JPH0836457A

JPH0836457A - 座標入力装置

Info

Publication number: JPH0836457A
Application number: JP17052594A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Imai; 康章今井
Original assignee: Canon Electronics Inc
Current assignee: Canon Electronics Inc
Priority date: 1994-07-22
Filing date: 1994-07-22
Publication date: 1996-02-06

Abstract

(57)【要約】【目的】電磁ノイズを発生せず、また外部や自機の内
部回路の電磁ノイズに影響されず、検出精度が高く、低
消費電流で安価な座標入力装置を提供する。【構成】座標入力のためのペン１をガイドするための
ペン案内部２をＹ軸方向に移動可能に支持するガイド板
３と、このガイド板３をＸ軸方向に移動可能に支持する
支持移動機構４を設け、モータ６、テンショナー７によ
り巻き出し巻き戻し自在に支持された着磁ベルト５をＸ
座標軸およびＹ座標軸に平行にプーリー９、１０により
支持する。磁気抵抗素子ａおよびｂを着磁ベルト５のＸ
座標軸およびＹ座標軸に平行なそれぞれの部分の近傍に
配置し、着磁ベルト５の移動量を検出する。そして、ペ
ン案内部２の原点位置を設定した後、ペン１の移動の方
向および移動量の差分に基づき、ペン１の座標を検出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は座標入力装置、特に２次
元座標値を検出しコンピュータ等に入力する座標入力装
置に関するものである。

【０００２】本発明は、例えばペンコンピュータの入力
装置として使われる座標検出入力装置に関し、特にその
低消費電力化と、放射ノイズの低減、検出精度の向上に
関するものである。

【０００３】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータやＬＣＤ
（液晶表示装置）の低消費電力化や小型薄型化に伴い、
キーボードの無いペン入力コンピュータが登場した。こ
の種の機器は、その使い勝手や携帯性を武器にコンピュ
ータ市場に新しい分野を切り開きつつあり、将来は、手
帳やノートに代わるペーパーレス化時代の道具として期
待されている。

【０００４】この種の装置では、ペン入力を検出する装
置を有する。従来より、座標入力技術としては、電磁結
合方式や静電容積方式、抵抗膜方式、超音波方式が知ら
れている。

【０００５】図１５、図１６は、従来例の一例として電
磁結合方式の座標入力装置の構造を示している。図１５
は電磁結合方式の座標入力装置を持つペンコンピュータ
の概略構成を示している。

【０００６】図１５のように、装置は入力／表示部であ
るタブレット／ＬＣＤ部１００と、演算処理／インター
フェイス部であるプリント回路基板部２００から構成さ
れる。プリント回路基板部２００は、下ケース３００に
補強されている。タブレット／ＬＣＤ部１００は、入力
部がＬＣＤの表示面に重ね合わされて構成されているの
で、キーボードの無い携帯性に優れたコンピュータが構
成できる。

【０００７】プリント回路基板部２００には、ＡＣアダ
プタ４００の入力コネクタや電池２１０、インバータ２
１１、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１２等の電源部、さら
に、演算処理する論理回路部２２０、ＩＣカード２３０
を装着可能なメモリ部、インターフェイスコネクタ２４
０等から構成される。タブレット／ＬＣＤ部１００とプ
リント回路基板部２００はインターフェイスケーブル５
００により接続されている。

【０００８】図１６は、タブレット／ＬＣＤ部１００の
タブレットを電磁結合方式にて構成する場合の検出原理
を説明する。タブレット表面にはループアンテナ群１０
１が多数個配置されており、このループアンテナ群１０
１はＸ座標検出用の３個のループコイルＸ１、Ｘ２、Ｘ
３、Ｙ座標検出用の３個のループコイルＹ１、Ｙ２、Ｙ
３とで構成される。

【０００９】一方、電子ペンの先端には、送受信コイル
１０２が埋めこまれており、コイルとコンデンサから成
る共振回路を構成する。電子ペンはこの共振回路を持つ
だけで、電池を内蔵していない。

【００１０】このような構成において、電子ペンの送受
信コイル１０２の共振周波数に合う信号が、高周波の信
号源１０３、１０４よりループアンテナ群１０１に入力
すると、電子ペンの共振周波数に合う電磁波がループア
ンテナから放出される。

【００１１】電子ペンの送受信コイル１０２は共振し電
磁エネルギを蓄積する。次の瞬間にタブレット上のルー
プアンテナ群は受信回路１０５、１０６に接続され、受
信状態に切り替わり、送受信コイル１０２から放出され
る電磁波を検出する。上記の送信および受信時に時分割
でコイルＸ１〜Ｘ３、Ｙ１〜Ｙ３を用い、これら各ルー
プコイルの検出信号の強度分布から、ペン先の位置を求
めることができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
電磁結合方式のペン入力タブレットは、多数個のループ
アンテナで構成された無線局である。したがって、外部
に電磁ノイズを輻射する問題を回避するのが困難であ
り、また、図１５に破線の矢印で示すように、自身のＤ
Ｃ−ＤＣコンバータ２１２や論理回路部２２０から発生
する近傍磁界により検出精度に影響を受ける問題があ
る。さらに、筺体シールドが、ループアンテナ１０１と
電子ペン内部の送受信コイル１０２の間で授受される電
磁波を撹乱する問題がある。

【００１３】また、上記の電磁結合方式は、高周波回路
を使うため、消費電流も多く、また、制御回路も含める
と、価格も比較的高くなる問題がある。

【００１４】その他の座標入力方式としては、抵抗膜方
式や静電容量方式があるが、静電容量方式は、電磁結合
方式同様に高周波回路を使うため、消費電流も多く、コ
スト的な問題がある。

【００１５】抵抗膜方式は、消費電流は少なく価格は安
いが、検出精度が電磁結合方式や静電容量方式と比較し
て一桁落ちる問題がある。さらに、静電容量方式と抵抗
膜方式は筆圧の検出ができないという問題がある。

【００１６】本発明の課題は、以上の問題を解決し、電
磁ノイズを発生せず、また外部や自機の内部回路の電磁
ノイズに影響されず、検出精度が高く、筆圧の検出が可
能であり、低消費電流で安価に実施できる座標入力装置
を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明においては、２次元座標値を検出しコンピ
ュータ等に入力する座標入力装置において、座標を指示
するためのペンと、前記ペンを着脱可能なペン案内部
と、前記ペン案内部をＸ軸およびＹ軸方向に移動自在に
支持する支持機構と、前記ペン案内部の移動に応じて、
互いに相対的に移動する着磁部材および磁電変換素子
と、前記磁電変換素子から得られる電気信号に応じて前
記ペンの座標を求める処理回路から成る構成を採用し
た。

【００１８】

【作用】以上の構成によれば、ペン案内部の移動に応じ
た着磁部材および磁電変換素子の相対的な移動により、
座標情報を生成することができる。

【００１９】

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づき、本発明を
詳細に説明する。本発明の座標入力装置は、磁気抵抗素
子等の磁電変換素子を用いて座標入力を行なう。以下で
は、座標入力装置をペンコンピュータに適用した実施例
を説明する。

【００２０】＜第１実施例＞図１は本発明の座標入力装
置を採用したペンコンピュータの第１の実施例を示して
いる。本実施例では、ペン１のペン先をペン案内部２の
丸穴部に差し込みＸＹ平面内を自在に移動して座標を入
力する。

【００２１】ペン案内部２にはペン１の装着を確認する
スイッチと筆圧検出器が設置されている。ペン案内部２
はガイド板３に保持され、Ｘ方向に自在に移動可能であ
る。ガイド板３は両端において筐体内の支持移動機構４
と摺動自在に係合しており、Ｘ方向に自在に移動可能と
なっている。

【００２２】ペン案内部２には、特定のパターンが着磁
された着磁ベルト５の一端が固定され、他端はモータ６
の出力軸に直結されたラッチ機構付きのテンショナー７
に固定されている。着磁ベルト５はテンショナー７によ
り一定の張力がかけられ、基台８に固定されたプーリー
９とガイド板３に固定されたプーリー１０により、Ｘ軸
およびＹ軸と平行になるように案内されている。ペン案
内部２は、ペン１を装着した後、ペン１の移動に伴いＸ
Ｙ平面を移動するが、ペン１を着脱した後も、テンショ
ナー７に設けられたラッチ機構により、一定の張力を保
ったまま、最後に移動した座標に留まるようになってい
る。

【００２３】２本の支持移動機構４には原点検出用のス
トッパーＡが設置され、ガイド板３のＸ方向の移動を制
限する。ガイド板３にも原点検出用のストッパーＢが設
置され、ペン案内部２のＹ方向の移動を制限する。

【００２４】着磁ベルト５に沿って、図において、Ｘ軸
に平行に張られた部分には磁気抵抗素子ａが基台８に固
定され、Ｙ軸と平行に張られた部分には磁気抵抗素子ｂ
がガイド板３に固定されている。

【００２５】これらの磁気抵抗素子ａ、ｂは、夫々、着
磁ベルト５移動時の着磁パターンの変化から着磁ベルト
５の移動距離を測定する。磁気抵抗素子ａは、着磁ベル
ト５の全体の繰り出し量、つまりＸ座標値とＹ座標値の
和に相当する値を測定し、また、磁気抵抗素子ｂは、磁
気抵抗素子ｂからペン案内部２の位置までの繰り出し
量、つまり、Ｙ座標値に相当する値を測定し、これらの
引き算によりＸ座標値およびＹ座標値を求めることがで
きる。

【００２６】また、図１においてスイッチ１１はファン
クションキーであり、線の種類などの入力仕様や原点リ
セット等の特殊操作を行なうためのものである。ＰＣＢ
１２は座標検出入力回路を構成する。

【００２７】以上の構成ユニットが基台８の内部に配置
され座標入力装置を構成する。座標入力装置の下部には
コンピュータ１３が配置される。

【００２８】座標入力装置のペン案内部２の移動可能範
囲は、図示のように開口部Ｏとなっており、この開口部
Ｏは、コンピュータ上面の表示部Ｄに対応した位置およ
び大きさを有している。また、検出されるペン案内部２
の座標系と表示部Ｄの座標系は、通常、座標検出処理に
おいて１対１に対応づけられる。

【００２９】ペン１は本実施例ではなんら回路部材を有
しておらず、単なる座標指示部材であり、先端部がペン
案内部２と係合でき、取り扱いの容易なペン形状に構成
されていればよい。

【００３０】このような構成により、ペン入力コンピュ
ータが構成される、表示部Ｄに表示されたメニューをペ
ン１で操作したり、ペン１から入力された軌跡を表示部
Ｄに表示したりする、いわゆる手書き入力が可能とな
る。

【００３１】図２にガイド板３へのペン案内部材２の保
持方法の一例を示す。ガイド板２には図示するように両
面にＶまたはＵ溝が彫ってあり、案内部２ｂは、弾性を
持つ緩衝部材２ｅを介して保持される。図においては鋼
球である軸受部材２ｆが、前記ＶまたはＵ溝と嵌合する
ことにより、溝方向に移動自在に保持される。このよう
な構造により、ペン案内部材２を滑らかに移動させるこ
とができる。

【００３２】ペン保持部２ａは板バネ２ｃを介して案内
部２ｂに保持される。ペンが丸穴２ｄに装着されるとペ
ン保持部２ａは図中矢印方向に回転し、案内部２ｂに固
定されたスイッチ／筆圧検出器１４のプローブ１４ａを
押すことにより、ペンのペン案内部への装着検出と筆圧
の検出が行われる。

【００３３】なお、図１に示す支持移動機構４は略平行
に設置された摺動軸であり、前記摺動軸に嵌合する丸穴
とＵ溝を持つ含油メタルにより、ガイド板３はＸ方向に
移動自在に支持される。

【００３４】検出器１４は、プローブ１４ａを介してペ
ン１による操作の有無を検出するとともに、およびプロ
ーブ１４ａの押圧量を筆圧情報として検出するためのも
ので、プローブ１４ａは付勢手段により初期位置に復帰
するよう構成され、この付勢力および板バネ２ｃの付勢
力が既知であれば、プローブ１４ａの押圧量を筆圧量に
変換することができる。

【００３５】図３に検出器１４の構成例を示す。プロー
ブ１４ａがペン保持部２ａによって押されると、極板１
４ｅが極板１４ｆと接触するので、これによりペン１の
装着を検出することができる。プローブ１４ａが更に押
されると、誘電体を含む伸縮部材１４ｂが押され極板１
４ｆと極板ｌ４ｇの距離が変化する。パルス回路１４ｃ
より電流を電極１４ｆと１４ｅ、および誘電体を含む伸
縮部材１４ｂで構成されるコンデンサに供給すると、そ
の容量の変化により伸縮部材１４ｂの厚さの変化が検出
できる。この伸縮部材１４ｂの厚さの変化を筆圧検出信
号として検出することができる。

【００３６】次に、座標検出のための磁電変換素子であ
る磁気抵抗素子ａ、ｂの特性、および作用につき説明す
る。図４は磁気抵抗素子の磁場の強さの変化に対する電
気抵抗値の依存性を示している。図示のように、磁場が
かかると、Ｎ極Ｓ極に関係なく電気抵抗値は減少し、外
部磁界のある強さで飽和する。

【００３７】つまり、磁気抵抗素子は、磁界のない時が
最も電気抵抗値が高く、磁界の変化に対応する抵抗値変
化の割合は３〜４％程度である。なお磁気抵抗素子材料
としては、代表的なものにパーマロイがある。

【００３８】図５に着磁ベルト５の着磁パターンと磁気
抵抗素子の構造を示す（以下では磁気抵抗素子ｂを例示
する）。

【００３９】着磁ベルト５は、図示のようにＮ極Ｓ極交
互に等ピッチで着磁されている。このピッチはたとえ
ば、０．０５ｍｍ以下に設定することが可能である。磁
気抵抗素子ｂは、図示のように、硝子基板上に蒸着され
た後、着磁ベルト５のＳ、Ｎ極の周期に合せて樹歯状に
フォトエッチングされたものである。着磁ベルト５の着
磁ピッチ幅を３６０°とすると、このような構成により
位相が９０°ずれたＡ相およびＢ相信号を、夫々差動信
号Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２として出力することができ
る。

【００４０】図６上段に、磁気抵抗素子が図５に示され
た着磁ベルトの着磁パターンを検出したときの、Ａ相Ｂ
相の差動信号出力を示す。中段矢印は、着磁ベルトに対
する磁気抵抗素子の移動方向を示しており、移動方向に
よって±９０度位相のずれた信号が出力されることがわ
かる。ここでは図の中央部において、ペンの移動方向が
反転されている。

【００４１】この移動方向は、図７に示したＤラッチ回
路１７にＡ相、およびＢ相信号を２値化して入力するこ
とにより検出できる。図６下段はこの２値化信号と、図
７に示すＤラッチ回路１７による移動方向の検出器出力
を示す。

【００４２】図８に座標検出回路のブロック図を示す。
磁気抵抗素子ａ、ｂから出力された信号は差動増幅器１
５に入力された後、２値化回路１６により２値化され
る。磁気抵抗素子ａ、ｂからは、９０度位相のずれた差
動信号が得られ、Ｄラッチ回路１７（図７のものと同
じ）により、移動方向信号が検出され、夫々、Ｙ座標Ｕ
／Ｄカウンタ１８とＸ座標Ｕ／Ｄカウンタ１９のＵ／Ｄ
端子に入力される。一方、Ａ相またはＢ相信号のいずれ
かは、前記カウンタのクロック端子に入力され、カウン
タ１８、１９は、磁気抵抗素子出力信号のカウント値
Ｘ’、Ｙ’を演算処理回路２０に出力する。

【００４３】上記構成において、ペン案内部２、つまり
ペン１のＸＹ座標は、演算処理回路２０により以下の演
算を行うことにより、求めることができる。

【００４４】Ｙ＝Ｙ’ Ｘ＝Ｘ’−Ｙ’ この計算は、磁気抵抗素子の取り付けオフセットを無視
しているが、下記の原点検出処理を行なうことにより、
座標検出を正確に較正できる。

【００４５】すなわち、演算処理回路２０は、モータド
ライバ２１を介してモータ６を駆動し、ペンおよびペン
案内部の原点検出を行う。

【００４６】座標原点検出指令が図８の演算処理回路２
０に入力されると、演算処理回路２０はモータ６を駆動
して着磁ベルト５をテンショナー７に巻き始める。ペン
案内部２はガイド板３に固定されたストッパーＢに衝突
し固定される。また、ガイド板支持部４ａは摺動軸４ｂ
上に設置されたストッパーＡに衝突し固定される。ペン
案内部２とガイド板支持部４ａが共に固定されると、モ
ータが駆動されているにもかかわらずＸ’、Ｙ’のカウ
ントは変化しない。演算処理回路２０は、この状態を検
出して、リセット信号を出力し、Ｙ座標Ｕ／Ｄカウンタ
１８とＸ座標Ｕ／Ｄカウンタ１９をリセットする。

【００４７】原点検出方法は、フォトインタラプタ等を
ＸＹ軸上に配置して、その出力信号により判断すること
も可能である。

【００４８】座標検出精度は、着磁ベルトが、テンショ
ナー機構により、常に一定の張力を保って張られている
ことから、着磁ピッチのオーダ（５０μｍ程度）まで高
めることができる。

【００４９】また、ラッチ機能を持つテンショナーを用
いていることにより、ペン１をペン案内部２から放して
も、ペン案内部２は原点に戻らず、最後に移動した座標
に停止しているため、操作性にも優れており、従来の座
標検出入力装置と比較して、安価で同等の操作性と検出
精度が実現可能である。

【００５０】また、磁気抵抗素子に流す電流は１ｍＡ以
下で充分であり、低消費電力が実現でき、装置を簡単安
価に構成することができる。さらに、高周波回路も必要
としないため、電磁ノイズを放射せず、また、内部回路
が発生するノイズなどによる影響を受けず、高精度な座
標入力が可能である。

【００５１】＜第２実施例＞図１０は、本発明の第２の
実施例として、上記同様、座標入力装置をペンコンピュ
ータに適用した構成を示す。以下では、上記実施例と同
様の部品には同一番号を用い、その詳細な説明は省略す
る。

【００５２】図１０において、第１の実施例と異なるの
は、ＸおよびＹ方向にそれぞれ着磁ベルトを設け、ガイ
ド板３と、ペン案内部２の動きをそれぞれとともに移動
する磁気抵抗素子により検出する点である。

【００５３】すなわち、Ｙ座標着磁ベルト２２はガイド
板３にその両端を固定され、Ｙ軸と平行に張られ、Ｙ座
標磁気抵抗素子２４はペン案内部２に固定され、Ｙ座標
着磁ベルト２２の着磁パターンを検出する。

【００５４】Ｘ座標着磁ベルト２３は基台８にその両端
を固定、Ｘ軸、即ち支持移動機構４と平行に張られ、Ｘ
座標磁気抵抗素子２５はガイド板３の一端に固定され、
Ｘ座標着磁ベルト２３の着磁パターンを検出する。

【００５５】第１の実施例である図１の構成図と比較す
ると、着磁ベルト５およびこの着磁ベルト５を巻き出
し、巻き戻し自在に保持するためのテンショナー７、モ
ータ６、プーリー９、１０、ストッパーＡ、Ｂが廃止さ
れ、機械的な構造はより簡単になる。

【００５６】また、本実施例では、可動部が磁気抵抗素
子であり、着磁ベルトと磁気抵抗素子がセットになり一
つの部品として扱えるため、構成が簡単になり組立性が
向上する。

【００５７】第１実施例の支持移動機構４は、ガイド板
３両端に平行に設置された摺動軸と、これら摺動軸に嵌
合する丸穴とＵ溝を持つ含油メタルにより構成されるが
（図２）、本実施例においては、ボールベアリングなど
の軸受部材４ｃを複数個配置し、さらに弾性緩衝部材
（図示せず）を介して、丸棒状の摺動軸４ａ，４ｂを挟
んでいる。ガイド板支持部４ｄは三角柱状の形状として
ある。

【００５８】以上の構成により、含油メタルと摺動軸の
加工精度やクリアランスを管理する必要がなくなり、部
品加工精度が緩和される。

【００５９】本実施例では、着磁ベルト２２、２３が固
定されるために、図１１に示すような着磁パターンを使
用することができる。図１１は、着磁ベルト２２、２３
の着磁パターンと磁気抵抗素子２４、２５のエッチング
パターン例を示している。この構成においては、ペン１
とペン案内部２は、前記実施例のように原点に戻らずと
もその座標を検出できる利点がある。

【００６０】図１１では、着磁ベルトには以下のような
３つのパターンを着磁しておく。

【００６１】１）等ピッチ、例えば０．１ｍｍ幅でＮＳ
着磁されたクロック生成パターン２６２）一定間隔、例えば１．０ｍｍ間隔で絶対座標情報、
例えば８ビットデータとして、着磁された絶対座標パタ
ーン２７３）前記絶対座標データに対し一定間隔離れた場所に着
磁された同期信号パターン２８図１１においては、絶対位置座標と同期パターンはクロ
ック生成パターンの約半分の幅で着磁され、同期パター
ンは絶対位置座標パターンから、２クロックずらしてあ
る。

【００６２】一方、磁気抵抗素子は、着磁パターンの位
置に対応して、クロック／移動方向検出素子２９、絶対
座標検出素子３０、同期パターン検出素子３１が、夫々
同一硝子基板の上にエッチングされている。各素子はグ
ラウンドをコモン端子にして、位相が、対応する着磁幅
を３６０°とすると１８０°異なる差動出力端子（＋、
−）を持ち、検出信号のＳＮ比を向上できるよう配慮さ
れている。また、クロック／移動方向検出素子２９は、
９０°位相のずれた信号を出力し、これはペン１および
ペン案内部２の移動方向を検出するために利用される。

【００６３】図１２に、図１１磁気抵抗素子から出力さ
れる信号を２値化した信号のタイミングチャートを示
す。クロック３２の立上がりエッジをクロックに、図の
右方向に値が増加する時間軸を取ると、最初の２クロッ
クで同期信号３４を出力し、次のクロックから８クロッ
ク分の絶対座標データ３３が出力される。

【００６４】絶対座標データ３３がクロック３２のＰ０
の位置に対応し、クロック／移動方向検出素子２９が正
方向に移動し、Ｐ１クロックを出力すると、その位置
は、絶対座標＋（Ｐ１−Ｐ０）であるから、クロック生
成パターン２６の着磁ピッチを０．１ｍｍとすると、Ｐ
０の座標データを、１１００１０００→１１００１００（２進法）→１００
（１０進法）→１０．０ｍｍと決めれば、Ｐ１の位置は、１０．０＋０．１×４＝１０．４ｍｍと求めることができる。

【００６５】上記の座標検出方法を実現する回路例を、
図１３のブロック図に示す。図においてはＹ座標の検出
回路のみを示しているが、Ｘ座標についても同様の回路
を用いるのはもちろんである。

【００６６】図１１の磁気抵抗素子から出力した４組の
差動信号は差動増幅器３５に入力された後、２値化回路
３６により２値化される。その後、図７の場合と同様
に、クロックの位相から移動方向信号が生成され、ま
た、クロック信号３２、絶対座標信号３３、同期信号３
４が生成される。同期信号３４は同期信号検出回路３８
に入力され、シフトレジスタ３９のリセット／トリガ信
号を生成する。リセット／トリガ信号は移動方向信号が
正方向を示す時のみ生成される。

【００６７】移動方向信号は演算処理回路４０に入力さ
れ、８ビットシフトレジスタ３９から入力される絶対座
標信号にクロック信号をカウントした値を加算するか、
または減算するか判断するために使用される。

【００６８】クロック信号３２はシフトレジスタ３９に
入力しラッチタイミング信号に使用されるとともに、演
算処理回路４０に内蔵されるアップダウンカウンタに入
力され計測される。

【００６９】この演算処理回路４０のアップダウンカウ
ンタはシフトレジスタ３９のものと同じリセット／トリ
ガ信号でリセットされる。絶対座標データ３３はシフト
レジスタ３９のデータ端子に入力され、リセット／トリ
ガ信号から判断される適切なタイミングで、８ビットデ
ータに変換され演算処理回路４０に入力される。

【００７０】リセット／トリガ信号は、シフトレジスタ
３９に入力され、シフトレジスタ３９のラッチ／シフト
動作を開始させる。また、演算処理回路４０にも入力さ
れており、これに基づき演算処理回路は４０がシフトレ
ジスタ３９からデータを取り込む適切なタイミングを決
定する。

【００７１】演算処理回路４０は、本実施例では、入力
した８ビットデータの上位７ビットを０．１ｍｍ単位の
座標データとして認識する。また、内蔵されるカウンタ
出力値から定数を加算または減算した値を、即ち、図１
２におけるＰ１ポイントのＰ０ポイントからの差を、磁
気抵抗素子の進行方向、即ち、加算減算信号に従い演算
し、Ｙ座標を出力する。即ち、Ｙ＝Ｙ’±（内蔵カウン
タの値）とする。

【００７２】第２の実施例においては、ペンおよびペン
案内部が一定間隔毎、例えば１．０ｍｍ間隔毎に絶対位
置座標を検出し、その間の座標は例えば０．１ｍｍ間隔
のクロックをカウントし、移動方向によって絶対位置座
標に加算または減算して、高精度の位置検出を行おうと
するものである。

【００７３】絶対位置情報の読み込みは、本発明である
座標検出入力装置の原点検出が必要であるときのみ、例
えば、電源が入ったときやシステムがリセットされたと
き、または、使用者が必要と感じたときのみ行えばよ
い。それ以外は、クロック信号と移動方向信号を用い
て、演算処理回路４０に内蔵されたカウンタにより、移
動により生じた差分のみを演算することにより、ペンの
位置を高精度に検出することが可能である。

【００７４】図１１と図１２を見ると、絶対座標パター
ン２７と同期パターン２８には無着磁部があり、磁気抵
抗素子が無着磁部にある場合には図１３の２値化回路出
力は不定になるように思われる。しかし、２値化回路３
６に、図１４に示すようなヒステリシス特性を持たせる
ことにより、０または１のどちらかに制定すれば、検出
不能となることがない。

【００７５】また、図１１〜図１３の構成においては、
ペンおよびペン案内部が一方向、例えば正方向に移動し
たときのみ絶対位置座標を検出可能である。しかし、同
期信号パターンを絶対座標データの前後に配置させて、
絶対座標の読み込みを両方向に移動しても可能にするこ
とができ、この場合、図１７のような構成を用いること
ができる。

【００７６】図１７は、着磁ベルト２２、磁気抵抗素子
２４と、クロック信号３２、移動方向信号４１、絶対座
標信号３３、同期信号３４のタイミングチャートを示し
ている。図中矢印は磁気抵抗素子２４の移動方向を示
す。

【００７７】着磁ベルト２２は図１１と比較して、同期
パターン４２のみ異なっている。すなわち、同期パター
ンは４ビットとし、右から読んだ時と、左から読んだ時
とで非対称なパターン（図においては００１０）として
ある。

【００７８】そして、移動方向信号４１が１即ち正方向
の時はクロックの立ち上がりでラッチするが、０即ち負
方向の場合には立ち下がりでラッチするように制御す
る。また、演算処理装置４０は、移動方向が負ならば入
力した８ビットデータの上位ビットを下位ビットと順次
入れ替え、これを座標データとして扱う。

【００７９】このような構成により、ペン１（ペン案内
部２）が両方向に移動しても絶対座標の読み込みが行な
える。

【００８０】

【発明の効果】以上から明らかなように、本発明によれ
ば、ペン案内部の移動に応じた着磁部材および磁電変換
素子の相対的な移動により、座標情報を生成するように
しているので、電磁ノイズを発生せず、また外部や自機
の内部回路の電磁ノイズに影響されず、検出精度が高
く、低消費電流で安価な座標入力装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による座標入力装置の第１の実施例の構
成を示す斜視図である。

【図２】図１の座標入力装置のペン案内部とガイド板の
保持構造を示した平面図である。

【図３】図２のスイッチ／筆圧検出器の構成および動作
を示した説明図である。

【図４】本発明に用いる磁気抵抗素子の動作原理を説明
するグラフ図である。

【図５】図１の装置の座標検出方法を説明するため着磁
ベルトの着磁パターンおよび磁気抵抗素子の構成を示し
た説明図である。

【図６】図５の座標検出方法を説明するタイミングチャ
ート図である。

【図７】ペンの進行方向を検出する回路のブロック図で
ある。

【図８】図１の装置の座標検出回路のブロック図であ
る。

【図９】図１の装置の原点検出方法を示した説明図であ
る。

【図１０】本発明の座標入力装置の第２実施例の構成を
示した斜視図である。

【図１１】図１０の装置の座標検出方法を説明するため
着磁ベルトの着磁パターンおよび磁気抵抗素子の構成を
示した説明図である。

【図１２】図１１の座標検出方法を説明するタイミング
チャート図である。

【図１３】図１０の装置の座標検出回路のブロック図で
ある。

【図１４】図１３の回路とともに使用される２値化回路
の特性を説明するグラフ図である。

【図１５】従来の座標検出入力回路を説明する斜視図で
ある。

【図１６】従来の座標検出方法の一つである電磁結合方
式の検出原理を説明する斜視図である。

【図１７】図１０の装置の座標検出方法を説明するため
着磁ベルトの着磁パターンおよび磁気抵抗素子の変形例
を示した説明図である。

【符号の説明】

１ペン２ペン案内部３ガイド板４支持移動機構５着磁ベルト６モータ７テンショナー８基台９プーリー１４ａプローブ１７Ｄラッチ回路１８アップダウンカウンタ１９アップダウンカウンタ２０演算処理回路２２Ｙ座標着磁ベルト２３Ｘ座標着磁ベルト２４磁気抵抗素子２５磁気抵抗素子２９クロック／移動方向検出素子３０絶対座標検出素子３１同期パターン検出素子３２クロック信号３３絶対座標信号３４同期信号３５差動増幅器３６２値化回路３８同期信号検出回路３９シフトレジスタ４０演算処理回路ＡストッパーＢストッパーＤ表示部ａ磁気抵抗素子ｂ磁気抵抗素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２次元座標値を検出しコンピュータ等に
入力する座標入力装置において、座標を指示するためのペンと、前記ペンを着脱可能なペン案内部と、前記ペン案内部をＸ軸およびＹ軸方向に移動自在に支持
する支持機構と、前記ペン案内部の移動に応じて、互いに相対的に移動す
る着磁部材および磁電変換素子と、前記磁電変換素子から得られる電気信号に応じて前記ペ
ンの座標を求める処理回路から成ることを特徴とする座
標入力装置。
【請求項２】前記着磁部材は、巻き出し巻き戻し自在
に支持され、着磁されたワイヤー又はベルトであって、
その一部が検出すべき座標のＸ座標軸およびＹ座標軸に
平行に支持されることを特徴とする請求項１に記載の座
標入力装置。
【請求項３】前記支持機構は前記ペン案内部をＸ軸方
向に移動可能に支持する第１の支持部および前記ペン案
内部をＹ軸方向に移動可能に支持する第２の支持部を有
し、第１および第２の支持部に沿って前記着磁手段が配
置され、前記ペン案内部の移動に応じて第１および第２
の支持部に関連して設けられた磁電変換素子が移動され
ることを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
【請求項４】ペン案内部へのペン装着を検出するスイ
ッチ回路と、前記ペンの筆圧を検出する検出回路から成
る検出手段を有することを特徴とする請求項１に記載の
座標入力装置。
【請求項５】前記処理装置は、前記ペン案内部の原点
位置を設定した後、以後ペンの移動の方向および移動量
の差分を求め、この差分から現在位置を算出することを
特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
【請求項６】前記着磁手段の着磁パターンに関して、
９０度位相のずれた２相の差動信号を出力すべく前記磁
電変換素子を構成し、前記２相の差動信号の位相差を介
してペンの移動方向を検出することを特徴とする請求項
５に記載の座標入力装置。
【請求項７】前記着磁手段に、検出を行なうべきＸＹ
座標系における絶対座標値情報を着磁パターンとして設
けたことを特徴とする請求項３に記載の座標入力装置。