JPS6375918A

JPS6375918A - 座標入力装置

Info

Publication number: JPS6375918A
Application number: JP61219755A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Kimura; 清木村
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1986-09-19
Filing date: 1986-09-19
Publication date: 1988-04-06
Also published as: US4818826A; DE3727683A1; DE3727683C2

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〕この発明は、ピックアップの転倒が原因となる誤動作等
の発生の防止を意図した座標入力装置に関する。

〔従来の技術〕

１を磁誘導方式の座標入力装置の一つに、入力平面に導
線を埋設し、この導線に通電して該導線のまわりに生じ
た磁界を座標指示具に設けたコイルにより検出するもの
がある。この例を第８図ないし第１１図に示す。

第８図ないし第１１図に図示した座標入力装置は、本出
願人が特願昭６０−２８２７７２号として提案したもの
であり、具体的には、第８図の原理的構成図に示すよう
に、メインループ２ａ、補償ループ３ａを備えた入力平
面２ｂ、発振器１を介してメインループ２ａに一定振幅
の電流を送出するドライバ２、補償ループ３ａに電流を
送出するドライバ３、磁界検出コイルを備えた座Ｂ！検
出具としてのピックアップ６、ピックアップ６によって
検出した出力を増幅する増幅回路７、極性判別回路８、
検波回路９、サンプル−ホールドアンプ！１，１２、マ
ルチプレクサ１３、Ａ／Ｄ変換器１４、補償値を格納し
た第１の記憶手段としてのＲＯＭテーブル１５、補間値
の誤差の補正値を格納した第２の記憶手段としてのＲＯ
Ｍテーブル１６、および制御回路１０とから構成され、
前記メインループ２ａのＸ方向のループにはＸ方向のス
イッチング回路４が、また、Ｙ方向のループにはＹ方向
のスイッチング回路５が、それぞれ設けられている。

メインループ２ａは、入力平面２ｂ上に平行に５ｍｍｇ
隔で埋設されており、各ループＬの一端はスイッチング
回路４　　（Ｙ方向の場合は、スイッチング回路５）へ
、他端はソース線２Ｓにそれぞれ結線され、全体として
、例えば２００ｍｍｘ２００ｍｍの入力平面を形成する
ようになっており、ソースｍ２ｓはドライバ２に結線さ
れている。

Ｙ方向も同様にして形成され、Ｘ方向と直交するように
なっている。

補償ループ３ａは、該メインループ２ａのソースｉ２ｓ
の近傍であって、該メインループ２ａ全体を囲繞するよ
うに、メインループ２ａとは別体の導体を埋設してあり
、一端は、この補償ループ３ａに該メインループ２ａの
ソース線２Ｓに流れる電流とは逆方向の所定の振幅の電
流を送出するドライバ３に結線され、他端はアースされ
ている。

第１の記憶手段としてのＲＯＭテーブル１５には、各ル
ープＬとＹ方向の領域に応じた補償値が格納されており
、制御回路１０の検出結果に応じて制御回路１０から該
当する補償４ａＩ　Ｓ　Ｃが呼び出され、この制御回路
１０内に備えられた演算手段により補間値を算出するよ
うにされている。

補正値が格納された第２の記憶手段としてのＲＯＭテー
ブル１６は、算出された補間値からその誤差を補正して
正確な座標位置を得るためのもので、例えば検出したセ
グメントに対し補間値の０．１ｍｍ毎の補正値を記憶さ
せである。

ピックアップ６は、先端部に磁界検出コイルが備えられ
ており、この磁界検出コイルによって生じた電圧を、増
幅回路７を介して検波回路９および極性判別回路８に送
るようになっている。

引き続き、上記座標入力装置の動作について説明する。

ピックアップ６の位置検出は、第９図フローチャートに
示すようにピックアップ６の概略位置であるセグメント
検出と、検出したセグメント内の詳細位置検出たる補間
と、該セグメント位置とセグメント内の詳細位置との合
成との大きく３つのステップに分けておこなわれる。

セグメント検出時には、まず、発振器１により生成され
た正弦波を用いてドライバ２，３が動作する。この状態
で、制御回路１０により指定されたスイッチング回路４
，５のうちの特定の１本のループＬにのみ順次ドライバ
２による電流が流れる。このとき、補償ループ３ａには
、メインループ２ａに流れる電流の１／２の振幅の電流
がドライバ３によって流れるようにされている。

今、各ループＬに電流が流れると、そのループＬに関し
て発生した磁界はピックアップ６により検知され、増幅
回路７により所望の振幅の信号に増幅される。この信号
は、発振器１の出力と極性判別（位相比較）回路８にお
いて位相が比較される。言い換えれば、そこで磁界の極
性が検出できる。そして、ピックアップ６の図において
左側のループＬを駆動したときに極性判別回路８の出力
がＨ”であったとすると、ピックアップ６の右側のルー
プＬを駆動したときには検出磁界の極性が反転するため
、極性判別回路の出力も“Ｌ”に反転する。

したがって、制御回路１０によりＸ、、Ｘ、。

Ｘ、・・・・・・・・・Ｘ７と順次ループＬを選択して
電流を送出すると、ピックアップ６の近傍で極性判別回
路８の出力が反転するのでピックアップ６の概略位置す
なわちセグメントが求まる。この原理を以下に説明する
。

第１１図は検出電圧分布の一例を示すもので、各ループ
Ｌに対応する磁界強度Ｈ２の分布は、ゼロ点の左側で正
、右側で負となり、電圧は磁界強度Ｈ２の絶対値を検出
するものとする。また、同図は、各ループＬから５ｍｍ
間隔、１つのセグメントが１０ｍｍ間隔に設定され、隣
接するセグメントが５ｍｍずつ重複するように設定され
た第１０図に対応したものを示しており、便宜上、Ｘ＝
５ｎｍｍ、５　（ｎ＋１）ｍｍ、５　（ｎ＋２）ｍｍ。

５　　（ｎ＋３）ｍｍ、、５　　（ｎ４−４）ｍｍに対
応する各ループをそれぞれＬ５ｎ、Ｌ５　（ｒｈ＋１）
　、Ｌ５　（ｎ＋２）　、Ｌ５　（ｎ＋３）　、Ｌ５　
（ｎ＋４）（但し０≦ｎ≦３７の整数）と称して説明す
る。

さて、前記Ａ位置にビウクアツブが位置しているとき、
各ループに順次走査信号を送出すると４、Ｌ　５　（ｎ
　＋　３）のループに通電したとき、すなわち、５ＥＧ
＝ｎ＋３、Ｘ−５（ｎ＋３）ｍｍとなったときに始めて
磁界が正となり、少なくともＸ＜５　（ｎ＋３）ｍｌＴ
ｌの領域にあることがわかる。

そして、ここでＬ　５　（ｎ　＋　３＞のループにおけ
る検出電圧Ｖい０．を得る０次に、２つ前のセグメント
５ＥＧ＝’ｆｌ＋１、Ｘ＝５　（ｎ＋１）ｍｍのループ
、すなわちＬ５　（ｎ＋１）のループを選択して検出電
圧Ｖ１゜１を得る。このとき、当然磁界は負となり、Ｌ
５　（ｎ＋１）とＬ−５（ｎ＋３＞のループの間で磁界
の極性が反転している。これにより、該Ａ位置は、５Ｅ
Ｇ−ｎ＋１の領域、つまりは５（ｎｏｒ）ｍｍ≦Ｘ≦５
（ｎ＋３）ｍｍの領域にあることがわかる。これは、第
１０図において１５ｍｍ≦Ｘ≦２５ｍｍ、、ＳＥＱｍ３
の領域にあることを示している。

上記のような検出原理によって該当するセグメントが検
出できたら（第１１図５ＥＣ＝ｎ＋ｌ、以下、同様）、
制御回路１０は、まず、そのセグメント５ＥＧ−ｎｏｒ
の左端に位置するループＬ５　（ｎ＋１）を選択する。

このとき、ピックアップ６、増幅回路７を経た信号は検
波回路９を通じて直流に変換され、サンプル−ホールド
アンプ１１によって直流電圧として保持される。

次に、制御回路１０は、セグメントＳＥＧ”ｎ＋１の右
端に位置するループＬ５　（ｎ＋３）を選択する。この
場合、Ｌ５　（ｎ＋２）のループは飛び越して次のＬ　
５　（ｎ　＋　３）のループにいっており、これはセグ
メントを１／２づつ重複させて精度を向上させているか
らである。そして、前述と同様にして検波回路９で得ら
れた直流電圧をサンプル−ホルトアンプ１２で保持する
。

このような状態から、制御回路１０の信号によってマル
チプレクサ１３がサンプル−ホールドアンプ１１．１２
に保持されている電圧を選択してＡ／Ｄ変換器１４によ
りデジタル値に変換し、ループＬ５　　（ｎ＋１）　、
Ｌ５　（ｎ＋３）からの電圧Ｖ　ｎｏｒ　＊　　Ｖｌｌ
（１３を得る。

次に、制御回路１０はスイッチング回路４．５を全てＯ
ＦＦにする。これにより補償ループ３ａにのみ前記所定
の電流が流れるので、前述と同様の方法により検波出力
をＡ／Ｄ変換して、補償ループ３ａのみからの電圧ｖｃ
を得ることができる。

引き続いて、制御回路１０はセグメント判別で得られた
Ｘ方向、Ｙ方向のセグメントの値（同方向の距離）に応
じた補償値ＩＳＣをＲＯＭテーブル１５から呼び出し、 ■、や、＋ｙ、、。

の式に検出した電圧Ｖ＋１＋ｌ＋ｖｙｔ。３＋ＶＣおよ
びｒｓｃを代入して制御回路内１０内の演算手段により
補間値Ｐ′を算出する。

そして、この補間値Ｐ′が算出されると、前述の誤差を
補正する補正値が格納されたＲＯＭテーブル１６から該
当する補正値を呼び出し、セグメント内の位置を特定す
るＦ！Ｆ、標値を得る。その後、セグメントの位置座標
と、該セグメント内での座標値を制御回路内の演算手段
により合成して、最終的なピックアップ６のポイント位
置のＸ座標を算出する。

同様にして、ポイント位＝のＹ座標を算出し、インタフ
ェース回路１７を介してホストコンピュータ側に算出し
た座標値を出力する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上記のような電磁誘導方式の座標入力装置に
あっては、操作者がピックアップ６を入力平面２ｂ上に
押し付けなくとも座標出力が得られろように近接検出機
能を備えている。

近接検出方法としては、例えば入力平面２ｂの各ループ
Ｌを順次ドライブしていき、ピックアップ６内のコイル
から出力される磁界検出電圧が、予め設定した値より大
きくなったとき、ピックアップ６の先端が入力平面２ｂ
に近接して保持されていると判断し、近接したと判断し
た際には、上記大きくなった時刻でスキャンを停止し、
所定の座標検出動作を開始するように設定されているも
のが知られている。

しかし、この方法ではピックアップ６を入力平面２ｂ上
に寝かせて置いた場合でも、ピックアップ６先端が入力
平面２ｂから近い位置にあるため、座標出力を必要とし
ないにもかかわらず近接検出がおこなわれる。このよう
な状態で検出電圧が出力されると次のセグメント検出や
補間に用いる磁界が不適当なものになるため、誤差や誤
動作の多い座標出力となる。実際には、入力平面２ｂ上
にピックアップ６を寝かせて置いた状態では、表示画面
上のカーソルが不特定に飛び回り、入力位置が特定でき
なくなって、操作上の障害となっていた。

このようなことから、ピックアップ６として形成された
スタイラスペンの内部に、該スタイラスペンが転倒して
いることを検出するスイッチ等の検出手段を設け、転倒
している場合にはピックアップ６のコイルからの出力が
増幅回路７や制御回路１０側に入力されないように構成
することも考えられる。しかし、このように構成すると
、スタイラスペン内部の構造が複雑になってコストアッ
プを招来し、また、スタイライベンから出るケーブルも
太くなることがあり、ケーブルが太くなると、操作１別
の不具合を生じる虞れがある。

この発明は、上記のような技術的背景に鑑みてなされた
もので、その目的は、座標指示具の転倒状態の検出を機
械的手段ではなく、電気的手段によりおこない、検出誤
差や誤動作の発生を防止し、かつ操作性に優れた座標入
力装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

従来技術が抱える問題点を解決し、上記目的を達成する
ため、この発明は、入力平面に互いに平行に埋設した複
数の導体に対して走査信号を順次送出し、当該入力平面
上を任意に指示し得る座標指示具によって検出された信
号に基づいて座標位置を検出する座標入力装置において
、上記座標指示具が入力平面に近接した際、上記導体か
らネ食出した信号の出力の絶対値が、予め設定された出
力レベルを１回の走査で越える回数を計数し、その回数
が２度にわたったとき座標検出動作に移行させる座標指
示具の近接検出手段を設けた構成にしである。

〔作　用〕

上記手段によれば、座標指示具の検出時の姿勢に対応し
て、座標検出を適否を判断し、適正な姿勢の場合のみ座
標検出動作をおこなうことができる。

以下、その原理を説明する。

前述した従来例と同様のループＬに順次高周波電流を流
すと、各時刻においてピックアップ６内のコイルを貫く
磁界強度は、ピックアップ６が入力平面２ｂに対しほぼ
垂直に対向しているときは、第３図に示すようになる。

この例では時刻ｔ、ｌに相当するループの近傍にピック
アップ６が位置している。これは、前述のように時刻ｔ
７付近で磁界の極性が反転していることから認識される
。

一方、ピックアップ６が転倒している場合には、第４図
のように磁界の極性が一定となり、極性の反転はみられ
ない。

この相違を第５図に基づいて説明する。

第５図は、３本のループにｌ１ｌｉ’（次電流が流れた
ときの点Ｂにおける磁界ベクトルＨと、入力平面２ｂに
対して平行な方向（Ｘ軸）の成分Ｈ，と垂直な方向（Ｚ
軸）の成分Ｈ２を示したもので、図において■で示した
ループにのみ電流が流れるものどする。第５図＜ａ）は
左側のループＬ、に通電された状態を、第５図（ｂ）は
真中のループＬ　ｎ　＋　１に通電された状態を、第５
図（Ｃ）は右側のループＬ７．２に通電された状態をそ
れぞれ示す、この場合、＠界ベクトルＨの大きさは、通
電されたループとピックアップ６のコイルの位置の距離
に反比例し、方向は該ループとＢ点を半径とする円のＢ
点に関する接線方向となる。そこで、当該磁界ベクトル
０についての上記平行な方向成分Ｈ，ど垂直な方向成分
Ｈ，をとると、垂直な方向成分Ｈ７は、ループＬ１．．
とＬ　ｎ＊　ｚの間で反転するが、平行な方向成分Ｈ，
は反転しない、ところで、ピックアップ６は、這常の検
出状態では入力平面２ｂに対して垂直に近く立てて使用
されるので、検出コイルは主に垂直な方向成分Ｈｚを検
出する。しかし、ピックアップ６が入力平面２ｂ上で転
倒もしくは寝かされていると、コイルは入力平面２ｂに
対して平行な方向に感度を有することになるので、主に
平行な方向成分Ｈ８を検出し、垂直な方向成分ＩＩ、は
ほとんど検出しない、したがって、入力平面２ｂ上で寝
かされたり転倒しない状態で入力平面２ｂに近接した、
すなわち、適正な姿勢で入力平面２ｂに近接した場合に
は、必ず磁界の極性の反転が検出される。

以上のような理由から、第３図および第４図に示すよう
な検出磁界曲線が得られる。

さて、実際の例えば第８図に示したような座標入力装置
では、すでに説明したように各ループＬに流した高周波
電流から生じた変動磁界をピックアップ６で受け、その
高周波検出電圧の振幅を観測することになる。したがっ
て、上記第３図および第４図に示した検出磁界曲線はそ
れぞれ第６図および第７図に示すようになる。

そこで、第６図および第７図に示すように、予め設定さ
れた電圧値、すなわち近接検出のスレシホールド電圧Ｖ
？１４を決めておき、ループＬをスキャンして検出電圧
をチェックする際、検出電圧が該スレシホールド電圧Ｖ
ＴＭより一旦大きくなって、次に小さくなり、その後再
びスレシホールド電圧ＶＴＭより大きくなるときには、
ピックアップ６は入力平面２ｂに対して立てられている
ので、座標検出をおこない、スレシホールド電圧ＶＴＮ
よリ一度は大きくなるが、再び大きくなることのないと
きは、ピックアップ６は入力平面２ｂ上で転倒している
として座標検出をおこなわないようにしておく、これに
より、ピックアップ６の転倒が原因となる誤差の発生や
誤動作を防止することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図および第２図は、この発明の実施例に係る座標入
力装置を説明するためのもので、第１図は座標入力装置
の原理的構成図、第２図はピックアップの近接検出動作
を示すフローチャートである。以下、従来例と同一もし
くは同一とみなせる構成要素には同一の符号を付し、重
複する各部の説明は適宜割愛する。

第１図において、実施例に係る座標入力装置は、第８図
に示した従来例に係る座標入力装置に、その制御回路１
０に接続されるピックアップ近接認知レジスタ３１と、
サンプル−ホールドアンプ１１からの出力電圧とスレシ
ホールド電圧ＶＴＨを設定する電源３３の電圧とを比較
し、その比較結果を該制御回路１０に出力する比較器３
２とからなる座標指示具の近接検出手段を設けたもので
、その他の構成および動作は従来例と全て同一である。

以下、ペン近接検出動作を第２図のフローチャートを参
照して説明する。

まず、第９図に示した従来の検出動作に入る前に２１１
　ｍ回路１０はピックアップ近接認知レジスタ３１をク
リアする。そしてサンブルーホールドアンプ１１をサン
プル状部にセットした後、例えばＸ軸方向のメインルー
プ２ａの各ループＸ、、に電流を順次送出して全てのル
ープを走査する。この過程で、前記スレシホールド電圧
ｖＴ、ｌとサンプル−ホールドアンプ１１からの出力と
を比較し、比較器３２からの出力が′Ｈ”になると、第
６図および第７図に示すように、少な（とも検出電圧が
１度スレシホールド電圧ＶＴＨよりも大きくなったこと
がわかる。この場合には、ピックアップ近接認知レジス
タ３１に１を加え、引き続いて次のループを走査して比
較器３２からの出力を得る。

この動作を操り返す過程で、比較器３２からの出力が２
度にわたってスレシホールド電圧Ｖ？Ｈを越えると、最
終的に検出電圧がスレシホールド電圧Ｖ？Ｈより小さく
なるならないにかかわらず、ピックアップ近接認知レジ
スタ３１が２となる。そして、ピックアップ近接認知レ
ジスタ３１が２となると、制御回路１０は前述の原理に
従ってピックアップ６が入力平面２ｂに対して立った姿
勢の適正な入力が可能な状態と判断する。この判断によ
り制御回路１０はピックアップ近接検出動作をみの座標
検出動作が期待できる。

なお、上記実施例は電磁誘導方式の座標入力装置につい
て説明しているが、静電誘導方式などの非接触の検出方
式を採用したものにもこの発明が適用できることはいう
までもない。

〔発明の効果〕

以上のように、座標指示具が検出した信号レベルの絶対
値が、予め設定した出力レベルを１回の走査で２度にわ
たって越えたことを検出する座標指示具の入力平面に対
する近接検出手段を設けたこの発明によれば、座標指示
具が転倒しているときには上記出力レベルを１回の走査
で２度にわたって越えることがないので、座標指示具の
転倒を電気的に検出することができ、また、転倒状態を
検出したときには座標検出動作に移行しないので、座標
入力装置の座標検出時に、座標指示具の転倒が原因とな
る誤差や誤動作の発生を排除できる。

加えて、この近接検出手段が、電気的手段により構成さ
れているため、入力操作において操作性の劣化を招くこ
とはない。

終了し、前述の第９図に沿った座標検出動作をおこなう
。

このピックアップ近接検出動作において、ピックアップ
６が転倒している場合には、前述の原理によりピックア
ップ近接認知レジスタ３１の値が２となることはないの
で、ピックアップ６が入力平面２ｂに近接して入力可能
と制御回路１０が判断することはない。したがって、ピ
ックアップ６が入力平面２ｂ上で転倒した状態にあると
きに、ピックアップ６からの入力信号に基づいて座標検
出動作をおこなうことはない、これにより、ピックアッ
プ６の転倒が原因となる誤差や誤動作を回避することが
できる。

また、ピックアップ６からの検出電圧が、スレシホール
ド電圧Ｖア、に達しないときは、ピックアップ６が当然
に適正な入力姿勢および入力位置にないと判断して（ピ
ックアップ近接認知レジスタの値が２にならないので、
制御回路１０例の判断は前記と同一になる）、座標検出
動作をおこなわない、したがって、適正な入力姿勢にあ
るときの

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図はこの発明を説明するためのもので
、第１図はこの発明の実施例に係る座標入力装置の原理
的構成図、第２図は実施例に係る座標入力装置の近接検
出動作を示すフローチー％ｔ−ト、第３図ないし第７図
は近接検出原理を説明するためのもので、第３図および
第４図はそれぞれピックアップによって検出される磁界
強度と時間との関係を示す説明図、第５図は磁界ベクト
ルと方向成分の説明図、第６図および第７図は実機にお
ける検出電圧と時間との関係を示す説明図、第８図ない
し第１１図は従来例を説明するためのもので、第８図は
従来例に係る座標入力装置の原理的構成図、第９図は座
標検出動作を示すフローチャート、第１０図は入力平面
の一例を示す説明図、第１１図は座標の検出原理を説明
するための説明図である。２ａ・・・メインループ、２ｂ・・・入力平面、６・・
・ピックアップ、１０・・・制御回路、３１・・・ピッ
クアップ近接認知レジスタ、３２・・・比較器、Ｌ・・
・ループ。第２図ｒａｎ郊理へｔＩ＆３図第４図第５図第６図第７図ｙｒ圓第８図第９図第１Ｏ図

Claims

【特許請求の範囲】

入力平面に互いに平行に埋設した複数の導体に対して走
査信号を順次送出し、当該入力平面上を任意に指示し得
る座標指示具によつて検出された信号に基づいて座標位
置を検出する座標入力装置において、上記座標指示具が
入力平面に近接した際、上記導体から検出した信号の出
力の絶対値が、予め設定された出力レベルを１回の走査
で越える回数を計数し、その回数が２度にわたつたとき
座標検出動作に移行させる座標指示具の近接検出手段を
設けたことを特徴とする座標入力装置。