JP7654883B1 - Integrated Circuit and Sensor Controller - Google Patents
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Abstract
【課題】EMRセンサの受信側コイルとセンサコントローラの接続方式を切り替えることのできる集積回路を提供する。
【解決手段】本発明による集積回路は、EMRセンサの受信側コイルである複数のループコイルLCxに接続されるスイッチ回路30であって、複数のループコイルLCxはタッチ面の第1の辺に沿って端部T12,T21を含む複数の端部を有し、非反転入力端子及び反転入力端子を有する差動アンプ401と、端部T12の接続先を、差動アンプ401の反転入力端子と、端部T21、接地端、及び差動アンプ401の非反転入力端子のいずれかとの間で切り替えるスイッチ群と、を含む。
【選択図】図2
An integrated circuit capable of switching a connection method between a receiving coil of an EMR sensor and a sensor controller is provided.
[Solution] The integrated circuit according to the present invention includes a switch circuit 30 connected to a plurality of loop coils LCx which are receiving coils of an EMR sensor, the plurality of loop coils LCx having a plurality of ends including ends T12 and T21 along a first side of a touch surface, a differential amplifier 40-1 having a non-inverting input terminal and an inverting input terminal, and a group of switches which switch the connection destination of the end T12 between the inverting input terminal of the differential amplifier 40-1 and either the end T21 , the ground terminal, or the non-inverting input terminal of the differential amplifier 40-1 .
[Selected figure] Figure 2
Description
本発明は集積回路及びセンサコントローラに関し、特に、EMRセンサとともに用いる集積回路及びセンサコントローラに関する。 The present invention relates to an integrated circuit and a sensor controller, and more particularly to an integrated circuit and a sensor controller for use with an EMR sensor.
タブレット端末などのパネル面内における電磁誘導ペンの位置を検出するための方式の1つとして、電磁誘導方式(EMR方式)が知られている。EMR方式による位置検出装置は、パネル面内に配置されたペン検出用のセンサ(以下「EMRセンサ」という)と、EMRセンサに接続されたセンサコントローラとを有している。EMRセンサは、y方向に並べて配置された複数のTxコイルからなる送信側コイルと、x方向に並べて配置された複数のRxコイルからなる受信側コイルとを含んで構成される。センサコントローラは、複数のTxコイルから順次交番磁界を送出し、その都度、各Rxコイルにて電磁誘導ペンが送信した反射信号(以下「ペン信号」という)を受信することにより、電磁誘導ペンの位置(以下「ペン位置」という)を検出するとともに、電磁誘導ペンが送信したデータ(以下「ペンデータ」という)を受信する。特許文献1~3には、EMRセンサの一例が開示されている。
The electromagnetic induction method (EMR method) is known as one method for detecting the position of an electromagnetic induction pen on the panel surface of a tablet terminal or the like. A position detection device using the EMR method has a pen detection sensor (hereinafter referred to as the "EMR sensor") arranged on the panel surface and a sensor controller connected to the EMR sensor. The EMR sensor is composed of a transmitting coil consisting of multiple Tx coils arranged in a row in the y direction and a receiving coil consisting of multiple Rx coils arranged in a row in the x direction. The sensor controller detects the position of the electromagnetic induction pen (hereinafter referred to as the "pen position") by sequentially sending out alternating magnetic fields from the multiple Tx coils and receiving the reflected signal (hereinafter referred to as the "pen signal") sent by the electromagnetic induction pen at each Rx coil, and also receives the data sent by the electromagnetic induction pen (hereinafter referred to as the "pen data").
特許文献2には、ループコイルをRxコイルとして用いるEMRセンサの一例が開示されている。特許文献2のRxコイルの両端は、ペン信号を出力する差動増幅器の2つの入力端子に接続される。特許文献3には、Rxコイルに代えて直線状の電極(以下「線状電極」という)を用いるEMRセンサの一例が開示されている。
ところで、EMRセンサの受信側コイルを構成する各Rxコイルとセンサコントローラの接続方式には、いくつかの方式がある。具体的には、Rxコイルの両端をセンサコントローラに接続する差動方式、Rxコイルの一端をセンサコントローラに接続し、他端を接地するシングルエンド方式、複数のRxコイルをセンサコントローラに対して直列に接続する束ね入力方式などである。それぞれにメリットがあるが、従来の位置検出装置だといずれか1つに限定されてしまう。そこで、各Rxコイルとセンサコントローラの接続方式を切り替えられるようにすることが求められていた。 By the way, there are several methods for connecting each Rx coil that constitutes the receiving coil of an EMR sensor to the sensor controller. Specifically, there is the differential method, in which both ends of the Rx coil are connected to the sensor controller, the single-ended method, in which one end of the Rx coil is connected to the sensor controller and the other end is grounded, and the bundled input method, in which multiple Rx coils are connected in series to the sensor controller. Each method has its own advantages, but conventional position detection devices are limited to one of them. Therefore, there was a demand for the ability to switch the connection method between each Rx coil and the sensor controller.
したがって、本発明の目的の一つは、EMRセンサの受信側コイルとセンサコントローラの接続方式を切り替えることのできる集積回路を提供することにある。 Therefore, one object of the present invention is to provide an integrated circuit that can switch the connection method between the receiving coil of an EMR sensor and a sensor controller.
また、本願の発明者は、EMRセンサの受信側コイルとして、上述した複数のRxコイルに代え、x方向に延在する一本の配線(以下「基部」という)に対してy方向に延在する多数の配線(以下「櫛歯部」という)を接続してなる構成のコイル(以下「櫛形コイル」という)を用いることを検討している。各櫛歯部の一端は基部に接続され、他端はセンサコントローラに接続される。本願の発明者の研究によれば、センサコントローラは、隣接する2本の櫛歯部の他端をRxコイルの両端と看做してペン信号を受信することにより、実際には2本の櫛歯部のそれぞれが基部を介して他の櫛歯部と繋がっているにも関わらず、あたかも2本の櫛歯部と、基部のうちそれらを繋ぐ部分とによりRxコイルが形成されているのと同じように、ペン信号を受信することができる。したがって、櫛形コイルを用いることによっても、複数のRxコイルを用いる場合と同様に、ペン位置を検出することは可能である。 The inventor of the present application is also considering using a coil (hereinafter referred to as a "comb coil") configured by connecting a number of wires (hereinafter referred to as "comb teeth") extending in the y direction to one wire (hereinafter referred to as "base") extending in the x direction as the receiving coil of the EMR sensor, instead of the above-mentioned multiple Rx coils. One end of each comb tooth is connected to the base, and the other end is connected to the sensor controller. According to the research of the inventor of the present application, the sensor controller receives the pen signal by regarding the other ends of two adjacent comb teeth as both ends of the Rx coil, and thus can receive the pen signal as if the Rx coil were formed by the two comb teeth and the part of the base that connects them, even though each of the two comb teeth is actually connected to the other comb teeth via the base. Therefore, it is possible to detect the pen position by using a comb coil as well as by using multiple Rx coils.
しかしながら一方で、櫛形コイルには、ペン位置の検出精度が粗くなってしまうという問題がある。櫛形コイルの構成は、隣接する2本の櫛歯部によって構成される仮想的なループコイルがx方向に間隔を空けて配置されていることに等しいためである。 However, comb coils have the problem that the accuracy of detecting the pen position is low. This is because the configuration of a comb coil is equivalent to a virtual loop coil made up of two adjacent comb teeth that are spaced apart in the x direction.
したがって、本発明の目的の他の一つは、EMRセンサの受信側コイルとして櫛形コイルを用いる場合のペン位置の検出精度を高めることのできる集積回路を提供することにある。 Therefore, another object of the present invention is to provide an integrated circuit that can improve the detection accuracy of the pen position when a comb coil is used as the receiving coil of an EMR sensor.
また、Txコイルから交番磁界が送出されている間、Rxコイルにはこの交番磁界が現れることになるので、センサコントローラは、Txコイルからの交番磁界の送出を停止した後、Rxコイルにおいてペン信号の受信を行う。しかしながら、Rxコイルの時定数の影響により、Txコイルからの交番磁界の送出が停止した後にもその影響がRxコイルに残り、ペン信号のSNR(Signal to Noise Ratio)を悪化させてしまっていた。 In addition, while an alternating magnetic field is being emitted from the Tx coil, this alternating magnetic field appears in the Rx coil, so the sensor controller receives the pen signal at the Rx coil after stopping the emission of the alternating magnetic field from the Tx coil. However, due to the influence of the time constant of the Rx coil, the influence remains in the Rx coil even after the emission of the alternating magnetic field from the Tx coil has stopped, deteriorating the SNR (Signal to Noise Ratio) of the pen signal.
したがって、本発明の目的のさらに他の一つは、ペン信号のSNRを向上できる集積回路及びセンサコントローラを提供することにある。 Therefore, another object of the present invention is to provide an integrated circuit and a sensor controller that can improve the SNR of the pen signal.
また、本願の発明者は、EMRセンサの受信側コイルとして、上述した複数のRxコイルに代え、x方向に延在する一本の配線(以下「基部」という)に対してy方向に延在する多数の配線(以下「櫛歯部」という)を接続してなる構成のコイル(以下「櫛形コイル」という)を用いることを検討している。各櫛歯部の一端は基部に接続され、他端はセンサコントローラに接続される。本願の発明者の研究によれば、センサコントローラは、隣接する2本の櫛歯部の他端をRxコイルの両端と看做してペン信号を受信することにより、実際には2本の櫛歯部のそれぞれが基部を介して他の櫛歯部と繋がっているにも関わらず、あたかも2本の櫛歯部と、基部のうちそれらを繋ぐ部分とによりRxコイルが形成されているのと同じように、ペン信号を受信することができる。したがって、櫛形コイルを用いることによっても、複数のRxコイルを用いる場合と同様に、ペン位置を検出することは可能である。 The inventor of the present application is also considering using a coil (hereinafter referred to as a "comb coil") configured by connecting a number of wires (hereinafter referred to as "comb teeth") extending in the y direction to one wire (hereinafter referred to as "base") extending in the x direction as the receiving coil of the EMR sensor, instead of the above-mentioned multiple Rx coils. One end of each comb tooth is connected to the base, and the other end is connected to the sensor controller. According to the research of the inventor of the present application, the sensor controller receives the pen signal by regarding the other ends of two adjacent comb teeth as both ends of the Rx coil, and thus can receive the pen signal as if the Rx coil were formed by the two comb teeth and the part of the base that connects them, even though each of the two comb teeth is actually connected to the other comb teeth via the base. Therefore, it is possible to detect the pen position by using a comb coil as well as by using multiple Rx coils.
しかしながら一方で、櫛形コイルには、ペン位置の検出精度が粗くなってしまうという問題がある。櫛形コイルの構成は、隣接する2本の櫛歯部によって構成される仮想的なループコイルがx方向に間隔を空けて配置されていることに等しいためである。 However, comb coils have the problem that the accuracy of detecting the pen position is low. This is because the configuration of a comb coil is equivalent to a virtual loop coil made up of two adjacent comb teeth that are spaced apart in the x direction.
したがって、本発明の目的のさらに他の一つは、EMRセンサの受信側コイルとして櫛形コイルを用いる場合のペン位置の検出精度を高めることのできる集積回路及びセンサコントローラを提供することにある。 Therefore, another object of the present invention is to provide an integrated circuit and a sensor controller that can improve the detection accuracy of the pen position when a comb coil is used as the receiving coil of an EMR sensor.
また、特許文献2のようにRxコイルに代えて線状電極を用いる場合、ペン位置から見てx方向の一方側にある線状電極と、x方向の他方側にある線状電極とでペン信号の符号が逆になり、ペン位置の近傍では符号の遷移が発生することから、ペン位置の近傍でペン信号の受信強度が弱くなってしまうという問題があった。
In addition, when using a linear electrode instead of an Rx coil as in
したがって、本発明の目的のさらに他の一つは、Rxコイルに代えて線状電極を用いる場合におけるペン信号の受信強度を高めることのできる集積回路及びセンサコントローラを提供することにある。 Therefore, another object of the present invention is to provide an integrated circuit and a sensor controller that can increase the reception strength of a pen signal when a linear electrode is used instead of an Rx coil.
また、従来の位置検出装置においては、パネル面に対して電磁誘導ペンが傾いている場合、電磁誘導ペンの方位角によっては、Rxコイルで受信されるペン信号のピーク位置が本来のペン先の位置からずれてしまう場合がある。そうするとペン位置の検出精度が悪化してしまうので、改善が必要とされていた。 Furthermore, in conventional position detection devices, if the electromagnetic induction pen is tilted relative to the panel surface, the peak position of the pen signal received by the Rx coil may shift from the actual position of the pen tip depending on the azimuth angle of the electromagnetic induction pen. This causes a deterioration in the detection accuracy of the pen position, so improvements were needed.
したがって、本発明の目的のさらに他の一つは、パネル面に対して電磁誘導ペンが傾いていたとしても、その位置を高い精度で検出できるセンサコントローラを提供することにある。 Therefore, another object of the present invention is to provide a sensor controller that can detect the position of an electromagnetic induction pen with high accuracy even if the pen is tilted relative to the panel surface.
また、近年、折り曲げ可能に構成されたディスプレイ(フォルダブルディスプレイ)が登場しており、このフォルダブルディスプレイにおいても、電磁誘導ペンの位置を検出できるようにすることが求められている。しかしながら、フォルダブルディスプレイでは折り曲げを実現するために導電性のヒンジ部品が用いられており、このヒンジ部品によって磁界が乱されることから、ヒンジ部品の近傍、すなわち折り曲げ線の近傍でペン信号の受信強度が弱くなってしまうという問題があった。 Furthermore, in recent years, displays that can be folded (foldable displays) have appeared, and there is a demand for these foldable displays to be able to detect the position of an electromagnetic induction pen. However, foldable displays use conductive hinge parts to achieve folding, and because these hinge parts disrupt the magnetic field, there is a problem in that the reception strength of the pen signal is weakened near the hinge parts, i.e., near the folding line.
したがって、本発明の目的のさらに他の一つは、フォルダブルディスプレイの折り曲げ線の近傍におけるペン信号の受信強度を高めることのできる集積回路及びセンサコントローラを提供することにある。 Therefore, another object of the present invention is to provide an integrated circuit and a sensor controller that can increase the reception strength of a pen signal near the folding line of a foldable display.
本発明の第1の側面による集積回路は、EMRセンサの受信側コイルに接続される集積回路であって、前記受信側コイルはタッチ面の第1の辺に沿って複数の端部を有し、前記複数の端部は第1の端部及び第2の端部を含み、第1の入力端子及び第2の入力端子を有する差動増幅器と、前記第1の端部の接続先を、前記第2の入力端子と、前記第2の端部、接地端、及び前記第1の入力端子のいずれかとの間で切り替えるスイッチ群と、を含む集積回路である。 The integrated circuit according to the first aspect of the present invention is an integrated circuit connected to a receiving coil of an EMR sensor, the receiving coil having a plurality of ends along a first side of a touch surface, the plurality of ends including a first end and a second end, a differential amplifier having a first input terminal and a second input terminal, and a group of switches for switching the connection destination of the first end between the second input terminal and any one of the second end, a ground terminal, and the first input terminal.
本発明の第2の側面による集積回路は、第1の側面による集積回路において、前記受信側コイルは、前記複数の端部を有する櫛形コイルであり、前記スイッチ群は、前記第1の端部を前記第2の入力端子に接続する第1の状態と、前記第1の端部を前記第1の入力端子に接続する第2の状態と、を時分割で切り替える、集積回路である。 The integrated circuit according to the second aspect of the present invention is an integrated circuit according to the first aspect, in which the receiving coil is a comb coil having the multiple ends, and the group of switches switches in a time-division manner between a first state in which the first end is connected to the second input terminal, and a second state in which the first end is connected to the first input terminal.
本発明の第3の側面による集積回路は、EMRセンサに接続される集積回路であって、前記EMRセンサの受信側コイルは複数の第1のループコイルによって構成され、それぞれ第1の入力端子及び第2の入力端子を有する複数の差動増幅器と、前記複数の第1のループコイルそれぞれの一端を、対応する前記差動増幅器の前記第1の入力端子に接続する第1の配線と、前記複数の第1のループコイルそれぞれの他端を、対応する前記差動増幅器の前記第2の入力端子に接続する第2の配線と、所定の電源電位が供給される電源配線と前記第1の配線との間に設けられた第1のスイッチ素子と、を含む集積回路である。 The integrated circuit according to the third aspect of the present invention is an integrated circuit connected to an EMR sensor, the receiving coil of the EMR sensor being composed of a plurality of first loop coils, the integrated circuit including a plurality of differential amplifiers each having a first input terminal and a second input terminal, a first wiring that connects one end of each of the plurality of first loop coils to the first input terminal of the corresponding differential amplifier, a second wiring that connects the other end of each of the plurality of first loop coils to the second input terminal of the corresponding differential amplifier, and a first switch element provided between a power supply wiring to which a predetermined power supply potential is supplied and the first wiring.
本発明の第3の側面によるセンサコントローラは、本発明の第1の側面による集積回路を介して前記EMRセンサに接続されるセンサコントローラであって、前記複数の第1のループコイルは、それぞれ第1の方向に延在し、前記第1の方向と交差する第2の方向に並べて配置され、前記EMRセンサの送信側コイルは、それぞれ第2の方向に延在し、前記第1の方向に並べて配置された複数の第2のループコイルによって構成され、前記集積回路は、前記複数の第1のループコイルのうち前記第2の方向の一端側から2n-1番目(nは自然数)の前記第1のループコイルの一端及び他端を、対応する前記差動増幅器の前記第1の入力端子及び前記第2の入力端子に接続する一方、2n番目の前記第1のループコイルの一端及び他端を、対応する前記差動増幅器の前記第1の入力端子及び前記第2の入力端子から切り離す第1の状態と、前記複数の第1のループコイルのうち前記第2の方向の一端側から2n番目の前記第1のループコイルの一端及び他端を、対応する前記差動増幅器の前記第1の入力端子及び前記第2の入力端子に接続する一方、2n-1番目の前記第1のループコイルの一端及び他端を、対応する前記差動増幅器の前記第1の入力端子及び前記第2の入力端子から切り離す第2の状態とを切り替え可能に構成されたスイッチ回路、をさらに有し、前記複数の第2のループコイルのそれぞれに順次電流を流すことによって前記EMRセンサから交番磁界を送出し、前記複数の第2のループコイルのうち前記第1の方向の一端側から2m-1番目(mは自然数)の前記第2のループコイルに前記電流を流すときには前記スイッチ回路を前記第1の状態とし、前記複数のループコイルのうち前記第1の方向の一端側から2m番目の前記ループコイルに前記電流を流すときには前記スイッチ回路を前記第2の状態とすることにより、前記複数の差動増幅器のそれぞれから出力されるペン信号を受信する、センサコントローラである。 A sensor controller according to a third aspect of the present invention is a sensor controller connected to the EMR sensor via an integrated circuit according to the first aspect of the present invention, in which the plurality of first loop coils each extend in a first direction and are arranged side by side in a second direction intersecting the first direction, and a transmitting coil of the EMR sensor is composed of a plurality of second loop coils each extending in a second direction and arranged side by side in the first direction, and the integrated circuit has a first state in which one end and the other end of the 2n-1th (n is a natural number) first loop coil from one end side in the second direction of the plurality of first loop coils are connected to the first input terminal and the second input terminal of the corresponding differential amplifier, while one end and the other end of the 2nth first loop coil are disconnected from the first input terminal and the second input terminal of the corresponding differential amplifier, and a second state in which the 2nth first loop coil from one end side in the second direction of the plurality of first loop coils is disconnected from the first input terminal and the second input terminal of the corresponding differential amplifier. A switch circuit is configured to be able to switch between a first state in which one end and the other end of the first loop coil are connected to the first input terminal and the second input terminal of the corresponding differential amplifier, and a second state in which one end and the other end of the 2n-1th first loop coil are disconnected from the first input terminal and the second input terminal of the corresponding differential amplifier, and an alternating magnetic field is sent from the EMR sensor by sequentially passing a current through each of the plurality of second loop coils, and the switch circuit is set to the first state when the current is passed through the second loop coil that is 2m-1th (m is a natural number) from one end side in the first direction among the plurality of second loop coils, and the switch circuit is set to the second state when the current is passed through the loop coil that is 2mth from one end side in the first direction among the plurality of loop coils, thereby receiving a pen signal output from each of the plurality of differential amplifiers.
本発明の第4の側面による集積回路は、EMRセンサに接続される集積回路であって、前記EMRセンサの受信側コイルは、それぞれ第1の方向に延在する複数の櫛歯部をそれぞれの一端で前記第1の方向と交差する第2の方向に延在する基部に接続してなる構成を有する櫛形コイルであり、それぞれ第1の入力端子及び第2の入力端子を有する複数の差動増幅器と、前記複数の櫛歯部のうち前記第2の方向の一端側から2n-1番目(nは自然数)の前記櫛歯部の他端と2n番目の前記櫛歯部の他端とのそれぞれを同一の前記差動増幅器の前記第1の入力端子及び前記第2の入力端子に接続する第1の状態と、前記複数の櫛歯部のうち前記第2の方向の一端側から2n番目の前記櫛歯部の他端と2n+1番目の前記櫛歯部の他端とのそれぞれを同一の前記差動増幅器の前記第1の入力端子及び前記第2の入力端子に接続する第2の状態とを切り替え可能に構成されたスイッチ回路と、を含む集積回路である。 The integrated circuit according to the fourth aspect of the present invention is an integrated circuit connected to an EMR sensor, and the receiving coil of the EMR sensor is a comb coil having a configuration in which a plurality of comb teeth each extending in a first direction are connected at one end to a base extending in a second direction intersecting the first direction, and includes a plurality of differential amplifiers each having a first input terminal and a second input terminal, and a switch circuit configured to be able to switch between a first state in which the other end of the 2n-1th (n is a natural number) comb tooth portion from one end side in the second direction and the other end of the 2nth comb tooth portion from one end side in the second direction are connected to the first input terminal and the second input terminal of the same differential amplifier, and a second state in which the other end of the 2nth comb tooth portion from one end side in the second direction and the other end of the 2n+1th comb tooth portion from one end side in the second direction are connected to the first input terminal and the second input terminal of the same differential amplifier.
本発明の第4の側面によるセンサコントローラは、本発明の第2の側面による集積回路を介して前記EMRセンサに接続されるセンサコントローラであって、前記EMRセンサの送信側コイルは、それぞれ前記第2の方向に延在し、前記第1の方向に並べて配置された複数のループコイルによって構成され、前記複数のループコイルのそれぞれに順次電流を流すことによって前記EMRセンサから交番磁界を送出し、前記複数のループコイルのうち前記第1の方向の一端側から2m-1番目(mは自然数)の前記ループコイルに前記電流を流すときには前記スイッチ回路を前記第1の状態とし、前記複数のループコイルのうち前記第1の方向の一端側から2m番目の前記ループコイルに前記電流を流すときには前記スイッチ回路を前記第2の状態とすることにより、前記複数の差動増幅器のそれぞれから出力されるペン信号を受信する、センサコントローラである。 The sensor controller according to the fourth aspect of the present invention is a sensor controller connected to the EMR sensor via the integrated circuit according to the second aspect of the present invention, and the transmitter coil of the EMR sensor is composed of a plurality of loop coils each extending in the second direction and arranged in the first direction, and an alternating magnetic field is sent from the EMR sensor by sequentially passing a current through each of the plurality of loop coils, and when passing the current through the loop coil that is 2m-1th (m is a natural number) from one end side in the first direction among the plurality of loop coils, the switch circuit is set to the first state, and when passing the current through the loop coil that is 2mth from one end side in the first direction among the plurality of loop coils, the switch circuit is set to the second state, thereby receiving a pen signal output from each of the plurality of differential amplifiers.
本発明の第5の側面による集積回路は、EMRセンサに接続される集積回路であって、前記EMRセンサの受信側コイルは、それぞれ第1の方向に延在し、前記第1の方向と交差する第2の方向に並べて配置された複数の線状電極によって構成され、それぞれ第1の入力端子及び第2の入力端子を有する複数の差動増幅器と、前記複数の線状電極のうち前記第2の方向の一端側から2n-k番目(kは奇数の自然数、nはk/2より大きい自然数)の前記線状電極の端部と2n番目の前記線状電極の端部とのそれぞれを同一の前記差動増幅器の前記第1の入力端子及び前記第2の入力端子に接続する配線と、を含む集積回路である。 The integrated circuit according to the fifth aspect of the present invention is an integrated circuit connected to an EMR sensor, the receiving coil of the EMR sensor being composed of a plurality of linear electrodes each extending in a first direction and arranged in a second direction intersecting the first direction, the integrated circuit including a plurality of differential amplifiers each having a first input terminal and a second input terminal, and wiring connecting an end of the 2n-kth (k is an odd natural number, n is a natural number greater than k/2) linear electrode from one end side in the second direction among the plurality of linear electrodes to the first input terminal and the second input terminal of the same differential amplifier, respectively.
本発明の第5の側面によるセンサコントローラは、本発明の第3の側面による集積回路を介して前記EMRセンサに接続されるセンサコントローラであって、前記EMRセンサの送信側コイルは、それぞれ前記第2の方向に延在し、前記第1の方向に並べて配置された複数のループコイルによって構成され、前記複数のループコイルのそれぞれに順次電流を流すことによって前記EMRセンサから交番磁界を送出し、前記複数のループコイルのうち前記第1の方向の一端側から2m-1番目(mは自然数)の前記ループコイルに前記電流を流すときには前記スイッチ回路を前記第1の状態とし、前記複数のループコイルのうち前記第1の方向の一端側から2m番目の前記ループコイルに前記電流を流すときには前記スイッチ回路を前記第2の状態とすることにより、前記複数の差動増幅器のそれぞれから出力されるペン信号を受信する、センサコントローラである。 The sensor controller according to the fifth aspect of the present invention is a sensor controller connected to the EMR sensor via the integrated circuit according to the third aspect of the present invention, and the transmitter coil of the EMR sensor is composed of a plurality of loop coils each extending in the second direction and arranged in the first direction, and an alternating magnetic field is sent from the EMR sensor by sequentially passing a current through each of the plurality of loop coils, and when passing the current through the loop coil that is 2m-1th (m is a natural number) from one end side in the first direction among the plurality of loop coils, the switch circuit is set to the first state, and when passing the current through the loop coil that is 2mth from one end side in the first direction among the plurality of loop coils, the switch circuit is set to the second state, thereby receiving the pen signal output from each of the plurality of differential amplifiers.
本発明の第6の側面によるセンサコントローラは、複数のループコイルを有するEMRセンサに接続されたセンサコントローラであって、前記複数のループコイルのうち第1のループコイルにおいて受信されたペン信号と、前記複数のループコイルのうち前記第1のループコイルの近傍にある他の1以上のループコイルのそれぞれにおいて受信されたペン信号とを異なる重み付けで加算し、前記加算によって得られる加算ペン信号を用いて、電磁誘導ペンの位置を導出する、センサコントローラである。 A sensor controller according to a sixth aspect of the present invention is a sensor controller connected to an EMR sensor having a plurality of loop coils, which adds, with different weighting, a pen signal received at a first loop coil among the plurality of loop coils and a pen signal received at one or more other loop coils that are located near the first loop coil among the plurality of loop coils, and derives the position of the electromagnetic induction pen using an added pen signal obtained by the addition.
本発明の第7の側面による集積回路は、EMRセンサに接続される集積回路であって、前記EMRセンサの受信側コイルは、それぞれ第1の方向に延在する複数の櫛歯部をそれぞれの一端で前記第1の方向と交差する第2の方向に延在する基部に接続してなる構成を有する櫛形コイルであり、電磁誘導ペンが送信したペン信号の受信回路と、前記複数の櫛歯部のうちの2つを選択し、選択した2つの前記櫛歯部を前記受信回路に接続する選択回路と、を含み、前記複数の櫛歯部は、前記第2の方向の一方側から順に第1乃至第4の櫛歯部を有し、前記選択回路は、前記複数の櫛歯部のうち第1及び第3の櫛歯部を選択する第1の状態と、前記複数の櫛歯部のうち第2及び第4の櫛歯部を選択する第2の状態とが順に出現するよう前記選択を行い、前記第1の櫛歯部と前記第3の櫛歯部の間の距離と、前記第2の櫛歯部と前記第4の櫛歯部の間の距離とはともに第1の距離であり、前記第1の櫛歯部と前記第2の櫛歯部の間の距離は前記第1の距離より短い第2の距離である、集積回路である。 An integrated circuit according to a seventh aspect of the present invention is an integrated circuit connected to an EMR sensor, the receiving coil of the EMR sensor being a comb coil having a configuration in which a plurality of comb tooth portions each extending in a first direction are connected at one end to a base portion extending in a second direction intersecting the first direction, the receiving coil including a receiving circuit for a pen signal transmitted by an electromagnetic induction pen, and a selection circuit for selecting two of the plurality of comb tooth portions and connecting the selected two comb tooth portions to the receiving circuit, the plurality of comb tooth portions being connected to a base portion extending in the second direction. The integrated circuit has first to fourth comb tooth portions in order from one side, and the selection circuit performs the selection so that a first state in which the first and third comb tooth portions are selected from the plurality of comb tooth portions and a second state in which the second and fourth comb tooth portions are selected from the plurality of comb tooth portions appear in order, and the distance between the first comb tooth portion and the third comb tooth portion and the distance between the second comb tooth portion and the fourth comb tooth portion are both a first distance, and the distance between the first comb tooth portion and the second comb tooth portion is a second distance shorter than the first distance.
本発明の第7の側面によるセンサコントローラは、本発明の第7の側面による集積回路においてさらに、前記複数の櫛歯部は、前記第4の櫛歯部の前記第2の方向の他方側に第5の櫛歯部を有し、前記選択回路は、前記第1の状態と、前記第2の状態と、前記第3の櫛歯部及び前記第5の櫛歯部を選択する第3の状態とが順に出現するよう前記選択を行う集積回路を介して前記EMRセンサに接続されるセンサコントローラであって、前記第1の状態と、前記第2の状態と、前記第3の状態とが順に出現するようことになるよう前記選択回路を制御する、センサコントローラである。 The sensor controller according to the seventh aspect of the present invention is an integrated circuit according to the seventh aspect of the present invention, further comprising: the plurality of comb tooth portions having a fifth comb tooth portion on the other side of the fourth comb tooth portion in the second direction; the selection circuit is a sensor controller connected to the EMR sensor via an integrated circuit that performs the selection so that the first state, the second state, and a third state that selects the third comb tooth portion and the fifth comb tooth portion appear in sequence; and the sensor controller controls the selection circuit so that the first state, the second state, and the third state appear in sequence.
本発明の第1の側面によれば、スイッチ群の制御により、EMRセンサの受信側コイルとセンサコントローラの接続方式を切り替えることが可能になる。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to switch the connection method between the receiving coil of the EMR sensor and the sensor controller by controlling a group of switches.
本発明の第2の側面によれば、第1の状態でのペン信号の受信と第2の状態でのペン信号の受信とを時分割で実行することができ、したがって、仮想的なループコイルの間隔を実効的にゼロにすることができるので、EMRセンサの受信側コイルとして櫛形コイルを用いる場合のペン位置の検出精度を高めることが可能になる。 According to the second aspect of the present invention, the reception of the pen signal in the first state and the reception of the pen signal in the second state can be executed in a time-division manner, and therefore the spacing between the virtual loop coils can be effectively set to zero, thereby improving the detection accuracy of the pen position when a comb coil is used as the receiving coil of the EMR sensor.
本発明の第3の側面によれば、第1のスイッチ素子をオンにすることによって各第1のループコイルをプリチャージすることができるので、送信側コイルから送出された交番磁界の影響を受信側コイルから排除し、ペン信号のSNRを向上することが可能になる。 According to the third aspect of the present invention, each first loop coil can be precharged by turning on the first switch element, so that the influence of the alternating magnetic field emitted from the transmitting coil can be eliminated from the receiving coil, thereby improving the SNR of the pen signal.
本発明の第4の側面によれば、第1の状態でのペン信号の受信と第2の状態でのペン信号の受信とを時分割で実行することができ、したがって、仮想的なループコイルの間隔を実効的にゼロにすることができるので、EMRセンサの受信側コイルとして櫛形コイルを用いる場合のペン位置の検出精度を高めることが可能になる。 According to the fourth aspect of the present invention, the reception of the pen signal in the first state and the reception of the pen signal in the second state can be executed in a time-division manner, and therefore the spacing between the virtual loop coils can be effectively set to zero, thereby improving the detection accuracy of the pen position when a comb coil is used as the receiving coil of the EMR sensor.
本発明の第5の側面によれば、互いに逆の符号を有するペン信号が差動増幅器によって強め合うことになるので、ペン位置の近傍において、線状電極をRxコイルとして用いる場合におけるペン信号の受信強度を高めることが可能になる。 According to the fifth aspect of the present invention, pen signals having opposite signs are reinforced by a differential amplifier, making it possible to increase the received strength of the pen signal in the vicinity of the pen position when a linear electrode is used as an Rx coil.
本発明の第6の側面によれば、複数のループコイルで受信されたペン信号を異なる重み付けで加算してなる加算ペン信号を用いて電磁誘導ペンの位置を導出するので、パネル面に対して電磁誘導ペンが傾いていたとしても、その位置を高い精度で検出することが可能になる。 According to the sixth aspect of the present invention, the position of the electromagnetic induction pen is derived using an added pen signal obtained by adding pen signals received by multiple loop coils with different weighting, so that even if the electromagnetic induction pen is tilted relative to the panel surface, its position can be detected with high accuracy.
本発明の第7の側面によれば、仮想ループコイルを構成する2つの櫛歯部の間の距離よりも短い距離で仮想ループコイルをシフトすることになるので、フォルダブルディスプレイの折り曲げ線の近傍におけるペン信号の受信強度を高めることが可能になる。 According to the seventh aspect of the present invention, the virtual loop coil is shifted by a distance shorter than the distance between the two comb teeth that make up the virtual loop coil, making it possible to increase the reception strength of the pen signal near the folding line of the foldable display.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the attached drawings.
図1は、本発明の第1の実施の形態による位置検出システム1の構成を示す図である。同図に示すように、位置検出システム1は電磁誘導ペン2及び位置検出装置3を有して構成される。このうち電磁誘導ペン2は、EMR方式による位置検出に対応するペンであり、内部にコイル及びコンデンサを含む共振回路を有して構成される。
Figure 1 is a diagram showing the configuration of a
位置検出装置3は、EMR方式により、タッチ面3a(パネル面)内における電磁誘導ペン2の位置を検出可能に構成された装置である。タッチ面3a内には、EMRセンサの受信側コイルである複数のループコイルLCx(Rxコイル)と、EMRセンサの送信側コイルである複数のループコイルLCy(Txコイル)とが配置される。位置検出装置3はこの他に、スイッチ回路30、センサコントローラ31、及びホストプロセッサ32を含んで構成される。典型的な例による位置検出装置3は、表示面がタッチ面3aを兼ねるタブレット端末又はノートパソコンであるが、表示面を有しないデジタイザなどにより位置検出装置3を構成してもよい。
The
図示したx,y方向はいずれもタッチ面3a内の方向であり、互いに直交している。複数のループコイルLCxは、それぞれy方向に延在するように形成され、x方向に並べて配置される。一方、複数のループコイルLCyは、それぞれx方向に延在するように形成され、y方向に並べて配置される。なお、ループコイルLCx,LCyともに、隣接する他のループコイルLCx,LCyと重なって配置されることとしてもよく、その場合には、ビア導体などを用いて立体的に形成される。各ループコイルLCx及び各ループコイルLCyは、いずれも両端でスイッチ回路30に接続される。各ループコイルLCxの端部は、長方形であるタッチ面3aの一辺である辺E1に沿って配置される。
The illustrated x and y directions are directions within the
スイッチ回路30は、複数のループコイルLCx相互の接続を切り替えるとともに、複数のループコイルLCx及び複数のループコイルLCyとセンサコントローラ31との間の接続を切り替えるための複数のスイッチにより構成されるスイッチの集合体(スイッチ群)である。スイッチ回路30は単独で集積回路を構成することとしてもよいし、センサコントローラ31と同じ集積回路内に設けられることとしてもよい。スイッチ回路30の切り替え状態は、センサコントローラ31により制御される。
The
センサコントローラ31は、タッチ面3a内における電磁誘導ペン2の位置(ペン位置)をEMR方式により検出する機能を有する集積回路である。センサコントローラ31は、スイッチ回路30の制御によりループコイルLCx,LCyとの接続状態を制御することにより、複数のループコイルLCyのそれぞれに順に交流電流を供給し、その都度、各ループコイルLCxに生ずるペン信号を受信する処理を行う。そしてセンサコントローラ31は、こうして受信したペン信号に基づき、ペン位置の導出を行うとともに、電磁誘導ペン2が送信したペンデータを受信するよう構成される。
The
詳しく説明すると、センサコントローラ31がいずれかのループコイルLCyに対して交流電流の供給を開始すると、そのループコイルLCyから交番磁界の送出が開始される。電磁誘導ペン2のコイルがこの交番磁界の中に入ると、その両端に起電力が発生し、電磁誘導ペン2のコンデンサが充電される。続いてセンサコントローラ31がループコイルLCyへの交流電流の供給を停止すると、電磁誘導ペン2のコンデンサに蓄積された電力により、電磁誘導ペン2のコイルから交番磁界(ペン信号)が送出される。
To explain in more detail, when the
ここで、電磁誘導ペン2は、ペン信号を利用して、ペン先に加わる圧力を示す筆圧値、表面に設けられたスイッチのオンオフ状態を示すオンオフ情報などのペンデータを送信可能に構成される。すなわち、電磁誘導ペン2の共振回路を構成するコンデンサは、ペンデータの値に応じて容量が変化するように構成される。コンデンサの容量が変化するとその変化量に応じて共振回路の共振周波数が変化することから、ペンデータの値に応じて、コイルから送出する交番磁界の周波数が変化する。電磁誘導ペン2は、このような共振回路の性質を利用して、コイルから送出する交番磁界をペンデータによって周波数変調するように構成される。
The
電磁誘導ペン2のコイルから送出されたペン信号は、各ループコイルLCxにより受信される。センサコントローラ31は、スイッチ回路30の制御によって交流電流を供給するループコイルLCyを変えながら、その都度、各ループコイルLCxにおいてペン信号を受信することにより、ループコイルLCyとループコイルLCxの組み合わせごとに、ペン信号の強度を取得する。そして、取得した各強度に基づいてタッチ面3a内におけるペン信号の強度分布を導出し、その頂点をペン位置として検出する。また、センサコントローラ31は、最も強い強度で受信されたペン信号の周波数の変化を検出することにより、ペンデータを取得する。センサコントローラ31は、以上のようにして検出した位置及び取得したデータを、その都度、ホストプロセッサ32に供給するよう構成される。
The pen signal sent from the coil of the
ここで、センサコントローラ31によるペン位置の検出は、グローバルスキャンとローカルスキャンの2つのモードのいずれかにより実行される。グローバルスキャンは、まだペン位置を検出していないときに実行される処理であり、センサコントローラ31は、すべてのループコイルLCx,LCyを用いて上述した一連の処理を実行する。これによりセンサコントローラ31は、タッチ面3aの全体で電磁誘導ペン2を検出することが可能になる。
Here, the detection of the pen position by the
一方、ローカルスキャンは、検出済みのペン位置がある場合に実行される処理である。この場合のセンサコントローラ31は、前回検出したペン位置の近傍に位置するループコイルLCx,LCyのみを用いて上述した一連の処理を実行する。こうすることで、1回の位置検出にかかる時間を短縮することができるので、センサコントローラ31は、グローバルスキャンよりも高い頻度でペン位置の検出を行えることになる。
On the other hand, local scan is a process that is executed when a pen position has already been detected. In this case, the
また、センサコントローラ31は、各ループコイルLCxにおけるペン信号の受信に関して、上述した差動方式、シングルエンド方式、束ね入力方式のうちのいずれか1つを選択するよう構成される。この選択は、センサコントローラ31又は位置検出装置3の製造段階で行われるものとしてもよいし、ユーザによる使用時に行われるものとしてもよい。一例では、センサコントローラ31は、受信済みの最新のペンデータに含まれる筆圧値により電磁誘導ペン2がホバー中(ペン先がタッチ面3aに接触していない状態)であることが示される場合に束ね入力方式を選択し、ペンタッチ中(ペン先がタッチ面3aに接触している状態)ことが示される場合に差動方式又はシングルエンド方式を選択することとしてよい。センサコントローラ31は、選択の結果に応じてスイッチ回路30の制御を行い、その結果として、選択された方式でのペン信号の受信が実現される。センサコントローラ31によるスイッチ回路30の制御の具体的な内容については、後ほど図2~図5を参照しながら詳しく説明する。
The
ホストプロセッサ32は、図示しないメモリから読み出したプログラムを実行することによって位置検出装置3のオペレーティングシステム及び各種のアプリケーションを実行する役割を果たす、位置検出装置3の中央処理装置である。ホストプロセッサ32がプログラムに従って実行する処理には、センサコントローラ31から供給されたペン位置及びペンデータを用いて行う各種の処理が含まれる。この各種の処理には、例えば、表示面に表示しているカーソルの移動、タッチ面内における電磁誘導ペン2の軌跡を示すストロークデータの生成などが含まれる。このうちストロークデータに関して、ホストプロセッサ32は、生成したストロークデータをレンダリングして表示する処理、生成したストロークデータを含むデジタルインクを生成して記録する処理、ユーザの指示に応じて、生成したデジタルインクを外部装置に送信する処理なども行う。
The
図2~図5は、スイッチ回路30の内部構成を示す図である。これらの図には、スイッチ回路30の内部構成のうち、各ループコイルLCxにおけるペン信号の受信に関係する部分のみを示している。以下、これらの図を参照しながら、スイッチ回路30の内部構成と、差動方式、シングルエンド方式、束ね入力方式のそれぞれを実現するためにセンサコントローラ31が行うスイッチ回路30の制御の具体的な内容とについて、詳しく説明する。
Figures 2 to 5 are diagrams showing the internal configuration of the
なお、説明を簡単にするため、図2~図5には2つのループコイルLCx1,LCx2のみを示しているが、実際の位置検出装置3がより多くのループコイルLCxを有していることは勿論である。以下では、ループコイルLCx1の両端部を端部T11,T12と称し、ループコイルLCx2の両端部を端部T21,T22と称する。
2 to 5 show only two loop coils LCx1 and LCx2 , but the actual
初めに図2を参照すると、スイッチ回路30は、複数の差動アンプ40と、各複数のスイッチ50~55を含むスイッチ群とを含んで構成される。差動アンプ40は、ループコイルLCxごとに設けられる。スイッチ50,51,52は単極双投式のスイッチ、スイッチ53,54は単極3投式のスイッチであり、それぞれループコイルLCxごとに設けられる。また、スイッチ55は単極双投式のスイッチであり、隣接する2つのループコイルLCxごとに設けられる。以下の説明では、必要に応じて、ループコイルLCx1に対応する構成には符号の右側に下付き文字「1」を付し、ループコイルLCx2に対応する構成には符号の右側に下付き文字「2」を付し、ループコイルLCx1,LCx2の双方に対応する構成には符号の右側に下付き文字「12」を付すことにより、各構成を他の構成から区別する場合がある。
2, the
各差動アンプ40は、非反転入力端子、反転入力端子、及び出力端子を有し、非反転入力端子と反転入力端子の間の電位差を増幅し、増幅後の電位差を接地電位に対する出力電圧として出力端子から出力する増幅回路(差動増幅器)である。各差動アンプ40の出力端子は、ペン信号としてセンサコントローラ31に供給される。
Each
スイッチ501の共通端子は端部T11に接続され、一方の選択端子は接地端に接続され、他方の選択端子は図示したノードn11を構成する。スイッチ511の共通端子は端部T12に接続され、一方の選択端子は接地端に接続され、他方の選択端子は図示したノードn12を構成する。スイッチ521の共通端子はノードn12に接続され、一方の選択端子はノードn11に接続され、他方の選択端子はスイッチ531の第2の選択端子に接続される。スイッチ531の共通端子は差動アンプ401の非反転入力端子に接続され、第1の選択端子はノードn11に接続され、第3の選択端子は接地端に接続される。スイッチ541の共通端子は差動アンプ401の反転入力端子に接続され、第1の選択端子はノードn12に接続され、第2の選択端子は後述するノードn21に接続され、第3の選択端子は接地端に接続される。 The common terminal of the switch 50-1 is connected to the end T- 11 , one selection terminal is connected to the ground terminal, and the other selection terminal constitutes the node n- 11 shown in the figure. The common terminal of the switch 51-1 is connected to the end T- 12 , one selection terminal is connected to the ground terminal, and the other selection terminal constitutes the node n- 12 shown in the figure. The common terminal of the switch 52-1 is connected to the node n -12 , one selection terminal is connected to the node n -11 , and the other selection terminal is connected to the second selection terminal of the switch 53-1 . The common terminal of the switch 53-1 is connected to the non-inverting input terminal of the differential amplifier 40-1 , the first selection terminal is connected to the node n- 11 , and the third selection terminal is connected to the ground terminal. The common terminal of the switch 54-1 is connected to the inverting input terminal of the differential amplifier 40-1 , the first selection terminal is connected to the node n- 12 , the second selection terminal is connected to a node n -21 described later, and the third selection terminal is connected to the ground terminal.
スイッチ502の共通端子は端部T21に接続され、一方の選択端子は接地端に接続され、他方の選択端子は図示したノードn21を構成する。スイッチ512の共通端子は端部T22に接続され、一方の選択端子は接地端に接続され、他方の選択端子は図示したノードn22を構成する。スイッチ522の共通端子はノードn22に接続され、一方の選択端子はノードn21に接続され、他方の選択端子はスイッチ532の第2の選択端子に接続される。スイッチ532の共通端子は差動アンプ402の非反転入力端子に接続され、第1の選択端子はノードn21に接続され、第3の選択端子は接地端に接続される。スイッチ542の共通端子は差動アンプ402の反転入力端子に接続され、第1の選択端子はノードn22に接続され、第3の選択端子は接地端に接続される。図示していないが、スイッチ542の第2の選択端子は、ループコイルLCx1の反対側でループコイルLCx2に隣接する他のループコイルLCxに対応するスイッチ50の他方の選択端子に接続される。 The common terminal of the switch 502 is connected to the end T21 , one selection terminal is connected to the ground terminal, and the other selection terminal constitutes the node n21 shown in the figure. The common terminal of the switch 512 is connected to the end T22 , one selection terminal is connected to the ground terminal, and the other selection terminal constitutes the node n22 shown in the figure. The common terminal of the switch 522 is connected to the node n22 , one selection terminal is connected to the node n21 , and the other selection terminal is connected to the second selection terminal of the switch 532. The common terminal of the switch 532 is connected to the non-inverting input terminal of the differential amplifier 402 , the first selection terminal is connected to the node n21 , and the third selection terminal is connected to the ground terminal. The common terminal of the switch 542 is connected to the inverting input terminal of the differential amplifier 402 , the first selection terminal is connected to the node n22 , and the third selection terminal is connected to the ground terminal. Although not shown, a second selection terminal of the switch 542 is connected to the other selection terminal of the switch 50 corresponding to another loop coil LCx adjacent to the loop coil LCx2 on the opposite side to the loop coil LCx1 .
スイッチ55の共通端子は端部T12に接続され、一方の選択端子は端部T21に接続される。スイッチ55の他方の選択端子はどこにも接続されておらず、したがってスイッチ55は、単極単投式のスイッチであるとしてもよい。 The common terminal of switch 55 is connected to terminal T12 and one select terminal is connected to terminal T21 . The other select terminal of switch 55 is not connected anywhere, and therefore switch 55 may be a single-pole, single-throw switch.
スイッチ回路30は、以上の構成により、端部T12(第1の端部)の接続先を、差動アンプ401の反転入力端子(第2の入力端子)と、端部T21(第2の端部)、接地端、及び差動アンプ401の非反転入力端子(第1の入力端子)のいずれかとの間で切り替える役割を果たす。センサコントローラ31は、この切り替えを制御することにより、差動方式、シングルエンド方式、束ね入力方式のそれぞれによるペン信号の受信を実現する。以下、詳しく説明する。
With the above configuration, the
図2には、差動方式を選択したセンサコントローラ31によって制御された後のスイッチ回路30の状態を示している。この場合のセンサコントローラ31は、スイッチ50,51のそれぞれにおいて他方の選択端子を共通端子に接続し、スイッチ53,54のそれぞれにおいて第1の選択端子を共通端子に接続する。スイッチ52,55は切断状態(又は、それぞれ他方の選択端子が選択された状態)とする。これにより、図2に破線で示すように、各差動アンプ40には、対応するループコイルLCxの両端が接続されることになる。例えば差動アンプ401について言えば、非反転入力端子はループコイルLCx1の端部T11に接続され、反転入力端子はループコイルLCx1の端部T12に接続されることになる。差動方式によれば、各ループコイルLCxで受信されるペン信号からコモンモードノイズを除去でき、また、後述するシングルエンド方式に比べ、各ループコイルLCxで受信されるペン信号の信号強度が大きくなる、という効果が得られる。
2 shows the state of the
図3には、シングルエンド方式を選択したセンサコントローラ31によって制御された後のスイッチ回路30の状態を示している。この場合のセンサコントローラ31は、スイッチ50において他方の選択端子を共通端子に接続し、スイッチ53において第1の選択端子を共通端子に接続する一方、スイッチ51において一方の選択端子を共通端子に接続し、スイッチ54において第3の選択端子を共通端子に接続する。スイッチ52,55は、図2の場合と同様、切断状態(又は、それぞれ他方の選択端子が選択された状態)とする。これにより、図3に破線で示すように、各差動アンプ40は、非反転入力端子のみが対応するループコイルLCxの一端に接続され、反転入力端子は接地端に接続された状態となる。また、各ループコイルLCxの他端は、接地端に接続された状態となる。例えば差動アンプ401は、非反転入力端子がループコイルLCx1の端部T11に接続され、反転入力端子が接地端に接続された状態となり、ループコイルLCx1の端部T12は、接地端に接続された状態となる。シングルエンド方式によれば、差動アンプ40をループコイルLCxの両端に接続しなくても、センサコントローラ31によるペン信号の受信が可能になる、という効果が得られる。
3 shows the state of the
図4及び図5には、束ね入力方式を選択したセンサコントローラ31によって制御された後のスイッチ回路30の状態を示している。この場合のセンサコントローラ31は、ループコイルLCyごとに、図4に示した第1の状態と図5に示した第2の状態とが時分割で実現されることとなるようスイッチ回路30を制御する。
Figures 4 and 5 show the state of the
初めに図4を参照すると、第1の状態は、各差動アンプ40の非反転入力端子と反転入力端子の間に、隣接する2つのループコイルLCxが直列で接続された状態である。図4に即して具体的に説明すると、センサコントローラ31は、第1の状態を実現するために、スイッチ501,512において他方の選択端子を共通端子に接続し、スイッチ522,5512において一方の選択端子を共通端子に接続し、スイッチ531において第1の選択端子を共通端子に接続し、スイッチ541において第2の選択端子を共通端子に接続する一方、スイッチ502,511,521,532,542を切断状態とする。これにより、図4に破線で示すように、2つのループコイルLCx1,LCx2が直列で差動アンプ401の非反転入力端子と反転入力端子の間に接続された状態となる。図示しない他のループコイルLCxについても、同様である。
First, referring to Fig. 4, the first state is a state in which two adjacent loop coils LCx are connected in series between the non-inverting input terminal and the inverting input terminal of each
次に図5を参照すると、第2の状態は、第1の状態と比較すると、各差動アンプ40に直列で接続する2つのループコイルLCxの組み合わせをx方向に1つシフトしたものとなる。このシフトの他、第2の状態を実現するためにセンサコントローラ31が行うスイッチ回路30の制御の内容は、第1の状態の場合と同様である。
Referring next to FIG. 5, in the second state, the combination of two loop coils LCx connected in series to each
束ね入力方式によれば、2つのループコイルLCxが直列に接続されることから、インダクタンスが2倍になり、その分、ペン信号の受信強度が大きくなる、という効果が得られる。ただし、図4に示す第1の状態と図5に示す第2の状態とを時分割で行う必要があることから、差動方式やシングルエンド方式の場合に比べ、ペン信号を受信するために2倍の時間が必要になることになる。センサコントローラ31は、上述したように、受信済みの最新のペンデータに含まれる筆圧値により電磁誘導ペン2がホバー中であることが示される場合に束ね入力方式を選択し、ペンタッチ中ことが示される場合に差動方式又はシングルエンド方式を選択することで、電磁誘導ペン2内のコイルとタッチ面3aの間の距離が大きくペン信号の受信強度が小さくなりがちなホバー中には、束ね入力方式を用いてペン信号の受信強度を上げ、十分に大きな受信強度が得られるペンタッチ中には、差動方式又はシングルエンド方式を用いてペン信号の受信に必要な時間を短縮する、というように、適応的な接続方式の切り替えを実現できる。
According to the bundled input method, since two loop coils LCx are connected in series, the inductance is doubled, and the reception strength of the pen signal is increased accordingly. However, since the first state shown in FIG. 4 and the second state shown in FIG. 5 must be performed in a time-division manner, it takes twice as long to receive the pen signal as in the differential or single-end methods. As described above, the
以上説明したように、本実施の形態による位置検出システム1によれば、センサコントローラ31からスイッチ回路30内のスイッチ群を制御することにより、差動方式、シングルエンド方式、束ね入力方式の間で、EMRセンサの受信側コイルとセンサコントローラ31の接続方式を切り替えることが可能になる。したがって、センサコントローラ31は、各方式のメリットを最大限活かしつつ、ペン位置の検出及びペンデータの取得を行うことが可能になる。
As described above, according to the
図6は、本発明の第2の実施の形態による位置検出システム1の構成を示す図である。本実施の形態による位置検出システム1は、EMRセンサの受信側コイルとして、複数のループコイルLCxではなく、基部PB及び複数の櫛歯部PTからなる櫛形コイルCCxを用いる点で、第1の実施の形態による位置検出システム1と相違する。また、これに伴い、スイッチ回路30の内部構成、及び、センサコントローラ31によるスイッチ回路30の制御の内容も、第1の実施の形態による位置検出システム1のものと異なっている。その他の点では第1の実施の形態による位置検出システム1と同様であるので、以下では、第1の実施の形態による位置検出システム1との相違点に着目して説明を行う。
Figure 6 is a diagram showing the configuration of a
図6に示すように、櫛形コイルCCxは、x方向に延在する一本の配線である基部PBに対し、それぞれy方向に延在する配線である複数の櫛歯部PTを接続してなる構成のコイルである。各櫛歯部PTの一端は基部PBに接続され、他端はスイッチ回路30に接続される。各櫛歯部PTの他端は、長方形であるタッチ面3aの一辺である辺E1に沿って配置される。
As shown in FIG. 6, the comb coil CCx is configured by connecting a base PB, which is a single wire extending in the x direction, to a number of comb tooth portions PT, which are wires extending in the y direction. One end of each comb tooth portion PT is connected to the base PB, and the other end is connected to the
図7及び図8は、本実施の形態によるスイッチ回路30の内部構成を示す図である。これらの図には、スイッチ回路30の内部構成のうち、櫛形コイルCCxにおけるペン信号の受信に関係する部分のみを示している。以下、これらの図を参照しながら、センサコントローラ31が櫛形コイルCCxを用いてペン信号を受信する方法について、詳しく説明する。
Figures 7 and 8 are diagrams showing the internal configuration of the
なお、説明を簡単にするため、図7及び図8には4つの櫛歯部PT1~PT4のみを示しているが、実際の櫛形コイルCCxがより多くの櫛歯部PTを有していることは勿論である。以下では、櫛歯部PT1~PT4それぞれの他端(基部PBに接続される端部とは反対側の端部)を端部T1~T4と称する。 7 and 8 show only four comb tooth portions PT 1 to PT 4 for ease of explanation, but the actual comb coil CCx naturally has many more comb tooth portions PT. In the following, the other ends of the respective comb tooth portions PT 1 to PT 4 (the ends opposite to the ends connected to the base portion PB) will be referred to as ends T 1 to T 4 .
初めに図7を参照すると、本実施の形態によるスイッチ回路30は、複数の差動アンプ40と、各複数のスイッチ60~62を含むスイッチ群とを含んで構成される。差動アンプ40は、2つの櫛歯部PTに対して1つの割合で設けられる。スイッチ60は単極双投式のスイッチ、スイッチ62は単極3投式のスイッチであり、それぞれ櫛歯部PTごとに設けられる。また、スイッチ61は単極双投式のスイッチであり、2つの櫛歯部PTに対して1つの割合で設けられる。以下の説明では、必要に応じて、櫛歯部PT1に対応する構成には符号の右側に下付き文字「1」を付し、櫛歯部PT2に対応する構成には符号の右側に下付き文字「2」を付し、櫛歯部PT3に対応する構成には符号の右側に下付き文字「3」を付し、櫛歯部PT4に対応する構成には符号の右側に下付き文字「4」を付し、櫛歯部PT1,PT2の双方に対応する構成には符号の右側に下付き文字「12」を付し、櫛歯部PT3,PT4の双方に対応する構成には符号の右側に下付き文字「34」を付すことにより、各構成を他の構成から区別する場合がある。
7, the
スイッチ601の共通端子は端部T1に接続され、一方の選択端子は接地端に接続され、他方の選択端子は図示したノードn1を構成する。スイッチ602~604についても同様であり、スイッチ602の共通端子は端部T2に接続され、一方の選択端子は接地端に接続され、他方の選択端子は図示したノードn2を構成し、スイッチ603の共通端子は端部T3に接続され、一方の選択端子は接地端に接続され、他方の選択端子は図示したノードn3を構成し、スイッチ604の共通端子は端部T4に接続され、一方の選択端子は接地端に接続され、他方の選択端子は図示したノードn4を構成する。 The common terminal of switch 60-1 is connected to end T -1 , one selection terminal is connected to the ground terminal, and the other selection terminal constitutes the illustrated node n- 1 . The same is true for switches 60-2 to 60-4 , where the common terminal of switch 60-2 is connected to end T- 2 , one selection terminal is connected to the ground terminal, and the other selection terminal constitutes the illustrated node n- 2 , the common terminal of switch 60-3 is connected to end T- 3 , one selection terminal is connected to the ground terminal, and the other selection terminal constitutes the illustrated node n- 3 , and the common terminal of switch 60-4 is connected to end T- 4 , one selection terminal is connected to the ground terminal, and the other selection terminal constitutes the illustrated node n- 4 .
スイッチ6112の共通端子はノードn2に接続され、一方の選択端子はノードn1に接続され、他方の選択端子はスイッチ621の第2の選択端子に接続される。スイッチ621の共通端子は差動アンプ4012の非反転入力端子に接続され、第1の選択端子はノードn1に接続され、第3の選択端子は接地端に接続される。スイッチ622の共通端子は差動アンプ4012の反転入力端子に接続され、第1の選択端子はノードn2に接続され、第2の選択端子はノードn3に接続され、第3の選択端子は接地端に接続される。 The common terminal of the switch 61-12 is connected to the node n- 2 , one selection terminal is connected to the node n- 1 , and the other selection terminal is connected to the second selection terminal of the switch 62-1 . The common terminal of the switch 62-1 is connected to the non-inverting input terminal of the differential amplifier 40-12 , the first selection terminal is connected to the node n -1 , and the third selection terminal is connected to the ground terminal. The common terminal of the switch 62-2 is connected to the inverting input terminal of the differential amplifier 40-12 , the first selection terminal is connected to the node n- 2 , the second selection terminal is connected to the node n- 3 , and the third selection terminal is connected to the ground terminal.
スイッチ6134の共通端子はノードn4に接続され、一方の選択端子はノードn3に接続され、他方の選択端子はスイッチ623の第2の選択端子に接続される。スイッチ623の共通端子は差動アンプ4034の非反転入力端子に接続され、第1の選択端子はノードn3に接続され、第3の選択端子は接地端に接続される。スイッチ624の共通端子は差動アンプ4034の反転入力端子に接続され、第1の選択端子はノードn4に接続され、第3の選択端子は接地端に接続される。図示していないが、スイッチ624の第2の選択端子は、櫛歯部PT3の反対側で櫛歯部PT4に隣接する他の櫛歯部PTに対応するスイッチ60の他方の選択端子に接続される。 The common terminal of the switch 6134 is connected to the node n4 , one selection terminal is connected to the node n3 , and the other selection terminal is connected to the second selection terminal of the switch 623. The common terminal of the switch 623 is connected to the non-inverting input terminal of the differential amplifier 4034 , the first selection terminal is connected to the node n3 , and the third selection terminal is connected to the ground terminal. The common terminal of the switch 624 is connected to the inverting input terminal of the differential amplifier 4034 , the first selection terminal is connected to the node n4 , and the third selection terminal is connected to the ground terminal. Although not shown, the second selection terminal of the switch 624 is connected to the other selection terminal of the switch 60 corresponding to another comb tooth portion PT adjacent to the comb tooth portion PT4 on the opposite side to the comb tooth portion PT3 .
スイッチ回路30は、以上の構成により、端部T2(第1の端部)の接続先を、差動アンプ4012の反転入力端子(第2の入力端子)と、差動アンプ401の非反転入力端子(第1の入力端子)との間で切り替える役割を果たす。センサコントローラ31は、この切り替えを制御することにより、端部T2を差動アンプ4012の反転入力端子に接続する第1の状態と、端部T2を差動アンプ4012の非反転入力端子に接続する第2の状態と、を時分割で切り替えつつ、ペン信号の受信を行う。以下、詳しく説明する。
With the above configuration, the
図7には、スイッチ回路30の第1の状態を示している。同図に示すように、第1の状態では、櫛歯部PT1の端部T1が差動アンプ4012の非反転入力端子に接続され、櫛歯部PT2の端部T2が差動アンプ4012の反転入力端子に接続される。また、櫛歯部PT3の端部T3が差動アンプ4034の非反転入力端子に接続され、櫛歯部PT4の端部T4が差動アンプ4034の反転入力端子に接続される。図示していない他の櫛歯部PTについても同様である。これにより、図7に破線で示すように、隣接する2つの櫛歯部PT及び基部PBのうちこれらを接続する部分によって1つの仮想的なループコイルが形成されることになる。以下、こうして形成される仮想的なループコイルを「仮想ループコイル」と称する。各仮想ループコイルは基部PBを通じて繋がっているが、このことはペン信号の受信特性に実質的な影響を与えないことが本願の発明者の研究により判明している。
7 shows the first state of the
図8には、スイッチ回路30の第2の状態を示している。同図に示すように、第2の状態では、櫛歯部PT2の端部T2が差動アンプ4012の非反転入力端子に接続され、櫛歯部PT3の端部T3が差動アンプ4012の反転入力端子に接続される。櫛歯部PT1の端部T1は、櫛歯部PT2の反対側で櫛歯部PT1に隣接する他の櫛歯部PTの端部とともに、差動アンプ4034の反対側で差動アンプ4012に隣接する他の差動アンプ40に接続される。同様に、櫛歯部PT4の端部T4は、櫛歯部PT3の反対側で櫛歯部PT4に隣接する他の櫛歯部PTの端部とともに、差動アンプ4034に接続される。図示していない他の櫛歯部PTについても同様である。これにより、図8に破線で示すように、図7の場合と同様、隣接する2つの櫛歯部PT及び基部PBのうちこれらを接続する部分によって1つの仮想ループコイルが形成されるが、各仮想ループコイルを構成する2つの櫛歯部PTの組み合わせが、図7の場合と比べてx方向に1つの櫛歯部PTの分だけシフトしたものとなっている。第2の状態でも、各仮想ループコイルは基部PBを通じて繋がっているが、第1の状態と同様、ペン信号の受信特性に実質的な影響はない。
8 shows the second state of the
図7に示す第1の状態、及び、図8に示す第2の状態のいずれかのみによってペン信号を受信する場合、仮想ループコイルのx方向の間隔が広く空くことから、x方向におけるペン位置の検出精度が粗くなってしまう。本実施の形態によるスイッチ回路30によれば、センサコントローラ31は、ループコイルLCyごとに、第1の状態でのペン信号の受信と第2の状態でのペン信号の受信とを時分割で実行できるので、全体として見れば、仮想ループコイルの間隔をゼロにすることができる。したがって、EMRセンサの受信側コイルとして櫛形コイルCCxを用いる場合のペン位置の検出精度を高めることが可能になると言える。
When receiving a pen signal only in either the first state shown in FIG. 7 or the second state shown in FIG. 8, the spacing between the virtual loop coils in the x direction is wide, resulting in poor detection accuracy of the pen position in the x direction. According to the
以上説明したように、本実施の形態による位置検出システム1によれば、第1の状態でのペン信号の受信と第2の状態でのペン信号の受信とを時分割で実行することができ、したがって、仮想ループコイルの間隔を実効的にゼロにすることができるので、EMRセンサの受信側コイルとして櫛形コイルCCxを用いる場合のペン位置の検出精度を高めることが可能になる。
As described above, according to the
ここで、本実施の形態では、差動アンプ40の1つの入力端子に対して1つの櫛歯部PTを接続する例を説明したが、複数の櫛歯部PTを接続することとしてもよい。以下、そのような接続を採用する変形例を2つ挙げて説明する。
In this embodiment, an example has been described in which one comb tooth portion PT is connected to one input terminal of the
図9及び図10はそれぞれ、本実施の形態の第1の変形例によるスイッチ回路30の第1の状態及び第2の状態を示す図である。本変形例は、差動アンプ40の1つの入力端子に対して2つの櫛歯部PTが接続される例となっている。なお、これらの図では、スイッチ回路30内の詳細な構成については図示を省略し、各櫛歯部PTと差動アンプ40の接続状態のみを示している。本変形例によるスイッチ回路30は、4つの櫛歯部PTに対して1つの割合で、差動アンプ40を有している。
Figures 9 and 10 are diagrams showing a first state and a second state of the
本変形例によるセンサコントローラ31は、まず初めに、櫛形コイルCCxを構成する複数の櫛歯部PTをx方向の一端側から4つずつ、4つの櫛歯部PTを1セットとして選択する。図9の例では、櫛歯部PT1~PT4、櫛歯部PT5~PT8がそれぞれ1つのセットを構成している。そしてセンサコントローラ31は、各セットを構成する4つの櫛歯部PTのうちx方向一端側から2つを対応する差動アンプ40の非反転入力端子に共通に接続し、他の2つを対応する差動アンプ40の反転入力端子に共通に接続する。これにより、図9に示すように、隣接する4つの櫛歯部PTを1つの差動アンプ40に接続してなる状態(第1の状態)が形成される。この状態は、櫛歯部PT4の端部T4(第1の端部)を含む所定数(この場合は2つ)の端部が1つ目の差動アンプ40の反転入力端子に接続され、櫛歯部PT5の端部T5(第2の端部)を含む上記所定数の端部が2つ目の差動アンプ40の非反転入力端子に接続された状態となっている。
The
続いてセンサコントローラ31は、各セットを構成する4つの櫛歯部PTを1つずつシフトさせる。図10には、図9の状態からこのシフトを行った状態を示している。同図に示すように、この場合、櫛歯部PT2~PT5、櫛歯部PT6~PT7がそれぞれ1つのセットを構成することになる。そしてセンサコントローラ31は、図9のときと同様、各セットを構成する4つの櫛歯部PTのうちx方向一端側から2つを対応する差動アンプ40の非反転入力端子に共通に接続し、他の2つを対応する差動アンプ40の反転入力端子に共通に接続する。これにより、図10に示すように、隣接する4つの櫛歯部PTを1つの差動アンプ40に接続してなる状態(第2の状態)が形成される。この状態は、櫛歯部PT4の端部T4(第1の端部)及び櫛歯部PT5の端部T5(第2の端部)を含む上記所定数の端部が1つ目の差動アンプ40の反転入力端子に接続され、その他の上記所定数の櫛歯部PTの端部が2つ目の差動アンプ40の非反転入力端子に接続された状態となっている。
Next, the
本変形例によるセンサコントローラ31は、同様のシフトを3回行うことによって、4通りの組み合わせで4つの櫛歯部PTからなるセットを構成し、その都度、各セットを構成する4つの櫛歯部PTのうちx方向一端側から2つを対応する差動アンプ40の非反転入力端子に共通に接続し、他の2つを対応する差動アンプ40の反転入力端子に共通に接続する処理を行う。これにより、上述した第1の状態及び第2の状態を含む4つの状態により、隣接する4つの櫛歯部PTが1つの差動アンプ40に接続されることになる。本変形例によるセンサコントローラ31は、こうして形成した4つの状態のそれぞれにおいて、各差動アンプ40から出力されるペン信号を受信する。そして、受信したペン信号を用いて、ペン位置の検出及びペンデータの取得を行う。
The
図11及び図12はそれぞれ、本実施の形態の第2の変形例によるスイッチ回路30の第1の状態及び第2の状態を示す図である。本変形例は、差動アンプ40の1つの入力端子に対して4つの櫛歯部PTが接続される例となっている。これらの図でも、スイッチ回路30内の詳細な構成については図示を省略し、各櫛歯部PTと差動アンプ40の接続状態のみを示している。本変形例によるスイッチ回路30は、8つの櫛歯部PTに対して1つの割合で、差動アンプ40を有している。
Figures 11 and 12 are diagrams showing a first state and a second state of the
本変形例によるセンサコントローラ31は、まず初めに、櫛形コイルCCxを構成する複数の櫛歯部PTをx方向の一端側から8つずつ、8つの櫛歯部PTを1セットとして選択する。図11の例では、櫛歯部PT1~PT8が1つのセットを構成している。そしてセンサコントローラ31は、各セットを構成する8つの櫛歯部PTのうちx方向一端側から4つを対応する差動アンプ40の非反転入力端子に共通に接続し、他の4つを対応する差動アンプ40の反転入力端子に共通に接続する。これにより、図11に示すように、隣接する8つの櫛歯部PTを1つの差動アンプ40に接続してなる状態(第1の状態)が形成される。この状態は、櫛歯部PT8の端部T8(第1の端部)を含む所定数(この場合は4つ)の端部が1つ目の差動アンプ40の反転入力端子に接続され、櫛歯部PT9の端部T9(第2の端部)を含む上記所定数の端部が2つ目の差動アンプ40の非反転入力端子に接続された状態となっている。
The
続いてセンサコントローラ31は、各セットを構成する8つの櫛歯部PTを1つずつシフトさせる。図12には、図11の状態からこのシフトを行った状態を示している。同図に示すように、この場合、櫛歯部PT2~PT10が1つのセットを構成することになる。そしてセンサコントローラ31は、図11のときと同様、各セットを構成する8つの櫛歯部PTのうちx方向一端側から4つを対応する差動アンプ40の非反転入力端子に共通に接続し、他の4つを対応する差動アンプ40の反転入力端子に共通に接続する。これにより、図12に示すように、隣接する8つの櫛歯部PTを1つの差動アンプ40に接続してなる状態(第2の状態)が形成される。この状態は、櫛歯部PT8の端部T8(第1の端部)及び櫛歯部PT9の端部T9(第2の端部)を含む上記所定数の端部が1つ目の差動アンプ40の反転入力端子に接続され、その他の上記所定数の櫛歯部PTの端部が2つ目の差動アンプ40の非反転入力端子に接続された状態となっている。
Next, the
本変形例によるセンサコントローラ31は、同様のシフトを7回行うことによって、8通りの組み合わせで8つの櫛歯部PTからなるセットを構成し、その都度、各セットを構成する8つの櫛歯部PTのうちx方向一端側から4つを対応する差動アンプ40の非反転入力端子に共通に接続し、他の4つを対応する差動アンプ40の反転入力端子に共通に接続する処理を行う。これにより、上述した第1の状態及び第2の状態を含む8つの状態により、隣接する8つの櫛歯部PTが1つの差動アンプ40に接続されることになる。本変形例によるセンサコントローラ31は、こうして形成した8つの状態のそれぞれにおいて、各差動アンプ40から出力されるペン信号を受信する。そして、受信したペン信号を用いて、ペン位置の検出及びペンデータの取得を行う。
The
以上説明した2つの変形例に示したように、本実施の形態による位置検出システム1によれば、差動アンプ40の1つの入力端子に対して複数の櫛歯部PTを接続する場合にも、複数の接続状態でのペン信号の受信を時分割で実行することができる。したがって、EMRセンサの受信側コイルとして櫛形コイルCCxを用いる場合のペン位置の検出精度を高めることが可能になる。また、これらの変形例によれば、差動アンプ40の1つの入力端子に対して複数の櫛歯部PTを接続していることから、本実施の形態に比べて、ペン信号の受信強度を大きくすることが可能になる。
As shown in the two modified examples described above, according to the
次に、本発明の第3の実施の形態による位置検出システム1について、説明する。本実施の形態による位置検出システム1は、スイッチ回路30の内部構成の点で、第1の実施の形態と相違する。その他の点では第1の実施の形態による位置検出システム1と同様であるので、以下では、第1の実施の形態による位置検出システム1との相違点に着目して説明を行う。
Next, a
図13は、本実施の形態によるスイッチ回路30の内部構成を示す図である。同図には、図示したループコイルLCxに関連する構成のみを示している。また、同図には、各1つのループコイルLCx,LCyと、センサコントローラ31も図示している。
Figure 13 is a diagram showing the internal configuration of the
図13に示すように、本実施の形態によるスイッチ回路30は、ループコイルLCxごとに、差動アンプ40と、配線L1,L2と、スイッチ素子S1,S2,T1,T2を含むスイッチ群とを含んで構成される。
As shown in FIG. 13, the
差動アンプ40は、非反転入力端子、反転入力端子、及び出力端子を有し、非反転入力端子と反転入力端子の間の電位差を増幅し、増幅後の電位差を接地電位に対する出力電圧として出力端子から出力する増幅回路(差動増幅器)である。差動アンプ40の出力信号は、ペン信号PSとしてセンサコントローラ31に供給される。
The
配線L1は、ループコイルLCxの一端を、対応する差動アンプ40の非反転入力端子に接続する配線である。スイッチ素子T1は、この配線L1の途中に設けられる単極単投式のスイッチである。スイッチ素子T1がオンの場合には、ループコイルLCxの一端が差動アンプ40の非反転入力端子に接続される一方、スイッチ素子T1がオフの場合には、ループコイルLCxの一端は差動アンプ40の非反転入力端子から切り離される。
The wiring L1 connects one end of the loop coil LCx to the corresponding non-inverting input terminal of the
配線L2は、ループコイルLCxの他端を、対応する差動アンプ40の反転入力端子に接続する配線である。スイッチ素子T2は、この配線L2の途中に設けられる単極単投式のスイッチである。スイッチ素子T2がオンの場合には、ループコイルLCxの他端が差動アンプ40の反転入力端子に接続される一方、スイッチ素子T2がオフの場合には、ループコイルLCxの他端は差動アンプ40の反転入力端子から切り離される。
Wiring L2 connects the other end of the loop coil LCx to the inverting input terminal of the corresponding
スイッチ素子S1は、所定の電源電位Vref(例えば接地電位、又は、ペン信号の中間電位)が供給される電源配線と、配線L1のうちスイッチ素子T1とループコイルLCxとの間の部分との間に設けられる単極単投式のスイッチであり、ループコイルLCxの一端に電源電位Vrefを供給する役割を果たす。同様に、スイッチ素子S2は、所定の電源電位Vrefが供給される電源配線と、配線L2のうちスイッチ素子T2とループコイルLCxとの間の部分との間に設けられる単極単投式のスイッチであり、ループコイルLCxの他端に電源電位Vrefを供給する役割を果たす。 The switch element S1 is a single-pole, single-throw switch provided between a power supply wiring to which a predetermined power supply potential Vref (e.g., ground potential or intermediate potential of the pen signal) is supplied and a portion of the wiring L1 between the switch element T1 and the loop coil LCx, and serves to supply the power supply potential Vref to one end of the loop coil LCx. Similarly, the switch element S2 is a single-pole, single-throw switch provided between a power supply wiring to which a predetermined power supply potential Vref is supplied and a portion of the wiring L2 between the switch element T2 and the loop coil LCx, and serves to supply the power supply potential Vref to the other end of the loop coil LCx.
スイッチ素子S1,S2の制御は、センサコントローラ31が生成するプリチャージ信号preにより実行される。また、スイッチ素子T1,T2の制御は、センサコントローラ31が生成する選択信号selにより実行される。以下、これらの信号を用いてセンサコントローラ31が行うスイッチ素子S1,S2,T1,T2の制御について、詳しく説明する。
The control of the switch elements S1 and S2 is performed by a precharge signal pre generated by the
図14は、スイッチ素子S1,S2,T1,T2の制御に関わる信号等の波形を示す図である。同図に示す電圧PEは、電磁誘導ペン2の共振回路を構成するコイルの両端間電圧である。時刻t1においてセンサコントローラ31がループコイルLCyからの交番磁界の送出を開始すると、その近傍に位置している電磁誘導ペン2において、図示したように電圧PEが上昇する。センサコントローラ31は、この交番磁界の送出を時刻t1から所定時間Ta後の時刻t3まで継続する。
Figure 14 shows the waveforms of signals related to the control of switch elements S1, S2, T1, and T2. The voltage PE shown in the figure is the voltage across the coil that constitutes the resonant circuit of the
センサコントローラ31は、交番磁界の送出を継続している間の時刻t2(時刻t1から所定時間Tb(<Ta)後の時刻)において、プリチャージ信号preを活性化する。これにより、図13に示したスイッチ素子S1,S2がオンとなり、ループコイルLCxに対して電源電位Vrefの供給が開始される。センサコントローラ31は、時刻t3又はその直前の時刻までプリチャージ信号preを活性状態に維持し、その後、プリチャージ信号preを非活性状態に戻す。この一連の処理を行うことで、各ループコイルLCxをプリチャージすることができるので、ループコイルLCyから送出された交番磁界の影響をループコイルLCxから排除し、ペン信号PSのSNRを向上することが可能になる。
The
ここで、図13に示したように、電源電位VrefがループコイルLCxの一端と他端のそれぞれに供給されるようにスイッチ回路30を構成しているのは、より短時間でプリチャージを完了できるようにするためである。すなわち、上述したようにループコイルLCxには時定数があるため、ループコイルLCxに電源電位Vrefを供給しても直ちに全体が電源電位Vrefになるわけではなく、電源配線に近い部分から、ある程度の時間をかけて、次第に電源電位Vrefに遷移していくことになる。したがって、電源電位VrefをループコイルLCxの一端と他端の両方に供給すれば、この時間を短縮できることになる。ただし、ループコイルLCxの一端と他端の両方に電源電位Vrefを供給する構成は必須なものではなく、どちらか一方のみに電源電位Vrefを供給することとしてもよい。
As shown in FIG. 13, the
図14に戻り、時刻t3において交番磁界の送出を停止したセンサコントローラ31は、送出停止と同時に選択信号selを活性化することにより、スイッチ素子T1,T2をオンとする。すると、電磁誘導ペン2から送出された交番磁界がループコイルLCxに交流電流を発生させ、それが図示したように、ペン信号PSとしてセンサコントローラ31に供給されることになる。これによりセンサコントローラ31は、ペン信号PSに基づいてペン位置及びペンデータを取得することが可能になる。センサコントローラ31は、次に交番磁界の送出を開始する時刻t4まで選択信号selを活性状態に維持し、その後、選択信号selを非活性状態に戻す。その後の処理は、ここまでで説明した処理の繰り返しとなる。
Returning to FIG. 14, the
以上説明したように、本実施の形態によるスイッチ回路30及びセンサコントローラ31によれば、スイッチ素子S1,S2をオンにすることによって各ループコイルLCxをプリチャージすることができるので、送信側のループコイルLCyから送出された交番磁界の影響を受信側の各ループコイルLCxから排除し、ペン信号PSのSNRを向上することが可能になる。
As described above, according to the
図15は、本実施の形態の変形例によるEMRセンサの駆動方法を示す図である。本変形例によるセンサコントローラ31は、上述したグローバルスキャンを行うにあたり、各ループコイルLCyに交流電流を流す都度、複数のループコイルLCxの全部ではなく半分だけでペン信号の受信を行う点で、本実施の形態によるセンサコントローラ31と相違する。以下、相違点に着目して説明する。なお、図15には、説明の簡単のため各6本のループコイルLCx,LCyのみを示しているが、EMRセンサがより多くのループコイルLCx,LCyを含む場合についても同様である。
Figure 15 is a diagram showing a method of driving an EMR sensor according to a modified example of this embodiment. The
図15(a)は、ペン信号の第1の受信モードを示し、図15(b)は、ペン信号の第2の受信モードを示している。本変形例によるセンサコントローラ31は、第1の受信モードと第2の受信モードを交互に行うことによって、ペン位置の検出を行う。
Figure 15(a) shows a first reception mode of the pen signal, and Figure 15(b) shows a second reception mode of the pen signal. The
前提として、本変形例によるスイッチ回路30は、複数のループコイルLCxのうちx方向の一端側から2n-1番目(nは自然数。奇数番目)のループコイルLCxと、複数のループコイルLCxのうちx方向の一端側から2n番目(偶数番目)のループコイルLCxとで、異なる選択信号selによりスイッチ素子T1,T2の制御が行われるように構成される。これにより、本変形例によるスイッチ回路30は、複数のループコイルLCxのうちx方向の一端側から2n-1番目(奇数番目)のループコイルLCxの一端及び他端が、対応する差動アンプ40の非反転入力端子及び反転入力端子に接続される一方、2n番目(偶数番目)のループコイルLCxの一端及び他端が、対応する差動アンプ40の非反転入力端子及び反転入力端子から切り離される第1の状態と、複数のループコイルLCxのうちx方向の一端側から2n番目(偶数番目)のループコイルLCxの一端及び他端が、対応する差動アンプ40の非反転入力端子及び反転入力端子に接続される一方、2n-1番目(奇数番目)のループコイルLCxの一端及び他端が、対応する差動アンプ40の非反転入力端子及び反転入力端子から切り離される第2の状態とを、センサコントローラ31からの制御に応じて切り替え可能に構成される。
As a premise, the
図15(a)に示す第1の受信モードにおいて、センサコントローラ31は、複数のループコイルLCyのうちy方向の一端側から2m-1番目(mは自然数。奇数番目)のループコイルLCyに交流電流を流すときにはスイッチ回路30を上記第1の状態とし、複数のループコイルLCyのうちy方向の一端側から2m番目(偶数番目)のループコイルLCyに交流電流を流すときにはスイッチ回路30を上記第2の状態とすることにより、複数の差動アンプ40のそれぞれから出力されるペン信号を受信する。この処理によれば、図15(a)にハッチングで示した部分を中心にして、ペン位置の検出が実行されることになる。
In the first reception mode shown in FIG. 15(a), the
一方、図15(b)に示す第2の受信モードにおいて、センサコントローラ31は、複数のループコイルLCyのうちy方向の一端側から2m-1番目(奇数番目)のループコイルLCyに交流電流を流すときにはスイッチ回路30を上記第2の状態とし、複数のループコイルLCyのうちy方向の一端側から2m番目(偶数番目)のループコイルLCyに交流電流を流すときにはスイッチ回路30を上記第1の状態とすることにより、複数の差動アンプ40のそれぞれから出力されるペン信号を受信する。この処理によれば、図15(b)にハッチングで示した部分を中心にして、ペン位置の検出が実行されることになる。図15(a)と比較すると、図15(a)ではハッチングを付していなかった部分にハッチングが付されていることが理解される。
On the other hand, in the second reception mode shown in FIG. 15(b), the
本変形例によれば、例えば第1の受信モードで、どのループコイルLCyに交流電流を流すときにもスイッチ回路30を第1の状態とし、第2の受信モードで、どのループコイルLCyに交流電流を流すときにもスイッチ回路30を第2の状態とする場合に比べ、ペン位置を精度よく検出することが可能になる。これは、図15(a)(b)を見ると理解されるように、ハッチングを付していない部分(つまり、ペン信号の強度を取得しない部分)の上下左右にハッチングを付した部分(つまり、ペン信号の強度を取得する部分)が配置されている(すなわち、格子状に配置されている)ために、ペン信号の強度分布を全方向で精度良く導出できることによる効果である。
According to this modified example, it is possible to detect the pen position with higher accuracy than when, for example, in the first reception mode, the
また、本変形例によれば、同時に使用される差動アンプ40の数が本実施の形態に比べて半分となるので、スイッチ回路30内に用意する差動アンプ40の数を半分にすることも可能になる。また、同様の理由により、ペン信号を受信するためにセンサコントローラ31内に配置する回路の数も半分にすることが可能になる。
In addition, according to this modified example, the number of
図16は、本発明の第4の実施の形態による位置検出システム1の構成を示す図である。本実施の形態による位置検出システム1は、EMRセンサの受信側コイルとして、複数のループコイルLCxではなく、基部PB及び複数の櫛歯部PTからなる櫛形コイルCCxを用いる点で、第3の実施の形態による位置検出システム1と相違する。また、これに伴い、スイッチ回路30の内部構成、及び、センサコントローラ31によるスイッチ回路30の制御の内容も、第3の実施の形態による位置検出システム1のものと異なっている。その他の点では第3の実施の形態による位置検出システム1と同様であるので、以下では、第3の実施の形態による位置検出システム1との相違点に着目して説明を行う。
Figure 16 is a diagram showing the configuration of a
図16に示すように、櫛形コイルCCxは、x方向に延在する一本の配線である基部PBに対し、それぞれy方向に延在する配線である複数の櫛歯部PTを接続してなる構成のコイルである。各櫛歯部PTの一端は基部PBに接続され、他端はスイッチ回路30に接続される。
As shown in FIG. 16, the comb coil CCx is configured by connecting a base portion PB, which is a single wire extending in the x direction, to multiple comb tooth portions PT, which are wires extending in the y direction. One end of each comb tooth portion PT is connected to the base portion PB, and the other end is connected to the
図17及び図18は、本実施の形態によるスイッチ回路30の内部構成を示す図である。これらの図には、スイッチ回路30の内部構成のうち、一部の櫛歯部PTにおけるペン信号の受信に関係する部分のみを示している。以下の説明では、複数の櫛歯部PTのうちx方向の一端側からx番目の櫛歯部PTを櫛歯部PTxと称して、他の櫛歯部PTと区別する場合がある。
17 and 18 are diagrams showing the internal configuration of the
図17及び図18に示すように、本実施の形態によるスイッチ回路30は、複数の差動アンプ50と、複数のスイッチ51,52とを有して構成される。差動アンプ50は2つの櫛歯部PTに1つの割合で設けられ、スイッチ51,52はそれぞれ櫛歯部PTごとに設けられる。個々の差動アンプ50の構成及び動作は、第3の実施の形態で説明した差動アンプ40と同様である。以下の説明では、複数の差動アンプ50のうち櫛歯部PTx-1,PTxに対応して設けられるものを差動アンプ50xと称して、他の差動アンプ50と区別する場合がある。
17 and 18, the
スイッチ51は、単極3投式のスイッチである。スイッチ51の共通端子は、対応する櫛歯部PTの他端に接続される。共通端子が櫛歯部PTx-1に接続されるスイッチ51の第1の選択端子は差動アンプ50x-2の非反転入力端子に接続され、第2の選択端子は解放端に接続され、第3の選択端子は差動アンプ50xの反転入力端子に接続される。共通端子が櫛歯部PTxに接続されるスイッチ51の第1の選択端子は差動アンプ50xの反転入力端子に接続され、第2の選択端子は解放端に接続され、第3の選択端子は差動アンプ50xの非反転入力端子に接続される。
The
スイッチ52は、所定の電源電位Vref(例えば接地電位)が供給される電源配線と、対応するスイッチ51の共通端子を櫛歯部PTに接続する配線との間に設けられる単極単投式のスイッチであり、対応する櫛歯部PTに電源電位Vrefを供給する役割を果たす。
The
スイッチ51,52の制御は、センサコントローラ31により実行される。このうちスイッチ52の制御は櫛歯部PTをプリチャージするために行われるもので、図14を参照して説明したスイッチS1,S2の制御と同様のタイミングで実行される。また、スイッチ51の制御のうち、共通端子を第2の選択端子(解放端)に接続しておくタイミングについても、図14を参照して説明したスイッチT1,T2をオフにするタイミングと同様のタイミングで実行される。これにより、ループコイルLCyからの交番磁界の送出が停止している期間内にのみ、各差動アンプ50が櫛歯部PTに接続されることになる。
The
スイッチ51の制御のうち、共通端子を第1の選択端子又は第3の選択端子に接続するタイミングについては、センサコントローラ31は、EMRセンサの受信側コイルとして櫛形コイルCCxを用いる場合においても高い精度でペン位置を検出するため、櫛形コイルCCx内に形成される仮想的なループコイルの間隔が実効的にゼロになるように制御を行う。以下、この点について具体的に説明する。
Regarding the timing of connecting the common terminal to the first selection terminal or the third selection terminal in the control of the
まず初めにスイッチ回路30の状態について説明すると、スイッチ回路30は、センサコントローラ31の制御により、各スイッチ51において第3の選択端子が選択されている第1の状態(図17に示す状態)と、各スイッチ51において第1の選択端子が選択されている第2の状態(図18に示す状態)とを切り替え可能に構成される。第1の状態においては、図17に示すように、複数の櫛歯部PTのうちx方向の一端側から2n-1番目(nは自然数。奇数番目)の櫛歯部PTの他端と2n番目(偶数番目)の櫛歯部PTの他端とのそれぞれが同一の差動アンプ50の反転入力端子及び非反転入力端子に接続されることになる。そしてその結果として、2n-1番目の櫛歯部PTと、2n番目の櫛歯部PTと、基部PBのうちこれらを繋ぐ部分とによって、仮想的なループコイルが形成されることになる(図17において丸印を付けた部分)。一方、第2の状態においては、図18に示すように、複数の櫛歯部PTのうちx方向の一端側から2n番目(偶数番目)の櫛歯部PTの他端と2n+1番目(奇数番目)の櫛歯部PTの他端とのそれぞれが同一の差動アンプ50の反転入力端子及び非反転入力端子に接続されることになる。そしてその結果として、2n番目の櫛歯部PTと、2n+1番目の櫛歯部PTと、基部PBのうちこれらを繋ぐ部分とによって、仮想的なループコイルが形成されることになる(図18において丸印を付けた部分)。
First, the state of the
センサコントローラ31は、ループコイルLCyごとに、そのループコイルLCyに交流電流の供給を開始し、該供給を停止した後、スイッチ回路30を第1の状態に切り替えてペン信号の受信を実施し、さらに、同じループコイルLCyに再び交流電流の供給を開始し、該供給を停止した後、スイッチ回路30を第2の状態に切り替えてペン信号の受信を実施する処理を行う。この処理は、グローバルスキャンとローカルスキャンに共通の処理である。これにより、グローバルスキャンとローカルスキャンのいずれにおいても、櫛形コイルCCxにより構成される仮想的なループコイルの間隔を実効的にゼロにすることができるので、EMRセンサの受信側コイルとして櫛形コイルCCxを用いる場合のペン位置の検出精度を高めることが可能になる。
For each loop coil LCy, the
以上説明したように、本実施の形態によるスイッチ回路30及びセンサコントローラ31によれば、第1の状態でのペン信号の受信と第2の状態でのペン信号の受信とを時分割で実行することができ、したがって、仮想的なループコイルの間隔を実効的にゼロにすることができるので、EMRセンサの受信側コイルとして櫛形コイルCCxを用いる場合のペン位置の検出精度を高めることが可能になる。
As described above, the
また、本実施の形態によるスイッチ回路30及びセンサコントローラ31によれば、スイッチ52をオンにすることによって各櫛歯部PTをプリチャージすることができるので、第3の実施の形態と同様に、送信側のループコイルLCyから送出された交番磁界の影響を受信側の各櫛歯部PTから排除し、ペン信号PSのSNRを向上することが可能になる。
In addition, according to the
図19は、本実施の形態の変形例によるEMRセンサの駆動方法を示す図である。本変形例によるセンサコントローラ31は、1回分のグローバルスキャンを行うにあたり、ループコイルLCyごとに、第1の状態であるスイッチ回路30を用いたペン信号の受信、及び、第2の状態であるスイッチ回路30を用いたペン信号の受信の両方ではなく、いずれか一方のみを行う点で、本実施の形態によるセンサコントローラ31と相違する。以下、相違点に着目して説明する。なお、図19には、説明の簡単のため、6本のループコイルLCy及び7本の櫛歯部PTのみを示しているが、EMRセンサがより多くのループコイルLCy及び櫛歯部PTを含む場合についても同様である。
Figure 19 is a diagram showing a method of driving an EMR sensor according to a modified example of this embodiment. The
図19(a)は、ペン信号の第1の受信モードを示し、図19(b)は、ペン信号の第2の受信モードを示している。本変形例によるセンサコントローラ31は、第1の受信モードでのグローバルスキャンと、第2の受信モードでのグローバルスキャンとを交互に行うことによって、ペン位置の検出を行う。
Figure 19 (a) shows a first reception mode of the pen signal, and Figure 19 (b) shows a second reception mode of the pen signal. The
第1の受信モードにおいてセンサコントローラ31は、複数のループコイルLCyのうちy方向の一端側から2m-1番目(mは自然数。奇数番目)のループコイルLCyに交流電流を流すときにはスイッチ回路30を上記第1の状態とし、複数のループコイルLCyのうちy方向の一端側から2m番目(偶数番目)のループコイルLCyに交流電流を流すときにはスイッチ回路30を上記第2の状態とすることにより、複数の差動アンプ50のそれぞれから出力されるペン信号を受信する。この処理によれば、図19(a)にハッチングで示した部分を中心にして、ペン位置の検出が実行されることになる。
In the first reception mode, the
一方、第2の受信モードにおいてセンサコントローラ31は、複数のループコイルLCyのうちy方向の一端側から2m-1番目(奇数番目)のループコイルLCyに交流電流を流すときにはスイッチ回路30を上記第2の状態とし、複数のループコイルLCyのうちy方向の一端側から2m番目(偶数番目)のループコイルLCyに交流電流を流すときにはスイッチ回路30を上記第1の状態とすることにより、複数の差動アンプ50のそれぞれから出力されるペン信号を受信する。この処理によれば、図19(b)にハッチングで示した部分を中心にして、ペン位置の検出が実行されることになる。図19(a)と比較すると、図19(a)ではハッチングを付していなかった部分にハッチングが付されていることが理解される。
On the other hand, in the second reception mode, the
本変形例によれば、本実施の形態に比べて、半分の時間で1回のグローバルスキャンを終えることが可能になる。一度のグローバルスキャンで検出されるペン位置の精度は本実施の形態に比べて低下するが、各グローバルスキャンにおいてハッチングを付した部分が、図15を参照して説明した第3の実施の形態の変形例と同様の格子状に配置されていることから、例えば第1の受信モードで、どのループコイルLCyに交流電流を流すときにもスイッチ回路30を第1の状態とし、第2の受信モードで、どのループコイルLCyに交流電流を流すときにもスイッチ回路30を第2の状態とする場合に比べると、ペン位置を精度よく検出することが可能になる。
According to this modified example, it is possible to complete one global scan in half the time compared to the present embodiment. The accuracy of the pen position detected in one global scan is lower than in the present embodiment, but since the hatched parts in each global scan are arranged in a lattice pattern similar to the modified example of the third embodiment described with reference to FIG. 15, it is possible to detect the pen position with higher accuracy than, for example, when the
図20は、本発明の第5の実施の形態による位置検出システム1の構成を示す図である。本実施の形態による位置検出システム1は、EMRセンサの受信側コイルとして、櫛形コイルCCxではなく、それぞれy方向に延在し、x方向に並べて配置された複数の線状電極LEを用いる点で、第4の実施の形態による位置検出システム1と相違する。その他の点では第4の実施の形態による位置検出システム1と同様であるので、以下では、第4の実施の形態による位置検出システム1との相違点に着目して説明を行う。
Figure 20 is a diagram showing the configuration of a
本実施の形態によるEMRセンサの構成は、要するに、第4の実施の形態の櫛形コイルCCxから基部PBを取り除いた構成である。図21及び図22は、本実施の形態によるスイッチ回路30の内部構成を示す図である。これらの図を図17及び図18と比較すると理解されるように、接続先が櫛歯部PTに代えて線状電極LEとなる点を除き、スイッチ回路30内の構成は第4の実施の形態によるスイッチ回路30内のそれと同様である。したがって、本実施の形態によるスイッチ回路30も、第4の実施の形態で説明した第1の状態と第2の状態とを、センサコントローラ31の制御により切り替え可能に構成される。図21は第1の状態を示し、図22は第2の状態を示している。この制御を用いてセンサコントローラ31が行うペン信号の受信処理についても、第4の実施の形態と同様でよい。
The configuration of the EMR sensor according to this embodiment is, in short, a configuration in which the base portion PB is removed from the comb coil CCx of the fourth embodiment. Figures 21 and 22 are diagrams showing the internal configuration of the
本実施の形態では、各線状電極LEが電気的に孤立していることから、スイッチ回路30が第1の状態及び第2の状態のいずれにあるときにも、第4の実施の形態で説明したような仮想的なループコイルが形成されることはない。第3の実施の形態で説明したループコイルLCxや第4の実施の形態で説明した櫛形コイルCCxに比べ、線状電極LEと電磁誘導ペン2内のコイルとの結合は弱いので、個々の線状電極LEで受信されるペン信号の受信強度は、第3の実施の形態や第4の実施の形態に比べて弱くなる。しかし、本実施の形態によるスイッチ回路30の構成によれば、特にペン位置の近傍において、ペン信号の受信強度が高まるという効果が得られる。これは、ペン位置から見てx方向の一方側にある線状電極LEと他方側にある線状電極LEとで、ペン信号の符号が逆になることによるものである。以下、この点について受信強度のグラフを参照しながら説明する。
In this embodiment, since each linear electrode LE is electrically isolated, a virtual loop coil as described in the fourth embodiment is not formed when the
図23は、ペン信号の受信強度のシミュレーション結果を示す図である。同図に示すグラフG1は、本実施の形態によるセンサコントローラ31において受信されるペン信号の受信強度のシミュレーション結果を示している。一方、グラフG0は、各線状電極LEで受信されるペン信号を、差動アンプ50を用いることなく単独でセンサコントローラ31に供給するタイプの位置検出装置を用いた場合に、センサコントローラ31において受信されるペン信号の受信強度のシミュレーション結果を示している。同図の横軸は、線状電極LEの通番を示している。グラフG1の各点の横軸上の位置は、同一の差動アンプ50に接続されている2つの線状電極LEのx方向の中間位置に対応している。この点は、後述するグラフG2についても同様である。
Figure 23 shows the simulation results of the reception strength of the pen signal. Graph G1 in the figure shows the simulation results of the reception strength of the pen signal received by the
図23には、電磁誘導ペン2のペン先が10番目の線状電極LEと11番目の線状電極LEの間にある場合の例を示している。初めにグラフG0に着目すると、10番目以下の線状電極LEで受信されるペン信号の受信強度と、11番目以下の線状電極LEで受信されるペン信号の受信強度とで符号が逆になっており、ペン位置の近傍では、ペン信号の受信強度がほぼゼロにまで弱くなってしまうことが理解される。
Figure 23 shows an example in which the pen tip of the
次にグラフG1に着目すると、ペン位置にピークを有する正規分布ライクな分布を得られることが理解される。このような分布が得られるのは、符号が互いに逆のペン信号が差動アンプ50によって強め合っているためである。この結果から、本実施の形態による位置検出装置3によれば、ペン位置の近傍において、ペン信号の受信強度が高まるという効果が得られることが理解される。
Next, looking at graph G1, it can be seen that a normal distribution-like distribution with a peak at the pen position is obtained. Such a distribution is obtained because the pen signals of opposite signs are reinforced by the differential amplifier 50. From this result, it can be seen that the
以上説明したように、本実施の形態による位置検出装置3によれば、互いに逆の符号ヲ有するペン信号が差動アンプ50によって強め合うことになるので、ペン位置の近傍において、線状電極LEをRxコイルとして用いる場合におけるペン信号の受信強度を高めることが可能になる。
As described above, according to the
図24及び図25は、本実施の形態の第1の変形例によるスイッチ回路30の内部構成を示す図である。図24は第1の状態を示し、図25は第2の状態を示している。図24及び図25と図21及び図22とを比較すると理解されるように、本変形例によるスイッチ回路30は、同一の差動アンプ50xに接続される2つの線状電極LEが直接隣接する2つではなく、2つの線状電極LEを間に挟んで隣接する2つとなる点で、本実施の形態によるスイッチ回路30と相違する。その他の点では、本実施の形態によるスイッチ回路30と同様であり、センサコントローラ31によるスイッチ回路30の制御の内容も、本実施の形態によるものと同様である。
24 and 25 are diagrams showing the internal configuration of the
本変形例によるスイッチ回路30は、複数の線状電極LEのうちx方向の一端側から2n-k番目(k=3、nはk/2より大きい自然数)の線状電極LEの端部と2n番目の線状電極LEの端部とのそれぞれを同一の差動アンプ50の反転入力端子及び非反転入力端子に接続する第1の状態と、複数の線状電極LEのうちx方向の一端側から2n番目の線状電極LEの端部と2n+k番目の線状電極LEの端部とのそれぞれを同一の差動アンプ50の反転入力端子及び非反転入力端子に接続する第2の状態とを切り替え可能に構成される。本変形例ではk=3であるが、k=1とすると、本実施の形態で説明したスイッチ回路30が得られる。一般的に言えば、kは奇数の自然数であればよく、ペン位置の近傍におけるペン信号の受信強度が最も大きくなるkの値を選択すればよい。
The
図23に示すグラフG2は、本変形例によるセンサコントローラ31において受信されるペン信号の受信強度のシミュレーション結果を示している。グラフG1と比較すると理解されるように、本変形例のスイッチ回路30によれば、グラフG1と同様、ペン位置にピークを有する正規分布ライクな形状が得られ、しかも、グラフG1よりもピークの受信強度が大きくなっている。したがって、本変形例による位置検出装置3によれば、ペン位置の近傍において、線状電極LEをRxコイルとして用いる場合におけるペン信号の受信強度をさらに高めることが可能になると言える。
Graph G2 in FIG. 23 shows the simulation results of the reception strength of the pen signal received by the
図26は、本実施の形態の第2の変形例によるEMRセンサの駆動方法を示す図である。本変形例によるセンサコントローラ31は、1回分のグローバルスキャンを行うにあたり、ループコイルLCyごとに、第1の状態であるスイッチ回路30を用いたペン信号の受信、及び、第2の状態であるスイッチ回路30を用いたペン信号の受信の両方ではなく、いずれか一方のみを行う点で、本実施の形態によるセンサコントローラ31と相違する。以下、相違点に着目して説明する。なお、図26には、説明の簡単のため、6本のループコイルLCy及び7本の線状電極LEのみを示しているが、EMRセンサがより多くのループコイルLCy及び線状電極LEを含む場合についても同様である。
Figure 26 is a diagram showing a method of driving an EMR sensor according to a second modified example of this embodiment. The
図26(a)は、ペン信号の第1の受信モードを示し、図26(b)は、ペン信号の第2の受信モードを示している。本変形例によるセンサコントローラ31は、第1の受信モードでのグローバルスキャンと、第2の受信モードでのグローバルスキャンとを交互に行うことによって、ペン位置の検出を行う。
Figure 26 (a) shows a first reception mode of the pen signal, and Figure 26 (b) shows a second reception mode of the pen signal. The
第1の受信モードにおいてセンサコントローラ31は、複数のループコイルLCyのうちy方向の一端側から2m-1番目(mは自然数。奇数番目)のループコイルLCyに交流電流を流すときにはスイッチ回路30を上記第1の状態とし、複数のループコイルLCyのうちy方向の一端側から2m番目(偶数番目)のループコイルLCyに交流電流を流すときにはスイッチ回路30を上記第2の状態とすることにより、複数の差動アンプ50のそれぞれから出力されるペン信号を受信する。この処理によれば、図26(a)にハッチングで示した部分を中心にして、ペン位置の検出が実行されることになる。
In the first reception mode, the
一方、第2の受信モードにおいてセンサコントローラ31は、複数のループコイルLCyのうちy方向の一端側から2m-1番目(奇数番目)のループコイルLCyに交流電流を流すときにはスイッチ回路30を上記第2の状態とし、複数のループコイルLCyのうちy方向の一端側から2m番目(偶数番目)のループコイルLCyに交流電流を流すときにはスイッチ回路30を上記第1の状態とすることにより、複数の差動アンプ50のそれぞれから出力されるペン信号を受信する。この処理によれば、図26(b)にハッチングで示した部分を中心にして、ペン位置の検出が実行されることになる。図26(a)と比較すると、図26(a)ではハッチングを付していなかった部分にハッチングが付されていることが理解される。
On the other hand, in the second reception mode, the
本変形例によれば、本実施の形態に比べて、半分の時間で1回のグローバルスキャンを終えることが可能になる。一度のグローバルスキャンで検出されるペン位置の精度は本実施の形態に比べて低下するが、各グローバルスキャンにおいてハッチングを付した部分が、図15を参照して説明した第3の実施の形態の変形例と同様の格子状に配置されていることから、例えば第1の受信モードで、どのループコイルLCyに交流電流を流すときにもスイッチ回路30を第1の状態とし、第2の受信モードで、どのループコイルLCyに交流電流を流すときにもスイッチ回路30を第2の状態とする場合に比べると、ペン位置を精度よく検出することが可能になる。
According to this modified example, it is possible to complete one global scan in half the time compared to the present embodiment. The accuracy of the pen position detected in one global scan is lower than in the present embodiment, but since the hatched parts in each global scan are arranged in a lattice pattern similar to the modified example of the third embodiment described with reference to FIG. 15, it is possible to detect the pen position with higher accuracy than, for example, when the
次に、本発明の第6の実施の形態による位置検出システム1について、説明する。本実施の形態による位置検出システム1は、センサコントローラ31の内部処理の点で、第3の実施の形態と相違する。その他の点では第3の実施の形態による位置検出システム1と同様であるので、以下では、第3の実施の形態による位置検出システム1との相違点に着目して説明を行う。
Next, a
図27は、第3の実施の形態による位置検出システム1を用いてペン信号を受信する場合の課題を示す図である。また、図28は、図27で用いる方位角θ及びチルト角φについて説明する図である。以下、本実施の形態による位置検出システム1について説明する前に、これらの図を参照しながら、本実施の形態による位置検出システム1によって解決される課題について説明する。
Figure 27 is a diagram showing the problems that arise when receiving a pen signal using the
図28に示すように、電磁誘導ペン2に関しては、方位角θ、チルト角φ、及び回転角ψの3つが定義される。方位角θは、タッチ面3aに接触している電磁誘導ペン2のペン先が指し示す方向を表す角度であり、タッチ面3a内に設定される所定軸と、電磁誘導ペン2のペン軸のタッチ面3aへの射影とがなす角度によって表される。チルト角φは、タッチ面3aに対する電磁誘導ペン2の傾きを示す角度であり、電磁誘導ペン2のペン軸とタッチ面3aとがなす角度によって表される。回転角ψは、電磁誘導ペン2自身のペン軸周りの回転量を示す角度である。本実施の形態による位置検出システム1によって解決される課題は、これらの角度のうち方位角θ及びチルト角φに関するものである。
As shown in FIG. 28, three angles are defined for the electromagnetic induction pen 2: azimuth angle θ, tilt angle φ, and rotation angle ψ. The azimuth angle θ is an angle that indicates the direction in which the tip of the
図27には、電磁誘導ペン2のペン先がx座標=0mmの位置にあり、方位角θ及びチルト角φがそれぞれ(θ,φ)=(0°,0°)(0°,60°)(180°,60°)(90°,60°)のときに、各x座標に対応するループコイルLCxにおいて受信されるペン信号PSの受信レベルを示している。同図に示すように、(θ,φ)=(0°,0°)(90°,60°)の場合にはペン信号PSの受信レベルのピークがx座標=0mmの位置にある一方、(θ,φ)=(0°,60°)の場合には、ペン信号PSの受信レベルのピーク位置がマイナス側にずれている。また、(θ,φ)=(180°,60°)の場合には、ペン信号PSの受信レベルのピーク位置がプラス側にずれている。このように、第3の実施の形態による位置検出システム1においては、電磁誘導ペン2の方位角θとチルト角φの組み合わせにより、ペン信号PSの受信レベルのピーク位置が本来のペン先の位置からずれてしまう場合がある。本実施の形態による位置検出システム1は、このようなずれに起因するペン位置の検出精度の悪化を改善しようとするものである。
Figure 27 shows the reception level of the pen signal PS received by the loop coil LCx corresponding to each x coordinate when the tip of the
図29(a)は、本実施の形態によるセンサコントローラ31が行う処理を説明する図である。同図に示すように、本実施の形態によるセンサコントローラ31は、n番目のループコイルLCxnにおいて受信されたペン信号PSnと、ループコイルLCxnの近傍にある1以上のループコイルLCxのそれぞれにおいて受信されたペン信号PSとを異なる重み付けで加算し、加算によって得られる加算ペン信号PSSUMを用いて、電磁誘導ペン2の位置を導出するよう構成される。
29A is a diagram for explaining the process performed by the
具体的に説明すると、本実施の形態によるセンサコントローラ31は、n-2番目のループコイルLCxn-2~n+2番目のループコイルLCxn+2の5つのループコイルLCxにおいて受信されたペン信号PSn-2~PSn+2を、5つのループコイルLCxの中央に位置する3つのループコイルLCxにおいて受信されたペン信号PSn-1~PSn+1の重み付けが他の2つのループコイルLCxにおいて受信されたペン信号n-2,PSn+2の重み付けの2倍になるように、上記加算を行う。これにより、図示したように、PSSUM=PSn-2+2・PSn-1+2・PSn+2・PSn+1+PSn+2となる。
Specifically, the
図29(b)は、図29(a)に示した加算によって得られる仮想的なループコイルVLCxを示す図である。同図に示すように、図29(a)に示した加算を行うことにより得られる加算ペン信号PSSUMは、内側配線の幅がX1(ループコイルLCx3つ分の幅)、外側配線と内側配線の間の距離がX2(ループコイルLCx1つ分の幅)である2重巻きのコイルで受信されるペン信号PSと同等の信号になる。 Fig. 29(b) is a diagram showing a virtual loop coil VLCx obtained by the addition shown in Fig. 29(a). As shown in the figure, the sum pen signal PS SUM obtained by performing the addition shown in Fig. 29(a) is a signal equivalent to the pen signal PS received by a double-wound coil with an inner wiring width of X1 (the width of three loop coils LCx) and a distance between the outer wiring and the inner wiring of X2 (the width of one loop coil LCx).
図30は、電磁誘導ペン2のペン先がx座標=0mmの位置にある場合の加算ペン信号PSSUMの受信レベルを示す図である。同図には、図27と同様、方位角θ及びチルト角φがそれぞれ(θ,φ)=(0°,0°)(0°,60°)(180°,60°)(90°,60°)のときに、各x座標に対応するループコイルLCxにおいて得られる加算ペン信号PSSUM(そのループコイルLCxを中心とする5つのループコイルLCxで受信されるペン信号PSを重み付け加算することによって得られる信号)の受信レベルを示している。 Fig. 30 is a diagram showing the reception level of the additive pen signal PS SUM when the pen tip of the electromagnetic induction pen 2 is at the position of x coordinate = 0 mm. As in Fig. 27, this figure shows the reception level of the additive pen signal PS SUM (a signal obtained by weighting and adding the pen signals PS received by five loop coils LCx centered on that loop coil LCx) obtained at the loop coil LCx corresponding to each x coordinate when the azimuth angle θ and tilt angle φ are (θ, φ) = (0°, 0°), (0°, 60°), (180°, 60°), and (90°, 60°), respectively.
図30に示されるように、加算ペン信号PSSUMの受信レベルのピーク位置は、電磁誘導ペン2の方位角θ及びチルト角φによらず、x座標=0mmの位置にある。(θ,φ)=(90°,60°)のとき、x座標=0mmの位置で加算ペン信号PSSUMの受信レベルが若干窪んでいるが、左右対称の形状となっているので、この窪みによってペン位置の検出精度が悪化することはない。したがって、本実施の形態による位置検出システム1によれば、タッチ面3aに対して電磁誘導ペン2が傾いていたとしても、その位置を高い精度で検出できると言える。
30, the peak position of the reception level of the additive pen signal PS SUM is at the position of x coordinate = 0 mm, regardless of the azimuth angle θ and tilt angle φ of the
以上説明したように、本実施の形態による位置検出システム1によれば、複数のループコイルLCxで受信されたペン信号PSを異なる重み付けで加算してなる加算ペン信号PSSUMを用いて電磁誘導ペン2の位置を導出するので、タッチ面3aに対して電磁誘導ペン2が傾いていたとしても、その位置を高い精度で検出することが可能になる。
As described above, according to the
次に、本発明の第7の実施の形態による位置検出システム1について、説明する。本実施の形態による位置検出システム1は、位置検出装置3がフォルダブルディスプレイ内蔵のスマートフォンである点、スイッチ回路30の内部構成の点、及び、センサコントローラ31の内部処理の点で、第4の実施の形態と相違する。その他の点では第4の実施の形態による位置検出システム1と同様であるので、以下では、第4の実施の形態による位置検出システム1との相違点に着目して説明を行う。
Next, a
ここで、以下の説明では、第4の実施の形態によるスイッチ回路30及びセンサコントローラ31によって実現される電磁誘導ペン2の位置検出方法を「ODD/EVEN方式」と称する場合がある。「ODD」「EVEN」はそれぞれ、第4の実施の形態で説明したスイッチ回路30の第1の状態及び第2の状態に対応する。また、本実施の形態によるスイッチ回路30及びセンサコントローラ31によって実現される電磁誘導ペン2の位置検出方法を「A/B/C方式」と称する場合がある。詳しくは後述するが、本実施の形態によるスイッチ回路30は、第1の状態から第3の状態までの3つの状態を切り替え可能に構成されており、「A」「B」「C」はそれぞれ、この第1の状態から第3の状態に対応する。
Here, in the following description, the position detection method of the
図31(a)は、本実施の形態による位置検出装置3に含まれるEMRセンサ33の平面図であり、図31(b)は、図31(a)に示したA-A線に対応するEMRセンサ33の断面図である。これらの図に示すように、EMRセンサ33は、受信側コイル及び送信側コイルが形成される基板34と、磁性体によって構成される磁性体シート35とを有して構成される。磁性体シート35は基板34内のコイルで発生する磁界の磁路として機能する部材であり、基板34の一方表面(タッチ面3aの反対側の面)の全体を覆うように配置される。
Figure 31(a) is a plan view of the
位置検出装置3に含まれるディスプレイ(図示せず)がフォルダブルディスプレイである場合、当然、EMRセンサ33もフォルダブルに構成する必要がある。図示した部品36はそのために必要となる導電性のヒンジ部品であり、折り曲げ線FLに沿って、基板34と磁性体シート35の間に配置される。
If the display (not shown) included in the
図32(a)は、本実施の形態による位置検出装置3においてODD/EVEN方式を採用したと仮定した場合に関して、電磁誘導ペン2のペン先がx方向の各位置にある場合に受信されるペン信号PSの受信レベルの分布をまとめて描画した図である。同図に示すように、ODD/EVEN方式によれば、折り曲げ線FLの近傍でペン信号PSの受信レベルが著しく低下することになる。これは、図31(a)(b)に示したヒンジ部品36によって磁界が乱されることによるものである。図32(a)のような受信レベルでは、折り曲げ線FLの近傍でペン位置を導出することは困難であり、折り曲げ線FLの近傍でのペン信号PSの受信レベルの向上が必要とされていた。本実施の形態による位置検出システム1は、ODD/EVEN方式に代えてA/B/C方式を用いることにより、そのようなペン信号PSの受信レベルの向上を実現しようとするものである。
Figure 32(a) is a diagram that shows the distribution of the reception level of the pen signal PS received when the tip of the
図33~図35は、本実施の形態によるスイッチ回路30の内部構成を示す図である。これらの図には、図17及び図18と同様、スイッチ回路30の内部構成のうち、一部の櫛歯部PTにおけるペン信号の受信に関係する部分のみを示している。以下の説明では、複数の櫛歯部PTのうちx方向の一端側からx番目の櫛歯部PTを櫛歯部PTxと称して、他の櫛歯部PTと区別する場合がある。
Figures 33 to 35 are diagrams showing the internal configuration of the
図33~図35に示すように、本実施の形態によるスイッチ回路30は、3つの櫛歯部PTに1つの割合で差動アンプ50を有している。以下の説明では、複数の差動アンプ50のうち櫛歯部PTx-1,PTx,PTx+1に対応して設けられるものを差動アンプ50xと称して、他の差動アンプ50と区別する場合がある。
33 to 35, the
本実施の形態によるスイッチ51の共通端子は、対応する櫛歯部PTの他端に接続される。共通端子が櫛歯部PTxに接続されるスイッチ51の第1の選択端子は差動アンプ50xの反転入力端子に接続され、第2の選択端子は解放端に接続され、第3の選択端子は差動アンプ50xの非反転入力端子に接続される。共通端子が櫛歯部PTx-1に接続されるスイッチ51の第1の選択端子は差動アンプ50xの反転入力端子に接続され、第2の選択端子は解放端に接続され、第3の選択端子は差動アンプ50x-2の非反転入力端子に接続される。共通端子が櫛歯部PTx+1に接続されるスイッチ51の第1の選択端子は差動アンプ50x+2の反転入力端子に接続され、第2の選択端子は解放端に接続され、第3の選択端子は差動アンプ50xの非反転入力端子に接続される。以上の構成を差動アンプ50x側からまとめると、差動アンプ50xの反転入力端子には、櫛歯部PTx-2,PTx-1,PTxに対応する3つのスイッチ51それぞれの第1の選択端子が共通に接続され、差動アンプ50xの非反転入力端子には、櫛歯部PTx,PTx+1,PTx+2に対応する3つのスイッチ51それぞれの第3の選択端子が共通に接続されることになる。
The common terminal of the
本実施の形態によるスイッチ回路30は、差動アンプ50ごとに、対応する5つの櫛歯部PT(差動アンプ50xであれば、櫛歯部PTx-2,PTx-1,PTx,PTx+1,PTx+2の5つ)のうちの2つをセンサコントローラ31の制御に応じて選択し、選択した2つの櫛歯部PTを、受信回路としての差動アンプ50に接続する選択回路として機能する。
The
本実施の形態によるセンサコントローラ31は、例えば差動アンプ50xに関して説明すると、櫛歯部PTx-2,PTxを選択する第1の状態と、櫛歯部PTx-1,PTx+1を選択する第2の状態と、櫛歯部PTx,PTx+2を選択する第3の状態とが順に出現することとなるよう、スイッチ回路30を制御する。すなわち、本実施の形態によるセンサコントローラ31は、上述したA/B/C方式を実現する役割を果たす。第3の状態が出現するように複数のスイッチ51を制御した後には、センサコントローラ31は、第1の状態から同じ制御を繰り返す。他の差動アンプ50に関しても同様であり、センサコントローラ31は、差動アンプ50xに対応する各スイッチ51の状態と、他の差動アンプ50に対応する各スイッチ51の状態とが互いに同期して同じ状態になるよう、スイッチ回路30の制御を行う。
The
図33~図35はそれぞれ、スイッチ回路30が第1の状態である場合、第2の状態である場合、第3の状態である場合を示している。図33に示す第1の状態では、差動アンプ50xの各入力端子に櫛歯部PTx-2,PTxが接続され、これら櫛歯部PTx-2,PTxと、基部PBのうちこれらを接続する部分とにより、1つの仮想ループコイルが形成される。他の差動アンプ50についても同様である。同様に、図34に示す第2の状態では、差動アンプ50xの各入力端子に櫛歯部PTx-1,PTx+1が接続され、これら櫛歯部PTx-1,PTx+1と、基部PBのうちこれらを接続する部分とにより、1つの仮想ループコイルが形成される。また、図35に示す第3の状態では、差動アンプ50xの各入力端子に櫛歯部PTx,PTx+2が接続され、これら櫛歯部PTx,PTx+2と、基部PBのうちこれらを接続する部分とにより、1つの仮想ループコイルが形成される。
33 to 35 respectively show the cases where the
これらのことから理解されるように、A/B/C方式によれば、仮想ループコイルを構成する2つの櫛歯部PTの間の距離(第1の距離)よりも短い距離(第2の距離)で、仮想ループコイルがx方向にシフトしていくことになる。第1の距離は、1つの櫛歯部PTを挟んで隣接する2つの櫛歯部PTの間の距離であり、第2の距離は、他の櫛歯部PTを挟まずに隣接する2つの櫛歯部PTの間の距離である。 As can be seen from these, according to the A/B/C method, the virtual loop coil shifts in the x direction by a distance (second distance) that is shorter than the distance (first distance) between the two comb tooth portions PT that make up the virtual loop coil. The first distance is the distance between two adjacent comb tooth portions PT that sandwich one comb tooth portion PT, and the second distance is the distance between two adjacent comb tooth portions PT that do not sandwich another comb tooth portion PT.
図36は、タッチ面3aから電磁誘導ペン2のペン先までの距離(ペン高さ)ごとに、ODD/EVEN方式を採用した場合に得られるペン信号PSの受信レベルの最大値と、A/B/C方式を採用した場合に得られるペン信号PSの受信レベルの最大値とをプロットした図である。同図の結果から、A/B/C方式によれば、どのペン高さにおいても、ODD/EVEN方式に比べてペン信号PSの受信レベルが大きくなることが理解される。
Figure 36 is a plot of the maximum reception level of the pen signal PS obtained when the ODD/EVEN method is adopted and the maximum reception level of the pen signal PS obtained when the A/B/C method is adopted, for each distance (pen height) from the
図32(b)は、本実施の形態による位置検出装置3(すなわち、A/B/C方式を採用する位置検出装置3)に関して、電磁誘導ペン2のペン先がx方向の各位置にある場合に受信されるペン信号PSの受信レベルの分布をまとめて描画した図である。図32(a)と比較すると明らかなように、A/B/C方式を採用すれば、折り曲げ線FLの近傍、折り曲げ線FLから離れた位置のいずれにおいても、ODD/EVEN方式を採用する場合に比べてペン信号PSの受信レベルが大きくなる。したがって、本実施の形態による位置検出システム1によれば、折り曲げ線FLの近傍でのペン信号PSの受信レベルの向上が実現されると言える。
Figure 32(b) is a diagram illustrating the distribution of the reception levels of the pen signal PS received when the tip of the
以上説明したように、本実施の形態による位置検出システム1によれば、電磁誘導ペン2の位置検出方法として、仮想ループコイルを構成する2つの櫛歯部PTの間の距離よりも短い距離で仮想ループコイルをシフトするA/B/C方式を採用したので、フォルダブルディスプレイの折り曲げ線FLの近傍におけるペン信号PSの受信強度を高めることが可能になる。
As described above, according to the
なお、本実施の形態では、仮想ループコイルを構成する2つの櫛歯部PTの間の距離(第1の距離)が1つの櫛歯部PTを挟んで隣接する2つの櫛歯部PTの間の距離であり、仮想ループコイルのシフト距離(第2の距離)が他の櫛歯部PTを挟まずに隣接する2つの櫛歯部PTの間の距離である例を説明したが、第2の距離が第1の距離よりも短いという条件を満たしていれば、第1の距離及び第2の距離の具体的な値は本実施の形態で説明した値に限られない。例えば、第1の距離について、2つの櫛歯部PTを挟んで隣接する2つの櫛歯部PTの間の距離であるとしてもよいし、3つの櫛歯部PTを挟んで隣接する2つの櫛歯部PTの間の距離であるとしてもよい。また、第2の距離について、1つの櫛歯部PTを挟んで隣接する2つの櫛歯部PTの間の距離であるとしてもよいし、2つの櫛歯部PTを挟んで隣接する2つの櫛歯部PTの間の距離であるとしてもよい。 In this embodiment, the distance (first distance) between the two comb tooth portions PT constituting the virtual loop coil is the distance between two adjacent comb tooth portions PT sandwiching one comb tooth portion PT, and the shift distance (second distance) of the virtual loop coil is the distance between two adjacent comb tooth portions PT without sandwiching another comb tooth portion PT. However, as long as the condition that the second distance is shorter than the first distance is satisfied, the specific values of the first distance and the second distance are not limited to the values described in this embodiment. For example, the first distance may be the distance between two adjacent comb tooth portions PT sandwiching two comb tooth portions PT, or the distance between two adjacent comb tooth portions PT sandwiching three comb tooth portions PT. In addition, the second distance may be the distance between two adjacent comb tooth portions PT sandwiching one comb tooth portion PT, or the distance between two adjacent comb tooth portions PT sandwiching two comb tooth portions PT.
図37は、本実施の形態の変形例によるセンサコントローラ31が行う処理を説明する図である。本変形例によるセンサコントローラ31は、スイッチ回路30が第1の状態であるときに差動アンプ50xから出力されるペン信号PS(以下「ペン信号PS1という」)と、スイッチ回路30が第2の状態であるときに差動アンプ50xから出力されるペン信号PS(以下「ペン信号PS2という」)と、スイッチ回路30が第3の状態であるときに差動アンプ50xから出力されるペン信号PS(以下「ペン信号PS3という」)とを加算してなる加算ペン信号PSSUMを用いて、電磁誘導ペン2の位置を導出するよう構成される。他の差動アンプ50についても、同様である。
37 is a diagram for explaining the process performed by the
上述したように、スイッチ回路30が第1の状態であるとき、櫛歯部PTx-2,PTxと基部PBのうちこれらを接続する部分とにより1つの仮想ループコイルが形成されるが、この仮想ループコイルによって検出されるペン信号PS1は、櫛歯部PTx-2,PTx-1と基部PBのうちこれらを接続する部分とにより構成される仮想ループコイルで検出されるペン信号PS(以下「ペン信号PSx-2,x-1という」)と、櫛歯部PTx-1,PTxと基部PBのうちこれらを接続する部分とにより構成される仮想ループコイルで検出されるペン信号PS(以下「ペン信号PSx-1,xという」)とを加算したものになっている。スイッチ回路30が第2の状態又は第3の状態であるときも同様であり、ペン信号PS2は、ペン信号PSx-1,xと、櫛歯部PTx,PTx+1と基部PBのうちこれらを接続する部分とにより構成される仮想ループコイルで検出されるペン信号PS(以下「ペン信号PSx,x+1という」)とを加算したものになっており、ペン信号PS3は、ペン信号PSx,x+1と、櫛歯部PTx+1,PTx+2と基部PBのうちこれらを接続する部分とにより構成される仮想ループコイルで検出されるペン信号PS(以下「ペン信号PSx+1,x+2という」)とを加算したものになっている。したがって、ペン信号PS1~PS3を加算してなる加算ペン信号PSSUMは、図37にも示したように、PSx-2,x-1+2・PSx-1,x+2・PSx,x+1+PSx+1,x+2と表されることになる。この形は、第6の実施の形態で説明した加算ペン信号PSSUMの形に他ならないので、本変形例による位置検出システム1によれば、第6の実施の形態による位置検出システム1と同様、タッチ面3aに対して電磁誘導ペン2が傾いていたとしても、その位置を高い精度で検出することができる、という効果が得られることになる。
As described above, when the
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。 The above describes preferred embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to these embodiments, and the present invention can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.
1 位置検出システム
2 電磁誘導ペン
3 位置検出装置
3a タッチ面
30 スイッチ回路
31 センサコントローラ
32 ホストプロセッサ
40,50 差動アンプ
50~55,60~62,S1,S2,T1,T2 スイッチ
CCx 櫛形コイル
LCx,LCy ループコイル
LE 線状電極
PB 基部
PS ペン信号
PT 櫛歯部
T 端子
pre プリチャージ信号
sel 選択信号
1
Claims (8)
前記受信側コイルはタッチ面の第1の辺に沿って複数の端部を有し、
前記複数の端部は第1の端部及び第2の端部を含み、
第1の入力端子及び第2の入力端子を有する差動増幅器と、
前記第1の端部の接続先を、前記第2の入力端子と、前記第2の端部、接地端、及び前記第1の入力端子のいずれかとの間で切り替えるスイッチ群と、
を含む集積回路。 an integrated circuit coupled to a receiving coil of an EMR sensor,
the receiving coil has a plurality of ends along a first edge of the touch surface;
the plurality of ends includes a first end and a second end;
a differential amplifier having a first input terminal and a second input terminal;
a group of switches that switch a connection destination of the first end between the second input terminal and any one of the second end, a ground terminal, and the first input terminal;
[0023] An integrated circuit including
前記第1の端部は前記第1のループコイルの他端であり、
前記スイッチ群は、前記第1の端部を前記第2の入力端子に接続する場合、前記第1のループコイルの一端を前記第1の入力端子に接続する、
請求項1に記載の集積回路。 the receiving coil is composed of a plurality of loop coils including a first loop coil,
the first end is the other end of the first loop coil,
the switch group connects one end of the first loop coil to the first input terminal when the first end is connected to the second input terminal;
10. The integrated circuit of claim 1.
前記第1の端部は前記第1のループコイルの他端であり、
前記スイッチ群は、前記第1の端部を前記接地端に接続する場合、前記第1のループコイルの一端を前記第1の入力端子に接続するとともに、前記第2の入力端子を接地端に接続する、
請求項1に記載の集積回路。 the receiving coil is composed of a plurality of loop coils including a first loop coil,
the first end is the other end of the first loop coil,
When the first end is to be connected to the ground end, the switch group connects one end of the first loop coil to the first input terminal and connects the second input terminal to the ground end.
10. The integrated circuit of claim 1.
前記第1の端部は前記第1のループコイルの他端であり、
前記第2の端部は前記第2のループコイルの一端であり、
前記スイッチ群は、前記第1の端部を前記第2の端部に接続する場合、前記第1のループコイルの一端を前記第1の入力端子に接続し、前記第2のループコイルの他端を前記第2の入力端子に接続する、
請求項1に記載の集積回路。 the receiving coil is composed of a plurality of loop coils including a first loop coil and a second loop coil arranged adjacent to each other,
the first end is the other end of the first loop coil,
the second end is one end of the second loop coil,
When the first end is connected to the second end, the switch group connects one end of the first loop coil to the first input terminal and connects the other end of the second loop coil to the second input terminal.
10. The integrated circuit of claim 1.
前記複数の端部は、前記複数の櫛歯部それぞれの他端であり、
前記スイッチ群は、前記第1の端部を前記第2の入力端子に接続する第1の状態と、前記第1の端部を前記第1の入力端子に接続する第2の状態と、を時分割で切り替える、
請求項1に記載の集積回路。 the receiving coil is a comb coil having a configuration in which a plurality of comb teeth are connected at one end to a base portion,
the plurality of ends are other ends of the plurality of comb tooth portions,
the group of switches switches between a first state in which the first end is connected to the second input terminal and a second state in which the first end is connected to the first input terminal in a time division manner;
10. The integrated circuit of claim 1.
前記第1の状態は、前記第1の端部が前記第1の差動増幅器の前記第2の入力端子に、前記第2の端部が前記第2の差動増幅器の前記第1の入力端子にそれぞれ接続された状態であり、
前記第2の状態は、前記第1の端部が前記第1の差動増幅器の前記第1の入力端子に、前記第2の端部が前記第1の差動増幅器の前記第2の入力端子に、それぞれ接続された状態である、
請求項5に記載の集積回路。 a plurality of said differential amplifiers including a first differential amplifier and a second differential amplifier;
the first state is a state in which the first end is connected to the second input terminal of the first differential amplifier and the second end is connected to the first input terminal of the second differential amplifier,
the second state is a state in which the first end is connected to the first input terminal of the first differential amplifier and the second end is connected to the second input terminal of the first differential amplifier,
6. The integrated circuit of claim 5.
前記第2の状態においては、前記第1の端部及び前記第2の端部を含む前記所定数の前記端部が前記第1の差動増幅器の前記第2の入力端子に接続され、前記第1の端部及び前記第2の端部を含まない前記所定数の前記端部が前記第2の差動増幅器の前記第1の入力端子に接続される、
請求項6に記載の集積回路。 In the first state, a predetermined number of the ends including the first end are connected to the second input terminal of the first differential amplifier, and the predetermined number of the ends including the second end are connected to the first input terminal of the second differential amplifier,
In the second state, the predetermined number of ends including the first end and the second end are connected to the second input terminal of the first differential amplifier, and the predetermined number of ends excluding the first end and the second end are connected to the first input terminal of the second differential amplifier.
7. The integrated circuit of claim 6.
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の集積回路。 an output terminal of the differential amplifier is connected to a sensor controller which detects the position of an electromagnetic induction pen based on a pen signal output from the differential amplifier;
6. An integrated circuit according to any one of claims 1 to 5.
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