JPH0764699A - 座標読取装置 - Google Patents

座標読取装置

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JPH0764699A
JPH0764699A JP21074793A JP21074793A JPH0764699A JP H0764699 A JPH0764699 A JP H0764699A JP 21074793 A JP21074793 A JP 21074793A JP 21074793 A JP21074793 A JP 21074793A JP H0764699 A JPH0764699 A JP H0764699A
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JP
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circuit
coordinate
sense line
scanning
oscillation
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JP21074793A
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English (en)
Inventor
Yoshiyuki Morita
芳行 森田
Shinji Saeki
真治 佐伯
Toshiaki Watanabe
俊顕 渡邉
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Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワイヤレス座標読取装置において、回路の簡
素化を計るとともに、座標指示器を無調整化して、製造
工程を簡素化し、同時に長期的な安定動作を可能とす
る。 【構成】 座標指示器8は共振回路を有する。座標検出
回路5は第1および第2の走査回路1、2に選択信号1
05、106を与えて第1および第2のセンスライン群
を順次走査する。座標指示器8がセンスライン群に近接
すると、これらと増幅回路3とによって正帰還ループ回
路が構成され発振信号101が発生する。発振信号10
1が共振回路を介して第2のセンスライン群S2に結合
した入力信号102の振幅は座標指示器8の指示位置情
報を有するので、座標検出回路5はこれを入力し指示位
置を算出する。また走査終了時に、所定レベル以上の発
振信号が生じたセンスラインを選択しておくように第1
及び第2の走査回路1、2に選択信号105、106を
与える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ等の電子
機器へ座標情報を入力する座標読取装置に関し、特に電
磁誘導現象を応用したワイヤレス座標読取装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】図7に従来の座標読取装置の構成図を示
す。この図を基に、従来の座標読取装置の座標を検出す
る動作について説明する。励磁ライン903とセンスラ
イン902を直交して敷設し、それぞれを第1の走査回
路908および第2の走査回路909に接続して順次選
択するように構成する。第1の走査回路908には励磁
回路915から励磁信号s906が供給されているの
で、これにより選択された励磁ラインは交流磁界を発生
する。座標指示器906は前記励磁信号s906の周波
数に共振する共振回路(図示していない)を有するの
で、これをセンスライン上に置くと、励磁ライン90
3、座標指示器906、センスライン902の三者間の
結合によってセンスライン902には誘導信号s901
が発生する。この誘導信号s901を第2の走査回路9
09によって順次選択し、信号処理回路904に導いて
振幅信号s905とし、さらにこの信号を座標検出回路
905に入力して誘導信号s901の分布状態から座標
を算出する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような方
式による従来の座標読取装置では、励磁ラインからあら
かじめ定められた周波数の交流磁界を常に発生させてお
く必要があるため、専用の励磁回路が必要であった。ま
た、座標指示器の共振回路の共振周波数は励磁回路が発
生する交流磁界の周波数近傍に合わせる必要があるた
め、座標指示器にトリマコンデンサを設けるなどして調
整する必要があり、これが製造コストを上げる要因の一
つとなっていた。また長期的に共振周波数を安定に保つ
ことも困難な課題であった。このように従来の座標読取
装置では、回路規模、製造コスト、また製品の安定性な
どの面で解決すべき課題を有していた。
【0004】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その第1の目的は、励磁信号などの基準信号
によって共振回路を励磁し、その応答を検出するという
従来の方法によらず、励磁回路を排除して回路の簡素化
を計った座標読取装置を提供することである。
【0005】また第2の目的は座標指示器を無調整とし
て製造コストを削減するとともに、長期的に安定して使
用できる座標読取装置を提供することである。さらに第
3の目的は走査のいかなる過程においても常に安定した
発振信号を得ることによって、常に安定した座標検出を
行うことのできる座標読取装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では増幅回路とXY直交座標軸方向のそれぞ
れに沿って敷設した第1及び第2のセンスライン群とそ
れらを順次選択する第1及び第2の走査回路と座標検出
回路と共振回路を内蔵した座標指示器とを設け、座標検
出回路が第1及び第2の走査回路を間欠的に走査選択し
て、共振回路が選択された第1及び第2のセンスライン
の双方と電磁結合することによって、共振回路と増幅回
路と第1及び第2のセンスラインとが正帰還ループによ
る発振回路を構成して発生する発振信号の振幅情報から
座標指示器の座標情報を算出するように構成し、さらに
座標検出回路は、走査によって検出した一定レベル以上
の振幅を有する発振信号を発生した第1及び第2のセン
スラインを走査の終了後に選択するようにして、座標読
取装置を構成した。
【0007】
【作用】本発明による座標読取装置では、共振回路が第
1の走査回路によって選択される第1のセンスライン
と、第2の走査回路によって選択される第2のセンスラ
インの双方と磁気結合することによって、増幅器の出
力、第1のセンスライン、共振回路、第2のセンスライ
ン、増幅器の入力を一連の経路とした正帰還ループが構
成され、共振回路の共振周波数による発振が発生する。
この発振の振幅情報は、第1及び第2のセンスラインと
共振回路との距離で決まる帰還量に応じて変化するの
で、座標検出回路はこの振幅情報を入力して座標指示器
の座標情報を得ることができる。
【0008】
【実施例】次に本発明の実施例を図1ないし図6に基づ
き説明する。図1は本発明の一実施例の構成図である。
図において、S1はセンスラインy1〜ynを有する第
1のセンスライン群である。各センスラインは矩形状を
なしたコイルであって、その長辺はXY直交座標軸のX
軸に平行で、お互いはY軸方向に等間隔に敷設されてい
る。1はこれら第1のセンスライン群S1を順次選択す
る第1の走査回路である。S2はセンスラインx1〜x
mを有する第2のセンスライン群である。これらは前記
第1のセンスライン群S1と同形状であり、それらと直
交して敷設されている。2はこれら第2のセンスライン
群S2を順次選択する第2の走査回路である。3は増幅
度可変の増幅回路であり、その入力は第2の走査回路
に、また出力は第1の走査回路に接続されている。この
増幅回路3は外部から増幅度を可変できるVCA(たと
えばTI社製TL026)などの周知のもので実現でき
る。13は増幅回路3の増幅度を制御するAGC回路で
ある。このAGC回路は増幅回路3の出力する発振信号
101を入力とし、この信号の振幅に基づいて制御信号
108を増幅回路3に与え、その増幅度を制御するよう
になっている。5は座標検出回路であり、第1および第
2の走査回路を制御するとともに、第2の走査回路2か
らの入力信号102を入力し、これを基に座標値を算出
するようになっている。以上の各回路によって座標検出
装置本体が構成されている。
【0009】一方、8は座標指示器であり、図示しない
がコイルを含む共振回路を有している。これは座標検出
装置本体上の座標読み取り位置を指示するために使われ
る。図2に、第1の走査回路1の構成図を示す。第1の
走査回路1はアナログスイッチなどの複数の電子スイッ
チ211〜21nとデコーダ201によって構成され、
座標検出回路5より出力される選択信号105によって
前記スイッチの一回路を閉じ、第1のセンスライン群S
1の一本を増幅回路3の出力に接続するようになってい
る。また第2の走査回路2の詳細は図示しないが、第1
の走査回路1と同一の構成であり、増幅回路3の入力に
接続される点が異なっている。
【0010】図3に、座標検出回路5の構成図を示す。
51は整流回路、52は平滑回路、53はA/D変換回
路、54aは一般的なCPU回路で構成される制御回路
である。第2の走査回路2より導かれる入力信号102
は、これらの回路によって検波され、包絡線信号に変換
され、その大きさがデジタル信号に変換されて制御回路
54aに入力される。制御回路54aはこの信号を基に
座標指示器8が指示する座標を算出する。
【0011】図4にAGC回路13の構成図を示す。図
において、57は整流回路、58は積分回路、59は比
較回路、60は振幅設定回路である。以下本実施例の動
作について説明する。まず走査動作について説明する。
複数のセンスラインを選択走査する方式の座標読取装置
では、まずセンスライン全てを走査して座標指示器の存
在を検出し、検出された後は座標指示器が指示する周辺
の数本のセンスラインのみを走査するようにしている。
ここでは前者を「全面走査」、後者を「部分走査」と呼
ぶことにする。
【0012】これらの走査はあらかじめ定められた周期
で周期的に行われる。また部分走査で選択されるセンス
ラインの本数はセンスラインの幅や敷設ピッチ、また座
標指示器の共振回路を構成するコイルの径などによって
適宜選択される。以下、ここでは部分走査において第1
および第2のセンスライン群をそれぞれ5本ずつ走査
し、またセンスラインの選択周期を200μs、一走査
の周期を10msで行うものとして説明する。
【0013】図5は本発明の座標読取装置における部分
走査での発振信号の説明図である。第1の走査回路1は
座標検出回路5より出力される選択信号105により、
まず第1のセンスライン群S1のセンスラインy1を選
択する。すなわち、図2においてデコーダ201は選択
信号105によりアナログスイッチ211をオンし、増
幅回路3の出力を第1のセンスラインy1へ接続する。
一方、第2の走査回路2は、この間に座標検出回路5よ
り出力される選択信号106により第2のセンスライン
群S2をx1,x2・・x5と順次選択していく。この
とき第2のセンスライン群一本を選択する時間はt1=
200μsとなっている。
【0014】第2のセンスライン群の走査が一通り終了
したならば、次に第1の走査回路1は第1のセンスライ
ン群S1のセンスラインy2を選択し、第2の走査回路
2は前回同様に第2のセンスライン群S2をx1,x2
・・x5と順次選択していく。以下同様にこの走査を繰
り返し、最後に第1の走査回路1は第1のセンスライン
群S1のセンスラインy5を選択し、第2の走査回路2
はこの間に第2のセンスライン群S2をx1,x2・・
x5と順次選択していく。
【0015】以上のように本装置では5×5のマトリク
ス領域を走査し、これに要する時間は200μs×25
=5msとなっている。一方、部分走査の周期は座標検
出の時間的な密度として要求される仕様であり、本実施
例では10msであった。したがって、センスラインの
走査終了後、5msの残時間が生じる。本装置では走査
の過程で検出した特定のセンスラインをこの残時間の間
選択するようにしている。この詳細については後述す
る。こうして一周期の部分走査が終了する。
【0016】以上のような走査の過程において、第1及
び第2のセンスライン群それぞれの、選択された2本の
センスラインの交差領域付近に座標指示器8が置かれる
と、増幅回路3の出力、第1の走査回路1、センスライ
ンYi、座標指示器8の共振回路、センスラインXj、
第2の走査回路2、増幅回路3の入力を一連の経路とし
た正帰還ループが構成され、共振回路の共振周波数で発
振が起こる。この発振現象は増幅回路3が発生する雑
音、自然雑音等により励起されるものであって周知の現
象である。
【0017】発振が始まるとAGC回路13は、図4に
示すように発振信号101を整流回路57で整流し、積
分回路58で積分し、比較回路59によって発振信号の
振幅と振幅設定回路60で設定された振幅設定値とを比
較して、発振信号101の振幅が振幅設定回路60で設
定した振幅で一定となるように制御信号108を増幅回
路3に出力する。このようにAGC回路13による制御
を行うことによって発振は安定し、発振信号101の振
幅は共振回路の位置が変化しても一定となる。
【0018】ここで増幅回路3の入力信号102に着目
すると、この信号の振幅は、上記の選択されたセンスラ
インの交差領域と座標指示器8との距離によって変化す
るものとなっている。交差領域の真上に座標指示器8が
置かれると最も大きい振幅の信号が得られ、離れるに従
って振幅は小さくなっていく。したがって入力信号10
2の振幅に着目すれば座標指示器8の位置を求めること
ができる。
【0019】座標検出回路5は、上記のように各センス
ラインを順次選択することによって得られた入力信号1
02を、図3に示す整流回路51及び平滑回路52にて
波形整形し、その大きさ(振幅)をA/D変換回路53
で順次デジタル化し、さらに制御回路54aにより順次
処理する。
【0020】次に、この場合に発生する入力信号102
の大きさについての詳細を図5を基に説明する。図5
は、座標指示器8が図1のA部に位置しているときの波
形図で、第1の走査回路1および第2の走査回路2へ入
力される選択信号105、106と座標検出回路5にお
いてA/D変換される前の発振信号(図3の信号15
1)を示している。
【0021】aは、A部の真下すなわち第1のセンスラ
インy3と第2のセンスラインx3が選択されたときの
発振信号であり走査の中で発生した信号のうち最も大き
な信号となる。これは、第1のセンスラインy3と第2
のセンスラインx3とが、ともに座標指示器8と最も距
離の近いセンスラインであるため、共振回路との結合度
が最も大きく、従って最も大きな帰還量が得られるから
である。
【0022】bおよびcは、A部の左右すなわち第1の
センスラインy3と第2のセンスラインx2が選択され
たとき、および第1のセンスラインy3と第2のセンス
ラインx4が選択されたときの発振信号である。この場
合、座標指示器8の共振回路と第1のセンスラインy3
の結合度は同じであるが、共振回路と第2のセンスライ
ンの距離が離れている分、発振信号bおよび発振信号c
の大きさは発振信号aより小さくなる。
【0023】またdおよびeは、A部の上下すなわち第
1のセンスラインy2と第2のセンスラインx3が選択
されたとき、および第1のセンスラインy4と第2のセ
ンスラインx3が選択されたときの発振信号である。こ
の場合、座標指示器8の共振回路と第2のセンスライン
x3の結合度は同じであるが、共振回路と第1のセンス
ラインの距離が離れている分、発振信号dおよび発振信
号eの大きさは発振信号aより小さくなる。
【0024】以上、発振信号a〜eについて説明した
が、他の信号についても第1のセンスライン群S1およ
び第2のセンスライン群S2の中から選択されるセンス
ラインの位置と座標指示器8の位置関係によりその大き
さは決まる。なお、第1のセンスライン群S1と第2の
センスライン群S2とは直交しているので、基本的に第
1のセンスライン群S1と第2のセンスライン群S2と
の間に結合は無く、座標指示器8が存在しない状態にお
いて発振は起こらない。したがって、以上説明したよう
に、第1のセンスライン群S1および第2のセンスライ
ン群S2の中から選択されるセンスラインの位置と座標
指示器8の位置関係により発振信号の大きさが変わる。
【0025】座標検出回路5は、走査の過程でこれらの
発振信号を入力し、その大小比較を行って最大の発振信
号が発生したセンスラインの番号を記憶する。図5では
aが最大であり、このときのセンスラインx3,y3を
記憶する。そして5×5のマトリクス領域の走査が終了
した後、次の部分走査が開始されるまでの間、座標検出
回路5はこれらのセンスライン番号を出力しておく。
【0026】このように走査の終了時に最大の発振信号
が発生したセンスラインを選択しておくことによって、
発振回路を常に安定した状態にしておくことができる。
たとえば、図5において最後にセンスラインx5とy5
とが選択されている状態は、走査の中で最も結合が弱い
状態となっている。したがってこの状態でたとえば座標
指示器8がセンスライン群から離れると発振が停止して
しまうことがあり、もし上記の処理を行わなければ、次
の周期でふたたび発振を開始させなければならないた
め、発振開始に要する遅れを考慮して走査を行わなけれ
ばならないという不具合が発生する。本発明による座標
読取装置では、常に発振を継続できるセンスラインを選
択しておくことで、この不具合を解消した。
【0027】上記実施例では最大の発振信号を発生した
センスラインを走査の終了時に選択しておくようにして
いたが、目的が常に安定して発振させておくことにある
のであるから、必ずしも最大の発振信号を発生するセン
スラインである必要はない。安定した発振の得られるレ
ベルを設定して、そのレベルを越える発振振幅を発生す
るセンスラインの組から適当に選択して、そのセンスラ
インを選択しておくようにしても目的は満たされる。
【0028】次に上記5つの発振信号a〜eに着目し、
座標算出の方法について説明する。最初に、X座標の算
出方法について発振信号a、b、cに着目し説明する。
図6(1)は、図1に示すA部周辺を拡大したものであ
り、この図を基に座標指示器8がセンスラインy3の中
心上をセンスラインx3の中心L0からセンスラインx
3とセンスラインx4の中間L1へ移動する場合を考え
る。図6(2)および(3)は、座標指示器8がL0お
よびL1に位置しているときの発振信号a、b、cにつ
いて示したものである。
【0029】まず、座標指示器8がL0に位置する場合
について説明する。前述したように発振信号aは、セン
スラインy3を選択している間にセンスラインx3を、
発振信号bはセンスラインx2を、発振信号cはセンス
ラインx4を選択したときの信号である。このとき、発
振信号aが最も大きな値になり、発振信号bとcは、座
標指示器8とセンスラインx2の距離および座標指示器
8とセンスラインx4の距離が同じため等しくなる。
【0030】次に、座標指示器8がL1に位置する場合
について説明する。このとき発振信号aとcは、座標指
示器8とセンスラインx3の距離および座標指示器8と
センスラインx4の距離が同じため等しくなる。ここ
で、本出願人が提案した方式(特開昭55−96411
号)を適用し座標を算出することができる。すなわち上
記発振信号を基に次式で定義される計算を行う。
【0031】 Q=(Vp −Vp+1 )/(Vp −Vp-1 ) 式−1 ただし、Vp+1 >Vp-1 上式において、発振信号aをVpに、発振信号bをVp-1
に、発振信号cをVp+1に代入し、座標指示器8をL0
からL1へ移動させたときの式−1に示すQの変化を図
6(4)に示す。座標指示器8がL0の位置にあるとき
Q=1となり、座標指示器8がL1の位置にあるときQ
=0となる事は上述した説明より明らかである。また、
座標指示器8がL0とL1の間に位置するときQは、こ
の位置と1対1に対応した0<Q<1の範囲の値をと
る。したがって、このQの特性をあらかじめ実験的に求
めておくことにより、発振信号a、b、cからQを算出
し、このQからセンスライン上のL0−L1間における
座標指示器8の詳細な位置を求めることができる。さら
に、このQと発振信号aを検出したセンスラインの位置
によりX座標を求めることができる。この座標算出方式
の詳細については、特開昭55−96411号に述べら
れている。
【0032】Y座標についても上述したX座標と同様に
考えることができる。図6(1)において、座標指示器
8がセンスラインx3の中心上をセンスラインy3の中
心L0からセンスラインy3とセンスラインy4の中間
L2へ移動する場合を考える。図6(5)および(6)
は、座標指示器8がL0およびL2に位置しているとき
の発振信号a、d、eについて示したものである。
【0033】まず、座標指示器8がL0に位置する場合
については、前記X座標の算出方法で説明した通りであ
る。座標指示器8がL2に位置する場合、このとき発振
信号aとeは、座標指示器8とセンスラインy3の距離
および座標指示器8とセンスラインy4の距離が同じた
め等しくなる。
【0034】したがって、前述したX座標の場合と同様
に座標指示器8をL0からL2へ移動させたときのQの
特性は、図6(7)に示したようになる。X座標の場合
と同様にこのQの特性を用いてY座標を求めることがで
きる。なお、以上の処理は、一般的なCPU回路で構成
される制御回路54a(図3記載)において行われる。
【0035】以上本発明の一実施例について説明した
が、この実施例では第1のセンスライン群と第2のセン
スライン群とが直接結合しないように、両者を直交して
敷設したものについて説明した。しかし、両センスライ
ン群間に直接の結合を生じない敷設方法はその他種々考
えられる。図示しないが、たとえば同一方向に敷設した
二本のセンスラインをその一部が重なるように敷設すれ
ば直接結合をキャンセルすることができる。この場合も
共振回路が近接した場合には結合が生じるので、ここに
説明した原理によって座標を検出することができる。こ
のようなセンスラインを複数敷設することによって座標
読取装置を構成することができる。
【0036】また、座標を算出するための信号として増
幅回路への入力信号を用いたものについて説明したが、
座標指示器とセンスラインとの位置関係を反映する信号
は、閉ループによる発振回路の他の信号からも得ること
ができる。たとえば、図1において増幅回路3への制御
信号108は座標指示器8とセンスラインとの結合強度
によって増幅回路3の増幅度を制御するものであるか
ら、座標算出に利用することができる。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、増
幅回路の正帰還ループの中に座標指示器の共振回路を挿
入するという簡単な構成によって、座標指示器の位置に
関連した発振信号を得、これより座標を算出するように
座標読取装置を構成した。したがって励磁回路が不要と
なり回路の簡素化を計ることができた。
【0038】また、共振周波数の設定が任意に行えるこ
とから、座標指示器は無調整とすることができ、製造工
程の簡素化を計ることができた。さらに共振周波数が変
動しても座標算出には影響がないので、長期的に安定し
た座標読取装置を実現することができた。
【0039】さらに、センスライン走査終了後に安定し
た発振レベルを得られたセンスラインを選択するように
したため、走査のいかなる過程においても常に安定した
発振信号が得られ、常に安定した座標検出を行うことの
できる座標読取装置を実現することができた。
【0040】なお、本実施例では安定した発振信号を得
るためにAGC回路を設けた構成としたが、AGC回路
を用いないでも、例えば発振信号の振幅をクリップさせ
るようにしても本発明は適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による座標読取装置の構成図
である。
【図2】本発明の座標読取装置の実施例における第1の
走査回路の構成図である。
【図3】本発明の座標読取装置の実施例における座標検
出回路の構成図である。
【図4】本発明の座標読取装置の実施例におけるAGC
回路の構成図である。
【図5】本発明の座標読取装置の実施例における発振信
号の分布図である。
【図6】本発明の座標読取装置の実施例における座標算
出のための説明図である。
【図7】従来の座標読取装置の構成図である。
【符号の説明】
1 第1の走査回路 2 第2の走査回路 3 増幅回路 5 座標検出回路 8 座標指示器 13 AGC回路 51 整流回路 52 平滑回路 53 A/D変換回路 54a 制御回路 57 整流回路 58 積分回路 59 比較回路 60 振幅設定回路 101 発振信号 102 入力信号 105、106 選択信号 108 制御信号 S1 第1のセンスライン群 y1、y2、y3、y4〜yn−1、yn 第1のセン
スライン x1、x2、x3、x4〜xm−1、xm 第2のセン
スライン 以上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 増幅回路と、XY直交座標軸の一方の軸
    に平行で、かつ互いに等間隔に敷設した複数のセンスラ
    インからなる第1のセンスライン群と、該第1のセンス
    ライン群を順次選択する回路であって前記増幅回路の出
    力に接続される第1の走査回路と、他方の軸に平行でか
    つ互いに等間隔に敷設した複数のセンスラインからなる
    第2のセンスライン群と、該第2のセンスライン群を順
    次選択する回路であって前記増幅回路の入力に接続され
    る第2の走査回路と、座標検出回路とによって構成され
    る座標検出装置本体、および共振回路を有する座標指示
    器とによって構成され、前記座標検出回路は、前記第1
    及び第2の走査回路を間欠的に走査し、前記共振回路
    が、選択された前記第1及び第2のセンスラインの双方
    と電磁結合することによって、前記共振回路と前記増幅
    回路と前記第1及び第2のセンスラインとが正帰還ルー
    プによる発振回路を構成したときに、該発振回路が発生
    する発振信号の振幅情報から前記座標指示器の座標情報
    を算出するように構成し、さらに前記座標検出回路は、
    走査によって検出した一定レベル以上の振幅を有する発
    振信号を発生した前記第1及び第2のセンスラインを走
    査の終了後に選択するように制御することを特徴とする
    座標読取装置。
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