JPH0656826U - 座標入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 座標入力用ペンが座標入力面に対して傾いて
も座標検出誤差が少なく、ペン傾きの許容範囲の広い座
標入力装置を、装置を大形化、高価格化することなく提
供する。 【構成】 座標軸に沿った向きへ進行する磁界を発生す
るタブレットと電気信号を誘起するコイルを内蔵したペ
ンを有する座標入力装置において、電気信号の搬送波の
波形を加算合成回路で加算合成し、加算合成した信号の
予め定めた帯域幅の信号成分を▲ろ▼波増幅回路で増幅
し、検波回路で包絡線検波する。さらに、検波した電気
信号の波形をクリップした後ピークを検出して、ピーク
の時刻を示す別の電気信号をピーク検出回路で発生さ
せ、座標の原点に対応する時刻を示すパルス信号とピー
ク時刻を示す電気信号との時刻差に応答して入力箇所の
座標を示す座標信号を送出する。

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は座標入力装置、特にタブレットの入力面に設けた導体ループ群と入力用 ペンに内蔵したコイルとの電磁結合箇所を検出してペン入力位置の座標を示す電 気信号を発生する座標入力装置に関する。 〔従来の技術〕 従来、手書き入力される文字や図面などのパターンを電気信号に変換する手段 として、入力面の導体ループ群と入力ペン内のコイルとの電磁結合箇所を検出し て、ペン入力位置の座標を示す電気信号（座標信号）を発生する座標入力装置が 用いられている。電磁結合箇所を検出する際の外来雑音による検出精度の劣化を 防止するため、周波数が高い搬送波信号により入力面の導体ループ群あるいは入 力ペン内のコイルを励振して電磁結合の強度を向上するようにした座標入力装置 として、特願昭５９−１２８７２８号（「座標入力装置」）明細書記載の装置が 提案されている。 第８図および第９図はそれぞれ、従来の座標入力装置の構成例を示すブロック 図および装置内での検波出力信号を例示する波形図である。タブレット１の入力 面には互いに直交させ配列した二組の導体ループ群を設けてある。走査回路３Ｘ および３Ｙは、制御回路６から送られてくるタイミング信号および搬送波信号に 応じて、搬送波で変調した多相パルスの多相バースト信号を発生し、二組の導体 ループ群に交互に多相バースト信号を送って各座標軸に沿って進行磁界を発生さ せる。入力時、ペン７内のコイルがこの進行磁界と鎖交して、コイルには磁界強 度の変化に応じた電圧の信号ａが誘起される。信号ａは検出回路３０へ送られて 、濾波増幅器３１を通りバースト周波に相当する側帯波成分が抑圧され且つ増幅 され、信号ｆとして検波器３２へ送られる。検波器３２は、信号ｆを包絡線検波 あるいは同期検波して、信号ｇとしてピーク検出回路３３に送る。ピーク検出回 路３３は、信号ｇの波形ピークを検出し、波形ピークのタイミングを示すパルス の信号ｈを発生して座標発生回路８へ送る。座標発生回路８は、制御回路６から 各座標の原点に対応するタイミングを示すパルスの信号ｉを受信しており、信号 ｉおよび信号ｈの両パルス間の時間に比例する値のディジタル信号を発生し、こ れを座標信号として送出する。信号ｉおよびｈのパルス間の時間はペン入力位置 の座標値に比例するので、座標信号は入力座標値に比例したディジタル信号にな る。 〔考案が解決しようとする問題点〕 上述のような従来の座標入力装置で、検波器３２として包絡線検波器を使用し た場合、その検波出力信号である信号ｇは、ペン７をタブレット１の入力面に直 立させて入力した時には第８図に実線波形で示すようなほぼ対称な波形になるが 、ペン７を傾けると第９図に破線波形で示すごとく対称性がくずれる。ピーク検 出回路３３は、ペン７を直立した場合には、時刻ｔ_０ピークを検出するが、ペン ７を傾けると主ピークと異なる時刻ｔ_１のピークを検出して座標の誤検出を生じ る。 一方、検波器３２として同期検波器を使用すれば、主ピークの前後に現われる ピークは主ピークに対し逆極性になり、包絡線検波の場合のような座標誤検出は 生じない。しかし、同期検波回路は、回路構成自体が包絡線検波器に比べて大規 模になる上に、濾波増幅器３１で生ずる搬送波成分の位相シフトおよびその変動 により同期検波後の波形歪が発生するのを防ぐため、信号ｆの搬送波成分と同位 相の復調用搬送波を発生するための回路手段、例えば位相同期ループ（ＰＬＬ） 、を必要とする。 すなわち、上述のような従来の座標入力装置は、包絡線検波を適用した場合に はペンの傾きにより座標検出誤差を生じ易く、検出誤差の発生を防ぐためにはペ ン傾きに対する許容範囲を狭く制限せねばならず、また同期検波を適用した場合 には回路規模が大形化して装置の大形化・高価格化になる、という問題点をもつ 。 本考案の目的は、上述の問題点を解決し包絡線検波を適用し小規模な回路を付 加することにより装置を大形化・高価格化せずにペン傾きの許容範囲を広げられ る座標入力装置を提供することにある。 〔問題点を解決する手段〕 本考案の装置は、印加される搬送波信号に応答して磁界を発生するコイルを内 蔵したペンと，入力面下万に２組の導体のループ群を配設してあり前記ペンによ る前記入力面への入力時に前記磁界に応答して２組の前記ループ群に誘起する電 気信号をおのおの走査して第１の電気信号を送出するタブレットとを有する座標 入力装置において、 前記第１の電気信号および前記搬送波の波形を加算合成する合成手段と，前記 加算合成した信号の前記搬送波の周波数を含む予め定めた帯域幅の信号成分を通 過し増幅する濾波増幅手段と，該濾波増幅した電気信号を包絡線検波する検波手 段と，該検波した電気信号の波形をクリップしたあとピークを検出して該ピーク の時刻を示す第２の電気信号を発生するピーク検出手段とを備え、座標の原点に 対応する時刻を示すパルス信号と前記第２の電気信号との時刻差に応答して入力 箇所の座標を示す座標信号を送出することを特徴とする。 〔実施例〕 次に、図面を参照して本考案を詳細に説明する。 第１図は本考案の第１の考案の一実施例を示すブロック図であり、第２図はそ の動作を説明するための波形図である。本実施例は、第７図に示す従米の座標入 力装置に対し、合成回路７０を付加接続し、更に包絡線検波を行う検波器６１の あとにクリップ回路６２を縦続接続した検出回路６０を従来の検出回路３０の代 りに接続した装置である。 入力時に、タブレット１の入力面上の進行磁界と鎖交するペン７内のコイルに 誘起された信号ａは、合成回路７０へ送られる。合成回路７０は、アナログ加算 回路であり、制御回路６から送られてくるバースト変調用の搬送波を受けて、こ れと信号ａとを電圧加算して加算結果の信号を検出回路６０の濾波増幅器３１へ 送る。濾波増幅器３１は、合成回路７０から送られてくる信号に含まれているバ ースト周波成分に対応する側帯波成分を抑圧すると共に増幅を行って、信号ｆと して検波器６１へ送る。この場合に、合成回路７０へ送る搬送波の位相と信号ａ に含まれている搬送波の位相とが一致するように、信号ａの極性を選定し、且つ ペン７を傾けて入力した時に信号ｆの包絡線の主ピーク（時刻ｔ_０のピーク）に 対しその前後のピークが十分小さくなるように、合成回路７０へ送る搬送波のレ ベルを設定しておく。検波器６１は包絡線検波器であり、信号ｆを検波した信号 ｇをクリップ回路６２へ送る。クリップ回路６２は、主ピークレベルと搬送波レ ベルとの中間に設定したクリップ電圧Ｎｃのレベルで信号ｇの波形をクリップし て、クリップ電圧ＮｃＣ以上の波形部分を取出した信号ｃを発生しピーク検出回 路３３へ送る。ピーク検出回路３３は、信号ｃの波形ピークのタイミングすなわ ち時刻ｔ_０でパルスが立上る信号ｈを発生し、座標検出回路８に送る。座標検出 回路８は、原点に対応するタイミングのパルスである信号ｉを受信して、信号ｉ およびｈの両パルス間の時間τに比例する値のディジタル信号を発生し、これを 座標信号として送出する。 上述のごとく信号ａと搬送波とを加算合成したあと包絡線検波することにより 、検波結果である信号ｇの波形は、従来の装置で同期検波を適用して得られる波 形を搬送波レベルの分だけレベルシフトしたものが得られる。従って信号ｇの波 形では、主ピークの前後のピークが搬送波レベルに対し主ピークとは逆側に現わ れるから、信号ｇをクリップすることにより主ピークの前後のピークを完全に除 去できる。この結果、従来の装置で包絡線検波を適用した場合のようなピーク誤 検出を防ぐことができる。合成回路７０は、例えば抵抗器を二ないし三個使用し て構成でき、またクリップ回路６２は、例えば抵抗およびダイオード各一個で構 成できるから、同期検波器を使用する場合に比べて、小形・低価格で済む。更に 位相シフトおよびその変動が大きな濾波増幅器３１よりも前で信号ａおよび搬送 波の加算合成を行っているので、従来装置に同期検波を適用した場合のようなＰ ＬＬなどの搬送波位相同期手段を必要とせず、このような余分な回路手段を設け ることにより装置が大形化・高価格化するのを避けることができる。 第３図（ ａ）および（ｂ）はおのおの、本実施例における検波器６１の構成例を示す回路 図である。同図（ａ）の検波器６１は、半波整流による包絡線検波回路であり、 信号ｆをダイオードＤで半波整流し、抵抗ＲおよびコンデンサＣで整流波形の尖 頭値に沿って平滑化した包絡線検波信号を、信号ｇとして送出する。この回路は 、使用部品数が少くて済み、小形・低価格にできる。 同図（ｂ）の検波器６１は、全波整流による包絡線検波回路であり、変成器Ｔ およびダイオードＤ_１，Ｄ_２から成る全波整流回路で信号ｆを全波整流し、更に 抵抗ＲおよびコンデンサＣで平滑化した包絡線検波信号を、信号ｇとして送出す る。この回路は、整流波形の尖頭部の単位時間当りの個数が半波整流の場合の２ 倍になるから、ピーク検出回路３３でのピーク検出の分解能も半波整流の場合の ２倍に向上できる。 第４図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本実施例におけるピーク検出回路３３ の一構成例を示すブロック図およびその動作を説明するための波形図である。検 波後の信号ｇは、振幅比較回路３４と微分回路３５とに送られる。微分回路３５ は信号ｇの波形を微分して信号ｋとし、これを零交叉検出回路３６へ送る。零交 叉検出回路３６は、信号ｋの波形が零レベルになる毎にパルスが立上る信号１を 発生し、これを論理積ゲート３７の一方の入力端へ送る。一方、振幅比較回路３ ４は、信号ｇの電圧が予め定めたしきい値電圧Ｖｔを超えたときだけパルスが立 上る信号ｍを発生し、これを論理積ゲート３７の他方の入力端へ送る。論理積ゲ ート３７は、信号１およびｍの論理積信号である信号ｈを送出する。信号ｇには 無雑音時でもピーク以外に微分値が零になる箇所があり、更に外来雑音などが相 加すると、信号ｇの電圧が低い部分ではその雑音のピークでも微分値が零となり 、いずれもピークを誤検出する原因になるが、本構成例では、信号ｇの電圧がし きい値電圧Ｖｔを超えたとの信号１のパルスだけを送出するようにして、ピーク 誤検出を防止できる。 第５図は、本実施例のピーク検出回路３３の他の構成例を示すブロック図であ る。本構成例は、第４図（ａ）の回路における振幅比較回路３４の代りに、しき い値電圧のレベルを信号ｇのピークに応動させ可変できるようにした比較回路３ ８を使用している。すなわち、所定のしきい値電圧Ｖｔの代りに、信号ｇをピー ク保持回路４０および振幅調節回路４１に通すことによって得られるしきい値電 圧を振幅比較回路４２に送っている。このしきい値電圧は信号ｇのピーク電圧の 定数倍になり、振幅比較回路４２は信号ｇの電圧がしきい値電圧を超えたときだ けパルスが立上る信号を発生する。従って、このしきい値電圧と信号ｇのピーク 電圧との比を振幅調節回路４１で予め適当な値に設定しておくことにより、信号 ｇのピーク電圧の変動があっても確実に信号ｇのピークを検出できる。 第６図は第２の実施例を示すブロック図である。本実施例では、ペン７内のコ イルに発振器５０が発生する搬送波電流を流して交番磁界を発生させて、入力時 にタブレット１の各導体ループに誘起される電圧を順次走査することにより、入 力箇所の座標を検出する。走査回路４Ｘおよび４Ｙは、タブレット１の各導体ル ープの誘起電圧を順次走査してこれを切換回路５１へ送る。切換回路５１は、制 御回路６から送られてくる切換え信号に応じて、走査回路４Ｘおよび４Ｙから送 られてくる二つの信号のうちの一方ずつを交互に合成回路７０へ導く。座標発生 回路８は、制御回路６から送られてくる各座標の原点に対応するタイミングのパ ルス（信号ｉ）と、検出回路６０から送られてくるパルス（信号ｈ）との時間間 隔に比例する値のディジタル信号を発生し、これを座標信号として送出する。合 成回路７０および検出回路６０は、前実施例の場合と同一構成であり、合成回路 ７０は切換回路５１から送られてくる信号と発振器５０から送られてくる搬送波 とを加算合成して、検出回路６０に送っている。従って、本実施例でも、前実施 例の場合と同様に、大形で高価格な同期検波器や位相同期手段を用いず、ペンを 傾けて入力した時にピーク誤検出が発生するのを防止できる。 第７図は第３の実施例を示すブロック図である。本実施例では、前実施例（第 ６図参照）中の切換回路５１を除去して、走査回路４Ｘおよび４Ｙが送出する電 圧走査信号を、それぞれ個別に設けた合成回路７０に直接送って、両信号を同時 に並列処理し、ＸおよびＹ座標信号を示す座標信号ｘおよびｙを発生している。 合成回路７０は、電圧走査信号と発振器５０から送られてくる搬送波とを加算合 成して検出回路６０へ送る。検出回路６０は、主ピークのタイミングで立上るパ ルスを発生し座標発生回路８に送って座標信号ｘ（あるいはｙ）を発生させる。 本実施例でも明らかに、装置を大形化・高価格化せずに、ペンを傾けて入力し た時のピーク誤検出を防止でき、更に両電圧走査信号の交互切換えを行わないの で、単位時間当りの座標信号発生回数を前実施例の場合の２倍に増大することが できるという利点がある。 〔考案の効果〕 以上の説明で明らかなように本考案には、回路規模が小さな包絡線検波器を使 用して小規模な回路を付加することにより、装置を従来のごとく大形化・高価格 化せずにペン傾きの許容範囲を拡大した座標入力装置を実現できるという効果が ある。

【図面の簡単な説明】 第１図，第４図（ａ）５図ないし第７図は本考案の実施
例を示すブロック図、第３図（ａ）および（ｂ）は本考
案の実施例を示す回路図、第２図，第４図（ｂ）本考案
の実施例の動作を説明するための波形図、第８図および
第９図はそれぞれ従来の座標入力装置を説明するための
ブロック図および波形図である。 １……タブレット、３Ｘ，３Ｙ，４Ｘ，４Ｙ …走査回
路、５，６……制御回路、７……ペン、 ８……座標発
生回路、２０Ｘ，２０Ｙ，３０， ６０……検出回路、
３１……濾波増幅器、３２， ６１……検波器、３３…
…ピーク検出器、３４， ４２……振幅比較器、３５…
…微分回路、３６…… 零交叉検出回路、３７……論理
積ゲート、４０ ……ピーク保持回路、４１……振幅調
節回路、 ５０……発振器、５１……切換回路、６２…
…クリップ回路、７０……合成回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 （１）印加される搬送波信号に応答して磁界を発生する
   コイルを内蔵したペンと、入力面下方に２組の導体のル
   ープ群を配設してあり前記ペンによる前記入力面への入
   力時に前記磁界に応答して２組の前記ループ群に誘起す
   る電気信号をおのおの走査して第１の電気信号を送出す
   るタブレットとを有する座標入力装置において、 前記第１の電気信号および前記搬送波の波形を加算合成
   する合成手段と、前記加算合成した信号の前記搬送波の
   周波数を含む予め定めた帯域幅の信号成分を通過し増幅
   する濾波増幅手段と、該濾波増幅した電気信号を包絡線
   検波する検波手段と、該検波した電気信号の波形をクリ
   ップしたあとピークを検出して該ピークの時刻を示す第
   ２の電気信号を発生するピーク検出手段とを備え、座標
   の原点に対応する時刻を示すパルス信号と前記第２の電
   気信号との時刻差に応答して入力箇所の座標を示す座標
   信号を送出することを特徴とする座標入力装置。 （２）前記合成手段は、前記第１の電気信号に含まれて
   いる前記搬送波の成分の位相が前記搬送波の位相と実質
   的に同じになるよう前記第１の電気信号の極性を選定し
   て前記搬送波と加算合成するようにした実用新案登録請
   求の範囲第（２）項記載の座標入力装置。