁性体バー１ａが含まれたペン２ａを用いることで、モーメントを利用してペン２ａの空間位置を検出することが可能となる。

また、実施の形態１〜９では、ペン２ａに磁性体バー１ａを内蔵したり、ユーザの手首に磁性体リストバンド１ｂを嵌める場合を例に説明を行った。しかしながら、磁性体１が入力媒体２に付随していればよく、例えば、入力媒体２である指２ｂの先に磁性体指バンドを嵌めるようにしてもよいし、磁性体１が内蔵された時計や手袋等を用いるようにしてもよい。

また、実施の形態１〜９では、磁気センサ５をアレイ状に配置した場合について示した。しかしながら、これに限るものではなく、磁気センサ５が平面状に複数配置されていればよく、例えば同心円状に配置してもよい。

また、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ 磁性体、１ａ 磁性体バー、１ｂ 磁性体リストバンド、２ 入力媒体、２ａ ペン、２ｂ 指、３ 位置検出装置、４ センサ配置基板、５ 磁気センサ、６ パネル、６ｂ ＬＣＤタッチパネル、７，７ｂ，７ｃ，７ｄ 制御装置、７０１ センサ情報記憶部、７０２ 磁気検出情報取得部、７０３ 位置検出部、７０４ 磁気検出情報記憶部、７０５ 回転検出部、７０６ 回転操作制御部、７０７ 傾き検出部、７０８ 傾き操作制御部、７０９ 位置比較部、７１０ 有効性判断部。

Claims (10)

1. 磁性体を有する入力媒体と、当該入力媒体の位置を検出する位置検出装置とを備えた位置検出システムであって、
   前記位置検出装置は、
   所定の配置間隔で平面状に複数配置され、当該磁性体の磁気を検出する磁気センサと、
   前記磁気センサによる磁気検出結果を当該磁気センサの識別情報とともに磁気検出情報として取得する磁気検出情報取得部と、
   前記磁気検出情報取得部により取得された磁気検出情報に基づいて、前記入力媒体の位置を検出する位置検出部と、
   前記入力媒体が接触した場合に、当該接触した位置を検出するＬＣＤタッチパネルと、
   前記位置検出部により検出された位置及び前記ＬＣＤタッチパネルにより検出された位置を比較する位置比較部と、
   前記位置比較部による比較結果に基づいて、前記ＬＣＤタッチパネルに対する操作の有効性判断を行う有効性判断部とを備えた
   ことを特徴とする位置検出システム。
2. 前記位置検出装置は、
   前記磁気検出情報取得部により取得された磁気検出情報を時系列に記憶する磁気検出情報記憶部と、
   前記磁気検出情報記憶部に記憶された時系列の磁気検出情報に基づいて、磁気を検出した前記磁気センサの遷移から、前記入力媒体の回転を検出する回転検出部とを備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の位置検出システム。
3. 前記位置検出装置は、
   前記回転検出部により入力媒体の回転が検出された場合に、当該回転に応じた操作を実行する回転操作制御部を備えた
   ことを特徴とする請求項２記載の位置検出システム。
4. 前記位置検出装置は、
   前記磁気検出情報取得部により取得された磁気検出情報を時系列に記憶する磁気検出情報記憶部と、
   前記磁気検出情報記憶部に記憶された時系列の磁気検出情報に基づいて、磁気を検出した磁気センサの遷移及び当該磁気の強さから、前記入力媒体の傾きを検出する傾き検出部とを備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の位置検出システム。
5. 前記位置検出装置は、
   前記傾き検出部により入力媒体の傾きが検出された場合に、当該傾きに応じた操作を実行する傾き操作制御部を備えた
   ことを特徴とする請求項４記載の位置検出システム。
6. 前記位置検出装置は、
   前記磁気検出情報取得部により取得された磁気検出情報を時系列に記憶する磁気検出情報記憶部と、
   前記ＬＣＤタッチパネルにより検出された位置及び前記磁気検出情報記憶部に記憶された時系列の磁気検出情報に基づく磁気を検出した磁気センサの遷移から、前記入力媒体の傾きを検出する傾き検出部とを備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の位置検出システム。
7. 前記位置検出装置は、
   前記傾き検出部により入力媒体の傾きが検出された場合に、当該傾きに応じた操作を実行する傾き操作制御部を備えた
   ことを特徴とする請求項６記載の位置検出システム。
8. 前記磁気センサは、単極性のセンサである
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載の位置検出システム。
9. 前記磁気センサは、両極性のセンサである
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載の位置検出システム。
10. 磁性体を有する入力媒体の位置を検出する位置検出装置であって、
    所定の配置間隔で平面状に複数配置され、当該磁性体の磁気を検出する磁気センサと、
    前記磁気センサによる磁気検出結果を当該磁気センサの識別情報とともに磁気検出情報として取得する磁気検出情報取得部と、
    前記磁気検出情報取得部により取得された磁気検出情報に基づいて、前記入力媒体の位置を検出する位置検出部と、
    前記入力媒体が接触した場合に、当該接触した位置を検出するＬＣＤタッチパネルと、
    前記位置検出部により検出された位置及び前記ＬＣＤタッチパネルにより検出された位置を比較する位置比較部と、
    前記位置比較部による比較結果に基づいて、前記ＬＣＤタッチパネルに対する操作の有効性判断を行う有効性判断部と
    を備えたことを特徴とする位置検出装置。

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