JPH1031545A

JPH1031545A - 入力装置

Info

Publication number: JPH1031545A
Application number: JP18722396A
Authority: JP
Inventors: Hideji Kaneoka; 秀司金岡; Norio Akamatsu; 則男赤松
Original assignee: NIPPON SYST KAIHATSU KK
Current assignee: NIPPON SYST KAIHATSU KK
Priority date: 1996-07-17
Filing date: 1996-07-17
Publication date: 1998-02-03

Abstract

(57)【要約】【課題】電磁誘導方式を利用した入力装置において、電
子ペンで指示した位置の検出処理を高精度化及び高速化
し、さらに筆圧レベルの分解能を向上させた入力装置を
提供することを目的とする。【解決手段】Ｘ軸及びＹ軸方向に櫛状センサをマトリク
ス配置し、電磁波信号を上記櫛状センサを介して受信回
路で受信し、処理回路にて、電子ペンで指示された位置
を検出すると同時に筆圧レベルを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子ペンによるデ
ータ処理システム用の入力装置に関する。より具体的に
は、本発明はディジタイザまたはコンピュータ装置内に
適用され、電子ペン等の位置指示器で指示された座標位
置を検出し、これによって得られる情報をコンピュータ
表示装置に表示する入力装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子ペン入力による入力装置は従来のキ
ーボード又は、マウスによる入力媒体よりも、より簡単
にデータ入力手段を提供することは、当技術分野では周
知である。特に携帯用のコンピュータにおいては、携帯
性、操作性の良いものが追求されており、電子ペンによ
る情報入力が最も有力な入力方式といえる。

【０００３】座標位置の検出方式として従来、考案され
ている電気的結合方式として大きく分けて、電磁誘導方
式と静電結合による方式があり、本発明は電磁誘導方式
を採用している。

【０００４】従来の電磁誘導方式による座標入力装置は
例えば特公平２−５３８０５号公報に基本原理のひとつ
があるように、Ｘ軸及びＹ軸両方向が互いに直交するよ
うにディジタイザ側に配置されたループコイルと電子ペ
ンとの間で電磁波信号の送受信を行い、電子ペンで指示
された座標位置を特定する方式が考案されている。

【０００５】この様な入力装置を備えた座標入力装置に
配置されている電磁波信号を送受するループコイル及び
選択回路を図２に示す。複数のループコイル１は２次元
的に配置され、各々の座標位置におけるループコイル１
は互いに重なり合うように配線されており、ループコイ
ル１の切り替えは２つの選択回路２により構成されてい
る。

【０００６】しかしながら、これらの方法の中で、座標
検出機能を備えたディジタイザまたはコンピュータ表示
装置に適用する場合、従来のループコイル状の電極を配
設する方法は、本発明の櫛型電極に比べて、一電極当た
りの配線長が大きくなることによってコイル自体の抵抗
値が高くなるということ、電極がループ形状であるため
配線領域が大きくなるという欠点があった。

【０００７】また、前記従来の位置検出方法は各ループ
コイルで検出した検出電圧値の極大値付近のその前後の
検出電圧値をもとに、２次の関数で近似し、その関数の
極大値の座標を求めることによって、位置指示器の座標
を特定している。

【０００８】しかしながら、これらの方法の中で、位置
検出を２次関数の近似で座標位置を算出している為、位
置精度及び分解能を厳密に向上させることはかなり困難
であり、また近似曲線を使った補間による座標検出方法
を採用している為、座標計算時間が大きくなる等の欠点
があった。

【０００９】さらに、前記従来の電子ペン入力における
筆圧検出方法は、ディジタイザ側に電波発生手段を設
け、ディジタイザ上に配設されたループコイルを介して
電波を発生させて、その電波に同調し得る同調回路を有
した電子ペン側で、反射電波をディジタイザに対し送信
し、この反射電波を上記ディジタイザのループコイルで
受信し、これを所定の周期で交互に繰り返して、ディジ
タイザ側で送信した電波と、電子ペンから反射されて受
信した電波の位相角をディジタイザ内に配された位相検
波回路で検出し、電子ペンの筆圧の変化を位相角の変化
として、筆圧を検出している。

【００１０】しかしながら、これらの方法の中で、電子
ペンの筆圧検出を電波の位相角で比較検出する方法がな
されているいるため、電子ペン側の同調回路における同
調周波数は、上記の電子ペン内に配されたコイルのイン
ダクタンスまたはキャパシタのキャパシタンスを厳密に
調整しないと、位相による検波が正しく行われないとい
う欠点があった。

【００１１】また、従来の座標入力装置は、装置の面積
及び位置検出精度によって、Ｘ軸及びＹ軸のセンサの本
数が決定され、一般的には装置面積が大きく、位置検出
精度が高くなるほどセンサの本数が増え、それに伴い選
択回路等の周辺回路も当然増加し、コストが上がるとい
う欠点と、さらに座標ポイント増加により、位置検出及
び筆圧検出にかかる処理時間の増加に伴い処理負荷が増
大するという欠点があった。

【００１２】さらに、従来の電子ペンの電源供給方法
は、ディジタイザから発せられる電磁波エネルギーで、
電磁誘導により、同調回路内のコイルに起電力を発生さ
せる方式が考案されているが、ディジタイザ側の電磁波
発生回路の消費電力が大きくなるという欠点があった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これら従来
の問題点を改善したものであり、電磁誘導方式による座
標入力装置において位置検出部の信号受信感度を低下さ
せることなく、ループコイル自体の形状をディジタイザ
または、コンピュータ表示装置等に配線しやすい形状に
改善し、配線抵抗を極力小さくなる様な電極形状の入力
装置を提供することを目的とする。

【００１４】また、本発明は、従来の位置検出方式の問
題点を改善したもであり、近似曲線を利用した補間によ
る座標計算時間を必要とせず、かつ高精度な入力装置を
提供することを目的とする。

【００１５】さらに、本発明は、従来の筆圧検出方式の
問題点を改善したものであり、筆圧の分解能の向上と、
かつ電子ペン内に配置されたコイルのインダクタンスま
たはキャパシタのキャパシタンスの調整が不要な入力装
置を提供することを目的とする。

【００１６】また、本発明は、従来の位置検出処理及び
筆圧検出処理の問題点を改善したものであり、ディジタ
イザの面積及び座標精度の大小に関わらず処理負荷を増
大させずに、かつ処理速度を向上させた入力装置を提供
することを目的とする。

【００１７】さらに、本発明は、ディジタイザの消費電
力の低減させた入力装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の入力装置においては、電子ペンから送信さ
れる電磁波信号をディジタイザ側では、電磁誘導によっ
て信号を受信するセンサ部を従来の２次元的に配設され
たループコイル状のセンサではなく、図１に示す様に櫛
状センサ３の一端を下部に配設されたアース層４に接続
し、他端を選択回路２に接続したものを基本構造とし、
２次元平面に対し、櫛状のセンサがＸ軸方向及びＹ軸方
向に複数本配置し、一つのマトリクスを形成し、またこ
のマトリクスで配線された櫛状センサの全領域部分の下
部にアース層を配設し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の櫛状セ
ンサ群の一端をこのアース層に接続させ、他端を選択回
路に接続させ、切り替え信号による制御によって、順次
櫛状センサを選択し、信号を受信して処理回路にて電子
ペンで指示された位置及び筆圧を検出する。

【００１９】また、電子ペンにおいては、電子ペン内部
に電源供給として、電池等を使用するのではなく、ディ
ジタイザ側に電磁波エネルギー送信用の送信回路と送信
された電磁波エネルギーをディジタイザ周囲に配設され
たループコイルを介して、電子ペンに対して送信し、電
磁誘導の原理で起電力を発生する電磁波エネルギー授受
用コイルを上記の電子ペンに実装する。十分明るい場所
においては、上記の電子ペン内に太陽電池を配設し、照
明または太陽光等をエネルギー源として、上記の電子ペ
ンに電源供給を行う。上記供給された電源を安定化電源
回路にて電源変動をなくし、この供給電源によって、上
記の電子ペンに配設された発振回路を駆動し、数十ＭＨ
ｚから数百ＭＨｚオーダで発振させる。

【００２０】この時、上記の電子ペンへの電磁波エネル
ギー供給の際の電磁波信号の周波数帯域は数ＭＨｚオー
ダの正弦波信号であることが望ましい。

【００２１】また、位置検出方法においては、従来の近
似曲線を利用した補間による座標計算で座標位置を決定
するのではなく、電子ペンの座標位置によって、ディジ
タイザ側で各ＸＹ座標における櫛状センサで受信した電
磁波信号レベルをある所定の周期で監視し、これによっ
て検出された３点の信号レベルの特徴をもとにデジタル
的に、言い換えれば３点の特徴がどの座標ポイントにあ
るか無いかによって、上記の電子ペンで指示された位置
を特定するものでる。

【００２２】さらに、筆圧検出方法においては、電子ペ
ン内の発振回路のコイルのインダクタンスまたはキャパ
シタのキャパシタンスを筆圧に連動してスタイラスの位
置を変化させ、これによって発振回路の発振周波数を変
化させて、電磁波信号をディジタイザに送信し、上記の
ディジタイザで電磁波信号を受信後、処理回路で周波数
の変化量を検出し、この変化量をもとに筆圧を検出す
る。

【００２３】そして、ディジタイザ内の櫛状センサ部、
受信回路部及び処理回路部の一部を一つのブロックとし
てＩＣ化し、これをサブファンクションブロックとして
ディジタイザの入力面積及び座標精度に応じて複数個組
み合わせ、これらＩＣ群を共通に制御する制御回路を設
けて、ディジタイザを構成し、各座標における信号処理
は各ＩＣ独立して並列的に処理にし、負荷を分散させ
て、効率的に位置検出処理及び筆圧検出処理を行うもの
である。

【００２４】

【発明の実施の形態】上記構成にすれば、ディジタイザ
にてＸ軸及びＹ軸における櫛状センサを配設することに
より、センサ形状が櫛状であるため、極微細な線幅であ
っても、容易にパターニングするこができ、位置検出方
法においては、上記の櫛状センサの線幅及び配設の間隔
によって、位置検出精度を向上できる。また、位置検出
はデジタル的に処理している為、処理回路をデジタル化
し、ＩＣ化すれば高速に座標位置を検出できる。

【００２５】また、本発明の筆圧検出方法によれば、電
子ペンからの電磁波信号を高周波信号にすることによ
り、筆圧の微少な変化に対し、周波数が敏感に変化し、
その変化量をある所定の周期で監視することで、筆圧レ
ベルが向上した。

【００２６】

【実施例】図３は本発明の入力装置の第１の実施例を示
すもので、互いに平行なＸ軸方向櫛状センサ６は複数本
配設され、例えば、Ｘｎ−３、Ｘｎ−２、Ｘｎ−１、Ｘ
ｎ、Ｘｎ＋１、Ｘｎ＋２、Ｘｎ＋３が図中並設してお
り、一端をＸ軸櫛状センサ選択回路９に、他端をアース
に接続されている。また、Ｘ軸方向櫛状センサ６に直交
して配設されるＹ軸方向櫛状センサ７も同様に複数本、
例えば、Ｙｎ−２、Ｙｎ−１、Ｙｎ、Ｙｎ＋１、Ｙｎ＋
２が図中並設しており、一端をＹ軸櫛状センサ選択回路
１０に、他端をアースに接続されている。Ｘ軸方向櫛状
センサ６及びＹ軸櫛状センサ７の配設方法としては、例
えば、２層以上の周知のプリント基板上に、Ｘ軸方向櫛
状センサ６を一方の基板層を周知のマイクロストリップ
ライン状にパターニングし、他方の基板層にＹ軸櫛状セ
ンサ７を同様にマイクロストリップライン状にパターニ
ングし、この時Ｘ軸方向櫛状センサ６とＹ軸櫛状センサ
７は互いに絶縁して配設する。上記Ｘ軸櫛状センサ選択
回路９及びＹ軸櫛状センサ選択回路１０は周知のアナロ
グスイッチ等を多数組み合わせて構成される。上記Ｘ軸
櫛状センサ選択回路９またはＹ軸櫛状センサ選択回路１
０を順次切り替えて各座標における櫛状センサを交互に
選択していき、各櫛状センサで受信した信号をさらに、
ＸＹ切り替え回路１１で切り替えて受信回路８に接続さ
れる。受信回路８で受信した信号はすでにある所定の電
圧レベルに増幅されており、それら信号を処理回路１５
にて、位置検出処理及び筆圧検出処理が実行される。一
方、図中座標位置（Ｘｎ、Ｙｎ）に位置する電子ペン５
に対し、電磁波エネルギーを送信する為の送信回路１２
を設け、電磁波エネルギー送信用ループコイル１３を介
して電子ペン５に電磁波を送信し、電子ペン５内の電磁
波エネルギー受信コイル２５で電磁誘導による起電力を
発生させて電子ペン５に入力操作中は常時電源供給す
る。

【００２７】図４は受信回路８及び処理回路１５の詳細
を示すもので、ＸＹ切り替え回路１１から選択された受
信信号は増幅器１４で必要なレベルに増幅し、バンドパ
スフィルタ１６で通過帯域のみの信号を抽出し、ノイズ
を除去後、分配器１７で、検波器１８と周波数カウンタ
２０に各々信号を分配させる。分配後、各ＸＹ座標にお
ける信号レベルを検波器１８で検出し、検出された信号
をＡ／Ｄコンバータ１９で、量子化し、位置検出処理部
２１で各ＸＹ座標における信号レベルを監視し、位置検
出処理を行う。また、一方では受信信号を周波数カウン
タ２０で、ある所定の期間カウントし、カウント数に対
応した筆圧レベルを検出する。

【００２８】図５はディジタイザ側電磁波エネルギー供
給回路２３と電子ペン内部回路２４の詳細を示すもの
で、電磁波エネルギーは、ある所定の周波数で電圧制御
発振器２８から正弦波信号を発生させ、電圧増幅回路２
９で上記の正弦波信号を適切な信号レベルに増幅させ
て、電圧電流変換回路３０で定電流駆動させた後、電磁
波エネルギー送信用ループコイル１３を介して、電磁波
信号を電子ペン５に送出する。電磁波信号を受信した電
子ペンは電磁波エネルギー受信コイル２５を含む同調回
路にて、電磁波信号に同調させて、電磁誘導により起電
力を発生させる。さらに、電磁波エネルギー供給回路２
３側で発生させた電磁波信号の周波数が電子ペン５内の
同調回路の同調周波数と合致していれば、最大のエネル
ギー供給が実現できるが電子ペン５内に配置された電磁
波エネルギー受信コイル２５のインダクタンスのばらつ
きにより若干同調周波数にずれを有する。その対策とし
て、電子ペン５側の電磁波エネルギー受信コイル２５で
受信した電磁波エネルギーの吸収度が大きい程、タブレ
ット側で送信する電磁波信号の信号レベルが小さくなる
ことを利用して、電磁波エネルギー供給回路２３内の振
幅検出回路３１で電磁波信号の振幅レベルを検出し、振
幅レベルを振幅監視回路３２で監視し、振幅レベルが最
小となるように電圧制御発振器２８の電圧値を調節し、
発振周波数を制御する。

【００２９】図６は電子ペン５の内部構成の詳細を示す
もので、電磁波送信用コイル３４を上記の電子ペン５の
先端部に配し、筆圧の強さによって可動するスタイラス
３６を上記の電磁波送信コイル３４内に具備し、スタイ
ラス３６の一端をフェライトチップ３５と接着させて、
電磁波送信コイル３４内にフェライトチップ３５の一部
を入れた状態にし、筆圧がかかる方向にフェライトチッ
プ３５が移動し、それに連動して電磁波送信コイル３４
のインダクタンスが変わるような構造にする。電磁波送
信コイル３４のインダクタンスが変わると電子ペン５内
の発振回路２７の発振周波数が変化し、筆圧情報とし
て、ディジタイザ側で処理する。また、透磁率の高いフ
ェライト４７に電磁波エネルギー受信用コイル２５を巻
いて、電磁波送信コイル３４の後段に実装し、エネルギ
ー受信を効率良く作用させる様に配置する。受信したエ
ネルギーは電磁誘導により起電力を発生させて、安定化
電源回路２６にてある一定の電圧として、発振回路２７
に供給する。さらに、電子ペン５の上部に太陽電池３３
を配置し、照明、日光等の電磁波エネルギーを吸収し、
電気エネルギーに変換して、発振回路２７に電源供給す
る。太陽電池３３で必要な上記電磁波エネルギーがとれ
る場合は、電磁波エネルギー受信コイル２５及びフェラ
イト４７は必要とせず、従って、ディジタイザ側の電磁
波エネルギー供給回路２３も不要となる。本発明のエネ
ルギー供給方式は電子ペン５の使用場所や条件、あるい
は用途によって、エネルギー供給方式を変更可能な構造
とする。

【００３０】次に、本発明における入力装置の動作につ
いて説明する。上述した様に電子ペン５内の発振回路２
７で発生した電磁波信号は電源供給時は入力操作中は常
時ディジタイザに対し送出され、ディジタイザ側ではＸ
軸及びＹ軸方向の櫛状センサは等価的にはＸＹ平面に対
し垂直なループコイルとして機能し、誘導電圧を発生さ
せて、櫛状センサに電子ペン５と同周波数の信号が伝達
する。

【００３１】このとき、電子ペン５が情報入力の開始を
検出する方法を図７をもとに説明すると、電子ペン５が
上記の櫛状センサ群に近づいた時、ディジタイザ入力面
に接触するまでの間、つまり筆圧が０ｇの間は、電子ペ
ン５からは一定周波数ｆ０の信号が送出され、ディジタ
イザ入力面に接触後、図中ｔ０以降においては筆圧に応
じて、受信信号の周波数が変化する。この周波数変化を
ある所定の周期で一定期間、図中（ｔ１−ｔ０）の間、
周波数変化量、図中（ｆ１−ｆ０）を監視し、周波数変
化の有無によって、電子ペン５の入力状態の有無を検出
する。例えばコンピュータ表示面上では、上記の電子ペ
ンがディジタイザ面上にはあるが入力は行われない状態
においては、カーソルのみを表示し、上記の電子ペンが
入力中は入力した内容を表示させる様にする。また、上
記電子ペンの情報入力がなされていない状態をペンＵＰ
状態、情報入力がなされている状態をペンＤＯＷＮ状態
と呼ぶ。

【００３２】次に、位置検出方法について、図８、図９
及び図１０をもとに説明する。図１０は１６本の櫛状セ
ンサで構成されるディジタイザのＸ軸方向における各座
標の検出信号レベル（ｅ）を示したもので、上記の電子
ペン５のスタイラス３６は座標位置Ｘｎを指示してい
る。この時、１６本の櫛状センサを（ａ）、（ｂ）、
（ｃ），（ｄ）の制御信号で順次切り替えて、各制御信
号の選択状態において、櫛状センサで検出した電磁波信
号レベルは３つの特徴を持ち、電子ペン５の電磁波送信
コイル３４の電磁界が最も強く影響するのはコイルの左
右両側であり、つまり、電磁波送信コイル３４はスタイ
ラス３６の方向へ螺旋形に巻かれており、周知のヘリカ
ルアンテナとして機能し、これに高周波信号を給電すれ
ば、スタイラス３６の方向に対し、垂直に電磁界指向性
があらわれ、この放射電磁波が櫛状センサに送出される
為、スタイラス３６の先端部が最も電磁界の影響が弱
く、従って検出信号レベルも最小となる。また、当然電
子ペン５の傾きによって左右電磁界の強さが異なり、図
１０では、座標Ｘｎ＋２の検出信号レベルよりも、座標
Ｘｎ＋２の検出信号レベルの方が大きく、電子ペン５は
座標Ｘｎを中心として、座標Ｘｎ−２側の櫛状センサ側
に傾いていることを示す。以上、１点（図中、座標Ｘ
ｎ）の極小値を示す検出信号レベルと、２点（図中、座
標Ｘｎ−２、Ｘｎ＋２）の極大値を示す検出信号レベル
より、電子ペン５で指示された位置を特定することがで
きる。これらの原理はＹ軸方向櫛状センサ７についても
同様である。また、図８はＸ軸方向櫛状センサ６の各座
標における検出信号レベルを簡略的に図示したもので、
図中、座標Ｘｎの信号レベル（Ｖ０）が最も小さく、座
標Ｘｎ−２の信号レベル（Ｖｂ）及び座標Ｘｎ＋２の信
号レベル（Ｖａ）で左右ピークポイントがあり、次式の
状態で電子ペン５の傾き及びＸ軸方向に対し左右どちら
に傾いているかを検出できる。Ｖａ−Ｖｂ＞０・・・・・・（１）Ｖａ−Ｖｂ＜０・・・・・・（２）Ｖａ−Ｖｂ＝０・・・・・・（３）上式において、（１）の時は座標Ｘｎ＋２側に電子ペン
５が傾き、（２）の時は座標Ｘｎ−２側に電子ペン５が
傾いている。また、（３）の時は電子ペン５は垂直に直
立した状態であることが検出できる。以上のことはＹ軸
櫛状センサ７についても同様のことが言える。また、図
９は電子ペン５のスタイラス３６のＸ軸座標はＸｎの位
置のまま、Ｙ軸方向に平行に電子ペン５を移動させた時
の位置検出要素となる上記３点（Ｘｎ−２，Ｘｎ，Ｘｎ
＋２）における信号レベルを各Ｙ軸座標における櫛状セ
ンサで検出した信号レベルを示したもので、Ｘ座標が固
定時は、Ｙ軸方向の各座標で検出した信号レベルは一定
であり、このことは上記の電子ペン５をＹ軸座標を固定
にし、Ｘ軸座標方向に上記の電子ペン５を移動した時も
同様な結果となり、信号レベルの３点の特徴がＸＹ座標
内であればどの座標位置においても検出することがで
き、３点の特徴をデジタル的に抽出し、ハードウエアで
高速に位置検出処理が可能となる。

【００３３】次に、筆圧検出方法について、図１１をも
とに説明する。電子ペン５より、ある所定の周波数で送
出された電磁波信号は、上記で説明した様に、上記の電
子ペン５の筆圧の強さに応じて、周波数が高い方にある
いは低い方に変化するが、この周波数の変化量をディジ
タイザ側で受信した信号をある所定の期間で定期的に監
視し、図中、定期ＳＣＮ信号として上記の信号が例えば
ハイレベルの間、受信信号を周波数カウンタ２０でカウ
ントし、そのカウント数をもとに筆圧レベルを判定す
る。ペンＵＰ状態時は周波数は一定となり、その期間中
には同一のカウント数を計数する。図中、８カウントを
基準レベルとし、この時の筆圧レベルを０とする。そし
て、筆圧が加わると、周波数が変化し、周波数が高い方
へ変化すると、カウント数が１０カウント、１４カウン
ト、１８カウントとなり、それに伴い筆圧レベルが決定
し、基準のカウント数、言い換えれば基準の周波数が決
まれば、カウント数の変化量で筆圧が検出できる。

【００３４】そして、図１２に周波数変化量と筆圧との
関係をグラフにしたもので、本実施例では上記の電子ペ
ン５の電磁波送信コイル３４のインダクタンスの変化で
発振周波数を変化させているが、電子ペン５の発振回路
２７のキャパシタのキャパシタンスを筆圧に応じて変化
できれば、コイルＬの効果とキャパシタＣの効果を適当
に組み合わせて筆圧の強さに応じて、周波数変化量を調
節することも可能となる。

【００３５】次に、位置検出及び筆圧検出の処理の流れ
を図１３をもとに説明する。以上説明した様に、位置検
出処理は、ＸＹ軸の各座標における櫛状センサで受信し
た信号の信号レベルを定期的に検出し、３点の信号レベ
ルの特徴を抽出し、ＸＹ座標値を求める。また、筆圧検
出においてはある所定の期間で定期的に受信信号を周波
数カウンタ２０でカウントし、基準カウント数時はペン
ＵＰ状態、また、カウント数が基準カウントより変化し
た場合はペンＤＯＷＮ状態として認識し、筆圧情報とし
て位置情報とともにコンピュータ装置等にデータ転送す
る。

【００３６】また、実施例２について、図１４及び図１
５をもとに説明する。上記入力装置のディジタイザ側回
路において、図１５に示す様に、Ｘ軸方向櫛状センサ
６、Ｙ軸方向櫛状センサ７、受信回路８、処理回路１５
の検波器１８、Ａ／Ｄコンバータ１９、周波数カウンタ
２０、タイミング制御回路４６、ペンＵＰ／ＤＯＷＮ検
出回路４５とＡ／Ｄコンバータ１９でディジタル化した
データをパラレルからシリアルデータに変換するパラレ
ルシリアル変換回路４４等を一つのＬＳＩにワンチップ
化し、これを一つのサブ機能ブロック（以降ＳＦＢと呼
ぶ）として、ディジタイザの規模に応じて、ＳＦＢを組
み合わせそれらを集中的に制御する制御回路を一つの機
能ブロック（以降ＦＢと呼ぶ）として結合し、ディジタ
イザ装置として構成する。

【００３７】図１５において、ＳＦＢ内で検出したＸ座
標データ、Ｙ座標データ及び筆圧データと、ペンＵＰあ
るいはペンＤＯＷＮ状態を示すペンＵＰ／ＤＯＷＮ信号
をＦＢに対し送信し、ＦＢから制御信号によってＳＦＢ
を制御する。図１４はＦＢとＳＦＢを組み合わせて構成
されるディジタイザシステムモデルを示しており、ディ
ジタイザの規模に合わせてＳＦＢの数が決定され、それ
らをＦＢが制御し、各種データを処理する。

【００３８】次に、動作の流れを図１４をもとに説明す
る。電子ペンで指示された座標に該当するＳＦＢにて、
ペンＵＰ／ＤＯＷＮ検出回路４５で検出されたペンＵＰ
／ＤＯＷＮ検出信号４７が有効となり、これをトリガと
してＦＢ側は制御信号線４０より、上記のＳＦＢを制御
し、ＸＹ座標データ及び筆圧データを取得し、位置検出
処理及び筆圧検出処理を実行後、コンピュータ装置等に
送出する。尚、このとき、位置検出処理及び筆圧検出処
理は前記で説明した方法と同様に実行される。

【００３９】

【発明の効果】本発明は、以上に説明した様に構成され
ているので、以下に記載される様な効果を奏する。

【００４０】座標入力部の電磁波信号受信センサ部をル
ープコイル形状ではなく、櫛状にすることにより、配線
面積を低減でき、単なる櫛状の線をプリント基板上にパ
ターニングすればよいので、比較的配線を容易にするこ
ができ、コンピュータ表示装置に対しても組み込みやす
くなる。また、選択回路が２分の１で済む為、部品点数
を少なくできる。

【００４１】さらに、上記センサ部を櫛状の電極にする
こにより、ループコイルに比べて配線長が短くて済み、
センサ自体の抵抗値を下げるこができ、線幅が小さくて
も、信号レベルの減衰を防ぐことができる。これによっ
て、線幅と線間隔をある要求レベルに設定することで、
座標精度の向上が可能となる。

【００４２】また、本発明の位置検出方式によれば、電
子ペンから発せられた電磁波信号を各ＸＹ座標における
櫛状センサで受信し、その受信信号レベルの３ポイント
の特徴をデジタル回路で認識することにより、従来の近
似曲線を使った座標計算時間を不要とするため位置検出
時間を高速に処理することができる。

【００４３】さらに、ループコイルを使用した場合、ル
ープコイルの線幅が製造によるばらきが発生し、その為
に各座標毎の受信信号の検出信号レベルが厳密には一定
にすることが難しくなる。従って、近似曲線を利用した
座標計算による極大値が各座標のループコイルで誤差が
発生するという問題があるが、本位置検出方式ではデジ
タル的にスタイラスがどの櫛状センサ上にあるか無いか
で判定するため、高精度で位置検出ができる。

【００４４】また、本発明の筆圧検出によれば、電子ペ
ンから発せられた電磁波信号の定常時の周波数、つまり
筆圧が０ｇ時の周波数を基準周波数とし、筆圧を基準周
波数に対する周波数の相対的変化量で検出するため、電
子ペン側では、発振周波数の調整が不要となり、生産コ
ストの低減が可能となる。

【００４５】さらに、上記電子ペンの発振周波数を数十
ＭＨｚから数百ＭＨｚの高周波信号にすることにより、
ある所定の筆圧監視期間に対する筆圧監視のサンプリン
グ周期を短くすることで、筆圧分解能を上げることが可
能なり、また、筆圧の監視時間を制御することにより、
筆圧分解能のレベル調整も容易にできる。

【００４６】そして、前述した様に筆圧レベルの検出は
周波数カウンタを利用して、周波数変化量を検出する
為、通常の簡単なデジタル回路で実現でき、回路構成の
簡略化、ＩＣ化すれば部品コストも低減できる。

【００４７】また、上記の電子ペン内の発振回路のコイ
ルとキャパシタの組み合わせ方で、筆圧に対する周波数
変化度合いを調節して、ユーザの書き心地具合に柔軟性
をもって対応することができる。

【００４８】また、櫛状センサ部、受信回路、処理回路
の一部を一つのモジュールとしてＬＳＩ化することによ
って、処理負荷が軽減される。また、モジュールを複数
個配置する事によって、並列的にＸＹ軸櫛状センサの選
択制御及び、Ａ／Ｄ変換等のデータ処理が実行される。
これによって、ディジタイザ自体の装置規模の大小に関
わらず、高速に位置検出処理及び筆圧検出処理が可能と
なる。

【００４９】また、上記の電子ペンに太陽電池を配設
し、照明あるいは日光の電磁波エネルギーを受信するこ
とにより、ディジタイザ側の電磁波エネルギー送信手段
が不要となる。これによってディジタイザ側の部品点数
が削減し、低コスト化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】櫛状センサの基本構成図を示す。

【図２】従来の座標入力表示装置で適用されるループコ
イル状センサを示す。

【図３】櫛状センサを使用した入力装置の実施形態図を
示す。

【図４】入力装置の受信回路及び処理回路構成を示す。

【図５】入力装置の送信回路及び電子ペン回路構成を示
す。

【図６】電子ペンの内部機能ブロック構成を示す。

【図７】電子ペンのＵＰ／ＤＯＷＮ検出原理図を示す。

【図８】Ｘ軸方向の各座標ポイントにおける受信信号レ
ベルを示す。

【図９】Ｙ軸方向の各座標ポイントにおける受信信号レ
ベルを示す。

【図１０】電子ペン受信信号のタイミングチャートを示
す。

【図１１】筆圧検出の原理図を示す。

【図１２】筆圧に対する周波数変化量の相関グラフを示
す。

【図１３】位置検出及び筆圧検出の処理フローを示す。

【図１４】機能ブロック化したディジタイザシステム構
成図を示す。

【図１５】櫛状センサ部及び受信回路部及び処理部の一
部を機能ブロック化した場合の内部構成図を示す。

【符号の説明】

１ループコイル２選択回路３櫛状センサ４アース層５電子ペン６Ｘ軸方向櫛状センサ７Ｙ軸方向櫛状センサ８受信回路９Ｘ軸櫛状センサ選択回路１０Ｙ軸櫛状センサ選択回路１１ＸＹ切り替え回路１２送信回路１３電磁波エネルギー送信用ループコイル１４増幅器１５処理回路１６バンドパスフィルタ１７分配器１８検波器１９Ａ／Ｄコンバータ２０周波数カウンタ２１位置検出処理部２２筆圧検出処理部２３電磁波エネルギー供給回路２４電子ペン内部回路２５電磁波エネルギー受信コイル２６安定化電源回路２７発振回路２８電圧制御発振器２９電圧増幅回路３０電圧電流変換回路３１振幅検出回路３２振幅監視回路３３太陽電池３４電磁波送信コイル３５フェライトチップ３６スタイラス３７制御回路（Function Block) ３８センサインタフェース回路(Sub Function Block) ３９筆圧データ信号線４０制御信号線４１ＸＹ座標データ信号線４２受信バッファ４３終端抵抗４４パラレルシリアル変換回路４５ペンＵＰ／ＤＯＷＮ検出回路４６タイミング制御回路４７ペンＵＰ／ＤＯＷＮ検出信号４８フェライト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電磁波発生手段を有する電子ペンと電磁波
受信回路を有するディジタイザ間で信号の授受をし、上
記の電子ペンによって指示された座標をディジタイザ側
で検出する装置であって、上記電子ペンに電磁波エネル
ギー授受用回路を配置し、ディジタイザの内部にループ
コイルを配設して電磁波エネルギーを上記のループコイ
ルを介して、入力操作中は常時電子ペンに供給し、授受
した電磁波エネルギーを駆動電源として、コイル、キャ
パシタ、抵抗等の受動素子とトランジスタ等の能動素子
で構成される発振回路を上記の電子ペン内に設け、この
発振回路からある所定の周波数で発生する電磁波信号を
ディジタイザに入力操作中は常時送信し、ディジタイザ
側はこの電磁波信号をマトリクス状に配設された櫛状セ
ンサを介して受信処理後、上記の電子ペンが指示した座
標値を検出し、また上記電子ペンに、スタイラスを設
け、筆圧に応じて電子ペン内の発振回路におけるキャパ
シタのキャパシタンス及びコイルのインダクタンスを変
化させることにより、発振周波数を変化させてその変化
量で筆圧検出を行うことを特徴とする入力装置。
【請求項２】Ｘ軸方向及びＹ軸方向に配設された複数の
櫛状センサをディジタイザに配し、Ｘ軸方向櫛状センサ
の一端を選択回路に、他端をアースに接続し、Ｙ軸方向
櫛状センサの一端を選択回路に、他端をアースに接続
し、選択回路によってある一定周期毎に順次切り替えを
行うＸ軸及びＹ軸方向櫛状センサと、上記の電子ペンに
配設された電磁波エネルギー授受用コイルに同調する周
波数で電磁波信号を送信する送信回路を具備し、上記の
ループコイルを介して電磁波信号を入力操作中は常時電
子ペンに供給し、上記電子ペンの上記発振回路から発生
する電磁波信号を上記Ｘ軸及びＹ軸方向櫛状センサを介
して受信し、処理回路にて、２点の電磁波信号強度の極
大値とその２点の極大値の間に位置する１点の極小値か
ら、Ｘ軸及びＹ軸の座標位置を決定することにより、上
記電子ペンで指示された位置を検出することを特徴とす
る請求項１に記載の入力装置。