JPH0519165B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、面上の位置座標を決定するタブレツ
トに関する。さらに、詳しく言えば、タブレツト
面上の位置を指示する位置指示器がタブレツト本
体に接続するケーブルを有しないコードレスタブ
レツトに関する。

〔従来の技術〕

面上の位置座標を決定するタブレツトは、コン
ピユータへの図形等の入力装置として広く使用さ
れている。この種のタブレツトは、座標読取機構
が形成されたテーブルとこのテーブル上を任意に
位置づけることが可能な位置指示器を有してい
る。さらに、その使い勝手を向上するため、指示
位置の入力の際、その入力データに意味付けを行
うことができるよう考慮されている。この意味付
けは、例えば、入力データの入力タイミングを規
定するものであつたり、あるいは、一連の入力デ
ータにより作成される図形等の属性（色指定）の
定義付けである。この明細書において、これらの
意味付けを単に入力状態（属性）の設定するとい
うことにする。従来のこの種装置は、タブレツト
を構成する座標読取機構として格子状に配設され
た導線群を有するものが一般的であつた。そし
て、位置指示器は、上記導線群に所定の誘起電圧
を発生させるため、磁器発生機構を有していた。
通常、この磁器発生機構は、コイルとこのコイル
に交流電流を印加する交流電流源とにより構成さ
れる。

このような従来装置の構成においては、磁器発
生機構と座標読取機構とを接続ケーブルのないコ
ードレスとするためには、位置表示器内に磁器発
生機構および座標読取の開始タイミングまたは指
示位置の入力状態（属性）をタブレツト装置に認
識させる機構、例えば、超音波発信器等を設けな
ければならず、位置指示器の構成が複雑になつて
しまう。この場合、磁器発生機構としては、電池
を搭載するものが一般的であるが、電池寿命の関
係で不便があつた。このため、磁器発生器として
永久磁石を利用したものが開発されている（例え
ば、特公昭59−53569号）。この装置は、磁器発生
器として用いる永久磁石が定常的な磁界を発生す
るので、駆動線とセンス線とを対として用いてい
る。すなわち、駆動線とセンス線とを近接した状
態で配設し、駆動線に印加される交流電流により
発生する磁界を上記永久磁石の定常磁界により変
化を与えることにより、位置指示器の位置座標を
する方式のものである。

また、位置データの状態認識機構のワイヤレス
化としては、例れば、特開昭63−29829号公報お
よび特公昭63−56716号公報に記載された装置が
ある。

この装置は、タブレツトの読取領域の周囲にア
ンテナコイルを設けるとともに位置指示器内のコ
イルとコンデンサおよび抵抗とから成り、かつ、
これらのコンデンサおよび抵抗の値を変化させる
スイツチを有する同調回路とを設けている。アン
テナコイルに間欠的な交流電流を印加し、上記ア
ンテナコイルに印加された交流電流による上記同
調回路の発生する磁界により上記アンテナコイル
に反射する交流電圧の位相のずれを検出して、上
記スイツチのオンオフを検出してその入力データ
の状態を認識する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように、従来のコードレスタブレツトとし
ては、上述した磁気発生機構と状態認識機構とを
組み合わせたものが実用化されている。この方式
は、電池等を使用することなく使い勝手のよいす
ぐれた方式ではあるが、以下のような問題点があ
つた。

すなわち、磁器発生機構に永久磁石を用いてい
るので、駆動線およびセンス線の数が多くなつて
しまう。Ｘ−Ｙ座標位置を決定するタブレツトに
おいては、Ｘ軸駆動線群とＸ軸センス線群および
Ｙ軸駆動線群とＹ軸センス線群とを必要とし、そ
の分格子状に配設する導線群の実装密度が大きく
なり、製造上の困難さがあつた。

また、状態認識機構として、上記のアンテナコ
イルを用いているので、上述の導線群に加えてア
ンテナコイルをも設ける必要があり、上記困難さ
とともに回路構成をその分複雑にする。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、この発明は、 第１の方向に沿つて設けられた複数の駆動線群
と、上記駆動線群に対し、周波数が所定の時間間
隔で変化する交流電流を印加する駆動回路と、上
記駆動線群に印加された交流電流に対し同調する
同調回路であつて、同調周波数を変化させるスイ
ツチを有し磁界を発生する位置指示器と、上記第
１の方向と交わる第２の方向に沿つて設けられ、
上記位置指示器の磁界に応じて上記同調周波数と
一致する周波数の交流電圧が誘起させる複数のセ
ンス線群と、上記センス線群に誘起された交流電
圧を選択的に取り出すセンス回路と、上記駆動回
路とセンス回路とを制御するとともに、上記セン
ス回路により得られたデータを演算し上記位置指
示器の位置を決定し、かつ、その周波数に応じて
指示データの状態を認識する制御回路とを有して
いる。

〔作用〕

駆動線群に印加された所定の時間間隔で周波数
が変化する交流電流は、位置指示器により、所定
の時間間隔で変化する周波数を有した交流磁界に
変換される。この交流磁界は、センス線群に与え
れる。センス線群に与えられた交流磁界により、
センス線群に所定の時間間隔で周波数が変化する
交流電圧が誘起される。この誘起電圧は、その周
波数が同調周波数と一致した時大きな振幅とな
る。この大振幅の誘起電圧を検出し、その周波数
を装置は認識する。

〔実施例〕

まず、第１図を参照して装置の全体的構成を説
明する。第１図において、１は例えばＸ軸方向に
配設された複数個（第１図においては、Ｘ１〜Ｘ
１０として10個示している）の駆動線群、２はこ
の複数個の駆動線群に選択的に交流信号を印加す
る駆動回路、３はコイル３１とコンデンサ３２か
ら成る同調回路とこの同調回路のコンデンサの容
量を変化させるとともにその指示位置の入力状態
を設定するスイツチ３３を有する位置指示器、４
は上記駆動線群１と直交する複数個のセンス線
群、５はセンス線群４に誘起された交流電圧を選
択的に検出するセンス回路、６は上記駆動回路２
およびセンス回路５を制御する制御回路である。

位置指示器３は、第１図には、図面の繁雑さを
避けるため簡略化して描いているが、実際のもの
は、第２図に示す構成を有している。すなわち、
コイル３１と、容量C₀の基準コンデンサ３２０、
容量C₁の第１のコンデンサ３２１、容量C₂の第
２のコンデンサ３２２、容量C₃の第３のコンデ
ンサ３２３および容量C₄の第４のコンデンサ３
２４とそれぞれのコンデンサを切り換え接続する
４個のスイツチ３３１，３３２，３３３および３
３４を有している。この４個のスイツチがいずれ
もオフの時、容量C₀の基準コンデンサ３２０が
作用する同調回路が形成される。第１のスイツチ
３３１がオンされた時には、容量C₁の第１のコ
ンデンサ３２１と容量C₀の基準コンデンサ３２
０との合成容量を有する同時回路が形成される。
以下、同様に第２のスイツチ２３２がオンの時、
第２のコンデンサ３２２と基準コンデンサ３２０
とが作用する同調回路が形成され、第３のスイツ
チ３３３がオンの時は、第３のコンデンサ３２３
と基準コンデンサ３２０とが作用する同調回路
が、第４のスイツチ３３４がオンの時は、第４の
コンデンサ３２４と基準コンデンサ３２０とが作
用する同調回路が形成される。これらのスイツチ
をオンオフすることにより、同調回路の発信する
交流磁界の同調周波数を変化させることかでき
る。

駆動回路２は、第３図に示すように、複数個の
駆動線群２の特定の駆動線に切換え接続するスキ
ヤナ部２１と可変周波数交流電流源２２を有して
いる。スキヤナ部２１は、ポート６３を介して制
御回路６のプロセツサ６１により制御されてい
る。可変周波数交流電流源２２は、図示してはい
ないがPLL回路により制御回路６のプロセツサ
６１の制御のもとで所定の時間間隔でその周波数
が変化する交流電流を発生する。また、センサ回
路５は、交流電圧が誘起させる複数個のセンス線
群のうちの特定のセンス線に切り換え接続するス
キヤナ部５１とこのスキヤナ部５１から取り出さ
れた交流電圧を所定増幅する増幅器５２と上記交
流電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器５３
を有している。このデジタル値は、ポート６５を
介して制御回路６内のメモリ６２に一時格納され
プロセツサ６１により所定の演算が行われ位置座
標が決定される。なお、このセンス回路５は、ポ
ート６５を介して制御回路６のプロセツサ６１に
より制御されている。

次に、第４図、第５図および第６図を用いてこ
の実施例装置の座標読取動作を説明する。

今、位置指示器３は、第１図に示す位置すなわ
ち、駆動線Ｘ４センス線Ｙ５とが交わる付近に近
い位置付けられ、そのコイル３１の中心位置の位
置座標を読み取る場合を考える。この場合、駆動
回路２は、制御回路６の制御のもとに第５図に示
すように所定の順序で複数個の駆動線Ｘ１〜Ｘ１
０を選択的に駆動している。さらに、第５図に示
す各期間の駆動においては、制御回路６のプロセ
ツサ６１の制御のもとで駆動回路２の可変周波数
交流電流源２２により第４図ａに示すように所定
の時間間隔でその周波数が変化する交流電流がそ
れぞれの駆動線に印加されている。

さて、位置指示器３のすべてのスイツチ３３が
オフである時には、位置指示器３の同調回路は、
基準コンデンサ３２０によつて決定される同調周
波数に設定される。今、第４図ａに示すように所
定の時間間隔で周波数が変化する交流電流が、第
５図上方図に示すように駆動回路２のスキヤナ部
２１の作用によりそれぞれの駆動線群に印加され
ている。

第５図を参照すれば、時点t₀t₁間において、駆
動回路２のスキヤナ部２１部が駆動線Ｘ１に接続
し、第４図ａに示す交流電流が駆動線Ｘ１に印加
される。次の時点t₁t₂間においては、駆動線Ｘ２
に４図ａに示す交流電流が印加され、以下、同様
に次々と時点t₁₀まで動作する。

さて、時点t₀t₁間において、駆動線Ｘ１に第４
図ａに示す交流電流が印加されている期間、制御
回路６はセンス回路５のスキヤナ部５１を動作さ
せ、すべてのセンス線を走査して位置指示器３の
コイル３１により発生させる交流磁界により誘起
される交流電圧を検出する。

駆動線Ｘ１は位置指示器３のコイル３１から十
分離れているので、すべてのセンス線Ｙ１〜Ｙ１
０からは所定のレベルを越える誘起交流電圧は検
出されない。

このようにして、駆動回路２が次々と所定の順
序で駆動線を走査し、時点t₂t₃間において、駆動
線Ｘ３（この駆動線Ｘ３は位置指示器３のコイル
３１と一部重なつている）に第４図ａの交流電流
を印加すると、この期間において、センス回路５
はそのセンス線Ｙ４，Ｙ５，Ｙ６の所定レベル以
上の誘起交流電圧を得る。この場合、位置指示器
３のコイル３１により発生される交流磁界は、そ
の同調回路により、上述の第４図ａに示す交流電
流の内、上記同調回路の同調周波数と一致する周
波数を持つ交流電流に対し、大レベルの交流磁界
を発生する。従つて、上記センス線Ｙ４，Ｙ５，
Ｙ６の誘起電圧は、第４図ｂに示すように、位置
指示器３の同調回路と同調する周波数に対して大
振幅のものとなる。

同様にして、駆動回路２が時点t₉t₁₀間における
走査すなわち最終走査まで行うことで、第５図下
方図に示すようなセンス結果が得られる。

なお、第５図に示すものは、その繁雑さを避け
るため、その駆動回路２の印加する交流電流およ
びセンス回路５による検出出力電圧を簡略化して
示しているが、これらの印加電流および出力電圧
の実際のものは、それぞれ第４図ａおよびｂに示
したものである。さらに、第５図下方図に示すセ
ンス回路５の検出出力電圧は、第４図ｂに示す同
調周波数を持つ検出電圧のそれぞれ振幅の変化を
表現している。

すなわち、この駆動回路２とセンス回路５のス
キヤン動作を総合すると、駆動線Ｘ３，Ｘ４およ
びＸ５に第４図ａの交流電流を印加した時、セン
ス回路５のセンス線Ｙ４，Ｙ５およびＹ６に、第
４図ｂに示す交流電圧が発生するが、この誘起交
流電圧は、それぞれのセンス線の位置指示器３の
コイル３１の距離に応じて、その振幅が可変され
る。また、駆動線Ｘ３，Ｘ４、およびＸ５のコイ
ル３１に対する距離に応じてもその振幅が可変す
る。このことは、位置指示器３のコイル３１が駆
動線Ｘ３，Ｘ４およびＸ５の近傍、かつ、センス
線Ｙ４，Ｙ５およびＹ６の近傍に存在することを
示している。Ｘ軸方向に配設された駆動線群１の
配列間隔とＹ軸方向に配設されたセンス線群４の
配列間隔（第１図Dx，Dy）は既知であり、ま
た、このXY座標原点を第１図点Ｐに示すように
あらかじめ設定しておくことができる。従つて、
このスキヤン動作で得た駆動線Ｘ３、Ｘ４，Ｘ５
の何れかの駆動線の順位およびセンス線Ｙ４，Ｙ
５，Ｙ６の何れかのセンス線の順位を制御回路６
のメモリ（RAM）に格納することにより位置指
示器３の概略位置を認識することができる。

この場合、上述した実施例に示すように、すべ
ての駆動線群１をスキヤンするのではなく、適当
な間隔で間引くようにスキヤンさせてもよいし、
あるいは、センス線に誘起された交流電圧がセン
ス回路５により検出された段階で、後のスキヤン
を停止するよう構成することもできる。これらの
場合には、センス線群に交流電圧が誘起されたそ
の時点の駆動線を特定し、この特定された駆動線
を含む隣接する複数個の駆動線を、以下に述べる
次段の動作のため、選択するよう構成する。

次に、概略位置が認識されたコイル３１の中心
位置の精密位置決定動作を説明する。

駆動回路２は、駆動線Ｘ３，Ｘ４、およびＸ５
を所定の順序で駆動し、また、センス回路５はセ
ンス線Ｙ４，Ｙ５およびＹ６を走査するよう制御
回路６により制御される。第６図は、このスキヤ
ン動作結果を描いたものである。期間T₀T₁間に
おいて駆動線Ｘ３に所定の交流電流が印加されて
いる時、センス回路は、第３図下方に示す交流電
圧を得る。駆動線Ｘ４，Ｘ５に関しても同様であ
る。なお、この第６図に示した波形は、図面の繁
雑さを避けるために、それぞれ同調周波数に一致
した大振幅のものについてのみ示している。この
大振幅の交流電圧のみが位置決定のため、利用さ
れる。

センス回路５では、センス線Ｙ４，Ｙ５および
Ｙ６に誘起された交流電圧を適当な間隔で第３図
に示すＡ／Ｄ変換器５３によりデジタル値に変換
する。そして、これらのデータは、T₀T₁間、
T₁T₂間およびT₂T₃間の各期間において、安定し
た段階で制御回路６のメモリ（RAM）に格納さ
れる。すなわち、制御回路６は、駆動線の選択順
位データ（Ｘ３，Ｘ４及びＸ５）、センス線の選
択順位データ（Ｙ４，Ｙ５及びＹ６）とともにそ
の誘電電圧信号のレベル値を取得する。これは、
第６図に示すように、各誘導信号について各駆動
線及びセンス線の選択順位に基づきいわゆるマト
リクス状にデータを取得保持するものである。

この実施例装置では、第６図下方図にしやすい
最大のデータ値である符号Ａ〜Ｅを付したデータ
がそれぞれRAMに格納される構成となつてい
る。制御回路６は、これらのデータの内、データ
Ａ、データＣおよびデータＥを用いて駆動線Ｘ
３，Ｘ４およびＸ５内の位置指示器３のコイル３
１のＸ軸方向の位置を演算する。同様に、データ
Ｂ、データＣおよびデータＤを用いてＹ軸方向の
コイル３１の位置を演算する。

これら演算されたコイル３１のＸ軸方向位置お
よびＹ軸方向位置は、それぞれ駆動線Ｘ３および
センス線Ｙ４を基準としているので、上述のコイ
ル３１の中心の概略位置と、この精密位置決定動
作で求めたそれぞれの位置とを加減算することに
より、位置指示器３のコイル３１の中心の座標を
精密に求めることができる。

なお、この時、制御回路６のプロセツサ６１
は、センス回路５の検出出力電圧の周波数を、常
時、監視しているとともに、その出力電圧の周波
数に応じてその入力状態を設定するよう、あらか
じめ、ソフトウエアにより規定されている。この
実施例においては、位置指示器３のすべてのスイ
ツチ３３がオフである時は、その入力された位置
座標を例えば、ホストコンピユータのCRT画面
上に常に表示し、装置の使用者にその位置状態を
認識させる動作を行うように構成している。従つ
て、センス回路５の検出出力電圧の周波数が第４
図ａに示す駆動線に対する交流電流の期間τ₀τ₁間
の周波数と一致する時は、位置指示器３のすべて
のスイツチがオフであるので、装置は、上述の動
作を行う。センス回路５の出力電圧の周波数が第
４図ａの期間τ₁τ₂間の交流電流の周波数に一致す
る時は、位置指示器３の第１のスイツチ３３１が
オンされことを示しており、装置は、第１の入力
状態となる。同時に、センス回路５の出力電圧の
周波数が第４図ａの期間τ₂τ₃間の交流電流の周波
数に一致する時は、第２のスイツチ３３２がオン
された第２の入力状態となり、期間τ₃τ₄間の交流
信号の周波数に一致する時は、第３のスイツチ３
３３がオンされた第３の入力状態となり、期間
τ₄τ₅間の交流電流の周波数に一致する時は、第４
のスイツチ３３４がオンされた第４の入力状態と
なる。

この場合、上述したように、位置指示器の位置
決定動作において、駆動線に印加する駆動電流の
周波数を時々刻々変化させる代わりに、まず、一
連の位置決定動作を同一の周波数の駆動電流で行
い、次の位置決定動作をこの周波数と異なる同一
の周波数で行うというように、位置の測定動作毎
に駆動線群に印加される交流電流の周波数を変化
させるよう構成してもよい。

この場合には、上記と同様にセンス回路５の検
出電圧の周波数を常時監視するよう構成してもよ
いが、その個々の測定動作における駆動回路２の
駆動電流の周波数が既知であるので、個々の測定
動作において、制御回路６のプロセツサ６１をそ
れぞれの入力状態にその測定動作毎に設定するこ
とにより、個々の測定動作において所定のレベル
を越えた誘起電圧がセンス回路５により検出さ
れ、制御回路６により処理される段階で、そのデ
ータを所定の入力状態と扱うようにしてもよい。

装置の使用に際し、使用者は、位置指示器３を
任意に移動し、入力すべき座標位置に位置づける
とともに、複数の入力状態の内、所望の入力状態
を選択するため、位置指示器３に設けられた複数
のスイツチをすべてオフとしているか、または、
いずれかのスイツチをオンにする。今、第１のス
イツチ３３１がオンにされたとする。位置指示器
３の同調回路は、基準コンデンサ３２０と第１の
コンデンサ３２１との合成容量により決定される
同調周波数を有している。この同調周波数は、ち
ようど第４図ａに示す期間τ₁τ₂間の駆動電流の周
波数と一致するようあらかじめ設定しておく。従
つて、センス回路５の検出出力電圧は、この周波
数と一致するものが大振幅となつている（第４図
ｃ）。この出力電圧が第３図に示すＡ／Ｄ変換器
５３によりデジタル値に変換された後、制御回路
６内に入力され、プロセツサ６１によりその周波
数が認識され、この入力データは第１の入力状態
となる。

第２のスイツチ３３２がオンの時には、第４図
ｄに示すように、センス回路５の出力は期間τ₂τ₃
間の交流電流の周波数と一致するので、プロセツ
サ６１は、入力データを第２の入力状態に設定す
る。同様に、第３のスイツチをオンにした時また
は第４のスイツチをオンにした時は、センス回路
５の出力電圧はそれぞれ第４ａに示す期間τ₃τ₄、
期間τ₄τ₅間に示す駆動電流の周波数に一致する
（第４図ｅ，Ｆ参照）ので、それぞれ第３の入力
状態および第４の入力状態に設定される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、位置指
示器３の同調回路の同調周波数を位置指示器のデ
ータの入力状態に応じて可変とし、かつ、駆動線
を駆動する駆動電流を所定の時間間隔でその周波
数が可変するよう構成したので、比較的簡単で使
い勝手のよいコードレスタブレツトを提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例装置を示す全体構成
図、第２図は位置指示器の１実施例を示す構成
図、第３図は本発明の回路構成例を示すブロツク
図、第４図は駆動電流と検出電圧の関係を示すタ
イミング図、第５図および第６図は、本発明の１
実施装置の位置決定動作の１例を示すタイミング
図である。 １：駆動線群、２：駆動回路、３：位置指示
器、４：センス線群、５：センス回路、６：制御
回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｘ方向に順次配置されるとともにＹ方向に沿
   つて設けられた複数の駆動線群と、 上記駆動線群に対し、所定の繰り返し周期で順
   次周波数が変化する交流電流を選択的に印加する
   駆動回路と、 上記駆動線群に印加された交流電流のおのおの
   周波数を持つ交流信号に対し同調する同調回路を
   有し磁界を発生する位置指示器と、 上記Ｘ方向と直角のＹ方向に順次配置されると
   ともにＸ方向に沿つて設けられ、上記位置指示器
   の磁界に応じて所定の繰り返し周期で周波数が変
   化する交流電圧信号が誘起される上記駆動線とは
   独立して配置された複数のセンス線群と、 上記センス線群に誘起された交流電圧信号を選
   択的に取り出すセンス回路と、 上記駆動回路とセンス回路とを制御するととも
   に、上記センス回路により得られた交流電圧値を
   演算し、上記位置指示器の指示するXY座標位置
   を決定し、かつ、上記センス回路により得られた
   交流電圧信号の周波数から上記位置指示器のXY
   座標位置データの状態または属性を識別する制御
   回路とを有したコードレスタブレツトにおいて、 上記制御回路は、 上記センス回路により検出される所定レベル以
   上の誘導電圧信号を取得する際、当該誘導信号に
   関する駆動線の順位及びセンス線の順位にもとづ
   くマトリクス状データとしてこれらのデータを取
   得するマトリクス状データ取得手段、 上記センス回路により取得された所定レベル以
   上のマトリクス状データの内、同一の駆動線の順
   位に属する複数のデータから上記位置指示器のＹ
   方向の座標位置を、同一のセンス線の順位に属す
   る複数のデータから上記位置指示器のＸ方向の座
   標位置をそれぞれ演算して略同時に上記位置指示
   器の指示するXY座標位置を決定する座標位置決
   定手段、 上記センス回路により取得された電圧信号の周
   波数を識別する周波数識別手段とを、 有してなるコードレスタブレツト。