JPH0282309A - 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人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うた。

（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、座標の
入力手段としての機器に入力ペン、カーソルなどの複数
のものがあって、これら入力ペン、カーソルの選択使用
に応じて発振信号の共振周波数および受信回路の受信信
号増幅率を切換える必要があったか、この切換えは従来
ではオペレータが手動によるスイッチ切換え操作によっ
て行なっており、操作性に劣る難点かあった。

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、入力手段の種類に応じてこれら入力手段の
誘導コイルの共振周波数が異なるように設定すると共に
、ループコイルから取出した受信信号の共振周波数を検
出してループコイルに流す発振信号の共振周波数をそれ
に合わせる制御手段と、受信信号増幅率を使用されてい
る共振周波数の信号に適合するものに切換える増幅率切
換え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、入力ペンまたはカーソル等の入力手
段を座標入力用検出板に接触させると、受信回路では、
ループコイルから取出した受信信号の共振周波数を読取
り、ループコイルに流す発振信号の共振周波数をそれに
合わせると共に、増幅率切換え回路の受信信号増幅率を
上記共振周波数信号に適合したものに切換える。

（へ）発明の効果 従って、オペレータは使用する入力手段に応じて発振信
号の共振周波数および受信信号増幅率を切換える必要が
なくなり、スイッチ切換え操作の手間が省ける。

（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ＣＰＵ６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＋ｗ＋ｎで多数重亜べられている。ＭＰ
Ｘ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４　ｍｍ間
隔で配置され、それらの８本ずつがブロックによとめら
れており、このようなブロック８・・・か所要数配置さ
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側の誘導電圧か相殺される。

このような構成でないと、入力ペン３０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
誘導電圧か大小に変化し、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す、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、入力ペンか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
２　ａ　＋　２　ｂ　、２　ｃ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２
ａ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４９口のように受信信号の
位相か反転する。故にＣＰＵ６はこの移送反転のデータ
で入力ペン３０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
に一定のずれか発生する。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はこのずれの量か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かタッチしている
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順間
隔の受信用ループコイルを指している）、各図口まなは
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本口の特定箇
所ａとｂの誘導電圧（ピーク値）に対応するカラン１−
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（２Ｍ　Ｈｚ　）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をピークボールド回路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タロツクカウント回路
ってカウントされて、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、タロツクパルスを計数し、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（１６Ｍ
Ｈｚ）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ＣＰＵ　６の
処理は入力ペンか位置する受信用ループコイル部分たけ
でよく、それ以外の部分の処理は無用である。

そのためにピークボールド回路２５からコンパレータ２
７を介して出力される信号か、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２つを用い入力ペンの座標値を弾き出す。

ところで、座標入力は上記した入力ペンの外、カーソル
で行なうことができるので、入力ペンとカーソルとの違
いを識別する必要かある。そのため第１０図の実施例回
路では入力ペンの誘導コイルの共振周波数を５００　Ｋ
　１−Ｔ　ｚ、入力カーソルのそれの共振周波数を２５
０　Ｋ　Ｈｚとしておき、同期タイミング発生回路１０
からサインコンバータ１２にそれぞれの周波数の同期信
号を送出す一方、ＣＰＵ６が受信用ループコイルから取
出した受信信号の共振周波数を検出して使用されている
入力手段が入力ペンかカーソルであるかを識別し、サイ
ンコンバータ１２から送出す発振信号の共振周波数を切
換えるように働く。

同時にＣＰＵ６は受信回路５の増幅率切換え回路１７の
受信信号増幅率を、使用されている共振周波数の信号に
適合した増幅率に切換える。

これによって、例えば入力ペン３０による座標入力がな
されると、発振用ループコイル１に共振周波数５００Ｋ
Ｈｚの発振信号が流れ、またコンデンサ放電で受信用ル
ープコイル２に共振周波数５００ＫＨｚの誘導信号が生
じ、これを取出した受信信号が共振周波数５００ＫＨｚ
の場合の増幅率で増幅されたのち、既述した動作の座標
検出に用いられる。

この場合、ＣＰｔＪ６は第１３図のフローチャートのよ
うに、２５０ＫＨｚ発振によるタッチを検出し、検出し
た場合は、カーソルが使用されているので、それに基づ
いた座標値を作成する（ステップｎｌ、ｎ２．ｎ３．ｎ
４）。

また、検出しない時は５００　Ｋ　Ｈｚ発振によるタッ
チを検出し、検出した場合は入力ペンか使用されている
ので、それに基づいた座標値を作成するくステップｎ５
．ｎ６．ｎ７．ｎ８）。

このようにＣＰＵ６か自動的に入力ペンかカーソルかを
判断して発振信号の共振周波数を変えるので、オペレー
タ側では入力ペンかカーソルかの切換え設定か不要とな
り、それたけ操作性か向上するに至る。

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コイルは、実施例の発振用ル
ープコイル１に対応し、 以下同様に、 受信用のループコイルは、受信用ループコイル２．２ａ
、２ｂ、２ｃ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、 制御手段は、ＣＰＵ６、同期タイミング発生回路１０、
サインコンバータ１２に対応し、増幅率切換え回路は、
増幅率切換え回路１７に対応し、 入力手段は、入力ペン（もしくはカーソル）３０に対応
し、 誘導コイルは、誘導コイルＬ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、第１３図は入力ペン、カーソ
ルの切換え動作フローチャートである。 １・・・発振用ループコイル ２．２ａ、２ｂ、２ｃ・・・受信用ループコイル３・・
・座標入力用検出板　６・・・ＣＰＵ１０・・・同期タ
イミング発生回路 １２・・・サインコンバータ １７・・・増幅率切換え回°路 ３０・・・入力ペン　　　　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 −へＱｊＵ 手続補装置 （方式） ％式％ 事件の表示 昭和６３年　特許願　第２３４６０１号補正の対象 ）図面 補正の内容 ）図面第１３図を別紙のように補充する。 添付書類の目録 ）補充図面　　　　　　　　　　　１、発明の名称 座標位置検出装置 補正をする者 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番地鉗（２
９４ン立石電機株式会社 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）

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、 入力手段の種類に応じてこれら入力手段の誘導コイルの
   共振周波数が異なるように設定すると共に、ループコイ
   ルから取出した受信信号の共振周波数を検出してループ
   コイルに流す発振信号の共振周波数をそれに合わせる制
   御手段と、受信信号増幅率を使用されている共振周波数
   の信号に適合するものに切換える増幅率切換え回路を備
   えた座標位置検出装置。