JP2008192117A

JP2008192117A - Cordless coordinate input device

Info

Publication number: JP2008192117A
Application number: JP2007054820A
Authority: JP
Inventors: Azuma Murakami; 東村上
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2008-08-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify an electronic circuit recognizing the position of an electronic pen, to reduce cost and size of an outer frame of a tablet to an operating surface used for input with the electronic pen, to be easily built in other devices. <P>SOLUTION: A coil for feeding electric power to the electronic pen, and a coil for recognizing coordinates are separately provided. Only a required current can thereby be supplied to the transmitting coil, and a coil for receiving only is used to improve efficiency. The whole device can be reduced in size, and a receiving processing circuit can also be simplified to reduce the total cost. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

Detailed Description of the Invention

本発明は、電子ペンを用いて、コンピュータに手書き文字を入力したり、絵などを入力する際に用いる、コードレス座標入力装置に関するものである。 The present invention relates to a cordless coordinate input device used when inputting handwritten characters or inputting a picture into a computer using an electronic pen.

従来からコンピュータ座標入力装置は存在するが、高価なものが多かった。また、構造上の制限があり、名刺大ほどに小型化することが難しいなどの応用に限界があった。 Conventionally, computer coordinate input devices exist, but many of them are expensive. In addition, there are limitations on applications such as structural limitations and difficulty in miniaturization as large as a business card.

Problems to be solved by the invention

従来の製品には次のような欠点があった。
（ア）電子ペンの位置を認識する電子回路が複雑になり、価格も高価なものになった。
（イ）電子ペンで入力できる操作面に対して、タブレットの外枠が大きかった。従って、小型化する際に限界があった。
（ウ）他の装置に組込むなど、応用することが難しく、電子ペン入力の発展を妨げていた。
本発明は以上のような欠点を解決するためになされたものである。Conventional products have the following drawbacks.
(A) The electronic circuit for recognizing the position of the electronic pen has become complicated and the price has become expensive.
(B) The outer frame of the tablet was larger than the operation surface that could be input with the electronic pen. Therefore, there is a limit in downsizing.
(C) It was difficult to apply such as incorporating into other devices, which hindered the development of electronic pen input.
The present invention has been made to solve the above drawbacks.

Means for solving the problem

このような欠点を解決するため本発明においては、電子ペンへ電力を送るコイルと座標を認識するためのコイルを分けることで、送信電力を自由に調整し、また座標認識の方法を簡素化することに成功した。そして、コストダウンと、全体を小型化することが出来た。
本発明は、以上の構成よりなるコードレス座標入力装置である。In order to solve such a drawback, in the present invention, by separating the coil for feeding power to the electronic pen and the coil for recognizing the coordinates, the transmission power can be freely adjusted, and the coordinate recognition method can be simplified. Succeeded. And it was possible to reduce costs and reduce the overall size.
The present invention is a cordless coordinate input device configured as described above.

まず、従来の発明では送受ともに同じコイルを使っていたが、図−▲１▼、「送信コイルと受信コイルの関係」に見られるように、本発明においてはこれらを分けた。そして、送信コイルを受信コイルの周囲に配した。さらに、受信用のコイルは最も簡単で効率的な差動コイル方式を採用した。
まず、送信コイルから電子ペンの内部のコイルに対して電磁誘導により、電力が送信される。その場合、効率的に電力を送るために、電子ペン内部のコイルは送信周波数に共振するように、コンデンサーが並列に接続されている。
次に、電力の送信が中止されると、電子ペン内部のコイルから電力が放出される。その電力は磁力線として受信用の差動コイルによって捕えられる。
この場合、送信される信号の波形と、電子ペン内部の波形、及び、受信される信号の波形の関係は図−▲８▼に示すとおりである。
受信された電気信号は、図−▲１▼に示されるように、まずスイッチを通過する。このスイッチは送信中に強い信号が受信回路に入るのを防いでいる。次に、図−▲２▼に示すように、オペアンプでさらに増幅された後に、二つの回路に分けられる。１つは電子ペンからのスイッチ信号を処理するためのものであり、もう１つの回路は、電子ペンの位置を認識するための回路である。図−▲２▼には、Ｓａｍｐｌｅ−Ｈｏｌｄ回路が三回路あるが、上の二つが後で説明するように、スイッチ信号を処理するためのものであり、１番下のＳａｍｐｌｅ−Ｈｏｌｄ回路は電子ペンの位置、すなわち、座標を認識するためのものである。
図−▲５▼に電子ペンの内部の原理を示す。電子ペン内部のスイッチは小容量のコンデンサーと直列に接続されていて、スイッチのオンオフで共振周波数がわずかに変動するようになっている。すなわち、ペンスイッチが押されることによって、ＭＦＳＫ（ＭｉｎｉｍｕｍＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）の原理を使って電子ペンの共振周波数を変調している。スイッチ信号処理回路はこのＭＦＳＫを復調することによって電子ペンのスイッチ信号を取出す。
図−▲４▼にその処理の手順を示す。タイミング発生回路から出たタイミング信号は、それぞれ９０°差の信号としてサンプルホールド回路へ導かれる。サンプルホールド回路から出た信号は、それぞれｓｉｎ，ｃｏｓの関係にあり、受信した信号の、基準信号からの位相変動を示しており、マイクロコントローラによって処理され、スイッチ信号を認識することが出来る。
図−▲７▼に電子ペンのスイッチ認識の原理を示す。入ってきた信号を９０度位相が違う、入力信号に同期した信号でサンプルホールドして得た電圧をそれぞれＶ１，Ｖ２とすると、Ｖ１／Ｎ２は電子ペンから出てきた信号が、元の信号に対して何度位相が移動したかを示している。この移動角をマイクロプロセッサーで認識して、電子ペンのスイッチ情報を得ることが出来る。この方法はＭＦＳＫ方式の復調として知られていることである。
電子ペンの位置を認識するためには、図−▲２▼に示すように、まず絶対値検波回路によって受信信号が処理され、ローパスフィルターとサンプルホールド回路を通過したのち、マイクロコントローラによって電子ペンの位置が認識される。
図−▲６▼に座標認識の方法と原理を示す。電子ペンの先端にあるコイルから発生した磁力線を受信用の差動コイルで受ける。すなわち、ループアンテナとラインアンテナで受ける。その場合、電子ペンの上下左右で、ラインアンテナに流れる電流の向きが逆転する。従って、ＯＰ−ａｍｐからの出力を絶対値検波すると、図−▲６▼の下図に示すような関係になる。
ここで、各ラインアンテナの電圧の関係から電子ペンの位置を計算することが出来る。例えば、図−▲６▼に示すように、電子ペンが、ラインアンテナ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の、（ｂ）の上の少し（ｃ）寄りにあったとすると、それぞれのラインアンテナからの出力電圧は図−▲６▼の下図に示すようになる。従って、これら三本のラインアンテナからの出力電圧値を使って電子ペンの正確な位置を知ることが出来るのである。First, in the conventional invention, the same coil is used for both transmission and reception, but in the present invention, these are divided as shown in FIG. 1 (1) “Relationship between transmission coil and reception coil”. And the transmitting coil was arranged around the receiving coil. Furthermore, the receiving coil adopts the simplest and most efficient differential coil system.
First, power is transmitted from the transmission coil to the coil inside the electronic pen by electromagnetic induction. In that case, in order to send electric power efficiently, the capacitor | condenser is connected in parallel so that the coil inside an electronic pen may resonate to a transmission frequency.
Next, when power transmission is stopped, power is released from the coil inside the electronic pen. The electric power is captured as a magnetic field line by a receiving differential coil.
In this case, the relationship between the waveform of the transmitted signal, the waveform inside the electronic pen, and the waveform of the received signal is as shown in FIG.
The received electrical signal first passes through the switch as shown in FIG. This switch prevents strong signals from entering the receiving circuit during transmission. Next, as shown in FIG. 2 (2), after further amplification by an operational amplifier, it is divided into two circuits. One is for processing a switch signal from the electronic pen, and the other circuit is a circuit for recognizing the position of the electronic pen. In FIG. 2, there are three Sample-Hold circuits, but the upper two are for processing switch signals as will be described later, and the bottom Sample-Hold circuit is an electronic circuit. This is for recognizing the position of the pen, that is, the coordinates.
Figure 5 shows the internal principle of the electronic pen. The switch inside the electronic pen is connected in series with a small-capacitance capacitor so that the resonance frequency varies slightly depending on whether the switch is on or off. That is, when the pen switch is pressed, the resonance frequency of the electronic pen is modulated using the principle of MFSK (Minimum Frequency Shift Keying). The switch signal processing circuit takes out the switch signal of the electronic pen by demodulating the MFSK.
Figure 4 shows the processing procedure. The timing signals output from the timing generation circuit are each guided to the sample and hold circuit as a 90 ° difference signal. The signals output from the sample and hold circuit have a relationship of sin and cos, respectively, and indicate the phase variation of the received signal from the reference signal, and can be processed by the microcontroller to recognize the switch signal.
Figure 7 shows the principle of electronic pen switch recognition. When V1 and V2 are the voltages obtained by sampling and holding the incoming signal 90 degrees in phase with the signal synchronized with the input signal, respectively, V1 / N2 indicates that the signal output from the electronic pen is the original signal. It shows how many times the phase has moved. The movement angle can be recognized by a microprocessor to obtain electronic pen switch information. This method is known as MFSK demodulation.
In order to recognize the position of the electronic pen, as shown in FIG. 2 (2), first, the received signal is processed by the absolute value detection circuit, passes through the low-pass filter and the sample hold circuit, and then the microcontroller uses the electronic pen. The position is recognized.
Figure 6 shows the method and principle of coordinate recognition. Magnetic field lines generated from a coil at the tip of the electronic pen are received by a receiving differential coil. That is, it receives with a loop antenna and a line antenna. In this case, the direction of the current flowing through the line antenna is reversed between the top, bottom, left and right of the electronic pen. Therefore, when the output from the OP-amp is detected with an absolute value, the relationship shown in the lower diagram of FIG.
Here, the position of the electronic pen can be calculated from the relationship of the voltage of each line antenna. For example, as shown in FIG. 6 (6), if the electronic pen is slightly closer to (c) above the line antenna (a), (b), (c) (b), each line The output voltage from the antenna is as shown in the lower part of FIG. Therefore, it is possible to know the exact position of the electronic pen by using the output voltage values from these three line antennas.

The invention's effect

コードレス電子ペンは既に存在する。しかし、既存の方式は電子ペンに対して電力を送信するコイルと電子ペンからの信号を受信するコイルに、同一コイルを用いている。そのため、送信電力に制限がある。その理由は、送受の切換に使うスイッチが大きな電流を扱うことが出来ないからである。しかし、今回の発明において、送信コイルと受診コイルを分けることにより、必要なだけの電流を送信コイルに送ることが出来るので、様々な状況に対応した電子ペン入力装置を開発することが可能となる。
さらに、受信専用コイルを用いることにより、最も効率的なコイルを使うことが出来る。それは、既に知られているように、差動コイルを用いたシステムである。受信に差動コイルを用いることによって、装置全体を小型化することが出来る。また、受信処理回路も簡素化することが可能であり、全体のコストダウンが可能となる。A cordless electronic pen already exists. However, the existing system uses the same coil for a coil that transmits power to the electronic pen and a coil that receives a signal from the electronic pen. Therefore, transmission power is limited. This is because a switch used for switching between transmission and reception cannot handle a large current. However, in the present invention, by separating the transmission coil and the diagnosis coil, it is possible to send as much current as necessary to the transmission coil, so that it is possible to develop an electronic pen input device corresponding to various situations. .
Furthermore, the most efficient coil can be used by using a receive-only coil. As is already known, this is a system using a differential coil. By using a differential coil for reception, the entire apparatus can be reduced in size. In addition, the reception processing circuit can be simplified, and the overall cost can be reduced.

送信コイルと受信コイルTransmitter coil and receiver coil 受信回路Receiver circuit システム図System diagram スイッチ信号処理システムSwitch signal processing system 電子ペンの内部原理図Internal principle diagram of electronic pen 座標認識の方法と原理Coordinate recognition methods and principles スイッチ認識の原理Principle of switch recognition 送信波形と受信波形の関係Relationship between transmit waveform and receive waveform

Claims

A cordless coordinate input device, wherein a transmission coil and a reception coil are separately provided.

A cordless coordinate input device using a differential coil principle to recognize the position of an electronic pen.

A coat dress coordinate input device that cuts off an input of a receiving circuit during transmission of electric power from a transmitting coil to an electronic pen.

A coat dress coordinate input device in which a transmission coil is arranged around a reception coil.