JPH012121A - 位置指示器の同調回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 雀業上の利用分野） 本発明は、位置指示器の状態を識別する方式は位置指示
器の指定位置を検出するとともにそ状態を識別する装置
に用いる位置指示器の同調路に関するものである。

従来の技術） この出願に先立ち、本件出願人は特願昭６１２１５６９
６号（昭和６１年９月１６日出願）以下、先願１と称す
。）において、タブレット立置指示器との間で電波をや
りとりすることにり位置指示器の状態、例えば入力すべ
き座標をごした位置指示器の状態（以下、ペンダウン状
態と称す。）を識別（検出）する方式について提案し、
また、特願昭６１−２１３９７０号（昭和６１年９月１
２０出願）（以下、先願２と称す。）において、タブレ
ットと位置指示器との間で電波をやりとりすることによ
り位置指示器の指定位置を検出するとともにその状態を
識別する装置について提案した。

先願１の内容を簡単に説明すると、タブレットの座標入
力範囲の周囲に設けたアンテナコイルに所定の周波数の
信号を加えて電波を発信させ、該電波を位置指示器に設
けた同調回路に受信させ、この時、共振（同調）した前
記同調回路のコイルより発信される電波を、前記信号の
供給を停止したアンテナコイルに受信させることによっ
て、該アンテナコイルに誘導電圧を発生させるとともに
、前記同調回路内の信号の位相を位置指示器の状態の変
化に伴って変化させるようになし、該同調回路内の信号
の位相の変化を前記誘導電圧の位相から検出し、これに
よって位置指示器の状態を識別するようになしたもので
ある。

また、先願２の内容を簡単に説明すると、多数のループ
コイルを位置検出方向に並設してなるタブレットのうち
の−のループコイルに所定の周波数の信号を加えて該−
のループコイルより電波を発信させ、該電波を位置指示
器に設けた同調回路に受信させ、この時、共振（同調）
した前記同調回路のコイルより発信される電波を、前記
信号の供給を停止した前記−のループコイルに受信させ
ることによって、該−のループコイルに誘導電圧を発生
させ、これらを前記多数のループコイルの全てに対して
繰返し、各ループコイルに発生した多数の誘導電圧より
その電圧値が最大となる位置、即ち位置指示器の指定位
置を検出するとともに、前記同調回路内の信号の位相を
位置指示器の状態の変化に伴って変化させるようになし
、該同調回路内の信号の位相の変化を前記誘導電圧の位
相から検出し、これによって位置指示器の状態を識別す
るようになしたものである。

前記同調回路内の信号の位相を変化させる場合、位相を
遅らせる場合と、位相を進ませる場合とがあり、いずれ
の場合でも該位相の変化を検出し、位置指示器の状態を
識別することが可能である。

従来、位相を遅らせる場合はコイルと該コイルに直列に
接続されたコンデンサを基本構成とする同調回路におい
て、動作時に接続する接点を有するスイッチを介して前
記コンデンサに他のコンデンサを並列に接続し、位置指
示器をペンダウン状態とした時、即ち前記スイッチを動
作させた時、回路内の容量値を大きくすることによって
共振周波数を小さくし、実質的に回路内の信号の位相を
遅らせ、誘導電圧の位相を遅らせるようになしていた。

一方、位相を進ませる場合はコイルと該コイルに直列に
接続されたコンデンサを基本構成とする同調回路におい
て、動作時に接続する接点を有するスイッチを介して前
記コイルに他のコイルを並列に接続し、位置指示器をペ
ンダウン状態とした時、即ち前記スイッチを動作させた
時、回路内の誘導値を小さくすることによって共振周波
数を−１３０・ 大きくし、実質的に回路内の信号の位相を進ませ、誘導
電圧の位相を進ませるようになしていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、一般に、所望の誘導値を有するコイルを
得ることは困難であり、また、コイルの誘導値は周囲温
度によって変化し易く、さらにコイルはその損失も大き
いという欠点があり、前述したように他のコイルを並列
に接続して前記同調回路内の信号の位相を進ませようと
する場合、その進み位相角を精度良く設定し、また、維
持することは困難であり、また、損失の変化に伴って同
調回路内の減衰定数も変化し、誘導電圧のレベルが変化
するため、正確な位相角の検出が困難になるという問題
点があった。

本発明は前記問題点を除去し、コイルを使用することな
く、信号の位相を進ませることのできる位置指示器の同
調回路を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明では前記問題点を解決するため、コイルと該コイ
ルに直列に接続されたコンデンサを有し、タブレット側
より発信された電波を受信し、この際、回路内に発生す
る信号に基づいて電波を発生させ、タブレット側に返送
する位置指示器の同調回路において、動作した時に切断
する接点を備えたオフスイッチと該オフスイ・ソチに直
列に接続された他のコンデンサとからなる移相回路を、
少なくとも一つ設けた。

（作　用） 本発明によれば、タブレット側より発信された電波は位
置指示器の同調回路に受信されるが、この時、位置指示
器が所定の状態となり、オフスイッチが動作すると、他
のコンデンサが回路から切離され、これによって回路内
の容量値が小さくなり、共振周波数が大きくなり、実質
的に回路内の信号の位相が進む。

（実施例） 第１図は本発明の位置指示器の同調回路の第１の実施例
を示すもので、図中、１はコア入りコイル、２，３は゛
コンデンサ、４はオフスイッチである。

前記コイル１とコンデンサ２は互いに直列に接続されて
いる。また、オフスイッチ４は非動作時に接続し、動作
時に切断する接点を有するもので、該オフスイッチ４を
介してコンデンサ３は前記コンデンサ２に並列に接続さ
れている。これらのコイル１及びコンデンサ２，３は周
知の共振回路を構成する如くなっており、該コイル１の
誘導値並びにコンデンサ２及び３の容量値の和は所定の
・周波数ｆＯにおいて、電圧と電流の位相が同相で共振
（同調）する値に設定されている。また、コンデンサ２
及び３の容量値の割合はオフスイッチ４を動作し、その
接点が切断された時、前述した共振回路における電流の
位相を所定角度進ませ、後述する受信信号の位相を、例
えば４５°進ませる値に設定されている。

第２図は前記同調回路を設けた位置指示器の一例を示す
もので、ここでは位置指定手段として定常的な磁界を発
生する磁気発生器を備えた位置指示器、例えばスタイラ
スペン（以下、単にベンと称す。）１０に適用した場合
を示す。該ベン１０は、合成樹脂等の非金属材料からな
るペン軸１１の内部にその先端寄りから、ボールペン等
の筆記用の芯体１２と、該芯体１２を摺動自在に収容し
得る透孔を備えた棒磁石（磁気発生器）１３と、コイル
バネ１４と、コア入りコイル１．コンデンサ２，３及び
オフスイッチ４からなる前記同調回路、例えば１５とが
一体的に組合わされて内蔵され、その後端にはキャップ
１６が取付けられてなっている。なお、オフスイッチ４
は芯体１２の先端を後述するタブレットの入力面に押し
付けることによってペン軸１１内に押込むと、その後端
によりコイルバネ１４を介して押圧され動作し、その接
点が切断される如くなっている。

第３図は前記ペン１０を用いた座標入力装置の概要を示
すもので、図中、２０はタブレット、３０は位置検出回
路、４０はタイミング制御回路である。

タブレット２０は、非磁性金属の筐体２１にタブレット
本体２２及びアンテナコイル２３を取付けてなるもので
、タブレット本体２２は位置検出回路３０に接続され、
また、アンテナコイル２３はタイミング制御回路４０に
接続されている。

タブレット本体２２は位置検出回路３０に駆動され、ペ
ン１０の棒磁石１３により指定された位置を検出する検
出部を構成するもので、該タブレット本体２２は筐体２
１のほぼ中央に収納されている。なお、筐体２１の上面
パネル２１ａに描かれている枠２４はその座標入力範囲
を示す。

該タブレット本体２２及び位置検出回路３０としては、
例えば本件出願人の出願にかかる特願昭５９−３２２４
４号の「位置検出装置」　（特開昭６０−１７６１３３
号公報参照）、又は特願昭５８−２３８５３２号の「座
標位置検出装置」（特開昭６０−１２９６１６号公報参
照）を用いることができる。

アンテナコイル２３は、絶縁被覆された導体をタブレッ
ト本体２２の座標入力範囲、即ち前記枠２４の周囲の筐
体２１の上面パネル２１ａの表面に配設してなるもので
ある。なお、図面上、１ターンのコイルで示されている
が、実際には数ターンのコイルからなっている。

タイミング制御回路４０はオフスイッチ４の動作状態を
検出し、ベン１０の状態を識別するためのもので、その
詳細な構成を前記同調回路１５とともに第４図に示す。

同図において、４０１は制御回路、４０２はタイミング
回路、４０３は低域フィルタ（ＬＰＦ）、４０４は駆動
回路、４０５は送受切替回路、４０６は増幅器、４０７
は受信タイミング切替回路、４０８は帯域フィルタ（Ｂ
ＰＦ）　、４０９　。

４１０は位相検波器（Ｐ　Ｓ　Ｄ）　、４１１　、４１
２は低域フィルタ（Ｌ　Ｐ　Ｆ）である。

第５図は第４図の各部における信号波形図である。以下
、ベン１０の状態識別動作について説明する。

制御回路４０１は周知のマイクロプロセッサ等より構成
され、タイミング回路４０２を制御するとともに低域フ
ィルタ４１１　、４１２からの出力値をアナログ・ディ
ジタル（Ａ／Ｄ）変換し、さらに後述する演算処理を実
行し、ベン１０の同調回路１５における電圧と電流の位
相差を算出し、そのオフスイッチ４の動作状態、即ちベ
ン１０の状態を識別し、これを位置検出回路３０に送出
する。

タイミング回路４０２は所定の周波数ｆＯの矩形波信号
Ａ１該矩形波信号Ａの位相を９０°進ませた信号Ｂ１所
定の周波数ｆｋの送受切替信号Ｃ及び受信タイミング信
号りを発生する。前記矩形波信号Ａは位相検波器４０９
に送出されるとともに低域フィルタ４０３にて正弦波信
号Ｅに変換されて駆動回路４０４に送出され、また、矩
形波信号Ｂは位相検波器４１０に送出され、また、送受
切替信号Ｃは送受切替回路４０５に送出され、さらにま
た、受信タイミング信号りは受信タイミング切替回路４
０７に送出される。

前記正弦波信号Ｅは駆動回路４０４にて平衡信号に変換
され、さらに送受切替回路４０５に送出されるが、該送
受切替回路４０５は送受切替信号Ｃに基づいて駆動回路
４０４及び増幅器４０６のいずれか一方を交互にアンテ
ナコイル２３に切替接続するため、アンテナコイル２３
には時間Ｔ（−１／２ｆｋ）毎に周波数ｆＯの正弦波信
号を出したり、出さなかったりする信号Ｆが入力され、
該信号Ｆはアンテナコイル２３より電波として発信され
る。

この際、タブレッ′ト２０の座標入力範囲２４内におい
て、ベン１０が略直立状態、即ち使用状態に保持されて
いると、前記電波はベン１０のコイル１を励振し、その
同調回路１５に前記信号Ｆに同期した誘導電圧Ｇを発生
させる。

その後、送受切替回路４０５によりアンテナコイル２３
が増幅器４０Ｂ側に切替えられる、即ち受信期間に入る
と、該アンテナコイル２３よりの電波は直ちに消滅する
が、前記誘導電圧Ｇは同調回路１５内の損失に応じて徐
々に減衰する。

一方、前記誘導電圧Ｇに基づいて同調回路１５を流れる
電流は、コイル１より電波を発信させる。該電波はアン
テナコイル２３を逆に励振するため、該アンテナコイル
２３にはコイル１からの電波による誘導電圧が発生する
。該誘導電圧は受信期間の間のみ送受切替回路４０５よ
り増幅器４０Ｇに送出され増幅されて受信信号Ｈとなり
、さらに受信タイミング切替回路４０７に送出される。

受信タイミング切替回路４０７には実質的に送。　受切
替信号Ｃの反転信号である受信タイミング信号りが入力
されており、該信号りがハイ（Ｈ）レベルの期間は受信
信号Ｈを出力し、ロー（Ｌ）レベルの期間は何も出力し
ないため、その出力には信号エ　（実質的に受信信号Ｈ
と同一）が得られ、該信号Ｉは帯域フィルタ４０８に送
出される。

帯域フィルタ４０８は周波数ｆＯを中心とする通過帯域
を有するフィルタであり、前記信号Ｉ中の周波数ｆＯ酸
成分エネルギーに応じた振幅ををする信号Ｊ（厳密には
、数個の信号Ｉが帯域フィルタ４０８に入力され収束し
た状態において）を位相検波器４０９及び４１０に送出
する。

位相検波器４０９及び４１０には前記矩形波信号Ａ及び
Ｂが検波信号としてそれぞれ入力されており、この時、
信号Ｊの位相が矩形波信号Ａの位相とほぼ一致している
とすると、位相検波器４０９はちょうど信号Ｊを正側に
反転した信号に１を出力し、また、位相検波器４１０は
正側及び負側に対称な波形を有する信号に２を出力する
。

前記信号に１は遮断周波数の充分低い低域フィルタ４１
１にて信号Ｊの振幅のほぼ１／２に対応する電圧値、例
えばｖｌを有する直流信号Ｌ１に変換され制御回路４０
１に送出され、また、信号に２は同様の低域フィルタ４
１２にて直流信号Ｌ２に変換され制御回路４０１に送出
されるが、ここでは信号に２において正側及び負側の成
分が同一であるため、低域フィルタ４１２の出力の電圧
値は０　［Ｖｌとなる。

制御回路４０１では低域フィルタ４１１及び４１２の出
力値、ここでは信号Ｌ１及びＬ２をＡ／Ｄ変換し、さら
にこのディジタル値を用いて下記（１）式の演算処理を
行ない、位相検波器４０９及び４１０に加わった信号、
ここではＪと矩形波信号Ａとの位相差θを算出する。

θ−ｊ　ａ　ｎ”　（ＶＱ　／ＶＰ　）　　　　　−・
”（１）ここで、ＶＰは低域フィルタ４１１の出力に対
応するディジタル値を、また、ｖＱは低域フィルタ４１
２の出力に対応するディジタル値を示す。例えば、前述
した信号Ｊの場合、信号Ｌ１の電圧値はＶｌであるが、
信号Ｌ２の電圧値はＯ［ｖコ、即ちＶＱ−０であるから
位相差θ−０″となる。

前記水められた位相差θは受信信号Ｈ（又は信号■）と
矩形波信号Ａとの位相差、言替えれば同調回路１５にお
ける電圧と電流の位相差を表わしており、前記位相差θ
−θ″の場合、同調回路１５における電圧と電流は同相
であり、そのオフスイッチ４の接点は接続している、即
ち、オフスイッチ４は動作しておらず、ペン１０はベン
ダウン状態でないことがわかる（なお、受信信号Ｈ（又
は信号Ｉ）と矩形波信号Ａとの位相差及び同調回路１５
における電圧と電流の位相差はθ″の場合を除いて同一
でないが、固定的な一定の関係にある。）。

また、帯域フィルタ４０８から前記信号Ｊより位相が４
５＠進んだ信号Ｊ−が出力されたとすると、該信号Ｊ゛
は前記同様、位相検波器４０９及び４１０に送出され、
信号Ｋｌ’及びに２°となるが、信号Ｋｌ’における正
側及び負側の成分の比率と、信′号に２’における正側
及び負側の成分の比率とは等しいため、該信号に１°及
びに２°は低域フィルタ４１１及び４１２にて、それぞ
れ同一の電圧値、例えばＶｌを有する信号Ｌ１°及びＬ
２’となって制御回路４０１に送出される。

制御回路４０１は前記同様に信号ＬＬ’及びＬ２゜をＡ
／Ｄ変換し、前記（１）式の演算処理を行なうが、信号
Ｌ１°及びＬ２’の電圧値が共にｖ２であり、ＶＰ−Ｖ
Ｑであるので、位相差θ−４５″となる。

従って、この時の受信信号と矩形波信号Ａとの位相差θ
−４５°であるから、同調回路１５における電流の位相
は電圧の位相より前記所定角度進んでおり、そのオフス
イッチ４の接点は切断されている、即ちオフスイッチ４
は動作しており、ペン１０はペンダウン状態であること
がわかることがわかる。

このように制御回路４０１において、低域フィルタ４１
１及び４１２の出力値から受信信号と矩形波信号Ａとの
位相差を算出し、これに基づいて同調回路１５における
電圧と電流の位相差を検出でき、そのオフスイッチ４の
動作状態、即ちペン゛１０がペンダウン状態であるか否
かを正確に識別することができる。

なお、ここで識別されたペン１０がペンダウン状態であ
るか否かを示す情報はタブレット２０及び位置検出回路
３０により検出された座標値のうちで、実際に入力すべ
き値を指定する情報等として使用される。

また、前記同調回路１５を備えたペン１０は、従来技術
の項で述べたように同調回路１５における反射電波に基
づいて位置検出を行なう装置に対して同様に使用できる
が、この場合、棒磁石１３は不要となる。

第６図は本発明の同調回路の第２の実施例を示すもので
、ここでは２つの進み位相角と２つの遅れ位相角を実現
したものを示す。同図において、５１はコア入りコイル
、５２，５３，５４，５５゜５６はコンデンサ、５７．
５８はスイッチ、５９゜６０はオフスイッチである。コ
イル５１とコンデンサ５２は互いに直列に接続され、ま
た、コンデンサ５３及び５４はスイッチ５７及び５８を
介してコンデンサ５２に並列に接続され、さらにまた、
コンデンサ５５及び５６はオフスイッチ５９及び６０を
介してコンデンサ５２に並列に接続されている。

前記コイル５１の誘導値並びにコンデンサ５２．５５及
び５６の容量値の和は前記所定の周波数ｆＯにおいて、
電圧と電流の位相が同相で共振する値に設定されている
。また、コンデンサ５５の容量値はオフスイッチ５９を
動作し、該コーンデンサ５５を切断した時、回路の位相
を進ませ、受信信号の位相を一定角度、例えば３０″進
ませる値に設定され、また、コンデンサ５６の容量値は
オフスイッチ６０を動作し、該コンデンサ５６を切断し
た時、回路の位相を進ませ、受信信号の位相を一定角度
、例えば６０°進ませる値に設定されている。また、コ
ンデンサ５３の容量値はスイッチ５７を動作し、該コン
デンサ５３を接続した時、回路の位相を遅らせ、受信信
号の位相を一定角度、例えば３０″遅らせる値に設定さ
れ、さらにまた、コンデンサ５４の容量値はスイッチ５
８を動作し、該コンデンサ５４を接続した時、回路の位
相を遅らせ、受信信号の位相を一定角度、例えば６０°
遅らせる値に設定されている。

このような同調回路を備えた位置指示器を前記座標入力
装置に用いた場合も、前記同様にしてその回路における
電圧と電流の位相差が算出され（但し、遅れ位相は負の
符号を持つ値として）、各スイッチ５７〜６０の動作状
態が検出され、位置指示器の状態が識別される。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、電波を送受信する
コイルに直列に接続されたコンデンサに対して、オフス
イッチを介して他のコンデンサを並列に接続したため、
該オフスイッチを動作し、その接点を切断することによ
り、回路内の容量値を小さくし、その共振周波数を大き
くし、実質的に回路内の信号の位相を進ませることがで
き、−方、コンデンサの容量値は一般に正確であり、周
囲温度によってあまり変化しないため、そ゛の進み位相
角を精度良く設定し、維持することができ、また、コン
デンサはその損失も小さいため、これを切断しても同調
回路内の減衰定数があまり変化せず、従って、常に正ｉ
な進み位相角を検出でき、極めて操作性の良い位置指示
器を提供できる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の位置指示器の同調回路の第１の実施例
を示す図、第２図は第１図の同調回路を備えたスタイラ
スペンの断面図、第３図は第２図のスタイラスペンを用
いた座標入力装置の概要を示す斜視図、第４図はタイミ
ング制御回路の詳細な構成図、第５図は第４図の各部の
信号波形図、第６図は本発明の位置指示器の同調回路の
第２の実施例を示す図である。 １・・・コア入りコイル、２，３・・・コンデンサ、４
・・・オフスイッチ、１０・・・スタイラスペン、１５
・・・同調回路、２０・・・タブレット、３０・・・位
置検出回路、４０・・・タイミング制御回路。 ：Ｓり８ 第３図 イ立置僕出回２各

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）コイルと該コイルに直列に接続されたコンデンサ
   を有し、タブレット側より発信された電波を受信し、こ
   の際、回路内に発生する信号に基づいて電波を発生させ
   、タブレット側に返送する位置指示器の同調回路におい
   て、 動作した時に切断する接点を備えたオフスイッチと該オ
   フスイッチに直列に接続された他のコンデンサとからな
   る移相回路を、少なくとも一つ設けた ことを特徴とする位置指示器の同調回路。
2. （２）コイルと該コイルに直列に接続されたコンデンサ
   を有し、タブレット側より発信された電波を受信し、こ
   の際、回路内に発生する信号に基づいて電波を発生させ
   、タブレット側に返送する位置指示器の同調回路におい
   て、 動作した時に切断する接点を備えたオフスイッチと該オ
   フスイッチに直列に接続された他のコンデンサとからな
   る移相回路と、 動作した時に接続する接点を備えたスイッチと該スイッ
   チに直列に接続された別のコンデンサとからなる移相回
   路とを、 それぞれ少なくとも一つずつ設けた ことを特徴とする位置指示器の同調回路。