JPH0281116A - 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ペ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ペ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。

く口）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ペ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、単なる
座標入力以外に、たとえば角度入力などの各種処理モー
ドを選択して入力する必要が生じるが、その場合の入力
方法として、入力ペン側のコンデンサ容量を切換え、こ
の切換えにより受信回路に取出される受信信号の位相を
変化させ、受信回路側では基準信号との比較において受
信信号の位相ずれ幅をピックアップし、その位相ずれ幅
から選択入力された処理モードを識別する方法が考えら
れる。

しかし、座標位置検出装置では、温度変化により受信回
路の部品の特性で受信信号の位相がずれるため、受信口
＃Ｉ側では本来のコンデンサ容量変化による位相ずれと
温度変化による位相ずれが混同し、処理モード識別に誤
検知が生じる問題があった。

この発明はかかる問題点を解決する座標位置入力装置の
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、入力手段側におけるコンデンサ容量の選択
切換えによる受信信号の位相ずれを検出する回路をルー
プコイル受信回路に設けると共に、座標検出時に、ルー
プコイル発振＠路をループコイル受信回路に短絡して発
振信号を受信回路に流す回路、および該短絡時の発振信
号と受信信号の位相ずれを検出してこの位相ずれ値を上
記位相ずれを検出する回路に補正値として入力する制御
回路を備え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、座標検出時、ループコイル発振回路
をループコイル受信回路に一時的に短絡して発振信号を
受信回路に流し、該受信回路で発振信号を受信信号とし
て用いて発振信号との位相ずれ検出を行ない、位相ずれ
がある時はその位相ずれ値を補正値として位相ずれを検
出する回路に入力し、しかしてコンデンサ放電によって
ルーズコイルから取出した受信信号を補正した状態で該
受信信号の位相ずれ幅を検出する。

（へ）発明の効果 従って、温度変化による位相ずれとコンデンサ容量変化
による本来の位相ずれとの混同がなくなり、受信回路は
正しくコンデンサ容量変化による位相ずれのみを取出し
て選択入力された処理モードを識別する。

（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ｌに第２図イの時間幅、第２図口の発振
電流を流し、入力ペンまたはカーソルの誘導コイルＬ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Ｌ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Ｃ
ＰＵ６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、４鰭で多数率差べられている。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大きく（３倍
）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
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、入力ペ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
。

入力ペンは必ずしも、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、入力ペ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、２ｂ、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の位置にあつたとす
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
で入力ペンを検知し、受信用ループライン２ｂを反転ラ
インとして入力ペ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、受信クロッ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
クロッ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はクロックパルス（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出力する。

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（各図イの縦線は４−間
隔の受信用ループコイルを指している）、各図口または
図へ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本口の特定箇
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減算により求めた数値で中心
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りっている。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が反転ライン側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
出力信号をクロックパルス（８Ｍト！Ｚ）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本口ａ
と、後２本ｌｌｂ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＜２ＭＨ２＞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幅率で増幅し、さらに増幅率切換え
回路（これについては後記する）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図体号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
体号Ｃをピークホールド回路２５で第１２図体号りとし
、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クカウント回路
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１
１からクロックパルス（８Ｍ　Ｈｚ　）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
の大きさとして順次記憶する。

一方、増幅率切換え回路１７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Ａ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（１６Ｍ
Ｈｚ）で、このずれ！（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木目
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ｆＭ＞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ＣＰｔＪ６は増設ＲＯ
Ｍ回路２９を用い入力ペンの座Ｂ値を弾き出す。

入力ペンやカーソルには、各種処理モードの選択などの
複数の選択機能が与えられる。この選択機能は具体的に
は第１３図イ９口のように入力ペン３０、カーソル３１
のコンデンサＣに並列接続した容重の異なるコンデンサ
Ｃ１，Ｃ２・・・と選択スイッチＳＷＩ、ＳＷ２・・・
からなり、スイッチのＯＮ動作で必要モードを選択し、
かつ入力する。

受信側では選択された機能を検出するためＣＰＵ６は次
のように働く。

前述の位相検知回路２８は先に述べたように位相の反転
ラインの検出を、位相差のカウント値として検出してい
るので、この処理を利用している。

すなわち、該位相検知回路２８には、増幅率切換え回路
１７から受信信号が入力されるが、いずれのスイッチＳ
ＷＩ、Ｓ・Ｗ２・・・もＯＮさせてない場合の受信信号
が第１５図のイとすると、スイッチをＯＮしてコンデン
サＣに他のコンデンサＣＩ。

Ｃ２・・・を並列使用すると、並列使用するコンデンサ
の容量に応じて、換言すればＯＮさせたスイッチに応じ
て受信信号が第１５図口〜ホのようにイの受信信号に対
し位相が進んだり遅れたりする。

たとえば第１４図のようにスイッチＳＷＩをＯＮさせた
場合、その時の受信信号は位相が進んだ方向にずれる０
位相検知回路２８はこの位相ずれの幅を受信クロックパ
ルス信号（第１４ロバ）と発信クロックパルス信号（第
１４図二）を用いて比較検出し、かつこの幅（第１４図
ホ）の間のクロックパルス数をカウントして、ＣＰＵ６
に入力する。

そしてＣＰＵ６はそのカウント値で位相差を検知して、
その値をスイッチ識別テーブルを参照し、スイッチＳＷ
Ｉによって選択された機能モードを判断する。

なお、各スイッチＳＷＩ〜ＳＷ４による位相差のずれ（
カウント値）は前述の位相反転ライン検出の処理（第９
図の処理）のずれより極めて小さいので、両者の識別は
明確に行なえる。

このようにすれば、座標値の検出とスイッチ識別とが同
じ誘導信号（受信信号）を用いて同時に行なえる利点が
ある。

ところで、上述のようなスイッチ識別を行なう場合、温
度変化により受信回路の部品の特性で受信信号の位相が
ずれると、スイッチの誤検知となる。つまり、温度変化
による位相ずれ分が生じると、これがコンデンサ容量切
換えによって生じる本来の位相ずれ分と混同されるので
、位相検知回路２８の出力であるクロックパルス数（位
相ずれ幅）でＶＰＵ６がスイッチ識別テーブルを参照し
てスイッチＳＷＩ〜ＳＷ４の何れがＯＮされたがを判断
しても、その判断結果はミスとなる。

そこで第１０図回路ではスイッチ識別温度補償回路３２
を設け、座標検知時、逐次発振回路４と受信回路５を短
絡して発振信号を受信側に流し、この発振信号を受信信
号に用いて発振信号との間に位相ずれがあるか否かを位
相検知回路２８で求め、ずれがある場合にはそのずれ量
が位相カウント値として出されるので、ＣＰ　ｔＪでこ
の位相カウント値を用いてスイッチ識別のカウント値に
補正を加えるようにしている。これによれば温度変化が
あっても誤検知が発生せず、信頼性が向上する。

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、 ループコイル発振回路は、発振回路４に対応し、ループ
コイル受信回路は、受信回路５に対応し、制御回路は、
ＣＰＵ６に対応し、 位相ずれの検出回路は、位相検知回路２８に対応し、 発振回路と受信回路とを短絡させる回路は、スイッチ識
別温度補償回路３２に対応し、入力手段は、入力ベン３
０もしくはカーソル３１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，ＣＩ、Ｃ２，Ｃ３、Ｃ４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１０
図回路各部の信号波形図、第１３図はカーソル、入力ペ
ンの回路構成図、第１４図はスイッチ識別動作説明図、 第１５図はスイッチ０８時の受信信号波形図である。 １・・・発振用ループライン ２．２ａ、２ｂ、２ｃ・・・受信用ループライン３・・
・座標入力用検出板　４・・・発振回路５・・・受信回
路　　　　　６・・・ｃｐｕ２８・・・位相検知回路　
　３０・・・入力ベン３１・・・カーソル ３２・・・スイッチ識別温度補償回路 Ｌ・・・誘導コイル Ｃ，ＣＩ、Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４・・・コンデンサＳＷＩ、
ＳＷ２．ＳＷ３．ＳＷ４・・・スイッチＦＥＴ・・・ス
イッチ素子　ＭＰＸ・・・スイッチ素子第１図 Ｃ°゛コフテ゛〕 第２図 易１図の４１茨　榎×芭り／；ングチ７−トＧｔ％）受
信４号 第６図 第９図 ４１１及傘シ−ｍ　覗１１フイ乍のクイミング÷シート
Ｌ・・・誘導コイル Ｃ，Ｃ１〜Ｃ４・・・コ）デ′：／ブ 第１３図 カーソル・入力ペンの回路構成図 Ｗ１ Ｗ２

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
   置であつて、 入力手段側におけるコンデンサ容量の選択切換えによる
   受信信号の位相ずれを検出する回路をループコイル受信
   回路に設けると共に、 座標検出時に、ループコイル発振回路をループコイル受
   信回路に短絡して発振信号を受信回路に流す回路、およ
   び該短絡時の発振信号を受信信号の位相ずれを検出して
   この位相ずれ値を上記位相ずれを検出する回路に補正値
   として入力する制御回路を備えた 座標位置検出装置。