JP2578005B2 - コードレスタブレット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、面上の指示位置座標を読み取るため電磁誘
導現象を利用したタブレットに関するもので、特に上記
読み取るべき位置を指示するための位置指示器について
タブレット本体に接続する接続ケーブルを不必要とした
いわゆるコードレスタブレットに関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種コードレスタブレットの１つの方式とし
て、特開昭63−70326号公報に記載された装置がある。

この装置は、タブレット側にＸ方向グリッド線群（Ｘ
方向ループコイル群）とＹ方向グリッド線群（Ｙ方向ル
ープコイル群）とを設置するとともに、位置指示器側に
特定の周波数に対して同調するLC共振回路とを設けてい
る。そして、例えばＸ方向の位置を求める場合には、ま
ずＸ方向グリッド線群の特定のグリッド線を選択し特定
の周波数の例えば交流電流を流す。この特定のグリッド
線からはいわゆる交流磁界が生ぜられ上記位置指示器に
設けられたLC共振回路を励振する。LC共振回路はこの励
振により自己発振してそのコイルＬから交流磁界を発生
する。そして、この時点で上記特定のグリッド線に対す
る交流電流の供給を停止する。この段階においても、上
記位置指示器のLC共振回路は発振しており磁界を発生し
ているので、上記の電流の供給が停止された特定のグリ
ッド線には今度は上記LC共振回路の発生する磁界による
誘導電圧が発生する。この誘導電圧を検出する。

次々とＸ方向のグリッド線を選択して上記電流供給お
よびその停止時以降における誘導電圧の検出動作を行
い、Ｘ方向グリッド線群の各グリッド線における誘導電
圧を検出し、処理装置によりこれらの電圧データを演算
して上記位置指示器の指示するＸ方向の位置を求めてい
る。

Ｙ方向についても同様な動作を行い、そのＹ方向の位
置が求められ指示位置座標を決定するものである。

また、この位置指示器の上記LC共振回路内にスイッチ
のオンオフ動作においてその容量値を変化させる他のコ
ンデンサを設け、グリッド線に誘導された電圧の位相と
上記供給された交流電流の基の基準信号との位相との位
相差を検出することにより上記スイッチのオンオフ識別
をも行うよう構成していた。

このように、この特開昭63−70326号公報に記載され
た装置は、位置指示器にLC共振回路のみを備えればよ
く、電池等の電源を必要としない優れた方式である。

しかしながら、この方式は、位置の測定を行う際、タ
ブレット側に設けた各グリッド線について交流電流を供
給するための送信回路とこの交流電流の供給を停止した
際に誘導される電圧を検出するための受信回路とを交互
に切り換えるための切り換え回路とを設けなければなら
ず、タブレット側の構成が複雑になる欠点があった。

このため、本出願人は昭和63年８月10日付け特願昭63
−199668号「コードレスタブレット」により、上記欠点
の１つの解決策を提案した。

この装置は、位置指示器の構造については上述した特
開昭63−70326号公報に記載された装置とほぼ同様と
し、タブレット側の例えばＸ方向のグリッド線群を駆動
線群、Ｙ方向のグリッド線群をセンス線群とし、駆動線
群には所定の繰り返し周期でその周波数が変化する交流
電流を特定の駆動線を選択しながら順次供給し、この交
流電流が上記特定の駆動線に供給されている期間におい
て、次々とセンス線群に誘導された電圧を切り換え検出
し、これら各駆動線に対する上記位置指示器の共振回路
の自己発振により発生された各センス線の誘導電圧をマ
トリクス状データとして取り扱って位置指示器の指示位
置座標を決定する方式である。さらに、上記位置指示器
が上記所定の繰り返し周期で変化する周波数帯のどの周
波数に同調したかを検出することにより位置指示器のス
イッチのオンオフをも識別するよう構成した。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上述のいずれの方式もともに、位置指示器
の構成がほぼ複数のスイッチと複数のコンデンサとを含
んだLC共振回路のみの構成であるため、位置指示器の構
成が極めて簡単であるという利点がある反面、タブレッ
ト側の処理装置が複雑になる問題点があった。この点
は、特にスイッチ識別を行う際に顕著に現れる。

上述の前者の方式について言えば、このスイッチ識別
を行う際、グリッド線を送信回路から受信回路に接続切
り換えを行った直後にその位相を測定する必要がある。
グリッド線に誘導される電圧が安定になるまで待つこと
は、位置読み取り速度の低下を来すことになる。また、
この場合にはタブレット側からの位置指示器の共振回路
への磁界の供給が停止されているので、グリッド線に誘
導される電圧はしだいに減衰し、時をおくほど読み取り
精度に影響を及ぼす。従って、上記接続切り換えが行わ
れた後、どの時点で位相の測定を行うかその接続切り換
えにともなう過渡現象もあいまって極めて微妙である点
があった。

また、後者の周波数による識別においても、駆動線に
供給する交流電流のそれぞれの周波数帯の差を比較的大
きくする必要があった。これもまた誘導される電圧の安
定度がそれほど高くないためであった。

いずれにしても、これらは、位置指示器のLC共振回路
のみでタブレット側からの磁界を受け、それをまた磁界
としてタブレット側に返すよう構成しているので、位置
指示器の発生する磁界の安定度がどうしても低くなる欠
点があった。

この発明は、この点を改善することを目的としたもの
である。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、この発明においては、 タブレット側から発生された所定の周波数の交流磁界
を受けこの位置指示器内に電圧を取り込む電圧取り込み
手段としての電圧取り込みコイルとその共振用コンデン
サ、この電圧取り込み手段によりこの位置指示器内に取
り込まれた電圧について整流および平滑して直流電圧に
変換する直流変換器、この直流変換器からの直流電圧を
受け所定の信号を発生する発信器、この発信器に接続し
磁界を発生する磁界発生コイルとにより位置指示器を構
成し、この磁界発生コイルより出力される磁界を利用す
るようにしたものである。

〔作用〕

電力供給用グリッドパターンに所定の周波数の交流電
流を流すことにより所定の周波数の交流磁界を発生する
ことができる。

この交流磁界は、その周波数と同調するようあらかじ
め調整された共振用コンデンサが接続されている位置指
示器の電圧取り込みコイルを励振させる。これにより取
り込まれた電圧は全波整流器および平滑用コンデンサか
らなる直流変換器に入力され直流電圧に変換される。そ
して、この変換された直流電圧が発信器に入力され所定
の信号を出力する。この信号が位置指示器の磁界発生コ
イルを励振して位置読み取りのための磁界をタブレット
側に発生する。このように、この方式においては、電圧
取り込みコイルにより取り込んだ電圧を一旦安定した直
流電圧に変換し、この安定電圧により発信器を駆動して
新たに磁界を発生するよう構成したので安定度の高い磁
界を位置指示器から発生させることができる。

〔実施例〕

第１図〜第４図は、本発明の１実施例に関わるコード
レスタブレットの構成を示すもので、第１図はこのタブ
レットの位置指示器の電気的構成を示す説明図、第２図
はこの位置指示器の機械的構成を模式的に示す説明図、
第３図はこのタブレットのタブレット側の構成を示すも
ので、同図（ａ）は位置読み取り構成について示し、同
図（ｂ）は位置指示器への電力供給用グリッドパターン
の１例を示す説明図、第４図はそれぞれ各段階における
磁界または信号の状態図である。

まず、第１図、第２図を参照してこの発明に関わる位
置指示器の構成を説明する。

第２図に示すように、この位置指示器はケースの前方
に突出して磁界発生コイル11が設けられているとともに
ケースの背面側に電圧取り込みコイル15が敷設されてい
る。さらに、このケースの上面には複数個のスイッチSW
₁、SW₂、SW₃が設置されている。タブレット側から発生
される所定周波数の磁界を受けて誘導電圧が上記電圧取
り込みコイル15により取り込まれる。この電圧を所定処
理して新たな信号を作成して磁界発生コイルに供給し高
い安定度の磁界をタブレット側に供給する。複数個のス
イッチSW₁、SW₂、SW₃はそれぞれそれがオンまたはオフ
された時この位置指示器１の磁界発生に関わる電気回路
の回路定数を変化させ磁界発生コイル11の発生する磁界
の性質例えば周波数を変えるためのものである。タブレ
ット側で誘導された電圧の周波数を測定することにより
いずれのスイッチが作用しているかを知ることができ
る。

これらの諸要素は、第１図に示すように接続されてい
る。電圧取り込みコイル15と共振用コイル16とでLC共振
回路が構成され、この共振回路に同調する周波数の磁界
がタブレット側から発生されることによりこの共振回路
の電圧取り込みコイル15が励振され、その誘導電圧を得
ることができる。この得られた誘導電圧は全波整流器14
と平滑用コンデンサ13とで構成される直流変換器に入力
され直流電圧に変換される。この直流電圧は、発信器12
に入力され所定の信号を発生する。この信号は基準コン
デンサC₀を介して磁界発生コイル11に伝達され所定の周
波数の磁界を発生する。基準コンデンサC₀に並列に接続
されたそれぞれスイッチSW₁、SW₂、SW₃を有した３つの
コンデンサC₁、C₂、C₃は、それぞれのスイッチのオンオ
フに応じてこの磁界発生回路における容量値を変化させ
発生する磁界の周波数を変化させるものである。

次に、タブレット側の構成について、第３図を参照し
て説明する。

まず、第３図（ｂ）を参照して電力供給用グリッドパ
ターンについて説明する。

この電力供給用グリッドパターン26は、１個の導体を
ジグザグ状に折り返して構成された第１のジグザグ状グ
リッド線261と第２のジグザグ状グリッド線262とから構
成されている。これらのそれぞれのグリッド線261、262
は同一の形状を有してはいるが、これらは1/4ピッチ
（周期）だけ相互にずらされている。第１のジグザグ状
グリッド線261に例えばAsin ωｔ、第２のジグザグ状グ
リッド線262に例えばAcos ωｔの交流電流を供給する
と、この電力供給用グリッドパターン上には両者による
交流磁界が発生する。上記のように電力供給用グリッド
パターン26をいわゆる２相グリッド構成とすることによ
り第１図に示す位置指示器１がどこに存在したとしても
その電圧取り込みコイル15に作用する磁界を発生するこ
とができる。これらにより発生される磁界の周波数が、
第１図に示す位置指示器１の電圧取り込みコイル15と共
振用コンデンサ16とによる共振回路の同調周波数と一致
するようあらかじめそれぞれのグリッド線261、262に供
給される交流電流の周波数を設定しておくことにより、
常に位置指示器１に対して、電力を供給することがで
き、従って位置指示器１からは高い安定度の磁界を発生
することができる。

この位置指示器１の磁界発生コイル11からの磁界は、
上記電力供給用グリッドパターン26に積層されて設置さ
れた第３図（ａ）に示すＸ方向センス線群21とＹ方向セ
ンス線群22に作用する。今、第３図（ａ）に示すように
位置指示器１（図では磁界発生コイル11のみ示してい
る）が存在していたとすると、この位置指示器１の磁界
発生コイル11の発生磁界により、Ｘ方向センス線群21の
センス線の内この磁界発生コイル11に近接したセンス線
ほど大きな誘導電圧が生じ、またＹ方向センス線群22に
ついても同様にこの磁界発生コイル11に最も近接してい
るセンス線に最も大きな誘導電圧が生じる。それぞれの
センス回路23および24により次々と各センス線に誘導さ
れた電圧を検出し処理装置25内において所定の処理を施
すことにより位置指示器１の指示位置座標を決定するこ
とができる。さらに、この位置指示器１内には第１図に
示すように、その磁界発生回路内にコンデンサと組にな
ったスイッチSW₁、SW₂、SW₃を有しこれらのスイッチの
オンオフにより発生する磁界の周波数を変化させること
ができ、処理装置25内においてＸ方向センス回路23また
はＹ方向センス回路24により検出された誘導電圧の周波
数を測定することによりスイッチのオンオフ識別をも行
うことができる。

第４図は、本発明に関わる装置の各段階における磁界
または信号の状態図である。

第４図（ａ）に示すものは、第３図（ｂ）に示す電力
供給用グリッドパターン26の発生する磁界を模式的に描
いたものである。従って、第１図に示す位置指示器１の
電圧取り込みコイル15に誘導される電圧もまたこれと同
様に得られる。

第４図（ｂ）に示したものは、この取り込まれた電圧
が位置指示器１の全波整流器14に入力されて整流された
状態である。同図（ｃ）は、平滑用コンデンサ13により
直流電圧に変換された状態を示している。この直流電圧
が位置指示器１の発信器12に送られ、所定の信号が発生
され磁界発生コイル11により第４図（ｄ）〜（ｇ）に示
す磁界が発生される。

第４図（ｄ）は、第１図に示す位置指示器１のスイッ
チSW₁、SW₂、SW₃がいずれもオフの時（第１図の状態）
に発生する磁界を示し、スイッチSW₁のみ作用している
時の発生磁界を同図（ｅ）に、スイッチSW₂のみ作用し
ている時の発生磁界を同図（ｆ）に、スイッチSW₃のみ
作用している時の発生磁界を同図（ｇ）にそれぞれ示し
ている。磁界発生回路内の容量値を変化させて発生する
磁界の周波数を変化させている。上述したように、セン
ス線群に誘導された電圧の周波数を測定することにより
いずれのスイッチが作用しているかを知ることができ
る。

なお、上述の説明においては、電力供給パターン26の
発生する磁界がセンス線群21および22に干渉する点につ
いては述べなかったが、例えば、電力供給のための磁界
の周波数すなわち第４図（ｃ）の周波数を位置測定用の
磁界の周波数すなわち第４図（ｄ）〜（ｇ）の周波数の
1/2以下または２倍以上に設定するとともに、センス線
群の誘導電圧を検出するセンス回路23、24にトラップ回
路（選択吸収回路）を挿入することによりこれらの干渉
を大幅に減少させることができる。

また、この実施例においては電圧取り込みコイル15と
磁界発生コイル11とをずらせて設けた例を説明したが、
ほぼ同一の位置に設けることもできる。

〔発明の効果〕

以上、説明したように本発明によれば、電池等の電源
を用いることなく位置指示器から安定した磁界を発生さ
せることができタブレット側の位置読み取り構成を比較
的簡単にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は、本発明の１実施例に関わるコードレ
スタブレットの構成を示すもので、第１図はこのタブレ
ットの位置指示器の電気的構成を示す説明図、第２図は
この位置指示器の機械的構成を模式的に示す説明図、第
３図はこのタブレットのタブレット側の構成を示すもの
で、同図（ａ）は位置読み取り構成について示し、同図
（ｂ）は位置指示器への電力供給用グリッドパターンの
１例を示す説明図、第４図はそれぞれ各段階における磁
界または信号の状態図である。 11……磁界発生コイル、15……電圧取込コイル 26……電力供給用グリッドパターン

フロントページの続き (72)発明者 中村 一治 東京都品川区西品川３―19―６ グラフ テック株式会社内 (72)発明者 野口 雅敏 東京都品川区西品川３―19―６ グラフ テック株式会社内 (72)発明者 丸井 敏仁 東京都品川区西品川３―19―６ グラフ テック株式会社内 審査官 今井 義男

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】タブレット側から発生された所定の周波数
   の交流磁界を受けこの位置指示器内に誘導電圧を取り込
   む電圧取り込み手段としての電圧取り込みコイルとその
   共振用コンデンサ、この電圧取り込み手段により取り込
   まれた電圧について整流および平滑して直流電圧に変換
   する直流変換器、この直流変換器からの直流電圧を受け
   所定の信号を発生する発信器、この発信器に接続し磁界
   を発生する磁界発生コイルとにより位置指示器を構成
   し、この位置指示器の磁界発生コイルより出力される磁
   界により電圧が誘導されるタブレット側に配置されたセ
   ンス線群とを有し、これらのセンス線群の必要な誘導電
   圧を検出して上記位置指示器の指示位置座標を決定する
   ことを特徴とするコードレスタブレット。