JPH103344A - 位置検出装置 - Google Patents
位置検出装置Info
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- JPH103344A JPH103344A JP9069934A JP6993497A JPH103344A JP H103344 A JPH103344 A JP H103344A JP 9069934 A JP9069934 A JP 9069934A JP 6993497 A JP6993497 A JP 6993497A JP H103344 A JPH103344 A JP H103344A
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- circuit
- loop coil
- loop
- radio wave
- coil
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 位置指示器がどこにも接続されず操作性が良
く、かつ高速、高精度な位置検出装置を提供すること。 【解決手段】 矢印イの方向に並設されたループコイル
11−1〜11−48から選択回路20で一のループコ
イルを選択し、これに接続切替回路30を介して送信回
路40より所定の交流信号を加えて電波を発生させ、こ
れが位置指定を行う位置指示器60の同調回路61に受
信され、反射された電波によって前記ループコイル11
−1〜11−48中の一のループコイルに誘起された受
信信号を選択回路20及び接続切替回路30を介して受
信回路50で検出し、これを各ループコイルについて繰
り返し、処理装置70にて指示位置のイ方向の座標値を
算出する。
く、かつ高速、高精度な位置検出装置を提供すること。 【解決手段】 矢印イの方向に並設されたループコイル
11−1〜11−48から選択回路20で一のループコ
イルを選択し、これに接続切替回路30を介して送信回
路40より所定の交流信号を加えて電波を発生させ、こ
れが位置指定を行う位置指示器60の同調回路61に受
信され、反射された電波によって前記ループコイル11
−1〜11−48中の一のループコイルに誘起された受
信信号を選択回路20及び接続切替回路30を介して受
信回路50で検出し、これを各ループコイルについて繰
り返し、処理装置70にて指示位置のイ方向の座標値を
算出する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、位置指示器がどこ
にも接続されず、しかも位置検出精度の高い位置検出装
置に関するものである。
にも接続されず、しかも位置検出精度の高い位置検出装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の位置検出装置としては、磁歪伝達
媒体の一端又は位置指示器の先端に設けた駆動コイルに
パルス電流を印加して前記磁歪伝達媒体に磁歪振動波を
生起させた時点より、位置指示器の先端又は磁歪伝達媒
体の一端に設けた検出コイルに前記磁歪振動波に基づく
誘導電圧を検出するまでの時間を処理装置等で測定し、
これより位置指示器の指定位置を算出する如くなしたも
のがあった。また、従来の他の位置検出装置としては、
複数の駆動線と検出線とを互いに直交して配置し、駆動
線に順次、電流を流すとともに検出線を順次選択して誘
導電圧を検出し、フェライトのような磁性体を有する位
置指示器で指定した位置を大きな誘導電圧が誘起された
検出線の位置より検出するようになしたものがあった。
媒体の一端又は位置指示器の先端に設けた駆動コイルに
パルス電流を印加して前記磁歪伝達媒体に磁歪振動波を
生起させた時点より、位置指示器の先端又は磁歪伝達媒
体の一端に設けた検出コイルに前記磁歪振動波に基づく
誘導電圧を検出するまでの時間を処理装置等で測定し、
これより位置指示器の指定位置を算出する如くなしたも
のがあった。また、従来の他の位置検出装置としては、
複数の駆動線と検出線とを互いに直交して配置し、駆動
線に順次、電流を流すとともに検出線を順次選択して誘
導電圧を検出し、フェライトのような磁性体を有する位
置指示器で指定した位置を大きな誘導電圧が誘起された
検出線の位置より検出するようになしたものがあった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前者の装置では位置検
出精度は比較的良好であるが、タイミング信号等を授受
するために位置指示器と処理装置等との間にコードを必
要とし、その取扱いが著しく制限されるとともに、位置
指示器を磁歪伝達媒体に対して垂直に保持し、かつかな
り近接させて使用しなければならない等の問題点があっ
た。また、後者の装置では位置指示器をコードレスとす
ることはできるが、座標位置の分解能が線の間隔で決ま
り、分解能を上げるために線の間隔を小さくするとSN
比及び安定度が悪くなり、従って分解能を上げることが
困難であり、また、駆動線と検出線の交点の真上の位置
検出が困難であり、また、1本の駆動線に対して全ての
検出線を選択し、これを全ての駆動線について繰り返す
必要があるため、位置検出に時間がかかり、さらに位置
指示器を線に極く接近させなければならない等の問題点
があった。
出精度は比較的良好であるが、タイミング信号等を授受
するために位置指示器と処理装置等との間にコードを必
要とし、その取扱いが著しく制限されるとともに、位置
指示器を磁歪伝達媒体に対して垂直に保持し、かつかな
り近接させて使用しなければならない等の問題点があっ
た。また、後者の装置では位置指示器をコードレスとす
ることはできるが、座標位置の分解能が線の間隔で決ま
り、分解能を上げるために線の間隔を小さくするとSN
比及び安定度が悪くなり、従って分解能を上げることが
困難であり、また、駆動線と検出線の交点の真上の位置
検出が困難であり、また、1本の駆動線に対して全ての
検出線を選択し、これを全ての駆動線について繰り返す
必要があるため、位置検出に時間がかかり、さらに位置
指示器を線に極く接近させなければならない等の問題点
があった。
【0004】本発明はこのような従来の問題点を改善し
たものであり、位置指示器がどこにも接続されず操作性
が良く、かつ高速、高精度な位置検出装置を提供するこ
とを目的とする。
たものであり、位置指示器がどこにも接続されず操作性
が良く、かつ高速、高精度な位置検出装置を提供するこ
とを目的とする。
【0005】
【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、位置指示器とタブレットとの間で信号を授
受し、該位置指示器によって指示されたタブレット上の
座標値を検出する位置検出装置であって、同調回路を有
する位置指示器と、前記同調回路が同調し得る電波を一
の方向に並設されたループコイルから発生する電波発生
手段及び前記同調回路から反射される電波を同じく一の
方向に並設されたループコイルにより検出する電波検出
手段を有するタブレットと、前記電波検出手段で検出し
た誘導電圧より、位置指示器の指示位置の前記一の方向
の座標値を求める座標算出手段とを備えた位置検出装置
を提案する。
成するため、位置指示器とタブレットとの間で信号を授
受し、該位置指示器によって指示されたタブレット上の
座標値を検出する位置検出装置であって、同調回路を有
する位置指示器と、前記同調回路が同調し得る電波を一
の方向に並設されたループコイルから発生する電波発生
手段及び前記同調回路から反射される電波を同じく一の
方向に並設されたループコイルにより検出する電波検出
手段を有するタブレットと、前記電波検出手段で検出し
た誘導電圧より、位置指示器の指示位置の前記一の方向
の座標値を求める座標算出手段とを備えた位置検出装置
を提案する。
【0006】本発明によれば、タブレットの一の方向に
並設されたループコイルから構成される電波発生手段よ
り電波が発生すると、該電波はタブレット上で位置指定
を行う位置指示器の同調回路に同調、即ち受信される
が、該電波を受信した同調回路は同様な電波を発信、即
ち反射する。前記同調回路から反射された前記同調に起
因する電波はタブレットの一の方向に並設されたループ
コイルから構成される電波検出手段で検出され、さらに
座標算出手段によって前記位置指示器の前記タブレット
上の指示位置の前記一の方向の座標値が算出される。
並設されたループコイルから構成される電波発生手段よ
り電波が発生すると、該電波はタブレット上で位置指定
を行う位置指示器の同調回路に同調、即ち受信される
が、該電波を受信した同調回路は同様な電波を発信、即
ち反射する。前記同調回路から反射された前記同調に起
因する電波はタブレットの一の方向に並設されたループ
コイルから構成される電波検出手段で検出され、さらに
座標算出手段によって前記位置指示器の前記タブレット
上の指示位置の前記一の方向の座標値が算出される。
【0007】
【発明の実施の形態】図1は本発明の位置検出装置の第
1の実施の形態を示すもので、図中、10は位置検出
部、20は選択回路、30は接続切替回路、40は送信
回路、50は受信回路、60は位置指示器、70は処理
装置である。
1の実施の形態を示すもので、図中、10は位置検出
部、20は選択回路、30は接続切替回路、40は送信
回路、50は受信回路、60は位置指示器、70は処理
装置である。
【0008】位置検出部10は、互いに平行な導体を有
する複数、例えば48本のループコイル11−1,11
−2,……11−48が、図中、矢印イ方向(以下、位
置検出方向と称す。)に並設されてなっている。また、
各ループコイル11−1〜11−48は、隣合うもの同
士が互いに平行で且つ重なり合う如く配置されている。
なお、ここでは各ループコイル11−1〜11−48を
1ターンで構成したが、必要に応じて複数ターンとなし
ても良い。
する複数、例えば48本のループコイル11−1,11
−2,……11−48が、図中、矢印イ方向(以下、位
置検出方向と称す。)に並設されてなっている。また、
各ループコイル11−1〜11−48は、隣合うもの同
士が互いに平行で且つ重なり合う如く配置されている。
なお、ここでは各ループコイル11−1〜11−48を
1ターンで構成したが、必要に応じて複数ターンとなし
ても良い。
【0009】前記位置検出部10としては、例えば周知
のプリント基板にエッチング加工を施すこと等により形
成した多数の平行な導体をジャンパ線等によって接続す
ることにより、前記複数のループコイルとなしたものを
用いることができる。
のプリント基板にエッチング加工を施すこと等により形
成した多数の平行な導体をジャンパ線等によって接続す
ることにより、前記複数のループコイルとなしたものを
用いることができる。
【0010】選択回路20は、前記複数のループコイル
11−1〜11−48より一のループコイルを順次選択
するものであり、前記ループコイル11−1〜11−4
8の一端は一の端子群21にそれぞれ接続され、また、
他端は他の端子群22にそれぞれ接続されている。端子
群21に対応する選択接点23及び端子群22に対応す
る選択接点24は互いに連動し、処理装置70からの情
報に基づいて動作して一のループコイルを選択する如く
なっている。
11−1〜11−48より一のループコイルを順次選択
するものであり、前記ループコイル11−1〜11−4
8の一端は一の端子群21にそれぞれ接続され、また、
他端は他の端子群22にそれぞれ接続されている。端子
群21に対応する選択接点23及び端子群22に対応す
る選択接点24は互いに連動し、処理装置70からの情
報に基づいて動作して一のループコイルを選択する如く
なっている。
【0011】前記選択回路20は、周知のマルチプレク
サを多数組合せることによって実現できる。
サを多数組合せることによって実現できる。
【0012】接続切替回路30は、前記選択回路20に
よって選択された一のループコイルを送信回路40及び
受信回路50に交互に接続するものであり、前記選択回
路20の選択接点23及び24は選択接点31及び32
にそれぞれ接続されている。また、送信回路40の2つ
の出力端子は端子33,35に接続され、また、受信回
路50の2つの入力端子は端子34,36に接続されて
いる。前記端子33,34に対応する選択接点31及び
端子35,36に対応する選択接点32は互いに連動
し、後述する送受切替信号に基づいて動作し、送信及び
受信を切替える如くなっている。
よって選択された一のループコイルを送信回路40及び
受信回路50に交互に接続するものであり、前記選択回
路20の選択接点23及び24は選択接点31及び32
にそれぞれ接続されている。また、送信回路40の2つ
の出力端子は端子33,35に接続され、また、受信回
路50の2つの入力端子は端子34,36に接続されて
いる。前記端子33,34に対応する選択接点31及び
端子35,36に対応する選択接点32は互いに連動
し、後述する送受切替信号に基づいて動作し、送信及び
受信を切替える如くなっている。
【0013】なお、前記接続切替回路30も周知のマル
チプレクサによって実現される。
チプレクサによって実現される。
【0014】図2は送信回路40及び受信回路50の詳
細を示すものである。同図において、41は発振器、4
2は分周器、43,44はナンドゲート、45はエクス
クルーシブオア(EXOR)ゲート、46は駆動回路であ
り、これらは送信回路40を構成する。また、51は増
幅器、52,53は位相検波器、54,55は低域フィ
ルタ(LPF)であり、これらは受信回路50を構成す
る。
細を示すものである。同図において、41は発振器、4
2は分周器、43,44はナンドゲート、45はエクス
クルーシブオア(EXOR)ゲート、46は駆動回路であ
り、これらは送信回路40を構成する。また、51は増
幅器、52,53は位相検波器、54,55は低域フィ
ルタ(LPF)であり、これらは受信回路50を構成す
る。
【0015】位置指示器(以下、入力ペンと称す。)6
0は、コイルとコンデンサを含む同調回路61を内蔵し
ている。
0は、コイルとコンデンサを含む同調回路61を内蔵し
ている。
【0016】図3は入力ペン60の詳細な構造を示すも
ので、合成樹脂等の非金属素材からなるペン軸62の内
部にその先端寄りから、ボールペン等の芯体63と、該
芯体63を摺動自在に収容し得る透孔を備えたフェライ
トコア64と、コイルバネ65と、スイッチ611 ,フェ
ライトコア64の周囲に巻回されたコイル612 ,コンデ
ンサ613 ,614 及び可変コンデンサ615 からなる同調回
路61とが一体的に組合されて内蔵され、その後端には
キャップ66が取付けられてなっている。
ので、合成樹脂等の非金属素材からなるペン軸62の内
部にその先端寄りから、ボールペン等の芯体63と、該
芯体63を摺動自在に収容し得る透孔を備えたフェライ
トコア64と、コイルバネ65と、スイッチ611 ,フェ
ライトコア64の周囲に巻回されたコイル612 ,コンデ
ンサ613 ,614 及び可変コンデンサ615 からなる同調回
路61とが一体的に組合されて内蔵され、その後端には
キャップ66が取付けられてなっている。
【0017】前記コンデンサ613 及び可変コンデンサ61
5 は、図4にも示すように互いに並列に接続され、さら
にその両端はコイル612 に接続され、周知の並列共振回
路を構成している。なお、コイル612 ,コンデンサ613
及び可変コンデンサ615 の数値は、位置検出部10の各
ループコイルより発信される電波の周波数に共振(同
調)する値に選ばれる。
5 は、図4にも示すように互いに並列に接続され、さら
にその両端はコイル612 に接続され、周知の並列共振回
路を構成している。なお、コイル612 ,コンデンサ613
及び可変コンデンサ615 の数値は、位置検出部10の各
ループコイルより発信される電波の周波数に共振(同
調)する値に選ばれる。
【0018】一方、コンデンサ614 はスイッチ611 を介
してコイル612 の両端に接続されており、スイッチ611
がオンした時、前述した並列共振回路における同調周波
数を低くし、これによって該並列共振回路における電流
の位相を所定角度遅らせる作用を行う。なお、スイッチ
611 は、芯体63の先端を位置検出部10の入力面(図
示せず)に押付けることによって、該芯体63をペン軸
62内に押込むと、その後端によりコイルバネ65を介
して押圧され、オンする如くなっている。
してコイル612 の両端に接続されており、スイッチ611
がオンした時、前述した並列共振回路における同調周波
数を低くし、これによって該並列共振回路における電流
の位相を所定角度遅らせる作用を行う。なお、スイッチ
611 は、芯体63の先端を位置検出部10の入力面(図
示せず)に押付けることによって、該芯体63をペン軸
62内に押込むと、その後端によりコイルバネ65を介
して押圧され、オンする如くなっている。
【0019】ここで、前述したコイル612 ,コンデンサ
613 及び可変コンデンサ615 からなる回路が定常的に閉
である第1の同調回路を構成し、また、スイッチ611 ,
コイル612 ,コンデンサ613 ,614 及び可変コンデンサ
615 からなる回路が所定の操作(ここでは芯体63をペ
ン軸62内に押込むことによりスイッチ611 をオンとす
ること)によって構成され前記第1の同調回路と同調周
波数の異なる第2の同調回路を構成する(なお、前述し
た「定常的」という概念には「所定の操作をしない状
態」も含むものとする。)。
613 及び可変コンデンサ615 からなる回路が定常的に閉
である第1の同調回路を構成し、また、スイッチ611 ,
コイル612 ,コンデンサ613 ,614 及び可変コンデンサ
615 からなる回路が所定の操作(ここでは芯体63をペ
ン軸62内に押込むことによりスイッチ611 をオンとす
ること)によって構成され前記第1の同調回路と同調周
波数の異なる第2の同調回路を構成する(なお、前述し
た「定常的」という概念には「所定の操作をしない状
態」も含むものとする。)。
【0020】処理装置70は、後述する送受切替信号及
び受信回路50の出力に基づいて各ループコイルの切替
を制御するとともに、指定座標値を算出し、また、同調
回路を判別する。
び受信回路50の出力に基づいて各ループコイルの切替
を制御するとともに、指定座標値を算出し、また、同調
回路を判別する。
【0021】ここで、前述した位置検出部10,選択回
路20,接続切替回路30及び送信回路40が電波発生
手段を構成し、また、位置検出部10,選択回路20,
接続切替回路30及び受信回路50が電波検出手段を構
成し、また、処理装置70が座標算出手段及び同調回路
判別手段を構成する。
路20,接続切替回路30及び送信回路40が電波発生
手段を構成し、また、位置検出部10,選択回路20,
接続切替回路30及び受信回路50が電波検出手段を構
成し、また、処理装置70が座標算出手段及び同調回路
判別手段を構成する。
【0022】なお、前述した位置検出部10,選択回路
20,接続切替回路30及び送信回路40が電波発生手
段を構成し、また、位置検出部10,選択回路20,接
続切替回路30及び受信回路50が電波検出手段を構成
し、これらと処理装置70がタブレットを構成する。
20,接続切替回路30及び送信回路40が電波発生手
段を構成し、また、位置検出部10,選択回路20,接
続切替回路30及び受信回路50が電波検出手段を構成
し、これらと処理装置70がタブレットを構成する。
【0023】次に動作について説明するが、まず、位置
検出部10と入力ペン60との間で電波が送受信される
ようす並びにこの際、得られる信号について図5に従っ
て説明する。
検出部10と入力ペン60との間で電波が送受信される
ようす並びにこの際、得られる信号について図5に従っ
て説明する。
【0024】送信回路40において、発振器41より発
生した、例えば4MHz のクロックパルスは分周器42
で1/4 ,1/8 及び1/256 に分周される。ナンドゲート4
3の一方の入力端子には1/8 に分周された 500kHz の
パルス信号Aが入力され、他方の入力端子には1/256 に
分周された15.625kHz の送受切替信号Bが入力され、
その出力はさらにナンドゲート44で反転されて32μse
c 毎に 500kHz のパルス信号を出したり、出さなかっ
たりする信号Cとなる。
生した、例えば4MHz のクロックパルスは分周器42
で1/4 ,1/8 及び1/256 に分周される。ナンドゲート4
3の一方の入力端子には1/8 に分周された 500kHz の
パルス信号Aが入力され、他方の入力端子には1/256 に
分周された15.625kHz の送受切替信号Bが入力され、
その出力はさらにナンドゲート44で反転されて32μse
c 毎に 500kHz のパルス信号を出したり、出さなかっ
たりする信号Cとなる。
【0025】前記信号Cは駆動回路46によって平衡信
号に変換され、さらに接続切替回路30及び選択回路2
0を介して位置検出部10の一のループコイル、例えば
11−iに送出されるが、この時、該ループコイル11
−iは前記信号Cに基づく電波を発生する。
号に変換され、さらに接続切替回路30及び選択回路2
0を介して位置検出部10の一のループコイル、例えば
11−iに送出されるが、この時、該ループコイル11
−iは前記信号Cに基づく電波を発生する。
【0026】この際、位置検出部10のループコイル1
1−i付近にて入力ペン60が略直立状態に保持されて
いると、該電波は入力ペン60のコイル612 を励振し、
その同調回路61に前記信号Cに同期した誘導電圧Dを
発生する。
1−i付近にて入力ペン60が略直立状態に保持されて
いると、該電波は入力ペン60のコイル612 を励振し、
その同調回路61に前記信号Cに同期した誘導電圧Dを
発生する。
【0027】その後、信号Cにおいて信号無しの期間、
即ち受信期間に入るとともにループコイル11−iが受
信回路50側に切替えられると、該ループコイル11−
iよりの電波は直ちに消滅するが、入力ペン60の同調
回路61においては回路的な変化はないため、前記誘導
電圧Dは徐々に減衰する。
即ち受信期間に入るとともにループコイル11−iが受
信回路50側に切替えられると、該ループコイル11−
iよりの電波は直ちに消滅するが、入力ペン60の同調
回路61においては回路的な変化はないため、前記誘導
電圧Dは徐々に減衰する。
【0028】一方、コイル612 は前記誘導電圧Dに基づ
いて同調回路61を流れる電流により電波を発生する。
該電波は受信回路50に接続されたループコイル11−
iを逆に励振するため、該ループコイル11−iには誘
導電圧Eが発生する。
いて同調回路61を流れる電流により電波を発生する。
該電波は受信回路50に接続されたループコイル11−
iを逆に励振するため、該ループコイル11−iには誘
導電圧Eが発生する。
【0029】接続切替回路30は前記送受切替信号Bに
より切替えられているため、送信停止期間の間のみ、ル
ープコイル11−iよりの信号を取入れる。該受信信号
Eは増幅器51により増幅され、信号Fとなり、さらに
位相検波器52,53に送出される。
より切替えられているため、送信停止期間の間のみ、ル
ープコイル11−iよりの信号を取入れる。該受信信号
Eは増幅器51により増幅され、信号Fとなり、さらに
位相検波器52,53に送出される。
【0030】位相検波器52には前記パルス信号Aが検
波信号として入力されており、この時、受信信号Fの位
相がパルス信号Aの位相と一致していれば、ちょうど受
信信号Fをプラス側に反転した信号Gを出力する。該信
号Gは遮断周波数の充分低い低域フィルタ54にて電圧
VH の平坦な信号Hに変換され、処理装置70に送出さ
れる。
波信号として入力されており、この時、受信信号Fの位
相がパルス信号Aの位相と一致していれば、ちょうど受
信信号Fをプラス側に反転した信号Gを出力する。該信
号Gは遮断周波数の充分低い低域フィルタ54にて電圧
VH の平坦な信号Hに変換され、処理装置70に送出さ
れる。
【0031】また、位相検波器53にはパルス信号Aと
その2倍の周波数のパルス信号とをEXORゲート45に入
力して作成したところのパルス信号Aと同一周波数でか
つ位相が90°遅れたパルス信号A´(図示せず)が検
波信号として入力されている。この時、受信信号Fの位
相がパルス信号A´の位相と一致していれば、ちょうど
受信信号Fをマイナス側に反転した信号Iを出力する。
該信号Iは遮断周波数の充分低い低域フィルタ55にて
電圧−VJ の平坦な信号Jに変換され、処理装置70に
送出される。
その2倍の周波数のパルス信号とをEXORゲート45に入
力して作成したところのパルス信号Aと同一周波数でか
つ位相が90°遅れたパルス信号A´(図示せず)が検
波信号として入力されている。この時、受信信号Fの位
相がパルス信号A´の位相と一致していれば、ちょうど
受信信号Fをマイナス側に反転した信号Iを出力する。
該信号Iは遮断周波数の充分低い低域フィルタ55にて
電圧−VJ の平坦な信号Jに変換され、処理装置70に
送出される。
【0032】ここで、入力ペン60においてスイッチ61
1 がオフとなっている場合は、前述したような同調周波
数を持つ同調回路61における電圧と電流の位相が一致
しており、従って、受信信号Fとパルス信号Aの位相が
一致する。而して、この時、信号Hのみに電圧が現わ
れ、信号Jには電圧は現われない。
1 がオフとなっている場合は、前述したような同調周波
数を持つ同調回路61における電圧と電流の位相が一致
しており、従って、受信信号Fとパルス信号Aの位相が
一致する。而して、この時、信号Hのみに電圧が現わ
れ、信号Jには電圧は現われない。
【0033】また、入力ペン60においてスイッチ611
がオンとなっている場合は、前述したような同調周波数
を持つ同調回路61における電流の位相が電圧の位相に
対して所定角度遅れるようになっており、これによって
受信信号Fの位相もパルス信号Aの位相に対して遅れる
ことになる。而して、この時、信号H及びJの両方に電
圧が現われる(なお、この際の位相遅れが90°であれ
ば、信号Jのみに電圧が現われることになる。)。
がオンとなっている場合は、前述したような同調周波数
を持つ同調回路61における電流の位相が電圧の位相に
対して所定角度遅れるようになっており、これによって
受信信号Fの位相もパルス信号Aの位相に対して遅れる
ことになる。而して、この時、信号H及びJの両方に電
圧が現われる(なお、この際の位相遅れが90°であれ
ば、信号Jのみに電圧が現われることになる。)。
【0034】処理装置70に送出された前記信号H及び
Jは、ここでディジタル信号に変換され、さらに下記式
(1) ,(2) に示す演算処理が施される。
Jは、ここでディジタル信号に変換され、さらに下記式
(1) ,(2) に示す演算処理が施される。
【0035】 VX =(VH 2 +VJ 2 )1/2 ……(1) Vθ=tan-1(VJ /VH ) ……(2) ここで、電圧VX は入力ペン60とループコイル11−
iとの距離に依存した値を示す。また、電圧Vθは入力
ペン60の同調回路61における電圧と電流の位相差に
依存した値を示す。
iとの距離に依存した値を示す。また、電圧Vθは入力
ペン60の同調回路61における電圧と電流の位相差に
依存した値を示す。
【0036】前記電圧VX の値は、入力ペン60と電波
を送受信するループコイル11−iが切替えられると変
化し、これより後述する如くして入力ペン60の位置が
検出される。
を送受信するループコイル11−iが切替えられると変
化し、これより後述する如くして入力ペン60の位置が
検出される。
【0037】前記電圧Vθの値はスイッチ611 のオン・
オフのみによって変化するため、該電圧Vθを所定の閾
値電圧と比較することによって、該スイッチ611 のオン
・オフが識別される。
オフのみによって変化するため、該電圧Vθを所定の閾
値電圧と比較することによって、該スイッチ611 のオン
・オフが識別される。
【0038】次に図6乃至図8に従って、本発明の装置
における位置検出のようすを説明する。
における位置検出のようすを説明する。
【0039】まず、装置全体の電源が投入され、測定開
始状態になると、処理装置70は位置検出部10のルー
プコイル11−1〜11−48のうち、最初のループコ
イル11−1を選択する情報を選択回路20に送り、該
ループコイル11−1を接続切替回路30に接続する。
接続切替回路30は前述した送受切替信号Bに基づい
て、ループコイル11−1を送信回路40及び受信回路
50に交互に切替制御する。
始状態になると、処理装置70は位置検出部10のルー
プコイル11−1〜11−48のうち、最初のループコ
イル11−1を選択する情報を選択回路20に送り、該
ループコイル11−1を接続切替回路30に接続する。
接続切替回路30は前述した送受切替信号Bに基づい
て、ループコイル11−1を送信回路40及び受信回路
50に交互に切替制御する。
【0040】この際、送信回路40は32μsec の送信
期間において、図6(a) に示すような 500kHz の16
個のパルス信号を該ループコイル11−1へ送る(な
お、図5では図面の都合上、そのうちの8個のみを示し
ている。)。
期間において、図6(a) に示すような 500kHz の16
個のパルス信号を該ループコイル11−1へ送る(な
お、図5では図面の都合上、そのうちの8個のみを示し
ている。)。
【0041】前記送信及び受信の切替は図6(b) に示す
ように一のループコイル、ここでは11−1に対して7
回繰返される。この7回の送信及び受信の繰返し期間
が、一のループコイルの選択期間( 448μsec )に相当
する。
ように一のループコイル、ここでは11−1に対して7
回繰返される。この7回の送信及び受信の繰返し期間
が、一のループコイルの選択期間( 448μsec )に相当
する。
【0042】受信回路50の位相検波器52,53の出
力には一のループコイルに対して7回の受信期間毎に誘
導電圧が得られるが、これらの誘導電圧は前述したよう
に低域フィルタ54,55にて平均化され、処理装置7
0に送出される。該2つの誘導電圧は処理装置70にて
前述した演算処理により、入力ペン60とループコイル
11−1との距離に依存した検出電圧VX1に変換され、
一時記憶される。
力には一のループコイルに対して7回の受信期間毎に誘
導電圧が得られるが、これらの誘導電圧は前述したよう
に低域フィルタ54,55にて平均化され、処理装置7
0に送出される。該2つの誘導電圧は処理装置70にて
前述した演算処理により、入力ペン60とループコイル
11−1との距離に依存した検出電圧VX1に変換され、
一時記憶される。
【0043】次に処理装置70はループコイル11−2
を選択する情報を選択回路20に送り、該ループコイル
11−2を接続切替回路30に接続し、入力ペン60と
ループコイル11−2との距離に依存した検出電圧VX2
を得てこれを記憶し、以後、同様にループコイル11−
3〜11−48を順次接続切替回路30に接続し、図6
(c) に示すような各ループコイル毎の入力ペン60との
距離に依存した検出電圧VX1〜VX48 (但し、図6(c)
にはその一部のみを示す。)を記憶する。
を選択する情報を選択回路20に送り、該ループコイル
11−2を接続切替回路30に接続し、入力ペン60と
ループコイル11−2との距離に依存した検出電圧VX2
を得てこれを記憶し、以後、同様にループコイル11−
3〜11−48を順次接続切替回路30に接続し、図6
(c) に示すような各ループコイル毎の入力ペン60との
距離に依存した検出電圧VX1〜VX48 (但し、図6(c)
にはその一部のみを示す。)を記憶する。
【0044】実際の検出電圧は図7に示すように入力ペ
ン60が置かれた位置(xp )を中心として、その前後
の数本のループコイルのみに検出電圧が発生する。
ン60が置かれた位置(xp )を中心として、その前後
の数本のループコイルのみに検出電圧が発生する。
【0045】処理装置70は前記記憶した検出電圧の電
圧値が一定の検出レベル以上である時、これらの電圧値
より後述する如くして入力ペン60の位置を表わす座標
値を算出し、これを図示しない記憶部に転送する。
圧値が一定の検出レベル以上である時、これらの電圧値
より後述する如くして入力ペン60の位置を表わす座標
値を算出し、これを図示しない記憶部に転送する。
【0046】このようにして第1回目の位置検出が終了
すると、処理装置70は前記ループコイル11−1〜1
1−48のうち、最大の検出電圧が得られたループコイ
ルを中心としてその前後の一定数、例えば10本のルー
プコイルのみを選択する情報を選択回路20に送出し、
前記同様にして検出電圧を得て位置検出を行い、得られ
た座標値を前記記憶部に転送し、その値を更新する。
すると、処理装置70は前記ループコイル11−1〜1
1−48のうち、最大の検出電圧が得られたループコイ
ルを中心としてその前後の一定数、例えば10本のルー
プコイルのみを選択する情報を選択回路20に送出し、
前記同様にして検出電圧を得て位置検出を行い、得られ
た座標値を前記記憶部に転送し、その値を更新する。
【0047】一方、処理装置70は前記各検出電圧VX1
〜VX48 とともに、入力ペン60の同調回路61におけ
る電圧と電流の位相差に依存した検出電圧Vθを算出
し、該検出電圧Vθを常に所定の閾値電圧と比較し、入
力ペン60のスイッチ611 のオン・オフを識別してい
る。
〜VX48 とともに、入力ペン60の同調回路61におけ
る電圧と電流の位相差に依存した検出電圧Vθを算出
し、該検出電圧Vθを常に所定の閾値電圧と比較し、入
力ペン60のスイッチ611 のオン・オフを識別してい
る。
【0048】ここで、処理装置70はスイッチ611 が操
作されない、即ちオフの時の座標値は一時的な座標値と
して、例えば図示しない表示装置において該当する座標
位置にカーソルを表示させ、また、スイッチ611 が操作
された、即ちオンの時の座標値は入力すべき座標値とし
て、例えば表示装置において該当する座標位置にその筆
跡を表示させることができ、従って、スイッチ611 を操
作しない状態において入力ペン60の位置を確認しなが
ら、入力すべき位置を該スイッチ611 によって指定する
ことができる。
作されない、即ちオフの時の座標値は一時的な座標値と
して、例えば図示しない表示装置において該当する座標
位置にカーソルを表示させ、また、スイッチ611 が操作
された、即ちオンの時の座標値は入力すべき座標値とし
て、例えば表示装置において該当する座標位置にその筆
跡を表示させることができ、従って、スイッチ611 を操
作しない状態において入力ペン60の位置を確認しなが
ら、入力すべき位置を該スイッチ611 によって指定する
ことができる。
【0049】図8は処理装置70における第2回目以降
の検出動作のタイミングを示すものである。なお、図
中、レベルチェックとは検出電圧の最大値が前記検出レ
ベルに達しているか否か及び最大値の検出電圧を有する
ループコイルがどのループコイルであるかをチェック
し、検出レベルに達していなければ座標計算を停止し、
また、次回の検出動作において選択するループコイルの
中心を設定する。
の検出動作のタイミングを示すものである。なお、図
中、レベルチェックとは検出電圧の最大値が前記検出レ
ベルに達しているか否か及び最大値の検出電圧を有する
ループコイルがどのループコイルであるかをチェック
し、検出レベルに達していなければ座標計算を停止し、
また、次回の検出動作において選択するループコイルの
中心を設定する。
【0050】座標値xp を求める算出方法の一つとし
て、検出電圧VX1〜VX48 の極大値付近の波形を適当な
函数で近似し、その函数の極大値の座標を求める方法が
ある。例えば図6(c) において、最大値の検出電圧VX3
と、その両側の検出電圧VX2及びVX4を2次函数で近似
すると、次のようにして算出することができる(但し、
各ループコイル11−1〜11−48の中心位置の座標
値をx1 〜x48とし、その間隔をΔxとする。)。ま
ず、各電圧と座標値より、 VX2=a(x2 −xp )2 +b ……(3) VX3=a(x3 −xp )2 +b ……(4) VX4=a(x4 −xp )2 +b ……(5) となる。ここで、a,bは定数(a<0)である。ま
た、 x3 −x2 =Δx ……(6) x4 −x2 =2Δx ……(7) となる。(6),(7) 式を(4),(5) 式に代入して整理する
と、 xp =x2 +(Δx/2){(3VX2−4VX3+VX4) /(VX2−2VX3+VX4)} ……(8) となる。
て、検出電圧VX1〜VX48 の極大値付近の波形を適当な
函数で近似し、その函数の極大値の座標を求める方法が
ある。例えば図6(c) において、最大値の検出電圧VX3
と、その両側の検出電圧VX2及びVX4を2次函数で近似
すると、次のようにして算出することができる(但し、
各ループコイル11−1〜11−48の中心位置の座標
値をx1 〜x48とし、その間隔をΔxとする。)。ま
ず、各電圧と座標値より、 VX2=a(x2 −xp )2 +b ……(3) VX3=a(x3 −xp )2 +b ……(4) VX4=a(x4 −xp )2 +b ……(5) となる。ここで、a,bは定数(a<0)である。ま
た、 x3 −x2 =Δx ……(6) x4 −x2 =2Δx ……(7) となる。(6),(7) 式を(4),(5) 式に代入して整理する
と、 xp =x2 +(Δx/2){(3VX2−4VX3+VX4) /(VX2−2VX3+VX4)} ……(8) となる。
【0051】従って、各検出電圧VX1〜VX48 より、前
記レベルチェックの際に求められた最大値の検出電圧及
びその前後の検出電圧を抽出し、これらと該最大値の検
出電圧が得られたループコイルの1つ前のループコイル
の座標値(既知)とから前述した(8) 式に相当する演算
を行うことにより、入力ペン60の座標値xp を算出で
きる。
記レベルチェックの際に求められた最大値の検出電圧及
びその前後の検出電圧を抽出し、これらと該最大値の検
出電圧が得られたループコイルの1つ前のループコイル
の座標値(既知)とから前述した(8) 式に相当する演算
を行うことにより、入力ペン60の座標値xp を算出で
きる。
【0052】なお、実施の形態中のループコイルの本数
やその並べ方は一例であり、これに限定されないことは
いうまでもない。
やその並べ方は一例であり、これに限定されないことは
いうまでもない。
【0053】図9は本発明の第2の実施の形態を示すも
のである。同図において、81及び82はX方向及びY
方向の位置検出部、83及び84はX方向及びY方向の
選択回路、85及び86はX方向及びY方向の接続切替
回路で、それぞれ前記位置検出部10、選択回路20、
接続切替回路30と同様な構成を有しており(但し、図
面では簡略のためその細部については省略する。)、該
位置検出部81,82についてはその各ループコイルが
それぞれX方向及びY方向に直交する如く、互いに重ね
合わされている。また、87は処理装置で、X方向及び
Y方向の位置検出を交互に行わせるようにした点を除い
て、前記処理装置70と同様である。なお、処理装置8
7における第2回目以降の座標検出動作のタイミングを
図10に示す。このように本実施の形態によれば、X方
向及びY方向の2方向の位置(座標)検出が容易にでき
る。なお、送信回路40、受信回路50、入力ペン60
の構成は前記第1の実施の形態と同じで良い。
のである。同図において、81及び82はX方向及びY
方向の位置検出部、83及び84はX方向及びY方向の
選択回路、85及び86はX方向及びY方向の接続切替
回路で、それぞれ前記位置検出部10、選択回路20、
接続切替回路30と同様な構成を有しており(但し、図
面では簡略のためその細部については省略する。)、該
位置検出部81,82についてはその各ループコイルが
それぞれX方向及びY方向に直交する如く、互いに重ね
合わされている。また、87は処理装置で、X方向及び
Y方向の位置検出を交互に行わせるようにした点を除い
て、前記処理装置70と同様である。なお、処理装置8
7における第2回目以降の座標検出動作のタイミングを
図10に示す。このように本実施の形態によれば、X方
向及びY方向の2方向の位置(座標)検出が容易にでき
る。なお、送信回路40、受信回路50、入力ペン60
の構成は前記第1の実施の形態と同じで良い。
【0054】なお、これまで説明した実施の形態は本発
明の位置検出装置の最も好ましい例であり、これに限定
されるものではなく、例えば電波を発生するループコイ
ルと電波を検出するループコイルとを別々となしても良
く、また、この場合、電波は常時発生させておくように
しても良い。
明の位置検出装置の最も好ましい例であり、これに限定
されるものではなく、例えば電波を発生するループコイ
ルと電波を検出するループコイルとを別々となしても良
く、また、この場合、電波は常時発生させておくように
しても良い。
【0055】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、タ
ブレットの一の方向に並設されたループコイルから構成
される電波発生手段より同調回路を有する位置指示器に
対して同調し得る電波を発生し、前記同調回路から反射
される前記同調に起因する電波をタブレットの一の方向
に並設されたループコイルから構成される電波検出手段
で検出し、さらに座標算出手段によって位置指示器の指
示位置の前記一の方向の座標値を算出するようになした
ため、位置指示器には同調回路を構成するためのコイル
やコンデンサ等の受動素子を設ければ良く、コードが不
要となり、従って、コードがからみついてじゃまとなっ
たり、疲労により断線したりすることがなく、また、電
池や磁石等の重量のある部品が不要となり、その分、軽
量且つ低コストになるとともに電池交換の煩わしさがな
くなり、操作性が極めて良くなり、また、一の方向に並
設されたループコイルから構成される電波発生手段及び
電波検出手段によりタブレット上の一の方向の座標値を
検出でき、直交するセンスライン間で検出するものに比
べてより高速な位置検出が可能となる。また、タブレッ
トには特別な部品を必要としないため、大型化でき、電
子黒板等への適用が可能となる。
ブレットの一の方向に並設されたループコイルから構成
される電波発生手段より同調回路を有する位置指示器に
対して同調し得る電波を発生し、前記同調回路から反射
される前記同調に起因する電波をタブレットの一の方向
に並設されたループコイルから構成される電波検出手段
で検出し、さらに座標算出手段によって位置指示器の指
示位置の前記一の方向の座標値を算出するようになした
ため、位置指示器には同調回路を構成するためのコイル
やコンデンサ等の受動素子を設ければ良く、コードが不
要となり、従って、コードがからみついてじゃまとなっ
たり、疲労により断線したりすることがなく、また、電
池や磁石等の重量のある部品が不要となり、その分、軽
量且つ低コストになるとともに電池交換の煩わしさがな
くなり、操作性が極めて良くなり、また、一の方向に並
設されたループコイルから構成される電波発生手段及び
電波検出手段によりタブレット上の一の方向の座標値を
検出でき、直交するセンスライン間で検出するものに比
べてより高速な位置検出が可能となる。また、タブレッ
トには特別な部品を必要としないため、大型化でき、電
子黒板等への適用が可能となる。
【図1】本発明の位置検出装置の第1の実施の形態を示
す構成図
す構成図
【図2】送信回路及び受信回路の詳細な構成を示す図
【図3】入力ペンの具体的な構成を示す図
【図4】同調回路の構成図
【図5】図3の各部の波形図
【図6】本発明における基本的な検出動作を示すタイミ
ング図
ング図
【図7】第1回目の検出動作の際に各ループコイルより
得られる検出電圧を示す図
得られる検出電圧を示す図
【図8】第2回目以降の検出動作を示すタイミング図
【図9】本発明の第2の実施の形態を示す構成図
【図10】第2の実施の形態における図8と同様な図
10…位置検出部、20…選択回路、30…接続切替回
路、40…送信回路、50…受信回路、60…位置指示
器、61…同調回路、70…処理装置。
路、40…送信回路、50…受信回路、60…位置指示
器、61…同調回路、70…処理装置。
フロントページの続き (72)発明者 舟橋 孝彦 埼玉県北埼玉郡大利根町豊野台2丁目510 番地1 株式会社ワコム内 (72)発明者 仙田 聡明 埼玉県北埼玉郡大利根町豊野台2丁目510 番地1 株式会社ワコム内
Claims (5)
- 【請求項1】 位置指示器とタブレットとの間で信号を
授受し、該位置指示器によって指示されたタブレット上
の座標値を検出する位置検出装置であって、 同調回路を有する位置指示器と、 前記同調回路が同調し得る電波を一の方向に並設された
ループコイルから発生する電波発生手段及び前記同調回
路から反射される電波を同じく一の方向に並設されたル
ープコイルにより検出する電波検出手段を有するタブレ
ットと、 前記電波検出手段で検出した誘導電圧より、位置指示器
の指示位置の前記一の方向の座標値を求める座標算出手
段とを備えたことを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項2】 電波発生手段及び電波検出手段を交互に
動作させるようになしたことを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の位置検出装置。 - 【請求項3】 電波発生手段を構成するループコイルと
電波検出手段を構成するループコイルを兼用させるよう
になしたことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の
位置検出装置。 - 【請求項4】 複数のループコイルを一の方向に並設し
てなる位置検出部と、 前記複数のループコイルより一のループコイルを順次選
択する選択回路と、 コイルとコンデンサを含む同調回路を有する位置指示器
と、 前記ループコイルに供給する前記同調回路が同調し得る
周波数の交流信号を発生する送信回路と、 前記ループコイルに発生する誘導電圧中、前記交流信号
とほぼ同一周波数の誘導電圧を検出する受信回路と、 前記選択された一のループコイルを前記送信回路及び受
信回路に交互に接続する接続切替回路と、 各ループコイルに発生する誘導電圧より、位置指示器の
指示位置の前記一の方向の座標値を求める座標算出手段
とを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載
の位置検出装置。 - 【請求項5】 複数のループコイルをX方向及びY方向
にそれぞれ並設してなるX方向及びY方向の位置検出部
と、 前記X方向の複数のループコイルより一のループコイル
を順次選択し、その後、前記Y方向の複数のループコイ
ルより一のループコイルを順次選択するX方向及びY方
向の選択回路と、 コイルとコンデンサを含む同調回路を有する位置指示器
と、 前記X方向及びY方向のループコイルに供給する前記同
調回路が同調し得る周波数の交流信号を発生する送信回
路と、 前記X方向及びY方向のループコイルに発生する誘導電
圧中、前記交流信号とほぼ同一周波数の誘導電圧を検出
する受信回路と、 前記選択されたX方向の一のループコイルを前記送信回
路及び受信回路に交互に接続し、その後、前記選択され
たY方向の一のループコイルを前記送信回路及び受信回
路に交互に接続するX方向及びY方向の接続切替回路
と、 X方向の各ループコイルに発生する誘導電圧より位置指
示器の指示位置のX方向の座標値を求め、その後、Y方
向の各ループコイルに発生する誘導電圧より位置指示器
の指示位置のY方向の座標値を求める座標算出手段とを
備えたことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の位
置検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9069934A JPH103344A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9069934A JPH103344A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 位置検出装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61213970A Division JPS6370326A (ja) | 1986-09-12 | 1986-09-12 | 位置検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH103344A true JPH103344A (ja) | 1998-01-06 |
Family
ID=13417000
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9069934A Pending JPH103344A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 位置検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH103344A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6628267B2 (en) | 1998-03-27 | 2003-09-30 | International Business Machines Corporation | Flexibly interfaceable portable computing device |
-
1997
- 1997-03-24 JP JP9069934A patent/JPH103344A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6628267B2 (en) | 1998-03-27 | 2003-09-30 | International Business Machines Corporation | Flexibly interfaceable portable computing device |
US6727894B1 (en) | 1998-03-27 | 2004-04-27 | International Business Machines Corporation | Flexibly interfaceable portable computing device |
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