JPH0315919A - 座標入力装置における位置指示器 - 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、複数のスイッチに対する操作状態を伝達し得
る座標入力装置の位置指示器に関するものである。

（従来の技術） 従来の座標入力装置の位置指示器では、位置指示器のタ
ブレット上の座標位置とともに、該位置指示器における
複数のスイッチのうちいずれのスイッチが操作されてい
るかの状態（以下、スイッチ操作状態と称す。）をコー
ドを介してあるいは超音波や赤外線等の無線信号によっ
て処理器へ送信するようにしていた。

（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
際してじゃまとなったり、疲労により断線したり、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、
電池の交換が必要であったりしていたため、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、複数のスイッ
チ操作状態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、座標入力装置にお
いて使用する位置指示器であって、スイッチによってそ
れぞれ構成される複数の同調周波数の異なる同調回路を
備えた座標入力装置における位置指示器を提案する。

（作　用） 本発明によれば、複数のスイッチのいずれかが操作され
ていると、対応する同調回路が構成される。該同調回路
は座標入力装置のタブレット等より発信される電波を反
射するが、同調回路はそれぞれ同調周波数が異なってお
り、従って反射電波の周波数は同調回路毎に異なり、こ
れによって操作されたスイッチの状態が伝達される。

（実施例） 第１図は本発明の位置指示器の一実施例、例えば入力ペ
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、例えば棒磁石１１と、コイルと
コンデンサを含む２組の同調回路１２ａ．１２ｂを内蔵
している。

前記入力ペン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
１２１ａ，　１２ｌｂ，鉄心入りコイル１２２　、２個
のコンデンサ１２３ａ，　１２３ｂ及び２個の微調節用
の可変コンデンサ１２４ａ，　１２４ｂとからなる２組
の同調回路１２ａ，１２ｂ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１２１ａ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＄１１１
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。そしてスイッ
チ１２１ｂはスイッチ１２１ａがオンの時、押し操作に
よりオンする毎にその信号を別途ホストコンピュータに
送って、その回数に応じて、例えば色の切換え、ある部
分のぬりつぶし等を指定するようにしている。また、第
３図にも示すように、コンデンサ１２３ａ及び可変コン
デンサ１２４ａは互いに並列に接続され、さらにこれら
の一端にコイル１２２の一端がスイッチ１２１ａを介し
て接続され、また、これらの他端にコイル１２２の他端
が接続され、一方の並列共振回路１２ａを構戊している
。

そしてコンデンサ１２３ｂ，可変コンデンサ１２４ｂ，
　コイル１２２，スイッチ１２１ｂとが同様に接続され
て、この場合、スイッチ２２１ａ，　１２ｌｂが共にオ
ンになった時に他の並列共振回路１２ｂが構成されるよ
うにしている。

なお、共振回路１２ａは後述するアンテナコイルより発
信される電波と同相にして且つその周波数に共振（同ｇ
）Ｌ、そして共振回路１２ｂはこれらの１８０’の位相
差をもって共振すべく、調節して設定される。共振回路
１２ａ，１２ｂの前記設定によって、選択度Ｑ＝Ｒ／　
（ωＯＬ）（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を用いる座標入力装置の一
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、非磁性金属の筐体２１にタブレット本
体２２及びアンテナコイル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、
入力ペン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２２は筐体２１のほぼ
中央に配置されている。なお、筐体２１の上面パネル２
１ａに描かれている枠２４はその座標入力範囲を示す。

タブレット本体２２及び位置検出回路３としては、例え
ば本件出願人の出願にかかる特願昭５８−２３８５３２
号の「座標位置検出装置」　（特開昭６０−１２９６１
６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、これに各一端から他端に向けて周期的
に磁歪振動を伝搬させ、入力ベン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、同様な入力ペ
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。

第３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（ＯＳＣ　）　、４０２は分
周カウンタ、４０３　，　４０４はナンドゲート、４０
５は送信端子、４０６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は位相検波器（Ｐ
ＳＤ　）、４１４は低域フィルタ（ＬＰＦ　）　、４１
５ａ，　４１５ｂはコンパレー夕、４１６ａ，　４Ｌ６
ｂ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９１０ｋＨｚのクロ
ックパルスは、分周カウンタ４０２で１／２及び１／３
２に分周される。ナンドゲート４０３の一方の入力端子
には１／２に分周された４５５ｋＨｚ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２
８．４４ｋＨｚのパルス信号（パルス幅１７．ｈｓ）が
入力され、その出力はさらにナンドゲート４０４に送出
されて、第４図に示すようにｌ７．６μｓ毎に４５５ｋ
Ｈｚ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２３
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１２ａにおいて、
スイッチ１２１ａがオンであると、該同調回路１２ａ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２８．４４
ｋ｝ｉｚ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４０６
よりの信号を取入れる。該受信信号は同調回路１２ａの
スイッチ１２１ａがオンであれば、第４図に示す信号Ｄ
となり、オフであれば信号Ｄ′となる。該受信信号Ｄ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４１２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４１８に送出される。なお、増幅器４
１０はオートレベルコントロール機能を有していて、信
号Ｅを一定振幅にする。

位相検波器４１３には前記４５５ｋＨｚ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。

該信号Ｆは遮断周波数の充分低い低域フィルタ４１４に
て平坦な信号に変換され、コンバレータ４１５ａ，　４
１５ｂの各一方の入力端子に入力される。コンパレータ
４１５ａの他方の入力端子には、予め所定の閾値電圧＋
ＶＴが入力されており、前記低域フィルタ４１４の出力
は閾値電圧＋ＶＴと比較され、出力端子４１６ａにはハ
イ（Ｈ）レベルの信号Ｇａが出力される。

なお、信号Ｄ′の場合、信号Ｅ，　Ｆとも全てｒＯＪレ
ベルであり、信号Ｇａもロー（Ｌ）レベル（図示せず）
となる。よってスイッチ１２１ａの動作状態が識別され
る。

前記信号Ｇａがハイレベルの時はペンダウン状態であり
、ローレベルの時はペンダウン状態ではないと定義付け
て、該信号Ｇａを位置検出回路３に送るようにすれば、
入力ベン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ｌの先端をタブレット２上に押付ける
のみで、位置入力することができる。

次に、スイッチ１２ｌｂを操作した場合の説明をするに
当って、先のスイッチ１２１ａのみの操作の場合を含め
て位相検波器４１３の動作波形について説明する。

位相検波器４１３の入力として、分周カウンタ４０２の
１／２分周による信号をｅＲとすると、第５図（Ａ）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、 ｅＲ　−　（４／π）（ｓｉｎ　（ＩＪＲ　　ｔ＋（１
／３）ｓ１ｎ３ωＲ　ｔ＋（１／５）ｓｉｎ５ωＲ　　
ｔ　　＋・・・ｌ　　　　　・”　・・・・・・（１）
となる。そして増幅器４１１側からの信号をｅ１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或分ｅＮより
なるものとすると、角速度ωＳ＝ωＲであるから、 ｅｌ　−ｅＳ　＋　ｅＮ　＝ＥＳ　ｓｉｎ　ωＲ　ｔ＋
ＥＮ　ｓｉｎ　ωＮ　ｔ　　−（２）となる。

ここで、スイッチ１２１ａのみがオンであると、信号ｅ
Ｒとｅｇとは同相であり、位相検波器４１３の出力をｅ
ｏとすると、 ｅＱ−ｅＲＸｅｌ　−　（４／ｆｆ）（ＥＳ　ｓ１ｎ　
ωＲ　ｔｌ（ｓｉｎωＲ　　ｔ　　＋（１／３）ｓｉｎ
３　ωＲ　　ｔ　　＋・−−−−−１＋（４／π）（Ｅ
Ｎ　ｓｉｎ　ωＮ　　ｔｌｉｓｉｎ　ωＲ　　ｔ”（１
／３）ｓｉｎ３ωＲ　　ｔ　　＋．．．．．．）＝（４
／　π）　ＥＳ　ｔｓ１ｎ２ωＲ　ｔ”（１／３）ｓ１
ｎ　ωＲ　　ｔ　●ｓｉｎ３ωＲ　　ｔ　　＋−−−−
−−｝”（４／π）　　ＥＮ　　ｌｓ１ｎωＮ　　ｔ　
−ｓｌｎ　ωＲ　　ｔ”（１／３）ｓｉｎ　ωＮ　　ｔ
　−ｓｌｎ３ωＲ　　ｔ　　＋−−−−−−１・・・・
・・・・・（３〉 となる。ここで、（３）式の第１項のｓｉｎ２ωＲｔ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４１４の出力として、直流成分のみに注
目して、これを直流出力ｅｏとすると、　ｓ１ｎ２ωＲ
　　ｔ　−（１／２）（１−　ｃｏｓ２　ωＲ　　ｔ　
）　　より、τ百＝（２／π）　ＥＳ　　・・・・・・
・・・（４）となる。（４）式は第５図（Ａ）における
信号ｅＱの平均値である。

つぎに、スイッチ１２１ａ．　１２ｌｂがオンとなると
、信号ｅＲとｅＳとの位相差をφとして、φ＝１８０’
であり、（３）式の第１項をｅ’０とすると、 ｅ’　　Ｏ　＝（４／　　π）　　ＥＳ　　［ｓｉｎ（
　ωＲ　　ｔ　　−φ〉ｓ１ｎ　ωＲ　　ｔｌ　　＝（
４／　π）　　ＥＳ　（１／２）Ｉｃｏｓ　φ−ｃｏｓ
（２ωＲ　　ｔ　　＋φ）｝・・・・・・・・・（５）
となり、（５）式の第２項は交流成分であるから、直流
出力ｅＯは ｅｏ　＝（２／　π）　ＥＳ　ｃｏｓφ　　・・・・・
・（６）となり、φ＝１８０’　より、 ｅＯ＝−（２／π）　Ｅｓ となる。（８）式は第５図（Ｃ）における信号ｅｏの平
均値であり、該信号■がコンパレータ４１５ａ，４１５
ｂに入力される。コンパレータ４Ｌ５ｂは所定の閾値電
圧一ＶＴと比較されて出力端子４１６ｂにはロー（Ｌ）
レベルの信号Ｇｂが出力される。

なお、スイッチ１２ｌｂがオフの時は信号ｅｏは閾値電
圧−ＶＴより常に大であって、その出力信号Ｇｂは常に
ハイ（１１）レベル（図示せず）となる。

第６図は第１図の入力ベン１に代えた入力ペンが４組の
同調回路ＲＥＩ−ＲＥ４とこれらを操作により択一的に
オンする４個の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を備え、第３
図の構成に対して、分周カウンタ４０２の１７２分周に
よる信号ｅＲを９０°進める移送器（Ｓｌ｛ＩＦＴ　’
＞　４１７を追加し、更に、該移送器４１７の信号と増
幅器４１１の信号とを受ける位相検波器４１３′　と、
その出力から直流成分をとり出す低域フィルタ４１４′
　とを追加して、４個のコンパレータ４１５ａ〜４１５
ｄから、スイッチＳＷＩ〜ＳＷ４の各操作信号をとり出
すようにしたものである。

なお、前記各同調回路ＲＥＩ〜ＲＥ４は、例えば入力ペ
ン１のキャップ１６の部分を回転式にして、各色指定と
か前記のぬりつぶし指定やイレーズ（消し）指定に対応
させる。

以下、第６図の回路について、第３図と異る部分を中心
に、その動作を説明する。

各同調回路ＲＥＩ〜ＲＥ４による信号ｅＳは第５図を再
度参照し、（Ａ）　（Ｂ）　（Ｃ）　（Ｄ）に示すよう
に信号ｅＯに対してそれぞれ０’，９０’，１８０°２
７０’の位相差をもっている。そして例えば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φ＝９
０°，φ＝２７０°における信号ｅＯを検出するために
、移相器４１７によって、第７図に示すように信号ｅＲ
が９０°進められる。これによって（６〉式のｅＯｓφ
はｓｉｎφに置き換えられ、この場合の低域フィルタ４
１４′の出力はφ＝９０’において、第７図（Ｂ）の信
号ｅｏの平均値ｅｏ＝（２／π）ＥＳとなり、モしてφ
＝２７０°において、第７図（Ｄ）の信号ｅＯの平均値
ｅｏ＝−（２／π）ＥＳとなり、同様にコンパレータ４
１５ｃ，　４１５ｄによって出力信号Ｇｃ，Ｇｄが得ら
れる。

なお、前記実施例では反射電波の周波数の違いを位相の
変化として検出しているが、そのまま周波数の相違とし
て検出可能であることはいうまでもない。また、第２図
で説明した座標入力装置は一例であって、入力ペン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、他の座標入力装置に用いられるものにおいては特に
必要ではない。また、本発明にかかる複数のスイッチを
有する位置指示器は通常、カーソルとして好適であるこ
とは当業者において自明である。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、コイルやコンデン
サ等からなる同調回路を設けるのみで良く、コードが不
要となり、従って、コードがからみついてじゃまとなっ
たり、疲労により断線したりすることがなく、また、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、その分、軽量且つ低コストになるとともに電池交換
の煩わしさがなくなり、極めて操作性が良く、また、各
スイッチを操作することにより構成される同調回路はそ
れぞれの同調周波数が異なり、座標入力装置との間でや
り取りする電波の周波数が変化するため、いずれのスイ
ッチが操作されたかを座標入力装置へ伝達でき、例えば
色指定やイレーズ指定等を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

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入力装置の一
例を示す斜視図、第３図はスイッチが２個の場合のタイ
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図は第３図の位相検波器の動作を説明する
波形図、第６図はスイッチが４個の場合のタイミング制
御回路のブロック図、第７図は第６図の位相検波器の動
作を説明する波形図である。 １・・・入力ペン（位置指示器）　、１２ａ，１２ｂ，
ＲＥＩ　，ＲＥ２　，ＲＥ３　，ＲＥ４・・・同調回路
、１２１ａ，　１２ｌｂ，　　ＳＷＩ　，　　ＳＷ２　
，　　ＳＷ３　，　　ＳＷ４　−＝スイッチ、１２２・
・・コイル、１２３ａ，　１２３ｂ・・・コンデンサ、
１２４ａ，　１２４ｂ・・・可変コンデンサ。 第１図 １６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 座標入力装置において使用する位置指示器であって、 スイッチによってそれぞれ構成される複数の同調周波数
   の異なる同調回路を備えた ことを特徴とする座標入力装置における位置指示器。