DE69523415T2

DE69523415T2 - Positionsbestimmungsvorrichtung und Verfahren dazu

Info

Publication number: DE69523415T2
Application number: DE69523415T
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Fukuzaki
Original assignee: Wacom Co Ltd
Current assignee: Wacom Co Ltd
Priority date: 1994-12-05
Filing date: 1995-01-16
Publication date: 2002-05-29
Anticipated expiration: 2015-01-17
Also published as: DE69523415D1; US5635684A; EP0716390A1; EP0716390B1; JP3015269B2; JPH08161100A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Positionsermittlungsvorrichtung, die einen kabellosen Positionsanzeiger aufweist, und deren Verfahren.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Es gibt ein elektromagnetisches Transceiver-System, das ein Verfahren der Positionsermittlung für Analog-Digitalumsetzer darstellt. Dieses weist eine Anordnung auf, beinhaltend zum Beispiel eine Positionsermittlungsebene, in welcher eine große Anzahl von Schleifenwicklungen parallel eingerichtet sind, mit einem Positionsanzeiger wie einem Stift oder einem Cursordisplay, wobei die Schleifenwicklungen jeweils als Sensoren, d. h. als Antennen, verwendet werden, indem die zwischen den Schleifenwicklungen und dem Positionsanzeiger generierte elektromagnetische Wechselwirkung genutzt wird, um zwischen ihnen elektromagnetische Wellen zu senden und zu empfangen. Basierend auf den resultierenden, davon ermittelten Signalen wiedergewinnt das System Koordinateninformation des Anzeigers selbst wie auch andere Information. Durch dieses System konnte ein prinzipielles Merkmal bereit gestellt werden. Dies ist, dass der Positionsanzeiger ein kabelloses System ist. Der vorliegende Anmelder hat in der Japanischen Patent Gazette Nr. H2 (1990) - 53805 und der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegung Nr. H3 (1991) -147012 verschiedene Analog-Digitalumsetzer in Übereinstimmung mit diesem Verfahren eines elektromagnetischen Transceiver-Systems vorgeschlagen. Eine der prinzipiellen Aufgaben in diesem Patent und Patentanmeldungen ist es, wie Information bei hoher Geschwindigkeit von einem empfangenen Signal, das frei von Rauschen ist, wiederzugewinnen ist.
Aus der EP-A 0 259 894, welche die Basis für die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 2 darstellt, ist eine Positionsermittlungseinrichtung bekannt zur Ermittlung einer Position, die durch einen Zeiger gezeigt ist auf einem System wie einem Analog-Digitalumsetzer, der die folgenden Teile aufweist: einen Positionsermittlungsabschnitt, der eine Mehrzahl von Schleifenwicklungen aufweist, die in einer Seite-an-Seite-Weise in der Richtung der Positionsermittlung angeordnet sind, einen Auswahlschaltkreis zur schrittweisen Auswahl der Schleifenwicklungen eine nach der anderen, einen Sendeschaltkreis zur Erzeugung eines Wechselstromsignals einer vorbestimmten Frequenz zur Lieferung an die ausgewählte Schleifenwicklung, einen Empfangsschaltkreis, der daran angepasst ist, unter verschiedenen in der ausgewählten Schleifenwicklung induzierten Spannungen eine induzierte Spannung mit einer Frequenz, die im Wesentlichen die gleiche wie die des Wechselstromsignals ist, zu ermitteln, einen Verbindungsumschaltschaltkreis zur Verbindung der Auswahlschleifenwicklung alternativ mit dem Sendeschaltkreis und dem Empfangsschaltkreis, einen Positionszeiger, aufweisend einen Abstimmkreis, der eine Spule und einen Kondensator beinhaltet und daran angepasst ist, in Resonanz mit einer elektrischen Welle zu treten, die durch die Schleifenwicklung, welcher das Wechselstrom- Signal zugeführt worden ist, erzeugt ist, und eine Verarbeitungsvorrichtung zur Bestimmung der durch den Positionszeiger gezeigten Position mittels Verarbeitung von Signalen, die die Levels von in den Schleifenwicklungen induzierten Spannungen repräsentieren.
Nach dem Verfahren des elektromagnetischen Transceiver-Systems wird beispielsweise eine Transceiveroperation ausgeführt, bei welcher eine der Antennen sequentiell ausgewählt wird zum Senden einer elektromagnetischen Welle und ebenfalls zum Empfangen der elektromagnetischen Welle, die von einem innerhalb des Positionsanzeigers eingerichteten Resonanzkreis oder Spule zurückreflektiert ist, mittels der ausgewählten Antenne, und es wird eine arithmetische Operation ausgeführt, die eine Interpolation beinhaltet, basierend auf den Signalen, empfangen mit der Antenne, welche als das stärkste Empfangssignal vorausgesagt ist, und deren angrenzenden Antennen zur Bestimmung der Koordinate des Positionsanzeigers.
Um genaue Koordinateninformation zu erhalten, ist es effektiv, eine Anzahl von Antennen dicht beieinander zu plazieren. Aber dies macht den Schalter erforderlich, um eine der Antennen auszuwählen, und zugeordnete Kontrollmittel groß und komplex. Daher ist es wünschenswert, eine Ermittlungsoperation mit einer verringerten Anzahl von Antennen und immer noch mit Genauigkeit auszuführen.
Bei dem oben genannten Verfahren haben die von dem Positionsanzeiger zurückstrahlenden elektromagnetischen Wellen eine sehr schwache Energie, so dass sie die Ermittlung schwierig machen können, und wenn der Positionsanzeiger von der Positionsermittlungsebene entfernt positioniert ist, wird die Ermittlung sogar noch schwieriger gemacht. Daher wurden verschiedene Arten von Maßnahmen gegen Rauschen vorgeschlagen unter Nutzung eines Hochleistungsverstärkers oder eines Niedrigrauschlevel-Signalprozessors, aber die Verbesserung des S/N (Signal/Noise = Signal/Rauschen) erfordert eine sehr ausgeklügelte Technik oder macht die Struktur komplizierter und vermehrt so die Kosten.
Außerdem sind in jüngerer Zeit Anwendungen in weite Verwendung gekommen, bei denen die Positionsermittlungsvorrichtung innerhalb des Displaybereiches des Computers eingekleidet ist, zum Beispiel ein sogenannter "Stiftcomputer", in Kombination mit einem Flüssigkristalldisplay. Wenn die Vorrichtung unter solchen hochrauschenden Umständen verwendet wird, ist eine stärkere Anti-Rausch-Charakteristik erforderlich. Auch wenn die Vorrichtung in Kombination mit dem Flüssigkristalldisplay verwendet wird, ist es erforderlich, dass der Positionsanzeiger und die Sensoren unter Positionierung des Flüssigkristalldisplays zwischen ihnen in Wechselwirkung miteinander treten, da die Sensoren der Ermittlungsvorrichtung unterhalb des Flüssigkristalldisplays eingerichtet sind. Daher ist es notwendig, dass der funktional zulässige Ermittlungslevel des Positionsanzeigers höher gesetzt ist als derjenige des normalen Positionsanzeigers. Die Schwierigkeit wird allerdings weiter vergrößert, wenn der ermittelbare Level des Positionsermittlers höher gesetzt ist, da das Signal in Übereinstimmung mit dieser Tatsache schwächer wird. Außerdem nimmt die Dicke des Flüssigkristalldisplays zu, da die jüngste Colorisierung und TFT (Dünnfilm-Transistor)-Anwendung zunehmend angewendet wird. Entsprechend ist ein solches System höchst wünschenswert, das eine verbesserte S/N-Leistung aufweist.
Grundsätzlich sind, um zweidimensionale Koordinateninformation zu erhalten, zwei Gruppen von Antennen, die dieselbe Struktur aufweisen und einander sowohl in X- als auch in Y-Achsenrichtungen auf der Positionsermittlungsebene überlappen, eingerichtet. Zur praktischen Fertigung dieser Gruppen von Antennen wird die Technik der gedruckten Schaltung verwendet. Da eine Gruppe von Antennen für jede der beiden Richtungen (X- und Y-Achsen) erforderlich ist, ist ein entsprechendes Verdrahtungsmuster auf jeder Lage einer zweilagigen gedruckten Schaltung vorgesehen. Jede Gruppe von Antennen der X- und Y-Achsen weist ein Muster auf, welches durch eine Anzahl von parallel auf der Schaltungsplatte angeordneten Schleifenwicklungen gebildet ist, jede der Schleifenwicklungen weist gefaltete Bereiche auf, und ein Muster für eine Achse ist so plaziert, dass die gefalteten Bereiche der anderen Schleifenwicklungen, welche das Muster der anderen Achse bilden, in das Innere des vorgenannten Musters kommen. Dies minimiert das unwirksame Gebiet, in dem sowohl für die X- wie für die Y-Achsen keine Koordinateninformation bereitgestellt wird, so dass die Positionsermittlungsebene am wirksamsten genutzt werden kann. Auswahlanschlüsse zum Senden/Empfangen von Signalen an Schleifenwicklungen X1, X2 ...... Xn, welche eine Gruppe von Antennen bilden, sind in Fig. 2 jeweils mit x1, x2 ...... xn gezeigt. Die Operation eines Antennenauswahlschaltkreises 105a und eines Sende-/Empfangsumschaltschaltkreises 106a werden durch einen Kontrollschaltkreis 101a kontrolliert. Wie in Fig. 2 gezeigt, wird, wenn beispielsweise der Auswahlanschluss x6 ausgewählt ist, der Sendeschaltkreis 102a zuerst mit dem Umschaltschaltkreis 106a verbunden, um ein Sendesignal an die Schleifenwicklung x6 zu schicken, dann wird der Sende- /Empfangsumschalt- schaltkreis 106a zu einem Empfangsschaltkreis 103a geschaltet. Als ein Ergebnis der elektromagnetischen Sende-/Empfangswelle zwischen der Schleifenwicklung x6 und dem Positionsanzeiger wird auf der Schleifenwicklung x6 ein Empfangssignal erzeugt, welches dem Empfangsschaltkreis 103a mittels des Auswahlanschlusses x6 zugeführt wird. Anschließend wird das Empfangssignal geeignet verarbeitet, um die in seiner Amplitude und Phase enthaltene Information in einem Diskriminatorschaltkreis 104a zu analysieren. Die Sende-/Empfangsoperation der jeweiligen Schleifenwicklung wird auf den Schleifenwicklungen x1-xn sequentiell ausgeführt.
Zu der oben genannten Operation ist es bekannt, dass die Schleifenwicklung zum Senden oder Empfangen einer elektromagnetischen Welle effektiver wirksam ist, wenn die Anzahl von Windungen der Wicklung größer wird. Sogar dann, wenn der Strom des Sendesignals nicht geändert wird, bewirkt ein Inkrement in der Windungsanzahl ein Inkrement der Stärke der elektromagnetischen Sendewelle im Verhältnis zu der Windungsanzahl. Das gleiche gilt auch mit einer vergrößerten Signalstärke beim Empfangen im Verhältnis zur Windungsanzahl sogar dann, wenn die Stärke des Empfangssignals nicht verändert ist. Insbesondere kann, wie in der oben genannten Patentanmeldung, das System, in welchem die Schleifenwicklung gewöhnlich als Sende- und Empfangsantenne verwendet wird, eine vergrößerte Effizienz sowohl beim Senden als auch bei der Aufnahme bereitsstellen, so dass es eine exzellente S/N- Leistungsfähigkeit aufweist.
Allerdings ist, wie in Fig. 2 gezeigt, die Windungsanzahl in jeder der Schleifenwicklungen praktisch auf ein Maximum von zwei limitiert. Der Grund dafür ist, dass die gefalteten Bereiche der Schleifenwicklungen, die ein Muster der einen Koordinate bilden, wie oben erwähnt innerhalb des Antennenmusters der anderen Koordinate lokalisiert sein müssen, um das unwirksame Gebiet zu minimieren. Mit Bezug auf Fig. 2 sind die gefalteten Bereiche der Schleifenwicklungen X1 und X2 jeweils mit 1 und 2 bezeichnet. In dieser Beschreibung sind als Parameter, welche die Layouts der Schleifenwicklungen zeigen, jedes Intervall zwischen aneinander angrenzend eingerichteten Schleifenwicklungen (das ist das Layout-Intervall) als "a" bezeichnet und die Weite jeder Schleifenwicklung als "b" bezeichnet.
Fig. 3 zeigt, dass die gefalteten Bereiche von jeder der Schleifenwicklungen innerhalb des Musters für die andere Koordinatenachse gelegt sind. In Fig. 3 sind die Muster so gestaltet, dass die gefalteten Bereiche an der Auswahlanschlussseite der Schleifenwicklungen X1, X2 ..... X14, die in Richtung der X-Achse angeordnet sind, alle innerhalb eines Intervalls "a1" gelegt sind zwischen der Schleifenwicklung Y1 und der Schleifenwicklung Y2, welche von den in der Richtung der Y-Achse angeordneten Schleifenwicklungen an dem unterseitigen Ende eingerichtet sind. Außerdem sind die Muster so gestaltet, dass die gegenüber der Auswahlanschlussseite der Schleifenwicklungen X1, X2, ...., X14 lokalisierten gefalteten Bereich alle innerhalb eines Intervalls "a2" zwischen der Schleifenwicklung Y10 und der Schleifenwicklung Y11 gelegt sind. Außerdem sind die Muster so gestaltet, dass die gegenüber dem Auswahlanschluss der Schleifenwicklungen Y1, Y2, ....., Y11 lokalisierten gefalteten Bereiche, die in - Richtung der Y-Achse angeordnet sind, alle innerhalb eines Intervalls "a3" gelegt sind zwischen der Schleifenwicklung X1 und der Schleifenwicklung X2, welche an dem distalen Ende der in Richtung der X-Achse angeordneten Schleifenwicklungen eingerichtet sind. Außerdem sind die Muster so gestaltet, dass die gefalteten Bereiche an der Auswahlanschlussseite der Schleifenwicklungen Y1, Y2 ...... Y11 alle innerhalb eines Intervalls "a4" zwischen der Schleifenwicklung X13 und der Schleifenwicklung X14 gelegt sind.
Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, müssen alle gefalteten Bereiche der Scheifenwicklungen für eine Achse innerhalb eines der Layout-Intervalle der Scheifenwicklungen für die andere Achse lokalisiert sein. Es gibt außerdem einen solchen Fall, wo die gefalteten Bereiche der Schleifenwicklungen von einer Achse gezwungenermaßen unter zweimaliger Nutzung der Bereiche des Layout-Intervalls der Schleifenwicklungen der anderen Achse anzuordnen sind. In jedem Fall ist es klar, dass eine Schwierigkeit dabei entstehen kann, einfach die Windungsanzahl der Schleifenwicklungen zu vergrößern, da die komplizierte Mustergestaltung erforderlich ist, um jeden gefalteten Bereich einer Anzahl von Schleifenwicklungen innerhalb des Layout-Intervalls einer begrenzten Größe zu lokalisieren. Wenn die Anzahl von Windungen vergrößert wird, ist auch die Anzahl der Muster vergrößert im Verhältnis zu der Anzahl von überlappenden Wicklungen zwischen benachbarten Schleifenwicklungen. In Fig. 3 ist es klar, dass bis zu fünf Schleifenwicklungen, so wie die Schleifenwicklungen X1 bis X5 (d. h. die Anzahl an Überlappungen ist 5), zusammen überlappt sind, und das Gebiet wo die größte laufende Anzahl gefalteter Bereiche existiert, benötigt 2 · 5 Verdrahtungen, insgesamt 10 Verdrahtungen. (Zum Beispiel die Bereiche, die, wie in Fig. 3 gezeigt, mit den Numerierungen 100 und 110 bezeichnet sind). Daher ist nicht nur die Anzahl von Mustern selbst, sondern auch die Anzahl von Verbindungsbereichen (wie Durchgangs-Löcher) vergrößert, so dass die Anzahl von Windungen im Stand der Technik auf 2 begrenzt ist.
Natürlich kann die Anzahl der Windungen weiter vergrößert werden, wenn eher eine mehrlagige gedruckte Schaltung als eine doppellagige gedruckte Schaltung verwendet wird. Allerdings wird in diesem Fall das Kostenproblem signifikant, was das Produkt unausführbar macht.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Positionsermittlungsvorrichtung bereitzustellen, die gute S/N-Charakterisitiken aufweist, unter Vergrößerung der Anzahl an Windungen der Schleifenwicklungen der Antenne zum Senden/Empfangen elektromagnetischer Wellen in der Positionsermittlungsvorrichtung.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Positionsermittlungsvorrichtung bereitzustellen, die Antennenmuster aufweist, welche bei niedrigen Kosten einfach geformt werden können, ohne sogar dann, wenn die Anzahl an Windungen der Schleifenwicklungen vergrößert wird, irgendwelche Schwierigkeiten bei der Gestaltung des Musters zu vergrößern.
Zur Erreichung der oben genannten Zielsetzung stellt die vorliegende Erfindung Vorrichtungen und ein Verfahren, wie durch die Ansprüche 1, 2 und 5 definiert, bereit. Sie stellt ein Mittel zur separaten Auswahl einer Antenne beim Senden und Aufnehmen bereit, während gewöhnlich eine paarweise Sende- und Empfangsoperation mit einer ausgewählten Antenne in der sequentiellen Abtastweise ausgeführt wird. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, in welchem erstens beim Senden immer eine Antenne ausgewählt wird, welche als die zu dem Positionsanzeiger am nächsten befindliche Antenne vorausgesagt ist. Mittels dieser Antenne wird dann ein Signal zu dem Positionsanzeiger gesendet, und alle Antennen werden abgetastet, um eine Signalcharakteristikverteilung zu erhalten, die erforderlich ist für eine Koordinatenermittlung beim Empfangen der elektromagnetischen Wellen, die von dem Positionsanzeiger aufgrund des elektromagnetischen Wechselwirkungseffekts zwischen ihnen in Antwort auf das gesendete Signal zurückreflektiert werden.
Gemäß dem Abtastverfahren der vorliegenden Erfindung kann ein Vorteil erzielt werden, da der Abstand zwischen dem Positionsanzeiger und der Antenne vergrößert wird, während die Fähigkeit, im Wesentlichen die gleiche Stärke an elektromagnetischen Wellen zu empfangen, erhalten wird. Dies heißt, dass gemäß dem neuen Abtastverfahren der vorliegenden Erfindung die ermittelbare elektromagnetische Welle von dem Positionsanzeiger in einem weiter entfernten Gebiet erreicht werden kann als im Stand der Technik.
Dadurch stellt die vorliegende Erfindung ein vergrößertes Layout-Intervall zwischen Antennen als der Stand der Technik bereit, resultierend in einer verringerten Anzahl von Antennen. Dies bedeutet auch, dass die Anzahl an Überlappungen der Schleifenwicklungen reduziert werden kann, so dass es genügend Raum zur Einrichtung gefalteter Bereiche der Schleifenwicklungen, die jeweils die Antennen bilden, gibt. Die Ausnutzung des Zwischenraumes erlaubt ein Antennenmuster mit einer vergrößerten Anzahl von Windungen als der Stand der Technik.
In einem anderen Ausführungsbeispiel des Antennenabtastverfahrens der vorliegenden Erfindung wird das Abtasten für alle Antennen während der Sendeperiode ausgeführt, welche bei der Ermittlung der Koordinaten eines Objektes erforderlich ist, und die zu dem Positionsermittler nächste Antenne kann zum Empfangen einer elektromagnetische Welle ausgewählt werden hinsichtlich des Empfangs einer elektromagnetischen Welle, die durch den elektromagnetischen Wechselwirkungseffekt zwischen der jeweiligen Antenne und dem Positionsanzeiger erzeugt ist.
Die vorliegende Erfindung stellt ein neues Abtastverfahren zum Senden und Empfangen, wie oben beschrieben, bereit, welches Raum beim Gestalten des Antennenmusters zulässt. So kann die Anzahl an Windungen der Schleifenwicklungen, die die Antenne bilden, vergrößert werden, was wiederum die Effizienz der Antennen vergrößert und sich als eine signifikant vergrößerte S/N- Leistungsfähigkeit erweisen kann.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Anordnung eines Ausführungsbeispiels einer Positionsermittlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm, das eine Anordnung eines illustrativen Beispiels einer Positionsermittlungsvorrichtung des Standes der Technik zeigt;
Fig. 3 ist ein Plan, der zwei Paare von Antennen zeigt, die so orthogonal zueinander eingerichtet sind, dass jeder der gefalteten Bereiche der Schleifenwicklungen innerhalb eines jeweiligen Musters von Schleifenwicklungen der anderen Achse lokalisiert wird;
Fig. 4 zeigt illustrative Ansichten von Abtastverfahren von Antennen zu einem Beispiel aus dem Stand der Technik a) und das Ausführungsbeispiel b) nach der vorliegenden Erfindung während der Sende- und Aufnahmeperioden; und
Fig. 5 ist eine grafische Wiedergabe der charakteristischen Kurve s der Stärke des Empfangssignals des Standes der Technik a) und des Ausführungsbeispieles b) gemäß der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Anordnung eines Ausführungsbeispiels einer Positionsermittlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig. 1 bilden die Schleifenwicklungen 1 und 2 eine der Antennen, die die Weite "b" aufweisen, welche die gleiche ist wie die Weite "d" der Schleifenwicklungen des oben genannten und in Fig. 2 gezeigten Beispiels des Standes der Technik, aber ein Layout-Intervall "a'" zwischen benachbarten Schleifenwicklungen ist weiter ausgedehnt als das entsprechende Layout- Intervall "a'" des in Fig. 2 gezeigten Standes der Technik. Nun voraussetzend, dass die Weite "b" der Schleifenwicklungen gleich 1 ist, ist das Layout-Intervall "a'" des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung gleich 2/5 davon, wie in Fig. 1 gezeigt, während das Layout-Intervall "a" des Standes der Technik, wie in Fig. 2 gezeigt, 2/9 beträgt. Dies bedeutet, das Layout- Intervall "a'" des bevorzugten Ausführungsbeispiels ist weniger als das Zweifache des Intervalls "a" des Standes der Technik. Außerdem ist die Anzahl an Überlappungen auf 3 verringert (X1, X2 und X3), verglichen mit der Anzahl von 5 Überlappungen im Stand der Technik. Diese drei gefalteten Bereiche der Antenne sind über ein einzelnes Layout-Intervall der Antenne der anderen Achse angeordnet. Da das Layout-Intervall der Antenne der anderen Achse dasselbe "a'" ist, welches größer ist als das des Standes der Technik, ist das Gebiet selbst, auf welchem die gefalteten Bereiche angeordnet sind, größer ausgeführt. Daher ist in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 1 gezeigt, die Anzahl an Windungen auf 4 vergrößert. In diesem Fall sind 3 · 4 Verdrahtungen, das bedeutet 12 Verdrahtungen, in dem Bereich erforderlich, wo die laufende Anzahl von Schleifenwicklungen am meist höchsten überlappt (die entsprechenden Bereiche sind durch die Numerierungen 120 und 130, wie in Fig. 1 gezeigt, bezeichnet), aber diese Bereiche führen nicht zu einem Problem, da das Gebiet selbst, auf welchem die gefalteten Bereiche lokalisiert sind, entsprechend groß ausgeführt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Vergrößerung der maximal zulässigen Anzahl von Windungen der Antenne leicht von 2, nach dem Stand der Technik, auf 4 erreicht werden, das bedeutet das zweifache.
Die Beschreibung erfolgt nun mit Bezug auf ein Abtastverfahren der Antennen während einer Sende- und Aufnahmeperiode gemäß der vorliegenden Erfindung, welche es dem Layout-Intervall gestattet, sich gegenüber dem des konventionellen Verfahrens auszudehnen. Fig. 4 zeigt illustrative Ansichten von Abtastverfahren von Antennen eines Beispiels des Standes der Technik (Fig. 4a) und des Ausführungsbeispiels (Fig. 4b) der vorliegenden Erfindung. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird eine Gruppe von Antennen, die eine Anzahl von Antennen umfasst, nur mit 3 Antennen A, B und C gezeigt. Gewöhnlich wird, wie in Fig. 4a gezeigt, die Antenne A ausgewählt, um in einen Sendestatus gesetzt und dann in einen Aufnahmestatus geschaltet zu werden. Eine erwidernde elektromagnetische Welle wird produziert, verursacht durch einen elektromagnetischen Wechselwirkungseffekt zwischen der gesendeten elektromagnetischen Welle und einem Resonanzschaltkreis, der innerhalb des Positionsanzeigers positioniert ist. (1) Die erwidernde elektromagnetische Welle wird mit der gleichen Antenne A empfangen, welche ein empfangenes Signal an einen Diskriminatorschaltkreis 104a mittels eines Empfangsschaltkreises 103b sendet. (2) Als nächstes auf ähnliche Weise wird eine Antenne B ausgewählt, welche ein empfangenes Signal erhält und dies an den Diskriminatorschaltkreis 104a schickt. (3) Wieder auf ähnliche Weise wird eine Antenne C ausgewählt, welche ein Empfangssignal erhält an den Diskriminatorschaltkreis 104a. Auf diese Weise werden im Stand der Technik das Senden und die Aufnahme mit einer solchen gepaarten Operation für die ausgewählte Antenne ausgeführt. Die charakteristische Kurve der Stärke des Empfangssignals, das beim Abtasten der Antennen nach dem Verfahren des Standes der Technik erhalten wird, ist in Fig. 5 durch eine gestrichelte Kurve a) dargestellt.
Währenddessen wird bei der Operation gemäß dem in Bezug genommenen Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Abtastung von Antennen der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 4b gezeigt, (1) eine Antenne B ausgewählt, welche als die zu dem Positionsanzeiger am nächsten liegende Antenne vorausgesagt ist und welche zum Senden in einen Sendestatus gesetzt wird. Eine erwidernde elektromagnetische Welle wird durch einen elektromagnetischen Wechselwirkungseffekt zwischen der gesendeten elektromagnetischen Welle und dem Resonanzschaltkreis, der innerhalb des Positionsanzeigers lokalisiert ist, produziert. Zuerst wird die Antenne A ausgewählt, um in den Empfangsstatus gesetzt zu werden, und führt die Empfangsoperation aus und schickt ein empfangenes Signal mittels des Empfangsschaltkreises 103b an den Diskriminatorschaltkreis 104b. (2) Als nächstes wird die Antenne B wieder in den Sendestatus gesetzt und führt Sendeoperationen aus. Dann wird die Antenne B ausgewählt, um in den Aufnahmestatus gesetzt zu werden und führt die Empfangsoperation aus, und das empfangene Signal wird mittels des Empfangsschaltkreises 103b an den Diskriminatorschaltkreis 104b geschickt.
(3) Weiterhin wird die Antenne B wieder in den Sendestatus gesetzt und führt Sendebetrieb aus. Dann wird die Antenne C ausgewählt, um in den Empfangsstatus gesetzt zu werden und das empfangene Signal wird an den Diskriminatorschaltkreis 104b geschickt. So wird gemäß dem Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Antennenabtasten nach der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 4b gezeigt, eine Mehrzahl von Gruppen von Antennen nur während der Empfangsoperation abgetastet, und die Sendeoperation wird immer mittels der Antenne B ausgeführt, welche als die zu dem Positionsanzeiger am nächsten befindliche Antenne vorausgesagt ist. Die charakteristische Kurve der Stärke des Empfangssignals, welches beim Abtasten der Antennen gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erhalten wird, ist in Fig. 5 durch eine durchgezogene Kurvenlinie b) dargestellt.
Wie oben erwähnt, ist Fig. 5 eine grafische Wiedergabe der charakteristischen Kurven der Stärke von Empfangssignalen, die beim Abtasten der Antennen erhalten werden, wobei die Kurve a) eine Verteilung der Stärke des Signals gemäß dem Verfahren zum Antennenabtasten nach dem Stand der Technik zeigt und die Kurve b) eine Verteilung der Stärke des Signals gemäß dem Verfahren zum Antennenabtasten der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Abszisse zeigt eine relative Antennenposition, und das Zentrum (0) der Koordinate ist dort gewählt, wo die maximale Signalstärke erscheint. Es ist zu erkennen, dass die Verteilungskurve b) der vorliegenden Erfindung eine breite Stärkenverteilung verglichen mit der Kurve a) des Standes der Technik aufweist, d. h. sie weist das Gebiet der Antennenposition mit derselben Signalstärke in einem breiteren Gebiet als das nach dem Stand der Technik auf. Dies bedeutet auch, dass sie eine Ermittlung mit derselben Genauigkeit wie im Stand der Technik sicherstellt, sogar obwohl das Antennenlayout-Intervall zwischen den Antennen stärker vergrößert ist als das des Standes der Technik. Als Ergebnis dessen ist mit der vorliegenden Erfindung eine Vergrößerung des Layout-Intervalls zwischen den Antennen erreicht.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Mehrzahl an Gruppen von Antennen während des Sendens sequentiell abgetastet, und die Aufnahme kann immer mit der Antenne ausgeführt werden, die als die zu dem Positionsanzeiger am nächsten befindliche Antenne vorausgesagt ist. Dies bedeutet mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben, dass zuerst das Senden mittels der Antenne A ausgeführt wird und die Aufnahme mittels der Antenne B ausgeführt wird. Als nächstes wird das Senden mittels der Antenne B ausgeführt, und die Aufnahme wird mittels der Antenne B ausgeführt. Weiterhin wird das Senden mit der Antenne C ausgeführt, und die Aufnahme wird mittels der Antenne B ausgeführt.
Gemäß eines jeden der oben erwähnten Ausführungsbeispiele sollte beim Ermitteln der Koordinate hinsichtlich der abzutastenden Gruppen der Antennen das Abtasten von jeder der Gruppen von Antennen, die in die Richtung der Achse der zu ermittelnden Koordinate angeordnet sind, erfolgen, während hinsichtlich der einzelnen Antenne, welche als die zu dem Positionsanzeiger am nächsten liegende Antenne vorausgesagt ist, das Abtasten nicht immer zu den Gruppen von Antennen, die in die Richtung der Achse der Koordinate angeordnet sind, erfolgen braucht. Zum Beispiel sollten bei der Ermittlung der X- Koordinate in dem Fall, bei dem ein Verfahren angewendet wird, bei dem eine einzelne Sendeantenne festgelegt ist und die Empfangsantennen abgetastet werden, die abzutastenden Antennen entlang der Richtung der X-Achse angeordnet sein. Die einzelne festzulegende Sendeantenne muss nicht aus den Gruppen der in X-Achse angeordneten Antennen ausgewählt werden, sondern sie kann aus den Gruppen von Antennen ausgewählt werden, die in Y-Achse angeordnet sind. Sogar dann, wenn eine Antenne, welche zu einer anderen Achse gehört, als festgelegte Antenne auszuwählen ist, muss sie die zu dem Positionsanzeiger am nächsten liegende Antenne sein.
Zur Verwirklichung des Verfahrens des Antennenabtastens gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechen die Vorrichtungsbereiche, die den Sende-/ Empfangsumschaltschaltkreis, der dem Abtasten zugeordnet ist, den Kontrollschaltkreis und dergleichen enthalten, dem Verfahren der vorliegenden Erfindung. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, wie oben beschrieben, die Anzahl der Antennen vermindert werden, so dass diese Schaltkreise vereinfacht werden können.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein neues Abtastverfahren eingeführt zum Senden und Aufnehmen von Gruppen von Antennen der Positionsermittlungsvorrichtung, wodurch dem Layout-Intervall der Antennen ermöglicht wird, ausgedehnt zu werden, und der Anzahl von Antennen, vermindert zu werden.
Dadurch kann die Anzahl von Schaltkreisen zum Schalten der Antennen und die Einheiten hinsichtlich dieser Schaltkreise, wie der Kontrollschaltkreis, vereinfacht und verringert werden.
Das Layout-Intervall zwischen den Antennen kann ausgedehnt werden, um eine vergrößerte Anzahl von Windungen von jeder Antenne zu ermöglichen. Dadurch kann das S/N der Vorrichtung beträchtlich verbessert werden, so dass die Einheiten, wie der Empfangsschaltkreis, ein Signalverarbeitungsschaltkreis und dergleichen, signifikant vereinfacht werden. Die Kombination mit einem Flüssigkristalldisplay kann eher unter Verwendung der vorliegenden Erfindung erreicht werden als derjenigen des Standes der Technik, da die Ermittlungsleistungsfähigkeit beträchtlich verbessert worden ist.

Claims

1. Positionsermittlungsvorrichtung, umfassend einen Resonanzschaltkreis und einen drahtlosen Positionsanzeiger, in welchem zumindest ein Schalter montiert ist, wobei die Positionsermittlungsvorrichtung beinhaltet:

Eine Mehrzahl von Antennen (A, B, C), die parallel in einer Richtung der Positionsermittlung in einem vorbestimmten Intervall und einander teilweise überlappend angeordnet sind;

einen Sendeschaltkreis (102a, 102b) zum Senden einer elektromagnetischen Welle, welche eine Frequenz nahe der Resonanzfrequenz des innerhalb des Positionsanzeigers lokalisierten Resonanzkreises aufweist, mittels einer der Antennen (A, B, C);

einen Empfangsschaltkreis (103a, 103b) zum Empfang einer erwidernden elektromagnetischen Welle, welche durch einen elektromagnetischen Wechselwirkungseffekt zwischen der elektromagnetischen Welle und dem Resonanzkreis erzeugt ist, mittels der einen der Antennen (A, B, C);

einen Auswahlschaltkreis (105a, 105b) zur Auswahl einer der Antennen (A, B, C);

einen Sende- und Empfangsumschaltschaltkreis (106a, 106b) zum Verbinden der ausgewählten Antenne (A, B, C) mit entweder dem Sendeschaltkreis (102a, 102b) oder dem Empfangsschaltkreis (103a, 103b);

einen Verbindungskontrollschaltkreis (101a, 101b) zum Kontrollieren von Operationen des Auswahlschaltkreises (105a, 105b) und des Sende- und Empfangsumschaltschaltkreises (106a, 106b); und

einen Diskriminatorschaltkreis (104a, 104b) zum Diskriminieren der Position des Positionsanzeigers und des Status des Schalters, basierend auf den Charakteristiken und dem Verteilungsstatus eines durch den Empfangsschaltkreis (103a, 103b) empfangenen Signals, und zum Senden von von dem Signal abgeleiteter Information an eine zugeordnete höhere Informationsverarbeitungsvorrichtung; dadurch gekennzeichnet, dass

der Verbindungskontrollschaltkreis (101a, 101b) eine Antenne (A, B, C) auswählt, die als die während der Sendeoperation des Anzeigers zu dem Positionsanzeiger am nächsten befindliche Antenne (A, B, C) vorhergesagt ist, und so kontrolliert, dass jede der Antennen (A, B, C) sequentiell ausgewählt wird, um zur Aufnahme während der Empfangsoperation abgetastet zu werden.

2. Positionsermittlungsvorrichtung, umfassend einen Resonanzschaltkreis und einen drahtlosen Positionsanzeiger, in welchem zumindest ein Schalter montiert ist, wobei die Positionsermittlungsvorrichtung beinhaltet:

einen Auswahlschaltkreis (105a, 105b) zur Auswahl einer der Antennen (ABC);

der Verbindungskontrollschaltkreis (101a, 101b) so kontrolliert, dass jede der Antennen (A, B, C) sequentiell ausgewählt wird, um zum Senden während der Sendeoperation des Positionsanzeigers abgetastet zu werden und eine Antenne auswählt, die als die während der Empfangsoperation zu dem Positionsanzeiger am nächsten befindliche Antenne (A, B, C) vorhergesagt ist.

3. Positionsermittlungsvorrichtung wie in Anspruch 1 oder 2 beansprucht, wobei jede der Antennen (A, B, C) mit Schleifenwicklungen (X1, X2, ..., Y1, Y2, ....) gebildet ist deren Anzahl von, Windungen gleich oder größer ist als drei.

4. Positionsermittlungsvorrichtung wie in Anspruch 1, 2 oder 3 beansprucht, wobei die Antennen (A, B, C) in zwei Gruppen von Antennen (A, B, C) angeordnet und orthogonal zueinander eingerichtet sind; wobei jede der Gruppen von Antennen (A, B, C) mit Mustern auf einer jeweiligen Lage einer doppellagigen gedruckten Schaltung gebildet ist und gefaltete Bereiche (1, 2) der Muster der Schleifenwicklungen (X1, X2, ....; Y1, Y2, ....) eine Gruppe der Antennen (A, B, C) bilden, die innerhalb der Muster von Schleifenwicklungen (X1, X2, .....; Y1, Y2, ......), die die anderen Guppen der Antennen (A, B, C) bilden, eingerichtet sind.

5. Verfahren zur Positionsermittlung unter Verwendung eines Resonanzkreises und eines kabellosen Positionsanzeigers, in welchem zumindest ein Schalter montiert ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

Anordnen einer Mehrzahl von Antennen (A, B, C) parallel in einer Richtung der Positionsermittlung in einem vorbestimmten Intervall und einander teilweise überlappend;

Senden einer elektromagnetischen Welle, welche eine Frequenz nahe der Resonanzfrequenz des innerhalb des Positionsanzeigers lokalisierten Resonanzkreises aufweist, mittels einer der Antennen (A, B, C);

Empfangen einer erwidernden elektromagnetische Welle, welche durch einen elektromagnetischen Wechselwirkungseffekt zwischen der elektromagnetischen Welle und dem Resonanzkreis erzeugt wird, mittels der einen der Antennen (A, B, C);

Auswählen einer der Antennen (A, B, C);

Verbinden der ausgewählten Antenne (A, B, C) mit entweder dem Sendeschaltkreis (102a, 102b) oder dem Empfangsschaltkreis (103a, 103b), um auf Sende- oder Empfangsoperation zu schalten;

Kontrolloperation des Auswählens und der Sende- und Empfangsoperation; und

Diskriminieren der Position des Positionsanzeigers und des Status des Schalters, basierend auf den Charakteristiken und dem Verteilungsstatus eines empfangenen Signals und Senden von von dem Signal abgeleiteter Information an eine zugeordnete, höhere Informationsverarbeitungsvorrichtung,

dadurch gekennzeichnet, dass

bei dem Kontrollschritt eine Antenne (A, B, C), die als die während der Sendeoperation des Anzeigers zu dem Positionsanzeiger am nächsten befindliche Antenne (A, B, C) vorhergesagt ist, ausgewählt wird und dass die Kontrolle, so erfolgt, dass jede der Antennen(A, B, C) sequentiell ausgewählt wird, um zur Aufnahme während der Empfangsoperation abgetastet zu werden.

6. Verfahren zur Positionsermittlung unter Verwendung eines Resonanzkreises und eines kabellosen Positionsanzeigers, in welchem zumindest ein Schalter montiert ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

Senden einer elektromagnetischen Welle, welche eine Frequenz nahe der Resonanzfrequenz des innerhalb des Positionsanzeigers lokalisierten Resonanzkreises aufweist mittels einer der Antennen (A, B, C);

Empfangen einer erwidernden elektromagnetischen Welle, welche durch einen elektromagnetischen Wechselwirkungseffekt zwischen der elektromagnetischen Welle und dem Resonanzkreis erzeugt wird, mittels der einen der Antennen (A, B, C);

Auswählen einer der Antennen (A, B, C);

Kontrolloperation des Auswählens und der Sende- und Empfangsoperation; und

Diskriminieren der Position des Positionsanzeigers und des Status des Schalters, basierend auf den Charakteristiken und, dem Verteilungsstatus eines empfangenen Signals und Senden von von dem Signal abgeleiteter Information an eine zugeordnete, höhere Informationsverarbeitungsvorrichtung,

dadurch gekennzeichnet,

dass bei dem Kontrollschritt jede der Antennen (A, B, C) sequentiell ausgewählt wird, um zum Senden während der Sendeoperation abgetastet zu werden, und eine Antenne (A, B, C), die als die während der Empfangsoperation des Anzeigers zu dem Positionsanzeiger am nächsten befindliche Antenne (A, B, C) vorhergesagt ist, ausgewählt wird.