JP2548746B2 - 座標入力装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は位置指示器の使用状態をコードレスで識別し
得る座標入力装置に関するものである。

（従来の技術） この出願に先立ち、本件出願人は特願昭61−171684号
（昭和61年７月23日出願）（以下、先願発明と称す。）
において、タブレットと位置指示器との間で電波をやり
とりすることにより位置指示器の使用状態、例えば入力
すべき座標を指定した位置指示器の状態（通常、ペンダ
ウン状態と称す。）をコードレスで識別（検出）する方
式について提案した。

先願発明の内容を簡単に説明すると、タブレットの座
標入力範囲の周囲に設けた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、該電波を位置指
示器に設けた少なくともコイルとコンデンサを含み且つ
その使用状態に応じて回路の状態が変化する同調回路の
コイルに受信させ、その後、前記交流信号の供給を停止
した前記アンテナコイルに発生する電圧を検出すること
により、前記コイルに受信された電波に基づいて同調回
路に誘導電圧が発生し該誘導電圧に従う電波が該コイル
より発信されたか否か等を識別し、これから位置指示器
の使用状態を識別するようになしたものであった。

なお、識別し得る位置指示器の使用状態としては前述
したペンダウン状態の外、複数の位置指示器のうちの一
の位置指示器を使用している状態、位置指示器に所定の
筆圧を加えた状態等、種々のものがある。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前記構成の装置ではタブレットの座標
入力範囲の面積を大きく、即ちアンテナコイルの面積を
大きくすると、その中央付近において発信及び受信され
る電波が微弱となり、また、位置検出の際のノイズ等を
除去するためにタブレットに金属板を用いた場合も同様
に発信及び受信される電波が微弱となり、従って、受信
期間中に検出される誘導電圧値が小さくなり、位置指示
器の使用状態の識別が困難であった。また、これを補う
ために送信時に大きな交流信号をアンテナコイルに加え
ると、該交流信号が受信期間中のアンテナコイルに残留
し、これによって前記誘導電圧の検出が妨げられ、位置
指示器の使用状態の識別が困難になるという問題点があ
った。

本発明は前記問題点を除去し、タブレットの座標入力
範囲の面積を大きくしても又はタブレットに金属板を使
用しても位置指示器の使用状態を確実に識別できる座標
入力装置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、タブレットに
設けた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、該電波を位置指示器に設けた少なく
ともコイルとコンデンサを含み且つその使用状態に応じ
て回路の状態が変化する同調回路のコイルに受信させ、
その後、アンテナコイルに発生する電圧を検出すること
により、前記コイルに受信された電波に基づいて同調回
路に誘導電圧が発生し、該誘導電圧に従う電波が該コイ
ルより発信されたか否か等を識別し、これから位置指示
器の使用状態を識別する座標入力装置において、電波の
送信用のアンテナコイルと電波の受信用のアンテナコイ
ルとを別々に設けた。

（作 用） 本発明によれば、電波の送信期間中、交流信号は送信
用のアンテナコイルのみに入力され、該交流信号によっ
て励振された送信用のアンテナコイルが電波を発信し、
また、電波の受信期間中、受信用のアンテナコイルは前
記送信電波を受信し誘導電圧が発生した同調回路のコイ
ルより発信される電波によってのみ励振され、誘導電圧
を発生する。

（実施例） 図面は本発明の座標入力装置の一実施例を示すもの
で、第１図は本発明を適用した電子黒板装置全体の概要
を示す。同図において、１は黒板本体、2,3,4はマー
カ、５はイレーサ、６は位置検出回路、７は筆記具判別
回路、８は画像処理装置、９は出力装置である。

黒板本体１は、非磁性金属の筐体11にタブレット12、
送信用のアンテナコイル（以下、送信用コイルと称
す。）13及び受信用のアンテナコイル（以下、受信用コ
イルと称す。）14を取付けてなるもので、タブレット12
は位置検出回路６に接続され、また、送信用コイル13及
び受信用コイル14は筆記具判別回路７に接続されてい
る。

タブレット12は、位置検出回路６に駆動され、位置指
示器、ここではマーカ２〜４又はイレーサ５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12は筐体11のほぼ中央に収納されている。なお、筐
体11の前記タブレット12に対応する部分は表面をほうろ
う仕上げしたアルミニウムやオーステナイト系のステン
レス等からなり、繰返し使用可能な筆記面15を構成する
如くなっている。

タブレット12及び位置検出回路６としては、例えば本
件出願人の出願にかかる特願昭58−238532号の「座標位
置検出装置」（特開昭60−129616号公報参照）あるいは
特願昭59−32244号の「位置検出装置」（特開昭60−176
133号公報参照）を用いることができる。

送信用コイル13及び受信用コイル14は、それぞれ絶縁
被覆された導体を筆記面15、即ち座標入力範囲の周囲の
筐体11の表面に配設してなるものである。なお、図面
上、送信用コイル13及び受信用コイル14とも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。

第２図はマーカ２の詳細な構造を示すもので、合成樹
脂等の非金属材料からなり且つ互いにネジ込みによって
結合される２つの部分21a及び21bからなるペン軸21と、
黒色の市販のフェルトペン等のペン体22と、リング状の
磁石23,24a,24bと、スイッチ251,コア入りコイル252,コ
ンデンサ253及び可変コンデンサ254からなる同調回路25
と、ペン体22のキャップ26とから構成されている。

前記ペン体22はペン軸21内の部分21aに設けられたス
トッパ21a′と部分21bに収納されるスイッチ251との間
において、わずかに摺動する如く収納される。また、磁
石23は磁石24a,24bとともにペン軸21の先端寄りに取付
けられ、位置指定のための定常的な磁気バイアスを発生
する。

同調回路25は、第４図に示すようにコイル252の一端
にスイッチ251を介してコンデンサ253及び可変コンデン
サ254の一端を接続し、また、該コンデンサ253及び可変
コンデンサ254の他端にコイル252の他端を接続してなっ
ている。前記スイッチ251は、操作しない状態（非動作
状態）においてはコイル252の一端とコンデンサ253及び
可変コンデンサ254の一端とを接続せず、また、ペン軸2
1を手等で保持し、ペン体22の先端を筆記面15等に押付
けることによってペン軸21内に押込むと、その後端によ
り押圧され動作状態となり、コイル252の一端とコンデ
ンサ253及び可変コンデンサ254の一端とを接続する如く
なっている。なお、コイル252、コンデンサ253及び可変
コンデンサ254の数値は所定の周波数f1、例えば280kHz
で共振する周知の共振回路を構成する値に設定されてい
る。

マーカ３及び４はペン体22のインクの色が、例えば赤
色及び緑色であり、同調回路25の同調周波数が所定の周
波数f2及びf3、例えば290kHz及び300kHzである点を除い
て、前述したマーカ２と同一である。

第３図はイレーサ５の詳細な構造を示すもので、合成
樹脂等の非金属材料からなるケース51と、該ケース51の
内部51aに収納されたスイッチ521,522,コア入りコイル5
23,コンデンサ524及び可変コンデンサ525からなる同調
回路52と、ケース51の底面に対応する形状を有する可動
板53と、該可動板53とケース51との間に挿入されたスプ
リング54と、ケース51の内51aの係合部51bに係合し可動
板53のケース51に対する位置を規制するストッパ55と、
可動板53の両端に設けられたリング状の磁石56と、可動
板53の外面に取付けられたフェルト等のイレース部材57
からなっており、前記可動板53は前記スイッチ521及び5
22のいずれか一方を動作し又は両方同時に動作し得る如
くケース51に対してわずかに動くよう保持されている。

同調回路52は、第４図にも示すようにコイル523の一
端にスイッチ521及び522を介してコンデンサ524及び可
変コンデンサ525の一端を接続し、また、該コンデンサ5
24及び可変コンデンサ525の他端にコイル523の他端を接
続してなっている。前記スイッチ521及び522は、操作し
ない状態（非動作状態）においてはコイル523の一端と
コンデンサ524及び可変コンデンサ525の一端とを接続せ
ず、また、ケース51を手等で保持し、可動板53のイレー
ス面を筆記面15等に押付けることによってケース51内に
押込むと、該可動板53により押圧され、そのいずれか一
方もしくは両方が動作状態となり、コイル528の一端と
コンデンサ524及び可変コンデンサ525の一端とを接続す
る如くなっている。なお、コイル523、コンデンサ524及
び可変コンデンサ525の数値は所定の周波数f4、例え
ば、310kHzで共振する周知の共振回路を構成する値に設
定されている。

第４図は位置指示器の使用状態、ここではマーカ２〜
４又はイレーサ５のうちで使用中のものはいずれである
かを識別する回路を構成する筆記具判別回路７の詳細と
ともにマーカ２及びイレーサ５の同調回路を示すもの
で、図中、701は制御回路、702はタイミング回路、703
はインバータ、704,705はアナログスイッチ、706は駆動
回路、707,708はコンデンサ、709は増幅器、710は位相
検波器（PSD）、711は低域フィルタ（LPF）、712はパル
ス検出器である。

第５図は第４図の各部における信号波形図である。以
下、第４図の各部の構成とともにその動作を詳細に説明
する。

制御回路701は周知のマイクロプロセッサ等より構成
され、第６図に示すフローチャートに従って、タイミン
グ回路702に動作開始のタイミング信号を与え、パルス
検出器712からの出力信号を受信し、後述するタイミン
グ回路702からの発信周波数情報に従って、使用中の筆
記具の種別、即ちマーカ2,3,4及びイレーサ５のいずれ
であるかを判別し、これを画像処理装置８に送出する。

タイミング回路702は周波数f1,f2,f3,f4,fkの矩形波
信号をそれぞれ発生する矩形波信号発生器702a,702b,70
2c,702d,702e、分周カウンタ702f及びマルチプレクサ70
2gからなっている。前記周波数f1〜f4の矩形波信号はマ
ルチプレクサ702gの入力端子にそれぞれ入力され、ま
た、前記周波数fkの矩形波信号は分周カウンタ702fによ
り1/2及び1/4に分周されてマルチプレクサ702gの制御端
子に入力されており、該マルチプレクサ702gは所定の時
間2T（＝1/fk）毎に周波数f1,f2,f3,f4の矩形波信号を
順次繰返す信号Ａを出力する。また、前記所定の周波数
fkの矩形波信号は送受切替信号Ｂとして出力され、前記
周波数fkの矩形波信号を1/2に分周した信号及び1/4に分
周した信号はその時点における信号Ａの周波数がf1〜f4
のいずれであるかを示す２ビットの発信周波数情報C1及
びC2として出力される。

前記信号Ａは位相検波器710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ア
ナログスイッチ704の一の入力端子に送出され、また、
送受切替信号Ｂはアナログスイッチ704の制御端子に送
出されるとともにインバータ703に送出され、さらにま
た、発信周波数情報C1,C2は制御回路701に送出される。

前記アナログスイッチ704の他の入力端子は接地され
ており、送受切替信号Ｂがハイ（Ｈ）レベルの期間は一
の入力端子を選択し、また、ロー（Ｌ）レベルの期間は
他の入力端子を選択するため、その出力には時間2T毎に
周波数f1〜f4の正弦波信号を時間Ｔの間のみ順次出した
り、出さなかったりする信号Ｄが出力される。

信号Ｄは駆動回路706に送出され、さらにコンデンサ7
07を介して送信用コイル13に送出されるが、該コンデン
サ707と送信用コイル13とは周波数f1〜f4を中心とした
共振周波数を有する直列共振回路を構成するため、該直
列共振回路は共振し、該送信用コイル13からは時間2T毎
に周波数f1〜f4の電波が時間Ｔの間のみ順次発信され
る。

この際、黒板本体１の筆記面15上において、マーカ、
例えば２が使用状態、即ちペン軸21と該筆記面15とのな
す角度が90゜〜45゜程度以内になるように保持され且つ
ペン体22の先端が該筆記面15に接しスイッチ251が動作
状態になっていると、前記電波のうちの周波数f1の成分
が該マーカ２のコイル252を励振し、その同調回路25に
前記信号Ｄの周波数f1の成分に同期した誘導電圧Ｅを発
生させる（なお、実際には前記電波のうちの他の周波数
f2〜f4の成分によってもコイル252は励振されるが、周
波数が若干異なるため、その振幅は小さくなる。）。

その後、信号Ｄにおいて信号オフの期間、即ち受信期
間に入ると、送信用コイル13は接地されるため、前述し
た直列共振回路中の交流信号は速やかに０となり、その
電波は直ちに消滅するが、前記誘導電圧Ｅは同調回路25
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25を流れる
電流は、コイル252より周波数f1の電波を発信させる。
該電波は受信用コイル14を励振し、該受信用コイル14及
びこれに並列に接続されたコンデンサ708からなる周波
数f1〜f4を中心とした共振周波数を有する並列共振回路
を共振させ、該並列共振回路に周波数f1の誘導電圧を発
生させる（なお、実際には送信用コイル13より発信され
た電波によっても受信用コイル14は励振されるが、この
期間においては後述するように接地されるため、誘導電
圧は全く発生しない。）。該誘導電圧は増幅器709に送
出され増幅され、さらにアナログスイッチ705に送出さ
れる。

アナログスイッチ705はインバータ703を介してその制
御端子に入力された送受切替信号Ｂの反転信号Ｂ′に基
づいて、前記増幅器709の出力を位相検波器710又はグラ
ンドのいずれに接続するかを切替えるもので、前記反転
信号Ｂ′がハイレベルの期間は位相検波器710に接続
し、ローレベルの期間はグランドに接続するため、その
出力には信号Ｄ中の周波数成分f1に基づく周波数f1の誘
導電圧とともに、信号Ｄ中の周波数成分f2〜f4に基づく
周波数f1の誘導電圧を備えた信号Ｆが得らえる。

前記信号Ｆは位相検波器710に送出されるが、該位相
検波器710には前述した信号Ａが検波信号として入力さ
れており、信号Ｆに含まれる誘導電圧のうち、信号Ａ中
の周波数f1の成分に対応する部分についてはその周波数
及び位相が一致するが、その他の周波数f2〜f4の成分に
対応する部分は周波数及び位相が一致しない。

従って、信号Ｆに含まれる誘導電圧のうち、信号Ａ中
の周波数f1の成分に対応する部分についてはちょうど正
側に折返した電圧成分を有し、また、その他の周波数f2
〜f4の成分に対応する部分については正側及び負側に電
圧成分を有する信号Ｇが位相検波器710から出力され
る。

前記信号Ｇは充分遮断周波数の低い低域フィルタ711
に送出され、前記信号Ａ中の周波数f1の成分に対応する
部分については所定の時間幅及び電圧値を備えた直流成
分を有し、また、その他の周波数f2〜f4の成分に対応す
る部分については該周波数f2〜f4と周波数f1との差の周
波数に対応する交流波形を備えた成分を有する信号Ｈに
変換され、パルス検出器712に送出される。

パルス検出器712はシュミットトリガ及びパルス幅検
出回路等より構成され、その入力信号中に所定幅、例え
ばT/2以上のパルスを検出した時、パルス信号を制御回
路701に送出する如くなっており、ここでは信号Ｈの前
記信号Ａ中の周波数f1の成分に対応する直流成分を検出
してパルス信号を発生し、その信号Ｉを送出する。

制御回路701は前記信号Ｉを受信すると、その時点に
おける発信周波数情報C1,C2、ここでは“L,L"から使用
中の筆記具、即ちマーカ２を判別し、この情報を画像処
理装置８に送出する。

一方、位置検出回路６は前記判別情報の有無に拘ら
ず、筆記具の磁石、ここではマーカ２の磁石23,24a,24b
による磁気バイアスがタブレット12の座標検出可能な範
囲内に入った時点より位置検出を行ない、その座標値を
画像処理装置８に送出し続けている。

画像処理装置８は通常、位置検出回路６から出力され
る座標値を一時的な値としてバッファ等に記憶するが、
前記マーカ２の判別情報を受信した時点の座標値はマー
カ２による画像データ、即ち黒色の画像データとして認
識し、図示しない画像メモリ等に記憶する。

また、黒板本体１の筆記面15上において、マーカ３又
は４を使用状態にすれば、筆記具判別回路７は前記同様
にこれらを判別し、その判別情報、即ちマーカ３又は４
の判別情報を画像処理装置８に送出し、また、画像処理
装置８は前記同様にその時点の座標値をマーカ３又は４
による画像データ、即ち赤色又は緑色の画像データとし
て認識し、画像メモリに記憶する。

また、黒板本体１の筆記面15上において、イレーサ５
を使用状態、即ちイレース部材57の一部又は全部を該筆
記面15に押当て、その同調回路52のスイッチ521,522の
いずれか一方又は両方を動作状態とすれば、筆記具判別
回路７は前記同様にこれを判別し、その判別情報、即ち
イレーサ５の判別情報を画像処理装置８に送出するが、
画像処理装置８はその時点の座標値をイレーサ５による
所定の消去領域の設定座標値として認識し、画像メモリ
中の該座標値によって決定される所定の範囲の画像デー
タを消去する。

このようにして、画像処理装置８の画像メモリ内に得
られた画像データは、必要に応じてカラーディスプレイ
（図示せず）上に表示され、また、カラープリンタ等か
らなる出力装置９よりカラーハードコピー化されて出力
される。さらにまた、該画像データは公衆電話回線やデ
ータ回線等を介して他のデータ処理装置に送出するよう
になしても良い。

なお、黒板本体１の筆記面15にマーカ２〜４又はイレ
ーサ５を近付けるのみで、そのスイッチを動作状態とし
なければ、パルス検出器712からパルス信号は出力され
ないため、制御回路701がその判別情報を出力しないこ
とはいうまでもない。

また、前記実施例において、送信用コイル13と受信用
コイル14とはあまり影響し合わない程度、互いに離して
配設するが、その位置は逆でも良く、また、黒板本体１
の板面に対して上下方向に設けても良い。また、前記実
施例において、電波の送受信をより安定に行なうため、
アナログスイッチ704,705のグランドと金属製の筆記面1
5とを接続しても良い。

また、本発明は実施例に述べた電子黒板装置だけでな
く、通常のデジタイザにも適用できることはいうまでも
ない。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、送信用のアンテ
ナコイルと受信用のアンテナコイルとを別々に設けたた
め、交流信号は送信用のアンテナコイルのみに入力さ
れ、受信期間中の受信用のアンテナコイルに前記交流信
号が残ることがなく、従って、アンテナコイルの面積や
タブレットに金属板が使用されているか否か等に応じて
送信用のアンテナコイルに大きな交流信号を加え、これ
によって、受信用のアンテナコイルから必要な誘導電圧
を検出することができ、位置指示器の使用状態を正確に
検出することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の座標入力装置の一実施例を示すもので、
第１図は本発明を適用した電子黒板装置全体の概要を示
す図、第２図はマーカの断面図、第３図はイレーサの断
面図、第４図は筆記具判別回路の詳細とともにマーカ及
びイレーサの同調回路を示す構成図、第５図は第４図の
各部の信号波形図、第６図は筆記具判別回路の制御回路
の処理の流れ図である。 １……黒板本体、2,3,4……マーカ、５……イレーサ、
６……位置検出回路、７……筆記具判別回路、８……画
像処理装置、９……出力装置、12……タブレット、13…
…送信用のアンテナコイル、14……受信用のアンテナコ
イル、15……筆記面、707,708……コンデンサ。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】タブレットに設けた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、該電波を
   位置指示器に設けた少なくともコイルとコンデンサを含
   み且つその使用状態に応じて回路の状態が変化する同調
   回路のコイルに受信させ、その後、アンテナコイルに発
   生する電圧を検出することにより、前記コイルに受信さ
   れた電波に基づいて同調回路に誘導電圧が発生し、該誘
   導電圧に従う電波が該コイルより発信されたか否か等を
   識別し、これから位置指示器の使用状態を識別する座標
   入力装置において、 電波の送信用のアンテナコイルと電波の受信用のアンテ
   ナコイルとを別々に設けた ことを特徴とする座標入力装置。
2. 【請求項２】電波の送信時は受信用のアンテナコイルを
   接地し、電波の受信時は送信用のアンテナコイルを接地
   するようになしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の座標入力装置。
3. 【請求項３】送信用及び受信用のアンテナコイルに、交
   流信号の周波数を共振周波数とする共振回路を構成する
   よう、コンデンサをそれぞれ接続したことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項又は第２項記載の座標入力装置。