KR20180130438A - 기울기 도출 장치 및 기울기 도출 방법 - Google Patents

기울기 도출 장치 및 기울기 도출 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 과제는, 지시기의 기울기를 정밀하게 도출 가능한 기울기 도출 장치 및 기울기 도출 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 기울기 도출 장치는, 펜 형상의 지시기의 기울기를 도출하는 기울기 도출 장치로서, 상기 지시기는, 축 방향의 일단에 설치된 제 1 전극과, 상기 축의 주위에 설치된 제 2 전극을 구비하고, 상기 제 1 전극의 위치와 상기 제 2 전극의 위치를 검출하는 평면상의 센서와, 제어부(10)를 구비하고, 상기 제어부(10)는, 상기 지시기를 상기 센서에 직교하는 직교 방향으로부터 상기 센서 상의 제 1 방향을 향해서 기울였을 때의, 상기 제 1 및 제 2 전극 각각의 상기 위치를 바탕으로 계산된 값에 대응하는 제 1 입력값과 상기 축의 기울기의 보정값인 제 1 보정값(Θ1)의 대응 관계가 등록된 제 1 룩업 테이블(15A)과, 상기 지시기를 상기 센서 상의 상기 제 1 방향과는 다른 제 2 방향을 향해서 기울였을 때의, 상기 제 1 및 제 2 전극 각각의 상기 위치를 바탕으로 계산된 값에 대응하는 제 2 입력값과 상기 축의 기울기의 보정값인 제 2 보정값(Θ2)의 대응 관계가 등록된 제 2 룩업 테이블(15B)과, 상기 제 1 및 제 2 전극 각각의 상기 위치를 바탕으로 입력값을 계산하고, 상기 제 1 및 제 2 입력값으로서 상기 제 1 및 제 2 룩업 테이블(15A, 15B)에 입력하는 입력 계산부(14)와, 상기 제 1 및 제 2 전극 각각의 상기 위치를 바탕으로, 상기 제 1 방향으로부터 상기 제 2 방향을 향한 상기 축의 회전각(Φ)을 도출하는 회전각 계산부(16)와, 상기 회전각(Φ)과 상기 제 1 및 제 2 보정값(Θ1, Θ2)으로부터, 상기 직교 방향으로부터 상기 축이 기울어진 방향을 향한 상기 축의 기울기인 경사 방향 기울기의 보정값(Θc)을 계산하는 경사 방향 기울기 보정값 계산부(17)를 구비하는 기울기 도출 장치를 제공한다.

Description

기울기 도출 장치 및 기울기 도출 방법{Tilt Calculation Device And Tilt Calculation Method}
본 발명은, 기울기 도출 장치 및 기울기 도출 방법에 관한 것이다.
근년 액정 패널과 같은 표시 장치 상에, 표시 장치 상의 지정된 위치를 검출하는 터치 패드 등의 센서가 조합되어 설치된, 터치 패널 등의 위치 검출 장치가 널리 사용되고 있다.
이러한 위치 검출 장치에 대한 입력은, 예를 들면 위치 검출 장치에 대한 정확한 입력이 필요해지는 경우에는, 선단이 뾰족한 막대상의 스타일러스 펜을 이용하여 수행되는 일이 있다. 현재 다양한 종류의 스타일러스 펜이 사용되고 있지만 그 중에서도 특히 액티브 정전 결합 방식의 스타일러스 펜이 보급되고 있다.
도 11에 도시된 것과 같이 액티브 정전 결합 방식의 스타일러스 펜(101)은, 복수의, 예를 들면 2개의 제 1 전극(101a) 및 제 2 전극(101b)과, 이들을 구동하는, 도시되지 않은 구동 회로를 구비하고 있다. 제 1 전극(101a)은, 스타일러스 펜(101)의 축(C) 방향의 일단에 설치되고, 제 2 전극(101b)은 축(C) 주위에, 예를 들면 축(C)을 둘러싸듯이 링 형상으로 설치되어 있다. 구동 회로에 의해 구동된 각 전극(101a, 101b)이 송신하는 신호를, 위치 검출 장치(100) 상의 센서(100a)가 정전 결합에 의해 수신함으로써, 스타일러스 펜(101)에 의해 지시된 위치가 검출된다.
특허문헌 1에는 상기와 같은 지지체, 위치 검출 장치 및 위치 검출 방법이 개시되어 있다.
상기와 같은 스타일러스 펜, 즉 지시기와 위치 검출 장치를 이용하여 위치 검출 장치 상에서 동작하는 어플리케이션 프로그램에 따라서는, 위치 검출 장치에 대한 지시기의 기울기가 입력으로서 필요한 경우가 있다. 이러한 경우에 있어서는, 일반적으로는 XY 평면상의 제 1 전극(101a)의 검출 좌표를 A, 제 2 전극(101b)의 검출 좌표를 B, 지시기(101)의 축(C) 방향에 있어서의 제 1 전극(101a)과 제 2 전극(101b)의 거리를 L로 했을 때, 축(C)의 기울기는, 이들 값을 바탕으로 한 연산에 의해 도출된다.
특허문헌 1: 일본특허공개공보 2011-164801호
도 11에 도시된 것과 같은 지시기(101)를 사용하는 경우, 제 1 전극(101a)은 위치 검출 장치(100)에 밀접해 있지만, 제 2 전극(101b)은 위치 검출 장치(100)로부터 높이 H만큼 떨어져서 위치하고 있다. 그렇기 때문에 제 1 전극(101a)에 비교하면 제 2 전극(101b)은 센서(100a)에 의한 검출값이 작아진다.
또한 상기와 같이 제 2 전극(101b)은, 축(C) 주위에, 예를 들면 축(C)을 둘러싸듯이 링 형상으로, 제 1 전극(101a)에 비교하면 큰 체적으로 형성되어 있기 때문에 센서(100a)가 제 2 전극(101b)으로서 검출하는 범위가 크다.
이처럼 센서(100a)는, 제 2 전극(101b)의 위치로서, 작은 검출값이 넓게 분포된 영역을 검출한다. 그렇기 때문에 위치 검출 장치(100)가 이 중에서, 상기와 같은 기울기 계산의 바탕이 되는, 제 2 전극(101b)의 검출 좌표 B를 정확히 특정하는 것은 용이하지 않다.
제 2 전극(101b)은, 축(C) 주위에, 예를 들면 축(C)을 둘러싸듯이 링 형상으로 설치되어 있기 때문에, 위치 검출 장치(100)가 제 2 전극(101b)의 위치로서 검출하는 영역의 형상은, 지시기(101)의 기울기에 따라 변하며, 일정한 형상이 되지는 않는다. 그렇기 때문에, 예를 들면 제 2 전극(101b)에 해당하는 영역의 형상을 바탕으로, 좌표 B를 특정하는 것도 용이하지 않다.
또한 제 2 전극(101b)은 축(C)으로부터 일정한 거리를 둔 위치에 설치되어 있다. 그렇기 때문에 지시기(101)의 기울기에 따라서, 계산 시에 고려해야 될 전극(101a, 101b) 사이의 거리(L)의 값도 엄밀하게는 변하는 실효값으로서 취급할 필요가 있다.
더욱이 상기와 같이 센서(100a)에 의한 제 2 전극(101b)의 검출값은 작은 값이다. 그렇기 때문에, 어떠한 노이즈가 개입한 경우에는 노이즈가 크게 영향을 미쳐서 좌표 B의 특정이 더욱 곤란해진다.
상기 요인이 상승 작용하여 좌표 B의 정확한 특정이 곤란하기 때문에, 특정된 좌표 B의 값은 오차를 다분히 포함하는 경향이 있다. 결과적으로 상기와 같이 특정된 좌표 B의 값을 바탕으로, 순수하게 이론식에 의해 도출되는 기울기의 정밀도는 높지는 않다.
일반적으로 센서(100a)는, 직교하는 2방향 각각으로 연장되는 복수의 도체에 의해 형성되어 있다. 이들 도체 각각은 소정의 폭을 가지고 있고, 다른 방향으로 연장되는 도체가 교차된 부분의 각각에는, 도체끼리 오버랩되어 한 개의 단위(102)가 형성되어 있다.
이 한 개 단위(102)의, X 방향에 있어서의 길이(102x)와 Y 방향에 있어서의 길이(102y)가, XY 쌍방의 방향에 있어서의 도체 수 등에 따라 다른 경우가 있다. 한 개 단위(102)의 길이(102x, 102y)는, 위치 검출 장치(100)가 표시 장치인 경우에는, XY 쌍방의 방향에 있어서의 해상도에도 의존할 수 있다. 이에 수반하여 XY 쌍방향에 있어서, 한 개 단위(102)의 감도에 차이가 발생하는 경우도 있다.
이러한 경우에 있어서는, 지시기(101)를 X 방향과 Y 방향 각각에 동일한 각도만큼 기울였다고 하더라도 다른 값이 검출될 수 있다. 즉, 센서의 한 개 단위(102)의 길이가 X 방향과 Y 방향에 있어서 다르면, 도출되는 기울기의 정밀도는 더욱 저감될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 지시기의 기울기를 정밀하게 도출 가능한, 기울기 도출 장치 및 기울기 도출 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 기울기 도출 장치는, 펜 형상의 지시기의 기울기를 도출하는 기울기 도출 장치로서, 상기 지시기는, 축 방향의 일단에 설치된 제 1 전극과, 상기 축의 주위에 설치된 제 2 전극을 구비하고, 상기 제 1 전극의 위치와 상기 제 2 전극의 위치를 검출하는 평면상의 센서와, 제어부를 구비하며, 상기 제어부는, 상기 지시기를 상기 센서에 직교하는 직교 방향으로부터 상기 센서 상의 제 1 방향을 향해서 기울였을 때의, 상기 제 1 및 제 2 전극 각각의 상기 위치를 바탕으로 계산된 값에 대응하는 제 1 입력값과 상기 축의 기울기의 보정값인 제 1 보정값의 대응 관계가 등록된 제 1 룩업 테이블과, 상기 지시기를 상기 센서 상의 상기 제 1 방향과는 다른 제 2 방향을 향해서 기울였을 때의, 상기 제 1 및 제 2 전극 각각의 상기 위치를 바탕으로 계산된 값에 대응하는 제 2 입력값과 상기 축의 기울기의 보정값인 제 2 보정값의 대응 관계가 등록된 제 2 룩업 테이블과, 상기 제 1 및 제 2 전극 각각의 상기 위치를 바탕으로 입력값을 계산하고, 상기 제 1 및 제 2 입력값으로서 상기 제 1 및 제 2 룩업 테이블에 입력하는 입력 계산부와, 상기 제 1 및 제 2 전극 각각의 상기 위치를 바탕으로, 상기 제 1 방향으로부터 상기 제 2 방향을 향한 상기 축의 회전각을 도출하는 회전각 계산부와, 상기 회전각과 상기 제 1 및 제 2 보정값으로부터, 상기 직교 방향으로부터 상기 축이 기울어진 방향을 향한 상기 축의 기울기인 경사 방향 기울기의 보정값을 계산하는 경사 방향 기울기 보정값 계산부를 구비한다.
상기와 같은 구성에 의하면, 제 2 전극이 센서로부터 떨어져 있는 것에 기인한 미약한 검출값, 제 2 전극의 형상에 기인한 넒은 검출 범위 등의 요인에 의해, 제 1 및 제 2 전극 각각의 위치를 바탕으로 계산된 입력값이 오차를 다분히 포함하는 것으로 되어 있었다고 하더라도, 이 오차에 대응하여 해소한 보정값을 제 1 및 제 2 룩업 테이블에 격납하고, 경사 방향 기울기 보정값 계산부에 있어서는 이 보정값, 즉 제 1 및 제 2 룩업 테이블이 출력하는 제 1 및 제 2 보정값으로부터, 경사 방향 기울기의 보정값을 계산한다. 그렇기 때문에 계산되는 경사 방향 기울기의 정밀도를 향상시키고, 지시기의 기울기를 정밀하게 도출할 수 있다.
또한 제 1 및 제 2 룩업 테이블에는, 서로 다른 제 1 및 제 2 방향 각각을 향해서 지시기를 기울였을 때의, 축의 기울기 보정값인 제 1 및 제 2 보정값이 격납되어 있다. 더욱이 경사 방향 기울기 보정값 계산부는, 이들 제 1 및 제 2 보정값과, 회전각 계산부에 의해 계산된 제 1 방향으로부터 제 2 방향을 향한 축의 회전각을 바탕으로, 경사 방향 기울기의 보정값을 계산한다. 즉, 축이 제 1 방향과 제 2 방향 사이의 어느 방향으로 기울어져 있는지를 계산하고, 제 1 방향으로 기울인 경우의 보정값과 제 2 방향으로 기울인 경우의 보정값의, 예를 들면 안분(按分) 처리 등에 의해, 경사 방향 기울기의 보정값을 계산 가능하다. 이로써 센서의 한 개 단위의 길이와 감도가 제 1 방향과 제 2 방향에 있어서 다른 경우라도, 계산되는 경사 방향 기울기의 정밀도를 향상시키고, 지시기의 기울기를 정밀하게 도출할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 있어서, 상기 경사 방향 기울기 보정값 계산부는, 상기 회전각의 값에 따른, 상기 제 1 보정값과 상기 제 2 보정값 사이의 안분 처리에 의해, 상기 경사 방향 기울기의 상기 보정값을 계산한다.
상기와 같은 구성에 의하면, 축을 제 1 방향으로 기울인 경우의 제 1 보정값과 제 2 방향으로 기울인 경우의 제 2 보정값 쌍방에 대해서, 회전각의 값에 따라 안분 처리를 수행하고 있다. 그렇기 때문에 경사 방향 기울기의 보정값 계산 시, 제 1 보정값과 제 2 보정값 각각을 적절히 반영할 수 있다. 이로써 센서의 한 개 단위의 길이와 감도가 제 1 방향과 제 2 방향에 있어서 다른 경우라도, 계산되는 경사 방향 기울기의 정밀도를 향상시키고, 지시기의 기울기를 정밀하게 도출할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 있어서, 상기 경사 방향 기울기 보정값 계산부는, 상기 회전각을, 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향 사이의 각도로 변환하여 변환값을 계산하고, 상기 변환값을 바탕으로 상기 안분 처리를 수행한다.
상기와 같은 구성에 의하면, 회전각을 제 1 방향과 제 2 방향 사이의 각도로 변환하므로, 안분 처리를 적절히 실시 가능하다. 이로써 센서의 한 개 단위의 길이와 감도가 제 1 방향과 제 2 방향에 있어서 다른 경우라도, 계산되는 경사 방향 기울기의 정밀도를 향상시키고, 지시기의 기울기를 정밀하게 도출할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 있어서, 상기 입력 계산부는, 상기 센서 상에 있어서의 상기 제 1 및 제 2 전극 각각의 상기 위치의 거리인 센서 상 거리를, 상기 축 방향에 있어서의 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극의 거리인 축 방향 거리로 나누어, 상기 입력값을 계산한다.
상기와 같은 구성에 의하면, 입력값 계산 시에 삼각함수 등 복잡한 연산을 필요로 하지 않으므로 계산량과 메모리량을 저감할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 있어서는, 상기 경사 방향 기울기 보정값 계산부가 계산한 상기 경사 방향 기울기의 상기 보정값을 바탕으로, 상기 직교 방향으로부터 상기 제 1 방향을 향한 상기 축의 기울기인 제 1 방향 기울기와, 상기 직교 방향으로부터 상기 제 2 방향을 향한 상기 축의 기울기인 제 2 방향 기울기를 도출하는, 제 1 및 제 2 방향 기울기 계산부를 더욱 구비한다.
상기와 같은 구성에 의하면, 정밀도가 높은 제 1 방향 기울기와 제 2 방향 기울기를 도출 가능하다.
본 발명의 다른 양태에 있어서, 상기 경사 방향 기울기 보정값 계산부는, 계산한 상기 경사 방향 기울기의 상기 보정값을, 상기 경사 방향 기울기로서 출력한다.
상기와 같은 구성에 따르면, 정밀도가 높은 경사 방향 기울기를 도출 가능하다.
또한 본 발명에 따른 기울기 도출 방법은, 펜 형상의 지시기에 의해 지시된 기울기를 도출하는 기울기 도출 방법으로서, 평면상 센서에 의해, 상기 지시기의 축 방향의 일단에 설치된 제 1 전극과, 상기 축을 둘러싸듯이 설치된 제 2 전극 각각의 위치를 검출하여, 상기 제 1 및 제 2 전극 각각의 상기 위치를 바탕으로 입력값을 계산하고, 상기 지시기를 상기 센서에 직교하는 직교 방향으로부터 상기 센서 상의 제 1 방향을 향해서 기울였을 때의, 상기 제 1 및 제 2 전극 각각의 상기 위치를 바탕으로 계산된 값에 대응하는 제 1 입력값과 상기 축의 기울기의 보정값인 제 1 보정값의 대응 관계가 등록된 제 1 룩업 테이블에, 상기 입력값을 상기 제 1 입력값으로서 입력하고, 상기 지시기를 상기 센서 상의 상기 제 1 방향과는 다른 제 2 방향을 향해서 기울였을 때의, 상기 제 1 및 제 2 전극 각각의 상기 위치를 바탕으로 계산된 값에 대응하는 제 2 입력값과 상기 축의 기울기의 보정값인 제 2 보정값의 대응 관계가 등록된 제 2 룩업 테이블에, 상기 입력값을 상기 제 2 입력값으로서 입력하며, 상기 제 1 및 제 2 전극 각각의 상기 위치를 바탕으로, 상기 제 1 방향으로부터 상기 제 2 방향을 향한 상기 축의 회전각을 도출하고, 상기 회전각과, 상기 제 1 및 제 2 룩업 테이블로부터 출력된 상기 제 1 및 제 2 보정값으로부터, 상기 직교 방향으로부터 상기 축이 기울어진 방향을 향한 상기 축의 기울기인 경사 방향 기울기의 보정값을 계산한다.
상기와 같은 방법에 따르면, 제 2 전극이 센서로부터 떨어져 있는 것에 기인한 미약한 검출값, 제 2 전극의 형상에 기인한 넒은 검출 범위 등의 요인에 의해, 제 1 및 제 2 전극 각각의 위치를 바탕으로 계산된 입력값이 오차를 다분히 포함하는 것으로 되어 있었다고 하더라도, 이 오차에 대응하여 해소한 보정값을 제 1 및 제 2 룩업 테이블에 격납하고, 이 보정값, 즉 제 1 및 제 2 룩업 테이블이 출력하는 제 1 및 제 2 보정값으로부터, 경사 방향 기울기의 보정값을 계산한다. 그렇기 때문에 계산되는 경사 방향 기울기의 정밀도를 향상시키고, 지시기의 기울기를 정밀하게 도출할 수 있다.
또한 제 1 및 제 2 룩업 테이블에는, 서로 다른 제 1 및 제 2 방향 각각을 향해서 지시기를 기울였을 때의, 축의 기울기의 보정값인 제 1 및 제 2 보정값이 격납되어 있다. 더욱이 이들 제 1 및 제 2 보정값과, 회전각 계산부에 의해 계산된 제 1 방향으로부터 제 2 방향을 향한 축의 회전각을 바탕으로, 경사 방향 기울기의 보정값을 계산한다. 즉, 축이 제 1 방향과 제 2 방향 사이의 어느 방향으로 기울어져 있는지를 계산하고, 제 1 방향으로 기울인 경우의 보정값과 제 2 방향으로 기울인 경우의 보정값의, 예를 들면 안분 처리 등에 의해, 경사 방향 기울기의 보정값을 계산 가능하다. 이로써 센서의 한 개 단위의 길이와 감도가 제 1 방향과 제 2 방향에 있어서 다른 경우라도, 계산되는 경사 방향 기울기의 정밀도를 향상시키고, 지시기의 기울기를 정밀하게 도출할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 있어서, 상기 경사 방향 기울기의 상기 보정값은, 상기 회전각의 값에 따른, 상기 제 1 보정값과 상기 제 2 보정값 사이의 안분 처리에 의해 계산된다.
상기와 같은 방법에 따르면, 축을 제 1 방향으로 기울인 경우의 제 1 보정값과 제 2 방향으로 기울인 경우의 제 2 보정값 쌍방에 대해서, 회전각의 값에 따라 안분 처리를 수행하고 있다. 그렇기 때문에 경사 방향 기울기의 보정값 계산 시에 제 1 보정값과 제 2 보정값 각각을 적절히 반영할 수 있다. 이로써 센서의 한 개 단위의 길이와 감도가 제 1 방향과 제 2 방향에 있어서 다른 경우라도, 계산되는 경사 방향 기울기의 정밀도를 향상시키고, 지시기의 기울기를 정밀하게 도출할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 있어서는, 상기 회전각을, 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향 사이의 각도로 변환하여 변환값을 계산하고, 상기 변환값을 바탕으로 상기 안분 처리가 수행된다.
상기와 같은 방법에 따르면, 회전각을 제 1 방향과 제 2 방향 사이의 각도로 변환하므로, 안분 처리를 적절히 실시 가능하다. 이로써 센서의 한 개 단위의 길이와 감도가 제 1 방향과 제 2 방향에 있어서 다른 경우라도, 계산되는 경사 방향 기울기의 정밀도를 향상시키고, 지시기의 기울기를 정밀하게 도출할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 있어서는, 상기 센서 상에 있어서의 상기 제 1 및 제 2 전극 각각의 상기 위치의 거리인 센서 상 거리를, 상기 축 방향에 있어서의 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극의 거리인 축 방향 거리로 나누어, 상기 입력값을 계산한다.
상기와 같은 방법에 따르면, 입력값 계산 시에 삼각함수 등 복잡한 연산을 필요로 하지 않으므로, 계산량과 메모리량을 저감할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 있어서는, 상기 경사 방향 기울기의 상기 보정값을 바탕으로, 상기 직교 방향으로부터 상기 제 1 방향을 향한 상기 축의 기울기인 제 1 방향 기울기와, 상기 직교 방향으로부터 상기 제 2 방향을 향한 상기 축의 기울기인 제 2 방향 기울기를 도출한다.
상기와 같은 방법에 따르면, 정밀도가 높은 제 1 방향 기울기와 제 2 방향 기울기를 도출 가능하다.
본 발명의 다른 양태에 있어서는, 계산한 상기 경사 방향 기울기의 상기 보정값을, 상기 경사 방향 기울기로서 출력한다.
상기와 같은 방법에 따르면, 정밀도가 높은 경사 방향 기울기를 도출 가능하다.
본 발명에 의하면 지시기의 기울기를 정밀하게 도출 가능한, 기울기 도출 장치 및 기울기 도출 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 기울기 도출 장치와, 이와 함께 사용되는 지시기의 설명도이다.
도 2는 상기 실시형태에 있어서의 기울기 도출 장치의 설명도이다.
도 3은 상기 실시형태에 있어서의 기울기 도출 장치의, 제어부의 신호 처리 블록도이다.
도 4는 상기 실시형태에 있어서의 기울기 도출 장치의 제어부의, 중심 계산부의 설명도이다.
도 5는 상기 실시형태에 있어서의 기울기 도출 장치에 따른 좌표계의 설명도이다.
도 6은 상기 실시형태에 있어서의 기울기 도출 장치의, 제 1 룩업 테이블의 실시예이다.
도 7은 상기 실시형태에 있어서의 기울기 도출 장치의, 제 2 룩업 테이블의 실시예이다.
도 8은 상기 실시형태에 있어서의 실험 결과의 설명도이다.
도 9는 상기 실시형태의 변형예에 있어서의 제어부의 신호 처리 블록도이다.
도 10은 상기 실시형태의 다른 변형예에 있어서의 제어부의 부분적인 신호 처리 블록도이다.
도 11은 기울기 도출 장치와 지시기의 설명도이다.
본 실시형태에 있어서의 기울기 도출 장치는, 펜 형상의 지시기의 기울기를 도출하는 기울기 도출 장치로서, 지시기는, 축 방향의 일단에 설치된 제 1 전극과, 축 주위에 설치된 제 2 전극을 구비하고, 제 1 전극의 위치와 제 2 전극의 위치를 검출하는 평면상의 센서와, 제어부를 구비하며, 상기 제어부는, 지시기를 센서에 직교하는 직교 방향으로부터 센서 상의 제 1 방향을 향해서 기울였을 때의, 제 1 및 제 2 전극 각각의 위치를 바탕으로 계산된 값에 대응하는 제 1 입력값과 축의 기울기의 보정값인 제 1 보정값의 대응 관계가 등록된 제 1 룩업 테이블과, 지시기를 센서 상의 제 1 방향과는 다른 제 2 방향을 향해서 기울였을 때의, 제 1 및 제 2 전극 각각의 위치를 바탕으로 계산된 값에 대응하는 제 2 입력값과 축의 기울기의 보정값인 제 2 보정값의 대응 관계가 등록된 제 2 룩업 테이블과, 제 1 및 제 2 전극 각각의 위치를 바탕으로 입력값을 계산하고, 제 1 및 제 2 입력값으로서 제 1 및 제 2 룩업 테이블에 입력하는 입력 계산부와, 제 1 및 제 2 전극 각각의 위치를 바탕으로, 제 1 방향으로부터 제 2 방향을 향한 축의 회전각을 도출하는 회전각 계산부와, 회전각과 제 1 및 제 2 보정값으로부터, 직교 방향으로부터 축이 기울어진 방향을 향한 축의 기울기인 경사 방향 기울기의 보정값을 계산하는 경사 방향 기울기 보정값 계산부를 구비한다.
또한 본 발명에 따른 기울기 도출 방법은, 펜 형상의 지시기에 의해 지시된 기울기를 도출하는 기울기 도출 방법으로서, 평면상의 센서에 의해, 지시기의 축 방향의 일단에 설치된 제 1 전극과 축을 둘러싸듯이 설치된 제 2 전극 각각의 위치를 검출하고, 제 1 및 제 2 전극 각각의 위치를 바탕으로 입력값을 계산하며, 지시기를 센서에 직교하는 직교 방향으로부터 센서 상의 제 1 방향을 향해서 기울였을 때의, 제 1 및 제 2 전극 각각의 위치를 바탕으로 계산된 값에 대응하는 제 1 입력값과 축의 기울기 보정값인 제 1 보정값의 대응 관계가 등록된 제 1 룩업 테이블에, 입력값을 제 1 입력값으로서 입력하고, 지시기를 센서 상의 제 1 방향과는 다른 제 2 방향을 향해서 기울였을 때의, 제 1 및 제 2 전극 각각의 위치를 바탕으로 계산된 값에 대응하는 제 2 입력값과 축의 기울기 보정값인 제 2 보정값의 대응 관계가 등록된 제 2 룩업 테이블에, 입력값을 제 2 입력값으로서 입력하고, 제 1 및 제 2 전극 각각의 위치를 바탕으로, 제 1 방향으로부터 제 2 방향을 향한 축의 회전각을 도출하며, 회전각과, 제 1 및 제 2 룩업 테이블로부터 출력된 제 1 및 제 2 보정값으로부터, 직교 방향으로부터 축이 기울어진 방향을 향한 축의 기울기인 경사 방향 기울기의 보정값을 계산한다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 있어서의 기울기 도출 장치(1)와, 이와 함께 사용되는 지시기(101)의 설명도이다. 도 2는 기울기 도출 장치(1)의 설명도이다.
지시기(101)는 펜 형상을 이루고 있고, 축(C) 방향의 일단에 설치된 제 1 전극(101a)과 축(C) 주위에 설치된 제 2 전극(101b) 및 이들을 구동하는, 도시되지 않은 구동 회로를 구비하고 있다.
제 2 전극(101b)은, 본 실시형태에 있어서는 축(C)을 둘러싸듯이 링 형상으로 설치되어 있다.
제 1 및 제 2 전극(101a, 101b)은, 후술하는 기울기 도출 장치(1)의 센서(2)와 정전 결합함으로써 기울기 도출 장치(1)에 대하여 신호를 송신한다.
기울기 도출 장치(1)는, 본 실시형태에 있어서는 태블릿형 정보 단말이다. 기울기 도출 장치(1)는, 예를 들면 액정 패널 등의 표시 장치 표면 상에, 평면상이고 정전 용량 방식인 센서(2)를 구비한 것으로, 액정 패널의 표시 영역의 대략 전면에 걸쳐서 센서(2)가 설치되고, 표시 영역 전체가 센서에 의한 위치 검지 가능 영역(1a)으로 되어 있다. 기울기 도출 장치(1)의 센서(2)는, 위치 검지 가능 영역(1a) 내에 지시기(101)가 위치된 경우, 제 1 전극(101a)의 위치와 제 2 전극(101b)의 위치를 검출하고, 지시기(101)에 의해 지시된 위치를 검출한다.
센서(2)는, 제 1 방향으로 연장된 복수의 제 1 방향 도체(3)와, 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 연장된 복수의 제 2 방향 도체(4)를 구비하고 있다. 본 실시형태에 있어서, 제 1 방향은 지면에서 횡방향인 방향 X이고, 제 2 방향은 지면에서 종방향인 방향 Y이다.
제 1 방향 도체(3)와 제 2 방향 도체(4) 각각은, 위치 검지 가능 영역(1a) 내의 표시 장치의 소정 화소 수에 도체(3, 4) 중 하나가 대응하여 소정의 폭을 가지도록 형성되고, 표시 장치의 화소보다 성긴 격자상이 되도록 설치되어 있다. 제 1 방향 도체(3)와 제 2 방향 도체(4)가 교차된 부분 각각에는, 도체(3, 4)끼리 오버랩되어, 도 5에 도시된 센서(2)의 한 개 단위(2b)가 형성되어 있다.
기울기 도출 장치(1)는 선택 회로(5)를 구비하고 있다. 제 1 및 제 2 방향 도체(3, 4) 각각의 말단은, 선택 회로(5)에 접속되어 있다. 선택 회로(5)는, 제 1 및 제 2 방향 도체(3, 4) 각각을 소정의 순서로 선택함으로써, 지시기(101)의 제 1 및 제 2 전극(101a, 101b)으로부터 각 도체(3, 4)에 송신된 신호를 수신한다.
선택 회로(5)는, 각 도체(3, 4)로부터 수신한 신호를, 다음에 설명하는 입력 데이터 생성부(6)로 송신한다.
기울기 도출 장치(1)는 입력 데이터 생성부(6)를 구비하고 있다. 입력 데이터 생성부(6)는, 선택 회로(5)로부터 수신한 신호를, 지시기(101)의 제 1 전극(101a)으로부터 수신한 신호와, 제 2 전극(101b)으로부터 수신한 신호로 분류하고, 각각을 제 1 전극 데이터, 제 2 전극 데이터로서, 다음에 설명하는 제어부(10)로 송신한다.
이 분류는, 예를 들면 센서(2) 및 선택 회로(5)가, 제 1 전극(101a)으로부터의 신호 수신과 제 2 전극(101b)으로부터의 신호 수신을 시분할로 수행함으로써 이루어진다.
기울기 도출 장치(1)는 제어부(10)를 구비하고 있다. 도 3은, 제어부(10)의 신호 처리 블록도이다. 제어부(10)는 중심 계산부(11), IIR 필터(12), 전극 위치 차분 계산부(13), 입력 계산부(14), 룩업 테이블(이하, LUT라고 부른다, 15), 회전각 계산부(16), 경사 방향 기울기 보정값 계산부(17), 그리고 제 1 및 제 2 방향 기울기 계산부(18)를 구비하고 있다.
중심 계산부(11)는, 제 1 중심 계산부(11A)와 제 2 중심 계산부(11B)를 구비하고 있다.
제 1 중심 계산부(11A)는, 입력 데이터 생성부(6)가 송신한 제 1 전극 데이터를 수신하고, 방향 X와 방향 Y 각각에 있어서의 최대값을 계산한다. 이로써, 제 1 중심 계산부(11A)는, 지시기(101)의 제 1 전극(101a)으로부터 송신된 신호가 가장 강한, 즉 제 1 전극(101a)의 반응이 가장 강한 센서(2) 상의 좌표를 특정한다.
더욱이 제 1 중심 계산부(11A)는, 제 1 전극(101a)의 반응이 가장 강한 센서(2) 상의 좌표를 중심으로 한, 종횡 각각에 있어서 5개의 제 1 및 제 2 방향 도체(3, 4)에 해당하는, 합계 25개의 센서(2) 상의 좌표의 데이터를 추출한다. 도 4는, 이와 같이 추출된 25개의 데이터(D1 ~ D25)를 설명하는 것이다. 도 4에 있어서, 제 1 전극(101a)의 반응이 가장 강한 센서(2) 상의 좌표에 해당하는 데이터는, 중심에 위치하는 D13으로 되어 있다.
이 25개의 데이터에 대해서, 제 1 중심 계산부(11A)는, 다음의 수식 1에 도시한 것과 같이 데이터 값(Di)과 센서(2) 상의 좌표값(xi, yi)의 적산을 수행하고, 이를 Di의 총합으로 나눈다. 이로써 제 1 전극(101a)의 반응이 가장 강한 방향 X와 방향 Y 각각에 있어서의 센서(2) 상의 좌표값인 제 1 전극 잠정 좌표값 At(Axt, Ayt)가 소수점 이하의 입도로 계산된다.
식 1
Figure pat00001
제 1 중심 계산부(11A)는, 제 1 전극 잠정 좌표값 At를 IIR 필터(12)로 송신한다.
제 2 중심 계산부(11B)는, 제 2 전극 데이터를 수신하고 제 1 중심 계산부(11A)와 동일하게 방향 X와 방향 Y 각각에 있어서의 최대값을 계산한다. 이로써, 제 2 중심 계산부(11B)는, 지시기(101)의 제 2 전극(101b)으로부터 송신된 신호가 가장 강한, 즉 제 2 전극(101b)의 반응이 가장 강한 센서(2) 상의 좌표를 특정한다.
더욱이 제 2 중심 계산부(11B)는, 제 1 중심 계산부(11A)와 동일하게 제 2 전극(101b)의 반응이 가장 강한 센서(2) 상의 좌표를 중심으로 한, 종횡 각각에 있어서 5개의 제 1 및 제 2 방향 도체(3, 4)에 해당하는, 합계 25개의 센서(2) 상의 좌표의 데이터를 추출한다.
이 25개의 데이터에 대해서, 제 2 중심 계산부(11B)는, 제 1 중심 계산부(11A)와 동일하게 데이터의 값(Di)과 센서(2) 상의 좌표값(xi, yi)의 적산을 수행하고, 이를 Di의 총합으로 나눈다. 이로써, 제 2 전극(101b)의 반응이 가장 강한 방향 X와 방향 Y 각각에 있어서의 센서(2) 상의 좌표값인 제 2 전극 잠정 좌표값 Bt(Bxt, Byt)가 산출된다.
제 2 중심 계산부(11B)는, 제 2 전극 잠정 좌표값 Bt를 IIR 필터(12)로 송신한다.
IIR 필터(12)는, 제 1 IIR 필터(12A)와 제 2 IIR 필터(12B)를 구비하고 있다.
제 1 IIR 필터(12A)는, 제 1 중심 계산부(11A)로부터 제 1 전극 잠정 좌표값 At를 수신하고, 시간 방향의 IIR 필터를 적용하여 시간적인 흔들림을 저감시키고, 제 1 전극 좌표값 A(Ax, Ay)를 산출한다.
제 1 IIR 필터(12A)는, 제 1 전극 좌표값 A를 전극 위치 차분 계산부(13)로 송신한다.
제 2 IIR 필터(12B)는, 제 2 중심 계산부(11B)로부터 제 2 전극 잠정 좌표값 Bt를 수신하고, 시간 방향의 IIR 필터를 적용하여 시간적인 흔들림을 저감시키고, 제 2 전극 좌표값 B(Bx, By)를 산출한다.
제 2 IIR 필터(12B)는, 제 2 전극 좌표값 B를 전극 위치 차분 계산부(13)로 송신한다.
전극 위치 차분 계산부(13)는, 제 1 IIR 필터(12A)와 제 2 IIR 필터(12B)로부터, 제 1 전극 좌표값 A와 제 2 전극 좌표값 B를 수신한다.
전극 위치 차분 계산부(13)는 Bx - Ax 및 By - Ay를 계산하여 좌표값 A, B 사이의 차분을 구하고, 표시 장치의 내부 처리에 있어서 사용되는, 방향 X와 방향 Y 각각의 내부 해상도값으로 환산함으로써, 제 1 방향 차분 Sx와 제 2 방향 차분 Sy를 산출한다.
식 2
Figure pat00002
수식 2에 있어서, Px, Py는 각각 표시 장치의 방향 X와 방향 Y에 있어서의 내부 해상도값 각각을, 제 2 방향 도체(4)와 제 1 방향 도체(3)의 개수 각각으로 나눈 값이다.
전극 위치 차분 계산부(13)는, 제 1 방향 차분 Sx와 제 2 방향 차분 Sy를, 입력 계산부(14)와 회전각 계산부(16)에 송신한다.
입력 계산부(14)는, 제 1 및 제 2 전극 각각의 위치 A, B를 바탕으로, 더욱 상세하게는 위치 A, B를 바탕으로 전극 위치 차분 계산부(13)에 의해 산출된 제 1 방향 차분 Sx와 제 2 방향 차분 Sy를 바탕으로, 입력값을 계산하고 LUT(15)에 입력한다.
도 5는, 지시기(101)의 제 1 전극(101a) 및 제 2 전극(101b)과 기울기 도출 장치(1)의 관계를 좌표계로서 도시한 것이다. 도 5에 있어서의 XY 평면이, 기울기 도출 장치(1)의 위치 검지 가능 영역(1a)에 해당된다.
입력 계산부(14)는, 더욱 상세하게는, 센서(2) 상에 있어서의 제 1 및 제 2 전극(101a, 101b) 각각의 위치의 거리인 센서 상 거리(D)를, 축(C) 방향에 있어서의 제 1 전극(101a)과 제 2 전극(101b)의 거리인 축 방향 거리(L)로 나누어, 입력값을 계산한다.
이하, 센서(2)에 직교하는 직교 방향 Z로부터 축(C)이 기울어진 방향을, 경사 방향이라고 부른다. 도 5에서는 이 경사 방향을 향한 축(C)의 기울기(Θ)가, 경사 방향 기울기(Θ)로서 도시되어 있다.
본 실시형태에 있어서는, 경사 방향 기울기(Θ)를 계산한 후에, 이를 이용하여 추후에 설명하는 제 1 방향 기울기(Θx) 및 제 2 방향 기울기(Θy)를 도출한다.
기본적으로는, 다음의 수식 3과 같이, 센서 상 거리(D)를 계산하고, 이를 바탕으로 경사 방향 기울기(Θt)를 계산 가능하다.
식 3
Figure pat00003
도 10은, 추후에 설명하는 본 실시형태의 변형예에 있어서의 제어부의, 입력 계산부(44)와 LUT(45)의 관계를 도시한 설명도이다. 이 변형예에 있어서의 입력 계산부(44)는, 상기 수식 3에 기초하여 경사 방향 기울기(Θt)를 계산하고 있다.
추후에 설명하는 것과 같이, 수식 3에 의해 계산된 경사 방향 기울기(Θt)에는 오차가 내포되어 있어, 이 값을 사용하는 경우에는 오차를 해소할 추가적인 보정이 필요하다. 도 10에 도시된 LUT(45)가 이 보정을 수행하는 것으로, LUT(45)에는, 상기 경사 방향 기울기(Θt)와 그 보정값의 대응 관계가 격납되어 있다. 이로써 LUT(45)는, 입력된 경사 방향 기울기(Θt)에 대해서 대응하는 경사 방향 기울기(Θ)의 보정값을 출력한다. 즉, 수식 3에 의해 계산된 경사 방향 기울기(Θt)는, 어디까지나 잠정값이다.
이처럼, 추후에 더욱 상세히 설명하는 것과 같이, 도 3, 도 10에 도시된 LUT(15, 45)는, 입력 계산부(14, 44)에 의해 계산된 값에 대해서, 경사 방향 기울기의 보정값을 출력한다. 따라서 도 10에 도시된 것과 같이, 수식 3에 의해 계산된 잠정값(Θt)을 입력으로 하고, 경사 방향 기울기의 보정값을 출력하도록 입력 계산부(44)를 실장해서, 이에 대응하도록 LUT(45)를 구성하는 것도 가능하기는 하다.
그러나 본 실시형태에 있어서는, 도 3에 도시된 것과 같이 입력 계산부(14)는, 다음의 수식 4를 이용하여, LUT(15)에 대한 입력값(I)을 D/L로서 계산하고 있다. 즉, 상기 수식 3에 의해 계산되는 경사 방향 기울기의 잠정값(Θt) 대신, 제 1 및 제 2 전극(101a, 101b) 각각의 위치 A, B를 바탕으로 계산된 값으로서 입력값(I)을 계산하고, 이를 LUT(15)로 입력한다. 이에 수반하여 LUT(15)에는, 기울기가 아닌, 입력값(I)에 대응하는 값과 경사 방향 기울기 보정값의 대응 관계가 등록되어 있다.
식 4
Figure pat00004
상기 수식 3에는, 복잡한 계산 또는 특별한 변환 테이블을 메모리상에 필요로 하는 삼각함수가 사용되고 있다. 상기와 같이, LUT(15)에 대한 입력을 I = D/L의 값으로 하고, 입력값과 보정값의, 삼각함수의 계산도 포함한 대응 관계를 LUT(15)에 등록함으로써, 삼각함수에 의한 계산과 메모리상에 대한 변환 테이블 실장을 생략하고 있다.
입력 계산부(14)는, 계산한 입력값(I)을 LUT(15)로 송신하고, 입력한다.
LUT(15)는, 제 1 LUT(15A)와 제 2 LUT(15B)를 구비하고 있다.
제 1 및 제 2 LUT(15A, 15B) 각각에는, 지시기(101)를 센서(2)에 직교하는 직교 방향 Z로부터 제 1 및 제 2 방향 X, Y 각각을 향해서 기울였을 때의, 제 1 및 제 2 전극(101a, 101b) 각각의 위치 A, B를 바탕으로 계산된 값에 대응하는 제 1 및 제 2 입력값 각각과, 축(C)의 기울기 보정값인 제 1 및 제 2 보정값 각각의 대응 관계가 등록되어 있다.
지시기(101)에 있어서는, 제 1 전극(101a)을 센서(2)에 접하도록 설치했을 때 도 11에 도시된 것과 같이, 제 2 전극(101b)은 센서(2)로부터 떨어져서 위치하기 때문에 제 2 전극(101b)은, 센서(2)에 의한 검출값이 작아진다. 또한 제 2 전극(101b)은 축(C) 주위에, 제 1 전극(101a)에 비교하면 큰 체적으로 형성되어 있으므로, 센서(2)가 제 2 전극(101b)으로서 검출하는 범위가 크다. 이처럼 센서(2)는, 제 2 전극(101b)의 위치로서, 작은 검출값이 넓게 분포된 영역을 검출하므로, 제 2 전극(101b)의 검출 좌표 B를 정확히 특정하는 것은 용이하지 않다. 따라서 제 2 IIR 필터(12B)로부터 출력된 제 2 전극 좌표값 B는, 오차를 다분히 포함하는 것으로 되어 있다.
그렇기 때문에 경사 방향 기울기를 상기와 같은 수식 3에 의해 도출한 경우에 있어서는, 도출된 경사 방향 기울기의 잠정값(Θt)에는, 상기 오차가 반영되어 있다.
마찬가지로 상기와 같은 수식 4를 사용한 경우에 있어서도, 입력값(I)에는 상기 오차가 반영되어 있다.
여기서, 실제로 지시기(101)를 기울인 각도와, 제 2 전극 좌표값(B)과 경사 방향 기울기(Θ)의 오차를 포함한 계산값의 관계를 미리 알고 있다면, 이들의 오차를 포함한 계산값으로부터, 지시기(101)의 고정밀도 기울기를 도출할 수 있을 것이다. 즉, 예를 들면 실험 등에 의해, 상기 입력 계산부(14)에 의해 입력값(I)을 외부 출력하도록 설정된 기울기 도출 장치에 의해, 실제로 지시기(101)를 제 1 및 제 2 방향 X, Y 각각을 향해서 기울여서 각도를 측정하고, 그 때의 입력값(I)의, 오차를 포함한 출력값을 취득한다. 이 출력값에 대해서, 실제 지시기(101)의 기울기를 기울기의 보정값(Θ1, Θ2)으로서 대응시키고, 대응 관계로서 보유, 즉, 저장해둔다. 실제로 기울기를 측정할 때에는, 입력 계산부(14)에 의해, 오차를 포함한 입력값(I)을, 경사 방향 기울기의 잠정값(Θt)에 대응하는 값으로서 상기 수식 4에 의해 계산한다. 그리고 입력값(I)을 바탕으로, 제 1 및 제 2 방향 X, Y 각각에서의, 대응 관계에 있어서 대응하는 기울기의 보정값(Θ1, Θ2)을 도출한다. 이로써, 지시기(101)의 고정밀도 기울기를 구할 수 있다. LUT(15)에는 이러한 대응 관계가 등록되어 있다.
더욱 상세하게는, 제 1 LUT(15A)에는, 지시기(101)를 직교 방향 Z로부터 제 1 방향 X를 향해서 기울였을 때의, 제 1 및 제 2 전극(101a, 101b) 각각의 위치 A, B를 바탕으로 계산된 값에 대응하는 제 1 입력값과, 축(C)의 기울기 보정값인 제 1 보정값(Θ1)의 대응 관계가 등록되어 있다. 여기서, 제 1 및 제 2 전극(101a, 101b) 각각의 위치 A, B를 바탕으로 계산된 값이란, 지시기(101)를 직교 방향 Z로부터 제 1 방향 X를 향해서 기울였을 때의, 수식 4에 의해 계산되는 오차를 포함한 I = D/L의 값이다.
다시 말하면 제 1 보정값(Θ1)은, 지시기(101)를, 실제로 기울인 경사 방향을 대신하여 제 1 방향 X를 향해서 실제로 기울인 각도만큼 기울이고, 이 상황하의 I를 제 1 입력값으로 했을 때 출력되어야 할 제 1 방향 X에 있어서의 기울기의 보정값이다.
또한 제 2 LUT(15B)에는, 지시기(101)를 제 2 방향 Y를 향해서 기울였을 때의, 제 1 및 제 2 전극(101a, 101b) 각각의 위치 A, B를 바탕으로 계산된 값에 대응하는 제 2 입력값과, 축(C)의 기울기 보정값인 제 2 보정값(Θ2)의 대응 관계가 등록되어 있다. 여기서, 제 1 및 제 2 전극(101a, 101b) 각각의 위치 A, B를 바탕으로 계산된 값이란, 지시기(101)를 직교 방향 Z로부터 제 2 방향 Y를 향해서 기울였을 때의, 수식 4에 의해 계산되는 오차를 포함한 I = D/L의 값이다.
다시 말하면 제 2 보정값(Θ2)은, 지시기(101)를, 실제로 기울인 경사 방향을 대신하여 제 2 방향 Y를 향해서 실제로 기울인 각도만큼 기울이고, 이 상황하의 I를 제 2 입력값으로 했을 때 출력되어야 할 제 2 방향 Y에 있어서의 기울기 보정값이다.
즉, 제 1 LUT(15A), 제 2 LUT(15B)는 각각, 입력 계산부(14)로부터 수신한 입력값(I)이, 이에 대응하는 제 1 및 제 2 입력값으로서 입력된 경우, 지시기(101)가 실제로 기울어진 방향이 아니라, 제 1 및 제 2 방향 X, Y를 향해서 기울어진 것으로 가정했을 때의, 제 1 및 제 2 방향 X, Y 각각에 있어서의 경사 방향 기울기의 보정값(Θ1, Θ2)을 출력한다. 추후에 설명하는 경사 방향 기울기 보정값 계산부(17)가, 이들 출력값(Θ1, Θ2)에 대해서 제 1 방향 X로부터 제 2 방향 Y를 향한 축(C)의 회전각을 바탕으로 적절히 안분 처리함으로써, 최종적인 경사 방향 기울기의 보정값(ΘC)을 계산한다.
이와 같이 제 1 방향 X와 제 2 방향 Y 각각에 있어서의 보정된 경사 방향 기울기(Θ1, Θ2)를 출력하고, 이를 바탕으로 최종적인 경사 방향 기울기의 보정값(ΘC)을 계산하고 있다. 이로써 도 5에 도시된 센서(2)의 한 개 단위(2b)의 길이와 감도가 제 1 방향 X와 제 2 방향 Y에 있어서 다른 경우라도 그 영향이 저감되어 있다.
도 6, 도 7에, 제 1 LUT(15A), 제 2 LUT(15B)의 실시예를 도시한다. 이들 표에 있어서는, 좌측으로부터 홀수 번째 열에 제 1 및 제 2 입력값이 '어드레스'로서 도시되어 있다. 또한 그 우측에, 즉 짝수 번째 열에, 각 경사 방향 기울기(Θ)의 제 1 및 제 2 보정값(Θ1, Θ2)이 '데이터'로서 도시되어 있다.
본 실시예에 있어서는, 제 1 및 제 2 입력값과 제 1 및 제 2 보정값(Θ1, Θ2) 각각에, 소정의 값, 예를 들면 100 등의 값이 곱해져 있다. 이는, 정수에 대해서 라운드 처리를 수행할 때 연산 정밀도 저감을 억제하기 위한 것이다. 또한 본 실시예에 있어서의 제 1 및 제 2 보정값(Θ1, Θ2)의 단위는 라디안(rad)이다.
예를 들면 도 6에 있어서, '어드레스'가 '50'인 위치에는, '데이터'로서 값 '51'이 도시되어 있다. 이는, 제 1 입력값이 0.5인 경우, 즉 경사 방향 기울기가 30 °에 해당하는 경우에는, 제 1 보정값(Θ1)은 0.51 rad, 즉 약 29.2 °인 것을 의미한다. 이는, 실험 시에는, 입력 계산부(14)에 의해 계산된 입력값(I)이 경사 방향 기울기 30 °에 해당하는 값을 도시한 경우에는, 제 1 방향 X를 향해서 경사 방향 기울기가 29.2 °가 되도록 지시기(101)를 기울이고 있었다는 것을 나타내고 있다.
본 실시예에 있어서는, 제 1 및 제 2 입력값은 예를 들면 7비트로 실현되고 있고, 127까지의 값을 가지고 있다.
도 1에 도시된 것과 같이 본 실시형태에 있어서, 지시기(101)는 제 1 전극(101a)이 위치하는 선단으로부터 축(C) 방향을 향해서 점차 직경이 확대되어 테이퍼상으로 형성되어 있다. 테이퍼상으로 형성된 부분의 축(C)에 대한 각도(α)가, 예를 들어 25 °라고 하면, 제 1 전극(101a)을 기울기 도출 장치(1)의 위치 검지 가능 영역(1a)에 접촉시킨 상태에서, 지시기(101)를 25 °를 초과하여 기울이는 것은 불가능하다. 그렇기 때문에 제 1 및 제 2 보정값(Θ1, Θ2)의 상한은, 이 경우에 있어서는 65 °에 해당하는, 1.13 rad로 되어 있다. 즉, 본 실시예에 있어서는, LUT(15)에는 상한값 1.13 rad를 초과한 값은 등록되어 있지 않다.
또한 본 실시예에 있어서는, 상기와 같은 센서(2) 상에서의 측정 실험을, 위치 검지 가능 영역(1a) 상의 임의의 복수의 장소, 예를 들면 5군데에서 실시하고 있다. 보다 상세하게는, 이 5군데는 예를 들면 위치 검지 가능 영역(1a)의 중앙과, 4개의 모서리 근방 각각이다. 그리고 이들 장소에 의해 측정된 값의 평균을 계산함으로써, 제 1 및 제 2 LUT(15A, 15B)에 등록할 값이 결정되고 있다. 이로써 위치 검지 가능 영역(1a) 상의 장소에 의존된 값의 차이에 의한 오차 영향을 저감하고 있다.
LUT(15)는, 도 6, 도 7에 도시된 것과 같은 대응 관계에 따라, 입력 계산부(14)로부터 수신한 입력값(I)을 바탕으로, 경사 방향 기울기(Θ)의 제 1 및 제 2 보정값(Θ1, Θ2)을 추출하고, 경사 방향 기울기 보정값 계산부(17)로 송신한다.
회전각 계산부(16)는, 제 1 및 제 2 전극 각각의 위치 A, B를 바탕으로, 보다 상세하게는 위치 A, B를 바탕으로 전극 위치 차분 계산부(13)에 의해 산출된 제 1 방향 차분 Sx와 제 2 방향 차분 Sy를 바탕으로, 제 1 방향 X로부터 제 2 방향 Y를 향한 축(C)의 회전각(Φ)을 도출한다.
회전각은, 도 5에 도시된, 제 1 방향 X로부터의 XY 평면, 즉 위치 검지 가능 영역(1a) 상에 있어서의 제 2 방향 Y를 향한 각도(Φ)에 해당된다.
회전각 계산부(16)는, 회전각(Φ)을 다음에 나타낸 수식 5에 의해 도출한다.
식 5
Figure pat00005
회전각 계산부(16)는, 도출된 회전각(Φ)을 경사 방향 기울기 보정값 계산부(17)로 송신하는 동시에 외부로 출력한다.
경사 방향 기울기 보정값 계산부(17)는, 제 1 및 제 2 LUT(15A, 15B)로부터 제 1 및 제 2 보정값(Θ1, Θ2)을, 회전각 계산부(16)로부터 회전각(Φ)을, 각각 수신한다.
경사 방향 기울기 보정값 계산부(17)는, 회전각(Φ)과 제 1 및 제 2 보정값(Θ1, Θ2)으로부터, 회전각(Φ)의 값에 따른 제 1 보정값(Θ1)과 제 2 보정값(Θ2) 사이의 안분 처리에 의해, 경사 방향 기울기의 보정값(Θc)을 계산한다.
보다 상세하게는, 경사 방향 기울기 보정값 계산부(17)는, 다음 식 6에 의해, 회전각(Φ)을 제 1 방향 X와 제 2 방향 Y 사이의 각도로 변환하여 변환값 M을 계산하고, 이를 바탕으로 안분 처리를 수행한다.
식 6
Figure pat00006
여기서,
Figure pat00007
수식 6으로부터 알 수 있듯이, M은, 회전각(Φ)을 제 1 방향 X와 제 2 방향 Y 사이의 각도, 즉 0 이상 π/2 이하의 값으로 변환한 것이고, N은 π/2와 M의 차분이다. 상기 식에 있어서는, M이 제 2 보정값(Θ2)에 곱해져 있고, N이 제 1 보정값(Θ1)에 곱해져 있다. 이로써 변환값 M이 크고 제 1 방향 X보다 제 2 방향 Y에 가까운 경우에는, 제 2 방향 Y에 대응하는 제 2 보정값(Θ2)이, 제 1 보정값(Θ1)보다 크게 보정값(Θc)에 영향을 미치도록 되어 있다. 또한 변환값 M이 작고 제 1 방향 X에 가까운 경우에는, 반대로 N이 커지고, 제 1 방향 X에 대응하는 제 1 보정값(Θ1)이 크게 보정값(Θc)에 영향을 미치도록 되어 있다.
경사 방향 기울기 보정값 계산부(17)는, 계산된 경사 방향 기울기의 보정값(Θc)을, 다음에 설명하는 제 1 및 제 2 방향 기울기 계산부(18)로 송신한다.
제 1 및 제 2 방향 기울기 계산부(18)는, 전극 위치 차분 계산부(13)로부터 제 1 방향 차분 Sx와 제 2 방향 차분 Sy를, 경사 방향 기울기 보정값 계산부(17)로부터 경사 방향 기울기의 보정값(Θc)을, 각각 수신한다.
제 1 및 제 2 방향 기울기 계산부(18)는, 경사 방향 기울기의 보정값(Θc)을 바탕으로, 직교 방향 Z로부터 제 1 방향 X를 향한 축(C)의 기울기인 제 1 방향 기울기와, 직교 방향 Z로부터 제 2 방향 Y를 향한 축(C)의 기울기인 제 2 방향 기울기를 도출한다.
상기와 같이 본 실시형태에 있어서, 제 1 방향은 도 5에 도시된 방향 X이므로, 직교 방향 Z로부터 센서(2) 상의 제 1 방향 X를 향한 축(C)의 기울기인 제 1 방향 기울기는, 도 5에 있어서의 XZ 평면 내의 각도(Θx)에 해당한다. 제 1 방향 기울기(Θx)는, 다시 말하면 직교 방향 Z로부터 XZ 평면으로 투영된 축(C)의 성분인 축(Cx)의 기울기이다.
또한 마찬가지로 본 실시형태에 있어서는, 제 2 방향은 도 5에 도시된 방향 Y이므로, 직교 방향 Z로부터 센서(2) 상의 제 2 방향 Y를 향한 축(C)의 기울기인 제 2 방향 기울기는, 도 5에 있어서의 YZ 평면 내의 각도(Θy)에 해당한다. 제 2 방향 기울기(Θy)는, 다시 말하면 직교 방향 Z로부터 YZ 평면으로 투영된 축(C)의 성분인 축(Cy)의 기울기이다.
제 1 및 제 2 방향 기울기 계산부(18)는, 다음에 나타내는 수식 7에 의해, 경사 방향 기울기(Θ)의 보정값(Θc)으로부터, 위치 검지 가능 영역(1a)으로부터의 제 2 전극(101b) 높이 H를 계산한 후에 제 1 방향 기울기(Θx) 및 제 2 방향 기울기(Θy)를 도출한다.
식 7
Figure pat00008
제 1 및 제 2 방향 기울기 계산부(18)는, 도출된 제 1 방향 기울기(Θx) 및 제 2 방향 기울기(Θy)를 외부로 출력한다.
다음으로, 상기 기울기 도출 장치(1)를 사용한 기울기 도출 방법을, 도 1 내지 도 7, 도 11을 가지고 설명한다.
지시기(101)가, 제 1 전극(101a)이 기울기 도출 장치(1)의 위치 검지 가능 영역(1a)에 접촉하도록 기울기 도출 장치(1) 상에 위치하면, 기울기 도출 장치(1)는, 센서(2)에 의해 제 1 전극(101a)과 제 2 전극(101b) 각각의 위치를 검출한다.
더욱 상세하게는, 지시기(101)로부터 센서(2)에 송신된 신호를, 제 1 방향 도체(3)와 제 2 방향 도체(4) 각각을 통하여 선택 회로(5)가 수신한다.
선택 회로(5)는, 각 도체(3, 4)로부터 수신한 신호를 입력 데이터 생성부(6)로 송신한다.
입력 데이터 생성부(6)는, 선택 회로(5)로부터 수신한 신호를, 지시기(101)의 제 1 전극(101a)으로부터 수신한 신호와, 제 2 전극(101b)으로부터 수신한 신호로 분류하고, 각각을 제 1 전극 데이터, 제 2 전극 데이터로서 제어부(10)로 송신한다.
제어부(10)의 제 1 중심 계산부(11A)는, 입력 데이터 생성부(6)가 송신한 제 1 전극 데이터를 수신하고, 지시기(101)의 제 1 전극(101a)으로부터 송신된 신호가 가장 강한, 즉 제 1 전극(101a)의 반응이 가장 강한 좌표를 특정한다. 제 1 중심 계산부(11A)는, 제 1 전극(101a)의 반응이 가장 강한 좌표로부터 제 1 전극 잠정 좌표값 At(Axt, Ayt)를 산출한다.
제 1 중심 계산부(11A)는, 제 1 전극 잠정 좌표값 At를 IIR 필터(12)로 송신한다.
제 2 중심 계산부(11B)는, 제 1 중심 계산부(11A)와 동일하게 제 2 전극 데이터를 수신하고, 제 2 전극 잠정 좌표값 Bt(Bxt, Byt)를 산출하여 IIR 필터(12)로 송신한다.
제 1 IIR 필터(12A)는, 제 1 중심 계산부(11A)로부터 제 1 전극 잠정 좌표값 At를 수신하고, 시간 방향의 IIR 필터를 적용하여 제 1 전극 좌표값 A(Ax, Ay)를 산출하고 전극 위치 차분 계산부(13)로 송신한다.
제 2 IIR 필터(12B)는, 제 2 중심 계산부(11B)로부터 제 2 전극 잠정 좌표값 Bt를 수신하고, 시간 방향의 IIR 필터를 적용하여 제 2 전극 좌표값 B(Bx, By)를 산출하고 전극 위치 차분 계산부(13)로 송신한다.
전극 위치 차분 계산부(13)는, 제 1 IIR 필터(12A)와 제 2 IIR 필터(12B)로부터, 제 1 전극 좌표값 A와 제 2 전극 좌표값 B를 수신한다.
전극 위치 차분 계산부(13)는, 제 1 방향 차분 Sx와 제 2 방향 차분 Sy를 산출하고, 입력 계산부(14)와 회전각 계산부(16)에 송신한다.
입력 계산부(14)는, 전극 위치 차분 계산부(13)에 의해 산출된 제 1 방향 차분 Sx와 제 2 방향 차분 Sy를 바탕으로, 상기 수식 4에 의해 입력값(I)을 계산한다.
입력 계산부(14)는, 산출한 입력값(I)을, 제 1 및 제 2 LUT(15A, 15B) 각각으로, 제 1 및 제 2 입력값으로서 입력한다.
LUT(15)의 제 1 LUT(15A)와 제 2 LUT(15B)는, 도 6, 도 7에 도시된 것과 같은 대응 관계에 따라, 입력 계산부(14)로부터 수신한 입력값(I)을 바탕으로 제 1 및 제 2 보정값(Θ1, Θ2)을 추출하고, 경사 방향 기울기 보정값 계산부(17)로 송신한다.
회전각 계산부(16)는, 전극 위치 차분 계산부(13)에 의해 산출된 제 1 방향 차분 Sx와 제 2 방향 차분 Sy를 바탕으로, 제 1 방향 X로부터 제 2 방향 Y를 향한 축(C)의 회전각(Φ)을 도출한다.
회전각 계산부(16)는, 도출한 회전각(Φ)을 경사 방향 기울기 보정값 계산부(17)로 송신하는 동시에 외부로 출력한다.
경사 방향 기울기 보정값 계산부(17)는, 제 1 및 제 2 LUT(15A, 15B)로부터 제 1 및 제 2 보정값(Θ1, Θ2)을, 회전각 계산부(16)로부터 회전각(Φ)을 각각 수신한다.
경사 방향 기울기 보정값 계산부(17)는, 회전각(Φ)과 제 1 및 제 2 보정값(Θ1, Θ2)으로부터, 회전각(Φ)의 값에 따른 제 1 보정값(Θ1)과 제 2 보정값(Θ2) 사이의 안분 처리에 의해, 경사 방향 기울기의 보정값(Θc)을 계산한다.
더욱 상세하게는, 경사 방향 기울기 보정값 계산부(17)는, 수식 6에 의해 회전각(Φ)을 제 1 방향 X와 제 2 방향 Y 사이의 각도로 변환하여 변환값 M을 계산하고, 이를 바탕으로 안분 처리를 수행한다.
경사 방향 기울기 보정값 계산부(17)는, 계산한 경사 방향 기울기의 보정값(Θc)을 제 1 및 제 2 방향 기울기 계산부(18)로 송신한다.
제 1 및 제 2 방향 기울기 계산부(18)는, 전극 위치 차분 계산부(13)로부터 제 1 방향 차분 Sx와 제 2 방향 차분 Sy를, 경사 방향 기울기 보정값 계산부(17)로부터 경사 방향 기울기의 보정값(Θc)을 각각 수신한다.
제 1 및 제 2 방향 기울기 계산부(18)는, 경사 방향 기울기의 보정값(Θc)을 바탕으로 제 1 방향 기울기(Θx)와 제 2 방향 기울기(Θy)를 도출하고, 외부로 출력한다.
다음으로, 상기 기울기 도출 장치(1) 및 기울기 도출 방법의 효과에 대하여 설명한다.
상기와 같은 구성에 의하면, LUT(15)에는 입력 계산부(14)에 의해 계산된, 오차를 포함한 경사 방향 기울기(Θ)의 잠정값(Θt)과, 그 보정값(Θc)의 대응 관계가 등록되어 있다.
더욱 상세하게는, 본 실시형태에 있어서 LUT(15)에는, 예를 들면 실험 등에 의해 상기 입력 계산부(14)에 의해 입력값(I)을 외부 출력하도록 설정된 기울기 도출 장치에 의해, 실제로 지시기(101)를 제 1 및 제 2 방향 X, Y 각각을 향하여 기울여서 각도를 측정하고, 그 때의 입력값(I)의, 오차를 포함한 출력값을 취득하여, 이 출력값에 대해서 실제 지시기(101)의 기울기를 기울기의 보정값(Θ1, Θ2)으로서 대응시킨 대응 관계가 격납되어 있다. 즉 LUT(15)의 대응 관계는, 지시기(101)를 실제로 기울인 기울기의 값과 입력 계산부(14)의 출력값을, 제 1 및 제 2 방향 X, Y 각각에 있어서 각각 보정값(Θ1, Θ2)과 입력값으로서 대응시킴으로써 생성되고 있다.
따라서 제 2 전극(101b)이 센서로부터 떨어져 있는 것에 기인한 미약한 검출값, 제 2 전극(101b)의 형상에 기인한 넓은 검출 범위 등의 요인에 의해, 제 2 IIR 필터(12B)로부터 출력된 제 2 전극 좌표값 B 및 입력 계산부(14)에 있어서 제 2 전극 좌표값 B를 바탕으로 계산된 입력값(I)이 오차를 다분히 포함하는 것으로 되어 있다고 하더라도, 이 오차에 대응하여 해소한 보정값(Θ1, Θ2)을 제 1 및 제 2 LUT(15A, 15B)에 격납하고, 경사 방향 기울기 보정값 계산부(17)에 있어서는 이 보정값(Θ1, Θ2)으로부터, 경사 방향 기울기의 보정값(Θc)을 계산한다. 그렇기 때문에, 계산되는 경사 방향 기울기의 정밀도를 높이고, 지시기(101)의 기울기를 정밀하게 도출할 수 있다.
또한 제 1 및 제 2 LUT(15A, 15B)에는, 서로 다른 제 1 및 제 2 방향 X, Y 각각을 향해서 지시기(101)를 기울였을 때의, 축(C)의 기울기 보정값인 제 1 및 제 2 보정값(Θ1, Θ2)이 격납되어 있다. 더욱이 경사 방향 기울기 보정값 계산부(17)는, 이들 제 1 및 제 2 보정값(Θ1, Θ2)과, 회전각 계산부(16)에 의해 계산된 제 1 방향 X로부터 제 2 방향 Y를 향한 축(C)의 회전각(Φ)을 바탕으로, 경사 방향 기울기의 보정값(Θc)을 계산한다. 즉, 축(C)이 제 1 방향 X와 제 2 방향 Y 사이의 어느 방향으로 기울어져 있는지를 계산하고, 제 1 방향 X로 기울인 경우의 보정값(Θ1)과 제 2 방향 Y로 기울인 경우의 보정값(Θ2)의 안분 처리에 의해, 경사 방향 기울기의 보정값(Θc)을 계산하고 있다.
이로써 경사 방향 기울기의 보정값(Θc)을 계산할 때, 제 1 보정값(Θ1)과 제 2 보정값(Θ2) 각각을 적절히 반영할 수 있다. 따라서 센서(2)의 한 개 단위(2b)의 길이와 감도가 제 1 방향 X와 제 2 방향 Y에 있어서 다른 경우라도 계산되는 경사 방향 기울기의 정밀도를 높이고, 지시기(101)의 기울기를 정밀하게 도출할 수 있다.
또한 경사 방향 기울기 보정값 계산부(17)는, 회전각(Φ)을, 제 1 방향 X와 제 2 방향 Y 사이의 각도로 변환하여 변환값 M을 계산하고, 변환값 M을 바탕으로 안분 처리를 수행한다.
이로써 특히 안분 처리에 있어서는, 회전각(Φ)을 제 1 방향 X와 제 2 방향 Y 사이의 각도로 변환하기 때문에 안분 처리를 적절히 실시 가능하다. 따라서 센서(2)의 한 개 단위(2b)의 길이와 감도가 제 1 방향 X와 제 2 방향 Y에 있어서 다른 경우라도 계산되는 경사 방향 기울기의 정밀도를 높이고, 지시기(101)의 기울기를 정밀하게 도출할 수 있다.
또한 입력 계산부(14)는, 센서(2) 상에 있어서의 제 1 및 제 2 전극(101a, 101b) 각각의 위치의 거리인 센서 상 거리(D)를, 축(C) 방향에 있어서의 제 1 전극(101a)과 제 2 전극(101b)의 거리인 축 방향 거리(L)로 나누어, 입력값(I)를 계산한다.
상기와 같은 구성에 따르면, LUT(15)에 대한 입력 계산 시에 삼각함수 등 복잡한 연산을 필요로 하지 않으므로, 계산량과 메모리량을 저감할 수 있다.
또한 본 실시형태에 있어서, 제 1 및 제 2 LUT(15A, 15B)는, 도 6, 도 7에 도시된 것과 같이, 1차원 배열로서 실현 가능하다. 따라서 제 1 및 제 2 LUT(15A, 15B) 실장에 있어서 필요한 메모리량이 소량이면 충분하고, 메모리 용량이 낮은 하드웨어에 대해서도 용이하게 적용 가능하다.
<실험 결과>
다음으로 도 8을 가지고, 상기 실시형태에 관한 실험 결과에 대하여 설명한다.
도 8은, 센서(2)의 한 개 단위(2b)의 길이와 감도가 제 1 방향 X와 제 2 방향 Y에 있어서 다른 기울기 도출 장치(1)에 있어서, 경사 방향 기울기의 도출 결과를 그래프로서 도시한 것이다. 도 8(a), (b), (c), (d) 각각에 있어서는, 회전각(Φ)을 각각 0 °, 30 °, 60 °, 90 °로 하고, 경사 방향 기울기를 측정하고 있다. 도 8의 각 도면의 횡축은, 실제로 지시기(101)를 기울기 도출 장치(1)의 위치 검지 가능 영역(1a)에 대해서 기울인 각도이고, 종축은, 기울기 도출 장치(1)에 있어서의 경사 방향 기울기의 값이다.
도 8의 각 도면에 있어서, 선(20)은 이상값이고, 선(21A, 22A, 23A, 24A)은 수식 3의 연산에 의해 도출된 경사 방향 기울기이며, 선(21B, 22B, 23B, 24B)은 상기 기울기 도출 장치(1)의 출력값이다.
회전각(Φ)이 30 °, 60 °, 90 °로, 0 °로부터 거리가 멀어짐에 따라서 선(22A, 23A, 24A)은 선(20)으로부터 괴리되고, 특히 회전각(Φ)이 90 °인 경우에 있어서는 센서(2)의 한 개 단위(2b)의 길이의 이방성이 크게 영향을 미침으로써 큰 오차가 확인된다.
이에 비해서 선(22B, 23B, 24B)은 대체로 선(20)을 따르는 결과가 되었고, 센서(2)의 한 개 단위(2b)의 길이와 감도가 제 1 방향 X와 제 2 방향 Y에 있어서 다른 경우라도 선(22A, 23A, 24A)에 비하면 오차가 감소되었다. 즉, 경사 방향 기울기 보정값 계산부(17)에 있어서의 수식 6을 이용한 안분 처리가 유효하게 작용하고 있는 것을 알 수 있다.
<상기 실시형태의 변형예>
다음으로, 상기 실시형태로서 도시한 기울기 도출 장치(1) 및 기울기 도출 방법의 변형예를 설명한다. 도 9는, 본 변형예에 있어서의 기울기 도출 장치의 제어부(30)의 신호 처리 블록도이다. 본 변형예의 기울기 도출 장치에 있어서의 제어부(30)는, 상기 실시형태에 있어서의 기울기 도출 장치(1)의 제어부(10)와 비교하여, 제어부(30)가 제 1 방향 기울기(Θx) 및 제 2 방향 기울기(Θy)를 대체하여 경사 방향 기울기(Θ)를 출력하는 점이 다르다.
즉 본 변형예에 있어서는, 경사 방향 기울기 보정값 계산부(37)는, 계산한 경사 방향 기울기의 보정값(Θc)을, 경사 방향 기울기(Θ)로서 외부로 출력한다. 또한 제어부(30)는, 제 1 및 제 2 방향 기울기 계산부를 구비하지 않는다.
본 변형예에 있어서의 기울기 도출 장치 및 기울기 도출 방법이, 상기 실시형태와 동일한 효과를 가지는 것은 말할 것도 없다.
또한 본 발명의 기울기 도출 장치 및 기울기 도출 방법은, 도면을 참조하여 설명한, 상술한 실시형태 및 각 변형예에 한정되는 것이 아니라 그 기술적 범위에서 다른 다양한 변형예가 생각될 수 있다.
예를 들면 상기 실시형태 및 변형예에 있어서, 기울기 도출 장치는 태블릿형 정보 단말이었지만 여기에 한정되지 않고, 스마트폰이나 거치형 디스플레이 등 표시 장치와 센서를 구비한 다른 것이어도 되는 것은 말할 것도 없다.
또한 상기 실시형태 및 각 변형예에서는, 표시 장치로서는 액정 패널이 사용되었지만 여기에 한정되지 않고, 예를 들면 유기 EL 디스플레이(OLED) 등 다른 표시 장치가 사용되어도 되는 것은 말할 것도 없다.
또한 상기 실시형태 및 변형예에 있어서, 지시기(101)의 제 2 전극(101b)은 축(C)을 둘러싸듯이 링 형상으로 설치되었지만 여기에 한정되지 않는다. 예를 들면 동일한 기능을 구비한 복수의 제 2 전극이, 축(C)을 중심으로 원주 방향으로, 서로 이간되어 설치된 결과, 링 형상으로 형성되어 있어도 좋고, 다른 형상으로 정렬되어 있어도 상관없다.
또한 상기 실시형태에 있어서, 제 1 방향 X와 제 2 방향 Y는 서로 직교되어 있었지만, 90 ° 이상의 다른 각도로 교차되어 있어도 된다. 이와 같은 경우라도, 예를 들면 수식 6에 있어서의 안분 처리 각도를 조정하는 것 등에 의해 대응 가능하다.
또한 상기 실시형태 및 변형예에 있어서, LUT(15)에는 수식 4로 도시되는, 입력값(I)에 해당하는 값과, 경사 방향 기울기의 보정값의 대응 관계가 등록되어 있었다. 이를 대신하여 상기 실시형태에 있어서 도 10을 가지고 이미 설명한 것과 같이 수식 3으로 도시되는, 경사 방향 기울기의 잠정값(Θt)을 입력 계산부(44)가 출력하고, 이 잠정값(Θt)과, 경사 방향 기울기의 보정값의 대응 관계가 등록되도록 LUT(45)가 구성되어 있어도 된다.
이 경우에 있어서도, LUT(45)는 상기 실시형태와 동일하게 제 1 LUT(45A)와 제 2 LUT(45B)를 구비하고 있다.
제 1 LUT(45A)에는, 지시기를 직교 방향 Z로부터 제 1 방향 X를 향해서 기울였을 때의, 수식 3에 의해 계산된 잠정값(Θt)에 대응하는 제 1 입력값과, 축(C)의 기울기 보정값인 제 1 보정값(Θ1)의 대응 관계가 등록되어 있다.
또한 제 2 LUT(45B)에는, 지시기를 제 2 방향 Y를 향해서 기울였을 때의, 수식 3에 의해 계산된 잠정값(Θt)에 대응하는 제 2 입력값과, 축(C)의 기울기 보정값인 제 2 보정값(Θ2)의 대응 관계가 등록되어 있다.
이외에도 본 발명의 주지를 벗어나지 않는 한 상기 실시형태 및 변형예에서 예로든 구성을 취사선택하거나 다른 구성으로 적절히 변형하는 것도 가능하다.
예를 들면 제어부가, 상기 실시형태의 제 1 및 제 2 방향 기울기 계산부(18)와, 변형예의 경사 방향 기울기 보정값 계산부(37) 쌍방을 동시에 구비하고, 제 1 방향 기울기(Θx), 제 2 방향 기울기(Θy), 경사 방향 기울기(Θ)를 모두 외부로 출력해도 된다.
1: 기울기 도출 장치
2: 센서
10, 30: 제어부
14: 입력 계산부
15A: 제 1 LUT(제 1 룩업 테이블)
15B: 제 1 LUT(제 2 룩업 테이블)
16: 회전각 계산부
17, 37: 경사 방향 기울기 보정값 계산부
18: 제 1 및 제 2 방향 기울기 계산부
101: 지시기
101a: 제 1 전극
101b: 제 2 전극
A: 제 1 전극의 위치
B: 제 2 전극의 위치
C: 축
D: 센서 상 거리
I: 입력값
L: 축 방향 거리
X: 제 1 방향
Y: 제 2 방향
Z: 직교 방향
Θ: 경사 방향 기울기
Φ: 회전각
Θ1: 제 1 보정값
Θ2: 제 2 보정값
Θc: 경사 방향 기울기의 보정값
Θx: 제 1 방향 기울기
Θy: 제 2 방향 기울기

Claims (12)

  1. 펜 형상의 지시기의 기울기를 도출하는 기울기 도출 장치로서,
    상기 지시기는, 축 방향의 일단에 설치된 제 1 전극과, 상기 축의 주위에 설치된 제 2 전극을 구비하고,
    상기 제 1 전극의 위치와 상기 제 2 전극의 위치를 검출하는 평면상의 센서와, 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 지시기를 상기 센서에 직교하는 직교 방향으로부터 상기 센서 상의 제 1 방향을 향해서 기울였을 때의, 상기 제 1 및 제 2 전극 각각의 상기 위치를 바탕으로 계산된 값에 대응하는 제 1 입력값과, 상기 축의 기울기의 보정값인 제 1 보정값의 대응 관계가 등록된 제 1 룩업 테이블과,
    상기 지시기를 상기 센서 상의 상기 제 1 방향과는 다른 제 2 방향을 향해서 기울였을 때의, 상기 제 1 및 제 2 전극 각각의 상기 위치를 바탕으로 계산된 값에 대응하는 제 2 입력값과, 상기 축의 기울기의 보정값인 제 2 보정값의 대응 관계가 등록된 제 2 룩업 테이블과,
    상기 제 1 및 제 2 전극 각각의 상기 위치를 바탕으로 입력값을 계산하고, 상기 제 1 및 제 2 입력값으로서 상기 제 1 및 제 2 룩업 테이블에 입력하는 입력 계산부와,
    상기 제 1 및 제 2 전극 각각의 상기 위치를 바탕으로, 상기 제 1 방향으로부터 상기 제 2 방향을 향한 상기 축의 회전각을 도출하는 회전각 계산부와,
    상기 회전각과 상기 제 1 및 제 2 보정값으로부터, 상기 직교 방향으로부터 상기 축이 기울어진 방향을 향한 상기 축의 기울기인 경사 방향 기울기의 보정값을 계산하는 경사 방향 기울기 보정값 계산부를 구비하는 기울기 도출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 경사 방향 기울기 보정값 계산부는, 상기 회전각의 값에 따른, 상기 제 1 보정값과 상기 제 2 보정값 사이의 안분 처리에 의해, 상기 경사 방향 기울기의 상기 보정값을 계산하는, 기울기 도출 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 경사 방향 기울기 보정값 계산부는, 상기 회전각을, 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향 사이의 각도로 변환하여 변환값을 계산하고, 상기 변환값을 바탕으로 상기 안분 처리를 수행하는, 기울기 도출 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력 계산부는, 상기 센서 상에 있어서의 상기 제 1 및 제 2 전극 각각의 상기 위치의 거리인 센서 상 거리를, 상기 축 방향에 있어서의 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극의 거리인 축 방향 거리로 나누어, 상기 입력값을 계산하는 기울기 도출 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경사 방향 기울기 보정값 계산부가 계산한 상기 경사 방향 기울기의 상기 보정값을 바탕으로, 상기 직교 방향으로부터 상기 제 1 방향을 향한 상기 축의 기울기인 제 1 방향 기울기와, 상기 직교 방향으로부터 상기 제 2 방향을 향한 상기 축의 기울기인 제 2 방향 기울기를 도출하는, 제 1 및 제 2 방향 기울기 계산부를 더욱 구비하는 기울기 도출 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경사 방향 기울기 보정값 계산부는, 계산한 상기 경사 방향 기울기의 상기 보정값을, 상기 경사 방향 기울기로서 출력하는 기울기 도출 장치.
  7. 펜 형상의 지시기에 의해 지시된 기울기를 도출하는 기울기 도출 방법으로서,
    평면상 센서에 의해, 상기 지시기의 축 방향의 일단에 설치된 제 1 전극과, 상기 축을 둘러싸듯이 설치된 제 2 전극 각각의 위치를 검출하고,
    상기 제 1 및 제 2 전극 각각의 상기 위치를 바탕으로 입력값을 계산하고,
    상기 지시기를 상기 센서에 직교하는 직교 방향으로부터 상기 센서 상의 제 1 방향을 향해서 기울였을 때의, 상기 제 1 및 제 2 전극 각각의 상기 위치를 바탕으로 계산된 값에 대응하는 제 1 입력값과, 상기 축의 기울기의 보정값인 제 1 보정값의 대응 관계가 등록된 제 1 룩업 테이블에, 상기 입력값을 상기 제 1 입력값으로서 입력하고,
    상기 지시기를 상기 센서 상의 상기 제 1 방향과는 다른 제 2 방향을 향해서 기울였을 때의, 상기 제 1 및 제 2 전극 각각의 상기 위치를 바탕으로 계산된 값에 대응하는 제 2 입력값과, 상기 축의 기울기의 보정값인 제 2 보정값의 대응 관계가 등록된 제 2 룩업 테이블에, 상기 입력값을 상기 제 2 입력값으로서 입력하며,
    상기 제 1 및 제 2 전극 각각의 상기 위치를 바탕으로, 상기 제 1 방향으로부터 상기 제 2 방향을 향한 상기 축의 회전각을 도출하고,
    상기 회전각과, 상기 제 1 및 제 2 룩업 테이블로부터 출력된 상기 제 1 및 제 2 보정값으로부터, 상기 직교 방향으로부터 상기 축이 기울어진 방향을 향한 상기 축의 기울기인 경사 방향 기울기의 보정값을 계산하는 기울기 도출 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 경사 방향 기울기의 상기 보정값은, 상기 회전각의 값에 따른, 상기 제 1 보정값과 상기 제 2 보정값 사이의 안분 처리에 의해 계산되는 기울기 도출 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 회전각을, 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향 사이의 각도로 변환해서 변환값을 계산하고, 상기 변환값을 바탕으로 상기 안분 처리가 수행되는 기울기 도출 방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 상에 있어서의 상기 제 1 및 제 2 전극 각각의 상기 위치의 거리인 센서 상 거리를, 상기 축 방향에 있어서의 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극의 거리인 축 방향 거리로 나누어, 상기 입력값을 계산하는 기울기 도출 방법.
  11. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경사 방향 기울기의 상기 보정값을 바탕으로, 상기 직교 방향으로부터 상기 제 1 방향을 향한 상기 축의 기울기인 제 1 방향 기울기와, 상기 직교 방향으로부터 상기 제 2 방향을 향한 상기 축의 기울기인 제 2 방향 기울기를 도출하는 기울기 도출 방법.
  12. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    계산한 상기 경사 방향 기울기의 상기 보정값을, 상기 경사 방향 기울기로서 출력하는 기울기 도출 방법.
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