JPH0424719A - ワイヤレス座標読取装置 - 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】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、コンピュータ等の外部装置へ座標入力を行う
座標読取装置に関し、特に電磁誘導現象を応用した電磁
誘導型座標読取装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の座標読取装置としては、本出願人の発明による特
開昭５２−９６８２５号、および特開昭５５−９６４１
１号がある。

これらの座標読取装置について簡単に説明する。

第８図は、従来の座標読取装置の構成図である。

座標読み取り板であるタブレットには複数のループ形状
をしたセンスライン群９０１が敷設されている。第８図
ではタブレットは明示していない。

これらのセンスライン群９０１は走査回路９０２によっ
て１木ずつ選択される。走査回路９０２の出力は信号処
理回路９０５に接続され、さらにこの出力は制御回路９
０６に接続されている。制御回路９０６は、前記走査回
路９０２を順次選択するように走査信号５９０１を与え
るようにもｌっている。一方、座標指示！１５９０７に
はコイル９０７ａが内蔵されており、励磁信号線９０８
によってタブレットに内蔵された励磁信号発生回路９０
４に接続されている。

以上の構成によって、次のように座標値を算出する。座
標指示器９０７はセンスライン群９０１上に置かれ、励
磁信号発生回路９０４の信号によって常に交流磁界を発
生している。制御回路９０６は走査信号５９０１を与え
て順次走査回路９０２を選択していく。センスライン群
９０１には、座標指示器９０７の置かれた位置に応した
誘導電流が発生しているので、走査回路９０２によりセ
ンスライン群９０１を選択することによって、信号処理
回路９０５にはセンスラインごとの誘導信号５９０２が
順次入力されることになる。信号処理回路９０５はこれ
らの誘導信号の包路線波形を発生するようになっている
。制御回路９０６はこの包絡線波形からセンスラインご
との誘導信号の振幅を入力し、振幅を比較演算すること
によって座標値を求めている。

；発明か解決しようとする課題〕 しかし、この従来の座標読取装置では、座標指示器から
磁界を発生させるために、座標指示器へ交流信号を与え
る必要があった。そのためにタブレットと座標指示器と
の間を信号線で接続しなければならなかった。

また、座標値を算出するためには誘導信号の振幅を人力
し、これを演算処理する必要があるので、制御回路には
Ａ／Ｄ変換器を入力回路として持つプロセッサ等を採用
し、演算のためのプログラム処理がｌ・要でもあった。

このため処理は複雑になり、処理時間がかかって高速化
できないという問題があった。

本発明は、従来の座標読取装置における、上記の問題点
を解決するためになされたものであり、その第１の目的
は、座標指示器とタブレットとの間を信号線で接続する
必要のない、ワイヤレス座標読取装置を実現することで
ある。さらに第２の目的は、簡単にしかも高速に座標値
を算出することのできる座標読取装置を実現することで
ある。

３課題を解決するだめの手段〕 上記課題を解決するために、本発明では次の構成で座標
読取装置を構成した。

座標を検出する方向に、お互いか等間隔に、かつ、平行
に敷設された複数のセンスライン群と、前記センスライ
ン群に直交する方向に敷設された励磁ラインと、 前記センスライン群の１のセンスラインを選択する走査
回路と、 装置の基本クロックを発生する発信回路と、カウント許
可、停止の制御を受け、許可されたときに前記基本クロ
ックををカウントし、カウント値を前記走査回路に出力
する走査カウンタと、ロード信号の制御を受け、前記走
査カウンタのカウント値を記憶するカウントレジスタと
、前記基本クロックを分周し、前記励磁ラインに交流信
号である励磁信号を与える励磁回路と、前記センスライ
ン群上に載置されることによって、前記励磁ライン、お
よび前記センスライン群と電磁結合するように、コイル
を有し、前記励磁回路が発生する交流信号と共振する共
振回路で構成される座標指示器と、 前記走査回路に接続され、前記座標指示器との電磁結合
によって前記センスライン群に誘導された誘導信号を位
相検波する位相検波回路と、前記位相検波回路の出力す
る信号の一定しベル以上の信号を検出するコンパレータ
と、 前記走査カウンタのカウント動作を許可し、前記コンパ
レータの出力する検出信号の立ち上がりのタイミングで
、前記カウントレジスタにロード信号を与えて前記走査
カウンタのカウント値を記憶させ、前記検出信号の立ち
下がりのタイミングで前記走査カウンタを停止させ、該
カウント値と前記カウントレジスタのカウント値とを入
力して、両値より座標値を求める制御回路とを設けた。

〔作用〕

制御回路は、走査カウンタにカウント動作を許可し、走
査カウンタのカウント値は走査回路に与えられる。この
ため、センスライン群は順次選択され、位相検波回路に
接続される。励磁ラインは励磁回路に接続されて交？Ｘ
Ｌ磁界を発生する。

一方、座標指示器は位置を指示するためにセンスライン
上に置かれる。励磁ラインと選択されたセンスラインと
が交差する領域付近にこの座標指示器が置かれると、座
標指示器は励磁信号に共振するように構成されているた
め、励磁ラインと座標指示器内のコイル、さらにコイル
とセンスラインとの電磁結合によって、選択されたセン
スラインには誘導信号が発生することになる。この誘導
信号は位相検波され、コンパレータによって一定しベル
以上の信号が検出される。制御回路は、この検出信号の
立ち上がりを検出することによって、走査カウンタのカ
ウント値をカウントレジスタに記憶させる。その後、制
御回路は検出信号の立ち下がりを検出することによって
走査カウンタの動作を停止させ、走査カウンタのカウン
ト値と、カウントレジスタのカウント値とを入力して、
両者より座標値を求めるのである。

〔実施例〕

以下本発明の第１の実施例を第１図ないし第７図に基づ
き説明する。

図では明確に示されていないが、座標読取装置は、タブ
レットと呼ぶ座標読み取り仮と座標指示器とに大きく分
かれている。座標指示器はタブレットの上で自在に移動
させることができ、座標値を読み取る位置を指示するた
めに使われる。

（座標読取装置の構成） まず、構成について説明する。第１図、第２図および第
４図に、本発明による座標読取装置の構成図を示す。

第】図において、１はセンスライン群である。

各センスラインは、タブレット内に敷設されており、座
標検出方向に、お互いが等間隔に、そして平行になるよ
うになっている。センスライン間の間隔はセンスライン
ピッチｐｓであり、たとえばｐｓ−５，４ｍｍ程度とす
る。各センスラインの一方の端はお互い接続されて接地
されている。他端はそれぞれが走査回路３に接続されて
いる。

２は励磁ラインであり、前記センスライン群とは直交し
て敷設されている。励磁ラインの一方の端は接地されて
おり、他端は励磁回路７に接続されている。

走査回路３はアナログスイッチ等の複数の電子的スイッ
チ素子で構成されており、各スイッチ素子の一方の端子
はお互いに接続されて共通端子となっている。選択信号
によってスイッチ素子の１つが閉し、スイッチ素子の一
端が共通端子に接続される。

４は装置の基本クロックａを発生する発信回路である。

走査カウンタ５は、この基本クロックａをカウントし、
カウント値ｃｔｃ後述するカウントレジスタ６に、また
カウント値Ｃの上位のビットの一部をセンスアドレスｂ
として、前記走査回路３に与える。走査カウンタ５は後
述する制御回路１ｏがら走査信号ｇの制御を受はカウン
ト許可／停止の制御が行われるようになっている。

カウントレジスタ６は制御回路１０がらロード信号ｅの
制御を受け、前記カウント値Ｃを記憶する。

励磁回路７は、基本クロックａを分周するカウンタであ
り、励磁信号ｆを前記励磁ラインに与える。

励磁回路７と前記走査力うンタ５は、その分周比が特定
の関係にある必要がある。これを第２図と第３図に従っ
て説明する。第２図は走査カウンタと励！鼓回路の構成
図、第３図は基本クロックａと励磁信号ｆ１センスアド
レスｂのタイミング図である。

本実施例では基本クロックａを１．２ＭＨｚとしている
。励磁回路７は、基本クロックａを１／４分周して３０
０ｋＨｚの励磁信号ｆを作成する。

走査カウンタ５は１／１６分周してセンスアドレスｂの
最下位ビットｂＱとする。センスアドレスとして使用す
るビット数は、センスライン群ｌの本数によって決定す
ればよく、第２図の例ではセンスアドレスｂは３ビツト
であり、これを走査回路３によってデコードすることに
よって、８本のセンスライン群を走査できることを示し
ている。

走査カウンタ５のセンスアドレスｂとして使用するビッ
ト以下のビット数は、センスライン間を分割する希望の
分割数によって決定する。詳細は後述するが、本実施例
ではセンスラインビ、チｐＳを６．４ｍｍとし、これを
３ビツトで分割することによって、６．４／８＝０．８
ｍｍ単位で座標値を求めようとしている。

一方、励磁回路７の分周数は、励磁信号ｆの周期がセン
スアドレスｂｏの変化の周期よりも小さくなるように選
ぶ。また励磁信号ｆの周波数は、電磁結合が効率よく行
われ、しかも特殊な回路を必要としないる周波数が選ば
れる。数１０ｋＨｚから数１００ｋＨｚ程度が適当であ
る。

走査回路３の共通端子は位相検波回路８０入力に接続さ
れている。位相検波回路８の構成を第４図に示す。位相
検波回路８は、増幅回路８ｉ、アナログスイッチ８２、
フィルタ回路８３、位相ソフト回路８４で構成される。

増幅回路８１は、センスラインに誘導し、走査回路によ
って選択された誘導信号りのレベルに応して、適当なゲ
インを設定した増幅回路である。アナログスイッチ８２
：よ参舅信号として励磁回路７の出力する励磁４３号ｒ
を位相７７１回路８４Ｉこよって位相シフ１−シた信号
を用い、増幅された誘導信号を検波する。フィルタ回路
８３は、検波された信号の包路線を発生する。

位相検波回路８の構成としては、本実施例の他にアナロ
グ乗算器を使っても同様に構成できるが、説明は省略す
る。コスト等を考慮するとアナログスイッチを使う方が
得策である。

コンパレータ９は、位相検波された包絡線信号ｌが一定
しベル以上になった場合に検出信５ｊを制御卸回路１０
に出力する。

制御回路１０は、走査信号ｇによって、走査カウンタ５
のカウントを許可または停止させる。また、前記コンパ
レータ９からの検出信号ｊを人力し、検出信号Ｊの立ち
上がりのタイミングでロート信号ｅを出力して、前記走
査カウンタ５のカウント（ｆｉ　ｃをカウントレジスタ
６に記憶させる。さらに、検出信号Ｊの立ち下がりのタ
イミングで走査信号ｇによって走査カウンタ５を停止さ
せ、走査カウンタ５のカウント値Ｃとカウントレジスタ
６のカウント値ｄとを人力して座標値を求める。

座標指示ＩＩＩはコイル１１１とコンデンサ１１２によ
って並列共振回路を構成じでいる。共振周波数は励磁回
路７の発生する励磁信号「の周波数と同しになっている
。

（座標読取装置の動作） 次に動作について説明する。

制御回路１０は、走査信号ｇを出力して走査カウンタ５
のカウント動作を許可する。走査カウンタ５のカウント
値Ｃの上位のビットは走査回路３へのセンスアドレスｂ
になっているので、センスライン群ｌは、カウント動作
に応して順次選択されていくことになる。

一方、励磁ライン２は励磁回路７の出力する励磁信号ｆ
によって交流磁界を発生している。

ここで、選択されたセンスラインの近傍に座標指示器１
１が置かれたときに、センスラインに誘導される誘導信
号の性質について第５図を参照しながら説明する。誘導
信号の大きさは、コイル１１１の座標検出方向の位置の
関数である。第５図は座標検出方向に沿ってコイル１１
１が移動したとき、コイル１１１の位置に対するセンス
ライン５ｌｉＬこ誘導した誘導信号の振幅を図示したも
のである。

励磁ライン２は励磁信号ｆによって交流磁界を発生して
いるので、センスライン５ｌｉ７！ｌ＜選択されると、
このセンスラインには、励磁ラインーコイル１１１−セ
ンスラインピンチ間の電磁結合によって誘導信号が発生
する。この誘導信号の振幅は、コイル１１１がセンスラ
インｓｌｉの直上にあるときに最大、離れるに従って一
旦減少し、再び増加した後漸減するという傾向を持つ。

コイル１１１の近傍だけではなく、周囲においても振幅
の極大値がみられるのは、コイル１１１の発生スる逆相
の磁界による効果である。最大値の信号をピーク、逆相
による極大値を２次ピークと呼んでいる。

次に、誘導信号りから座標を算出するまでの動作を第６
図のタイミング図を参照しながら説明すコイル１１１の
位置を一定二こしておいて、センスライン群ｌを順次選
択していくと、位相検波回路８には、各センスラインに
誘導した誘導信号りが順次入力する。

この誘導信号りは、位相検波回路８内の増幅回路８１に
よって一定のレベルまで増幅された後、アナログスイッ
チ８２によって位相検波される。

誘導信号りは電磁結合による効果、回路の特性等の効果
によって位相シフトしている。そこで、位相検波に使用
する参照信号にとしては、励磁信号ｆを位相シフトさせ
た信号を用いる。検波された誘導信号は検波信号ｍとな
る。図のように、ピークと２次ピークとは逆位相の関係
にあるので、両者で極性の異なる信号が検出される。検
波信号ｍはフィルタ回路８３によって包絡線信号１に変
換される。

コンパレータ９は、この包路線信号ｉを入力し、一定レ
ベルの参照電圧ｖｔｈ以上の信号を検出して、検出信号
ｊを出力する。参照電圧Ｖ　ｔ　ｈは、センスライン上
に座標指示器を置いたときに検出できるレベルとする。

制御回路１０は検出信号Ｊを入力すると、その立ち上が
りのタイミングｊＨてカウントレジスタ６にロート信号
ｅを与え、走査カウンタ５のカウント値Ｃを記憶させる
。その後、検出信号ｊの立ち下がりのタイミングｊして
走査信号ｇによって走査カウンタ５のカウント動作を停
止させ、カウント４ｆｉｃとカウントレジスタ６のカウ
ント値ｄとを入力する。この両カウント値がコイル１１
１の位置情報を与えるものであり、これらから座標値を
求めることができる。具体的には両者の平均値がコイル
１１１の中心の位置を示す。

走査カウンタ５の構成を、センスライン間の詳細な座標
値を検出する原理に関連付けて第２図によって再度説明
する。

本座標読み取り装置は、第６図（１））に示すように、
よって座標値を求めようとするものである。最大値の発
生は直接検出できないので、最大値の前後、すなわち包
路線信号ｉが、立ち上かり、立ち下がりの過程で参照電
圧ｖｃｈ乙こなるまでの時間をそれぞれ計測し、平均す
ることによって座標値を求めている。

検出信号Ｊの立ち上がりＪＨか発生したとき、センスア
ドレスｂは、このセンスアドレスで示されるセンスライ
ンの近傍、詳しく言え：よそのセンスラインより少し走
査方向にコイル１１１が置かれていることを示している
。センスラインピンチｐｓは前述のように６．４ｍｍと
いう値なので、センスアドレスによって６．４ｍｍｊｆ
Ｌ位でコイル１１１の位置を知ることができる。

センスライン間の詳細な位置は、コイルの位置によって
包絡線信号１の分布が変化することを利用する。たとえ
ば、第７図に示すように、コイル１１１がセンスライン
ｓｌｉの中心ｐｌからｓｌｌとｓｌｉ＋１の間ｐ３に移
動していくと、包路線信号ｉはそれに伴って、走査方向
に移動していく。この移動は時間的にいえば、センスア
トレスが更新される周間以下の時間の変化であり、これ
を走査カウンタの下位のビｙトＣＯないしＣ２によって
カウントするのである。前述したように、この下位ビッ
トによるカウントによって、センスライン間を０．３　
ｍ　ｍ　単位で分割することができる。

上記の説明は、包路線信号ｉの立ち上がりの位置につい
ての説明であるが、同様に立ち下がりの位置についても
センスライン間の詳細な位置まで求めることができる。

こうして、コイル１１１の中心の詳細な位置は両者の平
均値として求められるのである。

従来の座標読み取り装置では、センスライン群を選択す
るために１本あたり約１５０〜２００μｓｅｃ程度を必
要としていた。このため、たとえば８本のセンスライン
を走査するためには１．２〜１．６ｍ５ｅｃ程度の時間
が必要だった。

本実施例による座標読取装置によれば、第３図のように
センスアドレスの変化の周期は約１３μｓｅｃで、８本
の走査でも高々１０４μｓｅｃである。

座標値算出のための処理を考慮しても、従来の座標読取
装置のように除算やテーブル参照等の処理は不要で、２
数の和と２で割るためのビットシフトのみでよい。高速
に座標検出することが可能になった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明では複数のセンスラインと
励磁ラインを設け、励磁ラインを励磁し、座標指示器を
励磁信号に共振するように構成したことによって、励磁
ラインと座標指示器、座標指示器とセンスラインの電磁
結合による誘導信号から座標指示器の置かれた位置を求
めている。したがって、従来の座標読取装置のように座
標指示器に励磁信号を与えることがなくなったので、座
標指示器とタブレットとの間を信号線で接続することの
必要がない、ワイヤレス座標読取装置を実現することが
できた。

また、座標検出を走査カウンタによる時間計測によって
行うように構成したので、従来に比べて高速に座標を検
出できる座標読取装置を実現することかできた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による座標読取装置の実施例の構成図、
第２図は走査カウンタと励Ｍ１回路の構成口、第３図は
基本クロックと励磁信号、センスアドレスのタイミング
図、第４図は位相検波回路の構成図、第５図は誘導信号
の分布説明図、第６図はタイミング図、第７図は詳細な
位置を検出する動作の説明図、第８図は従来の座標読取
装置の構成図である。 ・センスライン群 ・励磁ライン 走査回路 発信回路 走査カウンタ カウントレジスタ ・励磁回路 １０　・ ｌ　１　・ ・位相検波回路 ・コンパレータ ・制御回路 ・座標指示器 ・コイル コンデンサ 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ａ、座標を検出する方向に、お互いが等間隔に、かつ、
   平行に敷設された複数のセンスライン群と、ｂ、前記セ
   ンスライン群に直交する方向に敷設された励磁ラインと
   、 ｃ、前記センスライン群の１のセンスラインを選択する
   走査回路と、 ｄ、装置の基本クロックを発生する発信回路と、ｅ、カ
   ウント許可、停止の制御を受け、許可されたときに前記
   基本クロックををカウントし、カウント値を前記走査回
   路に出力する走査カウンタと、ｆ、ロード信号の制御を
   受け、前記走査カウンタのカウント値を記憶するカウン
   トレジスタと、ｇ、前記基本クロックを分周し、前記励
   磁ラインに交流信号である励磁信号を与える励磁回路と
   、ｈ、前記センスライン群上に載置されることによって
   、前記励磁ライン、および前記センスライン群と電磁結
   合するように、コイルを有し、前記励磁回路が発生する
   交流信号と共振する共振回路で構成される座標指示器と
   、 ｉ、前記走査回路に接続され、前記座標指示器との電磁
   結合によって前記センスライン群に誘導された誘導信号
   を位相検波する位相検波回路と、ｊ、前記位相検波回路
   の出力する信号の一定レベル以上の信号を検出するコン
   パレータと、 ｋ、前記走査カウンタのカウント動作を許可し、前記コ
   ンパレータの出力する検出信号の立ち上がりのタイミン
   グで、前記カウントレジスタにロード信号を与えて前記
   走査カウンタのカウント値を記憶させ、前記検出信号の
   立ち下がりのタイミングで、前記走査カウンタを停止さ
   せ、該カウント値と前記カウントレジスタのカウント値
   とを入力して、両値より座標値を求める制御回路、 とから構成されるワイヤレス座標読取装置。