JPS63280321A - 位置検出装置 - 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、コードレスの位置指示器の指定位置を検出す
るとともに、その状態を識別可能な位置検出装置に関す
るものである。

（従来の技術） 従来の位置検出装置としては、磁歪伝達媒体の一端又は
位置指示器の先端に設けた駆動コイルにパルス電流を印
加して前記磁歪伝達媒体に磁歪振動波を生起させた時点
より、位置指示器の先端又は磁歪伝達媒体の一端に設け
た検出コイルに前記磁歪振動波に基づく誘導電圧を検出
するまでの時間を処理装置等で測定し、これより位置指
示器の指定位置を算出する如くなしたものがあった。

また、従来の他の位置検出装置としては、複数の駆動線
と検出線とを互いに直交して配置し、駆動線に順次電流
を流すとともに検出線を順次選択して誘導電圧を検出し
、フェライトのような磁性体を有する位置指示器で指定
した位置を大きな誘導電圧が誘起された検出線の位置よ
り検出するようになしたものがあった。

（発明力°（解決しようとする問題点）前者の装置では
位置検出精度は比較的良好であるが、タイミング信号等
を授受するために位置指示器と処理装置等との間にコー
ドを必要とし、その取扱いが著しく制限されるとともに
、位置指示器を磁歪伝達媒体に対して垂直に保持し、且
つかなり近接させて使用しなければならなかった。

また、後者の装置では位置指示器をコードレスとするこ
とはできるが、座標位置の分解能が線の間隔で決まり、
分解能を上げるために線の間隔を小さくするとＳＮ比及
び安定度が悪くなり、従って分解能を上げることが困難
であり、また、駆動線と検出線の交点の真上の位置検出
が困難であり、さらに位置指示器を線に極く接近させな
ければならなかった。

また、前述したいずれの装置においても、位置指示器に
おけるスイッチ等の状態を処理装置側に伝送するために
は、位置検出用とは別のコード又は超音波や赤外線等の
無線信号の送受信機が必要となるという問題点があった
。

本発明は、位置指示器がどこにも接続されず操作性が良
く、また、高精度な位置検出が可能であり、しかも位置
指示器の状態を識別できる装置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） 前記問題点を解決するため、第１発明として多数のルー
プコイルを位置検出方向に並設してなる位置検出部と、
前記多数のループコイルより一のループコイルを順次選
択する選択回路と、前記選択された一のループコイルを
所定の周波数の交流信号で駆動する送信回路と、コイル
とコンデンサを含み、前記所定の周波数を同調周波数と
し、内部の損失及び電圧と電流の位相差をその状態に応
じて変更可能となした同調回路を有する位置指示器と、
前記選択された一のループコイルに発生する電圧中、前
記所定の周波数とほぼ同一周波数の誘導電圧を検出する
受信回路と、前記選択された一のループコイルを前記送
信回路及び受信回路に交互に接続する送受切替回路各ル
ープコイルに発生する前記誘導電圧より位置指示器の指
定位置を算出するとともに、該誘導電圧の減衰度及び位
相を検出し、これより位置指示器の状態を識別する処理
装置とからなる位置検出装置を提案し、また、第２発明
として多数のループコイルをＸ方向及びＹ方向にそれぞ
れ並設してなるＸ方向及びＹ方向の位置検出部と、前記
Ｘ方向及びＹ方向の多数のループコイルより、Ｘ方−向
及びＹ方向の一のループコイルを順次選択するＸ方向及
びＹ方向の選択回路と、前記選択されたＸ方向及びＹ方
向の一のループコイルを所定の周波数の交流信号で駆動
する送信回路と、コイルとコンデンサを含み、前記所定
の周波数を同調周波数とし、内部の損失及び電圧と電流
の位相差をその状態に応じて変更可能となした同調回路
を有する位置指示器と、前記選択されたＸ方向及びＹ方
向の一のループコイルに発生する電圧中、前記所定の周
波数とほぼ同一周波数の誘導電圧を検出する受信回路と
、前記選択されたＸ方向及びＹ方向の一のループコイル
を前記送信回路及び受信回路に交互に接続するＸ方向及
びＹ方向の送受切替回路と、Ｘ方向及びＹ方向の各ルー
プコイルに発生する前記誘導電圧より位置指示器のＸ方
向及びＹ方向の指定位置を算出するとともに、該誘導電
圧の減衰度及び位相を検出し、これより位置指示器の状
態を識別する処理装置とからなる位置検出装置を提爾す
る。

（作　用） 第１発明によれば、多数のループコイルのうちの一のル
ープコイルが選択回路により選択され、これに送受切替
回路により送信回路が接続され、所定の周波数の交流信
号が加えられると、該ループコイルより電波が発生する
。該電波は位置検出部上で位置指定を行なう位置指示器
の同調回路内のコイルを励振し、該同調回路に前記交流
信号に同期した誘導電圧を発生させる。その後、送受切
替回路により前記選択された一のループコイルに受信回
路が接続されるとともに前記交流信号が切断されると前
記電波は消滅するが、位置指示器の同調回路に発生した
誘導電圧は該回路内に電流を流すとともに内部の損失に
基づいて徐々に減衰する。該同調回路を流れる電流は前
記一のループコイルに加えられた交流信号の周波数とほ
ぼ同一周波数の電波を同調回路内のコイルより発生させ
る。

該電波は受信回路に接続された前記一のループコイルを
逆に励振するため、該一のループコイルには前記交流信
号の周波数とほぼ同一周波数で且つ徐々に減衰する誘導
電圧が発生する。前記電波の送受信はループコイルを切
替えて順次繰返されるが、該ループコイルと位置指示器
のコイルとの共振によって行なわれるため、ループコイ
ルと位置指示器のコイルとの距離が小さい程、前記誘導
電圧の電圧値は大きくなる。従って、位置指示器を置い
た位置（指定位置）に最も近いループコイルに発生する
誘導電圧を最大として、該指定位置から離れるに従って
徐々に小さくなる誘導電圧が各ループコイルに発生する
。前記各誘導電圧の電圧値は処理装置により演算処理さ
れ、電圧値が極大値となる位置、即ち位置指示器の指定
位置の座標値が求められる。

なお、位置指示器を位置検出方向に直交する方向に沿っ
て動かしても、各ループコイルと位置指示器との距離は
変わらないので、同一の座標値が得られる。

一方、位置指示器の同調回路における損失又は電圧と電
流の位相差が、例えば位置指示器のスイッチ等の操作に
基づいて変更されると、前記同調回路内に発生した誘導
電圧の減衰度又は該誘導電圧に対する電流の位相が変化
するが、これは同調回路のコイルより発信される電波、
即ちループコイルに誘起される誘導電圧にそのまま反映
され、該誘導電圧から処理装置によりその減衰度又は電
圧と電流の位相差の変化が検出され、位置指示器の状態
が識別される。

また、第２発明によれば、Ｘ方向及びＹ方向において、
ループコイルと位置指示器のコイルとの間の共振に基づ
く誘導電圧が求められ、これより位置指示器のＸ方向及
びＹ方向のいわゆる２次元の指定位置の座標値が求めら
れるとともに、前記同様、位置指示器の状態が識別され
る。

（実施例） 第１図は本発明の位置検出装置の第１の実施例を示すも
ので、図中、１は位置検出部、２は選択回路、３は送受
切替回路、４は位置指示器、５は送信回路、６は受信回
路、７は処理装置である。

位置検出部１は、互いに平行な導体を有する多数、例え
ば・４８本のループコイル１１−１゜１１−２．・・・
・・・１１−４８が、図中、矢印イ方向（以下、位置検
出方向と称す。）に並設されてなっている。また、各ル
ープコイル１１−１〜１１−４８は互いに平行で且つ重
なり合う如く配置されている。なお、ここでは各ループ
コイル１１−１〜１１−４８を１ターンで構成したが、
必要に応じて複数ターンとなしても良い。該位置検出部
１としては、例えば周知のプリント基板にエツチング加
工を施すこと等によって形成した多数の平行な導体をジ
ャンパ線等で接続することにより、前記多数のループコ
イルとなしたものを用いることができる。

選択回路２は、前記多数のループコイル１１−１〜１１
−４８より一のループコイルを順次選択するものであり
、゛前記ループコイル１１−１〜１１−４８の一端は一
の端子群２１にそれぞれ接続され、また、他端は他の端
子群２２にそれぞれ接続されている。端子群２１に対応
する選択接点２３及び端子群２２に対応する選択接点２
４は互いに連動し、処理装置７からの情報に基づいて動
作し、一のループコイルを選択する如くなっている。該
選択回路２は、周知のマルチプレクサを多数組合せるこ
とによって実現できる。

送受切替回路３は、前記選択回路２によって選択された
一のループコイルを送信回路５及び受信回路６に交互に
接続するものであり、前記選択回路２の選択接点２３及
び２４は、選択接点３１及び３２にそれぞれ接続されて
いる。また、送信回路５の２つの出力端子は端子３３．
３５に接続され、また、受信回路６の２つの入力端子は
端子３４．３６に接続されている。前記端子３３゜３４
に対応する選択接点３１及び端子３５．３６に対応する
選択接点３２は互いに連動し、後述する送受切替信号に
基づいて動作し、送信及び受信を切替える如くなってい
る。なお、該送受切替回路３も周知のマルチプレクサに
よって実現される。

位置指示器４はカーソルであり、コイルとコンデンサを
含む同調回路４１を内蔵している。

第２図はカーソル４の詳細な構造を示すもので、合成樹
脂等の非金属素材からなる筐体４２の一端には底面に「
＋」の指標が設けられたプラスチック等の透明な指標器
４３が取付けられ、また、上面及び側面にはスイッチ４
１１及び４１２が設けられている。また、前記指標器４
３の周囲にはこれを取巻くようにコイル４１１が設けら
れ、さらに抵抗４１４、コンデンサ４１５及び４１６が
内蔵されている。なお、図面上、コイル４１３は２ター
ンのコイルで示されているが、実際には数ｌＯターンの
コイルからなっている。前記スイッチ４１１及び４１２
゜コイル４１３．抵抗４１４．コンデンサ４１５及び４
１Ｂから同調回路４１が構成される。

前記コイル４１３とコンデンサ４１５′は第３図にも示
すようにスイッチ４１１を介して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
４１３及びコンデンサ４１５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。スイッチ４１１は前記コイル４１
１とコンデンサ４１５との間を直結するか又は抵抗４１
４を介して接続するかを選択するためのもので、抵抗４
１４を接続した状態では直結状態より回路の損失が大き
くなる。

また、コンデンサ４１［１はスイッチ４１２を介してコ
ンデンサ４１５の両端に並列に接続されており、該スイ
ッチ４１２がオンとなった時、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。

第３図は前記同調回路４１、送信回路５及び受信回路６
の詳細とともに装置全体の構成を示すもので、図中、５
１はタイミング回路、５２は駆動回路であり、これらは
送信回路５を構成し、また、６１は増幅器、６２は受信
タイミング切替回路、６３は帯域フィルタ（ＢＰＦ）、
６４は検波器、６５．６６は位相検波器（ＰＳＤ）　、
６７゜６８．６９は低域フィルタ（ＬＰＦ）であり、こ
れらは受信回路６を構成する。

処理装置７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５１を制御するとともに位置検出部１
の各ループコイルの切替を制御し、また、低域フィルタ
６７〜６９からの出力値をアナログΦディジタル（Ａ／
Ｄ）変換し、後述する演算処理を実行してカーソル４に
よる指定位置の座標値を算出し、さらにそのスイッチ等
の状態を識別し、これに応じた処理を行なう。

次に動作について説明するが、まず、位置検出部１とカ
ーソル４との間で電波が送受信されるようす、並びにこ
の除害られる信号について、第４図（ａ）　（ｂ）　（
ｃ）に従って説明する。

タイミング回路５１は所定の周波数ｆＯ１例えば５００
ｋＨｚ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、
例えば１５．１３２５ｋ　Ｈｚの送受切替信号Ｂ及び受
信タイミング信号Ｃ１，Ｃ２゜Ｃ３を発生する。前記矩
形波信号Ａは位相検波器６５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５２に送出され、また、矩形波信号Ａ′は位相検波
器６６に送出され、また、送受切替信号Ｂは送受切替回
路３に送出され、さらにまた、処理装置７の制御に基づ
いて、受信タイミング信号Ｃ１，Ｃ２゜Ｃ３のうちのい
ずれか一つが受信タイミング切替回路６２に送出される
。

駆動回路５２に送出された正弦波信号は平衡信号に変換
され、送受切替回路３に送出されるが、該送受切替回路
３は送受切替信号Ｂに基づいて駆動回路５２及び増幅″
Ｊ５６１のいずれか一方を切替接続するため、送受切替
回路３より選択回路２に出力される信号は時間Ｔ（−１
／２ｆｋ）、ここでは３２μｓｅｃ毎に５００ｋＨｚの
信号を出したり出さなかったりする信号りとなる。

前記信号りは選択回路２を介して位置検出部１の一のル
ープコイル１ｌ−ｉ（ｉ鱒１，２．・・・・・・４８）
に送出されるが、この時、該ループコイル１１−１は前
記信号りに基づく電波を発生する。

この際、スイッチ４１１が直結側に接続され、スイッチ
４１２がオフとなっているカーソル４が位置検出部１の
入力面（図示せず）上に置かれている、即ち位置指定可
能な状態にあると、該電波はカーソル４のコイル４１３
を励振し、その同調回路４１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、信号りにおいて信号無しの期間、即ち受信期間
に入るとともにループコイル１１−１が受信回路６側に
切替えられると、該ループコイル１１−１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４１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４１を流れる
電流は、コイル４１８より電波を発信させる。該電波は
受信回路６に接続されたループコイル１１−ｉを逆に励
振するため、該ループコイル１１−１にはコイル４１３
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３より増幅器６１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６２に送出される。

受信タイミング切替回路６２は後続する帯域フィルタ６
３に前記受信信号Ｆ中のどの部分を出力するかを制御す
るためのもので、受信タイミング信号Ｃ１又はＣ２ある
いはＣ３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。

前記受信タイミング信号Ｃ１は受信信号Ｆの・全ての期
間に相当する信号を取出すためのもので、実質的に送受
切替信号Ｂの反転信号である。また、受信タイミング信
号Ｃ２は受信信号Ｆの最初（フロント側）の所定期間、
例えばｔ−８μ５ｅｃ（−Ｔ／４）に相当する信号を取
出すためのものであり、受信信号Ｃ３は受信信号Ｆの最
後（リア側）の所定期間ｔに相当する信号を取出すため
のものである。

ここで、受信タイミング切替回路６２に受信タイミング
信号ＣＩが入力されると、その出力には信号Ｇｌ　　（
実質的に受信信号Ｆと同一）が得られる。該信号Ｇ１は
帯域フィルタ６３に送出されるが、該帯域フィルタ６３
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Ｇｌ中の周波数ｆＯ酸成分エネルギーに
応じた振幅ｈｌを有する信号Ｈ１（厳密には、数個の信
号Ｇ１が帯域フィルタ６３に入力され収束した状態にお
いて）を検波器６４及び位相検波器６５゜６６に送出す
る。

前記検波器６４に入力された信号Ｈ１は検波・整流され
、信号Ｉｆとされた後、遮断周波数の充分低い低域フィ
ルタ６７にて前記振幅ｈｌのほぼ１／２に対応する電圧
値ＶＷを有する直流信号Ｊ１に変換され、処理装置７に
送出される。

前記信号Ｊｌの電圧値Ｖｘはカーソル４とループコイル
１１−１との間の距離に比例した値を示し、ループコイ
ル１１−１が切替えられると変化するため、各ループコ
イル毎に得られる電圧値ＶＸをディジタル値に変換し、
これらに後述する演算処理を実行することにより、カー
ソル４による指定位置の座標値が算出される。

また一方、位相検波器６５には前記矩形波信号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
４１２がオフであって、信号Ｈ１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Ｈ１
を正側に反転した信号（実質的に信号Ｉｆと同一）を出
力する。この信号は前記同様の低域フィルタ６８にて振
幅ｈｌ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Ｊｌと同一）に変換され、処理装置７に
送出される。

また、位相検波器６６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４１２
がオフであって、信号Ｈ１の位相ゝ（受信信号Ｆの位相
とほぼ同一）が矩形波信号Ａ″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有する信号
を出力する。この信号は前記同様の低域フィルタ６９に
て直流信号に変換され処理装置７に送出されるが、位相
検波器６６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６９の出力の電圧値は低域フィ
ルタ６８の出力の電圧値に比べてかなり小さい値となる
。

ここで、カーソル４のスイッチ４１２がオンになると、
同調回路４１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一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６３の出力Ｈ１は位相検波
器６５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６８の出力は前述したスイッチ４１２が
オフの場合の低域フィルタ６９の出力とほぼ同じ電圧値
となるが、位相検波器６６によって正側に反転した信号
とされ、低域フィルタ６９の出力は前記同様、振幅ｈｌ
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４１２がオフの場合は低域フィルタ
６８の出力に所定の電圧値が得られ、また、スイッチ４
１２がオンであれば低域フィルタ６９の出力に所定の電
圧値が得られるため、処理装置７において、受信タイミ
ング信号Ｃ１を選択した時の低域フィルタ６８及び６９
の出力値を監視することにより、スイッチ４１２がオフ
であるか又はオンであるかを検出することができる。

なお、ここで識別されたスイッチ４１２のオン（又はオ
フ）の状態を示す情報はカーソル４による指定位置の座
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。

一方、受信タイミング切替回路６２に受信タイミング信
号Ｃ２が入力されると、その出力には信号Ｇ２が得られ
、この時、帯域フィルタ６３の出力には振幅ｈ２を有す
る信号Ｈ２（厳密には、数個の信号Ｇ２が帯域フィルタ
６３に入力され収束した状態において）が得られる。さ
らにまた、受信タイミング切替回路６２に受信タイミン
グ信号Ｃ３が入力されると、その出力には信号Ｇ３が得
られ、この時、帯域フィルタ６３の出力には振幅ｈ３を
存する信号Ｈ３（厳密には、数個の信号Ｇ３が帯域フィ
ルタ６３に入力され収束した状態において）が得られる
。

これらの信号Ｈ２，Ｈ３は前記同様、検波器６４で検波
・整流され、信号１２．１３とされた後、低域フィルタ
６７にて振幅ｈ２．ｈ３のほぼ１／２にそれぞれ対応す
る電圧値ＶＦ、ＶＲを：ａする直流信号Ｊ２．Ｊ３に変
換され、処理装置７に送出される。

受信信号Ｆは前述したように徐々に減衰するが、電圧値
Ｖ　Ｐは受信信号Ｆのフロント側の期間を内のエネルギ
ーに比例し、また、電圧値ＶＲは受信信号Ｆのリア側の
期間を内のエネルギーに比例するものであるため、電圧
値ＶＦとＶＲとの比は受信信号Ｆの減衰度を表わすもの
となる。

従って、処理装置７において、受信タイミング信号Ｃ２
を受信タイミング切替回路６２に入力した時に低域フィ
ルタ６７より得られる電圧値ＶＰと、受信タイミング信
号Ｃ３を受信タイミング切替回路６２に入力した時に低
域フィルタ６７より得られる電圧値ＶＲとをディジタル
値に変換し、これらの比の演算を実行させることにより
、受信信号Ｆの減衰度を知ることができる。

ここで、カーソル４のスイッチ４１１を抵抗４１４側に
接続すると、同調回路４１には前記信号りに同期した誘
導電圧Ｋが発生する。該誘導電圧には前記同様、ループ
コイル１１−１が増幅器６１側に切替えられると徐々に
減衰するが、該誘導電圧Ｋに基づいて同調回路４１を流
れる電流はコイル４１３より電波を発信させ、該電波は
ループコイル１１−１を逆に励振するため、該ループコ
イル１１−１にはコイル４１３からの電波による誘導電
圧が発生する。該誘導電圧は前記同様、受信期間の間の
み送受切替回路３より増幅器６１に送出され増幅されて
受信信号りとなり、さらに受信タイミング切替回路６２
に送出される。

受信タイミング切替回路６２には前述したように受信タ
イミング信号Ｃ１，Ｃ２及びＣ３が切替入力されており
、これらに対応してそれぞれ信号Ｍｌ、Ｍ２及びＮ３が
出力される。さらに、これらの信号Ｍｌ　、Ｎ２及びＮ
３は帯域フィルタ６３に送出され、それぞれ振幅ｎｌ、
ｎ２及びｎ３を有する信号Ｎｌ、Ｎ２及びＮ３となる。

前記信号Ｎ１．Ｎ２及びＮ３は前記同様、検波器６４、
位相検波器６５．６６及び低域フィルタ６７〜６９を経
て処理装置７に送出されるが、信号Ｎｌに対応する低域
フィルタ６７の出力値より前述したようにしてカーソル
４による指定位置の座標値が算出され、また、信号Ｎ１
に対応する低域フィルタ６８及び６９の出力値より前述
したようにしてスイッチ４１２のオン・オフが検出され
、さらに信号Ｎ２及びＮ３に対応する低域フィルタ６７
の出力値より前述したようにして受信信号りの減衰度が
得られる。

ここで、同調回路４１において、スイッチ４１１が直結
側に接続された状態と抵抗４１４側に接続された状態と
を比較すると、該抵抗４１４における損失の差の分だけ
信号、即ち誘導電圧Ｅ及びＫの減衰度が異なり、ここで
は誘導電圧にの減衰度が誘導電圧Ｅの減衰度に比べてよ
り大きい。前記誘導電圧Ｅ及びＫにおける減衰度はその
まま受信信号Ｆ及びＬの減衰度に反映され、また、これ
らの減衰度は周囲温度等が大幅に変わったりしない限り
、はとんど変化しない。

従って、処理装置７において、同調回路４１のスイッチ
４１１が直結側に接続された状態と抵抗４１４側に接続
された状態とのそれぞれに対応する受信信号の減衰度を
予め記憶させておき、これらと前記減衰度の演算結果と
を比較することにより、スイッチ４１１が直結側である
か又は抵抗４１４側であるかが識別される。

なお、ここで識別されたスイッチ４１１の状態を示す情
報は処理装置７の上位装置（図示せず）における処理モ
ードの指定情報等として使用される。

次に第５図乃至第７図に従って、本発明の装置における
位置検出及び位置指示器のスイッチ等の状態識別のよう
すを説明する。

まず、装置全体の電源が投入さ゛れ、測定開始状態にな
ると、処理装置７はタイミング回路５１を制御して受信
タイミング信号Ｃ１を受信タイミング切替回路６２に供
給させるとともに、位置検出部１のループコイル１１−
１〜１１−４８のうち、最初のループコイル１１−１を
選択する情報を選択回路２に送り、該ループコイル１１
−１を送受切替回路３に接続する。送受切替回路３は前
述した送受切替信号Ｂに基づいて、ループコイル１１−
１を送信回路５及び受信回路６に交互に切替制御する。

この際、送信回路５は３２μＳＱｅの送信期間において
、第５図（ａ）に示すような５００ｋＨｚの１６個の正
弦波信号を該ループコイル１１−１へ送る。前記送信及
び受信の切替は第５図（ｂ）に示すように一のループコ
イル、ここでは１１−１に対して７凹繰返される。この
７回の送信及び受信の繰返し期間が、一のループコイル
の選択期間（４４８μｓｅｃ　）に相当する。

受信回路６の受信タイミング切替回路６２の出力には、
一のループコイルに対して７回の受信期間毎に誘導電圧
が得られるが、この誘導電圧は前述したように帯域フィ
ルタ６３にて平均化され、検波器６４、位相検波器６５
．６６及び低域フィルタ６７〜６９を経て処理装置７に
送出される。

この時、低域フィルタ６７の出力値はＡ／Ｄ変換され、
゛カーソル４とループコイル１１−１との距離に比例し
た検出電圧、例えばＶｘｌとして一時記憶される。

次に処理装置７はループコイル１１−２を選択する情報
を選択回路２に送り、該ループコイル１１−２を送受切
替回路３に接続し、カーソル４とループコイル１１−２
との距離に比例した検出電圧Ｖｘ２を得てこれを記憶し
、以後、同様にループコイル１１−３〜１１−４８を順
次送受切替回路３に接続し、第５図（Ｃ）に示すような
各ループコイル毎のカーソル４との距離に比例した検出
電圧Ｖｘｌ−Ｖｘ４ｇ（但し、第５図（ｃ）にはその一
部のみをアナログ的な表現で示す。）を記憶する。

実際の検出電圧は、ｍ６図に示すようにカーソル４が置
かれた位置（ｘｐ　）を中心として、その前後の数本の
ループコイルのみに得られる。

処理装置７は前記記憶した検出電圧の電圧値が一定の検
出レベル以上である時、これらの電圧値より後述する如
くしてカーソル４の位置を表わす座標値を算出し、これ
を上位装置に転送する。

次に処理装置７は前記ループコイル１１−１〜１１−４
８のうち、最大の検出電圧が得られたループコイルを検
出し、これを選択する情報を選択回路２に送出するとと
もに、タイミング回路５１より受信タイミング切替回路
６２に受信タイミング信号Ｃ２を供給させ、電波の送受
信を複数回、例えば７回繰返させ、その時、前述したよ
うにして低域フィルタ６７より得られた出力値をＡ／Ｄ
変換し、電圧値ｖＦとして一時記憶する。また、処理装
置７は最大の検出電圧が得られたループコイルを選択さ
せたまま、タイミング回路５１より受信タイミング切替
回路６２に受信タイミング信号Ｃ８を供給させ、電波の
送受信を同じく７回繰返させ、その時、低域フィルタ６
７より得られた出力値をＡ／Ｄ変換し、電圧値ＶＲとし
て一時記憶する。

処理装置７は前記電圧値ｖＦとＶＲとの比を計算し、得
られた値と予め記憶した同調回路４１のスイッチ４１１
が直結側に接続された状態と抵抗４１４側に接続された
状態とのそれぞれに対応する受信信号の減衰度とを比較
し、カーソル４のスイッチ４１１が直結側であるか又は
抵抗４１４側であるかを識別する。

さらに、処理袋ｇ１７は最大の検出電圧が得られたルー
プコイルを選択させたまま、タイミング回路５１より受
信タイミング切替回路６２に受信タイミング信号Ｃ１を
供給させ、電波の送受信を同じく７回繰返させ、その時
、低域フィルタ６８及び６９より得られた出力値をＡ／
Ｄ変換し、前述したようにこれらの値のいずれが所定値
以上であるかを検出し、スイッチ４１２のオン・オフを
識別する。

なお、同調回路中の損失が異なると、同一の容量値のコ
ンデンサが付加された場合でも電圧と電流の位相の変化
量が異なり、受信タイミング信号Ｃ１を受信タイミング
切替回路６２に入力した時、低域フィルタ６８又は６９
から得られる所定の電圧値が異なるので、実際には同調
回路４１のスイッチ４１１が直結側に接続されている場
合及び抵抗４１４側に接続されている場合のそれぞれに
対応して予め記憶させておいた所定値を前記スイッチ４
１１の状態の識別結果に応じて選択し、これと低域フィ
ルタ６８及び６９より得られる出力値とを比較して、ス
イッチ４１２のオン・オフを識別している。

前記７．イッチ４１２のオン・オフの識別結果は前述し
たスイッチ４１１の状態の識別結果とともに上位装置に
転送される。

このようにして第１回目の位置検出及び状態識別が終了
すると、処理装置７は第７図に示すように第２回目以降
の位置検出として、前記ループコイル１１−１〜１１−
４８のうち、最大の検出電圧が得られたループコイルを
中心として、その前後の一定数、例えば１０本のループ
コイルのみを選択する情報を選択回路２に送出し、前記
同様にして出力値を得てカーソル４に対する位置検出を
行ない、得られた座標値を転送しその値を更新し、また
、前記同様な状態識別を行ない、その識別結果を転送し
更新し、以下、これらを繰返す。

従って、カーソル４を位置検出部１上で操作すると、そ
の間のカーソル４による指定位置の座標値は全て上位装
置に転送され、また、この際、スイッチ４１２をオンに
すると、該オン状態の識別情報が上位装置に転送され、
該上位装置側ではこの時点の座標値を入力すべき座標値
として認識することが可能となる。

また、第７図中、レベルチェックとは検出電圧の最大値
が前記検出レベルに達しているか否か及び最大の検出電
圧を有するループコイルがどのループコイルであるかを
チェックし、検出レベルに達していなければ以後の座標
計算等を停止し、また、次回の位置検出動作及び状態識
別動作において選択するループコイルの中心を設定する
。

座標値ｘｐを求める算出方法の一つとして、前記検出電
圧Ｖ　ｘｌ＝　Ｖ　ｘ４８の極大値付近の波形を適当な
函数で近似し、その函数の極大値の座標を求める方法が
ある。

例えば第５図（Ｃ）において、最大値の検出電圧Ｖｘ３
と、その両側の検出電圧Ｖｘ２及びＶｘ４を２次函数で
近似すると、次のようにして算出することができる（但
し、各ループコイル１１−１〜１１−４８の中心位置の
座標値をｘｌ　−ｘ４８とし、その間隔をΔＸとする。

）。まず、各電圧と座標値より、 Ｖｘ２−ａ（ｘ２−ｘｐ）　　＋ｂ　　　　・・・・・
（１）Ｖｘ３−　ａ　　（ｘ３−　ｘｐ　）　　　＋　
ｂ　　　　・−（２）ＶＸ４−ａ　（ｘ４−ｘｐ　）　
　　＋ｂ　　　　−・−・−（３）となる。ここで、ａ
、ｂは定数（ａく０）である。

また、 ｘ３−ｘ２■ΔＸ　　　　　　　　　　・・・・・・（
４）ｘ４　−ｘ２　−２　Δｘ　　　　　　　　　　　
　　°＝　＝−（５）となる。（４）　、　（５）式を
（２）、（３）式に代入して整理すると、 ｘｐ　ｍｘ２＋Δｘ／　２　　（（３Ｖｘ２−４　Ｖｘ
３＋Ｖｘ４）　／　（Ｖｘ２−２　Ｖｘ３＋Ｖｘ４）　
）・・・・・・（６） となる。

従って、各検出電圧Ｖ　ｘｌ＝　Ｖ　ｘ４８より、前記
レベルチェックの際に求められた最大値の検出電圧及び
その前後の検出電圧を抽出し、これらと該最大値の検出
電圧が得られたループコイルの１つ前のループコイルの
座標値（既知）とから前述した（６）式に相当する演算
を行なうことにより、カーソル４の指定位置の座標値ｘ
ｐを算出できる。

第８図は本発明の第２の実施例を示すもので、ここでは
Ｘ方向及びＹ方向の位置検出を行なう例を示す。即ち、
図中、１ａはＸ方向及びＹ方向の位置検出部で、第１の
実施例における位置検出部１が２組、そのループコイル
が互いに直交する如く重ね合わされたものである。また
、２ａ及び２ｂはＸ方向及びＹ方向の選択回路、３ａ及
び３ｂはＸ方向及びＹ方向の送受切替回路、５２ａ及び
５２ｂはＸ方向及びＹ方向の駆動回路、６１ａ及び６１
ｂはＸ方向及びＹ方向の増幅器であり、それぞれ第１の
実施例における選択回路２、送受切替回路３、駆動回路
５２、増幅器６１と同様な構成を有している。

また、５３はＸＹ切替回路であり、タイミング回路５１
から低域フィルタ（図示せず）を介して人力される正弦
波信号を駆動回路５２ａ又は５２ｂのいずれか一方に加
え、位置検出する方向を選択するためのものである。ま
た、６２゛は受信タイミング切替回路であり、増幅器６
１ａ又は増幅器６１ｂからの受信信号を検出する方向と
ともに受信タイミングを選択して帯域フィルタ６３に加
えるためのものである。また、７ａは処理装置であり、
ＸＹ切替回路５３及び受信タイミング切替回路６２′を
制御し、Ｘ方向及びＹ方向の位置検出を交互に行なわせ
るようにした点を除いて、前記処理装置７と同様である
。なお、処理装置７ａにおける第２回目以降の位置検出
動作及び状態識別動作のタイミングを第９図に示す。

このように本実施例によれば、カーソル４に対するＸ方
向及びＹ方向の２方向の位置（座標）検出が容易にでき
る。なお、その他の構成・作用は第１の一実施例と同様
である。

なお、これまでの説明ではスイッチ４１２のオン・オフ
を識別する場合、同調回路４１における電圧と電流の位
相の変化に基づく低域フィルタ６８及び６９の出力値の
変化に注目して識別していたが°、矩形波信号Ａ−を矩
形波信号Ａの位相より９０″遅らせた信号とし、低域フ
ィルタ６８及び６９の出力値（実際にはこれをＡ／Ｄ変
換したディジタル値）を用いて下記（７）式の演算処理
を行なうことにより、矩形波信号Ａと位相検波器６５及
び６６に入力された信号、即ち受信信号Ｆ（又はＫ）と
の位相差θ、言替えれば同調回路′４１における電圧と
電流の位相差を算出することができ、これからスイッチ
４１２のオン・オフを識別することができる（なお、受
信信号Ｆ（又はＫ）と矩形波信号Ａとの位相差及び同調
回路４１における電圧と電流の位相差はｏｏの場合を除
いて同一でないが、固定的な一定の関係にある。）。

θ−−ｔａｎ　　（ＶＱ／ＶＰ）　　　・・・・・（７
）（但し、ＶＰは低域フィルタ６８の出力値、ＶＱは低
域フィルタ６９の出力値） また、これまでの説明では減衰度については大小２つの
状態を設定し、また、電圧と電流の位相差については同
相の状態及び一定角度遅れた状態の２つの状態を設定し
、これらをそれぞれ識別するようになしたが、減衰度に
ついても、また、電圧と電流の位相差についても、もっ
と多くの状態を設定し、これらを識別することができ、
さらに多くの情報を上位装置に送ることができる。なお
、この場合、電圧と電流の位相差については前述した（
７）式を用いて行なえば精度良く検出することができる
。

また、第１又は第２の実施例において、位置検出部１又
は１ａにマイクロフォン等を取付けるとともに処理装置
７又は７ａに音声認識機能を持たせることにより、各種
の命令を音声にて行なうようにすることもでき、また、
第２の実施例において、処理装置７ａ又はその上位装置
に文字認識機能を持たせて、手書き文字入力用のタブレ
ットとして使用することもできる。

また、実施例中のループコイルの本数やその並べ方は一
例であり、これに限定されないことはいうまでもない。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、位置検出部のルー
プコイルより、所定の周波数を同調周波数とし内部の損
失及び電圧と電流の位相差をその状態に応じて変更可能
な同調回路を有する位置指示器に対して電波を送信し、
該同調回路より逆に発信される電波をループコイルで受
信し、この際、発生する誘導電圧を検出し、これを多数
のループコイルの全てについて行ない、得られた多数の
誘導電圧より位置指示器の指定位置を検出するとともに
、前記誘導電圧の減衰度及び位相を検出して前記同調回
路内の損失及び電圧と電流の位相差を検出し、位置指示
器の状態を識別するようになしたため、位置指示器側に
はコイルとコンデンサを主要な要素とする同調回路を設
けるのみで良く、コードが不要となり且つ電池や磁石等
の重量のある部品が不要となり、その分、操作性が良く
なり、しかも位置指示器における数多くの状態を識別で
き、従って、多数の情報を処理装置又はその上位装置側
へ送出することができる。また、位置検出部には特別な
部品を必要としないため、大型化でき、電子黒板等への
適用が可能となり、さらに得られた誘導電圧に対する演
算処理の精度を上げることによって、位置検出精度を上
げることができる。また、位置検出部をＸ方向及びＹ方
向に設けたものによれば、Ｘ方向及びＹ方向の２方向の
位置検出が可能となる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の位置検出装置の第１の実施例を示す構
成図、第２図はカーソルの一部切欠斜視図、第３図はカ
ーソルの同調回路、送信回路及び受信回路の詳細ととも
に装置全体の＄＃　５ｆｆｉを示す図、第４図（ａ）　
（ｂ）　（ｃ）は第３図の各部の信号波形図、第５図（
ａ）　（ｂ）　（ｃ）は第１の実施例における基本的な
位置検出動作を示すタイミング図、第６図は第１回目の
位置検出動作の際に各ループコイルより得られる検出電
圧を示す図、第７図は第２回目以降の位置検出動作及び
状態識別動作を示すタイミング図、第８図は本発明の第
２の実施例を示す第３図と同様な図、第９図は第２の実
施例における第７図と同様な図である。 １・・・位置検出部、１１−１〜１１−４１１１・・・
ループコイル、２・・・選択回路、３・・・送受切替回
路、４・・・カーソル、５・・・送信回路、６・・・受
信回路、７・・・処理装置、４１・・・同調回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数のループコイルを位置検出方向に並設してな
   る位置検出部と、 前記多数のループコイルより一のループコイルを順次選
   択する選択回路と、 前記選択された一のループコイルを所定の周波数の交流
   信号で駆動する送信回路と、 コイルとコンデンサを含み、前記所定の周波数を同調周
   波数とし、内部の損失及び電圧と電流の位相差をその状
   態に応じて変更可能となした同調回路を有する位置指示
   器と、 前記選択された一のループコイルに発生する電圧中、前
   記所定の周波数とほぼ同一周波数の誘導電圧を検出する
   受信回路と、 前記選択された一のループコイルを前記送信回路及び受
   信回路に交互に接続する送受切替回路各ループコイルに
   発生する前記誘導電圧より位置指示器の指定位置を算出
   するとともに、該誘導電圧の減衰度及び位相を検出し、
   これより位置指示器の状態を識別する処理装置と からなる位置検出装置。
2. （２）多数のループコイルをＸ方向及びＹ方向にそれぞ
   れ並設してなるＸ方向及びＹ方向の位置検出部と、 前記Ｘ方向及びＹ方向の多数のループコイルより、Ｘ方
   向及びＹ方向の一のループコイルを順次選択するＸ方向
   及びＹ方向の選択回路と、前記選択されたＸ方向及びＹ
   方向の一のループコイルを所定の周波数の交流信号で駆
   動する送信回路と、 コイルとコンデンサを含み、前記所定の周波数を同調周
   波数とし、内部の損失及び電圧と電流の位相差をその状
   態に応じて変更可能となした同調回路を有する位置指示
   器と、 前記選択されたＸ方向及びＹ方向の一のループコイルに
   発生する電圧中、前記所定の周波数とほぼ同一周波数の
   誘導電圧を検出する受信回路と、前記選択されたＸ方向
   及びＹ方向の一のループコイルを前記送信回路及び受信
   回路に交互に接続するＸ方向及びＹ方向の送受切替回路
   と、Ｘ方向及びＹ方向の各ループコイルに発生する前記
   誘導電圧より位置指示器のＸ方向及びＹ方向の指定位置
   を算出するとともに、該誘導電圧の減衰度及び位相を検
   出し、これより位置指示器の状態を識別する処理装置と からなる位置検出装置。