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公開番号2025106136
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-11
出願番号2025076245,2024558401
出願日2025-05-01,2024-04-10
発明の名称位置検出方法、集積回路、及びセンサ装置
出願人株式会社ワコム
代理人弁理士法人そらおと
主分類G06F 3/041 20060101AFI20250704BHJP(計算;計数)
要約【課題】位置検出の頻度を低下させることなく、かつ、センサコントローラの回路規模を増大させることなく、センサコントローラにおいて受信されるペン信号のS/N比を向上させる。
【解決手段】本発明による位置検出方法は、第1の所定本数の線状電極を選択するステップと、第1の所定本数の線状電極のうちの第1の所定本数より少ない第2の所定本数の線状電極に対して一端側から第1の交流電流を供給するとともに、第1の所定本数の線状電極のうちの残りの線状電極に対して一端側から第2の交流電流を供給することにより第1の結果を得るステップと、上記第2の所定本数の線状電極とは一致しない第2の所定本数の線状電極に対して一端側から第1の交流電流を供給するとともに、第1の所定本数の線状電極のうちの残りの線状電極に対して一端側から第2の交流電流を供給することにより第2の結果を得るステップと、を含む。
【選択図】図24
特許請求の範囲【請求項１】
互いに平行に延設された複数の線状電極の中から互いに隣接する第１の所定本数の線状電極を選択するステップと、
前記選択するステップを実行した後の第１の期間において、前記第１の所定本数の線状電極のうちの前記第１の所定本数より少ない第２の所定本数の線状電極に対して一端側から第１の交流電流を供給するとともに、前記第１の所定本数の線状電極のうちの残りの線状電極に対して一端側から第２の交流電流を供給し、該第１の交流電流及び該第２の交流電流の供給の結果として前記第１の所定本数の線状電極において生ずる交番磁界に応じて指示体が生成する交番磁界を検出コイルを用いて検出することにより第１の結果を得るステップと、
前記選択するステップを実行した後の前記第１の期間とは異なる第２の期間において、前記第１の所定本数の線状電極のうちの前記第２の所定本数の線状電極であって前記第１の期間における前記第２の所定本数の線状電極とは一致しない前記第２の所定本数の線状電極に対して一端側から第１の交流電流を供給するとともに、前記第１の所定本数の線状電極のうちの残りの線状電極に対して一端側から第２の交流電流を供給し、該第１の交流電流及び該第２の交流電流の供給の結果として前記第１の所定本数の線状電極において生ずる交番磁界に応じて指示体が生成する交番磁界を検出コイルを用いて検出することにより第２の結果を得るステップと、
前記第１の結果及び前記第２の結果に基づいて、前記指示体の位置を導出するステップと、
を含む位置検出方法。
続きを表示（約 2,400 文字）【請求項２】
前記第１の交流電流及び前記第２の交流電流は、それぞれの時間微分が互いに逆相になるという関係を満たすように生成される、
請求項１に記載の位置検出方法。
【請求項３】
前記選択するステップを実行した後の前記第１の期間及び前記第２の期間のいずれとも異なる第３の期間において、前記第１の所定本数の線状電極のうちの前記第２の所定本数の線状電極であって前記第１における前記第２の所定本数の線状電極及び前記第２の期間における前記第２の所定本数の線状電極のいずれとも一致しない前記第２の所定本数の線状電極に対して一端側から第１の交流電流を供給するとともに、前記第１の所定本数の線状電極のうちの残りの線状電極に対して一端側から第２の交流電流を供給し、該第１の交流電流及び該第２の交流電流の供給の結果として前記第１の所定本数の線状電極において生ずる交番磁界に応じて指示体が生成する交番磁界を検出コイルを用いて検出することにより第３の結果を得るステップ、をさらに含み、
前記指示体の位置を導出するステップは、前記第１の結果、前記第２の結果、及び前記第３の結果に基づいて、前記指示体の位置を導出する、
請求項１又は２に記載の位置検出方法。
【請求項４】
前記指示体の位置を導出するステップは、前記第１の結果、前記第２の結果、及び前記第３の結果を示すベクトルに対し、前記第１乃至前記第３の期間における前記第１の所定本数の線状電極への前記第１及び前記の交流電流の供給方法を示す行列を乗算するステップを含む、
請求項３に記載の位置検出方法。
【請求項５】
前記第１の所定本数は６本であり、
前記第２の所定本数は３本である、
請求項４に記載の位置検出方法。
【請求項６】
複数の前記検出コイルのそれぞれについて、前記第１の結果を得るステップ、前記第２の結果を得るステップ、及び、前記第３の結果を得るステップを実行し、
前記指示体の位置を導出するステップは、前記複数の前記検出コイルのそれぞれについて得られた前記第１の結果、前記第２の結果、及び前記第３の結果に基づいて、前記指示体の位置を導出する、
請求項３に記載の位置検出方法。
【請求項７】
互いに平行に延設された複数の線状電極及び検出コイルに接続され、指示体の位置を導出する集積回路であって、
前記複数の線状電極の中から互いに隣接する第１の所定本数の線状電極を選択し、
前記第１の所定本数の線状電極を選択した後の第１の期間において、前記第１の所定本数の線状電極のうちの前記第１の所定本数より少ない第２の所定本数の線状電極に対して一端側から第１の交流電流を供給するとともに、前記第１の所定本数の線状電極のうちの残りの線状電極に対して一端側から第２の交流電流を供給し、該第１の交流電流及び該第２の交流電流の供給の結果として前記第１の所定本数の線状電極において生ずる交番磁界に応じて指示体が生成する交番磁界を検出コイルを用いて検出することにより第１の結果を取得し、
前記第１の所定本数の線状電極を選択した後の前記第１の期間とは異なる第２の期間において、前記第１の所定本数の線状電極のうちの前記第２の所定本数の線状電極であって前記第１の期間における前記第２の所定本数の線状電極とは一致しない前記第２の所定本数の線状電極に対して一端側から第１の交流電流を供給するとともに、前記第１の所定本数の線状電極のうちの残りの線状電極に対して一端側から第２の交流電流を供給し、該第１の交流電流及び該第２の交流電流の供給の結果として前記第１の所定本数の線状電極において生ずる交番磁界に応じて指示体が生成する交番磁界を検出コイルを用いて検出することにより第２の結果を取得し、
前記第１の結果及び前記第２の結果に基づいて、前記指示体の位置を導出する、
集積回路。
【請求項８】
指示体の位置を導出するセンサ装置であって、
互いに平行に延設された複数の線状電極と、
検出コイルと、
前記複数の線状電極及び前記検出コイルに接続された集積回路と、を備え、
前記集積回路は、
前記複数の線状電極の中から互いに隣接する第１の所定本数の線状電極を選択し、
前記第１の所定本数の線状電極を選択した後の第１の期間において、前記第１の所定本数の線状電極のうちの前記第１の所定本数より少ない第２の所定本数の線状電極に対して一端側から第１の交流電流を供給するとともに、前記第１の所定本数の線状電極のうちの残りの線状電極に対して一端側から第２の交流電流を供給し、該第１の交流電流及び該第２の交流電流の供給の結果として前記第１の所定本数の線状電極において生ずる交番磁界に応じて指示体が生成する交番磁界を検出コイルを用いて検出することにより第１の結果を取得し、
前記第１の所定本数の線状電極を選択した後の前記第１の期間とは異なる第２の期間において、前記第１の所定本数の線状電極のうちの前記第２の所定本数の線状電極であって前記第１の期間における前記第２の所定本数の線状電極とは一致しない前記第２の所定本数の線状電極に対して一端側から第１の交流電流を供給するとともに、前記第１の所定本数の線状電極のうちの残りの線状電極に対して一端側から第２の交流電流を供給し、該第１の交流電流及び該第２の交流電流の供給の結果として前記第１の所定本数の線状電極において生ずる交番磁界に応じて指示体が生成する交番磁界を検出コイルを用いて検出することにより第２の結果を取得し、
前記第１の結果及び前記第２の結果に基づいて、前記指示体の位置を導出する、
センサ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出方法、集積回路、及びセンサ装置に関する。
続きを表示（約 5,400 文字）【背景技術】
【０００２】
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方式によるタブレット端末は、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コイルと、ｘ方向に並べて配置された複数のＲｘ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を検出するとともに、電磁誘導ペンが送信したデータを受信する。特許文献１には、ＥＭＲセンサの一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６６９８３８６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、センサコントローラにおいて受信されるペン信号のＳ／Ｎ比は、できるだけ大きいことが好ましい。Ｓ／Ｎ比を向上させるための方法はいくつか考えられるが、そのうちの１つに、ペン信号の送信期間が長くなるように電磁誘導ペンを構成するという方法がある。センサコントローラにおけるペン信号の検出期間がＮ倍になると、受信されるペン信号のレベルがＮ倍になる一方、受信されるノイズのレベルはＮ
１／２
倍に留まるからである。しかしながら一方で、ペン信号の送信期間を単純に長くしたとすると、位置検出の頻度の低下という別の問題が発生する。これに対し、センサコントローラにおいて複数のＲｘコイルで並行してペン信号を受信することとすれば、位置検出の頻度を低下させることなくペン信号の送信期間を長くすることも可能であるが、そうすると今度は、並行受信分の数の受信回路が必要になり、センサコントローラの回路規模が増大してしまうことになる。
【０００５】
したがって、本発明の目的の一つは、位置検出の頻度を低下させることなく、かつ、センサコントローラの回路規模を増大させることなく、センサコントローラにおいて受信されるペン信号のＳ／Ｎ比を向上させることのできる位置検出方法、集積回路、及びセンサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による位置検出方法は、第１の期間において、並設された複数の送出コイル導体のそれぞれを第１の接続形態で駆動回路に接続し、該駆動回路から供給される交流電流により前記複数の送出コイル導体から同時に送出される交番磁界に応じて指示体が生成する交番磁界を検出コイルを用いて検出することにより第１の結果を得るステップと、前記第１の期間とは異なる第２の期間において、前記複数の送出コイル導体のそれぞれを前記第１の接続形態とは異なる第２の接続形態で前記駆動回路に接続し、該駆動回路から供給される交流電流により前記複数の送出コイル導体から同時に送出される交番磁界に応じて前記指示体が生成する交番磁界を検出コイルを用いて検出することにより第２の結果を得るステップと、前記第１の結果及び前記第２の結果に基づいて、前記指示体の位置を導出するステップと、を含む位置検出方法である。
【０００７】
本発明による集積回路は、並設された複数の送出コイル導体、駆動回路、及び検出コイルに接続され、指示体の位置を導出する集積回路であって、第１の期間において、前記複数の送出コイル導体のそれぞれを第１の接続形態で前記駆動回路に接続し、該駆動回路から供給される交流電流により前記複数の送出コイル導体から同時に送出される交番磁界に応じて指示体が生成する交番磁界を前記検出コイルを用いて検出することにより第１の結果を取得し、前記第１の期間とは異なる第２の期間において、前記複数の送出コイル導体のそれぞれを前記第１の接続形態とは異なる第２の接続形態で前記駆動回路に接続し、該駆動回路から供給される交流電流により前記複数の送出コイル導体から同時に送出される交番磁界に応じて前記指示体が生成する交番磁界を前記検出コイルを用いて検出することにより第２の結果を取得し、前記第１の結果及び前記第２の結果に基づいて、前記指示体の位置を導出する、集積回路である。
【０００８】
本発明によるセンサ装置は、指示体の位置を導出するセンサ装置であって、並設された複数の送出コイル導体と、駆動回路と、検出コイルと、並設された複数の送出コイル導体、駆動回路、及び検出コイルに接続された集積回路と、を備え、前記集積回路は、第１の期間において、前記複数の送出コイル導体のそれぞれを第１の接続形態で前記駆動回路に接続し、該駆動回路から供給される交流電流により前記複数の送出コイル導体から同時に送出される交番磁界に応じて指示体が生成する交番磁界を前記検出コイルを用いて検出することにより第１の結果を取得し、前記第１の期間とは異なる第２の期間において、前記複数の送出コイル導体のそれぞれを前記第１の接続形態とは異なる第２の接続形態で前記駆動回路に接続し、該駆動回路から供給される交流電流により前記複数の送出コイル導体から同時に送出される交番磁界に応じて前記指示体が生成する交番磁界を前記検出コイルを用いて検出することにより第２の結果を取得し、前記第１の結果及び前記第２の結果に基づいて、前記指示体の位置を導出する、センサ装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第１の期間及び第２の期間のそれぞれにおいて複数の送出コイル導体から同時に交番磁界を送出し、かつ、検出コイルにより検出された信号を送出コイル導体ごとに分離することができるので、位置検出の頻度を低下させることなく、かつ、センサコントローラの回路規模を増大させることなく、センサコントローラにおいて受信されるペン信号のＳ／Ｎ比を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
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。
図１に示したスイッチ部３０の内部構成を示す図である。
センサコントローラ３１が電磁誘導ペンＰの位置検出を行う場合におけるスイッチ部３０の状態を示す図である。
センサコントローラ３１が電磁誘導ペンＰの位置検出を行う場合におけるスイッチ部３０の状態を示す図である。
センサコントローラ３１が電磁誘導ペンＰの位置検出を行う場合におけるスイッチ部３０の状態を示す図である。
オペアンプ３０ｅからセンサコントローラ３１に供給される受信信号Ｒｘを説明する図である。
センサコントローラ３１が実行する電磁誘導ペンＰの位置検出の全体の流れを示すフロー図である。
センサコントローラ３１が実行する電磁誘導ペンＰの位置検出の全体の流れを示すフロー図である。
センサコントローラ３１が実行する電磁誘導ペンＰの位置検出の全体の流れを示すフロー図である。
本発明の第１の実施の形態の第１の比較例による受信信号Ｒｘを説明する図である。
本発明の第１の実施の形態の第２の比較例による受信信号Ｒｘを説明する図である。
電磁誘導ペンＰがループコイルＬＣｙ
ｍ
上に位置している場合に、その近傍の各ループコイルＬＣｙ
ｍ
から送出された交番磁界に応じて受信されるペン信号のレベル（分離取得する場合には分離後のレベル）をシミュレーションした結果を示す図である。
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。
図１３に示したスイッチ部３０の内部構成を示す図である。
センサコントローラ３１が電磁誘導ペンＰの位置検出を行う場合におけるスイッチ部３０の状態を示す図である。
センサコントローラ３１が電磁誘導ペンＰの位置検出を行う場合におけるスイッチ部３０の状態を示す図である。
センサコントローラ３１が電磁誘導ペンＰの位置検出を行う場合におけるスイッチ部３０の状態を示す図である。
本発明の第３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。
図１８に示したスイッチ部３０の内部構成を示す図である。
センサコントローラ３１が指Ｆの位置検出を行う場合におけるスイッチ部３０の状態を示す図である。
センサコントローラ３１が電磁誘導ペンＰの位置検出を行う場合におけるスイッチ部３０の状態を示す図である。
センサコントローラ３１が電磁誘導ペンＰの位置検出を行う場合におけるスイッチ部３０の状態を示す図である。
センサコントローラ３１が電磁誘導ペンＰの位置検出を行う場合におけるスイッチ部３０の状態を示す図である。
（ａ）～（ｃ）は、図２１～図２３のそれぞれにおける交流電流の供給方法を模式的に示す図であり、（ｄ）～（ｆ）は、それぞれ（ａ）～（ｃ）に示した方法で６本の線状電極ＥＬ
ｍ
～ＥＬ
ｍ＋５
に交流電流ｉ
Ａ
，ｉ
Ｂ
を供給した場合の等価回路を示す図である。
センサコントローラ３１が実行する電磁誘導ペンＰの位置検出の全体の流れを示すフロー図である。
センサコントローラ３１が実行する電磁誘導ペンＰの位置検出の全体の流れを示すフロー図である。
センサコントローラ３１が実行する電磁誘導ペンＰの位置検出の全体の流れを示すフロー図である。
（ａ）～（ｃ）はそれぞれ、図２４（ａ）～（ｃ）の接続形態において、電磁誘導ペンＰが擬似ループコイルＰＬＣ
ｍ＋１
の上方に位置している場合にセンサコントローラ３１に入力される受信信号Ｒｘ＿ＥＭＲ（－Ｅ
ｍ，ｎ
＋Ｅ
ｍ＋１，ｎ
－Ｅ
ｍ＋２，ｎ
、Ｅ
ｍ，ｎ
－Ｅ
ｍ＋１，ｎ
－Ｅ
ｍ＋２，ｎ
、－Ｅ
ｍ，ｎ
－Ｅ
ｍ＋１，ｎ
＋Ｅ
ｍ＋２，ｎ
）を示す図であり、（ｄ）～（ｆ）はそれぞれ、（ａ）～（ｃ）に示す受信信号Ｒｘ＿ＥＭＲが取得された場合に得られるペン信号のレベルＥ
ｍ，ｎ
，Ｅ
ｍ＋１，ｎ
，Ｅ
ｍ＋２，ｎ
を示す図である。
電磁誘導ペンＰの傾きを示す角度θ，φについて説明する図である。
（θ，φ）＝（０，０）の場合に取得されるペン信号のレベルを示す図である。
（θ，φ）＝（６０，０）の場合に取得されるペン信号のレベルを示す図である。
（θ，φ）＝（６０，９０）の場合に取得されるペン信号のレベルを示す図である。
（θ，φ）＝（６０，１８０）の場合に取得されるペン信号のレベルを示す図である。
（ａ）は、本発明の第３の実施の形態による位置検出システム１における線状電極ＥＬの選択方法を説明する図であり、（ｂ）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における線状電極ＥＬの選択方法を説明する図である。
（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、ＣＤＭ１、ＣＤＭ３、ＣＤＭ７における線状電極ＥＬの選択方法を示す図であり、（ｄ）（ｅ）（ｆ）はそれぞれ、ＣＤＭ１、ＣＤＭ３、ＣＤＭ７により得られるペン信号のレベル（復元演算を行う場合は復元演算後のレベル）を示す図である。
（ａ）（ｂ）は、ＣＤＭ１、ＣＤＭ３、ＣＤＭ７のそれぞれを用いる場合に取得されるペン信号のレベルを示す図であり、（ｃ）は、ＣＤＭ１、ＣＤＭ３、ＣＤＭ７のそれぞれにおけるペン信号のレベルのピーク値について、測定値と理論値をプロットしてなる図である。
（θ，φ）＝（０，０）の場合に取得されるペン信号のレベルを示す図である。
（θ，φ）＝（６０，０）の場合に取得されるペン信号のレベルを示す図である。
（θ，φ）＝（６０，９０）の場合に取得されるペン信号のレベルを示す図である。
（θ，φ）＝（６０，１８０）の場合に取得されるペン信号のレベルを示す図である。
（ａ）（ｂ）（ｃ）は、互いに異なる方法で擬似ループコイルＰＬＣから交番磁界を送出する場合を示す図であり、（ｄ）（ｅ）（ｆ）は、それぞれ（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す方法により擬似ループコイルＰＬＣから交番磁界を送出する場合に得られるペン信号のレベルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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