(57)【要約】【課題】  コイル駆動回路を有する電子機器において、低電圧駆動でも良好にコイル間での信号の送受信を行うことが可能にすること。【解決手段】  コイル駆動回路１０３の定電流ドライバ３０２は、位置検出用信号の送信コイル１１１に駆動電流を供給する。低域フィルタ回路３０７は、送信コイル１１１の駆動電圧を定電流ドライバ３０２の入力側へフィードバックすることによって、共振用コンデンサ１０６の電荷蓄積によって送信コイル１１１に生じる所定基準電位からのズレを抑制する。低域フィルタ回路３０７は、インピーダンス回路３０５とインピーダンス回路３０５に並列接続された開閉スイッチ３０６とを備えており、低域フィルタ回路３０７のドリフトによって検出動作が悪影響を受けないように、開閉スイッチ３０６は所定タイミングで開閉制御される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号発生手段で発生した信号を用いて少なくとも１つのコイルを有する第１コイル手段を駆動し電磁結合により第２コイル手段に信号を送信するコイル駆動方法において、
フィードバック手段により、前記第１コイル手段の駆動電圧を、前記第１コイル手段に駆動電流を供給する電流駆動手段の入力側へフィードバックして、前記第１コイル手段とともに直列共振回路を構成するコンデンサの電荷蓄積によって前記第１コイル手段に生じる所定基準電位からのズレを抑制することを特徴とするコイル駆動方法。
【請求項２】
前記フィードバック手段は、電流駆動手段の入力側へのフィードバックを低域フィルタ回路によって行うことを特徴とする請求項１記載のコイル駆動方法。
【請求項３】
前記低域フィルタ回路は、インピーダンス回路と前記インピーダンス回路に並列接続された開閉スイッチ手段とを備えて成り、前記開閉スイッチ手段は所定タイミングで開閉制御されることを特徴とする請求項２記載のコイル駆動方法。
【請求項４】
前記第１コイル手段は複数のコイルによって構成され、前記電流駆動手段は前記各コイルに駆動電流を供給する複数の定電流ドライバによって構成され、前記フィードバック手段は前記各定電流ドライバに対応して設けられて成り、
前記各フィードバック手段は、前記第１コイル手段の駆動電圧を前記各対応して設けられた電流駆動手段の入力側へフィードバックすることによって、前記コンデンサの電荷蓄積によって前記第１コイル手段に生じる所定基準電位からのズレを抑制することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載のコイル駆動方法。
【請求項５】
前記第１コイル手段は複数のコイルによって構成されると共に、前記電流駆動手段は前記各コイルに駆動電流を供給する複数の定電流ドライバによって構成されて成り、
前記フィードバック手段は、前記第１コイル手段の駆動電圧を選択された前記定電流ドライバの入力側へフィードバックすることによって前記第１コイル手段に生じる所定基準電位からのズレを抑制するように、前記複数の定電流ドライバに共用されて成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載のコイル駆動方法。
【請求項６】
送信信号発生手段で発生した信号を用いて少なくとも１つのコイルを有する第１コイル手段を駆動し電磁結合により第２コイル手段に信号を送信するコイル駆動回路を有する電子機器において、
前記第１コイル手段とともに直列共振回路を構成するコンデンサを有し、
前記コイル駆動回路は、
前記第１コイル手段に駆動電流を供給する電流駆動手段と、
前記第１コイル手段の駆動電圧を前記電流駆動手段の入力側へフィードバックすることによって、前記コンデンサの電荷蓄積によって前記第１コイル手段に生じる所定基準電位からのズレを抑制するフィードバック手段とを備えて成ることを特徴とする電子機器。
【請求項７】
前記フィードバック手段は、低域フィルタ回路によって構成されて成ることを特徴とする請求項６記載の電子機器。
【請求項８】
前記低域フィルタ回路は、インピーダンス回路と前記インピーダンス回路に並列接続された開閉スイッチ手段とを備えて成り、前記開閉スイッチ手段は所定タイミングで開閉制御されることを特徴とする請求項７記載の電子機器。
【請求項９】
前記第１コイル手段は複数のコイルによって構成され、前記電流駆動手段は前記各コイルに駆動電流を供給する複数の定電流ドライバによって構成され、前記フィードバック手段は前記各定電流ドライバに対応して設けられて成り、
前記各フィードバック手段は、前記第１コイル手段の駆動電圧を前記各対応して設けられた電流駆動手段の入力側へフィードバックすることによって、前記コンデンサの電荷蓄積によって前記第１コイル手段に生じる所定基準電位からのズレを抑制することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一に記載の電子機器。
【請求項１０】
前記第１コイル手段は複数のコイルによって構成されると共に、前記電流駆動手段は前記各コイルに駆動電流を供給する複数の定電流ドライバによって構成されて成り、
前記フィードバック手段は、前記第１コイル手段の駆動電圧を選択された前記定電流ドライバの入力側へフィードバックすることによって前記第１コイル手段に生じる所定基準電位からのズレを抑制するように、前記複数の定電流ドライバに共用されて成ることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一に記載の電子機器。
【請求項１１】
前記送信信号発生手段は、前記第１コイル手段に対する前記駆動電流の供給開始時及び供給停止時に、前記コンデンサの両端電圧が前記基準電位を中心とする交番信号になるように前記電流駆動手段に信号を供給することを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか一に記載の電子機器。
【請求項１２】
前記送信信号発生手段は、前記第１コイル手段に対する前記駆動電流が、供給停止状態から最大振幅値になるまでに要する時間、最大振幅値から供給停止状態になるまでに要する時間および最大振幅値を継続する時間が前記駆動電流の周期の略整数倍の時間となるように前記電流駆動手段に信号を供給することを特徴とする請求項６乃至１１のいずれか一に記載の電子機器。
【請求項１３】
前記送信信号発生手段は、所定レベルの最大振幅値を有する交番信号を発生する交番信号発生手段と、前記交番信号の包絡線が正側及び負側に各々、台形状になるように前記交番信号の振幅を制御する振幅制御手段とを備えて成ることを特徴とする請求項１２記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁結合によってコイル間で信号の送受信を行うコイル駆動方法、及び、位置指示器との間で電磁結合で信号の送受信を行うことによって前記位置指示器の指示位置を検出する位置検出装置等、所定のコイルを駆動することによって他のコイルに電磁結合で信号を送信するコイル駆動回路を有する電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、所定のコイルを駆動することによって他のコイルに電磁結合で信号を送信するコイル駆動回路を有する電子機器、例えば、ＣＡＤの入力装置やコンピュータの入力装置等として、位置指示器と位置検出装置間で電磁結合により信号を送受信し、前記位置指示器の指示位置を検出するようにした電磁結合方式の位置検出装置が利用されている。
例えば、特許文献１に記載された発明のように、位置検出装置におけるセンサ領域の外周部に送信コイルを配設する方式においては、１つの送信コイルを配設するように構成している。
【０００３】
図１０は、前記特許文献１に記載された位置検出装置のセンサ部の概略構成を示す図である。図１０において、複数のセンサコイル１００２の外周部には、１つの送信コイル１００１が配設されている。尚、図を簡略化するために、センサコイル１００２はＸ方向のセンサコイルのみを示しており、Ｙ方向のセンサコイルは省略している。
図１０において、送信コイル１００１から位置検出用信号を電磁結合によって位置指示器（図示せず）に送信し、次に、複数のセンサコイル１００２を順次選択駆動することにより、前記位置指示器からの位置指示信号を電磁結合によって複数のセンサコイル１００２で順次受信し、複数のセンサコイル１００２で受信した検出信号に基づいて前記位置指示器の位置を検出する。
【０００４】
このように、前記特許文献１に記載された位置検出装置では、１つの送信専用の送信コイル１００１を使用することにより、位置検出に使用する位置検出用信号の送信回路が簡単になるという利点がある。
【特許文献１】特開平５−８８８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記位置検出装置においては、送信コイル１００１を駆動する所定の単位時間幅の駆動時間においては、図１１に示すように最初から最後まで最大振幅値となるような交番信号である駆動電流を供給している。したがって、送信コイル１００１と基準電位間には図１２に示すような大きな値の電圧が生じるため、送信コイル１００１の定電流ドライバ等に大きな電圧用の回路素子が必要になり、又、電源も大きな電圧の電源が必要になるという問題がある。
【０００６】
これを防止する方法として、送信コイル１００１とともに直列共振回路を構成するような直列共振用コンデンサを送信コイル１００１に接続することが考えられるが、単に直列共振回路を構成しただけでは、図１３に示すように、過渡電圧が大きくなり、低電圧化は困難という問題がある。
即ち、図１３において、送信コイル１００１に前記コンデンサを接続して直列共振回路を構成しても、電流の供給開始時（即ち、供給電流の立ち上がり時）に、前記コンデンサに電荷が蓄積されて保持された状態となるため、前記コンデンサには直流電圧Ｖｃがバイアス電圧として印加されているのと同じ状態となり、前記コンデンサの両端電圧と送信コイル１００１の両端電圧の和は、依然として大きな電圧になってしまう。
【０００７】
したがって、前記のように、送信コイルを駆動するための回路に高電圧用の回路素子が必要になり、又、大きな電圧の電源が必要になるという問題がある。
このような問題は、前記位置検出装置に限られず、所定のコイルに電流を供給して前記コイルを駆動することによって他のコイルに、電磁結合で情報や電力等の信号を送信するコイル駆動回路を有する電子機器に共通する問題である。
【０００８】
本発明は、電磁結合によってコイル間で信号の送信を行うためのコイル駆動方法において、低電圧駆動でも良好にコイル間での信号の送受信を行うことが可能にすることを課題としている。
また、本発明は、コイル駆動回路を有する電子機器において、低電圧駆動でも良好にコイル間での信号の送受信を行うことが可能にすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、送信信号発生手段で発生した信号を用いて少なくとも１つのコイルを有する第１コイル手段を駆動し電磁結合により第２コイル手段に信号を送信するコイル駆動方法において、フィードバック手段により、前記第１コイル手段の駆動電圧を、前記第１コイル手段に駆動電流を供給する電流駆動手段の入力側へフィードバックして、前記第１コイル手段とともに直列共振回路を構成するコンデンサの電荷蓄積によって前記第１コイル手段に生じる所定基準電位からのズレを抑制することを特徴とするコイル駆動方法が提供される。
フィードバック手段により、第１コイル手段の駆動電圧を、前記第１コイル手段に駆動電流を供給する電流駆動手段の入力側へフィードバックして、前記第１コイル手段とともに直列共振回路を構成するコンデンサの電荷蓄積によって前記第１コイル手段に生じる所定基準電位からのズレを抑制する。
【００１０】
ここで、前記フィードバック手段は、電流駆動手段の入力側へのフィードバックを低域フィルタ回路によって行うように構成してもよい。
また、前記低域フィルタ回路は、インピーダンス回路と前記インピーダンス回路に並列接続された開閉スイッチ手段とを備えて成り、前記開閉スイッチ手段は所定タイミングで開閉制御されるように構成してもよい。
【００１１】
また、前記第１コイル手段は複数のコイルによって構成され、前記電流駆動手段は前記各コイルに駆動電流を供給する複数の定電流ドライバによって構成され、前記フィードバック手段は前記各定電流ドライバに対応して設けられて成り、前記各フィードバック手段は、前記第１コイル手段の駆動電圧を前記各対応して設けられた電流駆動手段の入力側へフィードバックすることによって、前記コンデンサの電荷蓄積によって前記第１コイル手段に生じる所定基準電位からのズレを抑制するように構成してもよい。
【００１２】
また、前記第１コイル手段は複数のコイルによって構成されると共に、前記電流駆動手段は前記各コイルに駆動電流を供給する複数の定電流ドライバによって構成されて成り、前記フィードバック手段は、前記第１コイル手段の駆動電圧を選択された前記定電流ドライバの入力側へフィードバックすることによって前記第１コイル手段に生じる所定基準電位からのズレを抑制するように、前記複数の定電流ドライバに共用されて成るように構成してもよい。
【００１３】
また、本発明によれば、送信信号発生手段で発生した信号を用いて第１コイル手段を駆動し電磁結合により第２コイル手段に信号を送信するコイル駆動回路を有する電子機器において、前記第１コイル手段とともに直列共振回路を構成するコンデンサを有し、前記コイル駆動回路は、前記第１コイル手段に駆動電流を供給する電流駆動手段と、前記第１コイル手段の駆動電圧を前記電流駆動手段の入力側へフィードバックすることによって、前記コンデンサの電荷蓄積によって前記第１コイル手段に生じる所定基準電位からのズレを抑制するフィードバック手段とを備えて成ることを特徴とする電子機器が提供される。
コイル駆動回路の電流駆動手段は、第１コイル手段に駆動電流を供給する。フィードバック手段は、前記第１コイル手段の駆動電圧を電流駆動手段の入力側へフィードバックすることによって、コンデンサの電荷蓄積によって前記第１コイル手段に生じる所定基準電位からのズレを抑制する。
【００１４】
ここで、前記フィードバック手段は低域フィルタ回路によって構成されて成るように構成してもよい。
また、前記低域フィルタ回路は、インピーダンス回路と前記インピーダンス回路に並列接続された開閉スイッチ手段とを備えて成り、前記開閉スイッチ手段は所定タイミングで開閉制御されるように構成してもよい。
【００１５】
また、前記第１コイル手段は複数のコイルによって構成され、前記電流駆動手段は前記各コイルに駆動電流を供給する複数の定電流ドライバによって構成され、前記フィードバック手段は前記各定電流ドライバに対応して設けられて成り、前記各フィードバック手段は、前記第１コイル手段の駆動電圧を前記各対応して設けられた電流駆動手段の入力側へフィードバックすることによって、前記コンデンサの電荷蓄積によって前記第１コイル手段に生じる所定基準電位からのズレを抑制するように構成してもよい。
【００１６】
また、前記第１コイル手段は複数のコイルによって構成されると共に、前記電流駆動手段は前記各コイルに駆動電流を供給する複数の定電流ドライバによって構成されて成り、前記フィードバック手段は、前記第１コイル手段の駆動電圧を選択された前記定電流ドライバの入力側へフィードバックすることによって前記第１コイル手段に生じる所定基準電位からのズレを抑制するように、前記複数の定電流ドライバに共用されて成るように構成してもよい。
【００１７】
また、前記送信信号発生手段は、前記第１コイル手段に対する前記駆動電流の供給開始時及び供給停止時に、前記コンデンサの両端電圧が前記基準電位を中心とする交番信号になるように前記電流駆動手段に信号を供給するように構成してもよい。
また、前記送信信号発生手段は、前記第１コイル手段に対する前記駆動電流が、供給停止状態から最大振幅値になるまでに要する時間、最大振幅値から供給停止状態になるまでに要する時間および最大振幅値を継続する時間が前記駆動電流の周期の略整数倍の時間となるように前記電流駆動手段に信号を供給するように構成してもよい。
【００１８】
また、前記送信信号発生手段は、所定レベルの最大振幅値を有する交番信号を発生する交番信号発生手段と、前記交番信号の包絡線が正側及び負側に各々、台形状になるように前記交番信号の振幅を制御する振幅制御手段とを備えて成るように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、電磁結合によって複数のコイル手段間で信号を送信するように第１コイル手段を駆動するコイル駆動方法において、前記第１コイル手段における電圧上昇を抑制して、低電圧駆動でも良好にコイル手段間で信号の送信を行うことが可能になる。
また、本発明によれば、電磁結合によって複数のコイル手段間で信号を送信するように第１コイル手段を駆動するコイル駆動回路を有する電子機器において、前記第１コイル手段における電圧上昇を抑制して、低電圧駆動でも良好にコイル手段間での信号の送受信を行うことが可能になる。
【００２０】
また、第１コイル手段を複数のコイルによって構成すると共に、電流駆動手段を前記各コイルに駆動電流を供給する複数の定電流ドライバによって構成し、１つのフィードバック手段を前記複数の定電流ドライバに共用すれば、送受信特性のバラツキを抑制することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態に係るコイル駆動方法及びコイル駆動回路を有する電子機器について、主として位置検出装置を例にとって説明する。尚、各図において、同一部分には同一符号を付している。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るコイル駆動方法及びコイル駆動回路を有する電子機器を説明するために用いるブロック図で、位置検出装置１００の例を示している。
図１において、位置を指示するための位置指示器１２０及び位置指示器１２０の位置を電磁結合によって検出する位置検出装置１００によって、電磁結合方式の位置検出システムが構成されている。
【００２２】
位置指示器１２０は、少なくとも１つのコイルを有するコイル（第２コイル手段）を備え位置を指示するための装置であり、前記第２コイル手段にはコンデンサが接続されており、前記第２コイル手段及びコンデンサによって共振回路が構成されている。尚、必ずしも前記コンデンサは必要ではなく、前記第２コイル手段単体でもよい。
位置検出装置１００は、制御部１０１、位置検出用信号を生成する送信信号発生部１０２、送信コイル駆動用の交番信号である所定の定電流信号（駆動電流）を出力するコイル駆動回路１０３、センサ領域であるセンサ部１０５、共振用コンデンサ１０６、受信選択部１０８、受信アンプ１０９、検出部１１０を備えている。
【００２３】
尚、制御部１０１、送信信号発生手段としての送信信号発生部１０２及び電流供給手段としてのコイル駆動回路１０３は信号送信手段を構成し、制御部１０１、受信選択部１０８及び受信アンプ１０９は受信手段を構成し、制御部１０１及び検出部１１０は検出手段を構成している。
【００２４】
制御部１０１は、位置検出装置１００全体を制御すると共に、送信信号発生部１０２、コイル駆動回路１０３、受信選択部１０８、受信アンプ１０９、検出部１１０を制御する。
送信信号発生部１０２は、制御部１０１の制御の下、位置指示器１２０の指示位置を検出するための位置検出用信号を生成する。コイル駆動回路１０３は、送信信号発生部１０２からの位置検出用信号を増幅して出力し、これにより、前記位置検出用信号に対応する駆動電流を第１コイル手段としての送信コイル１１１に供給して駆動する。
【００２５】
送信コイル１１１はセンサ部１０５の外周部に複数回巻回されて配設されている。本実施の形態では、第１コイル手段を１つの送信コイル１１１によって構成しているが、後述するように、少なくとも１つの送信コイルを有するように構成してもよく、複数の送信コイルを用いると共に、より大きな位置検出用信号を位置指示器１２０に送信可能な送信コイルを選択して駆動するように構成してもよい。
【００２６】
送信コイル１１１にはコンデンサ１０６が接続されている。コンデンサ１０６は送信コイル１１１とともに直列共振回路を構成する。前記直列共振回路の共振周波数は、駆動回路１０３から送信コイル１１１に入力される信号の周波数に等しくなるように設定されている。このように、送信コイル１１１とコンデンサ１０６が直列共振回路を構成しているため、低い電圧で、送信コイル１１１から位置指示器１２０に信号を送信することが可能になる。尚、前記直列共振回路の共振周波数は、送信コイル１１１に入力される信号の周波数と完全に等しい必要はなく、実用上、略（例えば、±４０％の誤差範囲内で）等しければよい。
【００２７】
センサ部１０５は、送信コイル１１１及び複数のセンサコイルを有する受信部１１３を備えている。受信部１１３は、Ｘ方向に並設された複数のセンサコイル（Ｘ方向センサコイル）１１４、及び、Ｘ方向に直交するＹ方向に並設された複数のセンサコイル（Ｙ方向センサコイル）１１５を備えている。
尚、送信コイル１１１は、センサコイル１１４、１１５の外側に配設するように構成してもよいが、センサコイル１１４、１１５と絶縁した上で重なるように配設してもよい。
【００２８】
受信選択部１０８は、制御部１０１の制御により、複数のセンサコイル１１４、１１５を順次選択して走査し、選択したセンサコイル１１４、１１５で検出した検出信号を受信アンプ１０９へ出力する。受信アンプ１０９は制御部１０１の制御により、受信選択部１０８からの検出信号を増幅して検出部１１０に出力する。検出部１１０は、受信アンプ１０９からの検出信号に基づいて、位置指示器１２０のＸ座標位置及びＹ座標位置（ＸＹ座標）を算出し、制御部１０１に出力する。
【００２９】
図２は、図１の位置検出装置１００の構成要素である送信信号発生部１０２の詳細を示すブロック図である。
図２において、送信信号発生部１０２は、交番信号である擬似的な正弦（ＳＩＮ）波を発生する交番信号発生手段としての疑似ＳＩＮ波発生回路２０１、疑似ＳＩＮ波発生回路２０１から出力される信号の包絡線を所定形状に制御するための振幅制御信号を発生する振幅制御手段としての振幅制御値発生回路２０２、疑似ＳＩＮ波発生回路２０１から出力される疑似正弦波信号と振幅制御値発生回路２０２から出力される振幅制御信号とを乗算することによって前記疑似正弦波信号の振幅を前記振幅制御信号で制御した波形の信号を出力するデジタル乗算器２０３、デジタル乗算器２０３の出力信号をデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換することによってでデジタル乗算器２０３の出力信号に対応するアナログ信号を出力するＤ／Ａ変換器２０４、Ｄ／Ａ変換器２０４の出力信号中の低周波成分を通過させて駆動信号として駆動回路１０３に出力する低域フィルタ回路（ＬＰＦ）２０５を備えている。尚、デジタル乗算器２０３、デジタル／アナログ変換器２０４、低域フィルタ回路２０５は電流供給手段を構成している。
【００３０】
振幅制御値発生回路２０２は、疑似ＳＩＮ波発生回路２０１から出力される信号の振幅の包絡線が正側及び負側に各々、台形状になるように、疑似ＳＩＮ波発生回路２０１の出力信号の振幅を台形状に制御するための振幅制御信号を出力する。
また、振幅制御値発生回路２０２は、疑似ＳＩＮ波発生回路２０１の出力信号が供給停止状態から最大振幅値に立ち上がるまでの時間ｋＴが、疑似ＳＩＮ波発生回路２０１の出力信号の周期Ｔの整数ｋ（ｋは正の整数）倍の時間となるように、振幅制御値発生回路２０２の出力信号の振幅を制御する。
ここで、前記整数ｋ倍は、（ｋ±０．３５）倍の範囲を含む値、即ち、略整数ｋ倍を意味している。但し、略整数ｋ倍は、（ｋ±０．３５）倍の範囲外の値を積極的に排除する意味ではない。
【００３１】
また、振幅制御値発生回路２０２は、疑似ＳＩＮ波発生回路２０１の出力信号が最大振幅値から供給停止状態に立ち下がるまでの時間ｎＴが、疑似ＳＩＮ波発生回路２０１の出力信号の周期Ｔの整数ｎ（ｎは正の整数）倍の時間となるように、振幅制御値発生回路２０２の出力信号の振幅を制御する。
ここで、前記整数ｎ倍は、（ｎ±０．３５）倍の範囲を含む値、即ち、略整数ｎ倍を意味している。但し、略整数ｎ倍は、（ｎ±０．３５）倍の範囲外の値を積極的に排除する意味ではない。
【００３２】
また、振幅制御値発生回路２０２は、疑似ＳＩＮ波発生回路２０１の出力信号が最大振幅値を継続する時間ｍＴが、前記駆動電流の周期Ｔの整数ｍ倍の時間となるように、振幅制御値発生回路２０２の出力信号の振幅を制御する。ここで、前記整数ｍ倍は、（ｍ±０．３５）倍の範囲を含む値、即ち、略整数ｍ倍を意味している。但し、略整数ｍ倍は、（ｍ±０．３５）倍の範囲外の値を積極的に排除する意味ではない。
【００３３】
図３は、図１の位置検出装置１００の構成要素であるコイル駆動回路１０３の詳細を示すブロック図である。
図３において、コイル駆動回路１０３は、加算回路３０１、電流駆動手段としての定電流ドライバ３０２、抵抗器３０３、演算増幅器３０４、インピーダンス回路３０５、開閉スイッチ手段としての開閉スイッチ３０６を備えている。
加算回路３０１は、送信信号発生部１０２からの信号と増幅器３０４の出力信号との和に相当する信号を定電流ドライバ３０２に出力する。定電流ドライバ３０２は、加算回路３０１からの信号に応じた電流を送信コイル１１１に供給する。
【００３４】
定電流ドライバ３０２の出力部はスイッチ３０８を介して抵抗器３０３の一端側に接続されている。増幅器３０４の一方の入力部は抵抗器３０３の他端側に接続され又、増幅器３０４の他方の入力部は所定の基準電位Ｖrefに接続されている。本実施の形態では、前記基準電位Ｖrefを電源電圧の約１／２の電位としているが、回路構成に応じて異なる電位に設定できる。
増幅器３０４の前記一方の入力部と出力部間にはインピーダンス回路３０５が接続されている。インピーダンス回路３０５には、制御部１０１によって開閉制御される開閉スイッチ３０６が並列接続されている。
【００３５】
インピーダンス回路３０５は、本実施の形態では、抵抗器及びコンデンサを並列接続して成る並列回路によって構成している。スイッチ３０６は、前記抵抗器とコンデンサの接続点間に並列接続（換言すれば、増幅器３０４の前記一方の入力部と出力部間に接続）されている。これにより、増幅器３０４の前記一方の入力部と出力部間に、前記抵抗器、コンデンサ及び開閉スイッチ３０６が並列接続された構成となっている。増幅器３０４の出力部は加算回路３０１の一方の入力部に接続されている。
ここで、加算回路３０１、抵抗器３０３、増幅器３０４、インピーダンス回路３０５及びスイッチ３０６は、フィードバック手段としての低域フィルタ回路３０７を構成している。
【００３６】
図４は、本実施の形態において、駆動回路１０３から送信コイル１１１に供給される交番信号としての駆動電流の信号波形を示す図であり、所定の単位時間幅で供給される駆動電流の波形図である。
図５は、本実施の形態において、駆動回路１０３から送信コイル１１１と所定の基準電位間に生じる交番信号としての電圧信号の波形を示す図であり、所定の単位時間幅における電圧の波形図である。
【００３７】
図６は、本実施の形態に係る位置検出装置１００の動作を示すタイミング図である。本実施の形態では、Ｘ方向センサコイル１１４の走査（スキャン）を完了した後に、Ｙ方向センサコイル１１５の走査を行うことにより、位置指示器１２０の位置を検出するようにしている。Ｘ方向センサコイル１１４及びＹ方向センサコイル１１５の各々において、１つのセンサコイルについて、所定単位時間幅の位置検出用信号２０１ａ〜２０１ｄを用いて４回ずつ検出することによって、位置指示器１２０の位置をより正確に検出するようにしている。
尚、図１において受信選択部、受信アンプ、検出部をＸ軸用とＹ軸用の２系統設けることにより、Ｘ方向センサコイル１１４とＹ方向センサコイル１１５を同時に走査できるように構成することも可能であり、この場合のタイミングは、Ｘ軸スキャンとＹ軸スキャンが同時に並行して行われることになる。
【００３８】
以上のように構成された本発明の第１の実施の形態の動作を説明する。尚、図６における一般的な位置検出動作は公知であるため、位置検出動作の詳細な説明は省略し、主として、低電圧駆動を可能にした構成に係る部分の動作を説明する。
先ず、説明の便宜のために、低域フィルタ回路３０７を除去した状態の回路で説明すると、コイル駆動回路１０３からは、図４に示すように示すような駆動電流が出力される。即ち、駆動電流が供給停止状態（０ｍＡ）から最大振幅値（図４では１０ｍＡ）に立ち上がるまでの時間ｋＴは、前記駆動電流の周期Ｔの整数ｋ倍の時間となっている。
また、前記駆動電流が前記最大振幅値から供給停止状態になるまでに要する時間ｎＴが、前記駆動電流の周期Ｔの整数ｎ倍の時間となっている。
【００３９】
また、前記最大振幅値が継続する継続時間ｍＴは、前記駆動電流の周期Ｔの整数ｍ倍の時間となっている。また、駆動電流の包絡線は、正側及び負側に各々、台形状になっており又、電流０を基準に線対称となっている。
尚、図４の例では立ち上がり時間ｋＴと立ち下がり時間ｎＴが等しくなるように構成している（ｋ＝Ｔ）が、異なるようにしてもよい。
【００４０】
送信コイル１１１に供給される駆動電流がこのような信号波形であるため、共振用コンデンサ１０６には立ち上がり時等に電荷が蓄積され難くなる。
即ち、送信コイル１１１に対する駆動電流の供給開始時、最大振幅継続時及び供給停止時に、コンデンサ１０６の両端電圧が基準電位Ｖrefを中心とする交番信号になるように前記駆動電流を制御しているため、共振用コンデンサ１０６には立ち上がり時等に電荷が蓄積され難くなる。
【００４１】
したがって、送信コイル１１１と所定の基準電位Ｖref間に生じる電圧振幅は、図５に示すように、駆動電流の立ち上がり時間ｋＴ及び立ち下がり時間ｎＴ内では、ある程度の電圧が発生するが、駆動電流の立ち上がり時間ｋＴ内、駆動電流が最大振幅値に安定している時間ｍＴ内及び駆動電流の立ち下がり時間ｎＴ内のいずれにおいても、送信コイル１１１と基準電位Ｖref間に発生する電圧は低い値に抑制される。
尚、振幅制御値発生回路２０２は、必ずしも疑似ＳＩＮ波発生回路２０１の出力信号の立ち上がり及び立ち下がりの双方の振幅を制御する信号を発生する必要はなく、使用態様に応じて、疑似ＳＩＮ波発生回路２０１の出力信号の立ち上がりの振幅のみを制御するような信号を発生するように構成してもよい。
【００４２】
ところで前述した如く、低域フィルタ回路３０７を除去した状態ではコンデンサ１０６に電荷が蓄積され難いが、送信コイル１１１の送信期間中にコンデンサ１０６に僅かに電荷が蓄積され続ける。
このため、この動作を長時間繰り返していくと、送信期間毎にコンデンサ１０６に蓄積される電荷が増加し、その結果、図７の実線で示すように、送信コイル１１１における電圧が上昇してしまい、定電流ドライバ３０２は送信コイル１１１の駆動動作を行うことが困難になるという問題がある。
【００４３】
低域フィルタ回路３０７は、このような問題を解決するために設けられたものであり、以下、低域フィルタ回路３０７の動作を詳細に説明する。
図７の時刻０から始まる最初の送信期間において、制御部１０１の制御によってスイッチ３０６を開状態にすると共にスイッチ３０８を閉状態にした状態で、コイル駆動回路１０３によって送信コイル１１１を駆動して、送信コイル１１１から位置指示器１２０に位置検出用信号を送信する。
【００４４】
これに続く受信期間では、制御部１０１の制御によってスイッチ３０６を閉状態にすると共にスイッチ３０８を開状態にした状態で、所定のセンサコイル１１４、１１５を選択して、位置指示器１２０からの位置指示信号を検出する。以後、同様に、送信期間ではスイッチ３０６を開状態にすると共にスイッチ３０８を閉状態にし、受信期間ではスイッチ３０６を閉状態にすると共にスイッチ３０８を開状態にして、位置指示器１２０による指示位置の検出動作を行う。
【００４５】
送信期間において、スイッチ３０６が開状態に制御されているため、低域フィルタ回路３０７が機能して、定電流ドライバ３０２の出力は低域フィルタ回路３０７を介して定電流ドライバ３０２の入力部へフィードバックされる。これにより、図７の破線で示すように、定電流ドライバ回路３０７の出力部は所定範囲内の電圧（オフセット電圧に略等しい電圧）に抑制される。
【００４６】
このように、フィードバックを低域フィルタ回路３０７によって行っているため、定電流ドライバ３０２の入力部にはほぼ直流成分のみがフィードバックされることになり、交流成分である信号成分の減少は抑制でき、したがって、位置検出動作に与える悪影響は抑制することが可能になる。
尚、図７には電圧が正方向に上昇する場合を示しているが、負方向に低下していく場合も同様に抑制され、いずれの場合にも、電圧ドリフトによって定電流ドライバ３０２が送信コイル１１１を駆動できなくなるような事態の発生を抑制することが可能になる。
【００４７】
また、受信期間において、スイッチ３０６を閉状態に制御しているため、インピーダンス回路３０５に含まれるコンデンサの電荷が放電されることによって低域フィルタ回路３０７に生じるドリフトを抑制することが可能になる。これにより、低域フィルタ回路３０７が位置検出動作に与える悪影響を防止することが可能になる。また、受信期間において、スイッチ３０８を開状態にしているため、コンデンサ１０６の電圧のドリフト発生を防止することができる。前記電圧ドリフトが生じない場合や前記電圧ドリフトによる影響を無視できる場合には、スイッチ３０８は不要である。
【００４８】
図８は、本発明の第２の実施の形態に係るコイル駆動方法及び電子機器を説明するために用いる図で、コイル駆動回路を有する電子機器である位置検出装置のコイル駆動回路を示すブロック図であり、図３と同一部分には同一符号を付している。
本第２の実施の形態に係る位置検出装置と前記第１の実施の形態に係る位置検出装置１００との相違点は、コンデンサ１０６の接続位置が相違するのみであり、他の構成は同一である。即ち、図３の実施の形態においては送信コイル１１１と接地電位との間にコンデンサ１０６が接続されているのに対して、図８の実施の形態ではコイル駆動回路１０３と送信コイル１１１との間にコンデンサ１０６が接続されている点が相違している。前記構成が相違する以外は同一であるため、図８の実施の形態の動作は図３の実施の形態と同様である。
【００４９】
図９は、本発明の第３の実施の形態に係るコイル駆動方法及び電子機器を説明するために用いる図で、コイル駆動回路を有する電子機器である位置検出装置のコイル駆動回路９０１を示すブロック図であり、図１〜図８と同一部分には同一符号を付している。尚、本第３の実施の形態に係る位置検出装置は、基本的には前記第１の実施の形態と同様の構成であるが、複数の送信コイル（本第３の実施の形態では２つの送信コイル９０２、９０３）を用いている点、コイル駆動回路９０１の構成及び制御部１０１によるコイル駆動回路９０１の制御方法が相違しており、それ以外は、前記第１の実施の形態と同一である。
【００５０】
図９において、コイル駆動回路９０１は、加算回路３０１、切換スイッチ９０６、電流駆動手段としての定電流ドライバ９０７、９０９、開閉スイッチ９０８、９１０、切換スイッチ９１１、抵抗器３０３、演算増幅器３０４、インピーダンス回路３０５、スイッチ３０６を備えている。
加算回路３０１は、送信信号発生部１０２からの信号と増幅器３０４の出力信号との和に相当する信号を切換スイッチ９０６の共通端子Ｃ側に出力する。切換スイッチ９０６の２つの選択端子側には各々、定電流ドライバ９０７及び開閉スイッチ９０８の直列回路、定電流ドライバ９０９及び開閉スイッチ９１０の直列回路が接続されている。定電流ドライバ９０７、９０９は、各々、スイッチ９０８、９１０を介して、加算回路３０１からの信号に応じた電流を第１の送信コイルとしての送信コイル９０３、９０２に供給する。
【００５１】
定電流ドライバ９０７、９０９の出力部は各々、開閉スイッチ９０８、９１０を介して切換スイッチ９１１の２つの切換端子の中の各一方の側に接続されている。切換スイッチ９１１の共通端子Ｃ側は抵抗器３０３の一端側に接続されている。増幅器３０４の一方の入力部は抵抗器３０３の他端側に接続され又、増幅器３０４の他方の入力部は所定の基準電位Ｖrefに接続されている。本第３の実施の形態においても、前記基準電位Ｖrefを電源電圧の約１／２の電位としているが、回路構成に応じて異なる電位に設定できる。
【００５２】
増幅器３０４の前記一方の入力部と出力部間にはインピーダンス回路３０５が接続されている。インピーダンス回路３０５には開閉スイッチ３０６が並列接続されている。増幅器３０４の出力部は加算回路３０１の一方の入力部に接続されている。加算回路３０１、抵抗器３０３、増幅器３０４、インピーダンス回路３０５及びスイッチ３０６は、フィードバック手段としての低域フィルタ回路３０７を構成している。
このように、本第３の実施の形態においては、送信コイルは複数の送信コイル９０２、９０３によって構成されており又、フィードバック手段としての低域フィルタ回路３０７は、複数の定電流ドライバ９０７、９０９（換言すれば、コイル９０３、９０２）に共用するように構成されている。
【００５３】
図９において、送信期間においては、制御部１０１が、位置指示器１２０の位置に応じて位置指示器１２０に対して大きな位置検出用信号を送信可能な送信コイル９０２又は送信コイル９０３を選択する。
例えば、制御部１０１は、送信コイル９０２を選択する場合、切換スイッチ９０６を定電流ドライバ９０９側に切換え、開閉スイッチ９１０を閉状態、開閉スイッチ９０８を開状態に制御し、切換スイッチ９１１を定電流ドライバ９０９側に切換え制御し、又、開閉スイッチ３０６を開状態に制御する。この状態で、定電流ドライバ９０９が送信コイル９０２に駆動電流を供給して駆動する。
【００５４】
また、制御部１０１は、送信コイル９０３を選択する場合、切換スイッチ９０６を定電流ドライバ９０７側に切換え、開閉スイッチ９１０を開状態、開閉スイッチ９０８を閉状態に制御し、切換スイッチ９１１を定電流ドライバ９０７側に切換え制御し、又、開閉スイッチ３０６を開状態に制御する。この状態で、定電流ドライバ９０７が送信コイル９０３に駆動電流を供給して駆動する。
【００５５】
受信期間においては、制御部１０１の制御によってスイッチ３０６を閉状態にした状態で、所定のセンサコイル１１４、１１５を選択して、位置指示器１２０からの位置指示信号を検出する。以後、同様に、制御部１０１が、送信期間ではスイッチ３０６を開状態、受信期間ではスイッチ３０６を閉状態に制御し、送信コイル９０２又は９０３を選択的に駆動すると共に、所定のセンサコイル１１４，１１５を順次選択駆動することにより、位置指示器１２０による指示位置の検出動作を行う。
【００５６】
本第３の実施の形態においても、前記第１、第２の実施の形態と同様に、電圧ドリフトによって定電流ドライバ９０７、９０９が各々、送信コイル９０３、９０２を駆動できなくなるような事態の発生を抑制することが可能になる等の効果を奏する。特に、本第３の実施の形態においては、送信コイルを複数のコイル９０２、９０３によって構成すると共に、電流駆動手段を各送信コイル９０２、９０３に駆動電流を供給する複数の定電流ドライバ９０９、９０７によって構成して成り、低域フィルタ回路３０７は、送信コイル９０２、９０３の駆動電圧を選択された定電流ドライバ９０９、９０７の入力側へフィードバックすることによって当該送信コイル９０２、９０３に生じる所定基準電位からのズレ電位を抑制するように、前記複数の定電流ドライバ９０９、９０７に共用するように構成しているため、定電流ドライバ９０７、９０９の各々に低域フィルタ回路を設けた場合に比べて、低域フィルタの特性のバラツキによる送信信号出力特性のバラツキを抑制することができる。
【００５７】
尚、前記各実施の形態では、位置検出用信号の送信時毎及び各位置指示信号の受信時毎に、開閉スイッチ３０６の開閉を行うように構成したが、所定のタイミングで行うように構成してもよい。例えば、予め定めた所定数のセンサコイル１１４、１１５の走査を行うような所定単位の走査を行う毎に、送受信を所定回数行う毎に開閉スイッチ３０６の開閉を行うように構成してもよい。また、開閉スイッチ３０６を電源起動時に閉状態に制御し、それ以降は開状態にする等、種々のタイミングで開閉制御するように構成してもよい。
【００５８】
また、前記各実施の形態では、振幅制御値発生回路２０２で台形状の信号を発生させることにより、送信コイルに対する駆動電流の立ち上がりと立ち下がりを直線的に変化させたが、振幅制御値発生回路２０２で発生する信号の形態を変えることにより、立ち上がり時には所定の曲線に沿って単調増加するように構成してもよく又、立ち下がり時には所定の曲線に沿って単調減少するように構成してもよく、さらには、種々の曲線で立ち上がりや立ち下がりを行うように構成してもよい。
【００５９】
また、前記各実施の形態では、交番信号である擬似的ＳＩＮ波信号を疑似ＳＩＮ波発生回路２０１で発生すると共に、前記擬似的ＳＩＮ波信号を振幅制御値発生回路２０２で制御することによって図４に示すような駆動電流を発生させているが、信号送信手段を、図４に示したような信号の立ち上がりから立ち下がりまでの全波形データを予め記憶手段に記憶しておき、前記記憶手段に記憶した波形データを随時読み出すことによって、図４に示した波形の駆動電流を出力するように構成してもよい。
【００６０】
また、図９の実施の形態では、第１コイル手段を複数のコイルによって構成し、前記各コイルに駆動電流を供給する複数の定電流ドライバ９０７、９０９によって構成し、前記各定電流ドライバ９０７、９０９に共通して設けた１つのフィードバック手段としての低域フィルタ回路３０７を設けるようにしているが、
前記フィードバック手段としての低域フィルタ回路を各定電流ドライバ９０７、９０９に対応して設け、前記各低域フィルタ回路は、前記第１コイル手段の駆動電圧を前記各対応して設けられた定電流ドライバの入力側へフィードバックすることによって、コンデンサ１０６の電荷蓄積によって前記第１コイル手段に生じる所定基準電位からのズレを抑制するように構成してもよい。
【００６１】
また、前記実施の形態では送信コイルが１つの例と２つの例で説明したが、送信コイルはいくつでもよい。
また、コンデンサ１０６と接地電位間にキャリブレーション用の抵抗器を配設すると共にコンデンサ１０６と前記抵抗器との接続点を受信選択部１０８に接続するように構成し、送信信号発生部１０２側から送信コイル１１１、９０２、９０３を介して受信選択部１０８側にキャリブレーション用信号を供給し、コンデンサ１０６と前記抵抗器の接続点の電位を検出部１１０で検出し、送信コイル１１１、９０２、９０３の特性の相違等による測定誤差の発生を防止するために補正を行うようにしてもよい。
【００６２】
また、前記各実施の形態では、センサ部１０５に配設した送信専用の送信コイル１１１、９０２、９０３から位置指示器１２０に信号を送信し、位置指示器１２０からの信号を検出専用のセンサコイル１１４、１１５で受信するように構成したが、他の構成の位置検出装置にも適用可能である。
例えば、信号送信及び信号検出を兼用した複数の送受信用コイルをマトリクス状に配設し、前記各送受信コイルから順次、コイルを有する位置指示器に電磁結合で信号を送信すると共に、前記信号を送信した送受信コイルで前記位置指示器からの電磁結合で信号を検出し、これによって前記位置指示器の指示位置を検出するようにした位置検出装置にも適用可能である。
【００６３】
また、信号送信用の複数の送信コイルをマトリクス状に配設し、前記各送信コイルから順次、コイルを有する位置指示器に電磁結合で信号を送信すると共に、前記位置指示器で前記コイルからの信号を電磁結合で検出し、前記位置指示器で検出した信号に基づいて前記位置指示器の指示位置を検出するようにした位置検出装置にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
ＣＡＤ（Computer Aided Design）、コンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話機、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）等の入力装置、３次元空間における入力装置の位置や姿勢等の３次元情報を検出する検出装置等、コイル駆動回路を有する電子機器に利用可能である。
また、ＲＦ−ＩＤ等、識別コード、信号あるいはエネルギ等を出力するためのコイルに電流を供給するコイル駆動回路を有する電子機器にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電子機器のブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る電子機器における構成要素のブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る電子機器における構成要素のブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の動作を説明するための信号の波形図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の動作を説明するための信号の波形図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態のタイミング図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態の動作を説明するための信号の波形図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る電子機器における構成要素のブロック図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る電子機器における構成要素のブロック図である。
【図１０】従来の位置検出装置の動作を説明するための概略図である。
【図１１】従来の位置検出装置の動作説明図である。
【図１２】従来の位置検出装置の動作説明図である。
【図１３】従来の位置検出装置の動作説明図である。
【符号の説明】
【００６６】
１００・・・コイル駆動回路を有する電子機器としての位置検出装置
１２０・・・位置指示器
１０１・・・信号送信手段、受信手段及び検出手段を構成する制御部
１０２・・・信号送信手段を構成する送信信号発生手段としての送信信号発生部
１０３・・・信号送信手段を構成する電流供給手段としてのコイル駆動回路
１０５・・・センサ部
１０６、９０４・・・コンデンサ
１０８・・・受信手段を構成する受信選択部
１０９・・・受信手段を構成する受信アンプ
１１０・・・検出手段を構成する検出部
１１１、９０２、９０３・・・第１コイル手段としての送信コイル
１１３・・・受信部
１１４、１１５・・・センサコイル
２０１・・・交番信号発生手段としての疑似ＳＩＮ波発生回路
２０２・・・振幅制御手段としての振幅制御値発生回路
２０３・・・電流供給手段を構成するデジタル乗算器
２０４・・・電流供給手段を構成するデジタル／アナログ変換器
２０５・・・電流供給手段を構成する低域フィルタ回路
３０１・・・加算回路
３０２、９０７、９０９・・・電流駆動手段としての定電流ドライバ
３０３・・・抵抗器
３０４・・・演算増幅器
３０５・・・インピーダンス回路
３０６、９０８、９１０・・・開閉スイッチ
３０７、９０１・・・フィードバック手段としての低域フィルタ回路
９０６、９１１・・・切換スイッチ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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