JP7245342B2 - 位置検出システム及びデジタルスタイラス - Google Patents

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Description

本願発明は、コンピュータ周辺入力装置の技術分野に関し、特に、位置検出システム及びデジタルスタイラスに関する。
デジタル化電子情報機器は、科技の進歩により、軌跡入力の機能が既に備えられており、このような機能の実現には、通常、手書き入力の方式が用いられる。デジタル化電子情報機器としてのデジタルスタイラスは、広く応用されており、文字を手書きで入力することができるだけでなく、絵画、ポイント制御操作などを実現できる。従来技術のデジタルスタイラスは、通常、それにマッチングしている手書きボードとともに使用されるが、デジタルスタイラスには圧力やボタン等の機能が施されており、従来のデジタルスタイラスは、以下の２つの方式で、圧力やボタン等の機能に対する検出を実現する。
一つは、前記デジタルスタイラスの発振パラメータ方式を変更することにより、手書きボードが受信した誘導周波数を変化させてボタンを判断し、圧力の大小を知る。しかし、ペンの圧力の下で、ペンのコイルと磁性体コアとの相対位置を変えることにより、ペンの震動周波数を変化させ、ひいては圧力の大きさを判断すると、生産時の周波数精度があまりに高くなり、生産難度が高く、出水圧感の大きさなどに不定性、すなわち出水が安定しないなどの問題が生じる。
もう一つは、ＣＮ１０１１７４１９２Ａに用いられる方式であり、位置検出装置及び位置指示器により、そのボタン処理がデジタル方式により伝送されるが、圧力は手書きボードからの誘導周波数Ｆ０の信号に応じて、可変コンデンサで構成される時間定数回路による充電や放電の時間変化によって決定され、ペンや手書きボードの外部要因の変化により誘導周波数Ｆ０が変化するため、圧力検出の不安定性がもたらされる。図１に示すように、筆圧検出回路２５では、筆圧に応じて容量が変化する可変コンデンサ２６へ印加される筆圧をデジタル値に変換し、波形検出回路１８からのパルスに応じて順次に出力する。この筆圧検出回路２５は、コンデンサ２７により入力される周波数Ｆ０を算出する信号に基づいて、可変コンデンサ２６で構成される時間定数回路を介して充電または放電される時間をデジタル化し、その共振周波数Ｆ０が外界の影響により圧力の精度を保障することができない。そこで、このような問題を解決することができる位置検出システムおよびデジタルスタイラスの提供が求められている。
従来のデジタルスタイラスでは、圧力値やボタンについて不定性があり、出水が不安定になりやすいという問題に鑑みて、本願発明はより安定性の良い位置検出システム及びそれを適用したデジタルスタイラスを提供する。
位置検出システムであって、給電モジュールと、検出モジュールと、制御モジュールと、パルスモジュールと、を備え、
前記給電モジュールは、前記位置検出システムにおける各部が正常に動作するように、電源を供給するために用いられ、
前記検出モジュールは、ボタン検出データを供給し且つ前記制御モジュールにより前記ボタン検出データを処理して出力するためのボタン検出回路と、圧力検出データを供給し且つ前記制御モジュールにより前記圧力検出データを処理して出力するための圧力検出回路と、を含み、
前記制御モジュールは、前記給電モジュール及び前記検出モジュールにそれぞれ電気的に接続されて、前記ボタン検出回路及び前記圧力検出回路が検出するボタン検出データ及び圧力検出データを処理した後に、ボタン信号及び圧力信号を出力し、
前記パルスモジュールは、前記制御モジュールに接続されて、前記制御モジュールが出力するボタン信号と圧力信号との開始基準を取得し、且つ前記ボタン信号と前記圧力信号とを形式的に符号化して、ディジタル信号に変換した後に手書きボードに送信する。
好ましくは、前記給電モジュールは、コイルと第１コンデンサとを含む共振回路と、前記コイルに誘起される誘導電圧から電源を抽出するための電源抽出回路とを備える。
好ましくは、前記電源抽出回路は、少なくともダイオードと第２コンデンサとを含み、前記共振回路が発生する電圧が前記第２コンデンサ上の電圧よりも高いときに、前記共振回路が前記第２コンデンサを充電する。
好ましくは、前記給電モジュールは、電源電圧安定化回路をさらに含み、前記電源抽出回路が抽出した電源は、前記電源電圧安定化回路を介して安定化電源を形成して前記位置検出システムの各部に出力する。
好ましくは、前記圧力検出回路は、検出した圧力を電気信号に変換するための圧力センサーを含む。好ましくは、前記ボタン検出回路は、ボタンを含み、前記ボタンは、スイッチボタンまたはタッチボタンである。
好ましくは、前記検出モジュールは、前記制御モジュールに電気的に接続された角度検出回路をさらに含み、前記角度検出回路は、傾斜角検出データを供給し且つ前記制御モジュールにより処理して出力するためのものである。
好ましくは、前記パルスモジュールは、データ伝送基準検出回路と、パルス変調回路とを含み、前記データ伝送基準検出回路は、前記給電モジュールが充電を終了する時のフォーリングエッジを検出して、前記検出モジュールが前記手書きボードに送信されるボタン信号と圧力信号との開始基準とする。
好ましくは、前記パルス変調回路は、前記データ伝送基準検出回路がパラメータを調整した後に得られた回路であり、前記パルス変調回路は、前記検出モジュールで検出したボタン信号と圧力信号とを量子化し、且つ前記ボタン信号と前記圧力信号とを形式的に符号化して、ディジタル信号に変換した後に前記手書きボードに送信する。
また、本願発明は、上記のような位置検出システムを備えたデジタルスタイラスを提供する。
従来の技術に比べて、本願が提供する位置検出システムは、ボタン処理とストレス処理を共にデジタル方式で伝送することで、筆圧やボタンが他の要因により影響されることを低減し、前記位置検出システムの安定性を向上させるとともに、本願発明は前記角度検出回路によって傾斜角を検出し、且つデジタル方式で伝送することで、傾斜角が他の要因により影響されることを低減させる。これに対応して、前記デジタルスタイラスは、前記位置検出システムを採用することにより、安定性が向上された。
従来技術の位置指示器の構成原理を示すブロック図である。 本願が提供する位置検出システムの構成を示すブロック図である。 図２に示したボタン検出回路の構成を示すブロック図である。 図２に示した圧力検出回路の構成を示すブロック図である。 デジタルスタイラスのデータ通信伝送基準の模式図である。 デジタルスタイラスと手書きボードとのデータ通信を示す模式図である。
以下、本願実施例における図面を参照しながら、本願実施例における技術提案を明確且つ全体的に説明するが、以下の記載はあくまでも本願の一実施例のみであって、すべての実施例ではない。本願の実施例に基づき、当業者は、創造的な労働なしに得られるすべての他の実施例について、本願の保護範囲に属する。
図２は、本願が提供する位置検出システムの構成を示すブロック図である。本願に係る位置検出システム１００は、給電モジュール１０と、制御モジュール３０と、検出モジュール５０と、パルスモジュール７０と、を備える。前記給電モジュール１０は、前記位置検出システム１００における各部が正常的に動作するように、電源を提供することに用いられる。前記制御モジュール３０は、前記給電モジュール１０、検出モジュール５０及びパルスモジュール７０のそれぞれに接続され、検出モジュール５０に対してデータの検出を行い、且つ検出したデータを前記パルスモジュール７０により処理した後に出力する。前記検出モジュール５０は、前記制御モジュール３０と電気的に接続され、ボタン検出回路５１と、圧力検出回路５３と、角度検出回路５５と、を含む。前記ボタン検出回路５１は、ボタン検出データを提供し、且つ前記制御モジュール３０により処理して出力するように構成される。前記圧力検出回路５３は、圧力検出データを提供し、且つ前記制御モジュール３０により処理して出力するように構成される。前記角度検出回路５５は、傾斜角検出データを提供し、且つ前記制御モジュール３０により処理して出力するように構成される。前記パルス検出モジュール７０は、データ伝送基準検出回路７１と、パルス変調回路７３とを含む。データ伝送基準検出回路７１は、前記制御モジュール３０が出力するボタン信号、圧力信号、および傾斜角信号の開始基準を取得するためのものである。前記パルス変調回路７３は、前記検出モジュールで検出されたボタン信号、圧力信号、および傾斜角信号を量子化し、且つこれらを形式的符号化によりデジタル信号に変換して手書きボードに送信する。
具体的には、前記給電モジュール１０は、共振回路１１、電源抽出回路１３及び電源電圧安定化回路１５を備える。前記共振回路１１は、コイル１１１及び第１コンデンサ１１３を含む。前記コイル１１１は、前記第１コンデンサ１１３と共に所定周波数の前記共振回路１１を構成する。前記電源抽出回路１３は、前記共振回路１１から電源を抽出するためのものである。具体的には、前記電源抽出回路１３は、前記コイル１１１に誘起される誘導電圧から電源を抽出し、前記電源抽出回路１３は、ダイオード１３１及び第２コンデンサ１３３からなる。前記共振回路１１で発生した電圧が前記第２コンデンサ１３３に保持される電圧よりも高い場合、前記共振回路１１は前記第２キャパシタ１３３を充電する。前記電源電圧安定化回路１５は、前記電源抽出回路１３が抽出した電源を、前記位置検出システム１００に必要な安定電源を形成して前記位置検出システム１００の各部に出力し、出力電圧をほぼ一定に保ったまま、前記位置検出システム１００における各部の安定な動作を保証する。
本実施例において、前記給電モジュール１０は、前記共振回路１１と前記電源抽出回路１３とにより電源電量を取得する。もちろん、他の実施例においては、前記給電モジュールは、他の任意の方式により電源電量を取得してもよく、前記給電モジュール１０が前記位置検出システム１００における各部に電源を供給可能であり、前記位置検出システム１００における各部が正常に動作するようにすればよい。
本実施例において、前記給電モジュール１０は、前記位置検出システム１００を採用したデジタルスタイラスにバッテリがないように、前記共振回路１１と前記電源抽出回路１３とを用いて電源を取得することが好ましい。これにより、前記デジタルスタイラスの重量を効果的に低減することができ、ユーザーの使用過程をもっと楽で便利にさせる。
図３に示すように、図３は図２に示したボタン検出回路の構成を示すブロック図である。前記ボタン検出回路５１は、第１ボタン５１１と第２ボタン５１３とを含む。前記第１ボタン５１１と前記第２ボタン５１３は、前記制御モジュール３０により検出されて、ボタン防振処理が行われた後に、前記手書きボードに転送する。前記防振処理は、ハードウェアの消振とソフトウェアの消振とを含む。前記ハードウェアの消振は、ボタン数の少ない場合に使用され、前記ソフトウェアの消振は、ボタン数の多い場合に使用されるものである。本実施例では、ハードウェアの消振を採用する。具体的に、防振処理されるボタンに用いられるスイッチは、機械弾性スイッチである。
図４に示すように、図４は図２に示した圧力検出回路の構成を示すブロック図である。前記圧力検出回路５３は、独立した圧力センサーＲ１で圧力を検出し、正確な圧力絶対値を前記制御モジュール３０にて検出して読み出し、通信により前記手書きボードに伝送することができる。なお、前記圧力センサーは、圧力を電気信号に変換する任意の従来技術におけるセンサーであってもよい。
前記角度検出回路５５は、独立した角度センサーを用いて傾斜角の検出を行なうとともに、前記制御モジュール３０により検出して読み出し、通信により前記手書きボードに伝送する。なお、前記角度センサーは、傾斜角を電気信号に変換する任意の従来技術におけるセンサーであってもよい。
図５に示すように、図５はデジタルスタイラスのデータ通信伝送基準の模式図である。前記制御モジュール３０は、前記検出モジュール５０の信号を受信すると、前記データ伝送基準検出回路７１によって、図５に示す前記給電モジュール１０が充電を終了した時のフォーリングエッジは前記デジタルスタイラスが通信を行う開始基準となり、すなわち、充電信号のフォーリングエッジは、通信信号の開始基準となることが検出された。
図６に示すように、図６はデジタルスタイラスと手書きボードとのデータ通信を示す模式図である。前記パルス変調回路７３は、前記データ伝送基準検出回路７１がパラメータを調整した後に得られる回路である。前記パルス変調回路７３は、前記デジタルスタイラスのペン信号に対して、前記開始基準以降の信号から、波形を検出し、さらに、一定の形式的な符号化によって前記手書きボードに送信されるデジタル信号を得る。ここで、前記デジタルスタイラスのペン信号は、前記ボタン検出回路５１、前記圧力検出回路５３、及び前記角度検出回路５５から検出されたボタン、圧力、及び傾斜角等の信号である。前記パルス変調回路７３は、通信信号をサンプリングした後に、前記検出モジュール５０で検出したボタン、圧力及び傾斜角の情報を量子化して、形式符号化によりそれをデジタル信号に変換して前記手書きボードに送信する。図６に示すように、前記ペン信号を波形に変調し且つデジタル信号で表示し、デジタル信号を前記手書きボードに送信する方式は、送信すべき「１」信号を変化せずにそのまま出力し、送信すべき「０」信号を制御モジュール３０によりそのパルスが「０」として送信されるように制御する。また、デジタル信号を前記手書きボードに送信する方式は、送信すべき「０」信号を変化せずにそのまま出力し、送信すべき「１」信号を制御モジュール３０によりそのパルスが「１」として送信されるように制御する。
前記位置検出システム１００の動作原理は、次の通りである。前記制御モジュール３０が通信終了後に待機し、図５に示す前記給電モジュール１０によって生成された充電信号の上昇エッジを受信すると、即ち、上昇エッジがトリガされ、前記制御モジュール３０がウェイクアップされ、前記給電モジュール１０が提供する充電過程において、前記制御モジュール３０が前記ボタン検出回路５１、前記圧力検出回路５３、及び前記角度検出回路５５に対する信号検出を実現し、前記給電モジュール１０の充電が終了する時に、そのフォーリングエッジが通信信号の開始となり、このとき、送信されようとする前記ボタン検出回路５１、前記圧力検出回路５３及び前記角度検出回路５５により検出されたボタン信号、圧力信号及び傾斜角信号等のペン信号を、符号化してその通信信号を変調して、図６に示すような出力波形を得る。前記手書きボードは、前記信号を受信すると、所定の通信プロトコルに従ってデコードして、前記デジタルスタイラスのボタン、筆圧、及び傾斜角信号などの情報を得ることができる。
また、本願発明は、前記位置検出システム１００を備えるデジタルスタイラス（図示せず）をさらに提供する。ボタン、圧力及び傾斜角信号を前記デジタルスタイラスと前記手書きボードとの間でデジタル伝送することで、ボタン、筆圧及び傾斜角が他の要因により影響されて不安定になるという問題を低減し、前記デジタルスタイラスと前記手書きボードとの間でボタン、筆圧及び傾斜角をより正確に検査して、識別することができる。
従来の技術に比べて、本願発明に係る位置検出システムは、前記ボタン検出回路５１および前記圧力検出回路５３を備え、ボタン処理および圧力処理を何れもディジタル方式で伝送し、筆圧やボタンの他の要因からの影響を受けることを低減し、安定性が向上された。また、本願発明は、前記角度検出回路５５によって傾斜角を検出し、且つデジタル方式で伝送することで、傾斜角が他の要因によって影響されることを低減し、これに対応して、前記デジタルスタイラスは、前記位置検出システムを採用することにより、安定性が向上される。
以上は、本願の実施例のみであり、本願の特許範囲を限定するものではなく、本願明細書及び図面を利用して作成された等価な構造又は等価なプロセスを、直接又は間接的に他の関連技術分野に適用して得られたものが、いずれも本願の特許請求の範囲内に含まれる。

Claims (9)

  1. 給電モジュールと、検出モジュールと、制御モジュールと、パルスモジュールと、を備えた位置検出システムであって、
    前記給電モジュールは、前記位置検出システムにおける各部が正常に動作するように、電源を供給するために用いられ、
    前記検出モジュールは、ボタン検出データを供給し且つ前記制御モジュールにより前記ボタン検出データを処理して出力するためのボタン検出回路と、圧力検出データを供給し且つ前記制御モジュールにより前記圧力検出データを処理して出力するための圧力検出回路と、を含み、
    前記制御モジュールは、前記給電モジュール及び前記検出モジュールにそれぞれ電気的に接続されて、前記ボタン検出回路及び前記圧力検出回路が検出するボタン検出データ及び圧力検出データを処理した後に、ボタン信号及び圧力信号を出力し、
    前記パルスモジュールは、前記制御モジュールに接続され、前記制御モジュールが出力するボタン信号と圧力信号との開始基準を取得し、且つ前記ボタン信号と前記圧力信号とを形式的に符号化して、ディジタル信号に変換した後に手書きボードに送信し、
    前記パルスモジュールは、データ伝送基準検出回路と、パルス変調回路とを含み、前記データ伝送基準検出回路は、前記給電モジュールが充電を終了する時のフォーリングエッジを検出して、前記検出モジュールが前記手書きボードに送信されるボタン信号と圧力信号との開始基準とすることを特徴とする位置検出システム。
  2. 前記給電モジュールは、コイルと第１コンデンサとを含む共振回路と、前記コイルに誘起される誘導電圧から電源を抽出するための電源抽出回路とを備えることを特徴とする請求項１に記載の位置検出システム。
  3. 前記電源抽出回路は、少なくともダイオードと第２コンデンサとを含み、
    前記共振回路が発生する電圧が前記第２コンデンサ上の電圧よりも高いときに、前記共振回路が前記第２コンデンサを充電することを特徴とする請求項２に記載の位置検出システム。
  4. 前記給電モジュールは、電源電圧安定化回路をさらに含み、前記電源抽出回路が抽出した電源は、前記電源電圧安定化回路を介して安定化電源を形成して前記位置検出システムの各部に出力することを特徴とする請求項２に記載の位置検出システム。
  5. 前記圧力検出回路は、検出した圧力を電気信号に変換するための圧力センサーを含むことを特徴とする請求項１に記載の位置検出システム。
  6. 前記ボタン検出回路は、ボタンを含み、前記ボタンは、スイッチボタンまたはタッチボタンであることを特徴とする請求項１に記載の位置検出システム。
  7. 前記検出モジュールは、前記制御モジュールに電気的に接続された角度検出回路をさらに含み、前記角度検出回路は、傾斜角検出データを供給し且つ前記制御モジュールにより処理して出力するためのものであることを特徴とする請求項１に記載の位置検出システム。
  8. 前記パルス変調回路は、前記データ伝送基準検出回路がパラメータを調整した後に得られた回路であり、前記パルス変調回路は、前記検出モジュールで検出したボタン信号と圧力信号とを量子化し、且つ前記ボタン信号と前記圧力信号とを形式的に符号化して、ディジタル信号に変換した後に前記手書きボードに送信することを特徴とする請求項１に記載の位置検出システム。
  9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の位置検出システムを備えたことを特徴とするデジタルスタイラス。
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