JPH02204818A - 座標位置検出装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、コンピュータなどの電子機器に、手書き文
字や図形などの情報を入力ベンなどで入力する際に用い
る座標位置検出装置であって、さらに詳しくは、座標入
力用検出板上の入力ベン接触位置を検出するための電磁
誘導型の座標位置検出装置に関する。

（ロ）従来の技術 電磁誘導型の座標位置検出装置は、ループコイルを定間
隔で配置した座標入力用検出板において、ループコイル
をまず送信回路に接続して発振信号を流し、座標入力用
検出板に接触している入力ベンの誘導コイルに電磁誘導
により誘導電圧を発生させて該誘導コイルに結線された
コンデンサを充電させ、次にループコイルを受信回路に
切換え接続してコンデンサの放電に伴い該ループコイル
に流れる信号を検出することで、上記入力ペンの接触位
置を割り出すものであった。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 ところで、上記のような座標位置検出装置では、受信時
ループコイルを順番に切換えスキャンして、これらルー
プコイルにのった受信信号を次々と取出し、その誘導電
圧の大きさを読取り、かつ記憶してゆくことで誘導電圧
の大きさの分布から入力ペンの座標位置を割り出す必要
がある。この場合ループコイルにのった誘導信号は正弦
波信号であって、電圧の大きさはアナログであるので、
これをＡ／Ｄ変換し、デジタル値から誘導電圧の大きさ
を検出せねばならない。

しかるに従来装置のようにＡ／Ｄコンバータを用いた受
信回路では、このＡ／Ｄ変換に時間が掛かり、高速でル
ープコイル群をスキャンすることができず、座標検出速
度が遅い難点があると共に、Ａ／Ｄコンバータでは素子
の能力上分解能が上げられない間趙があった。勿論Ａ／
Ｄ変換速度の速い、しかも分解能の高いＡ／Ｄコンバー
タは存在するが、これらは非常に高価であり、採用が困
難である。

この発明は、かかる問題点を解決する座標位置検出装置
の提供を目的とする。

（ニ）問題点を解決するための手段 この発明は、ループコイルから取出した受信信号を整流
する全波整流器と、整流信号を包絡線検波する検波回路
と、検波信号をピークホールドするピークホールド回路
と、ピークホールド信号を積分する積分回路と、積分信
号に応じた時間長さのパルスでクロックカウント回路を
駆動するコンパレータとを含み、上記クロックカウント
回路が発振回路から与えられるクロックパルスをコンパ
レータ出力信号の間カウントとして、そのカウント値を
出力するように構成した座標位置検出装置を特徴とする
。

（ホ）作用 この発明によれば、正弦波信号である受信信号を整流、
検波してピーク値を求め、そのピーク値に応じた積分信
号を用いて、そのピーク値に対応する時間幅クロックカ
ウント回路において発振回路から与えられるクロックパ
ルスの数をカウントし、そのカウント値を出力するので
、そのカウント値から受信信号の大きさを容易に知るこ
とができる。

（へ）発明の効果 このように、タロツクパルスのカウント値から受信信号
の大きさを検出するので、Ａ／Ｄコンバータを使った従
来回路に比べ、受信信号の大きさを高速で測定でき、従
ってループコイル群のスキャン速度も高速化できるから
座標検出が速くできる。またクロック信号の周波数を高
く設定しておけば、それだけ一定時間当りのカウント数
を増大できるので、周波数を上げるための簡単かつ安価
な回路であり乍ら高い分解能を与えることができる。

（ト）実施例 以下、この発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図はこの発明にかかる座標位置検出装置の概念図で
、例えば、Ｘ軸とＹ軸との座標であって、Ｘ軸およびＹ
軸のそれぞれを構成する板面は、発振用ループコイル１
と受信用ループコイル２とが別々に第１０図に示す座標
入力用検出板３に配置され、そして、Ｘ軸板とＹ軸板と
は該検出板３の表裏にクロスして配置される。

発振用ループコイル１は送信回路４に、受信用ループコ
イル２は受信回路５にそれぞれ結線され、しかして発振
用ループコイル１に第２図イの時間幅、第２図口の発振
電流を流し、入力ペン３０またはカーソルの誘導コイル
しに電磁誘導で誘導電圧を生起させて、該誘導コイルに
結線されたコンデンサＣを充填し、次に第２図二の時間
幅、受信に切換えてコンデンサＣの電荷を誘導コイルし
に放電させ（第２図ハ）、これによって受信用ループコ
イル２に流れる第２図ホの受信信号を取出し、第１０図
のＣＰｔＪ６による処理によって入力ペンまたはカーソ
ル（以下、入力ペンと略記する）の接触座標位置を割り
出す。

さらに述べると、Ｘ軸もＹ軸も同様であるためその１つ
を述べると、第３図のように発信用ループコイル１は受
信用ループコイル２の８本に対し１本の割合で設けられ
る。つまり発振用ループコイル１のパターンピッチが拡
げられているのに対し、受信ループコイル２は狭いピッ
チ、例えば、４ｍで多数重亜べられている。ＭＰＸは受
信切換え用のスイッチ素子、ＦＥＴは送信切換え用のス
イッチ素子（電界効果型トランジスタ）である。

さらに７は発振、受信の共通ラインである。

受信用ループコイル２・・・は上述のように４ｍ間隔で
配置され、それらの８本ずつがブロックにまとめられて
おり、このようなブロック８・・・が所要数配置される
。そして受信用ループコイルは第３図に示すように、常
に隣接する３個のブロックの各ブロックにおける同一順
位の３本ずつが構成するループで受信信号を拾うように
使用される。たとえば３個のブロック８のそれぞれ第１
番目の受信用ループコイル２を使用して受信信号を拾い
、次にそれぞれのブロック８の第２番目の受信用ループ
コイル２を使用して受信信号を拾うように時分割方式に
よってスキャンする。

このように３本のループ構成で受信信号を拾うようにす
れば１本の場合よりも受信する誘導信号を太きく　（３
＠）取れて、Ｓ／Ｎ比、検出精度の向上につながる。

また、３本ループ構成とすることで共通ライン７に発生
する誘導電圧を打消し、受信信号の歪をなくせる。

つまり、第４図のような状態で誘導コイルＬがタッチさ
れたとすると、共通ライン７には３本ループ構成のうち
の中央部ループコイル２ｂを挾んだ両側に逆向きの電流
が流れる結果、共通ライン７側の誘導電圧が相殺される
。このような構成でないと、入力ベンの接触位置が共通
ライン７に近いか遠いかによって該共通ラインにのる誘
導電圧が大小に変化し、これが受信用ループコイルから
拾う受信信号に影響を与えて検出誤差を発生させてしま
う。

入力ベン３０は必ずしも、いずれかの受信用ループライ
ン２の直上にのるとは限らず、第５図のように受信用ル
ープラインの間に接触される。

この場合、入力ベンが受信用ループラインに対しどちら
の位置に来ているのかＣＰＵ６で判断しなければ座標を
特定できない、いよ第５図において受信用ループライン
２ａ、２ｂｌ　２Ｃのうち、受信用ループラインの左側
Ａの位置にあったとすると、電流はライン２ａからライ
ン２ｂに実線矢印の方向に流れる。

ところが、ライン２ｂに対し右側Ｂの位置にあったとす
ると、電流はライン２ｂからライン２Ｃに破線矢印の方
向に流れ、受信用ループライン２ｂに乗る電流方向が逆
転する。結果として第６図の４１口のように受信信号の
位相が反転する。故にＣＰＵ６はこの移送反転のデータ
で入力ベンを検知し、受信用ループライン２ｂを反転ラ
インとして入力ベンの位置を判別することができる。

この位相反転検知は第９図のようにして行なわれる。

第９図の受信信号口または信号ホから第１０図回路のコ
ンパレータ２７を用い、受信クッロクパルス信号ハまた
は信号へを作成し、これを第１０図回路のサインコンバ
ータ１２から入力する発振クロックパルス信号イとパル
ス立上りの個所で比較する。受信信号はコンデンサＣの
放電により受信用ループライン２に生起されるものであ
るから、信号二のように発振クロックパルス信号イとの
間に一定のずれが発生する。しかし反転前の受信信号口
ではこのずれの信号二のみが取出されるのに対し、反転
後の受信信号ホでは反転分だけ、ずれの信号トのように
ずれの幅が増大する。このことを利用し反転を検知する
のである。

このずれ幅信号二、トの検知の実際は、第１０図の回路
において、第９図の受信信号口、ホをコンパレータ２７
で波形整形して矩形波となし、位相検知回路２８で発振
クロヅクパルス信号イと比較することでそのずれの信号
二、トを検知する。

さらに、位相検知回路２８はタロツクパルス（１６ＭＨ
ｚ）で駆動するカウンタを有し、該・カウンタで、それ
ぞれのずれの信号二、トの幅をカウント値で計量力する
。

ＣＰＵ６はこのずれの量が位相反転を検知するための設
定値より大きいとき、位相反転と判定することになる。

このように、位相の反転で受信信号の反転ラインを求め
、反転ラインのどちらか側に入力ペンがタッチしている
のか判断できる。

さらに、反転ラインからどの程度距離が離れているか測
定できないと、入力ペンの中心位置、つまり座標を特定
できない、そこで、ＣＰＵ６は次のような処理を行なう
。

すなわち、第７図イもしくは第８図イのような位置に入
力ペンの中心Ｐがあるとすると（各図イの縮線は４１Ｉ
ＩＩ間隔の受信用ループコイルを指している）、各開口
または図ハのようなピーク値を有する誘導信号が時分割
で取出される。ＣＰＵ６では受信用ループライン（第５
図で説明したライン２ｂ）の出力を順次内蔵のＲＡＭに
記憶しているので、位相反転ラインを挾む前後２本目の
特定箇所ａとｂの誘導電圧（ピーク値）に対応するカウ
ント値をピックアップし、ａ−ｂ：Ｉｔ４算により求め
な数値で中心Ｐが反転ラインからいくら離れているかを
算出する。第７図口は入力ペンの中心部Ｐが受信用ルー
プライン間の中央にある場合を示し、特定箇所ａ、ｂの
カウント値が等価となっている。

これに対し第８図口は第８図イにおいて実線で示すコイ
ルＬの中心Ｐが反転ラインに近い側にある時で、プラス
の値の場合を表わし、第８図ハは第８図イにおいて鎖線
で示すコイルＬの中心Ｐが反転ラインに遠い側にある時
で、マイナスの値の場合を表わしている。

上述の処理は第１０図のクロックカウント回路９で行な
い、積分回路２６の出力を所定のレベルでスライスした
出力信号をタロツクパルス（８ＭＨｚ）に基づいてクロ
ックカウント回路９でカウントし、ＣＰＵ６に入力する
。

ＣＰＵ６はこのカウント値を順次記憶し、前述のように
位相反転ラインが特定されるとこのラインの前２本目ａ
と、後２本目すのカウント値を読出し、これをマイナス
して行なわれ、その差数値から座標値を演算する。

次に、第１０図の実施回路の動作を説明する。

同期タイミング回路１０は発振回路１１の出力を用いて
サインコンバータ１２に同期信号を送る。

この同期信号は発振・受信のためのスイッチ素子ＦＥＴ
、ＭＰＸの切換え（２ＭＨｚ）タイミングを制御し、ま
た入力手段としての入力ペン（５００ＫＨｚ）とカーソ
ル（２５０ＫＨｚ）の識別を行なうための信号である。

サインコンバータ１２は上記同期信号を用いて正磁波に
変換した発振信号を出力し、これを電流ブースト回路１
３で大電流に変えたのち発振デコーダ１４によりスイッ
チ素子ＦＥＴの切換えを伴いつつ発振用ループコイルト
・・に大電流を流す。

これにより座標入力用検出板３にタッチした入力ペン３
０のコンデンサＣが充電される。

なお、上述の座標入力用検出板３は、たとえば上面側に
Ｘ軸、裏面側にＹ軸用の発振・受信ループを形成し、こ
れらのループは前述の第３図に示す構成をクロスして配
設している。

受信動作は既述したように隣接する３ブロツクの同順位
３本ずつが受信用ループコイル２を構成し、かつこの３
本単位で順位を次々と１本ずつずらしてゆくスキャン動
作で行なわれる。受信デコーダ１５は次々と受信用ルー
プライン２・・・にのった受信信号を拾ってゆく。

これらを受信増幅回路１６がＸ軸とＹ軸とを別個に、そ
れぞれに対応する増＠率で増幅し、さらに増幅率切換え
回路１７を経て、一方では波形整形回路１８に送る。

この波形整形回路１８の具体回路図は第１１図のような
ものであって、差動増幅器１９、バンドパスフィルタ２
０、ゲイン切換え器２１、増幅器２２を通した第１２図
の受信信号Ａを全波整流器２３で第１２図信号Ｂのよう
に整流し、次に検波器２４にて包絡線検波した第１２図
信号Ｃをピークホールド回路２５で第１２図信号りとし
、これをＣＲ積分回路２６で積分信号Ｅとし、コンパレ
ータ２７に通す。

コンパレータ２７は積分信号Ｅを第１２図Ｆの信号にＡ
／Ｄ変換し、この信号の出力幅がクロッフカラント回路
９でカウントされて、受信信号の出力値が算出される。

このクロックカウントの処理が、受信信号のカウント値
の算出であって、クロックカウント回路９には発振回路
１１からクロック信号（８ＭＨｚ＞が与えられており、
第１２図Ｆのコンパレータ出力が入った時点からその信
号幅の間、クロックパルスを計数し、そのカウント値が
ＣＰＵ６に入力されることになる。

ＣＰＵ６では入力されたカウント値を受信した誘導信号
の大きさとして顛次記憶する。

一方、増幅率切換え回ｆＩ＃１１７を出た第１２図Ａの
信号を直接コンパレータ２７を通し、第９図ハまたは第
９図へのような受信クロックパルス信号に整形して位相
検知回路２８に送り、該位相検知回路２８において第９
図イの発振クロックパルス信号（サインコンバータ１２
の出力）との比較において第５図で述べたような位相反
転ラインを求めると同時に、発振回路１１からの信号（
１６ＭＨｚ）で、このずれ量（カンラント値）を算出す
る。

また、ＣＰＵ６がこの反転ラインを境にして前後２本口
の特定箇所ａ、ｂ（第７図、第８図参照）の受信用ルー
プラインの誘導信号のピーク値（カウント値）をピック
アップし、第７図及び第８図で述べた座標特定の処理を
行なう。

なお、第７図、第８図で述べた座標特定のＣＰＵ６の処
理は入力ペンが位置する受信用ループコイル部分だけで
よく、それ以外の部分の処理は無用である。

そのためにピークホールド回路２５からコンパレータ２
７を介して出力される信号が、設定されたレベルがある
とき、入力ペンの存在する範囲であるとして、該信号を
タイト検出信号としてＣＰＵ６に入力し、ＣＰＵ６はこ
のタイト検出信号が出力されている受信用ループコイル
の部分だけ処理する。

そして上述の処理データによってＣＰＵ６は増設ＲＯＭ
回路２９を用い入力ペンの座標値を弾き出す。

このように、受信用ループコイル２で取出した受信信号
をそのままＡ／Ｄ変換するのではなく、全波整流、包絡
線検波したのちピークホールドし、そのピーク値に応じ
た積分信号を用い、これをコンパレータ２７に通し、ク
ロックカウンタ回路９を駆動し、ピーク値に応じたクロ
ックパルスのカウント値を出力するようにしているから
、受信信号の大きさ検知が迅速に行なえ、従って、受信
用ループコイル２・・・のスキャンを高速処理でき、座
標検出速度を高めることができる。また、クロックパル
ス（第１０図の場合８ＭＨｚ）の周波数を上げれば一定
時間内のカウント値も増大するので、これにより受信信
号の分解能を容易に高めることができる。

尚、この発明の構成と、上述の実施例との対応において
、 この発明の発振用のループラインは、実施例の発振用ル
ープライン１に対応し、 以下同様に、 受信用のループラインは、受信用ループライン２　＋　
２　ａ　、２　ｂ　、２　ｃに対応し、座標入力検出板
は、座標入力用検出板３に対応し、 クロックカウント回路は、クロックカウント回路９に対
応し、 発振回路は、発振回路１１に対応し、 全波整流器は、全波整流器２３に対応し、検波回路は、
包絡線検波回路２４に対応しピークホールド回路は、ピ
ークホールド回路２５に対応し、 積分回路は、ＣＲ積分回路２６に対応し、コンパレータ
は、コンパレータ２７に対応し、入力手段は、入カベん
（もしくはカーソル）３０に対応し、 誘導コイルは、誘導コイルしに対応し、コンデンサは、
コンデンサＣに対応し、ループコイルを切換える手段は
、スイッチ素子ＦＥＴおよびＭＰＸに対応するも、 この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるもの
ではない。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示し、 第１図は座標位置検出装置の概念図、 第２図は第１図の発振・受信のタイミングチャート、 第３図は発振・受信ループパターン構成図、第４図は受
信ループコイルの動作説明図、第５図は位相反転ライン
検出動作説明図、第６図は第５図の受信信号波形図、 第７図および第８図は入力ペンと誘導信号との対応図、 第９図は位相反転検知処理動作のタイミングチャート、 第１０図は発振・受信制御回路図、 第１１図は波形整形回路の具体回路図、第１２は第１１
図回路各部の信号波形図である。 １・・・発振用ループライン ２・・・受信用ループライン ３・・・座標入力用検出板 ９・・・クロックカウント回路 ２３・・・全波整流器　　　２４・・・包絡線検波回路
２５・・・ピークホールド回路 ２６・・・ＣＲ積分回路　　２７・・・コンパレータ３
０・・・入力ベン　　　　Ｌ・・・誘導コイルＣ・・・
コンデンサ　　　　ＦＥＴ・・・スイッチ素子ＭＰＸ・
・・スイッチ素子 第１ス 第６図 躬１図ｆ）横１を　受信り／ごングチ７−トωつ受信４
号 手続補正書 （方式） 事件の表示 昭和６３年　特許願　第２３０３８５号補正の対象 ）図面第１０図 補正の内容 ）図面第１０図を別紙のように補正する。 添付書類の目録 ）補正図面　　　　　　　　　　　１、発明の名称 座標位置検出装置 補正をすゐ者 事件との関係　　　特許出願人 住所　　京都府京都市右京区花園土堂町１０番地名称（
２９４）立石電機株式会社 代表者　立　石　義　雄 補正命令の日付 （発送臼 昭和６３年１２月７日 昭和６３年１２月２０日） 補正により増加する発明の数 手続補正書 （方式） 補正の対象 て　＼ 平成２年３月３日 明細書の図面の簡単な説明の欄 補正の内容

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ループコイルを定間隔で配置した座標入力用検出
   板に、誘導コイルおよびこれに結線 されたコンデンサを備えた入力手段を接触 させ、上記ループコイルに流れる発振信号 により上記コンデンサを充電し、その放電 を上記ループコイルで受信する座標位置検 出装置であって、 ループコイルから取出した受信信号を整流 する全波整流器と、整流信号を包絡線検波 する検波回路と、検波信号をピークホール ドするピークホールド回路と、ピークホー ルド信号を積分する積分回路と、積分信号 に応じた時間長さのパルスでクロックカウ ント回路を駆動するコンパレータとを含み、上記クロッ
   クカウント回路が発振回路から 与えられるクロックパルスをコンパレータ 出力信号の間カウントとして、そのカウン ト値を出力するように構成した 座標位置検出装置。