JPH07109573B2

JPH07109573B2 - 位置指示器の状態検出方式

Info

Publication number: JPH07109573B2
Application number: JP61241451A
Authority: JP
Inventors: 嗣也山並; 聡明仙田
Original assignee: Wakomu KK
Current assignee: Wakomu KK
Priority date: 1986-10-13
Filing date: 1986-10-13
Publication date: 1995-11-22
Anticipated expiration: 2010-11-22
Also published as: JPS6395526A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、座標入力装置における位置指示器の状態、特
に入力すべき座標位置のみを指定した位置指示器の状態
を検出するのに適した方式に関するものである。

（従来の技術）従来、座標入力装置において、タブレット上の入力すべ
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。）を検出する方式としては、位置
指示器にスイッチ手段を設けて、ペンダウン時のみ該ス
イッチ手段をオン（又はオフ）し、該スイッチ手段のオ
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
るよう構成されたものがあった。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、位置指示器に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、電池等を設ける必要があり、構成が複雑化
し大型且つ大重量となり、また、電池の交換や充電を頻
繁に行なわなければならず、これらが位置指示器の操作
性を悪くするという問題点があった。

本発明は、位置指示器の操作性を落すことなく、その複
数の操作状態を区別して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操作状態を区別して検出する
位置指示器の状態検出方式であって、位置指示器に、所
定の周波数を同調周波数とするとともに一の操作状態に
応じて外部信号に対してほぼ同一周波数で且つ位相の変
位を伴って応答して電波を発信する一の同調回路と、前
記所定の周波数のｎ（ｎ＝2,3,……）次高調波周波数を
同調周波数とするとともに他の操作状態に応じて外部信
号に対してほぼ同一周波数で且つ位相の変化を伴って応
答して電波を発信する他の同調回路とを設け、電波発生
手段より前記所定の周波数および該所定の周波数のｎ
（ｎ＝2,3,……）次高調波周波数とほぼ同一周波数の電
波を発信し、電波検出手段により電波を受信し、該受信
された電波の周波数が、前記位置指示器に設けられた複
数の同調回路のうちのいずれの同調回路の同調周波数と
ほぼ同一で且つ位相の変化を伴っているかを検出し、該
検出の結果より、前記位置指示器における複数の操作状
態を区別して検出する位置指示器の状態検出方式を提案
する。

（作用）本発明によれば、位置指示器の一の同調回路および他の
同調回路のコイルは電波発生手段より発信された電波に
励振され、各同調回路抽に誘導電圧を発生する。該各誘
導電圧はそれぞれの同調回路のコイルより電波を発信さ
せ、該発信された電波は電波受信手段により受信され
る。この際、位置指示器を一の操作状態にすると、電波
受信手段により受信される所定の周波数とほぼ同一周波
数の電波の位相が変化するため、位置指示器が前記一の
操作状態にあることが検出される。また、位置指示器の
他の操作状態にすると、電波受信手段により受信される
所定の周波数のｎ（ｎ＝2,3,……）次高調波周波数とほ
ぼ同一周波数の電波の位相が変化するため、位置指示器
が前記他の操作状態にあることが検出される。

（実施例）第１図は本発明の一実施例を示すもので、図中、１はタ
ブレット、２は位相指示器（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。

タブレット１は、非磁性金属の筐体11にタブレット本体
12およびアンテナコイル13を取付けてなるもので、タブ
レット本体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。

タブレット本体12は、位置検出回路３に駆動され、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、該タブレット本体12は筐体11のほぼ中央に収
納されている。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。

該タブレット本体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59−32244号の
「位置検出装置」（特開昭60−176133号公報参照）、又
は特願昭58−238532号の「座標位置検出装置」（特開昭
60−129616号公報参照）を用いることができる。

アンテナコイル13は、絶縁被覆された薄い帯状の導体
を、タブレット本体12の座標入力範囲、即ち前記枠14の
周囲の筐体11の上面パネル11aの表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、位置指定用の磁気発生器、例えば棒磁石
21と、コイルとコンデンサとを含む同調回路22aおよび2
2b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の内部にその先端寄
りから、ボールペン等の芯体24と、該芯体を摺動自在に
収容し得る透孔を備えた棒磁石21と、コイルバネ25と、
スイッチ221a,コア入りコイル222a,コンデンサ223aおよ
びコンデンサ224aとからなる同調回路22aと、スイッチ2
21b,コア入りコイル222b,コンデンサ223bおよびコンデ
ンサ224bとからなる同調回路22bとが一体的に組合わさ
れて内蔵され、その後端にはキャップ26が取付けられて
なっている。

前記スイッチ221aは、該入力ペン２を保持する指等によ
りそのキー部22a′をペン軸23の内側方向に押込むこと
によって押圧され、オンする如くなっている。また、ス
イッチ221bは芯体24を、例えばその先端をタブレット面
に押付けることによってペン軸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
なっている。

第３図は入力ペン２の同調回路22a,22bおよびタイミン
グ制御回路４の詳細な構成を示すものである。

同調回路22aは、第３図に示すようにコイル222aとコン
デンサ223aとが互いに並列に接続され、コンデンサ224a
がスイッチ221aを介してコンデンサ223aに並列に接続さ
れてなっている。また、同様に同調回路22bは、コイル2
22bとコンデンサ223bとが互いに並列に接続され、コン
デンサ224bがスイッチ221bを介してコンデンサ223bに並
列に接続されてなっている。

コイル222aおよびコンデンサ223aは、アンテナコイル13
に供給される交流信号、例えば矩形波信号の基本周波数
で共振する周知の共振回路を構成し、また、コンデンサ
224aはスイッチ221aがオンした時、該共振回路における
電流の位相を所定角度、例えば90゜遅らせる作用を行な
う如くなっている。また、同様にコイル222bおよびコン
デンサ223bは、アンテナコイル13に供給される矩形波信
号の基本周波数のｎ（ｎ＝2,3,……）倍、例えば３倍の
周波数で共振する周知の共振回路を構成し、また、コン
デンサ224bはスイッチ221bがオンした時、該共振回路に
おける電流の位相を所定角度、例えば90゜遅らせる作用
を行なう如くなっている。

また、第３図において、401は制御回路、402は波形整形
回路、403は逓倍器、404,405は移相器、406は駆動回
路、407は送受切替回路、408は増幅器、409,410は帯域
フィルタ（BPF）、411,412,413,141は位相検波器（PS
D）、415,416,417,418は低域フィルタ（LPF）、419,42
0,421,422はアナログ・ディジタル変換回路（ADコンバ
ータ）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。

制御回路401は周知のマイクロプロセッサ等より構成さ
れ、所定の周波数f0の矩形波信号Ａ、および所定の周波
数ｆkの送受切替信号Ｂを発生する。

前記矩形波信号Ａは波形整形回路402に送出され、波形
整形され、さらに逓倍器403および移相器404に送出され
る。逓倍器403は矩形波信号Ａの周波数をｎ、ここでは
３倍の3f0に逓倍した矩形波信号Ｃを作成して、これを
移相器405に送出する。

移相器404は矩形波信号Ａの位相をそのまま（０゜）と
した信号、および90゜遅らせた信号を作成し、これらを
位相検波器411および412にそれぞれ送出し、また、移相
器405は前記矩形波信号Ｃの位相をそのまま（０゜）と
した信号、および90゜遅らせた信号を作成し、これらを
位相検波器413および414にそれぞれ送出する。

また一方、０゜の移相角の矩形波信号Ａは駆動回路406
にも送出されており、ここで平衡信号に変換され、さら
に送受切替回路407に送出される。前述したように送受
切替回路407には送受切替信号Ｂが入力されており、該
送受切替信号Ｂに基づいて駆動回路406および増幅器407
のいずれか一方が交互にアンテナコイル13に切替接続さ
れるため、アンテナコイル13には周波数k毎に周波数f0
のパルス信号を出したり、出さなかったりする信号Ｄが
入力され、該信号Ｄはアンテナコイル13より電波として
発信される。

この際、タブレット１の座標入力範囲14内において、入
力ペン２が使用状態、即ち略直立状態に保持されている
と、前記電波は入力ペン２のコイル222aを励振し、その
同調回路22aに前記信号Ｄに同期した誘導電圧Ｅを発生
する。

ところで、前記電波は矩形波信号Ａに基づいて発信され
たものであるため、矩形波信号Ａの周波数、即ちf0の信
号成分とともに、その２倍,3倍，……の周波数を有する
高調波の信号成分を含んでいる。このため、前記電波は
入力ペン２のコイル222bをも励振し、その同調回路22b
に前記信号Ｄの３倍の周波数の信号に同期した誘導電圧
Ｆを発生する。

その後、送受切替回路407によりアンテナコイル13が増
幅器408側に切替えられる、即ち受信期間に入ると、該
アンテナコイル13よりの電波は直ちに消滅するが、同調
回路22aおよび22bにおいては回路的な変化はないため、
前記誘導電圧ＥおよびＦは徐々に減衰する。

一方、前記誘導電圧ＥおよびＦに基づいて同調回路22a
および22bを流れる電流は、コイル222aおよび222bより
それぞれ電波を発信させる。該電波はアンテナコイル13
を逆に励振させるため、該アンテナコイル13にはコイル
222aからの電波による誘導電圧とコイル222bからの電波
による誘導電圧とが合成された電圧Ｇが発生する。

該誘導電圧Ｇは、受信期間の間のみ送受切替回路407よ
り増幅器408に送出され増幅され、さらに帯域フィルタ4
09および410に送出される。

帯域フィルタ409は矩形波信号Ａの周波数、即ちf0を中
心とする通過帯域を有するフィルタであるため、その出
力Ｈには信号Ｇ中の同調回路22aによる誘導電圧成分の
みが現われ、また、同様に帯域フィルタ410は矩形波信
号Ｃの周波数、即ち3f0を中心とする通過帯域を有する
フィルタであるため、その出力Ｉには信号Ｇ中の同調回
路22bによる誘導電圧成分のみが現われる。

前記信号Ｈは位相検波器411および412にそれぞれ入力さ
れ、また、信号Ｉは位相検波器413および414にそれぞれ
入力される。

位相検波器411には、前述したように矩形波信号Ａが検
波信号として入力されており、この時、信号Ｈの位相が
矩形波信号Ａの位相と一致していれば、ちょうど信号Ｈ
をプラス側に反転した信号Ｊを出力する。該信号Ｊは、
遮断波数の充分低い低域フィルタ415にて電圧ＶKの平坦
な信号Ｋに変換され、さらにADコンバータ419にてディ
ジタル信号に変換され、制御回路401に送出される。

また、位相検波器412には矩形波信号Ａの位相を90゜遅
らした信号Ａ′（図示せず）が検波信号として入力され
ており、この時、信号Ｈの位相が矩形波信号Ａ′の位相
と一致していれば、前記同様、信号Ｈをプラス側に反転
した信号を出力する。該信号は前記同様の低域フィルタ
416にて平坦な信号に変換され、さらにADコンバータ420
にてディジタル信号に変換され、制御回路401に送出さ
れる。

一方、位相検波器413には矩形波信号Ｃが検波信号とし
て入力されており、この時、信号Ｉの位相が矩形波信号
Ｃの位相と一致していれば、ちょうど信号Ｉをプラス側
に反転した信号Ｌを出力する。該信号Ｌは、遮断周波数
の充分低い低域フィルタ417にて電圧ＶMの平坦な信号Ｍ
に変換され、さらにADコンバータ421にてディジタル信
号に変換され、制御回路401に送出される。

また、位相検波器414には矩形波信号Ｃの位相を90゜遅
らした信号Ｃ′（図示せず）が検波信号として入力され
ており、この時、信号Ｉの位相が矩形波信号Ｃ′の位相
と一致していれば、前記同様、信号Ｉをプラス側に反転
した信号を出力する。該信号は前記同様の低域フィルタ
418にて平坦な信号に変換され、さらにADコンバータ422
にてディジタル信号に変換され、制御回路401に送出さ
れる。

ここで、入力ペン２において、スイッチ221aおよび221b
がオフとなっている場合は、前述したように同調回路22
aおよび22bの共振周波数における電圧と電流の位相が一
致しており、信号Ｈと矩形波信号Ａとの位相、および信
号Ｉと矩形波信号Ｃとの位相が一致する。従って、この
時は位相検波器411および413の出力のみに正の電圧が現
われ、位相検波器412および414の出力には電圧は現われ
ない。

また、入力ペン２において、スイッチ221aがオンとなっ
ている場合は、同調回路22aの共振周波数における電流
の位相が電圧の位相に対して90゜遅れることになり、信
号Ｈの位相も矩形波信号Ａの位相に対して90゜遅れるこ
とになる。従って、この時は位相検波器412の出力のみ
に正の電圧が現われることになる（なお、この際の位相
遅れが90゜未満であれば、位相検波器411および412の出
力の両方に、該位相遅れ量に対応した値の正の電圧が現
われることになる。）。

同様に入力ペン２において、スイッチ221bがオンとなっ
ている場合は、同調回路22bの共振周波数における電流
の位相が電圧の位相に対して90゜遅れることになり、信
号Ｉの位相も矩形波信号Ｃの位相に対して90゜遅れるこ
とになる。従って、この時は位相検波器414の出力のみ
に正の電圧が現われることになる（なお、この際の位相
遅れが90゜未満であれば、位相検波器413および414の出
力の両方に、該位相遅れ量に対応した値の正の電圧が現
われることになる。）。

制御回路401は、前述したように各位相検波器411〜414
の出力電圧を、低域フィルタ415〜418およびADコンダー
タ419〜422を介して常時監視している。

而して、ADコンバータ420より所定値以上のディジタル
値が出力されている間を座標値の検出期間と定義付け、
さらにADコンバータ422より所定値以上のディジタル値
が出力された時をペンダウン状態と定義付け、これらの
情報を位置検出回路３に送出するようにすれば、タブレ
ット１上で略直立状態に保持した入力ペン２のスイッチ
221aをオンしている間のみタブレット１および位置検出
回路３による位置検出を行なわせることができ、座標入
力したい位置で該入力ペン２の先端をタブレット１に押
付け、スイッチ221bをオンするのみで、位置入力するこ
とができる。

なお、前記実施例ではスイッチ221a（又は221b）のオン
・オフにより、同調回路22a（又は22b）における電圧と
電流との位相を変化させる如くなしたが、同調回路22a
（又は22b）中のコンデンサ223a（又は223b）を、例え
ば入力ペン２の操作に基づいて、その容量が変化するよ
うなもので構成することにより前記位相を変化させる如
くなすこともでき、スイッチそのものは必ずしも必要不
可欠なものではない。

また、前記実施例では同調回路22a（又は22b）における
電圧と電流との位相変化を検出して、入力ペン２の状態
を検出するようになしているが、同調回路22a（又は22
b）において、コイル222a（又は222b）とコンデンサ223
a（又は223b）との間にスイッチ221a（又は221b）を設
けることにより、同調回路22a（又は22b）側からの誘導
電圧の有無から、入力ペン２の状態を検出することもで
きる。

さらにまた、前記実施例では入力ペン２に基本周波数に
同調する同調回路22aと、３次高調波に同調する同調回
路22bとの２つの同調回路を設けたが、２次高調波,4次
高調波，……に同調する多数の同調回路を設けて、さら
に多くの情報を伝送可能とすることもできる。

さらにまた、前記実施例ではアンテナコイル13より発信
する交流信号として矩形波信号を用いたが、三角波、鋸
歯状波等の高調波成分を含む信号であれば、どのような
信号でも良い。ちなみに、本来、高調波成分を含まない
正弦波でも、実際には増幅器等を通過する際に波形が歪
み、高調波成分を含むようになるため、前記交流信号と
して正弦波を用いることもできる。

（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、所定の周波数およ
び該所定の周波数のｎ（ｎ＝2,3,……）次高調波周波数
とほぼ同一周波数の電波を送受信することにより、位置
指示器における複数の操作状態を区別して検出するよう
になしたため、位置指示器と他の回路との間にコードが
不要であることはもとより、位置指示器には同調回路を
複数個設けるのみで良く、従来のような複雑な信号発生
回路や電池等も不要となり、極めて操作性の良い位置指
示器を提供できるとともに、複数の操作状態にそれぞれ
対応した複数の情報を他の回路に伝送できる等の利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概要を示す斜視図、第２図
は入力ペンの断面図、第３図は同調回路およびタイミン
グ制御回路の詳細な構成図、第４図は第３図の各部の信
号波形図である。１……タブレット、２……入力ペン、３……位置検出回
路、４……タイミング制御回路、13……アンテナコイ
ル、14……座標入力範囲、22a,22b……同調回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】座標入力装置の位置指示器における複数の
操作状態を区別して検出する位置指示器の状態検出方式
であって、位置指示器に、所定の周波数を同調周波数とするととも
に一の操作状態に応じて外部信号に対してほぼ同一周波
数で且つ位相の変化を伴って応答して電波を発信する一
の同調回路と、前記所定の周波数のｎ（ｎ＝2,3,……）
次高調波周波数を同調周波数とするとともに他の操作状
態に応じて外部信号に対してほぼ同一周波数で且つ位相
の変化を伴って応答して電波を発信する他の同調回路と
を設け、電波発生手段より前記所定の周波数および該所定の周波
数のｎ（ｎ＝2,3,……）次高調波周波数とほぼ同一周波
数の電波を発信し、電波検出手段により電波を受信し、該受信された電波の周波数が、前記位置指示器に設けら
れた複数の同調回路のうちのいずれの同調回路の同調周
波数とほぼ同一で且つ位相の変化を伴っているかを検出
し、該検出の結果より、前記位置指示器における複数の操作
状態を区別して検出することを特徴とする位置指示器の状態検出方式。
【請求項２】電波の発生と電波の検出とを交互に行うこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の位置指示器
の状態検出方式。
【請求項３】電波の発生と電波の検出とを同一のコイル
で交互に行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の位置指示器の状態検出方式。
【請求項４】電波の発生及び検出を行うコイルとして座
標入力装置のタブレットの座標入力範囲の周囲に設けた
アンテナコイルを用い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項記載の位置指示器の状
態検出方式。
【請求項５】一の同調回路は位置指示器のサイドスイッ
チがオンとなった時のみその位相が変化し、且つ他の同
調回路は位置指示器がペンダウン状態にある時のみその
位相が変化することを特徴とする特許請求の範囲第１項
乃至第４項いずれか１項記載の位置指示器の状態検出方
式。