JP3502664B2

JP3502664B2 - 位置検出装置

Info

Publication number: JP3502664B2
Application number: JP16056794A
Authority: JP
Inventors: 勇次桂平; 保二小川
Original assignee: Wacom Co Ltd
Current assignee: Wacom Co Ltd
Priority date: 1994-06-20
Filing date: 1994-06-20
Publication date: 2004-03-02
Anticipated expiration: 2019-03-02
Also published as: EP0689156A1; US5682019A; JPH086700A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電磁結合を利用した位
置検出装置及びその位置指示器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この出願に先立ち、出願人は特願昭６１
−２１３９７０号において、タブレットのセンス部と位
置指示器との間で電波をやりとりすることにより、その
位置指示器によるタブレット上の指示位置の座標値を求
める位置検出装置を提案している。これによれば、タブ
レット内に位置検出方向に並設された複数のループコイ
ルを順次選択して電波を放射すると共に、位置指示器に
設けられた共振回路から再放射される電波を受信し、そ
の受信信号の最も強いループコイルを探すことにより位
置指示器の座標位置を検出している。このような位置検
出装置においては、受信信号の最も強いループコイルと
隣合うループコイルからの信号強度を検出してループコ
イル間の位置の補間を行い位置検出精度を向上させるの
が通常である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の方法では受信される電波が微弱であり、それ
によって例えば、ペンコンピュータのようにフラット型
の表示装置を設置する場合に表示装置のノイズに対する
制約が非常に大きいという問題や、受信信号からノイズ
を除去するために構成が複雑になる等の問題があった。
これは、ループコイル間の補間を行う際、検出信号の強
度の誤差が直接に位置検出の誤差となって現れるからで
ある。

【０００４】本発明は、このような問題点を解決するも
のであり、外来ノイズに対して強い位置検出方法により
簡単な構成で精度の良い位置検出装置及び位置指示器を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明にかかる位置検出装置は、位置検出方向に複
数のループコイルを並設してなるセンス部と、前記複数
のループコイルのうち１本を順次選択して電波を送信す
る電波送信手段と、少なくともコイルとコンデンサから
なる共振回路を有する位置指示部と、選択された前記１
本のループコイルに対して前記電波送信手段による電波
の送信を開始してから該電波の送信により前記共振回路
に発生する信号が所定のレベルに達するまでの時間を検
出する時間測定手段と、少なくとも３本のループコイル
について前記時間測定手段によりそれぞれ検出された前
記時間に基づいて前記位置指示部の座標値を計算する手
段とを有することを特徴とする。

【０００６】また、本発明にかかる位置検出装置は、位
置検出方向に複数のループコイルを並設してなるセンス
部並びに前記複数のループコイルのうち１本を順次選択
して電波を送信する電波送信手段を具備するタブレット
と、少なくともコイルとコンデンサからなる共振回路を
具備する位置指示器とを有し、前記タブレットと前記位
置指示器との電磁誘導を利用して該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、前記共振回路に発生する信号が所定のレベルに達す
る時刻を検出すると共にその時刻を前記タブレット側に
知らせるためのタイミング情報送信手段を設け、前記タ
ブレットに、前記タイミング情報送信手段から送られる
タイミング情報を受信するタイミング情報受信手段と、
選択された前記１本のループコイルに対して前記電波送
信手段による電波の送信を開始してから前記タイミング
情報受信手段により検出される時刻までの時間を測定す
る時間測定手段と、少なくとも３本のループコイルにつ
いて前記時間測定手段によりそれぞれ検出された前記時
間に基づいて前記位置指示部の座標値を計算する手段と
を有することを特徴とする位置検出装置。

【０００７】一例として、前記タイミング情報送信手段
は、前記位置指示器内の共振回路に発生する信号が一定
レベルに達した時刻またはその時刻から一定時間だけ経
過した時刻に該共振回路の共振特性を変化させるもので
あり、前記タブレット側では、前記位置指示器から放射
される電波を受信して受信信号の変化する時刻を検出す
るようにする。

【０００８】また好適には、位置検出装置は、電波を送
信するループコイルと電波を受信するループコイルとを
直交させた構成や、電波を送信する複数のループコイル
の全体を囲んで巻いたループコイルにより電波を受信す
るようにした構成とする。

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【作用】ループコイルから電波を放射すると、位置指示
器の共振回路には徐々に大きくなる信号が発生するが、
この立ち上がり時間はループコイルとの距離に依存す
る。従って、電波の放射を開始してから共振回路に発生
する信号が所定のレベルに達するまでの時間を測定する
ことで、予め知られた関係から位置指示器とループコイ
ルとの距離が求められる。

【００１２】共振回路はそれ自体狭帯域のフィルターで
ありノイズの影響を非常に受けにくく、また比較的強い
信号が発生するのでこの信号を直接測定することでノイ
ズに対して極めて強い信号検出を可能とする。

【００１３】また、位置指示器内の共振回路に発生する
信号が一定レベルに達する時刻をタブレット側に送信す
るようにすることは、位置指示器とタブレット間をコー
ドレスとすることを可能する。

【００１４】送信用ループコイルと受信用ループコイル
とを直交させて配置することで両者の干渉が防止され、
また、送信用ループコイルの全体を受信用ループコイル
で囲む様に配置することで、受信するループコイルを切
り替えることが不要となる。

【００１５】

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面によって詳細に
説明する。図１は本発明の第一の実施例にかかる位置検
出装置の構成図である。図１に示すように、本実施例の
位置検出面には、Ｘ軸方向に並設されたループコイル群
１１と、Ｙ軸方向に並設されたループコイル群１２とを
備えている。尚、図１では各４本のループコイルを示し
ているが、これは全体の内の一部のみを示すものであ
る。各ループコイル群１１及び１２は選択回路１３、発
振器１４からなる電波送信手段に接続されていて、選択
回路１３によって順次選択される１本のループコイルは
発振器１４からの交流信号が供給されて電波を放射す
る。

【００１７】位置指示部１５は電磁誘導コイル１６と共
振コンデンサ１７からなる共振回路１８を有し、位置指
示部１５が選択されているループコイルに近接したとき
にこの共振回路１８は選択されているループコイルから
放射される電波の周波数に共振するようになっている。
共振回路１８には検波器１９が接続され、この出力がコ
ンパレータ２０に入力される。コンパレータ２０は検波
器１９からの入力が所定のスレッショルドレベル以上に
なったときに信号を送出する。

【００１８】選択回路１３と発振器１４の間にはスイッ
チ２１が介在し、このスイッチ２１は送信制御信号ｓｔ
が送出されたときにオンとなって、発振器１４からの交
流信号を選択回路１３を介してループコイルに供給する
ようになっている。

【００１９】２２は時間測定器であり、ここには送信制
御信号ｓｔと前記コンパレータ２０の出力とが入力さ
れ、この送信制御信号ｓｔが立ち上がってからコンパレ
ータ２０の出力が立ち上がるまでの間の時間を検出し、
その時間を２進コードに変換して出力する。

【００２０】また、コンパレータ２０の出力は送信停止
信号ｓｐとして利用され、この信号により送信制御信号
ｓｔを停止させて前記スイッチ２１をオフさせ、電波の
放射を停止する。

【００２１】図２は図１の各部の波形図を表している。
図２において、Ｔは選択されているループコイルを流れ
る電流、ａは位置指示部１５の共振回路１８に発生する
信号、ｂはその検波後の信号、ｃはコンパレータ２０の
出力信号、Ｓは時間測定器２２によって測定される期間
を、それぞれ示している。

【００２２】送信制御信号ｓｔが送出されると、選択回
路１３によって選択されている一つのループコイルには
発振器１４からの信号がスイッチ２１を介して接続さ
れ、信号Ｔの電流が流れる。ここで、位置指示部１５が
選択されているループコイルに対して近接状態にあると
その中の共振回路１８には信号ａが生じ、その信号は検
波されて信号ｂとなってコンパレータ２０に入る。コン
パレータ２０は前述のように、信号ｂが所定のスレッシ
ュルドレベルΘを越えた時に信号ｃを出力する。この信
号ｃは時間測定器２２に入力されると共に、送信停止信
号ｓｐとして用いられてループコイルからの電波の放射
を停止させる。

【００２３】いま、図２の（Ｉ）は選択されたループコ
イルと位置指示部１５とが比較的離れている場合の波
形、（ＩＩ）はそれらが比較的近い場合の波形を示して
いる。図２に示すように、信号ａは、選択されたループ
コイルが位置指示部１５に遠い場合はゆっくり立ち上が
り、近い程急峻な立ち上がりを示す。従って、電波の放
射を開始してから共振回路に発生する信号ａが所定の一
定レベルに達するまでの時間は、選択されたループコイ
ルが位置指示部１５に近い程短くなる。（Ｉ）の場合は
ｔ0 からｔ1 までの時間、（ＩＩ）の場合はｔ0 からｔ
2 までの時間がそれであり、その期間Ｓに亘って時間測
定器２２から２進コードが出力される。

【００２４】ここで、選択されたループコイルと位置指
示部１５との距離と、信号ａが所定のレベルに達するま
での時間とは、再現性のある一定の比例関係にある。従
って、予め求められた両者の定量的な比例関係を用い
て、信号ａが一定のレベルに達するまでの時間からルー
プコイル１２と位置指示部１５との距離を求めることが
可能である。

【００２５】ここで、本実施例によって位置検出ができ
ることを以下に説明する。図９は、図１の構成において
図示しない処理回路に記憶されたプログラムのフローチ
ャートである。

【００２６】図９に示すように、まず最初にＸ軸全面ス
キャンを行い（ステップ２０１）、位置指示部１５がＸ
軸ループコイル群１１のうちどの番号のループコイルに
最も近いかを求める。（ステップ２０３）選択回路１３
はＸ軸ループコイル群１１の各ループコイルを順次選択
して上述したように電波を放射する。このとき、位置指
示部１５が選択されたループコイルから比較的離れてい
るときは一定時間以上電波を放射しても共振回路１８に
はほとんど信号が発生せずコンパレータ２０の出力信号
も発生しない。

【００２７】したがって、送信制御信号ｓｔを送出して
後一定時間が経過してもコンパレータ２０の出力が発生
しないときは、図示しない処理回路にて送信制御信号ｓ
ｔの送出を停止して電波の放射を停止する。その後、共
振回路１８の信号が減衰する程度の時間をおいて選択回
路１３により次のループコイルを選択して同じ動作を繰
り返す。

【００２８】位置指示部１５が選択されたループコイル
に比較的近いときは前記一定時間以内に検波器１９の出
力信号ｂは所定のスレッショルドレベルに達しコンパレ
ータ２０の出力信号が発生する。この一定時間以内にコ
ンパレータ２０の出力信号が発生したときには、前述し
たように直ちに電波の放射を停止する。その後、共振回
路１８の信号が減衰する程度の時間をおいて選択回路１
３により次のループコイルを選択して電波の放射を行
う。

【００２９】位置指示部１５が位置検出面に接近してい
るときは、隣合う少なくとも３本のループコイルにおい
て前記一定時間以内に検波器１９の出力信号ｂが所定の
スレッショルドレベルに達しコンパレータ２０の出力信
号が発生する。これらのループコイルのうち中心に位置
するループコイルの番号をｎx として記憶する。（ステ
ップ２０３）また、Ｘ軸ループコイル群１１のすべての
ループコイルについて前記一定時間以内にコンパレータ
２０の出力信号が発生しなかったときには位置指示部１
５はタブレット（位置検出面）上に無いものと判断し
て、ステップ２０１の処理を繰り返す。

【００３０】Ｘ軸全面スキャンで、少なくとも３本のル
ープコイルにおいて前記一定時間以内にコンパレータ２
０の出力信号が発生したときは、Ｙ軸全面スキャンを行
う。（ステップ２０４）すなわち、Ｙ軸ループコイル群
１２を選択して上述したような処理を行いＹ軸ループコ
イル群１２のうち位置指示部１５に最も近いループコイ
ルの番号をｎy として記憶する。（ステップ２０５）

【００３１】次に、部分スキャンにより正確な座標値を
高速に求める。（ステップ２０６〜２１０）

【００３２】まず、Ｘ軸部分スキャンを行う。（ステッ
プ２０６）これはステップ２０３で記憶したコイル番号
ｎx を中心に一部分のループコイル（たとえば５本）を
順次選択してＸ軸全面スキャン（ステップ２０１）での
処理と同じ処理を行う。ここで、ステップ２０１〜２０
３において位置指示部１５は番号ｎx のループコイルの
近くにあることが分かっているため、コイル番号ｎx を
中心に部分スキャンを行うと少なくとも３本のループコ
イルにおいて前記一定時間以内にコンパレータ２０の出
力信号が発生する。

【００３３】次に、Ｙ軸部分スキャンを行う。（ステッ
プ２０７）これはステップ２０５で記憶したコイル番号
ｎy を中心に一部分のループコイル（たとえば５本）を
順次選択してＹ軸全面スキャン（ステップ２０４）での
処理と同じ処理を行う。ここで、ステップ２０４〜２０
５において位置指示部１５は番号ｎy のループコイルの
近くにあることが分かっているため、コイル番号ｎy を
中心に部分スキャンを行うと少なくとも３本のループコ
イルにおいて前記一定時間以内にコンパレータ２０の出
力信号が発生する。

【００３４】ステップ２０６または２０７において、前
記一定時間以内にコンパレータ２０の出力信号が発生す
るループコイルの数が３本未満であった場合には位置指
示部１５はタブレット上から離れたものと判断してステ
ップ２０１へ戻る。（ステップ２０８）

【００３５】ステップ２０６または２０７において、前
記一定時間以内にコンパレータ２０の出力信号が発生す
るループコイルの数が３本以上であった場合には、時間
測定器２２によって測定された時間が最も短いコイル番
号をそれぞれｎx 、ｎy として記憶しなおす。（ステッ
プ２０９）

【００３６】次に、コイル番号ｎx 及びｎy とそれに隣
接するループコイルを選択した際に時間測定器２２によ
って測定された時間をもとに位置指示部１５の指示して
いる座標値を求める処理を以下に示す手順により行う。
（ステップ２１０）

【００３７】まず、コイル番号ｎx を選択した際に時間
測定器２２によって測定された時間をＳpxとし、コイル
番号ｎx-1 を選択した際に時間測定器２２によって測定
された時間をＳaxとし、コイル番号ｎx+1 を選択した際
に時間測定器２２によって測定された時間をＳbxとし、
Ｘ軸ループコイル間の距離をＤx として、次式に示す値
を計算する。（Ｄx／２）・{（Ｓax−Ｓbx）／（Ｓax＋Ｓbx−２・Ｓpx）} ………（１）

【００３８】この値は位置指示部１５の位置によって
−Ｄ／２〜Ｄ／２の範囲の値をとる。この値が０
となるときはＳaxとＳbxとが等しくなるとき、すなわち
位置指示部１５が番号ｎx のループコイルのちょうど真
上にあるときである。また、この値が−Ｄ／２となると
きはＳaxとＳpxとが等しくなるとき、すなわち位置指示
部１５が番号ｎx のループコイルと番号ｎx-1 のループ
コイルとの中間にあるときである。また、この値がＤ／
２となるときはＳbxとＳpxとが等しくなるとき、すなわ
ち位置指示部１５が番号ｎx のループコイルと番号ｎx+
1 のループコイルとの中間にあるときである。したがっ
て、この式で計算される値は、位置指示部１５が番号ｎ
x のループコイルの中心位置からどれだけ離れているか
を表す補正値として使用することができる。各番号のル
ープコイルの中心位置及びループコイル間の距離Ｄx は
あらかじめわかっているので、前述した関係より位置指
示部１５の正確なＸ座標値を求めることができる。ま
た、Ｙ座標値についても同様である。（ステップ２１
０）

【００３９】コイル番号ｎy を選択した際に時間測定器
２２によって測定された時間をＳpyとし、コイル番号ｎ
y-1 を選択した際に時間測定器２２によって測定された
時間をＳayとし、コイル番号ｎy+1 を選択した際に時間
測定器２２によって測定された時間をＳbyとし、Ｙ軸ル
ープコイル間の距離をＤy として、次式に示す値を計算
する。（Ｄy／２）・{（Ｓay−Ｓby）／（Ｓay＋Ｓby−２・Ｓpy）} ………（２）

【００４０】各番号のループコイルの中心位置及びルー
プコイル間の距離Ｄy と上式の値より位置指示部１５の
正確なＹ座標を求めることができる。

【００４１】このように座標値が求められたら、位置指
示部１５の移動を追跡するためにステップ２０６へ戻り
ステップ２０６〜２１０の処理を繰り返す。この際、位
置指示部１５の移動を追跡するために、ステップ２０６
及びステップ２０７での部分スキャンは前回行われたス
テップ２０９での処理によって求められたコイル番号ｎ
x 、ｎy を中心に使う。

【００４２】このように本実施例では、電波の送信を開
始してから共振回路１８に発生する信号が所定のレベル
に達するまでの時間を検出し、その時間から選択された
ループコイルと位置指示部１５との距離を求めて、それ
により座標位置を検出するようにしたので、外来ノイズ
の影響を受けにくく、正確な位置検出が可能となる。つ
まり、位置指示部１５の共振回路１８はそれ自体狭帯域
のフィルターであるのでノイズの影響を非常に受けにく
く、また比較的強い信号が発生するのでこの信号を直接
測定することによりノイズに対して極めて強い信号検出
が可能となる。

【００４３】図３は本発明の第二の実施例にかかるタブ
レット側の構成図、図４はそれと共に用いる位置指示器
の構成図である。

【００４４】図３に示すように、タブレット側の位置検
出面３１には第一の位置検出方向（Ｘ軸方向）に並設さ
れた互いに平行な多数のループコイル群３２Ａと、それ
と直交する第二の位置検出方向（Ｙ軸方向）に並設され
た互いに平行な多数のループコイル群３２Ｂとからなっ
ている。尚、図３では各方向１本のループコイルだけを
示している。

【００４５】コイル切換器３３はＸ軸ループコイル群３
２Ａ及びＹ軸ループコイル群３２Ｂに接続され、Ｘ軸ル
ープコイル群３２Ａの中から１本のコイルを、Ｙ軸ルー
プコイル群３２Ｂの中から１本のコイルをそれぞれ選択
し、そのうち一方は送信アンプ３５に接続され他方は受
信アンプ３６に接続するような構成となっている。この
際、Ｘ軸ループコイルを送信アンプ３５に接続したとき
にはＹ軸ループコイルが受信アンプ３６に接続され、Ｙ
軸ループコイルを送信アンプ３５に接続したときにはＸ
軸ループコイルが受信アンプ３６に接続されるようにな
っている。

【００４６】発振器３０からは所定の周波数の交流信号
を発生し、スイッチ３４を介して送信アンプ３５に接続
されており、送信制御信号ｓｔのタイミングに応じて送
信アンプ３５に接続されているループコイル（送信コイ
ル）から前記所定の周波数の電波が放射されるようにな
っている。また、受信アンプ３６に接続されているルー
プコイル（受信コイル）からは位置指示器４０より返っ
てくる電波が受信され受信アンプ３６により増幅され
る。

【００４７】受信アンプ３６の出力は検波器３７に入力
され、検波器３７の出力は立ち下がりエッジ検出器３８
に入力される。また、立ち下がりエッジ検出器３８の出
力は時間測定器３９に入力されている。この立ち下がり
エッジ検出器３８は検波器３７の出力信号のレベルが急
に立ち下がった時にパルス信号を出力するものである。

【００４８】時間測定器３９にはさらに、電波送信のタ
イミングを制御している送信制御信号ｓｔが入力される
ようになっていて、この送信制御信号ｓｔが立ち上がっ
てから立ち下がりエッジ検出器３８の出力が立ち上がる
までの間の時間を検出し、その期間を２進コードに変換
して出力する。

【００４９】一方、位置指示器４０は、図４に示すよう
に、電磁誘導コイル４１と共振コンデンサ４２からなる
共振回路４３を有し、この共振回路４３はタブレット側
より放射される電波の周波数に一致するようにしてい
る。共振回路４３には検波器４４が接続され、この出力
がコンパレータ４５に入力される。コンパレータ４５は
検波器４４からの入力が所定のスレッショルドレベル以
上になったときに信号を送出する。

【００５０】さらに、共振回路４３のコンデンサ４２に
並列にスイッチ素子４６が設けられ、コンパレータ４５
の出力がこれに接続されている。共振回路４３に発生す
る信号が所定の一定レベルに達してコンパレータ４５に
出力があったときにスイッチ素子４６が閉じて、共振回
路４３の共振特性を変化させるようになっている。これ
らのコンパレータ４５、スイッチ素子４６はタイミング
情報送信手段を構成し、後述するように共振回路４３に
発生する信号が所定のレベルに達する時刻をタブレット
側に知らせることとなる。

【００５１】図５は図３、図４の各部の波形図を表して
いる。図５において、Ｔはタブレット側の送信コイルに
流れる電流、ａは共振回路４３に発生する信号、ｂはそ
の検波後の信号、ｃはコンパレータ４５の出力信号、Ｒ
はタブレット側の受信アンプ３６の出力信号、Ａはその
検波後の信号、Ｂは立ち下がりエッジ検出器３８の出力
信号、ｓｔは送信制御信号、Ｓは時間測定器３９により
測定される時間を、それぞれ示している。また、図２と
同様に、図５中、（Ｉ）は送信コイルと位置指示器４０
とが比較的離れている場合の波形、（ＩＩ）はそれらが
比較的近い場合の波形を示している。

【００５２】図５に示すように、前述の実施例の場合と
同様に、コンパレータ４５は信号ｂが所定のスレッショ
ルドレベルΘを越えると信号を発し、それによってスイ
ッチ素子４６を作動させて共振回路４３の両端を短絡さ
せる。これにより、共振回路４３の両端に発生している
信号ａは無くなる。

【００５３】一方、受信コイルは位置指示器４０の共振
回路４３から放射される電波を受信し、その信号は増幅
されて信号Ｒの様になる。すなわち、位置指示器４０の
共振回路４３に発生する信号ａはそのレベルに応じた電
波を放射するので、タブレット側の受信コイルでは信号
ａと同型の波形が検出され、この信号を受信アンプ３６
で増幅した際に一定レベルで飽和してＲのような信号と
なる。

【００５４】位置指示器内でコンパレータ４５の出力信
号ｃの立ち上がり時にスイッチ素子４６により共振回路
４３の両端が短絡されると、それと同時にタブレット側
では信号Ｒが消滅し、検波器３７の出力信号Ａが立ち下
がる。その検波後の信号Ａの立ち下がりのタイミング
が、立ち下がりエッジ検出器３８により検出され、その
信号Ｂが時間測定器３９に入力される。また、信号Ｂの
立ち上がりを検出して送信制御信号ｓｔは停止される。

【００５５】従って前述の実施例と同様に、時間測定器
３９により測定される時間Ｓは、電波の送信を開始して
から位置指示器４０の共振回路４３に発生する信号が所
定のレベルに達するまでの時間に対応し、これは送信コ
イルと位置指示器４０との距離に依存することとなる。
而して、時間測定器３９からの２進コード出力を図示し
ない処理回路に送り、そこで時間Ｓの長短に応じて送信
コイルと位置指示器４０との距離が求められる。

【００５６】それでは本実施例によって位置検出ができ
ることを以下に説明する。本実施例でも座標検出のため
の処理は図９と同じである。図３の構成において図示し
ない処理回路には図９のような流れのプログラムが記憶
されている。

【００５７】まず最初にＸ軸全面スキャンを行い（ステ
ップ２０１）、位置指示部がＸ軸ループコイル群３２Ａ
のうちどの番号のループコイルに最も近いかを求める。
本実施例ではこのＸ軸全面スキャンの方法が第一実施例
と比べて少し異なっている。コイル切換器３３はまずＹ
軸ループコイル群３２Ｂの中から１本を順次選択して受
信アンプ３６に接続する。この１本の受信コイルが選択
されている期間にコイル切換器３３はＸ軸ループコイル
群３２Ａの中から１本を順次選択して送信アンプ３５に
接続し、Ｘ軸ループコイルからは順番に電波が放射され
る。このとき送信アンプ３５に接続されるＸ軸ループコ
イル（送信コイル）と受信アンプ３６に接続されるＹ軸
ループコイル（受信コイル）のうちどちらかが位置指示
器４０から比較的離れている時は、一定時間以上電波を
放射しても共振回路４３にはほとんど信号が発生せずタ
ブレット側での受信信号Ｒも発生せず信号Ａ及びＢも発
生しない。したがって、送信制御信号ｓｔを送出して後
一定時間が経過してもタブレット側での信号Ｂが検出さ
れないときは、図示しない処理回路にて送信制御信号ｓ
ｔの送出を停止して電波の放射を停止する。その後、共
振回路４３の信号が減衰する程度の時間をおいて選択回
路３３により送信コイルとして次のループコイルを選択
して同じ動作を繰り返す。

【００５８】送信アンプ３５に接続されるＸ軸ループコ
イル（送信コイル）と受信アンプ３６に接続されるＹ軸
ループコイル（受信コイル）の両方が位置指示器４０に
比較的近い場合は、第一実施例の時と同様に送信コイル
として隣合う少なくとも３本のループコイルにおいて前
記一定時間以内に位置指示器４０の検波器４４の出力信
号ｂが所定のスレッショルドレベルに達しコンパレータ
４５の出力信号も立ち上がり、これと同時にスイッチ素
子４６が前記一定時間以内に短絡される。これに合わせ
てタブレット側では前記一定時間以内に消滅する信号Ｒ
が発生する。このような信号が検出されたときの送信コ
イルのうち中心に位置するループコイルの番号をｎx と
して記憶する。（ステップ２０３）

【００５９】また、Ｘ軸ループコイル群３２Ａ及びＹ軸
ループコイル群３２Ｂのすべての組み合わせについて前
述の処理を行い、送信コイルとして隣合う少なくとも３
本のループコイルにおいて、前記一定時間以内に立ち下
がりエッジ検出器３８の出力信号Ｂが発生しなかったと
きには位置指示器４０はタブレット（位置検出面）上に
無いものと判断して、ステップ２０１の処理を繰り返
す。

【００６０】Ｘ軸全面スキャンで、少なくとも３本のル
ープコイルにおいて前記一定時間以内に立ち下がりエッ
ジ検出器３８の出力信号が発生したときは、Ｙ軸全面ス
キャンを行う。（ステップ２０４）すなわち、今度はス
テップ２０３で求めた番号ｎx のループコイルを選択し
て受信アンプ３６に接続し、Ｙ軸ループコイル群３２Ｂ
の中から１本を順次選択して送信アンプ３５に接続して
電波の放射を行う。このとき、送信コイルとして隣合う
少なくとも３本のループコイルにおいて前記一定時間以
内に位置指示器４０の検波器４４の出力信号ｂが所定の
スレッショルドレベルに達しコンパレータ４５の出力信
号も立ち上がり、これと同時にスイッチ素子４６が前記
一定時間以内に短絡される。これに合わせてタブレット
側では前記一定時間以内に消滅する信号Ｒが発生する。
このような信号が検出されたときの送信コイルのうち中
心に位置するループコイルの番号をｎy として記憶す
る。（ステップ２０５）

【００６１】次に、部分スキャンにより正確な座標値を
高速に求める。（ステップ２０６〜２１０）この部分の
動作は第一実施例と同一であるが、Ｘ軸部分スキャン
（ステップ２０６）では既に求められたコイル番号ｎy
を受信アンプ３６に接続して送信コイルをＸ軸ループコ
イルの番号ｎx を中心に一部分のループコイル（たとえ
ば５本）を順次選択して行い、Ｙ軸部分スキャン（ステ
ップ２０７）では既に求められたコイル番号ｎx を受信
アンプ３６に接続して送信コイルをＹ軸ループコイルの
番号ｎy を中心に一部分のループコイル（たとえば５
本）を順次選択して行うようにする。これにより第一実
施例の場合と全く同様に、（１）式と（２）式とを用い
て正確な座標値を求めることができる。

【００６２】このように、本実施例では、位置指示器の
共振回路に発生する信号が所定の一定レベルに達する時
刻を検出すると共にその時刻をタブレット側に知らせる
と共に、タブレット側において、電波の放射を開始して
から前記時刻までの時間を測定することにより位置を検
出するようにしたので、前述の実施例に効果に加えて、
位置指示器とタブレット間をコードレスとすることがで
きるという効果がある。

【００６３】尚、この位置指示器４０では、共振回路に
発生する信号が一定レベルに達した時刻に共振回路４３
の両端を短絡しているが、その時刻から一定時間だけ経
過した時刻に共振回路の両端を短絡するようにしてもよ
い。この場合、共振回路４３に発生する信号が一定の検
出レベルに達してさらに信号が強くなった時点で共振回
路を短絡するため、タブレット側で受信する際にもその
分信号が強くなりノイズに対してさらに強い信号検出が
可能となるという特徴がある。

【００６４】また、本実施例では、共振回路４３に発生
する信号が所定のレベルに達する時刻をタブレット側に
知らせるためのタイミング情報送信手段として、所要の
時期にその共振回路４３の共振特性を変化させる構成を
採用し、具体的にはコンデンサ４２に並列に挿入したス
イッチ素子４６を用いて共振回路の両端を短絡させてい
る。このようにして、共振回路に発生した信号を消滅さ
せることでタブレット側に信号を送信する構成とするこ
とで、簡単な構成でその時刻をタブレット側に伝達する
ことが可能となる。

【００６５】尚、共振特性を変化させるための構成は上
述のものに限られず、共振周波数を変化させたりしても
よい。さらに、共振回路に発生する信号が所定のレベル
に達する時刻をタブレット側に知らせるための本発明の
タイミング情報送信手段は、その共振特性を変化させる
ものに限られるものではなく、他の周波数の電波を用い
て送信するようにしてもよい。

【００６６】さらに、本実施例では、電波を送信するル
ープコイルと電波を受信するループコイルとを直交させ
た構成としているため、送信用ループコイル３２Ａと受
信用ループコイル３２Ｂとの相互干渉が少なくなり、位
置指示器４０からの電波を強く受信することが可能とな
っている。

【００６７】図６は本発明の第三の実施例にかかる位置
検出装置の構成図である。この実施例は、電波受信用の
ループコイルを電波送信用のループコイルの全体を取り
囲むように配置した例である。

【００６８】図６に示すように、タブレット側には、Ｘ
軸方向に並設されたループコイル群５１Ａと、Ｙ軸方向
に並設されたループコイル群５１Ｂ（図６ではそのうち
４本のみが表示されている）と、それらの全体を囲む電
波受信用の受信ループコイル５２とが設けられている。

【００６９】選択回路５３はＸ軸ループコイル群５１Ａ
及びＹ軸ループコイル群５１Ｂの中から１本のループコ
イルを選択して、発振器５４からの交流信号をスイッチ
６０を介して接続している。これにより選択されたルー
プコイルからは電波が放射され、この電波により位置指
示器４０の共振回路４３には信号が発生する。また、こ
れにより位置指示器から再放射される電波が受信ループ
コイル５２により受信される。

【００７０】他の構成は前述の第二実施例と同様であ
り、受信ループコイル５２の受信信号は増幅器５６によ
って増幅されると共に、その出力は検波器５７、立ち下
がりエッジ検出器５８を介して時間測定器５９に入力さ
れる。また、時間測定器５９には、電波放射のタイミン
グを制御するスイッチ６０の送信制御信号ｓｔが入力さ
れている。また、位置指示器４０は図４の実施例と同じ
ものが使用できる。

【００７１】この実施例における各部の波形図は図５と
同様であり、この実施例では位置指示器とタブレット間
をコードレスとすることができると共に前述の第一の実
施例と同等の効果が得られ、さらに、電波を送信するＸ
軸ループコイル群５１Ａ及びＹ軸ループコイル群５１Ｂ
の全体を囲んで巻いた受信ループコイルにより電波を受
信するようにしたことで、第二の実施例に比べて受信側
のループコイルを切り替える必要がなくなり、構成を簡
単にすることができる。

【００７２】本実施例でも座標値を求める処理は前述し
た第二実施例と同様に図９のフローチャートで求められ
る。第二実施例と異なる点は、増幅器５６（第二実施例
で受信アンプ３６に相当する）に接続するループコイル
は切り換える必要がなく固定であるということである。
また、第一実施例及び第二実施例の場合と同じく（１）
式と（２）式とを用いて正確な座標値を求めることがで
きる。

【００７３】図７は本発明にかかる位置指示器の他の実
施例の構成図である。この位置指示器は図４の位置指示
器と同様に図３、図６等の分離したタブレットと協働し
て使用されるものである。

【００７４】図７に示すように、この位置指示器７０
は、電磁誘導コイル７１と共振コンデンサ７２からなる
共振回路７３を有し、この共振回路７３は分離した図示
しないタブレット側（たとえば、図３あるいは図６）か
らの電波の周波数に共振している。図７で、７４は検波
器、７５はコンパレータであり、コンパレータ７５は検
波器７４からの入力が所定のスレッショルドレベル以上
になったときに信号を送出する。

【００７５】コンパレータ７５の出力は分岐して、その
一方はアンドゲート７６に入力されると共に、他方は積
分器７７、インバータ７８、微分器８２、バッファアン
プ７９等を介してアンドゲート７６に入力されている。
アンドゲート７６の出力は共振回路７３のコンデンサ７
２に並列に設けられたアナログスイッチ８０に接続され
る。

【００７６】一方、共振回路７３はまた、整流器８１に
接続されており、共振回路７３に発生する交流電圧より
直流電圧を得ている。この直流電圧は位置指示器７０の
各能動素子の電源として利用される。

【００７７】図８は図７の各部の波形図を表している。
図８において、Ｔは位置指示器７０が受ける電波の信
号、ａは共振回路７３に発生する信号、ｂはその検波後
の信号、ｃはコンパレータ７５の出力信号、ｄは積分器
７７の出力、ｅはバッファアンプ７９の出力、ｆはアン
ドゲート７６の出力である。

【００７８】図８に示すように、この位置指示器７０で
は、位置検出のための部分スキャンに先立ち、タブレッ
ト側から一定期間以上の電波の放射を行い、電源を充電
するようにしている。コンパレータ７５の出力信号ｃと
バッファアンプ７９の出力信号ｅとが共にハイレベルの
時にアナログスイッチ８０がオンするようにし、これに
より電源の充電期間と位置検出の期間とを切り分けてい
る。アナログスイッチ８０がオンになると、図４の位置
指示器４０と同様に、共振回路７３に発生していた信号
が消滅して、図示しないタブレットにそれを知らせる。
その後の位置検出のための時間測定は前述の実施例と同
様である。

【００７９】この位置指示器７０によれば、共振回路７
３に発生する交流電圧を整流器８１で整流して電源を得
るようにしたので、位置指示器７０に電池等の特別の電
源が不要となり、構成が簡単となると共にコストの低減
を図ることが可能である。

【００８０】

【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに本発明によれば、位置指示器内の共振回路に発生す
る信号の立ち上がり時間を測定することによって位置指
示器とループコイルとの距離を求めるようにし、それに
より座標値を検出するようにしたので、装置の構成を簡
単とすることができると共に外来ノイズの影響を受けに
くい高精度な位置検出装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例にかかる位置検出装置
の構成図である。

【図２】図１の各部の波形図である。

【図３】本発明の第二の実施例にかかる位置検出装置
のタブレット側の構成図である。

【図４】図３のタブレットに用いる位置指示器の構成
図である。

【図５】図３、図４の各部の波形図である。

【図６】本発明の第三の実施例にかかる位置検出装置
のタブレット側の構成図である。

【図７】本発明にかかる位置指示器の他の実施例の構
成図である。

【図８】図７の各部の波形図である。

【図９】本発明の位置検出装置の座標値を求めるフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１１、３２Ａ、５１ＡＸ軸ループコイル群１２、３２Ｂ、５１ＢＹ軸ループコイル群１３、３３、５３選択回路１４、３０、５４発振器１５位置指示部４０、７０位置指示器１６、４１、７１電磁誘導コイル１７、４２、７２共振コンデンサ１８、４３、７３共振回路２０、４５、７５コンパレータ２２、３９、５９時間測定器５２受信ループコイル３１位置検出面２１、３４、６０スイッチ７７積分器８２微分器

フロントページの続き (56)参考文献特開平３−189717（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−39479（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−94890（ＪＰ，Ａ) 特開平３−68013（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 3/03 - 3/037

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】位置検出方向に複数のループコイルを並
設してなるセンス部と、前記複数のループコイルのうち
１本を順次選択して電波を送信する電波送信手段と、少
なくともコイルとコンデンサからなる共振回路を有する
位置指示部と、選択された前記１本のループコイルに対
して前記電波送信手段による電波の送信を開始してから
該電波の送信により前記共振回路に発生する信号が所定
のレベルに達するまでの時間を検出する時間測定手段
と、少なくとも３本のループコイルについて前記時間測
定手段によりそれぞれ検出された前記時間に基づいて前
記位置指示部の座標値を計算する手段とを有することを
特徴とする位置検出装置。
【請求項２】位置検出方向に複数のループコイルを並
設してなるセンス部並びに前記複数のループコイルのう
ち１本を順次選択して電波を送信する電波送信手段を具
備するタブレットと、少なくともコイルとコンデンサか
らなる共振回路を具備する位置指示器とを有し、前記タ
ブレットと前記位置指示器との電磁誘導を利用して該位
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、前記共振回路に発生する信号が所定
のレベルに達する時刻を検出すると共にその時刻を前記
タブレット側に知らせるためのタイミング情報送信手段
を設け、前記タブレットに、前記タイミング情報送信手段から送
られるタイミング情報を受信するタイミング情報受信手
段と、選択された前記１本のループコイルに対して前記
電波送信手段による電波の送信を開始してから前記タイ
ミング情報受信手段により検出される時刻までの時間を
測定する時間測定手段と、少なくとも３本のループコイ
ルについて前記時間測定手段によりそれぞれ検出された
前記時間に基づいて前記位置指示部の座標値を計算する
手段とを有することを特徴とする位置検出装置。
【請求項３】前記タイミング情報送信手段は、前記位
置指示器内の共振回路に発生する信号が一定レベルに達
した時刻またはその時刻から一定時間だけ経過した時刻
に該共振回路の共振特性を変化させるものであり、前記
タブレット側では、前記位置指示器から放射される電波
を受信して受信信号の変化する時刻を検出するようにし
たことを特徴とする請求項２記載の位置検出装置。
【請求項４】電波を送信するループコイルと電波を受
信するループコイルとを直交させたことを特徴とする請
求項３記載の位置検出装置。
【請求項５】電波を送信する複数のループコイルの全
体を囲んで巻いたループコイルにより電波を受信するよ
うにしたことを特徴とする請求項３記載の位置検出装
置。