JPH04182815A - ワイヤレス座標読取装置 - 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、コンピュータ等の外部装置へ座標入力を行う
座標読取装置に関し、特に座標読取装置本体と座標指示
器との間を信号線で接続する必要のないワイヤレス座標
読取装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来のワイヤレス座標読取装置における座標指示器に設
けられたスイッチの状態を検出する技術を第９図によっ
て説明する。

まず、スイッチ１０７と第２のコンデンサ１０８から成
る直列回路を、コイル１０５と第１のコンデンサ１０６
から成る共振回路に並列に接続して座標指示器を構成す
る。励磁ライン１０２とセンスライン１０３を直交配置
してセンスライン板１０１を形成し、前記励磁ライン１
０２に励磁信号として交流信号を与え、センスライン１
０３上に誘導される誘導信号を観測する。

座標指示器１０４をセンスライン板１０１上に置いてス
イッチ１０７をオン／オフする。スイ・７チ１０７がオ
フの場合、誘導信号は、励磁信号とは回路の特性による
一定の位相差をもって誘導する。スイッチ１０７がオン
になると、共振回路には第２のコンデンサ１０８が並列
に接続されるので共振周波数は低い方に変化し、誘導信
号の位相はオフの場合に比べて遅れる。この位相の遅れ
を検出することによってスイッチの状態を判定すること
ができる。

［発明が解決しようとする課題］ 一方、この種の座標読取装置を使う側からは、座標情報
すなわち平面内のＸＹ２軸の位置以外に第３軸目の連続
情報を得たいという要求がある。

その要求に沿った一使用例を説明する。

座標読取装置はグラフインクデイスプレィシステムの中
で画面の位置指定や命令入力などに使われることが多い
。たとえば、第１Ｏ図は画面の拡大／縮小に使われる場
合の説明図である０画面には、命令を入力するための「
メニュー」と呼ばれる領域２００が定義され表示されて
いる。画面にはまた座標読み取り装置の出力する座標情
報によってその表示位置が制御される「カーソル」２０
１が表示されている。（第１Ｏ図（ａ））操作の一例を
説明する。操作者は、まずメニューの中から拡大／縮小
の命令にカーソルを合わせ、座標指示器のスイッチを押
す、（第１０図（ｂ））続いて拡大／縮小の中心となる
点Ｐを入力する。（第１０図（Ｃ））拡大／縮小命令の
入力によって画面には拡大率設定領域２０２が表示され
る。操作者はこの領域にカーソルを合わせスイッチを押
しながらカーソルを移動させる。（第１０図（ｄ））こ
のシステムでは、拡大率設定領域内のカーソルの位置が
拡大／縮小率になるようにプログラミングされているの
である。

このシステムの例では、第３軸目の連続情報を座標情報
の内の１軸の情報、すなわち拡大率設定領域内での上下
方向の位置とスイッチ情報とを合成して作成している。

このようなめんどうな手続きをとらなければならない原
因は、従来の座標読取装置がＸＹ平面での座標情報を出
力するように構成されているからである。しかし、座標
読取装置を使う側ではこの例のように、さらにもう−軸
の情報を連続的に得たいときがある。

本発明は、上記の背景のもとになされたものである。主
たる目的は、座標読取装置本体と座標指示器との間を信
号線で接続する必要のないワイヤレス座標読取装置であ
って、座標指示器に設けたタッチ板に操作者が接触した
ときに、その接触状態を検出し外部に出力することので
きるワイヤレス座標読取装置を実現することである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために本発明では、複数の励磁ライ
ン群と複数のセンスライン群を重ねて配置したセンスラ
イン板と、座標指示器とによって構成され、励磁ライン
群に順次交流信号を与えると同時に、センスライン群を
順次選択し、センスラインに誘導した誘導信号から座標
指示器が置かれた位置の座標値を求めるワイヤレス座標
読取装置において、座標指示器は、コイルとコンデンサ
による共振回路に第１および第２のタッチ板を接続し、
座標指示器の外面に第１のタッチ板は露出して、また第
２のタッチ板は絶縁板で被覆して設けて構成し、励磁ラ
イン群に与えた交流信号と、センスラインに誘導した誘
導信号とを入力して、誘導信号の位相を検出し位相信号
として出力する位相検出回路と、座標読取装置各部を制
御するとともに、位相信号を入力して座標指示器のタッ
チ板に操作者が接触した接触状態を出力する制？１ｆｆ
ｉ装置とを設けた。

［作　用］ このように構成した座標読取装置において、励磁ライン
群に順次励磁信号である交流信号を与え、同時にセンス
ライン群を選択していく過程で、選択された励磁ライン
とセンスラインの近傍に座標指示器が置かれていると、
センスラインには誘導信号が発生する。

座標指示器のタッチ板に操作者が接触していない状態で
は、共振回路はコイルとコンデンサの定数で決定される
共振周波数をとる。このとき誘導信号の位相は励磁信号
とは一定の位相差をもっている。第１および第２のタッ
チ板に操作者が接触するとタッチ板間には人体を介して
静電容量が発生する。この結果、回路の共振周波数が変
化し、誘導信号の位相も変化する。

位相検出回路は、センスラインに誘導した誘導信号の位
相を励磁信号の位相と比較して変化量を位相信号として
検出する。制御回路はこの位相信号を入力してタッチ板
への接触状態として外部に出力するのである。

［実施例コ （第１の実施例による座標読取装置の構成）以下本発明
の第１の実施例を第１図ないし第６図に基づき説明する
。

まず、構成について説明する。第１図ないし第４図に本
発明による座標読取装置の構成図を示す。

第３図において、１はセンスライン板であり、励磁ライ
ン群２とセンスライン群３が敷設されている。励磁ライ
ン群２とセンスライン！￥３は折り返しループをなし、
お互いが等間隔になるよう並べられている。第１の実施
例では、励磁ライン群２とセンスライン群３とは直交し
て配置されている。

４は励磁走査回路であり、励磁ライン群２の各励磁ライ
ンが接続される。励磁走査回路４はアナログスイッチ等
の複数の電子的スイッチ素子で構成されており、後述す
る励磁回路６から供給される励磁信号ｄｓを、選択した
１本の励磁ラインに与えるようになっている。

５はセンス走査回路であり、センスライン群３の各セン
スラインが接続される。励磁走査回路４と同様に電子的
スイッチ素子で構成され、センスラインの１本を選択し
て、後述する増幅検波回路７および位相検出回路８に接
続するようになっている。

６はＷＩＪ磁回路である。後述する制御回路９から励磁
クロックｄｃを入力し、これを波形整形、増幅して励磁
信号ｄｓとして出力する。

７はセンスライン群３に誘導した誘導信号！Ｓを増幅検
波し、誘導信号の振幅信号ａ３を出力する増幅検波回路
である。この回路は座標値夏山のために使われる。

８は誘導信号ｉｓの位相信号ｐｓを検出する位相検出回
路である。詳細な構成図を第４図に示す。

８１は増幅回路、８２はコンパレータである。増幅回路
８１には、センス走査回路５から誘導信号ｉｓが入力さ
れる。コンパレータ８２の出力は排他的論理和回路８３
の一方の入力に接続される。

排他的鍮理和回Ｊ！１８３の他方の入力には、励磁クロ
ックｄｃが入力され、出力は抵抗とコンデンサによって
構成される積分回路８４に接続されている。この回路で
は励磁クロックｄｃを基準位相信号とし、誘導信号ｉｓ
の位相を積分回路８４に充電される電圧信号として検出
するようになっている。

この実施例乙こ示した位相検出口１ｌ１８の構成は、励
磁クロックｄｃに対して誘導信号ｉｓの位相の差を検出
する回路であり、進み、遅れは検出できない。しかし、
設計事項として、位相検波するための基準信号の取り方
、回路特性等に自由度があり、設計によっては誘導信号
が基準信号と比較して進み、遅れの挙動を示すことも考
えられる。このような場合は、位相の進み遅れを検出す
る回路を設ければよい。この回路は容易に実現できる。

位相検出回路の構成は本発明にとって本質的なものでは
なく、要は２つの信号の位相差を検出する回路であれば
いいのであって、この回路に限定されるものではない。

ふたたび第３図にもどり説明を続ける。制御回路９は各
部を制御するとともに、各信号を入力して演算し、座標
値および座標指示器のタッチ板への接触状態を求める。

前記励磁走査回路４には選択する励磁ラインを指示する
ドライブアドレスｄａｄｒｓを、センス走査回路５には
選択するセンスラインを指示するセンスアドレス５ａｄ
ｒｓを与える。また、座標値を算出するために振幅信号
ａｓを、タッチ板への接触状態を検出するために位相信
号ｐｓを入力する。この制御回路９はマイクロプロセッ
サによって実現され、各演算処理はプログラムによって
行われる。

１０は座標指示器であり、回路図を第１図に示す。

コイル１１とコンデンサ１２は並列共振回路を構成して
いる。この共振回路の共振周波数は、前記励磁クロック
ｄｃの周波数周辺にしておく。必ずしも一致させる必要
はない。

共振回路の両端には第１および第２のタッチ板が接続さ
れる。このとき、各タッチ板と共振回路の間には、タッ
チ板が構成するコンデンサの効果を調整するために抵抗
器が挿入されることもある。

（図示していない） 第１および第２のタッチ板の取り付けはたとえば第２図
のようにしておく。この例では座標指示器ｌＯの側面に
第１のタッチ板１３を、また上面に第２のタッチ板１４
を取り付けている。第２のタッチ板１４の上は、絶縁板
１５が覆っている。

このように配置することによって、第１のタッチ板１３
には常に親指を接触させ、第２のタッチ板１４は人差指
等で選択的に接触させようとしているのである。

要点は、操作者が座標指示器を操作するときに、第１お
よび第２のタッチ板に接触できるようにしておけばいい
のであって、第２図の配置位置に限定されるものではな
いことを付は加えておく。

（座標読取装置の走査と座標算出の動作について） 次に動作について説明する。まず励磁ライン群２とセン
スライン群３を選択する動作と座標算出動作について説
明する。

制御回路９は、ドライブアドレスｄａｄｒｓを出力して
励磁ラインの１本を選択する。これによって励磁回路６
の出力が選択された励磁ラインに接続され、励磁ライン
は交流磁界を発生する。制御回路９は１本の励磁ライン
を選択している間に、センスアドレス５ａｄｒｓを出力
してセンスライン群３を順次選択していく０選択された
センスラインは増幅検波回路７および位相検出回路８に
接続されることになる。制御回路９はこの操作をくりか
えす、この操作を「走査」と呼ぶ。

座標指示器ｌＯがセンスライン板１上にない場合は、励
磁ライン群２とセンスライン群３とが直交している関係
から、選択された励磁ラインには何の信号も誘導しない
、しかし、座標指示器１０がセンスライン板ｌ上に置か
れると、センスライン群３の各センスラインには、セン
スライン板１と座標指示器１０との位置関係に応じた誘
導信号ｉｓが誘導される。これは励磁ライン、コイル１
１、センスラインの３者間の電磁結合による効果のため
である。

第５図は、誘導信号ｉｓを走査のタイミング図として示
したものである。第３図を例にして、励磁ライン群２を
図の上部から下部へ、センスライン群３を図の左から右
へ走査した場合を示している。コイル１１の位置ｐは励
磁ラインｄ２とセンスラインｓ２の交差する領域にある
。

いま、励磁ラインｄＯとセンスラインＳＯが選択されて
いるような場合、すなわち、両者の交差する領域がコイ
ル１１の位置ｐから遠く離れている場合は誘導信号ｉｓ
は観測されない、励磁ラインとセンスラインの交差する
領域がコイルの位置ｐに近づくにつれ誘導信号ｉｓは大
きくなり、励磁ラインｄ２とセンスラインｓ２が選択さ
れたときに最大となる。誘導信号ｉｓは第５図のタイミ
ング図に示したような分布になる。

誘導信号ｉｓは、増幅検波回路７によって振幅信号ａｓ
に変換され、その大きさが制御回路９によって読み取ら
れる。座標算出の方法は本発明の主旨ではないので詳細
は省略するが、制御回路９は第５図のタイミング図で示
すところの信号１ｓｐｓ　１ｓｘｌＳｉｓｘｈＳｉｓｙ
ｌ、１ｓｙｈの振幅信号から座標指示器１０の置かれた
位置の座標値を算出する。

（タッチ板への接触状態を検出する動作について） 次にタッチ板への操作者の接触状態を検出する動作につ
いて説明する。

制御回路９は前述したようにセンスライン板１の走査を
行う、その間誘導信号ｉｓは位相検出回路８に入力され
て位相信号ｐｓに変換される。

位相検出回路８の動作を第６図のタイミング図によって
説明する。図において、ｄｅは励磁クロック、ｄｓは励
磁信号、ｉｓは誘導信号である。

操作者が第２のタッチ板１４に接触していない場合、共
振回路はコイル１１とコンデンサ１２の定数によって決
定される共振周波数となり、誘導信号ＩＳは励磁信号ｄ
ｓに対して一定の位相差をもって誘導している。

誘導信号ＩＳが処理される過程を説明する。まず誘導信
号ｉｓは位相検出回路８内の増幅回路８１によって増幅
され、さらにコンパレータ８２によって方形波に変換さ
れ、誘導信号整形波１ｐとなる。誘導信号整形波ｉｐと
励磁クロックｄｃは排他的論理和回路８３によって位相
検波され、検波信号ｐｐとなる。さらに検波信号ｐｐは
積分回路８４によって直流信号に変換され位相信号ｐｓ
となる。

操作者が第２のタッチ板１４に接触すると、第１のタッ
チ板との間には操作者を介して静電容量が発生し、座標
指示器の共振回路には小容量のコンデンサが並列に接続
されることになる。この結果共振周波数は低い方向に変
化し２、誘導信号の位相もそれにともなって変化する。

第６図において、誘導（ｇ号ｌ５１１は、第２のタッチ
板１４に接触した場合のものであり、接触していないと
きの誘導信号ｉｓよりも位相が遅れていることを示して
いる。この信号は同様に位相検出回路８によって位相信
号ｐｓｈに変換される。

回路の動作から明かなように位相信号ｐｓｈの大きさは
位相信号ｐｓよりも大きくなり、位相の変化を検出でき
ることがわかる。

第２図の外観図に示したように定形のタッチ板を採用し
た場合（図では楕円である）には、タッチ板間の静電容
量の大きさは接触圧力の変化に対して連続的に変化する
０位相信号ｐｓは、タッチ板に軽く振れた程度では小さ
く、強く押すに従って大きくなるようになるのである。

圧力に対する位相信号ｐｓの大きさは、再現性あるいは
直線性という面では必ずしも１対１に対応するものでは
ない、しかし、連続的に変化する性質のものであるので
、本発明の目的のためには十分実用的である。

制御回路９は、走査処理の過程で、位相信号ｐＳをＡ／
Ｄ変換し、その大きさを取り込む。そして、第５図に示
したところの、座標を算出するために使われる信号ｉｓ
ｐが発生したときの位相信号ｐｓをタッチ板への接触状
態を検出するための位相情報として採用する。

位相信号ｐｓを採用するタイミングは、上記信号ｉｓｐ
が発生した場合に限られるわけではなく、誘導信号が発
生していれば位相検出は可能なので、特定のタイミング
でサンプリングすればよい。しかし、Ｓ／Ｎを考慮する
と、最も大きい誘導信号であるｉｓｐの位相を検出する
ことが好ましい。

制御回路９が外部へ出力する接触状態情報としては、上
記の位相信号ｐｓをそのまま出力してもよいし、適当な
関数演算を施して出力してもよい。

さらには、連続情報としてではなく、いくつかのしきい
値による判定を加えて離散的な情報としてもよい。単な
るオン／オフ情報とすることもできる。いずれの情報に
加工するかは、本座標読取装置を利用するシステムの要
求に応しればよい、いずれの場合も実現は容易であり、
動作については説明するまでもないであろう。

以上説明したようにタッチ板への接触状態によって位相
信号ｐｓの電圧レヘルが変化する。制御回路９は位相信
号ｐｓを入力し、座標値以外の第３の連続情報を出力す
るのである。

（座標指示器に関する第２の実施例） 第１の実施例では第２のタッチ板として楕円形のものを
採用していたが、タッチ板の形状を変化させることによ
って、接触位置の情報を連続的に出力するようにできる
。

第７図は座標指示器の第２の実施例の外観図である。こ
の実施例では、第２のタッチ板１６を三角形にし、位置
検出方向に対して幅が変化するようにしている。このよ
うなタッチ板では、接触位置によって静電容量が変化す
るので位置に応じた位相信号ｐｓが連続的に得られるの
である。

この他、タッチ板の形状は目的に応じているいろ考えら
れるが、これ以上の説明は省略する。

（第３の実施例による座標読取装置） 本発明の主旨は、座標指示器の共振回路の周波数を操作
者がタッチ仮に接触することによって変化させ、その結
果、励磁ライン、コイル、センスライン３者間の電磁結
合によって生しる誘導信号の位相が変化することを検出
してタッチ板への接触状態を検出することである。した
がって励磁ラインおよびセンスラインの配置については
第１の実施例に限られるものではない。

第８図は、第３の実施例の構成図である。図に示すよう
にこの実施例の場合は、励磁ライン群５２はセンスライ
ン群３と直交せず同一方向に配置されている。さらに両
者は一部がオーハーラフプするようになっている。その
他の構成は第１の実施例と同様である。

このように構成したセンスライン板５１で、励磁回路４
によって１本の励磁ラインを選択して励磁信号を与え、
同時にこの励磁ラインにオーハーラフプする１本のセン
スラインを選択すると、このセンスラインには励磁ライ
ンとの！磁結合による誘導信号が発生する。

第１の実施例と異なることは、座標指示器１０がセンス
ライン板５１上になくても誘導信号が発生することであ
る。しかし、座標指示器１０がセンスライン板５１上に
置かれると、結合はより強（なり、大きな誘導信号が発
生する。したがって、誘導信号の振幅を観測することに
よって座標値を求めることはでき、位相信号も検出する
ことができる。

誘導信号はコイルを介して結合する信号と、直接励磁ラ
インと結合する信号の和になるので、位相信号は、第１
の実施例に比較すると基準となる値は異なる。しかし、
励磁ラインと直接結合する信号の位相は一定であるのに
対し、コイルを介して結合する信号の位相は、あいかわ
らず座標指示器のタッチ板への接触状態によって変化す
るので、第１の実施例と同様に位相信号からタッチ板へ
の接触状態を検出することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明では、共振回路にタッチ板を
接続して座標指示器を構成し、励磁ライン群と座標指示
器とセンスライン群との電磁結合による誘導信号の位相
が、操作者がタッチ板に接触することによって変化する
ようにした。そして、この位相の変化を位相検出回路に
よって検出し、制御回路によってタッチ板への接触状態
が検出できるようにした。

このため、ＸＹＺ軸の座標情報を出力するという本来の
機能の他に、第３軸目の情報も出力することのできるワ
イヤレス座標読取装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるワイヤレス座標読取装置の座標指
示器の回路図、第２図は座標指示器の外観斜視図、第３
図は座標読取装置の構成説明図、第４図は位相検出回路
の構成説明図、第５図は誘導信号の発生タイミング図、
第６図は位相検出動作のタイミング図、第７図は第２の
実施例による座標指示器の外観斜視図、第８図は第３の
実施例による座標読取装置の構成説明図、第９図（ａｌ
、　（ｂｌは従来の座標読取装置の説明図、第１０図（
ａｌ、　（ｂｌ。 （ｃｌ、　ｆｄｌは従来の座標読取装置の使用例の説明
図である。 １・・・・・センスライン板 ２・・・・・励磁ライン群 ３・・・・・センスライン群 ４・・・・・励磁走査回路 ５・・・・・センス走査回路 ６・・・・・励磁回路 ７・・・・・増幅検波回路 ８・・・・・位相検出回路 ９・・・・・制御回路 １０・・・・・座標指示器 １１・・・・・コイル １２・・・・・コンデンサ １３・・・・・第１のタッチ板 １４・・・・・第２のタッチ板 １５・・・・・絶縁板 以上 出願人　セイコー電子工業株式会社 代理人　弁理士　林　　敬　之　助 座標指示器の回路図 第１図 座ｔ！ＩＡ指示器の外観斜視国 第２図 座Ｉｆ洸取装置の構戊貌明図 第３図 位相検出回路の構成８免明圓 第４図 誘導信号の発生タイミング図 第５図 （ｊ）　ｐ　ｓ　ｈ　−、−−一、　　、、−−一一一
−−−，，−，，、−、−−−−−−−一位相検出動作
のタイミング図 １１　コイル　　　１７　絶縁板 第２の実施例によるＩＩ欅指示器の外ＩＩ脣斗桓目第７
図 第３の実施例による座欅ｌ！Ｔｉ装置、の楕成費哨国第
８図 ＋０８第２のコンデンサ 従来の座標読取装置の説明図 従来の座標読取装置の使用例の説明図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ａ、複数の励磁ライン群と複数のセンスライン群
   を重ねて配置したセンスライン板と、座標指示器とによ
   って構成され、前記励磁ライン群に順次交流信号を与え
   ると同時に、前記センスライン群を順次選択し、該セン
   スラインに誘導した誘導信号から前記座標指示器が置か
   れた位置の座標値を求めるワイヤレス座標読取装置にお
   いて、ｂ、前記座標指示器は、コイルとコンデンサによ
   る並列共振回路を有し、該並列共振回路の両端には導体
   板である第１および第２のタッチ板をそれぞれ接続し、
   該座標指示器の外面に第１のタッチ板を露出して、また
   第２のタッチ板を絶縁板で被覆して設けた構成とし、 ｄ、前記励磁ライン群に与えた交流信号と、前記該誘導
   信号の位相を検出し、位相信号として出力する位相検出
   回路と、 ｅ、座標読取装置各部を制御するとともに、前記位相信
   号を入力して、該位相信号から前記座標指示器のタッチ
   板に操作者が接触した状態を出力する制御装置 とを設けたことを特徴とするワイヤレス座標読取装置。
2. （２）前記座標指示器に設けられる第２のタッチ板は、
   操作者が接触する位置に応じて第１のタッチ板との間の
   静電容量が変化するように、位置検出方向に沿って幅を
   変化させて設けられていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のワイヤレス座標読取装置。