JP5094905B2

JP5094905B2 - 電磁ポインターの傾斜角検知方法

Info

Publication number: JP5094905B2
Application number: JP2010092206A
Authority: JP
Inventors: 謝政良; 葉雲翔; 葉嘉瑞
Original assignee: 太瀚科技股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2010-04-13
Filing date: 2010-04-13
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2030-04-13
Also published as: JP2011221899A

Description

本発明は電磁ポインターの方法に関する。より詳しくは電磁ポインターの傾斜角検知方法に関する。

従来から、電磁ポインターの傾斜角検知方法等が用いられていた。（例えば、特許文献１、２参照。）これは、電磁ポインターから信号が放たれた後、アンテナ、もしくは誘導コイルを通して電子ポインターの信号が取り込まれ、さらに、信号の増幅、フィルタ、整流、位相検知やＡ／Ｄ転換などを含む、一連の信号の処理が行われることを経て、電圧値と電磁ポインターの存在する位置に対応するＸもしくはＹ座標の対応関係が産出されるというものである。電磁ポインターの向きとアンテナもしくは誘導コイルの角度が垂直の時、電磁ポインターが存在する位置のアンテナもしくは誘導コイルの対応する座標の電圧信号値の強度は最大となり、かつ、唯一の電圧信号値の座標が現れる。しかし、電磁ポインターの向きとアンテナもしくは誘導コイルの角度が垂直ではない時、電磁ポインターが存在する位置の近くのアンテナもしくは誘導コイルの対応する座標でも電圧信号値が現れる。この電圧信号値は電磁ポインターが存在する場所の電圧信号値と比べると、強度が弱い電圧信号値となる。この時、電磁ポインターの傾斜角は電磁ポインターが存在する位置の最も高い電圧信号値、つまり、電圧信号値とＸもしくはＹ座標の関係を示す図におけるメインピーク値（main peak value）と、強度が二番目に高い電圧信号値、つまり、電圧信号値とＸもしくはＹ座標の関係を示す図におけるサブピーク値（sub peak value）を利用し、さらに関数演算することによって算出される。

米国特許５，７５１，２２９号公報米国特許５，７４８，１１０号公報

しかしながら、前述した従来の技術では、強度が最高の電圧信号値（もしくはメインピーク値）と強度が弱い電圧信号値（もしくはサブピーク値）を必ず使い、関数演算を行った後、傾斜角を算出していた。例えばＸ軸の角度を例に考えると、電磁ポインターを一定の高度で維持し、Ｘ軸の傾斜角を０度とし、しかしＹ軸の傾斜角は０でないものとする時、Ｘ軸のメインピーク値の信号とサブピーク値の信号は変化し、メインピーク値とサブピーク値の間の比例値は常数ではなくなり、さらに、比例値と角度の間の関係は単純な線形性を持たなくなる。特にこの２つのピーク値の間の比例値もポインターの平面上の位置が変わることによって変化し、傾斜角の正確性に影響をもたらし、ポインターの角度の誤差も増加し、演算上判断の複雑性が増加するといった問題があった。

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものである。上記課題解決のため、本発明は電磁ポインターの存在する位置の両側の信号の強度を検知し、また両側に位置する信号のピーク値をサンプリングすることを利用して、関数演算を行い、この計算結果に基づき、電磁ポインターの傾斜角を判断する。これにより、傾斜角の正確性に影響をもたらす、ピーク値の変化の影響を受けなくなり、電磁ポインターの角度を判断する際の誤差を減少できるということが本発明の主目的である。

本発明によれば、
電磁ポインターの傾斜角検知方法であって、
電磁ポインターをＸ／Ｙ軸上にあるＸ_n／Ｙ_nアンテナの上に提供する方法と、
Ｘ_n／Ｙ_nアンテナを中心として、両側に位置されている複数のアンテナがスキャンされる方法と、
Ｘ_n／Ｙ_nの両側の主要誘導電圧の信号分布が取られ、分析される方法と、
両側で必要とするサンプルのアンテナ数ａが決定される方法と、
このサンプルとしてのアンテナ数ａに基づき、両側の必要なアンテナがオンにされ、電磁ポインターの信号を取り込む方法と、
両側に位置されるアンテナのサンプル信号に基づき、電磁ポインターの傾斜角を判断する方法を含むことを特徴とする電磁ポインターの傾斜角検知方法が提供される。

また、上述の目的を達成するため、本発明である電磁ポインターの傾斜角検知方法は以下の手順を含む。まず、電磁ポインターをＸ／Ｙ軸上にあるＸ_n／Ｙ_nアンテナの上に提供する。次は、Ｘ_n／Ｙ_nアンテナを中心として、両側に位置されている複数のアンテナがスキャンされる。次に、スキャンされた両側のアンテナの誘導信号の分布に基づいて、両側で必要とするサンプルのアンテナ数ａが決められる。次は決められたアンテナ数ａに基づき、中心の両側に位置されるａ個のアンテナがオンされ、ポインターの２つのサブピーク値信号が取り込まれる。最後にこの２つのサブピーク値信号に基づき、電磁ポインターの傾斜角が判断される。

本発明によれば、従来の電磁ポインターの傾斜角検知方法で存在していた判断誤差と演算の複雑性の問題が解決された電磁ポインターの方法が得られる。

本発明に係る一の実施例の電磁誘導入力システムを示す平面図である。電磁ポインターと電磁誘導入力システムのアンテナ領域（Ｘ_n-8〜Ｘ_n+8）との傾斜角を示す概念図である。電磁式入力システムのアンテナ領域から取り込まれたＸ軸の電圧信号と座標を示す概念図である。本発明に係る一電磁ポインターの傾斜角検知方法の実施例を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、いかに説明する実施形態に限定されるものではない。本発明の実施形態に係る電磁ポインターは図１の実施例の電磁誘導入力システム上に示されているものである。電磁誘導システムは１０２の電磁誘導制御基板と１０６の電磁ポインター（ｓｔｙｌｕｓ）を含む。１０２の電磁誘導制御基板はＸ軸とＹ軸方法に沿って配列され、相互に平行される部分がダブルされ、導体或いは誘導コイルで構成されるアンテナ領域１０４と制御部材（図示せず）を複数に含む。制御部品は処理ユニットの、ＭＣＵ (Micro-controller Unit)、信号フィルタ（filter）、信号増幅器（amplifier）、アンテナスイッチ（switch）、位相検知（phase detector)、Ａ／Ｄコンバーター（A/D converter）など信号処理電気回路を含む。１０６の電磁ポインターはＬＣ回路（resonance circuit）を含む。１０６の電磁ポインターの座標は１０６の電磁ポインターの中にあるＬＣ回路と１０２の電磁誘導制御基板上の誘導コイルの間の電磁波を送受信することにより獲得される。

図２は電磁ポインターと電磁誘導入力システムのアンテナ領域（Ｘ_n-8〜Ｘ_n+8）との傾斜角を示す概念図である。図２の中で、電磁ポインターが電磁誘導入力システムのアンテナ領域に対して垂直の時、角度を０^oと定義し、右側に傾斜し、アンテナ領域と平行の時、９０^oと定義し、左側に傾斜し、アンテナ領域と平行の時、−９０^oと定義する。

図３は電磁式入力システムのアンテナ領域を経て、取り込まれたＸ軸電圧信号と座標を示す概念図である。横軸はＸ軸のアンテナ数、縦軸は電圧信号の強度および、信号ピーク値と両側に位置する信号サブピーク値の信号分布図である。Ｙ軸の信号も同様である。以下の説明はすべてＸ軸信号を主としており、Ｙ軸信号へと延長される。

電磁ポインターをＸ軸アンテナＸ_nの上方に提供し、Ｘ_nを中心点として、両側それぞれ複数個のアンテナをスキャンし、各アンテナからスキャンされた信号の強弱と、スキャンされたアンテナ数を元に複数個の主要な信号分布を分析する。アンテナの配置（Ｌａｙｏｕｔ）は対称等間隔配列なため、電磁誘導の信号分布も対称性を持つことができ、そのため、両側のピーク値が信号のサンプリングを行う時は、対応するアンテナのサンプリングをすればよく、この対応するアンテナ数をサンプリングする時、ポインターが傾く時も、持ち上げられる時も、両側ピーク値の比例の変化は一致しており、傾斜角の誤差をもたらす、ピーク値信号強弱の影響を受けない。両側サブピーク値信号のサンプリングは、単数個のアンテナの信号の強度もしくは、複数個のアンテナ信号の強度の総和で可能である。両側のサブピーク値信号のサンプリング方法が単数個か複数個のアンテナを使うか決めた後、傾斜角を検知する時は、信号のサンプリングは決定されたアンテナだけをオンにして、サンプルを取ればよく、メインピークの信号値をサンプリングする必要はない。サンプリングが終わった後、その信号の強度を再び用い、関数演算をすることによって、電磁ポインターの傾斜角を判断する。

〔第１実施形態〕
まず、本発明の電磁ポインターの第１実施形態について説明する。
本発明の第一実施例は図２と図３に示されているように、電磁ポインターをＸ軸アンテナＸ_nの上方に提供し、Ｘ_nを中心として両側それぞれ８個のアンテナをスキャンし、左側のスキャンするアンテナ数をＸ_n-1〜Ｘ_n-8とし、右側のスキャンするアンテナ数をＸ_n+1〜Ｘ_n+8とする。それぞれのアンテナからスキャンされた信号の強度および、スキャンされたアンテナ数に基づき、主要３領域の信号分布を分析する。例えば、メインピーク信号はＸ_n-2〜Ｘ_n+2、左側ピーク信号はＸ_n-7〜Ｘ_n-4、右側ピーク信号はＸ_n+4〜Ｘ_n+7といったようにである。

この実施例は複数個のアンテナ信号強度の総和を用いた例であり、左側のピーク信号値はサンプリングされた４個（Ｘ_n-7〜Ｘ_n-4）の信号の強度値の総和を元に決められ、右側のピーク信号値もサンプリングされた４個（Ｘ_n+4〜Ｘ_n+7）の信号の強度値の総和を元に決められる。両側ピーク信号のサンプリング方式が決められた後、傾斜角を検知する時は、Ｘ_n-7〜Ｘ_n-4およびＸ_n+4〜Ｘ_n+7の合計８個のアンテナだけをオンにし、両側に位置されるピーク値信号をサンプリングすればよい。

サンプリングが終わった後、左側ピーク信号のサンプルはＸ_n-7〜Ｘ_n-4の信号強度値の総和＝左側ピーク信号値であり、右側ピーク信号のサンプルはＸ_n+4〜Ｘ_n+7の信号強度値の総和＝右側ピーク信号値であり、関数演算をしたのち、傾斜角を判断する。以下は関数演算をし、傾斜角を判断する方法である。
信号のサンプリングが完了すると、左側ピーク信号値および、右側ピーク信号値が既知となり、この関数演算はＸ軸の両側ピーク値信号の値の比例値を用いることによって、傾斜角を判断する。

電磁ポインターがアンテナ領域と垂直の時、Ｘ軸両側のピーク値信号は同じになる。
右側ピーク信号値／（右側ピーク信号値＋左側ピーク信号値）＝１／２ →角度は０度
ポインターが右側に傾斜し、アンテナ領域と平行の時、Ｘ軸右側ピーク信号値は左側ピーク信号値より非常に大きくなる。
右側ピーク信号値／（右側ピーク信号値＋左側ピーク信号値） ≒ １ →角度は９０度
ポインターが左側に傾斜し、アンテナ領域と平行の時、Ｘ軸左側ピーク信号値は右側ピーク信号値より非常に大きくなる。
右側ピーク信号値／（右側ピーク信号値＋左側ピーク信号値） ≒ ０ →角度は−９０度
右側ピーク信号値／（右側ピーク信号値＋左側ピーク信号値）＝比例値Ｂ、
そして、比例値Ｂが０ ≦ 比例値Ｂ ≦ １の間の時、角度は対応する異なる比例値Ｂによる。

以上の実施例は左側ピーク信号値／（右側ピーク信号値＋左側ピーク信号値）＝比例値を用いることも可能であり、得られる比例値は上述の実施例と同じであるが、定義の傾斜の方向は相反である。そのため、判断される傾斜角は上述の実施例と負の符号一つ異なる。さらに、上述の両側ピーク信号値の発生方式は同側面の１から８個のアンテナ信号値の総和によるものであり、必ずしも４個のアンテナに限定されるものではない。

〔第２実施形態〕
次は、本発明である電磁ポインターの第２実施形態について説明する。
本発明第２実施例では、電磁ポインターをＸ軸アンテナＸ_nの上方に提供し、Ｘ_nを中心として両側それぞれ８個のアンテナをスキャンし、左側のスキャンするアンテナ数をＸ_n-1〜Ｘ_n-8とし、右側のスキャンするアンテナ数をＸ_n+1〜Ｘ_n+8とする。それぞれのアンテナからスキャンされた信号の強度および、スキャンされたアンテナ数に基づき、主要３領域の信号分布を分析する。例えば、メインピーク信号はＸ_n-2〜Ｘ_n+2、左側ピーク信号はＸ_n-7〜Ｘ_n-4、右側ピーク信号はＸ_n+4〜Ｘ_n+7といったようにである。

この実施例では二側面それぞれただ一つだけのアンテナの信号強度を用いた例であり、左側ピーク信号サンプルをＸ_n-5の信号強度、および、右側ピーク信号サンプルをＸ_n+5の信号強度とする。両側のピーク信号のサンプリング方法が決まった後、傾斜角を検知する時は、アンテナＸ_n-5およびＸ_n+5だけをオンにし、両側に位置されるピーク値信号をサンプリングすればよい。

サンプリングが完了した後、左側ピーク信号サンプルはＸ_n-5の信号強度値＝左側ピーク信号値であり、右側ピーク信号サンプルはＸ_n+5の信号強度値＝右側ピーク信号値であり、再び関数演算をした後、傾斜角を判断する。以下は関数演算をし、傾斜角を判断する方法の一つである。

信号のサンプリングが完了した後、左側ピーク信号値および、右側ピーク信号値は既知であり、この関数演算ではＸ軸両側に位置するピーク値信号値の差を用いて、傾斜角を判断する。
ポインターがアンテナ領域に対して垂直の時、Ｘ軸両側ピーク値信号値は同じである。
右側ピーク信号値 − 左側信号値＝０ →角度は０度
ポインターが右側に傾斜し、アンテナ領域と平行の時、Ｘ軸右側ピーク信号値は左側ピーク信号値より非常に大きくなる。
右側ピーク信号値 − 左側信号値 ≒右側ピーク信号値 →角度は９０度
ポインターが左側に傾斜し、アンテナ領域と平行の時、Ｘ軸左側ピーク信号値は右側ピーク信号値より非常に大きくなる。
右側ピーク信号値 − 左側信号値 ≒ −左側ピーク信号値 →角度は−９０度
右側ピーク信号値 − 左側信号値＝差値Ａ、そして、差値Ａが −左側ピーク信号値 ≦ 差値Ａ ≦ 右側ピーク信号値の間の時、角度は対応する異なる差値Ａによる。

以上の実施例は左側ピーク信号値 − 右側ピーク信号値＝差値を用いることも可能であり、得られる差値は上述の実施例との差は負の符号一つである。そして、同様に傾斜角を判断できる。また、Ｙ軸方向の傾斜角は上述の実施例に基づき判断することが可能である。さらに、上述の両側ピーク信号値の発生方式は同側面の１から８個のアンテナ信号値の総和によるものであり、必ずしも１個のアンテナに限定されるものではない。

図４は本発明、電磁ポインターの傾斜角検知方法の実施例のフローチャートである。まず、ステップ２０２にあるように、電磁ポインターをＸ／Ｙ軸上にあるＸ_n／Ｙ_nアンテナの上に提供する。次に、ステップ２０４にあるように、Ｘ_n／Ｙ_nアンテナを中心として、両側に位置されているａ個のアンテナがそれぞれスキャンされる。次に、ステップ２０６にあるように、スキャン信号及び、スキャンのアンテナ数に基づき、中央と両側の主要な信号分布が分析される。次に、ステップ２０８にあるように、両側で必要とするサンプルのアンテナ数ａが決定される。次に、ステップ２１０にあるように、このサンプルとしてのアンテナ数ａに基づき、両側の必要なアンテナがオンにされ、電磁ポインターの信号を取り込む。最後に、ステップ２１２にあるように、両側に位置されるアンテナのサンプル信号に基づき、電磁ポインターの傾斜角を判断する。

本発明は電磁ポインターの存在する両側の信号強度を検知し、両側の信号ピーク値をサンプルとして取り、関数演算を行い、この計算結果に基づき、電磁ポインターの傾斜角を判断する。これにより、傾斜角の正確性に影響をもたらす、ピーク値の変化の影響を受けなくなり、電磁ポインターの角度を判断する際の誤差を減少できる。

上述の実施例は本発明の技術思想及び特徴を説明するためのものにすぎず、当該技術分野を熟知する者に本発明の内容を理解させると共にこれをもって実施させることを目的とし、本発明の特許範囲を限定するものではない。従って、本発明の精神を逸脱せずに行う各種の同様の効果をもつ改良又は変更は、後述の請求項に含まれるものとする。

１０２電磁誘導制御基板
１０４アンテナ領域
１０６電磁ポインター
２０２電磁ポインターをＸ／Ｙ軸上にあるＸ_n／Ｙ_nアンテナの上に提供する
２０４Ｘ_n／Ｙ_nアンテナを中心として、両側に位置されているａ個のアンテナがそれぞれスキャンされる
２０６スキャン信号及び、スキャンのアンテナ数に基づき、中央と両側の主要な信号分布が分析される
２０８側で必要とするサンプルのアンテナ数ａが決定される
２１０このサンプルとしてのアンテナ数ａに基づき、両側の必要なアンテナがオンにされ、電磁ポインターの信号を取り込む
２１２両側に位置されるアンテナのサンプル信号に基づき、電磁ポインターの傾斜角を判断する。

Claims

電磁ポインターの傾斜角検知方法であって、
電磁ポインターをＸ／Ｙ軸上にあるＸ_n／Ｙ_nアンテナの上に提供する方法と、
Ｘ_n／Ｙ_nアンテナを中心として、両側に位置されている複数のアンテナがスキャンされる方法と、
Ｘ_n／Ｙ_nの両側の主要誘導電圧の信号分布が取られ、分析される方法と、
両側で必要とするサンプルのアンテナ数ａが決定される方法と、
このサンプルとしてのアンテナ数ａに基づき、両側の必要なアンテナがオンにされ、電磁ポインターの信号を取り込む方法と、
両側に位置されるアンテナのサンプル信号に基づき、電磁ポインターの傾斜角を判断する方法と、を含み、
前記電磁ポインターの傾斜角は、Ｘ _n ／Ｙ _n アンテナの片側に位置する、必要なアンテナから受け取った信号分布の補助ピーク値の和と、両側の必要なアンテナが受け取った信号分布の補助ピーク値の和との比例値の判断により、算出されるということを特徴とする、電磁ポインターの傾斜角検知方法。
Ｘ_n／Ｙ_nアンテナを中心として、アンテナ数ａがそれぞれにスキャンされ、ａは１から８の間の整数であることを特徴とする、請求項１に記載の電磁ポインターの傾斜角検知方法。