JPH07109575B2 - 位置指示器の状態検出方式 - Google Patents

位置指示器の状態検出方式

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JPH07109575B2
JPH07109575B2 JP61215696A JP21569686A JPH07109575B2 JP H07109575 B2 JPH07109575 B2 JP H07109575B2 JP 61215696 A JP61215696 A JP 61215696A JP 21569686 A JP21569686 A JP 21569686A JP H07109575 B2 JPH07109575 B2 JP H07109575B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、座標入力装置における位置指示器の状態を検
出する方式に関するものである。
(従来の技術) 従来、座標入力装置において、タブレット上の入力すべ
き座標位置のみを指定した位置指示器の使用状態(以
下、ペンダウン状態と称す。)を検出する方式として
は、位置指示器にスイッチ手段を設けて、ペンダウン時
のみ、該スイッチ手段をオン(又はオフ)し、該スイッ
チ手段のオン(又はオフ)に基づくタイミング信号を、
コードを介してあるいは超音波や赤外線を用いて位置検
出回路に送るよう構成されたものがあった。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、位置指示器よりコードを用いてタイミン
グ信号を送るものでは該コードが位置指示器の操作性を
悪くし、また、超音波や赤外線を用いてタイミング信号
を送るものでは、位置指示器自体にこれらの送信機や信
号発生回路、電池等を設けなければならず、構成が複雑
化し、大型且つ大重量となり、これによって、位置指示
器の操作性を悪くするという問題点があった。
本発明は、位置指示器の操作性を落すことなく、該位置
指示器がタブレットに対しそのペン軸方向が所定以上の
角度をもって保持されたかを検出するとともに使用状態
になったかを検出し得る方式を提供することを目的とす
る。
(問題点を解決するための手段) 本発明では前記問題点を解決するため、ペン型の位置指
示器が座標入力装置のタブレットに対しそのペン軸方向
が所定以上の角度をもって保持されたかを検出するとと
もに使用状態になったかを検出する位置指示器の状態検
出方式であって、ペン型の位置指示器に、その軸方向が
該位置指示器のペン軸方向とほぼ一致するコイル及びコ
ンデンサを含み且つこれらのいずれかの値を使用状態に
応じて変化させることにより外部信号に対してほぼ同一
周波数で且つ位相の変化を伴って応答して電波を発信す
る同期回路を設け、電波発生手段より前記同調周波数と
ほぼ同一周波数で且つタブレットに対しその軸方向が所
定以上の角度をなしたコイルに対してのみ交叉し得る電
波を発信し、電波検出手段により電波を受信し、該受信
された電波のレベルが一定レベル以上であることを検出
してペン型の位置指示器がタブレットに対しそのペン軸
方向が所定以上の角度をもって保持されたことを検出す
るとともに、前記受信された電波の前記発信した電波に
対する位相の変化を検出して位置指示器が使用状態にな
ったことを検出する位置指示器の状態検出方式を提案す
る。
(作用) 本発明によれば、ペン型の位置指示器をタブレットに対
しそのペン軸方向が所定以上の角度となる如く保持にす
ると、同調回路のコイルが電波発生手段より発信された
電波に励振され、同調回路中に誘導電圧を発生する。該
誘導電圧は同調回路のコイルより逆に電波を発信する。
該発信された電波は電波検出手段により受信されるが、
そのレベルは一定レベル以上となるから、ペン型の位置
指示器がタブレットに対しそのペン軸方向が所定以上の
角度をもって保持されたことが検出される。また、位置
指示器を使用状態にすると、同調回路より発信され、電
波検出手段により受信され電波はその位相が電波発生手
段より発信された電波に対して変化するから、位置指示
器が使用状態になったことが検出される。
(実施例) 第1図は本発明の一実施例を示すもので、図中、1はタ
ブレット、2は位相指示器(以下、入力ペンと称
す。)、3は位置検出回路、4はタイミング制御回路で
ある。
タブレット1は、合成樹脂製の筐体11にタブレット本体
12およびアンテナコイル13を収納してなるもので、タブ
レット本体12は位置検出回路3に接続され、また、アン
テナコイル13はタイミング制御回路4に接続されてい
る。
タブレット本体12は、位置検出回路3に駆動されて、入
力ペン2により指定された位置を検出する検出部を構成
するもので、該タブレット本体12は筐体11のほぼ中央に
配置されている。なお、筐体11の上面パネル11aに描か
れている枠14はその座標入力範囲を示す。
該タブレット本体12および位置検出回路3としては、例
えば本件出願人の出願にかかる特願昭58−238532号の
「座標位置検出装置」(特開昭60−129616号公報参照)
あるいは特願昭59−33083号の「位置検出装置」(特開
昭60−176134号参照)を用いることができる。前者にお
いてはタブレット本体12の表面と平行に、且つ互いに直
交させた多数の磁歪伝達媒体を配設して、これに各一端
から他端に向けて周期的に磁歪振動を伝搬させ、入力ペ
ン2が近づくと、これに設けた棒磁石により磁歪振動が
その個所で増大することを利用して、その個所までの伝
搬時間から位置検出回路3がそのXY座標を検出する。ま
た後者においては、直交配列された各磁性体を交流励磁
して各検出コイルによってその誘導電圧をとり出すよう
にし、同様な入力ペンが近づくと磁性体の透磁率が局部
的に変化して誘導電圧が変化することを利用してXY座標
を検出する。
アンテナコイル13は、塩化ビニル等の絶縁被覆を施した
導線を、タブレット本体12の座標入力範囲の周囲、ここ
では前記枠14の周囲の筐体11の上面パネル11aの裏面に
配設してなるものである。なお、図示例では1ターンと
なしているが、必要に応じて複数ターンとしても良い。
入力ペン2は、位置指定用の磁気発生器、例えば棒磁石
21と、コイルとコンデンサとを含む同調回路22を内蔵し
ている。
第2図は入力ペン2の詳細な構造を示すもので、合成樹
脂等の非金属材料からなるペン軸23の内部に、ボールペ
ン等の芯体24と、該芯体24を摺動自在に収容し得る透孔
を備えた棒磁石21と、コイルバネ25と、第3図に示し、
フェライトコアなどのコア221入りのコイル222、第1の
コンデンサ223a、微調節用の可変コンデンサ224aとから
なる同調回路22と、第1のコンデンサ223aと並列に接続
された第2のコンデンサ223bと微調節用の可変コンデン
サ224bと、該各コンデンサ223b,224bの前記接続をオン
・オフするスイッチ225とが一体的に組合わされて内蔵
され、その後端にはキャップ26が取付けられてなってい
る。
前記スイッチ225は、芯体24を、例えばその先端をタブ
レット面に押付けることによって、ペン軸23内に押込む
と、その後端によりコイルバネ25に介して押圧され、オ
ンする如くなっている。
なお、共振回路22はスイッチ225がオフのとき、アンテ
ナコイル13より発信される電波と同相にして且つその周
波数に共振(同調)し、そしてスイッチ225がオンのと
きは180゜の位相差をもって共振すべく、調節して設定
される。共振回路22の前記設定によって、選択度Q=R/
(ω0L)(但しω0は共振角速度、Rは共振回路の抵抗
値、Lはインダクタンス)が変化して位相ずれが生ず
る。そして同時に共振周波数も変化するが共振を可能に
している。
第3図はタイミング制御回路4の詳細な構成を示すもの
で、図中、401は発振器(OSC)、402は分周カウンタ、4
03,404はナンドゲート、405は送信端子、406は受信端
子、407,408は受信切替スイッチ、409,410,4111は増幅
器、412はメカニカルフィルタ、413は位相検波器(PS
D)、414は低域フィルタ(LPF)415a,415bはコンパレー
タ、416a,416bは出力端子である。
第4図は第3図の各部における信号波形図である。以
下、動作について詳細に説明する。
発振器401より発生した、例えば910KHzのクロックパル
スは、分周カウンタ402で1/2および1/32に分周される。
ナンドゲート403の一方の入力端子には、1/2に分周され
た455KHzのパルス信号Aが入力され、他方の入力端子に
は1/32に分周された28.44KHzのパルス信号(パルス幅1
7.6μs)が入力され、その出力はさらにナンドゲート4
04に送出されて、第4図に示すように、17.6μs毎に45
5KHzのパルス信号を出したり、出さなかったりする信号
Bとなる。
該信号Bは、送信端子405を介してアンテナコイル13に
送出され、さらに電波として発信される。この時、例え
ば入力ペン2がアンテナコイル13に近づけられていて且
つコア221がアンテナコイル13のループ内(タブレット
面)と交叉する方向にあると、該同調回路22は送られて
くる電波に共振する。而して、該回路は送信側の発信が
停止する間も減衰しながら共振し続けるため、第4図に
示すような信号Cを発生し、該信号Cはコイル222より
電波として発信され、アンテナコイル13に受信される。
受信切替スイッチ407,408は、前記28.44KHzのパルス信
号により17.6μs毎に切替えられているため、送信停止
期間の間のみ、受信端子406よりの信号を取入れる。該
受信信号スイッチ225がオフであれば、第4図に示す信
号Dとなる。該受信信号Dは、増幅器409,410により増
幅され、信号Eとなり、さらに共振周波数455KHzのメカ
ニカルフィルタ412を通して雑音成分が除去され、増幅
器411を介して位相検波器413に送出される。なお、増幅
器410はオートレベルコントロール機能を有していて、
信号Eを一定振幅にする。
位相検波器413には前記455KHzのパルス信号Aが入力さ
れており、この時、受信信号Eの位相をパルス信号Aの
位相と一致しているので、第4図に示すような、ちょう
ど、受信信号Eを折返した信号Fを出力する。
該信号Fは、遮断周波数の充分低い低域フィルタ414に
て平坦な信号に変換され、コンパレータ415a,415bの各
一方の入力端子に入力される。コンパレータ415aの他方
の入力端子には、予め所定の閾値電圧+VTが入力され
ており、前記低域フィルタ414の出力は閾値電圧+VTと
比較され、出力端子416aにはハイ(H)レベルの信号Ga
が出力される。
なお入力ペン2がアンテナコイル13から離れているか、
またはアンテナコイル13と交叉する姿勢でない場合は、
信号Dは第4図にD′で示すように一様に「0」レベル
となるかまたは微小振幅の信号となり、信号Gaもロー
(L)レベルとなる。よって入力ペン2が筆記姿勢でタ
ンブレット面に近づいたか否かが識別される。
つぎにスイッチ225がオンとなった場合の説明をするに
当って、スイッチ225のオフの場合を含めて位相検波器4
13の動作波形について説明する。
位相検波器413の入力として、分周カウンタ402の1/2分
周による信号をeRとすると、第5図(A)を参照し、こ
れは振幅1の方形波であるから、その角速度をωRとす
ると、フーリエ展開により、 eR=(4/π){sinωRt+(1/3)sin3ωRt +(1/5)sin5ωRt+…} ……(1) となる。そして増幅器411側からの信号をeiとして、こ
れは最大値ES,角速度ωSの同期成分eSと、最大値E
N,角速度ωNの雑音である非同期成分eNよりなるもの
とすると、角速度ωS=ωRであるから、 ei=eS+eN=ESsinωRt +ENsinωNt ……(2) となる。
ここで、スイッチ225がオフであると、信号eRとeSとは
同相であり、位相検波器413の出力をeOとすると、 eO=eR×ei=(4/π){ESsinωRt} {sinωRt+(1/3)sin3ωRt+……} +(4/π){ENsinωNt}{sinωRt +(1/3)sin3ωRt+……} =(4/π)ES{sin2ωRt +(1/3)sinωRt・sin3ωRt+……} +(4/π)EN{sinωNt・sinωRt +(1/3)sinωNt・sin3ωRt+……} ……(3) となる。ここで、(3)式の第1項のsin2ωRtのみに直
流成分が含まれ、他は交流成分であるから、次段の低域
フィルタ414の出力として、直流成分のみに注目して、
これを直流出力▲▼とすると、sin2ωRt=(1/)
{1−cos2ωRt}より、 ▲▼=(2/π)ES ……(4) となる。(4)式は第5図(A)における信号eOの平均
値である。このとき、コンパレータ416aの信号Gaは、前
記したようにハイレベルとなる。
つぎに、芯体24をタブレット間に押付けたことによって
スイッチ225がオンになると、信号eRとeSとの位相差を
φとして、φ=180゜であり、(3)式の第1項をe′
Oとすると、 e′O=(4/π)ES{sin(ωRt −φ)sinωRt}=(4/π)ES(1/2){cosφ −cos(2ωRt+φ)} ……(5) となり、(5)式の第2項は交流成分であるから、直流
出力▲▼は ▲▼=(2/π)EScosφ ……(6) となり、φ=180゜より、 ▲▼=−(2/π)ES となる。(6)式は第5図(c)における信号eOの平均
値であり、該信号▲▼がコンパレータ415a,415bに
入力される、コンパレータ415bは、所定の閾値電圧−V
Tと比較されて出力端子416bにはハイレベルの信号Gbが
出力される。一方、コンパレータ416bの信号Gaはローレ
ベルとなる。
なお、スイッチ225がオフのときは、信号eOは閾値電圧
−VTより常に大であって、その出力信号Gbは常にロー
レベルとなる。
前記信号GaとGbは位置検出回路3に送出されるが、該位
置検出回路3では、信号GaとGbとの論理和が「1」のと
きは信号検出動作を行わせ、「0」になると位置検出動
作が不要であるとして、数秒の後に停止する。
また、信号Gbは単独でも用いられ、該信号Gbがハイレベ
ルのときはペンダウンの状態であり、ローレベルのとき
はペンダウン状態ではないと定義付けられる。入力ペン
2をタブレット1上で操作し、座標に入力したい位置で
座標入力したい位置で該入力ペン2の先端をタブレット
1上に押付けると、座標入力される。
(発明の効果) 以上説明したように本発明によれば、位置指示器と他の
回路との間にコードが不要であることはもとより、コイ
ルとコンデンサとを含む同調回路を設けるのみで良く、
従来のような複雑な信号発生回路や電池等も不要とな
り、しかもペン型位置指示器が座標入力装置のタブレッ
トに対しそのペン軸方向が所定以上の角度をもって保持
されたか否かを検出できるとともに使用状態になったか
否かを検出できるため、位置検出動作を行うか否か等を
位置指示器の姿勢に応じて極めて操作性良く制御するよ
うなことができるとともに、位置指示器の使用状態を安
定して検出できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す位置指示器の斜視図、第
2図は入力ペンの断面図、第3図はタイミング制御回路
のブロック図、第4図は第3図の各部の波形図、第5図
は第3図の位相検波器の動作を説明する波形図である。 1……タブレット、2……入力ペン(位置指示器)、3
……位置検出回路、4……タイミング制御回路、13……
アンテナコイル、14……座標入力範囲、22……同調回
路、221……コア、222……コイル、223a……第1のコン
デンサ、223b……第2のコンデンサ、225……スイッ
チ、415a,415b……コンパレータ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ペン型の位置指示器が座標入力装置のタブ
    レットに対しそのペン軸方向が所定以上の角度をもって
    保持されたかを検出するとともに使用状態になったかを
    検出する位置指示器の状態検出方式であって、 ペン型の位置指示器に、その軸方向が該位置指示器のペ
    ン軸方向とほぼ一致するコイル及びコンデンサを含み且
    つこれらのいずれかの値を使用状態に応じて変化させる
    ことにより外部信号に対してほぼ同一周波数で且つ位相
    の変化を伴って応答して電波を発信する同期回路を設
    け、 電波発生手段より前記同調周波数とほぼ同一周波数で且
    つタブレットに対しその軸方向が所定以上の角度をなし
    たコイルに対してのみ交叉し得る電波を発信し、 電波検出手段により電波を受信し、 該受信された電波のレベルが一定レベル以上であること
    を検出してペン型の位置指示器がタブレットに対しその
    ペン軸方向が所定以上の角度をもって保持されたことを
    検出するとともに、 前記受信された電波の前記発信した電波に対する位相の
    変化を検出して位置指示器が使用状態になったことを検
    出する ことを特徴とする位置指示器の状態検出方式。
  2. 【請求項2】電波の発生と電波の検出とを同一のコイル
    で交互に行うことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の位置指示器の状態検出方式。
  3. 【請求項3】電波の発生と電波の検出とを交互に行うこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載の
    位置指示器の状態検出方式。
  4. 【請求項4】電波の発生及び検出を行うコイルとして座
    標入力装置のタブレットの座標入力範囲の周囲に設けた
    アンテナコイルを用いるとともに、ペン型の位置指示器
    がタブレットに対しそのペン軸方向が所定以上の角度を
    もって保持された時のみ位置検出動作を行うようになし
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第3項い
    ずれか1項記載の位置指示器の状態検出方式。
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