JPH0281117A - 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Ｅ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ペ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、上記入力ペンの接触位
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、例えば、角度入力などの各種処理モー
ドを選択して入力する必要が生じるが、その場合の入力
方法として、入力ペン側のコンデンサ容量を切換え、こ
の切換えにより受信回路に取出される受信信号の位相を
変化させ、受信回路側では基準信号との比較において受
信信号の位相ずれ幅をピックアップし、その位相ずれ幅
から選択入力された処理モードを識別する方法が考えら
れる。

また、コンデンサ容量を切換える手段としてスイッチの
使用が考えられる。

しかし、この方法では入力ペンの誘導コイルの共振周波
数が、誘導コイルに結線されたコン１ザ容ａ変化のため
スイッチのＯＮ時にずれてしまい、ループコイルにのる
誘導電圧の信号レベルが低下し、この低下による誤差の
ため座標検出動作等が阻害される問題があった。

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、上記コンデンサ寝込切換えによる受信信号の位相ず
れを検出する回路と、この検出に伴い増幅率切換え回路
の受信信号増幅率を上記スイッチによって切換えられた
コンデンサ容量に応じて切換え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、入力手段を座標入力手段に接触させ
て座標を入力した際、スイッチをＯＮしてコンデサの容
量を切換えると、ループコイル受信回路側ではループコ
イルから取出した受信信号の位相が上記コンデンサ容量
の切換えで変化することを利用してスイッチのＯＮ動作
を検知し、増幅率切換え回路の受信信号増幅率をそのス
イッチに応じたものに切換える。

（へ）発明の効果 従って、スイッチＯＮによるコンデンサ容量変化で誘導
コイルの共振周波数がずれてループコイルから取出す受
信信号の信号レベルが低下しても、増幅率切換え回路に
おいて受信信号の増幅率を上げることによって常にほぼ
一定した信号レベルの誘導電圧を受信回路に流し誤差発
生を少なくして受信回路における座標検知等を正確に行
なわせることができる。

（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、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図口の発振
電流を流し、入力ペンまたはカーソルの誘導コイルＬに
ｆｉｆａ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図口の時間
幅、受信に切換えてコンデンサＣの電荷を誘導コイルＬ
に放電させ（第２ロム）、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ＣＰＬＩ６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は狭いビッ
ヂ、例えば、４履で多数率差べられている。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（電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４ｃｗ［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。たとえば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本ループ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がタップ−
されたとすると、共通ライン７には３本ループ構成のう
ら中央部ループコイル２ｂを挟んだ両側に逆向きのｔＩ
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でし
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。いま第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へ
の位置にあったとすると、電流はライン２ａからライン
２　ｂ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の位置にありたとす
ると、電流はうイン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４１口のように受信信号の
位相が反転する。故にＣＰＬＪ６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、受信クツ０クパルス信号ハまた
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から入力する発搬り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、信号口のようにＲ振り０ツ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口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弁だけ、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はり０ツクパルス（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はこのずれの凝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、ＣＰＬＪ６は次のような処理を行な
う。

りなわら、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）、各回目また
は図ハ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
説明したうイン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Ｓ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＠ｆｉｌ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篩用す
る。第７図口は入力ペンの中心部Ｐが中央にある場合を
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
ルしの中心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（８ＭＨ２）に基づいてクロ
ックカウント回路９でカウントし、ＣＰＬＩ６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。

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（５００ＫＨ２）とカーソ
ル（２５０ＫＨｚｌ）Ｉ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軸周の発振・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木ずつが受信用ループコイル２を構成し、かつこの３
本里位で順位を次々と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（これについては後２する）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
の受信信号へを全波整流器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
化号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△
／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篩出される。

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１
１からクロックパルス（８ＭＨｚ）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
ＣＰｔＪ６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１２１Ａ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
発振り［＋ツタパルス信号（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（１６
ＭＨｚ）で、このずれｆｆ１（カンラント値）を算出す
る。

また、ＣＰｔＪ６がこの反転ラインを境にしてし前ｔｍ
２本目０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（カウント値）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、１７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（Ｊ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
をタイト検出信すとして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ＣＰＬＩ６は増設ＲＯ
Ｍ回路２９を用い入力ペンの座標値を弾き出ず。

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１０図回路口のように入力ペン３０、カーソル３
１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Ｃ１，Ｃ２・・・と選択スイッチＳＷ１．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
Ｗ１．８Ｗ２・・・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ＯＮＬ、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。

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ロバ）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）の間のりＯツクパルス数をカウントして、ＣＰＵ６
に入りする。

そしてＣＰ　Ｕ　６はそのノｊ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ＳＷ１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。

ところで、スイッチＳＷ１．ＳＷ２・・・を選択してＯ
Ｎすると、入力ペン３０またはカーソル３１側では誘導
コイルしに結線されたコンデサ容最が切換えられるため
に該誘導コイルの共振周波数がずれて、受信用ループラ
イン２・・・から取出した受信信号の信号レベルが低下
し、それ故先に述べたような座標検出動作を行なうも、
どうしても誤差が発生する。

そこで第１０図回路では増幅率切換え回路１７にＯＮさ
れたスイッチに応じて指令を与え、該回路の受信信号、
増幅率を切換え、回路出力に常にほぼ一定の信号レベル
が維持されるようにしている。

すなわち、第１３図および第１４図において説明したよ
うに、ＯＮさせたスイッチに応じて受信信号の位相がず
れ、位相検知回路２８はその位相ずれの幅を検出し、Ｃ
ＰＵ６に入力して該ＣＰＵ６によりＯＮされたスイッチ
を識別している。

そこでＣＰＵ６がＯＮされたスイッチを識別した際、増
幅率切換え回路１７に識別されたスイッチに応じた増幅
率切換え指令を与えて増幅率切換え回路出力に常に一定
の信号レベルが維持されるようにする。これによって以
後の座標検出動作は受信信号のレベル低下による誤差発
生をなくして正確に行なえるに至る。

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、制御回
路は、ＣＰＵ６に対応し、 増幅率切換え回路は、増幅率切換え回路１７に対応し、 位相ずれの検知回路は、位相検知回路２８に対応し、 入力手段は、入力ベン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、Ｌ１．Ｌ２に対応し、 コンデンサは、コンデンサＣ，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３、Ｃ４
に対応し、 スイッチは、スイッチＳＷ１．８Ｗ２．８Ｗ３゜８Ｗ４
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首の概念図、 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Ｗ４１
１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ＯＮ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・・・ＣＰＬ
Ｊ　　　　１７・・・増幅率切換え回路２８・・・位相
検知回路　　３０・・・入力ベン３１・・・カーソル　
　　　し・・・誘導コイルＣ，０１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４
・・・コンデンサＳＷ１．ＳＷ２．８Ｗ３．ＳＷ４・・
・スイッチＦＥＴ・・・スイッチ素子　ＭＰＸ・・・ス
イッチ素子第１図 躬１２の横菟茨 受イｇクイ；ングチ７−ト ６ネ）受楢４号 第６図 Ｌ・・・誘導コイル 刀−ンル・入力σンの口路構尻図 Ｗ１ Ｗ２ と

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
   置であって、 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、上記
   コンデンサ容量切換えによる受信信号の位相ずれを検出
   する回路と、この検出に伴い増幅率切換え回路の受信信
   号増幅率を上記スイッチによって切換えられたコンデン
   サ容量に応じて切換える制御回路を備えた座標位置検出
   装置。