KR102151552B1 - 전자기 유도 방식의 위치 검출 센서 - Google Patents

전자기 유도 방식의 위치 검출 센서 Download PDF

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Abstract

무효 에어리어를 좁게 하여도 단부 부분에 있어서의 지시 위치를 정확하게 검출하는 것이 가능한 전자기 유도 방식의 위치 검출 센서를 실현한다.
X축 방향 루프 코일 그룹(21)의 X축 방향의 좌단부에 착안한 경우, 좌단부에서부터 예를 들어 2번째의 루프 코일 21X1을 복수 턴으로 한다. 이 루프 코일 21X1의 적어도 1 턴의 좌단부측의 장변 부분을 다른 턴의 좌단부측의 장변 부분보다 보다 단부측에 배치한다. 이것에 의하여, 루프 코일 21X1의 수신 신호 분포를 소망하는 것으로 하고, 복수의 루프 코일의 수신 신호 레벨의 비율에 의하여 펜형 위치 지시기의 지시 위치를 특정하는 경우의, 당해 좌단 부분에서의 검출 정밀도를 높인다.

Description

전자기 유도 방식의 위치 검출 센서{ELECTROMAGNETIC INDUCTION POSITION DETECTION SENSOR}
이 발명은 예를 들면 태블릿형 단말 등의 전자기기의 입력 디바이스로서 이용되는 전자기 유도 방식의 지시체 위치 검출 장치의 지시 위치 검출 센서에 관한 것이다.
최근, 태블릿형 단말이나 스마트폰 등이라 불리는 고기능 휴대 전화 단말 등의 입력 디바이스로서 전자기 유도 방식의 위치 입력 장치가 이용되고 있다. 이 위치 입력 장치는 펜형으로 형성된 위치 지시기(펜형 위치 지시기)와, 이 펜형 위치 지시기를 이용하여 포인팅 조작이나 문자 및 그림 등의 입력을 실시하는 입력면을 가지는 지시체 위치 검출 장치로 이루어진다. 펜형 위치 지시기는 코일과 콘덴서로 이루어지는 공진 회로를 구비한다. 한편, 지시체 위치 검출 장치는 가로 방향(X축 방향)으로 복수의 루프 코일을 배설(配設)한 X축 방향의 루프 코일 그룹과, 세로 방향(Y축 방향)으로 복수의 루프 코일을 배설한 Y축 방향의 루프 코일 그룹을 적층시킨 위치 검출 센서를 구비한다.
그리고, 위치 검출 센서 부분에 배설된 복수의 루프 코일에서 소정의 순서로 1개의 루프 코일을 선택하고, 이 선택한 루프 코일로부터 펜형 위치 지시기에 대하여 송신 신호를 송신한다. 이것에 의하여, 펜형 위치 지시기의 콘덴서가 충전된다. 다음으로, 송신에 이용한 루프 코일을 수신 회로에 접속하여 펜형 위치 지시기의 공진 회로로부터 송신되는 신호를 수신하고, 수신 신호에 기초하여 지시 위치의 검출을 실시한다. 이와 같은 신호의 송수(送受)를 루프 코일을 순차로 바꾸어 실시함으로써 위치 검출 센서상의 펜형 위치 지시기에 의한 지시 위치가 검출된다.
또한, 전자기 유도 방식의 위치 입력 장치에 의한 위치의 산출 방법으로서, 펜형 위치 지시기로부터의 신호를 가장 강하게 수신하고 있는 루프 코일의 수신 신호 레벨과, 그 양측의 루프 코일의 수신 신호 레벨에 기초하여 계산하는 방법이 알려져 있다. 통상은 3개의 루프 코일의 수신 신호에 기초하여 펜형 위치 지시기의 위치가 산출된다(3 점 검출법). 게다가, 후에 설명하는 특허문헌 1에는, 루프 코일이 배치된 위치 검출 센서 주변부(위치 검출 센서의 세로 방향의 주변부, 가로 방향의 주변부)에서는 3개의 루프 코일로부터 수신 신호가 얻어지지 못하고, 2개의 루프 코일의 수신 신호 레벨에 기초하여 계산하는 방법(2 점 검출법)을 병용하는 발명이 개시되어 있다.
이 2 점 검출법에 의하여, 지금까지 펜형 위치 지시기를 검출할 수 없는 위치 검출 센서 주변부의 영역을 축소하는 것이 가능해졌다. 또, 위치 검출 센서의 주변부보다 더욱 바깥측의 위치 검출 센서 단부 부근에 있어서는, 1개의 루프 코일로부터밖에 수신 신호가 얻어지지 못하고, 위치의 산출은 할 수 없다. 이 때문에, 위치 검출 센서의 단부 부근에 있어서, 펜형 위치 지시기에 의한 지시 위치를 1개의 루프 코일로밖에 검출할 수 없는 부분을 이른바 무효 에어리어로서 취급해 왔다.
또한, 전자기 유도 방식의 위치 입력 장치는 퍼스널 컴퓨터 등의 외부 입력 장치로서 이용되는 것 외에 상술한 바와 같이, 태블릿형 단말이나 고기능 휴대 전화 단말의 입력 디바이스로서도 이용되고 있다. 이 경우, 전자기 유도 방식의 위치 입력 장치는 LCD 등의 표시 소자에 대하여 적층하듯이 배치되어, 태블릿형 PC나 고기능 휴대 전화 단말과 일체의 구성으로 되어서 이용된다.
[특허문헌 1] 일본 특개평 5－181594호 공보
종래부터의 위치 검출 센서의 단부(端部)에 있어서의 펜형 위치 지시기에 의한 지시 위치의 검출 방법에서는, 2 점 검출법에 의하여, 인접하는 2개의 루프 코일의 수신 신호 레벨의 비율에 의존하는 소정의 관계식에 기초하여 위치를 산출해 왔다. 여기서, 도 8A에 나타낸 바와 같이, X축 방향의 폭(가로폭) D의 복수의 루프 코일(X0, X1, X2,…)을 피치 P로 X축 방향으로 배치함과 아울러, Y축 방향으로도 소정의 폭의 루프 코일(Y0, Y1, Y2,…)을 소정의 피치로 배치하여 구성하는 종래의 위치 검출 센서에 대하여 생각한다.
도 8A에 있어서, X축 방향의 좌단 부분에 착안할 경우, 단부에서부터 2번째의 루프 코일 X1보다 외측의 에어리어에서는 가장 끝단의 루프 코일 X0로밖에 신호를 얻을 수 없다. 2번째의 루프 코일 X1에서도 미약한 신호는 얻어지지만, 루프 코일의 중심에서 멀어짐에 따라 사이드 로브(side lobe)로서의 2차적인 피크가 발생하는 경우가 있다. 이 때문에, 상술한 바와 같이, 루프 코일 X0와 루프 코일 X1의 수신 신호의 신호 레벨의 비율에 의존하는 소정의 관계식에 기초하여, 정확한 위치를 계산하지 못하고 좌표 누락에 의한 오검출이 발생한다.
구체적으로는 도 8A에 나타낸 위치 검출 센서의 좌하단부를 확대하여 나타낸 도 8B에 있어서, 통상, 루프 코일 X0와 루프 코일 X1이 수신하는 펜형 위치 지시기로부터의 신호의 분포 SX0, SX1은 펜형 위치 지시기의 위치에 따라서, 도 8C에 나타낸 바와 같이 루프 코일 X0, X1의 단변(短邊) 방향의 중점 S0, S1을 피크 위치로 하는 것이 된다.
이것에 의하여, 적어도 인접하는 2개의 루프 코일이 수신하는 펜형 위치 지시기로부터의 신호 비율에 기초하여, 펜형 위치 지시기에 의한 지시 위치를 후술하는 계산식에 기초하여 특정할 수 있다. 그리고, 도 8C에 나타낸 바와 같이, 루프 코일 X0, X1 등에 있어서 수신하는 신호의 분포(수신 신호 분포)는 중점 S0, S1에서 멀어지는 방향으로 가는 것에 따라 신호 레벨이 저하되어 간다. 그러나, 펜형 위치 지시기에 의한 지시 위치가 중점 S0, S1에서 일정 이상 멀어지면, 신호 레벨이 상승으로 변하여 이른바 사이드 로브가 발생한다. 이 때문에, 전혀 상이한 위치이면서, 완전히 동일한 신호 비율의 상태가 되는 위치가 발생하는 경우가 있다. 이 경우, 펜형 위치 지시기는 소정의 위치에 있음에도 불구하고, 위치 검출 장치 측에서는 펜형 위치 지시기의 지시 위치가 보다 안쪽에 위치하고 있다고 검출해버리는 경우가 있다고 생각된다.
이 때문에, 종래에는 상술한 바와 같이, 이 오검출이 일어나기 쉬운 부분(결과적으로 펜형 위치 지시기에 의한 지시 위치를 1개의 코일로밖에 검출할 수 없는 부분)을 무효 에어리어로 하고 있었다. 그리고, 이 무효 에어리어를 이용하여, 위치 검출용 센서의 루프 코일의 일부를 집중적으로 배치시켜서 오버랩 에어리어로 하고 있었다. 예를 들면, 무효 에어리어(OAr)의 내측 부분은 Y축 방향으로 배열되는 루프 코일(Y0, Y1, Y2,…)의 단변 부분이 서로 겹치도록 밀집시키고 있었다. 또, 이 에어리어는 액정을 고정시키는 베젤 아래에 배치함으로써 이 무효 에어리어를 덮어서 숨기고 있었다.
그러나, 최근, 스마트폰 등의 위치 입력 장치를 구비한 기기의 급속한 보급에 수반하여, 위치 입력 장치에 대하여 표시 영역이나 검출 영역의 사이즈를 변경하지 않고 제품 사이즈를 소형화하고자 하는 요구가 있다. 혹은 제품 사이즈를 변경하지 않고 표시 영역을 더욱 크게 하고자 하는 요구가 있다. 이 요구를 만족하기 위하여는 표시 영역 주변의 액정 패널을 조립하기 위한 프레임(베젤) 부분을 보다 좁게 할 필요가 있다. 그러나, 단순히 위치 입력 장치와 일체로 된 액정 패널의 프레임(베젤)을 좁게 하면, 위치 입력용 센서의 무효 에어리어를 프레임 아래에 배치하고 있었기 때문에, 무효 에어리어가 표시 영역으로 비어져 나온다. 이 부분에서, 억지로 2개의 루프 코일의 산출법(2 점 검출법)을 적용하면, 지시 위치의 오검출을 발생시킬 가능성이 있다.
이 문제의 해결 방법으로서 무효 에어리어를 좁게하기 위하여, 개개의 루프 코일의 배치를 조밀하게 하고, 게다가 루프 코일의 도선 폭이 통상 100㎛이면 그것의 반인 50㎛로 하는 등, 오버랩 에어리어(OV)를 좁게 하는 것을 생각할 수 있다. 또한, 검출 센서를 구성하는 기판을 다층화하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 이러한 방법을 취하는 경우에는 당연하지만 비용 상승으로 이어져 버린다.
이상의 것을 감안하여, 이 발명은, 비용 상승으로 이어지는 것과 같은 커다란 변경을 수반하는 일없이, 무효 에어리어를 좁게 하여도 단부 부분에 있어서의 지시 위치를 정확하게 검출하는 것이 가능한 전자기 유도 방식의 위치 검출 센서를 실현하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 청구항 1에 기재된 발명의 전자기 유도 방식의 위치 검출 센서는,
소정의 폭으로 서로 평행한 장변(長邊部)부를 가지는, N(N은 2이상의 정수)회 권회(捲回)하여 N턴의 루프 코일을 구성하고,
상기 루프 코일을 상기 장변부에 교차하는 소정의 방향으로 소정의 간격으로 복수 배치시킨 전자기 유도 방식의 센서로서,
상기 센서의 상기 소정의 방향에 있어서의 센서 단부에서부터 M(M은 2이상의 정수)번째에 배치된 루프 코일에 대하여,
상기 N턴 가운데 적어도 1개의 턴의 폭을 상기 소정의 폭보다 길게 하고, 당해 턴의 장변부를 다른 턴의 장변부보다 외측에 배치한 것을 특징으로 한다.
이 청구항 1에 기재된 전자기 유도 방식의 위치 검출 센서에 의하면, 소정의 폭으로 서로 평행한 장변부를 가지도록 N턴의 루프 코일을 구성하고, 이 N턴의 루프 코일을 장변부에 교차하는 소정의 방향으로 소정의 간격으로 복수 배치시킨 전자기 유도 방식의 센서를 구성한다. 그리고, 당해 루프 코일의 배열 방향의 센서 단부에서부터 M번째에 배치된 N턴의 루프 코일에 대하여, 적어도 1개의 턴의 폭을 소정의 폭보다 길게 하고, 당해 턴의 장변부를 다른 턴의 장변부보다 외측에 배치한다. 이와 같이 하여, 당해 N턴의 루프 코일에 있어서의 펜형 위치 지시기로부터의 신호의 수신 신호 분포를 목적하는 분포 상태로 한다.
이것에 의하여, 당해 N턴의 루프 코일과 이것에 인접하는 루프 코일과의 관계에서는, 2 점 검출법을 이용한 경우라 하더라도, 오검출을 일으키지 않게 할 수 있다. 따라서, 위치 검출 센서의 단부 부분에 있어서의 펜형 위치 지시기에 의한 지시 위치의 오검출을 방지할 수 있어, 위치 검출 센서의 무효 에어리어를 좁게 하고, 검출 영역(위치 검출이 가능한 에어리어)을 확대할 수 있다.
이 발명에 의하면, 비용 상승으로 이어지는 커다란 변경을 수반하는 일없이, 무효 에어리어를 좁게 하고, 위치 검출이 가능한 에어리어를 확대할 수 있는 전자기 유도 방식의 위치 검출 센서를 실현할 수 있다. 이것에 의하여, 베젤의 폭을 좁게 하는 이른바 슬림 테두리(狹額緣化, slim border)에 대응할 수 있다.
도 1은 실시형태의 위치 입력 장치의 구성례를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 실시형태의 센서부(위치 검출 센서)(20)의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 실험에 의하여 확인된 이 발명의 효과에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 센서부(20)의 이 발명의 적용이 없는 좌단측의 특성을 나타낸 도면이다.
도 5는 센서부(20)의 이 발명이 적용된 우단측의 특성을 좌우 반전시킨 도면이다.
도 6은 2 턴의 루프 코일의 각 턴의 코일의 배치 위치의 변형례를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 2 턴의 루프 코일의 각 턴의 코일의 배치 위치의 변형례 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 전자기 유도형의 지시체 위치 검출 장치에서 이용되는 종래의 위치 검출 센서의 종래예에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하면서, 이 발명의 전자기 유도 방식의 위치 검출 센서의 일 실시형태 에 대하여 설명한다.
［위치 입력 장치의 개략 구성의 설명］
먼저, 이 발명에 의한 전자기 유도 방식의 위치 검출 센서가 이용되어서 구성되는 위치(좌표) 입력 장치(이하, 단순히 위치 입력 장치라 기재한다.)의 개략 구성에 대하여 설명한다. 도 1은 이 실시형태의 전자기 유도 방식의 위치 검출 센서가 이용되어서 구성되는 위치 입력 장치의 구성례를 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 이 실시형태의 위치 입력 장치는 펜형 위치 지시기(100)와, 지시체 위치 검출 장치(200)로 구성된다. 펜형 위치 지시기(100)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 코일(101)과, 이 코일(101)에 병렬로 접속되는 콘덴서(102)로 구성되는 공진 회로를 내장하고 있다.
한편, 지시체 위치 검출 장치(200)의 센서부(위치 검출 센서)(20)에 있어서는, 기판(23)의 상면 및 이면의 각각의 면에, X축 방향 루프 코일 그룹(21)과, Y축 방향 루프 코일 그룹(22)이 공간적으로 겹치도록 배설되어 있다. 또한, 이하에 설명하는 실시형태에 있어서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 센서부(20)의 기판(23)의 가로 방향을 X축 방향, 세로 방향을 Y축 방향으로 하고 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, X축 방향 루프 코일 그룹(21)은 X축 방향으로 배열된 n+1(n는 2이상의 정수)개의 구형(矩形) 루프 코일(21X0~21Xn)로 이루어져 있다. 또, Y축 방향 루프 코일 그룹(22)은 Y축 방향으로 배열된 m+1(m은 2이상의 정수)개의 루프 코일(22Y0~22Ym)로 이루어져 있다. 이 센서부(20)에 있어서는, X축 방향 루프 코일 그룹(21)의 루프부와 Y축 방향 루프 코일 그룹(22)의 루프부에 의하여, 위치 검출 에어리어(25)가 구성된다.
센서부(20)는 도시를 생략한 커넥터부를 통하여 위치 검출 회로(26)에 접속되어 있다. 이 위치 검출 회로(26)는 선택 회로(261), 발진기(262), 전류 드라이버(263), 송수신 전환 회로(264), 수신 앰프(265), 검파 회로(266), 저역 통과 필터(267), 샘플 홀드 회로(268), A／D(Analog to Digital) 변환 회로(269) 및 처리 제어부(260)를 구비하고 있다. X축 방향 루프 코일 그룹(21) 및 Y축 방향 루프 코일 그룹(22)은 선택 회로(261)에 접속된다. 이 선택 회로(261)는 2개의 루프 코일 그룹(21, 22) 가운데 하나의 루프 코일을 처리 제어부(260)로부터의 제어 신호에 따라서 순차 선택한다.
발진기(262)는 주파수 f0의 교류 신호를 생성한다. 이 교류 신호는 전류 드라이버(263)에 공급되어서 전류로 변환된 후에, 송수신 전환 회로(264)로 송출된다. 송수신 전환 회로(264)는 처리 제어부(260)의 제어에 의하여, 선택 회로(261)에 의하여 선택된 루프 코일이 접속되는 접속단(송신측 단자(T), 수신측 단자(R))을 소정의 시간마다 전환한다. 송신측 단자(T)에는 전류 드라이버(263)가, 수신측 단자(R)에는 수신 앰프(265)가 각각 접속되어 있다.
따라서, 송신시에는 송수신 전환 회로(264)의 송신측 단자(T)를 통하여, 전류 드라이버(263)로부터의 교류 신호가 선택 회로(261)로 선택되어 있는 루프 코일에 공급된다. 또, 수신시에는, 선택 회로(261)로 선택된 루프 코일에서 발생하는 유도 전압은 선택 회로(261) 및 송수신 전환 회로(264)의 수신측 단자(R)를 통하여 수신 앰프(265)에 공급되고 증폭되어, 검파 회로(266)로 송출된다.
검파 회로(266)에 의하여 검파된 신호는 저역 통과 필터(267) 및 샘플 홀드 회로(268)를 통하여 A／D변환 회로(269)에 공급된다. A／D변환 회로(269)에서는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 처리 제어부(260)에 공급한다. 처리 제어부(260)는 위치 검출을 위한 제어를 실시한다. 즉, 처리 제어부(260)는 선택 회로(261)에 있어서의 루프 코일의 선택, 송수신 전환 회로(264)에서의 신호 전환 제어, 샘플 홀드 회로(268)의 타이밍 등을 제어한다.
처리 제어부(260)는 송수신 전환 회로(264)를 송신측 단자(T)에 접속하도록 전환함으로써, X축 방향 루프 코일 그룹(21) 혹은 Y축 방향 루프 코일 그룹(22) 가운데 선택 회로(261)로 선택되어 있는 루프 코일을 통전 제어하여 전자파를 송출시킨다. 펜형 위치 지시기(100)의 공진 회로는 이 루프 코일로부터 송출된 전자파를 수신하여 에너지를 축적한다.
다음으로, 처리 제어부(260)는 송수신 전환 회로(264)가 수신측 단자(R)에 접속하도록 전환한다. 그러면, X축 방향 루프 코일 그룹(21) 및 Y축 방향 루프 코일 그룹(22)의 각 루프 코일에는 펜형 위치 지시기(100)로부터 송신되는 전자파에 의하여 유도 전압이 발생한다. 처리 제어부(260)는 이 각 루프 코일에 발생한 유도 전압의 전압치의 레벨에 기초하여 센서부(20)의 위치 검출 에어리어(25)에 있어서의 X축 방향 및 Y축 방향의 지시 위치의 좌표값을 산출한다. 그리고, 처리 제어부(260)는 산출한 좌표값의 정보를 예를 들면 외부의 PC 등에 공급한다.
［센서부(20)의 구체적인 구성례］
다음으로, 이 발명이 적용된 이 실시형태의 센서부(위치 검출 센서)(20)의 보다 구체적인 구성에 대하여 설명한다. 이 실시형태의 센서부(20)가 이용되는 지시체 위치 검출 장치(200)에서는, 센서부(20)의 단부에서 어느 정도는 떨어진 검출 영역에서는, 인접하는 3개의 루프 코일로부터의 신호에 기초하여 펜형 위치 지시기(100)에 의한 지시 위치를 검출하는 3 점 검출법을 이용한다.
그리고, 이 실시형태의 센서부(20)가 이용되는 지시체 위치 검출 장치(200)에서는, 센서부(20)의 단부 부근에 있어서는, 인접하는 2개의 루프 코일로부터의 신호에 기초하여 펜형 위치 지시기(100)에 의한 지시 위치를 검출하는 2 점 검출법을 이용한다. 여기서, 센서부(20)의 구체적인 구성에 대하여 설명하기 전에, 펜형 위치 지시기(100)에 의한 지시 위치를 검출하기 위한 3 점 검출법과 2 점 검출법의 개요에 대하여 설명한다.
여기에서는, 센서부(20)상에 있어서의 X축 방향의 펜형 위치 지시기(100)의 지시 위치를 검출하는 경우를 예로 하여 설명한다. 이 경우, 지시체 위치 검출 장치(200)에서는, X축 방향으로 배열된 모든 X축 방향의 루프 코일(21X0~21Xn)을 순차로 전환하여 펜형 위치 지시기(100)가 센서부(20)상의 어느 부근에 있는지를 검출하기 위한 이른바 글로벌 스캔을 실시한다.
그리고, 검출된 가장 신호 레벨이 높은 루프 코일의 당해 신호 레벨을 VP로 하고, 그 양 옆의 루프 코일의 신호 레벨을 VL, VR로 하면, 펜형 위치 지시기(100)의 X축 방향의 지시 위치를 나타내는 X좌표는 다음의 (1)식에 의하여 계산할 수 있다.
X=Px+(DX/2)*(VR-VL)/(2*VP-VR-VL)…(1)
(1)식에 있어서, Px는 피크 레벨이 검출된 루프 코일의 좌표, DX는 X축 방향으로 배열된 루프 코일의 배열 간격을 나타내고 있다. 이와 같이 3 점 검출법을 이용하는 경우에는 신호 레벨이 가장 높은 루프 코일의 신호 레벨과, 이 신호 레벨이 가장 높은 루프 코일의 양 옆의 루프 코일의 신호 레벨을 상기 (1)식에 대입함으로써, 펜형 좌표 지시기(100)에 의한 지시 위치를 정확하게 특정할 수 있다.
이것에 대하여, 2 점 검출법은 인접하는 2개의 루프 코일의 신호 레벨의 비율에 의한 관계식으로부터 거리를 산출한다. 이 2 점 검출법은 상술한 바와 같이, 센서부(20)의 단부 부근에서의 지시 위치의 검출에 이용된다. 여기서, 센서부(20)에 있어서, 최좌단의 루프 코일 21X0와, 이것보다 1개 내측에 배치된 루프 코일 21X1을 이용하는 경우를 예로 하여 설명한다.
이 경우, 루프 코일 21X0의 신호 레벨을 값 a로 하고, 루프 코일 21X1의 신호 레벨을 값 b로 하면, 당해 2개의 루프 코일의 신호 레벨에 의하여 정규화한 2개의 신호 레벨의 비율 R은, 다음의 (2)식 에 의하여 계산할 수 있다.
R=(a－b)／(a＋b)…(2)
그리고, 2개의 루프 코일의 신호 레벨이 동일한 크기인 장소를 기준으로 하여, 펜형 위치 지시기(100)가 센서 단부로 향함에 따라서, (2)식에서 산출되는 정규화한 2개의 신호 레벨의 비율 R의 값이 커진다는 특징이 있다. 이 특징에 기초하여, 약간의 보정을 이 비율에 가함으로써, 당해 정규화한 2개의 신호 레벨의 비율 R에 따라서 펜형 위치 지시기(100)에 의한 지시 위치를 특정할 수 있다.
또한, 여기에서는 X축 방향의 좌표 위치(X축 좌표)를 특정하는 경우를 예로 하여 설명하였으나, Y축 방향에 대하여도 Y축 방향의 루프 코일(22Y0~22Ym)을 이용하고, 마찬가지로 3 점 검출법, 2 점 검출법을 이용하여 지시 위치를 특정할 수 있다. 이와 같은 3 점 검출법, 2 점 검출법을 이용하여, 펜형 위치 지시기(100)의 지시 위치의 검출이 가능한 센서부(20)의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.
도 2는 이 실시형태의 센서부(20)의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 2에 있어서, 도 2A는 센서부(20)의 전체 구성을 나타내고, 또한, 도 2B는 센서부(20)의 좌하단부를 확대하여 나타내고 있다. 또, 도 2C는 센서부(20)의 좌단부에 위치하는 X축 방향의 루프 코일 21X0, 21X1의, 펜형 위치 지시기(100)로부터의 수신 신호의 분포를 나타내고 있다.
도 2A에 나타낸 바와 같이 이 실시형태의 센서부(20)는, X축 방향 루프 코일 그룹(21)은, 도선의 권선수가 2 턴이고, 단변 방향의 폭(가로폭)이 소정의 폭 D인 복수의 루프 코일(21X0, 21X1, 21X2,…)이 소정 피치 P로 X축 방향으로 배설되어서 구성되어 있다. 또한, 설명을 간단히 하기 위하여 도 2에 있어서는 생략하였으나, Y축 방향 루프 코일 그룹(22)도 또한 권수가 2 턴이고, 단변 방향의 폭이 소정의 폭인 복수의 루프 코일(22Y0, 22Y1, 22Y2,…)이 소정의 피치로 Y축 방향으로 배설되어서 구성되어 있다.
그리고, 도 2A에 나타낸 바와 같이, 센서부(20)는 외측 프레임(OFm)으로 나타내어지는 전체가 기판(23)이다. 또, 내측 프레임(IFm)으로 나타낸 안쪽이 펜형 위치 지시기(100)에 의한 지시 위치의 검출이 가능한 위치 검출 에어리어(25)가 된다. 또한, 외측 프레임(OFm)와 내측 프레임(IFm)으로 둘러싸인 부분이, 예를 들면 베젤(프론트 패널) 등에 의하여 덮혀져서 무효 에어리어(OAr)가 되는 부분이다. 그리고, 이 실시형태에 있어서는 도 2A에 나타낸 바와 같이, 센서부(20)의 좌단측은 종래의 센서부에 비하여 무효 에어리어를 좁게 할 필요가 있는 것으로 한다.
이 경우에, 도 8을 이용하여 종래의 센서부와 마찬가지로, 가로폭 D인 루프 코일을 피치 P로 X축 방향으로 배치하여 X축 방향 루프 코일 그룹을 구성한 것만으로는, 센서부(20)의 좌단부에 있어서의 펜형 위치 지시기(100)에 의한 지시 위치의 오검출을 발생시킬 가능성이 있다. 이 경우의 오검출은 베젤상에 펜형 위치 지시기(100)가 위치하였다고 하더라도, 펜형 위치 지시기(100)의 실제 펜촉의 위치보다, 상술한 바와 같이 센서부(20)의 단부 부근에서 이용되는 2 점 검출법에 의하여 구해진 펜촉의 좌표값이 내측으로 와버리는 현상이 일어나기 때문에 발생한다.
여기서, 이 실시형태의 센서부(20)에 있어서는, 좌단부에서부터 2번째에 배치되는 루프 코일 21X1의 배치 방법에 종래에 없는 응용를 하고 있다. 먼저, 이 실시형태의 센서부(20)에 있어서는, 도 2A에 나타낸 바와 같이, 최좌단측에 배치하는 루프 코일 21X0에 대하여는, 그 좌측의 장변 부분을 무효 에어리어(OAr)의 좌단측에 위치시키고, 우측의 장변 부분은 내측 프레임(IFm)의 안쪽의 위치 검출 에어리어(25) 안에 위치시킨다. 이와 같은 루프 코일 21X0의 배치 방법은 종래의 센서부와 동일하다.
그리고, 루프 코일 21X0의 오른쪽 옆에 위치하는 루프 코일 21X1에 대하여는, 도 2A에 나타낸 바와 같이, 좌측의 장변 부분의 2개의 코일 가운데 1개를 종래의 무효 에어리어(OAr)에 걸치도록 무효 에어리어(OAr)의 좌단측, 즉, 루프 코일 21X0의 좌측의 장변 부분의 근방에 위치시킨다. 또한, 이 무효 에어리어(OAr)는 Y축 방향 루프 코일 그룹(22)의 각 루프 코일의 단변 부분이 서로 겹쳐져 밀집하고 있으며, 오버랩 에어리어이기도 하다. 또, 루프 코일 21X1의 좌측의 장변 부분의 2개의 코일 가운데, 다른 1개에 대하여는, 루프 코일의 가로폭 D의 크기에 따라 내측 프레임(IFm)의 안쪽의 위치 검출 에어리어(25) 내, 또는 오버랩 에어리어의 우측에 위치시킨다. 또, 루프 코일 21X1의 우단측의 장변 부분의 2개의 코일은, 내측 프레임(IFm)의 안쪽의 위치 검출 에어리어(25) 내에 위치시킨다.
이와 같이, 2 턴의 루프 코일(21X1)의 좌측의 장변 부분은 턴 마다 상이한 위치에 배치된다. 이것에 의하여, 루프 코일 21X1이 펜형 위치 지시기(100)로부터 수신하는 신호의 분포(수신 신호 분포)가 소망하는 분포(단부를 향하여 신호의 끝단(skirt)을 약간 들어올린)가 되도록 한다. 이것에 의하여, 루프 코일 21X1과 인근의 루프 코일과의 수신 신호 분포에 있어서, 양 신호 레벨의 정규화한 비율 R이 동일해지는 부분이 복수 개소 발생하는 것을 방지한다.
보다 상세하게는 도 2B에서 확대하여 나타낸 바와 같이, 루프 코일 21X0에 대하여는, 그 좌측의 장변 부분은 무효 에어리어(OAr)의 좌단측에 위치하고, 우측의 장변 부분은 내측 프레임(IFm)의 안쪽의 위치 검출 에어리어(25) 내에 위치한다. 이것에 대하여, 루프 코일 21X1은, 1 턴째의 루프 코일 T1의 좌측의 장변 부분은 도 8을 이용하여 설명한 종래의 센서부의 루프 코일 X1의 경우와 동일한 위치에 있다. 그러나, 루프 코일 21X1의 2 턴째의 루프 코일 T2의 좌측의 장변 부분은 왼쪽 옆의 루프 코일 21X0의 좌측의 장변 부분의 근방에 위치한다. 또한, 루프 코일 21X1의 우단측의 장변 부분은, 1 턴째 및 2 턴째의 코일 T1, T2의 장변 부분은 어느 것도 IFm의 안쪽(위치 검출 에어리어(25) 내)의 거의 동일한 위치에 있다.
또한, 이 명세서에 있어서는, 루프 코일 21X1 등은 오른쪽에서 왼쪽으로 권회하여 형성하였을 경우의 최초의 턴을 1 턴째, 다음의 턴을 2 턴째와 같이 세어 가는 것으로 하고 있다.
그리고, 도 2C에 나타낸 바와 같이 루프 코일 21X0의 수신 신호 분포는 루프 코일 21X0의 단변 방향의 중점 S0를 기준으로 하여 거의 선대칭의 특성을 가진다. 이것에 대하여, 이 실시형태의 센서부(20)의 경우에는 도 2C에 나타낸 바와 같이, 루프 코일 21X1의 수신 신호 분포는 좌측의 장변 부분의 2 턴째의 코일 T2를 무효 에어리어(OAr)의 좌단측에 위치시킴으로써, 비선대칭이 되고, 센서부(20)의 좌단측에 수신 신호 분포의 퍼짐을 가지게 할 수 있다.
이것에 의하여, 센서부(20)의 좌단측의 내측 프레임(IFm)의 내측 부분에 있어서는, 루프 코일 21X0와 루프 코일 21X1에 있어서, 수신 신호 분포에 있어서의 양 신호 레벨의 정규화한 비율 R이 동일해지는 위치가 복수 개소 발생하지 않는다. 따라서, 센서부(20)의 좌단측에 있어서는, 펜형 위치 지시기(100)에 의한 지시 위치의 오검출을 발생시키지 않고도, 위치 검출 에어리어(25)를 확대시킬 수 있다.
또한, 여기에서는 설명을 간단히 하기 위하여, 센서부(20)의 좌단측에 배치되는 X축 방향 루프 코일 그룹에 속하는 루프 코일에 이 발명을 적용하였을 경우를 예로 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 센서부(20)의 X축 방향의 우단측에도, 또, Y축 방향의 양 단부에도 이 발명을 적용할 수 있으며, 이러한 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
도 3은 실험에 의하여 확인된 이 발명의 효과에 대하여 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 우단측에만 이 발명을 적용한 센서부(20)를 구성하고, 당해 센서부(20)상을 펜형 위치 지시기(100)가 X축 방향으로 이동하였을 경우의, X축 방향 루프 코일 그룹(21)의 각 루프 코일의 수신 신호 분포와 에러율과의 계측 결과를 나타내는 도면이다. 당해 센서부(20)에 대하여는 좌우의 양단으로부터 동일한 거리만큼 떨어진 위치에 외형단을 설정하고 있다.
또한, 에러율은 펜형 위치 지시기(100)에 의한 실제의 지시 위치와, 센서부(20)를 통하여 검출한 지시 위치의 차이의 크기를 나타낸 것이다. 그리고, 도 3의 우단부에서는 에러율이 마이너스로 되어 있으나, 이것은 펜형 위치 지시기(100)의 이동 방향으로 따른 것이며, 에러가 보다 적은 것을 의미하는 것은 아니다. 에러율은 값 0(제로)로부터의 절대값으로 파악된다.
그리고, 도 3에 나타낸 에러율로부터도 알 수 있듯이, 이 발명이 적용되지 않은 좌단부의 외형단 근방의 에러율은 급격하게 커지고 있지만, 이 발명이 적용된 우단측의 외형단 근방의 에러율은 좌단부에 비하여 매우 작은 것을 알 수 있다. 그리고, 센서부(20)의 단부 부근에 대하여서는, 상술한 바와 같이, 2 점 검출법이 이용되나, 이 2 점 검출법을 이용하여 펜형 위치 지시기(100)에 의한 지시 위치를 검출하는 경우에 대하여 추가적으로 고찰한다.
도 4는 이 예의 센서부(20)의 이 발명의 적용이 없는 좌단부측의 특성을 나타낸 도면이며, 상단의 수신 신호 분포의 그래프는 도 3에 나타낸 좌단부측의 루프 코일의 수신 신호의 분포의 그래프에 대응하고 있다. 또, 도 4의 하단의 그래프는 최좌단에 위치하는 루프 코일 21X0의 수신 신호의 신호 레벨을 ‘a’로 하고, 루프 코일 21X0의 오른쪽 옆의 루프 코일 21X1의 수신 신호의 신호 레벨을 ‘b’로 하여, 2 점 검출법으로 구한 양 신호 레벨 a, b 에 의하여 정규화한 2개의 신호 레벨의 비율 R의 그래프이다. 이 2 점 검출법에 의하여 구한 정규화한 양 신호 레벨의 비율 R에 따라서, 좌단부 부근에서의 펜형 위치 지시기(100)에 의한 지시 위치가 특정된다.
또, 도 5는 이 예의 센서부(20)의 이 발명이 적용된 우단부측의 특성을 나타낸 도면을 도 4와 비교하기 쉽게 좌우 반전시킨 것이다. 상단의 수신 신호의 분포의 그래프는 도 3에 나타낸 우단부측의 루프 코일의 수신 신호의 분포의 그래프에 대응하고 있다. 또한, 도 5의 하단의 그래프는 최우단에 위치하는 루프 코일 21Xn의 수신 신호의 신호 레벨을 ‘a’로 하고, 루프 코일 21Xn의 왼쪽 옆의 루프 코일 21Xn－1의 수신 신호의 신호 레벨을 ‘b’로 하여, 2 점 검출법으로 구한 양 신호 레벨 a, b 에 의하여 정규화한 2개의 신호 레벨의 비율 R의 그래프이다. 이 2 점 검출법에 의하여 구한 정규화한 양 신호 레벨의 비율 R에 따라서 우단부 부근에서의 펜형 위치 지시기(100)에 의한 지시 위치가 특정된다.
그리고, 도 4의 하단에 나타낸 비율의 그래프를 보면 알 수 있듯이, 루프 코일 21X0의 수신 신호의 신호 레벨 ‘a’와, 루프 코일 21X1의 수신 신호의 신호 레벨 ‘b’와의 정규화한 비율 R은, 위치 L1에 있어서는, 양 신호 레벨은 동일하므로, ‘0’이 된다. 그리고, 펜형 위치 지시기(100)의 지시 위치가 위치 L1→L2→L3→L4→L5→L6와 같이 좌단측으로 이동해 가면, 루프 코일 21X0의 수신 신호의 신호 레벨 ‘a’와, 루프 코일 21X1의 수신 신호의 신호 레벨 ‘b’와의 정규화한 비율 R은 서서히 커져 간다.
그러나, 좌단측의 외형단 근방의 위치 L7에서는, 루프 코일 21X0의 수신 신호의 신호 레벨 ‘a’와, 루프 코일 21X1의 수신 신호의 신호 레벨 ‘b’와의 정규화한 비율 R은 직전의 위치 L6의 정규화한 비율 R보다 저하되어 버린다. 이 경우, 펜형 위치 지시기(100)의 지시 위치가 센서부(20)상의 위치 L7에 있음에도 불구하고, 지시체 위치 검출 장치(200)에 있어서는, 펜형 위치 지시기(100)의 지시 위치가 위치 L6의 우측에 있다고 오검출해 버리는 것이다.
이것에 대하여, 이 발명이 적용된 센서부(20)의 우단부에서는, 도 5의 하단에 나타낸 비율의 그래프를 보면 알 수 있듯이, 지시 위치에 따른 신호 레벨의 비율에 역전 현상은 일어나지 않고 있다. 즉, 도 5의 하단의 그래프에 나타낸 바와 같이 루프 코일 21Xn의 수신 신호의 신호 레벨 ‘a’와, 루프 코일 21Xn －1의 수신 신호의 신호 레벨 ‘b’와의 정규화한 비율 R은, 위치 R1에 있어서는, 양 신호 레벨은 동일하므로 ‘0’이 된다.
그리고, 펜형 위치 지시기(100)의 지시 위치가 위치 R1→R2→R3→R4→R5→R6→R7와 같이 좌단측으로 이동해 가면, 루프 코일 21Xn의 수신 신호의 신호 레벨 ‘a’와, 루프 코일(21Xn －1)의 수신 신호의 신호 레벨 ‘b’와의 정규화한 비율 R은 서서히 커지게 된다. 그리고, 우단측의 외형단 근방의 위치 R7에서는 루프 코일(21Xn)의 수신 신호의 신호 레벨 ‘a’와, 루프 코일 21Xn －1의 수신 신호의 신호 레벨 ‘b’와의 정규화한 비율 R은 직전의 위치 R6에서의 정규화한 비율 R보다 크다.
따라서, 이 발명을 적용한 센서부(20)의 우단측에서는, 루프 코일 21Xn의 수신 신호의 신호 레벨 ‘a’와, 루프 코일 21Xn －1의 수신 신호의 신호 레벨 ‘b’와의 정규화한 비율 R은 리니어(선형)로 변화하고, 정규화한 비율 R의 역전 현상은 발생하지 않는다. 즉, 이 발명을 적용한 센서부(20)의 우단측에서는 펜형 위치 지시기(100)의 지시 위치의 오검출을 발생시키지 않는 것이다.
이와 같이, 이 발명을 이용함으로써, 센서부(20)의 단부 부근에 있어서 2 점 검출법을 이용하여도, 펜형 위치 지시기(100)의 지시 위치의 오검출을 발생시키지 않는다는 현저한 효과를 달성할 수 있다. 이것에 의하여, 비용 상승으로 이어지는 커다란 변경을 수반하는 일없이, 무효 에어리어를 좁게 하여도, 센서부의 단부 부분에 있어서의 펜형 위치 지시기에 의한 지시 위치를 정확하게 검출하는 것이 가능한 전자기 유도 방식의 위치 검출 센서를 실현할 수 있다.
［루프 코일의 배치의 변형］
상술한 실시형태에서는 도 2를 이용하여 설명한 바와 같이, 센서부(20)에 마련되는 루프 코일을 2 턴의 구성으로 하고, 센서부(20)의 단부에서부터 2번째의 루프 코일의 1 턴을 단부측에 위치시키는 경우를 예로 하여 설명했다. 그러나, 이것에 한정하는 것은 아니다. 센서부(20)를 구성하는 루프 코일의 배치에 대하여는 다양한 변형이 생각될 수 있다.
도 6은 권선수가 2 턴인 루프 코일의 각 턴의 코일의 배치 위치의 변형을 설명하기 위한 도면이다. 도 6A는 종래의 2 턴의 루프 코일을 나타내고 있다. 이것에 대하여, 도 2를 이용하여 설명한 이 발명의 경우에는, 도 6B에 나타낸 바와 같이 루프 코일 21X1의 1 턴째의 코일 T1의 좌측의 장변 부분은 본래의 가로폭 Wx를 유지하는 위치로 한다. 그리고, 2 턴째의 코일 T2의 좌측의 장변 부분을 보다 좌단측에 위치시킨다. 이것에 의하여, 루프 코일 21X1의 수신 신호 분포 상태를 목적하는 분포가 되도록 하여, 인접하는 루프 코일의 수신 신호 분포와의 관계에서, 수신 신호 레벨의 비율이 동일해지는 위치가 복수 개소 발생하는 것을 방지한다. 따라서, 펜형 위치 지시기(100)에 의한 지시 위치의 오검출을 방지할 수 있다.
또, 도 6C에 나타낸 바와 같이 루프 코일 21X1의 1 턴째의 코일 T1의 좌측의 장변 부분을 점선으로 나타낸 본래의 가로폭 Wx를 유지하는 위치보다도 좌단측에 위치시킨다. 그리고, 2 턴째의 코일 T2의 좌측의 장변 부분을 1 턴째의 코일 T1의 좌측의 장변 부분보다 더욱 좌단측에 위치시키도록 하여도 좋다. 또, 도 6D에 나타낸 바와 같이 루프 코일 21X1의 1 턴째의 코일 T1의 좌측의 장변 부분을 점선으로 나타낸 본래의 가로폭 Wx를 유지하는 위치보다 우측에 위치시킨다. 그리고, 2 턴째의 코일 T2의 좌측의 장변 부분을 좌단측에 위치시키도록 하여도 좋다.
이와 같이 루프 코일 21X1의 수신 신호 분포가 목적으로 하는 것이 되도록, 좌측의 장변 부분의 코일의 배치 위치를 적절히 조정할 수 있다. 또, 도 2 및 도 6에서는 2 턴째의 코일 T2의 좌측의 장변 부분을 1 턴째의 코일 T1의 좌측의 장변 부분보다 왼쪽에 배치하는 것으로서 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 반대로, 1 턴째의 코일 T1의 좌측의 장변 부분을 2 턴째의 코일 T2의 좌측의 장변 부분보다도 왼쪽에 배치하여도 물론 좋다.
또한, 도 6에서는 센서부(20)의 좌단측에 위치하는 루프 코일 21X1의 경우를 예로 하여 설명하였지만, 센서부(20)의 우단측에 위치하는 루프 코일의 경우에는, 우단측에서 예를 들면 2번째에 위치하는 루프 코일의 우측의 장변 부분의 배치 위치를 조정하게 된다.
또, 루프 코일은 권선수가 2 턴의 것에 한정되는 것은 아니다. 권선수가 3 턴 이상의 루프 코일을 이용하여도 좋다. 3 턴 이상의 루프 코일의 경우에도, 각 턴의 좌단측의 장변 부분을 상이한 위치에 배치하거나, 모든 턴의 좌단측의 장변 부분이 동일한 위치가 되는 경우는 없지만 2개 이상의 장변 부분이 동일한 위치가 되도록 배치하거나 할 수 있다.
이와 같이, 권선수가 3 턴인 루프 코일 21X1을 이용하였을 경우라 하더라도, 수신 신호 분포가 목적으로 하는 것이 되도록, 좌측의 장변 부분의 코일의 배치 위치를 적절히 조정할 수 있다. 또한, 도 6을 이용하여 설명한 2 턴의 루프 코일의 경우와 마찬가지로, 어느 턴의 위치를 어디에 위치시킬지는 임의로 설정할 수 있다. 또한, 센서부(20)의 우단측에 위치하는 루프 코일의 경우에는, 우단측에서 2번째에 위치하는 루프 코일의 우측의 장변 부분의 배치 위치를 조정하게 된다.
이와 같이, X축 방향 루프 코일 그룹(21)을 구성하는 루프 코일이나 Y축 방향 루프 코일 그룹(22)을 구성하는 루프 코일은 권선수가 2 턴 이상의 적절한 권선수인 것을 이용할 수 있다.
도 7은 권선수가 2 턴인 루프 코일의 각 턴의 코일의 배치 위치의 변형의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 6에 나타낸 예의 경우에는 루프 코일 21X1의 좌단측의 장변 부분의 위치만을 조정하는 것으로 하였다. 그러나, 소망하는 수신 신호 분포를 얻기 위하여, 예를 들면, 도 7A, B에 나타낸 바와 같이, 우단측의 장변 부분에 대하여도 통상의 위치와는 상이한 위치에 위치시키도록 하여도 좋다.
즉, 도 7A에 나타낸 루프 코일 21X1의 경우에는, 1 턴째의 우단측의 장변 부분을 보다 우단측에 위치시킴과 아울러, 1 턴째의 좌단측의 장변 부분을 보다 좌단측에 위치시키도록 한 경우를 나타내고 있다. 또한, 도 7A에 있어서, 2 턴째의 우단측과 좌단측의 장변 부분은 종래의 가로폭 Wx를 유지하는 위치로 하고 있다. 물론, 도 7A와는 반대로, 1 턴째의 우단측과 좌단측의 장변 부분은 종래의 가로폭 Wx를 유지하는 위치로 하고, 2 턴째의 우단측의 장변 부분을 보다 우단측에 위치시킴과 아울러, 2 턴째의 좌단측의 장변 부분을 보다 좌단측에 위치시키도록 하여도 좋다.
또, 도 7B에 나타낸 루프 코일 21X1의 경우에는, 1 턴째의 우단측의 장변 부분을 보다 우단측에 위치시킴과 아울러, 1 턴째의 좌단측의 장변 부분은 종래의 가로폭 Wx를 유지하는 위치로 하고 있다. 게다가, 도 7B에 나타낸 루프 코일 21X1의 경우에는, 2 턴째의 우단측의 장변 부분을, 종래의 가로폭 Wx를 유지하는 위치로 하고, 2 턴째의 좌단측의 장변 부분을 보다 좌단측에 위치시키고 있다. 물론, 도 7B와는 반대로, 1 턴째의 우단측의 장변 부분을, 종래의 가로폭 Wx를 유지하는 위치로 하고, 1 턴째의 좌단측의 장변 부분은 보다 좌단측에 위치시킨다. 그리고, 2 턴째의 우단측의 장변 부분을 보다 우단측에 위치시켜, 2 턴째의 좌단측의 장변 부분을, 종래의 가로폭 Wx를 유지하는 위치로 하는 것과 같이 하여도 좋다.
또한, 도 7A, B의 경우에는 위치를 변경하는 장변 부분을 좌측과 우측으로 거의 동일한 정도 이동시키도록 한 경우를 나타내고 있으나, 좌측과 우측에서 어긋나게하는 정도를 변경하여도 물론 좋다. 즉, 위치를 변경하는 장변 부분은 좌측과 우측에서 적절한 위치에 배치하는 것이 가능하다.
또, 도 7C에 나타낸 바와 같이, 필요에 따라서, 루프 코일 21X1과 이것에 인접하는 루프 코일 21X2 양방의 1 턴째의 코일 T1 또는 2 턴째의 코일 T2의 좌단측의 장변 부분을 보다 좌단측에 위치시키도록 하여도 좋다. 이와 같이 하였을 경우에는, 루프 코일 21X1과 루프 코일 21X2와의 신호 분포를 소망하는 관계로 하는 것이 가능해진다. 또한, 도 7C의 경우에는 2 턴째의 코일 T2의 좌단측의 장변 부분을 보다 좌단측에 위치시키도록 하였을 경우를 나타내고 있다.
물론, 센서부(20)의 우단측의 경우에는 우단에서부터 2번째와 3번째의 코일에 있어서, 우단측의 장변 부분을 보다 우단측에 위치시키게 된다. 또한, 이와 같이 인접하는 2개의 루프 코일에 있어서, 도 7A, B에 나타낸 바와 같이, 좌단측과 우단측에 있어서, 루프 코일을 구성하는 1개의 턴의 장변 부분을 보다 단부측에 위치시키도록 하는 것도 가능하다
또한, 도 7에 있어서는 권선수가 2 턴인 루프 코일을 예로 하여 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 권선수가 3 턴 이상의 루프 코일을 이용한 경우에도 마찬가지로 대응시킬 수 있다. 권선수가 3 턴 이상인 코일의 경우에는 어느 턴의 장변 부분을 보다 좌단측에, 혹은 보다 우단측에 위치시킬지가 바뀔뿐이다.
［실시형태의 센서부(위치 검출 센서)(20)가 달성하는 효과］
종래, 예를 들면, 100㎛의 도선폭으로 루프 코일을 배치하여 위치 검출 센서를 구성한 경우에는 4.5㎜ 정도의 무효 에어리어가 있었다. 그러나, 상술한 턴 마다 그 배치 위치를 조정하여 수신 신호 분포를 변경하는 이 발명의 센서부(위치 검출 센서)(20)를 이용함으로써 당해 위치 검출 센서의 무효 에어리어를 제로로 접근시킬 수 있다. 즉, 위치 검출 센서의 성능을 향상시킬 수 있다.
또, 종래에서도, 예를 들면, 50㎛의 도선폭으로 루프 코일을 배치하여 위치 검출 센서를 구성한 경우에는, 무효 에어리어를 2.5㎜ 정도로 할 수 있다. 그러나, 비용이나 수율이라는 점에서 불리할 뿐만 아니라, 루프 코일의 임피던스가 높아지기 때문에 위치 검출 센서의 대형화가 곤란하다. 그러나, 이 발명을 이용함으로써 비용이나 수율을 높게 할 것도 없다. 게다가 이 발명을 적용한 경우에는 루프 코일의 패턴폭도 짧게 할 필요가 없으므로, 루프 코일의 임피던스가 높아지지도 않고, 위치 검출 센서의 대형화라는 요청에도 대응할 수 있다.
또, 위치 검출 센서를 다층화함으로써 무효 에어리어를 작게 하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 위치 검출 센서를 다층화하는 경우에는 두께가 늘어나 버리므로, 제품에의 탑재에 영향을 미침과 아울러, 비용의 면에서도 높아진다. 그러나, 이 발명을 적용함으로써, 위치 검출 센서의 두께가 늘어나거나 비용이 높아지거나 하지도 않는다. 따라서, 태블릿형 단말이나 스마트폰 등의 케이스 안에 위치 검출 센서를 탑재하여 구성하는 기기에 적용하여 특히 바람직한 위치 검출 센서를 실현할 수 있다.
［변형례］
상술한 실시형태에 있어서는 센서부(20)의 좌단부에서부터 2번째의 루프 코일 21X1에 이 발명을 적용한 경우를 예로 하여 설명하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니다. 이 발명을 적용하는 센서부의 단부 부분에 있어서, 당해 단부에서부터 3개째, 4개째 등의 적절한 위치의 루프 코일에 대하여 이 발명을 적용할 수 있다. 어느 루프 코일에 대하여, 이 발명을 적용할지는 각 루프 코일의 수신 신호 분포를 고려하여 결정하면 된다.
또, 상술한 실시형태의 센서부(20)는 X축 방향 루프 코일 그룹(21)을 구성하는 각 루프 코일과, Y축 방향 루프 코일 그룹(22)을 구성하는 각 루프 코일은 예를 들어 권선수가 2 턴으로 하는 등, 소정의 권선수인 것으로 하여 설명하였다. 그러나, 이것에 한정되는 것은 아니다. 적어도 수신 신호 분포를 변형할 필요가 있는 루프 코일을 복수 턴의 루프 코일로 하면 된다. 그러나, 펜형 위치 지시기에 의한 지시 위치의 검출을 가능한 한 간단하게 하기 위하여는 모든 루프 코일을 동일한 권선수(턴수)로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 바와 같이, 이 발명은 센서부(20)의 좌단측뿐만 아니라, 센서부(20)의 X축 방향의 양 단부와 Y축 방향의 양 단부 가운데 1개 이상의 단부에 대하여 적용하는 것이 가능하다. 따라서, 베젤 등의 관계에 있어서, 센서부(20)에 있어서 무효 에어리어(OAr)가 좁아지는 단부 부분에 이 발명을 적용하면 좋다.
100…펜형 위치 지시기, 101…코일
102…콘덴서, 200…지시체 위치 검출 장치
20…센서부, 21…X축 방향 루프 코일 그룹
21X0~21Xn…루프 코일, 22…Y축 방향 루프 코일 그룹
22Y0~22Ym…루프 코일, 23…기판
25…위치 검출 에어리어, 26…위치 검출 회로
61…선택 회로, 262…발진기
63…전류 드라이버, 264…송수신 전환 회로
65…수신 앰프, 266…검파 회로
67…저역 통과 필터, 268…샘플 홀드 회로
69…A／D변환 회로, 260…처리 제어부
10…베젤, X0~Xn…루프 코일
T…송신측 단자, R…수신측 단자
OAr…무효 에어리어, NAr…새로운 무효 에어리어
OV…오버랩 에어리어, SX0, SX1…수신 신호 분포
S0, S1…중점, OFm…외측 프레임
IFm…내측 프레임, T1…1 턴째의 코일
T2…2 턴째의 코일

Claims (6)

  1. 소정의 폭으로 서로 평행한 장변부(長邊部)를 가지는, N(N은 2이상의 정수)회 권회하여 N턴의 루프 코일을 구성하고,
    상기 루프 코일을 상기 장변부에 교차하는 소정의 방향으로 소정의 간격으로 복수 배치시킨 전자기 유도 방식의 센서로서,
    상기 센서의 상기 소정 방향에 있어서의 센서 단부에서부터 M(M은 2이상의 정수)번째에 배치된 루프 코일에 대하여,
    상기 N턴 가운데 적어도 1개의 턴의 폭을 상기 소정의 폭보다 길게 하고, 당해 턴의 장변부를 다른 턴의 장변부보다 외측에 배치하고,
    상기 센서 단부에서부터 1번째에 배치된 루프 코일의 N턴의 폭은 상기 소정의 폭과 동일한 것
    을 특징으로 하는 위치 검출 센서.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 센서의 상기 소정의 방향에 있어서의 센서 단부에서부터 M번째에 배치된 루프 코일 가운데, 적어도 1개의 턴의 폭을 상기 소정의 폭보다 길게 하고, 당해 턴의 상기 센서 단부측의 장변부를 다른 턴의 상기 센서 단부측의 장변부보다 외측에 배치한 것
    을 특징으로 하는 위치 검출 센서.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 루프 코일은 소정의 간격으로 서로 겹쳐져서, 복수 배치되는 것을 특징으로 하는 위치 검출 센서.
  4. 소정의 폭으로 서로 평행한 장변부를 가지는, 2회 권회하여 2 턴의 루프 코일을 구성하고,
    상기 루프 코일을 상기 장변부에 교차하는 소정의 방향으로 소정의 간격으로 복수 배치시킨 전자기 유도 방식의 센서로서,
    상기 센서의 상기 소정의 방향에 있어서의 센서 단부에서부터 2번째에 배치된 루프 코일에 대하여,
    상기 2 턴 가운데 1개의 턴의 폭을 상기 소정의 폭보다 길게 하고, 당해 턴의 상기 센서 단부측의 장변부를 상기 센서 단부에서부터 1번째의 루프 코일의 상기 센서 단부측의 장변부에 인접하도록 배치하고,
    상기 센서 단부에서부터 1번째에 배치된 루프 코일들의 N턴의 폭은 상기 소정의 폭과 동일한 것
    을 특징으로 하는 위치 검출 센서.
  5. 단변부(短邊部)와, 소정의 폭으로 서로 평행한 장변부를 가지는, N(N은 2이상의 정수)회 권회하여 N턴의 루프 코일을 구성하고,
    상기 루프 코일을 상기 장변부에 교차하는 제1 방향으로 소정의 간격으로 복수 배치시킨 제1 루프 코일 그룹과, 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 소정의 간격으로 복수 배치시킨 제2 루프 코일 그룹으로 이루어지는 전자기 유도 방식의 센서로서,
    상기 제2 루프 코일 그룹의 단변부는, 제1 방향에 있어서의 센서 단부의 소정의 영역에서 밀집하여 배치되고,
    상기 제1 루프 코일 그룹에 있어서는, 상기 센서 단부에서부터 2번째의 루프 코일 가운데 적어도 1개의 턴의 폭을 상기 소정의 폭보다 길게 하고, 상기 센서 단부에서부터 1번째의 루프 코일의 상기 센서 단부측의 장변부와, 상기 소정의 폭보다 길게 한 1개의 턴의 상기 센서 단부측의 장변부는 상기 소정 영역을 걸쳐서 인접하도록 배치되고,
    상기 1번째의 상기 루프 코일의 N턴의 폭은 상기 소정의 폭과 동일한 것
    을 특징으로 하는 위치 검출 센서.
  6. 소정의 폭으로 평행한 2개의 장변부를 가지는, N(N은 2이상의 정수)회 권회하여 N턴의 루프 코일을 구성하고,
    상기 루프 코일을 상기 장변부에 교차하는 소정의 방향으로 소정의 간격으로 복수 배치시킨 전자기 유도 방식의 센서로서,
    상기 센서의 상기 소정의 방향에 있어서의 센서 단부에서부터 M(M은 2이상의 정수)번째에 배치된 루프 코일에 있어서,
    상기 N턴 가운데 적어도 1개의 턴을 다른 턴보다 상기 센서 단부측에 배치하고,
    상기 센서 단부에서부터 1번째에 배치된 루프 코일의 N턴의 폭은 상기 소정의 폭과 동일한 것
    을 특징으로 하는 위치 검출 센서.
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