JPH0282310A - 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カーソル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
力用検出板上のカーソル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カーソルまたは入力ペン（以下、
カーソルと略記する）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、上記カーソルの接触位置を割り
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、カーソ
ルに座標入力機能の外に、例、えは、角度入力などの他
の機能を合せ持なぜておけば、１台のカーソルで同一接
触動作によって、２つの機能入力が果せて非常に便利で
あり、かつ操作性が向上するが、いままでの装置にはそ
のような考えが全く含まれていなかった。

この発明は上記の点に鑑み、複数の機能の同時入力がで
き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、入力手段に、複数の誘導コイルと、それぞ
れに結線されたコンデンサとを備えて、これら誘導コイ
ルの共振周波数を相互に異ならしめた座標位置検出装置
を特徴とする。

（ホ）作用 この発明によれは、１台のカーソル等の入力手段に共振
周波数が異なる複数の誘導コイルを備えているので、こ
のカーソルを座標入力用検出板に接触すれは、ループコ
イル受信回路では上記共振周波数の相違により複数の受
信信号を取出してそれぞれを処理するので、共振周波数
ごとに予め設定された複数の機能の入力が行なえる。

（へ）発明の効果 従って、この発明では１台の入力手段を用いて座標入力
の外、例えば、角度入力が行なえ、操作性が向上する利
点がある。

（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、カーソル３０または入力ペンの誘導コイル
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図ポの受信信号を取出し、第１０図
のＣＰＵ６による処理によってカーソル３０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、４ｆｆｌＩＩ＋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４　ｒｎｍ
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・・・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。たとえは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
れは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本ルプ構成のうち中
央部ループコイル２ｂを挟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、カーソル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
導電圧が大小に変化し、これか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。

カーソル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、カーソル３０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がらラ
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４７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
でカーソル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が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ずる。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たけ、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、１〜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２
７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カーソルがタッチしている
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、カーソルの中心位置、っより座標を特定
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カ
ーソルの中心Ｐがあるとすると（各図イの縦線は４　ｍ
ｍ間隔の受信用ループコイルを指している）、各国口ま
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図口はカーソルの中心部Ｐか中央にある場合を示
し、特定箇所ａ、ｂのカウント値か等価となっている。

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か反転ライン側に近い側にある時で、プラ
スの値の場合を表し、第８図ハは第８図イにおいて鎖線
で示ずコイル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している。

上述の処理は第１０図のクロックカウント回路って行な
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（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＃ｉ１１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（５００ＫＨ７）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ＦＢＴ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にタッチしたカソルまた
は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軸周の発振・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本ずつす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か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。

このタロツ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、タロツクカウント回路９には発振回路１
１から′クロックパルス（８ＭＨｚ）が与えられており
、第１２図Ｆのコンパレータ出力か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かこの反転ラインを境にしてし前後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ＣＰＵ６の処
理は入力ペンか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がらコンパレータ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
の部分たけ処理する。

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。

カーソル３０か第１３図に示すように、誘導コイルＬと
これに結線されたコンデンサＣを有していることは既述
したが、これとは別に他の誘導コイルＬ１とこれに結線
されたコンデンサｃ１とを有している。誘導コイルしは
先に述べた座標入力用のメインコイルであって、誘導コ
イルＬ１は他の機能入力用（例えば角度入力用）のサブ
コイルであり、両コイルＬ、ＬＬを受信回路５が識別で
きるように誘導コイルＬの共振周波数を２５０ＫＨｚと
する時、誘導コイルＬ１のそれは５００ＫＨｚとしてい
る。

カーソル３０は先ず誘導コイルＬとコンデンサＣによっ
て座標入力を行ない、次に誘導コイルＬ１とコンデンサ
Ｃ１とで角度入力を行なうと、受信回路５では共振周波
数２５０ＫＨｚの受信信号を取出されると、ＣＰＵ６が
この共振周波数を検知して座標検出を行ない、次に共振
周波数５００ＫＨｚの受信信号が取出されると、ＣＰＵ
６かこの共振周波数を検知して角度検出し、両者の検出
データで座標値を割出す。

つまりＣＰＵ６は第１４図のフローチャー１〜のように
動作する。

２５０　Ｋ　Ｉ（ｚ共振によメインコイルの接触がある
と、このメインコイルによる座標値を作成する（ステッ
プｎｉｌ、ｎ１２．ｎ１３）。

次に５００ＫＨｚ発振によるサブコイルの接触があると
このサブコイルによる座標値を作成し、両座標値を送出
す（ステップｎ１４．ｎ１５．ｎ１６、ｎｌ、７．ｎ１
８）。

また、ＣＰＵ６は２５０ＫＨｚの誘導コイルＬによる座
標入力時は同期タイミング発生回路１０の出力を用いて
発振用ループコイル１に共振周波数２５０　Ｋ　Ｈｚの
発＠信号を流すと共に、増幅率切換え回路１７の増幅率
を２５０ＫＨｚ共振用に切換え、５００ＫＨｚの誘導コ
イルＬ１による角度入力時は発振用ループコイルに共振
周波数５００ＫＨｚの発振信号を流すと共に、増幅率切
換え回路１７の増幅率を５００ＫＨｚ共振用に切換える
。

角度入力時の受信信号は座標入力時と同様に処理される
ものであって、クロックカウント回路９からＣＰＵ６に
入力するカウント値（ピーク値）によって該ＣＰＵ６が
入力角度を演算する。

このように１台のカーソル３０に２個の誘導コイルを備
え、それぞれの共振周波数を異ならしめておくことによ
り、異なる機能の入力を行なうことかでてき、操作性か
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、 入力手段は、カーソル３ｏに対応し、 誘導コイルは、誘導コイルＬ、Ｌｌに対応し、コンデン
サは、コンデンサＣ，Ｃ１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国、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図は角度入力機能を持
ったカーソルの回路図、 第１４図はカーソルを用いた際の動作フローチャトであ
る。 １・・・発振用ループコイル

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、 上記入力手段に、複数の誘導コイルと、それぞれに結線
   されたコンデンサとを備えてて、これら誘導コイルの共
   振周波数を相互に異ならしめた 座標位置検出装置。