位置検出装置
【課題】位置検出性能の低下を防ぎ、安定した位置検出性能を得られる、複数の位置検出方式を備える位置検出装置を提供する。
【解決手段】第１の位置検出方式における送信導体の選択位置情報を第２の位置検出方式における信号受信のための導体選択に利用することで、第１の位置検出方式における送信導体と第２の位置検出方式における受信導体との間の空間的距離を可能な限り離間させる。更には、第１の位置検出方式における送信導体に供給される送信信号と第２の位置検出方式における送信導体に供給される送信信号との間に周波数インターリーブの関係を備える。
【解決手段】第１の位置検出方式における送信導体の選択位置情報を第２の位置検出方式における信号受信のための導体選択に利用することで、第１の位置検出方式における送信導体と第２の位置検出方式における受信導体との間の空間的距離を可能な限り離間させる。更には、第１の位置検出方式における送信導体に供給される送信信号と第２の位置検出方式における送信導体に供給される送信信号との間に周波数インターリーブの関係を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の位置検出方式が組み合わされた位置検出装置に適用して好適な技術に関する。より詳細には、例えば、指示体としての位置指示器（ペン）が指示する位置を検出する電磁方式の位置検出方式と、指示体としての例えば指が指示する位置を検出する静電方式の位置検出方式が組み合わされた位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置の表示エリアに、指示体による指示位置を検出するための位置検出装置を重ね合わせたタッチパネル装置がある。指示体としての指やペンで表示画面に触れることで、コンピュータ等の操作を行なう入力装置であり、指やペンが触れた画面上の位置を検出して、コンピュータに指示を与えるものである。このタッチパネルは、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）や銀行のＡＴＭ（Automated Teller Machine）、駅の券売機等で広く利用されている。
【０００３】
このタッチパネルに採用される位置検出方式には、様々なものがある。例えば、指示体によってタッチパネルに印加される圧力の変化で位置検出を行う抵抗膜方式やセンサ導体間の静電容量の変化で位置検出を行う静電容量方式等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−０２０９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
指示体としてのペン及び指のそれぞれを同時に検出するために複数の位置検出方式を組み合わせた位置検出装置がある。
【０００６】
一つの筐体の中に、例えば、電磁方式による指示体位置検出部と静電方式による指示体位置検出部を収めた場合、電磁方式による指示体位置検出部が位置指示器としてのペンの内部に搭載された共振回路を共振させるために所定の周波数を有する交番磁界が発生する。この交番磁界は、静電方式の位置検出部にとってはノイズとして影響を与えることがあり、静電方式による位置検出性能の低下をもたらすことがある。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、複数の位置検出方式を備えた位置検出装置において、それぞれの位置検出方式が同時に動作している際の送信信号による干渉を抑制することで、ペンあるいは指などの指示体が指示する位置の検出性能の低下を防ぎ、安定した位置検出性能を得ることができる位置検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の位置検出装置は、第１の位置検出方式における送信導体の選択位置情報を第２の位置検出方式における信号受信のための導体選択に利用することで、第１の位置検出方式における送信導体と第２の位置検出方式における受信導体との間の空間的距離を可能な限り離間させる。更には、第１の位置検出方式における送信導体に供給される送信信号と第２の位置検出方式における送信導体に供給される送信信号との間に周波数インターリーブの関係を備える。なお、前者において、受信導体の選択位置情報に基づいて送信導体の選択制御を行うこともできる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の位置検出方式が組み合わされ、かつ互いが同時的に動作する位置検出装置において、一方の位置検出装置が使用するセンサ導体への送信信号が他方の位置検出装置にてノイズとして受信されて悪影響を与えることを効果的に抑制することができ、これによって位置検出性能の低下を防ぎ、安定した位置検出性能を得ることができる位置検出装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態の例を示す位置検出装置の全体斜視図である。
【図２】本発明の第一の実施形態の概要を示すブロック図である。
【図３】位置指示器の回路図である。
【図４】電磁方式位置検出部のブロック図である。
【図５】静電方式位置検出部のブロック図である。
【図６】本発明の第一実施形態における、送信導体と受信導体との間の導体選択関係を示す図である。
【図７】本発明の第二の実施形態におけるそれぞれの送信信号の波形図である。
【図８】本発明の第二の実施形態におけるそれぞれの送信信号の周波数スペクトラムの配置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図１〜図８を参照して説明する。
【００１２】
［第一実施形態］
図１は、本発明の第一の実施形態の例を示す位置検出装置の全体斜視図である。位置検出装置１０１は、第１の位置指示器としてのペン１０２と第２の位置指示器としての指１０５のそれぞれが指示する位置を検出するための位置検出領域１０４を備えており、ペン１０２、指１０５の操作に対応した位置情報が例えばパソコン等の装置に供給される。また、位置検出領域１０４には、後述するガラス、アクリル板等の透明の保護カバーが配置されており、その下方には周知のＬＣＤディスプレイなどの表示部が配置されている。ＬＣＤディスプレイはパソコン等の装置から供給された信号を表示する。
【００１３】
従って、ペン１０２を位置検出領域１０４上で操作することで、ＬＣＤディスプレイ上に描画することができる。同様に、指１０５の操作によって、例えば、ＬＣＤディスプレイに表示された画像に対して拡大・縮小、あるいは回転などの処理を施すことができる。
【００１４】
図２は、位置検出装置１０１の内部構成の概略を示すためのブロック図である。保護カバー２０２は位置検出領域１０４を物理的に保護すると共に、下方に配置されたＬＣＤディスプレイ２０３による表示を透過させるために、ガラス、アクリル板等の透明の材料で構成される。保護カバー２０２の下方には、静電センサ２０４が配置される。静電センサ２０４は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウム錫）膜等、複数の透明電極が第１の方向及び第１の方向と交差する第２の方向にそれぞれ配置されてグリッド構造のセンサを構成し、位置検出領域１０４上において、指１０５が指示する位置を検出する。静電センサ２０４は静電信号処理部２０５に接続され、静電センサ２０４を構成する複数の透明電極の交点に形成されるコンデンサの容量変化を検出することで指１０５の指示位置を検出する。なお、静電センサ２０４と静電信号処理部２０５は静電方式位置検出部２０６を構成する。
【００１５】
静電センサ２０４の下方には、ＬＣＤディスプレイ２０３が配置され、パソコン等の装置から供給されたビデオ信号２１２を表示する。ＬＣＤディスプレイ２０３の下方には電磁誘導コイルセンサ２０７が配置される。電磁誘導コイルセンサ２０７は複数のループコイルで構成されている。各ループコイルは、静電センサ２０４の電極配置構造と同様に、第１の方向及び第１の方向と交差する第２の方向にそれぞれ配置されてグリッド構造のセンサを構成する。電磁誘導コイルセンサ２０７は電磁信号処理部２０８に接続されており、位置指示器としてのペン１０２との間で公知の電磁誘導結合を行うことでペン１０２が位置検出領域１０４上で指示した位置を検出することができる。なお、電磁誘導コイルセンサ２０７と電磁信号処理部２０８は電磁方式位置検出部２０９を構成する。電磁信号処理部２０８は、電磁誘導コイルセンサ２０７を構成する各ループコイルに順次所定時間だけ送信信号、すなわち所定の周波数を有する交流信号を流した後ループコイルを切り替えて受信コイルとして機能させてペン１０２にて発生した誘導磁界を受信する。すなわち、ループコイル近傍に、図示しない共振回路を内蔵する位置指示器としてのペン１０２が存在すれば、ループコイルから送信される交番磁界がペン１０２内の共振回路に相互電磁誘導に基づく電流を発生させる。この電流に基づき、共振回路を構成するコイルから誘導磁界が発生する。誘導磁界はループコイルに供給する交流信号を絶っても、所定時間まで発生し続ける。この誘導磁界を信号受信状態にあるループコイルで検出することで位置指示器としてのペン１０２の位置を検出する。
【００１６】
電磁方式位置検出部２０９は、ペン１０２との相互電磁誘導作用によってペン１０２の位置を検出するため、ペン１０２と電磁誘導コイルセンサ２０７との距離が多少離れていても、ペン１０２が指示する位置を検出できる。しかし、静電方式位置検出部２０６では位置指示器としての指１０５が電極に近接することに起因するコンデンサの容量変化を検出するので、指１０５との距離ができるだけ近い方が望ましい。このため、保護カバー２０２直下に静電センサ２０４を配置し、更にその下方にＬＣＤディスプレイ２０３を介して電磁誘導コイルセンサ２０７を配置している。
【００１７】
静電信号処理部２０５から出力される指示位置データと、電磁信号処理部２０８から出力される指示位置データは、それぞれ出力信号生成部２１０に入力される。出力信号生成部２１０では二つの指示位置データを所定の伝送フォーマットに変換して、出力信号２１１として、図示しないパソコンなどの外部接続装置に出力する。なお、パソコン側では、受信したそれぞれの指示位置データを分離し、例えばアプリケーションソフトウェアに組み入れて利用する。一例として描画ソフトの場合では、２本の指１０５を使ってドラッグすると、表示中の画面を拡大或は縮小する指令として認識し、この操作によって所定の画面サイズが設定される。所定のサイズに設定された画面上でペン１０２を操作することで描画を行うことができる。この例では、指示体としての指１０５の操作による位置データが画面拡大・縮小のための指令として用いられ、ペン形状のペン１０２の操作による位置データが描画のための指令として用いられる。
【００１８】
静電センサ２０４と電磁誘導コイルセンサ２０７の間に配置されたＬＣＤディスプレイ２０３は、パソコンなどの外部接続装置から供給されたビデオ信号２１２を受信し、所定の表示を行う。
【００１９】
［電磁方式位置検出部２０９］
図３及び図４を参照して、電磁方式位置検出部２０９の機能と動作を説明する。図３は、ペン１０２が備える共振回路の構成を示す。コイルＬ３０２、コンデンサＣ３０３及び半固定コンデンサＣ３０４はそれぞれ並列接続されており、周知の共振回路を構成する。共振回路は、図４に示す電磁誘導コイルセンサ２０７を構成するループコイル４０８（４０８ａ〜４０８ｄ）からの交番磁界の受信に対応して共振し、ループコイル４０８からの交番磁界の送信が停止したことに対応して共振回路の共振周波数に基づく交番磁界を発生し、電磁誘導コイルセンサ２０７を構成するループコイル４０８に交番磁界を供給する。なお、上述したように、ペン１０２からの交番磁界を受信する際にはループコイル４０８はペン１０２からの信号を受信するための受信コイルとして機能するように切り替えられる。
【００２０】
コンデンサＣ３０５とペン１０２の側面に設けられた押しボタン３０６の操作に連動する押しボタンスイッチ３０７とは直列接続され、コイルＬ３０２、コンデンサＣ３０３及び半固定コンデンサＣ３０４のそれぞれとは並列接続される。従って、押しボタンスイッチ３０７をオン・オフ制御すると、共振回路を構成するコンデンサの合成容量が変化することとなり、その結果、押しボタンスイッチ３０７の状態に応じて共振回路の共振周波数が変化する。位置検出装置１０１の側ではこの共振周波数の変化を識別することでペン先３０９にて指示した位置のみならず、押しボタン３０６の操作状態を把握することができる。
【００２１】
図４は、電磁方式位置検出部２０９のブロック図である。
発振回路４０２は前述のペン１０２の共振回路の共振周波数にほぼ等しい周波数の正弦波交流信号あるいは方形波信号を発生し、電流ドライバ４０３及び同期検波器４０４に供給する。電流ドライバ４０３は、発振回路４０２にて発振された所定の周波数の信号を電流増幅して、送受信切替回路４０５へ供給する。
【００２２】
送受信切替回路４０５は、電流ドライバ４０３の出力端子と、受信アンプ４０６の入力端子のいずれかを、コイル選択回路４０７に選択的に接続する。コイル選択回路４０７は、電磁誘導コイルセンサ２０７を構成する複数のループコイル４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ及び４０８ｄの内の一つを選択して送受信切替回路４０５に接続する。
【００２３】
送受信切替回路４０５を介してコイル選択回路４０７と電流ドライバ４０３とが接続されている場合には、電流ドライバ４０３から供給される信号は、コイル選択回路４０７によるコイル選択制御に基づいて順次選択されたループコイル４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ及び４０８ｄの各コイルに供給される。送受信切替回路４０５を介してコイル選択回路４０７と受信アンプ４０６とが接続されている場合には、コイル選択回路４０７によるコイル選択制御に基づいてループコイル４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ及び４０８ｄの各ループコイルにて受信された信号が、受信アンプ４０６に入力される。なお、送受信切替回路４０５及びコイル選択回路４０７は、後述する第一制御部４０９から供給される制御信号によって選択制御される。
【００２４】
略長方形状のループコイル４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ及び４０８ｄは、同一平面上に互いに平行に並べられている。このループコイル４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ及び４０８ｄの一方の端子はコイル選択回路４０７に接続され、もう一方の端子は接地されている。コイル選択回路４０７によって選択された一のループコイルが送受信切替回路４０５を介して電流ドライバ４０３の出力端子に接続されている場合には、電流ドライバ４０３から供給される信号によって、コイル選択回路４０７によって選択された一のループコイルから交番磁界が発生する。従って、ペン１０２が交番磁界を発生しているループコイルの近くにあるときは、ペン１０２内部の共振回路に誘導起電力が発生することになる。
【００２５】
第一制御部４０９からの制御信号によって制御された送受信切替回路４０５を介して、コイル選択回路４０７によって順次選択された一のループコイルが受信アンプ４０６と接続されると、各ループコイルはペン１０２の共振回路にて発生する交番磁界を受信することができる状態となる。ループコイル４０８がペン１０２の共振回路にて発生する交番磁界を受信すると、ループコイル４０８には微弱な交流信号が発生する。受信アンプ４０６は、この電流を電圧に変換し及び増幅して同期検波器４０４の入力端子に供給する。
【００２６】
すなわち、電磁方式位置検出部２０９は、送受信切替回路４０５を介してコイル選択回路４０７と電流ドライバ４０３とが接続されている場合にはペン１０２への信号送信状態にある。一方、送受信切替回路４０５を介してコイル選択回路４０７と受信アンプ４０６とが接続されている場合にはペン１０２からの信号受信状態にある。
【００２７】
なお、ペン１０２が交番磁界を発生しているループコイルの近傍に位置していない場合には、ペン１０２内部の共振回路には位置指示のために十分な誘導起電力は発生しない。
【００２８】
電磁誘導コイルセンサ２０７を構成するループコイル４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ及び４０８ｄを第１の方向に互いに平行に配置するとともに、更に、同様な構成の電磁誘導コイルセンサ２０７を第１の方向とは交差する第２の方向にも配置することでペン１０２が位置検出領域１０４上で指示する二次元位置、すなわちＸ座標およびＹ座標を求めることができる。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換器４１１は、同期検波器４０４からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００３０】
同期検波器４０４は周知であり、アナログ乗算器を含み、発振回路４０２からの信号と受信信号とを乗算した信号を出力する。同期検波器４０４は、発振回路４０２からの信号と受信信号との周波数が一致している場合には、大きな信号レベルを出力し、斯かる信号と受信信号の周波数が異なるとその出力信号レベルは低下する。なお、周波数の変化はペン１０２の共振回路の共振周波数の変化によってもたらされる。つまり、押しボタンスイッチ３０７によってコンデンサＣ３０５が共振回路に組み込まれることによって共振回路を構成するコンデンサの合成容量が変化し、これに応じて、同期検波器４０４から得られる信号のレベルが変化する。
【００３１】
同期検波器４０４から得られる信号のレベルに基づいて、ペン１０２にて発生した交流磁界の周波数変化を検出でき、この周波数変化からペン形状のペン１０２に備えられた押しボタン３０６の操作状態を検出することができる。
【００３２】
［静電方式位置検出部２０６］
図５は静電方式位置検出部２０６のブロック図である。図５を参照して静電方式位置検出部２０６の機能と動作を説明する。第二制御部５０３は、送信導体５０４を所定のシーケンスで選択するための送信導体選択信号を送信導体選択回路５０２に供給する。従って、発振回路５０１にて生成された所定の周波数を有する交流信号は、送信導体選択回路５０２を介して静電センサ２０４を構成する送信導体５０４に順次印加される。受信導体選択回路５０５もまた、第二制御部５０３からの受信導体選択信号に基づいて制御される。これによって、静電センサ２０４を構成する受信導体５０６は所定の受信導体選択シーケンスに従って順次選択され、Ａ／Ｄ変換器５０８に接続される。Ａ／Ｄ変換器５０８は、受信導体選択回路５０５を介して選択された受信導体５０６からの信号をデジタルデータに変換する。この例では、第二制御部５０３は、送信導体選択回路５０２を制御することで交流信号を供給する送信導体５０４を決定し、及び受信導体選択回路５０５とＡ／Ｄ変換器５０８を介して、受信導体５０６からの信号を受信し、位置検出領域１０４上の指１０５の存在の有無あるいは指示位置情報を求め出力信号生成部２１０に供給する。
【００３３】
以上述べたように、例えば電磁誘導方式による指示体位置検出方式と、静電方式による指示体位置検出方式など、複数の位置検出方式が組み合わされ、かつ互いが同時的に動作する位置検出装置においては、一方の位置検出装置が使用するセンサ導体への送信信号が他方の位置検出装置にノイズとして悪影響を与えることがある。この実施例においては、電磁誘導方式による電磁方式位置検出部２０９が備える発振回路４０２からの信号が電磁誘導コイルセンサ２０７を構成する各ループコイル４０８を介して放出された信号が静電方式による静電方式位置検出部２０６が備える静電センサ２０４を構成する受信導体５０６にて受信されることで悪影響を与える恐れがある。また、静電方式による静電方式位置検出部２０６が備える発振回路５０１で生成された送信信号が静電センサ２０４を構成する送信導体５０４を介して放出された信号が電磁誘導方式による電磁方式位置検出部２０９が備える電磁誘導コイルセンサ２０７を構成するループコイル４０８が受信コイルとしての機能する状態にあるときには、同様にして、ノイズとして受信される恐れがある。
【００３４】
次に、本発明の第一の実施形態について述べる。図６は、電磁誘導コイルセンサ２０７と静電センサ２０４との空間的配置関係を示す。それぞれのループコイル４０８がＹ軸方向に延伸するとともに、Ｘ軸方向に並列的に配置された電磁誘導コイルセンサ２０７と、それぞれの受信導体５０６がＹ軸方向に延伸するとともに、Ｘ軸方向に並列的に配置された静電センサ２０４が、図示せずもＬＣＤディスプレイ２０３を介して、重畳されて配置される。なお、この実施例では、ループコイル４０８は、交番磁界をペン１０２に送信するための機能を果たす状態にある。また、図６では、電磁誘導コイルセンサ２０７を構成する基板の一方の面にループコイル４０８が配置されているが、基板の他面にも、図示されたループコイル４０８とは直交する配置関係を有するループコイル４０８が配置されており、この構成によりペン１０２によって指示される位置を２次元的（Ｘ／Ｙ座標）に検出できるように構成されている。同様にして、静電センサ２０４に関しても、基板の一面に受信導体５０６が配置されているとともに、基板の他面には、前記受信導体５０６とは直交する配置関係を有する送信導体５０４が配置されており、受信導体５０６と協働して指示体としての指１０５が指示する位置を二次元的（Ｘ／Ｙ座標）に検出できるように構成されている。すなわち、電磁誘導コイルセンサ２０７を構成する交番磁界送信の機能を果たすループコイル４０８と静電センサ２０４を構成する受信導体５０６は、その延伸方向及び並列的配置方向が空間的に同一となるように配置されている。なお、図６に示す実施例では、延伸方向とはＹ方向であり、並列配置方向とはＸ方向を意味する。
【００３５】
本発明の第一の実施形態においては、図４に示す電磁方式位置検出部２０９を構成するコイル選択回路４０７を介して特定のループコイル４０８から交番磁界をペン１０２に送信する際には、斯かる選択されたコイル位置の情報を第一制御部４０９から図５に示す静電方式位置検出部２０６を構成する第二制御部５０３に供給する。第二制御部５０３では交番磁界送信用ループコイルの選択情報を取得し、この選択情報に関連させて指示体としての指１０５の指示位置を求めるための受信導体５０６の選択位置を制御する。図６に示す実施例においては、交番磁界を送信する状態にあるループコイル４０８および受信導体５０６がＸ軸方向、すなわち図６において、左側から右側に順次選択されるものとし、交番磁界を送信するためのループコイル４０８として最左端にあるループコイル４０８が選択されていたとすると、第２制御５０３部は第一制御部４０９から供給された送信用ループコイルの選択情報に基づいて静電センサ２０４上の略中央に配置された受信導体５０６を選択するように受信導体選択回路５０５を制御する。交番磁界を送信するためにＸ軸方向に沿ってループコイル４０８が順次選択されることに対応して、受信導体５０６も同様にしてＸ軸方向に沿って同一の方向に順次選択されることで、選択されたループコイル４０８と受信導体５０６との間に常に所定の距離が確保されることとなる。なお、送信導体の選択位置情報に基づいて受信導体の選択制御を行うことを説明したが、受信導体の選択位置情報に基づいて送信導体の選択制御を行うこともできる。また、図６図において、ループコイル４０８および受信導体５０６はＸ軸方向に沿って左側から右側に順次選択されるとともに、最右端に配置されたループコイル４０８および受信導体５０６がそれぞれ選択された場合には、次には最左端に配置されたループコイル４０８および受信導体５０６が選択されるものとする。しかしながら、この実施例に限定されるものではない。交番磁界を送信するためのループコイル４０８の選択位置と受信導体５０６の選択位置との間に所定の距離が確保されるようにそれぞれの選択位置が制御されれば良い。すなわち、ループコイル４０８は順次近傍に配置されたループコイルを選択するアプローチのみならず、所定のシーケンスに基づいてランダムにループコイルを選択するアプローチを採用することもできる。この場合には、受信導体５０６の選択位置は、ループコイル４０８の選択位置に関連づけられて制御される。更には、電磁誘導コイルセンサ２０７および静電センサ２０４のそれぞれは、その基板の一面とその他面に互いに直交配置にあるループコイルおよび導体がそれぞれ配置されている。本発明では、電磁誘導コイルセンサ２０７を構成する交番磁界送信用のループコイル４０８に対し、この配置方向と同様の配置方向にある静電センサ２０４を構成する受信導体５０６が技術的課題を解決するための対象となる。従って、電磁誘導コイルセンサ２０７の一面に配置されたループコイル４０８とこの他面に配置されたループコイル４０８を選択的に交番磁界送信用のループコイルとして機能させる場合には、このループコイルの選択動作に対応させて、このループコイルと同様な配置関係を備える面に配置された静電センサ２０４を構成する受信導体５０６が対象とされる。
【００３６】
［第二実施形態：周波数インターリーブ］
図７は、電磁方式位置検出部２０９が備えるループコイル４０８に供給される信号（ＥＭＲ駆動信号と称する）と、静電方式位置検出部２０６が備える送信導体５０４に供給される信号（静電駆動信号と称する）とを示す。図７（a）において、図４に示す発振回路４０２では、ペン１０２の共振回路の共振周波数にほぼ等しい周波数（５００KHｚ）の正弦波交流信号が生成される。この実施例では、ループコイル４０８は、便宜上４つのループコイル４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄを備えており、第一制御部４０９からの指示による所定のシーケンスにて制御されるコイル選択回路４０７によって、それぞれのコイルは６４μＳの期間選択状態とされる。また、２５６μSを１サイクルとして各コイルの選択動作が繰り返される。コイル選択回路４０７によって選択された６４μSの期間は、第一制御部４０９からの指示によって切替制御を行う送受信切替回路４０５によって、各コイルを２８μSの信号送信期間と、４μSの切替移行期間と、３２μSの信号受信期間で構成される時間間隔でコイルの切替制御が行われる。従って、２８μＳの信号送信期間においては、発振回路４０２によって生成された５００ＫＨｚの正弦波信号がコイルに供給される。図７（ｂ）において、図５に示す発振回路５０１にて生成された２５０ＫＨｚの正弦波信号は送信導体選択回路５０２を介して送信導体５０４を構成するそれぞれの導体に供給される。送信導体選択回路５０２は、第二制御部５０３からの制御信号による所定の送信導体選択シーケンスによって発振回路５０１によって生成された正弦波信号を所望の送信導体５０４に供給する。この実施例では、送信導体５０４を構成するそれぞれの導体が１２８μＳ毎に順次選択される。また、送信導体５０４を構成する全ての導体が選択されると、斯かる送信導体選択シーケンスが再度適用されることで送信導体５０４の送信導体選択処理が繰り返される。図７（ｂ）に示す場合においても、発振回路５０１によって生成された正弦波信号は、送信導体選択回路５０２を介して送信導体５０４を構成する各導体に１２８μＳの期間供給されることとなる。すなわち、各送信導体５０４には発振回路５０１によって生成された正弦波信号が断続的に供給される。
【００３７】
図８は、図７(a)、（ｂ）に示すそれぞれの送信信号（ＥＭＲ駆動信号、静電駆動信号）の周波数スペクトラムを示す。図７(a)に示す５００ＫＨｚの断続的信号に関しては、５００ＫＨｚのメインローブを中心としてその周辺にサイドローブが発生する。また、図７（ｂ）に示す２５０ＫＨｚの断続的信号に関しても、２５０ＫＨｚのメインローブを中心としてその周辺にサイドローブが発生する。更には、図７（ａ）に示す送信信号と図７（ｂ）に示す送信信号との間には周波数インターリーブの関係、すなわち、図７（ａ）に示す送信信号が有する周波数スペクトラムに対して、図７（ｂ）に示す送信信号が有する周波数スペクトラムが間挿される関係を備える。また、図４に示す発振回路４０２と図５に示す発振回路５０１は、それぞれ第一制御部４０９及び第二制御部５０３によって、互いの周波数が周波数インターリーブの関係を維持するように、少なくとも一方の周波数を他方の周波数に関連づけて制御する。図７（ａ）に示す送信信号と図７（ｂ）に示す送信信号との間に周波数インターリーブの関係が存在することにより、電磁方式位置検出部２０９及び静電方式位置検出部２０６におけるそれぞれの受信信号の抽出処理において、他方の検出部からの信号干渉をノイズ除去フィルタを用いて適切に排除することができる。なお、送信導体に供給される信号としては正弦波信号に限るものではなく、方形波信号、パルス信号なども適用できることは言うまでもない。
【００３８】
なお、図３で説明したように、押しボタンスイッチ３０７の状態に応じて共振回路の共振周波数は変化する。本発明では、押しボタンスイッチ３０７の状態によって変化する共振回路の共振周波数の偏差が図８に示すＥＭＲ駆動信号のスペクトラムに対応するように規定される。すなわち、図７に示すように、ＥＭＲ駆動信号は、２８μＳの送信期間と４μＳの切替移行期間を備えているため、１／（２８μＳ＋４μＳ）、すなわち３１．２５ＫＨｚの周波数間隔で配置された周波数成分を備える。従って、押しボタンスイッチ３０７の状態によって変化する共振回路の共振周波数の偏差が３１．２５ＫＨｚの周波数の整数倍となるように図３に示すコンデンサＣ３０５の容量値を設定することで、図７（ｂ）に示す静電駆動信号との周波数インターリーブの関係が押しボタンスイッチ３０７の状態に関わらず維持される。
【符号の説明】
【００３９】
１０１…位置検出装置、１０２…位置指示器、１０４…位置検出領域、１０５…指、２０２…保護カバー、２０３…ＬＣＤディスプレイ、２０４…静電センサ、２０５…静電信号処理部、２０６…静電方式位置検出部、２０７…電磁誘導コイルセンサ、２０８…電磁信号処理部、２０９…電磁方式位置検出部、２１０…出力信号生成部、２１１…出力信号、２１２…ビデオ信号、Ｌ３０２…コイル、Ｃ３０３…コンデンサ、Ｃ３０４…半固定コンデンサ、Ｃ３０５…コンデンサ、３０７…押しボタンスイッチ、３０９…ペン先、４０２…発振回路、４０３…電流ドライバ、４０４…同期検波器、４０５…送受信切替回路、４０６…受信アンプ、４０７…コイル選択回路、４０８…ループコイル、４０９…第一制御部、４１１…Ａ／Ｄ変換器、５０２…送信導体選択回路、５０３…第二制御部、５０４…送信導体、５０５…受信導体選択回路、５０６…受信導体、５０８…Ａ／Ｄ変換器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の位置検出方式が組み合わされた位置検出装置に適用して好適な技術に関する。より詳細には、例えば、指示体としての位置指示器（ペン）が指示する位置を検出する電磁方式の位置検出方式と、指示体としての例えば指が指示する位置を検出する静電方式の位置検出方式が組み合わされた位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置の表示エリアに、指示体による指示位置を検出するための位置検出装置を重ね合わせたタッチパネル装置がある。指示体としての指やペンで表示画面に触れることで、コンピュータ等の操作を行なう入力装置であり、指やペンが触れた画面上の位置を検出して、コンピュータに指示を与えるものである。このタッチパネルは、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）や銀行のＡＴＭ（Automated Teller Machine）、駅の券売機等で広く利用されている。
【０００３】
このタッチパネルに採用される位置検出方式には、様々なものがある。例えば、指示体によってタッチパネルに印加される圧力の変化で位置検出を行う抵抗膜方式やセンサ導体間の静電容量の変化で位置検出を行う静電容量方式等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−０２０９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
指示体としてのペン及び指のそれぞれを同時に検出するために複数の位置検出方式を組み合わせた位置検出装置がある。
【０００６】
一つの筐体の中に、例えば、電磁方式による指示体位置検出部と静電方式による指示体位置検出部を収めた場合、電磁方式による指示体位置検出部が位置指示器としてのペンの内部に搭載された共振回路を共振させるために所定の周波数を有する交番磁界が発生する。この交番磁界は、静電方式の位置検出部にとってはノイズとして影響を与えることがあり、静電方式による位置検出性能の低下をもたらすことがある。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、複数の位置検出方式を備えた位置検出装置において、それぞれの位置検出方式が同時に動作している際の送信信号による干渉を抑制することで、ペンあるいは指などの指示体が指示する位置の検出性能の低下を防ぎ、安定した位置検出性能を得ることができる位置検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の位置検出装置は、第１の位置検出方式における送信導体の選択位置情報を第２の位置検出方式における信号受信のための導体選択に利用することで、第１の位置検出方式における送信導体と第２の位置検出方式における受信導体との間の空間的距離を可能な限り離間させる。更には、第１の位置検出方式における送信導体に供給される送信信号と第２の位置検出方式における送信導体に供給される送信信号との間に周波数インターリーブの関係を備える。なお、前者において、受信導体の選択位置情報に基づいて送信導体の選択制御を行うこともできる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の位置検出方式が組み合わされ、かつ互いが同時的に動作する位置検出装置において、一方の位置検出装置が使用するセンサ導体への送信信号が他方の位置検出装置にてノイズとして受信されて悪影響を与えることを効果的に抑制することができ、これによって位置検出性能の低下を防ぎ、安定した位置検出性能を得ることができる位置検出装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態の例を示す位置検出装置の全体斜視図である。
【図２】本発明の第一の実施形態の概要を示すブロック図である。
【図３】位置指示器の回路図である。
【図４】電磁方式位置検出部のブロック図である。
【図５】静電方式位置検出部のブロック図である。
【図６】本発明の第一実施形態における、送信導体と受信導体との間の導体選択関係を示す図である。
【図７】本発明の第二の実施形態におけるそれぞれの送信信号の波形図である。
【図８】本発明の第二の実施形態におけるそれぞれの送信信号の周波数スペクトラムの配置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図１〜図８を参照して説明する。
【００１２】
［第一実施形態］
図１は、本発明の第一の実施形態の例を示す位置検出装置の全体斜視図である。位置検出装置１０１は、第１の位置指示器としてのペン１０２と第２の位置指示器としての指１０５のそれぞれが指示する位置を検出するための位置検出領域１０４を備えており、ペン１０２、指１０５の操作に対応した位置情報が例えばパソコン等の装置に供給される。また、位置検出領域１０４には、後述するガラス、アクリル板等の透明の保護カバーが配置されており、その下方には周知のＬＣＤディスプレイなどの表示部が配置されている。ＬＣＤディスプレイはパソコン等の装置から供給された信号を表示する。
【００１３】
従って、ペン１０２を位置検出領域１０４上で操作することで、ＬＣＤディスプレイ上に描画することができる。同様に、指１０５の操作によって、例えば、ＬＣＤディスプレイに表示された画像に対して拡大・縮小、あるいは回転などの処理を施すことができる。
【００１４】
図２は、位置検出装置１０１の内部構成の概略を示すためのブロック図である。保護カバー２０２は位置検出領域１０４を物理的に保護すると共に、下方に配置されたＬＣＤディスプレイ２０３による表示を透過させるために、ガラス、アクリル板等の透明の材料で構成される。保護カバー２０２の下方には、静電センサ２０４が配置される。静電センサ２０４は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウム錫）膜等、複数の透明電極が第１の方向及び第１の方向と交差する第２の方向にそれぞれ配置されてグリッド構造のセンサを構成し、位置検出領域１０４上において、指１０５が指示する位置を検出する。静電センサ２０４は静電信号処理部２０５に接続され、静電センサ２０４を構成する複数の透明電極の交点に形成されるコンデンサの容量変化を検出することで指１０５の指示位置を検出する。なお、静電センサ２０４と静電信号処理部２０５は静電方式位置検出部２０６を構成する。
【００１５】
静電センサ２０４の下方には、ＬＣＤディスプレイ２０３が配置され、パソコン等の装置から供給されたビデオ信号２１２を表示する。ＬＣＤディスプレイ２０３の下方には電磁誘導コイルセンサ２０７が配置される。電磁誘導コイルセンサ２０７は複数のループコイルで構成されている。各ループコイルは、静電センサ２０４の電極配置構造と同様に、第１の方向及び第１の方向と交差する第２の方向にそれぞれ配置されてグリッド構造のセンサを構成する。電磁誘導コイルセンサ２０７は電磁信号処理部２０８に接続されており、位置指示器としてのペン１０２との間で公知の電磁誘導結合を行うことでペン１０２が位置検出領域１０４上で指示した位置を検出することができる。なお、電磁誘導コイルセンサ２０７と電磁信号処理部２０８は電磁方式位置検出部２０９を構成する。電磁信号処理部２０８は、電磁誘導コイルセンサ２０７を構成する各ループコイルに順次所定時間だけ送信信号、すなわち所定の周波数を有する交流信号を流した後ループコイルを切り替えて受信コイルとして機能させてペン１０２にて発生した誘導磁界を受信する。すなわち、ループコイル近傍に、図示しない共振回路を内蔵する位置指示器としてのペン１０２が存在すれば、ループコイルから送信される交番磁界がペン１０２内の共振回路に相互電磁誘導に基づく電流を発生させる。この電流に基づき、共振回路を構成するコイルから誘導磁界が発生する。誘導磁界はループコイルに供給する交流信号を絶っても、所定時間まで発生し続ける。この誘導磁界を信号受信状態にあるループコイルで検出することで位置指示器としてのペン１０２の位置を検出する。
【００１６】
電磁方式位置検出部２０９は、ペン１０２との相互電磁誘導作用によってペン１０２の位置を検出するため、ペン１０２と電磁誘導コイルセンサ２０７との距離が多少離れていても、ペン１０２が指示する位置を検出できる。しかし、静電方式位置検出部２０６では位置指示器としての指１０５が電極に近接することに起因するコンデンサの容量変化を検出するので、指１０５との距離ができるだけ近い方が望ましい。このため、保護カバー２０２直下に静電センサ２０４を配置し、更にその下方にＬＣＤディスプレイ２０３を介して電磁誘導コイルセンサ２０７を配置している。
【００１７】
静電信号処理部２０５から出力される指示位置データと、電磁信号処理部２０８から出力される指示位置データは、それぞれ出力信号生成部２１０に入力される。出力信号生成部２１０では二つの指示位置データを所定の伝送フォーマットに変換して、出力信号２１１として、図示しないパソコンなどの外部接続装置に出力する。なお、パソコン側では、受信したそれぞれの指示位置データを分離し、例えばアプリケーションソフトウェアに組み入れて利用する。一例として描画ソフトの場合では、２本の指１０５を使ってドラッグすると、表示中の画面を拡大或は縮小する指令として認識し、この操作によって所定の画面サイズが設定される。所定のサイズに設定された画面上でペン１０２を操作することで描画を行うことができる。この例では、指示体としての指１０５の操作による位置データが画面拡大・縮小のための指令として用いられ、ペン形状のペン１０２の操作による位置データが描画のための指令として用いられる。
【００１８】
静電センサ２０４と電磁誘導コイルセンサ２０７の間に配置されたＬＣＤディスプレイ２０３は、パソコンなどの外部接続装置から供給されたビデオ信号２１２を受信し、所定の表示を行う。
【００１９】
［電磁方式位置検出部２０９］
図３及び図４を参照して、電磁方式位置検出部２０９の機能と動作を説明する。図３は、ペン１０２が備える共振回路の構成を示す。コイルＬ３０２、コンデンサＣ３０３及び半固定コンデンサＣ３０４はそれぞれ並列接続されており、周知の共振回路を構成する。共振回路は、図４に示す電磁誘導コイルセンサ２０７を構成するループコイル４０８（４０８ａ〜４０８ｄ）からの交番磁界の受信に対応して共振し、ループコイル４０８からの交番磁界の送信が停止したことに対応して共振回路の共振周波数に基づく交番磁界を発生し、電磁誘導コイルセンサ２０７を構成するループコイル４０８に交番磁界を供給する。なお、上述したように、ペン１０２からの交番磁界を受信する際にはループコイル４０８はペン１０２からの信号を受信するための受信コイルとして機能するように切り替えられる。
【００２０】
コンデンサＣ３０５とペン１０２の側面に設けられた押しボタン３０６の操作に連動する押しボタンスイッチ３０７とは直列接続され、コイルＬ３０２、コンデンサＣ３０３及び半固定コンデンサＣ３０４のそれぞれとは並列接続される。従って、押しボタンスイッチ３０７をオン・オフ制御すると、共振回路を構成するコンデンサの合成容量が変化することとなり、その結果、押しボタンスイッチ３０７の状態に応じて共振回路の共振周波数が変化する。位置検出装置１０１の側ではこの共振周波数の変化を識別することでペン先３０９にて指示した位置のみならず、押しボタン３０６の操作状態を把握することができる。
【００２１】
図４は、電磁方式位置検出部２０９のブロック図である。
発振回路４０２は前述のペン１０２の共振回路の共振周波数にほぼ等しい周波数の正弦波交流信号あるいは方形波信号を発生し、電流ドライバ４０３及び同期検波器４０４に供給する。電流ドライバ４０３は、発振回路４０２にて発振された所定の周波数の信号を電流増幅して、送受信切替回路４０５へ供給する。
【００２２】
送受信切替回路４０５は、電流ドライバ４０３の出力端子と、受信アンプ４０６の入力端子のいずれかを、コイル選択回路４０７に選択的に接続する。コイル選択回路４０７は、電磁誘導コイルセンサ２０７を構成する複数のループコイル４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ及び４０８ｄの内の一つを選択して送受信切替回路４０５に接続する。
【００２３】
送受信切替回路４０５を介してコイル選択回路４０７と電流ドライバ４０３とが接続されている場合には、電流ドライバ４０３から供給される信号は、コイル選択回路４０７によるコイル選択制御に基づいて順次選択されたループコイル４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ及び４０８ｄの各コイルに供給される。送受信切替回路４０５を介してコイル選択回路４０７と受信アンプ４０６とが接続されている場合には、コイル選択回路４０７によるコイル選択制御に基づいてループコイル４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ及び４０８ｄの各ループコイルにて受信された信号が、受信アンプ４０６に入力される。なお、送受信切替回路４０５及びコイル選択回路４０７は、後述する第一制御部４０９から供給される制御信号によって選択制御される。
【００２４】
略長方形状のループコイル４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ及び４０８ｄは、同一平面上に互いに平行に並べられている。このループコイル４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ及び４０８ｄの一方の端子はコイル選択回路４０７に接続され、もう一方の端子は接地されている。コイル選択回路４０７によって選択された一のループコイルが送受信切替回路４０５を介して電流ドライバ４０３の出力端子に接続されている場合には、電流ドライバ４０３から供給される信号によって、コイル選択回路４０７によって選択された一のループコイルから交番磁界が発生する。従って、ペン１０２が交番磁界を発生しているループコイルの近くにあるときは、ペン１０２内部の共振回路に誘導起電力が発生することになる。
【００２５】
第一制御部４０９からの制御信号によって制御された送受信切替回路４０５を介して、コイル選択回路４０７によって順次選択された一のループコイルが受信アンプ４０６と接続されると、各ループコイルはペン１０２の共振回路にて発生する交番磁界を受信することができる状態となる。ループコイル４０８がペン１０２の共振回路にて発生する交番磁界を受信すると、ループコイル４０８には微弱な交流信号が発生する。受信アンプ４０６は、この電流を電圧に変換し及び増幅して同期検波器４０４の入力端子に供給する。
【００２６】
すなわち、電磁方式位置検出部２０９は、送受信切替回路４０５を介してコイル選択回路４０７と電流ドライバ４０３とが接続されている場合にはペン１０２への信号送信状態にある。一方、送受信切替回路４０５を介してコイル選択回路４０７と受信アンプ４０６とが接続されている場合にはペン１０２からの信号受信状態にある。
【００２７】
なお、ペン１０２が交番磁界を発生しているループコイルの近傍に位置していない場合には、ペン１０２内部の共振回路には位置指示のために十分な誘導起電力は発生しない。
【００２８】
電磁誘導コイルセンサ２０７を構成するループコイル４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ及び４０８ｄを第１の方向に互いに平行に配置するとともに、更に、同様な構成の電磁誘導コイルセンサ２０７を第１の方向とは交差する第２の方向にも配置することでペン１０２が位置検出領域１０４上で指示する二次元位置、すなわちＸ座標およびＹ座標を求めることができる。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換器４１１は、同期検波器４０４からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００３０】
同期検波器４０４は周知であり、アナログ乗算器を含み、発振回路４０２からの信号と受信信号とを乗算した信号を出力する。同期検波器４０４は、発振回路４０２からの信号と受信信号との周波数が一致している場合には、大きな信号レベルを出力し、斯かる信号と受信信号の周波数が異なるとその出力信号レベルは低下する。なお、周波数の変化はペン１０２の共振回路の共振周波数の変化によってもたらされる。つまり、押しボタンスイッチ３０７によってコンデンサＣ３０５が共振回路に組み込まれることによって共振回路を構成するコンデンサの合成容量が変化し、これに応じて、同期検波器４０４から得られる信号のレベルが変化する。
【００３１】
同期検波器４０４から得られる信号のレベルに基づいて、ペン１０２にて発生した交流磁界の周波数変化を検出でき、この周波数変化からペン形状のペン１０２に備えられた押しボタン３０６の操作状態を検出することができる。
【００３２】
［静電方式位置検出部２０６］
図５は静電方式位置検出部２０６のブロック図である。図５を参照して静電方式位置検出部２０６の機能と動作を説明する。第二制御部５０３は、送信導体５０４を所定のシーケンスで選択するための送信導体選択信号を送信導体選択回路５０２に供給する。従って、発振回路５０１にて生成された所定の周波数を有する交流信号は、送信導体選択回路５０２を介して静電センサ２０４を構成する送信導体５０４に順次印加される。受信導体選択回路５０５もまた、第二制御部５０３からの受信導体選択信号に基づいて制御される。これによって、静電センサ２０４を構成する受信導体５０６は所定の受信導体選択シーケンスに従って順次選択され、Ａ／Ｄ変換器５０８に接続される。Ａ／Ｄ変換器５０８は、受信導体選択回路５０５を介して選択された受信導体５０６からの信号をデジタルデータに変換する。この例では、第二制御部５０３は、送信導体選択回路５０２を制御することで交流信号を供給する送信導体５０４を決定し、及び受信導体選択回路５０５とＡ／Ｄ変換器５０８を介して、受信導体５０６からの信号を受信し、位置検出領域１０４上の指１０５の存在の有無あるいは指示位置情報を求め出力信号生成部２１０に供給する。
【００３３】
以上述べたように、例えば電磁誘導方式による指示体位置検出方式と、静電方式による指示体位置検出方式など、複数の位置検出方式が組み合わされ、かつ互いが同時的に動作する位置検出装置においては、一方の位置検出装置が使用するセンサ導体への送信信号が他方の位置検出装置にノイズとして悪影響を与えることがある。この実施例においては、電磁誘導方式による電磁方式位置検出部２０９が備える発振回路４０２からの信号が電磁誘導コイルセンサ２０７を構成する各ループコイル４０８を介して放出された信号が静電方式による静電方式位置検出部２０６が備える静電センサ２０４を構成する受信導体５０６にて受信されることで悪影響を与える恐れがある。また、静電方式による静電方式位置検出部２０６が備える発振回路５０１で生成された送信信号が静電センサ２０４を構成する送信導体５０４を介して放出された信号が電磁誘導方式による電磁方式位置検出部２０９が備える電磁誘導コイルセンサ２０７を構成するループコイル４０８が受信コイルとしての機能する状態にあるときには、同様にして、ノイズとして受信される恐れがある。
【００３４】
次に、本発明の第一の実施形態について述べる。図６は、電磁誘導コイルセンサ２０７と静電センサ２０４との空間的配置関係を示す。それぞれのループコイル４０８がＹ軸方向に延伸するとともに、Ｘ軸方向に並列的に配置された電磁誘導コイルセンサ２０７と、それぞれの受信導体５０６がＹ軸方向に延伸するとともに、Ｘ軸方向に並列的に配置された静電センサ２０４が、図示せずもＬＣＤディスプレイ２０３を介して、重畳されて配置される。なお、この実施例では、ループコイル４０８は、交番磁界をペン１０２に送信するための機能を果たす状態にある。また、図６では、電磁誘導コイルセンサ２０７を構成する基板の一方の面にループコイル４０８が配置されているが、基板の他面にも、図示されたループコイル４０８とは直交する配置関係を有するループコイル４０８が配置されており、この構成によりペン１０２によって指示される位置を２次元的（Ｘ／Ｙ座標）に検出できるように構成されている。同様にして、静電センサ２０４に関しても、基板の一面に受信導体５０６が配置されているとともに、基板の他面には、前記受信導体５０６とは直交する配置関係を有する送信導体５０４が配置されており、受信導体５０６と協働して指示体としての指１０５が指示する位置を二次元的（Ｘ／Ｙ座標）に検出できるように構成されている。すなわち、電磁誘導コイルセンサ２０７を構成する交番磁界送信の機能を果たすループコイル４０８と静電センサ２０４を構成する受信導体５０６は、その延伸方向及び並列的配置方向が空間的に同一となるように配置されている。なお、図６に示す実施例では、延伸方向とはＹ方向であり、並列配置方向とはＸ方向を意味する。
【００３５】
本発明の第一の実施形態においては、図４に示す電磁方式位置検出部２０９を構成するコイル選択回路４０７を介して特定のループコイル４０８から交番磁界をペン１０２に送信する際には、斯かる選択されたコイル位置の情報を第一制御部４０９から図５に示す静電方式位置検出部２０６を構成する第二制御部５０３に供給する。第二制御部５０３では交番磁界送信用ループコイルの選択情報を取得し、この選択情報に関連させて指示体としての指１０５の指示位置を求めるための受信導体５０６の選択位置を制御する。図６に示す実施例においては、交番磁界を送信する状態にあるループコイル４０８および受信導体５０６がＸ軸方向、すなわち図６において、左側から右側に順次選択されるものとし、交番磁界を送信するためのループコイル４０８として最左端にあるループコイル４０８が選択されていたとすると、第２制御５０３部は第一制御部４０９から供給された送信用ループコイルの選択情報に基づいて静電センサ２０４上の略中央に配置された受信導体５０６を選択するように受信導体選択回路５０５を制御する。交番磁界を送信するためにＸ軸方向に沿ってループコイル４０８が順次選択されることに対応して、受信導体５０６も同様にしてＸ軸方向に沿って同一の方向に順次選択されることで、選択されたループコイル４０８と受信導体５０６との間に常に所定の距離が確保されることとなる。なお、送信導体の選択位置情報に基づいて受信導体の選択制御を行うことを説明したが、受信導体の選択位置情報に基づいて送信導体の選択制御を行うこともできる。また、図６図において、ループコイル４０８および受信導体５０６はＸ軸方向に沿って左側から右側に順次選択されるとともに、最右端に配置されたループコイル４０８および受信導体５０６がそれぞれ選択された場合には、次には最左端に配置されたループコイル４０８および受信導体５０６が選択されるものとする。しかしながら、この実施例に限定されるものではない。交番磁界を送信するためのループコイル４０８の選択位置と受信導体５０６の選択位置との間に所定の距離が確保されるようにそれぞれの選択位置が制御されれば良い。すなわち、ループコイル４０８は順次近傍に配置されたループコイルを選択するアプローチのみならず、所定のシーケンスに基づいてランダムにループコイルを選択するアプローチを採用することもできる。この場合には、受信導体５０６の選択位置は、ループコイル４０８の選択位置に関連づけられて制御される。更には、電磁誘導コイルセンサ２０７および静電センサ２０４のそれぞれは、その基板の一面とその他面に互いに直交配置にあるループコイルおよび導体がそれぞれ配置されている。本発明では、電磁誘導コイルセンサ２０７を構成する交番磁界送信用のループコイル４０８に対し、この配置方向と同様の配置方向にある静電センサ２０４を構成する受信導体５０６が技術的課題を解決するための対象となる。従って、電磁誘導コイルセンサ２０７の一面に配置されたループコイル４０８とこの他面に配置されたループコイル４０８を選択的に交番磁界送信用のループコイルとして機能させる場合には、このループコイルの選択動作に対応させて、このループコイルと同様な配置関係を備える面に配置された静電センサ２０４を構成する受信導体５０６が対象とされる。
【００３６】
［第二実施形態：周波数インターリーブ］
図７は、電磁方式位置検出部２０９が備えるループコイル４０８に供給される信号（ＥＭＲ駆動信号と称する）と、静電方式位置検出部２０６が備える送信導体５０４に供給される信号（静電駆動信号と称する）とを示す。図７（a）において、図４に示す発振回路４０２では、ペン１０２の共振回路の共振周波数にほぼ等しい周波数（５００KHｚ）の正弦波交流信号が生成される。この実施例では、ループコイル４０８は、便宜上４つのループコイル４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄを備えており、第一制御部４０９からの指示による所定のシーケンスにて制御されるコイル選択回路４０７によって、それぞれのコイルは６４μＳの期間選択状態とされる。また、２５６μSを１サイクルとして各コイルの選択動作が繰り返される。コイル選択回路４０７によって選択された６４μSの期間は、第一制御部４０９からの指示によって切替制御を行う送受信切替回路４０５によって、各コイルを２８μSの信号送信期間と、４μSの切替移行期間と、３２μSの信号受信期間で構成される時間間隔でコイルの切替制御が行われる。従って、２８μＳの信号送信期間においては、発振回路４０２によって生成された５００ＫＨｚの正弦波信号がコイルに供給される。図７（ｂ）において、図５に示す発振回路５０１にて生成された２５０ＫＨｚの正弦波信号は送信導体選択回路５０２を介して送信導体５０４を構成するそれぞれの導体に供給される。送信導体選択回路５０２は、第二制御部５０３からの制御信号による所定の送信導体選択シーケンスによって発振回路５０１によって生成された正弦波信号を所望の送信導体５０４に供給する。この実施例では、送信導体５０４を構成するそれぞれの導体が１２８μＳ毎に順次選択される。また、送信導体５０４を構成する全ての導体が選択されると、斯かる送信導体選択シーケンスが再度適用されることで送信導体５０４の送信導体選択処理が繰り返される。図７（ｂ）に示す場合においても、発振回路５０１によって生成された正弦波信号は、送信導体選択回路５０２を介して送信導体５０４を構成する各導体に１２８μＳの期間供給されることとなる。すなわち、各送信導体５０４には発振回路５０１によって生成された正弦波信号が断続的に供給される。
【００３７】
図８は、図７(a)、（ｂ）に示すそれぞれの送信信号（ＥＭＲ駆動信号、静電駆動信号）の周波数スペクトラムを示す。図７(a)に示す５００ＫＨｚの断続的信号に関しては、５００ＫＨｚのメインローブを中心としてその周辺にサイドローブが発生する。また、図７（ｂ）に示す２５０ＫＨｚの断続的信号に関しても、２５０ＫＨｚのメインローブを中心としてその周辺にサイドローブが発生する。更には、図７（ａ）に示す送信信号と図７（ｂ）に示す送信信号との間には周波数インターリーブの関係、すなわち、図７（ａ）に示す送信信号が有する周波数スペクトラムに対して、図７（ｂ）に示す送信信号が有する周波数スペクトラムが間挿される関係を備える。また、図４に示す発振回路４０２と図５に示す発振回路５０１は、それぞれ第一制御部４０９及び第二制御部５０３によって、互いの周波数が周波数インターリーブの関係を維持するように、少なくとも一方の周波数を他方の周波数に関連づけて制御する。図７（ａ）に示す送信信号と図７（ｂ）に示す送信信号との間に周波数インターリーブの関係が存在することにより、電磁方式位置検出部２０９及び静電方式位置検出部２０６におけるそれぞれの受信信号の抽出処理において、他方の検出部からの信号干渉をノイズ除去フィルタを用いて適切に排除することができる。なお、送信導体に供給される信号としては正弦波信号に限るものではなく、方形波信号、パルス信号なども適用できることは言うまでもない。
【００３８】
なお、図３で説明したように、押しボタンスイッチ３０７の状態に応じて共振回路の共振周波数は変化する。本発明では、押しボタンスイッチ３０７の状態によって変化する共振回路の共振周波数の偏差が図８に示すＥＭＲ駆動信号のスペクトラムに対応するように規定される。すなわち、図７に示すように、ＥＭＲ駆動信号は、２８μＳの送信期間と４μＳの切替移行期間を備えているため、１／（２８μＳ＋４μＳ）、すなわち３１．２５ＫＨｚの周波数間隔で配置された周波数成分を備える。従って、押しボタンスイッチ３０７の状態によって変化する共振回路の共振周波数の偏差が３１．２５ＫＨｚの周波数の整数倍となるように図３に示すコンデンサＣ３０５の容量値を設定することで、図７（ｂ）に示す静電駆動信号との周波数インターリーブの関係が押しボタンスイッチ３０７の状態に関わらず維持される。
【符号の説明】
【００３９】
１０１…位置検出装置、１０２…位置指示器、１０４…位置検出領域、１０５…指、２０２…保護カバー、２０３…ＬＣＤディスプレイ、２０４…静電センサ、２０５…静電信号処理部、２０６…静電方式位置検出部、２０７…電磁誘導コイルセンサ、２０８…電磁信号処理部、２０９…電磁方式位置検出部、２１０…出力信号生成部、２１１…出力信号、２１２…ビデオ信号、Ｌ３０２…コイル、Ｃ３０３…コンデンサ、Ｃ３０４…半固定コンデンサ、Ｃ３０５…コンデンサ、３０７…押しボタンスイッチ、３０９…ペン先、４０２…発振回路、４０３…電流ドライバ、４０４…同期検波器、４０５…送受信切替回路、４０６…受信アンプ、４０７…コイル選択回路、４０８…ループコイル、４０９…第一制御部、４１１…Ａ／Ｄ変換器、５０２…送信導体選択回路、５０３…第二制御部、５０４…送信導体、５０５…受信導体選択回路、５０６…受信導体、５０８…Ａ／Ｄ変換器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に配置された複数の導体と前記第１の方向に対して交差する方向に配置された複数の導体から成る第１のセンサと、前記第１のセンサに接続され前記第１の方向に配置された複数の導体を所定の送信導体選択シーケンスに基づいて選択するための第１の導体選択回路と、前記第１の導体選択回路を介して前記複数の導体に信号を供給するための発振回路を備えることで第１の指示体が指示する位置を前記第１のセンサによって検出する第１の位置検出回路と、
前記第１の方向と同じ方向に配置された複数の導体と、前記第１の方向と同じ方向に配置された複数の導体に対して交差する方向に配置された複数の導体から成り前記第１のセンサに重畳配置された第２のセンサと、前記第２のセンサに接続され前記第１の方向と同じ方向に配置された複数の導体を所定の受信導体選択シーケンスに基づいて選択するための第２の導体選択回路を備えることで第２の指示体が指示する位置を前記第２のセンサによって検出する第２の位置検出回路と、
前記第１の導体選択回路による送信導体選択位置と前記第２の導体選択回路による受信導体選択位置とが所定の空間的距離関係を保持するように導体選択制御を行う制御回路を備えることを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記第１の方向に配置された複数の導体はループコイルにて構成されるとともに、前記第１の導体選択回路によって選択されたループコイルに対し発振器からの所定周波数の信号の供給と前記第１の導体選択回路によって選択されたループコイルによる信号受信を時分割的に切り替えるための送受信切替回路を備えることで前記ループコイルにて前記第１の指示体が指示する位置を検出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記第１の位置検出回路は、送受信切替回路を介して前記ループコイルから放出された信号が前記指示体が備える共振回路にて受信されるとともに、該共振回路から放出される信号を前記ループコイルにて受信することで前記指示体が指示する位置を電磁的に検出するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記第２のセンサを構成する他方の方向に配置された複数の導体を所定の送信導体選択シーケンスに基づいて選択するための第３の導体選択回路と、前記第３の導体選択回路を介して前記複数の導体に信号を供給するための第２の発振回路を備えることで第２の指示体が指示する位置を前記第２のセンサに生じる静電容量の変化によって検出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記第１の導体選択回路による送信導体選択位置に基づいて前記第２の導体選択回路による受信導体選択位置が所定の空間的距離関係を保持するように導体選択制御されることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記第１の導体選択回路を介して第１のセンサに供給される送信信号と前記第３の導体選択回路を介して第２のセンサに供給される送信信号は周波数インターリーブの関係を備えていることを特徴とする請求項４に記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記第１の導体選択回路を介して第１のセンサに供給される送信信号の周波数と前記第３の導体選択回路を介して第２のセンサに供給される送信信号の周波数とが所定の周波数関係を維持するための制御回路を備えることを特徴とする請求項６に記載の位置検出装置。
【請求項１】
第１の方向に配置された複数の導体と前記第１の方向に対して交差する方向に配置された複数の導体から成る第１のセンサと、前記第１のセンサに接続され前記第１の方向に配置された複数の導体を所定の送信導体選択シーケンスに基づいて選択するための第１の導体選択回路と、前記第１の導体選択回路を介して前記複数の導体に信号を供給するための発振回路を備えることで第１の指示体が指示する位置を前記第１のセンサによって検出する第１の位置検出回路と、
前記第１の方向と同じ方向に配置された複数の導体と、前記第１の方向と同じ方向に配置された複数の導体に対して交差する方向に配置された複数の導体から成り前記第１のセンサに重畳配置された第２のセンサと、前記第２のセンサに接続され前記第１の方向と同じ方向に配置された複数の導体を所定の受信導体選択シーケンスに基づいて選択するための第２の導体選択回路を備えることで第２の指示体が指示する位置を前記第２のセンサによって検出する第２の位置検出回路と、
前記第１の導体選択回路による送信導体選択位置と前記第２の導体選択回路による受信導体選択位置とが所定の空間的距離関係を保持するように導体選択制御を行う制御回路を備えることを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記第１の方向に配置された複数の導体はループコイルにて構成されるとともに、前記第１の導体選択回路によって選択されたループコイルに対し発振器からの所定周波数の信号の供給と前記第１の導体選択回路によって選択されたループコイルによる信号受信を時分割的に切り替えるための送受信切替回路を備えることで前記ループコイルにて前記第１の指示体が指示する位置を検出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記第１の位置検出回路は、送受信切替回路を介して前記ループコイルから放出された信号が前記指示体が備える共振回路にて受信されるとともに、該共振回路から放出される信号を前記ループコイルにて受信することで前記指示体が指示する位置を電磁的に検出するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記第２のセンサを構成する他方の方向に配置された複数の導体を所定の送信導体選択シーケンスに基づいて選択するための第３の導体選択回路と、前記第３の導体選択回路を介して前記複数の導体に信号を供給するための第２の発振回路を備えることで第２の指示体が指示する位置を前記第２のセンサに生じる静電容量の変化によって検出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記第１の導体選択回路による送信導体選択位置に基づいて前記第２の導体選択回路による受信導体選択位置が所定の空間的距離関係を保持するように導体選択制御されることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記第１の導体選択回路を介して第１のセンサに供給される送信信号と前記第３の導体選択回路を介して第２のセンサに供給される送信信号は周波数インターリーブの関係を備えていることを特徴とする請求項４に記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記第１の導体選択回路を介して第１のセンサに供給される送信信号の周波数と前記第３の導体選択回路を介して第２のセンサに供給される送信信号の周波数とが所定の周波数関係を維持するための制御回路を備えることを特徴とする請求項６に記載の位置検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１８５６８０（Ｐ２０１１−１８５６８０Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４９７４３（Ｐ２０１０−４９７４３）
【出願日】平成２２年３月５日（２０１０．３．５）
【出願人】（０００１３９４０３）株式会社ワコム (118)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月５日（２０１０．３．５）
【出願人】（０００１３９４０３）株式会社ワコム (118)
【Ｆターム（参考）】
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