KR102366071B1 - 검출 장치, 입력 장치 및 검출 방법 - Google Patents

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요시히사 스기야마
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가부시키가이샤 와코무
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Abstract

전자 유도 방식의 입력 장치에 있어서, 적절한 신호 레벨의 송신 신호를 위치 지시기에 제공할 수 있도록 한다. 처리 제어부(130)는 수신 신호 처리 회로(120)에 있어서 검출되는 복수의 전극의 각각의 수신 신호의 수신 상태에 기초하여, 수신 신호의 신호 레벨이 최대가 되는 제1 전극에는 송신 신호를 송신하기 위한 제1 신호를 공급하도록 선택 회로(101)를 제어한다. 또한, 처리 제어부(130)는 수신 신호의 신호 레벨이 소정의 신호 레벨보다도 낮아지는 제2 전극에는 제2 신호를 공급하도록 선택 회로(101)를 제어한다. 이것에 의해, 위치 지시기(20)로부터의 신호를 제일 잘 수신한 제1 전극과, 해당 제1 전극으로부터 떨어진 제2 전극을 통하여, 위치 지시기(20)에 대해서 신호를 송신할 수 있다.

Description

검출 장치, 입력 장치 및 검출 방법{DETECTION DEVICE, INPUT DEVICE AND DETECTION METHOD}
본 발명은 전자 유도 방식의 검출 장치, 상기 검출 장치와 지시체로 이루어지는 입력 장치, 상기 검출 장치에서 이용되는 검출 방법에 관한 것이다.
태블릿형 단말이나 스마트폰 등으로 불리는 고기능 휴대 전화 단말 등의 전자기기의 입력 디바이스로서 전자 유도 방식의 입력 장치가 이용되고 있다. 이 입력 장치는 펜형으로 형성된 위치 지시기와, 이 위치 지시기를 이용하여, 포인팅 조작이나 문자 및 그림 등의 입력을 행하는 입력면을 가지는 위치 검출 장치로 이루어진다. 위치 지시기는 코일과 콘덴서로 이루어지는 공진 회로를 구비한다. 한편, 위치 검출 장치는 가로 방향(X축 방향)으로 복수의 루프 코일을 배설한 루프 코일 그룹(群)과, 세로 방향(Y축 방향)으로 복수의 루프 코일을 배설한 루프 코일 그룹을 적층시킨 센서부를 구비한다.
위치 검출 장치에서는, 간단하게는, 이하와 같은 동작에 의해 지시 위치의 검출이 행해진다. 우선, 위치 검출 장치에서는 센서부에 배설된 복수의 루프 코일로부터 소정의 순번으로 1개의 루프 코일을 선택하고, 이 선택한 루프 코일로부터 위치 지시기에 대해서 송신 신호를 송신한다. 이것에 의해, 위치 지시기의 콘덴서가 충전된다. 다음으로, 송신에 이용한 루프 코일을 수신 회로에 접속하여 위치 지시기의 공진 회로로부터 송신되는 신호를 수신하고, 수신 신호에 기초하여 지시 위치의 검출을 행한다. 이러한 신호의 송수신을, 루프 코일을 순차적으로 바꾸어 행함으로써, 센서부 상의 위치 지시기에 의한 지시 위치가 검출된다.
또한, 다음에 기술하는 특허문헌 1에는 전자 유도 방식의 입력 장치에 관한 발명이 개시되어 있다. 전자 유도 방식의 입력 장치에 관해서는, 다양한 개량이 이루어지고 있고, 예를 들어 다음에 기술하는 특허문헌 2, 3에는, 센서부를 구성하는 코일의 조작 방법(스캐닝 방법)이 개시되어 있다.
일본국 특개평 07-044304호 공보 일본국 특개평 08-286814호 공보 일본국 특개 2000-231443호 공보
종래의 전자 유도 방식의 입력 장치에 있어서는, 위치 지시기의 직하(直下)에 있는 예를 들면 X축 방향의 루프 코일 그룹 중 하나의 루프 코일을 이용하여, 위치 검출 장치로부터 위치 지시기에 대해서 송신 신호를 송신하고 있다. 위치 지시기의 직하의 루프 코일로부터 송신 신호를 송신하면, 위치 지시기에서는 신호 레벨이 큰 신호를 수신 가능하므로, 공진 회로의 콘덴서를 효율적으로 충전할 수 있다.
그러나, 1개의 루프 코일로 신호 레벨이 큰 송신 신호를 송신하려고 하면, 송신 회로를 고전압, 대전류로 구동하거나, 장시간 동안, 송신 신호를 계속 송신할 필요가 있어서, 송신 회로의 대형화나 소비 전류의 증가로 이어지는 경우가 있다. 또한, 위치 지시기의 직하의 1개의 루프 코일을 이용하여 송신 신호를 위치 지시기에 대해서 송신하는 경우에는, 루프 코일의 크기가 작으면 위치 지시기에 대해서 신호 레벨이 충분히 높은 송신 신호를 송신할 수 없다.
그래서, 위치 지시기의 직하에 있는 X축 방향의 루프 코일 그룹과 Y축 방향의 루프 코일 그룹의 각각에 속하는 2개의 루프 코일을 이용하여, 위치 지시기에 대해서 동시에 동(同)위상의 송신 신호를 송신하는 방법을 이용하는 것이 고려될 수 있다. 그러나, 위치 검출 장치의 예를 들면 프런트 패널의 금속제의 베젤(테두리)의 근방에 있어서는, 해당 금속제의 베젤이 근방의 루프 코일로부터 송신되는 송신 신호의 일부를 차폐해 버리는 경우가 있다. 이 경우에는, 위치 지시기의 직하의 루프 코일을 이용하고 있음에도 불구하고, 위치 지시기에 대해서 신호 레벨이 충분한 송신 신호를 제공할 수 없다.
또한, 근년에 있어서는, 전자 유도 방식의 입력 장치에는, 메인의 센서부 외에 예를 들면 모드의 전환 버튼으로서의 기능을 실현하는 소영역의 서브의 센서부를 구비한 입력 장치의 제공도 고려되고 있다. 해당 소영역의 서브의 센서부는 영역이 좁기 때문에 큰 루프 코일을 배설할 수 없고, 복수의 루프 코일을 배설하는 것도 어렵다. 이 때문에, 해당 소영역의 서브의 센서 부분을 위치 지시기로 지시하는 경우에는, 직하의 루프 코일로부터 만으로는, 해당 위치 지시기에 대해서 충분한 신호 레벨의 송신 신호를 송신할 수 없는 경우나, 충분한 송신 신호를 공급하는데 장시간을 필요로 하는 경우가 있다.
이상의 것을 감안하여, 본 발명은 전자 유도 방식의 입력 장치에 있어서, 루프 코일의 근방에 송신 신호를 차폐하는 금속 부재가 존재하고 있거나, 루프 코일이 작거나 하는 경우에도, 적절한 신호 레벨의 신호를 위치 지시기에 제공할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 출원에 따른 발명의 검출 장치는,
공진 회로를 가지는 지시체에 대해서 신호를 송신하여 상기 공진 회로를 공진시키는 것과 함께, 상기 위치 지시기의 상기 공진 회로로부터 송신되는 신호를 수신하여 상기 지시체를 검출하는 지시체 검출 장치로서,
상기 지시체로의 상기 신호의 송신과 상기 지시체로부터의 신호의 수신을 하기 위한 복수의 전극으로 이루어지는 센서부와,
상기 센서부에 대해서 제1 신호를 공급함으로써 상기 전극으로부터 자계를 발생시켜 상기 지시체에 대해서 신호를 송신하여 상기 지시체의 상기 공진 회로를 공진시키는 신호 공급 회로와,
상기 센서부를 구성하는 상기 복수의 전극에 의해 수신된, 상기 지시체의 상기 공진 회로로부터의 신호를 검출하는 검출 회로를 구비하고,
상기 신호 공급 회로는, 상기 센서부의 상기 지시체로부터의 신호를 수신한 전극 중, 상기 지시체로부터의 신호의 신호 레벨이 최대가 되는 제1 전극에 상기 제1 신호를 공급할 때에는, 상기 수신된 신호의 신호 레벨이 최소가 되는 제2 전극에 대해서, 상기 제2 전극에서 발생하는 자계의 방향이 상기 제1 전극에 발생하는 자계를 강하게 하는 방향이 되도록 신호를 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 출원에 따른 발명의 검출 장치에 의하면, 센서부는 복수의 전극을 구비하고 있고, 신호 공급 회로는, 해당 센서부에 대해서 제1 신호를 공급함으로써, 해당 센서부의 전극으로부터 자계를 발생시키는 것으로, 지시체에 대해서 신호를 송신한다. 이것에 의해, 지시체의 공진 회로를 공진시킬 수 있어서, 해당 지시체의 공진 회로로부터 해당 검출 장치의 센서부에 대해서 신호가 송신된다. 검출 회로는 지시체의 공진 회로로부터 송신되고, 자기(自機)의 센서부를 구성하는 복수의 전극에 의해 수신된 신호를 검출한다.
그리고, 검출 회로로부터의 검출 출력에 기초하여, 신호 공급 회로가 기능한다. 신호 공급 회로는 지시체의 공진 회로로부터 송신된 신호를 수신한 센서부의 복수의 전극 중, 수신한 신호의 신호 레벨이 최대가 되는 제1 전극에 제1 신호를 공급할 때에는, 제2 전극에도 소정의 신호를 공급한다. 이 경우, 제2 전극은 지시체의 공진 회로로부터 송신된 신호를 수신한 센서부의 전극 중, 수신한 신호의 신호 레벨이 최소가 되는 전극이다. 또한, 해당 상기 제2 전극에 공급하는 신호는 제2 전극에서 발생하는 자계의 방향이 제1 전극에 발생하는 자계를 강하게 하는 방향이 되도록 한 것이다.
이것에 의해, 지시체로부터의 신호를 제일 강하게 수신한 센서부의 제1 전극으로부터 지시체에 대해서 제1 신호에 따른 신호를 송신할 수 있고, 또한, 제2 전극으로부터 지시체에 대해서 제2 신호에 따른 신호를 송신할 수 있다. 이와 같이, 제1 전극과, 제2 전극으로부터 지시체에 대해서 신호를 송신할 수 있으므로, 지시체에 대해서 적절한 신호 레벨의 신호를 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 전자 유도 방식의 입력 장치에 있어서, 루프 코일의 근방에 송신 신호를 차폐하는 금속 부재가 존재하고 있거나, 루프 코일이 작거나 하는 경우에도, 적절한 신호 레벨의 신호를 지시체에 제공할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태의 전자기기(10)의 외관 및 센서부의 구성 예를 설명하기 위한 도이다.
도 2는 전자기기(10)의 구성 예를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 3은 위치 검출 장치(10N)의 구성 예에 대해 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 위치 지시기(20)에 대해서 신호를 송신하는 루프 코일의 선택과, 선택된 루프 코일을 통해서 송신하는 신호에 대해서 설명하기 위한 도이다.
도 5는 위치 검출 장치(10N)의 선택 회로(101)의 구성 예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 위치 검출 장치(10N)에서 실행되는 지시 위치의 검출 처리를 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 제2 실시 형태의 전자기기(10A)의 외관 등의 예를 나타내기 위한 도이다.
도 8은 위치 검출 장치(10X)의 구성 예에 대해 설명하기 위한 블록도이다.
도 9는 루프 코일(16A, 16B)로부터 신호를 송신하는 경우의 처리에 대해 설명하기 위한 도이다.
도 10은 루프 코일(16A, 16B)로부터 신호를 송신하는 경우의 처리에 대해 설명하기 위한 도이다.
도 11은 위치 검출 장치(10X)에서 실행되는 지시 위치의 검출 처리를 설명하기 위한 순서도이다.
도 12는 도 11에 이어지는 순서도이다.
도 13은 역으로 감긴 코일을 이용하는 경우의 구체적인 예를 설명하기 위한 도이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 장치, 방법의 실시 형태에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 실시 형태에 있어서, 위치 지시기(20)는 청구항에 있어서의 지시체에 대응하고, 위치 검출 장치(10N, 10X)는 청구항에 있어서의 검출 장치에 대응한다.
[제1 실시 형태 도 1~도 6]
[전자기기(10)의 구성]
제1 실시 형태의 전자기기(10)의 구성에 대해서, 도 1, 도 2를 참조하면서 설명한다.
이 예의 전자기기(10)는 이른바 스마트폰으로 불리는 고기능 휴대 전화 단말로서, 도 1(A)에 나타내는 바와 같이, 박(薄)형 편평의 대략 직육면체 형상의 하우징(11)의 일면 측에, 예를 들면 LCD(Liquid　Crystal　Display; 액정 디스플레이)로 이루어지는 표시 디바이스의 표시 화면(12)이, 시인(視認) 가능한 상태가 되도록 설치되어 있다. 이 표시 화면(12) 상에는, 투광성을 가지는 센서부(13)가 중첩 배설되어 있다. 표시 화면(12)에 표시되는 표시 화상은, 센서부(13)의 지시 입력면(13A)을 통하여 볼 수 있다.
전자기기(10)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 하측 하우징(11B)과, 마더보드(MB)와, 표시 화면(12)을 가지는 LCD와, 센서부(13)와, 상측 하우징(11A)으로 이루어진다. 하측 하우징(11B)의 내부에는, 하측 하우징(11B) 측으로부터 순서대로, 마더보드(MB)와, 표시 화면(12)을 가지는 LCD와, 센서부(13)가 중첩 배치되고, 상측 하우징(11A)이 하측 하우징(11B)를 밀봉하고 있다. 마더보드(MB)에는 센서부(13)를 제어하기 위한 후술하는 센서 컨트롤러나 LCD를 제어하기 위한 LCD 컨트롤러 등의 전자기기(10)를 동작시키기 위해서 필요로 하는 다양한 회로가 탑재되어 있다.
센서부(13)는, 이 예에서는, 전자 유도 방식의 센서이며, 도 1(B)에 실선(12')으로 둘러싸서 나타낸 표시 화면(12)의 표시 영역을 커버하도록 형성된 지시 입력면(13A)을 구비한다. 이 지시 입력면(13A)은 위치 지시기를 검출하기 위한 검출 영역이며, 제1 방향(하우징(11)의 길이 방향；X축 방향)으로 배열되는 루프 코일 그룹(15X)과, 제1 방향과 직교하는 제2 방향(Y축 방향)으로 배열되는 루프 코일 그룹(15Y)에 의해 형성된다.
루프 코일 그룹(15X)은, 이 예에서는, X축 방향으로 배열되는 n(n는 2 이상의 정수, 예를 들면 40) 개의 루프 코일 X0, X1, …, Xn으로 이루어진다. 또한, 루프 코일 그룹(15Y)은, 이 예에서는, Y축 방향으로 배열되는 m(m은 2 이상의 정수, 예를 들면 20) 개의 루프 코일 Y0, Y1, …, Ym으로 이루어진다.
복수 개의 루프 코일 X0~Xn 및 Y0~Ym은 예를 들면 ITO(Indium　Tin　Oxide)로 이루어지는 투명 도체이며, 투명 기판 상에 형성되어 있다. 이 예에서는, 루프 코일 그룹(15X)과, 루프 코일 그룹(15Y)은, 투명 기판의 표리(表裏)에 나누어 형성되어 있다.
또한, 루프 코일 그룹(15X)의 각 루프 코일 X0~Xn은 지시 입력면(13A)의 X축 방향으로, 등(等) 간격으로 나란히 순차 중첩되도록 배치되어 있다. 또한, 루프 코일 그룹(15Y)의 각 루프 코일 Y0~Ym은 지시 입력면(13A)의 Y축 방향으로, 등 간격으로 나란히 순차 중첩되도록 배치되어 있다.
[전자기기(10)에 탑재된 위치 검출 장치(10N)의 구성]
다음으로, 전자기기(10)에 탑재된 위치 검출 장치(10N)의 구성 예에 대해서, 도 3을 참조하면서 설명한다. 위치 검출 장치(10N)는 센서부(13)와 센서 컨트롤러(100)에 의해 구성되고, 해당 위치 검출 장치(10N)와 위치 지시기(20)로 전자기기(10)의 입력 장치(입력 디바이스)가 구성되어 있다. 센서부(13)는, 도시를 생략 한 커넥터부를 통해서, 마더보드(MB)에 설치된 센서 컨트롤러(100)에 접속되어 있다.
도 3에서는, 전자 유도 방식의 센서부(13)에 대해서 입력을 위해 사용되는 펜형의 위치 지시기(20)의 회로 구성도 나타내고 있다. 위치 지시기(20)는 코일(20L)과, 이 코일(20L)에 병렬로 접속되는 콘덴서(20C)로 구성되는 공진 회로를 구비한다.
센서부(13)에 접속되는 센서 컨트롤러(100)는 위치 검출 장치(10N)의 제어 회로를 구성하고 있다. 이 센서 컨트롤러(100)는 선택 회로(101)와, 송수신 전환 회로(102)와, 송신 신호 발생 회로(110)와, 수신 신호 처리 회로(120)와, 처리 제어부(130)를 구비한다. 송신 신호 발생 회로(110)는 발진기(111)와, 전류 드라이버(112)를 구비한다. 또한, 수신 신호 처리 회로(120)는 수신 앰프(121)와, 검파 회로(122)와, LPF(Low Pass Filter)(123)와, 샘플링·홀드 회로(도 3에서는, S/H로 기재)(124)와, A/D(Analog/Digital) 변환 회로(125)를 구비한다. 처리 제어부(130)는, 이른바 마이크로 프로세서로 구성된다.
선택 회로(101)는 센서부(13)의 루프 코일 그룹(15X) 및 루프 코일 그룹(15Y)에 접속되어 있다. 선택 회로(101)는 센서부(13)의 루프 코일 그룹(15X, 15Y) 중, 처리 제어부(130)로부터의 선택 제어 신호에 따라서, 신호를 송수신하는 루프 코일을 순차 선택한다. 선택 회로(101)에서 선택된 루프 코일은 송수신 전환 회로(102)의 가동 단자(M)에 접속된다.
송신 신호 발생 회로(110)는 루프 코일에 신호를 공급하기 위한 회로로서, 발진기(111)와 전류 드라이버(112)로 구성되고, 발진기(11)는 주파수 f0의 교류 신호를 발생시킨다. 이 교류 신호는 전류 드라이버(112)에 공급되어 전류로 변환된 후에, 송수신 전환 회로(102)에 공급된다. 송수신 전환 회로(102)는 처리 제어부(130)의 제어에 의해, 선택 회로(101)에 의해 선택된 루프 코일이 접속되는 접속처(송신측 단자 T 또는 수신측 단자 R)를, 소정 시간마다 전환한다. 송신측 단자 T에는 전류 드라이버(112)가, 수신측 단자 R에는 수신 앰프(121)가, 각각 접속되어 있다.
따라서, 송수신 전환 회로(102)가 송신측 단자 T를 선택하고 있을 때(송신시)에는, 선택 회로(101)에 의해 선택된 루프 코일에 대해서 전류 드라이버(112)로부터의 교류 신호가 공급된다. 또한, 송수신 전환 회로(102)가 수신측 단자 R을 선택하고 있을 때(수신시)에는, 선택 회로(101)에서 선택된 루프 코일에 발생하는 유도 전압에 따른 신호가, 수신 신호 처리 회로(120)에 공급된다.
수신 신호 처리 회로(120)에는 선택 회로(101)에 의해 선택된 루프 코일에 발생하는 유도 전압에 따른 신호가 공급된다. 이 신호는 선택 회로(101) 및 송수신 전환 회로(102)의 수신측 단자 R을 통해서 수신 앰프(121)에 공급되어 증폭되고, 검파 회로(122)에 송출된다.
검파 회로(122)에 의해서 검파된 신호는 LPF(123) 및 샘플링·홀드 회로(124)를 통해서 A/D 변환 회로(125)에 공급된다. A/D 변환 회로(125)는 검파 회로(122)에 의해서 검파된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여, 처리 제어부(130)에 공급한다.
처리 제어부(130)는 위치 지시기(20)에 의한 지시 위치의 검출을 위한 제어를 행하는 것과 함께, 위치 지시기(20)에 의한 지시 입력면(13A) 상의 지시 위치를 특정하는 처리를 행한다. 여기서, 위치 지시기(20)에 의한 지시 위치의 검출을 위한 제어는, 선택 회로(101)에 있어서의 루프 코일의 선택, 송수신 전환 회로(102)에 있어서의 신호 전환 제어, 샘플링·홀드 회로(124)의 처리 타이밍 등의 제어이다.
다음으로, 전자기기(10)에 탑재된 위치 검출 장치(10N)의 동작에 대해 설명한다.
우선, 처리 제어부(130)는 송수신 전환 회로(102)를 제어하여, 선택 회로(101)가 송신측 단자 T에 접속되도록 전환하고, 송신 신호 발생 회로(110)로부터 송출되는 교류 신호를 루프 코일 그룹(15X) 혹은 루프 코일 그룹(15Y) 중, 선택 회로(101)에서 선택되어 있는 루프 코일에 공급한다. 송신 신호 발생 회로(110)로부터의 교류 신호가 공급된 루프 코일로부터는, 전자 유도에 의해 신호가 송신된다. 또한, 본 명세서에서는, 상술한 바와 같이 위치 검출 장치(10N)로부터 위치 지시기(20)에 송신되는 신호를 송신 신호라고 부른다. 위치 지시기(20)의 공진 회로는 이 루프 코일로부터 송신된 신호를 수신하여, 콘덴서(20C)를 충전하고, 코일(20L)에 유도 전압을 발생시켜서, 반사 신호를 송신한다.
다음으로, 처리 제어부(130)는 송수신 전환 회로(102)를 수신측 단자 R에 접속하도록 전환 제어한다. 이 경우, 루프 코일 그룹(15X) 및 루프 코일 그룹(15Y)의 각 루프 코일에는 위치 지시기(20)로부터 송신되는 반사 신호에 의해서 유도 전압이 발생한다. 이 위치 지시기(20)로부터 송신되는 반사 신호는 수신 신호 처리 회로(120)를 통해서 검출된다. 처리 제어부(130)는 각 루프 코일에 발생한 유도 전압의 전압치의 레벨에 기초하여, 센서부(13)의 지시 입력면(13A) 상에 있어서의 X축 방향 및 Y축 방향의 지시 위치의 좌표치를 산출한다.
바꿔말하면, 처리 제어부(130)는 전압치로서 파악되는 각 루프 코일이 수신한 수신 신호의 신호 레벨에 기초하여, 센서부(13)의 지시 입력면(13A) 상에 있어서의 X축 방향 및 Y축 방향의 지시 위치의 좌표치를 산출한다. 그리고, 처리 제어부(130)는 산출한 좌표치의 정보를, 예를 들면 마더보드의 LCD 컨트롤러에 공급하여, 지시 위치에 따른 표시 제어를 행할 수 있도록 한다. 또한, 본 명세서에서는, 상술한 바와 같이 위치 지시기(20)로부터 송신되고, 위치 검출 장치(10N)가 수신하는 신호(반사 신호)를 수신 신호라고 부른다.
이와 같이, 센서부(13)와 센서 컨트롤러(100)로 이루어지는 위치 검출 장치(10N)는, 위치 지시기(20)로의 신호의 송신과, 위치 지시기(20)로부터의 반사 신호의 수신을 반복함으로써, 위치 지시기(20)를 통해서 지시된 지시 입력면(13A) 상의 지시 위치를 특정한다.
[위치 지시기(20)로의 신호의 송신]
다음으로, 위치 검출 장치(10N)에서 행해지는 위치 지시기(20)에 대해서 신호를 송신하는 루프 코일의 선택과, 선택된 루프 코일을 통해서 송신하는 신호에 대해서, 도 4를 참조하면서 설명한다. 또한, 위치 검출 장치(10N)에 있어서는, 루프 코일 그룹(15X, 15Y)의 각각에서 동일한 방법을 이용하여 신호를 송신하는 루프 코일을 선택하고, 이 선택한 루프 코일을 통해서 소정의 신호를 송신하므로, 여기에서는 설명을 간단히 하기 위해, 루프 코일 그룹(15X)에 있어서, 신호를 송신하는 루프 코일을 선택하고, 소정의 신호를 송신하는 경우를 예로 하여 구체적으로 설명한다.
도 4(A)는 루프 코일 그룹(15X)의 좌단으로부터 13번째의 루프 코일 X12 상에 위치 지시기(20)가 있을 때, 루프 코일 그룹(15X)의 각 루프 코일 X0~Xn의 각각에 있어서의 수신 신호의 신호 레벨(전압치)을 계측하여 나타낸 그래프이다. 또한, 도 4(B)는 선택된 루프 코일을 통해서, 소정의 신호를 송신하는 경우를 설명하기 위한 도이다.
도 4(A)에 나타낸 그래프에 있어서, 가로축은 루프 코일 그룹(15X)의 각 루프 코일의 위치를 나타내고, 세로축은 각 루프 코일에서 수신되는 수신 신호의 신호 레벨을 나타내고 있다. 이 예에서는, 위치 지시기(20)의 직하의 루프 코일 X12에 있어서의 수신 신호의 신호 레벨이 제일 높고, 루프 코일 X12로부터 떨어진 루프 코일로 되는 것에 따라서, 수신 신호의 신호 레벨이 저하되어 간다.
그러나, 루프 코일 그룹(15X)에 있어서의 수신 신호의 신호 레벨의 분포(수신 신호 분포)는 수신 신호의 신호 레벨이 가장 높아지는 위치 지시기(20)의 직하의 루프 코일 X12로부터 떨어지는 것에 따라서 선형으로 수신 신호의 신호 레벨이 저하되어 가는 것은 아니다. 도 4(A)에 나타내는 바와 같이, 수신 신호의 신호 레벨은 수신 신호의 신호 레벨이 최대가 되는 위치 지시기(20)의 직하의 루프 코일 X12에 인접하는 루프 코일 X9 및 X15에 있어서 신호 레벨이 「-400」부근까지 저하한 후, 루프 코일 X12로부터 떨어지는 것에 따라서 신호 레벨은 서서히 증가하고, 최종적으로 신호 레벨이 「0」부근에 수렴한다.
즉, 센서부(13)에 있어서는, 위치 지시기(20)의 직하의 루프 코일 X12에서의 수신 신호의 신호 레벨이 최대가 되고, 루프 코일 X10, X11, X12, X13, X14로 이루어지는 영역에는 이른바 메인 로브(main lobe)가 형성된다. 그리고, 이 메인 로브의 양 옆에는, 메인 로브에 대해서 신호 레벨의 방향이 역방향(마이너스 방향)이 되는, 이른바 사이드 로브(side lobe)가 형성된다. 이 사이드 로브는, 하나는 루프 코일 X9를 마이너스 방향의 정점으로 하여 형성되고, 또 하나는 루프 코일 X15를 마이너스 방향의 정점으로 하여 형성된다.
이러한 사이드 로브가 형성되는 요인으로서는, 루프 코일의 위치 관계나, 위치 지시기(20)로부터의 반사 신호에 의해서 각 루프 코일에 유기되는 자계의 방향등, 다양한 요소가 관계하고 있는 것으로 생각할 수 있다. 그리고, 도 4(A)에 나타낸 수신 신호 분포로부터 생각하면, 위치 지시기(20)의 직하의 루프 코일 X12와, 해당 루프 코일 X12를 사이에 두고 수신 신호의 신호 레벨이 최소가 되는 루프 코일 X9, X15가, 위치 지시기(20)로부터의 반사 신호의 영향을 크게 받고 있다고 할 수 있다.
역으로 생각하면, 위치 지시기(20)의 직하의 루프 코일 X12로부터 위치 지시기(20)에 대해서 신호를 송신할 때에, 해당 루프 코일 X12를 사이에 두고 수신 신호의 신호 레벨이 최소가 되는 루프 코일 X9, X15로부터도 신호를 송신하면, 해당 위치 지시기(20)의 코일(20L)에 효율 좋게 유도 전압을 발생시킬 수 있게 된다. 이 때문에, 루프 코일 X12와, 루프 코일 X9, X15에 같은 신호를 공급하는 것이 고려될 수 있다.
그러나, 이들 3개의 루프 코일 X9, X12, X15의 위치 관계에서, 루프 코일 X12로부터 신호를 송신할 때에 이들 루프 코일에도 같은 신호를 공급하려고 하면, 루프 코일 X12에 생기는 유도 자계에 대해서, 루프 코일 X9, X15에 생기는 유도 자계의 방향은 역방향이 된다. 이 때문에, 루프 코일 X9, X12, X15에 같은 신호를 공급하면, 루프 코일 X12에 생기는 유도 자계와, 루프 코일 X9, X15에 생기는 유도 자계가 서로 상쇄되어 버린다. 이 경우, 루프 코일 X12에서만 위치 지시기(20)에 신호를 공급하는 경우에 비해, 위치 지시기(20)에 공급되는 신호가 감소해 버린다.
그래서, 이 예의 경우, 수신된 신호의 신호 레벨이 최대가 되는 위치 지시기(20)의 직하의 루프 코일 X12에 대해서는, 송신 신호 발생 회로(110)로부터의 신호(제1 신호)를 공급하고, 수신 신호의 신호 레벨이 최소가 되는 루프 코일 X9, X15에 대해서는, 송신 신호 발생 회로(110)로부터의 제1 신호를 위상 반전시켜, 해당 제1 신호에 대해 역위상의 신호(제2 신호)를 공급한다. 그러면, 도 4(A)의 그래프의 하측에 나타내는 바와 같이, 위치 지시기(20)의 직하의 루프 코일 X12에 흐르는 신호와, 수신 신호의 신호 레벨이 최소가 되는 루프 코일 X9, X15에 흐르는 신호는, 신호의 흐르는 방향이 역으로 된다.
이것에 의해, 도 4(B)에 나타내는 바와 같이, 인접하는 루프 코일에 생기는 자계의 방향이 같게 되어, 루프 코일 X12에 생기는 유도 자계와, 루프 코일 X9, X15에 생기는 유도 자계가 상호간에 서로 상쇄되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 수신 신호의 신호 레벨이 최대가 되는 위치 지시기(20)의 직하의 루프 코일 X12에서만 신호를 공급하는 경우에 비해, 위치 지시기(20)에 공급되는 신호를 큰 폭으로 증가시킬 수 있다.
또한, 위치 지시기(20)의 센서부(13) 상에 있어서, 루프 코일 X12의 좌우 어느 방향으로 벗어난 경우여도, 위치 지시기(20)는 루프 코일 X12로부터 뿐만이 아니라, 루프 코일 X9나 루프 코일 X15로부터 신호의 공급을 받을 수 있다. 따라서, 종래에 비해 큰 폭으로 위치 지시기(20)에 공급되는 신호의 공급을 증가시킬 수 있다.
그리고, 이 예의 위치 검출 장치(10N)에 있어서는, 수신 신호 분포에 있어서의 메인 로브의 정점 위치에 대응하는 루프 코일에는, 송신 신호 발생 회로(110)로부터 제1 신호가 공급되고, 사이드 로브의 정점 위치에 대응하는 루프 코일에는, 제1 신호와는 역위상으로 되는 제2 신호가 공급되도록, 선택 회로(101)가 위상 반전 회로를 구비한 구성으로 되어 있다.
[선택 회로(101)의 구성 예와 그 동작]
이 예의 위치 검출 장치(10N)의 선택 회로(101)의 구성 예를, 도 5를 참조하면서 설명한다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 루프 코일 그룹(15X)의 각 루프 코일 X0~Xn의 각각에는, 위상 반전 회로 1X(1), 1X(2),…와, 스위치 회로 2X(1), 2X(2),…가 설치되어 있다. 또한, 루프 코일 그룹(15Y)의 각 루프 코일 Y0~Ym의 각각에는, 위상 반전 회로 1Y(1), 1Y(2),…와, 스위치 회로 2Y(1), 2Y(2),…가 설치되어 있다.
이하에 있어서는, 특별히 구별하여 나타내는 경우를 제외하고, 위상 반전 회로 1X(1), 1X(2),…를 총칭하여 위상 반전 회로 1X라고 기재하고, 스위치 회로 2X(1), 2X(2),…를 총칭하여 스위치 회로 2X라고 기재한다. 마찬가지로, 위상 반전 회로 1Y(1), 1Y(2),…를 총칭하여 위상 반전 회로 1Y라고 기재하고, 스위치 회로 2Y(1), 2Y(2),…를 총칭하여 스위치 회로 2Y라고 기재한다. 또한, 이 예의 스위치 회로 2X, 2Y는, 단자 a, b를 구비하고, 처리 제어부(130)의 제어에 의해 단자 a, b 또는 어느 단자로도 전환되지 않고, 루프 코일을 송수신 전환 회로(102)의 가동 단자에 접속하지 않은 상태로 할 수 있는 스위치 회로이다.
그리고, 루프 코일 그룹(15X)으로부터 위치 지시기(20)로 신호를 송신할 때에는, 선택 회로(101)는 위치 지시기(20)의 직하의 루프 코일에 접속된 스위치 회로 2X를 단자 a측으로 전환하고, 수신 신호의 신호 레벨이 가장 낮은 루프 코일에 접속된 스위치 회로 2X를 단자 b측으로 전환한다. 이와 같이 전환함으로써, 위치 지시기(20)의 직하의 루프 코일에는 송신 신호 발생 회로(110)로부터의 제1 신호가 공급되도록 하고, 동시에, 수신 신호의 신호 레벨이 최소가 되는 루프 코일에는, 위상 반전 회로 1X에서 위상 반전된 제1 신호가 공급되도록 한다. 따라서, 이 수신 신호의 신호 레벨이 최소가 되는 루프 코일에는, 해당 제1 신호와는 역위상으로 된 제2 신호가 공급된다. 이것에 의해, 도 4(B)를 이용하여 설명한 바와 같이, 위치 지시기(20)의 직하의 루프 코일과, 수신 신호의 신호 레벨이 가장 낮은 루프 코일의 각각으로부터, 신호가 서로 상쇄되는 것이 없도록 하여 위치 지시기(20)에 대해서 신호가 송신된다.
한편, 루프 코일 그룹(15X)에 의해 위치 지시기(20)로부터의 반사 신호를 수신할 때에는, 루프 코일 그룹(15X)의 각 루프 코일에 접속되어 있는 스위치 회로 2X는, 단자 a측으로 전환된다. 이것에 의해, 종래의 경우와 마찬가지로, 루프 코일 그룹(15X)의 각 루프 코일은 송수신 전환 회로(102)의 가동 단자(M)에 접속되고, 위치 지시기(20)에 의한 지시 위치의 검출이 행해진다.
또한, 이 예에서는, 선택 회로(101)의 동작에 대해서, 루프 코일 그룹(15X)을 통해서 신호의 송수신을 행하는 경우를 설명했지만, 루프 코일 그룹(15Y)을 통해서 신호의 송수신을 행하는 경우에도, 루프 코일 그룹(15Y)을 구성하는 각 루프 코일에 접속된 스위치 회로 2Y가, 스위치 회로 2X의 경우와 동일하게 동작한다.
[처리 제어부(130)의 제어 처리]
다음으로, 제1 실시 형태의 위치 검출 장치(10N)에 있어서, 처리 제어부(130)의 제어에 따라 실행되는 위치 지시기(20)에 의한 지시 위치의 검출 처리에 대해서, 도 6의 순서도를 참조하면서 설명한다. 도 6은 위치 검출 장치(10N)에서 실행되는 지시 위치의 검출 처리를 설명하기 위한 순서도이다.
우선, 처리 제어부(130)는 선택 회로(101)를 제어하여, 루프 코일 그룹(15X)의 각 루프 코일 X0~Xn를 순차적으로 선택시키는 것과 함께, 송수신 전환 회로(102)를 제어하여, 선택 회로(101)에 의해 선택된 루프 코일에의 신호의 공급과, 선택된 루프 코일에 의한 신호의 수신을 반복하여, 수신된 신호의 신호 레벨이 최대가 되는 루프 코일을 검출하는 처리를 실행한다(스텝 S1). 이하, 이 스텝 S1의 처리를 X축 글로벌 스캔(global scan)이라고 한다.
이 X축 글로벌 스캔에 대해 구체적으로 설명한다. 우선, 처리 제어부(130)는 선택 회로(101)를 제어하여, 루프 코일 그룹(15X) 중 예를 들면 1번째의 루프 코일 X0에 접속되어 있는 스위치 회로 2X(1)을 단자 a측으로 전환하고, 루프 코일 X0를 송수신 전환 회로(102)의 가동 단자(M)에 접속하는 것과 동시에, 송수신 전환 회로(102)를 제어하여, 가동 단자(M)에 송신측 단자 T를 선택시켜서, 송신 신호 발생 회로(110)로부터 공급되는 주파수 f0의 신호를 루프 코일 X0로 송신한다.
다음으로, 처리 제어부(130)는 송수신 전환 회로(102)를 제어하여, 가동 단자(M)에 수신측 단자 R을 선택시켜서, 루프 코일 X0를 통해서 수신한 위치 지시기(20)로부터의 신호를 수신 신호 처리 회로(120)에 공급하고, 수신 신호의 신호 레벨을 검출한다. 처리 제어부(130)는 이러한 신호의 송수신 처리를, 루프 코일 그룹(15X)을 구성하는 각 루프 코일 X0~Xn에 대해 행함으로써, 위치 지시기(20)가 지시 입력면(13A)에 근접 혹은 접촉하고 있는지, 또한, 근접 혹은 접촉하고 있는 경우에는 직하의 X축 방향의 루프 코일을 특정한다.
그리고, 처리 제어부(130)는 X축 글로벌 스캔을 종료하면, 수신 신호의 신호 레벨(전압치)이 일정치 이상의 루프 코일이 존재하는지 여부를 판별한다(스텝 S2). 이 스텝 S2의 판별 처리는 위치 지시기(20)가 위치 검출 장치(10N)의 유효 판독 높이 내에 있는지 여부를 판별하는 처리이다. 스텝 S2의 판별 처리에서, 수신 신호의 신호 레벨이 일정치 이상의 루프 코일이 존재하지 않는다고 판별했을 때에는, 위치 지시기(20)가 지시 입력면(13A)에 근접도 접촉도 하고 있지 않은 상태이므로, 처리 제어부(130)는 스텝 S1으로부터의 처리를 반복한다.
스텝 S2의 판별 처리에 있어서, 수신 신호의 신호 레벨이 일정치 이상의 루프 코일이 존재하고 있다고 판별했을 경우에는, 처리 제어부(130)는 스텝 S1에서의 처리 결과에 기초하여, 루프 코일 그룹(15X)의 루프 코일 중, 수신 신호의 신호 레벨이 가장 높은 피크 코일과, 수신 신호의 신호 레벨이 가장 낮은 보텀 코일을 추출(특정)하고, 그 코일 번호를 기억한다(스텝 S3). 예를 들면, 도 4(A)에 나타낸 예의 경우, 스텝 S3에서는, 수신 신호의 신호 레벨이 가장 높은 루프 코일 X12가 피크 코일(peak coil)로서 추출되고, 수신 신호의 신호 레벨이 가장 낮은 2개의 루프 코일 X9, X15가 보텀 코일(bottom coil)로서 추출된다.
다음으로, 처리 제어부(130)는 선택 회로(101)를 제어하여, 루프 코일 그룹(15Y)의 각 루프 코일 Y0~Ym을 순차적으로 선택시키는 것과 함께, 송수신 전환 회로(102)를 제어하여, 선택 회로(101)에 의해 선택된 루프 코일에의 신호의 공급과, 선택된 루프 코일에 의한 신호의 수신을 반복하고, 수신된 신호의 신호 레벨이 높은 루프 코일을 검출하는 처리를 실행한다(스텝 S4). 이하, 이 스텝 S4의 처리를 Y축 글로벌 스캔이라고 한다.
스텝 S4에 있어서, 처리 제어부(130)는, 우선, 선택 회로(101)를 제어하여, 루프 코일 그룹(15Y) 중 예를 들면 1번째의 루프 코일 Y0에 접속되어 있는 스위치 회로 2Y(1)을 단자 a측으로 전환하고, 루프 코일 Y0를 송수신 전환 회로(102)의 가동 단자(M)에 접속하는 것과 동시에, 송수신 전환 회로(102)를 제어하여, 가동 단자(M)에 송신측 단자 T를 선택시켜서, 송신 신호 발생 회로(110)로부터 공급되는 주파수 f0의 신호를 루프 코일 Y0에 송신한다.
다음으로, 처리 제어부(130)는 송수신 전환 회로(102)를 제어하여, 가동 단자(M)에 수신측 단자 R을 선택시켜서, 루프 코일 Y0를 통해서 수신한 위치 지시기(20)로부터의 신호를 수신 신호 처리 회로(120)에 공급하고, 수신 신호의 신호 레벨을 검출한다. 처리 제어부(130)는 이러한 신호의 송수신 처리를, 루프 코일 그룹(15Y)을 구성하는 각 루프 코일 Y0~Ym에 대해 행함으로써, 위치 지시기(20)가 지시 입력면(13A)에 근접 혹은 접촉하고 있는지, 또한, 근접 혹은 접촉하고 있는 경우에는 직하의 Y축 방향의 루프 코일을 특정한다.
그리고, 처리 제어부(130)는 스텝 S4에서의 처리 결과에 기초하여, 루프 코일 그룹(15Y)의 루프 코일 중, 수신 신호의 신호 레벨이 가장 높은 피크 코일과, 수신 신호의 신호 레벨이 가장 낮은 보텀 코일을 추출(특정)하고, 그 코일 번호를 기억한다(스텝 S5). 또한, Y축 글로벌 스캔 후에, 상술한 스텝 S2에 대응하는 판별 처리를 행하지 않은 것은, 스텝 S4의 처리 단계에서는, 스텝 S2의 판별 처리에 의해, 위치 지시기(20)가 위치 검출 장치(10N)의 유효 판독 높이 이내에 있다고 판별되고 있어서, 재차 판별할 필요가 없기 때문이다.
또한, 스텝 S1, S4의 처리에 있어서, 처리 제어부(130)는 루프 코일 그룹(15X, 15Y)의 모든 루프 코일을 선택하는 일 없이, 루프 코일을 1개 걸러, 2개 걸러와 같이 적당하게 솎아내서 선택하도록 해도 된다. 또한, 1개의 루프 코일에 대한 신호의 송수신을 복수 회 행하도록 해도 된다. 추가로, 각 루프 코일에 대한 송신 시간, 및 각 루프 코일에 대한 수신 시간은 동일해야 되지만, 송신 시간과 수신 시간은 반드시 동일하지 않아도 된다.
다음으로, 처리 제어부(130)는 루프 코일 그룹(15X) 중 피크 코일을 중심으로 하여, 그 피크 코일에 인접하는 소정 수의 루프 코일, 예를 들면 5개의 루프 코일에 대해 신호의 송수신을 행하는 처리인 X축 섹터 스캔을 행한다(스텝 S6). 이 신호의 송수신에 있어서, 루프 코일을 통해서 신호를 송신할 때, 즉, 송수신 전환 회로(102)에서 송신측 단자 T를 선택할 때에는, 처리 제어부(130)는 피크 코일과 보텀 코일을 통해서 신호를 송신하도록 선택 회로(101)를 제어한다.
구체적으로는, 처리 제어부(130)는 피크 코일에 접속된 스위치 회로 2X에 대해서는 단자 a측으로 전환하고, 보텀 코일에 접속된 스위치 회로 2X에 대해서는 단자 b측으로 전환하도록 제어한다. 이 제어에 의해, 피크 코일에서는 송신 신호 발생 회로(110)로부터의 신호(제1 신호)에 따른 신호가 송신되고, 보텀 코일에서는 송신 신호 발생 회로(110)로부터의 신호(제1 신호)를 위상 반전시킨 신호(제2 신호)에 따른 신호가 송신된다. 따라서, 피크 코일로부터 송신되는 신호와 보텀 코일로부터 송신되는 신호가 서로 상쇄되는 것이 없도록 하여, 위치 지시기(20)에 대해서 신호를 공급할 수 있다.
한편, 위치 지시기(20)로부터의 신호를 수신할 때, 즉 송수신 전환 회로(102)에 있어서 수신측 단자 R이 선택될 때에는, 처리 제어부(130)는 루프 코일(이 예에서는 5개)을 코일 번호의 올림 차순(또는 내림 차순)으로 전환한다. 이 X축 섹터 스캔에 의해, 피크 코일의 근방에 있어서, 위치 지시기(20)에 의한 지시 위치를 정확하게 특정할 수 있다.
다음으로, 처리 제어부(130)는 루프 코일 그룹(15Y) 중 피크 코일을 중심으로 하여, 그 피크 코일에 인접하는 소정 수의 루프 코일, 예를 들면 5개의 루프 코일에 대해 신호의 송수신을 행하는 처리인 Y축 섹터 스캔을 행한다(스텝 S7). 이 신호의 송수신에 있어서, 루프 코일을 통해서 신호를 송신할 때, 즉, 송수신 전환 회로(102)에서 송신측 단자 T를 선택할 때에는, 처리 제어부(130)는 피크 코일과 보텀 코일을 통해서 신호를 송신하도록 선택 회로(101)를 제어한다.
구체적으로는, 처리 제어부(130)는 피크 코일에 접속된 스위치 회로 2Y에 대해서는 단자 a측으로 전환하고, 보텀 코일에 접속된 스위치 회로 2Y에 대해서는 단자 b측으로 전환하도록 제어한다. 이 제어에 의해, 피크 코일에서는 송신 신호 발생 회로(110)로부터의 신호(제1 신호)에 따른 신호가 송신되고, 보텀 코일에서는 송신 신호 발생 회로(110)로부터의 신호(제1 신호)를 위상 반전시킨 신호(제2 신호)에 따른 신호가 송신된다. 따라서, 피크 코일로부터 송신되는 신호와 보텀 코일로부터 송신되는 신호가 서로 상쇄되는 것이 없도록 하여, 위치 지시기(20)에 대해서 신호를 공급할 수 있다.
한편, 위치 지시기(20)로부터의 신호를 수신할 때, 즉 송수신 전환 회로(102)에 있어서 수신측 단자 R이 선택될 때에는, 처리 제어부(130)는 루프 코일(이 예에서는 5개)을 올림 차순(또는 내림 차순)으로 전환한다. 이 Y축 섹터 스캔에 의해, 피크 코일의 근방에 있어서, 위치 지시기(20)에 의한 지시 위치를 정확하게 특정할 수 있다.
스텝 S7의 Y축 섹터 스캔 동작이 종료되면, 처리 제어부(130)는 스텝 S6, S7의 처리로 얻어진 수신 신호의 신호 레벨의 최대치가 미리 설정한 일정치 이상인가 여부를 판별한다(스텝 S8). 이 스텝 S8의 판별 처리는 위치 지시기(20)가 위치 검출 장치(10N)의 유효 판독 높이 내에 있는지 여부를 판별하는 처리이다. 스텝 S8의 판별 처리에서, 수신 신호의 신호 레벨이 일정치 이상의 루프 코일이 존재하지 않는다고 판별했을 때에는, 위치 지시기(20)는 지시 입력면(13A)에 근접도 접촉도 하고 있지 않은 상태로 판별하고, 처리 제어부(130)는 스텝 S1로부터의 처리를 반복한다.
한편, 스텝 S8의 판별 처리에서, 수신 신호의 신호 레벨이 일정치 이상의 루프 코일이 존재하고 있다고 판별했을 경우에는, 처리 제어부(130)는 스텝 S6의 X축 섹터 스캔과 스텝 S7의 Y축 섹터 스캔의 처리 결과에 기초하여, 루프 코일 그룹(15X)과 루프 코일 그룹(15Y)의 각각에 있어서의 피크 코일과 보텀 코일을 추출(특정)한다.
또한, 스텝 S6의 X축 섹터 스캔과 스텝 S7의 Y축 섹터 스캔에 있어서는, 피크 코일을 중심으로 하여 소정 수의 루프 코일에 대해 신호의 송수신을 행하기 때문에, 해당 범위 내에는 보텀 코일이 존재하지 않는 경우도 있다. 이 경우에는, 스텝 S1~스텝 S5의 처리에 의해 추출된 피크 코일과 보텀 코일의 위치 관계에 기초하여, 스텝 S9에서 추출된 피크 코일에 대한 보텀 코일을 추출(특정)한다.
구체적으로는, 도 4(A)에 나타낸 바와 같이, 루프 코일 X12가 피크 코일로서 추출되고, 루프 코일 X9, X15가 보텀 코일로서 추출되고 있으면, 피크 코일에 대한 보텀 코일은 피크 코일로부터 전후에 3개의 코일만큼 벗어난 위치의 루프 코일이 된다. 이 때문에, 스텝 S9에서는, 피크 코일이 추출되면, 스텝 S1~스텝 S5의 처리에서 추출된 피크 코일과 보텀 코일의 위치 관계에 기초하여, 예를 들면 이 피크 코일로부터 전후에 3개의 코일만큼 벗어난 위치의 루프 코일을 보텀 코일로서 추출(특정)한다.
그리고, 처리 제어부(130)는 스텝 S9에서 추출한 루프 코일 그룹(15X)의 피크 코일의 위치와 루프 코일 그룹(15Y)의 피크 코일의 위치에 기초하여, 위치 지시기(20)에 의한 지시 입력면(13A) 상의 지시 위치를 나타내는 좌표치를 산출한다(스텝 S10). 여기서 산출된 좌표치는, 마더보드(MB)에 설치된 도시하지 않은 LCD 컨트롤러 등에 공급되어, 표시 제어 등에 이용될 수 있다. 그리고, 처리 제어부(130)는 스텝 S6으로부터의 처리를 반복한다.
이와 같이, 본 제1 실시 형태의 전자기기(10)에 탑재된 위치 검출 장치(10N)에서는, X축 글로벌 스캔 및 Y축 글로벌 스캔에 의해, 피크 코일과 보텀 코일을 추출한다. 즉, 위치 검출 장치(10N)에서는 위치 지시기(20)로부터 송신된 반사 신호의 센서부(13)에 있어서의 수신 신호 분포에 기초하여, 신호를 송신하는 피크 코일과 보텀 코일을 특정하고 있다.
그리고, X축 섹터 스캔 및 Y축 섹터 스캔에 있어서, 위치 지시기(20)에 신호를 송신할 때는, 피크 코일로부터 송신되는 신호와 보텀 코일로부터 송신되는 신호가 서로 상쇄되는 것이 없도록 하여 송신할 수 있다. 이것에 의해, 센서부(13)로부터 위치 지시기(20)에 대해서 공급하는 신호를 증가시킬 수 있다. 게다가, 센서부(13)의 루프 코일을 크게 하거나, 송신 신호 발생 회로를 고전압, 대전류로 구동하거나 할 필요도 없다.
[제2 실시 형태 도 7~도 12]
[전자기기(10A)의 구성]
제2 실시 형태의 전자기기(10A)의 구성에 대해서, 도 7, 도 8을 참조하면서 설명한다.
이 예의 전자기기(10)도 또한, 제1 실시 형태의 전자기기(10)와 마찬가지로, 이른바 스마트폰으로 불리는 고기능 휴대 전화 단말이다. 본 제2 실시 형태에서는, 표시 화면(12)에 중첩해서 배치된 센서부(13) 이외에, 표시 화면(12)의 주변부에, 예를 들면 터치 센서 기능을 구비하는 보조 입력부(14A, 14B)가 설치된 전자기기(10A)를 예시하여 설명한다.
그리고, 도 7(A), (B)에 나타내는 바와 같이, 보조 입력부(14A, 14B)에는, 각각에 대응하여 루프 코일(16A, 16B)이 설치된다. 이러한 점을 제외하면, 본 제2 실시 형태의 전자기기(10A)는, 제1 실시 형태의 전자기기(10)와 거의 동일하게 구성된 것이다. 이 때문에, 제2 실시 형태의 전자기기(10A)의 설명에 이용하는 도 7~도 12에 있어서, 도 1~도 6을 이용하여 설명한 제1 실시 형태의 전자기기(10)와 동일하게 구성되는 부분 혹은 대응하는 부분에는 같은 참조 부호를 부여하고, 그러한 부분에 대한 상세한 설명은 중복되므로 생략한다.
도 7(A)에 나타내는 바와 같이, 제2 실시 형태의 전자기기(10A)는 하우징(11)의 길이 방향(X축 방향)의 한쪽 측(도 7의 좌측)에는, 표시 화면(12)과는 다른 영역으로서 표시 화면(12)과 근접하여, 보조 입력부(14A, 14B)가 설치되어 있다. 이 보조 입력부(14A, 14B)는, 예를 들면, 정전 센서가 배치되어 구성되고, 각 애플리케이션의 메뉴 표시 기능이나 취소 기능 등의 사용 빈도가 높은 특정의 기능을 할당할 수 있게 되어 있다. 그리고, 하우징(11)의 보조 입력부(14A, 14B)에 대응하는 부분에는, 도 7(B)에 나타내는 바와 같이, 센서부(13)와 같은 전자 유도 방식의 보조 센서부(16)가 설치되어 있다. 이 보조 센서부(16)는 보조 입력부(14A, 14B)의 각각에 대응하여 루프 코일(16A, 16B)을 구비한다.
보조 센서부(16)는 투명 기판 상에, 투명 도체에 의해서 루프 코일(16A, 16B)을 형성하도록 해도 되지만, 표시 화면(12) 상에 중첩되지는 않기 때문에, 불투명한 기판에 불투명한 도체에 의해서 루프 코일(16A, 16B)을 형성하도록 해도 된다.
[전자기기(10A)에 탑재된 위치 검출 장치(10X)의 구성]
다음으로, 전자기기(10A)에 탑재된 위치 검출 장치(10X)의 구성 예에 대해서, 도 8을 참조하면서 설명한다. 위치 검출 장치(10X)는 센서부(13)와 보조 센서부(16)가, 도시를 생략한 커넥터부를 통해서, 마더보드(MB)에 설치되어 있는 센서 컨트롤러(100A)에 접속되어 구성된다. 이 센서 컨트롤러(100A)는 위치 검출 장치(10X)의 제어 회로를 구성하고 있다.
도 8의 예에 있어서는, 전자 유도 방식의 센서인 센서부(13)와 보조 센서부(16)에 대해서 입력을 위해서 사용하는 위치 지시기(20)의 회로 구성도 나타내고 있다. 위치 지시기(20)는 제1 실시 형태에 있어서의 위치 지시기(20)와 같은 것이다.
센서 컨트롤러(100A)는 제1 실시 형태의 전자기기(10)에 있어서의 센서 컨트롤러(100)와 마찬가지로, 센서부(13)의 루프 코일 그룹(15X 및 15Y)의 복수 개의 루프 코일 X0~Xn 및 Y0~Ym에 대해서, 각각 제1 실시 형태에 있어서의 X축 글로벌 스캔, Y축 글로벌 스캔, X축 섹터 스캔 및 Y축 섹터 스캔과 같은 제어를 하는 것과 함께, 보조 센서부(16)의 2개의 루프 코일(16A, 16B)을 이용한 위치 지시기(20)의 검출 처리를 제어한다.
센서 컨트롤러(100A)는 센서부(13)에서의 X축 글로벌 스캔, Y축 글로벌 스캔, X축 섹터 스캔 및 Y축 섹터 스캔의 결과로부터, 지시 입력면(13A) 상에 있어서의, 위치 지시기(20)에 의한 지시 위치의 검출 처리를 행한다. 또한, 센서 컨트롤러(100A)는 보조 센서부(16)에 설치된 2개의 루프 코일(16A, 16B)에 대한 검출 결과로부터, 위치 지시기(20)가 어느 보조 입력부(14A, 14B)에서 검출되고 있는지 여부의 검출 처리를 행한다.
그리고, 센서 컨트롤러(100A)는 표시 화면(12)에 대응하는 지시 입력면(13A) 및 보조 입력부(14A, 14B) 중 어느 것에 있어서도 위치 지시기(20)가 검출되고 있지 않을 때에는, 센서부(13)에 대해서는, 센서부(13)의 모든 루프 코일 X0~Xn 및 Y0~Ym에 대해 글로벌 스캔을 행하고, 보조 센서부(16)에 대해서는, 루프 코일(16A, 16B)을, 소정의 시간 간격으로 번갈아 검출 처리를 행한다.
또한, 센서 컨트롤러(100A)는 지시 입력면(13A)에 있어서 위치 지시기(20)가 검출되었을 때에는, 센서부(13)에 대해서는, 위치 지시기(20)의 검출 위치의 근방의 복수 개의 루프 코일에 의해 X축 섹터 스캔 및 Y축 섹터 스캔을 행하고, 한편, 보조 센서부(16)에 대해서는, 이 예에서는 위치 지시기(20)의 검출을 중지하도록 제어한다.
마찬가지로, 센서 컨트롤러(100A)는 보조 입력부(14A, 14B) 중 어느 것에서 위치 지시기(20)를 검출할 때는, 루프 코일(16A, 16B)을, 소정의 시간 간격으로, 번갈아 스캔한다. 이 경우에 있어서, 센서 컨트롤러(100A)는 센서부(13)에 있어서의 위치 지시기(20)의 검출을 중지하도록 제어한다. 또한, 보조 센서부(16)에 근접하는 센서부(13)의 주연(周緣)부의 영역의 루프 코일에만 대해서, 소정의 속도에 의한 일부분에서의 검출을 행하도록 해도 된다.
이와 같이, 이 예의 위치 검출 장치(10X)는 센서부(13)와 보조 센서부(16)를 구비하고, 그 각각에 있어서 위치 지시기(20)의 검출 동작을 행한다. 이를 위해, 도 8에 나타내는 바와 같이, 위치 검출 장치(10X)는 도 3에 나타낸 제1 실시 형태의 위치 검출 장치(10N)에 대해서, 보조 센서부(16)의 루프 코일(16A, 16B)과, 센서 전환 회로(103, 104)와, 송수신 전환 회로(105)와, 선택 회로(106)가 설치되어 있다.
본 제2 실시 형태의 위치 검출 장치(10X)에 있어서는, 보조 센서부(16)의 루프 코일(16A, 16B)은, 루프 코일 그룹(15X), 루프 코일 그룹(15Y)을 구성하는 루프 코일에 비하면 작다. 이 때문에, 보조 센서부(16)의 루프 코일(16A, 16B)로부터 만으로는, 위치 지시기(20)에 대해서 충분한 에너지의 신호를 공급할 수 없는 경우가 있다.
그래서, 제2 실시 형태의 위치 검출 장치(10X)에 있어서는, 보조 센서부(16)의 루프 코일(16A, 16B)을 통해서 위치 지시기(20)를 검출하는 경우, 루프 코일(16A, 16B)만으로부터가 아니라, 인접하는 센서부(13)의 루프 코일로부터도 동시에 신호를 송신한다. 이 경우에 이용하는 루프 코일은, 루프 코일(16A) 혹은 루프 코일(16B)이 위치 지시기(20)로부터의 신호를 수신하고 있는 경우에, 수신 신호의 신호 레벨이 가장 낮아지는 루프 코일 그룹(15X)의 루프 코일을 이용한다.
이와 같이 함으로써, 제1 실시 형태의 위치 검출 장치(10N)의 경우와 마찬가지로, 위치 지시기(20)에 대해서 크게 작용하는 루프 코일로부터 신호를 송신하여, 효율적으로 위치 지시기(20)에 대해서 신호를 공급할 수 있다.
이하, 제2 실시 형태의 위치 검출 장치(10X)의 구성 예에 대해 구체적으로 설명한다.
위치 검출 장치(10X)는 센서부(13)와, 보조 센서부(16)와, 센서 컨트롤러(100A)에 의해 구성되고, 해당 위치 검출 장치(10X)와 위치 지시기(20)로 전자기기(10)의 입력 장치(입력 디바이스)가 구성되고 있다.
센서부(13)에 접속되는 센서 컨트롤러(100A)는 위치 검출 장치(10X)의 제어 회로를 구성하고 있다. 이 센서 컨트롤러(100A)는 선택 회로(101)와, 송수신 전환 회로(102)와, 송신 신호 발생 회로(110)와, 수신 신호 처리 회로(120)와, 센서 전환 회로(103, 104)와, 선택 회로(106)와, 처리 제어부(130A)를 구비한다.
센서 전환 회로(103)는 처리 제어부(130A)의 제어에 기초하여, 송신 신호 발생 회로(110)로부터 공급되는 신호를 센서부(13) 및 보조 센서부(16)에 선택적으로 공급하기 위한 회로이다. 이 센서 전환 회로(103)는 가동 단자(M)가 송신 신호 발생 회로(110)의 출력단에 접속되고, 단자 D는 송수신 전환 회로(102)의 송신측 단자 T에 접속되며, 단자 K는 송수신 전환 회로(102, 105)의 송신측 단자 T에 접속되어 있다.
센서 전환 회로(104)는, 처리 제어부(130A)의 제어에 의해, 센서부(13) 또는 보조 센서부(16)를 후단의 수신 신호 처리 회로(120)에 선택적으로 접속하기 위한 회로이다. 이 센서 전환 회로(104)는 1개의 가동 단자(M)와, 단자 K, D를 구비하고, 가동 단자(M)는 수신 신호 처리 회로(120)의 입력단에 접속되고, 단자 D는 송수신 전환 회로(102)의 수신측 단자 R에 접속되며, 단자 K는 송수신 전환 회로(105)의 수신측 단자 R에 각각 접속되어 있다.
송수신 전환 회로(105)는 처리 제어부(130A)의 제어에 의해, 보조 센서부(16)에 있어서의 신호의 송수신을 전환하기 위한 회로이다. 송수신 전환 회로(105)는, 단자 R, T와 가동 단자(M)를 구비하고, 단자 R이 센서 전환 회로(104)의 단자 K에, 단자 T가 센서 전환 회로(103)의 단자 K에, 가동 단자(M)가 후술하는 선택 회로(106)의 출력단에 각각 접속되어 있다. 그리고, 송수신 전환 회로(105)는 송수신 전환 회로(102)와 마찬가지로, 처리 제어부(130A)의 제어에 따라, 선택 회로(106)에 의해서 선택된 루프 코일이 접속되는 접속처(송신측 단자 T 또는 수신측 단자 R)가 소정 시간마다 전환되어, 송신과 수신이 시분할로 전환되게 되어 있다.
선택 회로(106)는 센서 컨트롤러(100A)의 제어에 의해, 송수신 전환 회로(105)를 통해서 송신 신호 발생 회로(110) 또는 수신 신호 처리 회로(120)를 보조 센서부(16)의 루프 코일(16A 및 16B) 중 어느 한쪽에 선택적으로 접속하기 위한 회로이다. 이 선택 회로(106)는 2개의 입력 단자와 1개의 출력 단자를 가지고 있으며, 한쪽의 입력 단자가 루프 코일(16A)에, 다른 쪽의 입력 단자가 루프 코일(16B)에 접속되고, 출력 단자가 송수신 전환 회로(105)의 가동 단자(M)에 각각 접속되어 있다. 그리고, 이 선택 회로(106)는 처리 제어부(130A)의 제어에 의해, 루프 코일(16A 및 16B)의 어느 한쪽을 선택한다.
센서 전환 회로(103) 및 센서 전환 회로(104)는, 처리 제어부(130A)의 제어에 의해, 센서부(13)에서 위치 지시기(20)를 검출할 때에는 단자 D로 전환되고, 보조 센서부(16)에서 위치 지시기(20)를 검출할 때에는 단자 K측으로 전환된다. 이와 같이, 처리 제어부(130A)의 제어에 의해 센서 전환 회로(103)의 단자 K를 송수신 전환 회로(102)와 송수신 전환 회로(105)의 송신측 단자 T측에 접속하는 것은, 위치 지시기(20)로의 신호를, 루프 코일(16A) 혹은 루프 코일(16B)에 더하여, 인접하는 루프 코일 그룹(15X)의 루프 코일로부터도 신호를 송신하기 위함이다.
처리 제어부(130A)는 센서 컨트롤러(100A)의 각부를 제어하기 위한 회로이다. 구체적으로는, 처리 제어부(130A)는 선택 회로(101) 및 선택 회로(106)에 있어서의 루프 코일의 선택 제어를 행하는 것과 함께, 센서 전환 회로(103) 및 센서 전환 회로(104)와 송수신 전환 회로(102) 및 송수신 전환 회로(105)의 전환 제어를 행한다. 또한, 처리 제어부(130A)는 센서부(13)에서의 위치 지시기(20)의 지시 위치의 검출 처리를 행하는 것과 함께, 보조 센서부(16)에서의 위치 지시기(20)의 검출 처리를 행한다.
이상과 같은 구성에 있어서, 처리 제어부(130A)는 센서부(13)에 있어서의 위치 지시기(20)의 검출시에는, 센서 전환 회로(103) 및 센서 전환 회로(104)를, 단자 D측으로 전환한다. 이에 따라, 송신 신호 발생 회로(110)의 출력단은, 센서 전환 회로(103)를 통해서, 송수신 전환 회로(102)의 송신측 단자 T에 접속되고, 또한, 송수신 전환 회로(102)의 수신측 단자 R은, 센서 전환 회로(104)를 통해서 수신 신호 처리 회로(120)의 입력단에 접속된다.
그리고, 송수신 전환 회로(102)가 송신측 단자 T를 선택하고 있을 때(송신시)에는, 선택 회로(101)에 의해 선택된 루프 코일에 대해서 전류 드라이버(112)로부터의 교류 신호가 공급된다. 이에 따라, 루프 코일 그룹(15X) 혹은 루프 코일 그룹(15Y) 중, 선택 회로(101)에서 선택되어 있는 루프 코일에는, 송신 신호 발생 회로(110)로부터의 신호가 공급되고, 해당 루프 코일에서는 신호가 송출된다. 이때, 해당 루프 코일의 근방에 위치 지시기(20)가 있을 때에는, 위치 지시기(20)의 공진 회로는 이 루프 코일로부터 송출된 신호의 공급을 받아서, 에너지를 축적한다.
또한, 송수신 전환 회로(102)가 수신측 단자 R을 선택하고 있을 때(수신시)에는, 선택 회로(101)에서 선택된 루프 코일에 발생하는 유도 전압에 따른 신호가 수신 신호 처리 회로(120)에 공급된다. 이것에 의해, 루프 코일 그룹(15X) 및 루프 코일 그룹(15Y)의 각 루프 코일에는, 위치 지시기(20)가 센서부(13) 상에서 위치 지시하고 있을 때에는, 해당 위치 지시기(20)로부터 송신되는 반사 신호에 의해서 유도 전압이 발생한다. 이 경우, 루프 코일 그룹(15X), 루프 코일 그룹(15Y)의 선택 회로(101)에서 선택되고 있는 루프 코일로부터의 신호가 수신 신호 처리 회로(120)에 공급되고, 수신 신호의 신호 레벨이 검출되어, 지시 위치의 산출에 이용된다.
또한, 본 제2 실시 형태의 위치 검출 장치(10X)에 있어서도, 센서부(13)에 대해서는, 루프 코일 그룹(15X)과 루프 코일 그룹(15Y)의 각각에 대하여, X축 글로벌 스캔과 X축 섹터 스캔 및 Y축 글로벌 스캔과 Y축 섹터 스캔이 행해진다. 그리고, 적어도 섹터 스캔시에는, 글로벌 스캔시에 검출한 수신 신호의 신호 레벨이 가장 높은 루프 코일인 피크 코일과, 수신 신호의 신호 레벨이 가장 낮아지는 루프 코일인 보텀 코일로부터 신호를 송신한다. 이 경우에 있어서도, 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 보텀 코일에는 피크 코일에 공급하는 제1 신호를 위상 반전시켜서 역위상으로 한 제2 신호가 공급된다. 이것에 의해, 센서부(13)에 대한 위치 지시기(20)의 검출 처리시에 있어서, 위치 지시기(20)에 대해 필요한 에너지의 신호를 효율적으로 공급할 수 있다.
다음으로, 처리 제어부(130A)는 보조 센서부(16)에서의 위치 지시기(20)의 검출 처리시에 있어서는, 센서 전환 회로(103) 및 센서 전환 회로(104)를, 단자 K측으로 전환한다. 이것에 의해, 송신 신호 발생 회로(110)의 출력단은, 센서 전환 회로(103)를 통해서, 송수신 전환 회로(102, 105)의 송신측 단자 T에 접속된다. 또한, 송수신 전환 회로(102, 105)의 수신측 단자 R이 센서 전환 회로(104)를 통해서 수신 신호 처리 회로(120)의 입력단에 접속된다.
이 경우에는, 선택 회로(106)는 처리 제어부(130A)의 제어에 의해, 2개의 루프 코일(16A, 16B)을 번갈아 선택한다. 그리고, 선택 회로(106)가 루프 코일(16A)을 선택하고 있을 때에는, 송수신 전환 회로(105)는 처리 제어부(130A)에 의해 전환 제어되고, 신호의 송신과 위치 지시기(20)로부터의 신호의 수신을 행한다. 마찬가지로, 선택 회로(106)가 루프 코일(16B)을 선택하고 있을 때에는, 송수신 전환 회로(105)는 처리 제어부(130A)의 제어에 의해 전환 제어되고, 신호의 송신과 위치 지시기(20)로부터의 신호의 수신이 행해진다. 이와 같이 하여, 루프 코일(16A, 16B)을 통해서 신호의 송수신이 행해지고, 어느 루프 코일을 통해서 위치 지시기(20)로부터의 신호를 수신하고 있는지가 검출된다.
그리고, 이 예의 위치 검출 장치(10X)에 있어서, 보조 센서부(16)에 의해 위치 지시기(20)를 검출하는 경우로서, 루프 코일(16A, 16B)로부터 신호를 송신할 때에는, 인접하는 루프 코일 그룹(15X)의 루프 코일에서도 신호를 송신한다. 도 9, 도 10은 루프 코일(16A, 16B)로부터 신호를 송신하는 경우의 처리에 대해 설명하기 위한 도이다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 위치 지시기(20)가 보조 센서부(16)의 루프 코일(16A, 16B) 상에 있을 때는, 처리 제어부(130A)는 보조 센서부(16) 및 센서부(13)의 각 루프 코일의 수신 신호의 신호 레벨을 계측한다. 이 경우, 제1 실시 형태(도 4)의 경우와 마찬가지로, 센서 코일에 있어서의 수신 신호 분포는, 예를 들면, 도 9의 하측에 나타낸 수신 신호 분포의 그래프에 나타내는 바와 같이 된다. 즉, 수신 신호의 신호 레벨은 보조 센서부(16)의 루프 코일(16A, 16B)에서 제일 높아지고, 루프 코일(16A, 16B)에 인접하는 루프 코일 그룹(15X)의 루프 코일 X0의 수신 신호의 신호 레벨이 제일 낮아진다. 그리고, 수신 신호의 신호 레벨은 수신 신호의 신호 레벨이 가장 낮은 루프 코일(16A, 16B)로부터 떨어지는 것에 따라서 서서히 상승하여, 레벨치가 「0」부근에 수렴하게 된다.
여기서, 도 9의 하측에 나타낸 수신 신호 분포의 그래프와 같이, 루프 코일 그룹(15X)의 루프 코일 X0에서의 수신 신호의 신호 레벨이 제일 낮게 되어 있었다고 하면, 루프 코일(16A, 16B) 상에 위치 지시기(20)가 위치하고 있는 경우에는, 위치 지시기(20)의 직하의 루프 코일(16A) 혹은 루프 코일(16B)과, 루프 코일 그룹(15X)의 루프 코일 X0로부터 신호를 송신하면, 위치 지시기(20)에 대해서 효율적으로 신호를 공급할 수 있게 된다.
그래서, 이 예의 위치 검출 장치(10X)에서는, 보조 센서부(16)에 있어서 위치 지시기(20)를 검출했을 경우에는, 루프 코일(16A, 16B)과, 루프 코일 그룹(15X)의 루프 코일 X0로부터 신호를 송신한다. 그러나, 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 루프 코일(16A, 16B)에 생기는 유도 자계에 대해서, 루프 코일 그룹(15X)의 루프 코일 X0에 생기는 유도 자계의 방향이 역방향으로 되면 서로 상쇄되어 버린다.
이 때문에, 루프 코일(16A, 16B)에는 송신 신호 발생 회로(110)로부터의 신호를 그대로 공급하여, 이에 따른 신호를 위치 지시기(20)에 송신하도록 한다. 한편, 루프 코일 그룹(15X)의 루프 코일 X0에는, 송신 신호 발생 회로(110)로부터의 신호를 위상 반전시켜, 송신 신호 발생 회로(110)로부터의 신호와는 역위상의 신호를 공급하여, 이에 따른 신호를 위치 지시기(20)에 송신하도록 한다. 이것에 의해, 도 10에 나타내는 바와 같이, 루프 코일(16A, 16B)로부터 송신되는 신호와, 루프 코일 X0로부터 송신되는 신호는, 그 자속의 방향이 동일 방향으로 되므로, 서로 상쇄되는 것 없이, 위치 지시기(20)에 대해서 공급 가능한 신호를 증가시킬 수 있다.
즉, 보조 센서부(16)의 루프 코일(16A, 16B)과, 루프 코일(16A, 16B)에 인접하는 루프 코일 그룹(15X)의 루프 코일을 병용하여 신호를 송신함으로써, 위치 지시기(20)에 대해서 공급 가능한 신호를 증가시켜서, 위치 지시기(20)의 공진 회로의 콘덴서(20C)에 대해서 충분한 전력을 공급할 수 있다.
[처리 제어부(130A)의 제어 처리]
다음으로, 제2 실시 형태의 위치 검출 장치(10X)에 있어서, 처리 제어부(130A)의 제어에 따라 실행되는 위치 지시기(20)에 의한 지시 위치의 검출 처리에 대해서, 도 11, 도 12의 순서도를 참조하면서 설명한다.
또한, 도 11에 나타낸 순서도의 각 스텝의 처리는, 도 6에 나타낸 대응하는 각 스텝에서 행해지는 처리와 같다. 즉, 도 11에 나타낸 스텝 S1~스텝 S10의 각 처리는 센서부(13)에 대한 검출 처리이다. 이 때문에, 도 11의 스텝 S1~스텝 S10의 설명은 도 6에 대한 설명과 중복되므로 생략한다.
그리고, 제2 실시 형태의 위치 검출 장치(10X)의 처리 제어부(130A)는 스텝 S1의 X축 글로벌 스캔 처리 후의 스텝 S2의 판별 처리에서, 수신 신호의 신호 레벨이 일정치 이상의 루프 코일이 존재하지 않는다고 판별했을 때, 즉, 위치 지시기(20)가 지시 입력면(13A)에 근접도 접촉도 하고 있지 않다고 판별했을 때에는, 처리 제어부(130A)는, 도 12의 스텝 S21의 처리로 진행한다.
이 경우, 처리 제어부(130A)는 보조 센서부(16)에 있어서의 검출 처리를 행하도록 각부를 제어한다(스텝 S21). 즉, 신호의 송신은 보조 센서부(16)의 루프 코일(16A) 혹은 루프 코일(16B)에 더하여, 루프 코일 그룹(15X)의 루프 코일 X0를 이용하여 행한다. 이것에 의해, 위치 지시기(20)에 대해서, 효율적으로 신호를 공급할 수 있다.
스텝 S21의 처리 후, 처리 제어부(130A)는 보조 센서부(16)에 있어서의 위치 지시기(20)의 검출이 종료하면, 루프 코일(16A) 혹은 루프 코일(16B)의 수신 신호의 신호 레벨(전압치)이 일정치 이상인가 여부를 판별한다(스텝 S22). 이 스텝 S22의 판별 처리는 위치 지시기(20)가 보조 센서부(16)의 유효 판독 높이 내에 있는지 여부를 판별하는 처리이다. 스텝 S22의 판별 처리에서, 수신 신호의 신호 레벨이 일정치 이상의 루프 코일이 존재하지 않는다고 판별했을 때에는, 위치 지시기(20)가 보조 센서부(16)에 근접도 접촉도 하고 있지 않은 상태이므로, 처리 제어부(130A)는, 스텝 S1으로 되돌아가, 이후의 처리를 반복한다.
스텝 S22의 판별 처리에서, 수신 신호의 신호 레벨이 일정치 이상의 루프 코일이 존재한다고 판별했을 때에는, 위치 지시기(20)의 직하의 루프 코일은 루프 코일(16A)인지 루프 코일(16B)인지를 특정한다(스텝 S23). 바꿔말하면, 이 스텝 S23의 처리는 보조 입력부(14A)와 보조 입력부(14B) 중, 어느 쪽의 보조 입력부가 선택되어 있는지를 특정하는 처리이다.
이것에 의해, 보조 입력부(14A)와 보조 입력부(14B) 중, 선택된 영역에 대해서 할당되어 있는 처리를 실행한다. 그리고, 스텝 S23의 처리 후에 있어서는, 도 12의 스텝 S21로부터의 처리를 반복하여, 보조 센서부(16)의 검출 처리가 계속된다.
이와 같이, 본 제2 실시 형태의 전자기기(10A)에 탑재된 위치 검출 장치(10X)는 보조 센서부(16)의 검출 처리시에도, 위치 지시기(20)에 대해서 충분한 에너지를 공급할 수 있다. 따라서, 보조 센서부(16)의 루프 코일(16A, 16B)을 크게 할 것도 없고, 송신 신호 발생 회로를 대형화할 필요도 없다.
[역방향 코일의 이용]
상술한 제1, 제2 실시 형태에서는 피크 코일에는 송신 신호 발생 회로(110)로부터의 신호를 그대로 공급하고, 보텀 코일에는 송신 신호 발생 회로(110)로부터의 신호를 위상 반전시킨 신호를 공급하도록 했지만, 피크 코일로부터 송신되는 신호와 보텀 코일로부터 송신되는 신호가 서로 상쇄되는 것이 없도록 하여 송신할 수 있으면, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 피크 코일에 대해서 보텀 코일을 역으로 감아 놓음으로써, 보텀 코일에 공급하는 신호를 위상 반전시키는 것 없이 위치 지시기(20)에 대해서 충분한 에너지를 공급할 수 있다.
역으로 감긴 코일을 이용하는 경우의 구체적인 예를, 도 13을 참조하면서 설명한다. 도 13(A)에 나타내는 바와 같이, 여기에서는, 상술한 제2 실시 형태의 위치 검출 장치(10X)의 경우와 마찬가지로, 센서부(13)에 더하여, 보조 센서부(16)를 구비하고, 위치 지시기(20)의 직하에 보조 센서부(16)의 루프 코일(16A, 16B)이 위치하여, 루프 코일(16A, 16B)이 피크 코일이 되고, 센서부(13)의 루프 코일 X0가 보텀 코일이 되는 경우를 예시하여 설명한다.
이 경우, 보텀 코일 X0의 권회 방향을, 도 13(A)에 나타내는 바와 같이, 피크 코일이 되는 루프 코일(16A, 16B)과는 역방향으로 해 놓는다. 이와 같이 하면, 도 13(B)에 나타내는 바와 같이, 보텀 코일이 되는 루프 코일 X0에 위상 반전시킨 신호를 공급하는 일 없이, 루프 코일 X0가 발생시키는 자계의 방향을, 루프 코일(16A, 16B)이 발생시키는 자계의 방향과 같은 방향으로 하여, 서로 상쇄되지 않게 할 수 있다.
또한, 도 3, 도 8에 나타낸 바와 같이, 센서부(13)는 복수의 루프 코일로 이루어지는 루프 코일 그룹(15X), 루프 코일 그룹(15Y)으로 이루어진다. 그리고, 루프 코일 그룹(15X)의 각 루프 코일 X0~Xn와 루프 코일 그룹(15Y)의 각 루프 코일 그룹Y0~Ym은, 일단이 선택 회로(101)에 접속되고, 타단이 접지되어 있다.
이 때문에, 예를 들면, 선택 회로(101)에 위상 반전 회로를 마련하지 않고, 보텀 코일이 되는 루프 코일에 대해서는, 선택 회로(101)에 접속하는 단부와, 접지 하는 단부를, 피크 코일이 되는 루프 코일과는 역으로 접속하도록 전환하는 선택 회로를 설치하도록 해도 된다. 이와 같이 함으로써, 보텀 코일이 되는 루프 코일에 대해서는, 위상 반전 회로를 통해서 신호를 공급하는 경우와 같은 효과를 얻을 수 있다.
[변형 예들]
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 루프 코일 그룹(15X)을 구성하는 루프 코일과, 루프 코일 그룹(15Y)을 구성하는 루프 코일은, 예를 들면, 1 턴(권회), 2 턴, 3 턴과 같이, 전극이 권회(卷回)되는 것에 의해 형성된 것이다. 마찬가지로, 보조 센서부(16)의 루프 코일(16A, 16B)도 또한, 전극이 권회되는 것에 의해 형성된 것이다. 이들 루프 코일의 권회 수는 임의적으로 할 수 있다. 또한, 각 센서부(13, 16)를 구성하기 위해 이용되는 전극은, 루프 코일로 한정하는 것은 아니다. 제2 실시 형태에 나타내는 바와 같이, 위상 반전하여 신호를 공급하면, 단일의 전극(1개의 도선)을 복수 이용하여 센서부(13) 및 보조 센서부(16)를 구성하는 경우에도, 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는 반드시 수신 신호의 신호 레벨이 최소가 되는 루프 코일을 보텀 코일로서 특정할 필요도 없다. 예를 들면, 센서부(13) 및 보조 센서부(16)를 구성하는 루프 코일(전극)이 위치 지시기(20)로부터 수신한 반사 신호의 신호 레벨이 최소가 되는 신호 레벨에 기초하여 정해진 루프 코일을 보텀 코일로서 선택하도록 해도 된다.
또한, 센서부(13)는 LCD의 표시 화면(12) 상에 중첩 배치하도록 했지만, 센서부(13)를 배치하는 위치는 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 센서부(13)는 LCD의 하측(표시 화면(12)과 반대면 측)에 설치해도 된다.
또한, 상술한 제2 실시 형태의 경우에는, 예를 들면, 위치 지시기(20)의 직하의 루프 코일이 루프 코일 그룹(15X)의 루프 코일 X0인 경우에는, 보텀 코일이 되는 루프 코일 그룹(15X)의 루프 코일 X3에 더하여, 예를 들면, 보조 센서부(16)의 루프 코일(16A) 또는 루프 코일(16B)에 대해서, 루프 코일 X0에 공급하는 신호와는 역위상의 신호를 공급하도록 해도 된다. 이 경우에는, 선택 회로(106)에 위상 반전 회로를 설치하고, 송신 신호 발생 회로(110)로부터 공급되는 신호와, 이 송신 신호 발생 회로(110)로부터 공급된 신호를 위상 반전시킨 신호 중 어느 것을 선택하여 루프 코일(16A, 16B)에 대해서 공급할 수 있도록 해 두면 된다. 또한, 도 13을 이용하여 설명한 바와 같이, 보조 센서부(16)의 루프 코일(16A, 16B)과, 센서부(13)의 루프 코일의 권회 방향이 역방향으로 되어 있으면, 선택 회로(106)에 위상 반전 회로를 마련할 필요도 없다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 위치 지시기(20)와 위치 검출 장치(10N, 10X)로 이루어지는 입력 장치는 글로벌 스캔시에 피크 코일과 보텀 코일을 특정하고, 이에 기초하여 피크 코일 및 보텀 코일의 양쪽으로부터 신호를 송신하도록 했다. 그러나, 본 발명은 글로벌 스캔시마다 보텀 코일을 특정할 필요는 없다.
예를 들면, 사용 개시시(예로써, 입력 장치의 전원 투입시)에 피크 코일과 보텀 코일을 특정하는 글로벌 스캔을 테스트 스캔으로서 행하고, 테스트 스캔에 의해 특정된 피크 코일과 보텀 코일의 관계성에 따라서 보텀 코일을 기계적으로 특정하도록 해도 된다. 예를 들면, 테스트 스캔에 의해 피크 코일과 보텀 코일이 3 코일만큼 떨어진 위치에 있다고 판정하면, 보텀 코일을 피크 코일로부터 항상 3 코일만큼 떨어진 코일에 항상 신호를 공급하도록 해도 된다.
[그 외]
또한, 검출 장치에 있어서의 센서부의 기능은 위치 검출 장치(10N)의 센서부(13)가 실현하고 있다. 또한, 검출 장치의 신호 공급 회로의 기능은 검출 장치(10N)에 있어서는, 발진기(111), 전류 드라이버(112), 송수신 전환 회로(102), 선택 회로(101)로 이루어지는 부분이 실현하고, 검출 장치(10X)에 있어서는, 발진기(111), 전류 드라이버(112), 센서 전환 회로(103), 송수신 전환 회로(102), 선택 회로(101)로 이루어지는 부분이 실현하고 있다.
또한, 검출 장치의 검출 회로의 기능은 위치 검출 장치(10N)의 주로 수신 신호 처리 회로(120) 및 처리 제어부(130), 위치 검출 장치(10X)의 수신 신호 처리 회로(120) 및 처리 제어부(130A)가 실현하고 있다. 또한, 검출 장치의 제어 회로의 기능은 위치 검출 장치(10N)의 처리 제어부(130), 위치 검출 장치(10X)의 처리 제어부(130)가 실현하고 있다.
또한, 검출 장치의 위상 반전 회로의 기능은 위치 검출 장치(10N, 10X)의 선택 회로(101)에 설치된 위상 반전 회로 1X, 1Y가 실현하고 있다. 또한, 위치 검출 장치의 스위치 회로의 기능은 위치 검출 장치(10N, 10X)의 선택 회로(101)에 설치된 스위치 회로 2X, 2Y가 실현하고 있다.
또한, 검출 장치의 제1, 제2 신호 생성 회로의 기능은 위치 검출 장치(10N, 10X)의 선택 회로(101)에 설치된 위상 반전 회로 1X, 1Y 및 스위치 회로 2X, 2Y가 실현하고 있다. 검출 장치의 제1 센서부의 기능은 위치 검출 장치(10X)의 센서부(13)가 실현하고, 검출 장치의 제2 센서부의 기능은 위치 검출 장치(10X)의 보조 센서부(16)가 실현하고 있다.
또한, 도 6, 도 12 및 도 13의 순서도를 이용하여 설명한 방법이, 본 발명에 의한 검출 방법의 일 실시 형태에 대응한 방법이다. 또한, 위치 지시기(20)와 위치 검출 장치(10N)로 이루어지는 장치가 전자기기(10)에 적용된 입력 장치이다. 또한, 위치 지시기(20)와 위치 검출 장치(10X)로 이루어지는 장치가 전자기기(10A)에 적용된 입력 장치이다.
10…전자기기, 11…하우징, 11A…상측 하우징, 11B…하측 하우징, 12…표시 화면, 13…센서부, 13A…지시 입력면, 15X…루프 코일 그룹, X0~Xn…루프 코일, 15Y…루프 코일 그룹, Y0~Ym…루프 코일, MB…마더보드, 10N…위치 검출 장치, 101…선택 회로, 1X(1), 1X(2),…위상 반전 회로, 2X(1), 2X(2),…스위치 회로, 1Y(1), 1Y(2),…위상 반전 회로, 2Y(1), 2Y(2),…스위치 회로, 102…송수신 전환 회로, 110…송신 신호 발생 회로, 111…발진기, 112…전류 드라이버, 120…수신 신호 처리 회로, 121…수신 앰프, 122…검파 회로, 123…LPF, 124…샘플링·홀드 회로, 125…A/D 변환 회로, 130…처리 제어부, 14A, 14B…보조 입력부, 16…보조 센서부, 16A, 16B…루프 코일, 103, 104…센서 전환 회로, 105…송수신 전환 회로, 106…선택 회로, 130A…처리 제어부

Claims (12)

  1. 공진 회로를 가지는 지시체에 대해서 신호를 송신하여 상기 공진 회로를 공진시키는 것과 함께, 상기 지시체의 상기 공진 회로로부터 송신되는 신호를 수신하여 상기 지시체를 검출하는 지시체 검출 장치로서,
    상기 지시체로의 상기 신호의 송신과 상기 지시체로부터의 신호의 수신을 하기 위한 복수의 전극으로 이루어지는 센서부와,
    상기 센서부에 대해서 제1 신호를 공급함으로써 상기 전극으로부터 자계를 발생시켜 상기 지시체에 대해서 신호를 송신하고 상기 지시체의 상기 공진 회로를 공진시키는 신호 공급 회로와,
    상기 센서부를 구성하는 상기 복수의 전극에 의해 수신된, 상기 지시체의 상기 공진 회로로부터의 신호를 검출하는 검출 회로를 구비하고,
    상기 신호 공급 회로는 상기 센서부의 상기 지시체로부터의 신호를 수신한 전극 중, 상기 지시체로부터의 신호의 신호 레벨이 최대가 되는 제1 전극에 상기 제1 신호를 공급할 때에는, 상기 수신된 신호의 신호 레벨이 최소가 되는 제2 전극에 대해서, 그 제2 전극에서 발생하는 자계의 방향이 상기 제1 전극에 발생하는 자계를 강하게 하는 방향이 되도록 신호를 공급하는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 센서부의 상기 복수의 전극을 선택하기 위한 스위치 회로와,
    상기 스위치 회로를 제어하여 상기 센서부의 상기 복수의 전극과 상기 신호 공급 회로와 상기 검출 회로를 제어하기 위한 제어 회로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 센서부를 구성하는 상기 복수의 전극은, 선상(線狀) 도체를 권회(卷回)하여 형성한 루프 코일로 이루어지는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 스위치 회로를 제어하여, 상기 제2 전극에 상기 제1 신호와는 역위상의 제2 신호가 공급되도록 한 것을 특징으로 하는 검출 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 신호의 위상을 반전시켜 상기 제2 신호를 생성하기 위한 위상 반전 회로를 더 구비하고,
    상기 제어 회로는 상기 스위치 회로를 제어하여, 상기 제1 전극에는 상기 제1 신호가 공급되는 것과 함께, 상기 제2 전극에는 상기 제2 신호가 공급되도록 한 것을 특징으로 하는 검출 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 신호 공급 회로는 상기 제1 전극에 공급되는 상기 제1 신호를 생성하기 위한 제1 신호 생성 회로와, 상기 제2 전극에 공급되는 상기 제2 신호를 생성하기 위한 제2 신호 생성 회로로 이루어지며,
    상기 제어 회로는 상기 검출 회로에 의한 상기 지시체의 검출에 따라, 상기 제2 신호 생성 회로로부터 상기 제2 신호가 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 제1 전극의 권회 방향과 역방향이 되도록 권회되어 있는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 복수의 전극으로 이루어지는 상기 센서부는 인접하는 제1 및 제2 센서로 이루어지며,
    상기 제1 전극은 상기 제1 또는 제2 센서 중 어느 한쪽의 센서에 포함되는 것과 함께, 상기 제2 전극은 상기 제1 또는 제2 센서 중 어느 다른 쪽의 센서에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 검출 회로에 의해 검출된 상기 지시체로부터의 신호의 신호 레벨에 기초하여, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 특정하도록 한 것을 특징으로 하는 검출 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    표시 영역을 가지는 표시부를 더 구비하고,
    상기 센서부가 상기 표시부의 상기 표시 영역에 중첩해서 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
  11. 지시체와 검출 장치로 이루어지는 입력 장치로서,
    상기 지시체는, 상기 검출 장치로부터의 신호를 수신하는 것과 함께, 상기 검출 장치로부터의 상기 신호에 따른 신호를 송신하기 위한 코일과 콘덴서로 이루어지는 공진 회로를 구비하고,
    상기 검출 장치는,
    상기 지시체로의 상기 신호의 송신과, 상기 지시체로부터의 신호를 수신하기 위한 복수의 전극으로 이루어지는 센서부와,
    상기 센서부에 대해서 제1 신호를 공급함으로써 상기 전극으로부터 자계를 발생시켜 상기 지시체에 신호를 공급하기 위한 신호 공급 회로와,
    상기 센서부를 구성하는 상기 복수의 전극에 의해 수신된, 상기 지시체로부터의 신호를 검출하는 검출 회로를 구비하고,
    상기 신호 공급 회로는, 상기 센서부의 상기 지시체로부터의 신호를 수신한 전극 중, 상기 신호의 신호 레벨이 최대가 되는 제1 전극에 상기 제1 신호를 공급할 때에는, 상기 수신된 신호의 신호 레벨이 최소가 되는 제2 전극에 대해서는, 그 제2 전극에서 발생하는 자계의 방향이 상기 제1 전극에 발생하는 자계를 강하게 하는 방향이 되도록 신호를 공급하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  12. 공진 회로를 가지는 지시체에 대해서 신호를 송신하여 상기 공진 회로를 공진시키는 것과 함께, 상기 지시체의 상기 공진 회로로부터 송신되는 신호를 수신하는 복수의 전극으로 이루어지는 센서부에 의해 상기 지시체를 검출하는 검출 장치에 있어서의 검출 방법으로서,
    상기 센서부를 구성하는 상기 복수의 전극에 대해서 제1 신호를 공급하는 공정과,
    상기 지시체로부터의 신호를 수신한 상기 센서부를 구성하는 상기 복수의 전극 중, 상기 수신된 신호의 신호 레벨이 최대가 되는 제1 전극에는 상기 제1 신호를 공급하여 자계를 발생시키는 것과 함께, 상기 수신한 신호의 신호 레벨이 최소가 되는 제2 전극에는 상기 제1 전극에 발생한 자계를 강하게 하는 방향으로 자계가 발생하도록 신호를 공급하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
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