JPS61267120A - 位相反転検出方式座標読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、コンピュータ等のデジタル装置の入力装置で
ある座標読取装置に関するものである。

更に詳述すれば、入力点を指示するための座標指示器に
内蔵された励磁コイルと、読取平板であるタブレットに
内置された多数の平行導体からなるセンスラインとの間
の電磁結合を利用し、前記多数のセンスライン間に誘導
される信号間の位相関係によって、座標［を算出する電
磁誘導型位相反転検出方式座標読取装置に関するもので
ある。

〔発明の概要〕

位相反転検出方式の座標読取装置において、従来の技術
では、センスラインに誘導された誘導信号の位相反転を
検出する際、参照信号として、励磁信号と同一の信号源
からの信号を使用していたが、 本発明では、誘導信号に同期して、励磁信号と同一の参
照信号を発生させる参照信号発生手段を信号処理回路に
設けることによって、参照信号を励磁信号と同一の信号
源がら導く必要をなくし、励磁コイルを含む座標指示器
のワイヤレス化を可能にしたものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の座標読取装置については、米国特許　第
４，８６８，８５１　　Ｚｉｍｍａｒ米国特許　第４，
２０６，８１４　　Ｐｒ５ｌｉｈ　ａｔ　ａＬ。

などが開示されている。

以下、図面をもとに、従来の座標読取装置について説明
する。

第４図は、従来の座標読取装置のブロック内、第５図は
、従来の座標読取装置の動作を説明するために、各部の
動作波形を示したタイミング図である。また第６図は、
センスラインに誘導される信号と、励磁コイルの位置と
の関係を説明するために、励磁コイルとセンスラインと
の関係を示した説明図である。

第４図において、１は読取平板であるタブレットであり
、多数の平行導体であるＸセンスラインＸ（およびＹセ
ンスライン間ｊが敷設されている。各センスラインＸｉ
、Ｙｊ間は全て等しい距離（たとえば６．４ｍ）間隔で
設けられており、そ、の片端は、共通に接地され、他端
は、ＸセンスラインではＸ走査回路２に、Ｘセンスライ
ンではＸ走査回路８に接続されている。

Ｘ走査回路２およびＸ走査回路８は、アナログスイッチ
等で構成されるスイッチ手段であり、走査アドレス信号
αによって、前記センスラインの１本を選択し、信号処
理回路１１０の入力に接続する。

４は多段に接続された２進カウンタであり、発信器６か
らの信号をカウントする。このカウント値の上位は、前
記Ｘ走査回路２およびＸ走査回路８への走査アドレス信
号Ｃとなっている。第４図の構成では、走査アドレス信
号の上位の次のビットＦｉ％Ｘ走査回路とＹ走査回路と
を切り換えるために使われており、これによって、前記
Ｘセンスラインｘ４を順次選択する動作と、前記Ｙセン
スラインｘｊｃ順次選択する動作とは、交互に行われる
ととになる。以下の説明においては、Ｘ座標を求める処
理と、Ｙ座標を求める処理とは全く同じであるため、Ｘ
とＹを区別せずに説明することにする。

カウンタ４のカウント値のうち、前記走査アドレス信号
αの下位の次のビットは、励磁コイル７を励磁するため
、励磁回路６に、また、前記走査回路からの誘導信号−
を位相検波するため、参照信号ｆとして、前記信号処理
回路１１０に入力される。励磁コイル７は、この信号に
よって発生する励磁信号すによって励磁され、母界を発
生して、前記センスラインに電磁結合による誘導信号−
を発生させるようになっている。

更に、カウンタ４のカウント値の、前記励磁信号す、参
照信号ｆ”ｋ規定するピッ）１−含む下位のビットは、
励磁コイルが存在するセンスライン間の位ｔｔ−計測す
るために使用されるが、詳細につ゛いては後述する。

信号処理回路１１０は、前記走査回路に接続されており
、前記センスラインに誘導された誘導信号ｅを入力する
。この回路は、増幅器１１、位相検出器１２、ローパス
フィルタ１３、およびコンパレータ１４ヲ含み、詳細に
ついては後述するが、前記タブレット上に置かれた励磁
コイル７の位置を検出する時刻にロード信号ｔｔ−出力
するようになっている。

座標値レジスタ８は、前記カウンタ４のカウント信号ｊ
ｋ、前記ロード信号（が入力されることによってロード
し、前記カウント信号ｔ−座標値として保持する。

次に、上記のように構成した座標読取装置の動作につい
て、第６図のタイミング図によって説明する。

第６図のように、前記走査回路には走査アドレス信号Ｇ
が一定周期で与えられるとともに、前記励磁コイル７に
は、前記走査アドレス信号ａの１／２の周期の励磁信号
すが与えられ、これによって前記信号処理回路１１０に
は、各センスラインに誘導された誘導信号蓼が順次入力
される。励磁信号すと誘導信号−を比較すると、区間Ａ
−Ｂでは同位相に、区間Ｂ−０では逆位相になっている
が、°これは、第６図に示すように、励磁コイル７に流
れる電流工によって発生する磁界五のセンスラインに対
する回転方向が、励磁コイルの中心０の左と右とでは逆
転し、したがって誘導される電流０方向も逆方向になる
ためである。第６図では励磁コイルの中心０が、ある１
本のセンスラインｓ’に上にあるが、このセンスライン
日に上には誘導信号は発生しない。

前記誘導信号ｅは、前記信号処理回路１１０の中で、ま
ず増幅器１１によって必要な大きさまで増幅された後、
位相検出器１２に入力される。

位相検出器１２は、２つの入力を持ち、２つの入力が同
極性であれば正極性の信号を、また、２つの入力が逆極
性であれば負極性の信号を出力するような特性を持つ回
路であり、これは、前記米国特許　第一４，８６８，８
５１では、アナログ乗算器により、また、前記米国特許
　第４，２０６，３１４では、サンプルホールド回路で
実現している。第５図のタイミング図は、アナログ乗算
器を使用した場合のものであり、前記誘導信号ｅは、励
磁信号すと同位相の参照信号ｆと乗算されて、位相検出
信号１となる。

位相検出信号ｇは、前記位相検出器１２の出力に接続ｉ
れたローパスフィルタ１３に入力され、その包絡線とな
る包連信号んに変換される。

本方式の座標読取装置は、前記のように、センスライン
に誘導される誘導信号が、助出コイルの両側では位相が
反転することを利用した座標検出原理を採用している。

この原理によれは、センスラインヲ顆次選択しながら、
誘導信号の位相を観測し、位相の逆転が起こったセンス
ラインを検出すれば、そのセンスラインの１本前に選択
したセンスラインとの間に励磁コイルが置かれているこ
とを知ることができるのである。

そして更にこの原理は、前記のように、励磁コイルに近
接するセンスライン金検出するだけでなく、センスライ
ン間の詳細な位置を求めるためにも利用される。第５図
に示すように、前記位相検出信号の、位相の反転が起こ
るセンスライン付近の信号Ｔ’ｍｑｐｒは、励磁コイル
の位置によって撮幅が変化するため、前記包絡信号んの
極性が反絡信号五の極性が反転する時刻が、励磁コイル
の位置を表しているのである。

コンパレータ１４は、包絡信号んを入力し、この信号が
Ｏｔ横切る時刻に極性を反転させるロード信号ｉを発生
する。

以上の原理により、助出コイルの置がれた位置の座標値
は、第５図に示したカウント開始黒人（この点は、走査
の開始点でもあり、座標原点である〕からロード信号（
の出力されるＢ点までの時間を計測することによって求
められる。そして、この時間計測のために、前記カウン
タ４のカウント値が使用されるが、前記のように、この
カウント値の上位は、センスラインをカウントするため
に使用される。第５図に示した例では、カウント信号ｊ
は、走査アドレスαの１７４周期であるため、センスラ
イン間ｔ−４分割することができる。

このことは、九とえば前記のようにセンスラインｉ６．
４ｗ間隔で敷設した場合には、１．６一単位で座標値を
求められることを意味する。更に詳細な位置を求める場
合には、より周期の短いカウント信号を用いればよいこ
とは明らかであろう。

〔発明が解決しようとする問題点３ 以上のように、この方式の座標読取装置では、励磁コイ
ルに与える励磁信号と、センスラインに誘導された誘導
信号との位相を比較する必要があり、このために、従来
の座標読取装置では、前記励磁信号に同期した信号を、
励磁信号と同一の発生源から得て位相検波器に別えてい
た。

したがって、従来技術では、励磁コイルは、励磁信号を
得るために、座標読取装置の本体に接続されていなけれ
ばならなかった。

一方、座標読取装置を円滑なマン、マシン、インタフェ
ース装置とするためには、励磁コイルを含む座標指示器
のワイヤレス化が望まれる。

特公昭５７−８１１８８には、電圧比較方式による座標
読取装置について、座標指示器のワイヤレス化が可能で
あることが記載されている。しかし、位相反転検出方式
の座標読取装置では、前記理由により、座標指示器のワ
イヤレス化は従来不可能であった。

Ｃ問題点を解決するための手段】 そこで、上記問題を解決するために、本発明では、走査
を開始してから、最初に検出される誘導信号に同期して
、励磁信号と同一の周期の参照信号を発生させる参照信
号発生手段を信号処理回路に設けた。

（作用〕 上記のような信号処理回路を採用することにより、誘導
信号の位相逆転を検出するために必要な参照信号を、励
磁信号を規定する信号発生源から導く必要はなくなり、
励磁信号を規定する信号発生源を励磁コイルを含む座標
指示器内に設けることが、できるため、座標指示器のワ
イヤレス化が可能となるのである。

（実施例〕 μ下、本発明による座標読取装置の一実施例について、
図面をもとに説明する。

第１因は、本発明による座標読取装置のプラック図、第
２図は、本発明による座標読取装置の信号処理回路のブ
ロック図、第８図は、本発明による座標読取装置の動作
を説明するために、各部の動作波形を示したタイミング
図である。

第１図において、信号処理回路１０は、本発明において
改良されたものであり詳細は後述する。また励磁信号発
振器９が新規追加され、従来のようにカウンタ４より励
磁信号を導かなくてもよいよ　゛うになっている。上記
の他のブロックは、従来の座標読取装置と同様である。

第２図は、前記信号処理回路１０を、より詳細に記述し
たブロック図である。図において、増幅器１１、位相検
出器１２、ローパスフィルタ１３、コンパレータ１４は
従来と同様である。

第２図において、誘導信号検出器１５は、コンパレータ
等で構成され、一定振幅以上の誘導信号が入力したとき
に、受信波検出信号ｋｔ−出力する。

フリップ、フロップ１６は、前記受信波検出信号によっ
て、ゲート信号Ｑを出力し、ゲート１ｓｔ−開く参照信
号発振器１７は、前記励磁信号すの２のｎ乗倍の周波数
のカウント信号ｔｙ２発振する発振器である。

参照信号カウンタ１９は、前記カウント信号ｔの周波数
に依存する外股の２進ダウンカウンタであり、前記カウ
ント信号ｔを分周して、参照信号Ｓを出力する。このと
き、ダウンカウントするため、最初のカウント信号が入
力されると、カウント値は全て１となり、以後カウント
に伴い、カウント値は減少する。

次に、上記のように構成した座標読取装置の動作につい
て、第８図のタイミング図によって説明する。

第８図のように、励磁信号すによって励磁された励磁コ
イルによって、センスラインに誘導された誘導信号６が
、前記信号処理回路１０に頴次入力される。

誘導信号６は、増幅器１１によって必要な大きさまで増
幅された後、位相検出器１２と誘導信号検出器１５に入
力される。

誘導信号検出器１５に入力された誘導信号は、振幅比較
値Ｖデと比較され、７７以上の大きさの信号であるとき
、受信波検出信号にとして検出される。

゛受信波検出信号は、第８図のように、オン／オフをく
り返す波形であるが、クリップ、７０ツブ１６によって
、その先頭の変化が検出されて、ゲート信号ｑＫ変換さ
れる。このゲート信号ｑの変化点は、前記励磁信号によ
る励磁コイルの１回の励磁によって誘導される誘導信号
の波の先頭に相等する。更にこのゲート信号ｑの変化点
は、前記誘導信号−の位相の逆転が起こる以前である必
要がらるため、前記振幅比較値Ｖ、は、位相の逆転が起
こる以前の小さい振幅の誘導信号を検出できるような値
に選んでおく、ただし、必ずしも、誘導信号の全てを検
出する必要はないために、ノイズ等の影響を考慮して、
おる程度の大きさであってもよい。

一方、参照信号発振器からは、前記のようＫ。

前記励磁信号の２のｎ乗倍の信号が出力されており、こ
の信号は、前記ゲート信号ｑによって開かれた前記ゲー
ト１８を通って、カウント信号ｔとして、前記カウンタ
１９に入力される。

カウント信号ｔは、カウンタ１９によってｎ分周され、
参照信°号日となって、前記位相検出器【２の入力に入
力される。このとき、カウンタ１９は、前記のようにダ
ウンカウンタで構成されているため、前記参照信号Ｓは
、前記ゲート１８が開かれた直１　　　後の最初のカウ
ント信号ｔの入力によってオンとなるような信号となる
。

なお、ゲート信号ｑとカウント信号ｔとは、同期してい
ない信号であるから、ゲート１８が開いてから参照信号
日が出力されるまでの間に、カウント信号１周期の遅れ
を生じることがある。そのため前記カウント信号ｔの周
期は、この遅れを許容できる値になるように、小さく選
んでおく。

以上のよ・うにして発生した参照信号Ｓは、第８図と第
５図の比較で明らかなように、誘導信号に対して、同様
な位相関係を持った信号であることがわかる。したがっ
て、この参照信号日によって前記誘導信号−は、前記位
相検出器１２ヲ介して位相検出信号ｌに変換されるので
ある。

座標値を求める方法は、従来の座標読取装置と同様であ
るため、これ以後の説明は省略するが、上記の説明によ
って従来と同様に座標読取装置を構成できることは明ら
かである。

（発明の効果］ 本発明では、以上説明したように、センスラインに誘導
された誘導信号から、励磁信号に同期し、励磁信号と同
一周波数の参照信号を発生させる参照信号発生手段上信
号処理回路に設けたために、参照信号を、励磁信号を規
定する信号発生源−６＝ら導く必饗がなくなったため、
励磁コイルを含む座標指示器をワイヤレス化することが
可能となり、操作性を向上させた座標読取装置を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明による座標読取装置のブ
ロック図、第３図は、本発明による座標読取装置のタイ
ミング図である。 第４０図は、従来の座標読取装置のブロック図、第５図
は、従来の座標読取装置のタイミング図である。 第６図は、センスラインに誘導される信号と、励磁コイ
ルの位置との関係全説明する説明図である。 １１．タブレット χ（１，Ｘセンスライン Ｙｊ、、Ｙセンスライン ２、。Ｘ走査回路 ８０．Ｙ走査回路 ４゜カウンタ ５０１発振器 ６゜、励磁回路 ７０．励磁コイ２ ８０．座゛標値レジスタ ９０．励磁信号発振器 工００．信号処理回路 １１６．増幅器 【２００位相検出器 １３０．ローパスフィルタ １４０．コンパレータ １５６．誘導信号検出器 １６４、フリップ、７０ツブ １７１．参照信号発振器 １８１．ゲート １９６．参照信号カウンタ α１．走査アドレス信号 す０．励磁信号 −０，誘導信号 に０．受信波検出信号 ｑ、。ゲート信号 ｔ、。カウント信号 Ｓｏ、参照信号 惧０．カウント完了信号 １０゜位相検出信号 ん、。包絡信号 （０，ロード信号 ｊｏ、カウント信号 以上 本発明によろ雇標訛朋最夏のプロ・ノブ図第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ａ　磁界を発生する励磁コイルを有する座標指示器と、 ｂ　前記励磁コイルと電磁結合するよう平行に敷設され
   た多数のセンスラインを有するタブレットと、 ｃ　前記センスラインを順次選択する走査回路と、ｄ　
   前記センスラインに誘導された誘導信号の位相の反転を
   検出する検出手段と、 ｅ　走査を開始してから、前記位相反転が検出される時
   刻までの時間を計測するカウンタとを有する座標読取装
   置において、 ｆ　前記誘導信号の、位相の反転を検出する検出手段は
   、 前記誘導信号の、位相の逆転を起こす前の信号を検出す
   ると共に、前記信号に、一定の位相関係を持つゲート信
   号を発生するゲート信号発生手段を設け、 前記ゲート信号を発生手段からのゲート信号を入力する
   ことにより、前記誘導信号に、一定の位相関係を持つて
   同期する同一周波数の参照信号を発生する手段、 とを有することを特徴とする位相反転検出方式座標読取
   装置。