JPH01169621A - 座標入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電波を用いた座標入力装置に関するものである
。

（従来の技術） 従来の座標入力装置としては、磁歪伝達媒体の一端又は
位置指示器の先端に設けた駆動コイルにパルス電流を印
加して前記磁歪伝達媒体に磁歪振動波を生起させた時点
より、位置指示器の先端又は磁歪伝達媒体の一端に設け
た検出コイルに前記磁歪振動波に基づく誘導電圧を検出
するまでの時間を処理装置等で測定し、これより位置指
示器の指定位置を算出する如くなしたものがあった。

また、従来の他の座標入力装置としては、複数の駆動線
と検出線とを互いに直交して配置し、駆動線に順次、電
流を流すとともに検出線を順次選択して誘導電圧を検出
し、フェライトのような磁性体を有する位置指示器で指
定した位置を大きな誘導電圧が誘起された検出線の位置
より検出するようになしたものがあった。

（発明が解決しようとする問題点） 前者の装置では位置検出精度は比較的良好であるが、タ
イミング信号等を授受するために位置指示器と処理装置
等との間にコードを必要とし、その取扱いが著しく制限
されるとともに、位置指示器を磁歪伝達媒体に対してか
なり近接させて使用しなければならず、また、後者の装
置では位置指示器をコードレスとすることはできるが、
同様に位置指示器を線に極く接近させなければならない
という問題点かあった。

本発明はこのような従来の問題点を改善したものであり
、位置指示器がどこにも接続されず操作性が良く、高精
度な位置検出が得られ、そして位置検出結果が位置指示
器の支持位置と共通の座標をもって明るく表示されるよ
うにした、座標入力装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は前記問題点を解決するために、多数のループコ
イルをＸ方向に並設してなるＸ方向のループコイル群及
び多数のループコイルをＸ方向に並設してなるＸ方向の
ループコイル群よりなるセンス部と、少なくともコイル
とコンデンサを含み所定の周波数を同調周波数とする同
調回路を備えた位置指示器と、前記センス部のＸ方向の
ループコイル群とＸ方向のループコイル群より順次その
一つのループコイルを選択して該ループコイルに前記所
定の周波数の交流信号を間欠的に与えその休止期間にお
いて前記位置指示器により同調発信した交流信号を当該
ループコイルが受信し各ループコイル相互の受信レベル
に基づいてＸ方向及びＸ方向の指定位置の座標値を求め
る位置検出制御回路とを備えた座標入力装置において、
前記位置検出制御回路によって求められたＸ方向とＸ方
向の指定位置データを該指定位置と共通の座標をもって
表出する座標表示用ディスプレイと該座標表示用ディス
プレイを下方向から照射するバックライトとの組を前記
センス部の上部に重ね合わせて前記センス部とともにタ
ブレットを構成した。

（作用） 本発明によれば、センス部の上部に座標表示用ディスプ
レイを設けたことにより、位置指示器はセンス部と近接
しなくなるが、センス部からの交流信号は座標表示用デ
ィスプレイを通過して位置指示器が受けて同調発信し、
各センス部が位置指示器との距離に応じたレベルの交流
信号として受信して座標入力することができ、且つ位置
指示器の移動軌跡が透過型の座標表示用ディスプレイに
よって明るく表示される。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例としての座標入力装置のシス
テムの構成を示すもので、図中、１はタブレット、２は
制御装置、３は電源装置、６０は位置指示器としての入
力ペンである。

第２図はタブレットの第１の実施例を示す断＝　　４　
− 面図であり、タブレット１は、第１図及び第２図に示す
ように、Ｘ方向とＸ方向の各位置検出器４Ｘ、４Ｙより
なるセンス部４の上に、座標表示用ディスプレイとして
の平面型のディスプレイパネル、例えば液晶ディスプレ
イパネル５が載せられ、センス部４の下にはシールド板
６が重ねられ、これらが一体的に非金属製のケース７に
収められている。

前記液晶ディスプレイパネル５は、液晶ディスプレイ本
体５Ａと、該液晶ディスプレイ本体５Ａを下方から照射
するバックライト５Ｂとにより透過型の液晶ディスプレ
イを形成している。バックライト５Ｂは液晶ディスプレ
イのコントラストを改善し且つ明るく表示するためのも
のであって、例えばエレクトロルミネセンス素子（ＥＬ
素子）が使用され、センス部４による発信及び受信する
電波がこれを通過する際の減衰を少なくするために、そ
の電極（図示せず）には非金属の透明な材料として例え
ば酸化インジウムなどを使用する。

そしてバックライト５Ｂはその発光による光を上方の液
晶ディスプレイ本体５Ａに向けて反射させるための反射
板（図示せず）を備え、該反射板は、樹脂製のフィルム
に反射性の材料として例えばアルミを約３００〜６ｏｏ
Ａの厚さに蒸着するとか、アルミ粉末を樹脂中に分散さ
せるとか、あるいは反射性の顔料を塗付するなどして構
成し、同様に電波の減衰を少なくしている。

制御装置２は、第３図に示すようにセンス部４を制御す
る位置検出制御回路８、液晶ディスプレイパネル５を制
御するディスプレイ制御回路９、及びこれらを統轄的に
制御する電子計算機１０とからなっている。

電源装置３は、周知の整流器やトランス、Ｄ（、−ＤＣ
コンバータ等からなり、制御装置２内の各回路に供給す
る。

第４図は位置検出制御回路８のＸ方向に係わる位置検出
制御回路とセンス部４の構成とを示したもので、Ｘ方向
の制御を主体に記載しである。

図中、４Ｘはセンス部４のＸ方向検出器、２０は選択回
路、３０は受信回路、４０は送信回路、５０は接続切替
回路、６０は位置指示器、７ｏは電子計算機１０によっ
て構成される処理装置である。

センス部４は、互いに平行な導体を有する複数、例えば
４８本のループコイルＣ１，Ｃ２，・・・・・・Ｃ４ｇ
が、図中、矢印イ方向（以下、位置検出方向と称す。）
に並設されてなっている。また、各ループコイルＣ１〜
Ｃ４８は、互いに平行で且つ重なり合う如く配置されて
いる。

該センス部４としては、例えば、周知のプリント基板に
エツチング加工して矩形状に形成した多数の導体により
、前記複数のループコイルとなしたものを用いることが
できる。

選択回路２０は、前記複数のループコイルＣ１〜Ｃ４８
より−のループコイルを順次選択するものであり、前記
ループコイル０１〜Ｃ４ｇの一端は−の端子群２１にそ
れぞれ接続され、また、他端は他の端子群２２にそれぞ
れ接続されている。

端子群２１に対応する選択接点２３、および端子群２２
に対応する選択接点２４は互いに連動し、処理装置７０
からの情報に基づいて動作して−のループコイルを選択
する如くなっている。

該選択回路２０は、周知のマルチプレクサを多数組合せ
ることによって実現できる。

接続切替回路３０は、前記選択回路２ｏによって選択さ
れたーのループコイルを送信回路４゜および受信回路５
０に交互に接続するものであり、前記選択回路２０の選
択接点２３および２４は、選択接点３１および３２にそ
れぞれ接続されている。また、送信回路４０の２つの出
力端子は端子３３．３５に接続され、また、受信回路５
ｏの２つの入力端子は端子３４．３６に接続されている
。

前記端子３３．３４に対応する選択接点３１、および端
子３５．３６に対応する選択接点３２は互いに連動し、
後述する送受切替信号に基づいて動作し、送信および受
信を切替える如くなっている。

なお、該接続切替回路３０も周知のマルチプレクサによ
って実現される。

第５図は位置検出制御回路８とセンス部４の全体構成図
であり、第４図と同一部分には同符号を付して示し、Ｘ
方向制御の部分と同一機能のＹ＝　　８　− 方向制御の部分には同一符号にダッシュを付して示して
いる。同図において、４ｘおよび４Ｙはそ　゛れぞれプ
リント基板に形成されたＸ方向およびＸ方向の位置検出
器、２０および２０−はＸ方向およびＸ方向の選択回路
、３０および３０−はＸ方向およびＸ方向の接続切替回
路で、位置検出器４Ｘ１４Ｙについては第４図のセンス
部４に示すその各ループコイルがそれぞれＸ方向および
Ｘ方向に直交する如く、互いに重ね合わされている。ま
た処理装置７０は、Ｘ方向およびＸ方向の位置検出を交
互に行なわせるようにしている。

第６図は送信回路４０および受信回路５０の詳細を示す
ものである。なおＸ方向とＸ方向の制御は同一であるの
で、同図はその一方を示している。同図において、４１
は発振器、４２は分周器、４３．４４はナントゲート、
４５はエクスクル−シブオア（ＥＸＯＲ）ゲート、４６
は駆動回路であり、これらは送信回路４０を構成する。

また、５１は増幅器、５２．５３は位相検波器、５４゜
５５は低域フィルタ（Ｌ　Ｐ　Ｆ）であり、これらは受
信回路５０を構成する。

位置指示器（以下、入力ペンと称す。）６０は、コイル
とコンデンサを含む同調回路６１を内蔵している。

第７図は入力ペン６０の詳細な構造を示すもので、合成
樹脂等の非金属素材からなるペン軸６２の内部にその先
端寄りから、ボールペンもしくは合成樹脂製のスタイラ
ス等の芯体６３と、該芯体６３を摺動自在に収容し得る
透孔を備えたフェライトコア６４と、コイルバネ６５と
、スイッチ６１１．フェライトコア６４の周囲に巻回さ
れたコイル６１２．コンデンサ６１３．　６１４および
可変コンデンサ６１５からなる同調回路６１とが一体的
に組合されて内蔵され、その後端にはキャップ６６が取
付けられてなっている。

前記コンデンサ６１３および可変コンデンサ６１５は、
第８図にも示すように互いに並列に接続され、さらにそ
の両端はコイル６１２に接続され、周知の並列共振回路
を構成している。なお、コイル６１２．コンデンサ６１
３および可変コンデンサ６１５の数値は、センス部４の
各ループコイルより発信される電波の周波数に共振（同
調）する値に選ばれる。

一方、コンデンサ６１４はスイッチ６１１を介してコイ
ル６１２の両端に接続されており、スイッチ６１１がオ
ンした時、前述した並列共振回路における電流の位相を
所定角度遅らせる作用を行なう。

なお、スイッチ６１１は、芯体６３の先端をセンス部４
の入力面（図示せず）に押付けることによって、該芯体
６３をペン軸６２内に押込むと、その後端によりコイル
バネ６５を介して押圧され、オンする如くなっている。

処理装置７０は、後述する送受切替信号および受信回路
５０の出力に基づいて、各ループコイルの切替を制御す
るとともに、指定座標値を算出する。

次に動作について説明するが、まず、センス部４と入力
ペン６０との間で電波が送受信されるようす、並びにこ
の際得られる信号について第９図に従って説明する。

送信回路４０において、発振器４１より発生した、例え
ば４　Ｍ　Ｈｚのクロックパルスは、分周器４２で１／
４　、　Ｌ／８および１／２５Ｂに分周される。

ナントゲート４３の一方の入力端子には、１／８に分周
された５００ｋＨｚのパルス信号Ａが入力され、他方の
入力端子には１７２５Ｂに分周された１５．［ｆ２５ｋ
Ｈｚの送受切替信号Ｂが入力され、その出力はさらにナ
ントゲート４４で反転されて、３２μｓｅｃ毎に５００
ｋＨｚのパルス信号を出したり、出さなかったりする信
号Ｃとなる。

該信号Ｃは、駆動回路４６によって平衡信号に変換され
、さらに接続切替回路３０および選択回路２０を介して
センス部４の−のループコイル、例えばＣｉに送出され
るが、この時、該ループコイルＣｉは前記信号Ｃに基づ
く電波を発生する。

この際、センス部４のループコイルＣｉ付近にて入力ペ
ン６０が略直立状態に保持されていると、該電波は入力
ペン６０のコイル６１２を励振し、その同調回路６１に
前記信号Ｃに同期した誘導電圧りを発生する。

その後、信号Ｃにおいて、信号無しの期間、即ち受信期
間に入るとともにループコイルＣｉが受信回路５０側に
切替えられると、該ループコイルＣｉよりの電波は直ち
に消滅するが、入力ペン６０の同調回路６１においては
回路的な変化はないため、前記誘導電圧りは徐々に減衰
する。

一方、コイル６１２は、前記誘導電圧りに基づいて同調
回路６１を流れる電流により電波を発生する。該電波は
受信回路５０に接続されたループコイルＣｉを逆に励振
するため、該ループコイルＣｉには誘導電圧Ｅが発生す
る。

接続切替回路３０は、前記送受切替信号Ｂにより切替え
られているため、送信停止期間の間のみ、ループコイル
Ｃｉよりの信号を取入れる。該受信信号Ｅは、増幅器５
１により増幅され、信号Ｆとなり、さらに位相検波器５
２．５３に送出される。

位相検波器５２には前記パルス信号Ａが検波信号として
入力されており、この時、受信信号Ｆの位相がパルス信
号Ａの位相と一致していれば、ちょうと受信信号Ｆをプ
ラス側に反転した信号Ｇを出力する。該信号Ｇは遮断周
波数の充分低い低域フィルタ５４にて電圧ＶＨの平坦な
信号Ｈに変換され処理装置７０に送出される。

また、位相検波器５３にはパルス信号Ａとその２倍の周
波数のパルス信号とをＥＸＯＲゲート４５に入力して作
成したところのパルス信号Ａと同一周波数でかつ位相が
９０°遅れたパルス信号Ａ−（図示せず）が検波信号と
して入力されている。この時、受信信号Ｆの位相がパル
ス信号Ａ−の位相と一致していれば、ちょうど受信信号
Ｆをマイナス側に反転した信号■を出力する。該信号■
は遮断周波数の充分低い低域フィルタ５５にて電圧−Ｖ
Ｊの平坦な信号Ｊに変換され、処理装置７０に送出され
る。

ここで、入力ペン６０において、スイッチ６１１かオフ
となっている場合は、前述したように同調回路６１の共
振周波数における電圧と電流の位相が一致しており、従
って、受信信号Ｆとパルス信号Ａの位相が一致する。而
して、この時、信号Ｈのみに電圧が現われ、信号Ｊには
電圧は現われない。

また、入力ペン６０において、スイッチ６１１がオンと
なっている場合は、前述したように同調回路６１の共振
周波数における電流の位相が電圧の位相に対して所定角
度遅れており、従って、受信信号Ｆの位相もパルス信号
Ａの位相に対して所定角度遅れることになる。而して、
この時、信号ＨおよびＪの両方に電圧が現われる（なお
、この際の位相遅れが９０’であれば、信号Ｊのみに電
圧が現われることになる。）。

処理装置７０に送出された前記信号ＨおよびＪは、ここ
でディジタル信号に変換され、さらに下記式（１）　、
　（２）に示す演算処理が施される。

Ｖ　　＝　（ＶＨ＋ＶＪ　２）　”’　　　　＝−・−
・（１）ｖｏ＝ｔａｎ　　（ｖＪ／ｖＩ■）　　　　・
・・・・・（２）ここで、電圧Ｖｘは入力ペン６０とル
ープコイルＣｉとの距離に比例した値を示す。また、電
圧Ｖｏは入力ペン６０の同調回路６１における電圧と電
流の位相差に比例した値を示す。

前記電圧Ｖｘの値は、入力ペン６０と電波を送受信する
ループコイルＣｉが切替えられると変化し、これより後
述する如くして入力ペン６０の位置が検出される。

前記電圧Ｖθの値はスイッチ６１１のオン−オフのみに
よって変化するため、該電圧Ｖ、を所定の閾値電圧と比
較することによって、該スイッチ６１１のオン・オフが
識別される。

次に第１０図乃至第１２図に従って、本発明の装置にお
ける位置検出のようすを説明する。

まず、装置全体の電源が投入され、測定開始状態になる
と、処理装置７０はセンス部４のループコイル０１〜Ｃ
４８のうち、最初のループコイルＣ１を選択する情報を
選択回路２０に送り、該ループコイルＣ１を接続切替回
路３０に接続する。

接続切替回路３０は前述した送受切替信号Ｂに基づいて
、ループコイルＣ１を送信回路４０および受信回路５０
に交互に切替制御する。

この際、送信回路４０は３２μｓｅｃの送信期間におい
て、第１０図（ａ）に示すような５００ｋＨ０１６個の
パルス信号を該ループコイルＣ１へ送る。前記送信およ
び受信の切替は第１０図（ｂ）に示すように−のループ
コイル、ここではＣ１に対して７回繰返される。この７
回の送信および受信の繰返し期間が、−のループコイル
の選択期間（４４８ｔｔｓｅｃ　）に相当する。

受信回路５０の位相検波器５２．５３の出力には、−の
ループコイルに対して７回の受信期間毎に誘導電圧が得
られるが、これらの誘導電圧は前述したように低域フィ
ルタ５４．５５にて平均化されて、処理装置７０に送出
される。該２つの誘導電圧は、処理装置７０にて前述し
た演算処理により、入力ペン６０とループコイルＣ１と
の距離に比例した検出電圧ｖｘ１に変換され、−時記憶
される。

次に処理装置７０はループコイルＣ１を選択する情報を
選択回路２０に送り、該ループコイルＣ２を接続切替回
路３０に接続し、入力ペン６０とループコイルＣ２との
距離に比例した検出電圧ＶＸ２を得てこれを記憶し、以
後、同様にループコイルＣ３〜Ｃ４ｇを順次接続切替回
路３ｏに接続し、第１０図（Ｃ）に示すような各ループ
コイル毎の入力ペン６０との距離に比例した検出電圧Ｖ
ｘ１〜ｖＸ４８（但し、第１０図（ｃ）にはその一部の
みを示す。）を記憶する。

実際の検出電圧は第１１図に示すように、入力ペン６０
が置かれた位置（ｘｐ　）を中心として、その前後の数
本のループコイルのみに検出電圧Ｖａ−Ｖｇが発生する
。

処理装置７０は前記記憶した検出電圧の電圧値が一定の
検出レベル以上である時、これらの電圧値より入力ペン
６０の位置を表わす座標値を算出し、これを図示しない
記憶部に転送する。

このようにして第１回目の位置検出が終了すると、処理
装置７０は前記ループコイル０１〜Ｃ４８のうち、最大
の検出電圧が得られたループコイルを中心として、その
前後の一定数、例えば１０本のループコイルのみを選択
する情報を選択回路２０に送出し、前記同様にして検出
電圧を得て位置検出を行ない、得られた座標値を前記記
憶部に転送し、その値を更新する。

一方、処理装置７０は前記各検出電圧ＶＸ１〜Ｖ　　と
ともに、入力ペン６０の同調回路６１に４ｇ おける電圧と電流の位相差に比例した検出電圧Ｖｏを算
出し、該検出電圧Ｖ。を常に所定の閾値電圧と比較して
いる。従って、この際、入力ペン６０のスイッチ６１１
をオンすると、処理装置７０は前記比較結果よりこれを
検出し、この時点における前記座標値を入力値として、
図示しない他の電子計算機等に送出する。

第１２図は処理装置７０における第２回目以降の検出動
作のタイミングを示すものである。なお、図中、レベル
チエツクとは検出電圧の最大値が前記検出レベルに達し
ているか否か、および最大値の検出電圧を有するループ
コイルがどのループコイルであるかをチエツクし、検出
レベルに達していなければ座標計算を停止し、また、次
回の検出動作において選択するループコイルの中心を設
定する。

このようにして検出された各座標値は該検出毎に、ディ
スプレイ制御回路９の制御によって、液晶ディスプレイ
パネル５に表出される。

第１３図はディスプレイ制御回路９の詳細を示すもので
あり、センス部４で次々に指示されたＸ方向データおよ
びＹ方向データからなる位置データは、電子計算機１０
に入力された後、ディスプレイメモリ８１に於いて一定
の順序に従って並べられて記憶されるとともに、その位
置データはディスプレイプロセッサたるコントローラ８
２からのタイミングパルスにより順次読み出されてＸ方
向ドライバ８３、Ｙ方向ドライバ８４に出力される。

また、これらのＸ方向ドライバ８３およびＹ方向ドライ
バ８４には、コントローラ８２のタイミングパルスに同
期して、スキャニングパルス発生器８５が発するスキャ
ニングパルスが入力され、各ドライバ８３．８４はディ
スプレイパネル５に上記Ｘ方向およびＹ方向の一データ
を入力し、従ってセンス部４上に指示した位置をディス
プレイパネル５上の同一位置に表示する。すなわち、セ
ンス部４上に重ねたディスプレイパネル５の上から入力
ペン６０で書いた文字や図形の筆跡が、ディスプレイパ
ネル５上に同一筆跡にて表示される。

従ってディスプレイパネル５と電子計算機１０との間に
文字編集装置を備えれば、センス部４上に入力した文字
を修正してディスプレイパネル５上に表示したり、追加
、削除などの文書編集が可能となる。

なお本発明で用いるバックライトは、実施例で説明した
ものに限定されることはなく、ディスプレイとセンス部
間において電波が減衰しないものであればどのようなも
のであってもよい。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、位置指示器はコー
ドレスとなり、座標表示用ディスプレイの上で位置指示
器を移動させるとその移動位置が検出されて座標入力さ
れるとともに、座標表示用ディスプレイには、位置指定
器の指定位置が同一座標をもって明るく表示されるので
、位置指示器の軌跡を目視によって確認しながら座標入
力することが可能になる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例示す座標入力装置のシステム
図、第２図はタブレットの断面図、第３図は制御装置の
ブロック図、第４図は位置検出制御回路とセンス部の基
本構成図、第５図は位置検出制御回路とセンス部の全体
構成図、第６図は送信回路および受信回路の詳細な構成
を示す図、第７図は入力ペンの具体的な構成を示す図、
第８図は同調回路の構成図、第９図は第６図の各部の波
形図、第１０図は本発明における基本的な検出動作を示
すタイミング図、第１１図は第１回目の検出動作の際に
各ループコイルより得られる検出電圧を示す図、第１２
図は第２回目以降の検出動作を示すタイミング図、第１
３図はディスプレイ制御回路図である。 １・・・タブレット、４・・・センス部、５．・・・液
晶ディスプレイパネル、５Ａ・・・液晶ディスプレイ本
体、５Ｂ・・・バックライト、８・・・位置検出制御回
路、０１〜Ｃ４ｇ・・・ループコイル、２０・・・選択
回路、３０・・・接続切替回路、４０・・・送信回路、
５０・・・受信回路、６０・・・位置指示器、６１・・
・同調回路、６１１・・・スイッチ、７０・・・処理装
置、４ｘ・・・Ｘ方向位置検出器、４Ｙ・・・Ｙ方向位
置検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　多数のループコイルをＸ方向に並設してなるＸ方向の
   ループコイル群及び多数のループコイルをＹ方向に並設
   してなるＹ方向のループコイル群よりなるセンス部と、
   少なくともコイルとコンデンサを含み所定の周波数を同
   調周波数とする同調回路を備えた位置指示器と、前記セ
   ンス部のＸ方向のループコイル群とＹ方向のループコイ
   ル群より順次その一つのループコイルを選択して該ルー
   プコイルに前記所定の周波数の交流信号を間欠的に与え
   その休止期間において前記位置指示器により同調発信し
   た交流信号を当該ループコイルが受信し各ループコイル
   相互の受信レベルに基づいてＸ方向及びＹ方向の指定位
   置の座標値を求める位置検出制御回路とを備えた座標入
   力装置において、前記位置検出制御回路によって求めら
   れたＸ方向とＹ方向の指定位置データを該指定位置と共
   通の座標をもって表出する座標表示用ディスプレイと該
   座標表示用ディスプレイを下方向から照射するバックラ
   イトとの組を前記センス部の上部に重ね合わせて前記セ
   ンス部とともにタブレットを構成した ことを特徴とする座標入力装置。