JPH0424718A - ワイヤレス座標読取装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、コンピュータ等の外部装置へ座標入力を行う
座標読取装置に関し、特に！磁誘導現象を応用した！磁
誘導型座標読取装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の座標読取装置としては、本出願人の発明による特
開昭５２−９６８２５号、および特開昭５５−９６４１
１号がある。

これらの座標読取装置について簡単に説明する。

第８図は、従来の座標読取装置の構成図である。

座標読み取り板であるタブレットには複数のループ形状
をしたセンスライン群９０１が敷設されている。第８図
ではタブレットは明示していない。

これらのセンスライン群９０１は走査回路９０２によっ
て１本ずつ選択される。走査回路９０２の出力は信号処
理回路９０５に接続され、さらにこの出力は制御回路９
０６に接続されている。制御回路９０６は、前記走査回
路９０２を順次選択するように走査信号３９０１を与え
るようにもなっている。一方、座標指示器９０７にはコ
イル９０７ａが内蔵されており、励磁信号線９０８によ
ってタブレットに内蔵された励磁信号発生回路９０４に
接続されている。

以上の構成によって、次のように座標値を算出する。座
標指示器９０７はセンスライン群９０１上に置かれ、励
磁信号発生回路９０４の信号によって常に交流磁界を発
生している。制御回路９０６は走査信号５９０１を与え
て順次走査回路９０２を選択していく。センスライン群
９０１には、座標指示器９０７の置かれた位置に応した
誘導電流が発生しているので、走査回路９０２によりセ
ンスライン群９０１を選択することによって、信号処理
回路９０５にはセンスラインごとの誘導信号５９０２が
順次入力されることになる。信号処理回路９０５はこれ
らの誘導信号の包路線波形を発生するようになっている
。制御回路９０６はこの包絡線波形からセンスラインご
との誘導信号の振幅を入力し、振幅を比較演算すること
によって座標値を求めている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、この従来の座標読取装置では、座標指示器から
磁界を発生させるために、座標指示器へ交流信号を与え
る必要があった。そのためにタブレットと座標指示器と
の間を信号線で接続しなければならなかった。

また、座標値を算出するためには誘導信号の振幅を人力
し、これを演算処理する必要があるので、制御回路には
Ａ／Ｄ変換器を入力回路として持つプロセッサ等を採用
し、演算のためのプログラム処理が必要でもあった。こ
めため処理は複雑になり、処理時間がかかって高速化で
きないという問題があった。

本発明は、従来の座標読取装置における、上記の問題点
を解決するためになされたものであり、その第１の目的
は、座標指示器とタブレットとの間を信号線で接続する
必要のない、ワイヤレス座標読取装置を実現することで
ある。さらに第２の目的は、簡単にしかも高速に座標値
を算出することのできる座標読取装置を実現することで
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明では次の構成で座標
読取装置を構成した。

座標を検出する方向に、お互いが等間隔に、かつ、平行
に敷設された複数のセンスライン群と、前記センスライ
ン群に直交する方向に敷設された励磁ラインと、 前記センスライン群の１のセンスラインをｉｇ択する走
査回路と、 装置の基本クロックを発生する発信回路と、カウント許
可、停止の制御を受け、許可されたときに前記基本クロ
・ツクををカウントし、カウント値を前記走査回路に出
力する走査カウンタと、前記基本クロ、りを分周し、前
記励磁ラインに交流信号である励磁信号を与える励磁回
路と、前記センスライン群上に載置されることによって
、前記励磁ライン、および前記センスライン群と電磁結
合するように、コイルを有し、前記励磁回路が発生する
交流信号と共振する共振回路で構成される座標指示器と
、 前記走査回路に接続され、前記座標指示器との電磁結合
によって前記センスライン群に誘導された誘導信号を位
相検波する位相検波回路と、前記位相検波回路の出力す
る信号の一定レベル以上の信号を検出するコンパレータ
と、 前記走査カウンタのカウント動作を許可し、前記コンパ
レータの出力する検出信号を入力することによって、前
記走査カウンタのカウント動作を停止する制御回路とを
設けた。

〔作用〕

制御回路は、走査カウンタにカウント動作を許可し、走
査カウンタのカウント値は走査回路に与えられる。この
ため、センスライン群は順次選択され、位相検波回路に
接続される。励磁ラインは励磁回路に接続されて交流磁
界を発生する。

一方、座標指示器は位置を指示するためにセンスライン
上に置かれる。励磁ラインと選択されたセンスラインと
が交差する頭載付近にこの座標指示器が置かれると、座
標指示器は励磁信号に共振するように構成されているた
め、励磁ラインと座標指示器内のコイル、さらにコイル
とセンスラインとの電磁結合によって、選択されたセン
スラインには誘導信号が発生することになる。この誘導
信号は位相検波され、コンパレータによって一定レベル
以上の信号が検出される。制御回路は、この検出信号を
入力することによって、走査カウンタのカウント動作を
停止する。走査カウンタがカウント動作を停止したとき
、そのカウント値が走査方向の座標値を表しており、座
標値が決定されるのである。

〔実施例〕

以下本発明の第１の実施例を第１図ないし第７図に基づ
き説明する。

図では明確に示されていないが、座標読取装置は、タブ
レットと呼ぶ座標読み取り板と座標指示器とに大きく分
かれている。座標指示器はタブレットの上で自在に移動
させることができ、座標値を読み取る位置を指示するた
めに使われる。

（座標読取装置の構成） まず、構成について説明する。第１図、第２図および第
４図に、本発明による座標読取装置の構成図を示す。

第１図において、１はセンスライン群である。

各センスラインは、タブレット内に敷設されており、座
標検出方向に、お互いが等間隔に、そして平行になるよ
うになっている。センスライン間の間隔はセンスライン
ピッチｐ５であり、たとえばｐ　５　＝　５．４ｒｎｍ
程度とする。各センスラインの一方の端はお互い接続さ
れて接地されている。他端はそれぞれが走査回路３に接
続されている。

２は励磁ラインであり、前記センスライン群とは直交し
て敷設されている。励磁ラインの一方の端は接地されて
おり、他端は励磁回路６に接続されている。

走査回路３はアナログスイッチ等の複数の電子的スイッ
チ素子で構成されており、各スイッチ素子の一方の端子
はお互いに接続されて共通端子となっている。選択信号
によってスイッチ素子の１つが閉し、スイッチ素子の一
端が共通端子に接続される。

４は装置の基本クロックａを発生する発信回路である。

走査カウンタ５は、この基本クロックａをカウントし、
カウント値の上位のビットの一部をセンスアドレスｂと
して、前記走査回路３に与える。

走査カウンタ５は後述する制御回路９から走査信号ｄの
制御を受はカウント許可／停止の制御が行われるように
なっている。

励磁回路６は、基本クロックａを分周するカウンタであ
り、励磁信号Ｃを前記励磁ラインに与える。

励磁回路６と前記走査カウンタ５は、その分周比が特定
の関係にある必要がある。これを第２図と第３図に従っ
て説明する。第２図は走査カウンタと励磁回路の構成図
、第３図は基本クロックａと励磁信号Ｃ、センスアドレ
スｂのタイミング図′である。

本実施例では基本クロックａを１．２ＭＨ２としている
。励磁回路６は、基本クロックａを１／４分周して３０
０ｋＨｚの励磁信号Ｃを作成する。

走査カウンタ５は１／１６分周してセンスアドレスｂの
最下位ビットｂＯとする。センスアドレスとして使用す
るピント数は、センスライン群ｌの本数によって決定す
ればよく、第２図の例ではセンスアドレスｂは３ビツト
であり、これを走査回路３によってデコードすることに
よって、８木のセンスライン群を走査できることを示し
ている。

走査カウンタ５のセンスアドレスｂとして使月するビッ
ト以下のビット数は、センスライン間４分割する希望の
分割数によって決定する。詳細器：後述するが、本実施
例ではセンスラインピッチｐＳを６．４ｍｍとし、これ
を３ビツトで分割すＺことによって、６．４／８−０．
８ｍｍ単位で厚標値を求めようとしている。

一方、励磁回路６の分周数は、励磁信号Ｃの周期がセン
スアドレスｂｏの変化の周期よりも小さくなるように選
ぶ。また励磁信号Ｃの周波数は、１ｔＭ１結合が効率よ
く行われ、しかも特殊な回路を必要としないる周波数が
選ばれる。数１０ｋＨｚから数１００ｋＨｚ程度が適当
である。

走査回Ｂ３の共ｉ１端子は位相検波回路７の入力に接続
されている０位相検波回路７の構成を第４図に示す。位
相検波回路７は、増幅回路７１、アナログスイッチ７２
、フィルタ回路７３、位相シフト回路７４で構成される
。増幅回路７１は、センスラインに誘導し、走査回路に
よって選択された誘導信号ｅのレベルに応して、適当な
ゲインを設定した増幅回路である。アナログスイッチ７
２は参照信号としてＭｊＪ磁回路６の出力する励磁信号
Ｃを位相シフト回路７４によって位相シフトした信号を
用い、増幅された誘導信号を検波する。フィルタ回路７
３は、検波された信号の包路線を発生する。

位相検波回路７の構成としては、本実施例の他にアナロ
グ乗算器を使っても同様に構成できるが、説明は省略す
る。コスト等を考慮するとアナログスイッチを使う方が
得策である。

コンパレータ８は、位相ヰ★渡された包絡線信号ｆが一
定レベル以上になった場合に検出信号ｇを制御回路９に
出力する。

制御回路９は、走査信号ｄによって、走査カウンタ５の
カウントを許可または停止させる。

座標指示器１０はコイル１０】とコンデンサ１０２によ
って並列共振回路を構成している。共振周波数は励磁回
路６の発生する励磁信号Ｃの周波数と同じになっている
。

（座標読取装置の動作） 次に動作について説明する。

制御回路９は、走査信号ｄを出力して走査カウンタ５の
カウント動作を許可する。走査カウンタ５のカウント値
の上位のビットは走査回路３へのセンスアドレスｂにな
っているので、センスライン群ｌは、カウント動作に応
して順次選択されでいくことになる。

一方、励磁ライン２は励磁回路６の出力する励磁信号Ｃ
によって交流磁界を発生している。

ここで、選択されたセンスラインの近傍に座標指示器１
０が置かれたときに、センスラインに誘導される誘導信
号の性質について第５図を参照しながら説明する。誘導
信号の大きさは、コイルＩＯ１の座標検出方向の位置の
関数である。第５図は座標検出方向に沿ってコイル１０
１が移動したとき、コイル１０１の位置に対するセンス
ラインｓｌｉに誘導した誘導信号の振幅を図示したもの
である。

励磁ライン２は励磁信号Ｃによって交流磁界を発生して
いるので、センスラインｓｌｉが選択されると、このセ
ンスラインには、励磁ラインーコイル】０１−センスラ
インピッチ間のＸｉ　Ｅｍ　結合によって誘導信号が発
生する。この誘導信号の振幅は、コイル１０１がセンス
ラインｓｌ＋の直上にあるときに最大、離れるに従って
一旦凍少し、再び増加した後漸減するという傾向を持つ
。コイル１０１の近傍だけではなく、周囲においても振
幅の極大値がみられるのは、コイル１０１の発生する逆
相の磁界による効果である。最大値の信号をピーク、逆
相による極大値を２次ピークと呼んでいる。

次に、誘導信号ｅから座標を算出するまでの動作を第６
図のタイミング図を参照しながら説明する。

コイル１０１の位置を一定にしておいて、センスライン
群Ｉを順次選択していくと、位相検波回路７ムこは、各
センスラインに誘導した誘導信号ｅが順次入力する。

この誘導信号ｅは、位相検波回路７内の増幅回路７Ｉに
よって一定のレベルまで増幅された後、アナログスイッ
チ７２によって位相検波される。

誘導信号ｅは電磁結合による効果、回路の特性主の効果
によって位相ソフトしている。そこで、（Ｓ相検波に使
用する参照信号りとしては、励磁信至Ｃを位相シフトさ
せた信号を用いる。検波され式誘導信号は検波信号ｉと
なる。図のように、ピークと２次ピークとは逆位相の関
係にあるので、戸者で極性の異なる信号が検出される。

検波信号１はフィルタ回路７３によって包絡線信号ｆに
変拶される。

コンパレータ８は、この包路線信号ｒを人力し一定レベ
ルの参照電圧ｖｔｈ以上の信号を検出して、検出信号ｇ
を出力する。参照電圧ｖｔｈは、センスライン上に座標
指示器を置いたときに検出できるレベルとする。

制御回路９ば検出信号ｇを入力すると、走査信号ｄによ
って走査カウンタ５のカウント動作を停止させる。この
とき走査カウンタ５のカウント値が座標値を示している
のである。

走査カウンタ５の構成を、センスライン間の詳細な座標
値をヰ★出する原理に関連付けて第２図によって再度説
明する。本座標読み取り装置は、第６図（ｂｌに示すよ
うに、走査を開始してから包路線信号ｆが立ち上がるま
での時間をカウンタで計測するすることによって座標値
を求めようとするものである。

走査カウンタ５のカウント動作を停止したとき、センス
アドレスｂは、このセンスアドレスで示されるセンスラ
インの近傍にコイル１０１が置かれていることを示して
いる。センスラインピッチｐＳは前述のように６．４ｍ
ｍという値なので、センスアドレスによって６．４ｍｍ
単位でコイル１０１の位置を知ることができる。

センスライン間の詳細な位置は、コイルの位置によって
包路線信号ｆの分布が変化することを利用する。たとえ
ば、第７図に示すように、コイル１０１がセンスライン
ｓｌｉの中心ｐＩからｓｌｌとｓ　］　ｉ＋ｌの間ｐ３
に移動していくと、包路線信号ｆはそれに伴って、走査
方向ムこ移動していく。この移動は時間的にいえば、セ
ンスアドレスが更新される周期以下の時間の変化であり
、これを走査カウンタの下位のビットｊＯない′−Ｊ２
によってカウントするのである。前述したように、この
下位ビットによるカウントによって、センスライン間を
０．８ｍｍ単位で分割することができる。

従来の座標読み取り装置では、センスライン群を選択す
るために１本あたり約１５０〜２００μｓｅｃ程度を必
要としていた。このため、たとえば８本のセンスライン
を走査するためには１．２〜１．６ｍ５ｅｃ程度の時間
が必要だった。

本実施例による座標読取装置によれば、第３図のように
センスアドレスの変化の周期は約１３μｓｅｃで、８木
の走査でも高々１０４μｓｅｃである。高速に座標検出
することが可能になった。

〔発明の効果］ 以上説明したように、本発明では複数のセンスラインと
励磁ラインを設け、励磁ラインを励磁し、座標指示器を
励磁信号に共振するように構成したことによって、励磁
ラインと座標指示器、座標指示器とセンスラインの電磁
結合による誘導信号から座標指示器の置かれた位置を求
めている。したがって、従来の座標読取装置のように座
標指示器に励磁信号を与えることがなくなったので、座
標指示器とタブレットとの間を信号線で接続することの
必要がない、ワイヤレス座標読取装置を実現することが
できた。

また、座標検出を走査カウンタによる時間計測によって
行うように構成したので、従来に比べて高速に座標を検
出できる座標読取装置を実現することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による座標読取装置の実施例の構成図、
第２図は走査カウンタと励磁回路の構成図、第３図は基
本クロ／りと励磁信号、センスアドレスのタイミング図
、第４図は位相検波回路の構成図、第５図は誘導信号の
分布説明図、第６Ｖはタイミング図、第７図は詳細な位
置を検出する動作の説明図、 第８図は従来の座標読取装置の構 成因である。 １　・　・ ２　・　・　・ ３　・　・　・ ４　・　・　・ ５　・　・ ６　・　・　・ ７　・　・　・ ８　・　・　・ ９　・　・　・ １０・　・　・ １０１　・ １０２　・ ・センスライン群 励磁ライン ・走査回路 ・発信回路 ・走査カウンタ ・励磁回路 ・位相検波回路 ・コンパレータ ・制御回路 ・座標指示器 ・　コ　イ　ル ・コンデンサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ａ、座標を検出する方向に、お互いが等間隔に、かつ、
   平行に敷設された複数のセンスライン群と、ｂ、前記セ
   ンスライン群に直交する方向に敷設された励磁ラインと
   、 ｃ、前記センスライン群の１のセンスラインを選択する
   走査回路と、 ｄ、装置の基本クロックを発生する発信回路と、ｅ、カ
   ウント許可、停止の制御を受け、許可されたときに前記
   基本クロックををカウントし、カウント値を前記走査回
   路に出力する走査カウンタと、ｆ、前記基本クロックを
   分周し、前記励磁ラインに交流信号である励磁信号を与
   える励磁回路と、ｇ、前記センスライン群上に載置され
   ることによって、前記励磁ライン、および前記センスラ
   イン群と電磁結合するように、コイルを有し、前記励磁
   回路が発生する交流信号と共振する共振回路で構成され
   る座標指示器と、 ｈ、前記走査回路に接続され、前記座標指示器との電磁
   結合によって前記センスライン群に誘導された誘導信号
   を位相検波する位相検波回路と、ｉ、前記位相検波回路
   の出力する信号の一定レベル以上の信号を検出するコン
   パレータと、 ｊ、前記走査カウンタのカウント動作を許可し、前記コ
   ンパレータの出力する検出信号を入力することによって
   、前記走査カウンタのカウント動作を停止する制御回路
   、 とから構成されるワイヤレス座標読取装置。