JPS6349921A - 位置指示器の状態検出方式 - 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の状態を検
出する方式に関するものである。

（従来の技術） 従来、座標入力装置において、タブレット上の入力すべ
き座標位置のみを指定した位置指示器の状ｇ、（以下、
ペンダウン状態と称す。）を検出する方式としては、位
置指示器にスイッチ手段を設けて、ペンダウン時のみ、
該スイッチ手段をオン（又はオフ）し、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コードを
介して、あるいは超音波や赤外線を用いてＩＱ装検出回
路に送るよう構成されたものがあった。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、位置指示器よりコードを用いてタイミン
グ信号を送るものでは該コードが位置指示器の操作性を
悪くし、また、超音波や赤外線を用いてタイミング信号
を送るものでは、位置指示器自体にこれらの送信機や信
号発生回路、電池等を設けなければならず、構成が複雑
化し、大型且つ人重足となり、これによって、位置指示
器の操作性を悪くするという問題点があった。

本発明は、位置指示器の操作性を落すことなく、その位
置状態と各操作指定の状態等を検出し得る方式を提供す
ることを目的とする。

く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、スタイラスペン等の位置指示器と
、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、それぞれがコイルとコンデンサとを含んで組をな
していて外部イｇ号に対して互いに同等な同調周波数ぐ
且つ異る位相をもって応答して電波を発信する複数の同
調回路と該各回調回路の前記組をなしたコイルとコンデ
ンサとの接続をオン・オフするスイッチとを位置指示器
に設け、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、前記同′Ａ周波数と同等な周波数の交流信
号を前記アンテナコイルに間欠的に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同調回路が応答し
た信号を前記アンテナコイルに受信させて前記位置指示
器の位置動作状態を検出するとともに、前記アンテナコ
イルの発信信号に対して前記それぞれ位相の異る受信信
号によって前記各同調回路に対する前記スイッチのオン
・オフ状態を識別するようになした。

く作　用） 本発明によれば、各同調回路はその各スイッチがオンさ
れていると、アンテナコイルの発信信号に対してそれぞ
れ固有の位相差をもって発信する。

アンテナコイルがこれを受信する。該受信によって位置
指示器の位置動作状態が検出される。そして前記互いに
位相の異る受信信号によって位置指示器のいずれのスイ
ッチがオンされたかが識別される。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示すもので、図中、１はタ
ブレット、２は位置指示器（以下、入力ペンと称す、）
、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およびアンテナコイル１３を収納してなるもので
、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に駆動されて、
入力ベン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ｔよ
は中央に配置されている。なお、筺体１１の上面パネル
１１ａに描かれている枠１４はその座標入力範囲を示す
。

該タブレット本体１２および位置検出回路３としては、
例えば本件出願人の出願にかかる特願昭５８−２３８５
３２号の「座標位置検出装置」（特開昭６０−１２９６
１６号公報参照）あるいは特願昭５９−３３０８３号の
「位置検出装置（特開昭６０−１７６１３４号参照）を
用いることができる。前者においてはタブレット本体１
２の表面と平行に、且つ互いに直交させた多数の磁歪伝
達媒体を配設して、これに各一端から他端に向けて周期
的に磁歪振動を伝搬させ、入力ベン２が近づくと、これ
に設けた棒磁石により磁歪振動がその個所で増大りるこ
とを利用して、その個所までの伝搬時間から位置検出回
路３がそのＸＹ座標を検出する。また優者においては、
直交配列された各磁性体を交流励磁して各検出コイルに
よってその誘１１電圧をとり出すようにし、同様な入力
ペンが近づくと磁性体の透磁率が局部的に変化して誘導
電圧が変化することを利用してＸＹ座標を検出する。

アンテナコイル１３は、塩化ビニル等の絶縁被覆を施し
た導線を、タブレット本体１２の座標入力範囲の周囲、
ここでは前記枠１４の周囲の筺体１１の上面パネル１１
ａの裏面に配設してなるものである。なお、図示例では
１ターンとなしているが、必要に応じて複数ターンとし
ても良い。

入力ベン２は、位置指定用の磁器発生器、例えば棒磁石
２１と、コイルとコンデンサとを含む２組の同調回路２
２ａ、２２ｂを内蔵している。

第２図は入力ベン２の詳細な構造を示すもので、合成樹
脂等の非金ｒｔＡ材料からなるペン軸２３の内部に、ボ
ールペン等の芯体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２２１ａ、２２１ｂ　１鉄心入りコイル２２２
、第３図に示す２個のコンデンサ２２３ａ、　２２３ｂ
および２個の微調節用の可変コンデンサ２２４ａ、２２
４ｂとからなる２組の同調回路２２ａ、２２ｂ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。

前記スイッチ２２１ａは、芯体２４を、例えばその先端
をタブレット面に押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。そしてスイッチ２２
１ｂはスイッチ２２１ｂがオンのときに、押し操作によ
り、オンする毎にその信号を別途ホストコンピュータに
送って、その回数に応じて、例えば色の切換え、ある部
分のぬりつぶしなどを指定するようにしている。また、
第３図にも示すように、コンデンサ２２３ａおよび可変
コンデンサ２２４ａは互いに並列に接続され、さらにこ
れらの一端にコイル２２２の一端がスイッチ２２１ａを
介して接続され、また、これらの他端にコイル２２２の
他端が接続され、一方の並列共成回路２２ａを構成して
いる。そしてコンデンサ２２３ｂ、可変コンデンサ２２
４ｂ、コ、イル２２２．スイッチ２２１ｂとが同様に接
続されて、この場合、スイッチ２２１ａ、　２２１ｂが
共にオンになったときに他の並列共振回路２２ｂが構成
されるようにしている。

なお、共振回路２２ａはアンテナコイル１３より発信さ
れる電波と同相にして且つその周波数に共振（同調）し
、そして共振回路２２ｂはこれらの１８０°の位相差を
もって共振すべく、調節して設定される。共振回路２２
ａ、２２ｂの前記設定によって、選択度Ｑ−Ｒ／（ωＯ
Ｌｉ但しＲは共振回路の抵抗値、［はインダイタンス）
が変化して位相ずれが生ずる。そして同時に共振周波数
も変化するが共振を可能にしている。

第３図はタイミング制御回路４の詳細な構成を示すもの
で、図中、４０１は発振器（ＯＳＣ）、４０２は分周カ
ウンタ、４０３．４０４はナントゲート、４０５は送信
端子、４０６は受信端子、４０７，４０８は受信切替ス
イッチ、４０９．４１０．４１１は増幅器、４１２はフ
ィルタ、４１３は位相検波器（ＰＳＤ）、４１４は低域
フィルタ（ＬＰＦ　）　、４１５ａ、４１５ｂはコンパ
レータ、４１６ａ、４１６ｂは出力端子である。

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。

発振器４０１より発生した、例えば９１０にＩｌｚのク
ロックパルスは、分周カウンタ４０２で１／２および１
／３２に分周される。ナントゲート４０３の一方の入力
端子には、１／２に分周された４５５に１１２のパルス
信号Ａが入力され、他方の入力端子には１／３２に分周
された２８．４４にＨ２のパルス信号（パルス幅１７．
６ＪＪｓ）が入力され、その出力はざらにナントゲート
４０４に送出されて、第４図に示すように、１７．６μ
ｓ毎に４５５にＨ２のパルス信号を出したり、出さなか
ったりする信号Ｂとなる。

該信号Ｂは、送信端子４０５を介してアンテナコイル１
３に送出され、さらに電波どして発信される。この時、
例えば入力ベン２の同調回路２２ａにおいて、スイッチ
２２１ａがオンであると、該同調回路２２ａは送られて
くる電波に共振する。而して、該回路は送信側の発信が
停止する間も減衰しながら共振し続けるため、第４図に
示すような信号Ｃを発生し、該１３号Ｃは」イル２２２
より電波として発信され、アンテナコイル１３に受信さ
れる。

受信切替スイッチ４０７．４０８は、前記２８．４４に
１１２のパルス信号により１７．６ｉｌｓ毎に切替えら
れているため、送信停止期間の間のみ、受信端子４０６
よりの１３号を取入れる。該受信信号は同調回路２２ａ
のスイッチ２２１ａがオンであれば、第４図に示す信号
りとなり、オフであれば信号Ｄ′となる。該受信信号り
は、増幅器４０９．／１１０により増幅され、信号Ｅと
なり、さらに共振周波数４５５ＫＩＩｚのメカニカルフ
ィルタ４１２を通して雑音成分が除去され、増幅器４１
１を介して位相検波器４１３に送出される。なお、増幅
器４１０はオートレベルコントロール機能を有していて
、信号Ｅを一定振幅にする。

位相検波器４１３には前記４５５ＫＩＩＺのパルス信号
へが入力されており、この時、受信信号Ｅの位相をパル
ス信号Ａの位相と一致させているので、第４図に示すよ
うな、ちょうど、受信信号Ｅを折返した信号Ｆを出力す
る。

該信＠Ｆは、遮断周波数の充分低い低域フィルタ　４１
４にて平坦な信号に変換され、コンパレータ４１５ａ、
　４１５ｂの各一方の入力端子に入力される。コンパレ
ータ４１５ａの他方の入力端子には、予め所定の１悶値
電圧＋ＶＴが入力されており、前記低域フィルタ４１４
の出力は閾値電圧＋ＶＴと比較され、出力端子４１６ａ
にはハイ（Ｈ）レベルの信号Ｇａが出力される。

なお、信号Ｄ′の場合、信号Ｅ、Ｆとも全て「Ｏ」レベ
ルであり、信号Ｇａもロー（し）レベル（図示せず）と
なる。よってスイッチ２２１ａの動作状態が識別される
。

前記信号Ｇａがハイレベルの時はペンダウン状態であり
、ローレベルの時はペンダウン状態ではないと定義付け
て、該信号Ｇａを位置検出回路３に送るようにすれば、
入力ベン２をタブレット１上で操作し、座標入力したい
位置で該入力ベン２の先端をタブレット１上に押付ける
のみで、位置入力することができる。

つぎにスイッチ２２１ｂを操作した場合の説明をするに
当って、先のスイッチ２２１ａのみの操作の場合を含め
て位相検波器４１３の転作波形について説明する。

位相検波器４１３の入力として、分周カウンタ４０２の
１／２分周による４３号をｅＲとすると、第５図（Ａ）
を参照し、これは振幅１の方形波であるから、その角速
度をωＲとすると、フーリエ展開により、ｅＲ−（４＃
ｒ）（ｓｉｎ　ωＲｔ＋（１／３）ｓｉｎ３ωＲｔ＋（
１１５）ｓｉｎ５ωｌｔ　ｔ　　＋・）　　　　−・−
・−（１）となる。そして増幅器４１１側からの信号を
ｅｉとして、これは最大値ＥＳ、角速度ωＳの同期成分
ｅＳと、最大値ＥＮ、角速度ωＮの雑音である非同期成
分ｅＮよりなるものとすると、角速度ωＳ−ωＲである
から、 ｅｉ　　＝ｅＳ　　＋　ｅＮ　　＝ＥＳ　　ｓｉｎ　　
ωＲｔ＋ＥＮ　ｓｉｎ　ωＮ　ｔ　　−−−−−・（２
）となる。

ここで、スイッチ２２１ａのみがオンであると、信号ｅ
Ｒとｅｓとは同相であり、位相検波器４１３の出力をｅ
ｏとすると、 ｅＯ＝ｅＲｘｅｉ　＝　（４／１（ＥＳ　ｓｉｎ　ωＲ
ｔ）（ｓｉｎωＲｔ　＋（１／３）ｓｉｎ３　ωＲｔ　
＋−・・−・）＋（４／１（ＥＮ　ｓｉｎ　ｏａＮ　ｔ
　Ｈｓｉｎ　（ＩＪＲｔ＋（１／３）ｓｉｎ３ωＲｔ　
　＋−・−−−司＝（４／　π）　ＥＳ　（ｓｉｎ２ω
Ｒｔ＋（１／３）ｓｉｎ　ωＲｔ　−５ｉｎ３ωＲｔ　
＋・−・・・・）＋（４＃ｒ）　ＥＮ　（ｓｉｎωＮ　
ｔ　−ｓｉｎ　ωＲｔ＋（１／３）ｓｉｎ　（１）Ｎ　
ｔ　−５ｉｎ３ωＲｔ　＋・・・−）・・・・・・・・
・（３） となる。ここで、（３）式の第１項のＳｌｎ　　ωＲｔ
のみに直流成分が含まれ、他は交流成分であるから、次
段の低域フィルタ４１４の出力として、直流成分のみに
注目して、これを直流出力ｅＯとすると、５ｉｎ２ωＲ
ｔ　＝　（１／２Ｈ１−ｃｏｓ２　ωＲｔ　）より、ｅ
Ｏ＝＝（２／　π）　ＥＳ　　・−・・−Ａ４）となる
。（４）式は第５図（Ａ）における信号ｅＯの平均値で
ある。

つぎに、スイッチ−２２１ａ、２２１ｂがオンとなると
、信号ｅＲとｅｓどの位相差をφとして、φ・・１８０
°であり、（３）式の第１項をｅ’　０とすると、 ｅ’　Ｏ＝（４／　ｙｒ）　ＥＳ　（ｓｉｎ（ωＲｔ：
　　−φ）ｓｉｎ　ＣＬ）Ｒｔ　）　＝（４／　７Ｔ）
　ＥＳ　（１／２）（ＣＯ３φ−ＣＯ３（２ωｌｅｔ　
　÷φ））　・・・・・・・・・（５）となり、（５）
式の第２項は交流成分であるから、直流出力ｅＯは ｅＯ−（２／　π）　ＥＳ　ｃｏｓφ　　・・・・・・
（６）となり、φ−１８０°より、 ｅｏ−−（２／π）ＥＳ となる。（６）式は第５図（Ｃ）における信号ｅＯの平
均値であり、該信号ｅＯがコンパレータ４１５ａ。

４１５ｂに入力される。コンパレータ４１５ｂは、所定
の８ｉｉＩＩ電圧−ＶＴと比較されて出力端子４１６ｂ
にはロー　（Ｌ）レベルの信号Ｇｂが出力される。

なお、スイッチ２２１ｂがオフのとぎは、信号ｅＯは閾
値電圧−ＶＴより常に人であって、その出力信号Ｇｏは
常にハイ（１１）レベル（図示せず）となる。

第６図は第２図の入力ペン２に代えた入力ペンが４組の
同調回路ＲＥＩ〜ＲＥ４とこれらを操作により択一的に
オンする４個の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を備え、第３
図の構成に対して、分周カウンタ４０２の１７２分周に
よる信号ｅｆｔを９０°進める移送器（ＳＩＩＩＦＴ　
）　　４１７を追加し、更に、該移送器４１７の信号と
増幅器４１１の信号とを受ける位相検波器４１３′　と
、その出力から直流成分をとり出ず低域フィルタ４１４
′　とを追加して、４個のコンパレータ４１５ａ〜４１
５ｄから、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の各操作信号をとり
出すようにしたものである。

なお前記各同調回路ＲＥ１〜ＲＥ４は、例えば入力ペン
２のキャップ２６の部分を回転式にして、各色指定とか
、前記のぬりつぶし指定やイレーズ（消し）指定に対応
させる。

以下、第６図の回路について、？Ａ３図と異る部分を中
心に、その動作を説明する。

各同調回路ＲＥ１〜ＲＥ４による信号Ｏ５は、第５図を
再度参照し、（Ａ）　（Ｂ）（Ｃ）　（Ｄ）に示すよう
に、信号ＣＯに対してそれぞれ０°、９０’　、１８０
”。

２７０°の位相差をもっている。そして例え９０’と２
７０°の位相差に対しては、（６）式のφ−９０゛ある
いはφ−２７０°として、ｅｏ　＝ｏとなる。よってφ
＝９０″′、φ＝２７０’における信号ｅｏを検出する
ために、移相器４１７によって、第７図に示すように信
号ｅＲが９０°進められる。

これによって（６）式のＣＯＳφはｓｉｎφ置き換えら
れ、この場合の低域フィルタ４１４′の出力はφ−９０
’において、第７図（８）信号ｅＯの平均値ｅＯ＝　（
２／；ｌ　ＥＳとなり、そしてφ−２７０において、第
７図（Ｄ）の信号の平均値ｅｏ−−（２／π）ＥＳとな
り、同様に、コンパレータ４１５ｃ４１５ｄによって出
力信号Ｑｃ、　Ｇｄが得られる。

（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」ンデンザとを含む同調回路を設けるのみで良く、
従来のようｔ≧複雑な信号発生回路や電池等も不要とな
り、しかも位置指示器に設けた複数のスイッチの動作状
態が同様にコードなしで識別されるので、各スイッチに
より、例えば入力ペンの色指定やイレーズ指定なども可
能にした上で、極めて操作性の良い位置指示器を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す位置指示器の斜視図、第
２図は入力ペンの断面図、第３図はスイッチが２個の場
合のタイミング制御回路のブロック図、第４図は第３図
の各部の波形図、第５図は第３図の位相検波器の動作を
説明する波形図、第６図はスイッチが４個の場合のタイ
ミング制御回路のブロック図、第７図は第６図の位相検
波器の動作を説明する波形図である。 １・・・タブレット、２・・・入力ペン（位置指示器）
、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
、２２ａ、２２ｂ、ＲＥＩ　、ＲＥ２　、ＲＥ３　。 ＲＥ　４　＝・・同調回路、２２１ａ、　２２１ｂ、　
Ｓ　Ｗ　１．８　Ｗ　２゜ＳＷ３．ＳＷ４・・・スイッ
チ、４１５ａ、４１５ｂ、４１５ｃ、４１５ｄ・・・コ
ンパレータ。

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、スタイラスペン等
   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、それぞれがコイルとコンデンサと
   を含んで組をなしていて外部信号に対して互いに同等な
   同調周波数で且つ異る位相をもつて応答して電波を発信
   する複数の同調回路と該各同調回路の前記組をなしたコ
   イルとコンデンサとの接続をオン・オフするスイッチと
   を位置指示器に設け、 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、 前記同調周波数と同等な周波数の交流信号を前記アンテ
   ナコイルに間欠的に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同調回路が応答した信号を前記ア
   ンテナコイルに受信させて前記位置指示器の位置動作状
   態を検出するとともに、 前記アンテナコイルの発信信号に対して前記それぞれ位
   相の異る受信信号によって前記各同調回路に対する前記
   スイッチのオン・オフ状態を識別することを特徴とする 位置指示器の状態検出方式。