CN1485736A - 位置检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及即使对于强烈地包含与位置指示器的谐振频率相同频率成分的外来噪声，也可提供不受其影响，可稳定检测指示位置的坐标值的位置检测装置，在选择同一环路线圈的状态下对位置指示器(13)至少连续进行2次电磁波的收发，通过计数电路(10)及开关电路(11)在各次收发时的信号上维持谐振频率fo的小于1周期的相位差，以对环路线圈内发生的接收信号进行前述相位调整的信号作为检波时钟脉冲，用同步检波电路(5)进行同步检波，接着，通过对这些进行平均化或相加，可以抵消接收信号中的外来噪声。

Description

位置检测装置

技术领域

本发明涉及用于把图形和文字输入计算机的位置检测装置。

背景技术

作为现有的这种位置检测装置，有特开昭63-70326号公报上公开的。

在前述的位置检测装置中，通过在图形输入卡和位置指示器之间交换电波，求出由其位置指示器产生的指示位置的坐标值。据此，顺序选择在图形输入卡的位置检测方向上并列的多个环路线圈，发射电波的同时，接收从位置指示器上设置的振荡电路再发射的电波，通过其接收信号强度分布求出指示位置的坐标值。

这种位置检测装置作为计算机的输入装置大多与作为显示装置的CRT监控器同时使用。由于该CRT监控器通过强磁场控制电子束，所以发射强电磁噪声。因此，在前述所示的位置检测装置中受到从CRT监控器发射的噪声影响，有所谓不能稳定检测坐标值的问题。

在这种位置检测装置中除了受CRT监控器的噪声之外，还受到无线电广播局来的电波影响。

为了至少缓和这类外来噪声的影响，在前述的现有例中，在一只环路线圈内进行连续多次的收发，通过平均化来降低噪声的影响。此外，作为接收电路设置了只用于强接收目标的频率成分的带通滤波器。

然而从CRT监控器来的噪声或无线电局来的电波中包含的频率成分与图形输入卡应接收的频率一致时，用前述方法消除其影响是困难的。

发明内容

本发明的目的是提供位置检测装置，针对上述问题，即使在外来噪声的频率成分与应接收的频率一致时也难以受到噪声影响，能稳定地检测坐标值。

在本发明中，为了达到前述目的，在由包含至少线圈和电容器的谐振电路的位置指示器，和包含在位置检测方向并列设置的多只环路线圈、对位置指示器收发预定频率的电磁波时，通过在前述多只环路线圈内发生的接收信号电平求出由位置指示器产生的指示位置的坐标值的图形输入卡构成的位置检测装置中，其特征为，在图形输入卡内，设置了以下器件，即：在选择同一环路线圈的状态下至少连续两次对位置指示器的电磁波进行收发的收发控制器件；对在至少连续两次收发前述电磁波时的各次收发中的信号相位差进行控制的相位差控制器件；将对环路线圈内发生的接收信号进行前述相位控制的信号作为检波时钟脉冲进行同步检波的同样检波电路；以及根据前述同步检波得到的至少两次电磁波的收发，计算至少两个接收信号的电平的平均值或总计值的信号电平处理器件。

根据前述构成，具备在至少连续两次进行收发之际，调节在位置指示器和图形输入卡之间交换的信号各次的相位差功能。由此求出由这些收发信号获得的信号电平平均或总计期间，可以调整相位差，以便相互抵消噪声的影响，使不受外来噪声影响的稳定的坐标检测成为可能。

在这里，前述相位控制器件可以通过每一次变化电磁波的收发开始时限来实现，能够以简单的构成实现。

附图说明

图1是示出本发明的位置检测装置的第1实施方式的构成图。

图2是示出同步检波电路具体构成一例的电路图。

图3是示出图2的同步检波电路动作一例的波形图。

图4是示出计数电路具体构成一例的电路图。

图5是示出本发明第1实施方式的部分扫描动作时的各部分信号一例的示波图。

图6是示出本发明第1实施方式的部分扫描动作时的各部分信号另一例的示波图。

图7是本发明的噪声消除的原理图。

图8是第1实施方式的位置检测动作全体处理的流程图。

图9是图8中的部分环路线圈选择·收发动作的处理流程图。

图10是示出本发明的位置检测装置的第2实施方式的构成图。

符号说明1：位置检测部；2：选择电路；3：收发转换电路；4：放大电路；5，20：同步检波电路；6，21：积分电路；7，22：AD变换电路；8：CPU；9：振荡电路10：计数电路；11：开关电路；12，23，24：分频电路；13，26：位置指示器；25：时钟脉冲生成电路。

具体实施方式

[第1实施方式]

(第1实施方式的构成)

图1是示出本发明的位置检测装置第1实施方式的图。

在图1中，1是位置检测部，多个，在这里是40只环路线圈在X轴方向及Y轴方向各自作为环路线圈X1～X40及环路线圈Y1～Y40配置。这些环路线圈与选择各环路线圈的选择电路2连接。

前述选择电路2与收发转换电路3连接，该收发转换电路3的接收侧(R)与放大电路4连接，该放大电路4的输出与同步检波电路5连接。此外，同步检波电路5的输出与积分电路6连接，该积分电路6的输出与AD变换电路7连接，该AD变换电路7的输出与CPU(中央处理器)8连接。

9是从位置检测部1要发射的预定频率f_o恰好在32倍的频率发送的振荡电路。振荡电路9分别与CPU8，计数电路10及开关电路11连接。计数电路10的输出与开关电路11连接。

开关电路11的输出与分频比1/32的分频电路12连接，该分频电路12的输出与收发转换电路3的发送侧(T)连接，从位置检测部1中选择的环路线圈发射频率f_o的交流磁场。此外，分频电路12的输出也与同步检波电路5的检波时钟脉冲输入端子连接。

CPU8把后述的各种控制信号(信息)分别输送到选择电路2，收发转换电路3，积分电路6，AD变换电路7及计数电路10。

通过用这些符号1～12表示的元件构成图形输入卡。

在图1中，13是位置指示器，在其内部设置线圈14，笔压传感器15及笔压检测电路16。线圈14与未图示的电容器连接，作成频率f_o的谐振电路。笔压检测电路16通过包含IC的电子电路构成，把从笔压传感器15来的模拟信号变换为时分数字信号，把该数字信号通过线圈14返回位置检测部1。对该位置指示器的动作因为例如在特开平5-313439号公报内公开，在这里省略。

图2是示出同步检波电路具体构成一例，是用模拟开关，运算放大器及电阻元件(R1，R2)的众知的电路。图3是示出图2的同步检波电路动作一例的波形图。检波时钟脉冲在正半周时，输入信号非反相输出，在负半周时输入信号反相输出。从而，如果对该输出信号进行一定时间积分，则可以只取出作为目标的频率成分，即检波时钟脉冲的频率成分。

图4是示出计数电路的具体构成的一例，图中，101是计数器，102是比较器，103是触发电路。

计数器101的时钟脉冲端子与振荡电路9连接，输出端子Q₀～Q₅与比较器102的输入端子A₀～A₅连接。比较器102的输入端子B₀～B₅与CPU8连接，输出端子与触发器103的复位端子连接。触发器103的时钟脉冲端子与CPU8连接，D端子与电源(高电平)连接，Q输出端子与计数器101的复位端子及开关电路11连接。

在前述构成中，如果从CPU8来的触发脉冲输入触发器103，则在其上升边缘上输出端子Q开始工作，计数器101开始振荡电路9的振荡信号的计数动作。在比较器102的输入端子B₀～B₅上预先从CPU8输入·设定预定值，如果该值和计数器101的计数值一致，则比较器102的输出端子开始工作。由于在该上升边缘的时限，触发器103复位，所以触发器103的Q输出，即，计数电路10的输出形成与仅从CPU8设定的值(0到31的范围)对振荡电路9的振荡信号计数时间相当的宽度的脉冲信号。

(第1实施方式的动作)

首先，用于大体检测位置指示器13处于位置检出部1哪个位置的全面扫描动作与现有的装置情况同样地进行。

该全面扫描动作边顺序转换X轴方向及Y轴方向的各40条环路线圈的全部，边收发电波，检测是否接收大于预定值的信号电平，接着，对信号电平最大的环路线圈(峰线圈)取样。

由于该全面扫描动作是用于最初检测位置指示器13大体处于哪个位置的，所以外来噪声产生的影响不成为问题。从而，在该全面扫描动作期间，CPU8控制计数电路，以便使开关电路11常处于导通状态，具体讲，触发脉冲不供给计数电路10。

其次，说明通过上述全面扫描动作了解位置指示器13的大体位置后的部分扫描动作。

图5、图6是示出本实施方式的部分扫描动作时各部分的信号波形，图5是用于说明与全面扫描动作时同样，触发脉冲不供给计数电路10，开关电路11常保持导通状态，不显现原来作用时的波形图，图6是通过本发明产生的实际动作时的波形图。

在图5，图6中，a是从位置检测部1的环路线圈来的发送信号，b是从位置指示器13来的接收信号，C是从放大电路4来的输出信号，d是供给同步检波电路5的检波时钟脉冲信号，e是从CPU8输入计数电路10的触发脉冲。此外，f是从CRT监控器加入的噪声，该噪声多含频率f_o成分。此外，g是同步检波电路5的输出信号，h是积分电路6的输出信号。这些各个信号a～h分别与图1(a)～(h)对应(其中，f除外)。

图5，图6示出位置指示器处于环路线圈X7附近时的X方向部分扫描动作。CPU8如后述所示，对于以环路线圈X7作为中心的前后5只环路线圈X5～X9边顺序转换，边对各环路线圈的位置指示器13来的信号电平进行检波。这时，对1只环路线圈进行2次收发，通过2次信号电平(AD变换电路7的输出值)的平均值进行坐标计算。

在这里，1次收发有3个动作步骤(期间)。

首先，CPU8在选择电路2内选择环路线圈X7，同时把收发转换电路3转换到发送侧(T)。由此，从环路线圈X7对位置指示器13发送频率fo的信号。

其次，CPU8在选择电路2内选择环路线圈X5，同时把收发转换电路转换到接收侧(R)。由此，从位置指示器13来的信号从环路线圈X5检测，经由同步检波电路5输入积分电路6。

CPU8把收发转换电路3转换到既不发送也不接收的一侧(N)。由此，从位置指示器13来的信号不输入积分电路6，所以积分电路6保持一定的输出值。其间CPU8使AD变换电路7动作，将其输出值作为信号电平读取。

CPU8同样动作，在发送时选择环路线圈X7，接收时选择环路线圈X5，再次进行收发动作。由此对环路线圈X5的信号电平检测结束。

CPU8对环路线圈X6～9也与前述同样地执行用于信号电平检测的动作。在这里省略，然而，CPU8继续进行前述X方向的部分扫描动作，而对于在以Y方向的峰线圈为中心的Y方向的5个环线圈作与前述相同的动作(Y方向的部分扫描动作)。

从CRT监控器来的噪声多包含频率fo成分，在图5所示例的情况下，在检波输出信号g内如图所示地出现噪声脉冲。该噪声脉冲通过积分电路6累计，因为对检测的各信号电平有影响，所以不能正确地求出位置指示器13的指示位置。

其次，根据本发明的实际动作，即对于从CPU8供给计数电路10的触发脉冲e时的部分扫描动作用图6说明。

在图6，各环路线圈的每1次收发终止，以收发转换电路3的状态作为N的期间，CPU8对计数电路10设定在预先设定的最佳值。接着，CPU8输出触发脉冲到计数电路10。

由于计数电路10如图4说明那样，输入该触发脉冲，所以输出与前述预先设定值的时钟脉冲数相当宽度的脉冲信号。该脉冲信号输入开关电路11，只在该脉宽期间，开关电路11成为关断状态，分频电路12的动作只在这期间停止。即，第1次的收发和第2次收发之间发生只与前述脉宽相当的延迟。

由于该延迟时间是在0～31的范围对从振荡电路9来的时钟脉冲进行计数的，所以形成频率fo的1周期的范围。该动作是本发明的特征之一。

作为从前述的CPU8在计数电路10上设定的最佳值，通过CRT噪声e和检波时钟脉冲d之间的相位关系取在收发的第1次和第2次正好形成反相关系的值，同步检波电路5的输出内出现的CRT噪声的极性在收发的第1次和第2次可以作成相反。从而，如果根据这些同步检波电路5的输出，对AD变换电路7的输出值作平均化或相加，则使抵消CRT噪声影响成为可能，可算出正确的坐标值

图7是示出有关通过对第1次收发和第2次收发间的时间调整，可以抵消噪声影响的原理的。

图8示出上述第1实施方式的位置检测动作的全体处理的流程，图9示出图8中的部分环路线圈选择·信号收发动作处理的流程(其中，由于对Y方向的动作与X方向是相同的，所以省略)。在图9，i表示在发送时选择的环路线圈(即峰线圈)的号码，k表示接收时选择的环路线圈的号码，m表示同一接收线圈选择时的收发次数，n表示改变接收线圈时的收发次数。

(第1实施方式的扩展)

在本实施方式，通过对时钟脉冲计数进行前述时间调整，然而也可以使用其它方法。作为同步检波电路用模拟开关电路转换极性，然而也可以用模拟乘法器等。

在本实施方式，以发送频率fo32倍的频率的时钟脉冲进行计数，但并不限于此，也可以用其它频率的时钟脉冲。

在本实施方式，作为外来噪声对CRT监控器的情况说明了其效果，然而，即使在与fo相近的频率发送的无线电广播局附近，也可以通过与上述说明完全相同原理消除无线电波的影响。此外，如果除此之外预先了解噪声源，则消除含多个频率fo成分的噪声影响也是可能的。

在本实施方式，只在第1次收发终止时进行时间调整，然而也可以在第1次和第2次两方进行。

在本实施方式，对于1只环路线圈进行2次收发平均化，然而，也可以对其进行4次平均化。在进行4次时，也可以在第1次和第3次收发终止时进行前述的时间调整，此外，也可以每次进行调整。

在本实施方式，作为第1次和第2次之间的时间调整长度应当设定预先求出的值，然而，在电源投入时对于完全设定时进行测试，也可以设定自动地求出噪声影响变得最小时的值。

[第2实施方式)

(第2实施方式的构成)

图10是示出本发明位置检测装置的第2实施方式，图中与第1实施方式相同的构成部分以同一符号表示。

本实施方式的构成与第1实施方式的相异点是：同步检波电路到AD变换电路的接收部设置2个系统，在各自的同步检波电路上提供偏移90度相位的检波时钟脉冲。

即，在图10中，20是同步检波电路，其输入连接在放大电路4的输出上，输出与积分电路21连接。该积分电路21的输入与AD变换电路22连接，接着，该AD变换电路22的输出与CPU8连接。

23是分频比1/16的分频电路，其输入与开关电路11的输出连接，其输出与分频比1/2的分频电路24及时钟脉冲发生电路25连接。该分频电路24的输出与收发转换电路3的发送侧(T)连接，与第1实施方式同样，把频率fo的信号供给位置检测部1。

时钟脉冲发生电路25产生与fo2倍的信号的相位相互偏移90度的频率fo的2个时钟脉冲信号，以这些信号作为检波时钟脉冲分别供给检波电路5，20。

通过以这些符号1～11，20～25表示的元件构成图形输入卡。

在图10中，26是位置指示器，在其内部设置线圈27，与该线圈27连接，用于与频率fo谐振的未图示的电容器以及根据笔压使静电电容变化的可变电容器28。可变电容器28也与线圈27连接，根据笔压，谐振频率稍微地变化。

(第2实施方式的动作)

在本实施方式，因为根据笔压，接收的信号相位发生变化，所以通过前述的2系统的接收部求出各自的信号电平，由其比率求出接收信号的相位角，由此，求出加在位置指示器26上的笔压。因为对于这些动作已在现有技术所述的公报或其相关的申请内公开，在这里省略。

即使在该实施方式的情况下，从最初也进行全面扫描动作，求出位置指示器大体位置开始，进行部分扫描动作这一点是与第1实施方式的情况相同的。与第1实施方式不同点仅在于：在图6中，同步检波输出、积分输出在另外1系统存在。

即使在本实施方式，也设定从CPU8对计数电路10预设定的最佳值，如果接着与第1实施方式的情况同样地输出触发脉冲，则计数电路10输出与前述预设定值的时钟脉冲数相当宽度的脉冲信号。该脉冲信号输入到开关电路11，只在该脉宽期间，开关电路11成为关断状态，分频电路23，24的动作只在该期间停止。即第1次的收发和第2次的收发之间产生与前述脉宽相当的些微延迟。

因此，与第1实施方式的情况同样，由于CRT噪声和检波时钟脉冲之间的相位关系在收发送第1次和第2次上正好形成反相关系，所以两个同步检波电路5，20的输出上出现的CRT噪声极性在收发的第1次和第2次上可以反相。

因此，如果根据这些同步检波电路5，20的输出，对AD变换电路7，22的输出值平均化或相加，使抵消CRT噪声的影响成为可能，使算出正确的坐标值及接收信号的相位角成为可能。

上述的第2实施方式的位置检测动作全体处理的流程以及部分环路线圈选择·信号收发动作处理的流程基本上与第1实施方式的情况是相同的。

(第2实施方式的扩展)

在本实施方式，通过时钟脉冲计数进行前述时间调整，然而，也可以用其它方法。作为同步检波电路用模拟开关电路转换极性，但是也可以用模拟相乘器等。

在本实施方式，作为外来噪声，对CRT监控器的情况说明其效果，然而，在用与fo相近频率发送的无线电广播局附近，也可以通过用与上述说明完全相同原理消除无线电电波的影响。即使除此之外，如果预先了解噪声源，对多含频率fo成分的噪声消除影响也是可能的。

在本实施方式，只在第1次收发终止时进行时间调整，然而也可以对其在第1次和第2次双方进行。

在本实施方式，关于1个环路线圈进行2次收发，平均化，然而也可以对其进行4次平均化。在进行4次的情况下，也可以在第1次和第3次收发终止时进行时间调整，此外每次进行也行。

在本实施方式，作为第1次和第2次期间的时间调整的长度，应设定预先求出的值，然而，在电源投入时就全部的设定时而言，进行测试，也可以对自动地求出噪声影响变得最少的值进行设定。

(发明的效果)

正如以上说明所示，根据本发明，至少连续进行2次对位置指示器的电磁波收发，同时通过在这些收发之间进行时间调整，使第1次接收时和第2次接收时混入的噪声极性反相，使抵消成为可能。由此，即使对强烈地包含与难以除去的位置指示器的谐振频率同一频率成分的外来噪声也可以提供不受其影响，稳定地检测指示位置坐标值的位置检测装置。

Claims (2)

1.一种位置检测装置，在由配备至少包含线圈和电容器的谐振电路的位置指示器，以及在位置检测方向上并列设置有多个环路线圈、并在向位置指示器收发预定频率的电磁波时通过在所述多个环路线圈内发生的接收信号的电平求出由位置指示器产生的指示位置的坐标值的图形输入卡形成的位置检测装置内，其特征在于，

在图形输入卡内设置：

在选择同一环路线圈的状态下，至少连续两次对位置指示器的电磁波进行收发的收发控制器件，

对至少连续两次收发所述电磁波时的各次收发中的信号相位差进行控制的相位差控制器件，

将对环路线圈内发生的接收信号进行所述相位控制的信号作为检波时钟脉冲进行同步检波的同步检波电路，以及

根据所述同步检波得到的至少两次电磁波的收发，计算至少两个接收信号电平的平均值或总计值的信号电平处理器件。

2.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，所述相位差控制器件使每次电磁波收发的开始时限发生变化。

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