DE3889182T2

DE3889182T2 - Koordinateneingabesystem mit einem Eingabeschreibstift.

Info

Publication number: DE3889182T2
Application number: DE3889182T
Authority: DE
Inventors: Toshihide Wacom Comp Chikami; Takahiko Wacom Comp Funahashi; Azuma Wacom Comp Murakami; Toshiaki Wacom Comp Senda; Tsuguya Wacom Comp Yamanami
Original assignee: Wacom Co Ltd
Current assignee: Wacom Co Ltd
Priority date: 1987-08-24
Filing date: 1988-08-23
Publication date: 1994-10-13
Anticipated expiration: 2008-08-24
Also published as: KR960001648B1; US5134689A; KR890004254A; EP0307667A3; EP0307667A2; DE3889182D1; EP0307667B1; DE307667T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Koordinateneingabesystem und, spezieller, ein Koordinateneingabesystem, das in der Lage ist, verschiedene Arten von Information wie etwa Information zum Ändern der Größe eines Koordinatenpunktes in Übereinstimmung mit der Stärke der auf einen Eingabeschreibstift ausgeübten Kraft, d.h. des Berührungsdruckes zwischen dem Eingabeschreibstift und einem Tablett, bereitzustellen. Die Erfindung befaßt sich außerdem mit einem Eingabeschreibstift, der zur Verwendung in diesem System geeignet ist.
Ein herkömmliches Koordinateneingabesystem des beschriebenen Typs weist einen an dem Eingabeschreibstift vorgesehenen Drucksensor oder eine Vielzahl von Drucksensorelementen auf, die auf der gesamten Fläche des Eingabebereichs eines Tabletts verteilt sind. Der Drucksensor ist in der Lage, den "Griffel-Druck", d.h. den Druck, mit dem der Eingabestift das Tablett berührt, zu erfassen und zu messen, und die Größe des Koordinatenpunktes wird in Übereinstimmung mit dem gemessenen Druck verändert.
DE-A-29 09 847, gegenüber der Anspruch 4 abgegrenzt ist, beschreibt ein Eingabesystem, bei dem der Eingabebereich mit einem Widerstandsfilm versehen ist und der Eingabeschreibstift galvanisch mit einem analogen Detektionssystem zum Erfassen der Position, an der der Schreibstift gegen den Widerstandsfilm gedrückt wird, verbunden ist. Der Eingabeschreibstift umfaßt in Übereinstimmung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 4 einen beweglichen Kern und eine Oszillationsschaltung, die durch einen Kondensator und eine Spule gebildet wird. Eine dem Kern zugeordnete Scheibe nähert sich der Oszillationsschaltung an, wenn der Kern verlagert wird, so daß die Oszillationen in der Oszillationsschaltung induktiv gedämpft werden. In dem herkömmlichen System dient diese Struktur als ein Schalter zum Aktivieren des Eingabesystems, wenn der Schreibstift gegen das Tablett gedrückt wird.
Unter den Systemen, die auf den Berührungsdruck zwischen dem Schreibstift und dem Tablett ansprechen, tritt bei der Anordnung mit einer Vielzahl von Drucksensorelementen eine Schwierigkeit auf, eine gleichmäßige Druckmessungscharakteristik über die gesamte Fläche des Eingabebereiches zu erhalten und aufrechtzuerhalten, mit dem Ergebnis, daß die Berührung des Eingabeschreibstiftes nicht gleichmäßig und korrekt auf der gesamten Fläche des Eingabebereiches des Tabletts gemessen werden kann. Die Anordnung, die mit einem an dem Eingabeschreibstift vorgesehenen Drucksensor arbeitet, erfordert ein Kabel oder andere geeignete Mittel zum Aufnehmen der Druckmessungsinformation von dem Eingabeschreibstift, was zu einer schlechteren Handhabbarkeit des Eingabeschreibstiftes während der Eingabe führt.
Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Koordinateneingabesystem zu schaffen, das keinerlei Kabel oder andere Mittel erfordert, die an den Eingabeschreibstift angeschlossen werden müssen, und das in der Lage ist, verschiedene Arten von Information wie etwa Information zum genauen Verändern der Größe des Koordinatenpunktes in Übereinstimmung mit dem Berührungsdruck des Eingabeschreibstiftes zur Verfügung zu stellen.
Die Dokumente EP-A-O 254 297 und EP-A-O 259 894, die beide zum Stand der Technik nach Artikel 54(3) EPÜ gehören, beschreiben beide bestehende Koordinateneingabesysteme mit einer Positionsangabeeinrichtung, die als ein Griffel ausgebildet ist und nicht durch ein Kabel oder dergleichen mit dem Tablett verbunden ist. In diesen Systemen umfaßt die Positionsangabeeinrichtung einen Resonanzkreis, und das Tablett enthält Mittel zur Erzeugung elektrischer Wellen zum Erregen des Resonanzkreises der Positionsangabevorrichtung und Mittel zum Empfang elektrischer Wellen zum Erfassen einer von dem Resonanzkreis zurückgesendeten elektrischen Welle.
In EP-A-O 259 894 wird diese Art der Signalübertragung dazu verwendet, die Position der Positionsangabevorrichtung auf dem Tablett zu erfassen. Der Resonanzkreis enthält einen variablen Kondensator, der zur exakten Abstimmung der Resonanzfrequenz auf die Frequenz der von dem Tablett ausgesandten elektrischen Welle benutzt wird. Die Einstellung des variablen Kondensators wird nicht verändert, wenn das System in Gebrauch ist. Außerdem enthält der Resonanzkreis einen Schalter und einen weiteren Kondensator, der parallel zu dem variablen Kondensator geschaltet ist. Der Zweck dieses Schalters und des zusätzlichen Kondensators besteht darin, die Phase des elektrischen Stromes in dem Resonanzkreis zu verschieben, so daß die Zustände "Stift aufgesetzt" und "Stift abgehoben" der Positionsangabevorrichtung durch Ein- und Ausschalten des Schalters unterschieden werden können.
In EP-A-O 254 297 enthält der Resonanzkreis einen druckabhängig variablen Kondensator, der auf den Druck anspricht, mit dem der Schreibstift gegen das Tablett gedrückt wird, wodurch die Phase und Frequenz der Resonanz entsprechend dem ausgeübten Eingabedruck variiert wird. In diesem Fall dient der Resonanzkreis nur zur Übertragung von zusätzlicher Information wie etwa der Größe des Punktes oder der Linie, die mit dem Eingabeschreibstift gezeichnet wird, und die Positionserfassung wird durch andere Mittel erreicht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie in Anspruch 1 angegeben ist, ist ein Koordinateneingabesystem vorgesehen, bei dem die von dem Resonanzkreis der Positionsangabevorrichtung ausgesandte elektrische Welle sowohl zur Bestimmung der angegebenen Position als auch zur Übertragung von Zusatzinformation wie etwa der Ausdehnung eines an der angegebenen Position zu zeichnenden Punktes benutzt wird.
Die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises ist in Abhängigkeit von dem Druck variabel, mit dem der Griffel gegen die Oberfläche des Tabletts angedrückt wird. Somit ermöglicht es das erfindungsgemäße Koordinateneingabesystem, die Größe des Koordinatenpunktes zu variieren, indem einfach der Druck variiert wird, mit dem der Schreibstift gegen das Tablett angedrückt wird. Es ist deshalb möglich, beispielsweise Buchstaben mit variierenden Linienabschnitten zu schreiben, indem der Eingabeschreibstift mit veränderlichem Druck in der gleichen Weise wie ein üblicher Schreibstift gehandhabt wird. Da außerdem der Stiftdruck durch die Erfassung einer Änderung in der Resonanzfrequenz des Resonanzkreises gemessen wird, ist es nicht erforderlich, eine Vielzahl von Drucksensorelementen zu verwenden, die über die gesamte Fläche des Eingabebereichs des Tabletts verteilt sind, und die Größe des Koordinatenpunktes, d.h. die Ausdehnung des Punktes, kann überall in dem Eingabebereich des Tabletts exakt geändert werden. Da der Eingabeschreibstift keinerlei schwere Teile wie etwa Batterien und Magneten zu enthalten braucht, wird eine gute Handhabbarkeit des Eingabeschreibstiftes gewährleistet. Außerdem ist es möglich, das Tablett so auszulegen, daß es größere Abmessungen aufweist, weil es keinerlei Mittel zur Messung des Berührungsdruckes aufzuweisen braucht. Die Präzision der Erfassung der Koordinatenwerte kann verbessert werden, indem die Genauigkeit der arithmetischen Operation gesteigert wird, die an den Signalen ausgeführt wird, die durch die Mittel zum Empfang elektrischer Wellen in dem Tablett empfangen werden.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Eingabeschreibstift zur Verwendung in einem Koordinateneingabesystem zu schaffen, der in der Lage ist, Information zur Verfügung zu stellen, die präzise dem Berührungsdruck des Stiftes entspricht, ohne daß irgendein Kabel oder ähnliche damit verbundene Mittel benötigt werden.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit dem in Anspruch 4 angegebenen Eingabeschreibstift gelöst.
Im Gebrauch schreibt der Benutzer Buchstaben oder andere Informationen auf das Tablett eines Koordinateneingabesystems, während er den Eingabeschreibstift mit variablem Druck gegen das Tablett andrückt. Folglich wird der Kern, der eine Ferritspitze aufweist, entsprechend dem Druck axial innerhalb der Spule verschoben, mit dem Ergebnis, daß die magnetische Permeabilität und somit die Induktivität der Spule in Übereinstimmung mit der Verschiebung des Kerns geändert werden. Folglich wird die Abstimmfrequenz des Schwingkreises, der durch die Spule und den Kondensator gebildet wird, etwas verändert, so daß eine Änderung in der Phase und Frequenz der Spannung verursacht wird, die als Reaktion auf die von dem Koordinateneingabesystem ausgesandte elektrische Welle induziert wird. Die Änderung in der Phase und Frequenz der Induktionsspannung verursacht Änderungen in der Phase und Frequenz der elektrischen Welle, die durch die Spule des Schwingkreises erzeugt wird, und solche Änderungen werden in dem Koordinateneingabesystem empfangen und verarbeitet, wodurch Information über die Verschiebung des Kerns, d.h. den Druck, mit dem der Eingabeschreibstift gegen das Tablett angedrückt wird, in dem Koordinateneingabesystem erfaßt werden kann.
Gemäß dem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird somit die Abstimmfrequenz des durch eine Spule und einen Kondensator gebildeten Schwingkreises des Eingabeschreibstiftes infolge einer Änderung der Induktivität der Spule verändert, die ihrerseits durch eine axiale Verschiebung des Kerns verursacht wird. Dieser Eingabeschreibstift kann zweckmäßig in einem Koordinateneingabesystem verwendet werden, in dem eine Position durch Senden und Empfangen von elektrischen Wellen von und in einem Tablett erfaßt wird, während es möglich ist, die Änderung in der Abstimmfrequenz zu registrieren, d.h. Information über den Druck, mit dem der Eingabeschreibstift mit dem Tablett in Berührung gehalten wird. Darüberhinaus ist es möglich, die Notwendigkeit für ein Kabel oder ähnliche Mittel zu vermeiden, die den Eingabeschreibstift elektrisch mit dem feststehenden Teil des Koordinateneingabesystems wie etwa dem Tablett verbinden würden. Die Änderung der Abstimmfrequenz beruht ausschließlich auf der Verschiebung des Kerns, so daß Information über den Berührungsdruck des Schreibstiftes auf der gesamten Fläche des Eingabebereichs des Tabletts mit derselben Genauigkeit erhalten werden kann. Weiterhin kann der erfindungsgemäße Eingabeschreibstift einfach und gut gehandhabt werden, weil zum einen der Schreibstift aus leichten Teilen wie etwa der Spule, dem Kondensator, der Ferritspitze aufgebaut ist und zum anderen auf das an den Eingabeschreibstift anzuschließende Kabel oder dergleichen verzichtet werden kann.
Wenn ein Paar von Ferritspitzen auf den Teilen ihres Kerns in der Nähe beider Enden der Spule vorgesehen ist, ist es möglich, für eine gegebene Auslenkung des Kerns, d.h. für einen gegebenen Betrag der Änderung des Berührungsdruckes des Eingabeschreibstiftes, eine stärkere Änderung der Information zu erhalten.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung verdeutlicht.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Koordinateneingabesystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine detaillierte Darstellung eines in dem Koordinateneingabesystem nach Figur 1 vorgesehenen Tabletts und zeigt Einzelheiten der X- und Y-Richtungs-Spulenschleifenanordnungen;
Fig. 3 ist ein Schnitt durch einen Eingabeschreibstift;
Fig. 4 ist ein Signalwellenformdiagramm und zeigt Wellenformen von verschiedenen Signalen, die an verschiedenen Teilen des in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiels auftreten;
Fig. 5 ist ein Flußdiagramm des von der Steuerschaltung ausgeführten Prozesses;
Fig. 6(a), 6(b) u. 6(c) sind Zeitdiagramme und zeigen die Grundlagen des Koordinatenerfassungsvorgangs, der durch die Steuerschaltung ausgeführt wird;
Fig. 7 ist eine Darstellung der von jeder Spulenschleife in einem ersten Zyklus des Koordinatenerfassungsvorgangs gemessenen Spannung;
Fig. 8 ist ein Zeitdiagramm, das den Koordinatenerfassungsvorgang und den Phasenerfassungsvorgang vom zweiten Arbeitszyklus an illustriert;
Fig. 9 ist ein Flußdiagramm des von einem Host-Computer ausgeführten Arbeitsprozesses;
Fig. 10 ist eine Darstellung eines Bildes, das erzeugt wird, wenn der Eingabeschreibstift bewegt wird, während der Berührungsdruck variiert wird;
Fig. 11(a) u. 11(b) sind Darstellungen von Beispielen von Ausgabeergebnissen;
Fig. 12 ist ein Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Eingabeschreibstiftes; und
Fig. 13(a) u. 13(b) sind Darstellungen von Positionsbeziehungen zwischen der Ferritspitze und der Spule.
Gemäß Figur 1 umfaßt ein erfindungsgemäßes Koordinateneingabesystem ein Tablett 10, einen Eingabeschreibstift 20, eine Steuerschaltung 30, eine Signalerzeugungsschaltung 31, X- und Y-Richtungs-Wählschaltungen 32 und 33, Sende/Empfangs-Umschalt-Schaltungen 34 und 35, eine X-Y-Umschalt- Schaltung 36 und eine Empfangszeit-Umschalt-Schaltung 37. Die Sende/Empfangs-Umschalt-Schaltungen 34, 35, die X-Y-Umschalt-Schaltung 536 und die Empfangszeit-Umschalt-Schaltung 37 bilden zusammen ein Anschluß-Umschaltmittel. Das Koordinateneingabesystem umfaßt weiterhin einen Bandpaßfilter (BPF) 38, der als Signalerfassungsmittel dient. Das Koordinateneingabesystem umfaßt weiterhin einen Detektor 39 und einen Tiefpaßfilter (LPF), die zusammen mit einer später beschriebenen Steuerschaltung 30 ein Koordinatenerfassungsmittel bilden. Das Koordinateneingabesystem weist außerdem Phasendetektoren (PSD) 41 und 42 und Tiefpaßfilter (LPF) 43, 44 auf, die mit der später beschriebenen Steuerschaltung 30 zusammenwirken und Phasendetektionsmittel bilden. Das Koordinateneingabesystem hat außerdem verschiedene Teile einschließlich Treiberschaltungen 45, 46, Verstärkern 47, 48, eines Host-Computers 49, der später beschriebene Ausdehnungs-Erfassungsmittel enthält, eine Anzeigeeinrichtung 50 und eine Ausgabeeinrichtung 51.
Figur 2 illustriert Einzelheiten der X-Richtungs-Spulenschleifenanordnung 11 und der Y-Richtungs-Spulenschleifenanordnung 12, die zusammen das Tablett 10 bilden. Wie in dieser Figur zu erkennen ist, umfaßt die X-Richtungs- Spulenschleifenanordnung 11 eine Vielzahl von, beispielsweise 48, Spulenschleifen 11-1, 11-2, ..., 11-48, die überlappend Seite an Seite in X-Richtung angeordnet sind. Ähnlich umfaßt die Y-Richtungs-Spulenschleifenanordnung 12 eine Vielzahl von, beispielsweise 48, Spulenschleifen 12-1, 12-2, ..., 12- 48, die überlappend Seite an Seite in der Y-Richtung angeordnet sind. Die X- Richtungs-Spulenschleifenanordnung 11 und die Y-Richtungs-Spulenschleifenanordnung 12 sind einander dicht überlagert, obgleich sie in Figur 2 aus Gründen der Deutlichkeit der Zeichnung getrennt sind. Die so kombinierten X- und Y-Richtungs-Spulenschleifenanordnungen 11 und 12 sind in einem Gehäuse (nicht gezeigt) eingeschlossen, das aus einem nichtmetallischen Material hergestellt ist. Obgleich jede Spulenschleife im gezeigten Ausführungsbeispiel nur eine Windung aufweist, ist dies lediglich als Beispiel zu verstehen, und jede Spulenschleife kann nach Bedarf zwei oder mehr Windungen aufweisen.
Figur 3 zeigt den Aufbau eines Eingabeschreibstiftes 20. Wie in dieser Figur zu erkennen ist, umfaßt der Eingabeschreibstift 20 einen Schaft oder Federhalter 21, der aus einem nichtmetallischen Material wie etwa einem Kunstharz hergestellt ist, einen mit einer Ferritspitze versehenen Kern 22, eine Spule 24, die um einen Ferritkern 25 gewickelt ist, der eine durchgehende Öffnung zur gleitenden Aufnahme des Kerns 22 aufweist, einen Kernhalter 26, der das hintere Ende des Kerns 22 hält, eine Feder 27, die den Kernhalter 26 so abstützt, daß eine leichte Verschiebung des Kernhalters 26 in bezug auf den Federhalter 21 ermöglicht wird, und einen Kondensator 28.
Wie in Figur 1 gezeigt ist, sind die Spule 24 und der Kondensator 28 in Serie miteinander verbunden, so daß sie einen an sich bekannten Schwingkreis 29 bilden. Die Induktivität der Spule 24 und die Kapazität des Kondensators 28 sind so gewählt, daß der Schwingkreis eine Abstimm- oder Resonanzfrequenz hat, die im wesentlichen gleich einer vorgegebenen Frequenz f0 ist. Die Anordnung ist so, daß, wenn der Kern 22 durch den Kernhalter 26 gehalten wird, die Ferritspitze 23 an dem Kern so angeordnet ist, daß sie einem Ende der Spule 24 gegenüberliegt. Im Betrieb schreibt der Benutzer einen Buchstaben oder eine Zeichnung, indem er den Eingabeschreibstift in Berührung mit dem Tablett 10 verschiebt, während er den Berührungsdruck variiert. Während des Schreibens bewegt sich der Kern 22 und somit die Ferritspitze 23 relativ zu der Spule 24, so daß die Induktivität der Spule 24 geändert wird, mit dem Ergebnis, daß die Abstimmfrequenz des Schwingkreises 29 leicht verändert wird.
Die Arbeitsweise dieses Koordinateneingabesystems wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Zunächst wird die Art und Weise beschrieben, in der die elektrischen Wellen zwischen dem Tablett 10 und dem Schreibstift 20 ausgetauscht werden, sowie die während des Austausches der elektrischen Wellen erhaltenen Signale, mit spezieller Bezugnahme auf Figur 4.
Die Steuerschaltung 30 wird beispielsweise durch einen an sich bekannten Mikroprozessor gebildet und ist so ausgelegt, daß sie eine Signalerzeugungsschaltung 31 steuert. Die Steuerschaltung 30 steuert auch die Umschaltung zwischen den Spulenschleifen des Tabletts 10 durch Ansteuerung der Wählschaltungen 32 und 33 in Übereinstimmung mit dem in Figur 5 gezeigten Flußdiagramm. Die Steuerschaltung 30 steuert auch die X-Y-Umschalt-Schaltung 36 und die Empfangszeit-Umschalt-Schaltung 37, um die Richtung der Erfassung der Koordinatenposition umzuschalten. Die Steuerschaltung 30 ist auch in der Lage, eine Analog/Digital-(A/D)-Umwandlung der Ausgangssignale der Tiefpaßfilter 40, 43 und 44 vorzunehmen und eine arithmetische Operation auszuführen, die später beschrieben wird, wodurch die Koordinaten des durch den Eingabeschreibstift 20 eingegebenen Punktes bestimmt werden. Die Steuerschaltung 30 bestimmt weiterhin die Phase des empfangenen Signals und übermittelt die festgestellte Phase an den Host-Computer 49.
Die Wählschaltung 32 ist so ausgelegt, daß sie aufeinanderfolgend eine der Spulenschleifen der X-Richtungs-Spulenschleifenanordnung 11 auswählt. Ähnlich ist die Wählschaltung 33 in der Lage, aufeinanderfolgend eine der Spulenschleifen der Y-Richtungs-Spulenschleifenanordnung 12 auszuwählen. Diese Wählschaltungen 32 und 33 arbeiten in Übereinstimmung mit der von der Steuerschaltung 30 ausgegebenen Information.
Die Sende/Empfangs-Umschalt-Schaltung 34 ist dazu eingerichtet, die von der Wählschaltung 32 ausgewählte X-Richtungs-Spulenschleife abwechselnd mit der Treiberschaltung 45 und der Verstärkerschaltung 47 zu verbinden. Ähnlich ist die Sende/Empfangs-Umschalt-Schaltung 35 dazu eingerichtet, die von der Wählschaltung 33 ausgewählte Y-Richtungs-Spulenschleife abwechselnd mit der Treiberschaltung 46 und der Verstärkerschaltung 48 zu verbinden. Diese Schaltungen 34 und 35 arbeiten in Übereinstimmung mit einem später beschriebenen Sende/Empfangs-Umschaltsignal.
Die Signalerzeugungsschaltung 31 ist eingerichtet zur Erzeugung eines Rechteckwellen-Signals A mit einer vorgegebenen Frequenz f0, z.B. 500 kHz, eines Signals B, das durch Verzögerung des Rechteckwellen-Signals A um 90º erhalten wird, eines Sende/Empfangs-Umschaltsignals C mit einer vorgegebenen Frequenz, z.B. 15,625 kHz, und eines Empfangszeitsignals D. Das Rechteckwellen-Signal A wird direkt an den Phasendetektor 41 übermittelt und wird durch einen nicht gezeigten Tiefpaßfilter in ein Sinuswellen-Signal E umgewandelt. Das Sinuswellen-Signal E wird durch die X-Y-Umschalt- Schaltung 36 einer der Treiberschaltungen 45 und 46 zugeführt. Das Rechteckwellen-Signal B wird an den Phasendetektor 42 übermittelt, während das Sende/Empfangs-Umschaltsignal C an die Sende/Empfangs-Umschalt-Schaltungen 34, 35 ausgegeben wird. Das Empfangszeitsignal D wird der Empfangszeit-Umschalt-Schaltung 37 zugeführt.
Es sei hier angenommen, daß von der Steuerschaltung 30 Information zur Auswahl der X-Richtung in die X-Y-Umschalt-Schaltung 36 und die Empfangszeit-Umschalt-Schaltung 37 eingegeben wird. In einem solchen Fall wird das Sinuswellen-Signal E an die Treiberschaltung 45 übermittelt, so daß es in ein Gleichgewichtssignal umgewandelt wird, das dann an die Sende/Empfangs-Umschalt-Schaltung 34 ausgegeben wird. Die Sende/Empfangs- Umschalt-Schaltung 34 ist entweder mit der Treiberschaltung 45 oder dem Verstärker 47 verbunden, entsprechend dem Sende/Empfangs-Umschaltsignal C. Daher übermittelt die Sende/Empfangs-Umschalt-Schaltung 34 an die Wählschaltung 32 ein Signal F, das Signale von 500 kHz enthält, die in jeder vorgegebenen Zeitperiode T (= 1/2 fk) ausgegeben werden, die in diesem Fall 32 us beträgt.
Das Signal F wird durch die Wählschaltung 32 einer der X-Richtungs-Spulenschleifen 11-i (i = 1, 2, ..., 48) des Tabletts zugeführt, so daß die Spulenschleife 11-i eine elektrische Welle entsprechend dem Signal F erzeugt.
Der Eingabeschreibstift 20 wird im wesentlichen aufrecht auf dem Tablett 10 gehalten, d.h., in einem benutzungsbereiten Zustand, die elektrische Welle erregt die Spule 24 des Eingabeschreibstiftes 20, so daß eine mit dem Signal F synchrone Spannung G in dem Schwingkreis 29 erzeugt wird.
Die nachfolgende Periode, in der das 500 kHz-Signal des Signals F abwesend ist, ist die Empfangsperiode. In dieser Periode ist die Spulenschleife 11-i mit dem Verstärker 47 verbunden, so daß die elektrische Welle von der Spulenschleife 11-i unverzüglich unterdrückt wird, aber die Induktionsspannung G entsprechend dem Verlust in dem Schwingkreis 29 allmählich abklingt.
Die Induktionsspannung G erzeugt einen elektrischen Strom, der durch den Schwingkreis 29 fließt. Der so durch die Spule 24 fließende Strom erzeugt eine elektrische Welle, die die an den Verstärker 47 angeschlossene Spulenschleife 11-i erregt. Folglich wird durch die von der Spule 24 ausgesandte elektrische Welle eine Spannung in der Spulenschleife 11-i induziert. Die Induktionsspannung wird durch die Sende/Empfangs-Umschalt-Schaltung 34 nur während der Empfangsperiode an den Verstärker 47 übermittelt und durch den Verstärker 47 verstärkt, so daß sie zu einem Empfangssignal H wird, das an die Empfangszeit-Umschalt-Schaltung 37 übermittelt wird.
Die Empfangszeit-Umschalt-Schaltung 37 empfängt entweder die X- oder die Y-Richtungs-Wählinformation (die X-Richtungs-Wählinformation ist in diesem Fall illustriert) sowie das Empfangszeitsignal D, das praktisch ein Signal ist, das durch Invertieren des Sende/Empfangs-Umschaltsignals C erhalten wird. Die Empfangszeit-Umschalt-Schaltung 37 liefert das Empfangssignal H, wenn das Signal D den hohen Pegel (H) hat, während, wenn das Empfangszeitsignal D den niedrigen Pegel (L) hat, die Empfangszeit-Umschalt-Schaltung 37 keinerlei Signal ausgibt. Folglich ergibt sich am Ausgang der Empfangszeit-Umschalt-Schaltung 37 ein Signal I, das praktisch dasselbe ist wie das Empfangssignal H.
Das Signal I wird dem Bandpaßfilter 38 zugeführt, der ein Keramikfilter mit einer Resonanzfrequenz f0 ist. Der Bandpaßfilter 38 liefert an den Detektor 39 sowie an die Phasendetektoren 41, 42 ein Signal J, das eine Amplitude entsprechend der Energie der Komponente des Signals I mit der Frequenz f0 hat. Genauer gesagt, werden mehrere Sequenzen des Signals I in den Bandpaßfilter 38 eingegeben und zusammengefaßt.
Das in den Detektor 39 eingegebene Signal J wird detektiert und gleichgerichtet, so daß es ein Signal K wird, und wird durch den Tiefpaßfilter 40, der eine hinreichend niedrige Sperrfrequenz aufweist, in ein Gleichspannungssignal L umgewandelt, dessen Spannungswert etwa die Hälfte der Amplitude, z.B. Vx, beträgt, und das so erhaltene Gleichspannungssignal wird der Steuerschaltung 30 zugeführt.
Der Spannungswert Vx des Signals L ist von dem Abstand zwischen dem Eingabeschreibstift 20 und der Spulenschleife 11-i abhängig. Spezieller ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Spannungswert Vx im wesentlichen umgekehrt proportional zum Quadrat des oben genannten Abstands. Somit ändert sich der Spannungswert Vx jedesmal, wenn eine neue Spulenschleife 11-i gewählt wird. Die Steuerschaltung 20 wandelt den für jede Spulenschleife erhaltenen Spannungswert Vx in einen digitalen Wert um und führt an den für die jeweiligen Spulenschleifen erhaltenen Spannungswerten Vx eine später beschriebene arithmetische Operation aus, wodurch die mit dem Eingabeschreibstift 20 eingegebene X-Koordinate bestimmt wird. Die durch den Eingabeschreibstift 20 eingegebene Y-Koordinate wird in der gleichen Weise bestimmt.
Die Phasendetektoren 41 und 42 empfangen als Detektionssignale die Rechteckwellen-Signale A und B. Wenn die Phase des Signals J im wesentlichen gleich der Phase des Rechteckwellen-Signals A ist, liefert der Phasendetektor 41 ein Signal M1, das durch Invertieren des Signals J zur positiven Seite erhalten wird, d.h. ein Signal. das praktisch dasselbe ist wie das Signal K, während der Phasendetektor 42 ein Signal M2 mit symmetrischen positiven und negativen Teilen liefert.
Das oben genannte Signal M1 wird durch einen Tiefpaßfilter 43 in eine Gleichspannung N1 (im wesentlichen dieselbe wie das Signal L) umgewandelt, deren Spannungswert im wesentlichen 1/2 der Amplitude des Signals J, d.h. der Spannung Vx entspricht. Das Gleichspannungssignal N1 wird der Steuerschaltung 30 zugeführt. Andererseits wird das Signal M2 durch einen ähnlichen Tiefpaßfilter 44 in ein Gleichspannungssignal N2 umgewandelt und so an die Steuerschaltung 30 übermittelt. Da die positiven und negativen Anteile des Signals M2 des Phasendetektors 42 gleich sind, liefert der Tiefpaßfilter 44 ein Ausgangssignal 0 (V).
Die Ausgangssignale der Tiefpaßfilter 43 und 44, d.h. die Signale N1 und N2 werden durch die Steuerschaltung 30 in digitale Signale umgewandelt. An diesen Digitalwerten wird in Übereinstimmung mit der nachfolgenden Formel (1) eine arithmetische Operation ausgeführt, durch die die Phasendifferenz θ zwischen den an die Phasendetektoren 41 und 42 übermittelten Signalen bestimmt wird, d.h. die Phasendifferenz zwischen dem Signal J und dem Rechteckwellen-Signal A in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel.
θ = - tan&supmin;¹ (VQ/VP) ... (1),
wobei VP den Digitalwert entsprechend dem Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 43 angibt, während VQ einen Digitalwert angibt, der dem Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 44 entspricht. Beispielsweise sind im Fall des zuvor erwähnten Signals J die Spannungswerte der Signale N1 und N2 Vx bzw. 0 (V), d.h., die Bedingung VQ = 0 ist erfüllt, so daß die Phasendifferenz θ als θ = 0º bestimmt wird.
Die Phase des Signals J ändert sich entsprechend der Abstimmfrequenz des Schwingkreises 29 des Eingabeschreibstiftes 20. Wenn nämlich die Abstimmfrequenz des Schwingkreises 29 mit der vorgegebenen Frequenz f0 zusammenfällt, wird in dem Schwingkreis sowohl in der Sendeperiode als auch in der Empfangsperiode die Induktionsspannung mit der Frequenz f0 erzeugt. Folglich wird ein mit der Induktionsspannung synchroner Induktionsstrom erzeugt, und dieser Strom fließt durch den Schwingkreis. Die Frequenz und die Phase des Empfangssignals H (oder I) stimmen deshalb mit denen des Rechteckwellen-Signals A überein, und folglich stimmt die Phase des Signals J mit denjenigen des Rechteckwellen-Signals A überein.
Wenn die Abstimmfrequenz des Schwingkreises 29 nicht mit einer vorgegebenen Frequenz f0 zusammenfällt, z.B. wenn die Frequenz f1 ist, die etwas unter der Frequenz f0 liegt, wird in dem Schwingkreis in der Signal-Sendeperiode die Induktionsspannung mit der Frequenz f0 erzeugt. In dieser Periode hat jedoch der durch den Schwingkreis 29 fließende Induktionsstrom eine gewisse Phasenverzögerung. In der Signal-Empfangsperiode werden in dem Schwingkreis eine Induktionsspannung mit einer Frequenz, die im wesentlichen gleich der Frequenz f1 ist, und ein mit der Induktionsspannung synchroner Induktionsstrom erzeugt. Folglich ist die Frequenz des Empfangssignals H (oder I) etwas kleiner als die Frequenz des Rechteckwellen-Signals A, und die Phase des Empfangssignals H (oder I) ist gegenüber der Phase des Rechteckwellen-Signals A etwas verzögert. Wie oben beschrieben wurde, läßt der Bandpaßfilter 38 nur die Frequenz f0 passieren. Irgendein Eingangssignal mit einer Frequenz, die kleiner ist als f0, wird deshalb von diesem Bandpaßfilter 38 mit einer Phasenverzögerung ausgegeben. Somit ist die Phase des Signals J gegenüber dem Empfangssignal H (oder I) weiter verzögert.
Wenn die Abstimmfrequenz des Schwingkreises 29 etwas höher ist als die vorgegebene Frequenz f0, z.B. f2, wird in dem Schwingkreis 29 in der Signal- Sendeperiode eine Induktionsspannung mit einer Frequenz f0 erzeugt, doch der durch diese Induktionsspannung erzeugte Induktionsstrom hat in bezug auf die Phase der Spannung eine Phasenvoreilung. In der Signal-Empfangsperiode werden in dem Schwingkreis eine Induktionsspannung mit einer Frequenz, die im wesentlichen gleich der Frequenz f2 ist und ein mit dieser Spannung synchroner Strom erzeugt. Folglich hat das Empfangssignal H (oder I) eine Frequenz, die etwas höher ist als die des Rechteckwellen- Signals A, und eine Phase, die gegenüber der Phase des Rechteckwellen- Signals A etwas voreilt. Die Frequenzverschiebung des Eingangssignals des Bandpaßfilters 38 zu höheren Frequenzen erscheint als eine Phasenvoreilung des Ausgangssignals dieses Bandpaßfilters, im Gegensatz zu dem Fall der Frequenzverschiebung zur niederfrequenten Seite. Folglich eilt die Phase des Signals J gegenüber dem Empfangssignal H (oder I) weiter vor.
Wie oben erläutert wurde, ändert sich die Abstimmfrequenz des Schwingkreises 29 entsprechend dem Druck, mit dem der Eingabeschreibstift 20 gegen das Tablett angedrückt wird. Der durch die Formel (1) bestimmte Wert θ der Phasendifferenz ändert sich somit ebenfalls in Abhängigkeit vom Schreibstiftdruck. Das beschriebene Ausführungsbeispiel ist so ausgelegt, daß die Phasendifferenz θ etwa -60º beträgt, wenn kein Druck auf den Eingabeschreibstift 20 ausgeübt wird, während, wenn der Schreibstift mit dem maximalen Druck belastet ist, die Phasendifferenz θ etwa 60º beträgt.
Zu der durch die Formel (1) bestimmten Phasendifferenz θ wird ein Wert von 40º addiert, so daß sie in eine Phaseninformation, d.h. einen Phasendifferenzwert, geändert wird, der allgemein im Bereich zwischen -20º und 100º liegt. Die so erhaltene Phaseninformation wird dem Host-Computer 49 zusammen mit den X- und Y-Koordinatenwerten zugeführt. Die Addition des Winkels von 40º zu der Phasendifferenz kann durch den Host-Computer 49 vorgenommen werden.
Es folgt, speziell mit Bezugnahme auf Figuren 5 bis 9, eine detaillierte Beschreibung der Vorgänge zum Erfassen der Koordinatenwerte und zum Erfassen der Phaseninformation sowie der Vorgänge zum Umwandeln der Phaseninformatlon in die Ausdehnung des Koordinatenpunktes.
Das System wird betriebsbereit, wenn die Spannungsversorgung des gesamten Systems eingeschaltet wird. Im einzelnen, wenn die Spannung eingeschaltet wird, übermittelt die Steuerschaltung 30 Informationen zum Auswählen der X-Richtung an die X-Y-Umschalt-Schaltung 36 und die Zeitumschalt-Schaltung 37. Gleichzeitig übermittelt die Steuerschaltung 30 an die Wählschaltung 30 Information zur Auswahl der ersten Spulenschleife 11-1 der X-Richtungs-Spulenschleifenanordnung 11 des Tabletts 10, so daß unter der Vielzahl der Spulenschleifen 11-1 bis 11-48 die erste Spulenschleife 11- 1 ausgewählt und mit der Sende/Empfangs-Umschalt-Schaltung 34 verbunden wird.
Die Sende/Empfangs-Umschalt-Schaltung 34 verbindet die Spulenschleife 11-1 abwechselnd mit der Treiberschaltung 45 und dem Verstärker 47, in Übereinstimmung mit dem Sende/Empfangs-Umschaltsignal C. Unterdessen übermittelt die Treiberschaltung 45 in der Sendeperiode von 32 us an die Spulenschleife 11-1 16 Sinus-Wellenzüge des 500 kHz-Signals (siehe Figur 6 (a)). In Figur 4 sind aus Gründen der Verdeutlichung der Zeichnung nur fünf der 16 Wellenzüge gezeigt.
Die Umschaltung zwischen Senden und Empfang wird für jede Spulenschleife, d.h. für die Spulenschleife 11-1, sieben Mal durchgeführt, wie aus Figur 6(b) hervorgeht. Die Zeitspanne, die sieben Umschaltzyklen zwischen Senden und Empfangen entspricht, korrespondiert mit der Dauer (448 us) der Auswahl einer Spulenschleife.
Folglich liefert der Verstärker 47 in jeder der sieben Empfangsperioden eine Induktionsspannung. Wie zuvor erläutert wurde, werden die Induktionsspannungen durch die Empfangszeit-Umschalt-Schaltung 37 an den Bandpaßfilter 38 weitergeleitet und gemittelt. Das gemittelte Ausgangssignal des Bandpaßfilters 38 wird über den Detektor 39, die Phasendetektoren 41, 42 und die Tiefpaßfilter 40, 43 und 44 der Steuerschaltung 30 zugeführt.
Die Steuerschaltung 30 empfängt das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 40 nach einer A/D-Umwandlung und speichert diesen Eingabewert zeitweise als eine Meßspannung, z.B. Vx1, die vom Abstand zwischen dem Eingabeschreibstift 27 und der Spulenschleife 11 abhängig ist.
Nachfolgend übermittelt die Steuerschaltung 30 Informationen zur Auswahl der Spulenschleife 11-2 an die Wählschaltung 32, so daß die zweite Spulenschleife 11-2 ausgewählt und mit der Sende/Empfangs-Umschalt-Schaltung 34 verbunden wird. Dann wird durch den gleichen Prozeß, der in Verbindung mit der ersten Spulenschleife 11-1 beschrieben wurde, eine Meßspannung Vx2 bestimmt und gespeichert, die vom Abstand zwischen dem Eingabeschreibstift 20 und der Spulenschleife 11-2 abhängt. Die beschriebene Operation wird wiederholt, um die aufeinanderfolgenden Spulenschleifen 11-3 bis 11-48 an die Sende/Empfangs-Umschalt-Schaltung 34 anzuschließen, wodurch Meßspannungen Vx1 bis Vx48 entsprechend den Abständen zwischen dem Eingabeschreibstift 20 und den jeweiligen Spulenschleifen in X-Richtung bestimmt und gespeichert werden, wie in Figur 6(c) gezeigt ist.
Tatsächlich treten jedoch die Meßspannungen nur in einigen Spulenschleifen auf jeder Seite der Position xp des Schreibstiftes 20 auf, wie in Figur 7 zu erkennen ist.
Die Steuerschaltung 30 führt eine Überprüfung durch, ob die Werte der wie oben beschrieben gespeicherten Meßspannungen einen vorgegebenen Erfassungs-Schwellenwert überschreiten oder nicht. Wenn der vorgegebene Erfassungs-Schwellenwert nicht erreicht wird, wiederholt die Steuerschaltung 30 die Auswahl der X-Richtungs-Spulenschleifen und die Messung der Spannungen. Wenn der Schwellenwert erreicht wird, schreitet dagegen der Prozeß zu einem nächsten Schritt fort.
Die Steuerschaltung 30 übermittelt dann nämlich Information zur Auswahl der Y-Richtung an die X-Y-Umschalt-Schaltung 36 und die Empfangszeit-Umschalt-Schaltung 37, so daß die Wählschaltung und die Sende/Empfangs-Umschalt-Schaltung in der gleichen Weise umgeschaltet werden, wie im Zusammenhang mit der Arbeitsweise der X-Richtungs-Positionserfassung beschrieben wurde. Somit speichert die Steuerschaltung 30 zeitweise die Meßspannungen, die den Abständen zwischen den jeweiligen Y-Richtungs-Spulenschleifen 12-1 bis 12-48 und dem Eingabeschreibstift 20 entsprechen, wie sie durch A/D-Umwandlung des durch Austausch von elektrischen Wellen erzeugten Ausgangssignals des Tiefpaßfilters 40 erhalten werden. Nachfolgend wird eine Pegel-Überprüfung durchgeführt, um zu entscheiden, ob ein vorgegebener Erfassungs-Schwellenwert erreicht wurde. Wenn der Erfassungs- Schwellenwert nicht erreicht wird, wird die Operation zur Auswahl aufeinanderfolgender Y-Richtungs-Spulenschleifen und zur Messung der Spannungen wiederholt. Wenn der vorgegebene Erfassungs-Schwellenwert erreicht wird, schreitet der Prozeß dagegen zu einem nächsten Schritt fort, um die X- und Y-Koordinatenwerte der Position des Eingabeschreibstiftes 20 zu berechnen.
Anschließend aktiviert die Steuerschaltung 30 die Wählschaltung 32 (oder die Wählschaltung 33), um die Auswahl der X-Richtungs-Spulenschleife (oder Y-Richtungs-Spulenschleife) zu ermöglichen, die unter der Vielzahl der X- Richtungs-Spulenschleifen 11-1 bis 11-48 (oder Y-Richtungs-Spulenschleifen 12-1 bis 12-48) die höchste Meßspannung gezeigt hat. Diese Spulenschleife, die die höchste Meßspannung gezeigt hat, soll als "Spitzenspule" bezeichnet werden, so daß das Senden und Empfangen der elektrischen Wellen mit dieser Spitzenspule sieben mal ausgeführt wird, wie oben beschrieben wurde, und die A/D-Umwandlung der von den Tiefpaßfiltern 43 und 44 erhaltenen Ausgangssignale wird ausgeführt, um die Phasendifferenz θ in der oben beschriebenen Weise zu berechnen.
Dann wird der oben erwähnte Winkelwert von 40º zu der Phasendifferenz θ addiert, so daß Phaseninformation gebildet wird, die an den Host-Computer 49 übermittelt wird, zusammen mit den X- und Y-Richtungs-Koordinatenwerten der Position des Eingabeschreibstiftes 20, die in der oben beschriebenen Weise bestimmt worden sind.
Der erste Arbeitszyklus zur Bestimmung der Koordinatenwerte der Schreibstiftposition und zu Bestimmung der Phasendifferenz ist somit abgeschlossen. Dann führt die Steuerschaltung 30 zweite und weitere Arbeitszyklen aus, wie nachfolgend mit Bezug auf Figur 8 beschrieben wird. Im einzelnen übermittelt die Steuerschaltung 30 an die Wählschaltung 30 eine Information zur Auswahl einer vorgegebenen Anzahl von X-Richtungs-Spulenschleifen aus den X-Richtungs-Spulenschleifen 11-1 bis 11-48, z.B. 10 Spulen, die auf die zuvor erwähnte Spitzenspule zentriert sind. In ähnlicher Weise übermittelt die Steuerschaltung 30 an die Wählschaltung 33 eine Information zur Auswahl einer vorgegebenen Anzahl von Y-Richtungs-Spulenschleifen aus den Y-Richtungs-Spulenschleifen 12-1 bis 12-48, z.B. 10 Spulen, die auf die zuvor erwähnte Spitzenspule zentriert sind. Folglich wird die Erfassung der X- und Y- Richtungs-Koordinatenwerte des Eingabeschreibstiftes 20 sowie die Erfassung der Phasendifferenz für diese 10 Spulenschleifen in der gleichen Weise wie oben beschrieben ausgeführt, so daß Koordinatenwerte und die Phaseninformation erhalten und an den Host-Computer 49 übermittelt werden. Die Steuerschaltung 30 wiederholt dann den beschriebenen Vorgang.
Die zuvor erläuterte Pegel-Überwachungsoperation umfaßt eine Operation zur Überprüfung, ob der Maximalwert der Meßspannungen den vorgegebenen Fassungs-Schwellenwert erreicht hat, und eine Operation zur Ermittlung der Spitzenspule, die die höchste Meßspannung gezeigt hat. Wenn der Erfassungs-Schwellenwert nicht erreicht wird, wird die nachfolgende Operation wie etwa die Berechnung der Koordinatenwerte unterbunden. Der Pegel- Überwachungsvorgang umfaßt ebenso eine Operation zum Einstellen der Mitte der Gruppe der Schleifenspulen, die im nächsten Zyklus der Koordinatenpositions- und Phasen-Erfassungsoperation auszuwählen sind.
Die Ermittlung der X- und Y-Richtungs-Koordinatenwerte eines Punkte, z.B. der Koordinatenwerte xp kann nach verschiedenen Methoden ausgeführt werden. Zum Beispiel ist es möglich, die Koordinatenwerte zu bestimmen, indem eine Kurve gezeichnet wird durch Auftragen der von den aufeinanderfolgenden Spulen gezeigten Meßspannungen, Approximieren des Teils der Kurve in der Nähe des Spitzenwertes durch eine geeignete Funktion und arithmetisches Bestimmen der Koordinaten des Maximalwertes der Funktion.
Zum Beispiel werden mit Bezug auf Figur 6(c) der Maximalwert Vx3 der Meßspannung und die Spannungen Vx2 und Vx4 auf beiden Seiten der Maximalspannung Vx3 durch eine quadratische Funktion approximiert. In einem solchen Fall kann der Koordinatenwert xp des Eingabeschreibstiftes 20 wie folgt bestimmt werden.
Die folgenden Formeln sind aus der Beziehung zwischen den Spannungen und den Koordinatenwerten abgeleitet.
Vx2=a(x2-xp)²+b ... (2)
Vx3=a(x3-xp)²+b ... (3)
Vx4=a(x4-xp)²+b ... (4),
wobei x1 bis x48 die Koordinatenwerte der Mitten der Spulenschleifen 11-1 bis 11-48 angeben, während ΔX den Abstand dieser Mitten angibt. Symbole a und b repräsentieren Konstanten, wobei a die Bedingung (a < 0) erfüllt. Die folgenden Bedingungen sind ebenfalls erfüllt.
x3-x2=Δx ... (5)
x4-x2=2Δx ... (6).
Die Formeln (5) und (6) werden in die Formeln (3) und (4) eingesetzt, so daß die folgende Bedingung hergeleitet wird.
xp = x2 + Δx/2 {(3Vx2 - 4Vx3 + Vx4)/(Vx2 - 2Vx3 + Vx4)} ... (7).
Es ist deshalb möglich, den Koordinatenwert xp der Position des Eingabeschreibstiftes 20 zu bestimmten, indem aus der Gruppe der Meßspannungen Vx1 bis Vx48 die maximale Meßspannung und die Spannungen herausgezogen werden, die von den Spulenschleifen auf beiden Seiten der Spulenschleife erfaßt wurden, die die maximale Spannung gemessen hat, und indem die Berechnung der Formel (7) unter Verwendung dieser Spannungswerte und des (bekannten) Koordinatenwertes der Spulenschleife, die unmittelbar vor der Spule liegt, von der die maximale Spannung gemessen wurde, ausgeführt wird.
Der Host-Computer 49 arbeitet gemäß dem in Figur 9 gezeigten Flußdiagramm und speichert als effektive Daten nur die Daten, die die Phaseninformation von nicht weniger als 1º erhalten. Der Host-Computer 49 verwandelt die Phaseninformation in eine Information über die Ausdehnung des Koordinatenpunktes, z.B in einen Kreis mit einem zu der Koordinateninformation proportionalen Durchmesser. Der Host-Computer 49 schreibt dann ein Bild des Kreises mit dem oben genannten Durchmesser in der Koordinatenposition der X- und Y-Koordinatenwerte in einen Bildspeicher, der nicht gezeigt ist, und zeigt dieses Bild des Kreises auf der Anzeigeeinrichtung 50 an.
Die oben beschriebene Operation wird so lange wiederholt, wie die Datenübertragung von der Steuerschaltung andauert. Wenn der Benutzer den Eingabeschreibstift 20 bewegt, während er den Berührungsdruck variiert, werden deshalb Kreise mit verschiedenen Durchmessern längs der Ortes 60 des Koordinatenpunktes angeordnet, wie in Figur 10 gezeigt ist, wodurch ein Bild erhalten werden kann, das dem mit einer japanischen Feder gezeichneten ähnlich ist. Mit Hilfe einer Ausgabeeinrichtung 51 ist es möglich, eine Hartkopie des so erhaltenen Bildes zu erzeugen. Ein Beispiel der Ausgabe von der Ausgabeeinerichtung 51 ist in Figur 11(a) gezeigt. Durch Ausführen eines Prozesses zum Schwärzen oder Färben der Kreise ist es möglich, eine Ausgabe zu erhalten, die das Schriftbild einer japanischen Feder noch genauer simuliert.
Ein weiteres Beispiel des Eingabeschreibstiftes 20 gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf Figuren 12 und 13 beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen zur Bezeichnung der gleichen Teile oder Elemente wie in dem vorherigen Ausführungsbeispiel benutzt werden.
Gemäß Figur 12 hat ein Eingabeschreibstift 20 einen Federhalter oder Schaft 21 aus einem nichtmetallischen Material wie etwa einem Kunstharz, einen Kern 22 mit Ferritspitzen 23 und 23', eine Spule 24, die auf einen Ferritkern 25 mit einer Mittelöffnung gewickelt ist, die den Kern 22 gleitend aufnimmt, einen Kernhalter 26, der das hintere Ende des Kerns 22 hält, eine Feder 27, die den Kern 22 so abstützt, daß eine leichte Verschiebung des Kernhalters 26 in bezug auf den Schaft 21 ermöglicht wird, und eine Spule 24 und einen Kondensator 28.
Die Spule 24 und der Kondensator 28 sind in Serie miteinander verbunden und bilden einen an sich bekannten Schwingkreis. Die Induktivität der Spule 24 und die Kapazität des Kondensators 28 sind so gewählt, daß die Abstimmfrequenz (Resonanzfrequenz) des Schwingkreises im wesentlichen gleich einer vorgegebenen Frequenz f0 ist. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Ferritspitzen 23 und 23' an dem durch den Kernhalter 26 gehaltenen Kern 22 sich an Positionen befinden, die den beiden Enden der Spule 24 gegenüberliegen. Wenn der Benutzer den Eingabeschreibstift 20 auf dem Tablett 10 bewegt und dabei den Stift-Berührungsdruck variiert, werden die Ferritspitzen 23 und 23' entsprechend der Änderung des Stiftdruckes verschoben, so daß sich die Induktivität der Spule 24 ändert, mit dem Ergebnis, daß die Abstimmfrequenz des Schwingkreises 29 leicht verändert wird.
Figur 13 zeigt im einzelnen die Positionsbeziehung zwischen den Ferritspitzen 23, 23' und der Spule 24. Genauer zeigt Figur 13(a) den Zustand, in dem kein Druck auf den Kern 22 des Eingabeschreibstiftes 20 ausgeübt wird. In diesem Zustand sind etwa 2/3 der Gesamtlänge der Ferritspitze 23 in der Spule 24, d.h. in der Öffnung des Kerns 25 aufgenommen, während das restliche 1/3 außerhalb der Spule 24 freiliegt. Unterdessen liegt die Ferritspitze 23' vollständig außerhalb der Spule 24 frei, während ihr eines Ende mit dem angrenzenden Ende der Spule 24 in Berührung steht. Figur 13(b) illustriert den Zustand, in dem der Kern 22 durch den auf den Schreibstift ausgeübten Druck vollständig verschoben worden ist. In diesem Zustand wird die Ferritspitze 23 vollständig in der Spule 24 aufgenommen, während die Ferritspitze 23' so positioniert ist, daß ihr Ende um einen dem Betrag der Verschiebung entsprechenden Abstand vom Ende der Spule 24 entfernt ist. Es versteht sich, daß die Zahlenwerte oder Abmessungen in der Zeichnung lediglich als Beispiel zu verstehen sind und nach Bedarf verändert werden können.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann ein größerer Änderungsbetrag der Spuleninduktivität erhalten werden als bei dem Eingabeschreibstift nach dem vorstehenden Ausführungsbeispiel, da zwei Ferritspitzen vorgesehen sind. Spezieller kann dieses Ausführungsbeispiel des Eingabeschreibstiftes einen dynamischen Bereich der Phasen bereitstellen, der etwa 1,5 bis 2 mal so groß ist wie derjenige, der mit dem Eingabeschreibstift nach dem vorstehenden Ausführungsbeispiel erhalten wird, der nur eine Ferritspitze 23 aufweist.
Obgleich die Erfindung in spezifischer Weise beschrieben worden ist, versteht es sich, daß die verschiedenen Ausführungsformen lediglich illustrativ sind und verschiedene Änderungen und Abwandlungen daran vorgenommen werden können.
Zum Beispiel sind die Anzahlen und Anordnungen der Spulenschleifen in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel nicht ausschließlich und können verändert werden. Es ist auch möglich, das erfindungsgemäße Koordinateneingabesystem durch Aufnahme eines geeigneten Programms in den Host- Computer so auszulegen, daß der Host-Computer die Information über die Änderung des Stift-Berührungsdruckes in irgendeine gewünschte Art von Information umwandelt, obgleich das beschriebene Ausführungsbeispiel so ausgelegt ist, daß die Druckinformation in die Größe des Koordinatenpunktes umgewandelt wird. Zum Beispiel ist es möglich, das Koordinateneingabesystem gemäß der vorliegenden Erfindung so auszulegen, daß in Übereinstimmung mit dem Druck, mit dem der Eingabeschreibstift gegen das Tablett gedrückt wird, eine Änderung in der Tönung oder Helligkeit an einem angegebenen Koordinatenpunkt oder einer Koordinatenfläche verursacht wird. Somit findet die vorliegende Erfindung breite Anwendung im Bereich der computergestützten Grafik oder Konstruktion.

Claims

1. Koordinateneingabesystem mit:

einem Tablett (10), bestehend aus einer X-Richtungs-Spulenschleifenanordnung (11) mit einer Vielzahl von Spulenschleifen (11-1, ..., 11-48), die Seite an Seite in einer X-Richtung angeordnet sind, und einer Y-Richtungs- Spulenschleifenanordnung (12) mit einer Vielzahl von Spulenschleifen (12-1, ..., 12-48), die Seite an Seite in einer Y-Richtung angeordnet sind,

einem Eingabeschreibstift (20) mit einem Schaft (21) und einem Kern (22), der in dem Schaft entsprechend dem Druck verschiebbar ist, mit dem der Schreibstift gegen das Tablett angedrückt wird, welcher Schreibstift weiterhin einen Schwingkreis (29), dessen Abstimmfrequenz um eine vorgegebene Frequenz (f0) variabel ist, und Mittel (23, 24) zum Variieren der Abstimmfrequenz in Übereinstimmung mit der Verschiebung des Kerns aufweist,

X-Richtungs-Wählmitteln (32) um aufeinanderfolgenden Auswählen einer der Spulenschleifen der X-Richtungs-Spulenschleifenanordnung,

Y-Richtungs-Wählmitteln (33) zum aufeinanderfolgenden Auswählen einer der Spulenschleifen der Y-Richtungs-Spulenschleifenanordnung,

Signalerzeugungsmitteln (31) zum Erzeugen eines Wechselspannungssignals mit einer Frequenz, die gleich der vorgegebenen Frequenz ist,

Signalerfassungsmitteln (38) zum Erfassen eines Wechselspannungssignals mit der vorgegebenen Frequenz,

Verbindungs-Umschaltmitteln (34, 35, 36, 37) zum abwechselnden Verbinden der Signalerzeugungsmittel und der Signalerfassungsmittel aufeinanderfolgend mit den von den X- und Y-Richtungs-Wählmitteln ausgewählten Spulenschleifen der X- und Y- Richtungs-Spulenschleifenanordnungen,

Koordinatenerfassungsmitteln (30, 39) zum Bestimmen der X- und Y- Koordinatenwerte des durch den Eingabestift angegebenen Punktes anhand der durch die Signalerfassungsmittel von den X- und Y-Richtungs-Spulenschleifen erfaßten Wechselspannungssignale,

Phasendetektionsmittel (41, 42, 43, 44) zum Erfassen, in Form einer Änderung der Phase in bezug auf die Phase des erzeugten Wechselspannungssignals, der Änderung der Abstimmfrequenz des Schwingkreises des Eingabeschreibstiftes anhand der von den Signalerfassungsmitteln erfaßten Wechselspannungssignale und

Informations-Berechnungsmitteln (49) zum Berechnen von Information, die den Koordinatenpunkt betrifft und zu dem Druck des Eingabeschreibstiftes proportional ist.

2. Koordinateneingabesystem nach Anspruch 1, bei dem die Information über den Koordinatenpunkt Information über die Ausdehnung des Koordinatenpunktes ist.

3. Koordinateneingabesystem nach Anspruch 1, bei dem die Information über den Koordinatenpunkt die Tönung und/oder Helligkeit des Koordinatenpunktes oder einer durch mehrere Koordinatenpunkte definierten Fläche ist.

4. Eingabeschreibstift (20) zur Verwendung in einem Koordinateneingabesystem, mit einem Schaft (21), einem in dem Schaft aufgenommenen Kern (22), der in Übereinstimmung mit dem Berührungsdruck des Schreibstiftes etwas in Axialrichtung des Schaftes verschiebbar und zurückstellbar ist, einer Spule und einem mit der Spule verbundenen Kondensator (28), dadurch gekennzeichnet, daß der Kern beweglich in der Spule aufnehmbar ist und daß eine erste Ferritspitze (23) an einem Teil des Kerns vorgesehen ist, der einem Ende der Spule entspricht, wodurch diese Spitze von dem Ende der Spule um einen Abstand entfernt ist, der dem Betrag der Verschiebung entspricht.

5. Eingabeschreibstift nach Anspruch 4, bei dem eine zweite Ferritspitze (23') an dem Teil des Kerns vorgesehen ist, der dem anderen Ende der Spule (24) entspricht.