JPS63280323A - 座標入力装置 - Google Patents

座標入力装置

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JPS63280323A
JPS63280323A JP62114743A JP11474387A JPS63280323A JP S63280323 A JPS63280323 A JP S63280323A JP 62114743 A JP62114743 A JP 62114743A JP 11474387 A JP11474387 A JP 11474387A JP S63280323 A JPS63280323 A JP S63280323A
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Tsugunari Yamanami
山並 嗣也
Toshiaki Senda
仙田 聡明
Toshihide Chikami
敏秀 千頭
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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の座標人力装置(デジタイザ)
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等を用いて送
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、カーソル等の位置指示器と、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た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し、内部の損失及び電
圧と電流の位相差を該位置指示器の状態に応じて変更可
能となした同調回路を設け、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
減衰及び位相を検出して前記同調回路の状態を識別する
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、前記誘導電圧は前記同調回路の内
部の損失により徐々に減衰するが、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
が発信される。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が、この際、アンテナコイ
ル側に発生する誘導電圧は前記同調回路内における誘導
電圧と同じ減衰、即ち位置指示器の同調回路内の損失に
基づく減衰を示し、また、前記同調回路内の電圧と電流
の位相差に基づく位相を示すが、前記同調回路内の損失
及び電圧と電流の位相差は位置指示器の状態に応じて異
なるため、この減衰及び位相を検出することにより、前
記反射電波を発信した同調回路の状態、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の周囲の筺
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
に対応したカーソルを示すもので、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図はカーソル2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23の一端にはリング状
の磁石21及び底面に「+」の指標が設けられたプラス
チック等の透明な指標器24が取付けられ、また、上面
及び側面にはスイッチ221及び222が設けられてい
る。また、前記指標器24の周囲にはこれを取巻くよう
にコイル223が設けられ、さらに抵抗224、コンデ
ンサ225及び22Bが内蔵されている。なお、図面上
、コイル223は2ターンのコイルで示されているが、
実際には数10ターンのコイルからなっている。前記ス
イッチ221及−び222.コイル223.抵抗224
゜コンデンサ225及び226から同調回路22が構成
される。
前記コイル223とコンデンサ225は第3図にも示す
ようにスイッチ221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2
23及びコンデンサ225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
に膜歪されている。スイッチ221は前記コイル223
とコンデンサ225との間を直結するか又は抵抗224
を介して接続するかを選択するためのもので、抵抗22
4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226はスイッチ222を介してコン
デンサ225の両端に並列に接続されており、該スイッ
チ222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。
第3図は前記同調回路22及び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は帯域フィルタ(BPF
)、408は検波器、409゜410は位相検波器(P
 S D) 、411 、412 、41.3は低域フ
ィルタ(L P F)である。
第4図(a) (b) (c)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4i1〜413からの出力値をアナログ・ディジ
タル(A/D)変換し、さらに後述する演算処理を実行
し、カーソル2のスイッチ221及び222の状態を識
別し、これを位置検出回路3又はその上位装置(図示せ
ず)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CI。
C2,C3を発生する。前記矩形波信号Aは位相検波器
409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410に送出され
、また、送受切替信号Bは送受切替回路404に送出さ
れ、さらにまた、制御回路401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、スイッチ221が直結側に接続され、スイッチ
222がオフしているカーソル2がタブレット1の座標
入力範囲14内に置かれている、即ち位置指定可能な状
態にあると、前記電波はカーソル2のコイル223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223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223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40Bに送
出される。
受信タイミング切替回路40Bは後続する帯域フィルタ
407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の最初の所定の期間、例えばt (−
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の最後の所定の期間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40Bに受信タイミン
グ信号C1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Gl
は帯域フィルタ407に送出されるが、該帯域フィルタ
407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Glが帯域フィルタ407に入力され収束した
状態において)を検波器408及び位相検波器409゜
410に送出する。
前記検波器408に入力された信号H1は検波・整流さ
れ、信号11とされた後、遮断周波数の充分低い低域フ
ィルタ411にて前記振幅h1のほぼl/2に対応する
電圧値Velを有する直流信号J1に変換され、制御回
路401に送出される。
また一方、位相検波器409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222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H
1を正側に反転した信号(実質的に信号11と同一)を
出力する。この信号は前記同様の低域フィルタ412に
て振幅hlのほぼl/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、制御回路
401に送出される。
また、位相検波器410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
2がオフであって、信号H1の位相(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413
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410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413の出力
の電圧値は低域フィルタ412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2のスイッチ222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1.−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407の出力H1は位
相検波器409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412の出力は前述したスイッ
チ222がオフの場合の低域フィルタ413の出力とほ
ぼ同じ電圧値となるが、位相検波器410によって正側
に反転した信号とされ、低域フィルタ413の出力は前
記同様、振幅h1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222がオフの場合は低域フィルタ
412の出力に所定の電圧値が得られ、また、スイッチ
222がオンであれば低域フィルタ413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、受
信タイミング信号C1を選択した時の低域フィルタ41
2及び413の出力値を監視することにより、スイッチ
222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222のオン(又はオ
フ)の状態を示す情報はタブレット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。
一方、受信タイミング切替回路40B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407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407に入力され収束した状態において)が得られ
る。きらにまた、受信タイミング切替回路406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407の出力には
振幅h3を有する信号H3(厳密には、数個の信号G3
が帯域フィルタ407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408で検
波・整流され、信号12.I3とされた後、低域フィル
タ411にて振幅h2.h3のほぼ1/2にそれぞれ対
応する電圧値V C2,V C3を有する直流信号J2
.J3に変換され、制御回路401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
Vc2は受信信号Fの最初の所定の期間を内のエネルギ
ーに比例し、また、電圧値Vc3は受信信号Fの最後の
所定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Vc2とVc3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、制御回路401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40Gに入力した時に低
域フィルタ411より得られる電圧値Vc2と、受信タ
イミング信号C3を受信タイミング切替回路40Bに入
力した時に低域フィルタ411より得られる電圧値Vc
3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2のスイッチ221を抵抗224側に
接続すると、同調回路22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、アンテ
ナコイル13が増幅器405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22を流
れる電流はコイル223より電波を発信させ、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223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404より増幅器405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4
0Bに送出される。
受信タイミング切替回路40B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M3
が出力される。さらに、これらの信号Ml 、M2及び
M3は帯域フィルタ407に送出され、それぞれ振幅n
l、n2及びn3を有する信号Nl、N2及びN3とな
る。
前記信号Nl、N2及びN3は前記同様、検波器408
、位相検波器409 、410及び低域フィルタ411
 、412 、413を経て制御回路401に送出され
るが、信号Nlに対応する低域フィルタ412及び41
3の出力値より前述したようにしてスイッチ222のオ
ン・オフが検出され、また、信号N2及びN3に対応す
る低域フィルタ411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22において、スイッチ221が直結
側に接続された状態と抵抗224側に接続された状態と
を比較すると、該抵抗224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、制御回路401において、同調回路22のスイ
ッチ221が直結側に接続された状態と抵抗224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、装置の使用中、前記減衰度の
演算を実行させ、これらを比較することにより、スイッ
チ221が直結側であるか又は抵抗224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221の状態を示す情
報は位置検出回路3又はその上位装置における処理モー
ドの指定情報等として使用され、スイッチ222のオン
・オフの状態を表わす情報とともに位置検出回路3又は
その上位装置へ送出される。
また、これまでの説明ではスイッチ222のオン・オフ
の状態を識別した後、スイッチ221の状態を識別する
かのように述べたが、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40Bに入力した時、低域フィ
ルタ412又は413から得られる所定の電圧値が異な
るため、実際には受信タイミング信号C2及びC3を受
信タイミング切替回路40Bに入力した時、低域フィル
タ411からそれぞれ得られる電圧値よりスイッチ22
1の状態を識別し、その後、スイッチ221の状態にそ
れぞれ対応して予め記憶させておいた所定の電圧値を前
記識別結果に応じて選択し、これと受信タ1″ミング信
号CIを受信タイミング切替回路406に人力した時に
低域フィルタ412及び413から得られる電圧値とを
比較し、スイッチ222のオン・オフの状態を識別する
ようになしている。
また、前記実施例ではスイッチ222のオン・オフを識
別する場合、同調回路22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412及び413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412及び413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(1)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40
9及び410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22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222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22における電圧と電流の位相差はθ°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−−t a n  (VQ /VP )   −−(
1)(但し、vPは低域フィルタ412の出力値、VQ
は低域フィルタ413の出力値) また、前記実施例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
に多くの情報を位置検出回路3又はその上位装置に送る
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(1)式を用いて行なえば精度良く検
出することができる。
(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
の同調周波数を有し、その内部の損失及び電圧と電流の
位相差を該位置指示器の状態に応じて変更可能となした
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受信し、前記同
調回路より反射される信号の減衰度及び位相を検出して
、前記位置指示器の状態を識別するようになしたため、
位置指示器と他の回路との間にコードが不要であること
はもとより、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、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、多数の情報を位置検出装置又はその上位
装置に伝送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及びタイミング制御回路の詳細な
構成図、第4図(a)(b)(c)は第3図の各部の信
号波形図である。 1・・・タブレット、2・・・カーソル、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 (1)

  1. 【特許請求の範囲】 座標入力部を構成するタブレットと、カーソル等の位置
    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た座標入力
    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
    数を同調周波数とし、内部の損失及び電圧と電流の位相
    差を該位置指示器の状態に応じて変更可能となした同調
    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、該反射信号の減衰及び位相を検出して前記
    同調回路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。
JP11474387A 1987-05-13 1987-05-13 座標入力装置 Expired - Lifetime JP2513686B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02130031U (ja) * 1989-03-31 1990-10-26

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