JPH03201018A - 位置検出装置及びそのセンス部 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は電磁作用を利用した位置検出装置及びそのセン
ス部に関するものである。

（従来の技術） 従来より、多数のループコイルを位置検出方向に並設し
てなるセンス部と、少なくともコイルを有する位置指示
器との間の電磁作用に基づいて該位置指示器による指定
位置の座標値を求める位置検出装置が知られている。こ
の種の装置における位置検出はセンス部の多数のループ
コイル中より一のループコイルを選択し、該−のループ
コイル（又は位置指示器のコイル）に交流信号を供給し
た時に位置指示器のコイル（又は前記−のループコイル
）に生起する、あるいは−のループコイルもしくは他の
ループコイルより発生した電波により励振された位置指
示器の同調回路から発信される電波によって−のループ
コイルに生起する交流信号のレベルを検出し、これを選
択するループコイルを順次切替えて繰返し、この際、得
られる位置指示器と各ループコイルとの距離に依存した
信号レベルを用いて所定の計算を行なうことによりなし
ていた。

第２図は従来のこの種の位置検出装置のセンス部の要部
及びその各ループコイルに生起する信号を示すものであ
る。図中、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、・・・・・・はそれぞれ幅
りを有するループコイルであり、位置検出方向、ここで
はＸ方向にピッチＰで並設されている。また、Ｅａ、Ｅ
ｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、・・・・・・は位置指示器（図示せず
）をＸ方向に移動させた時に各ループコイルａ、ｂ、ｃ
、ｄ、・・・・・・に生起する信号を示す。

ところで、前述した座標値の計算方法には種々あるが、
通常、最大の信号レベル、即ち位置指示器に最も近接し
たループコイルが選択された時の信号レベル及びその両
側のループコイルがそれぞれ選択された時の信号レベル
からなる３つの信号レベル又はさらにその両側のループ
コイルのうちの位置指示器により近接した方のループコ
イルが選択された時の信号レベルを加えた４つの信号レ
ベルに基づいて計算するようになしていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前記装置のセンス部の位置検出方向の両
端付近には前述した３つ又は４つの信号レベルが得られ
ない領域（以下、無効エリアと称す。）があり、該無効
エリア内では位置検出ができないという欠点があった。

さらに、前記無効エリアの大きさはループコイルの幅と
座標値の計算方法によって決定され、セ、ンス部全体の
大きさ、いいかえれば位置検出可能な領域（以下、有効
エリアと称す。）の大きさとは無関係であるため、特に
液晶表示パネルと一体的に組合わされたり、電子ノート
に用いられるような小型のものではセンス部における無
効エリアの割合が大きくなってしまうという問題点があ
った。

第２図において、センス部の一端の位置Ｘ。と信号Ｅａ
とＥｃとが交差する位置Ｘ１との間は前述した４つの信
号レベルに基づく座標値の計算方法を用いた場合の無効
エリアであり、また、図示しないがセンス部の他端側に
も同様な無効エリアがある。

本発明の目的は位置検出装置のセンス部における無効エ
リアを小さくする、あるいは全くなくすことにある。

（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、多数のループコイ
ルを位置検出方向に並設してなるセンス部と、少なくと
もコイルを有する位置指示器との間の電磁作用に基づい
て該位置指示器による指定位置の座標値を求める位置検
出装置において、センス部の位置検出方向の両端付近に
おけるループコイルの配設密度を大きくするとともに、
該両端付近の少なくとも一部に対する座標値を他の部位
とは異なる手法にて求める手段を設けた。

（作　用） 本発明によれば、センス部の位置検出方向の両端付近で
は他の部位に比べてまり数多くの信号が得られ、これに
よって、位置指示器の位置を特定し得る領域が拡がり（
又は特定し得ない領域が挟まり）、また、その座標値は
他の部位とは異なる手法にて求められ、これによって、
センス部に占める無効エリアが小さくなり、あるいは全
くなくなる。

（実施例） 第１図は本発明の位置検出装置のセンス部の第１の実施
例の要部及びその各ループコイルに生起する信号を示す
もので、図中、第２図と同一構成部分は同一符号をもっ
て表わす。即ち、ｃ、　　ｄ。

ｅ、　　ｆ、・・・・・・はそれぞれ幅りを有するルー
プコイルであり、位置検出方向、ここではＸ方向にピッ
チＰで並設されている。また、ａ′及びｂ′はそれぞれ
幅Ｄ１及びＤ２　（Ｄｌ〈Ｄ２〈Ｄ）を有するループコ
イルであり、ループコイルｂ′はループコイルＣに対し
て右側の線同士の間隔がＰとなり、また、ループコイル
ａ′はループコイルｂ′に対してその右側の線同士の間
隔がＰとなる如く配設されている。また、Ｅａ−、Ｅｂ
−、Ｅｃ。

Ｅｄ、Ｅｅ、Ｅｆ、・・・・・・は位置指示器（図示せ
ず）をＸ方向に移動させた時に各ループコイルａ　。

ｂ＝、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、・・・・・・に生起する信号を
示す。

前記センス部において、前述した４つの信号レベルに基
づく座標値の計算方法により位置を特定し得る領域は信
号Ｅａ−とＥｃとが交差する位置ｘ、−より右側となり
、特定し得ない領域、即ち無効エリアはセンス部の一端
の位置Ｘ。と前記位置Ｘ、−との間の領域となる。ここ
で、前述したようにループコイルａ′及びｂ′の幅は前
述した従来例のループコイルａ及びｂより狭いため、本
実施例の無効エリアは従来例の無効エリアより小さくな
る。

但し、前記位置ｘ、−より右側であっても本来の幅りを
有するループコイルによる４つの信号が得られる位置、
即ち信号ＥｃとＥｅとが交差する位置ｘ２より左側では
そのまま計算を行なっても正確な座標値は得られない。

そこで、位置ｘｌ　　−とｘ２との間の領域（以下、補
間エリアと称す。）については各信号に基づく所定の計
算値と実際の座標値（補間値）との対応を予め調べてテ
ーブル化しておき、位置検出の際に該補間値を読出すよ
うにすれば良い。

なお、図示しないがセンス部の他端側のループコイルも
同様な構成となっており、その無効エリアは従来例のも
のより小さく、また、前記同様な補間エリアも存在する
が、前記同様にして正しい座標値を求めることができる
。

第３図は前記補間エリアの詳細を示すもので、各ループ
コイルの信号の大小によりさらに複数のエリアに分けら
れる。即ち、信号Ｅａ−とＥｃとが交差する位置Ｘｌｌ
、信号Ｅｂ−とＥｄとが交差する位置ｘ１□及び信号Ｅ
ｃとＥｄとが交差する位置Ｘ１３で分けられ、ここでは
位置ｘ、−とＸｌｌとの間、Ｘｌｌとｘ１□との間、ｘ
１□とＸ１３との間及びＸ１３とｘ２との間をそれぞれ
エリアＩ、ＩＩ、■及び■とする。また、第４図（ａ）
　（ｂ）　（ｃ）　（ｄ）は前記各エリアＩ、ＩＩ、■
及び■における実際の座標値と計算値との対応関係を示
す。

実際の位置検出の際には各ループコイルの信号レベルか
ら位置指示器の存在するエリアを検出し、所定の計算を
行なって得られた計算値に対応する補間値を予め用意し
た該当エリアのテーブルより読出すことによって行なう
。

第５図は前述したセンス部を用いた位置検出装置の一例
を示すもので、ここではセンス部と位置指示器との間で
電波を往復させて指定位置の座標値を求める装置に適用
した例を示す。図中、１はセンス部、２は選択回路、３
は送受切替回路、４は発振器、５は信号検出回路、６は
処理装置、７は位置指示器である。

センス部１は前述した多数のループコイルａｂ−，ｃ、
ｄ、・・・・・・からなっている。選択回路２はセンス
部１の多数のループコイルより一のループコイルを選択
するものであり、処理装置６からの選択情報に基づいて
動作する。送受切替回路３は前記選択されたーのループ
コイルを発振器４及び信号検出回路５に交互に接続する
ものであり、処理装置６からの切替信号に基づいて動作
する。

発振器４は所定の周波数ｆ。の基準クロックを発生し、
これを処理装置６並びに図示しない低域フィルタ及び駆
動回路を介して送受切替回路３へ供給する。信号検出回
路５は増幅器、前記周波数ｆ、を通過帯域とする帯域フ
ィルタ、検波器及び低域フィルタよりなり、受信信号中
の周波数ｆ。

成分のエネルギーに応じたレベルを有する直流信号を出
力する。

処理装置６は周知のマイクロプロセッサ等より構成され
、前記周波数ｆ。の基準クロックより送受切替信号を作
成して送受切替回路３に供給するとともに、選択回路２
を制御してセンス部１のループコイルを切替え、また、
信号検出回路５の出力レベルをアナログ／ディジタル（
Ａ／Ｄ）変換し、後述する演算処理を実行して位置指示
器７による指定位置の座標値を求める。

位置指示器７はコイル及びコンデンサ等の受動素子から
なる同調回路８を内蔵してなるもので、該同調回路８の
同調周波数は前述した基準クロックの周波数ｆ。に設定
されている。

第６図は処理装置６における処理の流れ図であり、以下
、これに従って動作を説明する。

まず、処理装置６は選択回路２にセンス部１のうちの−
のループコイルを選択する情報を送出するとともに、送
受切替回路３に送信側を選択する信号を送出し、前記−
のループコイルに発振器４の基準クロックに基づく周波
数ｆ。の正弦波信号を供給して周波数ｆ。の電波を発生
させる。この時、センス部１上に位置指示器７が載置さ
れていると、前記電波は同調回路８を励振し、これに周
波数ｆ。の誘導電圧を発生させる。

処理装置６は送受切替回路３に送信側を選択する信号を
一定時間送出すると、受信側を選択する信号を送出し、
ループコイルより発生する電波を消滅させる。この際、
位置指示器７の同調回路８に発生した誘導電圧はその損
失に応じて徐々に減衰するとともに周波数ｆ。の電波を
発信するが、該電波は前述したーのループコイルを逆に
励振し、誘導電圧を発生させる。

処理装置６は送受切替回路３に受信側を選択する信号を
一定時間送出すると、再び送信側を選択する信号を送出
し、以下、前記同様な電波の送受信を−のループコイル
について複数回、例えば合計４回繰返させる。次に、処
理装置６は選択回路２に送出する情報を変更して選択す
るループコイルを切替え、以下、前記同様の電波の送受
信をセンス部１の全てのループコイルについて行なう（
ステップ８１）。

前述した４回の受信期間中にセンス部１のループコイル
に発生した誘導電圧は信号検出回路５の帯域フィルタで
平均化され、さらに検波されて直流信号に変換され処理
装置６に送出される。前記直流信号のレベルは位置指示
器７とループコイルとの間の距離に依存した値となるか
ら、処理装置６はその最大値が予め設定した所定の閾値
以上か否かを判別する（ステップ８２）ことにより位置
指示器７がセンス部１の有効読取り高さ内にあるか否か
を判定する。前記高さ内に位置指示器７があると判定さ
れた場合には前記得られた各ループコイル毎の信号より
レベルの大きい順に４つの信号を抽出し、これらをＥｏ
、Ｅｌ、Ｅ２．Ｅ３（Ｅｏ　＞Ｅｌ＞Ｅ２　＞Ｅ３　）
とおく　（ステップＳ３）。なお、前記高さ内に位置指
示器７がないと判定された場合には前記ステップＳ１の
処理を繰返す。

次に、処理装置６は前記求めた信号Ｅ。−Ｅ３に基づい
て位置指示器７の存在するエリアを判定する（ステップ
８４）。第７図はエリア判定処理の詳細な流れ図であり
、これに従って位置指示器７が無効エリア、エリアＩ〜
■又は通常エリアのいずれに存在するかが判定される。

前記判定の結果、位置指示器７が無効エリア内にあれば
、処理装置６は前述したステップＳ１の処理を繰返す（
ステップＳ５）。また、位置指示器７が有効エリア内の
通常エリアにあれば（ステップＳ６）、前記信号Ｅ、−
Ｅ３に基づいて周知の座標計算を実行しくステップＳ７
）、位置指示器７による指定位置の座標値を求める。ま
た一方、位置指示器７がエリアＩ〜■のいずれかにあれ
ば前記信号Ｅ。−Ｅ３を用いて下記式の計算を行なって
計算値Ｆを求め（ステップＳ８）、さらに該計算値Ｆに
対応する座標値を予め記憶した該当エリアのテーブルよ
り読出す（ステップＳ９）。

Ｆ＝　（Ｅｏ　　Ｅｌ　十Ｅ２　　Ｅ３　）／　（Ｅｏ
−Ｅ２＋Ｅ、−Ｅ３　） このようにして得られた座標値は図示しないホストコン
ピュータ等へ転送され、適宜処理される（ステップ５１
０）。

第８図は本発明のセンス部の第２の実施例の要部及びそ
の各ループコイルに生起する信号を示すもので、図中、
第２図と同一構成部分は同一符号をもって表わす。即ち
、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、・・・・・・はそれぞれ幅りを有す
るループコイルであり、位置検出方向、ここではＸ方向
にピッチＰで並設されている。また、ｐ及びｑはそれぞ
れ幅Ｄ３及びＤ４　（Ｄ３くＤ４〈Ｄ）を有するループ
コイルであり、ループコイルｐはその左側の線がループ
コイルａの左側の線に極く近接し且つその右側の線がル
ープコイルＣ及びｄの左側の線間土間に位置する如く、
また、ループコイルｑはその左側の線がループコイルｐ
の左側の線に極く近接し且つその右側の線がループコイ
ルｄ及びｅの左側の線間土間に位置する如く配設されて
いる。また、Ｅｐ。

Ｅｑ、Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄ、　・−−−−−は位置
指示器をＸ方向に移動させた時に各ループコイルｐ。

ｑ、　　ａ、　　ｂ、　　ｃ、　　ｄ、・・・・・・に
生起する信号を示す。

前記センス部によれば、従来例における無効エリアのほ
とんどの部位において４つの信号レベルを検出すること
ができ、その位置を特定できるため、無効エリアを全て
補間エリアにする、即ち無効エリアを０とすることがで
きる。なお、補間方法は基本的に第１の実施例の場合と
同様である。

また、図示しないがセンス部の他端部のループコイルも
同様な構成となっており、その無効エリアもＯであり、
その補間エリアに対する補間も前記同様に行なうことが
できる。

第９図は前記補間エリアの詳細を示すもので、信号Ｅｐ
とＥｑとが交差する位置Ｘ２１、信号ＥｐとＥｂとが交
差する位置Ｘ２２、信号ＥｑとＥｂとが交差する位置Ｘ
２３及び信号Ｅａ、ｌ！：Ｅｂとが交差する位置Ｘ２４
で複数のエリア■、■、■、■及び■に分けられる。ま
た、第１０図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）　（ｄ）（ｅ）は
前記各エリア■、■、■、■及び■における実際の座標
値と計算値との対応関係を示す。また、第１１図は本実
施例のセンス部を第５図の位置検出装置に用いた場合の
処理装置におけるエリア判定処理の詳細な流れを示すも
のである。

なお、前記実施例はＸ方向の一方向のみの指定位置の座
標値を検出するものであるが、センス部１と同様な他の
センス部、即ちＹ方向のセンス部を互いに直交する如く
極く近接して重ね合わせ、これに選択回路２及び送受切
替回路３と同様な選択回路及び送受切替回路を接続し、
さらにこれらの２つの選択回路及び送受切替回路と発振
器及び信号検出回路との間にＸＹ切替回路を設けるとと
もに、処理装置６のプログラムを若干変更すれば、Ｘ方
向及びＹ方向の２方向の指定位置の座標値を検出するこ
とができることはいうまでもない。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、センス部の位置検
出方向の両端付近におけるループコイルの配設密度を大
きくしたため、他の部位に比べてより数多くの信号が得
られ、これによって、位置指示器の位置を特定し得る領
域が拡がり（又は特定し得ない領域が挟まり）、また、
該両端付近の少なくとも一部に対する座標値を他の部位
とは異なる手法にて求めるようになしたため、正しい座
標値が得られ、これによって、センス部における無効エ
リアが小さくなり・、あるいは全くなくなり、より有用
な位置検出装置及びそのセンス部を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の位置検出装置のセンス部の第１の実施
例の要部及びその各ループコイルに生起する信号を示す
説明図、第２図は従来の位置検出装置のセンス部の要部
及びその各ループコイルに生起する信号を示す説明図、
第３図は本発明の第１の実施例における補間エリアの詳
細を示す説明図、第４図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）　（ｄ
）は第３図の補間エリアにおける実際の座標値と計算値
との対応関係を示す説明図、第５図は本発明のセンス部
を用いた位置検出装置の一例を示す構成図、第６図は第
５図の位置検出装置の処理装置における処理の流れ図、
第７図は第１の実施例のセンス部を用いた位置検出装置
の処理装置におけるエリア判定処理の詳細な流れ図、第
８図は本発明の位置検出装置のセンス部の第２の実施例
の要部及びその各ループコイルに生起する信号を示す説
明図、第９図は本発明の第２の実施例における補間エリ
アの詳細を示す説明図、第１０図（ａ）　（ｂ）　（ｃ
）　（ｄ）　（ｅ）は第９図の補間エリアにおける実際
の座標値と計算値との対応関係を示す説明図、第１１図
は第２の実施例のセンス部を用いた位置検出装置の処理
装置におけるエリア判定処理の詳細な流れ図である。 １：センス部、２：選択回路、３：送受切替回路、４：
発振器、５：信号検出回路、６：処理装置、７：位置指
示器、ａ、ａ−、ｂ、ｂ−ｃ、ｄ、・・・…ｐ、ｑ、…
・・・：ループコイル。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数のループコイルを位置検出方向に並設してな
   るセンス部と、少なくともコイルを有する位置指示器と
   の間の電磁作用に基づいて該位置指示器による指定位置
   の座標値を求める位置検出装置において、 センス部の位置検出方向の両端付近におけるループコイ
   ルの配設密度を大きくするとともに、該両端付近の少な
   くとも一部に対する座標値を他の部位とは異なる手法に
   て求める手段を設けたことを特徴とする位置検出装置。
2. （２）センス部の位置検出方向の両端付近のループコイ
   ルの幅をその間のループコイルより狭くなしたことを特
   徴とする請求項（１）記載の位置検出装置。
3. （３）センス部の位置検出方向の両端付近のループコイ
   ルの幅をその間のループコイルより狭く且つ端部に近づ
   くに従ってより狭くなしたことを特徴とする請求項（１
   ）記載の位置検出装置。
4. （４）センス部の位置検出方向の両端付近にそれぞれ他
   のループコイルより幅の狭いループコイルを付加したこ
   とを特徴とする請求項（１）記載の位置検出装置。
5. （５）センス部の位置検出方向の両端付近にそれぞれ他
   のループコイルより狭く且つ異なる幅を有する少なくと
   も２種類のループコイルをより幅の狭いループコイルが
   端部寄りとなる如く付加したことを特徴とする請求項（
   １）記載の位置検出装置。
6. （６）両端付近に存在する位置指示器による指定位置の
   座標値を特定する値と実際の座標値との対応を示すテー
   ブルと、位置指示器が両端付近に存在するか否かを判定
   する手段と、両端付近に存在する位置指示器による指定
   位置の座標値を特定する値を算出する手段と、該算出し
   た値に対応する実際の座標値を前記テーブルから読出す
   手段とを設けたことを特徴とする請求項（１）乃至（５
   ）いずれか記載の位置検出装置。
7. （７）所定幅の多数のループコイルを位置検出方向に並
   設するとともに、該位置検出方向の両端付近にそれぞれ
   前記ループコイルより幅の狭いループコイルを付加した
   ことを特徴とする位置検出装置のセンス部。
8. （８）所定幅の多数のループコイルを位置検出方向に並
   設するとともに、該位置検出方向の両端付近にそれぞれ
   前記ループコイルより狭く且つ異なる幅を有する少なく
   とも２種類のループコイルをより幅の狭いループコイル
   が端部寄りとなる如く付加したことを特徴とする位置検
   出装置のセンス部。