JPH02161512A - 位置指示器 - 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、平面上の所定位置において操作された場合に
その使用状態の変化、特に座標人力装置のタブレット上
における使用状態の変化を伝達し得る位置指示器に関す
るものである。

（従来の技術） 従来の位置指示器、例えば座標入力装置において用いら
れる位置指示器では、その使用状態、例えばタブレット
上にて入力すべき座標位置を指定した状態（以下、ペン
ダウン状態と称す。）を位置検出回路側に伝達するため
、スイッチ手段とともにコードあるいは超音波や赤外線
の送信機、電池等を設けて、ペンダウン時のみ前記スイ
ッチ手段のオン（又はオフ）に基づくタイミング信号を
コードを介しであるいは超音波や赤外線を用いて送出す
る如く構成されていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前記位置指示器ではコードがその移動に
際しての邪魔となったり、超音波や赤外線の送信機、電
池等がその重量を重くしたりしていたため、操作性が良
くないという問題点があった。

本発明は、コードや電池等を必要とせず、その使用状態
の変化を伝達し得る位置指示器を提供することを目的と
する。

（課題を解決するための手段） 本発明では前記目的を達成するため、コイル及びコンデ
ンサあるいはこれに加えて抵抗を含み、使用状態に応じ
て前記コイル又はコンデンサもしくは抵抗のいずれかの
値が変化する同調回路を備えた位置指示器を提案する。

（作　用） 本発明によれば、使用状態が変化すると、そのコイル又
はコンデンサもしくは抵抗のいずれかの値が変化し、同
調回路の位相が変化するが、これが座標入力装置等より
発信される電波の位相を変化させて反射し、これによっ
てその使用状態の変化を伝達する。

（実施例） 以下、図示した実施例に基づいて、本発明の位置指示器
を具体的に説明する。なお、本発明は平面上の所望の位
置において操作可能なものであるが、本実施例では座標
人力装置のタブレット上で操作するものについて説明す
る。

第１図は本発明の位置指示器の一実施例、例えば人力ペ
ン１を示すもので、後述する座標入力装置に対応した位
置指定用の磁気発生器、ここでは棒磁石１１と、コイル
、コンデンサ及び抵抗よりなる同調回路１２を内蔵して
いる。

前記人力ペン１は、さらに詳細に説明すると合成樹脂等
の非金属材料からなるペン軸１３の内部に、ボールペン
等の芯体１４と、該芯体１４を摺動自在に収容し得る透
孔を備えた棒磁石１１と、コイルバネ１５と、スイッチ
１２１　、　鉄心入りコイル１２２、コンデンサ１２３
、微調節用の可変コンデンサ１２４および圧力可変コン
デンサ１２５とからなる同１週回路１２とが一体的に組
合わされて内蔵され、その後端にはキャップ１６が取付
けられてなっている。

前記スイッチ１２１は、芯体１４を、例えばその先端を
タブレット面に押付けることによって、ペンｆｉｌｌ　
１３内に押込むと、その後端によりコイルバネ１５を介
して押圧され、オンする如くなっている。そして芯体１
４の押圧力に応じて圧力可変コンデンサ１２５の容量が
変化するようになっていて、後記する如く、その押圧力
に応じた前記容量の変化に基づいて、描く線の太さを指
定するようにしている。第３図にも示すように、コンデ
ンサ１２３、可変コンデンサ１２４、および圧力可変コ
ンデンサ１２５は互いに並列に接続され、さらにこれら
の−端にコイル１２２の一端がスイッチ＋２１を介して
接続され、また、これらの他端にコイル１２２の他端か
接続されて、並列共振回路１２を構成している。

なお、共振回路１２は後述するアンテナコイルより発信
される電波の周波数に共振（同、７２１）すべく、可変
コンデンサ１２４によって調節して設定される。共振回
路１２は圧力可変コンデンサ１２５の容量が変化するこ
とによって、選択度Ｑ　−Ｒ／（ω０Ｌ）（但し、ω０
は共振角速度、Ｒは共振回路の抵抗値、Ｌはインダクタ
ンス）が変化して位相ずれが生ずる。そして同時に共振
周波数も変化するが共振を可能にしている。

第２図は前述した入力ペン・１を用いる座標人力装置の
一例を示すもので、図中、２はタブレット、′３は位置
検出回路、４はタイミング制御回路である。

タブレット２は、合成樹脂製の筐体２１にタブレット本
体２２およびアンテナコイル２３を収納してなるもので
、タブレット本体２２は位置検出回路３に接続され、ま
た、アンテナコイル２３はタイミング制御回路４に接続
されている。　　゛タブレット本体２２は、位置検出回
路３に駆動されて、人力ペン１により指定された位置を
検出する検出部を構成するもので、該タブレット本体２
２は筺体２１のほぼ中央に配置されている。なお、筺体
２１の上面パネル２１ａに描かれている枠２４はその座
標入力範囲を示す。

該タブレット本体２２および位置検出回路３としては、
例えば本件出願人の出願にががる特願昭５８−２３８５
３２号の「座標位置検出装置」（特開昭６０−１２９６
１６号公報参照）あるいは特願昭５９−３３０８３号の
「位置検出装置」（特開昭６０−１７６１３４号公報参
照）を用いることができる。前者においてはタブレット
本体２２の表面と平行に、且つ互いに直交させた多数の
磁歪伝達媒体を配設して、これに各一端がら他端に向け
て周期的に磁歪振動を伝搬させ、入カベン１が近づくと
、これに設けた棒磁石により磁歪振動がその個所で増大
することを利用して、その個所までの伝搬時間から位置
検出回路３がそのＸＹ座標を検出する。また後者におい
ては、直交配列された各磁性体を交流励磁して各検出コ
イルによってその誘導電圧をとり出すようにし、同様な
人力ペンが近づくと磁性体の透磁率が局部的に変化して
誘導電圧が変化することを利用してＸＹ座標を検出する
。

アンテナコイル２３は、塩化ビニル等の絶縁被覆を施し
た導線を、タブレット本体２２の座標入力範囲の周囲、
ここでは前記枠２４の周囲の筐体２１の上面パネル２１
ａの裏面に配設してなるものである。なお、図示例では
１ターンとなしているが、必要に応じて複数ターンとし
ても良い。

ｉ３図はタイミング制御回路４の詳細な構成を示すもの
で、図中、４０１は発振器（Ｏ８Ｃ）、４０２は分周カ
ウンタ、４０３，４０４はナントゲート、４０５は送信
端子、４０Ｂは受信端子、４０７．４０８は受信切替ス
イッチ、４０９，４１０，４１１は増幅器、４１２はフ
ィルタ、４１３．４１３°は位相検波器（ＰＳＤ）、４
１４は移相器（ＳＩＩＩＦＴ　）　、４１５，４１５“
は低域フィルタ（ＬＰｌコ）、４１Ｂは位相角演算器（
ＰＩＩＡＳＩＥ　）、４１７は出力端子である。

第４図は第３図の各部における信号波形図である。以下
、動作について詳細に説明する。

発振器４０１より発生した、例えば９１０に肚のクロッ
クパルスは、分周カウンタ　４０２でｌ／２および１／
３２に分周される。ナントゲート　４０３の一方の入力
端子には、１／２に分周された４５５Ｋｌｌｚのパルス
信号Ａが入力され、他方の入力端子にはｌ／３２に分周
された２８．４４Ｋｌｌｚのパルス信号（パルス幅１７
．Ｑｕｓ）が人力され、その出力はさらにナントゲート
　４０４に送出されて、第４図に示すように、１７　、
８　ｇｓ毎に４５５ＫＩＩｚのパルス信号を出したり、
出さなかったりする信号Ｂとなる。

該信号Ｂは、送信端子４０５を介してアンテナコイル２
３に送出され、さらに電波として発信される。この時、
例えば入力ペン１の同調回路１２において、スイッチ１
２１がオンであると、該同調回路１２は送られてくる電
波に共振する。而して、該回路は送信側の発信が停止す
る間も減衰しながら共振し続けるため、第４図に示すよ
うな信号Ｃを発生し、該信号Ｃはコイル１２２より電波
として発信され、アンテナコイル２３に受信される。

受信切替スイッチ４０７，４０８は、前記２Ｊ１．４４
ＫＩＩｚのパルス信号により１７．６μｓ毎に切替えら
れているため、送信停止期間の間のみ、受信端子４０Ｂ
よりの信号を取入れる。該受信信号は同調回路１２のス
イッチ１２１がオンであれば、第４図に示す信号りとな
り、オフであれば信号Ｄ′となる。該受信信号りは、増
幅器４０９．４１０により増幅され、信号Ｅとなり、さ
らに共振周波数４５５ＫＨｚのメカニカルフィルタ４１
２を通して雑音成分が除去され、増幅器４１１を介して
位相検波・器４１３．４１３゛に送出される。

なお、増幅器４１０はオートレ、ベルコントロール機能
をＨしていて、信号Ｅを一定振幅にする。

位相検波器４１３には前記４５５ＫＩＩｚのパルス信号
Ａが入力されており、この時、受信信号Ｅの位相をパル
ス信号Ａの位相と一致させているので、第４図に示すよ
うな、ちょうど、受信信号Ｅを折返した信号Ｆを出力す
る。

移相器４１４はパルス信号Ａを９０°進めて、その信号
を位相検波器４１３゛に与えており、位相検波器４１３
°は信号Ｅと、信号Ａを９０°進めた信号とを受けて、
後記する信号Ｆ′を出力する。

前記信号Ｆ、Ｆ−は、遮断周波数の充分低い低域フィル
タ４１５．４１５°にて平坦な信号に変換され、位ｔ１
１角演算器４１６に入力される。

ここで、位相検波器４１３の人力として、分周カウンタ
　４０２のｌ／２分周による信号をｅ　Ｒとすると、第
５図（＾）を参照し、これは振幅１の方形波であるから
、その角速度をωＲとすると、フーリエ展開により、 ｅｌ？　＝　（４／π）Ｉｓｌｎ　ωＲｔ　＋（１／３
）ｓｌｎ３ωＲｔ＋（１１５）ｓｉｎ５ωＲｔ　　＋−
１−−−（１）となる。そして増幅器４１１側からの信
号をｅｌとして、これは最大値ＥＳ、角速度ωＳの同期
成分ｅｓと、最大値ＥＮ、角速度ωＮの雑音である非同
期成分ｅＮよりなるものとすると、角速度ωＳ−ωＲで
あるから、 ｅｉ　−ｅｓ　＋　ｅＮ　＝ＥＳ　ｓｉｎ　ωＲｔ＋Ｅ
Ｎ　ｓｉｎ　ｅＮ　ｔ　　−・−・・（２）となる。

信号ｅＲとｅｓとが同相のときは、位相検波器４１３の
出力をｅＯｃｍ３図及び第４図の信号Ｆ）とすると、 ｅＯ−ｅＲＸｅｌ　”　（４／π）ＩＥｓ　ｓｉｎ　ω
Ｒｔｌ（ｓｌｎωＲｔ　　＋（１／３）ｓｉｎ３　ωｌ
？　ｔ　　＋・・・・・・１十（４／ｙｒ）（ＥＮ　　
ｓｉｎ　　ｅＮ　　ｔ　Ｎ５ｌｎ　　（ＡＩＲｔ”（１
／３）ｓｌｎ３ωＲｔ　　＋−・−−−伺−（４／　π
）　　ＥＳ　ｆｓｌｎ２ωＲｔ＋（１／３）ｓｉｎ　　
ωＲｔ　　−５ｌｎ３ωＲｔ　　＋−＝−１＋（４／π
）　　ＥＮ　　１ｓｌｎωＮ　　ｔ　　ｈ　ｓｊｎ　　
ωＲｔ＋（１／３）ｓｉｎ　　（ＩＪＮ　　ｔ　　赤　
５ｉｎ３ωＲｔ　　＋−−−−・・１・・・・・・・・
・（３） となる。ここで、（３）式の第１項の８１口２ωＩ？ｔ
のみに直流成分が含まれ、他は交流成分であるから、次
段の低域フィルタ　４１５の出力として、直流成分のみ
に注目して、これを直流出力ｉとすると、５ｉｎ２ωｌ
？　　ｔ　＝　（１／２）Ｉｉ　ｅｏｓ２　ωＲｔ　ｌ
　　より、ｅＯ＝（２／　　π）　　ＥＳ　　　・−（
４）となる。（４）式は第５図（Ａ）における信号ｅＯ
の平均値である。

つぎに、圧力可変コンデンサ１２５の容量が変化して信
号ｅＲとｅＳとに位相差φが生ずると、（３）式の第１
項をｅ　／　Ｑとおき、ｅ’　Ｏ＝（４／　π）　ＥＳ
　１ｓｌｎ（（ＩＪＲｔ　　−φ）ｓｉｎ　ωｌ？　ｔ
ｌ　＝（４／　π）　ＥＳ　（１／２）ｉｃｏｓ　　φ
−ｃｏｓ（２ωＩ？ｔ　　すφ月　　・・・・・・・・
・（５）となる。（５）式の第２項は交流成分であるか
ら、直流出力ｉ］−は ｅＯ＝（２／　π）　ＥＳ　ｃｏｓφ　　−−−−・・
（ｆ３）となり、φ−１８０°と仮定すると、 ｅＯ−−（２／π）　Ｅｓ となる。（６）式は第５図（Ｃ）における信号ｅＯの平
均値であり、該信号同が位相角演算器４１６に入力され
る。

つぎに、第５図の（Ａ）　（Ｉｔ）　（Ｃ）　（Ｄ）に
示すように、信号ｅｓの信号ｅＲに対する位相差φがそ
れぞれ０”　、　　９０”　、　　１８０”　、　　２
７０’　トナッｆ：トキを考えると、例えば９０°と２
７０°の位相差に対しては、（６）式のφ−９０″ある
いはφ−２７０’として、ｅＯ−０となる。よってこれ
らの位相差領域を含めて信号ｅＯを検出するために、移
相器４１４によって、第６図に示すように信号ｅ　ｌ？
が９０″進められる。これによって（６）式のＣＯＳφ
はｓ　Ｉ　ｎφに置き換えられ、この場合の第６図に示
す信号ｅ９０（第３図の信号Ｉ”）の平均値をｅ９０と
すると、 ｅ　９０−　（２／　ｙｒ　）　Ｅ　Ｓ　ｓｉｎφ　　
　　　　　・・−−−−（７）となり、該信号ｅ９０が
位相角演算器４１Ｂに入力される。位相角演算器４１Ｂ
は（６）式と（７）式とから位相角を演算する。ｅ　９
０／　ｅ　０−ｓｉｎφ／ｃｏｓφより、 φ−ｊａｎ−１（ｅ　９０／貰）　、　　　　　・・・
・・・（８）となり、（８）式の位相角φの信号が出力
端子４１７から、タブレット２内のマイクロコンピュー
タ（図示せず）に出力される。

なお、本実施例においては、圧力可変コンデンサ１２５
によって同調回路１２の応答する位相を変えるようにし
たが、その代わりに感圧ゴムなどによる可変抵抗を用い
るとか、コイル１２２の−「ンダクタンスを可変にして
もよい。

第７図は芯体１４の押圧力（ｇ）と、描く線の太さを指
定するコードとの対応図であり、アナログ的な押圧力に
応じて出力端子４１７から出力される位相角φの信号に
基づいて、マイクロコンピュータによって線の太さを示
すディジタルコードに変換されて、その太さが指定され
る。なお、押圧力が０の場合は、（８）式の信号ｅＯ，
ｅ９０が共にＯとなるので位相角φは不定となり、位相
角演算器４１Ｇが該不定なるを検知して、スイッチ１２
１がオフであることが判別される。これを判別するに当
っては、信号ｅＯ°と７■とに対してそれぞれＯをわず
かに上まわるしきい値を設けて、そのしきい値との比較
結果の論理和を監視すればよい。このようにして位相角
φが検出されたときはペンダウン状態であり、不定のと
きはペンダウン状態でないと定義付けて、該判別信号を
位置検出回路３に送るようにすれば、入力ペン１をタブ
レット２上で操作し、座標入力したい位置で該入力ベン
１の先端をタブレット２上に押付けることによって連続
的な押圧力の変化を検出できる。

なお、入゛カペン１においてスイッチは側面に設けても
良く、また、スイッチ自体は必要不可欠なものではない
。また、前記説明では位相の連続的な変化に対応して線
の太さを変える点について言及したが、指示位置あるい
はその指示領域の色相や濃度（明度）を変えるようにな
しても良い。

また、第２図で説明した座標入力装置は一例であって、
人力ペン１における磁気発生器もこれに対応して設けた
ものであるから、他の装置に用いられるものにおいては
特に必要ではない。

（発明の効果） 以上説明したように本発明・によれば、他の回路との間
にコードが不要となり、コイル及びコンデンサあるいは
これに加えて抵抗を含む同調回路を設けるのみで良く、
従来のような超音波や赤外線の送信機、電池等が不要と
なり、極めて操作性が良く、また、使用状態に応じてコ
イル又はコンデンサもしくは抵抗のいずれかの値が変化
して同調回路の位相が変化するため、その使用状態の変
化を座標入力装置等へ伝達でき、例えば抑圧力に応じて
描く線の太さの指定等を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を座標入力装置の位置指示器に応用した場
合のものについて示している。 第１図は本発明の位置指示器の一実施例を示す断面図、
第２図は本発明の位置指示器を用いる座標人力装置の一
例を示す斜視図、第３図はタイミング制御回路のブロッ
ク図、第４図は第３図の各部の波形図、第５図、第６図
は第３図の各位相検波器の動作を説明する波形図、第７
図は芯体の押圧力と線の太さ指定との対応図である。 １・・・入力ベン（位置指示器）、１２・・・同調回路
、１２２・・・コイル、１２３・・・コンデンサ、１２
４・・・可変コンデンサ、１２５・・・圧力可変コンデ
ンサ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）コイル及びコンデンサあるいはこれに加えて抵抗
   を含み、使用状態に応じて前記コイル又はコンデンサも
   しくは抵抗のいずれかの値が変化する同調回路を備えた
   ことを特徴とする位置指示器。
2. （２）外部から加わる圧力に応じてコイル又はコンデン
   サもしくは抵抗のいずれかの値を変化させるようになし
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の位置指
   示器。