JP7013534B2 - 電磁誘導型座標測位装置 - Google Patents

Description

本願は、電磁誘導型座標測位装置に関し、特に、増幅回路を備えた電磁誘導型座標測位装置に関する。

科学技術の進歩に伴い、電磁誘導型座標測位装置は、スマートフォン、タブレットコンピュータ等の様々な電子機器に幅広く活用されているため、現在人々の電子機器への要求も益々高くなっている。より良い視覚体験が望まれてきているため、電子機器の外観において、徐々にフレーム幅が狭小化する傾向があり、フレーム幅狭小化による制限により内部のセンサコイルのレイアウトが大きな問題に直面し、フレームにあるセンサコイルはセンサコイルのレイアウト面積の減少により、センサコイルで生成されたセンシング信号の電圧レベルを往々にして減衰させてしまい、電磁誘導型座標測位装置を使用する際に、ユーザーがスムーズに操作できないという問題が発生していた。

さらに、電磁誘導型座標測位装置に含まれる金属部品及びポールピースなどの一部の部品もセンサコイルに影響を与えることにより、センサコイルで生成された誘導磁界が弱められる。さらに、電磁誘導型座標測位装置に不適切なアクセサリーを使用した場合、このアクセサリーによってもセンサコイルで生成された誘導磁界が弱められる。また、ユーザーが電磁誘導型座標測位装置を常磁性体又は反磁性体に近づけすぎることにより、センシング信号が影響を受けることが度々生ずる。以上に言及した様々な問題点は、現在電磁誘導型座標測位装置を開発する際に最も頻繁に直面し得ることであり、かつ早期に解決すべき課題となっている。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、フレーム幅が狭小化された電磁誘導型座標測位装置であっても、額縁近傍のセンサコイルから得られるセンシング信号の電圧レベルを改善し、感知不良が生じにくい電磁誘導型座標測位装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための、本発明に係る電磁誘導型座標測位装置は、第１センサコイルと、第２センサコイルと、第１増幅回路と、第２増幅回路と、制御回路と、を含む。第１センサコイルは、座標指示器が近づいた時第１センシング信号を生成するために用いられ、第２センサコイルは、座標指示器が近づいた時に第２センシング信号を生成するために用いられ、第１増幅回路が第１増幅利得を備え、第１センシング信号及び第２センシング信号の一方を受信するため、第１センサコイル及び第２センサコイルの一方に電気的に接続するために用いられ、第２増幅回路が第２増幅利得を備え、第１センシング信号及び第２センシング信号の他方を受信するため、第１センサコイル及び第２センサコイルの他方に電気的に接続するために用いられ、第１増幅回路が第１センシング信号を受信し、且つ第２増幅回路が第２センシング信号を受信するとき、第１増幅利得が第２増幅利得より大きくなるように制御する一方で、第１増幅回路が第２センシング信号を受信し、且つ第２増幅回路が第１センシング信号を受信するとき、第２増幅利得が第１増幅利得より大きくなるように制御すると共に、、増幅された第１センシング信号の電圧レベルを第１プリセットレベルに到達させ、増幅された第２センシング信号の電圧レベルを第２プリセットレベルに到達させる。

額縁に近接する第１センサコイルから得られる第１センシング信号の増幅レベルを、第１センサコイルよりも額縁から遠い第２センサコイルから得られる第２センシング信号の増幅レベルよりも大きくしたので、センシング信号の電圧レベルを改善し、感知不良が生じにくい電磁誘導型座標測位装置を提供できる。

本発明を応用した電磁誘導型座標測位装置及び電磁誘導型座標測位装置に適した座標指示器の一実施例を示す概念図である。 本発明を応用した電磁誘導型座標測位装置及び電磁誘導型座標測位装置に適した座標指示器の別の実施例を示す概念図である。 本発明に係る電磁誘導型座標測位装置の一実施例を示す概念図である。 図３の電磁誘導型座標測位装置の増幅回路の一実施例を示す回路図である。 図３の電磁誘導型座標測位装置の増幅回路の他の実施例を示す回路図である。 図３の電磁誘導型座標測位装置の増幅回路の他の実施例を示す回路図である。 図３の電磁誘導型座標測位装置の増幅回路の他の実施例を示す回路図である。 図３の増幅回路及び制御回路に結合された他の信号処理回路の一実施例を示すブロック図である。

図１及び図２を参照する。図１及び図２は、本発明に係る電磁誘導型座標測位装置２の一実施例及び電磁誘導型座標測位装置２に適した座標指示器１の一実施例を示す概念図である。ここで、電磁誘導型座標測位装置２は、スマートフォン、タブレットコンピュータ又はノートパソコンであってもよい。
電磁誘導型座標測位装置２は、ワークスペース２９を備え、座標指示器１が電磁誘導型座標測位装置２のワークスペース２９に接触しても接触しなくてもよいが、座標指示器１の位置をワークスペース２９に近づけた時、電磁誘導型座標測位装置２は、座標指示器１の位置を感知して計算することにより、座標指示器１によって送信された信号を受信することができる。座標指示器１が電磁誘導型座標測位装置２に接触した時、電磁誘導型座標測位装置２は、座標指示器１の位置を感知して計算でき、加えて、座標指示器１からの圧力信号も受信することができる。また図１、図２に示すように、電磁誘導型座標測位装置２は、有線又は無線方式により他の電子機器３と通信できる。一実施例において、電磁誘導型座標測位装置２は、手書きパッド、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ノートパソコン、グラフィックタブレット或いはスマートパッドなどであってよく、座標指示器１は電磁誘導型ペン、マウス又は定位盤などであってもよく、電子機器３はスマートフォン、タブレットコンピュータ或いはノートパソコンであっても良い。

図３を参照して本発明の実施形態を説明する。ここで、図３は本発明に係る電磁誘導型座標測位装置の一実施例を示す概念図である。
配置において、センサコイル２４、２５、２６は、同じ軸方向（例えばＸ軸及びＹ軸）に沿って配列された複数回巻き付けられたセンサコイルであり、かつ隣接する２つのセンサコイルが交互にずらして配設され、例えば隣接する２つの第１センサコイル２４、第２センサコイル２５が交互にずらして配設され、隣接する２つの第２センサコイル２５、第３センサコイル２６が交互にずらして配設される。その後もこの例によるものとし、ここではこれ以上説明しない。
第１センサコイル２４は、第１増幅回路２１及び第２増幅回路２２に結合され、第２センサコイル２５が第１増幅回路２１及び第２増幅回路２２に結合され、第１増幅回路２１及び第２増幅回路２２が制御回路２８に結合される。換言すると、第１増幅回路２１は第１センサコイル２４及び第２センサコイル２５と制御回路２８との間を結合し、第２増幅回路２２が第１センサコイル２４及び第２センサコイル２５と制御回路２８との間を結合する。

センサコイル２４～２６内の複数のセンサコイルは、座標指示器１の位置を同期するように走査でき、座標指示器１が電磁誘導型座標測位装置２に接近した時、座標指示器１の位置に応じて、座標指示器１に近い隣接するセンサコイル間で各々センシング信号を生成できる。例えば、座標指示器１が第１センサコイル２４に近づいた時、隣接する第２センサコイル２５及び第１センサコイル２４自体は、各々第２センシング信号Ｓ２、第１センシング信号Ｓ１を生成でき、センシング信号Ｓ１、Ｓ２の間で異なる電圧レベルを有し、座標指示器１が第２センサコイル２５に近づいた時、隣接する第１センサコイル２４、第３センサコイル２６及び第２センサコイル２５自体は各々センシング信号Ｓ１、Ｓ３、Ｓ２を生成でき、第１センシング信号Ｓ１、第３センシング信号Ｓ３、第２センシング信号Ｓ２の間で異なる電圧レベルを有する。その他の組み合わせについてもこの例と同様に処理されるため、ここではこれ以上説明しない。一実施例において、第１センサコイル２４、第２センサコイル２５、第３センサコイル２６は、複数のコイルを含むことができ、図３では、一例として、２個のコイルを含むセンサコイル２４～２６を取り上げている。

第１増幅回路２１は、第１センサコイル２４及び第２センサコイル２５のいずれか一方のセンサコイルに電気的に接続でき、第２増幅回路２２が接第１センサコイル２４及び第２センサコイル２５のいずれか他方のセンサコイルに電気的に接続できる。第１増幅回路２１では、第１増幅利得を得ることができ、第２増幅回路２２では第２増幅利得を得ることができる。第１増幅回路２１及び第２増幅回路２２は、第１センシング信号Ｓ１及び第２センシング信号Ｓ２を増幅できる。
一実施例において、第１センサコイル２４のセンサコイルのレイアウトは、電磁誘導型座標測位装置２の機械的条件によって制限される。例えば電磁誘導型座標測位装置２は、図１、図２に示すようにワークスペース２９を備え、第２センサコイル２５と比べると、第１センサコイル２４の方が前述のワークスペース２９のエッジ領域に近く、第１センサコイル２４をレイアウトできる領域が第２センサコイル２５をレイアウトできる領域よりも狭い。したがって、電磁誘導型座標測位装置２の機械的条件に制限されることにより、第１センサコイル２４で生成された第１センシング信号Ｓ１の電圧レベルが理想値に到達できず、第２センサコイル２５で生成された第２センシング信号Ｓ２と比べて、第１増幅回路２１及び第２増幅回路２２は、第１センサコイル２４で生成された第１センシング信号Ｓ１をさらに増幅する必要がある。

以下、前記の２つの状況を分けて具体的に説明する。すなわち、第１増幅回路２１は、第１センサコイル２４に電気的に接続され、第２増幅回路２２が第２センサコイル２５に電気的に接続された場合、第１増幅回路２１が第１センサコイル２４で生成された第１センシング信号Ｓ１を受信し、第２増幅回路２２が第２センシング信号Ｓ２を受信し、制御回路２８が第１増幅回路２１を制御して、第１増幅利得で第１センシング信号Ｓ１を増幅させることで、増幅された第１センシング信号Ｓ４を生成し、かつ制御回路２８が第２増幅回路２２を制御し、第２増幅利得で第２センシング信号Ｓ２を増幅させることで、増幅された第２センシング信号Ｓ５を生成する。
第１増幅回路２１は第１センシング信号Ｓ１をさらに増幅する必要があるため、第１増幅利得は第２増幅利得よりも大きくする必要がある。例えば第２増幅利得は、「１」であっても良いが、この時、第１増幅利得は「１」よりも大きくする必要がある。例えば第１増幅利得は、「１．２」であっても良い。そして、第２増幅利得が「２」である場合には、例えば第１増幅利得が「２．４」であっても良い。このように、増幅利得に差異を設けることにより、増幅された後の第１センシング信号Ｓ４の電圧レベルは理想的なプリセットレベル（以下、「第１プリセットレベル」という。）に達し、かつ増幅された後の第２センシング信号Ｓ５の電圧レベルも理想的な他のプリセットレベル（以下、「第２プリセットレベル」という。）に達する。

一方、第１増幅回路２１が第２センサコイル２５に電気的に接続され、第２増幅回路２２が第１センサコイル２４に電気的に接続された場合、第１増幅回路２１が第２センサコイル２５で生成された第２センシング信号Ｓ２を受信する一方で、第２増幅回路２２が第１センシング信号Ｓ１を受信する。
このとき、制御回路２８が第１増幅回路２１を制御して、第１増幅利得で第２センシング信号Ｓ２を増幅させることで、増幅された第２センシング信号Ｓ４を生成する。ここで、第１増幅回路２１は第２センシング信号Ｓ２を大きな増幅度で増幅する必要がなく（なぜなら第２センシング信号Ｓ２は元々の信号の強度が強いので）、増幅された後の第２センシング信号Ｓ４の電圧レベルは理想的な第２プリセットレベルとなる。
そして、制御回路２８が第２増幅回路２２を制御し、第２増幅利得で第１センシング信号Ｓ１を増幅させることで、増幅された第１センシング信号Ｓ５を生成する。ここで、第２増幅回路２２は第１センシング信号Ｓ１を大きな増幅度で増幅する必要があり（なぜなら第１センシング信号Ｓ１は元々の信号の強度が弱いので）、増幅された後の第１センシング信号Ｓ５の電圧レベルは理想的な第１プリセットレベルとなる。
第２増幅回路２２が第１センシング信号Ｓ１をさらに増幅する必要があるため、第２増幅利得は第１増幅利得よりも大きく、例えば第１増幅利得は、「１」であっても良いが、この時、第２増幅利得は「１」よりも大きく、例えば第２増幅利得は、「１．２」であっても良い。また、第１増幅利得は「２」であっても良いが、このとき、第２増幅利得が「２．４」であっても良い。増幅された第１センシング信号Ｓ４の電圧レベルが理想的な第１プリセットレベルに達し、かつ増幅された第２センシング信号Ｓ５の電圧レベルも理想的な第２プリセットレベルに達する。

幾つかの実施例において、電磁誘導型座標測位装置２における座標指示器１の異なるロケーションに応じて、第１プリセットレベル及び第２プリセットレベルは、可変電圧レベルであってもよく、第１プリセットレベルが第２プリセットレベルと同じでも異なっていても構わない。

これにより、ユーザーが電磁誘導型座標測位装置２を使用する場合、増幅回路２１、２２は、第１センシング信号Ｓ１を受信した時、比較的大きい増幅利得で第１センシング信号Ｓ１の電圧レベルを調整できる。このようにして、第１センサコイル２４で生成された第１センシング信号Ｓ１の電圧が電磁誘導型座標測位装置２の機械的制限を受けて減衰されたことにより、感知不良又はスムーズに操作できない状態を引き起こし、さらにはタッチ動作の座標を検出する際の電磁誘導型座標測位装置２の精度にも影響を与えるのを防ぐことができるため、ユーザーに座標指示器１及び電磁誘導型座標測位装置２をよりスムーズかつ便利に操作させることができる。

幾つかの実施例において、図３に示すように、電磁誘導型座標測位装置２は、第３センサコイル２６と、第３増幅回路２３と、をさらに含み、第３センサコイル２６が第１増幅回路２１、第２増幅回路２２及び第３増幅回路２３に結合され、第３増幅回路２３も制御回路２８に結合され、第１センサコイル２４、第２センサコイル２５、第３センサコイル２６間の位置の順序は第２センサコイル２５が第１センサコイル２４及び第３センサコイル２６の間にあり、第１センサコイル２４と第２センサコイル２５が隣接し、第２センサコイル２５と第３センサコイル２６が隣接するような位置関係となる。
すなわち、第１センサコイル２４、第２センサコイル２５及び第３センサコイル２６上の対応する同じ任意の位置に測定点がそれぞれマークされ、第１センサコイル２４と第３センサコイル２６との間の垂直距離は隣接する第２センサコイル２５と第３センサコイル２６との間の垂直距離Ｌ２よりも長く、かつ隣接する第２センサコイル２５と第３センサコイル２６との間の垂直距離Ｌ２は隣接する第１センサコイル２４と第２センサコイル２５との間の垂直距離Ｌ１よりも長い。

上述のように、電磁誘導型座標測位装置２内のセンサコイルのレイアウトは電磁誘導型座標測位装置２の機械的条件によって制限され、例えば第１センサコイル２４が電磁誘導型座標測位装置２のエッジスペースによって制限されたことで、第１センサコイル２４の全幅が縮小する。
すなわち、第１センサコイル２４と第２センサコイル２５との間の垂直距離Ｌ１は第３センサコイル２６と第２センサコイル２５との間の垂直距離Ｌ２よりも短く、この結果、第１センサコイル２４の全体的なコイル幅が第２センサコイル２５及び第３センサコイル２６の全体的なコイル幅よりも狭くなる。したがって、第１増幅回路２１、第２増幅回路２２、第３増幅回路２３のうちのいずれかが第１センサコイル２４で生成された第１センシング信号Ｓ１を受信した時、第１センシング信号Ｓ１を受信した増幅回路は、第１センシング信号Ｓ１をさらに増幅する必要がある。

幾つかの実施例において、例えば第１センサコイル２４と第２センサコイル２５のレイアウトは、いずれも電磁誘導型座標測位装置２の機械的条件によって制限される。すなわち、第１センサコイル２４、第２センサコイル２５はいずれも端部が縮んでしまって短くなり、第１センサコイル２４の全体的なコイル幅が第２センサコイル２５の全体的なコイル幅よりも狭く、第２センサコイル２５の全体的なコイル幅が第３センサコイル２６の全体的なコイル幅よりも狭い。第１増幅回路２１、第２増幅回路２２、第３増幅回路２３内のいずれか２個が第１センシング信号Ｓ１及び第２センシング信号Ｓ２をそれぞれ受信した時、第１センシング信号Ｓ１及び第２センシング信号Ｓ２を受信した２つの増幅回路は第１センシング信号Ｓ１及び第２センシング信号Ｓ２をさらに増幅する必要がある。

例えば第１増幅回路２１、第２増幅回路２２及び第３増幅回路２３で第１センシング信号Ｓ１、第２センシング信号Ｓ２及び第３センシング信号Ｓ３をそれぞれ受信する場合、第１増幅利得及び第２増幅利得は第３増幅回路２３の増幅利得（以下、「第３増幅利得」という。）よりも大きく、第１増幅利得が第２増幅利得よりも大きい。例えば第１増幅利得、第２増幅利得及び第３増幅利得は、各々１．２倍、１．１倍及び１倍であり得る。

幾つかの実施例において、電磁誘導型座標測位装置２は、第１センサコイル２４、第２センサコイル２５、第３センサコイル２６の下方に設けられた導磁ダイアフラムをさらに含む。レイアウトする時、導磁ダイアフラムの透磁率が電磁誘導型座標測位装置２内の電子コンパスなどの地磁気検出用途の微小電気機械素子の作動に影響を与えるかどうかを考慮する必要があり、導磁ダイアフラムが微小電気機械素子に近づいた場合、すなわち、導磁ダイアフラムと微小電気機械素子との間の距離が微小電気機械素子の作動を妨げる干渉範囲内にある場合、導磁ダイアフラムの透磁率が微小電気機械素子の作動に影響を与えないように下げる必要がある。
したがって、導磁ダイアフラムの透磁率が下げられた場合、例えば透磁率がプリセット値より小さい場合、座標指示器１が第１センサコイル２４、第２センサコイル２５、第３センサコイル２６に近づくと、透磁率が低下するため、第１センサコイル２４で生成された第１センシング信号Ｓ１の電圧レベルが増幅前に前記第１プリセットレベルに到達できず、かつ第２センサコイル２５で生成された第２センシング信号Ｓ２の電圧レベルが増幅前に前記第２プリセットレベルに到達できず、第３センサコイル２６で生成された第３センシング信号Ｓ３の電圧レベルが増幅前に理想的な第３プリセットレベルに到達することができない。この時、制御回路２８は、第１増幅回路２１、第２増幅回路２２、第３増幅回路２３を制御して、第１センシング信号Ｓ１、第２センシング信号Ｓ２、第３センシング信号Ｓ３をさらに増幅させる、すなわち、第１増幅利得、第２増幅利得及び第３増幅利得をすべて２倍以上にする。

また、前記透磁率が低下した場合において、座標指示器１は第１センサコイル２４、第２センサコイル２５、第３センサコイル２６に近づいた時、センシング信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の電圧レベルは、それぞれセンサコイル２４、２５、２６と座標指示器１との間の距離の２乗に反比例し、増幅回路２１、２２、２３を制御した時、制御回路２８がセンサコイル２４、２５、２６と座標指示器１との間の距離に基づいて増幅回路２１、２２、２３の第１増幅利得、第２増幅利得及び第３増幅利得をそれぞれ選択する。
制御回路２８は、座標指示器１と第１センサコイル２４との間の距離が座標指示器１と第２センサコイル２５との間の距離よりも長く、かつ座標指示器１と第２センサコイル２５との間の距離が座標指示器１と第３センサコイル２６との間の距離よりも長いと判断することを例にすると、前記透磁率が低下した場合を併せて考慮し、増幅回路２１、２２、２３がセンシング信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を受信した時、制御回路２８が選択した第１増幅利得、第２増幅利得及び第３増幅利得は、それぞれ１．４倍、１．２倍及び１．１倍であり得、増幅回路２１、２２、２３がそれぞれセンシング信号Ｓ２、Ｓ１、Ｓ３を受信した時、第１増幅利得、第２増幅利得及び第３増幅利得は、それぞれ１．２倍、１．４倍及び１．１倍であり得、残りもこの例に倣い倍率が決定される。制御回路２８は、増幅されたセンシング信号Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６に基づき座標指示器１の座標情報を正確に計算し、ユーザーに電磁誘導型座標測位装置２をよりスムーズに操作させることができる。

幾つかの実施例において、センサコイル２４、２５、２６で生成されたセンシング信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、電磁誘導型座標測位装置２に外付けするアクセサリーに含まれる磁性部品の影響を受け、前記磁性部品が電磁誘導型座標測位装置２のカバーに使用されるマグネット留め具であり得る。
磁石などの磁性部品と電磁誘導型座標測位装置２が接近する時、磁性部品が第１センサコイル２４に近づくことを例にすると、第１センサコイル２４で生成された第１センシング信号Ｓ１は磁性部品の影響を受けて減衰され、増幅回路２１、２２、２３のうちのいずれかが第１センシング信号Ｓ１を受信した時、制御回路２８が増幅されたセンシング信号Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６に基づき座標指示器１の座標情報を正確に計算できるように第１センシング信号Ｓ１をさらに増幅する必要がある。

幾つかの実施例において、電磁誘導型座標測位装置２は、無線通信モジュールをさらに含み、この無線通信モジュールが干渉を避けるため、その回路をシールドする金属シールドを備える。このシールドするための金属部品も励起磁界信号に影響を与える部品であり、センサコイル２４、２５、２６内の第１センサコイル２４が前記金属部品の影響を受けることを例にすると、それは第１センサコイル２４と金属部品との間の垂直距離が所定の距離より短く、第２センサコイル２５、第３センサコイル２６と金属部品との間の垂直距離が前記所定の距離よりも長い。なお、２種以上の異なる設計を施した電磁誘導型座標測位装置２の場合、所定の距離の値は、電磁誘導型座標測位装置２の種類によって異なる場合がある。たとえば、種類Ａの電磁誘導型座標測位装置２の所定の距離の値は１ｃｍであり、種類Ｂの電磁誘導型座標測位装置２の所定の距離の値は３ｃｍである。
例えば第１センサコイル２４で生成された第１センシング信号Ｓ１が金属部品の影響を受けて減衰され、増幅回路２１、２２、２３のうちのいずれかが第１センシング信号Ｓ１を受信した時、制御回路２８が増幅されたセンシング信号Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６に基づき座標指示器１の座標情報を正確に計算し、かつユーザーに電磁誘導型座標測位装置２をよりスムーズに操作させることができるように、第１センシング信号Ｓ１をさらに増幅する必要がある。

幾つかの実施例において、図３に示すように、電磁誘導型座標測位装置２は、選択回路２７をさらに含み、選択回路２７がセンサコイル２４、２５、２６と増幅回路２１、２２、２３との間を結合する。選択回路２７は、制御回路２８に制御され、制御回路２８で生成された制御信号Ｃ４に基づき第１センサコイル２４、第２センサコイル２５及び第３センサコイル２６と第１増幅回路２１、第２増幅回路２２及び第３増幅回路２３の中のいずかを選択して電気的に接続し、センサコイル２４、２５、２６と増幅回路２１、２２、２３が一対一で電気的に接続される。
例えば選択回路２７は、第１増幅回路２１を第１センサコイル２４に電気的に接続するように制御した時、選択回路２７が増幅回路２２、２３を第１センサコイル２４に電気的に接続しないように制御し、第２増幅回路２２をセンサコイル２５、２６の一方に電気的に接続し、かつ第３増幅回路２３をセンサコイル２５、２６の他方に電気的に接続するように制御し、残りもこのようにして接続先を決定するが、ここではこれ以上説明しない。

幾つかの実施例において、図３及び図４を一緒に参照すると、図４は、図３の電磁誘導型座標測位装置２の増幅回路の一実施例を示す回路図である。第１増幅回路２１、第２増幅回路２２及び第３増幅回路２３は、演算増幅器２１１と、複数の抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３と、セレクタ２１２と、を各々含み、制御回路２８で生成された制御信号Ｃ１、制御信号Ｃ２及び制御信号Ｃ３を各々受信する。ここで、図４に示される増幅回路は、第１増幅回路２１を例として取り、抵抗器の数が８個であり、それらのうちの３個が例として示される。第１増幅回路２１は、演算増幅器２１１と、複数の抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３と、セレクタ２１２と、を含む。
図４に示すように、演算増幅器２１１は、反転入力端子Ｉと、出力端子Ｏと、を備え、抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が出力端子Ｏにそれぞれ並列に結合され、セレクタ２１２が抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３と反転入力端子Ｉの間を結合する。

抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の間はそれぞれ異なる抵抗値を有し、これらは演算増幅器２１１の入力信号と出力信号との間の第１増幅利得を決定する。センサコイル２４、２５、２６で生成されたセンシング信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が演算増幅器２１１の反転入力端子Ｉに入力され、セレクタ２１２の制御ピンＡ１、Ａ２、Ａ３が制御回路２８で生成された制御信号Ｃ１を受信し、制御信号Ｃ１に基づいて抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のうちのいずれかに電気的に接続することを選択する。ここで、センシング信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の電流は抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のうちのセレクタ２１２に電気的に接続された抵抗器を通って流れ、演算増幅器２１１がセレクタ２１２によって電気的に接続された抵抗器で決定された第１増幅利得に基づいて増幅されたセンシング信号Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６を生成し、演算増幅器２１１の出力端子Ｏから出力される。第２増幅回路２２及び第３増幅回路２３内の演算増幅器２１１、複数の抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びセレクタ２１２の関連の説明も前記の第１増幅回路２１と同じ動作原理なので説明を省略する。本願は図４に限定されず、他の幾つか実施例において、増幅回路２１、２２、２３も図５乃至図７に示される実施形態で実施されてもよい。
図５は、図３の電磁誘導型座標測位装置の増幅回路の他の実施例を示す回路図であるが、図４と異なる点は、図４は非反転入力端子が接地されているのに対し、図５は非反転入力端子に基準電圧Ｖｒｅｆが入力されている点にある。
図６は、図３の電磁誘導型座標測位装置の増幅回路の他の実施例を示す回路図であるが、図４と異なる点は、図４の帰還抵抗である抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に相当する抵抗器を固定とし、入力抵抗側をセレクタ２１２によって選択することによってゲインを調整する回路である点である。図７は図３の電磁誘導型座標測位装置の増幅回路の他の実施例を示す回路図であるが、図５の実施形態と同様に帰還抵抗側の抵抗値を選択することによりゲインを調整する回路である。

幾つかの実施例において、図３の制御信号Ｃ１は、３ビットで表すことができ、図４～図７の制御ピンＡ１、Ａ２、Ａ３がそれぞれ３ビットのうちのいずれかに各々対応する。他の実施例において、制御信号Ｃ１は、制御ピンＡ１、Ａ２、Ａ３による３ビットを含むようにした上で３ビットより多くても差し支えない。なお、制御信号Ｃ２、Ｃ３も制御信号Ｃ１と同様に３ビットで表せるので、ここではこれ以上説明しない。

幾つかの実施例において、制御回路２８は、プリセットゲインテーブルに基づき第１増幅利得、第２増幅利得及び第３増幅利得を決定する。プリセットゲインテーブル内には異なる倍率の利得値を格納し、制御回路２８は、プリセットゲインテーブル内の利得値を選択し、また選択された利得値に基づき制御信号Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３をセレクタ２１２の制御ピンＡ１、Ａ２、Ａ３に送信することで、抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のうちのいずれかに電気的に接続することを決定する。
下表に示す前記プリセットゲインテーブルは、第１センサコイル２４が第１増幅回路２１に電気的に接続され、第２センサコイル２５が第２増幅回路２２に電気的に接続され、第３センサコイル２６が第３増幅回路２３に電気的に接続されることを例としている。第１増幅回路２１のセレクタ２１２の制御ピンＡ１～Ａ３で受信した制御信号Ｃ１がそれぞれ「０」、「１」及び「０」である場合、対応する第１増幅利得の利得値が１．２倍であり、すなわち第１センサコイル２４で生成された第１センシング信号Ｓ１が１．２倍に増幅される。なお、その他の組み合わせについても表１の通りなので、ここではこれ以上説明しない。

幾つかの実施例において、図３に示すように、各増幅回路２１、２２、２３は、初段増幅器２１ａ、２２ａ、２３ａと、後段増幅器２１ｂ、２２ｂ、２３ｂと、を含む。以下に第１増幅回路２１の初段増幅器２１ａ及び後段増幅器２１ｂを例として説明する。初段増幅器２１ａの回路構成は、図４乃図至７に例示した回路構成とすればよく、初段増幅器２１ａはセンシング信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が受けた前記センサコイル２４、２５、２６の間の垂直距離、地磁気検出の磁性対象、電磁誘導型座標測位装置２に近づいた磁性部品及びアンテナ金属部品による影響に応じて、第１センシング信号Ｓ１をさらに増幅するために用いられる。
後段増幅器２１ｂは、ユーザーが座標指示器１と電磁誘導型座標測位装置２を操作した時の使い方に応じて、センシング信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の電圧レベルを調整する。使用するタイミングは、座標指示器１が空中にある時の信号強度、座標指示器１と電磁誘導型座標測位装置２の角度であり得、これらはセンシング信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の電圧レベルに影響を及ぼす可能性があるため、制御回路２８が座標指示器１の空中状態、座標指示器１と電磁誘導型座標測位装置２の角度或いはそれらの組み合わせに応じて後段増幅器２１ｂの増幅利得を制御し、初段増幅器２１ａの増幅利得と後段増幅器２１ｂの増幅利得を乗算して第１増幅利得を生成し、制御回路２８が第１増幅利得に基づき初段増幅器２１ａ及び後段増幅器２１ｂを制御してセンシング信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を増幅する。

次に、図８を参照して本実施形態を説明する。ここで、図８は、図３の増幅回路及び制御回路に結合された他の信号処理回路の一実施例を示すブロック図である。
一実施例において、各増幅回路２１、２２、２３は、初段増幅器２１ａ、２２ａ、２３ａにそれぞれ結合された前処理増幅器２１ｃをさらに含み、前処理増幅器２１ｃが各々センサコイル２４～２６からセンシング信号Ｓ１～Ｓ３を受信し、各前処理増幅器が制御回路２８に制御されて同じ増幅利得でセンシング信号Ｓ１～Ｓ３を増幅する。
第１増幅回路２１を例とし、図８に第１増幅回路２１の前処理増幅器２１ｃを例示する。初段増幅器２１ａは、前処理増幅器２１ｃと後段増幅器２１ｂとの間を結合する。第１増幅回路２１が第１センシング信号Ｓ１を受信することを例とすると、前処理増幅器２１ｃは先に第１センシング信号Ｓ１を増幅し、前処理増幅器２１ｃにより第１センシング信号Ｓ１を増幅してから初段増幅器２１ａが２回目の増幅手順として機能し、後段増幅器２１ｂが３回目の増幅手順として機能する。

一実施例において、図８に示すように、電磁誘導型座標測位装置２は、フィルタリング手順、整流手順、積分手順、及び復調手順を実行するため、フィルタ２１ｄと、整流器２１ｅと、積分器２１ｆと、復調器２１ｇと、をさらに含む。次に、電磁誘導型座標測位装置２は、暗号化・復号化回路３１と、バスインターフェース３２と、をさらに含み得る。暗号化・復号化回路３１は、バスインターフェース３２と制御回路２８との間を結合する。

幾つかの実施例において、制御回路２８は、マイクロコントローラ（ＭＣＵ）、中央処理装置（ＣＰＵ）、組み込みコントローラ（ＥＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）であってよい。選択回路２７は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）或いはスイッチ（ｓｗｉｔｃｈ）とすることができる。

上記をまとめると、本願の電磁誘導型座標測位装置の一実施例によれば、電磁誘導型座標測位装置は、端部が縮んだ短いセンサコイル、低透磁率を備えた導磁ダイアフラム、磁性部品を備えた付属品、及び無線通信モジュールをシールドする金属部品に近いセンサコイルで生成されたセンシング信号に基づいて電圧レベルの校正を実行できる。このようにして、一部のセンサコイルのセンシング信号電圧が小さすぎることによりユーザーが電磁誘導型座標測位装置を操作する時、感知不良又はスムーズに操作できない状態を引き起こし、さらにはタッチ動作の座標を検出する際の電磁誘導型座標測位装置の精度にも影響を与えるのを防ぐことができるため、ユーザーが電磁誘導型座標測位装置を操作したとき、より良い体験を得ることができる。

上述の説明は、単に本発明の最良の実施例を挙げたまでであり、本発明を限定しない。その他本発明の開示する要旨を逸脱することなく完成された同等効果の修飾または置換はいずれも後述の特許請求の範囲に含まれる。

１ 座標指示器
２ 電磁誘導型座標測位装置
３ 電子機器
２１ 第１増幅回路
２１１ 演算増幅器
２１２ セレクタ
２１ａ 初段増幅器
２１ｂ 後段増幅器
２１ｃ 前処理増幅器
２１ｄ フィルタ
２１ｅ 整流器
２１ｆ 積分器
２１ｇ 復調器
２２ 第２増幅回路
２２ａ 初段増幅器
２２ｂ 後段増幅器
２３ 第３増幅回路
２３ａ 初段増幅器
２３ｂ 後段増幅器
２４ 第１センサコイル
２５ 第２センサコイル
２６ 第３センサコイル
２７ 選択回路
２８ 制御回路
２９ ワークスペース
３１ 暗号化・復号化回路
３２ バスインターフェース
Ａ１ 制御ピン
Ａ２ 制御ピン
Ａ３ 制御ピン
Ｃ１ 制御信号
Ｃ２ 制御信号
Ｃ３ 制御信号
Ｃ４ 制御信号
Ｉ 負入力端子
Ｌ１ 垂直距離
Ｌ２ 垂直距離
Ｏ 出力端子
Ｒ１ 抵抗器
Ｒ２ 抵抗器
Ｒ３ 抵抗器
Ｓ１ 第１センシング信号
Ｓ２ 第２センシング信号
Ｓ３ 第３センシング信号
Ｓ４ 増幅された第１センシング信号
Ｓ５ 増幅された第２センシング信号
Ｓ６ 増幅された第３センシング信号

Claims (10)

1. 座標指示器に適した電磁誘導型座標測位装置であって、
   前記座標指示器が近づいた時第１センシング信号を生成するための第１センサコイルと、
   前記座標指示器が近づいた時に第２センシング信号を生成すると共に、前記第１センサコイルと同一軸方向に沿って交互にずらして配設される第２センサコイルと、
   前記第１センサコイル及び前記第２センサコイルに結合され、第１増幅利得を得られ、前記第１センシング信号及び前記第２センシング信号のいずれか一方を受信するため、前記第１センサコイル及び前記第２センサコイルのいずれか一方に電気的に接続するための第１増幅回路と、
   前記第１センサコイル及び前記第２センサコイルに結合され、第２増幅利得を得られ、前記第１センシング信号及び前記第２センシング信号のいずれか他方を受信するため、前記第１センサコイル及び前記第２センサコイルのいずれか他方に電気的に接続するための第２増幅回路と、
   前記第１増幅回路及び前記第２増幅回路に結合され、
   前記第１増幅回路が前記第１センシング信号を受信し、且つ前記第２増幅回路が前記第２センシング信号を受信するとき、前記第１増幅利得が前記第２増幅利得より大きくなるように制御する一方で、前記第１増幅回路が前記第２センシング信号を受信し、且つ前記第２増幅回路が前記第１センシング信号を受信するとき、前記第２増幅利得が前記第１増幅利得より大きくなるように制御すると共に、増幅された前記第１センシング信号の電圧レベルを第１プリセットレベルに到達させ、増幅された前記第２センシング信号の電圧レベルを第２プリセットレベルに到達させる制御回路と、を含むことを特徴とする、
   電磁誘導型座標測位装置。
2. 前記第１増幅回路及び前記第２増幅回路に結合された第３センサコイルをさらに含み、前記第３センサコイルと前記第１センサコイルとの間の垂直距離は、前記第３センサコイルと前記第２センサコイルとの間の垂直距離よりも長く、かつ前記第３センサコイルと前記第２センサコイルとの間の垂直距離が前記第２センサコイルと前記第１センサコイルとの間の垂直距離よりも長いことを特徴とする、請求項１に記載の電磁誘導型座標測位装置。
3. 前記第１センサコイルの全体的なコイル幅は、前記第２センサコイルの全体的なコイル幅より小さいことを特徴とする、請求項１に記載の電磁誘導型座標測位装置。
4. 前記第１センサコイル及び前記第２センサコイルの下方に設けられた導磁ダイアフラムをさらに含み、前記導磁ダイアフラムの透磁率は、プリセット値より小さいため、増幅前の前記第１センシング信号が前記第１プリセットレベルに到達できず、増幅前の前記第２センシング信号が前記第２プリセットレベルに到達できず、前記第１増幅回路及び前記第２増幅回路を制御する時、前記制御回路が２倍以上の前記第１増幅利得及び２倍以上の前記第２増幅利得でそれぞれ前記第１増幅回路及び前記第２増幅回路を制御し、また前記座標指示器が前記第１センサコイル及び前記第２センサコイルに近づくと、前記第１センサコイルと前記座標指示器との間の距離が前記第２センサコイルと前記座標指示器との間の距離よりも長いことを特徴とする、請求項１に記載の電磁誘導型座標測位装置。
5. 磁性部品を備えたアクセサリーに適用し、前記第１センサコイルと前記磁性部品との間の距離が所定の距離よりも短く、前記第２センサコイルと前記磁性部品との間の距離が前記所定の距離よりも長いことを特徴とする、請求項１に記載の電磁誘導型座標測位装置。
6. 無線通信モジュールと、前記無線通信モジュールをシールドする金属部品と、をさらに含み、前記第１センサコイルと前記金属部品との間の垂直距離は、所定の距離よりも短く、前記第２センサコイルと金属部品との間の垂直距離が前記所定の距離よりも長いことを特徴とする、請求項１に記載の電磁誘導型座標測位装置。
7. 前記第１増幅回路及び前記第２増幅回路は、それぞれ、反転入力端子と、出力端子と、を備えた演算増幅器と、前記出力端子に結合され、その間に異なる抵抗値を有すると共に並列に接続された複数の抵抗器と、前記抵抗器と前記反転入力端子との間に結合され、前記制御回路に制御されるセレクタと、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電磁誘導型座標測位装置。
8. 前記制御回路は、前記座標指示器が空中にある時に生成した信号強度、前記座標指示器と前記電磁誘導型座標測位装置の角度或いはそれらの組み合わせに応じて前記第１増幅利得及び前記第２増幅利得を制御し、増幅された前記第１センシング信号の電圧レベルを前記第１プリセットレベルに到達させ、増幅された前記第２センシング信号の電圧レベルを前記第２プリセットレベルに到達させることを特徴とする、請求項１に記載の電磁誘導型座標測位装置。
9. 前記第１センサコイル、前記第２センサコイル、前記第１増幅回路及び前記第２増幅回路に結合された選択回路をさらに含み、前記選択回路は前記制御回路に制御され、前記第１増幅回路を前記第１センサコイル及び前記第２センサコイルの一方に電気的に接続し、かつ前記第２増幅回路を前記第１センサコイル及び前記第２センサコイルの他方に電気的に接続するために用いられることを特徴とする、請求項１に記載の電磁誘導型座標測位装置。
10. 前記第１増幅回路及び前記第２増幅回路は、それぞれ前記第１センシング信号及び前記第２センシング信号を受信する時、前記第１増幅利得が２倍以上であり、前記第２増幅利得が２倍に等しく、前記第１増幅回路及び前記第２増幅回路がそれぞれ前記第２センシング信号及び前記第１センシング信号を受信する時、前記第１増幅利得が２倍に等しく、前記第２増幅利得が２倍以上であることを特徴とする、請求項１に記載の電磁誘導型座標測位装置。

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