JPH036530B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、座標入力装置の位置指示器における
複数のスイツチのうちいずれが操作されているか
を検出するのに適した方法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の状態検出方
法として、例えばタブレツト上の入力すべき座標
位置のみを指定した位置指示器の状態（以下、ペ
ンダウン状態と称す。）を検出する方法としては、
位置指示器にスイツチ手段を設けて、ペンダウン
時のみ、該スイツチ手段をオン（又はオフ）し、
該スイツチ手段のオン（又はオフ）に基づくタイ
ミング信号をコードを介して、あるいは超音波や
赤外線を用いて位置検出回路に送るよう構成され
たのがあつた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、位置指示器よりコードを用いて
タイミング信号を送るものでは該コードが位置指
示器の操作性を悪くし、また、超音波や赤外線を
用いてタイミング信号を送るものでは、位置指示
器自体にこれらの送信機や信号発生回路、電池等
を設けなければならず、構成が複雑化し、大型且
つ大重量となり、これによつて、位置指示器の操
作性を悪くするという問題点があつた。

本発明は、位置指示器の操作性を落とすことな
く、その複数のスイツチの操作状態を検出し得る
方法を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明では前記問題点を解決するため、座標入
力装置の位置指示器における複数のスイツチのう
ちいずれが操作されているかを検出する方法であ
つて、電波発生手段より電波を送信し、該電波に
より、位置指示器に設けられた複数のスイツチに
対応し、該スイツチの操作によつてそれぞれ構成
される同調回路を励振し、電波受信手段にて電波
を受信し、該受信した電波が、前記いずれのスイ
ツチによつて構成された同調回路から発信した電
波であるかを検出し、該検出の結果より、前記い
ずれのスイツチが操作されているかを検出する座
標入力装置における位置指示器のスイツチ操作状
態検出方法を提案する。

（作用） 本発明によれば、位置指示器の複数のスイツチ
のいずれかが操作されることにより、その複数の
同調回路のいずれかが構成されると、該当同調回
路は電波発生手段より送信される電波により励振
され、同様な電波を発信する。該電波は電波受信
手段にて受信されるが、この電波は複数の同調回
路のうちの前記構成された同調回路より発信され
た電波であるので、位置指示器の複数のスイツチ
のいずれに操作が加えられたかが検出される。

（実施例） 以下、図示した実施例に基づいて、本発明の座
標入力装置における位置指示器のスイツチ操作状
態検出方法を具体的に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すもので、図
中、１はタブレツト、２は位置指示器（以下、入
力ペンと称す。）、３は位置検出回路、４はタイミ
ング制御回路である。

タブレツト１は、非磁性金属の筐体１１にタブ
レツト本体１２およびアンテナコイル１３を収納
してなるもので、タブレツト本体１２は位置検出
回路３に接続され、また、アンテナコイル１３は
タイミング制御回路４に接続されている。

タブレツト本体１２は、位置検出回路３に駆動
されて、入力ペン２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、該タブレツト本体
１２は筐体１１のほぼ中央に配置されている。な
お、筐体１１の上面パネル１１ａに描かれている
枠１４はその座標入力範囲を示す。

該タブレツト本体１２および位置検出回路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
−129616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ツ
ト本体１２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、
入力ペン２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
出コイルによつ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１３は、塩化ビニル等の絶縁被
覆を施した導線を、タブレツト本体１２の座標入
力範囲の周囲、ここでは前記枠１４の周囲の筐体
１１の上面パネル１１ａ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。

入力ペン２は、位置指定用の磁器発生気、例え
ば棒磁石２１と、コイルとコンデンサとを含む２
組の同調回路２２ａ，２２ｂを内蔵している。

第２図は入力ペン２の詳細な構造を示すもの
で、合成樹脂等の非金属材料からなるペン軸２３
の内部に、ボールペン等の芯体２４と、該芯体２
４を摺動自在に収容し得る透孔を備えた棒磁石２
１と、コイルバネ２５と、スイツチ２２１ａ，２
２１ｂ、鉄心入りコイル２２２、第３図に示す２
個のコンデンサ２２３ａ，２２３ｂおよび２個の
微調節用の可変コンデンサ２２４ａ，２２４ｂと
からなる２組の同調回路２２ａ，２２ｂとが一体
的に組合わされて内蔵され、その後端にはキヤツ
プ２６が取付けられてなつている。

前記スイツチ２２１ａは、芯体２４を、例えば
その先端をタブレツト面に押付けることによつ
て、ペン軸２３内に押込むと、その後端によりコ
イルバネ２５を介して押圧され、オンする如くな
つている。そしてスイツチ２２１ｂはスイツチ２
２１ａがオンのときに、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ユータに送つ
て、その回数に応じて、例えば色の切換え、ある
部分のぬりつぶしなど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２
２３ａおよび可変コンデンサ２２４ａは互いに並
列に接続され、さらにこれらの一端にコイル２２
２の一端がスイツチ２２１ａを介して接続され、
また、これらの他端にコイル２２２の他端が接続
され、一方の並列共振回路２２ａを構成してい
る。そしてコンデンサ２２３ｂ、可変コンデンサ
２２４ｂ、コイル２２２、スイツチ２２１ｂとが
同様に接続されて、この場合、スイツチ２２１
ａ，２２１ｂが共にオンになつたときに他の並列
共振回路２２ｂが構成されるようにしている。

なお、共振回路２２ａはアンテナコイル１３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（同調）し、そして共振回路２２ｂはこれら
の180゜の位相差をもつて共振すべく、調節して設
定される。共振回路２２ａ，２２ｂの前記設定に
よつて、選択度Ｑ＝Ｒ／（ω0L）（但し、ω0は共
振角速度、Ｒは共振回路の抵抗値、Ｌはインダイ
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）、４
０２は分周カウンタ、４０３，４０４はナンドゲ
ート、４０５は送信端子、４０６は受信端子、４
０７，４０８は受信切替スイツチ、４０９，４１
０，４１１は増幅器、４１２はフイルタ、４１３
は位相検波器（PSD）、４１４は低域フイルタ
（LPF）、４１５ａ，４１５ｂはコンパレータ、
４１６ａ，４１６ｂ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
クロツクパルスは、分周カウンタ４０２で１／２
および１／32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１／32に分周された28.44KHzのパルス
信号（パルス幅17.6μs）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、17.6μs毎に455KHzのパルス信号
を出したり、出さなかつたりする信号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１３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２の同調回路２２
ａにおいて、スイツチ２２１ａがオンであると、
該同調回路２２ａ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２２２
より電波として発信され、アンテナコイル１３に
受信される。

受信切替スイツチ４０７，４０８は、前記
28.44KHz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２２ａのスイツチ２２１ａ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４０９，４
１０により増幅され、信号Ｅとなり、さらに共振
周波数455KHzのメカニカルフイルタ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４１３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、ちようど、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イル
タ４１４にて平坦な信号に変換され、コンパレー
タ４１５ａ，４１５ｂ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、前記低域フイルタ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
「Ｏ」レベルであり、信号Gaもロー(L)レベル（図
示せず）となる。よつてスイツチ２２１ａ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、入力ペン２をタブレツト１
上で操作し、座標入力したい位置で該入力ペン２
の先端をタブレツト１上に押付けるのみで、位置
入力することができる。

つぎにスイツチ２２１ｂを操作した場合の説明
をするに当つて、先のスイツチ２２１ａ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 ωR ｔ＋（１／３）sin3ωR ｔ
＋（１／５）sin5ωR ｔ＋…｝…(1) となる。そして増幅器４１１側からの信号をeiと
して、これは最大値ES、角速度ωSの周期成分eS
と、最大値EN、角速度ωNの雑音である非同期
成分eNよりなるものとすると、角速度ωS＝ωR
であるから、 ei＝eS＋eN＝ES sin ωR ｔ ＋EN sin ωN ｔ …(2) となる。

ここで、スイツチ２２１ａのみがオンである
と、信号eRとeSとは同相であり、位相検波器４
１３の出力をeOとすると、 eO＝eR×ei＝（４／π）｛ES sin ωR ｔ｝
｛sinωR ｔ＋（１／３）sin3 ωR ｔ＋……）＋
（４／π）｛EN sin ωN ｔ｝｛sin ωR ｔ＋（１／
３）sin3ωR ｔ＋……｝＝（４／π）ES｛sin²ωR
ｔ＋（１／３）sin ωR ｔ・sin3ωR ｔ＋……｝＋
（４／π）EN｛sin ωN ｔ・sin ωR ｔ＋（１／
３）sin ωNt ・sin3ωR ｔ＋……） …(3) となる。ここで、(3)式の第１項のsin²ωR ｔのみ
に直流成分が含まれ、他は交流成分であるから、
次段の低域フイルタ４１４の出力とし、直流成分
のみで注目して、これを直流出力とすると、
sin²ωR ｔ＝（１／２）｛１−cos2ωR ｔ｝より、 ＝（２／π）ES …(4) となる。(4)式は第５図Ａにおける信号eOの平均
値である。

つぎに、スイツチ２２１ａ，２２１ｂ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′Oとすると、 e′O＝（４／π）Es｛sin（ωR ｔ−φ）sin ωR
ｔ｝＝（４／π）ES（１／２）｛cosφ−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
流出力は ＝（２／π）ES cosφ …(6) となり、φ＝180゜より、 ＝−（２／π）Es となる。(6)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，４１５ｂに入力される。コ
ンパレータ４１５ｂは、所定の閾値電圧−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、スイツチ２２１ｂがオフのときは、信号
eOは閾値電圧−VTより常に大であつて、その出
力信号Gbは常にハイ(H)レベル（図示せず）とな
る。

第６図は第２図の入力ペン２に代えた入力ペン
が４組の同調回路RE１〜RE４とこれらを操作に
より択一的にオンする４個の各スイツチSW１〜
SW４を備え、第３図の構成に対して、分周カウ
ンタ４０２の１／２分周による信号eRを90゜進め
る移送器（SHIFT）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イルタ４１４′とを追加して、
４個のコンパレータ４１５ａ〜４１５ｄから、ス
イツチSW１〜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RE１〜RE４は、例えば入
力ペン２のキヤツプ２６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RE１〜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゜，270゜の位
相差をもつている。そして例えば90゜と270゜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。よつてφ＝90゜、φ
＝270゜における信号eOを検出するために、移相
器４１７によつて、第７図に示すように信号eR
が90゜進められる。これによつて(6)式のcosφは
sinφに置き換えられ、この場合の低域フイルタ４
１４′の出力はφ＝90゜において、第７図Ｂの信号
eOの平均値＝（２／π）ESとなり、そしてφ
＝270゜において、第７図Ｄの信号eOの平均値
＝−（２／π）ESとなり、同様に、コンパレータ
４１５ｃ，４１５ｄによつて出力信号Gc，Gdが
得られる。

なお、これまで説明した実施例は本発明の最も
好ましい例であり、これに限定されるものではな
く、例えば電波を発生するアンテナコイルと電波
を検出するアンテナコイルとを別々となしても良
く、また、この場合、電波は常時発生させておく
ようにしても良い。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、位置指示
器の複数のスイツチに対応して設けた同調回路に
対して電波を送信した時、スイツチ操作に基づい
て構成された同調回路より電波が発信されるか否
かによつて、いずれのスイツチが操作されたかを
検出でき、各スイツチにより、例えば色の指定や
イレーズ指定等を行なうことができ、また、位置
指示器には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
つて、コードがからみついてじやまとなつたり、
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
性の良い位置指示器を提供できる等の利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の座標入力装置における位置指
示器のスイツチ操作状態検出方法の一実施例を示
す斜視図、第２図は入力ペンの断面図、第３図は
スイツチが２個の場合のタイミング制御回路のブ
ロツク図、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図はスイツチが４個の場合のタイミング
制御回路のブロツク図、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…タブレツト、２…入力ペン（位置指示器）、
３…位置検出回路、４…タイミング制御回路、１
３…アンテナコイル、１４…座標入力範囲、２２
ａ，２２ｂ，RE１，RE２，RE３，RE４…同調
回路、２２１ａ，２２１ｂ，SW１，SW２，SW
３，SW４…スイツチ、４１５ａ，４１５ｂ，４
１５ｃ，４１５ｄ…コンパレータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 座標入力装置の位置指示器における複数のス
   イツチのうちいずれが操作されているかを検出す
   る方法であつて、 電波発生手段より電波を送信し、 該電波により、 位置指示器に設けられた複数のスイツチに対応
   し、該スイツチの操作によつてそれぞれ構成され
   る同調回路を励振し、 電波受信手段にて電波を受信し、 該受信した電波が、前記いずれのスイツチによ
   つて構成された同調回路から発信した電波である
   かを検出し、 該検出の結果より、前記いずれのスイツチが操
   作されているかを検出する、 ことを特徴とする座標入力装置における位置指示
   器のスイツチ操作状態検出方法。 ２ 電波の発生と電波の検出とを同一のアンテナ
   コイルで行なうことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の座標入力装置における位置指示器の
   スイツチ操作状態検出方法。 ３ 電波の発生と電波の検出とを交互に行なわせ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載の座標入力装置における位置指示器のス
   イツチ操作状態検出方法。 ４ 受信した電波の位相を検出し、該検出の結果
   より、いずれのスイツチが操作されているかを検
   出するようになしたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項乃至第３項いずれか１項記載の座標入
   力装置における位置指示器のスイツチ操作状態検
   出方法。