JPH0720624U - 磁性ワイヤを用いた座標入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁性ワイヤの折り返しをせずとも折り返した
のと同等の効果が得られるような座標入力装置を提供す
ること。 【構成】 第１〜第３の切換スイッチＳＷ１〜ＳＷ３に
よるバイアス手段により、磁性ワイヤマトリクス１０に
おけるＸ方向及びＹ方向の複数の磁性ワイヤ１１Ｘ、１
１Ｙに順に、互いに逆向きのバイアス電流を切換えて供
給する。信号処理回路２０は、前記バイアス手段により
バイアス電流が供給されている前記磁性ワイヤに、座標
指示体１５によって磁界が与えられることにより発生す
る電圧信号を処理する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、手書き文字入力タブレット等に用いる座標入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

この種の座標入力装置として、磁性ワイヤを用いたものが、例えば特開平４− ２５２３１８号公報に開示されている。この座標入力装置について図３を参照し て簡単に説明する。図３において、円周方向に磁化を与えられた磁性ワイヤを折 返し部３１で折返して往路用の磁性ワイヤ３２と帰路用の磁性ワイヤ３３とをつ くり、これらをＸ方向とＹ方向とに微小な一定間隔で複数本交差配列（図では１ 本のみ図示している）する。折返し部３１と反対側の磁性ワイヤ３２，３３の端 部には直流バイアス電源３４が接続されている。磁性ワイヤ３２，３３に対して 、交流信号源３５で励振した座標指示体３６による交流磁界が加えられると、磁 性ワイヤ３２，３３には電圧信号が発生するので、これを座標検出用信号として 利用する。

【０００３】 このような磁性ワイヤ３２，３３の１組について図４を参照して考察する。図 ４に示すように、磁性ワイヤ３２，３３を分け、それぞれの両端の端子ａ−ｂ， ｃ−ｄについて考えると、端子ａ−ｃ間の電圧Ｖ_acはＶ_ac＝Ｖ_ab＋Ｖ_dcで表わさ れる。なお、電圧Ｖ_abは端子ａ−ｂ間の電圧でＶ_ab＝Ｖ_M ＋Ｖ_e1、電圧Ｖ_dcは端 子ｄ−ｃ間の電圧でＶ_dc＝Ｖ_M ＋Ｖ_e2でそれぞれ表わされ、電圧Ｖ_M は座標指示 体３６により発生した電圧、Ｖ_e1，Ｖ_e2は座標指示体３６以外の外乱磁界、例え ば地磁気により発生した電圧である。

【０００４】 したがって、Ｖ_ac＝２Ｖ_M ＋Ｖ_e1＋Ｖ_e2となり、Ｖ_e1とＶ_e2とは互いに逆極性 の電圧となるので、座標指示体３６以外で発生した電圧は相殺される。

【０００５】 以上の説明で理解できるように、上記した座標入力装置の利点は、磁性ワイヤ に発生する電圧のうち、座標指示体３６による磁界成分以外の影響を無くすこと ができることである。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記した装置では、磁性ワイヤを折り返すことで上記のような 利点が得られる反面、次のような欠点がある。折り返した磁性ワイヤ間の固定 及び絶縁を目的とする絶縁物を必要とする。折り返した磁性ワイヤ相互を精度 良く配設する必要がある。磁性ワイヤ配線長として必要読取り座標範囲のＸ方 向又はＹ方向長さの２倍以上の長さを必要とし、ワイヤ直流抵抗による電力損失 が大きくなる。上記とおなじ理由でワイヤ端子間電圧が増加し、装置の電源 が複雑化する。

【０００７】 そこで、本考案の課題は、磁性ワイヤの折り返しをせずとも折り返したのと同 等の効果が得られるような座標入力装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案は、円周方向の磁化を持たせた複数本の磁性ワイヤを定間隔をおいてＸ 方向及びＹ方向に交差配列し、これらの磁性ワイヤに交流で励磁した電磁石で磁 界を与えた時に磁界を与えられた該磁性ワイヤに発生する電圧信号を検出して座 標を判別する座標入力装置であり、前記Ｘ方向及びＹ方向の磁性ワイヤに順に、 互いに逆向きの電流を切換えて供給するバイアス手段と、該バイアス手段により 電流が供給されている前記磁性ワイヤに前記電磁石によって磁界を与えられるこ とにより発生する電圧信号を処理する処理回路とを備えたことを特徴とする。

【０００９】 また、本考案による座標入力装置においては、前記Ｘ方向及びＹ方向の磁性ワ イヤの一端は共通接続とし、前記バイアス手段は、バイアス電源と、前記共通接 続部をアース側か前記バイアス電源のいずれかに切換え接続する第１のスイッチ 手段と、該第１のスイッチ手段と同期して動作し、共通端子とアースされたアー ス端子及び前記バイアス電源に接続された電源端子とを有して前記共通接続部が 前記アース側に接続されている時には前記共通端子と前記電源端子とを接続し、 前記共通接続部が前記バイアス電源側に接続されている時には前記共通端子と前 記アース端子とを接続する第２のスイッチ手段と、該第２のスイッチ手段の前記 共通端子に接続されたコモン端子を有し、該コモン端子を前記Ｘ方向及びＹ方向 の磁性ワイヤの他端に順に切換接続する第３のスイッチ手段とを含むことを特徴 とする。

【００１０】 一方、前記処理回路は、前記第３のスイッチ手段の前記コモン端子に接続され て該第３のスイッチ手段により前記バイアス電源に接続されている磁性ワイヤに 発生した電圧信号を増幅する増幅器と、該増幅器の出力を積分処理する手段とを 含むことを特徴とする。

【００１１】

【作用】

本考案においては、同じ磁性ワイヤに連続的に互いに逆向きの電流を切換えて 供給することにより、見かけ上、磁性ワイヤを折り返した構造と同様の効果が得 られる。

【００１２】

【実施例】

以下に、図１、図２を参照して本考案の好ましい実施例について説明する。図 １において、本考案では、磁性ワイヤマトリクス１０として、基板上にｎ本の磁 性ワイヤ１１Ｘを微小間隔をおいてＸ方向に配列すると共に、これらの磁性ワイ ヤ１１Ｘと直角に交差するようにｎ本の別の磁性ワイヤ１１Ｙを微小間隔をおい てＹ方向に配列したものを用いる。磁性ワイヤ１１Ｘ，１１Ｙは、それらの一端 を共通接続とし、この共通接続部を第１の切換スイッチＳＷ１の共通端子に接続 して第１の切換スイッチＳＷ１によりアース側かバイアス用の電源Ｖのいずれか に切換え接続できるようにしている。磁性ワイヤ１１Ｘ，１１Ｙの他端は、２ｎ 個の切換端子Ｙ₁ 〜Ｙ_n ，Ｘ₁ 〜Ｘ_n を有する第３の切換スイッチＳＷ３の各切 換端子に接続している。

【００１３】 第３の切換スイッチＳＷ３のコモン端子は、タンク回路１２を介して第２の切 換スイッチＳＷ２の共通端子に接続される。第２の切換スイッチＳＷ２は、後述 する動作により、Ｘ方向及びＹ方向の磁性ワイヤ１１Ｘ，１１Ｙを順に、アース 側かバイアス用の電源Ｖのいずれかに切換えるものである。すなわち、第１、第 ２の切換スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、図示しない制御部から送られてくるバイア ス電流方向切換信号Ｓ１１により互いに同期して切換動作を行う。詳しく言えば 、第１の切換スイッチＳＷ１において磁性ワイヤ１１Ｘ，１１Ｙの共通接続部を アース側に接続している時には、第２の切換スイッチＳＷ２はその共通端子をバ イアス電源Ｖに接続して第２の切換スイッチＳＷ２から第１の切換スイッチＳＷ １に向かってバイアス電流を供給する。

【００１４】 逆に、第１の切換スイッチＳＷ１において磁性ワイヤ１１Ｘ，１１Ｙの共通接 続部をバイアス電源Ｖに接続している時には、第２の切換スイッチＳＷ２はその 共通端子をアース側に接続して第１の切換スイッチＳＷ１から第２の切換スイッ チＳＷ２に向かってバイアス電流を供給する。このように、第１、第２の切換ス イッチＳＷ１，ＳＷ２は、第３の切換スイッチＳＷ３と共に磁性ワイヤマトリク ス１０にバイアス電流を交互に反転させて供給するバイアス手段として作用する 。第３の切換スイッチＳＷ３は、制御部から送られてくるワイヤ選択信号Ｓ１２ によりコモン端子を定周期で順に切換端子Ｙ_{1 〜}Ｙ_n ，Ｘ₁ 〜Ｘ_n に接続する。

【００１５】 タンク回路１２は、コンデンサＣ₁ とインダクタＬ₁ とを有し、座標指示体１ ５を励振する交流信号源の周波数の２倍の周波数で共振して定電流動作を行うと 共に、不要周波数成分を減衰させる。なお、タンク回路１２には、互いに逆向き に並列接続したダイオードＤ₁ ，Ｄ₂ が並列接続されている。これらのダイオー ドは第１〜第３の切換スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の切換え時に発生するスパイク状 の雑音を振幅制限して第１〜第３の切換スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を保護すると共 に、信号処理回路２０における増幅器２１の飽和動作の悪影響を軽減する。

【００１６】 磁性ワイヤマトリクス１０の各磁性ワイヤに発生する電圧信号を処理する信号 処理回路２０は、増幅器２１の他に、位相反転回路２２、ミラー積分器２３等を 含む。磁性ワイヤに誘起した電圧信号は第３の切換スイッチＳＷ３を経て増幅器 ２１で増幅される。増幅された信号は、増幅器２１の出力側と位相反転回路２２ との間に接続されて同期検波クロックＳ１３でオン，オフする第４の切換スイッ チＳＷ４による同期クランプ動作により検波される。なお、磁性ワイヤに誘起さ れる電圧信号の位相はバイアス電流の方向切換えにより交互に反転するので、バ イアス電流方向切換信号Ｓ１１で位相反転動作を行う位相反転回路２２により同 期検波クロックＳ１３の位相も反転させるようにしている。

【００１７】 モード切換信号Ｓ１４により同期検波出力と基準電圧Ｖ_REF とを切換える第５ の切換スイッチＳＷ５、リセット信号Ｓ１５によりオン，オフする第６の切換ス イッチＳＷ６、ミラー積分器２３等は、Ａ／Ｄ変換を行うための構成要素であり 、ここでは二重積分型Ａ／Ｄ変換器を構成している。

【００１８】 次に、図１の各部の入出力信号波形を示す図２をも参照して動作を簡単に説明 する。第３の切換スイッチＳＷ３には、各磁性ワイヤに順次一定時間Ｔ_c だけバ イアス電流を供給するためのワイヤ選択信号Ｓ１２が供給されることにより、磁 性ワイヤＸ₁ 〜Ｘ_n ，Ｙ₁ 〜Ｙ_n はそれぞれ順に一定時間Ｔ_c ずつバイアス電源 Ｖに接続される。しかしながら、第３の切換スイッチＳＷ３により例えば磁性ワ イヤＸ₁ が選択されてから、一定時間Ｔ_c の中間時点で第１、第２の切換スイッ チＳＷ１，ＳＷ２によりバイアス電流方向切換信号Ｓ１１の極性が変えられるこ とにより、磁性ワイヤＸ₁ には選択後Ｔ_c ／２時間は一方向のバイアス電流が、 後半のＴ_c ／２時間は逆方向のバイアス電流がそれぞれ供給される。

【００１９】 図２では磁性ワイヤＸ₂ に座標指示体１５が当てられている場合を示している 。この場合には、第３の切換スイッチＳＷ３の切換動作により増幅器２１の出力 に現れる信号波形は、磁性ワイヤＸ₂ に対応する信号のレベルが最も高く、これ に隣接する磁性ワイヤＸ₁ ，Ｘ₃ からも信号が得られるが、そのレベルは磁性ワ イヤＸ₂ に対応する信号レベルよりは低い。また、各磁性ワイヤから得られる電 圧信号には、その中間点にバイアス電流方向切換えに起因する波形の変化が生じ ている。

【００２０】 第４の切換スイッチＳＷ４による検波出力は、図２に示すＣ点波形となり、モ ード切換信号Ｓ１４で規定された入力積分とＶ_REF 積分とのモード切換えにより 、ミラー積分器２３の出力は入力積分からＶ_REF 積分への変換点、あるいはバイ アス電流方向切換時点でピークとなる略三角形の波形を示す。しかも、ピーク値 から元のレベルに戻るまでの時間、例えば磁性ワイヤＸ₁ について言えば時間Ｔ₁ は、電圧信号のレベルに対応する。従って、磁性ワイヤＸ₂ で得られる電圧信 号の時間Ｔ₂ ，Ｔ₂ ′は、磁性ワイヤＸ₁ ，Ｘ₃ で得られる電圧信号の時間Ｔ₁ ，Ｔ₁ ′，Ｔ₃ ，Ｔ₃ ′より十分長い。このことにより、制御部では各時間Ｔ₁ ，Ｔ₁ ′，Ｔ₂ ，Ｔ₂ ′，Ｔ₃ ，Ｔ₃ ′を比較し、その結果、磁性ワイヤＸ₂ に 座標指示体１５が当てられていることを識別する。

【００２１】 Ｙ方向の磁性ワイヤＹ₁ 〜Ｙ_n については、Ｘ方向の磁性ワイヤＸ₁ 〜Ｘ_n に 対するバイアス電流の供給が終了してＸ方向に関する電圧信号に対する処理が行 なわれた後に、バイアス電流供給及び信号処理が行われるので、Ｘ方向とＹ方向 の座標判定は時間差を生ずるが、第３の切換スイッチＳＷ３による各磁性ワイヤ の接続時間は非常に短かいので座標判定動作において問題は生じない。

【００２２】 図５を参照して図４の従来例と比較すると、図２に示す時刻ｔ0 の時、ある磁 性ワイヤの端子ｅ−ｆ間の電圧は、Ｖ_ef（ｔ0 ）＝Ｖ_M ＋Ｖ_e1＝Ｖ_abで表わされ 、時刻ｔ1 の時には、Ｖ_ef（ｔ1 ）＝−Ｖ_dc＝Ｖ_M −Ｖ_e2となる。よって、バイ アス電流の方向切換えによりある磁性ワイヤに発生する電圧Ｖは、 Ｖ＝Ｖ_ef（ｔ0 ）−Ｖ_ef（ｔ1 ）＝Ｖ_M ＋Ｖ_e1−（−Ｖ_M −Ｖ_e2） ＝２Ｖ_M ＋Ｖ_e1＋Ｖ_e2 となり、従来と同様の電圧信号が得られる。

【００２３】

【考案の効果】 以上説明してきたように、本考案によれば磁性ワイヤを折り返さずとも折り返 したのと同等の効果を得ることができる。したがって、本考案装置においては、 折り返した磁性ワイヤの高精度での配設及び折り返した磁性ワイヤ間の絶縁のた めの絶縁物は不要である。また、１本当たりの磁性ワイヤの長さは、従来の半分 程度で済み、直流抵抗による電力損失を少なくすることができる。その結果、磁 性ワイヤの端子間電圧の増加を抑制できるので、装置の電源が複雑化することが 無い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案装置の構成を示した図である。

【図２】図１の各部における信号波形を示した図であ
る。

【図３】従来装置の一例を磁性ワイヤ１本分について構
成を示した図である。

【図４】図３に示された装置により発生する電圧信号を
説明するための図である。

【図５】本考案装置により発生する電圧信号を示した波
形図である。

【符号の説明】

１０ 磁性ワイヤマトリクス １１Ｘ Ｘ方向の磁性ワイヤ １１Ｙ Ｙ方向の磁性ワイヤ １２ タンク回路 １５ 座標指示体

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 円周方向の磁化を持たせた複数本の磁性
   ワイヤを定間隔をおいてＸ方向及びＹ方向に交差配列
   し、これらの磁性ワイヤに交流で励磁した電磁石で磁界
   を与えた時に磁界を与えられた該磁性ワイヤに発生する
   電圧信号を検出して座標を判別する座標入力装置におい
   て、前記Ｘ方向及びＹ方向の磁性ワイヤに順に、互いに
   逆向きの電流を切換えて供給するバイアス手段と、該バ
   イアス手段により電流が供給されている前記磁性ワイヤ
   に前記電磁石によって磁界を与えられることにより発生
   する電圧信号を処理する処理回路とを備えたことを特徴
   とする磁性ワイヤを用いた座標入力装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の座標入力装置において、
   前記Ｘ方向及びＹ方向の磁性ワイヤの一端は共通接続と
   し、前記バイアス手段は、バイアス電源と、前記共通接
   続部をアース側か前記バイアス電源のいずれかに切換え
   接続する第１のスイッチ手段と、該第１のスイッチ手段
   と同期して動作し、共通端子とアースされたアース端子
   及び前記バイアス電源に接続された電源端子とを有して
   前記共通接続部が前記アース側に接続されている時には
   前記共通端子と前記電源端子とを接続し、前記共通接続
   部が前記バイアス電源側に接続されている時には前記共
   通端子と前記アース端子とを接続する第２のスイッチ手
   段と、該第２のスイッチ手段の前記共通端子に接続され
   たコモン端子を有し、該コモン端子を前記Ｘ方向及びＹ
   方向の磁性ワイヤの他端に順に切換接続する第３のスイ
   ッチ手段とを含むことを特徴とする磁性ワイヤを用いた
   座標入力装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の座標入力装置において、
   前記処理回路は、前記第３のスイッチ手段の前記コモン
   端子に接続されて該第３のスイッチ手段により前記バイ
   アス電源に接続されている磁性ワイヤに発生した電圧信
   号を増幅する増幅器と、該増幅器の出力を積分処理する
   手段とを含むことを特徴とする磁性ワイヤを用いた座標
   入力装置。