JPS6356716A - 位置指示器の状態検出方式 - 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、座標入力装置における位置指示器の状態を検
出する方式に関するものである。

（従来の技術） 従来、座標入力装置にＪ３いて、タブレット上の入力す
べき座標位置のみを指定した位置指示器の状Ｈ（以下、
ペンダウン状態と称ケ。）を検出する方式としては、位
置指示器にスイッチ手段を設けて、ペンダウン時のみ、
該スイッチ１段をオン〈又はオフ）し、該スイッチ手段
のオン（又はオフ）に基づくタイミング信号を、コード
を介しであるいは超音波や赤外線を用いて位置検出回路
に送るよう構成されたものがあった。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、位置指示器よりコードを用いてタイミン
グ信号を送るものでは該コードが位置指示器の操作性を
悪くし、また、超音波や赤外線を用いてタイミング信号
を送るものでは、似合指示器自体にこれらの送信機や信
号発生回路、電池等を設けなければならず、構成が複雑
化し、大型且つ大重量となり、これによって、位置指示
器の操作性を悪くするという問題点があった。

本発明は、位置指示器の操作性を落すことなく、その位
置状態と使用状態等を検出し得る方式を提供することを
目的どする。

（問題点を解決するための手段） 本発明では前記問題点を解決するため、座標入力部を構
成するタブレットと、スタイラスペン等の位置指示器と
、タブレットを駆動し且つ位置指示器による座標入力位
置を検出する位置検出回路とを備えた座標入力装置にお
いて、：」イルとコンデンサとあるいは抵抗を追加して
含んで組をなしていて前記コイルとコンデンサと抵抗の
いずれかの値を位置指示器の使用状態に応じて変化させ
ることにより外部信号に対して互いに同等な同調周波数
で且つ位相の変化を伴って応答して電波を発信する同調
回路を位置指示器に設け、タブレットの座標入力範囲の
周囲にアンテナコイルを設け、＋’ｐ’ｉ記同調周波数
と同等な周波数の交流信号を前記アンテナコイルに間欠
的に加えて電波を発信させ、該電波の発信を停止した際
に前記同調回路が応答した信号を前記アンテナコイルに
受信さけて前記位置指示器の位置動作状態を検出すると
ともに、前記アンテナコイルの発信信号に対して前記そ
れぞれ位相の異る受信信号によって位置指示器の使用状
態を識別するようになした。

（作　用） 本発明によれば、位置指示器の使用状態により、同調回
路はそのコイルとコンデンサと抵抗のいずれかの値が変
化してアンテナコイルの発信信号に対して位相が変化し
て応答し、発信する。アンテナコイルがこれを受信する
。該受信によって位置指示器の位置動作状態が検出され
る。そして受信信号の位相の変化に応じて位置指示器の
使用状態が識別される。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示すもので、図中、１はタ
ブレット、２は位置指示器（以下、入力ペンと称す。）
、３は位置検出回路、４はタイミング制御回路である。

タブレット１は、合成樹脂製の筐体１１にタブレット本
体］２およびアンテナコイル１３を収納してなるもので
、タブレット本体１２は位置検出回路３に接続され、ま
た、アンテナコイル１３はタイミング制御回路４に接続
されている。

タブレット本体１２は、位置検出回路３に駆動されて、
入力ベン２により指定された位置を検出する検出部を構
成するしので、該タブレット本体１２は筐体１１のほぼ
中央に配置されている。なお、筐体１１の上面パネル１
１ａに描かれている枠１４はその座標入力範囲を示す。

該タブレット本体１２および位置検出回路３としては、
例えば本件出願人の出願にかかる特願昭５８−２３８５
３２号の「座標位置検出装置」（特開昭６０−１２９６
１６号公報参照）あるいは特願昭５９−３３０８３号の
［位置検出装置（特開昭６０−１７６１３４号参照）を
用いることができる。前者においてはタブレット本体１
２の表面と平行に、且つ互いに直交させた多数の（ｄ歪
伝達媒体を配設して、これに各一端から（ｌ！！端に向
けて周期的に磁歪振動を伝搬させ、入力ベン２が近づく
と、これに設けた棒磁石により磁歪振動がその個所で増
大することを利用して、その個所までの伝搬時間から位
置検出回路３がそのＸＹ座標を検出する。また後者にお
いては、直交配列された各磁性体を交流励磁して各検出
コイルによってその誘導電圧をとり出すようにし、同様
な入力ペンが近づくと磁性体の透磁率が局部的に変化し
て誘導電圧が変化することを利用してＸＹ座標を検出す
る。

アンテナコイル１３は、塩化ビニル等の絶縁被覆を施し
た導線を、タブレット本体１２の座標入力範囲の周囲、
ここでは前記枠１４の周囲の筐体１１の上面パネル１１
ａの裏面に配設してなるものである。なお、図示例では
１ターンとなしているが、必要に応じて複数ターンとし
ても良い。

入力ベン２は、位置指定用の磁気発生器、例えば棒磁石
２１と、コイルとコンデンサと抵抗とを含む同調回路２
２を内蔵している。

第２図は入力ベン２の詳細な構造を示すもので、合成樹
脂等の非金属材料からなるペン軸２３の内部に、ボール
ペン等の芯体２４と、該芯体２４を廖動自在に収容し得
る透孔を備えた棒磁石２１と、コイルバネ２５と、スイ
ッチ２２１、鉄心入りロイル２２２、コンデンサ２２３
、微調節用の可変コンデンサ２２４および圧力可変コン
デンサ２２５とからなる同調回路２２とが一体的に組合
わされで内蔵され、その後端にはキャップ２６が取付け
られてなっている。

前記スイッチ２２１は、芯体２４を、例えばその先端を
タブレット面に押付けることによって、ペン軸２３内に
押込むと、その後端によりコイルバネ２５を介して押圧
され、オンする如くなっている。そして芯体２４の押圧
力に応じて圧力コンデン＋ｊ２２５の６吊が変化づるよ
うになっていて、後記する如く、その押圧力に応じた前
記８最の変化に基づいて、描く線の太さを指定するよう
にしている。第３図にも示すように、コンデンサ２２３
、可変コンデンサ２２４、および圧力可変コンデンサ２
２５は互いに並列に接続され、さらにこれらの−端にコ
イル２２２の一端がスイッチ２２１を介して接続され、
また、これらの他端にコイル２２２の他端が接続されて
、並列共成回路２２を構成している。

なお、共振回路２２はアンテナコイル１３より発信され
る電波の周波数に共振（同調）すべく、可変コンデンサ
２２４によって調節して設定される。

共振回路２２はｈ−力可変コンデンサ２２５の６吊が変
化することによって、選択度Ｑ＝Ｒ／（ω０Ｌ）（但し
Ｒは共振回路の抵抗値、［はインダイタンス）が変化し
て位相ずれが生ずる。そして同時に共振周波数も変化す
るが共振を可能にしている。

第３図はタイミング制御回路４の詳細な構成を承りもの
で、図中、４０１は発振器（Ｏ８Ｃ）、４０２は分周カ
ウンタ、４０３．４０４はナントゲート、４０５は送信
端子、４０６は受信端子、４０７．４０８は受信切替ス
イッチ、４０９．４１０．４１１は増幅器、４１２はフ
ィルタ、４１３．４１３’は位相検波各（ＰＳＤ）、４
１４は移相器（ＳＨＩＦＴ）、　４１５，４１５°は低
域フィルタ（ＬＰＦ）４１６は位相角演口器（ＰＩＩＡ
ＳＥ　）、４１７は出力端子である。

第４図は第３図の各部における信号波形図である。以下
、動作について詳細に説明する。

発振器４０１より発生した、例えば９１０にＨｚのクロ
ックパルスは、分周カウンタ４０２で１／２および１／
３２に分周される。ナントゲート　４０３の一方の入力
端子には、１／２に分周された４５５にＩｌｚのパルス
信号Ａが入力され、他方の入力端子には１／３２に分周
された２８．４４ＫＨｚのパルス信号〈パルス幅１７．
６埒）が入力され、その出力はざらにナントゲート４０
４に送出されて、第４図に示すように、１７．．６／１
１ｓ毎に４５５に＋１２のパルス信号を出したり、出さ
なかったりする信号Ｂとなる。

該信号Ｂは、送信端子４０５を介しＣアンテナコイル１
３に送出され、さらに電波として発信される。この時、
例えば入力ベン２の同調回路２２にＪ５いて、スイッチ
２２１がオンであると、該同調回路２２は送られてくる
電波に共撮ツる。而して、該回路は送信側の発信が停止
する間も減衰しながら共振し続けるため、第４図に示す
ような信号Ｃを発生し、該信号Ｃはコイル２２２より電
波として発信され、アンテナコイル１３に受信される。

受信切替スイッチ４０７．４０８は、前記２８．４４に
Ｉｌｚのパルス信号により１７．６ＩＪｓ毎に切替えら
れているため、送信停止期間の間のみ、受信端子４０６
よりの信号を取入れる。該受信信号は同調回路２２のス
イッチ２２１がオンであれば、第４図に示す信号りとな
り、オフであれば信号Ｄ′となる。該受信信号りは、増
幅器４０９，４１０により増幅され、信号Ｅとなり、さ
らに共振周波数４５５に＋＋２のメカニカルフィルタ４
１２を通して雑音成分が除去され、増幅器４１１を介し
て位相検波！　４１３．４１３’に送出される。

なお、増幅器４１０はオートレベルコントロール機能を
有していて、信号Ｅを一定振幅にする。

位相検波器４１３には前記４５５ＫＩＩＺのパルス信号
Ａが入力されており、この時、受信信号Ｅの位相をパル
ス信号△の位相と一致させているので、第４図に示すよ
うな、ちょうど、受信信号Ｅを折返した信号Ｆを出力す
る。

移相器４１４はパルス信号Ａを９０’進めて、その信号
を位相検波器４１３°に与えており、位相検波器４１３
°は信号Ｅと、信号へを９０°進めた信号とを受けて、
後記する信号Ｆ′を出力する。

前記信号Ｆ、Ｆ−は、遮断周波数の充分低い低域フィル
タ４１５，４１５’にて平坦な信号に変換され、位相角
演算器４１６に入力される。

ここで、位相検波器４１３の入力として、分周カウンタ
４０２の１７２分周による信号をｅＲとすると、第５図
（八）を参照し、これは振幅１の方形波であるから、そ
の角速度をωＲとすると、フーリエ展開により、 ｅＲ＝　（４／１（ｓｉｎ　ωＲｔ＋（１／３）ｓｉｎ
３ωＲｔ＋（１１５）ｓｉｎ５ωＲｔ　　＋＝１　　　
　・＝（１）となる。そして増幅器４１１側からの信号
をｅｉとして、これは最大値ＥＳ、角速度ωＳの同期成
分ｅｓと、最大１ｉ１１ｉＥＮ　、角速度ωＮの雑音で
ある非同期成分ｅＮよりなるものとすると、角速度ωＳ
−ωＲであるから、 ｅｉ　＝＝ｅＳ　＋　ｅｓ　＝ＥＳ　ｓｔｎ　ωｎ　ｔ
＋ＥＮ　ｓｉｎ　ωＮ　ｔ　　−・・・−Ｃ２）となる
。

信号ｅＲとｅｓとが同相のときは、位相検波器４１３の
出力をｅｏ　　（第３図及び第４図の信号Ｆ）とすると
、 ｅＯ＝ｅＲｘｅｉ　＝　（４／ｙｒ）（ＥＳ　ｓｉｎ　
ωＲｔ）（ｓｉｎωＲｔ　　＋（１／３）ｓｉｎ３　ω
Ｒｔ　　＋−−−−・・）＋（４／π）（ＥＮ　ｓｉｎ
　ωＮ　ｔ　）（ｓｉｎ　ωＲｔ＋（１／３）ｓｉｎ３
ωＲｔ　　　＋・・−−−・）＝（４／　ｌ　ＥＳ　（
ｓｉｎ２ωＲｔ＋（１／３）ｓｉｎ　ωＲｔ　−５ｉｎ
３ωＲｔ　　＋−・−）＋（４＃ｒ）　ＥＸ　（ｓｉｎ
ωＮ　ｔ　−ｓｉｎ　ωＲｔ＋（１／３）ｓｉｎ　　ω
Ｈｔ　　−５ｉｎ３ωＲｔ　　＋・−・・・）・・・・
・・・・・（３） となる。ここで、（３）式の第１項のｓｉｎ　　ωＲｔ
のみに直流成分が含まれ、他は交流成分であるから、次
段の低域フィルタ４１５の出力として、直流成分のみに
注目して、これを直流出力ｅＯとすると、５ｉｎ２ωＲ
ｔ　＝　（１／２）（１−ｃｏｓ２　ωＲｔ　）より、
ｅｏ　＝（２／　ｌ　ＥＳ　　−−−・−＝Ｃ４）とな
る。（４）式は第５図（Ａ）における信号ｅＯの平均値
である。

つぎに、圧力可変コンデンサ２２５の容量が変化して信
号ｅＲとｅｓとに位相差φが生ずると、（３）式の第１
項をｅ’　０とおき、 ｅ’　０　＝（４／　７Ｎ　ＥＳ　（ｓｉｎ（ωｌｔ　
ｔ　　−φ）ｓｉｎ　ωＲｔ　）　＝（４／　ｌ　ＥＳ
　（１／２）（ＣＯＳφ−ｃｏｓ（２ωＲｔ　　＋φ）
）　・・・・・・・・・（５）となる。（５）式の第２
項は交流成分であるから、直流出力ｅＯは ｅｏ　＝（２／　π）　ＥＳ　ｃｏｓφ　　・・・・・
・（６）となり、φ−１８０°と仮定すると、 ｅｏ＝−（２／π）ＥＳ となる。（６）式は第５図（Ｃ）における信号ｅＯの平
均値であり、該信号ｅｏが位相角演算器４１６に入力さ
れる。

つぎに、第５図の（Ａ）　（Ｂ）　（Ｃ）（Ｄ）に示す
ように、信号ｅｓの信号ｅＲに対する位相差φがそれぞ
れ０’　、９０°、１８０．２７０”となったときを考
えると、例えば９０″と２７０°の位相差に対しては、
（６）式のφ＝９０°あるいはφ−２７０として、ｅＯ
＝０となる。よってこれらの位相差領域を含めて信号ｅ
Ｏを検出するために、移相器４１４によって、第６図に
示すように信号ｅＲが９０°進められる。これによって
（６）式のＣＯＳφはｓｉｎφ置き換えられ、この場合
の第６図に示す信号ｅ９０（第３図の信＠Ｆ−）の平均
値を８９０とすると、 ｅ９０＝（２／　ｙｒ）　ＥＳ　ｓｉｎφ　　　　　　
・−・−（７）となり、該信号ｅ９０が位相角部口器４
１１に入力される。位相角演算器４１６は（６）式と（
７）式とから位相角を演算する。ｅ９０／ｅＯ＝ｓｉｎ
φ／　ＣＯ’３φより、 φ＝　ｊａｎ−１（ｅ　９０．／宜）　　　　　　・・
・・・・（８）となり、（８）式の位相角φの信号が出
力端子４１７から、タブレット１内のマイクロコンピュ
ータ〈図示せず）に出力される。

なお、本実施例においては、圧力可変コンデンサ２２５
によって同調回路２２の応答する位相を変えるようにし
たが、その代わりに感圧ゴムなどによる可変抵抗を用い
るとか、コイル２２２のインダクタンスを可変にしても
よい。

第７図は芯体２４の押圧力（ｇ）と、描く線の太さを指
定するコードとの対応図であり、アナログ的な押圧力に
応じて出力端子４１７から出力される位相角φの信号に
基づいて、マイクロコンピュータによって線の太さを示
すディジタルコードに変換されて、その太さが指定され
る。なお、押圧力がＯの場合は、（８）式の信号ｅｏ、
ｅ９０が共にＯとなるので位相角φは不定となり、位相
角Ｈ算器４１６が該不定なるを検知して、スイッチ２２
１がオフであることが判別される。これを判別するに当
っては、信号ｅｏとｅ９０とに対してイれぞれＯをわず
かに上まわるしきい値を設けて、そのしきい値との比較
結果の論理和を監視すればよい。このようにして位相角
φが検出されたときはペンダウン状態であり、不定のと
きはペンダウン状態でないと定ｎ付けて、該判別信号を
位相検出回路３に送るようにすれば、入力ペン２をタブ
レット１上で操作し、座標入力したい位置で該入力ペン
２の先端をタブレット１上に押付けるのみで、位置入力
することができる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、位置指示器と他の
回路との間にコードが不要であることはもとより、コイ
ルとコンデンサとを含む同調回路を設けるのみで良く、
従来のようむ複雑な信号発生回路や電池等も不要となし
た上で、位置指示器の使用状態に応じた信号がコードな
しで受信され、しかも位置指示器に設けたスイッチの動
作状態が同様にコードなしで識別されるので、例えば入
力ペンの押圧力に応じて描く線の太さの指定なども可能
にした上で、極めて操作性の良い位置指示器を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す位置指示器の斜視図、第
２図は入力ペンの断面図、第３図はタイミング制御回路
のブロック図、第４図は第３図の各部の波形図、第５図
、第６図は第３図の各位相検波鼎の動作を説明する波形
図、第７図は芯体の押圧力と線の太さ指定との対応図で
ある。 １・・・タブレット、２・・・入力ペン（位置指示器）
、３・・・位置検出回路、４・・・タイミング制御回路
、１３・・・アンテナコイル、１４・・・座標入力範囲
、２２・・・同調回路、２２１・・・スイッチ、２２５
・・・圧力可変コンデンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 座標入力部を構成するタブレットと、スタイラスペン等
   の位置指示器と、タブレットを駆動し且つ位置指示器に
   よる座標入力位置を検出する位置検出回路とを備えた座
   標入力装置において、コイルとコンデンサとあるいは抵
   抗を追加して含んで組をなしていて前記コイルとコンデ
   ンサと抵抗のいずれかの値を位置指示器の使用状態に応
   じて変化させることにより外部信号に対して互いに同等
   な同調周波数で且つ位相の変化を伴って応答して電波を
   発信する同調回路を位置指示器に設け、 タブレットの座標入力範囲の周囲にアンテナコイルを設
   け、 前記同調周波数と同等な周波数の交流信号を前記アンテ
   ナコイルに間欠的に加えて電波を発信させ、該電波の発
   信を停止した際に前記同調回路が応答した信号を前記ア
   ンテナコイルに受信させて前記位置指示器の位置動作状
   態を検出するとともに、 前記アンテナコイルの発信信号に対して前記それぞれ位
   相の異る受信信号によって位置指示器の使用状態を識別
   することを特徴とする 位置指示器の状態検出方式。