JPH03147012A - 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） 本発明は位置指示器による指定位置の座標値等を求める
位置検出装置に関するものである。

（従来の技術） この出願に先立ち、出願人は特願昭６１−２１３９７０
号（特開昭６３−７０３２６号公報参照）（以下、先願
と称す。）において、センス部と位置指示器との間で電
波を送受して該位置指示器による指定位置の座標値等を
求める位置検出装置について提案し・た。

前記先願の内容を簡単に説明する。まず、多数のループ
コイルを位置検出方向に並設してなるセンス部の一のル
ープコイルに交流信号を加えて電波を発生させ、該電波
により位置指示器に内蔵した同調回路を励振させる。こ
の際、該同調回路がら発信される電波を前記ループコイ
ルに受信させ、誘導電圧を発生させる。これを多数のル
ープコイルについて順次切替えて繰返し、各ループコイ
ルに発生する誘導電圧、即ち、受信信号の振幅及び位相
角を検出し、これらに基づいて指定位置の座標値等を求
めていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前記装置では少なくとも位置指示器の位
置を最初に求める時に全てのループコイルを切替えなけ
ればならないため、その検出に時間がかかり、特にセン
ス部が大きくなる、即ちループコイルの数が増す程、時
間がかがるという欠点があった。

また、前記装置では受信信号中より実際にループコイル
に加えた交流信号に対応する信号の振幅及び位相角を検
出するのに、該交流信号の周波数に対応する゛周波数成
分のみを通過させるセラミックフィルタを用いていたた
め、周波数の異なる２以上の交流信号を用いようとする
と各周波数毎に対応したセラミックフィルタを設けなけ
ればならず、従って、交流信号の周波数を増やして複数
の位置指示器を同時に使用可能とすることが難しいとい
う欠点があった。

また、前記セラミックフィルタは過渡応答特性が悪いた
め、その出力より安定した受信信号を取出すには一のル
ープコイルについて電波の送受信を複数回繰返さなけれ
ばならず、従って、一のループコイルの選択に長い時間
が必要となり、ループコイルの切替えのスピードを速く
することが難しいという欠点があった。

さらにまた、前記セラミックフィルタは機械的な振動子
を含むものであって固有の大きさを有し、また、多数の
ループコイルの切替には各ループコイルに対応した多数
のアナログスイッチを必要とするため、部品の実装面積
や高さを小さくしたり、全体をＩＣ化したりすることが
難しいという欠点があった。

本発明の目的は位置指示器の位置を最初に求めるのに要
する時間を短縮することにある。また、本発明の他の目
的はハードウェアの変更を必要とすることなく使用する
交流信号の周波数、位相、振幅を自由に設定でき、複数
の位置指示器を同時に使用可能とすることにある。また
、本発明のさらに他の目的はループコイルの切替えのス
ピードを速くすることにある。また、本発明のさらに他
の目的は部品の実装面積や高さを小さくする、あるいは
ＩＣ化、低消費電力化並びにローコスト化を可能とする
ことにある。

（課題を解決するための手段） 本発明では前記目的を達成するため、多数のループコイ
ルを位置検出方向に並設してなるセンス部と、少なくと
もコイルを有する位置指示器との間の電磁作用に基づい
て位置指示器による指定位置の座標値等を求める位置検
出装置において、前記多数のループコイル中の一連に並
設されたループコイルを含む複数のグループ内より同時
に各々一のループコイルをその相対位置が所定数以上各
グループ内及びグループ同士に跨って同一又は対称とな
らないように選択する選択手段と、前記ループコイルの
選択により得られる信号振幅のパターンに基づいて多数
のループコイル中の位置指示器がその上に位置するルー
プコイルを判別する判別手段と、予め用意した任意の交
流信号に対応するディジタルデータを記憶する記憶手段
と、該ディジタルデータをアナログ信号に変換するディ
ジタル・アナログ変換手段と、受信信号を所定周期でサ
ンプリングしてディジタルデータに変換するアナログ・
ディジタル変換手段と、該ディジタルデータに所定の演
算を施して受信信号中の任意の周波数成分に対する振幅
及び位相角を算出する演算手段とを具備した位置検出装
置を提案する。

（作　用） 本発明によれば、選択手段により同時に選択されるルー
プコイルの位置は所定数以上各グループ内及びグループ
同士に跨って同一又は対称でないため、位置指示器の位
置によって得られる信号振幅のパターンが異なり、この
パターンに基づいて判別手段により位置指示器がその上
に位置するループコイルが判別される。

また、記憶手段に記憶されたディジタルデータがディジ
タル・アナログ変換手段に送出されて通常のアナログ交
流信号に変換されるが、該交流信号の周波数、位相、振
幅は記憶手段よりディジタル・アナログ変換手段に送出
されるディジタルデータによって任意に設定される。ま
た、受信信号はアナログ・ディジタル変換手段にてディ
ジタルデータに変換され、さらに演算手段にて該ディジ
タルデータに基づく演算が行なわれて受信信号中の任意
の周波数成分に対する振幅及び位相角が算出される。

（実施例） 第１図は本発明の位置検出装置の一実施例を示すもので
、図中、１はセンス部、２は切替部、３は位置指示器、
４は信号発生部、５は信号検出部、６は制御部、７はイ
ンタフェース部、８は処理部である。

第２図はセンス部１と切替部２の詳細を示すもので、図
中、１１−０〜１１−２３はループコイル、２１，２２
，２３．２４はアナログスイッチである。

各ループコイル１１−０〜１１−２３は略長方形をなし
、位置検出方向、例えばＸ方向に長い方の辺が直交する
如く並設されている。前記ループコイル１１−０〜１１
−２３は一連に並設された８本のループコイルを含む３
つのグループＩ、　　ＩＩ。

■を形成する。即ち、グループＩはループコイル１１−
０〜１１−７からなり、また、グループ■はループコイ
ル１１−８〜１１−１５からなり、また、グループ■は
ループコイル１１−１６〜１１−２３からなっている。

グループＩ、　　ｎ、　ＩＩＩの各ループコイルの一端
はアナログスイッチ２１゜２２．２３の８個の選択端子
にそれぞれ接続され、また、他端は共通に接地されてい
る。アナログスイッチ２１，２２．２３の切替端子はア
ナログスイッチ２４の切替端子に共通に接続されている
。

また、アナログスイッチ２４の２個の選択端子はそれぞ
れ信号発生部４及び信号検出部５に接続されている。各
アナログスイッチ２１〜２４は制御部６より送出される
情報に従って切替端子を一の選択端子に接続する如くな
っている。なお、前記センス部１全体のループコイルの
本数、グループ数及び各グループ内のループコイルの本
数は一例であってこれに限定されるものではなく、また
、各グループを構成するループコイルの本数は同一でな
くても良い。

ここで、グループＩの各ループコイル１１−０〜１１−
７とアナログスイッチ２１の選択端子との接続は端子番
号の順、即ち、ｒＯ，１，２，３゜４．５，６，７Ｊの
順となっているが、グループ■の各ループコイル１１−
８〜１１−１５は端子番号ｒｏ、２，１．４，３．６，
５．７Ｊの順にアナログスイッチ２２の選択端子に接続
されており、また、グループ■の各ループコイル１１−
１６〜１１−２３は端子番号ｒ２，０，４，１゜６．３
，７，５Ｊの順にアナログスイッチ２３の選択端子に接
続されている。これは各アナログスイッチ２１，２２．
２３によって同時に選択されるループコイルの相対位置
が所定数、ここでは４本以上各グループ内及びグループ
同士に跨って同一又は対称とならないようにするためで
ある。即ち、各アナログスイッチの端子番号ｒｏ、１，
２゜３．４，５，６，７Ｊの選択端子に接続されたルー
プコイルをｒｃｏ、ＣＩ、Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４゜Ｃｓ　、
Ｃｂ　、Ｃｔ　Ｊとすると、例えばループコイル１１−
０〜１１−３によるｒｃｏ　、ＣＩ　、Ｃ２。

ＣｉＪという相対位置（並び）は他のグループ中にもあ
るいは２つのグループに跨る場合にも存在せず、また、
ｒｃｉ　、Ｃ２、ＣＩ　、Ｃｏ　Ｊという並びも存在し
ない。

位置指示器（以下、入力ペンと称す。）３は第３図に示
すように合成樹脂等の非金属素材からなる筺体３１の内
部にその先端寄りから、ボールペン等の芯体３２と、該
芯体３２を摺動自在に収容し得る透孔を備えたフェライ
トコア３３と、コイルバネ３４と、スイッチ３５１．フ
ェライトコア３３の周囲に巻回されたコイル３５２．コ
ンデンサ３５３及び３５４からなる同調回路３５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３
６が取付けられている。

前記コイル３５２とコンデンサ３５３は互いに直列に接
続され、周知の共振回路を構成する如くなっている。該
コイル３５２及びコンデンサ３５３の数値は所定の周波
数ｆＯを共振（同調）周波数とする値に設定されている
。また、コンデンサ３５４はスイッチ３５１を介してコ
ンデンサ３５３の両端に並列に接続されており、該スイ
ッチ３５１がオンとなった時、前述した共振周波数を小
さく　（低く）する作用を行なう。なお、スイッチ３５
１は筺体３１を手等で保持し、芯体３２の先端をセンス
部１の入力面（図示せず）に押付けることによって筺体
３１内に押込むと、その後端によりコイルバネ３４を介
して押圧され、オンとなる如くなっている。

信号発生部４は第１図に示すようにランダムアクセスメ
モリ（ＲＡＭ）４１、ディジタル・アナログ変換器（Ｄ
Ａコンバータ）４２、低域フィルタ（ＬＰＦ）４３及び
ドライブアンプ４４からなっており、任意の周波数、位
相、振幅を有する交流信号を発生する。

ＲＡＭ４１は処理部８又はホストコンピュータに予め用
意された任意の交流信号に対応する複数ビット、ここで
は６ビツトのディジタルデータのうち、発生しようとす
る交流信号に対応するデータを記憶する。ＤＡコンバー
タ４２はＲＡＭ４１より読出されるディジタルデータを
順次アナログパルス（ＰＡＭ）信号に変換する。第４図
はＤＡコンバータ４２における変換特性を示すものであ
る。低域フィルタ４３は前記ＰＡＭ信号中より高周波成
分を除去し、そのエンベロープ成分のみを出力する。ド
ライブアンプ４４は前記エンベロープ成分を適当なレベ
ルまで増幅し、目的とする交流信号として出力する。前
記ＲＡＭ４１におけるデータの書込み及び読出し、並び
にＤＡコンパー夕４２における変換は制御部６からの情
報に従って実行される。なお、ＲＡＭ４１の代わりに少
なくとも一つの交流信号に対応するディジタルデータを
記憶したリードオンメモリを用いても良く、また、処理
部８に高速なＣＰＵを用いればパスバッファとしても良
い。

信号検出部５はプリアンプ５１、アンプ５２゜５３、減
衰器（ＡＴＴ）５４、アナログ・ディジタル変換器（Ａ
Ｄコンバータ）５５及び演算回路５６からなっており、
受信信号中の任意の周波数成分に対する振幅及び位相角
を検出する。

プリアンプ５１、アンプ５２．５３及び減衰器５４は受
信信号を適当なレベルまで増幅する。ＡＤコンバータ５
５は増幅後の受信信号を所定の周期、ここでは２５０　
ｎ５ｅｃでサンプリングし、６ビツトのディジタルデー
タに変換する。第５図はＡＤコンバータ５５における変
換特性を示すものである。演算回路５６は前記ディジタ
ルデータを用いて所定の演算、例えば後述する離散フー
リエ変換演算を行ない、受信信号中の任意の周波数成分
に対する振幅及び位相角を算出する。前記減衰器５４に
おける減衰度の調節、ＡＤコンバータ５５における変換
、並びに演算回路５６における演算は制御部６からの情
報に従って実行される。

制御部６は処理部８よりの指令に基づいて動作し、予め
設定されたシーケンスに従って各部のタイミングを制御
する。なお、消費電力を減らすため、電波を発生（送信
）する時は信号検出部５を待機状態とし、また、電波を
受信する時は信号発生部４を待機状態とし、さらにまた
、一定時間以上受信信号が得られない、即ち位置指示器
が検出されない時は信号発生部４及び信号検出部５とも
に待機状態とする。

インタフェース部７はホストコンピュータとの間でデー
タをやりとりするためのもので、該ホストコンピュータ
のパスラインに直結した少なくとも２つのレジスタから
なっている。該レジスタはＦＩＦＯメそり構造になって
おり、ホストコンピュータはこのレジスタを数回アクセ
スすることにより決められたデータフォーマットに従っ
てデータを読出す如くなっている。

処理部８は指定位置の座標値の計算等を行なうとと、も
に、ホストコンピュータとのデータ伝送、各部の総合的
なコントロールを行なうもので、周知のマイクロプロセ
ッサ、必要なプログラムやデータが書込まれたＲＯＭ、
ＲＡＭ等からなっている。

第６図は処理部８における処理の流れ図であり、以下、
これに従って、本装置の動作を説明する。

まず、処理部８は各部をリセットしくＳｌ）、信号発生
部４のＲＡＭ４１に予め用意した周波数ｆＯ，ここでは
５００ｋＨｚの正弦波信号に対応するディジタルデータ
を書込む（Ｓｌ）。詳しくは所定の送信期間、ここでは
３２μｓｅｅ内に送出可能な５００ｋＨｚの１６波の正
弦波信号を表わす１２８個の６ビツトのディジタルデー
タである。

次に、処理部８はアナログスイッチ２１〜２３を端子番
号ｒｏ、１，２，３．４，５．６，７Ｊの順に切替えさ
せる切替データを制御部６に書込む（Ｓ３）とともに、
該制御部６に電波の送受信を実行させる（Ｓ４）。

第７図は前述した電波の送受信に関わる制御部６におけ
る処理の流れ図である。まず、制御部６は切替えデータ
の１番目、ここでは端子番号「０」を選択させるデータ
をアナログスイッチ２１〜２３に送出しく５ｐｌ）、信
号発生部４を起動するとともに該信号発生部側を選択さ
せるデータをアナログスイッチ２４に送出する（ｓｐ２
）。次に、制御部６はクロックを供給してＲＡＭ４１内
のディジタルデータをＤＡコンバータ４２に順次転送し
、ＤＡ変換を実行させて該ディジタルデータをＰＡＭ信
号に変換させる（ｓｐ３）。

第８図（ａ）はこの際、前記ＤＡコンバータ４２により
出力されるＰＡＭ信号を示すものである。

このＰＡＭ信号は前述したように低域フィルタ４３によ
り高周波成分が除去されて第８図（ｂ）に示すようなエ
ンベロープ成分、即ち５００ｋＨｚの交流信号とされ、
さらにドライブアンプ４４により適当なレベルまで増幅
されて切替部２に送出される。

前述したＰＡＭ信号は実際にはプラス成分又はマイナス
成分のみの単極性信号であるが、図面では理解し易くす
るために両極性信号として表わした（なお、実際には低
域フィルタ４３又はドライブアンプ４４もしくはその間
に挿入された図示しないコンデンサにより直流分がカッ
トされて両極性信号となる。）。

前記交流信号はアナログスイッチ２４を通り、アナログ
スイッチ２１〜２３によりそれぞれ選択されたセンス部
１のループコイルＣＯ％即ち１１−０．１１−８．１１
−１７に供給され、電波となって発信する。

この際、センス部１上にて入力ベン３が略直立状態、即
ち使用状態に保持されていると、該電波は入力ペン３の
コイル３５２を励振し、その同調回路３５に前記交流信
号に同期した誘導電圧を発生させる。

一方、制御部６は前述した３２μｓｅｃの送信期間が終
了すると、信号発生部４を待機状態にし信号検出部５を
起動するとともに該信号検出部側を選択させるデータを
アナログスイッチ２４に送出する（ｓ　ｐ４）。

アナログスイッチ２４が切替えられるとループコイル１
１−０．１１−８．１１−１７よりの電波は直ちに消滅
するが、入力ベン３の同調回路３５に発生した誘導電圧
はその損失に応じて徐々に減衰するとともにコイル３５
２より電波を発信させる。該電波はアナログスイッチ２
４を介して信号検出部５に接続されたループコイル１１
−０゜１１−８．１１−１７を逆に励振するため、該ル
ープコイル１１−０．１１−８．１１−１７にはコイル
３５２からの電波による誘導電圧（受信信号）が発生す
る。第９図（ａ）（ｂ）はセンス部１における送信信号
及び受信信号の波形の一例を示すものである。

前記受信信号はプリアンプ５１、アンプ５２゜５３及び
減衰器５４により適当なレベルまで増幅されてＡＤコン
バータ５５に人力される。

制御部６は信号検出部５を起動した後、クロックを供給
してＡＤコンバータ５５により受信信号を２５０　ｎ５
ｅｃ毎に１２８回サンプリングさせＡＤ変換を実行させ
るとともに、演算回路５６により後述する離散フーリエ
変換演算を行わせ（ｓｐ５）、その結果を処理部８へ送
出する（ｓｐ６）。なお、前述した受信信号を２５０　
ｎ５ｅｃ毎に１２８回サンプリングするのに要する時間
（３２μｓｅｃ　）を受信期間と称する。

次に、制御部６はアナログスイッチ２１〜２３に対する
切替データを２番目、ここでは端子番号「１」を選択さ
せるデータに更新させて前述したステップｓｐｌ〜ｓｐ
６の処理を実行させ、ループコイルＣＩ　、即ち１１−
１．１１−１０．１１１９に対応する演算結果を得てこ
れを処理部８へ送出し、以下、切替データを８番目まで
更新して繰返す（ｓｐ７，５ｐ８）。

ここで、前述した演算結果のうちの振幅について注目す
ると、入力ベン３のＸ方向の位置によってアナログスイ
ッチ２１〜２３が切替られた時に得られる値がそれぞれ
異なる。

第１０図（ａ）は入力ペン３が第２図中の位置Ａ１即ち
ループコイル１１−４上にある時にアナログスイッチ２
１〜２３の切替えに応じて得られる受信信号の振幅（レ
ベル）の変化の一例を示すもので、図中、Ｓｏ、ＳＩ＋
　　５２＋　　８３＋　　”４＋　　”５＋５６＋　　
”７はアナログスイッチ２１〜２３において端子番号ｒ
Ｏ，１，２，３，４，５，６，７Ｊの選択端子がそれぞ
れ選択されたタイミングを示し、また、ｅｏ＋　　ｅｌ
＋　　ｅ２＋　　ｅ３＋　　ｅ４＊　　ｅ５＋ｅ６＋ｅ
７は前記タイミングにそれぞれ対応したレベルを示す。

また、第１０図（ｂ）は入力ベン３が第２図中の位置Ｂ
１即ちループコイル１１−１１上にある時の第１０図（
ａ）と同様な図であり、また、第１０図（Ｃ）は入力ペ
ン３が第２図中の位置Ｃ１即ちループコイル１１−１８
上にある時の第１０図（ａ）と同様な図である。

前記第１０図（ｂ）又は（ｅ）における受信信号レベル
の変化のパターンが第１０図（ａ）の場合と異なるのは
前述したセンス部１の各ループコイルの相対位置関係に
よるものである。このパターンは入力ペン３が位置する
ループコイルによって全て異なり、これより一義的に決
定できる。

例えば　ｅ４＞ｅ３　＞ｅ５　＞ｅ２ 又は　ｅ４＞ｅ、■ｅｓ　＞ｅ２　（−ｅ、）又は　ｅ
４＞ｅ５　＞ｅ、＞ｅｏ であればループコイル１１−４上に入力ベン３が位置し
、 ｅ　　４　＞ｅ、　　＞ｅ３　　＞ｅ２又は　ｅ４＞ｅ
、ｍｅ３　＞ｅ２　　（謹ｅ６）又は　ｅ４　＞ｅ３＞
ｅ、＞ｅ（。

であればループコイル１１−１１上に人力ベン３が１立
置し、 ｅ４　＞ｅｏ　　＞ｅ、＞ｅ２ 又は　ｅ４＞ｅｏ　ａｌｌｌｅ、＞ｅ２　　（＝ｅ６）
又は　ｅ４　＞ｅ、＞ｅｏ　＞ｅｏ であればループコイル１１−１８上に入力ベン３が位置
していることになる。

処理部８は各ループコイル１１−０〜１１−２３上に入
力ベン３が位置している際にそれぞれ得られる前記パタ
ーンを予め登録しており、前記ステップＳ４の処理の結
果として得られたパターンより入力ペン３がその上に位
置する、即ち最も近いループコイルを判別する（Ｓ５）
。

ところで、本装置では後述するように入力ペン３に最も
近いループコイル及びその両側のループコイルから得ら
れる受信信号レベルに基づいて補間演算を行なって最終
的な座標値を算出している。

このため、第１０図（ａ）のような形状のパターン（単
峰特性）で各受信信号が得られることが望ましく、その
ためには入力ペン３が最も近接しているループコイルに
応じてループコイルの切替えの順序を変えれば良い。

例えば前述した位置Ｂ上に入力ベン３がある場合、アナ
ログスイッチ２１〜２３の切替えを端子番号ｒＯ，２，
１，４，３，６，５，７Ｊの順序で行なえば第１１図（
ａ）に示されるような単峰特性を備えた受信信号レベル
が得られる。また、位置Ｃ上に入力ベン３がある場合、
アナログスイッチ２１〜２３の切替えを端子番号ｒ７，
２，０゜４．１．６，３，７Ｊの順序で行なえば第１１
図（ｂ）に示されるような単峰特性を備えた受信信号レ
ベルが得られる。

処理部８は各ループコイル１１−０〜１１−２３上に人
力ベン３が位置している際に前述した単峰特性を備えた
受信信号レベルが得られるアナログスイッチの切替え順
序を予め登録しており、前記ステップＳ５の処理の結果
として得られた入力ペン３に最も近いループコイルに応
じたアナログスイッチ２１〜２３の切替えデータを制御
部６に書込む（Ｓ６）とともに、該制御部６に前記ステ
ップＳ４と同様な電波の送受信を実行させる（Ｓ７）。

処理部８は前記ステップＳ７の処理の結果より得られた
受信信号レベルのパターンが単峰特性になっているか否
かを調べ（Ｓ８）、なっていなければステップ８３〜Ｓ
７の処理を繰返す。単峰特性が得られればその時の結果
から後述する如く入力ベン３による指定位置の座標値、
位相情報を計算しくＳ９）、さらにこれらをインタフェ
ース部７に書込んで（Ｓ１０）、ホストコンピュータへ
転送する。以下、ステップ８６〜ＳＩＯの処理を繰返す
。

次に、信号検出部５の演算回路５６における離散フーリ
エ変換演算及びこれによって得られる結果について説明
する。

ＡＤコンバータ５５にて所定の周期（ここでは２５０　
ｎ５ｅｃ）でサンプリングされディジタル値に変換され
たデータをＶ＋　　（ｉはサンプリング番号）とすると
、受信期間中に挿入可能な波の数ｋによって表わされる
周波数成分に対応する変換値Ｖ。

は次のように表わされる。

ｖｈ−（１／Ｎ）ΣＶｌ　ｅ−目２　ｘ　Ｉ　１−１１
１　％　Ｎ　１・・・・・・　（１） 但し、Ｎはサンプリング数で、ここでは１２８である。

また、ｋは整数で０〜（Ｎ−１）、即ち０〜１２７であ
る。また、サンプリング番号ｉは１〜１２８であり、そ
の受信信号に対する位置を第１２図に示す。

前記（１）式中の２πに相当する波長は３２μＳＱＣ％
即ち周波数は３１．２５ｋＨｚであるがら、ｋ−〇の時
のｖ、は直流成分を、また、ｋ−１の時の■、は３１．
２５（ｋＨｚ）Ｘ　１　＝３１．２５ｋＨｚの周波数成
分を、また、ｋ−２の時のｖ、は３１．２５（ｋＨｚ）
　Ｘ２　＝　０２．５　ｋＨｚの周波数成分を、また、
・・・・・・・・・・・・ｋ−１６の時のＶ、は３１．
２５（ｋＨｚ）Ｘ　ＬＢ−５００ｋＨｚの周波数成分を
、また、・・・・・・・・・・・・を表わしている。

従って、送信信号の周波数成分、即ち５００　ｋＨｚに
対応するｋの値、即ちに−１６の時の■、を求めれば人
力ベン３より発信された電波に対応する受信信号を取出
すことができる。

ここで、複素数の計算は次のように表わせる。

ｅ−μ　−Ｃｏｓ　　θ−ｊ　Ｓｉｎ　　θ　　　　　
　　　−−−−−−（２）即ち、実数部はｒｅａｌ　（
ｅ　−”　）−Ｃｏｓθ、虚数部はＩＩｌａｇｅ　（ｅ
　−”　）　−−３ｉｎθであるので、前記り１）式の
実数部は Ａｋ−（１／Ｎ）ΣＶｉ　Ｃｏｓ　　（２ｙｒ　（ｉ−
１）ｋ／Ｎｌ　　　　　　　　　　・・・・・・　（３
）と表わされ、また、虚数部は Ｂ、−（１／Ｎ）ΣＶｉ　Ｓｉｎ　　（２π（ｉ−１）
ｋ／Ｎｌ　　　　　　　　　　・・・・・・　（４）と
表わされ、さらに、 ｖｋｍ　　Ａｋ　　＋Ｂ、　　　　　　　　　・・・・
・・　（５）となる。従って、実際には（３）、　（４
）、　　（５）式の演算を行なうことにより受信信号の
振幅が求められる。また、受信信号の位相角は次の式に
よって求められる。

θ＊　＝ｔａｎ−１（Ｂ　ｋ／Ａ＊　）　　　　　　・
”−（ｅ）なお、後述するように送信信号中に２以上の
周波数成分を混合し、これらの周波数に対応する同調回
路をそれぞれ備えた２以上の入力ペン又はこれらの周波
数に対応する２以上の同調回路を備えた人力ベンを用い
るような場合にはそれぞれの周波数成分に対応するト、
の値のｖｋ、θ、を求めれば良い。

次に、処理部８における指定位置の座標値及び位相情報
の計算について説明する。

入力ペン３の位置に最も近接したループコイルより得ら
れる受信信号のレベルをＥ。とじ、その前後のループコ
イルよりそれぞれ得られる受信信号のレベルをＥ、、Ｅ
２　　（ＥＯ＞Ｅｌ　＞Ｅ２　）とすると、その時の人
力ベン３の位置Ｘ、と各ループコイルの位置との関係は
第１３図（ａ）又は（ｂ）のようになる。ここで、Ｘ、
、は入力ベン３に最も近接したコイル番号ｎのループコ
イルの中心位置、Ｘ＋＋−１はコイル番号（ｎ　−１）
のループコイルの中心位置、Ｘ＠＋、はコイル番号（ｎ
＋１）のループコイルの中心位置である。なお、ここで
いうコイル番号とは第２図において左端のループコイル
を１番目として右方向に数えた時の番号である。

第１３図（ａ）の場合、即ちレベルＥ１が（ｎ　−１）
番目のループコイルに対応している場合、ＸＯ（ループ
コイル１１−０の左端）を原点とする入力ペン３の座標
値Ｘ、は各ループコイル間のピッチをＰとすると次の式
によって求められる。

ｘｃ＝　（ｎ−１）Ｐ＋　（Ｅｏ　−Ｅｌ　）／　（２
Ｅｏ　−Ｅｌ　−Ｅｚ　）　　・Ｐ＋Ｐ／２・・・・・
・　（７） また、第１３図（ｂ）の場合、即ちレベルＥ１が（ｎ＋
１）番目のループコイルに対応している場合の同様な座
標値Ｘｔは次の式によって求められる。

ｘ、＝　　（ｎ−１）　　Ｐ＋　　（ＥＯＥ２　　）／
（２Ｅｏ　　Ｅｌ　　Ｅ２）・Ｐ十Ｐ／２・・・・・・
　（８） 従って、処理部８では信号検出部５によって求められる
受信信号の振幅より前記Ｅ。＋ＥＩＥ２を取出し、Ｅｌ
が（ｎ−１）番目又は（ｎ＋１）番目のいずれのループ
コイルに対応しているかを判別し、（７）式又は（８）
式の計算を行なって座標値Ｘ、を求める。

また、入力ペンの位相情報とは入力ペンの同調回路にお
ける同調周波数のわずかな変化によって生じる送信信号
と受信信号との位相角の差のことであり、ここでは送信
信号の位相角は０″に設定されているため、信号検出部
５によって求められる受信信号の位相角θｋがそのまま
用いられる。

前述したように同調回路３５の同調周波数は入力ペン３
のスイッチ３５１のオン・オフによって変化するため、
前記位相情報も該スイッチ３５１のオン・オフに対応し
て変化する。従って、該位相情報の変化より前記スイッ
チ３５１のオン・オフを検出（例えばホストコンピュー
タにおいて）することができる。なお、このスイッチ３
５１のオン（又はオフ）の状態は入力ペン３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
報等として用いられる。

前記実施例によれば、センス部１のループコイルの切替
えは、ＵＪ定開始当初より８回の切替えで良いため、入
力ベン３の位置を最初に求めるのに必要とする時間を大
幅に短縮することができる。−般に、前述したセンス部
のグループ数をｍとすれば、全てのループコイルを順次
選択する場合の１／ｍの時間で済むことになる。また、
前記実施例では各グループ毎のループコイルに対応して
アナログスイッチを設けたが、各グループにおいて同時
に選択されるループコイル同士を接続してからアナログ
スイッチに接続しても良く、この場合はアナログスイッ
チが１個で済むことになる。また、この場合、センス部
と切替部との間の配線の数はアース線を含めて９本で良
いから、センス部を他の部分と別の基板、例えば部品を
ハンダ付けできないフィルム基板上に構成することもで
き、センス部のコストを下げることが可能となる。

また、前記実施例によれば、信号発生部４のＲＡＭ４１
に書込むディジタルデータによってループコイルより発
生する電波の周波数、位相、振幅を任意に設定すること
ができ、２以上の周波数を有する電波を発生する場合で
もそれぞれの発振器を必要とすることがなく、また、信
号検出部５の演算回路５６により受信信号に離散フーリ
エ変換演算を加えてその任意の周波数成分に対する振幅
及び位相角を算出するようになしたため、２以上の周波
数を有する電波を発生した場合でもそれぞれについてそ
の振幅及び位相角を確実に算出することができ、また、
従来のようなセラミックフィルタが不要となるため、一
のループコイルに対する電波の送受信をそれぞれ１回で
済ませることができ、その切替えのスピードを大幅に向
上させることができるとともに、基板上の部品の実装高
さや面積を小さくでき、また、センス部を除く全体をＩ
Ｃ化でき、コストを下げることができる。

また、前記実施例によれば、電波の送信期間中は信号検
出部５を待機状態とし、電波の受信期間中は信号発生部
４を待機状態としたため、消費型ツノを小さくできる。

なお、前記実施例はＸ方向の一方向のみの指定位置の座
標値を検出するものであるが、センス部１と同様な他の
センス部を互いに直交する如く極く近接して重ね合わせ
、これに切替部２と同様な切替部を接続し、さらにこれ
らの２つの切替部と信号発生部４及び信号検出部５との
間に切替回路を設けるとともに、制御部６並びに処理部
８のプログラムを若干変更すれば、Ｘ方向及びＹ方向の
２方向の指定位置の座標値を検出することができること
はいうまでもない。

また、前記実施例におけるセンス部１、切替部２の構成
及びこれに基づくループコイルの切替え制御と、信号発
生部４及び信号検出部５による信号処理とは必ずしも同
時に行なう必要があるものではなく、通常のセンス部及
び切替部と前記信号発生部４及び信号検出部５とを組合
わせても良く、また、前記センス部１、切替部２及びこ
れに基づくループコイルの切替え制御と通常の信号発生
部及び信号検出部とを組合わせても良い。

第１４図は送信信号の位相を変えた時にＤＡコンバータ
４２より出力されるＰＡＭ信号の一部を示すもので、第
１４図（ａ）は０″の位相で出力した信号、第１４図（
ｂ）は４５″の位相で出力した信号、第１４図（ｃ）は
９０°の位相で出力した信号である。なお、ループコイ
ルに大きな電流をいきなり流したり切ったりすると大き
な逆起電力が生じて電子部品を破壊する恐れがあるため
、一つの周波数成分のみしか含まない送信信号を０°以
外の位相で送出することはない。

第１５図はＤＡコンバータ４２より出力されるＰＡＭ信
号の他の例を示すもので、第１５図（ａ）は周波数４３
７．５ｋＨｚ　　（３２ｕ　ｓｅｅの送信期間に１４波
）の送信信号に対応した信号、第１５図（ｂ）は３７５
　　ｋＨｚ　　（３２μｓｅｃの送信期間に１２波）の
送信信号に対応した信号を示す。

また、第１６図はＤＡコンバータ４２より出力されるＰ
ＡＭ信号のさらに他の例を示すもので、第１６図（ａ）
は周波数５００ｋＨｚの送信信号と周波数４３７．５ｋ
Ｈｚの送信信号とを混合した信号、第１６図（ｂ）は５
００ｋＨｚの送信信号と４３７．５ｋＨｚの送信信号と
３７５ｋＨｚの送信信号とを混合した信号を示す。なお
、前記信号は全て位相角が０″で振幅が７ｊＳ１６図（
ａ）では１／２、第１６図（ｂ）では１／３の信号を混
合したものである。

この際、第１６図（ａ）又は（ｂ）の信号をそのまま出
力すると前述したようにループコイルに大きな電流をい
きなり流したり切ったりすることになるため、実際には
これらの信号における位相角０゜の位置（図中、４１口
）より送出する（なお、この場合の位相情報は各周波数
毎に前記イ又は口の位置に対する位相角と受信信号の位
相角との差をとって求めることになる。）。

なお、これまでの説明ではセンス部のループコイルと同
調回路を備えた位置指示器との間で電波を往復させて指
定位置の座標値等を求める装置について述べたが、本発
明はセンス部のループコイルと位置指示器のコイルとの
間の電磁作用に基づいて指定位置の座標値等を求める装
置であれば、どのような装置であっても適用可能である
。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、センス部のループ
コイルよりその相対位置が所定数以上各グループ内及び
グループ同士に跨って同一又は対称とならないように各
グループから同時に選択し、この際、得られる信号振幅
のパターンから位置指示器がその上に位置するループコ
イルを判別するようになしたため、従来のように検出開
始時に全てのループコイルを選択する必要がなく、位置
指示器の指定位置の座標値を最初に求めるまでに要する
時間を大幅に短縮することができる。

また、本発明によれば、予め記憶したディジタルデータ
をディジタル・アナログ変換して交流信号を発生し、ま
た、受信信号をアナログ・ディジタル変換しこれに所定
の演算を施して受信信号中の任意の周波数成分に対する
振幅及び位相角を求めるようになしたため、任意の周波
数、位相、振幅を有する電波を発生することができると
ともに任意の周波数成分に対する振幅及び位相角を検出
することができ、同調周波数の異なる同調回路をそれぞ
れ有する複数の位置指示器又は同調周波数の異なる複数
の同調回路を有する位置指示器を同時に使用することが
でき、また、それらの位置も直ちに検出することができ
る。

また、本発明によれば、セラミックフィルタを必要とし
ないため、一のループコイルに対する電波の送受信をそ
れぞれ１回で済ませることができ、その切替えのスピー
ドを大幅に向上させることができるとともに、アナログ
スイッチの数を減らすことができ、多数の発振器を必要
とすることもないため、部品の実装面積や高さを小さく
したり、センス部を除く部分を全てＩＣ化することがで
き、小形且つ低消費電力でローコストな装置を実現する
ことができる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の位置検出装置の一実施例を示す構成図
、第２図はセンス部及び切替部の詳細な構成を示す図、
第３図は入力ペンの断面図、第４図はＤＡコンバータの
変換特性を示す説明図、第５図はＡＤコンバータの変換
特性を示す説明図、第６図は処理部における処理の流れ
図、第７図は制御部における処理の流れ図、第８図（ａ
）　（ｂ）は信号発生部におけるＰＡＭ信号及びそのエ
ンベロープ成分を示す波形図、第９図（ａ）　（ｂ）は
送信信号及び受信信号の一例を示す波形図、第１０図（
ａ）（ｂ）（Ｃ）はループコイルを順番に切替えた時の
受信信号の変化を示す図、第１１図（ａ）（ｂ）はルー
プコイルを入力ペンの位置に応じて切替えた時の受信信
号の変化を示す図、第１２図は受信信号に対するサンプ
リング番号の位置を示す図、第１３図（ａ）（ｂ）は入
力ペンとループコイルとの位置関係を示す図、第１４図
（ａ）　（ｂ）　（ｅ）は位相を変えた時のＰＡＭ信号
の一部を示す波形図、第１５図（ａ）（ｂ）はＰＡＭ信
号の他の例を示す波形図、第１６図（ａ）（ｂ）はＰＡ
Ｍ信号のさらに他の例を示す波形図である。 １・・・センス部、２・・・切替部、３・・・入力ペン
（位置指示器）、４・・・信号発生部、５・・・信号検
出部、６・・・制御部、７・・・インタフェース部、８
・・・処理部。

Claims (6)

【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
   るセンス部と、少なくともコイルを有する位置指示器と
   の間の電磁作用に基づいて位置指示器による指定位置の
   座標値等を求める位置検出装置において、 前記多数のループコイル中の一連に並設されたループコ
   イルを含む複数のグループ内より同時に各々一のループ
   コイルをその相対位置が所定数以上各グループ内及びグ
   ループ同士に跨って同一又は対称とならないように選択
   する選択手段と、前記ループコイルの選択により得られ
   る信号振幅のパターンに基づいて多数のループコイル中
   の位置指示器がその上に位置するループコイルを判別す
   る判別手段と、 予め用意した任意の交流信号に対応するディジタルデー
   タを記憶する記憶手段と、 該ディジタルデータをアナログ信号に変換するディジタ
   ル・アナログ変換手段と、 受信信号を所定周期でサンプリングしてディジタルデー
   タに変換するアナログ・ディジタル変換手段と、 該ディジタルデータに所定の演算を施して受信信号中の
   任意の周波数成分に対する振幅及び位相角を算出する演
   算手段とを具備した ことを特徴とする位置検出装置。
2. （２）多数のループコイルを位置検出方向に並設してな
   るセンス部と、少なくともコイルを有する位置指示器と
   の間の電磁作用に基づいて位置指示器による指定位置の
   座標値等を求める位置検出装置において、 前記多数のループコイル中の一連に並設されたループコ
   イルを含む複数のグループ内より同時に各々一のループ
   コイルをその相対位置が所定数以上各グループ内及びグ
   ループ同士に跨って同一又は対称とならないように選択
   する選択手段と、前記ループコイルの選択により得られ
   る信号振幅のパターンに基づいて多数のループコイル中
   の位置指示器がその上に位置するループコイルを判別す
   る判別手段とを備えた ことを特徴とする位置検出装置。
3. （３）多数のループコイルを位置検出方向に並設してな
   るセンス部と、少なくともコイルを有する位置指示器と
   の間の電磁作用に基づいて位置指示器による指定位置の
   座標値等を求める位置検出装置において、 予め用意した任意の交流信号に対応するディジタルデー
   タを記憶する記憶手段と、 該ディジタルデータをアナログ信号に変換するディジタ
   ル・アナログ変換手段と、 受信信号を所定周期でサンプリングしてデイジタルデー
   タに変換するアナログ・ディジタル変換手段と、 該ディジタルデータに所定の演算を施して受信信号中の
   任意の周波数成分に対する振幅及び位相角を算出する演
   算手段とを具備した ことを特徴とする位置検出装置。
4. （４）任意の交流信号として少なくとも２つの異なる周
   波数を有する信号を混合した交流信号を用いたことを特
   徴とする請求項（１）又は（３）記載の位置検出装置。
5. （５）所定の演算として離散フーリエ変換を用いたこと
   を特徴とする請求項（１）又は（３）もしくは（４）記
   載の位置検出装置。
6. （６）互いに直交する２つの位置検出方向に対する指定
   位置の座標値を検出するようになしたことを特徴とする
   請求項（１）乃至（５）いずれか記載の位置検出装置。