JP3273585B2 - デジタイザ及び位置検出方法 - Google Patents
デジタイザ及び位置検出方法Info
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Description
デジタイザ及びその位置検出方法に関し、特に送信と受
信を同時に行うものに関する。
て、電磁授受方式がある。これは、例えば多数のセンサ
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
置指示器とを具備する構成にて、センサコイルと位置指
示器との間の電磁相互作用を利用して電磁波をやりとり
し、検出された信号に基づいて位置指示器の位置やその
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大きな特長の1つであ
る。出願人は、特公平第2−53805号及び特開平第
3−147012号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案してきた。これらの出願における
主要な課題の1つは、ノイズを回避していかにして目的
とする検出信号から正確にかつ高速に情報を得るかとい
う点である。
は、高速にセンサコイルの走査を行うための手段及び高
速フーリエ変換による信号処理が開示されている。
から電磁波を送信し、位置指示器内に設けられた共振回
路から再放射される電磁波をセンサコイルにて受信し、
その受信信号の最も強いセンサコイル及びその近隣のセ
ンサコイルからの信号に基づいて補間を行い座標を決定
している。このような方法において、位置指示器から再
放射される電磁波は極めて微弱であり、もし位置指示器
がセンサコイル面から離れた位置にある場合はさらに検
出が困難となっていた。それ故に上記のような様々なノ
イズ対策が提案されたのであるが、これらのノイズ除去
手段のために構成が複雑化したりコストがかかることと
なっていた。
定時間でセンサコイル側の送信と受信動作を切替える方
式が採られていた。すなわち、センサコイルが送信状態
の間に位置指示器の共振回路に電磁エネルギーが蓄えら
れ、センサコイルが送信を停止して受信状態になると共
振回路の電磁エネルギーが放出され、センサコイルはこ
のときの電磁波を受信して位置検出を行っている。この
ようにセンサコイル側では電磁波を送出し続けることは
できないし、また位置指示器側では電磁波を受信し続け
ることはできない。
に送受信を切替えるため、位置指示器がセンサコイル面
から離れた遠い位置にある場合には、受信時の電磁エネ
ルギーの不足のために微弱な信号しか得られない。ま
た、当然ながら、送受信状態を切替えるのでセンサコイ
ルが送信状態にあるときは位置検出ができない。
接周波数をもつ信号では、送信と受信を同時に行えない
ためである。仮に同時に実行すれば、送信信号を直接セ
ンサコイルが受信してしまい、位置指示器からの微弱な
検出信号を分離することはできなくなる。
て、それだけ検出速度が遅くなる。送信信号と受信信号
の周波数を変えることにより、同時送受信を行うデジタ
イザとして特開平第3−204717号及び米国特許第
5045645号に開示がある。
器が受信した電磁波を一旦整流して直流電源とし、指示
器内部に設けた送信信号とは異なる周波数の発振回路に
より異なる周波数をセンサ側に送り返している。この従
来技術による一例を図14に概略的に示す。
ための信号処理機構を示した概略構成図である。送信用
発振回路501により所定の送信用周波数を含む信号を
発生し、送信ドライバ502及び送信周波数通過フィル
タ503によりノイズのない送信信号を得る。センサコ
イル選択回路504は、センサコイル505を切換える
ための機構を含み送信信号を送るべきセンサコイル50
5を選択する。図14b)は、位置指示器500の概略
的な回路構成図である。コイル511とコンデンサ51
2からなる共振回路が、センサコイル505からの電磁
波と電磁相互作用を行い、送信信号と同じ周波数の共振
信号を発生する。発生した信号は整流平滑回路520に
より直流に変換され、後段の処理回路の電源として利用
される。発振回路530により、送信信号とは異なる周
波数の信号を発生する。この発振信号に、位置指示器に
おける各種の情報550(SWのオンオフ、筆圧等)を
付加する場合は、変調回路540で変調を与えられる。
最後に信号送信部560によりセンサコイル505に対
して応答する電磁波を発生する。信号送信部560は、
例えばコイルとコンデンサから構成されるが、このコン
デンサを容量の異なるものを複数設けてこれらを切換え
ることにより540の変調回路の変調手段とできる。
波とは異なる周波数となる。この応答電磁波とセンサコ
イル505との電磁結合により受信信号が生じる。これ
を受信周波数通過フィルタ506及び受信アンプ507
によりノイズ除去及びレベル調整を行い、検波回路50
9により目的の周波数を抽出する。受信信号と送信信号
が混在していても、周波数が異なるのでこれらの受信信
号処理回路により受信信号の周波数のみを取出すことが
可能である。
位置指示器が受信した電磁波を整流せずに、直接的に周
波数を変換して送り返している。
を提起するものであるが、実際には受信信号の検出の確
実性が十分とはいえず、さらに位置指示器における変換
効率や構成の複雑さに問題がある。
受方式のデジタイザにおいて、送信と受信とを同時に行
いかつ簡易であって、効率的に精度よく位置指示器情報
を得ることが可能な構成の装置及びその方法を提供する
ことである。さらに、本発明の目的は、位置指示器から
得るスイッチ情報の情報量を向上させる装置及び方法を
提供することである。
に、本発明によるデジタイザは以下の構成を具備し、ま
た、以下に示す方法を用いる。
を並設してなるセンサ部と、前記複数のセンサコイルか
ら適宜選択されたセンサコイルより第1の電磁波を送信
する送信手段と、前記第1の電磁波に応答して第2の電
磁波を発生する位置指示器と、前記センサ部にて受信さ
れた前記第2の電磁波を検出しかつ処理することにより
前記位置指示器からの情報を得る信号処理手段とを有す
るデジタイザにおいて、前記位置指示器が、前記第1の
電磁波と電磁相互作用を行い、前記第1の電磁波と同一
周波数の信号を生成する第1の共振回路と、前記生成さ
れた信号を整流及び平滑することにより、前記位置指示
器内の信号処理回路を駆動するための直流を生成する直
流電源生成回路と、前記生成された信号からその周波数
の整数分の1でありかつ互いに異なる周波数をもつ、高
周波分周信号と低周波分周信号とを生成する分周回路
と、前記高周波分周信号と前記低周波分周信号とを用い
て複数の周波数成分を含む周波数混成信号を生成する周
波数混成回路と、前記周波数混成信号により前記第2の
電磁波を発生するコイル又は第2の共振回路とを有し、
前記信号処理手段が、前記受信された第2の電磁波によ
る信号の周波数成分を検出する周波数検知手段を有する
ことを特徴とする。
を並設してなるセンサ部と、前記複数のセンサコイルか
ら適宜選択されたセンサコイルより第1の電磁波を送信
する送信手段と、前記第1の電磁波に応答して第2の電
磁波を発生する位置指示器と、前記センサ部にて受信さ
れた前記第2の電磁波を検出しかつ処理することにより
前記位置指示器からの情報を得る信号処理手段とを有す
るデジタイザにおいて、前記位置指示器が、前記第1の
電磁波と電磁相互作用を行い、前記第1の電磁波と同一
周波数の信号を生成する第1の共振回路と、前記生成さ
れた信号を整流及び平滑することにより、前記位置指示
器内の信号処理回路を駆動するための直流を生成する直
流電源生成回路と、前記生成された信号からその周波数
の整数分の1でありかつ互いに異なる周波数をもつ、1
つの高周波分周信号と少なくとも2つの低周波分周信号
とを生成する分周回路と、前記少なくとも2つの低周波
分周信号の中から1つの低周波分周信号を選択する選択
手段と、前記高周波分周信号と前記選択された低周波分
周信号とを用いて複数の周波数成分を含む周波数混成信
号を生成する周波数混成回路と、前記周波数混成信号に
より前記第2の電磁波を発生するコイル又は第2の共振
回路とを有し、前記信号処理手段が、前記受信された第
2の電磁波による信号の周波数成分を検出する周波数検
知手段を有することを特徴とする。
タイザにおいて、前記周波数混成信号から複数の位相の
異なる信号を生成する位相変調回路と、前記複数の位相
変調信号の中から1つの位相変調信号を選択する選択手
段とを有し、前記選択された位相変調信号により前記コ
イル又は第2の共振回路から前記第2の電磁波を発生す
ることを特徴とする。
デジタイザにおいて、前記周波数混成回路が乗算回路で
あることを特徴とする。 (5)上記(1)乃至(3)のいずれかのデジタイザに
おいて、前記周波数混成回路が振幅変調回路であること
を特徴とする。 (6)上記(1)乃至(3)のいずれかのデジタイザに
おいて、前記周波数混成回路が加算回路であることを特
徴とする。
を並設してなるセンサ部と、前記複数のセンサコイルか
ら適宜選択されたセンサコイルより第1の電磁波を送信
する送信手段と、前記第1の電磁波に応答して第2の電
磁波を発生する位置指示器と、前記センサ部にて受信さ
れた前記第2の電磁波を検出しかつ処理することにより
前記位置指示器からの情報を得る信号処理手段とを有す
るデジタイザにおいて、前記位置指示器が、前記第1の
電磁波と電磁相互作用を行い、前記第1の電磁波と同一
周波数の信号を生成する第1の共振回路と、前記生成さ
れた信号を整流及び平滑することにより、前記位置指示
器内の信号処理回路を駆動するための直流を生成する直
流電源生成回路と、前記生成された信号からその周波数
の整数分の1の周波数をもつ分周信号を生成する分周回
路と、前記分周信号から複数の位相の異なる信号を生成
する位相変調回路と、前記複数の位相変調信号の中から
1つの位相変調信号を選択するための選択手段と、前記
選択された位相変調信号により前記第2の電磁波を発生
するコイル又は第2の共振回路とを有し、前記信号処理
手段が、前記受信された第2の電磁波による信号の周波
数と位相とを検出する周波数検知及び位相検知手段を有
することを特徴とする。
デジタイザにおいて、前記周波数検知手段又は前記位相
検知手段が、前記受信された信号のフーリエ変換スペク
トルを得る手段を含むことを特徴とする。
数のセンサコイルを並設し、前記複数のセンサコイルか
ら適宜選択されたセンサコイルより第1の電磁波を送信
し、前記第1の電磁波に応答して第2の電磁波を位置指
示器から発生し、前記センサ部にて受信された前記第2
の電磁波を検出しかつ処理することにより前記位置指示
器からの情報を得る位置検出方法において、前記位置指
示器が、前記第1の電磁波と電磁相互作用を行い、前記
第1の電磁波と同一周波数の信号を生成し、前記生成さ
れた信号を整流及び平滑することにより、前記位置指示
器内の信号処理回路を駆動するための直流電源を生成
し、前記生成された信号からその周波数の整数分の1で
ありかつ互いに異なる周波数をもつ、高周波分周信号と
低周波分周信号とを生成し、前記高周波分周信号と前記
低周波分周信号とを用いて複数の周波数成分を含む周波
数混成信号を生成し、前記周波数混成信号により前記第
2の電磁波を発生し、前記センサ部にて受信された前記
第2の電磁波による信号の周波数成分を検出することを
特徴とする。
数のセンサコイルを並設し、前記複数のセンサコイルか
ら適宜選択されたセンサコイルより第1の電磁波を送信
し、前記第1の電磁波に応答して第2の電磁波を位置指
示器から発生し、前記センサ部にて受信された前記第2
の電磁波を検出しかつ処理することにより前記位置指示
器からの情報を得る位置検出方法において、前記位置指
示器が、前記第1の電磁波と電磁相互作用を行い、前記
第1の電磁波と同一周波数の信号を生成し、前記生成さ
れた信号を整流及び平滑することにより、前記位置指示
器内の信号処理回路を駆動するための直流を生成し、前
記生成された信号からその周波数の整数分の1の周波数
をもつ分周信号を生成し、前記分周信号から複数の位相
の異なる信号を生成し、前記複数の位相変調信号の中か
ら1つの位相変調信号を選択し、前記選択された位相変
調信号により前記第2の電磁波を発生し、前記センサ部
にて受信された前記第2の電磁波による信号の周波数と
位相とを検出することを特徴とする。
内部に周波数変換機構を設けることにより、センサコイ
ル側から送信された電磁波の周波数を位置指示器内で異
なる周波数に変換してセンサコイル側に送返すことを特
徴としている。従って、送信信号と受信信号の周波数が
全く異なるために、送信と受信を同時に継続的に行うこ
とができる。よって、連続的に位置指示器情報を得るこ
とが可能となる。
数の整数分の1の周波数を生成するので、容易にかつ安
定に異なる周波数が得られる。また複数の分周信号が混
成された受信信号の場合は、信号解析においてその周波
数成分をスペクトル・パターンとして得ることができ、
非常に判別性が向上する。
数の整数倍の周波数を直接生成しかつそのまま電磁波と
して送り返す逓倍回路を設けたので、構成が簡単とな
る。また、増幅機構とコイル抵抗分による損失相殺機構
を備えた回路とすることにより、十分な強度の信号を送
り返すことができる。
タイザの一実施例を示したものである。図1a)は、セ
ンサコイル側の送受信のための信号処理機構を示した概
略構成図である。基本周波数発生回路101により所定
の送信用周波数を含む信号を発生し、送信周波数通過フ
ィルタ102及び送信ドライバ103によりノイズのな
い送信信号を得る。センサコイル選択回路104は、セ
ンサコイル105を切換えるための機構を含み送信信号
を送るべきセンサコイル105を選択する。図1b)
は、位置指示器10の概略的な回路構成図である。コイ
ル11とコンデンサ12からなる共振回路が、センサコ
イル105からの電磁波と電磁相互作用を行い、送信信
号と同じ周波数の共振信号を発生する。発生した信号の
一部は整流平滑回路20により直流に変換され、後段の
処理回路の電源として利用される。本発明では、共振信
号の一部を取出して分周回路30により、送信信号の周
波数の整数分の1の周波数の信号を発生する。この分周
信号に、位置指示器における各種の情報50を付加する
場合は、変調回路40で変調を与えることにより各情報
に対して位相変調した信号又は異なる周波数が得られる
ようにする。各種情報としては、スイッチのオンオフ、
筆圧、傾き等がある。
105に対して応答する電磁波を発生する。位置指示器
からの応答電磁波は、送信電磁波とは異なる周波数とな
る。上記の応答電磁波とセンサコイル105との電磁結
合により受信信号が生じる。これを受信周波数通過フィ
ルタ106及び受信アンプ107によりノイズ除去及び
レベル調整を行い、検波回路109により目的の周波数
を抽出する。この検波のために、位置指示器における分
周回路30と同様の分周回路108により基本周波数を
分周した信号を生成し、検波信号として利用してもよ
い。受信信号と送信信号が混在していても、周波数が異
なるのでこれらの受信信号処理回路により送信信号の周
波数成分は除去されて受信信号の周波数のみを取出すこ
とが可能である。また、受信信号のレベルからは従来の
方法により座標位置が算出される。図1の実施例では、
位置指示器における周波数変換方法として発振回路によ
らず分周回路を利用しているため、回路構成が簡単であ
る。
分周回路を用いる別の実施例の原理を示す概略的な回路
構成図であり、特に、この実施例では、複数の周波数の
混合された信号を位置指示器から送り返すことを特徴と
する。コイル11とコンデンサ12からなる共振回路
が、センサコイル105からの電磁波と電磁相互作用を
行い、送信信号と同じ周波数の共振信号f0を発生す
る。発生した信号の一部は整流平滑回路20により直流
に変換され、後段の処理回路の電源として利用される。
本発明では、共振信号の一部を取出して分周回路部30
により、送信信号の周波数の整数分の1の周波数の信号
を複数発生する。この分周回路部30は、例えば分周信
号f1を発生する第1の分周回路31と分周信号f2を発
生する第2の分周回路32とから構成される。分周信号
f2は分周信号f1をさらに分周することにより生成でき
る。また別の例として、分周信号f1とf2の双方ともf
0を入力とする1つの分周回路素子(例えば、複数の分
周出力を備えたカウンタ)の出力として得ることもでき
る。
35で乗算することにより生成される信号は、第1の周
波数成分f1−f2と第2の周波数成分f1+f2を含む複
数周波数混合信号である。この複数周波数混合信号を信
号送信用コイル60に送り、センサコイルへの電磁波を
発生する。この電磁波には複数の周波数成分が含まれ
る。
を示した図である。送信信号の周波数はf0である。第
1の分周回路にはカウンタ301を用い、その1/4周
波数出力端子から分周信号f1を取出す。第2の分周回
路にはカウンタ302を用い、カウンタ301の出力f
1を入力とし、その4分の1又は8分の1の周波数を分
周信号f2として取出す。この第2の分周回路の出力の
選択スイッチ40は、f2の周波数を変えることにより
位置指示器の各種情報に対応付けるためのものである。
ここでは3つの選択スイッチ端子(0)、(1)、
(2)が設けられている。端子(0)は接地されてい
る。従って、それぞれ周波数0、f1/8、f1/4をf
2として選択することになる。エクスクルーシブOR回
路35は、周波数f1と周波数f2の信号を乗算するため
の回路である。この回路35の出力信号は、前述のよう
に第1の周波数成分f1−f2と第2の周波数成分f1+
f2を含む複数周波数混合信号である。以下に例とし
て、センサコイルからの送信信号周波数f0を1MH
z、1/4分周信号f1を250kHzとした場合の、
選択スイッチ40の各端子に対応するエクスクルーシブ
OR回路35の出力信号すなわち送信コイル60を介し
てセンサコイルへ送り返す電磁波の周波数成分を示す。
ただし、検出のための周波数帯域に含まれないスプリア
ス成分は除く。
いる。図4a)は周波数f2(f1の1/4又は1/8の
周波数)の波形を、図4b)は周波数f1の波形を、図
4c)は図4a)と図4b)の波形を乗算した波形であ
る。また、周波数f1の波形をcos(2πf1t)、周
波数f2の波形をcos(2πf2t)で表せば、これら
の乗算の結果は以下のように式で表される。
1/2{cos(2π(f1−f2))+cos(2π
(f1+f2))} 上式からも2つの周波数成分f1−f2とf1+f2が含ま
れることがわかる。ここでは、乗算による方法を例とし
て示したが、AM変調(トーンバーストを含む)や加算
等による方法でもよく、周波数混合が実現される方法で
あればいずれの方法でも利用できる。図3の回路におけ
る波形は、デジタル回路であるので矩形波となる。
たセンサコイルは、受信信号を信号処理回路へ送り、各
周波数成分及びそのレベルを解析する。図5は、受信信
号の周波数解析を説明するための図である。図5a)と
図5b)は、選択スイッチ端子(0)を選択した場合の
センサコイルへ返される信号波形とそのフーリエ変換に
よる周波数スペクトルを示している。f1である250
kHzのみが検出されている。図5c)は、選択スイッ
チ(1)を選択した場合のフーリエ変換スペクトルであ
る。図5d)は、選択スイッチ(2)を選択した場合の
フーリエ変換スペクトルである。実施例では、混成変調
信号を検知するために、選択スイッチ(1)及び選択ス
イッチ(2)のそれぞれのレベルの高い方のサイドバン
ド信号187.5kHz及び218.75kHzの成分
を取り出し、それぞれのレベルの大きさからも検知を行
っている。フーリエ変換スペクトルを得るための具体的
な方法としては、受信信号をデジタル化してデジタルフ
ーリエ変換するか、又は受信信号をアナログ検波する方
法等があり、これらは、本願人による特願平第3−14
7012号及び特願平第6−73944号にも開示され
ている。
に対してスペクトル・パターンが特徴的に異なるので、
このパターンからスイッチ情報を判別することができ
る。しかも、図1で示した実施例のように単一の周波数
のみをもつ信号を利用する場合よりも、さらに判別が容
易でありかつ確実な検出が可能となる。また、レベル情
報からは、従来の方法により座標位置が求められる。図
1及び図2の実施例では、分周回路に一般的なカウンタ
素子を用いることができるので簡単にかつ安価に周波数
の安定した分周信号を実現できる。
指示器の各種情報をセンサコイルへの応答電磁波に付与
するための別の手段を示したものである。図6では、第
1の共振回路にて送信信号と同じ周波数の共振信号f0
を発生し、発生した信号の一部は後段の処理回路の電源
として利用される。図6の実施例では、共振信号f0か
ら分周回路31により1つの分周信号f1得て、この分
周信号f1を遅延回路70へ入力することにより位相の
異なる出力信号を得るものである。遅延回路70におい
てはいくつかの異なる遅延時間を生成する手段とそれら
を選択する選択手段とを設け、各遅延時間を各スイッチ
情報に対応付けることにより出力信号にスイッチ情報を
付与することが可能となる。
た図である。図6の遅延回路70は、シフトレジスタ3
10とセレクタ320で実現される。シフトレジスタ3
10に分周信号f1を入力し、そのクロック信号として
f0を用いることにより、異なる位相をもつ信号ph1、
ph2、ph3及びph4が得られる。これらの信号は、
各スイッチ情報に対応付けられており、セレクタ320
によりいずれか1つが選択される。選択された信号ph
nが位置指示器の出力信号となる。図7の場合における
センサコイル側の検知では、受信信号の周波数f1の位
相情報を検知することによりスイッチ情報を得ることが
できる。
み合わせることによりさらに多くのスイッチ情報を付与
することを可能とするものである。図8の分周回路3
1、分周回路32及び乗算回路35の部分は、図2の周
波数混成方式と同じであり分周回路32における分周信
号選択手段により第1のスイッチ情報を付与することが
できる。図8ではさらに、乗算回路35の出力信号に対
して図6に示した遅延回路を適用し、遅延時間選択手段
により第2のスイッチ情報を付与することができる。
た図である。周波数混成部分は、2つの分周カウンタ3
01と302、選択スイッチ40、及び乗算器35によ
り実施され、選択スイッチ(セレクタでもよい)40に
より選択された第1のスイッチ情報を含む周波数混成信
号(f1−f2、f1+f2)が得られる。この周波数混成
信号をシフトレジスタ310に入力し、信号f0をクロ
ック信号とすることにより位相の異なるph1、ph2、
ph3及びph4の信号が得られる。これらの信号はセレ
クタ320により第2のスイッチ情報に基づいて選択さ
れる。
階の選択手段を含んでいるので、図2及び図6の方式よ
りもさらに複雑な2階層構成のスイッチ情報を付与する
ことが可能となる。すなわち、位置指示器からの情報量
を増大させる利点がある。図9の位置指示器からの応答
電磁波による受信信号の検知では、その周波数成分解析
から第1のスイッチ情報が得られ、またその位相解析か
ら第2のスイッチ情報が得られる。
に逓倍回路を用いた実施例を示す。図10a)は、セン
サコイル側の送受信のための信号処理機構を示した概略
構成図である。基本周波数発生回路201により所定の
周波数を含む信号を発生し、先ず分周回路208におい
て基本周波数信号を整数分の1の周波数に分周した後、
送信周波数通過フィルタ202及び送信ドライバ203
によりノイズのない送信信号を得る。センサコイル選択
回路204は、センサコイル205を切換えるための機
構を含み送信信号を送るべきセンサコイル205を選択
する。
な回路構成図である。コイル211とコンデンサ212
からなる共振回路が、センサコイル205からの電磁波
と電磁相互作用を行い、送信信号と同じ周波数の共振信
号を発生する。発生した信号はそのまま逓倍回路230
に送られ、送信信号の周波数の整数倍の周波数の逓倍信
号を発生する。この逓倍信号の周波数は、送信信号の分
周前の元の基本周波数に一致するものとする。位置指示
器における各種の情報250を付加する場合は、変調回
路240で変調を与えられる。最後に信号送信部260
によりセンサコイル205に対して応答する電磁波を発
生する。位置指示器からの応答電磁波の周波数は、送信
電磁波のそれとは異なるが、元々の基本周波数とは同一
である。
受信アンプ207によりノイズ除去及びレベル調整を行
い、検波回路209により目的の周波数を抽出する。こ
の検波のために、基本周波数発生回路201から検波回
路209に信号が送られる。この場合も受信信号と送信
信号とは周波数が異なるので、送受信双方の信号が混在
していてもこれらの受信信号処理回路により受信信号の
周波数のみを取出すことが可能である。
における周波数変換方法として入力信号を直接高周波数
信号へ変換する逓倍回路を利用しており、電源用の整流
平滑回路が不要である。よって、回路構成が非常に簡単
である。
による方法では、変換効率を上げるための配慮が必要で
ある。図11a)は、本発明による逓倍信号を送り返す
回路の原理図であり、図11b)は、その実際の回路を
示している。図11a)では、センサコイルから電磁波
が送られると、その送信信号の周波数f0で共振回路2
15が共振する。ダイオード216により、周波数f0
の共振信号を信号送信部の共振回路260へ伝える。こ
のダイオード216の非線形性により高調波成分が生成
される。よって、信号送信部の共振回路260には半波
整流された高調波電流が流れ、周波数f0の整数倍の周
波数f1で共振する。実施例では、ダイオード216と
してステップリカバリダイオードを用いる。
信部の共振回路260に自己バイアス回路218を設け
る。これは変換効率を改善するためである。ダイオード
216は、共振回路260のコイルの中間タップ262
に接続される。これにより、ダイオード216で伝えら
れる高調波電圧が増幅され、共振回路260で発生する
信号レベルが上がる。また、ダイオードのバイアス電流
が確保される。
間タップ262の効果的な取出し方法を示す。図12
a)に示すように、一般的なLC並列共振回路は、共振
時インピーダンスR0が∞ではなく、コイルLに含まれ
るインピーダンスRLを有する。従って、共振時のイン
ピーダンスR0=L/CRLとなる。図12b)は中間タ
ップを設けた共振回路を示しており、n1とn2は、それ
ぞれ中間タップから両末端までのコイル巻数である。こ
の中間タップから見たインピーダンスR0’は、 R0’={n1/(n1+n2)}2・R0 ={n1/(n1+n2)}2・(L/CRL) となる。このR0’が最大効率となる値となるようにn1
とn2の比率を調整する。これによりRLを挿入する必要
がなくなる。また、このときの信号増幅率は(n1+
n2)/n1となる。この信号増幅率はRLを小さくする
ほど大きくできるようになり、効率の向上が図られるこ
とになる。
器のスイッチ情報等を付与する場合は、信号送信部の共
振回路260に、複数の共振周波数を生成する手段とそ
れらを選択する手段を設ける。図13a)は、共振回路
260の容量成分Cを付加することにより共振周波数の
選択を行う実施例の1つである。スイッチS2、S3がい
ずれもオフのときは、逓倍周波数f1で共振する。スイ
ッチS2又はS3をオンにすると、f1よりも低いf2又は
f3の異なった逓倍周波数で共振する。図13b)は、
共振回路260の誘導成分Lを付加することにより共振
周波数の選択を行う実施例の1つである。スイッチS4
をオンとしたときは、オフ時の周波数f1よりも高いf4
の逓倍周波数で共振する。また、別の例として、Cの付
加とLの付加を組み合わせてもよい。
位置指示器内に設けられた分周又は逓倍による周波数変
換回路により送信信号と周波数の異なる受信信号を得
て、位置検出を行う電磁授受方式のデジタイザが開示さ
れた。上記のいずれの実施例においても、センサコイル
側の送受信形態は任意に選択可能である。例えば、X軸
方向のセンサコイルから送信しY軸方向のセンサコイル
にて受信する直交コイル式であっても、また、送信用コ
イルを位置検出面の周囲に配置して送信しX軸とY軸の
双方の軸方向のセンサコイルにて受信する外周コイル式
であっても、本発明により同時送受信が可能となる。
イザにおいて、送信信号と受信信号に異なる周波数を用
いる構成とし、さらに、受信信号に複数の周波数を混成
させる構成としたので、送信と受信を同時に同じセンサ
コイルについて実行することが可能となった。特に、複
数周波数の混成された受信信号の検出は周波数スペクト
ル・パターンにより行われるので、位置指示器のスイッ
チ情報を非常に明確に判別でき、また、位相変調方式を
組合わせることによりさらに多くの情報を識別すること
ができる。従って、高速で正確な位置検出が実現され
る。また、センサコイルの送受信切替え機構が不要とな
ることから、この機構に関係するセンサ部側のハード及
びソフトが簡素化される。
方式は、分周方式では、既存の安価な素子を用いて、発
信器による方法よりも簡易かつ安定に元の周波数と異な
る周波数を得ることができ、また複数の異なる周波数を
得る場合にも既存の素子により容易に実現することがで
きる。また、逓倍方式では、直流電源がなくとも十分な
強度の検出信号を得ることが可能な変換効率の高い逓倍
回路が実現されたので、回路構成がさらに簡単になる。
うデジタイザのセンサ部と位置指示器の各構成図であ
る。
いた同時送受信デジタイザの位置指示器の構成図であ
る。
ある。
た図である。
受信信号の周波数スペクトル等を示した図である。
た同時送受信デジタイザの位置指示器の構成図である。
ある。
相変調回路を用いた同時送受信デジタイザの位置指示器
の構成図である。
ある。
受信を行うデジタイザのセンサ部と位置指示器の各構成
図である。
を備えた構成の図である。
の調整方法を示した図である。
段を示した図である。
部及び位置指示器の各構成図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 位置検出面上に複数のセンサコイルを並
設してなるセンサ部と、前記複数のセンサコイルから適
宜選択されたセンサコイルより第1の電磁波を送信する
送信手段と、前記第1の電磁波に応答して第2の電磁波
を発生する位置指示器と、前記センサ部にて受信された
前記第2の電磁波を検出しかつ処理することにより前記
位置指示器からの情報を得る信号処理手段とを有するデ
ジタイザにおいて、 前記位置指示器が、 前記第1の電磁波と電磁相互作用を行い、前記第1の電
磁波と同一周波数の信号を生成する第1の共振回路と、 前記生成された信号を整流及び平滑することにより、前
記位置指示器内の信号処理回路を駆動するための直流を
生成する直流電源生成回路と、 前記生成された信号からその周波数の整数分の1であり
かつ互いに異なる周波数をもつ、高周波分周信号と低周
波分周信号とを生成する分周回路と、 前記高周波分周信号と前記低周波分周信号とを用いて複
数の周波数成分を含む周波数混成信号を生成する周波数
混成回路と、 前記周波数混成信号により前記第2の電磁波を発生する
コイル又は第2の共振回路とを有し、 前記信号処理手段が、前記受信された第2の電磁波によ
る信号の周波数成分を検出する周波数検知手段を有する
ことを特徴とするデジタイザ。 - 【請求項2】 位置検出面上に複数のセンサコイルを並
設してなるセンサ部と、前記複数のセンサコイルから適
宜選択されたセンサコイルより第1の電磁波を送信する
送信手段と、前記第1の電磁波に応答して第2の電磁波
を発生する位置指示器と、前記センサ部にて受信された
前記第2の電磁波を検出しかつ処理することにより前記
位置指示器からの情報を得る信号処理手段とを有するデ
ジタイザにおいて、 前記位置指示器が、 前記第1の電磁波と電磁相互作用を行い、前記第1の電
磁波と同一周波数の信号を生成する第1の共振回路と、 前記生成された信号を整流及び平滑することにより、前
記位置指示器内の信号処理回路を駆動するための直流を
生成する直流電源生成回路と、 前記生成された信号からその周波数の整数分の1であり
かつ互いに異なる周波数をもつ、1つの高周波分周信号
と少なくとも2つの低周波分周信号とを生成する分周回
路と、 前記少なくとも2つの低周波分周信号の中から1つの低
周波分周信号を選択する選択手段と、 前記高周波分周信号と前記選択された低周波分周信号と
を用いて複数の周波数成分を含む周波数混成信号を生成
する周波数混成回路と、 前記周波数混成信号により前記第2の電磁波を発生する
コイル又は第2の共振回路とを有し、 前記信号処理手段が、前記受信された第2の電磁波によ
る信号の周波数成分を検出する周波数検知手段を有する
ことを特徴とするデジタイザ。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載のデジタイザにお
いて、 前記周波数混成信号から複数の位相の異なる信号を生成
する位相変調回路と、 前記複数の位相変調信号の中から1つの位相変調信号を
選択する選択手段とを有し、 前記選択された位相変調信号により前記コイル又は第2
の共振回路から前記第2の電磁波を発生することを特徴
とするデジタイザ。 - 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかにおいて、前
記周波数混成回路が乗算回路であることを特徴とするデ
ジタイザ。 - 【請求項5】 請求項1乃至3のいずれかにおいて、前
記周波数混成回路が振幅変調回路であることを特徴とす
るデジタイザ。 - 【請求項6】 請求項1乃至3のいずれかにおいて、前
記周波数混成回路が加算回路であることを特徴とするデ
ジタイザ。 - 【請求項7】 位置検出面上に複数のセンサコイルを並
設してなるセンサ部と、前記複数のセンサコイルから適
宜選択されたセンサコイルより第1の電磁波を送信する
送信手段と、前記第1の電磁波に応答して第2の電磁波
を発生する位置指示器と、前記センサ部にて受信された
前記第2の電磁波を検出しかつ処理することにより前記
位置指示器からの情報を得る信号処理手段とを有するデ
ジタイザにおいて、 前記位置指示器が、 前記第1の電磁波と電磁相互作用を行い、前記第1の電
磁波と同一周波数の信号を生成する第1の共振回路と、 前記生成された信号を整流及び平滑することにより、前
記位置指示器内の信号処理回路を駆動するための直流を
生成する直流電源生成回路と、 前記生成された信号からその周波数の整数分の1の周波
数をもつ分周信号を生成する分周回路と、 前記分周信号から複数の位相の異なる信号を生成する位
相変調回路と、 前記複数の位相変調信号の中から1つの位相変調信号を
選択するための選択手段と、 前記選択された位相変調信号により前記第2の電磁波を
発生するコイル又は第2の共振回路とを有し、 前記信号処理手段が、前記受信された第2の電磁波によ
る信号の周波数と位相とを検出する周波数検知及び位相
検知手段を有することを特徴とするデジタイザ。 - 【請求項8】 請求項1乃至7のいずれかにおいて、前
記周波数検知手段又は前記位相検知手段が、前記受信さ
れた信号のフーリエ変換スペクトルを得る手段を含むこ
とを特徴とするデジタイザ。 - 【請求項9】 位置検出面上にセンサ部として複数のセ
ンサコイルを並設し、前記複数のセンサコイルから適宜
選択されたセンサコイルより第1の電磁波を送信し、前
記第1の電磁波に応答して第2の電磁波を位置指示器か
ら発生し、前記センサ部にて受信された前記第2の電磁
波を検出しかつ処理することにより前記位置指示器から
の情報を得る位置検出方法において、 前記位置指示器が、 前記第1の電磁波と電磁相互作用を行い、前記第1の電
磁波と同一周波数の信号を生成し、 前記生成された信号を整流及び平滑することにより、前
記位置指示器内の信号処理回路を駆動するための直流電
源を生成し、 前記生成された信号からその周波数の整数分の1であり
かつ互いに異なる周波数をもつ、高周波分周信号と低周
波分周信号とを生成し、 前記高周波分周信号と前記低周波分周信号とを用いて複
数の周波数成分を含む周波数混成信号を生成し、 前記周波数混成信号により前記第2の電磁波を発生し、 前記センサ部にて受信された前記第2の電磁波による信
号の周波数成分を検出することを特徴とする位置検出方
法。 - 【請求項10】 位置検出面上にセンサ部として複数の
センサコイルを並設し、前記複数のセンサコイルから適
宜選択されたセンサコイルより第1の電磁波を送信し、
前記第1の電磁波に応答して第2の電磁波を位置指示器
から発生し、前記センサ部にて受信された前記第2の電
磁波を検出しかつ処理することにより前記位置指示器か
らの情報を得る位置検出方法において、 前記位置指示器が、 前記第1の電磁波と電磁相互作用を行い、前記第1の電
磁波と同一周波数の信号を生成し、 前記生成された信号を整流及び平滑することにより、前
記位置指示器内の信号処理回路を駆動するための直流を
生成し、 前記生成された信号からその周波数の整数分の1の周波
数をもつ分周信号を生成し、 前記分周信号から複数の位相の異なる信号を生成し、 前記複数の位相変調信号の中から1つの位相変調信号を
選択し、 前記選択された位相変調信号により前記第2の電磁波を
発生し、 前記センサ部にて受信された前記第2の電磁波による信
号の周波数と位相とを検出することを特徴とする位置検
出方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25927694A JP3273585B2 (ja) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | デジタイザ及び位置検出方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP25927694A JP3273585B2 (ja) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | デジタイザ及び位置検出方法 |
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JPH0895700A JPH0895700A (ja) | 1996-04-12 |
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