JPS61226826A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、位置指定用磁気発生器により磁界を加えられ
た磁性体の透磁率の変化に基づいて、位置指定用磁気発
生器で指定された位置を検出する位置検出装置に関する
ものである。

（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また
は位置指示ペンの先端に設けた駆動コイルにパルスＮｙ
Ｌ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、位置指示ペンの先端または磁歪伝達媒体の
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器等で測定し、これよ
り位置指示ペンの指示位置を算出する如くなしたものが
ありた。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
示ペン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。

（発明が解決しようとする問題点） 前者の装置では位置検出精度は比較的良好であるが、ペ
ンと処理器等との間でタイミング信号等を授受するため
、ペンと装置との間にコードを必要としその取扱いが著
しく制限されると共に、他の機器からの誘導を受けやす
く誤動作したり、また逆にノイズの発生源となる可能性
もあり、更にペン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指示しなければならなかった。

また、後者の装置では位置指示ペンをコードレスとする
ことができるが、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、更に位置指示ペンを線に極く接近させな
ければならず入力面上に厚みのある物を置いて使用でき
なかった。さらに従来、位置入力のタイミングをペンの
操作に関連付けようとする場合は、ペン自体にスイッチ
、あるいはなんらかの信号の発生回路を取付ける必要が
あり、構成が複雑となり、また故障し易い等の問題点が
あった。

本発明はこのような従来の欠点を改善したものであり、
位置指定用磁気発生器がどこにも接続されず操作性が良
く、また外部からの誘導に強く且つノイズを放出するこ
とのない高精度な位置検出装置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） 本発明の位置検出装置は、第１図に示すように互いにほ
ぼ平行に配列された複数の長尺の磁性体１１と、該複数
の磁性体１１の周囲にその長手方向と直交する方向に所
定間隔隔てて配設された複数の検出線１２ａ〜１２ｈと
、前記複数の磁性体１１及び複数の検出線１２ａ〜１２
ｈの周囲のほぼ全域に亘って複数回巻回された励磁線１
３とを備えた位置検出部１０と、定常的な磁界を発生す
る位置指定用磁気発生器、例えば入力ペン２０と、前記
励磁線１３に所定周期の交番電流を供給する駆動電流１
１３０と、前記複数の検出線１２ａ〜１２ｉ１に接続さ
れた信号選択回路４０と、該信号選択回路４０を介して
各検出線１２ａ〜１２ｈに誘起する誘導電圧を次々に取
出し、これらの差分を取り、該差分電圧が所定の基準電
圧と等しくなる位置を算出し、これより前記入力ベン２
０による位置検出部１０上の指定位置を求めるとともに
、前記差分電圧の傾きを算出し、これより前記入力ベン
２０の前記位置検出部１０に対する高さを求める位置検
出回路５０とからなっている。

（作用） 前記励磁１ｍ１３に駆動電流源３０より交番電流（例え
ば正弦波等）を流すと、その周囲に磁束（磁界）が発生
し、この磁束によるｉ！磁誘導によって検出線１２ａ〜
１２ｈに誘導電圧が発生する。

この電磁誘導は磁性体１１を介して行なわれるため、該
磁性体１１の透磁率μが大きい程、前記誘導電圧の電圧
値は大きくなる。これを式で表わすと、誘導電圧Ｖは、 Ｖ＝Ｌ　（ｄ　ｉ／ｄ　ｔ　）　−！ｌ　・ＳＮ２／Ｉ
Ｉ　（ｄ　ｉ／ｄｔ） となる（但し、ここで、Ｓは磁性体１１の断面積、Ｎは
励磁線１３の巻回数、オは磁性体１１の長さである。）
。

ところで′、磁性体１１の透磁率μは、外部から加わる
定常的な磁界（以下、磁気バイアスと称す。）によって
大きく変化する。その変化のようすは磁性体の組成、前
記交流電流の周波数、あるいは磁性体に熱処理、又は磁
場処理を加えること等によって異なるが、ここでは第２
図に示すように僅かな磁気バイアスを加えた時に最大と
なり、それ以上の磁気バイアスを加えれば加える程減少
するものとする。

而して、棒磁石を内蔵する入力ベン２０の一端２０ａを
磁性体１１の上部に位置させると、第３図に示すように
磁性体１１に該一端２０ａより出た磁束が交差する。こ
の時、磁束は該一端２０ａ直下では磁性体１１にほぼ直
交し、また、その両側では徐々に磁性体１１に沿う如く
なる。磁性体１１に加えられる磁気バイアス量は磁束と
磁性体１１との交差する角度が小さい程大きくなるため
、前記入力ベン２０の一端２０ａ直下で一番小さく、こ
こから離れるに従って徐々に大きくなる。

従って、第３図に示すように、通常、位置検出部１０の
上部に形成される入力面１００に前記入力ベン２０の一
端２０ａが当てられた時、その一端２０ａ直下の磁性体
１１に加えられる磁気バイアス量を、前記透磁率が最大
になる僅かな磁気バイアス量に設定すると、第４図に示
すように該入力ベン２０を置いた位！！（指定位置）に
最も近い検出線に発生する電圧を極大値として、該指定
位置から離れるに従って徐々に小さくなる電圧ｖ０〜ｖ
７が発生する。第４図において、横軸は磁性体１１に沿
う方向（以下、これをＸ方向とする。）の座標位置を示
し、縦軸は電圧値を示している。ここで、座標値Ｘ　　
−Ｘ　　は各電圧ｖｏ〜ｖ７が発生した検出１１１２ａ
〜１２ｈの位置を示す。位置検出回路５０で各電圧ｖ０
〜Ｖアを信号選択回路４０を介して取出し、これより誘
起電圧が極大値となるＸ座標値を演算処理して求めれば
、入力ベン２０の指定位置の座標値Ｘ、を求めることが
できる。

座標値Ｘ、を求める方法として、第４図における極大値
付近の波形を適当な二次函数で近似し、その函数の極大
値のＸ座標値として求める方法がある。また、函数の極
大値のＸ座標を求める方法は種々あるが、極大値（極小
値でも同様）においではその差分がｒＯＪである点に着
目して、前記函数に対する差分方程式をたて、その差分
が「０」となる座標位置を算出し、これより前記極大値
の座標値×３を求めることができる。

各検出電圧Ｖ０〜ｖ７について、それぞれ差分（電圧値
の差）、即ち（Ｖ−Ｖｏ）、（ｖ２−ｖ１）、（Ｖ３−
Ｖ２）、・・・・・・（Ｖ、−Ｖ６）を算出すると、第
５図に示すような差分電圧値ｖ１、■２、ｖ３、・・・
・・・ｖ７が得られる。第５図において、横軸はＸ方向
の座標位置を示し、縦軸は電圧値を示す。但し、ここで
は差分「０」を正の値の所定の基準レベルＶｔに設定し
ている。図中、ｖ３と■４との間で電圧値が前記基準Ｖ
ｔレベルを交差しており、この間で差分が「０」となっ
ていることがわかる。

また、入力ベン２０を磁性体１１に直交する方向に沿っ
て動かしても、各磁性体に与える磁気バイアス量のＸ方
向における比率は変わらないので、同一の座標値Ｘ、が
得られる。

また、２つの位置検出ｍｉｏを互いに直交させて組合せ
れば、Ｘ及びＹ方向のいわゆる２次元座標値を求めるこ
ともできる。

一方、位置指定するためには磁性体１１に局部的に数Ｏ
ｅ程度の磁気バイアスを与えるのみで良いから、入力ベ
ン２０を磁性体１１より高さくＺ）方向に多少離隔させ
て用いることもできる。

第３図において破線により示すように、入力ベン２０の
−１２０８を入力面１００より高さｈだｃ’ｔ　ｗ　ｔ
と、その一端２０ａ直下における磁束と磁性体１１＆の
交差する角度は変化せず、磁性体１１に与える磁気バイ
アス量も変化しないが、その両側においては磁束と磁性
体１１との交差する角度が大きくなるため、磁気バイア
スｍも小さくなり、透磁率、即ち誘導電圧は大きくなる
。

第４図において、電圧Ｖ　−〜ｖ７′は、入力ベン２０
の一端２０ａを前記位置上でＺ方向にわずかの距離（例
えば５１１ＩＩ程度）をおいて保持した場合の誘導（検
出）電圧を示す。前記検出電圧Ｖ　〜Ｖ　と検出電圧Ｖ
　′〜ｖ７′とを比較すると、電圧の増加の度合は指定
位置付近ではほぼ変わらず、Ｘ方向の距離が指定位置か
ら離れれば離れる程大きくなり、その曲線の曲りは緩か
、即ちその差分が減少しているのがわかる。

検出電圧Ｖ　′〜ｖ７−について、前記同様それぞれ差
分を算出すると、第６図に示すような差分電圧値Ｖ　−
１■　−１■　−１・・・・・・ｖ７−が得られる。第
５図及び第６図かられかるように、差分の減少は基準レ
ベルＶ、を横切る線の傾きの減少として現れ、両者はほ
ぼ比例関係にある。即ち、高さｈはこの各検出電圧の差
分の傾きに比例することになる。従って、予め高さｈと
該差分の傾きとの関係を求めておき、前記各電圧ｖ０〜
ｖ７より差分を求め、さらにその傾きを求めれば、入力
ベン２０の高さｈを算出することができる。

また、入力する位置を指定する場合、所定のタイミング
信号を位置検出回路５０に入力する必要があるが、前記
入力ベン２０の高さをパラメータとして、例えば入力ベ
ン２０の−゛端２０ａの高さが、入力面１００に対して
０．５ｍ＋以下となった時、前記タイミング信号を発生
さけるようにすることができ、この場合は入力ベン２０
には棒磁石のみ設ければ良い。

次に、実際に差分が「０」となるＸ座標値、例えばＸ　
ａ　、前記座標値×８、及びＺ方向の高さｈを求める式
について述べる。まず、各検出電圧、例えばＶ（ｘ）を
二次函数の一般式で表わすと、次式のようになる。

Ｖ　（ｘ）＝ａｘ”　＋ｂｘ＋ｃ　　　　　−・・・−
（１）各検出線１２８〜１２ｔｌの間隔をｄとすると、
差分方程式ＡｄＶ（Ｘ）は、 ＡｄＶ　（ｘ）−（Ｖ　（ｘ＋ｄ）−Ｖ　（Ｘ））／ｄ
　　　　　　　　　・・・・・・（２）となる。従って
、 ＡｄＶ　（ｘ−ｄ）＝　（Ｖ　（ｘ）−Ｖ　（ｘ−ｄ）
）／ｄ　　　　　　　・・・・・・（３）になる。（３
）式に前記（１）式を代入し整理すると、ＪｄＶ　（ｘ
−ｄ）＝ａ　（（２ｘ＋ｂ／ａ）　−ｄ）・・・・・・
（４） となる。ところで、ＡｄＶ（ｘ−ｄ）＝Ｏを満足するＸ
座標値Ｘ、は、前記（４）式よりｘ　　　−−ｂ／２ａ
＋ｄ／２　　　　　　　−−−・−（５）となる。函数
の頂点の座標値はＸ、であるから、θＶ　（ｘ　　）／
ａｘ−２ａｘ、＋ｂ−Ｏ、°、　　　ｘ　　　−−ｂ／
２ａ　　　　　　　　　　　　・・・・・・（６）とな
る。（６）式に前記（５）式に代入し整理すると、ｘ　
　−ｘ　　−ｄ／２　　　　　　　　　・・・・・・（
７）ｑ となる。即ち、ＡｄＶ（ｘ−ｄ）がＯとなる点のＸ座標
値Ｘｑを求め、それよりｄ／２を引けば、函数の頂点の
座標Ｘ、が求められることになる。

次に座標値Ｘｑについて考える。ＡｄＶ　（ｘ−ｄ）が
Ｏとなる座標値Ｘ、は、第４図において基準レベルＶ　
の前後の差分電圧値■３とｖ４との間（座標値ｘ３と×
４との間）であるから、前記（４）式より、 ｖ　　−ａ（（２ｘ３＋ｂ／ａ）−ｄ）・−−−−−（
８）ｖ　　−ａ　（（２Ｘ　４　＋　ｂ　／　ａ　）　
　ｄ　）　＝・・＝　（９）となり、これを整理して、 Ｖ　　−Ｖ　　−２８（Ｘ３−Ｘ４） 、’、　　２ａ＝　（ｖ３−Ｖ４　）／　（ｘ３−ｘ４
）Ｘ　３　　Ｘ　４−−　ｄであるから、２ａ−−（ｖ
３−Ｖ４）／ｄ　　　　　−・・・−（１０）となる。

ここで、２ａは差分曲線における傾きを示すものである
から、Ｚ方向の高さｈは、ｈ−Ａ　Ｉ　２８　＋　　　
　　　　　　　　−−−・−（１１）なる式より求めら
れる。なお、Ａは比例定数であり、実験的に求められる
。第７図はａと入力ベン２０のＺ方向の高さｈとの関係
の一例を示すもので、ｈ−０（ａｌｌ）の時のａを１と
した場合のｈに対するａの変化を示す。

また、検出電圧の前記（６）式より ｂ／ａ−ｄ＝−２×、　　　　　　・・・・・・（１２
）であるから、これを前記（８）、　（９）式に代入す
ると、Ｖ３−２　ａ　（ｘ３−ｘｑ）　　　　　　＝（
１３）Ｖ４−２ａ　（ｘ４−ｘｑ）　　　　　　＝（１
４）となる。さらに該（１３）、　（１４）式の両辺を
それぞれ割ると、 Ｖ３／ｖ　４−　（ｘ３−ｘ、　）／　（ｘ４−ｘｑ）
となる。■３／■４−８と置き、整理すると、ｘＱ＝　
（ｘ３−Ｂｘ４）／（１−８）・・・・・・（１５） となる。座標Ｘ　３　、　Ｘ　ａは既知であるから、Ｘ
。

はｖ３とｖ４との比より求めることができ、ざらに前記
（７）式より頂点の座標ＸＳを求めることができる。

（実施例） 第８図は位置検出部１０の具体的な構成を示す分解斜視
図である。同図において、１１０ａ　。

１１０ｂはシールド板、１２０ａ　〜１２０ｃは磁性体
板、１３０ａ　、　　１３０ｂ　ハ導体板テアリ、シー
ルド板１１０ａ、磁性体板１２０ａ、導体板１３０ａ、
磁性体板１２０ｂ、導体板１３０ａ、磁性体板１２０Ｇ
、シールド板１１０ｂの順に重ね合わされている。

シールド板１１０ａ　、　　１１０ｂは、ガラスエポキ
シ等の絶縁性基板１１１の片面に非磁性金属板、例えば
銅板１１２を貼着したプリント基板を用いている。

磁性体板１２０ａ〜１２０ｃは、第９図に示すように複
数（図示例では８本）の長尺の磁性体１１をほぼ平行に
配列し、これを２枚のガラスエポキシ等の絶縁性基板１
２１．１２２の間に挟持し、加熱圧着等により一体化し
てなるものである。ここで、磁性体１１としては磁石を
接近させても磁化され難く、即ち保持力が小さく、且つ
透磁率の高い材料、例えば直径が約０．１ａｍの断面円
形状のアモルファスワイヤが用いられる。アモルファス
ワイヤとしては、例えば（Ｆ　ｅ　１−ｘＣｏ　ｘ　）
　７５８１１０日１５（原子％）（ＸはＦｅとＧｏとの
割合を示すもので、０〜１の値をとる。）等が適してい
る。

導体板１３０ａ　、　　１３０ｂは、第１０図に示すよ
うにガラスエポキシ等の絶縁性基板の片面に銅板を貼着
したプリント基板１３１にエツチング加工を施し、複数
（図示例では１７本）の両端にランド孔を有する線状の
導体１３２を形成してなるものである。

前記各基板間は接着シートにより接着・固定される。こ
の時、磁性体板１２０ａ〜１２０Ｇの磁性体１１はＸ方
向に沿って配置され、導体板１３０ａ。

１３０ｂの導体はＸ方向に直交する方向に配置される。

なお、他の製造方法として、磁性体板の両外側にプリン
ト基板を接着・固定し、その後、エツチング処理により
導体を形成し、もしくは形成せず、前記シールド板１１
０ａ　、磁性体板１２０ａ　、導体板１３０ａの組、導
体板１３０ｂ、磁性体板１２０ｃ。

シールド板１１０ｂの組を作成し、これらの間に磁性体
板１２０ｂを挟み、さらに接着・固定するようになして
も良い。位置検出部１０全体の厚さは、実際は２〜３ｍ
ｓ＋程度であるが、第８図乃至第１０図では厚さ方向の
みを拡大して表わしている。

導体板１３０ａと１３０ｂの各導体は、上下に重なり合
う導体同士が一端のランド孔にてスルーホール処理によ
り接続され、磁性体板１２０ｂ中の磁性体１１の周囲を
巻回する検出［Ｊ１２ａ〜１２ｈ及び励磁線１３を交互
に形成する。各検出線１２ａ〜１２ｈの導体板１３０ａ
側の他端は、それぞれ信号選択回路４０に接続され、検
出線１２ａ〜１２ｈの導体板１３０ｂ側の他端は共通に
接地される。また、励磁線１３の導体板１３０ａ側の他
端は、隣接する励磁線１３の導体板１３０ｂ側の他端に
接続され、即ち直列に接続され、励磁線１３の両端は駆
動電流源３０に接続される。

なお、前記位置検出部１０において、磁性体板１２０ａ
　、　　１２０Ｃは、第１１図に示すようにその中の磁
性体１１により励磁線の周囲に発生する磁束の通り道を
構成し、より大きな電磁誘導を得るためのものであり、
特に設けなくても良い。また、シールド板１１０ａ　、
　　１１０ｂは外部からのノイズの混入、及び外部への
誘導雑音の放出を防止するためのものであり、特に設け
なくても良い。

第１２図は磁性体板の他の例を示すもので、多数の絶縁
性繊維１２３をほぼ平行に配列し、該絶縁性繊維１２３
の間に複数の長尺の磁性体１１を所定間隔隔てて配列し
た縦糸群（または横糸群）１２４と、多数の絶縁性繊維
１２５からなる横糸群（または縦糸群）１２６とを平織
し、織物状となし、これらをエポキシ樹脂等の絶縁性樹
脂で固めて板状となしたものである。この磁性体板によ
れば、厚さをより小さくでき、更に薄い位置検出部１０
を構成することができる。なお、絶縁性＄１１ｉ１２３
゜１２５としては例えば、ガラス繊維が用いられる。

また、図面上では各繊維及び磁性体の間が離れて示され
ているが、実際には隙間なく構成されるものであり、ま
た、磁性体間には２本の繊維が配列されているが、実際
には磁性体間の間隔を保持する為に必要な本数のＳａＷ
が配列される。

第１３図は入力ペン２０の具体例を示す断面図、第１４
図はその電気回路図である。同図において、２１は合成
樹脂等からなるペン状の容器であり、その一端には先端
先細状の棒磁石２２が軸方向に摺動自在に収容されてい
る。また、容器２１の他端側には周方向に亘って透明な
プラスチック等からなる赤外線透過窓２３が設けられ、
その内側には円錐体の周面にクロムメッキ等を施した反
射体２４と、赤外線発光ダイオード２５とが収納されて
いる。２６ａ、２６ｂは操作スイッチで、操作スイッチ
２６ａは容器２１の先端側の一側に取付けられ、操作ス
イッチ゛２６ｂは棒磁石２２の他端に対向して取付けら
れている。また、２７は信号発生回路、２８は電池で、
容器２１内の適所に収納されている。信号発生回路２７
は、測定開始、位置入力等の位置検出回路５０に対する
複数（ここでは３通り）の命令を幾つかのパルス信号の
組合せによる複数のコード信号にそれぞれ変換するもの
で、デコーダ２７ａとコード信号発生器２７ｂとダイオ
ード駆動用トランジスタ２７ｃとを備え、操作スイッチ
２６ａ、２６ｂのオン・オフの組合せに従って、コード
信号を発生し、発光ダイオード２５を駆動する。而して
、操作スイッチ２６ａをオンすると、測定開始のコード
を示す赤外線信号がダイオード２５より反射体２４、透
過窓２３を介して発信され、そのままカバー２９を取り
付けた棒磁石２２の先端を入力面に押し当てると、該棒
磁石２２がスライドしてスイッチ２６ｂがオンし、位置
入力のコード信号を示す赤外線信号が発信される如くな
っている。

第１５図は駆動電流源３０の具体例を示すもので、図中
、３１は積分回路、３２はバンドパスフィルタである。

積分回路３１はその入力端子３３に後述する位置検出ｎ
路５０Ｇ演算処理回路からのクロックパルス（またはこ
れを分周したパルス）を受け、これを積分し、三角波信
号に変換する。バンドパスフィルタ３２では、前記三角
波信号を正弦波信号に変換し、その出力端子３４より励
磁線１３に送出する。なお、基準（入力）信号にりＯツ
クパルスを用いたのは位置検出回路５０と同期をとるた
めである。

信号選択回路４０には周知のマルチプレクサが用いられ
、位置検出口路５０からの切換信号に従って、各検出線
１２ａ〜１２ｈの出力信号を順次切換えて位置検出回路
５０に送出する。

第１６図は位置検出回路５０の具体的構成を示す回路ブ
ロック図、第１７図は各部の信号を示す図である。前述
した入力ペン２０の発光ダイオード２５より、測定開始
のフードを示す赤外線信号が発信されると、該赤外線信
号は赤外線受光ダイオード５１で受信され、更に受信機
５２で増幅・波形整形され、元のコード信号に変換され
、更に測定開始の命令信号に戻され、入力バッファ５３
に送出される。演算処理回路５４は入力バッファ５３よ
り前記命令信号を読み取り、測定開始を認識すると、出
力バッファ５５を介して信号選択回路４０へ切換信号Ｓ
１を送り、検出線１２ａ〜１２ｈの誘導電圧を増幅器５
６へ順次入力する。

前記各誘導電圧は、増幅器５６で増幅され、更に検波器
５７で整流されてｉａ流電圧の検波信号Ｓ２に変換され
、さらに差分検出回路５８に送られ、差分検出信号Ｓ５
に変換される（但し、この差分検出信号Ｓ５はディジタ
ル値に変換する必要性から単極性、ここでは正の電圧信
号となるようレベルシフトされる。）。なお、差分検出
回路５８には演算制御回路５４より後述するように２つ
のサンプリングパルス８３．８４が出力バッフ７５５を
介して入力されている。差分検出信号Ｓ５はアナログ−
ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器５９にてディジタル値に変
換され入力バッファ５３を介して演算処理回路５４に送
出されるが、演算処理回路５４では前記切換信号に同期
して該ディジタル値を読み取る。

さらに演算処理回路５４は前記各差分電圧値（ディジタ
ル値）をメモリ６０に一時記憶し、これらの中より前記
基準レベルＶ、より大きい電圧値のうちで一番小さいも
のと、Ｖｔより小さい電圧値のうちで一番大きいもの、
即ちその前後の電圧値Ｖ、及び■、＋１を検出する。次
に演算処理回路５４は該電圧値■ｋ　−■に＋１とその
Ｘ座標値ｘｋ、ｘｋ＋１をメモリ６０より取出し、これ
らをそれぞれ前記（１５）式における電圧Ｖ３．Ｖｔｔ
　。

Ｘ３　、　Ｘ４　として、（１５）式の演算処理を行な
い、座標値Ｘ、を求め、さらに（７）式の演算を行い、
座標値Ｘ、を求める。また、必要に応じて（１１）式の
演算を行い、高さｈを求める。

このようにして求められたディジタル値のＸ座標値Ｘ、
（又は座標値Ｘ、と高さｈ）は、一旦、メモリ６０に記
憶されるが、前記測定開始を示す信号が出されている間
、上述したような測定及び演算が所定時間毎に繰返され
、その値は更新される。次に、入力ベン２０より位置入
力のコードを示す赤外線信号が発信され、受光ダイオー
ド５１、受信８１５２、入力バッフ？５３を介して演算
処理回路５４に認識されると、その時点における前記デ
ィジタル値のＸ座標値が入力値として、出力バッフ７６
１を介してディジタル表示器（図示せず）に送出され表
示され、またはコンピュータ（図示せず）に送出され処
理されたり、あるいはディジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）
変換器６２を介してアナログ信号に変換され処理される
。

第１８図は差分検出回路５８の具体的回路を示すもので
ある。前記検波信号Ｓ２は入力端子５８ａよりマルチプ
レクサ５８ｂ、５８ｃに送出される。該マルチプレクサ
５８ｂには基準レベルサンプリングパルスＳ３が演算処
理回路５４より供給されており、該パルスのハイレベル
期間、検波信号Ｓ２の電圧がコンデンサＣ１及びオペア
ンプＯＰ１からなるサンプルホールド回路５８ｄに保持
される。また同様に、マルチプレクサ５８ｃには差分レ
ベルサンプリングパルスＳ４が演算処理回路５４より供
給されており、該パルスのハイレベル期間、検波信号Ｓ
２の電圧がコンデンサＣ２及びオペアンプＯＰ２からな
るサンプルホールド回路５８ｅに保持される。サンプル
ホールド回路５８ｄ、５８ｅに保持された電圧は差動増
幅器５８ｆに入力され、その差分に相当する差分検出信
号Ｓ５が出力端子５８ａより送出される。

前述した実施例において、測定開始、位置入力等を示す
信号を入力ベン２０から位置検出回路５０まで赤外線信
号を用いて伝送したが、超音波信号を用いても良い。ま
た、これらの信号は単に位置検出回路５０の動作開始や
座標値の入力のタイミングを演算処理回路５４に認識さ
せるためのものであるから特に入力ベン２０より送るこ
とを要するものではなく、位置検出回路５０自体に設け
たキーボードその他のスイッチ回路より送る如くなして
も良い。

また、入力ベン２０の高さを位置入力のパラメータとし
て使用することもできる。即ち、測定開始の信号はキー
ボードその他のスイッチ回路より送り、この状態で入力
ベン２０の一端が位置検出部１０の入力面１００に押付
けられ、高さｈが所定の値、例えば前述した０、　５ａ
ｍ＋以下になった時、これを演算処理回路５４で検出し
、位置入力の信号として認識する。

第１９図はこの時使用する入力ベン７０を示すもので、
合成樹脂からなるペン軸状の容器７１の一端７２に、先
端先細状の棒磁石７３がＮ極を先端方向に向けて収容さ
れ、さらに棒磁石７３の先端にプラスチック等のカバー
７４を取付けてなっている。従って、入力ベン７０自体
に前述したような電気回路や電池を設ける必要がなく、
且つ該入力ペン７０の操作に関連して位置入力すること
が可能となり、操作性の悪化をきたすことがない。

なお、実施例中の磁性体、励磁線及び検出線の本数は一
例であり、これに限定されないことはいうまでもない。

また検出線の間隔は２〜６履程度であれば比較的精度良
く位置検出ができることが実験により確かめられている
。また、位置指定用磁気発生器も永久磁石に限定される
ことはなく電磁石でもよい。

第２０図は本発明の他の実施例を示すものである。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方向用の信号選択回路
で、それぞれ前記位置検出部１０、信号選択回路４０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８１．８
２についてはその各磁性体がそれぞれ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、８５は位置検出回路で、Ｘ方向及びＹ方向の位置
検出を交互に行なわせるようにした点を除いて前記位置
検出回路５０と同様である。従って、この実施例によれ
ば、Ｘ方向及びＹ方向の２方向、さらに必要であればＺ
方向の位置（座標）検出が容易に出来る。この場合、Ｚ
方向の位置検出はＸ方向の位置検出部８１、又はＹ方向
の位置検出部８２のいずれの信号から求めても良い。な
お、位置指定用磁気発生器、駆動電流源の構成は前記実
施例と同じで良い。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、位置検出方法とし
て差分検出方式を採用したため、位置検出精度を上げる
ことができるとともに、高さ方向の位置検出が可能とな
り、位置指定用磁気発生器の位置検出部に対する高さを
位置指定時のタイミング検出のパラメータとすることが
でき、位置指定用磁気発生器自体に電気回路や電池を設
けることなく、且つ該位置指定用磁気発生器の操作に関
連して位置指定することが可能となる。また、位置検出
のために位置指定用磁気発生器と他の装置との間に信号
をやりとりする必要がないためコードレスとすることが
でき、さらにまた、位置指定のために必要とする磁気バ
イアスの量は、数エルステッド（Ｏｅ）程度で良いので
、該位置指定用磁気発生器は位置検出部より多少離して
も位置指定が可能であり、位置検出部の裏面からの位置
指定も可能であり、強磁性体以外の金属を入力面上に載
置することもできる。また、励磁線と検出線との間の磁
束変化が磁性体内で行なわれ、その結合が密でＳＮ比が
良くなり、また外部からの誘導を受けにくくかつ外部へ
の誘導ノイズの発生が少なくなる。また、位置検出部を
Ｘ方向及びＹ方向に設けたものによれば、Ｘ方向及びＹ
方向の２方向、又はこれに加えて高さくＺ）方向の３方
向の位置検出が可能となる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の説明に供するもので、第１図は本発明の
主要な構成を示す説明図、第２図は磁気バイアス対透磁
率の特性図、第３図は位置指定用磁気発生器より磁性体
に印加される磁束のようすを示す図、第４図は検出線に
発生する誘導電圧の一例を示すグラフ、第５図は差分電
圧値の一例を示すグラフ、第６図は差分電圧値の一例を
示すグラフ、第７図は差分電圧値と位置指定用磁気発生
器の２方向の高さとの関係の一例を示すグラフ、第８図
は位置検出部１０の具体的な構成を示す分解斜視図、第
９図は磁性体板の製造のようすを示す図、第１０図は導
体板の斜視図、第１１図は励磁線の周囲の磁束のようす
を示す図、第１２図は磁性体板の他の例を示す要部斜視
図、第１３図は入力ペンの具体的な構成を示す断面図、
第１４図はその電気回路図、第１５図は駆動電流源の具
体的な構成を示す回路図、第１６図は位置検出回路の具
体的な構成を示す回路プロツク図、第１７図は第１６図
の各部における信号波形を示す図、第１８図は差分検出
回路の具体的な構成を示す回路図、第１９図は入力ペン
の他の実施例を示す断面図、第２０図は本発明の他の実
施例を示す説明図である。 １０・・・位置検出部、２０・・・入力ペン、３０・・
・駆動電流源、４０・・・信号選択回路、５０・・・位
置検出回路、１１・・・磁性体、１２ａ〜１２ｈ・・・
検出線、１３・・・励磁線、８１・・・Ｘ方向位置検出
部、８２・・・Ｙ方向位置検出部。 特許出願人　　株式会社　ワコム 代理人弁理士　　古　１）精　孝 第１図 萬２図 第　３　図 ２１′１百の高ご　ｈ 第　９　図 第　１０　図 第　１１　　図 Ｍ　　１２　　図 第　１４図 第１重図 ５８ｅ ５Ｐｓ　１’１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いにほぼ平行に配列された複数の長尺の磁性体
   と、該複数の磁性体の周囲にその長手方向と直交する方
   向に所定間隔隔てて配設された複数の検出線と、前記複
   数の磁性体及び複数の検出線の周囲のほぼ全域に亘って
   複数回巻回された励磁線とを備えた位置検出部と、定常
   的な磁界を発生する位置指定用磁気発生器と、前記励磁
   線に所定周期の交番電流を供給する駆動電流源と、前記
   複数の検出線に接続された信号選択回路と、該信号選択
   回路を介して各検出線に誘起する誘導電圧を次々に取出
   し、これらの差分を取り、該差分電圧が所定の基準電圧
   と等しくなる位置を算出し、これより前記位置指定用磁
   気発生器による位置検出部上の指定位置を求めるととも
   に、前記差分電圧の傾きを算出し、これより前記位置指
   定用磁気発生器の前記位置検出部に対する高さを求める
   位置検出回路とからなる位置検出装置。
2. （２）互いにほぼ平行に配列された複数の長尺のＸ方向
   の磁性体と、該複数のＸ方向の磁性体にその長手方向と
   直交する方向に所定間隔隔てて配設された複数のＸ方向
   の検出線と、前記複数のＸ方向の磁性体及び複数のＸ方
   向の検出線の周囲のほぼ全域に亘って複数回巻回された
   Ｘ方向の励磁線とを備えたＸ方向位置検出部と、該Ｘ方
   向位置検出部と同様の構成を有し且つこれと重ね合わさ
   れたＹ方向位置検出部と、定常的な磁界を発生する位置
   指定用磁気発生器と、前記Ｘ方向及びＹ方向の励磁線に
   所定周期の交番電流を供給する駆動電流源と、前記Ｘ方
   向及びＹ方向の複数の検出線にそれぞれ接続されたＸ方
   向及びＹ方向の信号選択回路と、該Ｘ方向及びＹ方向の
   信号選択回路を介してＸ方向及びＹ方向の各検出線に誘
   起する誘導電圧を次々に取出し、これらの差分を取り、
   該差分電圧が所定の基準電圧と等しくなる位置を算出し
   、これより前記位置指定用磁気発生器によるＸ方向及び
   Ｙ方向の位置検出部上の指定位置を求めるとともに、前
   記Ｘ方向又はＹ方向の差分電圧の傾きを算出し、これよ
   り前記位置指定用磁気発生器の前記Ｘ方向又はＹ方向の
   位置検出部に対する高さを求める位置検出回路とからな
   る位置検出装置。