JP3272544B2 - 位置検出装置及びその位置指示器 - Google Patents

位置検出装置及びその位置指示器

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JP3272544B2
JP3272544B2 JP16549594A JP16549594A JP3272544B2 JP 3272544 B2 JP3272544 B2 JP 3272544B2 JP 16549594 A JP16549594 A JP 16549594A JP 16549594 A JP16549594 A JP 16549594A JP 3272544 B2 JP3272544 B2 JP 3272544B2
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    • G06F3/033Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03545Pens or stylus

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電磁誘導作用を利用し
た位置検出装置及びその位置指示器に関するものであ
る、特に、ペン形状の位置指示器の傾き、またはタブレ
ット面に対する垂直方向の回転角が検出できる位置検出
装置及びその位置指示器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の装置は、ペン形状の位置
指示器により文字や絵などを入力する用途に用いられる
が、この場合に座標値による入力だけでなく、使用者の
手のひねり具合や個人的癖等に基づくペンの回転や傾き
をデータとして入力したいという要求がある。
【0003】この要求に答えるために種々の位置検出装
置及び位置指示器が従来改良されている(例えば、特開
平5−210450、特公昭58−16506、特公昭
61−1764、特開平3−67320)。
【0004】しかし、これらの従来装置はペン先がタブ
レット上の座標検出の有効エリア(座標検出が可能であ
る範囲)の周辺付近に位置するときにはペンの傾き、回
転角を検出できない欠点がある。
【0005】更に、従来の装置においては位置指示器の
傾き、回転角を検出するための検出用コイルが位置指示
器に別個に設けられており、ペンが太くなる欠点があ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこの点を改良
するもので、位置指示器の傾きや位置検出装置のタブレ
ット面に対する垂直方向を軸とした回転角を位置検出装
置の有効エリアの周辺付近でも正確に検出でき、位置指
示器も太くなることがなく、さらに位置指示器の共振回
路が1個にでき製造時の調整が容易となり、製造効率の
向上できる位置検出装置および位置指示器を提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、位置指示器の
座標指示部には2本の磁性体コアー(フェライト材が好
ましい。またコアーは必ずしも必要としない。)を設
け、その2本を束ねて巻かれた送信コイルと、2本のう
ち1本のみに巻かれた制御コイルとを備える。送信コイ
ルは交流信号発生手段に接続されて電波を放射すること
によりタブレットではその位置を検出可能に構成され
る。制御コイルには制御手段が接続され、送信コイルに
流れる交流電流によって発生する交流磁界より制御コイ
ルに誘導される電流を制御するが、少なくとも2種類の
状態、たとえば誘導電流を流す場合(短絡)と誘導電流
を流さない場合(開放)に制御される。ここで制御コイ
ルに誘導電流を流さない場合(開放)にタブレット側で
検出された座標値は2本のコアーの中間位置の座標を表
している。また、制御コイルに誘導電流を流した場合
(短絡)には制御コイルが巻かれた方のコアーには磁束
が通りにくくなり、もう一方のコアーに磁束が片寄るた
めタブレット側で検出される座標値は2本のコアーの中
間位置の座標よりも、制御コイルが巻かれていない方の
コアー側に移動する。従って2本のコアーの中間位置の
座標値とともに、位置指示器のコアーの軸方向に対する
回転角を検出することができる。
【0008】他の本発明は、位置指示器の座標指示部に
は3本の磁性体コアー(フェライト材が好ましい。また
コアーは必ずしも必要としない。)があり、その3本を
束ねて巻かれた送信コイルと、各々のコアーに巻かれた
3つの制御コイルとを備える。送信コイルは交流信号発
生手段に接続されて電波を放射することによりタブレッ
トではその位置を検出可能に構成される。各制御コイル
にはそれぞれ制御手段が接続され、送信コイルに流れる
交流電流によって発生する交流磁界より制御コイルに誘
導される電流を制御するが、各制御手段はいずれも、少
なくとも2種類の状態、たとえば誘導電流を流す場合
(短絡)と誘導電流を流さない場合(開放)に制御する
ように構成される。ここで、どの制御コイルも誘導電流
を流さない場合(開放)にタブレット側で検出される座
標値は3本のコアーの中間位置の座標を表している。ま
た、いずれかの制御コイルに誘導電流を流した場合(短
絡)にはそのコアーには磁束が通りにくくなり、タブレ
ット側で検出される座標値は3本のコアーの中間位置よ
りも制御コイルに誘導電流を流したコアー側と反対方向
に移動する。この座標値の移動方向より位置指示器のコ
アーの軸方向に対する回転角を検出することができる。
また3つの制御コイルをそれぞれ制御した場合の3点の
座標値より3本のコアーの中間位置の座標値と位置指示
器のコアーの軸方向に対する回転角を計算することもで
きる。また3つの制御コイルのうち1つのみ開放として
他の2つを同時に短絡するようにして各コアーの位置に
相当する3点の座標を求めて位置指示器のコアーの軸方
向に対する回転角を検出するようにすることも可能であ
る。
【0009】他の発明は、位置指示器の座標指示部に2
本の磁性体コアー(フェライト材が好ましい。またコア
ーは必ずしも必要としない。)が設けられ、その2本を
束ねて巻かれたコイルはコンデンサに接続されて共振回
路が構成され、タブレットとの電波の送受信によりその
位置を検出可能にしている。また2本のコアーのうち1
本には制御コイルが巻かれており、共振回路によってタ
ブレットからの電波を受けて発生する磁束の一部がこの
制御コイル中を通過する様に構成されている。
【0010】ここで、制御コイルに誘導電流を流さない
場合(開放)には2本のコアーには均等に磁束が分布す
るためタブレット側で検出される座標値は2本のコアー
の中間位置を表す。制御コイルに誘導電流を流した場合
(短絡)には制御コイルが巻かれた方のコアーには磁束
が通りにくくなり、もう一方のコアーに磁束が片寄るた
めタブレット側で検出される座標値は2本のコアーの中
間位置の座標よりも、制御コイルが巻かれていない方の
コアー側に移動する。従って2本のコアーの中間位置の
座標値とともに、位置指示器のコアーの軸方向に対する
回転角を検出することができる。ここで共振回路の共振
周波数はタブレット側で放射する電波の周波数に一致さ
せる必要があるが、共振回路内に位置する制御コイルを
制御すると共振回路を構成するコイルのインダクタンス
が変化するため、制御に対応して共振周波数を一定値に
合わせる共振周波数制御手段が設けられている。
【0011】他の本発明は、位置指示器の座標指示部に
3本の磁性体コアー(フェライト材が好ましい。またコ
アーは必ずしも必要としない。)を設け、その3本を束
ねて巻かれたコイルはコンデンサに接続されて共振回路
を構成しており、タブレットとの電波の送受信によりそ
の位置を検出可能にしている。また3本のコアーにはそ
れぞれ制御コイルが巻かれており、共振回路によってタ
ブレットからの電波を受けて発生する磁束の一部がこの
制御コイル中を通過する様に構成される。
【0012】ここで、いずれの制御コイルにも誘導電流
を流さない(開放)場合には3本のコアーには均等に磁
束が分布するためタブレット側で検出される座標値は3
本のコアーの中間位置を表す。いずれかの制御コイルに
誘導電流を流した(短絡)場合にはその制御コイルが巻
かれたコアーには磁束が通りにくくなるためタブレット
側で検出される座標値は3本のコアーの中間位置の座標
よりも、制御コイルに誘導電流を流したコアー側と反対
方向に移動する。この座標値の移動方向により位置指示
器のコアーの軸方向に対する回転角を検出することがで
きる。また3つの制御コイルをそれぞれ制御した場合の
3点の座標値より3本のコアーの中間位置の座標値と位
置指示器のコアーの軸方向に対する回転角を計算するこ
ともできる。また3つの制御コイルのうち1つのみ開放
として他の2つを同時に短絡するようにして各コアーの
位置に相当する3点の座標を求めて位置指示器のコアー
の軸方向に対する回転角を検出するようにすることも可
能である。
【0013】ここで、共振回路の共振周波数はタブレッ
ト側で放射する電波の周波数に一致させる必要がある
が、共振回路内に位置する制御コイルを制御すると共振
回路を構成するコイルのインダクタンスが変化するた
め、制御に対応して共振周波数を一定値に合わせる共振
周波数制御手段が設けられている。
【0014】
【作用】したがって、コイル同士の干渉をおこすことな
く接近した点の座標位置を検出することができる。
【0015】また、位置指示器の傾きや位置検出装置の
タブレット面に対する垂直方向を軸とした回転角を位置
検出装置の有効エリアの周辺付近でも正確に検出でき、
位置指示器も太くなることがなく、さらに位置指示器の
共振回路が1個にでき製造時の調整が容易となり、製造
効率を向上できる。
【0016】また、位置指示器に対する制御情報を2進
コードとして送るようにしたため位置指示器の回路構成
を簡単にすることができる。
【0017】
【実施例】本発明の第一実施例を図に基づいて説明す
る。
【0018】この第一実施例は位置指示器の回転角を検
出できる場合の実施例である。
【0019】図1は本発明第一実施例の位置検出装置と
してのタブレット1の要部回路構成図を示す。即ち、図
1において、X軸に40本のループコイルX1〜X40
配置され、Y軸に40本のループコイルY1〜Y40が検
出方向に互いに平行に図示の如く配置されている。この
ループコイルは各々のループコイルを選択する選択回路
2に接続されいる。この選択回路2は送受切替回路3に
接続され、この送受切替回路3の受信側にはアンプ5が
接続され、このアンプ5は検波回路6に接続されてい
る。この検波回路6はローパス・フィルター7に接続さ
れ、このローパス・フィルター7はサンプルホールド回
路8に接続され、このサンプルホールド回路8がA/D
回路(アナログ・デジタル変換回路)9に接続され、こ
のA/D回路9はCPU(中央処理装置)10に接続さ
れている。このCPU10から制御信号が前記選択回路
2、サンプルホールド回路8、A/D回路9および送受
切替回路3にそれぞれ接続されている。また、図中11
は位置指示器の共振回路の共振周波数に等しい周波数の
正弦波交流信号を発生する発信器を示し、12は該交流
信号を電流に変換する電流ドライバを示す。
【0020】図2は、本発明第一実施例の位置指示器の
要部回路構成図を示す。
【0021】図3は該位置指示器の共振回路部分の説明
図を示す。
【0022】即ち、位置指示器(本実施例ではペン形位
置指示器を示す)15のペン先付近に2本の磁性体コア
ー(フェライト材が好ましい。また、コアーは必ずしも
必要でない)16および17を2つの磁性体コアーの中
間点がペン先位置と一致するように並設し、この磁性体
コアー16のみにコイル(以下、制御コイルと言う)1
8を巻き、更に該2本の磁性体コアー16および17を
束ねてコイル(以下、送信コイルと言う)19が巻かれ
ている。この点は本発明の特徴の一つである。
【0023】送信コイル19にコンデンサ20が接続さ
れ、共振回路21が構成される。この共振回路21には
補償用のコンデンサ22が接続されている。この補償用
のコンデンサ22は前記制御コイルが閉じたときの共振
回路21の共振周波数が送信電磁波(送信信号)の周波
数と一致するようにその容量が選択されている。
【0024】この共振回路21は電源回路24、検波回
路25、検波回路26にそれぞれ接続されている。該検
波回路25は時定数の大きい積分回路27に接続され、
検波回路26は時定数の小さい積分回路28に接続され
ている。該積分回路27はコンパレータ29に、積分回
路28はコンパレータ30にそれぞれ接続されている。
このコンパレータ29はラッチ回路31のデータ端子D
に接続され、コンパレータ30は該ラッチ回路31のト
リガ端子Tにそれぞれ接続されている。
【0025】また、前記共振回路21に接続された前記
コンデンサ22に直列にスイッチ32が接続され、前記
制御コイル18にはスイッチ33が接続されている。こ
のスイッチ32および33には前記ラッチ回路31の出
力がそれぞれ接続されている。
【0026】ここで、前記ラッチ回路31のデータ端子
Dにその出力が供給される第1の経路34を形成する積
分回路27およびコンパレータ29は、該積分回路27
の時定数と該コンパレータ29の基準値との関係を前記
タブレット1からの送信電磁波が第1の所定時間(本実
施例では、300μsよりも十分長い時間)送信された
場合に出力信号を出力する様に構成されている。また、
前記ラッチ回路31のトリガー端子Tにその出力が供給
される第2の経路35を形成する積分回路28およびコ
ンパレータ30は、該積分回路28の時定数と該コンパ
レータ30の基準値との関係を前記タブレット1からの
送信電磁波が前記第1の所定時間より短い時間である第
2の所定時間(本実施例では、100μsよりも十分長
い時間)送信された場合に出力信号を出力する様に構成
されている。この第1および第2の経路は本発明の特徴
の一つである。
【0027】図2の具体的な回路構成は図4に示され、
図4で図2と同一の符号はそれぞれ図2と同一のものを
示す。但し、C1R1>C2R2の様に構成されてい
る。
【0028】図5は前記CPU10内に記憶された動作
制御プログラムのフローチャートを示す。
【0029】図6、図7、図8及び図9は、図1及び図
2に×印で示した点の出力を示す出力波形図。ただし、
図6および図7は図面の寸法上図10に示す如く1つの
図面を2つに分けて示し、図8および図9も図面の寸法
上図11に示す如く1つの図面を2つに分けて示してい
る。また、図中、コイル番号とは選択されたループコイ
ルを示し、Tは送信モード(位置検出装置からの送信期
間)を示し、Rは受信モード(位置検出装置の受信期
間)を示す。
【0030】図10は、図6と図7との結合関係を示す
図。
【0031】図11は、図8と図9との結合関係を示す
図。
【0032】この様に構成した本発明第一実施例の動作
を説明する。
【0033】まず、位置指示器15がタブレット1のど
の位置に置かれたかを検出する為のX軸全面スキヤンが
行われる(ステップ40)。この全面スキヤンは従来装
置と同様に行われる。
【0034】CPU10はループコイルX1を選択回路
2に選択させ、送受切替回路3を送信側端子Tに接続さ
せ、前記ループコイルX1に前記発信器11の正弦波交
流信号を供給する。これにより、ループコイルX1から
位置指示器15の前記共振回路21に共振周波数の送信
電磁波(イ)が送信される。
【0035】CPU10は、この送信モードを所定時間
(例えばT=100μs)実行すると、次に選択回路2
をループコイルX1を保持した状態で送受切替回路3を
受信側に切替えて位置指示器15からの信号を受信する
受信モードを所定時間(例えばR=100μs)実行す
る。
【0036】この動作が図6に示す如くX軸方向のルー
プコイルX1からX40の全部について各々行われ、どの
ループコイルを選択した時に位置指示器15からの受信
信号が最大になるかに基づいて位置指示器15のタブレ
ット1上の位置を決定する。
【0037】他方、 位置指示器15は全面スキャンモ
ードのときは、スイッチ32および33は開かれてお
り、該送信電磁波(イ)により共振回路21が励振され
誘導電圧が発生される。受信モード中は、送信電磁波
(イ)は停止されるが、該誘導電圧により送信コイル1
9から電磁波が発生され、この電磁波がタブレット1の
選択されているループコイルを逆に励振するため、該ル
ープコイルに誘導電圧を発生させる。この誘導電圧は位
置指示器15に最も近いループコイルにおいて最大値と
なるので位置指示器15の座標値すなわち位置指示器1
5の指定位置が求まる。
【0038】本実施例では、位置指示器15がループコ
イルX7、Y5の位置を指示している場合であり、これを
例とし全面スキャン動作を説明する。
【0039】CPU10が送信モードおよび受信モード
を各ループコイルについて繰り返し、ループコイルX7
を選択回路2に選択させる。ループコイルX7から送信
電磁波(イ)が位置指示器15に送信される。この送信
電磁波(イ)により位置指示器15の共振回路21が励
振され誘導電圧(ロ)が共振回路21に発生される。該
所定時間後に、タブレット1は受信モードになり、送信
電磁波(イ)は消滅する。
【0040】しかし、該誘導電圧(ロ)が減衰するまで
この誘導電圧(ロ)により位置指示器15から電磁波が
送出され、この電磁波がループコイルX7により受信さ
れる。ループコイルX7はこの電磁波で励振され、ルー
プコイルX7に誘導電圧が発生する。この誘導電圧がア
ンプ5で増幅される。アンプ5で増幅された受信信号
(a)は検波回路6で検波され、ローパスフィルター7
に送出される。ローパスフィルター7は共振回路21の
共振周波数より充分低い遮断周波数を有しており、検波
回路6の出力信号を直流信号に変換し、この直流信号が
サンプルホールド回路7において信号(b)の如くサン
プルホールドされ、A/D回路9によりアナログ・デイ
ジタル変換され、CPU10に送出される。CPU10
は、このデイジタル値に変換された各受信信号のレベル
分布に基づいて位置指示器15の位置を検出するが、本
実施例ではループコイルX7からの受信信号レベルが最
大値となり、位置指示器15のX軸方向の位置が検出さ
れる。CPU10はループコイルX7を位置指示器15
のX軸方向の位置として記憶する(ステップ42)。
【0041】X軸全面スキャンにおいて、タブレット1
での受信信号レベルがいずれも所定のしきい値以下であ
る場合にはCPU10は位置指示器15はタブレット1
上にないと判別してX軸全面スキャンを繰り返す(ステ
ップ41)。
【0042】このX軸全面スキャンと同様な動作が、Y
軸方向に於てもおこなわれる。即ち、図7に示す如くY
軸全面スキャンがX軸全面スキャンと同様な動作でおこ
なわれ、CPU10は位置指示器15のタブレット1上
のY軸方向の位置としてループコイルY5を記憶する
(ステップ43〜44)。
【0043】位置指示器15の指示したタブレット1上
のコイルNO.(本実施例ではX7およびY5)が決定さ
れると、このコイルの前後5本のループコイルについて
の部分スキャンが行われる。この部分スキャンは、タブ
レット1上に置かれた位置指示器15の位置を検出する
ためのものであり、位置指示器15がタブレット1上で
移動された場合はその軌跡を検出するためのものであ
る。
【0044】まず、充電動作が開始される(ステップ4
5)。即ち、CPU10は選択回路2にループコイルX
7を選択させ、送受切替回路3を送信端子T側に接続さ
せる(図8)。この状態で、CPU10は所定時間(本
実施例では、T=300μs)ループコイルX7から送
信電磁波(イ)を位置指示器15に送信する。これによ
り、共振回路21に誘導電圧(ロ)が発生し、この誘導
電圧(ロ)により電源回路24が充電される。この誘導
電圧(ロ)は、検波回路25および26にそれぞれ入力
され、検波回路25および26からそれぞれ検波出力
(へ)および(ハ)が出力される。
【0045】この検波出力(ハ)により第2の経路から
は積分出力(ニ)、コンパレータ出力(ホ)が図示の如
く出力される。しかし、CPU10が送信時間を300
μsとしているため、第1の経路34からは該コンパレ
ータ出力(チ)は出力されない。これは、本発明の特徴
の一つである。
【0046】CPU10は充電のための送信時間T=3
00μs後に、所定の受信時間(本実施例では、R=1
00μs)経過後に部分スキャンに移行する(ステップ
46)。
【0047】CPU10はループコイルX7を選択回路
2に選択させ、送受切替回路3を送信側端子Tに接続す
る。この状態で、ループコイルX7は送信電磁波(イ)
を位置指示器15に送出する。この送信電磁波(イ)に
より位置指示器15の共振回路21が励振され誘導電圧
(ロ)が共振回路21に発生される。この誘導電圧
(ロ)は検波回路25および26でそれぞれ検波され検
波出力(ヘ)および(ハ)が出力される。この検波出力
(ハ)は積分回路28で積分され、この積分出力(ニ)
がコンパレータ30で基準値と比較される。また、検波
出力(ヘ)は積分回路27で積分され、この積分出力
(ト)がコンパレータ29で基準値と比較される。
【0048】CPU10による送信モード期間はT=1
00μsであるので、前述の如く第1の経路34および
第2の経路35からは出力(ホ)および(チ)は出力さ
れず、ラッチ回路31の出力(リ)は出力されず、スイ
ッチ32および33は開かれたままである。
【0049】スイッチ32および33が開かれた状態で
は、共振回路21に発生された前記誘導電圧(ロ)によ
り磁性体コアー16および17からは均等な交流磁界が
発生される。この結果、タブレット1で位置指示器15
の中心座標が検出される。
【0050】CPU10は送信モード時間を経過する
と、選択回路2にループコイルX5を選択させ、送受切
替回路3を受信端子R側に切替える。このループコイル
5の受信モードにおいて、前記ステップ40で説明し
たと同様な動作でタブレット1で受信信号(a)、
(b)が得られる。
【0051】この部分スキャン動作が、送信モードでは
ループコイルX7を選択し、受信モードではループコイ
ルX6、X7、X8およびX9をそれぞれ選択して順次行わ
れる(ステップ46)。
【0052】前述の様に、本実施例では位置指示器15
がループコイルX7、Y5を指示しているので、X軸方向
の部分スキャンではループコイルX7の受信モードで最
大受信電圧Vp0を得、その前後のループコイルX6、X8
の受信モードで受信電圧Va0、Vb0をそれぞれ得る。
【0053】このX軸方向の部分スキャンに続いてY軸
方向の部分スキャンが行われる。
【0054】即ち、送信モードではループコイルY5
選択し、受信モードではループコイルY3、Y4、Y5
6およびY7をそれぞれ選択してY軸方向の部分スキャ
ンが上述のX軸方向の部分スキャンと同様に行われる
(ステップ46)。
【0055】このY軸方向の部分スキャンではループコ
イルY5の受信モードで最大受信電圧V’p0を得、その
前後のループコイルY4、Y6の受信モードで受信電圧
V’a0、V’b0をそれぞれ得る。
【0056】この位置指示器15の位置は両磁性体コア
ー16および17の中心位置に対応した位置(以下、中
心座標X0,Y0と言う)を示す。
【0057】この部分スキャン動作で受信信号レベルが
所定のしきい値以下であれば、CPU10は位置指示器
15はタブレット1上にないと判別して、処理動作をス
テップ40に戻す(ステップ47)。
【0058】CPU10は、X軸方向およびY軸方向の
中心座標検出の為の上記部分スキャンが終了すると(ス
テップ46)、次いで制御コイル18を短絡して位置指
示器15の回転角度を求めるための部分スキャンを行う
(ステップ48、図9)。
【0059】まず、CPU10は制御コイル18を短絡
するため所定時間(本実施例ではT=700μs)タブ
レット1から送信電磁波を送信させる。
【0060】即ち、CPU10は選択回路2にループコ
イルX7を選択させ、送受切替回路3を送信端子T側に
接続させる。この状態で、CPU10は所定時間(本実
施例では、T=700μs)ループコイルX7から送信
電磁波(イ)を位置指示器15に送信する。これによ
り、共振回路21に誘導電圧(ロ)が発生する。この誘
導電圧(ロ)は、検波回路25および26にそれぞれ入
力され、検波回路25および26からそれぞれ検波出力
(へ)および(ハ)が出力される。
【0061】第2の経路35は100μsより十分長い
時間送信電磁波(イ)が送出された場合に(例えば、2
00μs経過後)コンパレータ出力(ホ)をラッチ回路
31に出力する様に構成されており、タブレット1の送
信時間が700μsなので、この送信期間中にコンパレ
ータ出力が出力される。
【0062】即ち、検波出力(ハ)により積分回路28
からは所定の時定数で立ち上がる図示の様な積分出力
(ニ)が出力され、コンパレータ30の基準値を越えた
ときにコンパレータ出力(ホ)が図示の如く出力され
る。
【0063】第1の経路34は300μsより十分長い
時間送信電磁波(イ)が送出された場合に(例えば、4
00μs経過後)コンパレータ出力(チ)をラッチ回路
31に出力する様に構成されており、タブレット1の送
信時間が700μsなので、この送信期間中にコンパレ
ータ出力が出力される。
【0064】即ち、検波出力(ヘ)により積分回路27
からは所定の時定数で立ち上がる図示の様な積分出力
(ト)が出力され、コンパレータ29の基準値を越えた
ときにコンパレータ出力(チ)が図示の如く出力され
る。
【0065】ラッチ回路31はコンパレータ出力(ホ)
の立ち下がりに応答して動作し、この時のコンパレータ
出力(チ)をラッチ出力(リ)として出力する。このラ
ッチ出力(リ)によりスイッチ32および33が閉路さ
れる。
【0066】CPU10は制御コイル18を短絡するた
めの送信時間T=700μs後に、所定の受信時間(本
実施例では、R=100μs)経過後に該回転角検出の
ための部分スキャンに移行する(ステップ48)。
【0067】即ち、CPU10はループコイルX7を選
択回路2に選択させ、送受切替回路3を送信側端子Tに
接続する。この状態で、ループコイルX7は送信電磁波
(イ)を位置指示器15に送出する。この送信電磁波
(イ)により位置指示器15の共振回路21が励振され
誘導電圧(ロ)が共振回路21に発生される。
【0068】スイッチ32および33が閉じた状態で
は、制御コイル18が短絡される。このため、制御コイ
ル18を流れようとするうず電流のため磁性体コアー1
6には交流磁界は通りにくくなる。したがって、磁束は
磁性体コアー17に集中し、磁性体コアー17の位置か
らタブレット1に電磁波が送出される。
【0069】この結果、タブレット1で位置指示器15
の中心位置を軸として回転された回転位置が検出され
る。
【0070】CPU10は送信モード時間を経過する
と、選択回路2にループコイルX5を選択させ、送受切
替回路3を受信端子R側に切替える。このループコイル
5の受信モードにおいて、前記ステップ40で説明し
たと同様な動作でタブレット1で受信信号(a)、
(b)が得られる。
【0071】この部分スキャン動作が、送信モードでは
ループコイルX7を選択し、受信モードではループコイ
ルX6、X7、X8およびX9をそれぞれ選択して順次行わ
れる(ステップ48)。
【0072】前述の様に、本実施例では位置指示器15
がループコイルX7、Y5を指示しているので、X軸方向
の部分スキャンではループコイルX7の受信モードで最
大受信電圧Vp1を得、その前後のループコイルX6、X8
の受信モードで受信電圧Va1、Vb1をそれぞれ得る。
【0073】このX軸方向の部分スキャンに続いてY軸
方向の部分スキャンが行われる。
【0074】即ち、送信モードではループコイルY5
選択し、受信モードではループコイルY3、Y4、Y5
6およびY7をそれぞれ選択してY軸方向の部分スキャ
ンが上述のX軸方向の部分スキャンと同様に行われる
(ステップ48)。
【0075】このY軸方向の部分スキャンではループコ
イルY5の受信モードで最大受信電圧V’p1を得、その
前後のループコイルY4、Y6の受信モードで受信電圧
V’a1、V’b1をそれぞれ得る。
【0076】この位置指示器15の座標値(X7、Y5
は磁性体コアー17の位置(以下、回転座標X1,Y1
言う)を示す。
【0077】CPU10は、部分スキャンで最大電圧V
P0およびV’p0を検出したループコイルのNO.をそれ
ぞれ記憶する(ステップ49)。この記憶されたループ
コイルNO.は位置指示器15のタブレット1上の移動
軌跡を求めるために、次の部分スキャンの時の位置指示
器15の位置を示すために使用される。
【0078】次に、CPU10は座標値および回転角度
の演算を行う(ステップ50)。
【0079】中心座標値(X0、Y0)は
【数1】 但し、PXは最大電圧が得られたタブレットのループコ
イルの中心位置、D1はX軸方向ループコイルの中心位
置間の距離を表す。
【0080】
【数2】 但し、PYは最大電圧が得られたタブレットのループコ
イルの中心位置、D2はY軸方向ループコイルの中心位
置間の距離を表す。
【0081】回転座標値(X1、Y1)は
【数3】 但し、PXは最大電圧が得られたタブレットのループコ
イルの中心位置、D1はX軸方向ループコイルの中心位
置間の距離を表す。
【0082】
【数4】 但し、PYは最大電圧が得られたタブレットのループコ
イルの中心位置、D2はY軸方向ループコイルの中心位
置間の距離を表す。
【0083】ここで、(1)式から(4)式は位置指示
器15の座標値を、最大電圧が得られたループコイルの
中心座標とこのループコイルで検出された最大電圧、該
ループコイルの前後のループコイルで検出された検出電
圧に基づいて、受信信号強度の分布を2次曲線に近似さ
せ、この2次曲線に基づいて該ループコイルの中心座標
を補間するものである。
【0084】図12は、上述の座標補間の原理の説明図
である。
【0085】図12において、X軸上に各コイルの中心
位置、Y軸に受信信号強度を取つたものである。各コイ
ルから検出された受信信号強度の分布は図示する如き2
次曲線に近似でき、Va,Vb,Vpは3つのコイルから
検出される受信検出電圧を示している。dはコイル間の
距離に相当し、a,b,cを定数として図示の曲線は
(5)式であらわされ、この(5)式から最大電圧が検
出されたループコイルの中心座標値の補正値bが求ま
る。
【0086】
【数5】 また、この座標値に基づいて図13に示される回転角測
定の原理により、CPU10は位置指示器15の回転角
を検出する。
【0087】即ち、検出した中心座標を原点として、タ
ブレット1上のX軸およびY軸に平行なX・Y座標系を
設定し、このY軸の正方向を基準(Θ=0)としてΘの
範囲を−180°<Θ≦+180°として、
【数6】 として決定される(ステップ50)。
【0088】CPU10はステップ50を終了すると、
タブレット1から300μsの送信電磁波(イ)を送信
する。この送信電磁波(イ)により第1の経路34およ
び第2の経路35は上述の様に動作し、ラッチ回路31
はリセットされ、前記ステップ45乃至50が繰り返さ
れる。
【0089】次に、本発明の第二実施例を図に基づいて
説明する。
【0090】この第二実施例は第一実施例の位置指示器
を簡単化した実施例であり、他の構成は第一実施例と同
じである。
【0091】図14は、本第二実施例の位置指示器56
の要部回路構成図を示す。
【0092】図14で、57は検波回路、58はコンデ
ンサC3および抵抗R3で構成される積分回路、59はコ
ンパレータをそれぞれ示す。
【0093】この積分回路58の時定数とコンパレータ
59の基準電圧との関係はタブレット1からの送信電磁
波の送信時間が100μsより十分長いとき(例えば、
150μs〜200μs)にはコンパレータ59からコ
ンパレータ出力が出力される様に構成されており、これ
は本発明の特徴の一つである。
【0094】他の構成は図2に示した第一実施例と同様
であり、図14で図2と同一の符号は図2とそれぞれ同
一のものを示す。
【0095】また、図1、図3及び図5は本第二実施例
でも第一実施例と同一のものをそれぞれ示す。
【0096】図15、図16、図17及び図18は、図
1及び図14に×印で示した点の出力を示す出力波形
図。ただし、図15および図16は図面の寸法上図19
に示す如く1つの図面を2つに分けて示し、図17およ
び図18も図面の寸法上図20に示す如く1つの図面を
2つに分けて示している。また、図中、コイル番号とは
選択されたループコイルを示し、Tは送信モード(位置
検出装置からの送信期間)を示し、Rは受信モード(位
置検出装置の受信期間)を示す。
【0097】図19は、図15と図16との結合関係を
示す図。
【0098】図20は、図17と図18との結合関係を
示す図。
【0099】この様に構成した本発明第二実施例の動作
を説明する。
【0100】まず、位置指示器56がタブレット1のど
の位置に置かれたかを検出する為の全面スキヤンが行わ
れる(ステップ40)。この全面スキヤンは第一実施例
と同様に行われる。
【0101】図15を参照して、CPU10はループコ
イルX1を選択回路2に選択させ、送受切替回路3を送信
側端子Tに接続させ、前記ループコイルX1に前記発信
器11の正弦波交流信号を供給する。これにより、ルー
プコイルX1から位置指示器56の前記共振回路21に
共振周波数の送信電磁波(イ)が送信される。
【0102】CPU10は、この送信モードを所定時間
(例えばT=100μs)実行すると、次に選択回路2
はループコイルX1を保持した状態で送受切替回路3を
受信側に切替えて位置指示器56からの信号を受信する
受信モードを所定時間(例えばR=100μs)実行す
る。
【0103】この動作がX軸方向のループコイルX1
らX40の全部について各々行われ、どのループコイルを
選択した時に位置指示器56からの受信信号が最大にな
るかに基づいて位置指示器56のタブレット1上の位置
を決定する。
【0104】他方、 位置指示器56は全面スキヤンモ
ードのときは、スイッチ32および33は開かれてお
り、該送信電磁波(イ)により共振回路21が励振され
誘導電圧が発生される。受信モード中は、送信電磁波
(イ)は停止されるが、該誘導電圧により送信コイル1
9から電磁波が発生され、この電磁波はタブレット1の
選択されているループコイルを逆に励振するため、該ル
ープコイルに誘導電圧を発生させる。この誘導電圧は位
置指示器56に最も近いループコイルにおいて最大値と
なるので位置指示器56の座標値すなわち位置指示器5
6の指定位置が求まる。
【0105】本実施例では、位置指示器56がループコ
イルX7、Y5の位置を指示している場合であり、これを
例とし全面スキャン動作を説明する。
【0106】CPU10が送信モードおよび受信モード
を各ループコイルについて繰り返し、ループコイルX7
を選択回路2に選択させる。ループコイルX7から送信
電磁波(イ)が位置指示器56に送信される。この送信
電磁波(イ)により位置指示器56の共振回路21が励
振され誘導電圧(ロ)が共振回路21に発生される。該
所定時間後に、タブレット1は受信モードになり、送信
電磁波(イ)は消滅する。
【0107】しかし、該誘導電圧(ロ)が減衰するまで
この誘導電圧(ロ)により位置指示器56から電磁波が
送出され、この電磁波がループコイルX7により受信さ
れる。ループコイルX7はこの電磁波で励振され、ルー
プコイルX7に誘導電圧が発生する。この誘導電圧がア
ンプ5で増幅される。アンプ5で増幅された受信信号
(a)は検波回路6で検波され、ローパスフィルター7
に送出される。ローパスフィルター7は共振回路21の
共振周波数より充分低い遮断周波数を有しており、検波
回路6の出力信号を直流信号に変換し、この直流信号が
サンプルホールド回路7において信号(b)の如くサン
プルホールドされ、A/D回路9によりアナログ・デイ
ジタル変換され、CPU10に送出される。CPU10
は、このデイジタル値に変換された各受信信号のレベル
分布に基づいて位置指示器56の位置を検出するが、本
実施例ではループコイルX7からの受信信号レベルが最
大値となり、位置指示器56のX軸方向の位置が検出さ
れる。CPU10はこのループコイルX7を位置指示器
56のX軸方向の位置として記憶する(ステップ4
2)。
【0108】X軸全面スキャンにおいて、タブレット1
での受信信号レベルがいずれも所定のしきい値以下であ
る場合にはCPU10は位置指示器56はタブレット1
上にないと判別してX軸全面スキャンを繰り返す(ステ
ップ41)。
【0109】このX軸全面スキャンと同様な動作が、Y
軸方向に於てもおこなわれる。即ち、図16に示す如く
Y軸全面スキャンがX軸全面スキャンと同様な動作でお
こなわれ、CPU10は位置指示器56のタブレット1
上のY軸方向の位置としてループコイルY5を記憶する
(ステップ43〜44)。
【0110】位置指示器56の指示したタブレット1上
のコイルNO.(本実施例ではX7およびY5)が決定さ
れると、このコイルの前後5本のループコイルについて
の部分スキャンが行われる。この部分スキャンは、タブ
レット1上に置かれた位置指示器56の位置を検出する
ためのものであり、位置指示器56がタブレット1上で
移動された場合にその軌跡を検出するためのものであ
る。
【0111】まず、充電動作が開始される(ステップ4
5)。即ち、CPU10は選択回路2にループコイルX
7を選択させ、送受切替回路3を送信端子T側に接続さ
せる(図17)。
【0112】この状態で、CPU10は所定時間(本実
施例では、T=300μs、図17、I)ループコイル
7から送信電磁波(イ)を位置指示器56に送信す
る。これにより、共振回路21に誘導電圧(ロ)が発生
し、この誘導電圧(ロ)により電源回路24が充電され
る。この誘導電圧(ロ)は、検波回路57に入力され、
検波回路57から検波出力が出力され、この検波出力に
より積分回路58から積分出力(ウ)が出力され、コン
パレータ59からコンパレータ出力(エ)が図示の如く
出力される。しかし、CPU10が送信時間300μs
経過すると、送受切替回路3を受信端子Rに切替えて送
信電磁波(イ)の送信を停止し、300μsの間(図1
7、II)タブレット1を受信モードにする。この受信モ
ードにより位置指示器56の誘導電圧(ロ)は減衰し、
コンパレータ出力(エ)もOFFされる。これにより、
閉路されたスイッチ32および33が開路される。これ
は、本発明の特徴の一つである。
【0113】CPU10は充電のための送信時間T=3
00μs後に、所定の受信時間R=300μsを経過後
に部分スキャンに移行する(ステップ46)。
【0114】CPU10はループコイルX7を選択回路
2に選択させ、送受切替回路3を送信側端子Tに接続す
る。この状態で、ループコイルX7は送信電磁波(イ)
を位置指示器56に送出する。この送信電磁波(イ)に
より位置指示器56の共振回路21が励振され誘導電圧
(ロ)が共振回路21に発生される。この誘導電圧
(ロ)は検波回路57で検波され、この検波出力は積分
回路58で積分され、この積分出力(ウ)がコンパレー
タ59で基準値と比較される。
【0115】CPU10による送信モード期間は、この
部分スキャンではT=100μsであるので、コンパレ
ータ59からはコンパレータ出力(エ)は出力されず、
スイッチ32および33は開かれたままである。
【0116】スイッチ32および33が開かれた状態で
は、共振回路21に発生された前記誘導電圧(ロ)によ
り磁性体コアー16および17からは均等な交流磁界が
発生される。この結果、タブレット1で位置指示器56
の中心位置が検出される。
【0117】CPU10は送信モード時間を経過する
と、選択回路2にループコイルX5を選択させ、送受切
替回路3を受信端子R側に切替える。このループコイル
5の受信モードにおいて、前記ステップ40で説明し
たと同様な動作でタブレット1で受信信号(a)、
(b)が得られる。
【0118】この部分スキャン動作が、送信モードでは
ループコイルX7を選択し、受信モードではループコイ
ルX6、X7、X8およびX9をそれぞれ選択して順次行わ
れる(ステップ46)。
【0119】前述の様に、本実施例では位置指示器56
がループコイルX7、Y5を指示しているので、X軸方向
の部分スキャンではループコイルX7の受信モードで最
大受信電圧Vp0を得、その前後のループコイルX6、X8
の受信モードで受信電圧Va0、Vb0をそれぞれ得る。
【0120】このX軸方向の部分スキャンに続いてY軸
方向の部分スキャンが行われる。
【0121】即ち、送信モードではループコイルY5
選択し、受信モードではループコイルY3、Y4、Y5
6およびY7をそれぞれ選択してY軸方向の部分スキャ
ンが上述のX軸方向の部分スキャンと同様に行われる
(ステップ46)。
【0122】このY軸方向の部分スキャンではループコ
イルY5の受信モードで最大受信電圧V’p0を得、その
前後のループコイルY4、Y6の受信モードで受信電圧
V’a0、V’b0をそれぞれ得る。
【0123】この位置指示器56の位置は両磁性体コア
ー16および17の中心位置に対応した位置(以下、中
心座標X0,Y0と言う)を示す。
【0124】この部分スキャン動作で受信信号レベルが
所定のしきい値以下であれば、CPU10は位置指示器
56はタブレット1上にないと判別して、処理動作をス
テップ40に戻す(ステップ47)。
【0125】CPU10は、X軸方向およびY軸方向の
中心位置検出の為の上記部分スキャンが終了すると(ス
テップ46)、次いで制御コイル18を短絡して位置指
示器56の回転角度を求めるための部分スキャンを行う
(ステップ48、図18)。
【0126】まず、CPU10は制御コイル18を短絡
するため所定時間(本実施例ではT=300μs、図1
8、III)タブレット1から送信電磁波を送信させる。
【0127】即ち、CPU10は選択回路2にループコ
イルX7を選択させ、送受切替回路3を送信端子T側に
接続させる。この状態で、CPU10は所定時間(本実
施例では、T=300μs、図18、III)ループコイ
ルX7から送信電磁波(イ)を位置指示器56に送信す
る。これにより、共振回路21に誘導電圧(ロ)が発生
する。この誘導電圧(ロ)は、検波回路57に入力され
検波出力が出力され、検波出力により積分回路58から
は所定の時定数で立ち上がる図示の様な積分出力(ウ)
が出力され、コンパレータ59の基準値を越えたときに
コンパレータ出力(エ)が図示の如く出力される。この
コンパレータ出力(エ)により、スイッチ32および3
3が閉路される。
【0128】CPU10は送信モード時間を経過する
と、選択回路2にループコイルX5を選択させ、送受切
替回路3を受信端子R側に切替える。
【0129】CPU10は受信時間R=100μsの受
信モードを実行させる。
【0130】このループコイルX5の受信モードにおい
て、前記ステップ40で説明したと同様な動作でタブレ
ット1で受信信号(a)、(b)が得られる。
【0131】ここで、スイッチ32および33が閉路さ
れているので第一実施例で説明したように、この回転座
標部分スキャンでは共振回路21に発生された前記誘導
電圧(ロ)により磁性体コアー17の位置から前記タブ
レット1に電磁波が送出される。この結果、タブレット
1で位置指示器56の中心位置を軸として回転された回
転位置が検出される。
【0132】また、受信時間がR=100μsに設定さ
れているので、積分回路58の出力(ウ)が減衰する前
に次の送信モードが実行され、コンパレータ出力(エ)
は図示の如く出力を維持し、スイッチ32および33は
閉路されたままとなる。
【0133】この部分スキャン動作が、送信モードでは
ループコイルX7を選択し、受信モードではループコイ
ルX6、X7、X8およびX9をそれぞれ選択して順次行わ
れる(ステップ48)。
【0134】前述の様に、本実施例では位置指示器56
がループコイルX7、Y5を指示しているので、X軸方向
の部分スキャンではループコイルX7の受信モードで最
大受信電圧Vp1を得、その前後のループコイルX6、X8
の受信モードで受信電圧Va1、Vb1をそれぞれ得る。
【0135】このX軸方向の部分スキャンに続いてY軸
方向の部分スキャンが行われる。
【0136】即ち、送信モードではループコイルY5
選択し、受信モードではループコイルY3、Y4、Y5
6およびY7をそれぞれ選択してY軸方向の部分スキャ
ンが上述のX軸方向の部分スキャンと同様に行われる
(ステップ48)。
【0137】このY軸方向の部分スキャンではループコ
イルY5の受信モードで最大受信電圧V’p1を得、その
前後のループコイルY4、Y6の受信モードで受信電圧
V’a1、V’b1をそれぞれ得る。
【0138】CPU10はY軸方向の部分スキャンの最
後にループコイルY7の受信モードを実行するときに受
信時間R=300μsとする。この最後の受信モード中
に積分出力(ウ)が減少し、コンパレータ出力(エ)が
OFFされる。これにより、スイッチ32および33が
開路される。
【0139】この位置指示器56の座標値(X7、Y5
は磁性体コアー17の位置(以下、回転座標X1,Y1
言う)を示す。
【0140】CPU10は、部分スキャンで最大電圧V
P0およびV’p0を検出したループコイルのNO.をそれ
ぞれ記憶する(ステップ49)。この記憶されたループ
コイルNO.は位置指示器56のタブレット1上の移動
軌跡を求めるために、次の部分スキャンの時の位置指示
器56の位置を示すために使用される。
【0141】次に、CPU10で第一実施例で行われた
と同様に(1)式乃至(4)式により座標値が演算さ
れ、(11)式乃至(15)式により回転角度が演算さ
れる(ステップ50)。
【0142】CPU10はステップ50を終了すると、
CPU10は処理ステップを中心位置の部分スキャンに
移行して上述の動作を繰り返す。
【0143】次に、本発明の第三実施例を図に基づいて
説明する。
【0144】本第三実施例においても、位置検出装置は
図1に示したものを使用する。
【0145】図21は、本発明第三実施例の位置指示器
の要部回路構成図を示す。
【0146】図22は該位置指示器の共振回路部分の説
明図を示す。
【0147】即ち、位置指示器(本実施例ではペン形位
置指示器を示す)のペン先61の付近に3本の磁性体コ
アー(フェライト材が好ましい。また、コアーは必ずし
も必要でない)62、63および64を3つの磁性体コ
アーの中心点がペン先位置と一致するように並置し、こ
の各磁性体コアー62〜64にコイル(以下、制御コイ
ルと言う)65、66および67を巻き、更に該3本の
磁性体コアー62〜64を束ねて1本のコイル68(以
下、送信コイルと言う)が巻かれている。この点は本発
明の特徴の一つである。
【0148】送信コイル68にコンデンサ69が接続さ
れ、共振回路70が構成される。この共振回路70には
補償用のコンデンサ71が図示の如く接続されている。
この補償用のコンデンサ71は前記3個の制御コイルの
うち2個を閉じたときの共振回路70の共振周波数が送
信電磁波(送信信号)の周波数と一致するようにその容
量が選択されている。
【0149】この共振回路70は電源回路72、検波回
路74、検波回路75、検波回路76にそれぞれ接続さ
れている。該検波回路74は時定数が大の積分回路78
に接続され、検波回路75は時定数が中の積分回路79
に接続され、該検波回路76は時定数が小の積分回路8
0に接続されている。該積分回路78はコンパレータ8
2に、積分回路79はコンパレータ83に、積分回路8
0はコンパレータ84にそれぞれ接続されている。この
コンパレータ82はシリアルパラレル変換回路86のリ
セット端子Rに接続され、コンパレータ83は該シリア
ルパラレル変換回路86のデータ端子Dに接続され、コ
ンパレータ84はシリアルパラレル変換回路86のクロ
ック端子CLに接続されている。
【0150】このシリアルパラレル変換回路86のQA
出力およびQB出力は、デコーダ(2進10進デコー
ダ)87の入力端子AおよびBにそれぞれ接続されてい
る。このデコーダ87のQ1出力はオア回路90および
91の一方に接続され、Q2出力はオア回路91の他方
及びオア回路89に接続され、Q3出力はオア回路89
および90の他方にそれぞれ接続されている。このオア
回路89、90、91の出力は、前記制御コイル65、
66、67に接続されスイッチ94、95、96の開閉
制御のために該スイッチにそれぞれ接続される。
【0151】また、オア回路89、90、91の出力
は、3入力のオア回路92にそれぞれ接続され、このオ
ア回路92の出力は前記コンデンサ71に直列接続され
たスイッチ97の開閉制御のために該スイッチ97に接
続される。
【0152】ここで、前記検波回路74、積分回路78
およびコンパレータ82は、前記シリアルパラレル変換
回路86の端子Rに出力を供給する第1の経路100を
形成し、該積分回路78の時定数と該コンパレータ82
の基準値との関係は前記タブレット1からの送信電磁波
が第1の所定時間(本実施例では、350μs程度の時
間)送信された場合に出力信号を出力する様に構成され
ている。
【0153】前記検波回路75、積分回路79およびコ
ンパレータ83は、前記シリアルパラレル変換回路86
の端子Dに出力を供給する第2の経路101を形成し、
該積分回路79の時定数と該コンパレータ83の基準値
との関係は前記タブレット1からの送信電磁波が第2の
所定時間(本実施例では、150μs程度の時間)送信
された場合に出力信号を出力する様に構成されている。
【0154】前記検波回路76、積分回路80およびコ
ンパレータ84は、前記シリアルパラレル変換回路86
の端子CLに出力を供給する第3の経路102を形成
し、該積分回路80の時定数と該コンパレータ84の基
準値との関係は前記タブレット1からの送信電磁波が第
3の所定時間(本実施例では、40〜50μs程度の時
間)送信された場合に出力信号を出力する様に構成され
ている。
【0155】この第1〜第3の経路は、本発明の特徴の
一つである。
【0156】図23および24は、前記CPU10内に
記憶された動作制御プログラムのフローチャートを示
す。
【0157】図25、図26、図27、図28、図29
及び図30は、図1及び図21に×印で示した点の出力
を示す出力波形図。ただし、図25および図26は図面
の寸法上図31に示す如く1つの図面を2つに分けて示
し、図27〜図30も図面の寸法上図32に示す如く1
つの図面を4つに分けて示している。また、図中、コイ
ル番号とは選択されたループコイルを示し、Tは送信モ
ード(位置検出装置からの送信期間)を示し、Rは受信
モード(位置検出装置の受信期間)を示す。
【0158】図31は、図25と図26との結合関係を
示す図。
【0159】図32は、図27〜図30との結合関係を
示す図。
【0160】この様に構成した本発明第三実施例の動作
を説明する。
【0161】まず、位置指示器60がタブレット1のど
の位置に置かれたかを検出する為のX軸全面スキヤンが
行われる(ステップ104)。この全面スキヤンは第一
実施例と同様に行われる。
【0162】図25および図26を参照して、CPU1
0はループコイルX1を選択回路2に選択させ、送受切替
回路3を送信側端子Tに接続させ、前記ループコイルX
1に前記発信器11の正弦波交流信号を供給する。これ
により、ループコイルX1から前記共振回路70に共振
周波数の送信電磁波(イ)が送信される。
【0163】CPU10は、この送信モードを所定時間
(例えばT=100μs)実行すると、次に選択回路2
はループコイルX1を保持した状態で送受切替回路3を
受信側に切替えて位置指示器60からの信号を受信する
受信モードを所定時間(例えばR=100μs)実行す
る。
【0164】他方、 位置指示器60は全面スキャンモ
ードのときは、スイッチ94〜97は開かれており、該
送信電磁波(イ)により共振回路70が励振され誘導電
圧が発生される。受信モード中は、送信電磁波(イ)は
停止されるが、該誘導電圧により送信コイル68から電
磁波が発生され、この電磁波はタブレット1の選択され
ているループコイルを逆に励振するため、該ループコイ
ルに誘導電圧を発生させる。この誘導電圧は位置指示器
60に最も近いループコイルにおいて最大値となるので
位置指示器60の座標値すなわち位置指示器60の指定
位置が上述の第一実施例と同様に求まる。
【0165】この動作がX軸方向のループコイルX1
らX40の全部について各々行われ、どのループコイルを
選択した時に位置指示器60からの受信信号が最大にな
るかに基づいて位置指示器60のタブレット1上の位置
を決定し、このループコイルのNO.を記憶する(ステ
ップ104、106)。本実施例では、X7とする。
【0166】このX軸の全面スキャンで所定値以上の受
信信号レベルが検出されない場合には位置指示器60は
タブレット1上に無いものと判別されX軸方向の全面ス
キャンが繰り返される(ステップ105)。
【0167】CPU10はX軸全面スキャンが終了する
と、同様な動作でY軸方向の全面スキャンを実施する。
即ち、図26に示す如くY軸全面スキャンがX軸全面ス
キャンと同様な動作でおこなわれ、CPU10は位置指
示器60のタブレット1上のY軸方向の位置としてルー
プコイルY5を記憶する(ステップ107〜108)。
【0168】位置指示器60の指示したタブレット1上
のコイルNO.(本実施例ではX7およびY5)が決定さ
れると、このコイルの前後5本のループコイルについて
の部分スキャンが行われる。この部分スキャンは、タブ
レット1上に置かれた位置指示器60の位置を検出する
ためのものであり、位置指示器60がタブレット1上で
移動された場合はその軌跡を検出するためのものであ
る。
【0169】CPU10は選択回路2にループコイルX
7を選択させ、送受切替回路3を送信端子T側に接続さ
せる(図27)。
【0170】この状態で、CPU10は制御コイル65
〜67を開放状態にする為のモード信号を位置指示器6
0に送信し、“00”モード設定ステップを実行する。
【0171】すなわち、CPU10は送信時間T=10
0μs、受信時間R=100μs、送信時間T=100
μs、受信時間R=100μs、送信時間T=600μ
s、受信時間R=600μsの送受信を位置指示器60
とタブレット1との間で行わせる(ステップ110、図
27のI)。
【0172】CPU10が選択回路2でループコイルX
7を選択し、送受切替回路3を送信端子T側に切替え
て、T=100μsの間送信電磁波(イ)を位置指示器
60に送信する。これにより、共振回路70に誘導電圧
(ロ)が発生する。この送信時間T=100μsの送信
動作を2回繰り返す。これにより、第3の経路102か
ら出力(ハ)が出力され、この出力(ハ)の立ち下がり
で第2の経路101の出力(ニ)を取り込む。これによ
り、シリアルパラレル変換回路86からのデコーダ87
への出力(ト)および(ヘ)は“0”“0”となる。
【0173】次いで、CPU10はこの“00”データ
をスイッチ制御信号に変換させるために、送信時間T=
600μsの間送信電磁波(イ)を位置指示器60に送
信する。
【0174】送信電磁波(イ)が600μs継続される
と、第3の経路102、第2の経路101、第1の経路
100の順で出力(ハ)、(ニ)、(ホ)が図示の如く
発生する。出力(ホ)の立ち上がりでシリアルパラレル
変換回路86の出力“00”がデコーダ87に取り込ま
れ、デコーダ87は“0”を出力し、スイッチ94〜9
7の制御信号(ヲ)(ワ)(カ)(ヨ)はすべて“L”
レベルとなり、スイッチ94〜97は開路状態となる。
続いて、CPU10は受信時間R=600μsの受信モ
ードを実行する。これにより、誘導電圧(ロ)は減衰
し、出力(ハ)(ニ)(ホ)も“L”レベルとなる。出
力(ホ)の立ち下がりでシリアルパラレル変換回路86
はリセットされる。この動作により位置指示器60の各
コイル65〜68を開放するための“00”モード設定
が終了する(ステップ110)。
【0175】CPU10は位置指示器60が“00”モ
ードとなると、位置指示器60の中心位置を求めるため
部分スキャンに移行する(ステップ111)。
【0176】この部分スキャンはタブレット1側から位
置指示器60に対して、送信時間T=100μs、受信
時間R=100μsの送受信を行い第一実施例と同様な
動作で行われる。即ち、CPU10はループコイルX7
を選択回路2に選択させ、送受切替回路3を送信側端子
Tに接続する。この状態で、ループコイルX7は送信電
磁波(イ)を位置指示器60に送出する。
【0177】この送信電磁波(イ)により位置指示器6
0の共振回路70が励振され誘導電圧(ロ)が共振回路
70に発生される。この誘導電圧(ロ)によりコアー6
2〜64からは均等な交流磁界が発生される。この結
果、タブレット1で位置指示器60の中心位置即ちペン
先61の位置が判別される。
【0178】CPU10は送信モード時間を経過する
と、選択回路2にループコイルX5を選択させ、送受切
替回路3を受信端子R側に切替える。このループコイル
5の受信モードにおいて、前記ステップ104で説明
したと同様な動作でタブレット1で受信信号(a)、
(b)が得られる。
【0179】この部分スキャン動作が、送信モードでは
ループコイルX7を選択し、受信モードではループコイ
ルX6、X7、X8およびX9をそれぞれ選択して順次行わ
れる(ステップ111)。
【0180】前述の様に、本実施例では位置指示器60
がループコイルX7、Y5を指示しているので、X軸方向
の部分スキャンではループコイルX7の受信モードで最
大受信電圧Vp0を得、その前後のループコイルX6、X8
の受信モードで受信電圧Va0、Vb0をそれぞれ得る。
【0181】このX軸方向の部分スキャンに続いてY軸
方向の部分スキャンが行われる。
【0182】即ち、送信モードではループコイルY5
選択し、受信モードではループコイルY3、Y4、Y5
6およびY7をそれぞれ選択してY軸方向の部分スキャ
ンが上述のX軸方向の部分スキャンと同様に行われる
(ステップ111)。
【0183】このY軸方向の部分スキャンではループコ
イルY5の受信モードで最大受信電圧V’p0を得、その
前後のループコイルY4、Y6の受信モードで受信電圧
V’a0、V’b0をそれぞれ得る。
【0184】この位置指示器60の位置は3個の磁性体
コアー62〜64の中心位置に対応した位置(以下、中
心座標X0,Y0と言う)を示す。
【0185】CPU10は、この受信信号電圧(受信信
号強度)により前記(1)式および(2)式により位置
指示器60の中心座標(X0、Y0)を決定する(ステッ
プ111)。
【0186】CPU10は、X軸方向およびY軸方向の
中心座標検出のための上記部分スキャンが終了すると
(ステップ111)、制御コイル65のみを開放するた
めスイッチ94だけを開路状態とする“01”モード設
定動作を開始する(ステップ112)。
【0187】即ち、CPU10は制御コイル66、67
を閉路状態にし、制御コイル65を開路状態にする為の
“01”モード信号を位置指示器60に送信し、“0
1”モード設定ステップを実行する(ステップ11
2)。
【0188】CPU10は送信時間T=100μs、受
信時間R=100μs、送信時間T=200μs、受信
時間R=200μs、送信時間T=600μs、受信時
間R=600μsの送受信を位置指示器60とタブレッ
ト1間で行わせる(ステップ112、図28のII)。
【0189】CPU10が選択回路2でループコイルX
7を選択し、送受切替回路3を送信端子T側に切替え
て、T=100μsの間送信電磁波(イ)を位置指示器
60に送信する。これにより、共振回路70に誘導電圧
(ロ)が発生する。この送信時間T=100μsの送信
動作により、第3の経路102から出力(ハ)が出力さ
れ、この出力(ハ)の立ち下がりで第2の経路101の
出力(ニ)を取り込む。これにより、デコーダ87への
出力(ヘ)および(ト)は共に“0”“0”となる。
【0190】次に、CPU10はT=200μsの送信
をタブレット1から位置指示器60に行わせる。これに
より、共振回路70に誘導電圧(ロ)が発生する。この
送信時間T=200μsの送信動作により、第3の経路
102および第2の経路101から順に出力(ハ)、出
力(ニ)が出力され、この出力(ハ)の立ち下がりで第
2の経路101の出力(ニ)をシリアルパラレル変換回
路86に取り込む。これにより、デコーダ87への出力
(ト)および(ヘ)は“0”“1”となる。
【0191】次いで、CPU10はこの“01”データ
をスイッチ制御信号に変換させるために、送信時間T=
600μsのあいだ送信電磁波(イ)を位置指示器60
に送信する。
【0192】送信電磁波(イ)が600μs継続される
と、第3の経路102、第2の経路101、第1の経路
100の順で出力(ハ)、(ニ)、(ホ)を図示の如く
発生する。出力(ホ)の立ち上がりでシリアルパラレル
変換回路86の出力“01”がデコーダ87に取り込ま
れ、デコーダ87は“1”を出力し、デコーダ87のQ
1出力が“H”レベルとなり、出力(リ)が“H”レベ
ルとなる。これにより、スイッチ94〜97の制御信号
(ヲ)(ワ)(カ)(ヨ)のうち、出力(ヲ)のみが
“L”レベルとなり、他の出力(ワ)(カ)(ヨ)は全
て“H”レベルとなり、スイッチ95〜97は閉路状態
となり、スイッチ94のみが開路状態となる。続いて、
CPU10は受信時間R=600μsの受信モードを実
行する。これにより、誘導電圧(ロ)は減衰し、出力
(ハ)(ニ)(ホ)も“L”レベルとなる。出力(ホ)
の立ち下がりでシリアルパラレル変換回路86はリセッ
トされる。この動作により位置指示器60の制御コイル
65のみが開放され、他の66及び67は短絡される。
コイル65のみを開放するための“01”モード設定が
終了する(ステップ112)。
【0193】CPU10は位置指示器60が“01”モ
ードとなと、位置指示器60の回転位置を求めるための
部分スキャンに移行する(ステップ113)。
【0194】即ち、CPU10はループコイルX7を選
択回路2に選択させ、送受切替回路3を送信側端子Tに
接続する。この状態で、ループコイルX7は送信電磁波
(イ)を位置指示器60に送出する。この送信電磁波
(イ)により位置指示器60の共振回路70が励振され
誘導電圧(ロ)が共振回路70に発生される。
【0195】スイッチ95〜97が閉じ、スイッチ94
だけが開いた状態では、制御コイル65の磁性体コア6
2に磁束が集中し、磁性体コア62から電磁波が送出さ
れる。
【0196】即ち、共振回路70に発生された前記誘導
電圧(ロ)により磁性体コアー62から交流磁界が発生
され、磁性体コアー62の位置から前記タブレット1に
電磁波が送出される。この結果、タブレット1で位置指
示器60の中心位置を軸として回転された回転位置が検
出される。
【0197】CPU10は送信モード時間を経過する
と、選択回路2にループコイルX5を選択させ、送受切
替回路3を受信端子R側に切替える。このループコイル
5の受信モードにおいて、前記ステップ104で説明
したと同様な動作でタブレット1で受信信号(a)、
(b)が得られる。
【0198】この部分スキャン動作が、送信モードでは
ループコイルX7を選択し、受信モードではループコイ
ルX6、X7、X8およびX9をそれぞれ選択して順次行わ
れる。
【0199】前述の様に、本実施例では位置指示器60
がループコイルX7、Y5を指示しているので、X軸方向
の部分スキャンではループコイルX7の受信モードで最
大受信電圧Vp1を得、その前後のループコイルX6、X8
の受信モードで受信電圧Va1、Vb1をそれぞれ得る。
【0200】このX軸方向の部分スキャンに続いてY軸
方向の部分スキャンが行われる。
【0201】即ち、送信モードではループコイルY5
選択し、受信モードではループコイルY3、Y4、Y5
6およびY7をそれぞれ選択してY軸方向の部分スキャ
ンが上述のX軸方向の部分スキャンと同様に行われる
(ステップ113)。
【0202】このY軸方向の部分スキャンではループコ
イルY5の受信モードで最大受信電圧V’p1を得、その
前後のループコイルY4、Y6の受信モードで受信電圧
V’a1、V’b1をそれぞれ得る。
【0203】この位置指示器60の座標値(X7、Y5
は磁性体コアー62の位置(以下、回転座標X1,Y1
言う)を示す。
【0204】CPU10は、この受信信号電圧により前
記(3)式および(4)式により回転座標(X1、Y1
を決定する(ステップ113)。
【0205】更に、CPU10は、位置指示器60の傾
きを決定するための磁性体コア62からの受信信号強度
が最大となるような受信信号強度補正値V1をもとめ
る。
【0206】ここで、再び図12を参照して、受信信号
強度の分布近似2次曲線で受信信号強度が最大になるの
は補正値Cであるので、この受信信号強度の分布近似2
次曲線について前記(5)式をCについて解くと
【数7】 CPU10は、位置指示器60の回転座標値(X1
1)および受信信号強度補正値V1を求めると、制御
コイル66のみを開放するためスイッチ95だけを開路
状態とする“10"モード設定動作を開始する(ステッ
プ114)。
【0207】即ち、CPU10は制御コイル65、67
を短絡状態にし、制御コイル66を開放状態にする為の
“10”モード信号を位置指示器60に送信し、“1
0”モード設定ステップを実行する(ステップ11
4)。
【0208】CPU10は送信時間T=200μs、受
信時間R=200μs、送信時間T=100μs、受信
時間R=100μs、送信時間T=600μs、受信時
間R=600μsの送受信を位置指示器60とタブレッ
ト1間で行わせる(ステップ114、図29のIII)。
【0209】CPU10が選択回路2でループコイルX
7を選択し、送受切替回路3を送信端子T側に切替え
て、T=200μsの間送信電磁波(イ)を位置指示器
60に送信する。これにより、共振回路70に誘導電圧
(ロ)が発生する。この送信時間T=200μsの送信
動作により、第3の経路102および第2の経路101
から出力(ハ)および(ニ)が出力され、この出力
(ハ)の立ち下がりで第2の経路101の出力(ニ)が
シリアルパラレル変換回路86に取り込まれる。これに
より、デコーダ87への出力(ト)および(ヘ)は
“0”“1”となる。
【0210】次に、CPU10はT=100μsの送信
をタブレット1から位置指示器60に行わせる。これに
より、共振回路70に誘導電圧(ロ)が発生する。この
送信時間T=100μsの送信動作により、第3の経路
102から出力(ハ)が出力され、この出力(ハ)の立
ち下がりで第2の経路101の出力(ニ)がシリアルパ
ラレル変換回路86に取り込まれるが、出力(ニ)は
“L”レベルであるので、シリアルパラレル変換回路8
6の出力(ト)および(ヘ)は“1”“0”となる。
【0211】次いで、CPU10はこの“10”データ
をスイッチ制御信号に変換させるために、送信時間T=
600μsのあいだ送信電磁波(イ)を位置指示器60
に送信する。
【0212】送信電磁波(イ)が600μs継続される
と、第3の経路102、第2の経路101、第1の経路
100の順で出力(ハ)、(ニ)、(ホ)を図示の如く
発生する。出力(ホ)の立ち上がりでシリアルパラレル
変換回路86の出力“10”がデコーダ87に取り込ま
れ、デコーダ87の“2”を示すQ2出力が“H”レベ
ルとなり、出力(ヌ)が“H”レベルとなる。これによ
り、スイッチ94〜97の制御信号(ヲ)(ワ)(カ)
(ヨ)のうち、出力(ワ)のみが“L”レベルとなり、
他の出力(ヲ)(カ)(ヨ)は全て“H”レベルとな
り、スイッチ94、96、97は閉路状態となり、スイ
ッチ95のみが開路状態となる。続いて、CPU10は
受信時間R=600μsの受信モードを実行する。これ
により、誘導電圧(ロ)は減衰し、出力(ハ)(ニ)
(ホ)も“L”レベルとなる。出力(ホ)の立ち下がり
でシリアルパラレル変換回路86はリセットされる。こ
の動作により位置指示器60の制御コイル66のみが開
放され、他の65および67は短絡され、コイル66の
みを開放するための“10”モード設定が終了する(ス
テップ114)。
【0213】CPU10は位置指示器60が“10”モ
ードとなると、この“10”モードにおける受信電圧を
検出するための部分スキャンに移行する(ステップ11
5)。
【0214】即ち、CPU10はループコイルX7を選
択回路2に選択させ、送受切替回路3を送信側端子Tに
接続する。この状態で、ループコイルX7は送信電磁波
(イ)を位置指示器60に送出する。この送信電磁波
(イ)により位置指示器60の共振回路70が励振され
誘導電圧(ロ)が共振回路70に発生される。
【0215】スイッチ95だけが開いた状態では、制御
コイル66の磁性体コアー63に磁束が集中し、磁性体
コアー63の位置から電磁波が送出される。
【0216】即ち、共振回路70に発生された前記誘導
電圧(ロ)により磁性体コアー63から交流磁界が発生
され、磁性体コアー63の位置から前記タブレット1に
電磁波が送出される。この結果、タブレット1で位置指
示器60の磁性体コアー63の位置が検出される。
【0217】CPU10は送信モード時間を経過する
と、選択回路2にループコイルX5を選択させ、送受切
替回路3を受信端子R側に切替える。このループコイル
5の受信モードにおいて、前記ステップ104で説明
したと同様な動作でタブレット1で受信信号(a)、
(b)が得られる。
【0218】この部分スキャン動作が、送信モードでは
ループコイルX7を選択し、受信モードではループコイ
ルX6、X7、X8およびX9をそれぞれ選択して順次行わ
れる。
【0219】前述の様に、本実施例では位置指示器60
がループコイルX7、Y5を指示しているので、X軸方向
の部分スキャンではループコイルX7の受信モードで最
大受信電圧Vp2を得、その前後のループコイルX6、X8
の受信モードで受信電圧Va2、Vb2をそれぞれ得る。C
PU10は位置指示器60の傾きを決定するめの磁性体
コアー63からの受信信号の信号強度の強度補正値V2
を下式により求める(ステップ115)。
【0220】
【数8】 CPU10は、位置指示器60の受信信号強度補正値V
2を求めると、制御コイル67のみを開放するためスイ
ッチ96だけを開路状態とする“11"モード設定動作
を開始する(ステップ116)。
【0221】即ち、CPU10はコイル65および66
を短絡状態にし、制御コイル67を開放状態にする為の
“11”モード信号を位置指示器60に送信し、“1
1”モード設定ステップを実行する(ステップ11
6)。
【0222】CPU10は送信時間T=200μs、受
信時間R=200μs、送信時間T=200μs、受信
時間R=200μs、送信時間T=600μs、受信時
間R=600μsの送受信を位置指示器60とタブレッ
ト1間で行わせる(ステップ116、図30のIV)。
【0223】CPU10が選択回路2でループコイルX
7を選択し、送受切替回路3を送信端子T側に切替え
て、T=200μsの間送信電磁波(イ)を位置指示器
60に送信する。これにより、共振回路70に誘導電圧
(ロ)が発生する。この送信時間T=200μsの送信
動作により、第3の経路102および第2の経路101
から出力(ハ)および(ニ)が出力され、この出力
(ハ)の立ち下がりで第2の経路101の出力(ニ)が
シリアルパラレル変換回路86に取り込まれる。これに
より、デコーダ87への出力(ト)および(ヘ)は
“0”“1”となる。
【0224】次に、CPU10はT=200μsの送信
をタブレット1から位置指示器60に行わせる。これに
より、共振回路70に誘導電圧(ロ)が発生する。この
送信時間T=200μsの送信動作により、第3の経路
102および第2の経路101から出力(ハ)(ニ)が
それぞれ出力され、この出力(ハ)の立ち下がりで第2
の経路101の出力(ニ)がシリアルパラレル変換回路
86に取り込まれる。
【0225】これより、シリアルパラレル変換回路86
の出力(ト)および(ヘ)は“1”“1”となる。
【0226】次いで、CPU10はこの“11”データ
をスイッチ制御信号に変換させるために、送信時間T=
600μsのあいだ送信電磁波(イ)を位置指示器60
に送信する。
【0227】送信電磁波(イ)が600μs継続される
と、第3の経路102、第2の経路101、第1の経路
100の順で出力(ハ)、(ニ)、(ホ)が図示の如く
発生される。出力(ホ)の立ち上がりでシリアルパラレ
ル変換回路86の出力“11”がデコーダ87に取り込
まれ、デコーダ87の“3”を示すQ3出力が“H”レ
ベルとなり、出力(ル)が“H”レベルとなる。これに
より、スイッチ94〜97の制御信号(ヲ)(ワ)
(カ)(ヨ)のうち、出力(カ)のみが“L”レベルと
なり、他の出力(ヲ)(ワ)(ヨ)は全て“H”レベル
となり、スイッチ94、95、97は閉路状態となり、
スイッチ96のみが開路状態となる。続いて、CPU1
0は受信時間R=600μsの受信モードを実行する。
これにより、誘導電圧(ロ)は減衰し、出力(ハ)
(ニ)(ホ)も“L”レベルとなる。出力(ホ)の立ち
下がりでシリアルパラレル変換回路86はリセットされ
る。この動作により位置指示器60の制御コイル67の
みが開放され、他のコイル65および66は短絡され、
制御コイル67のみを開放するための“11”モード設
定が終了する(ステップ116)。
【0228】CPU10は位置指示器60が“11”モ
ードとなると、この“11”モードにおける受信電圧を
検出するための部分スキャンに移行する(ステップ11
7)。
【0229】即ち、CPU10はループコイルX7を選
択回路2に選択させ、送受切替回路3を送信側端子Tに
接続する。この状態で、ループコイルX7は送信電磁波
(イ)を位置指示器60に送出する。この送信電磁波
(イ)により位置指示器60の共振回路70が励振され
誘導電圧(ロ)が共振回路70に発生される。
【0230】スイッチ96だけが開いた状態では、制御
コイル67の磁性体コア64に磁束が集中し、磁性体コ
ア64から電磁波が送出される。
【0231】即ち、共振回路70に発生された前記誘導
電圧(ロ)により制御コイル67から交流磁界が発生さ
れ、磁性体コアー64の位置から前記タブレット1に電
磁波が送出される。この結果、タブレット1で位置指示
器60の磁性体コアー64の位置が検出される。
【0232】CPU10は送信モード時間を経過する
と、選択回路2にループコイルX5を選択させ、送受切
替回路3を受信端子R側に切替える。このループコイル
5の受信モードにおいて、前記ステップ104で説明
したと同様な動作でタブレット1で受信信号(a)、
(b)が得られる。
【0233】この部分スキャン動作が、送信モードでは
ループコイルX7を選択し、受信モードではループコイ
ルX6、X7、X8およびX9をそれぞれ選択して順次行わ
れる。
【0234】前述の様に、本実施例では位置指示器60
がループコイルX7、Y5を指示しているので、X軸方向
の部分スキャンではループコイルX7の受信モードで最
大受信電圧Vp3を得、その前後のループコイルX6、X8
の受信モードで受信電圧Va3、Vb3をそれぞれ得る。C
PU10は位置指示器60の傾きを決定するめの磁性体
コアー64からの受信信号の信号強度の強度補正値V3
を下式により求める(ステップ117)。
【0235】
【数9】 この部分スキャン動作(ステップ110〜117)で受
信信号レベルが所定のしきい値以下であれば、CPU1
0は位置指示器60はタブレット1上にないと判別し
て、処理動作をステップ104に戻す(ステップ11
8)。
【0236】更に、CPU10は位置指示器60のタブ
レット1上の軌跡を追従するために最大受信信号を得た
ループコイルのNO.を記憶する(ステップ119)。
【0237】次に、CPU10は中心座標値(X0
0)および回転座標値(X1,Y1)により前記(1
1)式〜(15)式により回転角度の演算を行う(ステ
ップ120)。
【0238】次に、CPU10は前記受信信号強度補正
値V1、V2、V3により位置指示器60の傾きを決定す
る(ステップ120)。
【0239】まず、この傾き測定の原理を図33により
説明する。
【0240】図33は、タブレット1中のループコイル
面からの高さ方向をz軸に取り、各コアー62、63、
64の中心位置に相当する点をそれぞれA、B、Cとし
て構成される正三角形の中心Gがyz面上に、また位置
指示器60のクリップ130(図22)の方向に相当す
る点Aがz軸上にくるように座標軸を設定している。
【0241】ここで、3個のコアーのタブレット面側の
端面位置を該A点、B点、C点すると、各点とタブレッ
ト面からの距離は受信信号強度補正値V1、V2、V3
ほぼ反比例するので、A点の座標値を基準にして各点の
座標値は、A点(0,0,z1)、B点(x2,y2
2)、C点(x3,y3,z3)、G点(0,yg,zg
となる。
【0242】位置指示器60の傾き(Θx,Θy)は下式
から求まる。
【0243】
【数10】 (Θx)はクリップ130をy軸方向とした時のz軸に
対する傾き(Θz)のx軸方向の成分(横方向の傾き)
を表し、(Θy)はy軸方向(縦方向の傾き)の成分を
表す。(Θz)は図33の上部を参照して次の様に定義
される。
【0244】位置指示器の中心軸上の任意の距離Lを有
する点をP点とすると、P点(xp,yp,zp)はG点
(0、yg,xg)から三角形ABCの面に垂直方向に距
離Lだけ離れた点として表わされる。
【0245】また、図33中、x’はP点を通りx軸に
平行な直線、z’はG点を通りz軸に平行な直線、y’
は直線x’および直線z’と交わりy軸に平行な直線を
それぞれ示している。この場合、直線x’と直線y’と
を含む平面のz座標は一定値zpとなる。従って、図示
したように、直線x’と直線y’との交点の座標値は
(0、yp,zp)となる。また、この交点と点Gとの距
離をL’とする。また、直線y’と直線z’との交点の
座標値は(0、yg,zp)となる。
【0246】直線z’と直線GPとのなす角、即ち位置
指示器の中心軸と直線z’との成す角が(Θz)とな
り、以下の関係が成り立つので(Θz)は下式(26)
となり、(Θx,Θy)から求まる。
【0247】
【数11】 CPU10はこの位置検出装置60の傾きを検出すると
部分スキャンを継続するためステップ110以下のステ
ップを繰り返す。
【0248】ここで、前記実施例では送信モードにルー
プコイルX7を選択回路2で選択する場合を示したが、
ループコイルXとループコイルYとは交差しているの
で、X軸方向の部分スキャンの送信モードでループコイ
ルY5を選択し、Y軸方向の部分スキャンの送信モード
でループコイルX7を選択してもよい。
【0249】
【発明の効果】本発明は、電磁誘導を利用した位置検出
装置において、位置指示器内に座標検出のためのコイル
を通過する磁束の一部を囲むように巻かれた他のコイル
を設け、その両端を開閉することにより、座標検出のた
めのコイルを通過する磁束の分布を変化させることによ
り、位置指示器の回転や傾きなどの姿勢が検出できるよ
うに構成した。
【0250】したがって、コイル同士の干渉をおこすこ
となく接近した点の座標位置を検出することができる。
【0251】また、位置指示器の傾きや位置検出装置の
タブレット面に対する垂直方向を軸とした回転角を位置
検出装置の有効エリアの周辺付近でも正確に検出でき、
共振回路のコイルを別個に設ける必要がなく位置指示器
も太くなることがなく、さらに位置指示器の共振回路が
1個にでき製造時の調整が容易となり、製造効率が向上
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明第一乃至第三実施例の位置検出装置とし
てのタブレット1の要部回路構成図を示す。
【図2】本発明第一実施例の位置指示器の要部回路構成
図を示す。
【図3】位置指示器の共振回路部分の説明図を示す。
【図4】位置指示器の具体的な回路構成図。
【図5】CPU10内に記憶された動作制御プログラム
のフローチャートを示す。
【図6】図1及び図2に×印で示した点の出力を示す出
力波形図。
【図7】図1及び図2に×印で示した点の出力を示す出
力波形図。
【図8】図1及び図2に×印で示した点の出力を示す出
力波形図。
【図9】図1及び図2に×印で示した点の出力を示す出
力波形図。
【図10】図6と図7との結合関係を示す図。
【図11】図8と図9との結合関係を示す図。
【図12】座標補間の原理の説明図である。
【図13】回転角の説明図。
【図14】本第二実施例の位置指示器の要部回路構成図
を示す。
【図15】図1及び図14に×印で示した点の出力を示
す出力波形図。
【図16】図1及び図14に×印で示した点の出力を示
す出力波形図。
【図17】図1及び図14に×印で示した点の出力を示
す出力波形図。
【図18】図1及び図14に×印で示した点の出力を示
す出力波形図。
【図19】図15と図16との結合関係を示す図。
【図20】図17と図18との結合関係を示す図。
【図21】本発明第三実施例の位置指示器の要部回路構
成図を示す。
【図22】位置指示器の共振回路部分の説明図を示す。
【図23】CPU10内に記憶された動作制御プログラ
ムのフローチャートを示す。
【図24】CPU10内に記憶された動作制御プログラ
ムのフローチャートを示す。
【図25】図1及び図21に×印で示した点の出力を示
す出力波形図。
【図26】図1及び図21に×印で示した点の出力を示
す出力波形図。
【図27】図1及び図21に×印で示した点の出力を示
す出力波形図。
【図28】図1及び図21に×印で示した点の出力を示
す出力波形図。
【図29】図1及び図21に×印で示した点の出力を示
す出力波形図。
【図30】図1及び図21に×印で示した点の出力を示
す出力波形図。
【図31】図25と図26との結合関係を示す図。
【図32】図27〜図30との結合関係を示す図。
【図33】傾斜角の説明図。
【符号の説明】 1 タブレット 2 選択回路 3 送受切替回路 10 CPU 15、56、60 位置指示器 16、17、62、、63、64 磁性体コア 18、65、66、67 制御コイル 19、68 送信コイル 21、70 共振回路 22、71 補償用のコンデンサ 27、28、58、78、79、80 積分回路 29、30、82、83、84 コンパレータ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06F 3/03 325 G06F 3/03 380

Claims (24)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 位置指示器にコイルを設けてタブレット
    との電磁誘導を利用して位置指示器の座標位置を検出す
    る位置検出装置において、 前記位置指示器に、 位置指示器内に設けられた座標値検出のための第一のコ
    イルを通過する磁束の一部を囲むように巻かれた制御コ
    イルと、前記制御コイルを通過する磁束量を制御する制
    御手段とを設けて、 前記タブレットに、位置指示器中の前記制御手段に制御
    信号を送信する動作モード指示手段と、該動作モード指
    示手段で指示した動作モード下の前記第一のコイルを通
    過する磁束分布の変化を、信号強度の変化あるいは座標
    位置の変化として検出する手段を備えた、 ことを特徴とする位置検出装置。
  2. 【請求項2】前記タブレットが、前記検出する手段の検
    出結果に基づいて前記位置指示器の該タブレット面に垂
    直方向を軸とした回転角を検出する手段を更に備えたこ
    とを特徴とする請求項1記載の位置検出装置。
  3. 【請求項3】 位置指示器にコイルを設けてタブレット
    との電磁誘導を利用して位置指示器の座標位置を検出す
    る装置において、 前記位置指示器に、 位置指示器内に設けられた座標値検出のための第一のコ
    イルを通過する磁束の一部を囲むように巻かれた制御コ
    イルと、前記制御コイルを通過する磁束量を制御する制
    御手段とを設けた、 ことを特徴とする位置指示器。
  4. 【請求項4】 位置指示器内にコイルを設けてタブレッ
    トとの電磁誘導を利用して位置指示器の座標位置を検出
    する位置検出装置において、 前記位置指示器に、 位置指示器内に設けられた座標値検出のための第一のコ
    イルを通過する磁束の一部を囲むように巻かれた複数個
    の制御コイルと、該複数個の制御コイルに接続して各制
    御コイルを通過する磁束をそれぞれに制御する複数個の
    制御手段とを設けて、 前記タブレットに、位置指示器中の前記制御手段に制御
    信号を送信する動作モード指示手段と、該動作モード指
    示手段で指示した動作モード下の前記第一のコイルを通
    過する磁束分布の変化を、信号強度の変化あるいは座標
    位置の変化として検出する手段を備えた、 ことを特徴とする位置検出装置。
  5. 【請求項5】前記タブレットが、前記検出する手段の検
    出結果に基づいて前記位置指示器の該タブレット面に垂
    直方向を軸とした回転角を検出する手段を更に備えたこ
    とを特徴とする請求項4記載の位置検出装置。
  6. 【請求項6】前記タブレットが、前記検出する手段の検
    出結果に基づいて前記位置指示器の該タブレット面に対
    する傾斜角を検出する手段を更に備えたことを特徴とす
    る請求項4または5に記載の位置検出装置。
  7. 【請求項7】 位置指示器内にコイルを設けてタブレッ
    トとの電磁誘導を利用して位置指示器の座標位置を検出
    する装置において、 前記位置指示器に、 位置指示器内に設けられた座標値検出のための前記第一
    のコイルを通過する磁束の一部を囲むように巻かれた複
    数個の制御コイルと、該複数個の制御コイルに接続して
    各制御コイルを通過する磁束をそれぞれに制御する複数
    個の制御手段とを設けた、 ことを特徴とする位置指示器。
  8. 【請求項8】 少なくとも第1のコイルとコンデンサと
    からなる共振回路を有する位置指示器と、該位置指示器
    に対して前記共振回路の共振周波数に対応する所定の周
    波数の送信信号を前記位置指示器に送信し、前記共振回
    路から前記位置指示器の指示位置に対応する信号を受信
    しこの受信信号に基づいて該位置指示器の座標位置を求
    めるタブレットと、からなる位置検出装置において、 前記位置指示器に、 前記第1のコイルに流れる誘導電流により該第1のコイ
    ルに発生する磁束の一部が通過するように該第1のコイ
    ルに並置された制御コイルと、 前記タブレットから送信される動作モード指示信号に応
    答して前記制御コイルを開閉制御する第1の制御手段
    と、 前記第1の制御手段により前記制御コイルが開閉制御さ
    れた時に前記共振回路の共振周波数を前記送信信号の前
    記所定の周波数に一致するように補正する第2の制御手
    段と、 を設けたことを特徴とする位置検出装置。
  9. 【請求項9】 少なくとも第1のコイルとコンデンサと
    からなる共振回路を有する位置指示器と、該位置指示器
    に対して前記共振回路の共振周波数に対応する所定の周
    波数を有する送信信号を送信し、前記共振回路から前記
    位置指示器の指示位置に対応する信号を受信しこの受信
    信号に基づいて該位置指示器の座標位置を求めるタブレ
    ットと、からなる位置検出装置において、 (A)前記位置指示器に、(a)前記第1のコイルに流
    れる誘導電流により該第1のコイルに発生する磁束の一
    部が通過するように該第1のコイルに並置された制御コ
    イルと、(b)前記タブレットから送信される動作モー
    ド指示信号に応答して前記制御コイルを閉開制御する第
    1の制御手段と、(c)前記第1の制御手段により前記
    制御コイルが開閉制御されたときに前記共振回路の共振
    周波数を前記送信信号の前記所定の周波数に一致するよ
    うに補正する第2の制御手段と、 を設けて、 (B)前記タブレットに、(d)前記第1の制御手段が
    前記制御コイルを開路させるための第1の動作モード指
    示信号を発生する手段と、(e)前記第1の動作モード
    での前記位置指示器からの受信信号により第1の座標値
    を決定する手段と、(f)前記第1の制御手段が前記制
    御コイルを閉路させるための第2の動作モード信号を発
    生する手段と、(g)前記第2の動作モードでの前記位
    置指示器からの受信信号により第2の座標値を決定する
    手段と、(h)前記第1または第2の座標値から前記位
    置指示器の座標位置を決定する手段と、(i)前記第1
    および第2の座標値から前記位置指示器の該タブレット
    面に垂直方向を軸とした回転角を検出する手段と、 を備えたことを特徴とする位置検出装置。
  10. 【請求項10】 前記第1の制御手段が、前記送信信号
    の送信時間に対応して維持される前記共振回路に発生す
    る誘導電圧の発生期間を検出する手段で構成されること
    を特徴とする請求項8または9記載の位置検出装置。
  11. 【請求項11】前記第1の制御手段が積分回路とコンパ
    レータとを含み、該積分回路の時定数と該コンパレータ
    の基準電圧に基づいて前記送信信号の送信時間を判別す
    ることを特徴とする請求項8、9または10のいずれか
    に記載の位置検出装置。
  12. 【請求項12】前記第一のコイルが、位置指示器の位置
    指示部に互いに平行に配置された少なくとも2本の棒状
    磁性体コアを束ねた周囲に巻かれ、該磁性体コアのうち
    少なくとも1本はその周囲に前記制御コイルが巻かれた
    ことを特徴とする請求項1、4、8、9、10または1
    1のいずれかに記載の位置検出装置。
  13. 【請求項13】前記第1および第2の動作モード指示信
    号を発生する手段が、前記位置指示器への送信信号の送
    信時間を所定の異なる送信時間とする手段である請求項
    9記載の位置検出装置。
  14. 【請求項14】 少なくとも第1のコイルとコンデンサ
    とからなる共振回路を有する位置指示器と、該位置指示
    器に対して前記共振回路の共振周波数に対応する所定の
    周波数の送信信号を前記位置指示器に送信し、前記共振
    回路から前記位置指示器の指示位置に対応する信号を受
    信しこの受信信号に基づいて該位置指示器の座標位置を
    求めるタブレットと、からなる位置検出装置において、 (A)前記位置指示器に、(a)前記第1のコイルに流
    れる誘導電流により該第1のコイルに発生する磁束の一
    部が通過するように該第1のコイルに並置された複数の
    制御コイルと、(b)前記タブレットから送信される動
    作モード指示信号に応答して前記複数の制御コイルの各
    々を開閉制御する第1の制御手段と、(c)前記第1の
    制御手段により前記複数の制御コイルの各々が開閉制御
    された時に前記共振回路の共振周波数を前記送信信号の
    前記所定の周波数に一致するように補正する第2の制御
    手段と、 を設けたことを特徴とする位置検出装置。
  15. 【請求項15】前記第1のコイルが、その中心が正三角
    形を形成し、該正三角形の中点が前記位置指示器の中心
    軸と一致する様に配置された3本の同一の棒状磁性体コ
    アを束ねた周囲に巻かれ、前記制御コイルが各々の前記
    磁性体コアの周囲に巻かれた請求項14記載の位置検出
    装置。
  16. 【請求項16】前記第1の制御手段が、 前記送信信号の送信時間に対応して維持される前記共振
    回路に発生する誘導電圧の発生期間を検出する手段と、 この誘導電圧の発生期間に基づいて前記送信信号の送信
    時間を検出して前記送信信号を2進コードに変換する手
    段と、 この2進コードの内容に基づいて前記制御コイルの各々
    を制御する手段と、を含むことを特徴とする請求項14
    または15のいずれかに記載の位置検出装置。
  17. 【請求項17】前記第1の制御手段が、 複数組みの積分回路とコンパレータとを含み、該積分回
    路の時定数と該コンパレータの基準電圧に基づいて前記
    各々の組みで異なる前記送信信号の送信時間を検出し、 前記各々の組みで検出された送信時間により前記送信信
    号を2進コードに変換すること、 を特徴とする請求項14、15または16のいずれかに
    記載の位置検出装置。
  18. 【請求項18】 少なくとも第1のコイルとコンデンサ
    とからなる共振回路を有する位置指示器と、該位置指示
    器に対して前記共振回路の共振周波数に対応する所定の
    周波数の送信信号を前記位置指示器に送信し、前記共振
    回路から前記位置指示器の指示位置に対応する信号を受
    信しこの受信信号に基づいて該位置指示器の座標位置を
    求めるタブレットと、からなる位置検出装置において、 (A)前記位置指示器に、(a)前記第1のコイルに流
    れる誘導電流により該第1のコイルに発生する磁束の一
    部が通過するように該第1のコイルに並置された複数の
    制御コイルと、(b)前記タブレットから送信される動
    作モード指示信号に応答して前記複数の制御コイルの各
    々を開閉制御する第1の制御手段と、(c)前記第1の
    制御手段により前記複数の制御コイルの各々が開閉制御
    された時に前記共振回路の共振周波数を前記送信信号の
    前記所定の周波数に一致するように補正する第2の制御
    手段と、 を設け、 (B)前記タブレットに、(d)前記第1の制御手段が
    前記複数の制御コイルの各々を別個に開閉させるための
    異なる複数の動作モード信号を発生する手段と、(e)
    前記異なる複数の動作モード下での前記位置指示器から
    の各々の受信信号の最大強度を求める手段と、(f)前
    記求めた各々の受信信号の最大強度に基づいて前記位置
    指示器の該タブレット面に対する傾斜角を決定する手段
    と、 を備えたことを特徴とする位置検出装置。
  19. 【請求項19】前記タブレットが、(g)前記第1の制
    御手段が前記複数の制御コイルを全て開路させるための
    動作モード指示信号を発生する手段と、(h)この動作
    モードでの前記位置指示器からの受信信号により前記位
    置指示器の座標値を決定する手段と、 を含むことを特徴とする請求項18記載の位置検出装
    置。
  20. 【請求項20】前記タブレットが、(i)前記第1の制
    御手段が前記複数の制御コイルを全て開路させるための
    動作モード指示信号を発生する手段と、(j)この動作
    モードでの前記位置指示器からの受信信号により前記位
    置指示器の座標値を決定する第1の手段と、(k)前記
    第1の制御手段が前記複数の制御コイルのうち1個だけ
    を開路させるための動作モード指示信号を発生する手段
    と、(l)この動作モードでの前記位置指示器からの受
    信信号により前記開路された制御コイルの座標値を決定
    する第2の手段と、(m)前記第1の手段と、前記第2
    の手段との座標値により前記位置指示器のタブレット面
    に垂直方向を軸とした回転角を検出する手段と、 を含むことを特徴とする請求項18または19記載の位
    置検出装置。
  21. 【請求項21】前記第1のコイルが、その中心が正三角
    形を形成し、該正三角形の中点が前記位置指示器の中心
    軸と一致する様に配置された3本の同一の棒状磁性体コ
    アを束ねた周囲に巻かれ、 前記制御コイルが各々の前記磁性体コアの周囲に巻か
    れ、 前記複数の動作モード信号を発生する手段が、該3本の
    制御コイルの1つづつ順に開路させる3種類の動作モー
    ド信号であり、 前記受信信号の最大強度を求める手段が、前記3本の制
    御コイルのうち開路されている制御コイルが巻かれた磁
    性体コアからタブレットに送信される信号の受信信号強
    度を検出し、 前記傾斜角を決定する手段が、前記3種類の動作モード
    に対応した3つの受信信号強度に基づいて傾斜角を決定
    することを特徴とする請求項18、19または20のい
    ずれかに記載の位置検出装置。
  22. 【請求項22】前記動作モード信号を発生する手段が、 前記位置指示器への送信時間の異なる2種類の送信信号
    を発生する手段と、 この2種類の送信信号を組み合わせて2進コードで前記
    位置指示器に動作モード信号を送信する手段と、を備え
    た請求項18、19、20または21のいずれかに記載
    の位置検出装置。
  23. 【請求項23】 前記第1の制御手段が、 前記送信信号の送信時間に対応して維持される前記共振
    回路に発生する誘導電圧の発生期間を検出する手段と、 この誘導電圧の発生期間に基づいて前記送信信号の送信
    時間を検出して前記送信信号を2進コードに変換する手
    段と、 この2進コードの内容に基づいて前記制御コイルの各々
    を制御する手段と、を含むことを特徴とする請求項18
    乃至22のいずれかに記載の位置検出装置。
  24. 【請求項24】前記第1の制御手段が、 複数組みの積分回路とコンパレータとを含み、該積分回
    路の時定数と該コンパレータの基準電圧に基づいて前記
    各々の組みで異なる前記送信信号の送信時間を検出し、 前記各々の組みで検出された送信時間により前記送信信
    号を2進コードに変換すること、 を特徴とする請求項18乃至23のいずれかに記載の位
    置検出装置。
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