JPH0279114A - 座標位置検出装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、コンピュータなどの電子機器に、手書き文
字や図形などの情報を入力ペンなどで入力する際に用い
る座標位置検出装置であって、さらに詳しくは、座標入
力用検出板上の入力ペン接触位置を検出するための電磁
誘導型の座標位置検出装置に関する。

（ロ）従来の技術 電磁誘導型の座標位置検出装置は、ループコイルを定間
隔で配置した座標入力用検出板において、ループコイル
をまず送信回路に接続して発振信号を流し、座標入力用
検出板に接触している入力ベンの誘導コイルに電磁誘導
により誘導電圧を発生させて該誘導コイルに結線された
コンデンサを充電させ、次にループコイルを受信回路に
切換え接続してコンデンサの放電に伴い該ループコイル
に流れる信号を検出することで、上記入力ベンの接触位
置を割り出すものであった。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 ところで、上記のような座標位置検出装置では、単なる
座標入力以外に、たとえば角度入力などの各種処理モー
ドの選択機能が与えられる場合があるが、この処理モー
ドの選択は従来は入力ペン側から赤外線による指令を与
え、この指令で受信回路側を選択処理モードに適合させ
−るようにしている。

従って、入力ペン側には赤外線照射のための電源等が必
要となり、該ペンが大型化、重量化して操作性に劣る問
題が生じていた。また、不測に赤外線を手などで遮断す
ると選択処理モードの識別ができなくなる難点があった
。

この発明はかかる問題点を解決する座標位置検出装置の
提供を目的とする。

（ニ）問題点を解決するための手段 この発明は、入力手段がコンデンサの容量を選択的に切
換えるスイッチを備えると共に、ループコイル受信回路
に、ループコイルから取出した受信信号のコンデンサ容
量切換えによる位相ずれ幅を基準信号との比較で検出す
る回路と、そのずれ幅からコンデンサ容量を切換えなス
イッチを識別する制御回路を備えた座標位置検出装置を
特徴とする。

（ホ）作用 この発明によれば、入力手段側でスイッチをＯＮして所
望する処理モードを選択し、かつコンデンサ容量を変化
させると、ループコイル側ではコンデンサ容量変化によ
る受信信号の基準信号に対する位相ずれ幅を検出し、こ
の位相ずれ幅をスイッチ識別テーブルで参照し、コンデ
ンサ容量を切換えたスイッチを識別し、自動的に入力さ
れた処理モードを判断する。

（へ）発明の効果 このように、スイッチ選択によるコンデンサ容量の切換
えで処理モードの入力を行なうので、入力手段側には電
源等を一体装備する必要がなくなり、入力ペンまたはカ
ーソルが小型化され、軽量化される結果、操作性が極め
て高くなる。同時に赤外線方式でないので不測の遮光に
よる入力ミスが生じない。

（ト）実施例 以下、この発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図はこの発明にかかる座標位置検出装置の概念図で
、例えば、Ｘ軸とＹ軸との座標であって、Ｘ軸およびＹ
軸のそれぞれを構成する板面は、発振用ループコイル１
と受信用ループコイル２とが別々に第１０図に示す座標
入力用検出板３に配置され、そして、Ｘ軸板とＹ軸板と
は該検出板３の表裏にクロスして配置される。

発振用ループコイル１は送信回路４に、受信用ループコ
イル２は受信回路５にそれぞれ結線され０、しかして発
振用ループコイル１に第２図イの時間幅、第２図口の発
＠電流を流し、入力ペンまたはカーソルの誘導コイルし
に電磁誘導で誘導電圧を生起させて、該誘導コイルに結
線されたコンデンサＣを充填し、次に第２図二の時間幅
、受信に切換えてコンデンサＣの電荷を誘導コイルしに
放電させ（第２図ハ）、これによって受信用ループコイ
ル２に流れる第２図ホの受信信号を取出し、第１０図の
ＣＰＵ６による処理によって入力ペンまたはカーソル（
以下、入力ペンと略記する）の接触座標位置を割り出す
。

さらに述べると、Ｘ軸もＹ軸も同様であるためその１つ
を述べると、第３図のように発信用ループコイル１は受
信用ループコイル２の８本に対し１本の割合で設けられ
る。つまり発振用ループコイル１のパターンピッチが拡
げられているのに対し、受信ループコイル２は狭いピッ
チ、例えば、４鰭で多数本並べられている。ＭＰＸは受
信切換え用のスイッチ素子、ＦＥＴは送信切換え用のス
イッチ素子（４４界効果型トランジスタ）である。

さらに７は発振、受信の共通ラインである。

受信用ループコイル２・・・は上述のように４馴間隔で
配置され、それらの８本ずつがブロックにまとめられて
おり、このようなブロック８・・・が所要数配置される
。そして受信用ループコイルは第３図に示すように、常
に隣接する３個のブロックの各ブロックにおける同一順
位の３本ずつが構成するループで受信信号を拾うように
使用される。なとえば３個のブロック８のそれぞれ第１
番目の受信用ループコイル２を使用して受信信号を拾い
、次にそれぞれのブロック８の第２番目の受信用ループ
コイル２を使用して受信信号を拾うように時分割方式に
よってスキャンする。

このように３本のループ構成で受信信号を拾うようにす
れば１本の場合よりも受信する誘導信号を大きく（３倍
）取れて、Ｓ／Ｎ比、検出精度の向上につながる。

また、３本ルーズ構成とすることで共通ライン７に発生
する誘導電圧を打消し、受信信号の歪をなくせる。

つまり、第４図のような状態で誘導コイルＬがタッチさ
れたとすると、共通ライン７には３本ループ構成のうち
中央部ループコイル２ｂを挾んだ両側に逆向きの電流が
流れる結果、共通ライン７側の誘導電圧が相殺される。

このような構成でないと、入力ペンの接触位置が共通ラ
イン７に近いか遠いかによって該共通ラインにのる誘導
電圧が大小に変化し、これが受信用ループコイルから拾
う受信信号に影響を与えて検出誤差を発生させてしまう
。

入力ペンは必ずしも、いずれかの受信用ループライン２
の直上にのるとは限らず、第５図のように受信用ループ
ラインの間に接触される。

この場合、入力ペンが受信用ループラインに対しどちら
の位置に来ているのかＣＰＵ６で判断しなければ座標を
特定できない、いよ第５図において受信用ループライン
２ａ、２ｂ、２ｃのうち、受信用ループラインの左側Ａ
の位置にあったとすると、電流はライン２ａからライン
２ｂに実線矢印の方向に流れる。

ところが、ライン２ｂに対し右側Ｂの位置にあったとす
ると、電流はライン２ｂからライン２ｃに破線矢印の方
向に流れ、受信用ループライン２ｂに乗る電流方向が逆
転する。結果として第６図の４２口のように受信信号の
位相が反転する。故にＣＰＵ６はこの移送反転のデータ
で入力ペンを検知し、受信用ループライン２ｂを反転ラ
インとして入力ペンの位置を判別することができる。

この位相反転検知は第９図のようにして行なわれる。

第９図の受信信号口または信号ホから第１０図回路のコ
ンパレータ２７を用い、受信クロッパルス信号ハまたは
信号へを作成し、これを第１０図回路のサインコンバー
タ１２から入力する発振クロックパルス信号イとパルス
立上りの個所で比較する。受信信号はコンデンサＣの放
電により受信用ループライン２に生起されるものである
から、信号二のように発振クロックパルス信号イとの間
に一定のずれが発生する。しかし反転前の受信信号口で
はこのずれの信号二のみが取出されるのに対し、反転後
の受信信号ホでは反転分だけ、ずれの信号トのようにず
れの幅が増大する。このことを利用し反転を検知するの
である。

このずれ幅信号二、トの検知の実際は、第１０図の回路
において、第９図の受信信号口、ホをコンパレータ２７
で波形整形して矩形波となし、位相検知回路２８で発振
クロックパルス信号イと比較することでそのずれの信号
二、トを検知する。

さらに、位相検知回路２８はクロックパルス（１６ＭＨ
ｚ）で駆動するカウンタを有し、該カウンタで、それぞ
れのずれの信号二、トの幅をカウント値で計出力する。

ＣＰＵ６はこのずれの量が位相反転を検知するための設
定値より大きいとき、位相反転と判定することになる。

このように、位相の反転で受信信号の反転ラインを求め
、反転ラインのどちらか側に入力ペンがタッチしている
のか判断できる。

さらに、反転ラインからどの程度距離が離れているか測
定できないと、入力ペンの中心位置、つまり座標を特定
できない、そこで、ＣＰＵ６は次のような処理を行なう
。

すなわち、第７図イもしくは第８図イのような位置に入
力ペンの中心Ｐがあるとすると（各図イの縦線は４ｍ＋
間隔の受信用ループコイルを指している）、各国口また
は図へのようなピーク値を有する誘導信号が時分割で取
出される。ＣＰＵ６では受信用ループライン（第５図で
説明したライン２ｂ）の出力を順次内蔵のＲＡＭに記憶
しているので、位相反転ラインを挾む前後２木目の特定
箇所ａとｂの誘導電圧（ピーク値）に対応するカウント
値をピックアップし、ａ−ｂ減算により求めた数値で中
心Ｐが反転ラインからいくら離れているかを算出する。

第７図口は入力ペンの中心部Ｐが受信用ループライン間
の中央にある場合を示し、特定箇所ａ、ｂのカウント値
が等価となっている。

これに対し第８図口は第８図イにおいて実線で示すコイ
ルＬの中心Ｐが反転ライン側に近い側にある時で、プラ
スの値の場合を表わし、第８図ハは第８図イにおいて鎖
線で示すコイルＬの中心Ｐが反転ラインに遠い側にある
時で、マイナスの値の場合を表わしている。

上述の処理は第１０図のクロックカウント回路９で行な
い、積分回路２６の出力を所定のレベルでスライスした
出力信号をクロックパルス（８ＭＨｚ）に基づいてクロ
ックカウント回路９でカウントし、ＣＰＵ６に入力する
。

ＣＰＵ６はこのカウント値を順次記憶し、前述のように
位相反転ラインが特定されるとこのラインの前２本口ａ
と、後２本目すのカウント値を読出し、これをマイナス
して行なわれ、その差数値から座標値を演算する。

次に、第１０図の実施回路の動作を説明するや同期タイ
ミング回路１０は発振回路１１の出力を用いてサインコ
ンバータ１２に同期信号を送る。

この同期信号は発振・受信のためのスイッチ素子ＦＥＴ
、ＭＰＸの切換え（２ＭＨｚ）タイミングを制御し、ま
た入力手段としての入力ペン（５００ＫＨｚ）とカーソ
ル（２５０ＫＨｚ）の識別を行なうための信号である。

サインコンバータ１２は上記同期信号を用いて正磁波に
変換した発振信号を出力し、これを電流ブースト回路１
３で大電流に変えたのち発振デコーダ１４によりスイッ
チ素子ＦＥＴの切換えを伴いつつ発振用ループコイルト
・・に大電流を流す。

これにより座標入力用検出板３にタッチした入力ペンの
コンデンサＣが充電される。

なお、上述の座標入力用検出板３は、たとえば上面側に
Ｘ軸、裏面側にＹ軸用の発振・受信ループを形成し、こ
れらのループは前述の第３図に示す構成をクロスして配
設している。

受信動作は既述したように隣接する３ブロツクの同順位
３本ずつが受信用ループコイル２を構成し、かつこの３
本単位で順位を次々と１本ずつずらしてゆくスキャン動
作で行なわれる。受信デコーダ１５は次々と受信用ルー
プライン２・・・にのった受信信号を拾ってゆく。

これらを受信増幅回路１６がＸ軸とＹ軸とを別個に、そ
れぞれに対応する増幅率で増幅し、さらに増幅率切換え
回路１７を経て、一方では波形整形回路１８に送る。

この波形整形回路１８の具体回路図は第１１図のような
ものであって、差動増幅器１９、バンドパスフィルタ２
０、ゲイン切換え器２１、増幅器２２を通した第１２図
の受信信号Ａを全波整流器２３で第１２図信号Ｂのよう
に整流し、次に検波器２４にて包絡線検波した第１２図
信号Ｃをピークホールド回路２５で第１２図信号りとし
、これをＣＲ積分回路２６で積分信号Ｅとし、コンパレ
ータ２７に通す。

コンパレータ２７は積分信号Ｅを第１２図Ｆの信号にＡ
／Ｄ変換し、この信号の出力幅がクロックカウント回路
９でカウントされて、受信信号の出力値が算出される。

このクロックカウントの処理が、受信信号のカウント値
の算出であって、クロックカウント回路９には発振回路
１１からクロックパルス（８Ｍ　Ｈ２）が与えられてお
り、第１２図Ｆのコンパレータ出力が入った時点からそ
の信号幅の間、クロックパルスを計数し、そのカウント
値がＣＰＵ６に入力されることになる。

ＣＰＵ６では入力されたカウント値を受信した誘導信号
の大きさとして順次記憶する。

一方、増幅率切換え回路１７を出た第１２図Ａの信号を
直接コンパレータ２７を通し、第９図ハまたは第９図へ
のような受信クロックパルス信号に整形して位相検知回
路２８に送り、該位相検知回路２８において第９図イの
発振クロックパルス信号（サインコンバータ１２の出力
）との比較において第５図で述べたような位相反転ライ
ンを求めると同時に、発振回路１１からの信号（１６Ｍ
Ｈｚ　）で、このずれＪｌ（カンラント値）を算出する
。

また、ＣＰＵ６がこの反転ライ・ンを境にして前後２本
目の特定箇所ａ、ｂ（第７図、第８図参照）の受信用ル
ープラインの誘導信号のピーク値（カウントｆｉ！ｆ）
をピックアップし、第７図及び第８図で述べた座標特定
の処理を行なう。

なお、第７図、第８図で述べた座標特定のＣＰＵ６の処
理は入力ペンが位置する受信用ループコイル部分だけで
よく、それ以外の部分の処理は無用である。

そのためにピークホールド回路２５からコンパレータ２
７を介して出力される信号が、設定されたレベルがある
とき、入力ペンの存在する範囲であるとして、該信号を
タイト検出信号としてＣＰＵ６に入力し、ＣＰＵ６はこ
のタイト検出信号が出力されている受信用ループコイル
の部分だけ処理する。

そして上述の処理データによってＣＰＵ６は増設ＲＯＭ
回路２９を用い入力ペンの座標値を弾き出す。

ところで、入力ペンやカーソルには、各種処理モードの
選択などの複数の選択機能が与えられる。

この選択機能はこの発明では第１３図イ９口のように入
力ペン３０、カーソル３１のコンデンサＣに並列接続し
た容量の異なるコンデンサＣＩ、Ｃ２・・・と選択スイ
ッチＳＷＩ、ＳＷ２・・・からなり、スイッチのＯＮ動
作で必要モードを選択し、かつ入力する。

受信側では選択された機能を検出するためＣＰＵ６は次
のように働く。

前述の位相検知回路２８は先に述べたように位相の反転
ラインの検出を、位相差のカウント値として検出してい
るので、この処理を利用している。

すなわち、該位相検知回路２８には、増幅率切換え回路
１７から受信信号が入力されるが、いずれのスイッチＳ
ＷＩ、ＳＷ２・・・もＯＮさせてない場合の受信信号が
第１５図のイとすると、スイッチをＯＮしてコンデンサ
Ｃに他のコンデンサＣ１゜Ｃ２・・・を並列使用すると
、並列使用するコンデンサの容量に応じて、換言すれば
ＯＮさせたスイッチに応じて受信信号が第１５図口〜ホ
のようにイの受信信号に対し位相が進んだり一遅れたり
する。

たとえば第１４図のようにスイッチＳＷ１をＯＮさせた
場合、その時の受信信号は位相が進んだ方向にずれる０
位相検知回路２８はこの位相ずれの幅を受信クロックパ
ルス信号（第１４図ハ）と発振クロックパルス信号（第
１４図二）を用いて比較検出し、かつこの幅（第１４図
ホ）の間のタロツクパルス数をカウントして、ＣＰＵ６
に入力する。

そしてＣＰＵ６はそのカウント値で位相差を検知して、
その値をスイッチ識別テーブルを参照し、スイッチＳＷ
Ｉによって選択された機能モードを判断する。

なお、各スイッチＳＷＩ〜ＳＷ４による位相差のずれ（
カウント値）は前述の位相反転ライン検出の処理（第９
図の処理）のずれより極めて小さいので、両者の識別は
明確に行なえる。

このようにすれば、座標値の検出とスイッチ識別とが同
じ誘導信号（受信信号）を用いて同時に行なえる利点が
ある。

尚、この発明の構成と、上述の実施例との対応において
、 この発明の発振用のループラインは、実施例の発振用ル
ープライン１に対応し、 以下同様に、 受信用のループラインは、受信用ループライン２．２ａ
、２ｂ、２Ｃに対応し、 座標入力検出板は、座標入力用検出板３に対応し、 ループコイル受信回路は、受信回路５に対応し、位相ず
れ幅を比較する回路は、位相検知回路２８に対応し、 制御回路は、ＣＰＵ６に対応し、 入力手段は、入力ペン３０もしくはカーソル３１に対応
し、 誘導コイルは、誘導コイルＬに対応し、コンデンサは、
コンデンサＣ，ＣＩ、Ｃ２，Ｃ３、Ｃ４に対応し、 スイッチは、スイッチＳＷＩ、ＳＷ２．ＳＷ３゜ＳＷ４
に対応し、 ループコイルを切換える手段は・、スイッチ素子ＦＥＴ
およびＭＰＸに対応するも、 この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるもの
ではない。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示し、 第１図は座標位置検出装置の概念図、 第２図は第１図の発振・受信のタイミングチャート、 第３図は発振°・受信ループパターン構成図、第４図は
受信ループコイルの動作説明図、第５図は位相反転ライ
ン検出動作説明図、第６図は第５図の受信信号波形図、 第７図および第８図は入力ペンと誘導信号との対応図、 第９図は位相反転検知処理動作のタイミングチャート、 第１０図は発振・受信制御回路図、 第１１図は波形整形回路の具体回路図、第１２は第１１
図回路各部の信号波形図、第１３図はカーソル、入力ペ
ンの回路構成図、第１４図はスイッチ識別動作説明図、 第１５図はスイッチ０８時の受信信号波形図である。 １・・・発振用ループライン ２．２ａ、２ｂ、２ｃ・・・受信用ループライン３・・
・座標入力用検出板　５・・・受信回路６・・・ＣＰＵ
　　　　　　　２８・・・位相検知回路３０・・・入力
ペン　　　　３１・・・カーソルＬ・・・誘導コイル Ｃ，ＣＩ、Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４・・・コンデンサＳＷＩ、
ＳＷ２．ＳＷ３．ＳＷ４・・・スイッチＦＥＴ・・・ス
イッチ素子　ＭＰＸ・・・スイッチ素子第１図 穿１図の横１に・費４り／；ングチ？−トけ、）受４４
号 第６図 第９図 イ亡不呂ル、最尺牛ｖｉｖｒｙｉ慢ワイＹの′２イきン
ブ−４，−ト３０　・λＩＥぐン ３１　・か−ソル Ｌ　　艷コイル ｃ、ｃｉ−ｃ４　・コンデンワ。 か−ソル・入力ベンの回距鷹＄、図 第１４図 スイッチ１恐別ｔイ乍かり唱２ 第１５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ループコイルを定間隔で配置した座標入力用検出
   板に、誘導コイルおよびこれに結線されたコンデンサを
   備えた入力手段を接触させ、上記ループコイルに流れる
   発振信号により上記コンデンサを充電し、その放電を上
   記ループコイルで受信する座標位置検出装置であつて、 上記入力手段がコンデンサの容量を選択的に切換えるス
   イッチを備えると共に、ループコイル受信回路に、ルー
   プコイルから取出した受信信号のコンデンサ容量切換え
   による位相ずれ幅を基準信号との比較で検出する回路と
   、そのずれ幅からコンデンサ容量を切換えたスイッチを
   識別する制御回路を備えた 座標位置検出装置。