JPH0736601A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外来ノイズに伴う座標値のジッタが少なく、
しかも座標値検出の応答速度が速い位置検出装置を提供
する。 【構成】 開口面積がほぼ等しく且つ互いに位相が１８
０°異なる電磁波を発生し又は互いに位相が１８０°異
なる交流信号を誘起させ得る第１のループ及び第２のル
ープを備え、該第１のループ及び第２のループが位置検
出方向に順次並ぶように並設してなる複数のループコイ
ル２−１〜２−７を用い、該複数のループコイル２−１
〜２−７のうち、前記第１のループ及び第２のループが
ほぼ重なり合った２つのループコイルに誘起される交流
信号の同期検波結果から共振回路１、即ち位置指示器の
指示位置の座標値を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電磁誘導を利用した位
置検出装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、少なくとも位置検出方向に並
設された複数の導体もしくはループコイルを有するセン
ス部と、少なくともコイル等の電磁波の放射部材を有す
る位置指示器との間の電磁誘導作用に基づいて、該位置
指示器による指示位置の座標値を求める位置検出装置が
知られている。

【０００３】例えば、出願人は特願昭６１−２１３９７
０号（特開昭６３−７０３２６号公報参照）において、
センス部の複数のループコイルより一のループコイルを
選択し、これに所定の周波数の交流電流を供給して電波
を発生させ、該電波を位置指示器に設けた共振回路のコ
イルに受信させる。この際、該電波によるエネルギーの
供給を受けた共振回路のコイルより発信される電波を前
記一のループコイルに受信させ、誘導電圧を発生させ
る。これを複数のループコイルについて順次切替えて繰
返し、各ループコイルに発生した誘導電圧のレベルに基
いて共振回路のコイルの位置、即ち指示位置の座標値を
求める如くなした装置を提案した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記位置検
出装置では、各ループコイルは位置指示器に設けた共振
回路のコイルからのみ電波を受け、該位置指示器の指示
位置のみに依存する誘導電圧をそれぞれ発生することを
前提としている。

【０００５】しかしながら、実際には、共振回路のコイ
ル以外、例えば各ループコイルを選択するための回路や
ループコイルに交流電流を供給するための回路等の位置
検出装置自体を構成する電子回路、又は該位置検出装置
とともに用いられるホストコンピュータやディスプレイ
等、もしくは他の電子機器から、ランダムな電波または
交流磁界（以下、外来ノイズと称す。）がループコイル
に飛び込むため、各ループコイルに発生する誘導電圧は
前記外来ノイズによるランダムな誤差分を含んだものと
なる。

【０００６】前記位置検出装置では、一般に、前述した
座標検出を１秒間に１００〜数１００回繰り返し行って
いるが、得られる座標値は前述した誘導電圧中のランダ
ムな誤差分による変動分（以下、ジッタと称す。）を含
むものとなり、例えば位置指示器を全く動かさない状態
でも一定の値にならないという問題があった。

【０００７】前述した座標値のジッタを少なくする方法
として、時間軸上で連続する複数個、例えば５〜１０個
程度の座標値を平均化処理する方法があるが、座標値検
出の応答速度が遅くなり、位置指示器に対する追従特性
が悪化するという問題があった。

【０００８】また、前述した誘導電圧のレベルに基づい
て位置指示器の座標値を求める場合には、関数近似等に
より、該誘導電圧の極大点の座標値を算出する必要があ
るため、通常、最大値を含む少なくとも３つの誘導電圧
が必要となり、また、その演算処理も煩雑であるため、
座標値検出の応答速度の向上を妨げる要因となってい
た。

【０００９】本発明は前述した従来の問題点に鑑み、外
来ノイズに伴う座標値のジッタが少なく、しかも座標値
検出の応答速度が速い位置検出装置を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明では前記目的を達
成するため、少なくとも位置検出方向に並設された複数
のループコイルを有するセンス部と、少なくともコイル
等の電磁波の放射部材を有する位置指示器とを備え、こ
れらの間の電磁誘導作用に基づいて該位置指示器による
指示位置の座標値を検出する位置検出装置において、各
ループコイルを、開口面積がほぼ等しく且つ互いに位相
が１８０°異なる電磁波を発生し又は互いに位相が１８
０°異なる交流信号を誘起させ得る第１のループ及び第
２のループを備えたループコイルで構成し、該各ループ
コイルを前記第１のループ及び第２のループが位置検出
方向に順次並ぶように配置するとともに、複数のループ
コイルのうち、前記第１のループ及び第２のループがほ
ぼ重なり合った２つのループコイルに誘起される交流信
号の同期検波結果から位置指示器の指示位置の座標値を
求める座標値検出手段を備えた位置検出装置を提案す
る。

【００１１】

【作用】本発明によれば、複数のループコイルを、開口
面積がほぼ等しく且つ互いに位相が１８０°異なる電磁
波を発生し又は互いに位相が１８０°異なる交流信号を
誘起させ得る第１のループ及び第２のループを備えたル
ープコイルで構成したことにより、外来ノイズを各ルー
プコイル内で打ち消し合わせてキャンセルでき、また、
複数のループコイルのうち、前記第１のループ及び第２
のループがほぼ重なり合った２つのループコイルに誘起
される交流信号の同期検波結果から位置指示器の指示位
置の座標値を求める座標値検出手段を備えたことによ
り、最低２つのループコイルの受信信号から座標値を求
めることができる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の位置検出装置の第１の実施例
を示すもので、図中、１は共振回路、２−１，２−２，
……２−７はループコイル、３は選択回路、４は発振
器、５はスイッチ、６，７はインバータ、８，９は電流
ドライバ、１０，１１は送受切替回路、１２，１３は受
信アンプ、１４は差動アンプ、１５は帯域通過フィルタ
（ＢＰＦ）、１６はクロック生成回路、１７は位相比較
器、１８，１９は同期検波器、２０，２１，２２は低域
フィルタ（ＬＰＦ）、２３，２４はサンプルホールド
（Ｓ／Ｈ）回路、２５，２６，２７はアナログ・ディジ
タル（Ａ／Ｄ）変換回路、２８は処理装置（ＣＰＵ）で
ある。

【００１３】共振回路１はコイル，コンデンサ及びスイ
ッチを含み、スイッチをオフとした状態では所定の周波
数、例えばｆo を共振周波数とし、また、スイッチをオ
ンとした状態では該周波数ｆo よりわずかに低い（又は
高い）周波数、例えばｆ1 とするもので、オペレータの
操作に応じて任意の位置に移動し得る位置指示器を構成
する。

【００１４】ループコイル２−１〜２−７はそれぞれ、
図２に示すように開口面積がほぼ等しい第１のループ２
ａ及び第２のループ２ｂを互いに位相が１８０°異なる
電磁波を発生し又は互いに位相が１８０°異なる交流信
号を誘起させ得る如く接続してなっており、位置検出方
向、例えばｘ方向に互いにほぼ平行に並設され、また、
その各一端は選択回路３に接続され、その各他端は共通
に接地されている。また、前記ループコイル２−１〜２
−４は隣接するループコイル同士の間で第１のループ及
び第２のループがほぼ重なり合う第１のループコイル群
を構成し、また、ループコイル２−５〜２−７も隣接す
るループコイル同士の間で第１のループ及び第２のルー
プがほぼ重なり合う第２のループコイル群を構成し、該
第１のループコイル群と第２のループコイル群とは、各
ループコイルの中央付近の検出不能領域をカバーし合う
如く互いに１／２ピッチずらして配置されている。

【００１５】選択回路３は処理装置２８より加えられる
所定の選択信号に従って、ループコイル２−１〜２−７
より順次、第１のループ及び第２のループがほぼ重なり
合った２つのループコイル、即ち２−１及び２−２、２
−２及び２−３、２−３及び２−４、２−５及び２−
６、２−６及び２−７を同時に選択する。

【００１６】発振器４は前述した所定の周波数ｆo の交
流信号を発生し、これをスイッチ５及びインバータ６，
７を介して電流ドライバ８，９に送出するとともに位相
比較器１７に送出する。電流ドライバ８，９は前記交流
信号を電流に変換して送受切替回路１０，１１へそれぞ
れ送出する。送受切替回路１０，１１は処理装置２８よ
り加えられる所定の送受切替信号に従って、前記選択回
路３によって選択された２つのループコイルに電流ドラ
イバ８，９及び受信アンプ１２，１３を交互に切替え接
続する。なお、スイッチ５は処理装置２８からの制御信
号に従って切替えられ、インバータ６，７とともに、共
振回路１直下のループより発生する電磁波の位相が常に
一定となるようにする。

【００１７】受信アンプ１２，１３は前記選択された２
つのループコイルにそれぞれ発生し、選択回路３及び送
受切替回路１０，１１を介して送られてくる誘導電圧を
増幅し、これを差動アンプ１４及び同期検波器１８，１
９へ送出する。差動アンプ１４は受信アンプ１２，１３
から出力される２つの誘導電圧の差分を取って増幅し、
帯域通過フィルタ１５へ送出する。帯域通過フィルタ１
５は前記所定の周波数ｆo を中心周波数とするもので、
差動アンプ１４の出力信号中より周波数ｆo 付近の成分
のみを取り出してクロック生成回路１６へ送出する。ク
ロック生成回路１６は帯域通過フィルタ１５の出力信号
に基づいてクロックを生成し、位相比較器１７及び同期
検波器１８，１９へ送出する。位相比較器１７は前記ク
ロックと発振器４の出力信号とを位相比較し、その位相
差に対応した信号を生成して、低域フィルタ２２へ送出
する。低域フィルタ２２は前述した周波数ｆo より充分
低い遮断周波数を有しており、位相比較器１７の出力信
号を直流信号に変換し、Ａ／Ｄ変換回路２７へ送出す
る。

【００１８】同期検波器１８，１９は前記受信アンプ１
２，１３から出力される２つの誘導電圧を、前記クロッ
ク生成回路１６からのクロックを検波信号としてそれぞ
れ同期検波し、低域フィルタ２０，２１へ送出する。低
域フィルタ２０，２１は前述した周波数ｆo より充分低
い遮断周波数を有しており、同期検波器１８，１９の出
力信号を直流信号に変換し、サンプルホールド回路２
３，２４を介してそれぞれＡ／Ｄ変換回路２５，２６へ
送出する。Ａ／Ｄ変換回路２５，２６及び２７はそれぞ
れ前記低域フィルタ２０，２１及び２２の出力をアナロ
グ・ディジタル変換して処理装置２８へ送出する。

【００１９】処理装置２８は前記サンプルホールド回路
２３，２４から出力され、ディジタル値に変換された２
つのループコイルに対応した同期検波結果の電圧値に基
いて後述する如く共振回路１の位置を算出するととも
に、位相比較器１７から出力され、ディジタル値に変換
された発振器４の出力信号と同期検波用のクロックとの
位相差に対応した電圧値に基いて共振回路１内のスイッ
チの状態を識別する。

【００２０】次に、前記装置の動作について述べる。

【００２１】まず、選択回路３によりループコイル２−
１及び２−２が選択され、送受切替回路１０，１１を介
して電流ドライバ８，９に接続され、発振器４による所
定の周波数ｆo の交流電流が供給されると、該ループコ
イル２−１及び２−２からは所定の周波数ｆo の電磁波
が、一方の第１のループ及び他方の第２のループ同士並
びに一方の第２のループ及び他方の第１のループ同士が
同一位相となる如く発生する。該電磁波は共振回路１を
励振し、これに電磁エネルギーを与える。この後、前記
ループコイル２−１及び２−２が送受切替回路１０，１
１を介して受信アンプ１２，１３に接続されると、該ル
ープコイル２−１及び２−２からの電磁波の発生は停止
する。

【００２２】この際、共振回路１は前記与えられた電磁
エネルギーに基いて前記所定の周波数ｆo とほぼ同一周
波数の電磁波を発生する。該電磁波は前記ループコイル
２−１及び２−２を逆に励振するため、該ループコイル
２−１及び２−２には前記所定の周波数ｆo とほぼ同一
周波数の誘導電圧がそれぞれ発生する。前記各誘導電圧
は受信アンプ１２，１３により増幅され、差動アンプ１
４へ送出され、帯域通過フィルタ１５及びクロック生成
回路１６を介して同期検波用のクロックが生成されると
ともに、該クロックに基づいて同期検波器１８，１９で
同期検波され、低域フィルタ２０，２１、サンプルホー
ルド回路２３，２４及びＡ／Ｄ変換回路２５，２６を介
して電圧値として処理装置２８へ送出される。

【００２３】その後、選択回路３により選択される２つ
のループコイルが２−２及び２−３、２−３及び２−
４、２−５及び２−６、２−６及び２−７と順次切替え
られるとともに前記同様な電磁波の送受信が繰返され、
各２つのループコイルに同時に発生する誘導電圧を同期
検波した電圧値が処理装置２８へ送出される。

【００２４】前述したように各ループコイル２−１〜２
−７は、開口面積がほぼ等しく且つ互いに位相が１８０
°異なる誘導電圧を誘起させ得る第１及び第２のループ
からなっているため、該第１及び第２のループに対して
等しい強度及び位相をもって入射する電磁波、例えば外
来ノイズによる誘導電圧は各ループコイル内で打ち消し
合い、外部には出力されない。また、共振回路１からの
電磁波によって発生する誘導電圧も該共振回路の位置に
よって大きく異なる。

【００２５】図３は共振回路を図２中の位置検出方向に
沿って移動させた時、ループコイルに発生する誘導電圧
を同期検波して得られる電圧値を示すもので、共振回路
とループコイルとの位置関係に基づく電磁的な結合の強
さに対応した値、例えば共振回路が第１又は第２のルー
プのいずれか一方と最も強く結合する位置、即ち該第１
又は第２のループのほぼ中央に位置する時に極大値を示
し、第１及び第２のループに対して等しい強さをもって
結合する位置、即ちループコイル全体のほぼ中央付近に
位置する時に０となる。

【００２６】ところで、共振回路の位置が第１のループ
側にある時と第２のループ側にある時とで電圧値の極性
が変化するのは、前述したように第１及び第２のループ
が、互いに位相が１８０°異なる誘導電圧を誘起させ得
る如く構成されているからである。このため、図４に示
すように第１及び第２のループがほぼ重なり合う２つの
ループコイル、例えば２−２及び２−３に対し、共振回
路１が該重なり合うループコイル２−２の第２のループ
及びループコイル２−３の第１のループ上に位置（図
中、○中に＋で示す。）する場合、ループコイル２−２
及び２−３に発生する誘導電圧をそれぞれ同期検波する
と、図５に示すような極性の異なる電圧値、例えばＶA
，ＶB がそれぞれ得られる。

【００２７】前述したようにループコイルに発生する誘
導電圧を同期検波して得られる電圧値は共振回路とルー
プコイルとの位置関係に対応したものであるから、これ
らを一次補間することにより共振回路の位置を算出でき
る。

【００２８】図５において、Ａ点及びＢ点はループコイ
ル２−２及び２−３の位置検出方向における中心位置、
ｐは第１及び第２のループがほぼ重なり合う２つのルー
プコイル間のピッチの１／２であるが、この時、Ａ点−
Ｂ点間の中点を原点とした共振回路の位置ｃの座標値ｘ
は、 ｘ＝（ＶA −ＶB ）・ｐ／（ＶA ＋ＶB ） となる。前記Ａ点及びＢ点の座標値及びｐの値は既知で
あるから、前記極性の異なる２つの電圧値より共振回路
１の座標値を求めることができる。

【００２９】従って、処理装置２８において、各ループ
コイル２−１〜２−７中、同時に選択される２つのルー
プコイルより取出される誘導電圧をそれぞれ同期検波し
て得られる２つの電圧値のうち、一定レベル以上で且つ
互いに極性が異なるものについて、前述した演算処理施
すことにより、共振回路１の位置、即ち位置指示器の指
示位置の座標値が求められる。

【００３０】一方、クロック生成回路１６で生成された
クロックは、位相比較器１７にて発振器４からの交流信
号と位相比較される。この際、共振回路１のスイッチが
オフであり、共振回路１の共振周波数が所定の周波数ｆ
o とほぼ一致していて、前記クロック、即ちループコイ
ルに発生した誘導電圧の位相と交流信号の位相とが一致
していれば、位相比較器１７の出力電圧は０となる。該
位相比較器１７の出力信号は周波数ｆo より充分低い遮
断周波数を有する低域フィルタ２２に送出されるが、該
低域フィルタ２２の出力も０となり、Ａ／Ｄ変換回路２
７からは何も出力されない。処理装置２８は指示位置の
座標値が得られた時のＡ／Ｄ変換回路２７の出力信号か
ら位置指示器の状態を識別するが、ここでは何も出力さ
れないことから、共振回路１のスイッチがオフであると
識別する。

【００３１】ここで、共振回路１においてスイッチがオ
ンとされ、その共振周波数が所定の周波数ｆo よりわず
かに低い（又は高い）周波数ｆ1 になると、前記クロッ
クの位相と交流信号の位相とは不一致となり、位相比較
器１７よりその位相差に応じた符号及び値を有する電圧
が出力される。従って、低域フィルタ２２の出力も前記
位相差に応じた符号及び値を有するものとなり、該信号
はさらにＡ／Ｄ変換回路２７にてディジタル値に変換さ
れて処理装置２８に送出され、その符号及び値から、共
振回路１のスイッチがオンであると識別する。

【００３２】図６は本発明の位置検出装置の第２の実施
例を示すもので、ここでは第１の実施例において発振器
の周波数を受信信号の周波数に追従させるようになした
例を示す。即ち、図中、３１は電圧制御発振器、３２は
スイッチ、３３は周波数カウンタである。

【００３３】電圧制御発振器３１は前述した所定の周波
数ｆo を自走周波数とし、所定の制御信号、ここでは低
域フィルタ２２の出力電圧に応じた周波数及び位相の交
流信号を発生して、これをスイッチ５及びインバータ
６，７を介して電流ドライバ８，９に送出するとともに
位相比較器１７、同期検波器１８，１９及び周波数カウ
ンタ３３に送出する。該電圧制御発振器３１の出力信号
は位相比較器１７にて帯域通過フィルタ１５の出力信号
と位相比較され、その位相差に対応した信号がスイッチ
３２を介して低域フィルタ２２に送出され、直流信号に
変換されてフィードバックされる。これによって該電圧
制御発振器３１の周波数及び位相は常に受信信号と一致
する如く制御される。

【００３４】周波数カウンタ３３は電圧制御発振器３１
の出力信号の周波数を計測し、その結果を処理装置２８
へ送出する。処理装置２８は前記周波数の変化より前述
した共振回路１におけるスイッチのオン・オフを識別す
る。また、スイッチ３２は制御装置２８からの制御信号
に従って、ループコイル２−１〜２−７のうち、共振回
路１直下以外のループコイルが選択されている時、即ち
電圧制御発振器３１からの交流信号の位相と受信信号の
位相とが反転している時及び送受切替回路８，９が送信
側になっている時の位相比較器１７の出力信号が低域フ
ィルタ２２へ送出されないようにするためのものであ
る。

【００３５】本実施例において、湿度等の変化により共
振回路１の共振周波数が周波数ｆoとわずかに異なる周
波数、例えばｆo'になったとすると、前記受信信号の位
相と交流信号の位相とは不一致となり、位相比較器１７
よりその位相差に応じた符号及び値を有する電圧が出力
される。従って、低域フィルタ２２の出力も前記位相差
に応じた符号及び値を有するものとなり、これによって
電圧制御発振器３１は周波数ｆo'で発振するように制御
される。また、この際、交流信号の周波数は周波数カウ
ンタ３３により計測され、その値が処理装置２８におい
て補正された基準周波数を表す値として記憶される。

【００３６】また一方、共振回路１においてスイッチが
オンとされ、その共振周波数が前記周波数ｆo'よりわず
かに低い（又は高い）周波数ｆ1 になった場合も、前記
受信信号の位相と交流信号の位相とは不一致となり、位
相比較器１７よりその位相差に応じた符号及び値を有す
る電圧が出力される。従って、低域フィルタ２２の出力
も前記位相差に応じた符号及び値を有するものとなり、
これによって電圧制御発振器３１は周波数ｆ1 で発振す
るように制御される。また、前記同様に交流信号の周波
数は周波数カウンタ３３により計測されるが、該計測さ
れた周波数は処理装置２８において基準周波数を表す値
として記憶された周波数と比較され、その差から共振回
路１におけるスイッチのオン状態が識別される。また、
この後、スイッチがオフとされ、その共振周波数が前記
周波数ｆo'となれば、前記同様に電圧制御発振器３１は
周波数ｆo'で発振するように制御され、その際の周波数
カウンタ３３の計測値より共振回路１におけるスイッチ
のオフ状態が識別される。なお、その他の構成及び動作
は第１の実施例と同様である。

【００３７】図７は本発明の位置検出装置の第３の実施
例を示すもので、ここでは第１の実施例において複数の
ループコイルの周囲にアンテナコイルを設けた例を示
す。即ち、図中、４１はアンテナコイル、４２は送受切
替回路、４３は受信アンプである。

【００３８】アンテナコイル４１は、ループコイル２−
１〜２−７の周囲にこれを囲む如く配置され、その一端
は送受切替回路４２に接続され、また、その他端は接地
されている。送受切替回路４２は、処理装置２８より加
えられる所定の送受切替信号に従って、アンテナコイル
４１に電流ドライバ８及び受信アンプ４３を交互に切替
え接続する。

【００３９】本実施例においては、アンテナコイル４１
が送受切替回路４２を介して電流ドライバ８に接続さ
れ、発振器４による交流信号を受けて所定の周波数ｆo
の電磁波を発生し、また、アンテナコイル４１に発生す
る誘導電圧が送受切替回路４２を介して受信アンプ４３
に送出され、帯域通過フィルタ１５及びクロック生成回
路１６を介して同期検波用のクロックが生成される。な
お、その他の構成及び動作は第１又は第２の実施例と同
様である。

【００４０】これまで説明した実施例では、ループコイ
ル及びアンテナコイルとも１ターンで構成したが、２タ
ーン以上で構成しても良く、また、ループコイルの数は
一例であって、任意の数に設定できることはいうまでも
ない。また、これまで説明した実施例では、第１のルー
プ及び第２のループがほぼ重なり合った２つのループコ
イルを同時に選択し、該２つのループコイルの両方から
同時に同期検波出力を得るようになしたが、この点は座
標値検出の応答速度を少しでも速くするとともに外来ノ
イズの時間軸上の変化に伴うジッタを減らすためであ
り、各ループコイルを順次選択して同期検波出力を得た
後、第１のループ及び第２のループがほぼ重なり合った
２つのループコイルに対応した出力を選択するようにし
ても良い。また、第１及び第２の実施例において、選択
された２つのループコイルの両方から電磁波を発信する
ようになしたが、共振回路の位置に応じて、該共振回路
のコイルに加わる電磁波の位相が常に一定となる方のみ
から発信するようにすることもできる。

【００４１】また、これまで説明した実施例は一方向の
位置検出を行うものであるが、ループコイル２−１〜２
−７と同様な複数のループコイルをこれと直交する如く
配置し、前記同様な選択回路を設けるとともに他の回路
を切替え使用して交互にその位置検出を行うことによ
り、直交する２方向の指示位置を検出できることはいう
までもない。また、前述した互いに直交する２方向の複
数のループコイルの一方を電磁波の発信用とし、他方を
電磁波の受信用とすれば、電磁波の発信及び受信を同時
に行うようにすることもできる。

【００４２】また、これまでの説明では、スイッチによ
ってコンデンサを断続することにより共振周波数が変化
する共振回路を用いて、その共振周波数よりスイッチの
状態を識別する場合について述べたが、コンデンサの代
わりにコイルを用いても良い。また、スイッチの数、い
いかえれば断続するコンデンサやコイルの数も１個に限
られることなく、任意の数に設定可能であり、これらを
同様に識別することができる。また、圧力によって容量
値が連続的に変化するコンデンサ又はインダクタンスが
連続的に変化するコイルをスイッチ無しで接続するよう
になしても良く、この場合は筆圧等の連続的な状態の変
化情報を入力することができる。また、これまでの説明
では、共振回路の共振周波数より位置指示器の状態、例
えばスイッチのオン・オフを識別する場合について述べ
たが、複数の位置指示器のそれぞれに共振周波数の異な
る共振回路を設けて、いずれの位置指示器を使用してい
るかを識別することもでき、さらにこれらのそれぞれに
ついてその状態を識別するようにすることも可能であ
る。

【００４３】さらにまた、これまでの説明では、位置指
示器に共振回路を設けて、該共振回路とループコイルを
含むセンス部との間で電磁波を送受信させることによ
り、位置指示器をコードレス且つ電池レスとなし得るも
のについて述べたが、位置指示器にコードを設けて又は
発振器を内蔵させて、これらからコイルに交流信号を送
らせて電磁波を発信させ、センス部では該電磁波を受信
するのみとしたものについても本発明は適用可能であ
る。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数のループコイルを、開口面積がほぼ等しく且つ互いに
位相が１８０°異なる電磁波を発生し又は互いに位相が
１８０°異なる交流信号を誘起させ得る第１のループ及
び第２のループを備えたループコイルで構成したことに
より、外来ノイズが各ループコイル内で打ち消し合って
キャンセルされ、座標値のジッタが少なくなり、その
分、座標値の平均化処理が軽減されて、座標値検出の応
答速度の向上が可能となり、また、複数のループコイル
のうち、前記第１のループ及び第２のループがほぼ重な
り合った２つのループコイルに誘起される交流信号の同
期検波結果から位置指示器の指示位置の座標値を求める
座標値検出手段を備えたことにより、最低２つのループ
コイルの受信信号から座標値を求めることができ、その
演算処理が簡単になり、２系統の受信回路系を設けるの
みで受信信号の同時検出が可能となることと併せて、座
標値検出の応答速度をさらに向上することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の位置検出装置の第１の実施例を示す構
成図

【図２】ループコイルの説明図

【図３】共振回路を移動させた時にループコイルに発生
する誘導電圧を同期検波して得られる電圧値を示す図

【図４】第１及び第２のループがほぼ重なり合う２つの
ループコイルに対する共振回路の位置の一例を示す図

【図５】図４に示した２つのループコイルに対応する同
期検波出力の一例を示す図

【図６】本発明の位置検出装置の第２の実施例を示す構
成図

【図７】本発明の位置検出装置の第３の実施例を示す構
成図

【符号の説明】

１…共振回路、２−１〜２−７…ループコイル、３…選
択回路、４…発振器、８，９…電流ドライバ、１０，１
１，４２…送受切替回路、１２，１３，４３…受信アン
プ、１４…差動アンプ、１５…帯域通過フィルタ、１６
…クロック生成回路、１７…位相比較器、１８，１９…
同期検波器、２０，２１，２２…低域フィルタ、２３，
２４…サンプルホールド回路、２５，２６，２７…アナ
ログ・ディジタル変換回路、２８…処理装置、３１…電
圧制御発振器、３３…周波数カウンタ、４１…アンテナ
コイル。

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【手続補正書】

【提出日】平成５年９月６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４０】これまで説明した実施例では、ループコイ
ル及びアンテナコイルとも１ターンで構成したが、２タ
ーン以上で構成しても良く、また、ループコイルの数は
一例であって、任意の数に設定できることはいうまでも
ない。また、これまで説明した実施例では、第１のルー
プ及び第２のループがほぼ重なり合った２つのループコ
イルを同時に選択し、該２つのループコイルの両方から
同時に同期検波出力を得るようになしたが、この点は座
標値検出の応答速度を少しでも速くするとともに外来ノ
イズの時間軸上の変化に伴うジッタを減らすためであ
り、各ループコイルを順次選択して同期検波出力を得た
後、第１のループ及び第２のループがほぼ重なり合った
２つのループコイルに対応した出力を選択するようにし
ても良い。また、第１及び第２の実施例において、選択
された２つのループコイルの両方から同時に電磁波を発
信するようになしたが、これはループコイル側から発信
される電磁波をより強くし、共振回路側に与え得る電磁
エネルギーをより多くすることによって、よりＳＮ比の
良い同期検波出力（受信信号）が得られるようにするた
めであり、共振回路の位置に応じて、該共振回路のコイ
ルに加わる電磁波の位相が常に一定となる方のみから発
信するようにすることもできる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも位置検出方向に並設された複
   数のループコイルを有するセンス部と、少なくともコイ
   ル等の電磁波の放射部材を有する位置指示器とを備え、
   これらの間の電磁誘導作用に基づいて該位置指示器によ
   る指示位置の座標値を検出する位置検出装置において、 各ループコイルを、開口面積がほぼ等しく且つ互いに位
   相が１８０°異なる電磁波を発生し又は互いに位相が１
   ８０°異なる交流信号を誘起させ得る第１のループ及び
   第２のループを備えたループコイルで構成し、 該各ループコイルを前記第１のループ及び第２のループ
   が位置検出方向に順次並ぶように配置するとともに、 複数のループコイルのうち、前記第１のループ及び第２
   のループがほぼ重なり合った２つのループコイルに誘起
   される交流信号の同期検波結果から位置指示器の指示位
   置の座標値を求める座標値検出手段を備えたことを特徴
   とする位置検出装置。
2. 【請求項２】 少なくとも位置検出方向に並設された複
   数のループコイルを有するセンス部と、少なくとも共振
   回路を有する位置指示器とを備え、これらの間で電磁波
   をやりとりすることによって該位置指示器による指示位
   置の座標値を検出する位置検出装置において、 各ループコイルを、開口面積がほぼ等しく且つ互いに位
   相が１８０°異なる電磁波を発生し又は互いに位相が１
   ８０°異なる交流信号を誘起させ得る第１のループ及び
   第２のループを備えたループコイルで構成し、 該各ループコイルを前記第１のループ及び第２のループ
   が位置検出方向に順次並ぶように配置するとともに、 複数のループコイルのうち、前記第１のループ及び第２
   のループがほぼ重なり合った２つのループコイルに誘起
   される交流信号の同期検波結果から位置指示器の指示位
   置の座標値を求める座標値検出手段を備えたことを特徴
   とする位置検出装置。
3. 【請求項３】 少なくとも共振回路を有する位置指示器
   と、 開口面積がほぼ等しく且つ互いに位相が１８０°異なる
   電磁波を発生し又は互いに位相が１８０°異なる交流信
   号を誘起させ得る第１のループ及び第２のループを備
   え、該第１のループ及び第２のループが位置検出方向に
   順次並ぶように並設してなる複数のループコイルと、 該複数のループコイルより一のループコイルを順次選択
   する選択手段と、 前記位置指示器の共振回路を励振する電磁波を発生する
   ための交流信号を発生する交流信号発生手段と、 前記選択されたループコイルに発生する誘導電圧から同
   期検波用のクロックを生成する検波クロック生成手段
   と、 前記選択されたループコイルに発生する誘導電圧を前記
   同期検波用のクロックで同期検波する同期検波手段と、 前記選択されたループコイルに前記交流信号発生手段と
   検波クロック生成手段及び同期検波手段とを切替接続す
   る切替接続手段と、 前記複数のループコイルのうち、第１のループ及び第２
   のループがほぼ重なり合った２つのループコイルにそれ
   ぞれ対応した同期検波結果から位置指示器の指示位置の
   座標値を求める座標値算出手段とを備えたことを特徴と
   する位置検出装置。
4. 【請求項４】 少なくとも共振回路を有する位置指示器
   と、 開口面積がほぼ等しく且つ互いに位相が１８０°異なる
   電磁波を発生し又は互いに位相が１８０°異なる交流信
   号を誘起させ得る第１のループ及び第２のループを備
   え、該第１のループ及び第２のループが位置検出方向に
   順次並ぶように並設してなる複数のループコイルと、 該複数のループコイルより順次、第１のループ及び第２
   のループがほぼ重なり合った２つのループコイルを同時
   に選択する選択手段と、 前記位置指示器の共振回路を励振する電磁波を発生する
   ための交流信号を発生する交流信号発生手段と、 前記選択された２つのループコイルに発生する誘導電圧
   から同期検波用のクロックを生成する検波クロック生成
   手段と、 前記選択された２つのループコイルに発生する２つの誘
   導電圧をそれぞれ前記同期検波用のクロックで同期検波
   する２つの同期検波手段と、 前記選択された２つのループコイルに前記交流信号発生
   手段と検波クロック生成手段及び２つの同期検波手段と
   を切替接続する切替接続手段と、 前記２つの同期検波手段による同期検波結果から位置指
   示器の指示位置の座標値を求める座標値算出手段とを備
   えたことを特徴とする位置検出装置。
5. 【請求項５】 第１のループ及び第２のループがほぼ重
   なり合った２つのループコイルのうち、第１のループ
   （又は第２のループ）が位置指示器のコイルの中心位置
   を含むループコイルのみを交流信号発生手段に接続する
   ようになしたことを特徴とする請求項４記載の位置検出
   装置。
6. 【請求項６】 複数のループコイルは、隣接するループ
   コイル同士の間で第１のループ及び第２のループがほぼ
   重なり合う第１のループコイル群と、隣接するループコ
   イル同士の間で第１のループ及び第２のループがほぼ重
   なり合うとともに前記第１のループコイル群に対し位置
   検出方向にほぼ１／２ピッチずらして配置される第２の
   ループコイル群とからなることを特徴とする請求項１乃
   至５いずれか記載の位置検出装置。
7. 【請求項７】 複数のループコイルの周囲にアンテナコ
   イルを設けるとともに、該アンテナコイルに交流信号発
   生手段と検波クロック生成手段とを切替接続する切替接
   続手段を備えたことを特徴とする請求項３乃至６いずれ
   か記載の位置検出装置。
8. 【請求項８】 状態に応じて共振周波数が変化する共振
   回路を有する位置指示器もしくは共振周波数の異なる共
   振回路をそれぞれ有する複数の位置指示器を用い、交流
   信号発生手段及び検波クロック生成手段の出力信号の位
   相を比較する位相比較手段と、該位相比較結果に基づい
   て位置指示器の状態もしくは複数の位置指示器のうちの
   いずれの位置指示器を使用しているかを識別する識別手
   段とを備えたことを特徴とする請求項３乃至７いずれか
   記載の位置検出装置。
9. 【請求項９】 選択されたループコイル又はアンテナコ
   イルに発生する誘導電圧と交流信号発生手段より発生す
   る交流信号との位相差を検出する位相差検出手段と、前
   記位相差が所定の値となるよう交流信号発生手段から発
   生する交流信号の周波数及び位相を制御する位相差制御
   手段とを設け、交流信号発生手段から発生する交流信号
   を同期検波手段における同期検波用のクロックとなした
   ことを特徴とする請求項３乃至７いずれか記載の位置検
   出装置。
10. 【請求項１０】 状態に応じて共振周波数が変化する共
    振回路を有する位置指示器もしくは共振周波数の異なる
    共振回路をそれぞれ有する複数の位置指示器を用い、位
    相差制御手段又は交流信号発生手段の出力から位置指示
    器の状態もしくは複数の位置指示器のうちのいずれの位
    置指示器を使用しているかを識別する識別手段とを備え
    たことを特徴とする請求項９記載の位置検出装置。