JPS63273123A - 座標入力装置 - 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、座標入力装置における位置指示器、特にコー
ドレスの位置指示器の状態を識別する方式に関するもの
である。

（従来の技術） 本件出願人は、特願昭５９−３２２４４号の「位置検出
装置」　（特開昭６０−１７６１３３号公報参照）、又
は特願昭５８−２３８５３２号の「座標位置検出装置」
　（特開昭６０−１２９６１６号公報参照）において、
位置指示器がコードレスであって、しかも所定間隔（約
２〜３　ｃ＋ａ）以内であればタブレットと位置指示器
とが離れていても座標入力可能な装置を提案した。

前述した座標入力装置はいずれもタブレットの座標入力
範囲のうちで、永久磁石等の定常的な磁気バイアスの発
生源を有する位置指示器によって指定された位置を検出
する如くなっているため、位置検出そのもののために位
置指示器と位置検出回路との間で信号、例えば電波や光
信号等をやりとりする必要はなかった。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、実際の使用に際してはタブレット上で入
力すべき座標位置を指定した位置指示器の状態（以下、
ペンダウン状態と称す。）を位置検出回路又はその上位
装置に伝えるため、位置指示器にスイッチ手段、超音波
や赤外線等の送信機、信号発生回路、電池等を設けて、
ペンダウン時の際の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超音波や赤外線を用いて送ら
なければならず、このため、位置指示器の構成が複雑化
し、大型且つ大重量となり、また、電池の交換や充電を
頻繁に行なわなければならず、これらが位置指示器の操
作性を多少なりとも悪くするという問題点があった。

本発明は、コードレスの位置指示器の操作性を全く落す
ことなく、その状態を識別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、座標入力部を構
成するタブレットと、コードレスの位置指示器と、タブ
レットを駆動し且つ位置指示器による座標入力位置を検
出する位置検出回路とを備え、所定間隔以内であればタ
ブレットと位置指示器とが離れていても座標入力可能な
座標入力装置において、タブレットの座標入力範囲の周
囲にアンテナコイルを設けるとともに、位置指示器にコ
イルとコンデンサとを含み、所定の周波数を同調周波数
とする同調回路を設け、前記アンテナコイルに所定の周
波数の交、流信号を加えて電波を発信させ、該電波の発
信を停止した際に前記位置指示器の同調回路より反射さ
れる電波をアンテナコイルに受信させ、該反射信号のレ
ベルが所定の範囲の値となるよう増幅し、該増幅した信
号より前記同調回路の状態を識別し、位置指示器の状態
を識別するようになした。

（作　用） 本発明によれば、アンテナコイルより発信された電波は
位置指示器の同調回路に受信され、この際、該同調回路
には前記アンテナコイルに加えられた信号とほぼ同一周
波数の誘導電圧が発生する。アンテナコイルからの電波
の発信が停止すると、前記誘導電圧は徐々に減衰するが
、この時、該同調回路に流れる電流に基づいて該回路内
のコイルより反射電波が発信され、該反射電波は前記電
波の発信を停止したアンテナコイルに受信される。この
際、アンテナコイル側に発生する誘導電圧は位置指示器
とアンテナコイル、即ちタブレットとの間の距離に対応
した値を示し、例えば位置指示器とタブレットとが離れ
ていると小さな電圧値を示すが、該小さな電圧値は所定
の範囲の値まで増幅され、さらに該増幅後の信号から同
調回路の状態、即ち位置指示器の状態が識別される。

（実施例） 第１図は本発明方式を適用した座標入力装置の概要を示
すもので、図中、１はタブレット、２は位置指示器、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、非磁性金属の筐体１１にタブレット本
体１２及びアンテナコイル１３を取付けてなるもので、
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、位
置指示器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
中央に収納されている。

なお、筐体１１の上面パネルｌｌａに描かれている枠１
４はその座標入力範囲を示す。

該タブレット本体１２及び位置検出回路３としては、位
置指示器がコードレスであってしかも所定間隔以内であ
ればタブレットと位置指示器とが離れていても座標入力
可能な装置であれば、どのようなものでも良いが、前述
した本件出願人の出願にかかる装置を用いれば好適であ
る。

アンテナコイル１３は、絶縁被覆された導体をタブレッ
ト本体１２の座標入力範囲、即ち前記枠１４の周囲の筐
体１１の上面パネルｌｌａの表面に配設してなるもので
ある。なお、図面上、１ターンのコイルで示されている
が、実際には数ターンのコイルからなっている。

位置指示器２は前述した本件出願人の出願にかかる装置
に対応したスタイラスペン（以下、ベンと称す。）を示
すもので、位置指定用の磁気発生器、例えば磁石２１と
同調回路２２とを内蔵する。

第２図はベン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の内部にその先端寄り
から、ボールペン等の筆記用の芯体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、スイッチ２２１．コア入りコイル２２
２．コンデンサ２２３及び２２４からなる同調回路２２
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。

前記コイル２２２とコンデンサ２２３は第３図にも示す
ように互いに直列に接続され、周知の共振回路を構成す
る如くなっており、該コイル２２２及びコンデンサ２２
３の数値は所定の周波数ｆＯにおいて、電圧と電流の位
相が同相で共振（同調）する値に設定されている。また
、コンデンサ２２４はスイッチ２２１を介してコンデン
サ２２３の両端に並列に接続されており、該スイッチ２
２１がオンした時、前述した共振回路における電流の位
相を一定角度遅らせ、後述する受信信号の位相を所定角
度遅らせる作用を行なう。なお、スイッチ２２１は芯体
２４の先端を位置検出部１の入力面に押し付けることに
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を介して押圧され、オンする如くなっている。

第３図は前記同調回路２２並びにタイミング制御回路４
の詳細な構成を示すものである。同図において、４０１
は制御回路、４０２はタイミング回路、４０３は駆動回
路、４０４は送受切替回路、４０５は増幅器、４０Ｂは
受信タイミング切替回路、４０７は可変利得増幅器（Ｐ
ＧＡ）　、４０８は帯域フィルタ（ＢＰＦ）、４０９は
検波器、４１０　、４１１は位相検波器（Ｐ　Ｓ　Ｄ）
　、４１２　、４１３　、４１４は低域フィルタ（Ｌ　
Ｐ　Ｆ）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。

制御回路４０１は周知のマイクロプロセッサ等より構成
され、タイミング回路４０２を制御するとともに低域フ
ィルタ４１２〜４１４からの出力値をアナログ・ディジ
タル（Ａ／Ｄ）変換し、低域フィルタ４１２の出力値に
対応するディジタル値が所定の範囲の値となるよう可変
利得増幅器４０７を制御し、また、低域フィルタ４１３
　、４１４の出力値に対応するディジタル値からスイッ
チ２２１の状態を識別し、これを位置検出回路３に送出
する。

タイミング回路４０２は所定の周波数ｆＯの矩形波信号
Ａ１該矩形波信号Ａの位相を所定角度遅らせた信号Ａ”
（図示せず）、所定の周波数ｆｋの送受切替信号Ｂ及び
受信タイミング信号Ｃを発生する。前記矩形波信号Ａは
位相検波器４１０に送出されるとともに図示しない低域
フィルタにより正弦波信号に変換されて駆動回路４０３
に送出され、また、矩形波信号Ａ′は位相検波器４１１
に送出され、また、送受切替信号Ｂは送受切替回路４０
４に送出され、さらにまた、受信タイミング信号Ｃは受
信タイミング切替回路４０Ｂに送出される。

駆動回路４０３に送出された正弦波信号は平衡信号に変
換され、さらに送受切替回路４０４に送出されるが、該
送受切替回路４０４は送受切替信号Ｂに基づいて駆動回
路４０３及び増幅器４０５のいずれか一方を交互にアン
テナコイル１３に切替接続するため、アンテナコイル１
３には時間Ｔ（−１／２ｆｋ）毎に周波数ｆＯの正弦波
信号を出したり、出さなかったりする信号りが入力され
、該信号りはアンテナコイル１３より電波として発信さ
れる。

この際、タブレット１の座標入力範囲１４内において、
ベン２が略直立状態、即ち使用状態に保持されていると
、前記電波は入力ベン２のコイル２２２を励振し、その
同調回路２２に前記信号りに同期した誘導電圧Ｅを発生
させる。

その後、送受切替回路４０４によりアンテナコイル１３
が増幅器４０５側に切替えられる、即ち受信期間に入る
と、該アンテナコイル１３よりの電波は直ちに消滅する
が、前記誘導電圧Ｅは同調回路２２内の損失に応じて徐
々に減衰する。

一方、前記誘導電圧Ｅに基づいて同調回路２２を流れる
電流は、コイル２２２より電波を発信させる。該電波は
アンテナコイル１３を逆に励振するため、該アンテナコ
イル１３にはコイル２２２からの電波による誘導電圧が
発生する。該誘導電圧は、受信期間の間のみ送受切替回
路４０４より増幅器４０５に送出され増幅されて受信信
号Ｆとなり、さらに受信タイミング切替回路４０Ｇに送
出される。

受信タイミング切替回路４０Ｂには実質的に送受切替信
号Ｂの反転信号である受信タイミング信号Ｃが入力され
ており、該信号Ｃがハイ（Ｈ）レベルの期間は受信信号
Ｆを出力し、ロー（Ｌ）レベルの期間は何も出力しない
ため、その出力には信号Ｇ（実質的に受信信号Ｆと同一
）が得られ、該信号Ｇは可変利得増幅器４０７に送出さ
れる。

可変利得増幅器４０７は、第５図に示すように複数、こ
こでは８個の利得制御用の抵抗Ｒと、周知のマルチプレ
クサＭＰＸと、増幅器ＡＭＰとからなり、制御回路４０
１より送出される制御信号に従ってマルチプレクサＭＰ
Ｘが切替えられ、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間
の利得が制御される如くなっている。

前記可変利得増幅器４０７は当初、利得が一番小さくな
るよう、即ちマルチプレクサＭＰＸにおいて一番下の端
子が選択される如く制御されており、この時の利得（最
大利得の１／８）で前記信号Ｇを増幅し、信号Ｈ（振幅
以外は信号Ｇと同一）として帯域フィルタ４０８に送出
する（なお、第４図において、信号Ｆ、Ｇ、Ｈを一つの
波形で示しているが、実際には信号Ｈの振幅は信号Ｇ又
はＦの振幅と異なる。）。

帯域フィルタ４０８は周波数ｆＯを中心とする通過帯域
を有するフィルタであり、前記信号Ｈ中の周波数ｆＯ酸
成分エネルギーに応じた振幅１を有する信号Ｉ（厳密に
は、数個の信号Ｈが帯域フィルタ４０８に入力され収束
した状態において）を検波器４０９及び位相検波器４１
０　、４１１に送出する。

前記検波器４０９に入力された信号Ｉは検波・整流され
、信号Ｊとされた後、遮断周波数の充分低い低域フィル
タ４１２にて前記振幅ｌのほぼ１／２に対応する電圧値
Ｖｋを有する直流信号Ｋに変換され、制御回路４０１に
送出される。

制御回路４０１は前記直流信号ＫをＡ／’Ｄ変換し、デ
ィジタル値、例えばＤＫとした後、該ディジタル値ＤＫ
が予め設定した所定の範囲、例えばディジタル値Ｄａと
Ｄｂ　　（Ｄａ　＞Ｄｂ　）との間の値であるかどうか
を判定する。

前記ディジタル値Ｄａ及びＤｂは可変利得増幅器４０７
における利得が一番小さい状態において、ベン２の同調
回路２２とアンテナコイル１３との間の電磁結合が最も
強い状態、即ちペン２の芯体２４の先端がタブレット１
の上面パネルｌｌａに接している状態で得られるディジ
タル値を含む値に設定されている。

この時、制御回路４０１は前記ディジタル値ＤＸが前記
ディジタル値ＤａとＤｂとの間の値でない、即ちディジ
タル値Ｄｂ以下であると判定すると、該ディジタル値Ｄ
Ｋがディジタル値ＤａとＤｂとの間の値となるよう、可
変利得増幅器４０７のマルチプレクサＭＰＸへの制御信
号を変更する。

従って、帯域フィルタ４０Ｂの出力Ｉの振幅１は常に一
定値以上となり、この一定値以上の振幅ｉを有する信号
Ｉが位相検波器４１０及び４１１に送出される。

一方、位相検波器４１０には前記矩形波信号Ａが検波信
号として入力されており、この時、スイッチ２２１がオ
フであって、信号Ｉの位相が矩形波信号Ａの位相とほぼ
一致しているとすると、ちょうど信号！を正側に反転し
た信号（実質的に信号Ｊと同一）を出力する。この信号
は前記同様の低域フィルタ４１３にて振幅ｉのほぼ１／
２に対応する電圧値を有する直流信号（実質的に信号に
と同一）に変換され、制御回路４０１に送出される。

また、位相検波器４１１には矩形波信号Ａ′が検波信号
として入力されているが、前述したようにスイッチ２２
１がオフであって、信号Ｉの位相（受信信号Ｆの位相と
ほぼ同一）が矩形波信号へ゛の位相に対して所定角度進
んでいるとすると、正側及び負側に成分を存する信号を
出力する。この信号は前記同様の低域フィルタ４１４に
て直流信号に変換され制御回路４０１に送出されるが、
ここでは位相検波器４１１の出力信号において正側及び
負側に成分を有するため、低域フィルタ４１４の出力の
電圧値は低域フィルタ４１３の出力の電圧値に比べてか
なり小さい値となる。

ここで、ベン２のスイッチ２２１がオンになると、同調
回路２２を流れる電流の位相は誘導電圧Ｅに対して一定
角度遅れ、受信信号Ｆの位相は所定角度遅れる、即ち矩
形波信号Ａ′の位相とほぼ一致することになる。従って
、この時の帯域フィルタ４０８の出力Ｉは位相検波器４
１０によって正側及び負側に成分を有する信号とされ、
低域フィルタ４１３の出力は前述したスイッチ２２１が
オフの場合の低域フィルタ４１４の出力とほぼ同じ電圧
値となるが、位相検波器４１１によって正側に反転した
信号とされ、低域フィルタ４１４の出力は前記同様、振
幅ｌのほぼ１／２に対応する所定の電圧値を有する直流
信号となる。

このようにスイッチ２２１がオフの場合は低域フィルタ
４１３の出力に所定の電圧値が得られ、また、スイッチ
２２１がオンであれば低域フィルタ４１４の出力に所定
の電圧値が得られるため、制御回路４０１において、低
域フィルタ４１３及び４１４の出力値を監視することに
より、スイッチ２２１がオフであるか又はオンであるか
が検出される。

前述したようにタブレット１とベン２との間が若干離れ
ていても帯域フィルタ４０８の出力の振幅はほぼ一定に
保たれるので、タブレット１のパネル上面１１ａ上に厚
みのあるもの、例えば書物等を置き、その上からベン２
を用いて座標入力するような場合でも、同調回路２２に
おけるスイッチ２２１のオン又はオフを正確に識別する
ことができる。

なお、ここで識別されたスイッチ２２１のオン（又はオ
フ）の状態を示す情報は、例えばタブレット１及び位置
検出回路３により検出された座標値のうちで実際に入力
すべき値を指定する情報等として使用される。

また、前記低域フィルタ４１２の出力値はペン２とタブ
レット１との間の電磁的な結合の強さに対応した値であ
り、この場合はベン２とタブレット１との間の距離、即
ちペン２のタブレット１上における高さにほぼ比例した
値となる。従って、低域フィルタ４１２の出力値をＡ／
Ｄ変換したディジタル値又は可変利得増幅器４０７を制
御する制御回路４０１の制御信号をペン２のタブレット
１上の高さを示す情報として、位置検出回路３又はその
上位装置に送出することもできる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、位置指示器に所定
の同調周波数を有する同調回路を設け、座標入力範囲の
周囲に配設したアンテナコイルより前記同調周波数の電
波を送信し、前記同調回路より反射され受信される信号
のレベルを所定の範囲の値まで増幅し、これより同調回
路の状態、即ち位置指示器の状態を識別するようになし
たため、タブレットと位置指示器との間が若干離れてい
ても常に一定レベルの受信信号を得ることができ、従っ
て、タブレットの上面に厚みのあるもの、例えば書物等
を置き、その上から位置指示器を用いて座標入力するよ
うな場合でも、同調回路２２の状態、即ち位置指示器の
状態を正確に識別することができ、また、位置指示器に
は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、極めて操作性の良い位置指示器を提供できる等
の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方式を適用した座標入力装置の概要を示
す斜視図、第２図はスタイラスペンの断面図、第３図は
ペンの同調回路並びにタイミング制御回路の詳細な構成
図、第４図は第３図の各部の信号波形図、第５図は可変
利得増幅器の詳細を示す図である。 １・・・タブレット、２・・・スタイラスペン、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。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）座標入力部を構成するタブレットと、コードレス
   の位置指示器と、タブレットを駆動し且つ位置指示器に
   よる座標入力位置を検出する位置検出回路とを備え、所
   定間隔以内であればタブレットと位置指示器とが離れて
   いても座標入力可能な座標入力装置において、 タブレットの座標入力範囲の周囲にアンテナコイルを設
   けるとともに、 位置指示器にコイルとコンデンサとを含み、所定の周波
   数を同調周波数とする同調回路を設け、前記アンテナコ
   イルに所定の周波数の交流信号を加えて電波を発信させ
   、該電波の発信を停止した際に前記位置指示器の同調回
   路より反射される電波をアンテナコイルに受信させ、該
   反射信号のレベルが所定の範囲の値となるよう増幅し、
   該増幅した信号より前記同調回路の状態を識別し、位置
   指示器の状態を識別するようになした ことを特徴とする位置指示器の状態識別方式。
2. （２）利得制御可能な増幅器を用いて反射信号を増幅す
   るとともに、該増幅器に対する利得の制御信号を位置指
   示器のタブレット上の高さを示す情報として使用するよ
   うになした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識別方式。