JP2611642B2 - 座標位置検出装置 - Google Patents

座標位置検出装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、座標位置検出装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】座標位置検出装置としては従来種々の動
作原理のものが用いられている。たとえば、特公昭62
−59329号公報「ディスプレイ付座標入力装置」で
公告された発明のものは、磁歪振動波の伝播時間を測定
することによって座標位置を決定しており、特公平2−
10968号公報「位置検出装置」で公告された発明の
ものは、励磁線と検出線との間の電磁誘導を利用し、座
標位置指定装置により電磁誘導の磁路を変化させ、この
変化を検出することによって座標位置指定装置の座標位
置を検出している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】磁歪振動波を使用する
従来のものでは、磁歪振動波の発生装置や検出装置が複
雑なものとなり、磁歪振動波の伝播路として特別なもの
を用意しておく必要があり、且つ、磁歪振動の発生装置
は他の装置に妨害を与えるという問題がある。また、電
磁誘導を応用するものは他の装置に妨害を与え、且つ、
他の装置からの妨害を受ける等の問題点があった。
【0004】本発明は、従来のものにおける上述の問題
点を解決するためになされたもので、簡単な装置で精度
の高い座標位置検出ができ、電磁誘導により他の装置を
妨害することもなく、また、他の装置から妨害を受ける
こともない座標位置検出装置を提供することを目的とし
ている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる座標位置
検出装置は、座標位置指示装置として永久磁石を使用
し、これに対するタブレットには磁気抵抗効果を有する
素子(磁気抵抗素子と略称する)を使用することとし
た。すなわち、座標位置指定装置は平面上で指定すべき
位置において当該平面に直角な方向への磁場を与える永
久磁石を備え、座標位置検出手段は、磁気抵抗素子が配
列されたタブレット部と、永久磁石による位置指定の影
響によって磁気抵抗素子に生じる抵抗変化を測定する抵
抗変化測定手段と、この抵抗変化測定手段により測定し
た抵抗変化のデータから永久磁石により指定された位置
の位置座標を算出するデータ処理部とを備え、タブレッ
ト部はX方向検出磁気抵抗素子群が配列されたX方向検
出用タブレットとY方向検出磁気抵抗素子群が配列され
たY方向検出用タブレットとを有し、X方向検出磁気抵
抗素子群はX軸方向を磁気検出方向とする磁気抵抗素子
をY軸方向に直列に接続して構成したX軸方向検出磁気
抵抗素子列を複数列Y軸と平行に配列して構成され、Y
方向検出磁気抵抗素子群はY軸方向を磁気検出方向とす
る磁気抵抗素子をX軸方向に直列に接続して構成したY
軸方向検出磁気抵抗素子列を複数列X軸と平行に配列し
て構成され、抵抗変化測定手段は、X軸方向検出磁気抵
抗素子列およびY軸方向検出磁気素子列の各列を単位と
してその列の抵抗変化を測定するようにした。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面について説明す
る。図1は本発明の一実施例を示す全体構成図であっ
て、10はY方向位置検出磁気抵抗素子群を表すが、こ
の素子群が配列されたY方向検出用タブレットを表すと
見ることもできる。Y方向位置検出磁気抵抗素子群10
は、Y方向を検出方向とする磁気抵抗素子をX方向に直
列に接続したY軸方向検出磁気抵抗素子列11を、X方
向と平行に複数列配列して構成され、各Y軸方向検出磁
気抵抗素子列11のそれぞれの2端子は、Y軸方向座標
位置出力装置12に接続されている。
【0007】同様に20はX方向検出磁気抵抗素子群
(X方向検出用タブレットとしてもよい)で、X方向を
検出方向とする磁気抵抗素子をY方向に直列に接続した
X軸方向検出磁気抵抗素子列21を、Y方向と平行に複
数列配列して構成され、各X軸方向検出磁気抵抗素子列
21のそれぞれの2端子は、X軸方向座標位置出力装置
22に接続されている。図2は、座標位置指定装置を示
す斜視図であり、30は座標位置指定装置全体、31は
永久磁石を示す。
【0008】図3は、座標位置指定装置30とX方向検
出磁気抵抗素子群10との関係を示す説明図で、図1に
示すX方向検出用タブレット10とY方向検出用タブレ
ット20とを重ね合わせて一体のタブレットを形成し、
座標位置指定装置30の永久磁石31はタブレット平面
に垂直な姿勢にして、永久磁石31の先端で所望の位置
を指定するのであるが、図3に示す例では、磁気抵抗素
子列40の中心線上に永久磁石31を置いている場合を
示す。この場合、磁気抵抗素子列40を貫く磁束は、磁
気抵抗素子列40の磁気検出方向の成分を持たないの
で、磁気抵抗素子列40の抵抗値の変化δZynは、ほぼ
0となる。
【0009】これに対し、その隣の磁気抵抗素子列39
を貫く磁束は、磁気抵抗素子列39の磁気検出方向に対
しての成分を持ち、従って磁気抵抗素子列39の抵抗値
の変化δZyn-1は、δZynより大きくなる。また、図3
にn+1で示す磁気抵抗素子列の抵抗値の変化δZyn+1
も、δZynより大きくなる。但し、永久磁石31から充
分に遠い場所にある磁気抵抗素子列では、磁界の強さが
充分に小さいのでその抵抗値の変化はほぼ0になる。従
って抵抗値の変化が大きな磁気抵抗素子列の間にある、
抵抗値の変化の小さい磁気抵抗素子列の近くに、永久磁
石31が置かれていると判定することができる。
【0010】図3に、n,n+1,n−1,・・・と番
号をつけたX軸方向検出用素子列の抵抗値の変化δ
yn,δZyn-1,δZyn+1・・・を図4に示す。この図
4は、また次のように見ることもできる。すなわち、X
方向磁気抵抗素子列40の中心線位置をX軸上でx=0
の位置とし、永久磁石31をx=0の点からxの正負両
方行に変化してそのときの素子列40の抵抗値変化を測
定した場合、その抵抗値変化δZynを表す曲線である。
この曲線はx=0で極小値をとり、xの正負に対して対
称であり、xが増加すると増加して極大値に達し、その
後はxの増加に伴って減少する。従ってδZyn=f
(x)・・・(1)という関数で表すことができ、x=
0の近傍では、δZyn=a+bx+cx2 ・・・(2)
という2次関数で近似することができる。図4のDx
X方向磁気抵抗素子列の配列のピッチを表す。
【0011】図5は、座標位置指定装置30とY軸方向
検出磁気抵抗素子群10との関係を示す説明図で、図5
に示す例では、磁気抵抗素子列50の中心線上に永久磁
石31を置いた場合を示す。この場合にも、図5でn,
n+1,n−1,・・・と番号をつけたY軸方向検出磁
気抵抗素子列の抵抗変化は、図4で示すことができる。
通常の場合、X軸方向検出磁気抵抗素子列もY軸方向検
出磁気抵抗素子列も同様な構造となっているので、Y軸
方向検出磁気抵抗素子群10に対しても式(1)のxを
yに変えて適用することができるが、その他の場合を考
えて、関数g(y)で表すことにする。y=0の近傍で
はg(y)もyの2次式で近似することができる。
【0012】また、抵抗値の変化を測定するのは時間が
かかるので、抵抗値の変化が0のときに平衡するホイー
トストーンブリッジの出力を以て抵抗値の変化を表すこ
とがある。図7はこのようなブリッジの一例を示す回路
図で、磁気抵抗素子列60の抵抗値の元の値をZn 、そ
の増加分をδZn とし、61,62,63はそれぞれ抵
抗アーム、64は直流電源で、65はこれらで構成され
るブリッジ、δEn はこのブリッジの不平衡電圧、66
は増幅器、67はコンパレータ、68は図1の符号12
または22に相当する座標位置出力装置である。
【0013】δZn =0のときはδEn =0となるよう
にブリッジ65の平衡をとっておくと、δEn はδZn
の関数となるが、図4の曲線を表示するような場合に
は、縦軸をδZn の替わりにδEn で表してもよい。図
8は、縦軸をδEn で表した場合の曲線で、この場合の
曲線も式(1)の関数関係で表すことができ、また式
(2)の2次式で近似することができる。
【0014】図6について、記号nで示す磁気抵抗素子
列(X軸方向検出磁気抵抗素子列とする)の中心線か
ら、X軸方向へ距離x離れた点に永久磁石31がある場
合、nで示す磁気抵抗素子列の抵抗変化をR0 (ブリッ
ジ65の不平衡電圧をE0 としてもよい)、n+1で示
す磁気抵抗素子列の抵抗変化をR+ (不平衡電圧をE+
としてもよい)、n−1で示す磁気抵抗素子列の抵抗変
化をR- (不平衡電圧をE- としてもよい)とすれば、 R0 (E0 )=a+bx+cx2 , R+ (E+ )=a+b(x−Dx )+c(x−Dx
2 , R- (E- )=a+b(x+Dx )+c(x+Dx2 の近似が成立し、且つ、b=0であることは容易に推定
できるので、これらの式からxの値を求めて精密な座標
位置を決定することができる。また、係数a,cの値を
図4の曲線から予め決定しておいて、R0 (又はE0
の値だけからxの値を決定することができる。Y軸方向
検出磁気抵抗素子列によってyの値を決定する場合も同
様である。
【0015】以上は図6に関連して精密な座標位置を決
定する場合のデータ処理方法について説明したものであ
るが、座標位置検出装置の用途によっては精密な座標位
置を決定する必要はなく、単に永久磁石31がどのX軸
方向検出磁気抵抗素子列と、どのY軸方向検出磁気抵抗
素子列との交点上にあるかを検出すれば足る場合があ
る。このような場合には、図6のコンパレータ67によ
って閾値Estd 以上の不平衡電圧出力の間に存在する閾
値Estd 以下の不平衡電圧を出力する磁気抵抗素子列を
検出すればよい。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明の座標位置検
出装置は、外部の回路へ電磁障害を与えることなく、ま
た外部の回路から電磁障害を受けることもなく、簡単な
回路で正確に座標位置を決定することができる等の効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す全体構成図である。
【図2】図1の座標位置指定装置の構成を示す斜視図で
ある。
【図3】本発明の動作原理を示す説明図である。
【図4】図3に示す磁気抵抗素子の抵抗値の変化を示す
図である。
【図5】本発明の動作原理を示す説明図である。
【図6】図4に示す磁気抵抗素子の抵抗値の変化と座標
位置指定装置の位置との関係を示す図である。
【図7】本発明の抵抗変化測定手段の一例を示す回路図
である。
【図8】図7のブリッジの出力である不平衡電圧の変化
示す図である。
【符号の説明】
10 Y方向検出磁気抵抗素子群 11 Y軸方向検出磁気抵抗素子列 20 X方向検出磁気抵抗素子群 21 X軸方向検出磁気抵抗素子列 30 座標位置指定装置 39,40,50,51 磁気抵抗素子 65 ホイートストーンブリッジ 66 増幅器 67 コンパレータ 68 座標位置出力装置

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平面上の座標位置を指定する座標位置指
    定装置と、この座標位置指定装置が指定する位置を、当
    該平面上に固定されたX−Y直交座標上の座標位置とし
    て検出する座標位置検出手段とを有する座標位置検出装
    置において、 前記座標位置指定装置は当該平面上で指定すべき位置に
    おいて当該平面に直角な方向への磁場を与える永久磁石
    を備え、 前記座標位置検出手段は、 磁気抵抗効果を有する素子(磁気抵抗素子という)が配
    列されたタブレット部と、前記永久磁石による位置指定
    の影響によって前記磁気抵抗素子に生じる抵抗変化を測
    定する抵抗変化測定手段と、この抵抗変化測定手段によ
    り測定した抵抗変化のデータから前記永久磁石により指
    定された位置の位置座標を算出するデータ処理部とを備
    え、 前記タブレット部は、X方向検出磁気抵抗素子群が配列
    されたX方向検出用タブレットとY方向検出磁気抵抗素
    子群が配列されたY方向検出用タブレットとを有し、 前記X方向検出磁気抵抗素子群は、X軸方向を磁気検出
    方向とする磁気抵抗素子をY軸方向に直列に接続して構
    成したX軸方向検出磁気抵抗素子列を複数列Y軸と平行
    に配列して構成され、 前記Y方向検出磁気抵抗素子群は、Y軸方向を磁気検出
    方向とする磁気抵抗素子をX軸方向に直列に接続して構
    成したY軸方向検出磁気抵抗素子列を複数列X軸と平行
    に配列して構成され、 前記抵抗変化測定手段は、前記X軸方向検出磁気抵抗素
    子列および前記Y軸方向検出磁気抵抗素子列の各列を単
    位としてその列の抵抗変化を測定することを特徴とする
    座標位置検出装置。
  2. 【請求項2】 抵抗変化測定手段は、抵抗変化が存在し
    ないときに平衡するホイートストーンブリッジの出力を
    前記抵抗変化を表す出力とすることを特徴とする請求項
    第1項記載の座標位置検出装置。
  3. 【請求項3】 X軸方向磁気抵抗素子列のピッチ(列の
    中心線から次の列の中心線までの間隔)をDX とし、前
    記永久磁石の指定する位置に最も近いX軸方向磁気抵抗
    素子列の抵抗変化をR0 ,その両側のX軸方向磁気抵抗
    素子列の抵抗変化をそれぞれR- ,R+ とするとき、前
    記データ処理部は、関数f(x)の形を予め2次方程式
    で近似しておき、 f(x)=R0 ,f(x+DX )=R- ,f(x−D
    X )=R+ の連立方程式を解いて抵抗変化がR0 であるX軸方向磁
    気抵抗素子列の中心線から、前記永久磁石の指定する位
    置のX軸方向距離xを算出することを特徴とする請求項
    第1項記載の座標位置検出装置。
  4. 【請求項4】 Y軸方向磁気抵抗素子列のピッチ(列の
    中心線から次の列の中心線までの間隔)をDY とし、前
    記永久磁石の指定する位置に最も近いY軸方向磁気抵抗
    素子列の抵抗変化をZ0 ,その両側のY軸方向磁気抵抗
    素子列の抵抗変化をそれぞれZ- ,Z+ とするとき、前
    記データ処理部は、関数g(x)の形を予め2次方程式
    で近似しておき、 g(y)=Z0 ,g(y+DY )=Z- ,g(y−D
    Y )=Z+ の連立方程式を解いて抵抗変化がZ0 であるY軸方向磁
    気抵抗素子列の中心線から、前記永久磁石の指定する位
    置のY軸方向距離yを算出することを特徴とする請求項
    第1項記載の座標位置検出装置。
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