JPH06309085A - 座標読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 必要な読取可能高さと座標算出精度を確保し
ながら、座標読取装置の小型化、軽量化と座標検出回路
の簡素化をはかる。 【構成】 座標指示器１と、座標指示器１より発生する
磁界を検出する検出部２を有する座標検出装置３と、制
御基板５やその他の部品による磁界変化の影響を防止す
る機能を有するシールド板４によって構成される座標読
取装置において、板厚０．２ｍｍ以下のパーマロイ、あ
るいはアモルファス金属からなる磁性薄板をシールド板
４として用いる構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電波または磁気を用い
た座標入力手段を有する座標読取装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の座標読取装置としては、本出願人
の発明した特開平２−２４９０１９号にその記載があ
る。図１１は従来の座標読取装置の構成を示した斜視図
である。 図１１において、座標指示器１は後に述べる
座標検出装置３に含まれる励磁ラインより発生した交番
磁界に対して共振する共振回路を有し、その共振作用に
より座標算出に必要な交番磁界を発生する機能を有す
る。検出部２は、座標指示器１より発生した交番磁界を
検出し、誘導信号に変換する機能を有する。座標検出装
置３は、励磁ラインと、検出部２と、検出部２より発生
した誘導信号を処理する図示しない座標検出回路を含
む。シールド板４は、座標検出装置３の下部に配置され
た制御基板５や他の回路あるいは周辺機器から発生する
不要磁界の影響を防止する機能を有する。スペーサ１０
１は座標検出装置３とシールド板４との距離を保持する
ために使用される。

【０００３】また、図１２は従来の座標読取装置の他の
構成を示した斜視図である。図１２は図１１における制
御基板５と同様に部分的な磁界変化を発生させるハード
ディスクドライブ等の金属性部品９を座標検出装置３下
部に配置した構成である。金属性部品９が座標検出装置
３下部に配置された場合には金属性部品９周辺で磁界が
変化するため、座標算出精度に悪影響を及ぼす。したが
って、図１１における制御基板５等の回路から発生する
不要磁界を防止するだけでなく、金属性部品９による部
分的な磁界変化の影響を防止するためにもシールド板４
は有効である。

【０００４】図１３は座標検出装置３の構成図である。
励磁ライン群Ｓ1は、交番磁界を発生する機能を有する
励磁ラインｙ1〜ｙnを含む。センスライン群Ｓ2は、図
１１や図１２における座標指示器１より発生した交番磁
界を検出する検出部２に相当するセンスラインｘ1〜ｘm
を含む。励磁ライン走査回路１０は、励磁ライン群Ｓ1
の一つの励磁ラインを選択する機能を有する。センスラ
イン走査回路１１は、センスライン群Ｓ2の一つのセン
スラインを選択する機能を有する。励磁回路１２は、励
磁ライン群Ｓ1に励磁信号を供給する機能を有する。座
標検出回路１３は、センスライン群Ｓ2で発生する誘導
信号より座標算出を行う。

【０００５】従来の座標読取装置においては、図１１に
示した制御基板５より発生する不要磁界や図１２で示し
たハードディスクドライブ等の金属性部品９によって発
生する部分的な磁界変化の影響を防止して正確な座標検
出を行うために、例えばケイ素鋼等の電磁鋼板からなる
シールド板４が必要であった。また、座標検出装置３と
シールド板４との間にアクリル等の非磁性かつ非導電性
の材料からなるスペーサ１０１が必要であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の座標読取装置に
おいて、以下に述べる課題が存在する。まず、座標検出
装置３とシールド板４を密着させた場合には、シールド
板４によってセンスライン群Ｓ2に生じる誘導信号が大
幅に減衰するため、座標検出可能な座標指示器１と座標
検出装置３との距離を示す読取可能高さが確保できない
という課題や座標算出精度が低下するという課題があっ
た。さらに、この誘導電圧の減衰を補うためには誘導信
号を大幅に増幅する必要があり、その結果として座標検
出回路１３が複雑になり、座標読取装置が高価になると
いう課題があった。

【０００７】逆に、シールド板４による誘導信号の減衰
を少なくして座標指示器１の読取可能高さを確保するた
めには、座標検出装置３とシールド板４との間にスペー
サ１０１を配置して、座標検出装置３とシールド板４と
の間を所定の距離だけ離す必要があった。このように座
標検出装置３とシールド板４との間にスペーサ１０１を
配置して距離を取る場合には、座標読取装置の厚みと重
量が増加するという課題があった。特にペン入力コンピ
ュータ等に使用される小型の座標読取装置においては、
このスペーサ１０１を使用する構成では市場の要求する
厚みや重量のスペックを満たすことは困難であった。

【０００８】そこで、本発明の第１の目的は、座標検出
装置とシールド板を密着させることにより、コンパクト
で軽量な座標読取装置を実現することにある。また、第
２の目的は、上記第１の目的に加え、座標指示器の読取
可能高さの低下を防止することにある。

【０００９】また、第３の目的は、上記第１と第２の目
的に加え、座標算出精度の低下を防止することにある。
さらに、第４の目的は上記第１ないし第３の目的に加
え、座標検出装置の検出部に誘起する誘導信号の減衰を
補う座標検出回路の簡素化を可能にし、安価な座標読取
装置を提供することにある。

【００１０】

【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、座標指示器と該座標指示器より発生する
磁界を検出する検出部を有する座標検出装置と該座標検
出装置の下部に配置されるシールド板とによって構成さ
れる座標読取装置において、板厚０．２ｍｍ以下のパー
マロイ、またはアモルファス金属からなる磁性薄板をシ
ールド板として用いる構成とした。

【００１１】

【作用】まず、シールド板を使用する目的は座標検出装
置下部に配置された制御基板等の回路より発生する不要
磁界を遮蔽することにある。そこで、不要磁界を遮蔽す
る効果（シールド効果）を示す指標としてシールド率Ｓ
Ｅがある。図３はそのシールド率の説明図である。図３
のシールド板４においてＥ1を入力電圧、Ｅ2を出力電
圧、Ｒを反射損失、Ａを吸収損失、Ｂを内部損失とする
とシールド率ＳＥは以下の式で表される。

【００１２】 ＳＥ＝２０ｌｏｇ（Ｅ1／Ｅ2）＝Ｒ＋Ａ＋Ｂ 一般的な電磁誘導方式による座標読取装置において、遮
蔽する必要がある不要磁界の周波数領域は数百ＫＨｚ以
下であることから、シールド率ＳＥはＡの吸収損失の方
が主体となる。シールド板の板厚をｔ、比透磁率をμ、
比導電率をσとすると、吸収損失Ａはｔ・μ・σに比例す
ることから、μ・σの大きな材料、いわゆる強磁性材料
が有利になる。

【００１３】また、シールド板を座標検出装置に密着さ
せるためには、シールド板に流れる渦電流をできるだけ
小さくして、シールド板による誘導電圧の減衰をできる
だけ小さくしなければならない。したがって、シールド
板には比導電率σの低い材料を使用する必要がある。

【００１４】以上のことから、比透磁率が高く、かつ比
導電率が低い材料、つまり実効透磁率μeの高い材料を
シールド板の材料として選択すると、ケイ素鋼等の電磁
鋼板と同程度のシールド率を確保しながら座標検出装置
の検出部に誘起する誘導電圧の減衰を少なくすることが
できる。その結果、座標指示器の読取可能高さの低下と
座標算出精度の低下を防止することができ、座標検出装
置の簡素化を可能にし、安価な座標読取装置を提供する
ことができる。また、シールド板を座標検出装置に密着
させた場合でも必要とされる座標指示器の読取可能高さ
と座標算出精度を確保することができるため、コンパク
トで軽量な座標読取装置を実現することができる。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明による座標読取装置の一実施
例の構造を示す斜視図である。図２は、図１中に示した
断面Ａ−Ａ’及び磁界分布の一例を示す断面図である。

【００１６】本発明による構成について説明する。図１
において、座標指示器１は座標算出に必要な磁界を発生
する機能を有する。座標検出装置３は図１３で示した従
来例の座標検出装置の構成と同様に励磁ライン群Ｓ1
と、センスライン群Ｓ2と励磁ライン走査回路１０と、
センスライン走査回路１１と、励磁回路１２と、座標検
出回路１３を有する。そして、座標検出装置３の下部に
スペーサを配置することなく、板厚０．２ｍｍ以下のパ
ーマロイからなるシールド板４を配置した構成となって
いる。

【００１７】本発明による座標読取装置の動作について
は、従来例で示した動作と同様であり、説明を省略す
る。次に、本実施例におけるシールド板４の役割につい
て述べる。図１の構成による座標読取装置においては、
図２が示すように制御基板５から発生した不要磁界６は
パーマロイからなるシールド板４に遮蔽され、座標検出
装置３側には到達しない。

【００１８】ここで、シールド板４を薄くするにつれて
シールド率は低下するが、後述する表１のパーマロイの
ように最大透磁率、飽和磁束密度がともに高い材料をシ
ールド板として使用する場合には、通常は不要磁界６が
それ程大きくないことから、よほど板厚が薄くない限り
シールド率が不十分となることはない。もし、不要磁界
６が座標算出精度に影響を与える場合は、シールド板と
してパーマロイを積層した構成やパーマロイの下部に鉄
やアルミニウム等の金属材料を配置した構成にすること
により、シールド率を高めることも可能である。

【００１９】

【表１】 表１はパーマロイとケイ素鋼の磁気特性を示す。このよ
うにシールド板の材料によって実効透磁率μeに違いが
あり、特にＰＣ系パーマロイの実効透磁率が高いことが
わかる。

【００２０】また、図２において、座標指示器１より発
生する磁界７は座標検出装置３を通過し、その磁界の一
部がシールド板４に到達するが、パーマロイからなるシ
ールド板４の実効透磁率μeが高いために鉄損が少なく
なり、誘導信号の減衰を少なくすることができる。

【００２１】また、励磁ライン群Ｓ1の一つの励磁ライ
ンｙLより発生する磁界８の一部もシールド板４に到達
するが、パーマロイからなるシールド板４の実効透磁率
μeが高いために励磁ラインｙLより発生する磁界８の減
衰も少なくすることができる。

【００２２】図４はパーマロイの実効透磁率μeの周波
数特性を示したグラフである。実効透磁率の周波数特性
は材料のみならず、板厚ｔによっても変化し、板厚ｔが
薄いパーマロイほど実効透磁率μeが高いことがわか
る。図５はスペーサの厚さとセンスライン群に発生する
誘導電圧の関係を示したグラフである。この図５からシ
ールド板４の材質、板厚と誘導電圧には相関があり、実
効透磁率μeの高い材料ほど誘導電圧が高いことがわか
る。

【００２３】図６はスペーサの厚さと座標読取装置上面
から座標指示器までの読取可能高さの関係を示したグラ
フである。この図６から座標検出装置３とシールド板４
との距離を０ｍｍとして密着させた状態では、板厚０．
２ｍｍのＰＣ系パーマロイのシールド板４の場合で座標
検出装置３上面からの読取可能高さは約１５ｍｍであ
り、板厚０．２ｍｍのＰＢ系パーマロイのシールド板と
板厚０．５ｍｍのＰＣ系パーマロイのシールド板の読取
可能高さは約１０ｍｍであることがわかる。座標読取装
置の種類によって読取可能高さの基準は異なるが、上記
シールド板４を使用して座標検出装置３に密着させた状
態で、通常要求される読取可能高さ１０ｍｍを満たすこ
とが可能となる。

【００２４】上記の結果から、座標検出装置に密着させ
た状態でも、必要な読取可能高さと座標算出精度を確保
することのできるシールド板の条件は、板厚０．２ｍｍ
と０．５ｍｍのＰＣ系パーマロイと板厚０．２ｍｍのＰ
Ｂ系パーマロイである。しかし、この三条件のうち板厚
０．５ｍｍのＰＣ系パーマロイの条件は、板厚０．２ｍ
ｍのＰＣ系パーマロイと比較すると重量が増して材料コ
ストが高価になること、さらに読取可能高さが低下する
等のデメリットが多い。一方、板厚０．２ｍｍのＰＢ系
パーマロイの条件は、板厚０．２ｍｍのＰＣ系パーマロ
イと比較して読取可能高さは低下するが、材料コストが
安価になるというメリットがある。そこで、本実施例に
おけるシールド板の条件を板厚０．２ｍｍ以下に限定す
ることとする。

【００２５】第１の実施例ではシールド板としてパーマ
ロイを用いたが、第２の実施例としてアモルファス金属
を用いた場合について説明する。表２でアモルファス金
属の磁気特性を示す。この表２よりアモルファス金属の
初透磁率はＰＢ系パーマロイよりかなり高いことがわか
る。図７はアモルファス金属の実効透磁率の周波数特性
を示したグラフである。この図７よりＰＢ系パーマロイ
の実効透磁率と比較して鉄系アモルファス金属の実効透
磁率が高く、さらにコバルト系アモルファス金属の実効
透磁率はＰＣ系パーマロイの実効透磁率よりも高いこと
がわかる。。

【００２６】図８はパーマロイ及びアモルファス金属を
シールド板として用いた場合のスペーサの厚さと誘導電
圧の関係を示したグラフである。また、図９はパーマロ
イ、及びアモルファス金属をシールド板として用いた場
合のスペーサの厚さと読取可能高さを示したグラフであ
る。図８と図９よりＰＢ系パーマロイと比較してアモル
ファス金属の方が誘導電圧が高く、読取可能高さ１０ｍ
ｍを確保できることは明かである。

【００２７】

【表２】 一方、アモルファス金属からなるシールド板では製造方
法により厚さが０．０５ｍｍ以下に限定されることか
ら、板厚０．２ｍｍ程度のパーマロイからなるシールド
板と比較してシールド率が低くなる。そこで、もしシー
ルド率が低いために制御基板等から発生する不要磁界が
座標算出精度に影響を与える場合は、シールド板として
アモルファス金属を積層した構成やアモルファス金属の
下部に鉄やアルミニウム等の金属材料を配置した構成に
することにより、シールド率を高めることも可能であ
る。したがって、第１の実施例で示した構成において、
板厚０．２ｍｍ以下のパーマロイからなるシールド板に
代わって鉄系アモルファス金属またはコバルト系アモル
ファス金属からなるシールド板を設ける構成としても、
第１の実施例で示した効果と同様の効果が得られる。

【００２８】次に電磁誘導現象を利用した座標読取装置
であるが、従来例で示した方式と異なる座標検出装置を
使用した座標読取装置について説明する。図１０は、座
標検出装置の他の一例の構成図を示す。図１０に示す座
標検出装置３は、増幅回路１６と、第１の走査回路１４
を介して増幅回路１６の出力に接続した第１のセンスラ
イン群Ｓ3と、第２の走査回路１５を介して増幅回路１
６の入力に接続した第２のセンスライン群Ｓ4と、座標
検出回路１３から構成される。座標指示器１が座標検出
装置３に接近すると、座標指示器１に含まれる共振回路
は座標検出装置３に含まれる第１のセンスライン群Ｓ3
の一つのセンスライン（第１のセンスライン）と第２の
センスライン群Ｓ4の一つのセンスライン（第２のセン
スライン）の双方と電磁結合を有する。その結果、第１
のセンスラインと共振回路と第２のセンスラインと増幅
回路１６が正帰還ループをなし、共振回路の共振周波数
によって発振する発振回路を形成し、座標検出回路１３
は正帰還ループによって発生する発振の振幅情報から座
標指示器１の位置情報を得る。上記構成による座標検出
装置を含む座標読取装置においても、本発明は適用可能
であり、第１及び第２の実施例で示した効果と同様の効
果が得られる。

【００２９】さらに、本発明は座標指示器内に電源と共
振回路を搭載する構成や座標指示器と座標検出装置とを
有線で電気的に接続する構成とした座標読取装置等、少
なくとも交番磁界を発生する機能を有する座標指示器
と、前記座標指示器から発生した交番磁界を検出し、座
標指示器の位置を検出する誘導信号に変換する検出部を
含む座標検出装置によって構成される電磁誘導現象を利
用した座標読取装置においても原理的には適用可能であ
り、第１と第２の構成における効果と同様の効果が得ら
れる。

【００３０】

【発明の効果】本発明では、以上説明したように座標検
出装置下部に板厚０．２ｍｍ以下のパーマロイ、または
アモルファス金属からなる磁性薄板をシールド板として
設ける構成としたことにより、座標算出に必要な誘導信
号を減衰させることや読取可能高さを低下させることな
く制御基板からの不要磁界を遮蔽することができ、座標
検出回路の簡素化と座標読取装置の小型化、及び軽量化
が可能になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による座標読取装置の一実施例の構造を
示す斜視図である。

【図２】図１中に示した断面Ａ−Ａ’及び磁界分布の一
例を示す断面図である。

【図３】シールド板のシールド率について示した説明図
である。

【図４】パーマロイの実効透磁率の周波数特性を示した
グラフである。

【図５】スペーサの厚さと誘導電圧との関係を示したグ
ラフである。

【図６】スペーサの厚さと読取可能高さとの関係を示し
たグラフである。

【図７】アモルファス金属、及びパーマロイの実効透磁
率の周波数特性を示したグラフである。

【図８】スペーサの厚さと誘導電圧との関係を示したグ
ラフである。

【図９】スペーサの厚さと読取可能高さとの関係を示し
たグラフである。

【図１０】座標検出装置の他の一例を示す構成図であ
る。

【図１１】従来の座標読取装置の構造の一例を示す斜視
図である

【図１２】従来の座標読取装置の構造の他の一例を示す
斜視図である

【図１３】従来の座標検出装置の構成図である。

【符号の説明】

１ 座標指示器 ２ 検出部 ３ 座標検出装置 ４ シールド板 ５ 制御基板 ６ 不要磁界 ７ 座標指示器より発生する磁界 ８ 励磁ラインより発生する磁界 ９ 金属性部品 １０ 励磁ライン走査回路 １１ センスライン走査回路 １２ 励磁回路 １３ 座標検出回路 １４ 第１の走査回路 １５ 第２の走査回路 １６ 増幅回路 １０１ スペーサ Ｓ１ 励磁ライン群 Ｓ２ センスライン群 Ｓ３ 第１のセンスライン群 Ｓ４ 第２のセンスライン群

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】座標指示器と該座標指示器より発生する磁
   界を検出する検出部を有する座標検出装置と該座標検出
   装置の下部に配置されるシールド板によって構成される
   座標読取装置であって、前記シールド板は、 板厚０．２ｍｍ以下のパーマロイ、 またはアモルファス金属であることを特徴とする座標読
   取装置。