JP4255717B2 - 位置検出方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁誘導または電磁結合を利用した位置指示器による指示位置の検出方法及びその装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この出願に先立ち、出願人は特願昭61−213970号(特開昭63−70326号公報参照)(以下、先願1と称す。)において、多数のループコイルを位置検出方向に並設してなるセンス部と共振回路を有する位置指示器との間で交番磁界をやりとりすることにより、該位置指示器による指示位置の座標値を求める位置検出装置を提案した。
【0003】
前記先願1の内容を簡単に説明すると、多数のループコイルより一のループコイルを選択し、これに所定の周波数の交流信号を供給して交番磁界を送信させ、該交番磁界を位置指示器に設けた共振回路に受信させる。この際、該交番磁界によるエネルギーを受けた共振回路から発生される交番磁界を前記一のループコイルに受信させ、誘導電圧を発生させる。これを多数のループコイルについて順次、走査・選択して繰返し、各ループコイルに発生した誘導電圧の大きさに基づいて共振回路の位置、即ち指示位置の座標値を求める如くなしたものである。
【0004】
図1は前記先願の位置検出装置における動作波形の一例を示すもので、図中、T1 ,T2 ,……T6 は交番磁界の送信期間、R1 ,R2 ,……R6 は交番磁界の受信期間、(イ) はセンス部側の送信交番磁界、(ロ) ,(ロ)'は共振回路内の誘導電圧、(ハ) ,(ハ)'はセンス部側の受信信号、(ニ) ,(ニ)'は前記受信信号を整流し高周波成分を取り除いた信号(以下、受信誘導電圧と称す。)である。
【0005】
ここでは、送信期間T1 及び受信期間R1 に一のループコイルを選択し、送信期間T2 及び受信期間R2 に該一のループコイルに隣接するループコイルを選択し、以下、同様に隣接するループコイルを一方向に順次走査・選択した場合であって、特に送信期間T3 及び受信期間R3 に選択したループコイルの真上に位置指示器、即ち共振回路が存在する場合の例を示している。
【0006】
ところで、一の送信期間中に一のループコイルから送信される交番磁界によって共振回路内に発生した誘導電圧は、送信交番磁界が停止する受信期間中に徐々に減少するが、次の送信期間に次のループコイルから交番磁界が送信されるまでに全てが消滅するわけではなく、該次のループコイルによる交番磁界の送受信に影響を及ぼす。
【0007】
即ち、送信交番磁界の周波数と共振回路の共振周波数とが一致している場合、図1中の(ロ) ,(ハ) に示すように、共振回路内の残留誘導電圧と次の送信期間における送信交番磁界との位相がほぼ一致し、これらは互いに相加されることになるため、各受信期間R1 ,R2 ,……R6 に対応して得られる受信誘導電圧(ニ) のレベルV1 ,V2 ,……V6 は、全体的にループコイルの走査・選択の進行方向寄り(図1では右側)のレベルが前記影響がない場合に比べて大きくなる。
【0008】
また、指示位置の座標値以外の情報を入力するため、共振回路を構成するコイル及びコンデンサに他のコンデンサをスイッチ等の操作に応じて接続して共振回路における共振周波数を変化させた場合、図1中の(ロ)',(ハ)'に示すように、受信期間中の共振回路内の誘導電圧の位相がずれる(ここでは遅れる)ため、共振回路内の残留誘導電圧と次の送信期間における送信交番磁界との位相は必ずしも一致せず、これらは互いに相殺し合うこともある。その結果、各受信期間R1 ,R2 ,……R6 に対応して得られる受信誘導電圧(ニ)'のレベルV1',V2',……V6'は、前記位相のずれの量(位相角の変化量)に応じて様々な変化を示すことになる。
【0009】
位置指示器による指示位置の座標値は、通常、最もレベルの大きな受信誘導電圧を含む2〜4個の受信誘導電圧のレベルを所定の式に代入して演算処理することにより求められるため、前述した共振回路内の残留誘導電圧による受信誘導電圧のレベルの変化は指示位置の座標値に誤差をもたらすことになる。
【0010】
そこで、出願人は特願平6−175794号(特開平8−44480号公報参照)(以下、先願2と称す。)において、ループコイルを順次走査・選択して誘導電圧を検出する動作を、走査・選択方向を入れ替えて少なくとも2回行い、この際、得られた走査・選択方向毎の少なくとも2つの誘導電圧に基づいて指示位置の座標値をそれぞれ算出し、これらを平均化することにより、前述した共振回路内の残留誘導電圧による誤差を相殺するようになした位置検出装置を提案した。
【0011】
さらに、出願人は前記先願2において、位置指示器が位置検出方向の端付近にあり、ループコイルの走査・選択方向によっては前記演算処理に用いられる受信誘導電圧を発生するループコイル以前に選択可能なループコイルが存在しないような場合、即ち共振回路内の残留誘導電圧がない場合は、前記同様な理由によって、位置指示器が位置検出方向の端付近以外にある場合、即ちループコイルの走査・選択方向に拘わらず共振回路内の残留誘導電圧がある場合に比べて、該演算処理に用いられる受信誘導電圧のレベルが低くなり、これによって指示位置の座標値に誤差が生ずるという問題を指摘した。
【0012】
前述した位置指示器が位置検出方向の端付近にある場合の走査・選択方向による受信誘導電圧のレベルの差は、位置指示器の共振回路のQが高い場合、特に顕著に現れる。なぜなら、共振回路のQが高いと、ループコイルからの交番磁界によって共振回路内に誘起される誘導電圧の上昇が鈍くなり、この際、共振回路から発生する交番磁界も必然的に弱いものになるからである。
【0013】
この問題に対処するため、先願2では、端部のループコイルを選択する以前に最もレベルの大きな受信誘導電圧を検出した時のループコイルを中心として対称位置にあるループコイルを選択することにより、位置指示器が位置検出方向の端付近にあっても、選択可能なループコイルが存在する状態を擬似的に作り上げ、位置指示器が位置検出方向の端付近以外にある場合と同様な残留誘導電圧を生じせしめて誤差の少ない座標値を求めることを可能とした位置検出装置を提案した。
【0014】
【特許文献1】
特開昭63−70326号公報
【0015】
【特許文献2】
特開平8−44480号公報
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した先願2では、本来、存在しないループコイルの代わりに選択すべきループコイルを、最もレベルの大きな受信誘導電圧を検出した時のループコイルの位置に応じて切り替える必要があり、制御が複雑になるという問題があった。
【0017】
なお、前述した残留誘導電圧による座標値のずれの問題は、共振回路内の残留誘導電圧に限らず、受信信号の検出回路内における残留誘導電圧、例えば受信信号より高周波成分を除去するフィルタにおける残留誘導電圧によっても引き起こされる問題であるから、先願のような共振回路を有する位置指示器を用いた位置検出装置に限らず、多数のループコイルを走査・選択し、その時に検出される誘導電圧から指示位置の座標値を求めるタイプの全ての位置検出装置において共通に生じ得る問題である。
【0018】
本発明の目的は、座標検出範囲の周辺部においても座標値の誤差を生じることなく、ループコイルの切替制御が容易な位置検出方法及びその装置を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、位置検出方向に並設してなる多数のループコイルのうちの一のループコイルと少なくともコイルを有する位置指示器との間で電磁作用を及ぼし合わせて誘導電圧を検出し、これを前記多数のループコイルについて一のループコイルを順次走査・選択して繰り返し、この際、得られた最大の誘導電圧を含む必要な数の誘導電圧に基づいて前記位置指示器による指示位置の座標値を検出する位置検出方法において、一のループコイルを順次走査・選択する際、位置指示器が位置検出方向の一端付近にあって選択可能なループコイルの数が前記必要な数の誘導電圧を得るのに足りず、且つ、一端から他端に向けて走査・選択する時は一端のループコイルを該足りないループコイルの数を最大として少なくとも1回、重複して選択し、位置指示器が位置検出方向の他端付近にあって選択可能なループコイルの数が前記必要な数の誘導電圧を得るのに足りず、且つ、他端から一端に向けて走査・選択する時は他端のループコイルを該足りないループコイルの数を最大として少なくとも1回、重複して選択する位置検出方法及びその装置(請求項1及び7)を提案する。
【0020】
また、前記目的を達成するため、本発明では、位置検出方向に並設してなる多数のループコイルのうちの一のループコイルと少なくともコイルを有する位置指示器との間で電磁作用を及ぼし合わせて誘導電圧を検出するに際し、位置指示器の位置が不明の時は前記多数のループコイルについて一のループコイルを走査・選択して繰り返し、また、位置指示器の位置が既知の時は前記多数のループコイルのうち最大の誘導電圧を検出した時のループコイルを中心とする所定の数のループコイルについて一のループコイルを順次走査・選択して繰り返し、これを走査・選択方向を入れ替えて少なくとも2回行い、この際、得られた走査・選択方向毎の最大の誘導電圧を含む少なくとも2つの誘導電圧に基づいて前記位置指示器による指示位置の座標値をそれぞれ検出し、さらにこれらを平均化する位置検出方法において、前記所定の数のループコイルを順次走査・選択する際、位置指示器が位置検出方向の一端付近にあって選択可能なループコイルの数が前記所定の数に足りず、且つ、一端から他端に向けて走査・選択する時は一端のループコイルを該足りないループコイルの数を最大として少なくとも1回、重複して選択し、位置指示器が位置検出方向の他端付近にあって選択可能なループコイルの数が前記所定の数に足りず、且つ、他端から一端に向けて走査・選択する時は他端のループコイルを該足りないループコイルの数を最大として少なくとも1回、重複して選択する位置検出方法及びその装置(請求項2及び8)を提案する。
【0021】
本発明によれば、位置指示器が位置検出方向の端付近にある場合でも、座標値算出の演算処理に用いる誘導電圧を検出する時に選択すべきループコイル以前に選択可能なループコイルを疑似的に存在するようにでき、これによって位置指示器が位置検出方向の端付近以外にある場合と同様な残留誘導電圧を生じせしめることができ、誤差の少ない座標値を求めることが可能になるとともに、最もレベルの大きな受信誘導電圧を検出した時のループコイルの位置に応じて代わりに選択すべきループコイルを切り替える必要がなく、制御が容易となる。
【0022】
なお、ここで、一端もしくは他端のループコイルを重複して選択した際の誘導電圧のうち、本来の選択タイミング以外の時の誘導電圧は検出値より小さい値とすれば(請求項3及び9)、最大の誘導電圧が2つ以上検出されるようなことがなくなり、より正確な位置検出が可能となる。また、一端もしくは他端のループコイルを2回以上重複して選択した場合、これらの誘導電圧を平均化すれば(請求項4及び10)、ノイズの影響を減らすことができ、より正確な位置検出が可能となる。
【0023】
また、前記目的を達成するため、本発明では、位置検出方向に並設してなる多数のループコイルのうちの一のループコイルと少なくともコイルを有する位置指示器との間で電磁作用を及ぼし合わせて誘導電圧を検出し、これを前記多数のループコイルについて一のループコイルを順次走査・選択して繰り返し、この際、得られた最大の誘導電圧を含む必要な数の誘導電圧に基づいて前記位置指示器による指示位置の座標値を検出する位置検出方法において、一のループコイルを順次走査・選択する際、位置指示器が位置検出方向の一端付近にあって選択可能なループコイルの数が前記必要な数の誘導電圧を得るのに足りない時は他端から一端に向けてのみループコイルを走査・選択し、位置指示器が位置検出方向の他端付近にあって選択可能なループコイルの数が前記必要な数の誘導電圧を得るのに足りない時は一端から他端に向けてのみループコイルを走査・選択する位置検出方法及びその装置(請求項5及び11)を提案する。
【0024】
また、前記目的を達成するため、本発明では、位置検出方向に並設してなる多数のループコイルのうちの一のループコイルと少なくともコイルを有する位置指示器との間で電磁作用を及ぼし合わせて誘導電圧を検出するに際し、位置指示器の位置が不明の時は前記多数のループコイルについて一のループコイルを走査・選択して繰り返し、また、位置指示器の位置が既知の時は前記多数のループコイルのうち最大の誘導電圧を検出した時のループコイルを中心とする所定の数のループコイルについて一のループコイルを順次走査・選択して繰り返し、この際、得られた最大の誘導電圧を含む少なくとも2つの誘導電圧に基づいて前記位置指示器による指示位置の座標値を検出する位置検出方法において、前記所定の数のループコイルを順次走査・選択する際、位置指示器が位置検出方向の一端付近にあって選択可能なループコイルの数が前記所定の数に足りない時は他端から一端に向けてのみループコイルを走査・選択し、位置指示器が位置検出方向の他端付近にあって選択可能なループコイルの数が前記所定の数に足りない時は一端から他端に向けてのみループコイルを走査・選択する位置検出方法及びその装置(請求項6及び12)を提案する。
【0025】
本発明によれば、位置指示器が位置検出方向の端付近にある場合でも、座標値算出の演算処理に用いる誘導電圧を検出する時に選択すべきループコイル以前に選択可能なループコイルが常に存在するようになり、これによって位置指示器が位置検出方向の端付近以外にある場合と同様な残留誘導電圧を生じせしめることができ、誤差の少ない座標値を求めることが可能となるとともに、最もレベルの大きな受信誘導電圧を検出した時のループコイルの位置に応じて代わりに選択すべきループコイルを切り替える必要がなく、制御が容易となる。
【0026】
【発明の実施の形態】
図2は本発明の第1の実施の形態のハードウェア構成を示すもので、基本的に前述した先願1のものと同一であるが、先願2と同様、これを簡略化した形で示す。図中、1は位置指示器、2はセンス部、3は選択回路、4は送受切替回路、5は発振器、6はレベル検出回路、7は位相検出回路、8は処理装置である。
【0027】
位置指示器1は、コイル、コンデンサ及びスイッチを含み、スイッチをオフとした状態では所定の周波数f0 を共振周波数とし、また、スイッチをオンとした状態では該周波数f0 よりわずかに低い周波数、例えばf1 を共振周波数とする共振回路を内蔵してなるものである。
【0028】
センス部2は、位置検出方向(ここではX軸方向)に並設された多数、例えば48本のループコイルC0,C1,C2,……C47からなっている。選択回路3はセンス部2の48本のループコイルより一のループコイルを選択するものであり、処理装置8からの選択情報に基づいて動作する。送受切替回路4は前記選択された一のループコイルを発振器5とレベル検出回路6及び位相検出回路7とに交互に接続するものであり、処理装置8からの切替信号に基づいて動作する。
【0029】
発振器5は前記所定の周波数f0 の基準クロックを発生し、これを位相検出回路7、処理装置8並びに図示しない低域フィルタ及び電流ドライバを介して送受切替回路4へ供給する。レベル検出回路6は検波器及び前記周波数f0 より十分遮断周波数の低い低域フィルタよりなり、図示しない増幅器により増幅された受信信号中の周波数f0 成分のエネルギーに応じたレベルを有する直流信号を出力する。位相検出回路7は位相検波器及び前記周波数f0 より十分遮断周波数の低い低域フィルタよりなり、図示しない増幅器により増幅された受信信号と前記基準クロックとの位相差に応じたレベルを有する直流信号を出力する。
【0030】
処理装置8は周知のマイクロプロセッサ等より構成され、前記周波数f0 の基準クロックより送受切替信号を作成して送受切替回路4に供給するとともに、選択回路3を制御してセンス部2のループコイルを切替え、また、レベル検出回路6の出力レベルをアナログ/ディジタル(A/D)変換し、所定の演算処理を実行して位置指示器1による指示位置の座標値を求め、さらにまた、位相検出回路7の出力レベルをアナログ/ディジタル(A/D)変換し、位置指示器1におけるスイッチの状態を検出する。
【0031】
図3は第1の実施の形態における処理の流れ図であり、以下、これに従って動作を説明する。
【0032】
まず、処理装置8は選択回路3にセンス部2のうちのループコイルC0を選択する情報を送出するとともに、送受切替回路4に送信側を選択する信号を送出し、前記ループコイルC0に発振器5の基準クロックに基づく周波数f0 の正弦波信号を供給して周波数f0 の交番磁界を発生させる。この時、センス部2上に位置指示器1が載置されていると前記交番磁界はその共振回路を励振し、これに周波数f0 の誘導電圧を発生させる。
【0033】
処理装置8は送受切替回路4に送信側を選択する信号を一定時間送出すると、受信側を選択する信号を送出し、ループコイルC0より発生する交番磁界を消滅させる。この際、位置指示器1の共振回路に発生した誘導電圧はその損失に応じて徐々に減衰するとともに周波数f0 の交番磁界を発信するが、該交番磁界は前述したループコイルC0を逆に励振し、誘導電圧を発生させる。
【0034】
処理装置8は送受切替回路4に受信側を選択する信号を一定時間送出すると、再び送信側を選択する信号を送出し、以下、前記同様な交番磁界の送受信をループコイルC0について複数回、例えば合計4回繰返させる。次に、処理装置8は選択回路3に送出する情報を変更して選択するループコイルをC1に切替え、前記同様の交番磁界の送受信を行い、以下、センス部2のループコイルC2〜C47を順次走査・選択して前記同様の交番磁界の送受信を行う(ステップs1)。
【0035】
なお、この際、センス部2のループコイルC0〜C47の全てを選択することなく、1つ置き、2つ置き、というように適当に間引いて選択しても良い。
【0036】
前述した4回の受信期間中にセンス部2のループコイルに発生した誘導電圧はレベル検出回路6の帯域フィルタで平均化され、さらに検波されて直流信号に変換され処理装置8に送出される。前記直流信号のレベルは位置指示器1とループコイルとの間の距離に依存した値となるから、処理装置8はその最大値が予め設定した所定の閾値以上か否かを判別することにより位置指示器1がセンス部2の有効読取り高さ内にあるか否かを判定する(ステップs2)。
【0037】
処理装置8は前記高さ内に位置指示器1があると判定した場合、前記得られた各ループコイル毎の信号より最大値が得られたループコイル(以下、ピークコイルと称す。また、図面中ではPCとも記す。)を抽出する(ステップs3)。なお、前記高さ内に位置指示器1がないと判定された場合には前記ステップs1,s2の処理を繰返す。
【0038】
この際、抽出したピークコイル(の位置)が、該ピークコイルを中心とする所定の数、ここでは7つのループコイルについて番号の小さい方から大きい方へ順次走査・選択して交番磁界の送受信を行う動作(順方向セクタスキャン)と、7つのループコイルについて番号の大きい方から小さい方へ順次走査・選択して交番磁界の送受信を行う動作(逆方向セクタスキャン)との両方において、選択可能なループコイルの数が前記7以上となるものかどうか、即ちピークコイルがループコイルC2以下(C3より番号が小さい)もしくはループコイルC45以上(C44より番号が大きい)かを調べる(ステップs4,s5)。
【0039】
ここで、ピークコイルがループコイルC2以下でも、ループコイルC45以上でもない場合は、ピークコイルを中心とする7つのループコイルについて、通常の順方向及び逆方向のセクタスキャンを実行する(ステップs6,s7)。
【0040】
図4はピークコイルがC3の場合にステップs6,s7の処理によって得られる誘導電圧の一例を示すものである。なお、図中、横軸のC0,C1,C2……はループコイルの選択タイミングを表しており、また、e0,e1,e2……は各選択タイミングにおいて得られる誘導電圧のレベルを表している。
【0041】
一方、ピークコイルがループコイルC2以下の場合は、順方向セクタスキャン及び逆方向セクタスキャンの際に選択可能なループコイルの数が6以下となるため、まず、不足するループコイルの数の分、ループコイルC0を重複して(C2の場合は計2回、C1の場合は計3回、C0の場合は計4回)選択する順方向セクタスキャンを行う(ステップs8)。
【0042】
ところで、不足するループコイルの代わりにループコイルC0を選択した時に検出される誘導電圧のレベルは、当初、共振回路内に前述した残留誘導電圧がないことに起因して本来のループコイルC0選択時のレベルより低めになる。しかし、ピークコイルがループコイルC0やC1である場合のように不足するループコイルの代わりに重複して選択する回数が多い場合、共振回路内に残留する誘導電圧によって本来のループコイルC0選択時のレベルと等しくなる。また、このレベルの差は共振回路のQによっても異なり、即ちQが低いとその差が小さくなり、さらにまた、位置指示器がセンス部の上方に離れている場合もその差はほとんどなくなる。
【0043】
この際、特にピークコイルがループコイルC0であると、誘導電圧の最大値が2つ以上得られることになり、後述する座標計算用信号の抽出及び以後のピークコイルの抽出に支障が生じる。そこで、不足するループコイルの代わりにループコイルC0を選択した時に検出された誘導電圧のレベルをより小さい値に修正、例えば1/2に修正する(ステップs9)。その後、通常の逆方向セクタスキャン(但し、ループコイルが不足する分については交番磁界の送受信を行わない。)を行う(ステップs10)。
【0044】
図5はピークコイルがC0の場合にステップs8〜s10の処理によって得られる誘導電圧の一例を示すものである。図中、C0',C0'',C0'''はループコイルC0を不足するループコイルの代わりに重複選択しているタイミングを表している。また、実線は実測値を表しているが、重複選択時のレベルは一点鎖線で示すように修正される(e0',e0'',e0''')。
【0045】
図6はピークコイルがC0の場合に通常の、即ち重複選択をしない順方向及び逆方向セクタスキャンを行った時の誘導電圧の一例を示すものである。この場合、ループコイルC0の選択タイミング(本来の選択タイミング)時点において共振回路内に残留誘導電圧がないため、誘導電圧e0のレベルが本来のレベルより低くなる。
【0046】
また一方、ピークコイルがループコイルC45以上の場合は、順方向セクタスキャン及び逆方向セクタスキャンの際に選択可能なループコイルの数が6以下となるため、通常の順方向セクタスキャン(但し、ループコイルが不足する分については交番磁界の送受信を行わない。)を行った(ステップs11)後、不足するループコイルの数の分、ループコイルC47を重複して(C45の場合は計2回、C46の場合は計3回、C47の場合は計4回)選択する逆方向セクタスキャンを行い(ステップs12)、さらに前記同様、不足するループコイルの代わりにループコイルC47を選択した時に検出された誘導電圧のレベルをより小さい値に修正、例えば1/2に修正する(ステップs13)。
【0047】
前述した順方向及び逆方向のセクタスキャンが終了すると、処理装置8はこの際、レベル検出回路6より得られた誘導電圧より、順方向及び逆方向のセクタスキャン毎にレベルの大きい順に複数、例えば3つの誘導電圧(図4の例ではe2,e3,e4)をそれぞれ抽出し(ステップs14)、これらの信号に基づいて先願1で述べているような周知の座標計算を実行し、位置指示器1による指示位置の座標値をループコイルの走査・選択方向別に求め、さらにこれらを平均化(ステップs15)して、先願2で述べたように、共振回路内の残留誘導電圧による誤差を相殺する。
【0048】
なお、前述した共振回路における共振周波数の変化は位相検出回路7により位相の変化を表す直流信号として出力され、これより処理装置8によって位置指示器1におけるスイッチの状態が識別される(ステップs16)。
【0049】
前記実施の形態では、重複選択した時の誘導電圧のレベルを実測値の1/2に修正したが、1/2に限られるものではない。
【0050】
また、実測値を修正する代わりに重複選択する際のループコイルより発生する交番磁界の強度を下げても良い。即ち、例えば図5のC0''',C0'',C0'の選択タイミングにおいてループコイルC0に流す電流値をそれぞれ本来の値の1/2,2/3,3/4程度に下げてやれば、ループコイルC0から発生する交番磁界の強度を、ループコイルC0以前に選択すべきループコイルが実際に存在する場合と同様なレベルとすることができ、これによって実測値そのものをループコイルC0における信号レベルe0より低くすることができる。なお、ループコイルC45を重複選択する場合も同様である。
【0051】
また、前記実施の形態では、ループコイルC0またはC45を、ピークコイルの位置に応じて、不足するループコイルの数に等しい回数だけ重複選択するようになしているが、不足するループコイルの数に拘わらず、1回のみ重複選択(計2回)するようになしても良い。
【0052】
図7は本発明の第2の実施の形態、ここでは位置指示器が位置検出方向の端付近にある場合は走査方向を限定することにより、選択すべきループコイル以前に選択可能なループコイルが常に存在するようになした形態における処理の流れ図であり、以下、これに従って動作を説明する。なお、ハードウェア構成は第1の実施の形態の場合と同一である。
【0053】
まず、第1の実施の形態の場合と同様に、処理装置8は選択回路3にセンス部2のループコイルC0〜C47を順次走査・選択させるとともに送受切替回路4に送信及び受信を切り替えさせることにより、位置指示器1との間で交番磁界の送受信を行わせ(ステップs1)、これによって所定の閾値以上の受信信号が得られた時(ステップs2)、各ループコイル毎の信号よりピークコイルを抽出する(ステップs3)。
【0054】
次に、第1の実施の形態の場合と同様に、ピークコイル(の位置)が順方向セクタスキャンと逆方向セクタスキャンとの両方において、選択可能なループコイルの数が所定の数、つまり7以上となるものかどうか、即ちピークコイルがループコイルC2以下もしくはループコイルC45以上かを調べる(ステップs4,s5)。
【0055】
この際、ピークコイルがループコイルC2以下でも、ループコイルC45以上でもない場合は、第1の実施の形態の場合と同様に、ピークコイルを中心とする7つのループコイルについて、通常の順方向及び逆方向のセクタスキャンを実行する(ステップs6,s7)。
【0056】
前述した順方向及び逆方向のセクタスキャンが終了すると、第1の実施の形態の場合と同様に、処理装置8はこの際、レベル検出回路6より得られた誘導電圧より、順方向及び逆方向のセクタスキャン毎にレベルの大きい順に複数、例えば3つの誘導電圧をそれぞれ抽出し(ステップs14)、これらの信号に基づいて先願1で述べているような周知の座標計算を実行し、位置指示器1による指示位置の座標値をループコイルの走査・選択方向別に求め、さらにこれらを平均化(ステップs15)して、先願2で述べたように、共振回路内の残留誘導電圧による誤差を相殺する。
【0057】
一方、ピークコイルがループコイルC2以下の場合は、順方向セクタスキャン及び逆方向セクタスキャンの際に選択可能なループコイルの数が6以下となるため、順方向セクタスキャンを行わず、通常の逆方向セクタスキャン(但し、ループコイルが不足する分については交番磁界の送受信を行わない。)のみを行う(ステップs10)。
【0058】
図8はピークコイルがC0の場合にステップs10の処理によって得られる誘導電圧の一例を示すものである。
【0059】
また一方、ピークコイルがループコイルC45以上の場合は、順方向セクタスキャン及び逆方向セクタスキャンの際に選択可能なループコイルの数が6以下となるため、逆方向セクタスキャンを行わず、通常の順方向セクタスキャン(但し、ループコイルが不足する分については交番磁界の送受信を行わない。)のみを行う(ステップs11)。
【0060】
図9はピークコイルがC0の場合にステップs11の処理によって得られる誘導電圧の一例を示すものである。
【0061】
前述した逆方向もしくは順方向のセクタスキャンが終了すると、処理装置8はこの際、レベル検出回路6より得られた誘導電圧より、レベルの大きい順に複数、例えば3つの誘導電圧をそれぞれ抽出し(ステップs21)、これらの信号に基づいて先願1で述べているような周知の座標計算を実行し、位置指示器1による指示位置の座標値を求める(ステップs22)。
【0062】
なお、前述した共振回路における共振周波数の変化は位相検出回路7により位相の変化を表す直流信号として出力され、これより処理装置8によって位置指示器1におけるスイッチの状態が識別される(ステップs16)点は、第1の実施の形態の場合と同様である。
【0063】
また、第1及び第2の実施の形態では、交番磁界の送信及び受信時とも、多数のループコイルを切り替えていくものとしたが、交番磁界の送信時には常に位置指示器に最も近いループコイルより交番磁界を送信するようになしても良い。
【0064】
図10は本発明の第3の実施の形態、ここでは共振回路を有せず、発振器及びこれを駆動する電源を有する位置指示器を用いた形態のハードウェア構成を示すもので、図中、第1の実施の形態と同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、2はセンス部、3は選択回路、6はレベル検出回路、10は位置指示器、21は周波数弁別回路、22は処理装置である。
【0065】
位置指示器10は、可変周波数発振器11、電源(電池)12、スイッチ13及びコイル14を含み、可変周波数発振器11が電池12から供給される電力で動作、即ちスイッチ13をオフとした状態では所定の周波数f0 の正弦波信号を発生し、また、スイッチ13をオンとした状態では該周波数f0 よりわずかに低い周波数f1 の正弦波信号を発生し、これらの信号に基づいてコイル14より交番磁界を発生させる如くなっている。
【0066】
周波数弁別回路21は、図示しない増幅器により増幅された受信信号の周波数が前記周波数f0 かf1 かを弁別し、これらを識別する信号を出力する。
【0067】
処理装置22は第1又は第2の実施の形態の場合と同様、周知のマイクロプロセッサ等より構成され、選択回路3を制御してセンス部2のループコイルを切替え、また、レベル検出回路6の出力レベルをアナログ/ディジタル(A/D)変換し、所定の演算処理を実行して位置指示器10による指示位置の座標値を求め、さらにまた、周波数弁別回路21からの出力信号に応じて位置指示器10におけるスイッチの状態を検出する。
【0068】
なお、本実施の形態における処理は、センス部2のループコイルに正弦波信号を供給して交番磁界を発生させる処理がない点を除いて、前述した第1又は第2の実施の形態の場合と同様に行うことができる。
【0069】
なお、これまでの説明では、一方向(X方向)の位置検出のみを行う例を示したが、センス部2と同様なセンス部をループコイルが互いに直交するように組合せ、選択回路3と同様な選択回路並びに適当なXY方向の切替回路を組合せることにより、2方向(XY方向)の位置検出が可能となることはいうまでもない。
【0070】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項1,2及び7,8によれば、位置指示器が位置検出方向の端付近にある場合でも、座標値算出の演算処理に用いる誘導電圧を検出する時に選択すべきループコイル以前に選択可能なループコイルを疑似的に存在するようにでき、これによって位置指示器が位置検出方向の端付近以外にある場合と同様な残留誘導電圧を生じせしめることができ、誤差の少ない座標値を求めることが可能になるとともに、最もレベルの大きな受信誘導電圧を検出した時のループコイルの位置に応じて代わりに選択すべきループコイルを切り替える必要がなく、制御が容易となる。
【0071】
また、本発明の請求項3及び9によれば、最大の誘導電圧が2つ以上検出されるようなことがなくなり、より正確な位置検出が可能となり、また、本発明の請求項4及び10によれば、ノイズの影響を減らすことができ、より正確な位置検出が可能となる。
【0072】
さらにまた、本発明の請求項5,6及び11,12によれば、位置指示器が位置検出方向の端付近にある場合でも、座標値算出の演算処理に用いる誘導電圧を検出する時に選択すべきループコイル以前に選択可能なループコイルが常に存在するようになり、これによって位置指示器が位置検出方向の端付近以外にある場合と同様な残留誘導電圧を生じせしめることができ、誤差の少ない座標値を求めることが可能となるとともに、最もレベルの大きな受信誘導電圧を検出した時のループコイルの位置に応じて代わりに選択すべきループコイルを切り替える必要がなく、制御が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の位置検出装置における動作波形の一例を示す波形図
【図2】本発明の第1の実施の形態を示すハードウェア構成図
【図3】本発明の第1の実施の形態のソフトウェア構成を示すフローチャート
【図4】順方向及び逆方向セクタスキャンにより得られた信号の一例を示す図
【図5】ピークコイルがループコイルC0の場合の図4と同様な図
【図6】ピークコイルがループコイルC0の場合に通常の順方向及び逆方向セクタスキャンを行った時の図4と同様な図
【図7】本発明の第2の実施の形態のソフトウェア構成を示すフローチャート
【図8】ピークコイルがループコイルC0の場合のセクタスキャンにより得られた信号の一例を示す図
【図9】ピークコイルがループコイルC47の場合の図8と同様な図
【図10】本発明の第3の実施の形態を示すハードウェア構成図
【符号の説明】
1,10…位置指示器、2…センス部、3…選択回路、4…送受切替回路、5…発振器、6…レベル検出回路、7…位相検出回路、8,22…処理装置、21…周波数弁別回路。
Claims (12)
- 位置検出方向に並設してなる多数のループコイルのうちの一のループコイルと少なくともコイルを有する位置指示器との間で電磁作用を及ぼし合わせて誘導電圧を検出し、これを前記多数のループコイルについて一のループコイルを順次走査・選択して繰り返し、この際、得られた最大の誘導電圧を含む必要な数の誘導電圧に基づいて前記位置指示器による指示位置の座標値を検出する位置検出方法において、
一のループコイルを順次走査・選択する際、位置指示器が位置検出方向の一端付近にあって選択可能なループコイルの数が前記必要な数の誘導電圧を得るのに足りず、且つ、一端から他端に向けて走査・選択する時は一端のループコイルを該足りないループコイルの数を最大として少なくとも1回、重複して選択し、位置指示器が位置検出方向の他端付近にあって選択可能なループコイルの数が前記必要な数の誘導電圧を得るのに足りず、且つ、他端から一端に向けて走査・選択する時は他端のループコイルを該足りないループコイルの数を最大として少なくとも1回、重複して選択する
ことを特徴とする位置検出方法。 - 位置検出方向に並設してなる多数のループコイルのうちの一のループコイルと少なくともコイルを有する位置指示器との間で電磁作用を及ぼし合わせて誘導電圧を検出するに際し、位置指示器の位置が不明の時は前記多数のループコイルについて一のループコイルを走査・選択して繰り返し、また、位置指示器の位置が既知の時は前記多数のループコイルのうち最大の誘導電圧を検出した時のループコイルを中心とする所定の数のループコイルについて一のループコイルを順次走査・選択して繰り返し、これを走査・選択方向を入れ替えて少なくとも2回行い、この際、得られた走査・選択方向毎の最大の誘導電圧を含む少なくとも2つの誘導電圧に基づいて前記位置指示器による指示位置の座標値をそれぞれ検出し、さらにこれらを平均化する位置検出方法において、
前記所定の数のループコイルを順次走査・選択する際、位置指示器が位置検出方向の一端付近にあって選択可能なループコイルの数が前記所定の数に足りず、且つ、一端から他端に向けて走査・選択する時は一端のループコイルを該足りないループコイルの数を最大として少なくとも1回、重複して選択し、位置指示器が位置検出方向の他端付近にあって選択可能なループコイルの数が前記所定の数に足りず、且つ、他端から一端に向けて走査・選択する時は他端のループコイルを該足りないループコイルの数を最大として少なくとも1回、重複して選択する
ことを特徴とする位置検出方法。 - 一端もしくは他端のループコイルを重複して選択した際の誘導電圧のうち、本来の選択タイミング以外の時の誘導電圧は検出値より小さい値とする
ことを特徴とする請求項1又は2記載の位置検出方法。 - 一端もしくは他端のループコイルを2回以上重複して選択した場合、これらの誘導電圧を平均化する
ことを特徴とする請求項1乃至3いずれか記載の位置検出方法。 - 位置検出方向に並設してなる多数のループコイルのうちの一のループコイルと少なくともコイルを有する位置指示器との間で電磁作用を及ぼし合わせて誘導電圧を検出し、これを前記多数のループコイルについて一のループコイルを順次走査・選択して繰り返し、この際、得られた最大の誘導電圧を含む必要な数の誘導電圧に基づいて前記位置指示器による指示位置の座標値を検出する位置検出方法において、
一のループコイルを順次走査・選択する際、位置指示器が位置検出方向の一端付近にあって選択可能なループコイルの数が前記必要な数の誘導電圧を得るのに足りない時は他端から一端に向けてのみループコイルを走査・選択し、位置指示器が位置検出方向の他端付近にあって選択可能なループコイルの数が前記必要な数の誘導電圧を得るのに足りない時は一端から他端に向けてのみループコイルを走査・選択する
ことを特徴とする位置検出方法。 - 位置検出方向に並設してなる多数のループコイルのうちの一のループコイルと少なくともコイルを有する位置指示器との間で電磁作用を及ぼし合わせて誘導電圧を検出するに際し、位置指示器の位置が不明の時は前記多数のループコイルについて一のループコイルを走査・選択して繰り返し、また、位置指示器の位置が既知の時は前記多数のループコイルのうち最大の誘導電圧を検出した時のループコイルを中心とする所定の数のループコイルについて一のループコイルを順次走査・選択して繰り返し、この際、得られた最大の誘導電圧を含む少なくとも2つの誘導電圧に基づいて前記位置指示器による指示位置の座標値を検出する位置検出方法において、
前記所定の数のループコイルを順次走査・選択する際、位置指示器が位置検出方向の一端付近にあって選択可能なループコイルの数が前記所定の数に足りない時は他端から一端に向けてのみループコイルを走査・選択し、位置指示器が位置検出方向の他端付近にあって選択可能なループコイルの数が前記所定の数に足りない時は一端から他端に向けてのみループコイルを走査・選択する
ことを特徴とする位置検出方法。 - 位置検出方向に並設してなる多数のループコイルのうちの一のループコイルと少なくともコイルを有する位置指示器との間で電磁作用を及ぼし合わせて誘導電圧を検出し、これを前記多数のループコイルについて一のループコイルを順次走査・選択して繰り返し、この際、得られた最大の誘導電圧を含む必要な数の誘導電圧に基づいて前記位置指示器による指示位置の座標値を検出する位置検出装置において、
一のループコイルを順次走査・選択する際、位置指示器が位置検出方向の一端付近にあって選択可能なループコイルの数が前記必要な数の誘導電圧を得るのに足りず、且つ、一端から他端に向けて走査・選択する時は一端のループコイルを該足りないループコイルの数を最大として少なくとも1回、重複して選択し、位置指示器が位置検出方向の他端付近にあって選択可能なループコイルの数が前記必要な数の誘導電圧を得るのに足りず、且つ、他端から一端に向けて走査・選択する時は他端のループコイルを該足りないループコイルの数を最大として少なくとも1回、重複して選択する選択手段を備えた
ことを特徴とする位置検出装置。 - 位置検出方向に並設してなる多数のループコイルのうちの一のループコイルと少なくともコイルを有する位置指示器との間で電磁作用を及ぼし合わせて誘導電圧を検出するに際し、位置指示器の位置が不明の時は前記多数のループコイルについて一のループコイルを走査・選択して繰り返し、また、位置指示器の位置が既知の時は前記多数のループコイルのうち最大の誘導電圧を検出した時のループコイルを中心とする所定の数のループコイルについて一のループコイルを順次走査・選択して繰り返し、これを走査・選択方向を入れ替えて少なくとも2回行い、この際、得られた走査・選択方向毎の最大の誘導電圧を含む少なくとも2つの誘導電圧に基づいて前記位置指示器による指示位置の座標値をそれぞれ検出し、さらにこれらを平均化する位置検出装置において、
前記所定の数のループコイルを順次走査・選択する際、位置指示器が位置検出方向の一端付近にあって選択可能なループコイルの数が前記所定の数に足りず、且つ、一端から他端に向けて走査・選択する時は一端のループコイルを該足りないループコイルの数を最大として少なくとも1回、重複して選択し、位置指示器が位置検出方向の他端付近にあって選択可能なループコイルの数が前記所定の数に足りず、且つ、他端から一端に向けて走査・選択する時は他端のループコイルを該足りないループコイルの数を最大として少なくとも1回、重複して選択する選択手段を備えた
ことを特徴とする位置検出装置。 - 一端もしくは他端のループコイルを重複して選択した際の誘導電圧のうち、本来の選択タイミング以外の時の誘導電圧は検出値より小さい値とする制御手段を備えた
ことを特徴とする請求項7又は8記載の位置検出装置。 - 一端もしくは他端のループコイルを2回以上重複して選択した場合、これらの誘導電圧を平均化する制御手段を備えた
ことを特徴とする請求項7乃至9いずれか記載の位置検出装置。 - 位置検出方向に並設してなる多数のループコイルのうちの一のループコイルと少なくともコイルを有する位置指示器との間で電磁作用を及ぼし合わせて誘導電圧を検出し、これを前記多数のループコイルについて一のループコイルを順次走査・選択して繰り返し、この際、得られた最大の誘導電圧を含む必要な数の誘導電圧に基づいて前記位置指示器による指示位置の座標値を検出する位置検出装置において、
一のループコイルを順次走査・選択する際、位置指示器が位置検出方向の一端付近にあって選択可能なループコイルの数が前記必要な数の誘導電圧を得るのに足りない時は他端から一端に向けてのみループコイルを走査・選択し、位置指示器が位置検出方向の他端付近にあって選択可能なループコイルの数が前記必要な数の誘導電圧を得るのに足りない時は一端から他端に向けてのみループコイルを走査・選択する選択手段を備えた
ことを特徴とする位置検出装置。 - 位置検出方向に並設してなる多数のループコイルのうちの一のループコイルと少なくともコイルを有する位置指示器との間で電磁作用を及ぼし合わせて誘導電圧を検出するに際し、位置指示器の位置が不明の時は前記多数のループコイルについて一のループコイルを走査・選択して繰り返し、また、位置指示器の位置が既知の時は前記多数のループコイルのうち最大の誘導電圧を検出した時のループコイルを中心とする所定の数のループコイルについて一のループコイルを順次走査・選択して繰り返し、この際、得られた最大の誘導電圧を含む少なくとも2つの誘導電圧に基づいて前記位置指示器による指示位置の座標値を検出する位置検出装置において、
前記所定の数のループコイルを順次走査・選択する際、位置指示器が位置検出方向の一端付近にあって選択可能なループコイルの数が前記所定の数に足りない時は他端から一端に向けてのみループコイルを走査・選択し、位置指示器が位置検出方向の他端付近にあって選択可能なループコイルの数が前記所定の数に足りない時は一端から他端に向けてのみループコイルを走査・選択する選択手段を備えた
ことを特徴とする位置検出装置。
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