JPS63279315A - 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、コードレスの位置指示器の指定位置を検出す
るとともに、複数の位置指示器のうちの使用中の位置指
示器を識別可能な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。

（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、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、且つかなり近接させて使用しなければなら
なかった。

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、さらに位置指示器を線に極く接近させ
なければならなかった。

また、前述したいずれの装置においても位置検出のため
に位置指示器と他の部分（前者の装置では検出コイルで
あり、また、後者の装置では駆動線及び検出線）との間
でやりとりする信号は一種類しかなく、複数の位置指示
器毎に該信号を変えて使用するようなことができないた
め、いずれの位置指示器を使用しているかという情報を
処理装置又はその上位装置側に伝送するためには、位置
検出用とは別のコードを用いるか又は赤外線等の無線信
号の送受信装置を用いる必要があり、位置指示器の構成
を複雑にし且つその操作性を悪くするという問題点があ
った。

本発明は、位置指示器がどこにも接続されず操作性が良
く、また、高精度な位置検出が可能であり、しかも複数
の位置指示器のうちで使用中の位置指示器を識別できる
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） 前記問題点を解決するため、第１発明として多数のルー
プコイルを位置検出方向に並設してなる位置検出部と、
前記多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、前記選択された一のループコイルを
所定の周波数の交流信号で駆動する送信回路と、コイル
とコンデンサを含み、前記所定の周波数を同調周波数と
し、内部の損失が異なる同調回路をそれぞれ有する複数
の位置指示器と、前記選択された一のループコイルに発
生する電圧中、前記所定の周波数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
送受切替回路と、各ループコイルに発生する前記誘導電
圧より位置指示器の指定位置を算出するとともに、該誘
導電圧の減衰度を検出し、これより使用中の位置指示器
を識別する処理装置とからなる位置検出装置を提案し、
また、第２発明として多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方向及びＹ方向の多数のループコイル
より、Ｘ方向及びＹ方向の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、前記選択されたＸ
方向及びＹ方向の一のループコイルを所定の周波数の交
流信号で駆動する送信回路と、コイルとコンデンサを含
み、前記所定の周波数を同調周波数とし、内部の損失が
異なる同調回路をそれぞれ有する複数の位置指示器と、
前記選択されたＸ方向及びＹ方向の一のループコイルに
発生する電圧中、前記所定の周波数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
及び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方向の送受切替回路
と、Ｘ方向及びＹ方向の各ループコイルに発生する前記
誘導電圧より位置指示器のＸ方向及びＹ方向の指定位置
を算出するとともに、該誘導電圧の減衰度を検出し、こ
れより使用中の位置指示器を識別する処理装置とからな
る位置検出装置を提案する。

（作　用） 第１発明によれば、多数のループコイルのうちの一のル
ープコイルが選択回路により選択され、これに送受切替
回路により送信回路が接続され、所定の周波数の交流信
号が加えられると、該ループコイルより電波が発生する
。該電波は位置検出部上で位置指定を行なう複数の位置
指示器のうちの一の位置指示器の同調回路内のコイルを
励振し、該同調回路に前記交流信号に同期した誘導電圧
を発生させる。その後、送受切替回路により前記選択さ
れた一のループコイルに受信回路が接続されるとともに
前記交流信号が切断されると前記電波は消滅するが、位
置指示器の同調回路に発生した誘導電圧は該回路内に電
流を流すとともに内部の損失に基づいて徐々に減衰する
。該同調回路を流れる電流は前記一のループコイルに加
えられた交流信号の周波数とほぼ同一周波数の電波を同
調回路内のコイルより発生させる。該電波は受信回路に
接続された前記一のループコイルを逆に励振するため、
該一のループコイルには前記同調回路における誘導電圧
の波形に相似な誘導電圧が発生する。前記電波の送受信
は、ループコイルを切替えて順次繰返されるが、該ルー
プコイルと位置指示器のコイルとの共振によって行なわ
れるため、ループコイルと位置指示器のコイルとの距離
が小さい程、前記誘導電圧の電圧値は大きくなる。従っ
て、位置指示器を置いた位置（指定位置）に最も近いル
ープコイルに発生する誘導電圧を最大として、該指定位
置から離れるに従って徐々に小さくなる誘導電圧が各ル
ープコイルに発生する。前記各誘導電圧の電圧値は処理
装置により演算処理され、電圧値が極大値となる位置、
即ち位置指示器の指定位置の座標値が求められる。

なお、位置指示器を位置検出方向に直交する方向に沿っ
て動かしても、各ループコイルと位置指示器との距離は
変わらないので、同一の座標値が得られる。

一方、一のループコイルに発生する誘導電圧は前記同調
回路における誘導電圧と同様な減衰、即ち該同調回路内
の損失に基づく減衰を示すが、該減衰は複数の位置指示
器毎に異なるため、この減衰を検出することにより、前
記反射電波を発信した同調回路、即ち使用している位置
指示器が識別される。

また、第２発明によれば、Ｘ方向及びＹ方向において、
ルー、ブコイルと位置指示器のコイルとの間の共振に基
づく誘導電圧が求められ、これより位置指示器のＸ方向
及びＹ方向のいわゆる２次元の指定位置の座標値が求め
られるとともに、前記同様、使用中の位置指示器が識別
される。

（実施例） 第１図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は位置検出部、２は選択回路、３は送受
切替回路、４及び５は位置指示器、６は送信回路、７は
受信回路、８は処理装置である。

位置検出部１は、互いに平行な導体を有する多数、例え
ば４８本のループコイル１１−１゜１１−２．・・・・
・・１１−４．８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。該位置検出部
１としては、例えば周知のプリント基板にエツチング加
工を施すこと等によって形成した多数の平行な導体をジ
ャンパ線等で接続することにより、前記多数のループコ
イルとなしたものを用いることができる。

選択回路２は、前記多数のループコイル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１１−１〜１１−４８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８からの情報に基づいて動作
し、一のループコイルを選択する如くなっている。該選
択回路２は、周知のマルチプレクサを多数組合せること
によって実現される。

送受切替回路３は、前記選択回路２によって選択された
一のループコイルを送信回路６及び受信回路７に交互に
接続するものであり、前記選択回路２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６の２つの出力端子は端子３３．
３５に接続され、また、受信回路７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。なお、該送受切替回路３も周知のマルチプレクサに
よって実現される。

位置指示器４はスタイラスペン（以下、単にペンと称す
。）であり、また、位置指示器５はカーソルであり、こ
れらはコイルとコンデンサを含む同調回路４１及び５１
をそれぞれ内蔵している。

第２図はペン４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４２の内部にその先端寄り
から、ボールペン等の芯体４３と、該芯体４３を摺動自
在に収容し得る透孔を備えたフェライトコア４４と、コ
イルバネ４５と、スイッチ４１１．フェライトコア４４
の周囲に巻回されたコイル４１２．コンデンサ４１３及
び４１４からなる同調回路４１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４６が取付けられてな
っている。

前記コイル４１２とコンデンサ４１３は第４図にも示す
ように互いに直列に接続され、周知の共振回路を構成す
る如くなっており、該コイル４１２及びコンデンサ４１
３の数値は所定の周波数ｆＯにおいて、電圧と電流の位
相が同相で共振（同調）する値に設定されている。また
、コンデンサ４１４はスイッチ４１１を介してコンデン
サ４１３の両端に並列に接続されており、該スイッチ４
１１がオンとなった時、前述した共振回路における電流
の位相を遅らせ、後述する受信信号の位相を所定角度遅
らせる作用を行なう。なお、スイッチ４１１はペン軸４
２を手等で保持し、芯体４３の先端を位置検出部１の入
力面（図示せず）に押付けることによってペン軸４２内
に押込むと、その後端によりコイルバネ４５を介して押
圧され、オンとなる如くなっている。

第３図はカーソル５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筐体５２の一端には底面に「
＋」の指標が設けられたプラスチック等の透明な指標器
５３が取付けられ、また、略中央付近の側面にはスイッ
チ５１１が設けられている。また、前記指標器５３の周
囲にはこれを取巻くようにコイル５１２が設けられ、さ
らにコンデンサ５１３及び５１４が内蔵されている。な
お、図面上、コイル５１２は２ターンのコイルで示され
ているが、実際には数ｌＯターンのコイルからなってい
る。前記スイッチ５１１．コイル５１２．コンデンサ５
１３及び５１４から同調回路５１が構成される。

前記コイル５１２とコンデンサ５１３は第４図にも示す
ように互いに直列に接続され、周知の共振回路を構成す
る如くなっており、該コイル５１２及びコンデンサ５１
３の数値は前記周波数ｆＯにおいて、電圧と電流の位相
が同相で共振（同調）する値に設定されている。また、
コンデンサ５１４はスイッチ５１１を介してコンデンサ
５１３の両端に並列に接続されており、該スイッチ５１
１がオンとなった時、前述した共振回路における電流の
位相を遅らせ、受信信号の位相を所定角度遅らせる作用
を行なう。

なお、前記コイル４１２とコイル５１２とを比較すると
、コアの有無、コイルの直径と長さとの比。

コイルを構成する線の単位長さ当たりの抵抗値等の相違
からその損失が異なり、コイル５１２の損失はコイル４
１２に比べてかなり大きくなっている。

第４図は前記同調回路４１及び５１、送信回路６並びに
受信回路７の詳細とともに装置全体の構成を示すもので
ある。同図において、６１はタイミング回路、６２は駆
゛動回路であり、これらは送信回路６を構成する。また
、７１は増幅器、７２は受信タイミング切替回路、７３
は帯域フィルタ（ＢＰＦ）、７４は検波器、７５．７６
は位相検波器（ＰＳＤ）、７７．７８．７９は低域フィ
ルタ（Ｌ　Ｐ　Ｆ）であり、これらは受信回路７を構成
する。

処理装置８は周知のマイクロプロセッサ等より構成され
、タイミング回路６１を制御するとともに位置検出部１
の各ループコイルの切替を制御し、また、低域フィルタ
７７〜７９からの出力値をアナログ・ディジタル（Ａ／
Ｄ）変換し、後述する演算処理を実行して、ベン４又は
カーソル５のうちの使用されているものを識別し、その
指定位置の座標値を算出し、さらにそのスイッチ等の状
態を識別し、これに応じた処理を行なう。

次に動作について説明するが、まず、位置検出部１とベ
ン４又はカーソル５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、第５図（ａ）　
（ｂ）　（ｃ）に従って説明する。

タイミング回路６１は所定の周波数ｆＯ，例えば５００
ｋＨｚの矩形波信号Ａ、該規矩形波信号の位相を所定角
度遅らせた信号Ａ″（図示せず）、所定の周波数ｆｋ、
例えば１５．８２５ｋ　Ｈｚの送受切替信号Ｂ及び受信
タイミング信号Ｃ１，Ｃ２゜Ｃ３を発生する。前記矩形
波信号Ａは位相検波器７５に送出されるとともに図示し
ない低域フィルタにより正弦波信号に変換されて駆動回
路６２に送出され、また、矩形波信号Ａ゛は位相検波器
７６に送出され、また、送受切替信号Ｂは送受切替回路
３に送出され、さらにまた、処理装置８の制御に基づい
て、受信タイミング信号ＣＩ、Ｃ２゜Ｃ３のうちのいず
れが一つが受信タイミング切替回路７２に送出される。

駆動回路６２に送出された正弦波信号は平衡信号に変換
され、送受切替回路３に送出されるが、該送受切替回路
３は送受切替信号Ｂに基づいて駆動回路６２及び増幅器
７１のいずれか一方を切替接続するため、送受切替回路
３より選択回路２に出力される信号は時間Ｔ　（−１／
２　ｆｋ　）　、ここでは３２μＳｅｃ毎に５（１０ｋ
Ｈｚの信号を出したり出さなかったりする信号りとなる
。

前記信号りは選択回路２を介して位置検出部１の一のル
ープコイル１１−ｉ　　（ｉ−１，２，・−・・・・４
８）に送出されるが、この時、該ループコイル１１−１
は前記信号りに基づく電波を発生する。

この際、位置検出部１のループコイル１１−１付近にて
ベン４が略直立状態、即ち使用状態に保持されて・いる
と、該電波はベン４のコイル４１２を励振し、その同調
回路４１に前記信号りに同期した誘導電圧Ｅ・を発生さ
せる。

その後、信号り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１１−１が受信回路７側に
切替えられると、該ループコイル１１−１よりの電波は
直ちに消滅するが、前記誘導電圧Ｅは同調回路４１内の
損失に応じて徐々に減衰する。

一方、前記誘導電圧Ｅに基づいて同調回路４１を流れる
電流は、コイル４１２より電波を発信させる。該電波は
受信回路７に接続されたループコイル１１−１を逆に励
振するため、該ループコイル１１−１にはコイル４１２
からの電波による誘導電圧が発生する。該誘導電圧は受
信期間の間のみ送受切替回路３より増幅器７１に送出さ
れ増幅されて受信信号Ｆとなり、さらに受信タイミング
切替回路７２に送出される。

受信タイミング切替回路７２は後続する帯域フィルタ７
３に前記受信信号Ｆ中のどの部分を出力するかを制御す
るためのもので、受信タイミング信号Ｃ１又はＣ２ある
いはＣ３がハイ（Ｈ）レベルの期間は受信信号Ｆを出力
し、ロー（Ｌ）レベルの期間は何も出力しない。

前記受信タイミング信号Ｃ１は受信信号Ｆの全ての期間
に相当する信号を取出すためのもので、実質的に送受切
替信号Ｂの反転信号である。また、受信タイミング信号
Ｃ２は受信信号Ｆの最初（フロント側）の所定期間、例
えばｔ−ｇμ５ｅｃ（−Ｔ／４）に相当する信号を取出
すためのものであり、受信信号Ｃ３は受信信号Ｆの最後
（リア側）の所定期間ｔに相当する信号を取出すための
ものである。

ここで、受信タイミング切替回路７２に受信タイミング
信号Ｃ１が入力されると、その出力には信号Ｇｌ　　（
実質的に受信信号Ｆと同一）が得られる。該信号Ｇｌは
帯域フィルタ７３に送出されるが、該帯域フィルタ７３
は周波数ｆＯを中心とする通過帯域を有するフィルタで
あり、前記信号Ｇｌ中の周波数ｆＯ成分のエネルギーに
応じた振幅ｈｌを有する信号Ｈ１（厳密には、数個の信
号Ｇ１が帯域フィルタ７３に入力され収束した状態にお
いて）を検波器７４及び位相検波器７５゜７６に送出す
る。

前記検波器７４に入力された信号Ｈ１は検波・整流され
、信号工１とされた後、遮断周波数の充分低い低域フィ
ルタ７７にて前記振幅ｈ１のほぼ１／２に対応する電圧
値ＶＸを有する直流信号Ｊｌに変換され、処理装置８に
送出される。

前記信号Ｊ１の電圧値ＶＸはペン４とループコイル１１
−１との間の距離に比例した値を示し、／ｌ／　−フ：
Ｉイル１１−ｉが切替えられると変化するため、各ルー
プコイル毎に得られる電圧値ＶＸをディジタル値に変換
し、これらに後述する演算処理を実行することにより、
ペン４による指定位置の座標値が算出される。

また一方、位相検波器７５には前記矩形波信号Ａが検波
信号として入力されており、この時、スイッチ４１１が
オフであって、信号Ｈ１の位相が矩形波信号Ａの位相と
ほぼ一致しているとすると、ちょうど信号Ｈ１を正側に
反転した信号（実質的に信号１１と同一）を出力する。

この信号は前記同様の低域フィルタ７８にて振幅ｈｌの
ほぼｌ／２に対応する電圧値を有する直流信号（実質的
に信号Ｊ１と同一）に変換され、処理装置８に送出され
る。

また、位相検波器７６には矩形波信号Ａ′が検波信号と
して入力されているが、前述したようにスイッチ４１１
がオフであって、信号Ｈ１の位相が矩形波信号Ａ′の位
相に対して所定角度進んでいるとすると、正側及び負側
に成分を有する信号を出力する。この信号は前記同様の
低域フィルタ７９にて直流信号に変換され処理装置８に
送出されるが、位相検波器７６の出力信号において正側
及び負側に成分を有するため、低域フィルタ７９の出力
の電圧値は低域フィルタ７８の出力の電圧値に比べてか
なり小さい値となる。

、　ここで、ペン４のスイッチ４１１がオンになると、
同調回路４１を流れる電流の位相は誘導電圧Ｅに対して
遅れ、受信信号Ｆの位相も所定角度遅れる、即ち矩形波
信号Ａ′の位相とほぼ一致することになる。従って、こ
の時の帯域フィルタ７３の出力Ｈ１は位相検波器７５に
よって正側及び負側に成分を有する信号とされ、低域フ
ィルタ７８の出力は前述したスイッチ４１１がオフの場
合の低域フィルタ７９の出力とほぼ同じ電圧値となるが
、位相検波器７６によって正側に反転した信号とされ、
低域フィルタ７９の出力は前記同様、振幅ｈ１のほぼ１
／２に対応する所定の電圧値を有する直流信号となる。

このようにスイッチ４１１がオフの場合は低域フィルタ
７８の出力に所定の電圧値が得られ、また、スイッチ４
１１がオンであれば低域フィルタ７９の出力に所定の電
圧値が得られるため、処理装置８において、受信タイミ
ング信号Ｃ１を選択した時の低域フィルタ７８及び７９
の出力値を監視することにより、スイッチ４１１がオフ
であるか又はオンであるかを検出することができる。な
お、カーソル５を使用した場合において、そのスイッチ
５１１のオン・オフについても同様に検出することがで
きる。

また、ここで識別されたスイッチ４１１（又は５１１）
のオン（又はオフ）の状態を示す情報は、ペン４（又は
カーソル５）による指定位置の座標値のうちで、実際に
入力すべき値を指定する情報等として使用される。

一方、受信タイミング切替回路７２に受信タイミング信
号Ｃ２が入力されると、その出力には信号Ｇ２が得られ
、この時、帯域フィルタ７３の出力には振幅ｈ２を有す
る信号Ｈ２（厳密には、数個の信号Ｇ２が帯域フィルタ
７３に入力され収束した状態において）が得られる。さ
らにまた、受信タイミング切替回路７２に受信タイミン
グ信号Ｃ３が入力されると、その出力には信号Ｇ３が得
られ、この時、帯域フィルタ７３の出力には振幅ｈ３を
有する信号Ｈ３（厳密には、数個の信号Ｇ３が帯域フィ
ルタ７３に入力され収束した状態において）が得られる
。

これらの信号Ｈ２，Ｈ３は前記同様、検波器７４で検波
・整流され、信号Ｉ２．Ｉ３とされた後、低域フィルタ
７７にて振幅ｈ２．ｈ３のほぼ１／２にそれぞれ対応す
る電圧値ＶＰ、ＶＲを有する直流信号Ｊ２．Ｊ３に変換
され、処理装置８に送出される。

受信信号Ｆは前述したように徐々に減衰するが、電圧値
ＶＦは受信信号Ｆのフロント側の期間を内のエネルギー
に比例し、また、電圧値ＶＲ：を受信信号Ｆのリア側の
期間を内のエネルギーに比例するものであるため、電圧
値ＶＦとＶＲとの比は受信信号Ｆ・の減衰度を表わすも
のとなる。

従って、処理装置８において、受信タイミング信号Ｃ２
を受信タイミング切替回路７２に入力した時に低域フィ
ルタ７７より得られる電圧値ＶＦと、受信タイミング信
号Ｃ３を受信タイミング切替回路７２に入力した時に低
域フィルタ７７より得られる電圧値ＶＲとをディジタル
値に変換し、これらの比の演算を実行させることにより
、受信信号Ｆの減衰度を知ることができる。

ところで、位置検出部１のループコイル１１−ｉ付近に
おいて、ペン４の代りにカーソル５が置かれている、即
ち使用状態となっていると、信号りに基′づいてループ
コイル１１−１より発信される電波はカーソル５のコイ
ル５１２を励振し、その同調回路５１に前記信号りに同
期した誘導電圧Ｋを発生する。該誘導電圧には前記同様
、ループコイル１１−１が増幅器７１側に切替えられる
と徐々に減衰するが、該誘導電圧Ｋに基づいて同調回路
５１を流れる電流はコイル５１２より電波を発信させる
。

前記電波はループコイル１１−１を逆に励振するため、
該ループコイル１１−１にはコイル５１２からの電波に
よる誘導電圧が発生する。該誘導電圧は前記同様、受信
期間の間のみ送受切替回路３より増幅器７１に送出され
増幅されて受信信号りとなり、さらに受信タイミング切
替回路７２に送出される。

受信タイミング切替回路７２には前述したように受信タ
イミング信号ＣＩ、Ｃ２及びＣ３が切替入力されており
、これらに対応してそれぞれ信号Ｍｌ、Ｍ２及びＭ３が
出力される。さらに、これらの信号Ｍｌ、Ｍ２及びＭ３
は帯域フィルタ７３に送出され、それぞれ振幅ｎｌ、ｎ
２及びｎ３を有する信号Ｎｌ、Ｎ２及びＮ３となる。

前記信号Ｎｌ、Ｎ２及びＮ３は前記同様、検波器７４、
位相検波器７５．７６及び低域フィルタ７７〜７９を経
て処理装置８に送出されるが、信号Ｎ１に対応する低域
フィルタ７７の出力値より前述したようにしてカーソル
５による指定位置の座標値が算出され、また、信号Ｎ１
に対応する低域フィルタ７８及び７９の出力値より前述
したようにしてスイッチ５１１のオン・オフが検出され
、さらに信号Ｎ２及びＮ３に対応する低域フィルタ７７
の出力値より前述したようにして受信信号りの減衰度が
得られる。

ここで、ペン４の同調回路４１とカーソル５の同調回路
５１とを比較すると、前述したコイル４１２及びコイル
５１２における損失の差の分だけ信号、即ち誘導電圧Ｅ
及びＫの減衰度が異なり、ここでは同調回路５１におけ
る誘導電圧にの減衰度が同調回路４１における誘導電圧
Ｅの減衰度に比べてより大きい。前記誘導電圧Ｅ及びＫ
における減衰度はそのまま受信信号Ｆ及びＬの減衰度に
反映され、また、これらの減衰度は周囲温度等が大幅に
変わったりしない限り、はとんど変化しない。

従って、処理装置８において、ペン４の同調回路４１及
びカーソル５の同調回路５１のそれぞれに対応する受信
信号の減衰度を予め記憶させておき、これらと前記減衰
度の演算結果とを比較することにより、使用中の位置指
示器がペン４であるか又はカーソル５であるかが識別さ
れる。

次に第６図乃至第８図に従って、本発明の装置における
位置検出及び位置指示器の識別並びにそのスイッチのオ
ン・オフ識別（以下、これらを合せて状態識別と称す。

）のようすを説明する。

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８はタイミング回路６１を＠Ｑ御して受信
タイミング信号Ｃ１を受信タイミング切替回路７２に供
給させるとともに、位置検出部１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２に送り、該ループコイル１１
−１を送受切替回路３に接続する。送受切替回路３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６及び受信回路７に交互に切替制御する。

この際、送信回路６は３２μｓｅｃの送信期間において
、第６図（ａ）に示すような５００ｋＨｚの１６個の正
弦波信号を該ループコイル１１−１へ送る。前記送信及
び受信の切替は第６図（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（４４８ｕｓｅａ　）に相当する。

受信回路７の受信タイミング切替回路７２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、この誘導電圧は前述したように帯域フィ
ルタ７３にて平均化され、検波器７４、位相検波器７５
．７６及び低域フィルタ７７〜７９を経て処理装置８に
送出される。

この時、低域フィルタ７７の出力値はＡ／Ｄ変換され、
ペン４（又はカーソル５）とループコイル１１−１との
距離に比例した検出電圧、例えばＶｘｌとして一時記憶
される。

次に処理装置８はループコイル１１−２を選択する情報
を選択回路２に送り、該ループコイル１１−２を送受切
替回路３に接続し、ペン４（又はカーソル５）とループ
コイル１１−２との距離に比例した検出電圧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を順次送受切替回路３に接続し、第６図（ｅ
）に示すような各ループコイル毎のペン４（又はカーソ
レレ５）との距離に比例した検出電圧Ｖ　ｘｌ＝　Ｖ　
ｘ４Ｂ（但し、第６図（ｅ）にはその一部のみをアナロ
グ的な表現で示す。）を記憶する。

実際の検出電圧は、第７図に示すようにペン４（又はカ
ーソル５）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得られる。

処理装置８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
くしてペン４（又はカーソル５）の位置を表わす座標値
を算出し、これを図示しない上位装置に転送する。

次に処理装置８は前記ループコイル１１−１〜１１−４
８のうち、最大の検出電圧が得られたループコイルを検
出し、これを選択する情報を選択回路２に送出するとと
もに、タイミング回路６１より受信タイミング切替回路
７２に受信タイミング信号Ｃ２を供給させ、電波の送受
信を複数回、例えば７回繰返させ、その時、前述したよ
うにして低域フィルタ７７より得られた出力値をＡ／Ｄ
変換し、電圧値ＶＦとして一時記憶する。また、処理装
置８は最大の検出電圧が得られたループコイルを選択さ
せたまま、タイミング回路６１より受信タイミング切替
回路７２に受信タイミング信号Ｃ３を供給させ、電波の
送受信を同じく７回繰返させ、その時、低域フィルタ７
７より得られた出力値をＡ／Ｄ変換し、電圧値ＶＲとし
て一時記憶する。

処理装置８は前記電圧値■ＦとＶＲとの比を計算し□、
得られた値と予め記憶したペン４及びカーソル５のそれ
ぞれに対応する受信信号の減衰度とを比較し、使用中の
位置指示器がペン４であるか又はカーソル５であるかを
識別する。

さらに、処理装置８は最大の検出電圧が得られたループ
コイルを選択させたまま、タイミング回路６１より受信
タイミング切替回路７２に受信タイミング信号Ｃ１を供
給させ、電波の送受信を同じく７回繰返させ、その時、
低域フィルタ７８及び７９より得られた出力値をＡ／Ｄ
変換し、前述したようにこれらの値のいずれが所定の値
以上であるかを検出し、そのスイッチ４１１（又は５１
１）のオン・オフを識別する。なお、ペン４の同調回路
４１とカーソル５の同調回路５１とでは、低域フィルタ
７８又は７９から得られる前記所定の値が異なる場合が
多いので、実際には同調回路４１及び５１にそれぞれ対
応して予め記憶させておいた所定の値を前記ペン４又は
カーソル５の識別結果に応じて選択し、これと低域フィ
ルタ７８及び７９より得られる出力値とを比較して、ス
イッチ４１１（又は５１１　）のオン・オフを識別して
いる。

前記スイッチ４１１（又は５１１　）のオン・オフの識
別結果は前述した使用中の位置指示器の識別結果ととも
に上位装置に転送される。

このよろにして第１回目の位置検出及び状態識別が終了
すると、処理装置８は第８図に示すように第２回目以降
の位置検出として、前記ループコイル１１−１〜１１−
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２に送出し、前記
同様にして出力値を得てペン４（又はカーソル５）に対
する位置検出を行ない、得られた座標値を転送しその値
を更新し、また、前記同様な状態識別を行ない、その識
別結果を転送し更新し、以下、これらを繰返す。

従って、ペン４（又はカーソル５）を位置検出部１上で
操作すると、その間のペン４（又はカーソル５）による
指定位置の座標値は全て上位装置に転送され、また、こ
の際、スイッチ４１１　　（又は５１１）をオンにする
と、該オン状態の識別情報が上位装置に転送され、該上
位装置側ではこの時点の座標値を入力すべき座標値とし
て認識することが可能となる。

また、第８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以後の座
標計算等を停止し、また、次回の位置検出動作及び状態
識別動作において選択するループコイルの中心を設定す
る。

座標値ｘｐを求める算出方法の一つとして、前記検出電
圧Ｖｘｌ〜Ｖ　ｘ４８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
。

例えば第６図（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ｘｉ　−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　）　　＋ｂ　　　　・・・
・・・（１）Ｖｘ３−　ａ　（ｘ３−　ｘｐ　）　　＋
　ｂ　　　　−−（２）Ｖｘ４−ａ（ｘ４−ｘｐ）　　
＋ｂ　　　　−−−−＝＜３）となる。ここで、ａ、ｂ
は定数（ａ＜　Ｏ）である。

また、 ｘ３　−ｘ２　−ΔＸ　　　　　　　　　　　　　　・
・・・・・（４）ｘ４　−ｘ２−２ΔＸ　　　　　　　
　　　　　・・・・・・（５）となる。（４）　、　（
５）式を（２）　、　（３）式に代入して整理すると、 ｘｐ−ｘ２＋Δｘ／　２　　（（３Ｖｘ２−４　Ｖｘ３
＋Ｖｘ４）　／　（Ｖｘ２−２　Ｖｘ３＋Ｖｘ４）　）
・・・・・・（６） となる。

従って、各検出電圧ＶＸＩ〜Ｖ　Ｘ４ｇ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（６）式に相当する演算を行
なうことにより、ベン４（又はカーソル５）の指定位置
の座標値ｘｐを算出できる。

第９図は本発明の第２の実施例を示すもので、ここでは
Ｘ方向及びＹ方向の位置検出を行なう例を示す。即ち、
図中、１ａはＸ方向及びＹ方向の位置検出部で、第１の
実施例における位置検出部１が２組、そのループコイル
が互いに直交する如く重ね合わされたものである。また
、２ａ及び２ｂはＸ方向及びＹ方向の選択回路、３ａ及
び３ｂはＸ方向及びＹ方向の送受切替回路、６２ａ及び
６２ｂはＸ方向及びＹ方向の駆動回路、７１ａ及び７１
ｂはＸ方向及びＹ方向の増幅器であり、それぞれ第１の
実施例における選択回路２、送受切替回路３、駆動回路
６２、増幅器７１と同様な構成を有している。

また、６３はＸＹ切替回路であり、タイミング回路６１
から低域フィルタ（図示せず）を介して入力される正弦
波信号を駆動回路６２ａ又は６２ｂのいずれか一方に加
え、位置検出する方向を選択するためのものである。ま
た、７２′は受信タイミング切替回路であり、増幅器７
１ａ又は増幅器７１ｂからの受信信号を検出する方向と
ともに受信タイミングを選択して帯域フィルタ７３に加
えるためのものである。また、８ａは処理装置であり、
ＸＹ切替回路６３及び受信タイミング切替回路７２′を
制御し、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、前記処理装置８と同様である
。なお、処理装置８ａにおける第２回目以降の位置検出
動作及び状態識別動作のタイミングを第１０図に示す。

このように本実施例によれば、ベン４又はカーソル５に
対する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、その他の構成・作用は第１の実施
例と同様である。

なお、前記実施例において、ベン４の使用状態を手書き
文字の認識処理モードと定義付け、カーソル５の使用状
態を通常の座標入力モードと定義付け、これらのモード
を指定するコマンド情報を処理装置８ａより上位装置に
送出するようにすれば、位置検出部１ａ上に略直立状態
に保持したベン４を持っていくのみで手書き文字の認識
処理モードを起動させ、さらにスイッチ４１１を作動さ
せて文字を描くことにより該手書き文字の座標値を読取
らせることができ、また、位置検出部１ａ上にカーソル
５を置くのみで通常の座標入力モードを起動させ、さら
に入力したい位置にカーソル５の指標器５３の「＋」印
を合せてスイッチ５１１を作動させるのみでその座標値
を入力することができる。

また、第１又は第２の実施例において、位置検出部１又
は１ａにマイクロフォン等を取付けるとともに処理装置
８又は８ａに音声認識機能を持たせることにより、各種
の命令を音声にて行なうようにすることもできる。

また、第１及び第２の実施例において、ベン４を使用し
た場合とカーソル５を使用した場合ではその位置検出電
圧の曲線に若干の差があるが、該ベン４又はカーソル５
に対応した補間値等を、前記ベン４又はカーソル５の識
別に応じて使用することにより、位置検出精度を向上さ
せることもできる。

また、実施例では損失が異なるコイルを用いて各同調回
路の減衰度に差を与えたが、コイルとコンデンサとの間
に抵抗を挿入することにより損失を付与し、各同調回路
の減衰度に差を与えることもできる。また、実施例では
ベンとカーソルとを識別する場合を例にとって説明した
が、複数のペン、例えば電子黒板装置等における色の異
なるマーカをそれぞれ備えたペンの識別、又は複数のカ
ーソルの識別、あるいは複数のペン及び複数のカーソル
の識別等に応用することもできる。

また、実施例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、
。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、位置検出部のルー
プコイルより、所定の周波数を同調周波数とし内部の損
失が異なる同調回路をそれぞれ有する複数の位置指示器
のうちの使用されている一の位置指示器に対して電波を
送信し、該同調回路より逆に発信される電波をループコ
イルで受信し、この際、発生する誘導電圧を検出し、こ
れを多数のループコイルの全てについて行ない、得られ
た多数の誘導電圧より位置指示器の指定位置を検出する
とともに前記誘導電圧の減衰度を検出して回路内の損失
を検出し、使用中の位置指示器を識別するようになした
ため、位置指示器側にはコイルとコンデンサを主要な要
素とする同調回路を設けるのみで良く、コードが不要と
なり且つ電池や磁石等の重量のある部品が不要となり、
その分、操作性が良くなり、また、位置指示器の種別を
処理装置又はその上位装置側へ送出することかでき、そ
の処理モードの指定情報等を送出することかできる。ま
た、位置検出部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り、さらに得
られた誘導電圧に対する演算処理の精度を上げることに
よって、位置検出精度を上げることができる。また、位
置検出ｉ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】

第１図は本発明の位置検出装置の第１の実施例を示す構
成図、第２図はスタイラスペンの断面図、第３図はカー
ソルの一部切欠斜視図、第４図はスタイラスペン及びカ
ーソルの同調回路、送信回路並びに受信回路の詳細とと
もに装置全体の構成を示す図、第５図（ａ）　（ｂ）　
（ｅ）は第４図の各部の信号波形図、第６図（ａ）　（
ｂ）　（ｃ）は第１の実施例における基本的な位置検出
動作を示すタイミング図、第７図は第１回目の位置検出
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、第８図は第２回目以降の位置検出動作及び状態識別
動作を示すタイミング図、第９図は本発明の第２の実施
例を示す第４図と同様な図、第１０図は第２の実施例に
おける第８図と同様な図である。 １・・・位置検出部、１１−１〜１１−４８・・・ルー
プコイル、２・・・選択回路、３・・・送受切替回路、
４・・・スタイラスペン、５・・・カーソル、６・・・
送信回路、７・・・受信回路、８・・・処理装置、４１
．５１・・・同調回路。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数のループコイルを位置検出方向に並設してな
   る位置検出部と、 前記多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、 前記選択された一のループコイルを所定の周波数の交流
   信号で駆動する送信回路と、 コイルとコンデンサを含み、前記所定の周波数を同調周
   波数とし、内部の損失が異なる同調回路をそれぞれ有す
   る複数の位置指示器と、 前記選択された一のループコイルに発生する電圧中、前
   記所定の周波数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送受切替回路と、 各ループコイルに発生する前記誘導電圧より位置指示器
   の指定位置を算出するとともに、該誘導電圧の減衰度を
   検出し、これより使用中の位置指示器を識別する処理装
   置と からなる位置検出装置。
2. （２）識別した位置指示器に応じて、処理装置又はその
   上位装置における処理モードの指定情報を送出するよう
   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。
3. （３）多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方向及びＹ方向の多数のループコイルより、Ｘ方
   向及びＹ方向の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、前記選択されたＸ方向及びＹ
   方向の一のループコイルを所定の周波数の交流信号で駆
   動する送信回路と、 コイルとコンデンサを含み、前記所定の周波数を同調周
   波数とし、内部の損失が異なる同調回路をそれぞれ有す
   る複数の位置指示器と、 前記選択されたＸ方向及びＹ方向の一のループコイルに
   発生する電圧中、前記所定の周波数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
   及び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方向の送受切替回路
   と、Ｘ方向及びＹ方向の各ループコイルに発生する前記
   誘導電圧より位置指示器のＸ方向及びＹ方向の指定位置
   を算出するとともに、該誘導電圧の減衰度を検出し、こ
   れより使用中の位置指示器を識別する処理装置と からなる位置検出装置。
4. （４）識別した位置指示器に応じて、処理装置又はその
   上位装置における処理モードの指定情報を送出するよう
   になし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。