JPS6395526A - 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、特
に入力すべき座標位置のみを指定した位置指示器の状態
を検出するのに適した方式に関するものである。

（従来の技術） 従来、座標入力装置において、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Ｗｇ（以下、
ペンダウン状態と称す。）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
スイッチ手段をオン（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
して、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り・イミング信
号を送るものでは位置指示器自体にこれらの送信機や信
号発生回路、電池等を設ける必要があり、構成が複雑化
し大型且つ大重量となり、また、電池の交換や充電を頻
繁に行なわなければならず、これらが位置指示器の操作
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、その状
態を検出し得る方式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、タブレットの座標入力範囲の周囲にアンテナコイ
ルを設けるとともに、位置指示器にコイルとコンデンサ
とを含み且つ所定の周波数の交流信号に同調する−の同
調回路と、コイルとコンデンサとを含み且つ該所定の周
波数のｎ（ｎ−２，３，・・・・・・）激高調波信号に
同調する他の同調回路とを設け、前記アンテナコイルに
所定の周波数の交流信号を加えて電波を発信させ、該電
波の発信を停止した際のアンテナコイル中の信号より、
前記各同調回路の状態を判別し、位置指示器の状態を検
出するようになした。

（作　用） 本発明によれば、アンテナコイルよりの電波を受けた一
の同調回路は、その状態に応じてほぼ同一の周波数で且
つ同一あるいは異なる位相で共振し又は共振せず、該周
波数がほぼ同一で且つ位相が同一あるいは異なる電波を
アンテナコイルに反射し又は反ｒ）１ｔず、この反射電
波に基づいて電波の発信を停止したアンテナコイルに発
生する信号又は信号が発生しないことににす、該−の同
調回路の状態が判別され、また、アンテナコイルよりの
電波を受けた他の同調回路は、その状態に応じてｎ次の
高調波の周波数で且つ同一あるいは異なる位相で共振し
又は共振せず、該周波数がｎ次の高調波の周波数で且つ
位相が同一あるいは異なる電波をアンテナコイルに反射
し又は反射せず、この反射電波に基づいて電波の発信を
停止したアンテナコイルに発生する信号又は信号が発生
しないことにより、該他の同調回路の状態が判別され、
これらの同調回路の状態より位置指示器の状態が検出さ
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、入力ベンと称す。）
、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、非磁性金属の筺体１１にタブレット本
体１２およびアンテナコイル１３を取付けてなるもので
、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、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
するもので、該タブレット本体１２は筐体１１のほぼ中
央に収納されている。なお、筐体１１の上面パネル１１
ａ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５９−３２２４
４号の「位置検出装置」　（特開昭６０−１７６１３３
号公報参照）、又は特願昭５８−２３８５３２号の「座
標位置検出装置」（特開昭６０−１２９６１８号公報参
照）を用いることができる。

アンテナコイル１３は、絶縁被覆された薄い帯状の導体
を、タブレット本体１２の座標入力範囲、即ち前記枠１
４の周囲の筐体１１の上面パネル１１ａの表面に配設し
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、コイルとコンアンサとを含む同調回路２２ａお
よび２２ｂを内蔵している。

第２図は入力ベン２の詳■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の内部にその先端
寄りから、ボールペン等の芯体２４と、該芯体２４を摺
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２２１ａ、コア入りコイル２２２
ａ、コンデンサ２２３ａおよびコンデンサ２２４ａとか
らなる同調回路２２ａと、スイッチ２２１ｂ、コア入り
コイル２２２ｂ、コンデンサ２２３　ｂ　ａ３よびコン
デンサ２２４ｂとからなる同調回路２２ｂとが一体的に
組合わされて内蔵され、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２２１ａは、該入力ベン２を保持する指等
によりそのキ一部２２１ａ’をペン＠２３の内側方向に
押込むことによって押圧され、オンする如くなっている
。また、スイッチ２２１ｂ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。

第３図は入力ベン２の同調回路２２ａ、２２ｂｄ３よび
タイミング制御回路４の詳細な構成を示すものである。

同調回路２２ａは、第３図に示すようにコイル２２２ａ
とコンデンサ２２３ａとが互いに並列に接続され、コン
デンサ２２４ａがスイッチ２２１ａを介してコンデンサ
２２３ａに並列に接続されてなっている。また、同様に
同調回路２２ｂは、コイル２２２ｂとコンデンサ２２３
ｂとが互いに並列に接続され、コンデンサ２２４ｂがス
イッチ２２１ｂを介してコンデンサ２２３ｂに並列に接
続されてなっている。

コイル２２２ａおよびコンアンサ２２３ａは、アンテナ
コイル１３に供給される交流信号、例えば矩形波信号の
基本周波数で共振プ”る周知の共振回路を構成し、また
、コンアンサ２２４ａはスイッチ２２１ａがオンした時
、該共振回路にＪ３ける電流の位相を所定角度、例えば
９０’　ｉｔｙらける作用を行なう如くなっている。ま
た、同様にコイル２２２ｂおよびコンデンサ２２３ｂは
、アンテナコイル１３に供給される矩形波信号の基本周
波数のｎ　（ｎ＝２．３．・・・・・・）倍、例えば３
倍の周波数で共振する周知の共振回路を構成し、また、
コンデンサ２２４ｂはスイッチ２２１ｂがオンした時、
該共振回路における電流の位相を所定角度、例えば９０
°遅らせる作用を行なう如くなっている。

また、第３図において、４０１は制御回路、４０２は波
形整形回路、４０３は逓倍器、４０４　、４０５は移相
器、４０６は駆動回路、４０７は送受切替回路、４０８
は増幅器、４０９　、４１０は帯域フィルタ（ＢＰＦ　
）　、４１１　、４１２　、４１３　、４１４は位相検
波器（Ｐ３　（）　）　、４１５　、４１６　、４１７
　、４１８は低域フィルタ（ＬＰＦ）　、４１９　、４
２０　、４２１　、４２２はアナログ・ディジタル変換
回路（△Ｄコンバータ）である。

第４図は第３図の各部に４３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。

制御回路４０１は周知のマイクロプロセッサ等より構成
され、所定の周波数ｆｏの矩形波信号Δ、および所定の
周波数ｆｋの送受切ｔ）信号Ｂを発生ずる。

前記矩形波信号Ａは波形整形回路４０２に送出され、波
形整形され、さら秤逓倍器４０３および移相器４０４に
送出される。逓倍器４０３は矩形波信号Ａの周波数をｎ
、ここでは３倍の３ｆＯに逓倍した矩形波信号Ｃを作成
して、これを移相器４０５に送出する。

移相器４０４は矩形波信号Ａの位相をそのまま（Ｏｏ）
とした信号、および９０°遅らせた信号を作成し、これ
らを位相検波器４１１および４１２にそれぞれ送出し、
また、移相器４０５は前記矩形波信号Ｃの位相をそのま
ま（０°）とした信号、および９０°遅らせた信号を作
成し、これらを位相検波器４１３および４１４にそれぞ
れ送出する。

また一方、０°の移相角の矩形波信号Ａは駆動回路４０
６にも送出されており、ここで平衡信号に変換され、さ
らに送受切替回路４０７に送出される。前述したように
送受切替回路４０７には送受切替信号Ｂが入力されてお
り、該送受切替信号Ｂに阜づいて駆動回路４０６および
増幅器４０７のいずれか一方が交互にアンテナコイル１
３に切替接続されるため、アンテナコイル１３には周波
数ｆｋｆｆｌに周波数「０のパルス信号を出したり、出
さなかったすする信号りが入力され、該信号りはアンテ
ナコイル１３より電波として発信される。

この際、タブレット１の座標入力範囲１４内において、
入力ペン２が使用状態、即ち略直立状態に保持されてい
ると、前記電波は入力ペン２のコイル２２２ａを励振し
、その同調回路２２ａに前記信号りに同期した誘導電圧
Ｅを発生する。

ところで、前記電波は矩形波信号△に塁づいて発信され
たものであるため、矩形波信号Ａの周波数、叩ちｆＯの
信号成分とともに、その２倍。

３倍、・・・・・・の周波数を有する高調波の信号成分
を含んでいる。このため、前記電波は入力ペン２のコイ
ル２２２ｂをも励振し、その同調回路２２ｂに前記信号
りの３倍の周波数の信号に同期した誘導電圧Ｆを発生す
る。

その後、送受切替回路４０７によりアンデン」イル１３
が増幅ｉ　４０８側に切替えられる、即ち受信期間に入
ると、該アンテナコイル１３よりの電波は直ちに消滅す
るが、同調回路２２　ａ　Ａ３よび２２ｂにおいては回
路的な変化はないため、前記誘導電圧ＥおよびＦは徐々
に減衰する。

一方、前記誘導電圧ＥおよびＦに基づいて同調回路２２
ａおよび２２ｂを流れる電流は、コイル２２２ａおよび
２２２ｂよりそれぞれ電波を発信させる。

該電波はアンテナコイル１３を逆に励振させるため、該
アンテナコイル１３にはコイル２２２ａからの電波によ
る誘導電圧とコイル２２２ｂからの電波による誘導電圧
とが合成された電圧Ｇが発生する。

該誘導電圧Ｇは、受信期間の間のみ送受切替回路４０７
より増幅器４０８に送出され増幅され、ざらに帯域フィ
ルタ４０９および４１０に送出される。

帯域フィルタ４０９は矩形波信号△の周波数、即ちｆＯ
を中心とする通過帯域を有するフィルタであるため、そ
の出力１」には信号Ｇ中の同調回路２２ａによる誘導電
圧成分のみが現われ、また、同様に帯域フィルタ４１０
は矩形波信号Ｃの周波数、即ち３ｆＯを中心とする通過
帯域を有するフィルタであるため、その出力Ｉには信号
Ｇ中の同調回路２２ｂによるＩｌ’１ｌｆｔ圧成分のみ
が現われる。

前記信号Ｈは位相検波器４１１　Ｊ３よび４１２にそれ
ぞれ入力され、また、信号Ｉは位相検波器４１３および
４１４にそれぞれ入力される。

位相検波器４１１には、前述したように矩形波信号Ａが
検波信号として入力されてＪ３す、この時、信号）」の
位相が矩形波信号Ａの位相と一致していれば、ちょうど
信号Ｈをプラス側に反転した信号Ｊを出力する。該信号
Ｊは、遮断周波数の充分低い低域フィルタ４１５にて電
圧ＶＫの平坦な信号Ｋに変換され、さらにＡＤコンバー
タ４１９にてディジタル信号に変換され、制御回路４０
１に送出される。

また、位相検波器４１２には矩形波信号△の位相を９０
°近らした信号Ａ−（図示せず）が検波信号として入力
されており、この時、信号］」の位相が矩形波信号へ−
の位相と一致していれば、前記同様、信号Ｈをプラス側
に反転した信号を出力する。該信号は前記同様の低域フ
ィルタ４１６にて平坦な信号に変換され、さらにＡＤコ
ンバータ４２０にてディジタル信号に変換され、制御回
路４０１に送出される。

一方、位相検波器４１３には矩形波信号Ｃが検波信号と
して入力されており、この時、信号Ｉの位相が矩形波信
号Ｃの位相と一致していれば、ちょうど信号Ｉをプラス
側に反転した信号りを出力する。該信号しは、遮断周波
数の充分低い低域フィルタ４１７にて電圧ＶＨの平坦な
信号Ｍに変換され、さらにＡＤコンバータ４２１にてデ
ィジタル信号に変換され、制御回路４０１に送出される
。

また、位相検波器４１４には矩形波信号Ｃの位相を９０
°遅らした信号Ｃ−（図示せず）が検波信号として入力
されており、この時、信号Ｉの位相が矩形波信号Ｃ′の
位相と一致していれば、１）ｊ１記同様、信号■をプラ
ス側に反転した信号を出力する。該信号は前記同様の低
域フィルタ４１８にて平坦な信号に変換され、さらにΔ
Ｄコンバータ４２２にてディジタル信号に変換され、制
御回路４０１に送出される。

ここで、入力ペン２において、スイッチ２２１ａおよび
２２１ｂがオフとなっている場合は、前述したにうに同
調回路２２ａおよび２２ｂの共振周波数における電圧と
電流の位相が一致しており、信号１」と矩形波信号Ａと
の位相、Ｊ３よび信号■と矩形波信号Ｃどの位相が一致
する。従って、この時は位相検波器４１１および４１３
の出力のみに正の電圧が現われ、位相検波器４１２およ
び４１４の出力には電圧は現われない。

また、入力ペン２において、スイッチ２２１ａがオンと
なっている場合は、同調回路２２ａの共振周波数におけ
る電流の位相が電圧の位相に対して９０’遅れることに
なり、信号１」の位相も矩形波信号△の位相に対しで９
０°遅れることになる。従って、この時は位相検波器４
１２の出力のみに正の電圧が現われることになるくなお
、この際の位相遅れが９０°未満であれば、位相検波器
４１１　Ａ３よび４１２の出力の両方に、該位相遅れｍ
に対応した値の正の電圧が現われることになる。）。

同様に入力ペン２に−３いて、スイッチ２２１ｂがオン
となっている場合は、同調回路２２ｂの共振周波数にお
ける電流の位相が電圧の位相に対して９０°遅れること
になり、信号Ｉの位相も矩形波信号Ｃの位相に対して９
０°遅れることになる。従って、この時は位相検波器４
１４の出力のみに正の電圧が現われることになる（なお
、この際の位相遅れが９０°未満であれば、位相検波器
４１３および４１４の出力の両方に、該位相遅れ出に対
応したｌ＋（ｆの正の電圧が現われることになる。）。

制御回路４０１は、前述したように各位相検波器４１１
〜４１４の出力電圧を、低域フィルタ４１５〜４１８お
よびＡＤコンバータ４１９〜４２２を介して常時監視し
ている。

而して、ＡＤコンバータ４２０より所定値以上のディジ
タル値が出力されている間を座標値の検出期間と定義付
け、さらにＡＤコンバータ４２２より所定値以上のディ
ジタル値が出力された時をペンダウン状態と定義付け、
これらの情報を位置検出回路３に送出するようにすれば
、タブレット１上で略直立状態に保持した入力ペン２の
スイッチ２．２１ａをオンしている間のみタブレット１
および位置検出回路３による位置検出を行なわせること
ができ、座標入力したい位置で該入力ベン２の先端をタ
ブレット１に押付け、スイッチ２２１ｂをオンするのみ
で、位置入力することができる。

なお、前記実施例ではスイッチ２２１ａ　（又は２２１
ｂ）のオン・オフにより、同調回路２２ａ（又は２２ｂ
）における電圧と電流との位相を変化させる如くなした
が、同調回路２２ａ（又は２２ｂ）中のコンデンサ２２
３ａ　（又は２２３ｂ　）を、例えば入力ペン２の操作
に基づいて、その容儀が変化するようなもので構成する
ことにより前記位相を変化させる如くなすこともでき、
スイッチそのものは必ずしも必要不可欠なものではない
。

また、前記実施例では同調回路２２ａ（又は２２ｂ）に
おける電圧と電流との位相変化を検出して、入力ベン２
の状態を検出するＪ：うになしているが、同調回路２２
ａ（又は２２ｂ）において、コイル２２２ａ　（又は２
２２ｂ）とコンデンサ２２３ａ　（又は２２３ｂ　）と
の間にスイッチ２２１ａ　（又は２２１ｂ）を設けるこ
とにより、同調回路２２ａ（又は２２ｂ）側からの誘導
電圧の有無から、入力ペン２の状態を検出することもで
きる。

さらにまた、前記実施例では入力ベン２に基本周波数に
同調する同調回路２２ａと、３次高調波に同調する同調
回路２２ｂとの２つの同調回路を設けたが、２次高調波
、４次高調波、・・・・・・に同調する多数の同調回路
を設けて、さらに多くの情報を伝送可能とすることもで
きる。

さらにまた、前記実施例ではアンテナコイル１３より発
信する交流信号として矩形波信号を用いたが、三角波、
鋸歯状波等の高調波成分を含む信号であれば、どのよう
な信号でも良い。１うイ≧みに、本来、高調波成分を含
まない正弦波でも、実際には増幅器等を通過づる際に波
形が歪み、高調波成分を含むようになるため、前記交流
信号として正弦波を用いることもできる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、位置指示器に所定
の周波数の交流信号に同調する一の同調回路と、該所定
の周波数のｎ　（ｎ＝２．３．・・・・・・）激高調波
信号に同調する他の同調回路とを設けて、アンテナコイ
ルより前記所定の周波数の交源信号の電波を発信するよ
うになしたため、アンテナコイル側より発信した一の周
波数の電波に対して、位置指示器側よりその高調波に対
応Ｊる周波数の電波を含む多数の電波を反射させること
ができ、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、５岱の情報を伝送させることがで
き、しかも位置指示器にはコイルとコンデンサとを含む
同調回路を複数個設けるのみで。

良く、従来のような複雑な信号発生回路や電池等も不要
となり、極めて操作性の良い位置指示器を提供でき、し
かもその状態を的確に検出し得る等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概要を示す斜視図、第２図
は入力ペンの断面図、第３図は同調回路およびタイミン
グ制御回路の詳細な構成図、第４図は第３図の各部の信
号波形図である。 １・・・タブレット、２・・・入力ペン、３・・・位首
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、２２ａ。 ２２ｂ・・・同調回路。

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、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るとともに、 位置指示器にコイルとコンデンサとを含み且つ所定の周
   波数の交流信号に同調する一の同調回路と、コイルとコ
   ンデンサとを含み且つ該所定の周波数のｎ（ｎ＝２、３
   、・・・・・・）次高調波信号に同調する他の同調回路
   とを設け、 前記アンテナコイルに所定の周波数の交流信号を加えて
   電波を発信させ、該電波の発信を停止した際のアンテナ
   コイル中の信号より、前記各同調回路の状態を判別し、
   位置指示器の状態を検出するようになした ことを特徴とする位置指示器の状態検出方式。