(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置検出部の複数のセンス部の１つを一定時間選択し、その間、位置指示器との間でやりとりされる磁界または電界または電磁界に応じて発生する信号レベルを上記複数のセンス部の全部または一部について求め、これらより位置指示器の指示位置を検出する位置検出動作を繰り返す位置検出装置において、
上記位置検出動作に先立って、上記選択時間の間、位置指示器との間で磁界または電界または電磁界をやりとりしない場合に発生するノイズレベルを検出するノイズレベル検出動作を行う手段と、
上記検出されたノイズレベルが所定値を越えている時はノイズレベル検出動作を繰り返し、所定値以下であった時のみ上記位置検出動作を行う手段とを設けた
ことを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
ノイズレベル検出動作はその時点の位置指示器の指示位置を中心とする少なくとも１つのセンス部について行うことを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項３】
位置検出部が表示装置の表示部と一体的に重ねて配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置検出部と位置指示器との間でやりとりされる磁界または電界または電磁界に基づいて位置指示器の指示位置を求める位置検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の位置検出装置として、特開昭６３−７０３２６号公報に開示されたものがある。
【０００３】
前述した位置検出装置では、位置検出部と位置指示器との間で電波をやりとりすることにより、その位置指示器による指示位置の座標値を求めるようにしている。これによれば、位置検出部を構成する複数のセンス部、具体的には位置検出方向に並設された複数のループコイルを順次選択して電波を放射するとともに、位置指示器に設けられた共振回路から再放射される電波を受信し、その受信信号強度の分布より指示位置の座標値（座標位置）を求めるようにしていた。
【０００４】
この種の位置検出装置は、通常、デジタイザと呼ばれ、そのままコンピュータの入力装置としてＣＲＴ等よりなる表示装置とともに使用され、あるいは液晶等よりなる平面形の表示装置と一体化された入出力装置として使用されるため、これらの表示装置からのノイズも合わせて検出してしまい、これが原因で座標値を安定して検出できないという問題があった。
【０００５】
このような外来ノイズの影響を抑えるため、従来の位置検出装置の多くは、位置指示器からの信号を受信する回路にバンドパスフィルターを設ける等して、目的とする周波数成分のみを検出するようにしていた（第１の従来例）。
【０００６】
また、ノイズの周波数成分に依存しない除去方法として、特開平７−３１１６４７号公報において、位置指示器からの信号を受信する期間とノイズのみを検出する期間とをそれぞれ設けて、受信された位置指示器からの信号レベル値よりノイズレベル値を引くことによってノイズの影響を取り除くように構成したものが提案されている（第２の従来例）。
【０００７】
さらにまた、電波の送信パワーを増やして位置指示器からの受信信号を強くすることによってノイズの影響を少なくするようになしたものもあった（第３の従来例）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＣＲＴや液晶もしくはそれらの制御回路によっては、位置検出装置の使用周波数に近い周波数のノイズ成分を放射する場合がある。この場合、バンドパスフィルター等ではノイズを取り除くことができなかった（第１の従来例での問題点）。
【０００９】
また、表示装置等から発生するノイズは、一般にパルス状の波形を持っており、その信号レベルはリアルタイムに変化している。この場合、前述したように信号受信期間とノイズ検出期間とを時分割で処理したものでは十分な効果が得られなかった（第２の従来例での問題点）。
【００１０】
さらにまた、送信パワーを増やすとしても限界がある他、コストが高くなる等の問題があった（第３の従来例での問題点）。
【００１１】
本発明は、これらの問題点に対して、外来ノイズの周波数成分に関係なく、表示装置等から発生するノイズによる影響を受け難く、座標値を安定して検出できる位置検出装置を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、表示装置等から発生するようなパルス状のノイズやリアルタイムに変化するノイズに対しても影響が少なく、座標値を安定して検出できる位置検出装置を提供することを目的とする。
【００１３】
また、本発明は、少ない送信電力でも安定した座標値を検出できる位置検出装置を提供することを目的とする。
【００１４】
また、本発明は、低コストな構成で安定した座標値を検出できる位置検出装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明では前記目的を達成するため、位置検出部の複数のセンス部の１つを一定時間選択し、その間、位置指示器との間でやりとりされる磁界または電界または電磁界に応じて発生する信号レベルを上記複数のセンス部の全部または一部について求め、これらより位置指示器の指示位置を検出する位置検出動作を繰り返す位置検出装置において、上記位置検出動作に先立って、上記選択時間の間、位置指示器との間で磁界または電界または電磁界をやりとりしない場合に発生するノイズレベルを検出するノイズレベル検出動作を行う手段と、上記検出されたノイズレベルが所定値を越えている時はノイズレベル検出動作を繰り返し、所定値以下であった時のみ上記位置検出動作を行う手段とを設けたことを特徴とする。
【００１６】
前記構成によれば、位置指示器との間で磁界または電界または電磁界をやりとりしない場合に位置検出部のセンス部に発生する信号レベル、即ち外来ノイズのレベルを検出し、これが所定値を越えている場合は表示装置等からのノイズが混入していると判断して位置検出動作に移行せず、ノイズレベルの検出動作を繰り返す。また、ノイズレベルが所定値以下であれば、外来ノイズの混入はないと判断して位置検出動作に移行し、座標値を検出する。このように処理することにより、検出される座標値は外来ノイズの影響を受けなくなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
（第１の実施の形態の構成）
図１は本発明の位置検出装置の第１の実施の形態のハードウェア構成を示すものである。
【００２０】
図１において、１は位置検出部であり、複数のセンス部、ここでは４０本のループコイルがＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ、ループコイルＸ１〜Ｘ４０及びループコイルＹ１〜Ｙ４０として配置されてなっている。これらのループコイルは各ループコイルを選択する選択回路２に接続されている。
【００２１】
前記位置検出部１の各ループコイルは図示しないプリント基板上にエッチング処理等によって作成されており、この位置検出部１は図示しない表示装置、例えば周知の平面形状の液晶表示装置の表示部と、前記各ループコイルによる座標検出エリアと表示エリアとがちょうど同一領域となるように重ねて配置されているものとする。
【００２２】
前記選択回路２は送受切替回路３に接続され、該送受切替回路３の受信側（Ｒ）はアンプ４に接続され、該アンプ４は検波回路５に接続されている。また、検波回路５はローパスフィルタ６に接続され、該ローパスフィルタ６はサンプルホールド回路７に接続されている。また、サンプルホールド回路７はＡ／Ｄ変換回路８に接続され、Ａ／Ｄ変換回路８はＣＰＵ（中央処理装置）９に接続されている。
【００２３】
また、１０は一定周波数ｆ０の交流信号を発生する発振器、１１はこの交流信号を電流に変換する電流ドライバであり、その出力は送受切替回路３の送信側（Ｔ）に接続され、位置検出部１中の選択された１本のループコイルから周波数ｆ０の交流磁界が放射される。
【００２４】
ＣＰＵ９は制御信号（情報）を、選択回路２、送受切替回路３、サンプルホールド回路７及びＡ／Ｄ変換回路８にそれぞれ送出する。
【００２５】
また、１２は位置指示器であり、その内部にはコイル１３、筆圧センサ１４及び筆圧検出回路１５が設けられている。コイル１３は図示しないコンデンサと接続されて周波数ｆ０の共振回路をなしている。筆圧検出回路１５はＩＣを含む電子回路によって構成され、筆圧センサ１４からのアナログ信号を時分割のデジタル信号に変換して、このデジタル信号をコイル１３を通して位置検出部１に返信している。この位置指示器の動作については、例えば特開平５−３１３４３９号公報において開示されているので、ここでは省略する。
【００２６】
以上述べたハードウェア構成は従来の位置検出装置の場合と殆ど同じである。本実施の形態が従来例と違う点は以下に説明するように、ＣＰＵ９によるソフトウェア処理によって、外来ノイズ、特に表示装置からのノイズのレベルを検出し、所定値以下の場合のみ位置検出動作を行うようになした点である。
【００２７】
（第１の実施の形態の動作）
図２は本発明の第１の実施の形態のソフトウェア構成、即ちＣＰＵ９による処理の流れを示すものである。
【００２８】
表示装置、特に液晶表示装置は、その原理から画像を表示するために内部に配置された液晶駆動回路に高速度のパルスが発生し、これが電磁界ノイズを発生する。このノイズは表示部上の走査に応じて一定のパターンでその発信源が移動する。本実施の形態ではそのことを利用して液晶表示装置からのノイズを回避して座標を検出する。
【００２９】
まず、位置指示器１２が位置検出部１のどの位置に置かれたかをおおよそ検出するための全面スキャン動作が行われる。
【００３０】
この全面スキャン動作は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の各４０本のループコイルの全てを順次切り替えながら電波を送受し（ｓ１）、所定の閾値以上の信号レベルが受信されるかどうかを検出し（ｓ２）、更に信号レベルが最も大きいループコイル（ピークコイル）を抽出する（ｓ３）。
【００３１】
この全面スキャン動作は、信号レベルが最も大きいピークコイル、つまり位置指示器１２に最も近いループコイルを抽出する、言い換えれば位置指示器１２がおよそどの位置に置かれているのかを検出するためのものであるから、液晶表示装置側からのノイズによる影響は問題とならない。そのため、従来の装置と同様に行う。
【００３２】
次に、上記全面スキャン動作によって位置指示器１２のおおよその位置が分かった後のノイズレベル検出動作及び部分スキャン動作について説明する。
【００３３】
一般に、この種の液晶表示装置はＣＲＴと同様に、主走査方向（水平方向）には高速で走査し、副走査方向（垂直方向）には上から下方向へ６０〜８０Ｈｚ程度の低い周期（数１０ｋＨｚ程度の低い周波数）で走査している。このため、横方向に並設されたループコイル（Ｘ軸コイル）にはノイズは殆ど混入せず、主として縦方向に並設されたループコイル（Ｙ軸コイル）にノイズが混入する。従って、本実施の形態ではＹ軸方向の座標値を検出する場合にのみに本発明の処理を適用する。なお、Ｙ軸方向のループコイルは一番上側をＹ１として説明する。
【００３４】
図３は本実施の形態におけるノイズレベル検出動作及び部分スキャン動作の様子を示すものであり、ここではノイズレベル検出期間及び部分スキャンによる座標検出期間における送信コイル（電波を送信するコイル）並びに受信コイル（電波を受信するコイル）の番号と、それらに対応する受信信号レベルとを示している。また、ここでは位置指示器１２がループコイルＹ１５及びＸ７の交点付近に置かれた、即ちＹ軸方向のピークコイルがＹ１５、Ｘ軸方向のピークコイルがＸ７であるものとして、その詳細な動作を説明する。
【００３５】
まず、ＣＰＵ９はノイズレベル検出のため、選択回路２にピークコイルの２つ前のループコイル、即ちＹ１３を選択させ、送受切替回路３には受信側を選択させる。この時、ＣＰＵ９はＡ／Ｄ変換回路８から出力される信号レベルを読み取り、これを記憶する。次に、ＣＰＵ９は同じくノイズレベル検出のため、選択回路２にピークコイルＹ１５を選択させ、送受切替回路３には受信側を選択させる。この時、ＣＰＵ９はＡ／Ｄ変換回路８から出力される信号レベルを読み取り、これを記憶する（ｓ４）。
【００３６】
このようにして得られた２つのループコイルＹ１３及びＹ１５による信号レベルは、位置指示器１２に対して電波の送信を行わない場合の検出レベルであるから、これらは各ループコイルで検出されたノイズレベルに相当する。これら２つのレベルのうち一方でもそのレベルが所定値を越えた（ｓ５）場合、液晶表示装置がループコイルＹ１３もしくはＹ１５付近を走査しており、位置指示器１２が置かれている位置を中心とするＹ軸方向の座標値検出のための複数本、ここでは５本のループコイルより得られる信号レベルにノイズが混入すると判断する。
【００３７】
そこで、ＣＰＵ９は再度ループコイルＹ１３及びＹ１５を選択して受信信号レベルを検出するという前述した動作を繰り返す（ｓ４，ｓ５）。この動作は本発明の特徴の一つである。
【００３８】
図３ではこの動作を５回繰り返して行った場合を示しているが、もし１回目の検出において両方のループコイルからの受信信号レベルが共に所定値以下であれは、ノイズ検出動作は１回のみで良い。図３では５回目の受信で初めてループコイルＹ１３及びＹ１５からの信号レベルが共に所定値以下となっているので、部分スキャン動作に移行する。
【００３９】
この部分スキャン動作は従来の装置の場合と同様に行う。即ち、Ｙ軸方向及びＸ軸方向のそれぞれについて、位置指示器１２に最も近いループコイル（ピークコイル）を中心として複数本、ここでは５本のループコイルを順次選択して受信される信号レベルを求め（ｓ６）、前述した所定の閾値以上の信号レベルが受信されたかどうかを検出し（ｓ７）、更に信号レベルが最も大きいループコイル（ピークコイル）を再抽出する（ｓ８）とともに、これら５本のループコイルからの信号レベル分布より周知の方法で位置指示器１２の指示位置のＹ軸方向及びＸ軸方向の座標値を計算する（ｓ９）。
【００４０】
この時、送信時には常に位置指示器１２に最も近いループコイル、即ちＹ軸方向についてはＹ１５、Ｘ軸方向についてはＸ７を選択し、受信時にはＹ軸方向についてはＹ１３からＹ１７、Ｘ軸方向についてはＸ５からＸ９までのループコイルを順次スキャンするように動作させている。
【００４１】
ここで、Ｙ軸方向の座標検出のための部分スキャンを一番上側のループコイルＹ１３より開始している理由は、前述したように液晶表示装置の走査方向が上から下方向となっているため、ループコイルのスキャンもこれと同一方向とした方がノイズ混入の頻度が少なくなり、好ましいためである。
【００４２】
また、前述したノイズ検出をＹ１３〜Ｙ１７の全てのループコイルについて行わない理由は、表示装置から発生されるノイズは隣接する数本のコイルに同時に検出されるため、全てのループコイルを選択しなくても、液晶表示装置からのノイズ源が位置指示器１２の指示位置付近を通過しているかどうかについて知ることができるためである。
【００４３】
また、Ｙ軸方向の座標検出のための最も下のループコイルＹ１７についてノイズ検出を行っていない理由を説明する。本実施の形態ではコイルＹ１３とＹ１５によるノイズ検出を行った後にＹ１３〜Ｙ１７のループコイルを順次選択するようにしている。このため、Ｙ１７付近のループコイルを選択する時刻はノイズ検出を行ってからしばらく経過した時刻となる。従ってループコイルＹ１５からのノイズレベルが十分低ければ、ループコイルＹ１７による受信の際にノイズが混入する確率は低いためである。
【００４４】
なお、Ｙ軸及びＸ軸方向の座標値を求めた後、位置指示器のペン先に加えられた筆圧値を検出するための動作を行うが、この動作については前述した特開平５−３１３４３９号等において明らかであるので、省略する。
【００４５】
（第１の実施の形態の拡張）
本実施の形態では、液晶表示装置を用いた例を示したが、プラズマディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等、その他の方式の表示装置を用いた場合も同様に適用することができる。また、本実施の形態では位置検出部にループコイルを設けて位置指示器との電磁誘導作用を利用する方法を用いたが、他の方法によるものを用いても良い。また、本実施の形態ではループコイルをプリント基板上に形成しているが、これを表示装置内部に組み込むようにしても良い。
【００４６】
また、本実施の形態ではノイズ検出用のループコイルと座標検出用のループコイルとを共通に用いたが、これらを分離しても良い。また、本実施の形態ではノイズ検出のためのループコイルを座標検出時のスキャン開始コイルと位置指示器に最も近いコイルとの２本としているが、選択するコイルやその本数等は同時に用いる表示装置等のノイズの発生パターンに応じて変更しても良い。また、本実施の形態ではＸ軸方向のループコイルによるノイズ検出は行っていないが、Ｙ軸方向と同様に、これを行っても良い。
【００４７】
［第２の実施の形態］
（第２の実施の形態の構成）
本第２の実施の形態（但し、特許請求の範囲には含まれない。）のハードウェア構成は、図１に示した第１の実施の形態の場合と同じである。本実施の形態が第１の実施の形態と違う点は以下に説明するように、ＣＰＵ９によるソフトウェア処理によって、外来ノイズ、特に表示装置からのノイズのレベルを検出し、引き続き位置検出を行って座標値を求めるが、ノイズレベルが所定値以下の場合のみ、求めた座標値を有効と扱うようになした点である。
【００４８】
（第２の実施の形態の動作）
図４は本発明の第２の実施の形態のソフトウェア構成、即ちＣＰＵ９による処理の流れを示すものである。
【００４９】
まず、位置指示器１２が位置検出部１のどの位置に置かれたかをおおよそ検出するための全面スキャン動作を第１の実施の形態の場合と同様に行う（ｓ１１，ｓ１２，ｓ１３）。
【００５０】
次に、第１の実施の形態の場合と同様に、ノイズレベル検出動作及び部分スキャン動作に移行する。
【００５１】
図５は本実施の形態におけるノイズレベル検出動作及び部分スキャン動作の様子を示すものであり、ここではノイズレベル検出期間及び部分スキャンによる座標検出期間における送信コイル並びに受信コイルの番号と、それらに対応する受信信号レベルとを示している。また、ここでは位置指示器１２がループコイルＹ２２及びＸ１４の交点付近に置かれた、即ちＹ軸方向のピークコイルがＹ２２、Ｘ軸方向のピークコイルがＸ１４であるものとして、その詳細な動作を説明する。
【００５２】
まず、ＣＰＵ９はノイズレベル検出のため、選択回路２にピークコイルの２つ前のループコイル、即ちＹ２０を選択させ、送受切替回路３には受信側を選択させる。この時、ＣＰＵ９はＡ／Ｄ変換回路８から出力される信号レベルを読み取り、これを記憶する。次に、ＣＰＵ９は同じくノイズレベル検出のため、選択回路２にピークコイルＹ２２を選択させ、送受切替回路３には受信側を選択させる。この時、ＣＰＵ９はＡ／Ｄ変換回路８から出力される信号レベルを読み取り、これを記憶する（ｓ１４）。
【００５３】
次に、ＣＰＵ９は部分スキャン動作を続けて行う。この部分スキャン動作は第１の実施の形態の場合と同様に行われ、位置指示器１２の指示位置のＹ軸方向及びＸ軸方向の座標値が求められる（ｓ１５，ｓ１６，ｓ１７，ｓ１８）。
【００５４】
本実施の形態では、前記ノイズ検出動作及びこれに続く部分スキャン動作とを繰り返し行い、ノイズレベル及び座標値を継続して検出してゆく。ＣＰＵ９は検出された座標値を複数回（例えば４回）に亘って平均化してから座標データとしてホストコンピュータ（図示せず）に出力する。この平均化は出力される座標値のジッターを減らすための処理である。
【００５５】
この時、本実施の形態では、前記検出した２本のＹ軸コイルからのノイズレベルが一方でも所定値を超えた場合（ｓ１９）にはその直後に検出された座標値を無効として廃棄する（ｓ２０）。例えば、平均化すべき４回の座標値のうち１回が無効であれば、残りの３回の座標値を平均化するように処理する（ｓ２１）。
【００５６】
このように処理することにより、液晶表示装置からのノイズによる影響を受けた座標値を取り除くことができる。この動作は本発明の特徴の一つである。
【００５７】
ここで、Ｙ軸方向の座標検出のための部分スキャンを一番上側のループコイルＹ２０より開始している理由、ノイズ検出をループコイルＹ２０〜Ｙ２４の全てのコイルについて行わない理由、Ｙ軸方向の座標検出のための最も下のループコイルＹ２４についてノイズ検出を行っていない理由は、いずれも第１の実施の形態の場合と同じである。
【００５８】
また、位置指示器のペン先に加えられた筆圧値を検出するための動作についても第１の実施の形態の場合と同様、特開平５−３１３４３９号等において明らかであるので、省略する。
【００５９】
（第２の実施の形態の拡張）
本実施の形態では、液晶表示装置を用いた例を示したが、プラズマディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等、その他の方式の表示装置を用いた場合も同様に適用することができる。また、本実施の形態では位置検出部にループコイルを設けて位置指示器との電磁誘導作用を利用する方法を用いたが、他の方法によるものを用いても良い。また、本実施の形態ではループコイルをプリント基板上に形成しているが、これを表示装置内部に組み込むようにしても良い。
【００６０】
また、本実施の形態ではノイズ検出用のループコイルと座標検出用のループコイルとを共通に用いたが、これらを分離しても良い。また、本実施の形態ではノイズ検出のためのループコイルを座標検出時のスキャン開始コイルと位置指示器に最も近いコイルとの２本としているが、選択するコイルやその本数等は同時に用いる表示装置等のノイズの発生パターンに応じて変更しても良い。また、本実施の形態ではＸ軸側のループコイルによるノイズ検出は行っていないが、Ｙ軸方向と同様に、これを行っても良い。
【００６１】
また、本実施の形態では座標値の平均化を行っているが、これを行わず、無効データを出力しないようにしても良い。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、位置検出動作に先立って、位置指示器との間で磁界または電界または電磁界をやりとりしない場合に発生するノイズレベルを検出し、ノイズレベルが所定値を越えている時はノイズレベル検出動作を繰り返し、所定値以下であった時のみ位置検出動作を行うことにより、表示装置等から放射されるノイズの影響を受けない指示位置の座標値を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の位置検出装置の第１の実施の形態を示す構成図
【図２】本発明の位置検出装置の第１の実施の形態を示す処理の流れ図
【図３】第１の実施の形態におけるノイズレベル検出動作及び部分スキャン動作を示す図
【図４】本発明の位置検出装置の第２の実施の形態を示す処理の流れ図
【図５】第２の実施の形態におけるノイズレベル検出動作及び部分スキャン動作を示す図
【符号の説明】
１：位置検出部、２：選択回路、３：送受切替回路、４：アンプ、５：検波回路、６：ローパスフィルタ、７：サンプルホールド回路、８：Ａ／Ｄ変換回路、９：ＣＰＵ、１０：発振器、１１：電流ドライバ、１２：位置指示器、１３：コイル、１４：筆圧センサ、１５：筆圧検出回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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