JPH034929B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、コンピユータ等のデジタル装置の入
力装置である座標読取装置に関するものである。

更に詳述すれば、入力点を指示するための座標
指示器に内蔵された励磁コイルと、読取平板であ
るタブレツトに内蔵された多数の平行導体からな
るセンスラインとの間の電磁結合を利用し、前記
励磁コイルの励磁線と、前記センスラインに誘導
される信号との位相関係によつて、座標値を算出
する電磁誘導型位相反転検出方式座標読取装置に
関するものである。

〔発明の概要〕

位相反転検出方式の座標読取装置において、 従来の技術では、センスラインに誘導された誘
導信号の位相反転を検出する際、参照信号とし
て、励磁信号と同一の信号源からの信号を使用し
ていたが、 本発明では、誘導信号に同期して、励磁信号と
同一の参照信号を発生させる参照信号発生手段を
信号処理回路に設けることによつて、参照信号を
励磁信号と同一の信号源から導く必要をなくし、
励磁コイルを含む座標指示器のワイヤレス化を可
能にしたものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の座標読取装置については、 米国特許 第4368351 Zimmer 米国特許 第4206314 Prugh et al. などが開示されている。

以下、図面をもとに、従来の座標読取装置につ
いて説明する。

第４図は、従来の座標読取装置のブロツク図、
第５図は、従来の座標読取装置の動作を説明する
ために、各部の動作波形を示したタイミング図で
ある。また第６図は、センスラインに誘導される
信号と、励磁コイルの位置との関係を説明するた
めに、励磁コイルとセンスラインとの関係を示し
た説明図である。

第４図において、１は読取平板であるタブレツ
トであり、多数の平行導体であるＸセンスライン
XiおよびＹセンスラインYjが敷設されている。
各センスラインXi，Yj間は全て等しい間隔（た
とえば6.4mm）間隔で設けられており、その片端
は、共通に接地され、他端は、Ｘセンスラインで
はＸ走査回路２に、ＹセンスラインではＹ走査回
路３に接続されている。

Ｘ走査回路２およびＹ走査回路３は、アナログ
スイツチ等で構成されるスイツチ手段であり、走
査アドレス信号ａによつて、前記センスラインの
１本を選択し、信号処理回路１１０の入力に接続
する。

４は多段に接続された２進カウンタであり、発
信器５からの信号をカウントする。このカウント
値の上位は、前記Ｘ走査回路２およびＹ走査回路
３への走査アドレス信号ａとなつている。第４図
の構成では、走査アドレス信号の上位の次のビツ
トの信号a₁は、Ｘ走査回路とＹ走査回路とを切り
換えるために使われており、これによつて、前記
ＸセンスラインXiを順次選択する動作と、前記
ＹセンスラインYjを順次選択する動作とは、交
互に行われることになる。以下の説明において
は、Ｘ座標を求める処理と、Ｙ座標を求める処理
とは全く同じであるため、ＸとＹを区別せずに説
明することにする。

カウンタ４のカウント値のうち、前記走査アド
レス信号ａの下位の次のビツトの信号a₂は、励磁
コイル７を励磁するため、励磁回路６に、また、
前記走査回路からの誘導信号ｅを位相検波するた
め、参照信号ｆとして、前記信号処理回路１１０
に入力される。励磁コイル７は、この信号によつ
て発生する励磁信号ｂによつて励磁され、磁界を
発生して、前記センスラインに電磁結合による誘
導信号ｅを発生させるようになつている。

更に、カウンタ４のカウント値の、前記信号a₂
を含む下位のビツトの信号a₃は、励磁コイルが存
在するセンスライン間の詳細な位置を計測するた
めに使用されるが、詳細については後述する。

信号処理回路１１０は、前記走査回路に接続さ
れており、前記センスラインに誘導された誘導信
号ｅを入力する。この回路は、増幅器１１、位相
検出器１２、ローパスフイルタ１３、およびコン
パレータ１４を含み、詳細については後述する
が、前記タブレツト上に置かれた励磁コイル７の
位置を検出する時刻にロード信号ｉを出力するよ
うになつている。

座標値レジスタ８は、前記カウンタ４のカウン
ト信号ｊを、前記ロード信号ｉが入力されること
によつてロードし、前記カウント信号を座標値と
して保持する。

次に、上記のように構成した座標読取装置の動
作につい、第５図のタイミング図によつて説明す
る。

第５図のように、前記走査回路には走査アドレ
ス信号ａが一定周期で与えられるとともに、前記
励磁コイル７には、前記走査アドレス信号ａの1/
２の周期の励磁信号ｂが与えられ、これによつて
前記信号処理回路１１０には、各センスラインに
誘導された誘導信号ｅが順次入力される。励磁信
号ｂと誘導信号ｅを比較すると、区間Ａ−Ｂでは
同位相に、区間Ｂ−Ｃでは逆位相になつている
が、これは、第６図に示すように、励磁コイル７
に流れる電流Ｉによつて発生する磁界Ｈの、セン
スラインに対する回転方向が、励磁コイルの中心
Ｏの左と右とでは逆転し、したがつて誘導される
電流の方向の逆方向になるためである。第６図で
は励磁コイルの中心０が、ある１本のセンスライ
ンSk上にあるが、このセンスラインSk上には誘
導信号は発生しない。

前記誘導信号ｅは、前記信号処理回路１１０の
中で、まず増幅器１１によつて必要な大きさまで
増幅された後、位相検出器１２に入力される。

位相検出器１２は、２つの入力を持ち、２つの
入力が同極性であれば正極性の信号を、また、２
つの入力が逆極性であれば負極性の信号を出力す
るような特性を持つ回路であり、これは、前記米
国特許第4368351では、アナログ乗算器により、
また、前記米国特許第4206314では、サンプルホ
ールド回路で実現している。第５図のタイミング
図は、アナログ乗算器を使用した場合のものであ
り、前記誘導信号ｅは、励磁信号ｂと同位相の参
照信号ｆと乗算されて、位相検出信号ｇとなる。

位相検出信号ｇは、前記位相検出器１２の出力
に接続されたローパスフイルタ１３に入力され、
その包絡線となる包連信号ｈに変換される。

本方式の座標読取装置は、前記のように、セン
スラインに誘導される誘導信号が、励磁コイルの
両側では位相が反転することを利用した座標検出
原理を採用している。この原理によれば、センス
ラインを順次選択しながら、誘導信号の位相を観
測し、位相の逆転が起こつたセンスラインを検出
すれば、そのセンスラインの１本前に選択したセ
ンスラインとの間に励磁コイルが置かれていると
を知ることができるのである。

そして更にこの原理は、前記のように、励磁コ
イルに近接するセンスラインを検出するだけでな
く、センスライン間の詳細な位置を求めるために
も利用される。第５図に示すように、前記位相検
出信号の、位相の反転が起こるセンスライン付近
の信号ｐ，ｑ，ｒは、励磁コイルの位置によつて
振幅が変化するため、前記包絡信号ｈの極性が反
転する点も、その変化に応じて変化する。この包
絡信号ｈの極性が反転する時刻が、励磁コイルの
位置を表しているのである。

コンパレータ１４は、包絡信号ｈを入力し、こ
の信号が０を横切る時刻に極性を反転させるロー
ド信号ｉを発生する。

以上の原理により、励磁コイルの置かれた位置
の座標値は、第５図に示したカウント開始点Ａ
（この点は、走査の開始点でもあり、座標原点で
ある）からロード信号ｉの出力されるＢ点までの
時間を計測することによつて求められる。そし
て、この時間計測のために、前記カウンタ４のカ
ウント値が使用される。第５図に示した例では、
カウント信号ｊは、走査アドレスａの1/4周期で
あるため、センスライン間を４分割することがで
きる。このことは、たとえば前記のようにセンス
ラインを6.4mm間隔で敷設した場合には、1.6mm単
位で座標値を求められることを意味する。更に詳
細な位置を求める場合には、より周期の短いカウ
ント信号を用いればよいことは明らかであろう。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のように、この方式の座標読取装置では、
励磁コイルに与える励磁信号と、センスラインに
誘導された誘導信号との位相を比較する必要があ
り、このために、従来の座標読取装置では、前記
励磁信号に同期した信号を、励磁信号と同一の発
生源から得て位相検波器に加えていた。

したがつて、従来技術では、励磁コイルは、励
磁信号を得るために、座標読取装置の本体に接続
されていなければならなかつた。

一方、座標読取装置を円滑なマン・マシン・イ
ンタフエース装置とするためには、励磁コイルを
含む座標指示器のワイヤレス化が望まれる。

特公昭57−31188には、電圧比較方式による座
標読取装置について、座標指示器のワイヤレス化
が可能であることが記載されている。しかし、位
相反転検出方式の座標読取装置では、前記理由に
より、座標指示器のワイヤレス化は従来不可能で
あつた。

（問題を解決するための手段） そこで、上記問題を解決するために、本発明で
は、走査を開始してから、最初に検出される誘導
信号に同期して、励磁信号と同一の周期の参照信
号を発生させる参照信号発生手段を信号処理回路
に設けた。

（作用） 上記のような信号処理回路を採用することによ
り、誘導信号の位相逆転を検出するために必要な
参照信号を、励磁信号を規定する信号発生源から
導く必要はなくなり、励磁信号の信号発生源を座
標指示器内に設けることができるため、座標指示
器のワイヤレス化が可能となるのである。

（実施例） 以下、本発明による座標読取装置の一実施例に
ついて、図面をもとに説明する。

第１図は、本発明による座標読取装置のブロツ
ク図、第２図は、本発明による座標読取装置の信
号処理回路のブロツク図、第３図は、本発明によ
る座標読取装置の動作を説明するために、各部の
動作波形を示したタイミング図である。

第１図において、信号処理回路１０は、本発明
において改良されたものであり詳細は後述する。
また励磁信号発振器９が新規追加され、従来のよ
うにカウンタ４より励磁信号を導かなくてもよい
ようになつている。上記の他のブロツクは、従来
の座標読取装置と同様である。

第２図は、前記信号処理回路１０を、より詳細
に記述したブロツク図である。図において、増幅
器１１、位相検出器１２、ローパスフイルタ１
３、コンパレータ１４は従来と同様である。

第２図において、誘導信号検出器１５は、コン
パレータ等で構成され、一定振幅以上の誘導信号
が入力したときに、受信波検出信号ｋを出力す
る。フリツプ・フロツプ１６は、前記受信波検出
信号によつて、ゲート信号Ｑを出力し、ゲート１
８を開く。

参照信号発振器１７は、前記励磁信号ｂの２の
ｎ乗倍の周波数のカウント信号ｌを発振する発振
器である。

参照信号カウンタ１９は、前記カウント信号ｌ
の周波数に依存するｎ段の２進ダウンカウンタで
あり、前記カウント信号ｌを分周して、参照信号
Ｓを出力する。このとき、ダウンカウントするた
め、最初のカウント信号が入力されると、カウン
ト値は全て１となり、以後カウントに伴い、カウ
ント値は減少する。

次に、上記のように構成した座標読取装置の動
作について、第３図のタイミング図によつて説明
する。

第３図のように、励磁信号ｂによつて励磁され
た励磁コイルによつて、センスラインに誘導され
た誘導信号ｅが、前記信号処理回路１０の順次入
力される。

誘導信号ｅは、増幅器１１によつて必要な大き
さまで増幅された後、位相検出器１２と誘導信号
検出器１５に入力される。

誘導信号検出器１５に入力された誘導信号は、
振幅比較値Vrと比較され、Vr以上の大きさの信
号であるとき、受信波検出信号ｋとして検出され
る。

受信波検出信号ｋは、第３図のように、オン／
オフをくり返す波形であるが、フリツプ・フロツ
プ１６によつて、その先頭の変化が検出されて、
ゲート信号ｑに変換される。このゲート信号ｑの
変化点は、前記励磁信号による励磁コイルの１回
に励磁によつて誘導される誘導信号の波の先頭に
相等する。更にこのゲート信号ｑの変化点は、前
記誘導信号ｅの位相の逆転が起こる以前である必
要があるため、前記増幅比較値Vfは、位相の逆
転が起こる以前の小さい振幅の誘導信号を検出で
きるような値に選んでおく。ただし、必ずしも、
誘導信号の全てを検出する必要はないために、ノ
イズ等の影響を考慮して、ある程度の大きさであ
つてもよい。

一方、参照信号発振器からは、前記のように、
前記励磁信号の２のｎ乗倍の信号が出力されてお
り、この信号は、前記ゲート信号ｑによつて開か
れた前記ゲート１８を通つて、カウント信号ｌと
して、前記カウンタ１９に入力される。

カウント信号ｌは、カウンタ１９によつてｎ分
周され、参照信号Ｓとなつて、前記位相検出器１
２の入力に入力される。このとき、カウンタ１９
は、前記のようにダウンカウンタで構成されてい
るため、前記参照信号Ｓは、前記ゲート１８が開
かれた直後の最初のカウント信号ｌの入力によつ
てオンとなるような信号となる。

なお、ゲート信号ｑとカウント信号ｌとは、同
期していないい信号であるから、ゲート１８が開
いてから参照信号Ｓが出力されるまでの間に、カ
ウント信号１周期の遅れを生じることがある。そ
のため前記カウント信号ｌの周期は、この遅れを
許容できる値になるように、小さく選んでおく。

以上のようにして発生した参照信号Ｓは、第３
図と第５図の比較で明らかなように、誘導信号に
対して、同様な位相関係を持つた信号であること
がわかる。したがつて、この誘導信号Ｓによつて
前記誘導信号ｅは、前記位相検出器１２を介して
位相検出信号ｇに変換されるのである。

座標値を求める方法は、従来の座標読取装置と
同様であるため、この以後の説明は省略するが、
上記によつて従来と同様に座標読取装置を構成で
きることは明らかである。

（発明の効果） 本発明では、以上説明したように、センスライ
ンに誘導された誘導信号から、励磁信号に同期し
た、励磁信号と同一周波数の参照信号を発生させ
る参照信号発生手段を信号処理回路に設けたため
に、参昭信号を、励磁信号を規定する信号発生源
から導く必要がなくなつたため、励磁コイルを含
む座標指示器をワイヤレス化することが可能とな
り、操作性を向上させた座標読取装置を実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明による座標読取
装置のブロツク図、第３図は、本発明による座標
読取装置のタイミング図である。第４図は、従来
の座標読取装置のブロツク図、第５図は、従来の
座標読取装置のタイミング図である。第６図は、
センスラインに誘導される信号と、励磁コイルの
位置との関係を説明する説明図である。 １……タブレツト、Xi……Ｘセンスライン、
Yj……Ｙセンスライン、２……Ｘ走査回路、３
……Ｙ走査回路、４……カウンタ、５……発振
器、６……励磁回路、７……励磁コイル、８……
座標値レジスタ、９……励磁信号発振器、１０…
…信号処理回路、１１……増幅器、１２……位相
検出器、１３…ローパスフイルタ、１４……コン
パレータ、１５……誘導信号検出器、１６……フ
リツプ・フロツプ、１７……参照信号発振器、１
８……ゲート、１９……参照信号カウンタ、ａ…
…走査アドレス信号、ｂ……励磁信号、ｅ……誘
導信号、ｋ……受信波検出信号、ｑ……ゲート信
号、ｌ……カウント信号、Ｓ……参照信号、ｍ…
…カウント完了信号、ｇ……位相検出信号、ｈ…
…包絡信号、ｉ……ロード信号、ｊ……カウント
信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ａ 磁界を発生する励磁コイルを有する座標
   指示器と、 ｂ 前記励磁コイルと電磁結合するよう平行に敷
   設された多数のセンスラインを有するタブレツ
   トと、 ｃ 前記センスラインと順次選択する走査回路
   と、 ｄ 前記センスラインに誘導された誘導信号の位
   相の判定を検出する検出手段と、 ｅ 走査を開始してから、前記位相反転が検出さ
   れる時刻までの時間を計測するカウンタとを有
   する座標読取装置において、 ｆ 前記誘導信号の位相の反転を検出する検出手
   段は、前記誘導信号の位相の逆転を起こす前の
   信号を検出すると共に、前記信号に一定の位相
   関係を持つゲート信号を発生するゲート信号発
   生手段と、前記ゲート信号発生手段からのゲー
   ト信号を入力することにより、前記誘導信号に
   一定の位相関係をもつて同期する、同一周波数
   の参照信号を発生する手段とを有することを特
   徴とする位相反転検出方式座標読取装置。