JPH052448A

JPH052448A - 座標検出器

Info

Publication number: JPH052448A
Application number: JP3180484A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Nakano; 誠一中野; Teruhiro Watazumi; 輝博綿住; Kiyoshi Kawamata; 清川俣; Yoshihisa Osaka; 義久大坂
Original assignee: Hitachi Seiko Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 1991-06-26
Filing date: 1991-06-26
Publication date: 1993-01-08

Abstract

(57)【要約】【目的】電磁誘導給電手段を用いる座標検出器におい
て、高速の座標検出を可能にする。【構成】検出ループＤ₀₁〜Ｄ_n に対して、所定の位置
関係で励磁ループＬ₀₁〜Ｌ_n を配置し、励磁周波数切換
え回路１から励磁ループＬ₀₁へ励磁電流を流し、検出ル
ープＤ₀₁に電圧を誘起せしめる。これを、セレクタ２、
３の切換えにより各ループについて行う。指示器Ｉが存
在するループの電圧は、存在しない場合の電圧より、当
該ループ内の位置に応じて低くなる。制御装置７はこれ
ら誘起した電圧に基づいて指示器Ｉの位置の座標を演算
する。給電と検出が同時に行われるので、検出速度を大
幅に向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、、指示器により指示さ
れたタブレット上の位置の座標を検出する座標検出器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】座標検出器は、Ｘ軸およびＹ軸について
それぞれ多数の検出ループが布線されたタブレットと、
このタブレット上の任意の位置を指示する電磁ペン、カ
ーソル等の指示器と、この指示器で指示された位置の座
標を検出する検出部とで構成されている。指示器は、そ
の内部に発振コイルを有し、検出部と接続されたコード
から当該発振コイルに励磁電流を供給することにより磁
界を発生し、検出部は、発生した磁界により検出ループ
に誘導された電圧に基づいて座標検出を行う。このよう
な座標検出器において、操作者は指示器を持って所要の
位置を指示するが、指示器をタブレット上で操作する毎
にコードも指示器と一体となって移動するので、操作者
にとって指示器の操作に煩わしさが伴い、取扱が不便で
あるという欠点があった。この欠点を解消するため、指
示器をコードで接続する必要のない座標検出器が考案さ
れている。この座標検出器は、指示器内部に電池および
発振回路を備え、当該電池を電源として発振コイルを励
磁する構成となっているが、これは、電池交換の必要が
生じるため保守性が悪く、又、指示器の重量や容積の点
で満足すべきものではない。このため、タブレットに布
線されている検出ループを利用して発振コイルを励磁す
る電磁誘導給電手段が、例えば特公平２−５３８０５号
公報等により提案されている。当該手段は、指示器内に
ピックアップコイルを設け、タブレットの検出ループを
交流励磁することにより当該ピックアップコイルに誘導
起電力を発生させ、この起電力により発振コイルを励磁
して磁界を発生させるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記電磁誘導給電手段
を有する座標検出器は、電池を使用しないので、指示器
の保守が不要であり、その重量、容積も小さくできると
いう長所を有する。しかし、この座標検出器は、まず、
位置を検出しようとする軸の検出ループを交流駆動して
指示器に電力を供給し、これに引き続いて当該軸の検出
ループによる座標検出を行うという方法を繰り返す。こ
のため、座標検出に時間がかかり、単位時間当たりの位
置検出回数を大きくすることができないという問題があ
った。本発明の目的は、上記従来技術における課題を解
決し、電磁誘導給電方式を用い、しかも検出時間を大幅
に短縮することができる座標検出器を提供するにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、所定の軸方向に所定ピッチで布線された
多数の検出ループを備え、各検出ループを順次切換えて
その電圧を検出することにより指示器で指示された位置
を検出する座標検出器において、１つの前記検出ループ
のそれぞれに対して１つの励磁ループを配置し、これら
検出ループと励磁ループの位置関係と同一の位置関係で
他の前記検出ループに対してもそれぞれ励磁ループを配
置し、かつ、これら励磁ループを順次励磁する励磁手段
を設けたことを特徴とする。

【０００５】

【作用】励磁手段により１つの励磁ループを励磁する
と、この励磁ループと対応する検出ループに電圧が電磁
誘導され、この電圧が検出手段に取込まれる。この動作
が各励磁ループと検出ループの組合わせ毎に順に実行さ
れる。指示器が存在する検出ループの電圧は、指示器が
存在しない検出ループの電圧より低い値となるので、当
該検出ループ（１つ又は複数）の電圧に基づいて指示器
の位置の座標を検出する。したがって、指示器に対する
給電と座標検出とが同時に行われることになり、検出を
高速で実行することができる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。図１は、本発明の実施例に係る座標検出器の布線
および検出部の構成を示す図である。図に破線で示すＤ
₀₁〜Ｄ_n はタブレットに配置された検出ループであり、
各検出ループは所定の方向（例えばＸ軸方向）に順次配
置されている。各検出ループＤ₀₁〜Ｄ_n のループのピッ
チは値ｐであり、かつ、各検出ループ相互間のずれは距
離ｄとされている。又、図に実線で示すＬ₀₁〜Ｌ_n は励
磁ループであり、タブレットにおいて検出ループＤ₀₁〜
Ｄ_n の真下（又は真上）に、検出ループＤ₀₁〜Ｄ_n と同
一ピッチｐ、同一距離のずれｄで同一方向に配置されて
いる。検出ループと励磁ループの各組合わせ、例えば検
出ループＤ₀₁と励磁ループＬ₀₁の組合わせにおける両ル
ープの位置関係は、いずれの組合わせにおいても同一で
ある。Ｉはタブレット上の任意の位置を指示する指示器
である。図示されていないが、上記検出ループＤ₀₁〜Ｄ
_n 、励磁ループＬ₀₁〜Ｌ_n と同様の検出ループおよび励
磁ループが、当該検出ループＤ₀₁〜Ｄ_n 、励磁ループＬ
₀₁〜Ｌ_n の配置方向と直交する方向（Ｙ軸）に配置され
ている。

【０００７】１は励磁周波数切換え回路であり、内部に
電流源を有するとともに、この電流源からの電流を所定
の周波数に切換えて出力する。２は各励磁ループＬ₀₁〜
Ｌ_nの両端が順に接続されているセレクタであり、励磁
周波数切換え回路１からの励磁電流を各励磁ループＬ₀₁
〜Ｌ_n に対して順次切換えて出力する。３は各検出ルー
プＤ₀₁〜Ｄ_n の両端が順に接続されているセレクタであ
り、それら両端に生じる電圧を順次切換えて入力する。
４はセレクタ３で入力された電圧を増幅する増幅器、５
は中心周波数を可変とすることができる中心周波数可変
帯域フィルタ、６はＡ／Ｄ変換器、７は制御装置であ
る。制御装置７は、励磁周波数切換え回路１、中心周波
数可変帯域フィルタ５の周波数の切換え、セレクタ２、
３のループ接続の切換えを行うとともに、Ａ／Ｄ変換器
６から入力された電圧値に基づいて座標の演算や種々の
判断を実行する。

【０００８】次に、本実施例の動作を説明する。制御装
置７は励磁周波数切換え回路１および中心周波数可変帯
域フィルタ５の周波数を所定の周波数に切換えるととも
に、セレクタ２、３を所定の励磁ループおよび検出ルー
プ、例えば励磁ループＬ₀₁、検出ループＤ₀₁の端子に切
換接続する。励磁周波数切換え回路１から、切換えられ
た所定周波数の電流が出力されると、この電流はセレク
タ２を介して励磁ループＬ₀₁に供給され、励磁ループＬ
₀₁が励磁される。これにより、励磁ループＬ₀₁と対応す
る検出ループＤ₀₁に電圧が誘起され、この電圧はセレク
タ３に取込まれ、増幅器４で増幅され、中心周波数可変
帯域フィルタ５（励磁周波数切換え回路１の周波数と同
一周波数）を経てＡ／Ｄ変換器６でディジタル値に変換
され、制御装置７に入力される。このような動作が、セ
レクタ２、３を順次切換えることにより励磁ループ
Ｌ₀₂、検出ループＤ₀₂の組合わせから励磁ループＬ_n 、
検出ループＤ_n の組合わせに至る各組合わせに対して実
行される。制御装置７は入力された各検出ループＤ₀₁〜
Ｄ_n の電圧に基づいて指示器Ｉの位置の座標を演算す
る。

【０００９】ここで、指示器Ｉが図１に示す位置を指示
しているものとする。この場合の検出ループＤ₀₂に誘起
される電圧を図２により説明する。図２は各検出ループ
に誘起される電圧の特性図である。図で、横軸には座標
軸（Ｘ軸）上の位置が、縦軸には誘起電圧がとってあ
る。一点鎖線内の位置が検出ループＤ₀₂のループ領域で
あり、０はこの領域の始まる位置、ｐはこの領域の終わ
る位置であり、両位置の距離はピッチｐと等しい。指示
器Ｉが検出ループＤ₀₂のループ領域にあるとき、指示器
Ｉの位置に応じて、セレクタ３３に取込まれる電圧は図
２の実線Ｂで示すように増加する。そして図１に示すよ
うに指示器Ｉが検出ループの中心位置にあるときセレク
タ３に取込まれる電圧は図２に示すように最低電圧Ｖ
_MINとなる。なお、当該領域に指示器Ｉが存在しない場
合、誘起電圧は破線Ａで示すように大きな一定値とな
る。このように、指示器Ｉが存在する検出ループに誘起
される電圧が低下するのは、励磁ループに発生した励磁
エネルギが、検出ループの他に指示器Ｉの前記ピックア
ップコイルを含む共振回路（後述する）に供給され、検
出ループへ供給される励磁エネルギが減少するためであ
る。図１に示す場合、指示器Ｉは検出ループＤ₀₁、Ｄ₀₂
内にも同時に存在しており、それら検出ループＤ₀₁、Ｄ
₀₂に誘起される電圧も指示器Ｉが存在しない検出ループ
の電圧より低い値（検出ループＤ₀₂の電圧より大きい）
となる。制御装置７は、入力された電圧値のうち、検出
ループＤ₀₁、Ｄ₀₂、Ｄ₀₃の検出値に基づいて指示器Ｉの
位置の座標を演算する。なお、この場合、最低の電圧を
検出した検出ループＤ₀₂の検出電圧Ｖ_MIN のみに基づい
て座標を演算することもできるが、より精度を向上させ
るため検出ループＤ₀₁、Ｄ₀₃の検出値も採用するもので
ある。各検出ループの距離のずれｄが小さい場合、指示
器Ｉは４つ以上の検出ループにまたがって存在すること
になるが、このような場合は最低電圧を検出した検出ル
ープを中心とした所要の検出ループの検出電圧を採用す
ることとなる。なお、以上の動作はＹ軸方向の検出につ
いても同じである。上記のような構成および動作によ
り、給電と座標検出とが同時に行われ、検出を高速で実
行することができる。

【００１０】ところで、一般に、指示器Ｉは制御装置７
に対して種々の指令を与えるためのスイッチが備えら
れ、操作者がこれらスイッチを選択作動することにより
所望の結果を得ることができるようになっている。しか
しながら、本実施例の指示器Ｉにはコードが接続されて
いないので、上記スイッチによる指示を行うことはでき
ない。これを解消するため、本実施例では励磁周波数切
換え回路１および中心周波数可変帯域フィルタ５が備え
られている。例えば、指示器Ｉにｋ個のスイッチが備え
られている場合、励磁周波数切換え回路１と中心周波数
可変帯域フィルタ５には（ｋ＋１）の異なる周波数が設
定され、これら設定された周波数により作動したスイッ
チが弁別される。これを、図３および図４を参照して説
明する。

【００１１】図３は指示器Ｉの内部に備えられた共振回
路の回路図である。図３で、Ｌはコイル（ピックアップ
コイル）、Ｃ₀₀〜Ｃ_k はコンデンサ、Ｓ₀₁〜Ｓ_k は指示
器Ｉに備えられているスイッチである。操作者がスイッ
チを作動させていない場合、共振回路はコイルＬとコン
デンサＣ₀₀とで構成される。この共振回路の中心周波数
ｆ₀₀が、励磁周波数切換え回路１および中心周波数可変
帯域フィルタ５に設定されている。スイッチＳ₀₁が作動
せしめられると、コイルＬとコンデンサＣ₀₀、Ｃ₀₁とで
共振回路が構成され、その中心周波数ｆ₀₁が励磁周波数
切換え回路１および中心周波数可変帯域フィルタ５に設
定されている。同様に、スイッチＳ_k に対してはコイル
ＬとコンデンサＣ₀₀、Ｃ_k で共振回路が構成され、その
中心周波数ｆ_k が励磁周波数切換え回路１および中心周
波数可変帯域フィルタ５に設定されている。

【００１２】ここで、例えばスイッチＳ₀₂が押された状
態で指示器Ｉが図１に示す位置を指示しているとする。
一方、励磁周波数切換え回路１および中心周波数可変帯
域フィルタ５の周波数は、最初、例えば周波数ｆ₀₀に設
定される。この設定状態で、前述のように励磁周波数切
換え回路１から当該周波数の励磁電流が出力され、検出
ループＤ₀₁の電圧が制御装置７に入力される。次いで、
制御装置は、セレクタ２、３をそのままの状態にしてお
き、励磁周波数切換え回路１および中心周波数可変帯域
フィルタ５の設定周波数を次の周波数ｆ₀₁に切換えて励
磁ループＬ₀₁に電圧を入力する。同様の動作が、設定周
波数を順次周波数ｆ₀₂〜ｆ_k に切換え設定して行われ
る。各周波数ｆ₀₀〜ｆ_k についての動作が終了すると、
制御装置７は、セレクタ２、３を検出ループＤ₀₂に切換
えて、再び周波数ｆ₀₀〜ｆ_k についての検出を行う。こ
のような動作を、続く各検出ループＤ₀₃〜Ｄ_n に対して
もそれぞれ実行する。図４は、励磁ループＬ₀₂に対して
各設定周波数の電流を出力したときの検出ループＤ₀₂の
各検出電圧を示す図である。図で、横軸にはタブレット
上の位置が、縦軸には電圧がとってある。各波形Ａ₀₀〜
Ａ_k は各設定周波数ｆ₀₀〜ｆ_k のときの電圧を示す。図
の波形Ａ₀₂に示すように、励磁電流が周波数ｆ₀₂に設定
された場合のみ、図２に示すものと同じ電圧が検出さ
れ、その他の周波数に設定された場合には当該電圧は検
出されない。即ち、指示器Ｉの共振回路は周波数ｆ₀₂に
共振する構成（コイルＬとコンデンサＣ₀₀、Ｃ₀₂）とな
っており、周波数ｆ₀₂以外の周波数に対しては共振せず
励磁エネルギの吸収はほとんどないからである。制御装
置７は、波形Ａ₀₂の電圧が設定周波数ｆ₀₂において発生
したことから、スイッチＳ₀₂が作動せしめられているこ
とを判断し、このスイッチに対応した指令にしたがった
処理を行う。スイッチが押されていないとき、又は他の
スイッチが押されているときも同様の動作で判断が行わ
れる。

【００１３】このように、本実施例では、各検出ループ
に一致するように重ねて各励磁ループを配置し、各励磁
ループに励磁電流を供給するとともにその励磁ループに
対応する検出ループの誘起電圧を検出するようにしたの
で、給電と検出を同時に行うことができ、高速の検出を
行うことができる。又、指示器に、そのスイッチの数に
応じて共振回路を設け、励磁電流を各共振回路の中心周
波数と一致する周波数で順次供給するようにしたので、
指示器のスイッチを弁別することができる。

【００１４】なお、上記実施例の説明では、励磁ループ
を検出ループに一致して重なるように配置した例につい
て説明したが、これに限ることはなく、励磁ループが検
出ループから僅かにはみ出るように配置してもよいし、
又、互いに斜め又は９０度になるように配置することも
できる。ただし、検出ループと励磁ループの位置関係
は、各組合わせとも同一でなければならない。さらに、
励磁電流の供給および誘起電圧の検出は、上記実施例の
ような順番に限ることはなく、１つの設定周波数に対し
て全検出ループの電圧検出を行い、次いで、次の設定周
波数に対して再び全検出ループの電圧検出を行う方法で
あってもよい。さらに、指示器にスイッチが備えられて
いない場合には、周波数はある１つの周波数に定めてお
けばよいのは当然である。

【００１５】以上述べたように、本発明では、各検出ル
ープに所定の位置関係で各励磁ループを配置し、各励磁
ループに励磁電流を供給するとともにその励磁ループに
対応する検出ループの誘起電圧を検出するようにしたの
で、給電と検出を同時に行うことができ、高速の検出を
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る座標検出器の布線と検出
部の構成を示す図である。

【図２】図１に示す検出ループに誘起される電圧の波形
図である。

【図３】図１に示す指示器に備えられた共振回路の回路
図である。

【図４】図１に示す検出ループの各設定周波数に対する
電圧の波形図である。

【符号の説明】

１励磁周波数切換え回路２、３セレクタ５中心周波数可変帯域フィルタ６Ａ／Ｄ変換器７制御装置Ｄ₀₁〜Ｄ_n 検出ループＬ₀₁〜Ｌ_n 励磁ループＩ指示器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大坂義久神奈川県海老名市上今泉2100番地日立精工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の軸方向に所定ピッチで布線された
多数の検出ループを備え、各検出ループを順次切換えて
その電圧を検出することにより指示器で指示された位置
を検出する座標検出器において、１つの前記検出ループ
のそれぞれに対して１つの励磁ループを配置し、これら
検出ループと励磁ループの位置関係と同一の位置関係で
他の前記検出ループに対してもそれぞれ励磁ループを配
置し、かつ、これら励磁ループを順次励磁する励磁手段
を設けたことを特徴とする座標検出器。
【請求項２】請求項１において、前記指示器は、中心
周波数が異なる共振回路を当該指示器のスイッチの数よ
り１つ多い数だけ備えており、かつ、前記励磁手段は、
前記中心周波数と同一周波数の電流を切換えて出力する
切換手段を備えていることを特徴とする座標検出器。