JPH0447318A - ワイヤレス座標読取装置の座標指示器 - 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】 〔産業上の利用分野コ 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、特に座標読取装置本体と座標指示
器との間を信号線で接続する必要のないワイヤレス座標
読取装置の座標指示器に関するものである。

［発明の概要］ 本発明はセンスライン板に敷設された複数の励磁ライン
に順次交流信号を与えると同時にセンスラインを順次選
択し、コイルとコンデンサによる共振回路を有する座標
指示器がセンスライン板上に置かれた場合、励磁ライン
、コイル、センスライン３者間のｔＭ１結合によってセ
ンスラインに誘導した誘導信号がら座標値を求めるワイ
ヤレス座標読取装置において、座標指示器に設けた複数
のスイッチのオン／オフ状態を検出することのできる座
標読取装置を実現することを目的としている。

本発明は上記座標読取装置を実現するための座標指示器
に関するものであり、スイッチと抵抗器の直列回路を複
数並列に接続して設け、一端にコンデンサを直列に接続
してなるスイッチ回路を、コイルとコンデンサによる共
振回路に並列に接続して座標指示器を構成した。

座標指示器のスイッチを操作することによって共振回路
の共振周波数を変化させ、これによって誘導信号の位相
に変化を与えてスイッチ状態を検出しようとするもので
ある。

［従来の技術］ 励磁ラインとセンスラインとの電磁結合を座標指示器に
設けられたコイルとコンデンサによる共振回路によって
仲介する座標読取装置においては、センスラインに誘導
する誘導信号の位相は、座標指示器の共振周波数によっ
て変化する。

座標指示器の共振周波数を変化させるためには、たとえ
ば第８図のようにスイッチ１０７と第２のコンデンサ１
０８の直列回路をコイル１０５と第１のコンデンサ１０
６による共振回路に並列に接続することで実現できる。

上記のように座標指示器を構成し、励磁ライン１０２と
センスライン１０３を直交して配置してセンスライン板
１０１となし、励磁ライン１０２に励磁信号として交流
信号を与え、センスライン１０３上に誘導される誘導信
号を観測する。

座標指示器１０４をセンスライン板１０１上に置いてス
イッチ１０７をオン／オフする。スイッチ１０７がオフ
の場合、誘導信号は、励磁信号とは回路の特性による一
定の位相差をもって誘導する。スイッチ１０７がオンに
なると、共振回路には第２のコンデンサ１０８が並列に
接続されるので共振周波数は低い方に変化し、誘導信号
の位相はオフの場合に比べて遅れる。この位相の遅れを
検出することによってスイッチの状態を判定することが
できるのである。

［発明が解決しようとする課Ｂ］ しかし、共振回路に並列にコンデンサを接続することで
は、位相を微妙に変化させることができないという問題
があった。

たとえば周波数３００ｋＨｚ程度、コイルのインタフタ
ンス１ｍＨ程度では共振コンデンサは３００ｐＦ程度と
なる。Ｓ別するスイッチの数や使用する位相の範囲にも
よるが、たとえば１６個のスイッチを位相範囲１３０度
程度で識別しようとすると、数ｐＦあるいはそれ以下の
単位の精度のよいコンデンサを使わなければならなかっ
た。これでは製造困難である。

本発明は、従来の技術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る。

本発明の第１の目的は、座標読取装置本体と座標指示器
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
取装置において、座標指示器に設けた複数のスイッチ個
別のオン／オフ状態を検出することを可能にする座標指
示器を実現することである。

また、本発明の第２の目的は、上記座標指示器であって
、複数のスイッチを同時に操作した場合においても、操
作された複数のスイッチのオン／オフ状態を検出するこ
とを可能にする座標指示器を実現することである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題の第１の目的を達成するために本発明では、コ
イルと第１のコンデンサによる一共振回路を設け、スイ
ッチと抵抗器の直列回路を１回路あるいは複数回路並列
に接続して設け、一端に第２のコンデンサを直列に接続
してなるスイッチ回路を前記共振回路に並列に接続して
座標指示器を構成した。

また、第２の目的を達成するために、コイルと第１のコ
ンデンサによる共振回路を設け、スイッチと抵抗器の直
列回路を複数回路並列に接続して設け、一端に第２のコ
ンデンサを直列に接続してなるスイッチ回路を前記共振
回路に並列に接続して構成した座標指示器において、複
数のスイッチを同時に操作した場合のスイッチ回路の合
成抵抗値が、他のいずれの組合せによる合成抵抗値とも
一致しないようにスイッチ回路の抵抗値を選択して座標
指示器を構成した。

［作　用］ 励磁ラインとセンスラインとの電磁結合を座標指示器に
設けられたコイルとコンデンサによる共振回路によって
仲介するワイヤレス座標読取装置において、励磁ライン
群に順次励磁信号である交流信号を与え、同時にセンス
ライン群を選択していく過程で、選択された励磁ライン
とセンスラインの近傍に本発明による座標指示器が置か
れていると、センスラインには誘導信号が発生する。

座標指示器のスイッチが押されていない場合、誘導信号
の位相は励磁信号とは一定の位相差をもっている。

スイッチが押されると、押されたスイッチに直列に接続
された抵抗器を介してコンデンサが共振回路に並列に接
続され、共振周波数が低い方向に変化する。

座標読取装置本体は、センスラインに誘導した誘導信号
の位相を検出し、スイッチの状態を判定するのである。

［実施例］ （第１の実施例による座標指示器と座標読取装置の構成
） 以下本発明による座標指示器と座標読取装置本体につい
ての第１の実施例を第１図ないし第５図に基づき説明す
る。まず構成について説明する。

第１図は座標指示器の回路図である。コイル１１と第１
のコンデンサ１２は共振回路を構成している。この共振
回路の共振周波数は、後述する励磁クロックｄｃの周波
数周辺にしておく。必ずしも一致させる必要はない。

スイッチ１３ａと抵抗器１４ａは直列に接続され１つの
スイッチサブ回路をなす。本実施例ではスイッチ１３と
してノーマルオープンのスイッチを使用している。詳細
は後述するが、スイッチ１３を押すことによって後述す
る誘導信号の位相が遅れるようにするためである。スイ
ッチサブ回路は複数並列に接続され、一端に第２のコン
デンサ１５が直列に接続されてスイッチ回路となってい
る。このスイッチ回路は前記共振回路に並列に接続され
る。

スイッチサブ回路の抵抗器は、各スイッチを押すことに
よって位相の変化量が異なるように、異なった並びとす
る、ただし、複数のスイッチに同し意味を持たせるよう
にするときは、同じ値を用いてもいいことはいうまでも
ない。

第２図、第３図および第４図は座標読取装置本体の構成
図である。

第２図において、１はセンスライン板であり、励磁ライ
ン群２とセンスライン群３が敷設されている。励磁ライ
ン群２とセンスライン群３は折り返しループをなし、お
互いが等間隔になるよう並べられている。第１の実施例
では、励磁ライン群２とセンスライン群３とは直交して
配置されている。

４は励磁走査回路であり、励磁ライン群２の各励磁ライ
ンが接続される。励磁走査回路４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、後述す
る励磁回路６から供給される励磁信号ｄｓを、選択した
１本の励磁ラインに与えるようになっている。

５はセンス走査回路であり、センスライン群３の各セン
スラインが接続される。励磁走査回路４と同様に電子的
スイッチ素子で構成され、センスラインの１本を選択し
て、後述する増幅検波回路７および位相検出回路８に接
続するようになっている。

６は励磁回路である。後述する制御回路９から励磁クロ
ックｄｃを入力し、これを波形整形、増幅して励磁信号
ｄｓとして出力する。

７はセンスライン群３に誘導した誘導信号ｉｓを増幅検
波し、誘導信号の振幅信号ａｓを出力する増幅検波回路
である。この回路は座標値算出のために使われる。

８は誘導信号ｉｓの位相信号ｐｓを検出する位相検出回
路である。詳細な構成図を第３図に示す。

８１は増幅回路、８２はコンパレータである。増幅回路
８１には、センス走査回路５から誘導信号ｉｇが入力さ
れる。コンパレータ８２の出力は排他的論理和回路８３
の一方の入力に接続される。

排他的論理和回路８３の他方の入力には、励磁クロック
ｄｃが入力され、出力は抵抗とコンデンサによって構成
される積分回路８４に接続されている。この回路では励
磁クロックｄｃを基準位相信号とし、誘導信号ｉｓの位
相を積分回路８４に充電される電圧信号として検出する
ようになっている。

ふたたび第２図に戻り説明を続ける。制御回路９は各部
を制御するとともに、各信号を入力して演算し、座標値
およびスイッチの状態を求める。

前記励磁走査回路４には選択する励磁ラインを指示する
ドライブアドレスｄａｄｒｓを、センス走査回路５には
選択するセンスラインを指示するセンスアドレス５ａｄ
ｒｓを与える。また、座標値を算出するために振幅信号
ａｓを、スイッチの状態を判定するために位相信号ｐｓ
を入力する。この制御回路９はマイクロプロセッサによ
って実現され、各演算処理はプログラムによって行われ
る。

（座標読取装置の走査と座標算出の動作について） 次に動作について説明する。まず励磁ライン群２とセン
スライン群３を選択する動作と座標算出動作について説
明する。

制御回路９は、ドライブアドレスｄａｄｒｓを出力して
励磁ラインの１本を選択する。これによって励磁回路６
の出力が選択された励磁ラインに接続され、励磁ライン
は交流磁界を発生する。制御回路９は１本の励磁ライン
を選択している間に、センスアドレス５ａｄｒｓを出力
してセンスライン群３を順次選択していく０選択された
センスラインは増幅検波回路７および位相検出回路８に
接続されることになる。制御回路９はこの操作をくりか
えす、この操作を「走査」と呼ぶ。

座標指示器１０がセンスライン板１上にない場合は、励
磁ライン群２とセンスライン群３とが直交している関係
から、選択された励磁ラインには何の信号も誘導しない
、しかし、座標指示器１０がセンスライン板１上に置か
れると、センスライン群３の各センスラインには、セン
スライン板１と座標指示器ＩＯとの位置関係に応じた誘
導信号ｉｓが誘導される。これは励磁ライン、コイル１
１、センスラインの３者間の電磁結合による効果のため
である。

第４図は、誘導信号ｉｓを走査のタイミング図として示
したものである。第２図を例にして、励磁ライン群２を
図の上部から下部へ、センスライン群３を図の左から右
へ走査した場合を示している。コイル１１の位置ｐは励
磁ラインｄ２とセンスラインＳ２の交差する領域にある
。

いま、励磁ラインｄＯとセンスラインＳＯが選択されて
いるような場合、すなわち、両者の交差する領域がコイ
ル１１の位置ｐから遠く離れている場合は誘導信号ｉｓ
は観測されない、励磁ラインとセンスラインの交差する
領域がコイルの位置ｐに近づくにつれ誘導信号ｉｓは大
きくなり、励磁ラインｄ２とセンスラインＳ２が選択さ
れたときに最大となる。誘導信号ｉｓは第４図のタイミ
ング図に示したような分布になる。

誘導信号ｉｓは、増幅検波回路７によって振幅信号ａｓ
に変換され、その大きさが制御回路９によって読み取ら
れる。座標算出の方法についての詳細は省略するが、制
御回路９は第４図のタイミング図で示すところの信号ｉ
ｓｐ、１ｓｘｌ、１ｓｘｈ、１ｓｙｌ、１ｓｙｈの振幅
信号から座標指示器ｌＯの置かれた位置の座標値を算出
する。

（スイッチ状態を判定する動作について）次にスイッチ
状態を判定する動作について説明する。

制御回路９は前述したようにセンスライン板ｌの走査を
行う、その間誘導信号ｉｓは位相検出回路８に入力され
て位相信号ｐｓに変換される。

位相検出回路８の動作を第５図のタイミング図によって
説明する０図において、ｄｃは励磁クロック、ｄｓは励
磁信号、ｉｓは誘導信号である。

座標指示器１０のスイッチが何も押されていない場合、
誘導信号Ｉ３は励磁信号ｄｓに対して一定の位相差をも
って誘導している。

誘導信号ｉ３が処理される過程を説明する。まず誘導信
号ｉｓは位相検波回路８内の増幅回路８１によって増幅
され、さらにコンパレータ８２によって方形波に変換さ
れ、誘導信号整形波ｉｐとなる。誘導信号整形波ｉｐと
励磁クロックｄｃは排他的論理和回路８３によって位相
検波され、検波信号ｐｐとなる。さらに検波信号ｐｐは
積分回路８４によって直流信号に変換され位相信号ｐｓ
となる。

座標指示器１０のスイッチの一つが押されると、押され
たスイッチに直列に接続された抵抗器を介してコンデン
サが共振回路に並列に接続される。

このため共振回路の共振周波数は低い方に変化する。こ
の効果は誘導信号ｉｓの位相を遅らせる方向に影響を与
える。第５図において、誘導信号ｉｓｈは、スイッチの
一つを押した場合のものであり、スイッチを押していな
いときの誘導信号ｉｓよりも位相が遅れていることを示
している。この信号は同様に位相検出回路８によって位
相信号ｐｓｈに変換される０回路の動作から明かなよう
に位相信号ｐｓｈの大きさは位相信号ｐｓよりも大きく
なり、位相の変化を検出できることがわかる。

制御回路９は、走査処理の過程で、位相信号ｐＳをＡ／
Ｄ変換し、その大きさを取り込む、そして、第４図に示
したところの、座標を夏山するために使われる信号ｉｓ
ｐが発生したときの位相信号ｐｓをスイッチ状態を判定
するための位相情報として採用する。

位相信号ｐｓを採用するタイミングは、上記信号ｉｓｐ
が発生した場合に限られるわけではなく、誘導信号が発
生していれば位相検出は可能なので、特定のタイミング
でサンプリングすればよい、しかし、Ｓ／Ｎを考慮する
と、最も大きい誘導信号であるｉｓｐの位相を検出する
ことが好ましい。

以上説明したようにスイッチを押すことによって位相信
号ｐｓの電圧レベルが変化する。制御回路９は位相信号
ｐｓを入力し、これを位相判定の比較値と比較すること
によって、スイッチの状態を判定している。

（第２の実施例による座標指示器） 座標指示器のスイッチ回路を構成する抵抗器の抵抗値を
適当に選択することによって、複数のスイッチが同時に
操作された場合も、スイッチの状態が検出できるように
なる。

第６図は座標指示器の第２の実施例の回路図である。こ
の実施例では４個のスイッチを設け、それぞれのスイッ
チ回路に第６図内の表に示した値の抵抗器を接続したも
のである。なお、スイッチの数は４個に限られるもので
はない。

４個のスイッチを操作する組合せは、すべてのスイッチ
がオフの状態を含めて１６通りになり、それぞれの組合
せによってスイッチ回路の合成抵抗が定まる０表１はス
イッチ操作の組合せと合成抵抗を示したものである。

表１ スイッチ操作の組合せと合成抵抗 表１をグラフ化したものが第７図の曲＆ｌａである。

表１および第７図かられかるように、複数のスイッチを
同時に操作した場合の合成抵抗値は他の組合せとは異な
るように設定されている。たとえば、スイッチ１とスイ
ッチ２を同時に操作した場合の合成抵抗値は表１による
と６．６にΩであり、その他の組合せとは異なっている
。

共振回路の共振周波数は、複数のスイッチが操作された
場合も、その他の組合せと異なるように一定のずれをお
こし、これが誘導信号ｉｓの位相のずれとなる。誘導信
号ｉｓの位相のずれを検出してスイッチの判定を行う動
作は第１の実施例で説明した通りであるので、複数のス
イッチが押された状態も同様に検出することができる。

なお、蛇足ながら付は加えるが、第７図の曲線すはスイ
ッチを１５個設けた場合にそれぞれのスイッチ回路に接
続する抵抗値を示したものである。

このような曲ｖＡ傾向にすることによって、各スイッチ
間の位相のずれが一定になることがわかっている。この
曲線のような傾向とすることは理想ではあるが、実施例
２の定数でも分離は可能である。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明では、スイッチが操作される
ことによって抵抗器を介してコンデンサが共振回路に並
列に接続されるように座標指示器を構成し、励磁ライン
群と座標指示器とセンスライン群との電磁結合による誘
導信号の位相がスイッチを操作することによって変化す
るようにした。

このため、この位相の変化を座標読取装置本体で検出し
、スイッチ状態を判定できるようにしたワイヤレス座標
読取装置を実現することができた。

位相の変化を抵抗器によって配分するように座標指示器
を構成した。抵抗器はコンデンサに比較して高精度で、
しかも有効桁数の多いものが容易に入手可能であり、位
相を詳細に分割することができる。従来に比較して、製
造上容易に実現することができるようになった。

また抵抗器を選択することによって、複数のスイッチが
同時に操作された場合にも、その他の組合せと異なる位
相のずれが生じるようにしたので、複数のスイッチの同
時操作も検出できるワイヤレス座標読取装置を実現する
ことができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による座標指示器の回路図、第２図は座
標読取装置本体の構成図、第３図は位相検出回路の構成
図、第４図は誘導信号の発生タイミング図、第５図は位
相検出動作のタイミング図、第６図は座標指示器の第２
の実施例の回路図、第７図は第２の実施例によるスイ・
７チ操作に対する抵抗値の分布図、第８図は従来のスイ
ッチ検出技術の説明図である。 １・・・・・センスライン板 ２・・・・・励磁ライン群 ３・・・・・センスライン群 ４・・・・・励磁走査回路 ５・・・・・センス走査回路 ６・・・・・励磁回路 ７・・・・・増幅検波回路 ８・・・・・位相検出回路 ９・・・・・制御回路 １０・・・・・座標指示器 １１　・ １２　・ １３　・ １４　・ １５　・ ・　・　・　・　コ　イル ・・・・第１のコンデンサ ・　・・　・スイッチ ・・・・抵抗器 ・・・・第２のコンデンサ 以 上 出願人　セイコー電子工業株式会社 代理人　弁踵士　林　　敬　之　助 ｌ コイル 第１のコンデンサ 座標指示器の回路図 も１圀 ２励磁ライン群 ３センスライン軒 座標読取装置本体のｌｆ構成 図３排曲的 位相検出回路の構成図 第３図 誘導信号の発生タイミンク図 第４問 位相検出動作のタイミング図 コイル ＋　２ １ＰＪ１のコンデンサ 座＃Ａ指示器の第２の実施例の回路図 合成抵抗１！（ｋΩ） ＩＩ　　　１　　１２　　１１１２２３スイッチ操作に
対する抵抗値の分布間 第Ｖ円 １に来のスイッチ検出技術の説明図 第８図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）コイルと第１のコンデンサによる共振回路を有し
   、スイッチと抵抗器の直列回路を１回路あるいは複数回
   路並列に接続して設け、該回路の一端に第２のコンデン
   サを直列に接続してなるスイッチ回路を前記共振回路に
   並列に接続してなるワイヤレス座標読取装置の座標指示
   器。
2. （２）コイルと第１のコンデンサによる共振回路を有し
   、スイッチと抵抗器の直列回路を複数回路並列に接続し
   て設け、該回路の一端に第２のコンデンサを直列に接続
   してなるスイッチ回路を前記共振回路に並列に接続して
   なる座標指示器であって、 前記スイッチ回路のスイッチを１個、あるいは２個以上
   同時に操作する組合せにおいて、任意の１の組合せにお
   けるスイッチ回路の合成抵抗値が、該組合せを除く他の
   いずれの組合せによる合成抵抗値とも一致しないように
   、前記スイッチ回路の抵抗器の抵抗値を選択して設定し
   たワイヤレス座標読取装置の座標指示器。