JP3015275B2 - 位置検出装置およびそれに用いる位置指示器 - Google Patents

位置検出装置およびそれに用いる位置指示器

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    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/046Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by electromagnetic means

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の位置指示器を使
用する位置検出装置及び位置検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】デジタイザにおける位置検出方式とし
て、電磁授受方式がある。これは、例えば多数のループ
コイルを並設した位置検出面とペン又はカーソル等の位
置指示器とを含む構成にて、上記ループコイルをセンサ
すなわちアンテナとし、ループコイルと位置指示器との
間で生じる電磁相互作用を利用して電磁波を互いに受渡
しし、その結果検出された信号に基づいて位置指示器の
座標及びその他の情報を検知するものである。この方式
では、位置指示器をコードレスとできることが重要な特
徴の1つである。出願人は、特公平2−53805号公
報及び特開平3−147012号公報において、この電
磁授受方式による様々なデジタイザを提示してきた。こ
れらの出願における主要な課題の1つは、いかにしてノ
イズを回避して受信された信号から正確にかつ高速に情
報を得るかということである。
【0003】かかる電磁授受方式では、例えば、1つの
選択されたアンテナから電磁波を送信し、位置指示器内
に設けられた共振回路又はコイルから再放射される電磁
波を再びこの選択されたアンテナにて受信する送受信操
作を、アンテナを順次切換えながら行い、その受信信号
の最も強い位置におけるアンテナ及びその近隣のアンテ
ナからの信号に基づいて補間を含む演算を行って位置指
示器の座標を決定していた。
【0004】そして、かかる位置指示器を複数使用でき
るコードレスの位置検出装置も既に公知である(特開昭
63−70326号公報、特開昭63−108424号
公報、特開昭63−108425号公報、特開昭63−
108426号公報等参照)。かかる装置における実現
方法は、二つの位置指示器の共振回路の共振周波数を異
なる周波数にし、座標検出を行いたい一方の位置指示器
の共振回路の共振周波数を用いることによって、他方の
位置指示器の共振回路からの干渉をなくして、その位置
を測定するものである。
【0005】また、コードレスだが、電池を内蔵する位
置指示器を使用する位置検出装置も知られている。この
ように電池を内蔵する位置指示器は、位置指示器から電
磁波を一方的に放射するような動作原理で動作する。か
かる動作原理で複数の位置指示器を使用するためには、
各位置指示器から放射する電磁波の周波数を異なるよう
にし、その周波数別に受信するようにするのが一番簡単
である。
【0006】一方、コードレスの位置指示器を単なる入
力デバイスではなく、当該位置指示器に情報を貯えた
り、その情報を当該位置指示器に表示させたり、あるい
はその情報を当該位置指示器から取り出したりするとい
った、位置指示器の新しい使用方法が提案されている
(例えば、特開平5−181582号公報など参照)。
なお、かかる場合にはコードレスのままで位置指示動作
および情報通信を行う必要がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】複数の位置指示器が同
時に使用されており、その中の一つの特定の位置指示器
と情報交換を行おうとする場合、その特定の位置指示器
に対して選択的に通信できる手段が必要である。特に、
特定の位置指示器に対してのみ情報を送信できる送信手
段が重要であり、一方、特定の位置指示器からの情報の
受信については当該特定の位置指示器だけが送信するよ
うに制御すればよいので、特に問題はない。
【0008】このように複数の位置指示器がある場合に
その中の特定の位置指示器と選択的に通信できるように
する方法としては、各位置指示器に異なる固有の電波の
周波数を割り当てておく方法がある。しかしこの場合に
は、同じ周波数を割り当てた位置指示器を同時に複数使
用することはできず、このため、同時に使用できる位置
指示器の組合せは限定され、ユーザに混乱を与えるとい
う問題がある。
【0009】かかる問題は、位置指示器の座標検出のた
めに共振回路を有する位置指示器の共振回路を通信にも
使用する場合にも同様に存在する。すなわち、同時に使
用する位置指示器の共振回路の共振周波数が同じ場合に
は、位置検出も通信も同様に行うことはできない。この
ため、複数の位置指示器の共振回路に予め異なる共振周
波数を割り当てておく必要があり、上述した場合と同様
に、同時に使用できる位置指示器の組合せは限定され、
ユーザに混乱を与えるという問題がある。
【0010】本発明はこのような事情に鑑み、複数の位
置指示器の共振周波数を変えることなく、各位置指示器
と通信することができる位置検出装置およびそれに用い
る位置指示器を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の第1の態様は、コードレスの少なくとも二つの位置
指示器の二次元平面上の位置を検出し、かつ前記位置指
示器に実行させる司令を送信する司令電波送信回路を有
する位置検出装置において、前記二次元平面内の互いに
直交する一方向に順次並べられた第1のアンテナ群と、
前記二次元平面内の前記一方向と直交する他方向に順次
並べられた第2のアンテナ群と、前記第1のアンテナ群
および前記第2アンテナ群の中から、前記位置指示器の
うち測定対象となる対象位置指示器に対して他の位置指
示器より強く結合して電磁波を送信できるアンテナを選
択する選択手段と、この選択手段により選択された選択
アンテナから前記対象位置指示器に対して電磁波を送信
するための送信手段と、を具備することを特徴とする位
置検出装置にある。
【0012】本発明の第2の態様は、第1の態様におい
て、前記選択手段により選択された選択アンテナが複数
であり、前記送信手段により前記複数のアンテナからそ
れぞれ送信される個々の電磁波の合成された電磁波が、
前記位置指示器のうち測定対象となる対象位置指示器に
対して他の位置指示器より強く結合することを特徴とす
る位置検出装置にある。
【0013】本発明の第3の態様は、第2の態様におい
て、前記送信手段は、前記選択手段により選択された複
数の選択アンテナ以外のアンテナが、前記対象位置指示
器とは別の位置指示器に対して強く結合するアンテナか
ら、前記選択アンテナが送信する電磁波とは逆位相の電
磁波を送信するものであることを特徴とする位置検出装
置にある。
【0014】本発明の第4の態様は、第1〜3の態様何
れかにおいて、前記第1および第2のアンテナ群は、位
置検出のためのアンテナとしても共用されることを特徴
とする位置検出装置にある。
【0015】本発明の第5の態様は、第4の態様におい
て、前記位置指示器はそれぞれ少なくともコイルおよび
コンデンサからなる共振回路を内蔵し、前記送信手段
は、前記対象位置指示器の位置検出動作時には、当該対
象位置指示器の共振回路の共振周波数に近い周波数の電
磁波を送信するものであり、かつ当該位置指示器の共振
回路から戻ってくる電磁波を同じく前記アンテナ群の一
部で受信してその信号特性の分布から前記対象位置指示
器の位置を検出する受信回路を具備することを特徴とす
る位置検出装置にある。
【0016】本発明の第6の態様は、第5の態様におい
て、前記位置指示器は受信した司令に基づいて内蔵する
共振回路の作動を停止させる共振動作停止回路を有し、
前記送信手段は、前記対象位置指示器の非位置検出時に
は、当該対象位置指示器に内蔵される共振回路を作動さ
せないようにする司令を少なくとも一部に含む司令電波
を送信することを特徴とする位置検出装置にある。
【0017】本発明の第7の態様は、第5の態様におい
て、前記位置指示器は受信した司令に基づいて内蔵する
共振回路の共振周波数を変更する共振周波数変更回路を
有し、前記送信手段は前記対象位置指示器に内蔵される
共振回路の共振周波数を変更する司令を少なくとも一部
に含む司令電波を送信し、その後の当該対象位置指示器
の位置検出動作時には変更された共振周波数に近い周波
数の電磁波を前記送信回路が送信しかつ前記受信回路が
受信することを特徴とする位置検出装置にある。
【0018】本発明の第8の態様は、少なくともコイル
及びコンデンサからなる共振回路を有しかつコードレス
で位置検出装置において用いられる位置指示器であっ
て、外部からの司令情報を受信する受信回路と、該受信
回路が受信した前記司令情報に基づいて前記共振回路の
共振状態を変更する共振状態変更回路と、を有すること
を特徴とする位置指示器にある。
【0019】本発明の第9の態様は、第8の態様におい
て、前記共振状態変更回路は、内蔵する共振回路の共振
動作を停止させる共振動作停止回路であることを特徴と
する位置指示器にある。
【0020】
【作用】本発明では、特定の位置に対して集中するよう
に電波を送ることにより、特定の位置指示器に対しての
み情報を送信することができる。位置指示器は有形であ
るので、同時に同じ場所を占有することがあり得ないの
で、特定の位置に対して集中するように電波を送れば、
特定の位置指示器に対してのみ強い電波を送信すること
ができる。
【0021】位置指示器が2つの場合には、X軸方向お
よびY軸方向に並べて配置された複数のアンテナ群の中
から1つのアンテナを選択して送信することにより、特
定の1つの位置指示器に対してのみ強い電波を送信する
ことができる。
【0022】一方、位置指示器が3つ以上ある場合に
は、1つのアンテナからの送信だけでは、全ての特定の
位置指示器に対して強い電波を送信することはできない
が、その場合には複数のアンテナから送信するようにす
れば、特定の位置指示器のみに強い電波を送信すること
ができる。すなわち、X軸方向のアンテナとY軸方向の
アンテナとを組み合わせて選択することにより、特定の
位置指示器のみに強い電波を送ることができる。
【0023】また、このように複数のアンテナを組み合
わせて電波を送信した場合において、他の位置指示器が
影響のある位置に存在する場合には、当該他の位置指示
器が存在すると予測される位置において送信電波がキャ
ンセルされるように、適当な強度を有する逆位相の電波
を、適当なアンテナから送信することにより、当該他の
位置指示器への影響を消去することができる。
【0024】ところで、上述したX軸方向およびY軸方
向にそれぞれ並べて配置されたアンテナは、位置指示器
の位置を検出するために電磁波の送受信を行う位置検出
装置には搭載されているので、それを上述したような情
報通信のアンテナと共用することが可能である。特に、
位置指示器に共振回路を内蔵する方式の位置検出装置で
は、位置を検出するために共振回路に送られる電力の一
部を用いて位置指示器の内部回路を動作させることも可
能である。
【0025】また、このように位置指示器に共振回路を
用いた位置検出装置においては、このように特定の位置
指示器に対して指示を送ることができれば、例えば、当
該位置指示器の共振回路を一定時間作動させないように
制御することも可能であり、これにより、特定の位置指
示器の共振回路のみを作動するように制御すればその位
置が他の位置指示器の干渉を受けずに検出される。この
ようにして、順次、各位置指示器の共振回路のみを作動
させるようにすれば、全ての位置指示器の座標が他の位
置指示器の干渉を受けずに検出可能である。この場合、
共振周波数自体は1つですむので、位置指示器はいかな
る組合せでも使用できる。
【0026】さらに、特定の位置指示器に対して司令を
送ることにより、その位置指示器の共振回路の共振周波
数を変更できるようにすることができる。そして、これ
により、各位置指示器の共振周波数を別々の周波数に変
更するようにすれば、その後は個々の位置指示器に設定
された特定の周波数を利用して位置指示器の位置の検出
や情報の通信を行うことができる。この場合、位置指示
器の共振回路を制御する指示を常時出し続ける必要はな
く、効率的にその機能を果たすことができるようにな
る。
【0027】また、このように位置指示器の周波数を変
更して通信する場合、新たに検出領域に入ってきた位置
指示器は初期の周波数で応答するので、これを簡単に認
識し、その共振周波数を空いている周波数に変更して通
信することができるので、新たな位置指示器の追加に容
易に備えることができる。なお、このように位置指示器
の共振周波数を変更することにより、例えば、外来のノ
ズルが存在する特定の周波数帯を避けて、効率的な通信
を行うことができる。
【0028】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
図1には、本発明の好適な一実施例に係る位置検出装置
の装置構成を概念的に示す。位置検出装置の二次元平面
11内には、X軸方向に並べられた複数(図示は11)
の第1のアンテナ群X1〜X11と、Y軸方法に並べられ
た複数(図示は8)の第2のアンテナ群Y1〜Y8とが配
設されており、、これらのアンテナ群X1〜X11および
Y1〜Y8にはそれぞれX軸アンテナ切換回路12Aおよ
び12BとY軸アンテナ切替回路13Aおよび13Bと
が接続されている。X軸アンテナ切替回路12Aおよび
Y軸アンテナ切替回路13Aのそれぞれの一方の端子
は、送受信切替回路14Aを介して送信回路15Aが接
続されており、一方、X軸アンテナ切替回路12Bおよ
びY軸切替回路13Bのそれぞれの一方の端子は、送受
信切替回路14Bを介して送信回路15Bに接続されて
いる。ここで、送信回路15Aは直接、送信回路15B
は180度移相器16を介して、コマンドエンコーダ1
7に接続され、コマンドエンコーダ17は送信周波数選
択回路18に接続されており、送信周波数選択回路18
には発信周波数がそれぞれf0、f1、f2、およびf3の
発信器19A〜19Dが接続されている。
【0029】一方、X軸アンテナ切替回路12Aおよび
12B並びにY軸アンテナ切替回路13Aおよび13B
の他方側には、受信回路20、検波回路21、A/Dコ
ンバータ22及びCPU23が接続されている。ここ
で、CPU23は、受信回路20で受けた情報の解析を
するとともに、送信回路15Aまたは15Bを介して送
信する情報をコマンドエンコーダ17に与えるように動
作する。
【0030】かかる位置検出装置に対して、複数の位置
指示器を用いて、相互に情報通信するする場合の一実施
例について説明する。ここで、複数の位置指示器はそれ
ぞれ、コイルおよびコンデンサからなる共振回路を有
し、コードレスで位置検出を行うことができるものであ
り、その共振回路は初期状態においては、ほぼ共通の共
振周波数f0を有するものである。
【0031】かかる装置では、任意の位置指示器に対し
て、送信回路15Aおよび15Bから、位置指示器の共
振回路の共振周波数近傍の周波数の電磁波を送信するこ
とができ、この電磁波と共振回路との電磁相互作用によ
り発生した応答電磁波を受信回路20で受信し、その受
信パワーの分布を解析することにより、位置指示器の座
標を測定することができる。また、任意の位置指示器と
の間で情報の送受信を行うことができる。
【0032】このような情報の送受信の例としては、位
置指示器から、自分の氏名、住所、クレジット番号など
を送信して入力を簡略化すること、または、自分の体の
サイズ、色の好みなどを送信して電子オーダーシステム
などで利用したり、病歴や使用中の薬物名、緊急連絡先
等を位置指示器に貯えておいて非常時の情報として利用
する等が考えられる。また、逆に、これらの情報を位置
検出器に接続されたキーボードから入力して位置指示器
に貯えるために、位置検出器から位置指示器に送信する
ことも考えられる。
【0033】このような位置指示器の特定の位置指示器
の位置測定および情報送受信は、X軸アンテナ群X1〜
X11およびY軸アンテナ群Y1〜Y8から選択した1つま
たは複数のアンテナを用いて情報の送受信を行い、ま
た、特定のアンテナから送信して各アンテナを走査しな
がら受信することにより位置測定を行うことができる
が、他の位置指示器の影響を完全に避けるために、ま
ず、使用する位置指示器にそれぞれ異なる共振周波数を
割り当て、その後その共振周波数で位置測定および情報
の送受信を行う例について説明する。
【0034】まず、初期値の周波数f0を用いて、各ア
ンテナX1〜X11およびY1〜Y8から送受信を行い、各
位置指示器から帰ってくる電磁波の強度分布を測定する
ことにより、各位置指示器のおおまかな位置が測定され
る。
【0035】この具体例を図2を参照しながら説明す
る。すなわち、図2(a)に示すように、アンテナ群X
1〜X6及びY1〜Y6が配設された二次元平面30上に
は、位置指示器30A及び30Bが配置されており、こ
の状態で各アンテナをスキャンして受信信号強度を測定
した結果が図2(b)及び(c)である。これによる
と、X軸アンテナ群ではX3の受信信号が大きく、Y軸
アンテナ群ではY3及びY5の受信信号が大きい。これに
よると、X軸アンテナ群から電磁波を送信すると特定の
位置指示器に対して強い電磁波を送ることはできない
が、アンテナY3及びY5から電磁波を送信することによ
り、位置指示器30B及び30Aそれぞれに対して強い
電磁波を送信することができる。したがって、位置指示
器30A及び30Bにそれぞれ対応するアンテナをY5
及びY3を選択する。
【0036】また、図3には位置指示器が3つの場合の
例を示す。この場合にも、全ての各アンテナから送信受
信を繰り返しながら全アンテナをスキャンすると、図3
(b)及び(c)に示すような各アンテナの受信信号強
度が得られる。これより、アンテナX3の位置に2つの
位置指示器が、アンテナX5の位置に1つの位置指示器
が、アンテナY3の位置に2つの位置指示器が、アンテ
ナY5の位置に1つの位置指示器があることがわかる。
続いて、アンテナX3から送信してアンテナY3およびY
5で受信することにより、アンテナX3およびY3の交点
と、アンテナX3およびY5の交点とに位置指示器が存在
することがわかる。また、アンテナX5から送信してア
ンテナY3およびY5で受信することにより、位置指示器
はアンテナX5およびY3の交点に存在するが、アンテナ
X5およびY5の交点には存在しないことがわかる。した
がって、位置指示器30A及び30Cに対応する送信ア
ンテナはY5及びX5に選択することができる。また、位
置選択器30Bに対しては、2つのアンテナX3及びY3
を選択することができる。すなわち、位置指示器30B
に対してはアンテナX3及びY3から同時に電磁波を送信
することにより、他の位置指示器より強い電磁波を送る
ことができる。
【0037】次いで、このようにして選択した1つのま
たは複数のアンテナから、特定の位置指示器に司令電波
を送信し、その共振周波数をf0からf1へ変更するよう
に指示する。これにより、当該特定の位置指示器の共振
周波数はf1となり、周波数f0には反応しなくなる。同
様に、他の位置指示器に対して司令電波を送信し、それ
ぞれの送信周波数をf2、f3またはf4に変更するよう
に指示する。
【0038】この後は、それぞれの位置指示器に対して
別々の周波数f0、f1、f2またはf3を用いて、必要な
情報通信を行う。また、位置指示器の共振回路からの応
答電磁波を各アンテナをスキャンしながら受信してその
分布特性から当該位置指示器の正確な位置測定を行う。
【0039】この場合、さらに新たな位置指示器が有効
領域に入っていきた場合には、その位置指示器は周波数
f0で応答するので、この周波数を監視しておけば、新
たな位置指示器が入ってきたことは直ぐ認識できる。そ
して、かかる新規の位置指示器に対しては、同様にして
新たな周波数を割り当てることができる。
【0040】次に、このように周波数を割り当てた複数
の位置指示器の位置を順次測定する例について説明す
る。まず、測定対象とする特定の位置指示器に対して選
択したアンテナから当該位置指示器の共振回路の共振周
波数(f0、f1、f2またはf3)近傍の周波数の電磁波
を送信する。そして、送信した電磁波と位置指示器の共
振回路との電磁相互作用により発生した応答電磁波を受
信しながら、全アンテナをスキャンし、その結果より、
当該位置指示器の座標を決定する。この結果の一例を図
4に示す。図4(a)及び(b)の結果より、位置指示
器30Aの位置はアンテナX3及びY5の交差する位置
にあることがわかる。
【0041】次に、他の測定対象となる位置指示器があ
るか否かを判断し、他の測定対象がある場合には上述し
た測定を繰り返す。本例の場合、次に位置指示器30B
を測定対象とするので、今度はアンテナY3から当該位
置指示器の共振回路の共振周波数近傍の電磁波を送信す
る。そして、応答電磁波を受信しながら各アンテナをス
キャンし、その結果より位置指示器30Bの位置を決定
する。この結果の一例が図5に示す。図5(b)及び
(c)より、位置指示器30Bの位置はアンテナX3及
びY3の交差する位置にあることがわかる。
【0042】ここで、実際に位置指示器の座標を算出す
るには、例えば、図6に示すように、受信信号の波形を
アンテナ位置でサンプリングし、そのピーク強度を示し
たアンテナの信号強度とその左右のアンテナの信号強度
との差をそれぞれa及びbを求める。そして、アンテナ
ピッチをLとすると、ピークを示したアンテナの位置と
実際の信号強度のピーク位置(位置指示器の位置)のズ
レdXは次式で示される。したがって、この式を用いる
ことにより、位置指示器の座標を算出することができ
る。 dX = {(a−b)/(a+b)}×(L/2)
【0043】以上説明したように、本発明では、位置指
示器に一番近いアンテナに固定して電磁波を送信し、受
信時にのみアンテナを順次走査することにより座標を測
定するという方法を採用している。かかる送受信方法を
従来の方法と比較したものを図7(a)および(b)に
示す。すなわち、従来においては、図7(a)に示すよ
うに、アンテナをスキャンしながら同一のアンテナから
送受信を行っていたのに対し、本発明では、図7(b)
に示すように、送信アンテナを固定し、受信の際だけア
ンテナをスキャンしている。かかる方法は本出願人が既
に提案したものであるが、この方法を採用することによ
り、本実施例のように、各位置指示器の共振回路の周波
数が異なるように割り当てなくても、複数の位置指示器
の干渉を防止し、測定対象の位置指示器に対して最も強
く結合するアンテナを選択して送信し、応答電磁波を受
信することができる。なお、本実施例では、各位置指示
器の共振回路の共振周波数をそれぞれが干渉しないよう
に割り当てているので、完全に他の位置指示器の干渉を
排除した状態で、位置検出を行うことができる。
【0044】なお、以上説明した実施例では、受信時に
は順次アンテナを走査する構成となっているが、複数の
受信回路を具備し、受信時に複数のアンテナから同時に
受信できるようにしてもよいことはいうまでもない。
【0045】ここで、各位置指示器の位置検出および各
位置指示器との情報交換は、上述したように各位置指示
にそれぞれ異なる周波数を割り当てなくても、上述した
ように特定の位置指示器のみに強く結合するように電磁
波を放射することにより、可能である。特に、単に情報
を送信するだけであれば、デジタル情報として送信すれ
ば、送信強度の差が小さくても特定の位置の位置指示器
に対してのみ司令情報を送ることが容易である。したが
って、上述したような共振周波数を設定する司令は比較
的簡単に行うことができ、その後の情報交換および位置
検出を他の位置指示器と干渉することなく行うことがで
きる。
【0046】なお、共振周波数を各位置指示器毎に異な
るように設定しなくても、上述したように特定の位置指
示器に対してのみに電磁波を放射することにより、情報
交換および位置検出することができるが、位置指示器が
3つ以上あると、位置検出する際の座標精度の点で問題
となる場合がある。
【0047】上述したように、図3に示す場合、アンテ
ナX3及びY3から同時に電磁波を送信することで位置指
示器30Bに対して強い電磁波を送信することができる
が、このとき同時に位置指示器30Aおよび30Cに対
しても弱いながら電磁波が送信され、それが受信時には
妨害信号として帰る。この妨害信号が無視できるかどう
かは位置指示器30Bの座標の精度による。つまり、座
標精度を高めるためには、位置指示器30A及び30C
への電磁波をの送信を打ち消すように、逆位相の電磁波
を送信するようにする必要がある。
【0048】具体的方法としては、アンテナX3及びY3
から同位相の電磁波を出すと同時に、これらのアンテナ
X3及びY3と位置指示器30A及び30Cの位置で交差
するアンテナY5及びX5から、アンテナX3及びY3から
の電磁波とは逆位相の電磁波を送信する。例えば、アン
テナX3に交流電流を流すことによりアンテナX3の中央
の直線上に供給される電磁波の強度を1とし、アンテナ
Y3のそれも1とすると、位置指示器30Bが位置する
アンテナX3及びY3の交点位置にはおおよそ倍の2の強
度の電磁波が発生する。この場合、アンテナ30A及び
30Cにも信号1の電磁波が到達することになるが、こ
のとき、アンテナY5及びX5から逆位相で信号強度1
(−1)の電磁波を放射することにより、位置指示器3
0Aの位置ではアンテナX5及びY5の互いに逆位相の電
磁波が打ち消しあって電波強度がほぼゼロになる。同様
に、位置指示器30Cの位置では、アンテナY3及びX5
の互いに逆位相の電磁波が打ち消しあって電波強度がほ
ぼゼロになる。これにより、位置指示器30Bのみに電
磁波が到達するようになり、当該位置指示器30Bから
だけの信号を受信でき、位置指示器30Bのより正確な
位置を求めることができるようになる。
【0049】また、共振回路を有する複数の位置指示器
と、上述したように共振周波数を変更することなく特定
の位置指示器とのみ効率よく情報交換する方法として、
他の位置指示器の共振回路をショートさせることによっ
て動作しないように制御することもできる。すなわち、
特定の位置指示器以外の他の位置指示器の共振回路を全
てショートさせることにより作動しないようにすれば、
他の位置指示器の干渉を受けることなく、特定の位置指
示器の位置を測定することができる。
【0050】かかる方法は、位置指示器の数があまり多
くなければ比較的簡単であり、周波数も1種しか使用し
なくてすむという利点がある。しかしながら、同時に使
用する位置指示器の数が増えた場合には、ひとつひとつ
の位置指示器に司令情報を送る必要があり、効率が悪
い。したがって、使用する位置指示器の数が多い場合に
は、それぞれに別個の共振周波数を割り当てる方法の方
が効率的である。また、複数の共振周波数を使用する場
合、位置指示器の数が増えると、周波数の割り当てが足
りなくなることが考えられるが、この場合には、同じ周
波数を使用してもお互いに干渉しないような位置にある
位置指示器に同じ周波数を割り当てることも可能であ
る。これにより、使用可能な位置指示器の数がさらに増
加する。
【0051】図1に示した位置検出装置では、発振回路
として、発信周波数が固定のものを複数個有する例を示
しているが、例えば、可変周波数発信器を用いることに
よって、発振回路を1つで済ますこともできる。例え
ば、PLL回路を用いて、基準周波数の整数倍の周波数
を得ることができる原理、すなわち周波数シンセサイザ
を用いることにより、正確な複数の周波数が得られるこ
とは言うまでもない。この場合、発信周波数を変更する
と、その周波数が安定するまでの時間を要するので、可
変周波数源を複数個設けることにより、周波数が安定し
た後その周波数を使用することが可能となる。なお、こ
の場合でも、固定周波数発信装置を位置指示器の数だけ
用いる場合よりは小さい回路規模で済ますことができる
という利点がある。
【0052】ここで、上述した実施例で用いることがで
きる位置指示器の構成を説明する。図8には、一実施例
に係る位置指示器の構成を示す。かかる位置指示器10
0Aは、位置検出装置からの司令を受信するための司令
受信回路110およびその司令を実行する司令実行回路
120を有し、さらに、当該位置指示器100Aの位置
検出装置上の位置を検出するための座標検出用回路13
0を有する。
【0053】図9は、共振回路を内蔵する他の実施例に
係る位置指示器の構成を示す。すなわち、位置指示器1
00Bは、少なくともコイルおよびコンデンサからなる
共振回路140を有し、この共振回路140により司令
を受信する司令受信回路150を有する。また、共振回
路140の共振周波数は、司令受信回路110からの司
令情報により作動する共振状態変更回路150により変
更できるようになっている。そして、かかる位置指示器
110Bでは、その後は変更された周波数により司令を
受信し、また、共振回路140を用いて位置検出を行
う。
【0054】図10は、さらに他の実施例に係る位置指
示器の構成を示す。かかる位置指示器100Cは、共振
回路140の共振動作を司令受信回路150が受信した
司令に基づいて停止する共振動作停止回路170を有す
るものである。
【0055】図11の位置指示器100Dは、共振回路
140の共振動作を停止させるために使用するその共振
周波数以外の共振周波数に変更する共振周波数変更回路
18を有する構成例である。
【0056】また、図12は、図9の共振周波数を変更
可能な位置指示器の回路構成の一例を示す図である。同
図に示すように、コイル41aおよびコンデンサ41b
は互いに直列に接続されて周知の共振回路41を構成す
る。コンデンサ42aおよび42bは、それぞれスイッ
チ43aおよび43bを介して共振回路のコンデンサ4
1bに並列に接続され、これらスイッチ43aおよび4
3bのオン・オフの4通りの組合せにより共振回路41
の共振周波数を変化させ、共振回路41の共振特性を4
つの何れかに制御する。
【0057】整流回路44は、前記共振回路41に発生
する誘導電圧から直流電圧を取り出し、これを電源電圧
として他の回路に供給する電源抽出手段を構成する。検
波回路45a、低域フィルタ(LPF)フィルタ46a
およびコンパレータ47aは、前記共振回路41に発生
する誘電電圧から、比較的時定数(t)の大きな低域フ
ィルタ46aにより最長期間以上連続している誘導電圧
のみを取り出し、これを波形整形して切替信号を生成す
る。また、検波回路45b、低域フィルタ46bおよび
コンパレータ47bは、前記共振回路41に発生する誘
電電圧から、中くらいの時定数(t)の低域フィルタ4
6aにより所定期間以上連続している誘導電圧のみを取
り出し、これを波形整形して起動タイミング信号を生成
する。また、検波回路45c、低域フィルタ46cおよ
びコンパレータ47cは、前記共振回路41に発生する
誘電電圧から、前記所定期間より十分短い一定の継続時
間でかつ所定の周期をもって間欠的に生起する誘導電圧
を取り出し、これを波形整形してクロックを生成する。
比較的時定数(t)の小さな低域フィルタ46cにより
最長期間以上連続している誘導電圧のみを取り出し、こ
れを波形成形して切替信号を生成する。かかる構成で、
例えば、所定期間以上でかつ最長時間未満の継続時間の
電磁波を符号「1」に、また、所定期間より十分に短い
一定の継続期間の電磁波を符号「0」とした4ビットの
命令を、その前に最長期間以上の継続時間の電磁波を起
動ビットとして付加して位置検出装置から位置指示器に
送られるようになっている。
【0058】図中、48はコンパレータ47aに接続さ
れる保持回路を構成するDフリップフロップである。4
9はコンパレータ47cに接続されるカウンタであり、
Dフリップフロップ48をリセットするリセット信号を
発生する。また、50はシフトレジスタであり、Dフリ
ップフロップ48がコンパレータ47aの出力によって
セットされ、そのQ出力によってカウンタ49とともに
起動された後、コンパレータ47cからのクロックにし
たがって、コンパレータ4747bの出力信号、すなわ
ち命令を読み込む。また、図中、51は4ビットラッチ
であり、カウンタ49が所定の値(ここでは「4」)に
なったとき、シフトレジスタ50のの出力をラッチす
る。ここでラッチされた出力がコマンドデコーダ52に
送られ、コマンドデコーダは52は司令を解読し、これ
により、共振周波数を所定の値に設定する。
【0059】図13は、位置指示器を用いた場合の動作
波形を示す図であり、(イ)は位置検出装置側の送信信
号、(ロ)は共振回路41の受信信号(誘導電圧)、(ハ)は
低域フィルタ46cの出力信号、(ニ)はコンパレータ4
7cの出力信号、(ホ)は低域フィルタ46bの出力信
号、(ヘ)はコンパレータ47bの出力信号、(ト)は低域フ
ィルタ46aの出力信号、(チ)はコンパレータ47aの
出力信号、(リ)はDフリップフロップ48のQ出力、(ヌ)
はカウンタ49の計数値である。
【0060】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の位置指示器があっても、選択した位置指示器に強
く結合する電磁波を送信することにより、その中の特定
のひとつに対して情報通信を行うことができるという効
果を奏する。また、位置指示器が共振回路を有する方式
においては、位置指示器内部の共振回路の共振周波数を
予め複数の周波数に設定しておかなくても、選択した位
置指示器に強く結合する電磁波を送信することにより、
それぞれの位置指示器の位置を独立して検出するでき、
したがって、位置検出器に対する位置指示器の組合せを
自由に行うことができる。また、多数の位置指示器を用
いても、周波数資源を有効に利用できるという効果も奏
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る位置検出装置の概略を
示す構成図である。
【図2】本発明の司令送信の一例を説明する説明図であ
る。
【図3】位置指示器が3つの実施例を説明する説明図で
ある。
【図4】実施例における受信の例を説明する説明図であ
る。
【図5】実施例における受信信号の波形の一例を示す図
である。
【図6】実施例における座標測定を説明する説明図であ
る。
【図7】従来例(a)及び本発明の実施例(b)におけ
る送受信時のアンテナ走査方法を説明する図である。
【図8】実施例に係る位置指示器の構成を示す構成図で
ある。
【図9】実施例に係る位置指示器の他の構成を示す構成
図である。
【図10】実施例に係る位置指示器の他の構成を示す構
成図である。
【図11】実施例に係る位置指示器の他の構成を示す構
成図である。
【図12】一実施例に係る位置指示器の内部回路を示す
構成図である。
【図13】実施例における司令情報の送信とそれに対す
る位置指示器内部の動作を示す波形図である。
【符号の説明】
11 2次元平面 12A,12B X軸アンテナ選択回路 13A,13B Y軸アンテナ選択回路 15A,15B 送信回路 18送信周波数選択回路 19A〜19D 発信器 20 受信回路 21 検波回路 22 A/Dコンバータ 100A〜100D 位置指示器

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コードレスの少なくとも二つの位置指示
    器の二次元平面上の位置を検出し、かつ前記位置指示器
    に実行させる司令を送信する司令電波送信回路を有する
    位置検出装置において、 前記二次元平面内の互いに直交する一方向に順次並べら
    れた第1のアンテナ群と、 前記二次元平面内の前記一方向と直交する他方向に順次
    並べられた第2のアンテナ群と、 前記第1のアンテナ群および前記第2アンテナ群の中か
    ら、前記位置指示器のうち測定対象となる対象位置指示
    器に対して他の位置指示器より強く結合して電磁波を送
    信できるアンテナを選択する選択手段と、 この選択手段により選択された選択アンテナから前記対
    象位置指示器に対して電磁波を送信するための送信手段
    と、を具備することを特徴とする位置検出装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記選択手段により
    選択された選択アンテナが複数であり、前記送信手段に
    より前記複数のアンテナからそれぞれ送信される個々の
    電磁波の合成された電磁波が、前記位置指示器のうち測
    定対象となる対象位置指示器に対して他の位置指示器よ
    り強く結合することを特徴とする位置検出装置。
  3. 【請求項3】 請求項2において、前記送信手段は、前
    記選択手段により選択された複数の選択アンテナ以外の
    アンテナが、前記対象位置指示器とは別の位置指示器に
    対して強く結合するアンテナから、前記選択アンテナが
    送信する電磁波とは逆位相の電磁波を送信するものであ
    ることを特徴とする位置検出装置。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3の何れかにおいて、前記第
    1および第2のアンテナ群は、位置検出のためのアンテ
    ナとしても共用されることを特徴とする位置検出装置。
  5. 【請求項5】 請求項4において、前記位置指示器はそ
    れぞれ少なくともコイルおよびコンデンサからなる共振
    回路を内蔵し、前記送信手段は、前記対象位置指示器の
    位置検出動作時には、当該対象位置指示器の共振回路の
    共振周波数に近い周波数の電磁波を送信するものであ
    り、かつ当該位置指示器の共振回路から戻ってくる電磁
    波を同じく前記アンテナ群の一部で受信してその信号特
    性の分布から前記対象位置指示器の位置を検出する受信
    回路を具備することを特徴とする位置検出装置。
  6. 【請求項6】 請求項5において、前記位置指示器は受
    信した司令に基づいて内蔵する共振回路の作動を停止さ
    せる共振動作停止回路を有し、前記送信手段は、前記対
    象位置指示器の非位置検出時には、当該対象位置指示器
    に内蔵される共振回路を作動させないようにする司令を
    少なくとも一部に含む司令電波を送信することを特徴と
    する位置検出装置。
  7. 【請求項7】 請求項5において、前記位置指示器は受
    信した司令に基づいて内蔵する共振回路の共振周波数を
    変更する共振周波数変更回路を有し、前記送信手段は前
    記対象位置指示器に内蔵される共振回路の共振周波数を
    変更する司令を少なくとも一部に含む司令電波を送信
    し、その後の当該対象位置指示器の位置検出動作時には
    変更された共振周波数に近い周波数の電磁波を前記送信
    回路が送信しかつ前記受信回路が受信することを特徴と
    する位置検出装置。
  8. 【請求項8】 少なくともコイル及びコンデンサからな
    る共振回路を有しかつコードレスで位置検出装置におい
    て用いられる位置指示器であって、 外部からの司令情報を受信する受信回路と、 該受信回路が受信した前記司令情報に基づいて前記共振
    回路の共振状態を変更する共振状態変更回路と、を有す
    ることを特徴とする位置指示器。
  9. 【請求項9】 請求項8において、前記共振状態変更回
    路は、内蔵する共振回路の共振動作を停止させる共振動
    作停止回路であることを特徴とする位置指示器。
  10. 【請求項10】 請求項8において、前記共振状態変更
    回路は、内蔵する共振回路の共振周波数を変更する変更
    回路であり、初期状態には全ての位置指示器がほぼ共通
    の共振周波数を有することを特徴とする位置指示器。
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