JPH0424716A - 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、特に電磁誘導現象を応用した電磁
誘導型座標読取装置に関するものである。

Ｃ従来の技術〕 従来の座標読取装置としては、本出願人の発明による特
開昭５２−９６８２５号、および特開昭５５−９６４１
１号がある。

これらの座標読取装置について簡単に説明する。

第９図は、従来の座標読取装置の構成図である。

座標読み取り板であるタブレフ）には複数のループ形状
をしたセンスライン群１０１が敷設サレテいる。第９図
ではタブレットは明示していない。

これらのセンスライン群１０１は走査回１１０２によっ
て１本ずつ選択される。走査回路１０２の出力は信号処
理回路１０５に接続され、さらにこの出力は制御回路１
０６に接続されている。制御０岐１０６は、前記走査回
路１０２をｌ１ｌｌ￥次選択するように走査信号５１０
１を与えるようにもなっティる。一方、座標指示器１０
７にはコイル１゜７ａが内蔵されており、励磁信号線１
０８によってタブレットに内蔵された励磁信号発生回路
１゜４に接続されている。

以上の構成によって、次のように座標値を算出する。座
標指示器１０７はセンスライン１１０１上に置かれ、励
磁信号発生回路１０４の信号によって常に交流磁界を発
生している。制御回路】０６は走査信号５１０１を与え
て順次走査回路１０２を選択していく。センスライン群
１０１には、座標指示器１０７の置かれた位置に応した
誘導電流が発生しているので、走査回路１０２によりセ
ンスライン群１０１を選択することによって、信号処理
回路１０５にはセンスラインごとの誘導信号５１（１２
が順次入力されること番こなる。信号処理回路１０５は
これらの誘導信号の包絡線波形を発生するようになって
いる。制御回路１０６はこの包絡線波形からセンスライ
ンごとの誘導信号の振幅を入力し、振幅を比較演算する
ことによって座標値を求めている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、この従来の座標読取装置では、座標指示器から
磁界を発生させるために、座標指示器へ交流信号を与え
る必要があった。そのためにタブレットと座標指示器と
の間を信号線で接続しなければならなかったのである。

本発明は、従来の座標読取装置における以上の問題点を
解決するためになされたものであり、その目的は、座標
指示器とタブレット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を実現することを目的とし
ている。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明では次の構成で座標
読取装置を構成した。

第１の構成は１次元座標値を得るものであって、座標を
検出する方向に、お互いが等間隔に、かつ、平行に、か
つ、となりあうものどうしの一部が重なるように複数の
ループライン群を設け、このループラインに交流信号を
与える励磁信号発生回路、 ループライン群の１本を選択して、励磁信号発生回路に
接続し、交流信号を与える励磁走査回路、ループライン
群の１木を選択して、このループライン上の信号を選択
する検出走査回路、ループライン群上に置かれることに
よって、ループライン群と電磁結合するように、コイル
を有し、前記励磁信号発生回路によって与えられる交流
信号と共振する共振回路で構成される座標指示器、前記
検出走査回路に接続され、前記ループライン群に誘導さ
れた誘導信号を処理する信号処理回路、一時には、ルー
プライン群のとなりあう２つのル−プラインの一方を前
記励磁走査回路によって、また同時に他方を前記検出走
査回路によって選択するように、ループライン群を順次
選択するように制御し、前記信号処理回路から各ループ
ラインに誘導された誘導信号を順次入力し、誘導信号の
振幅を演算処理することによって、前記座標指示器の置
かれた位置の座標値を求める制御回路とを設けた。

第２の構成は２次元座標値を得るものであって、第１の
構成におけるループライン群、励磁走査回路、および検
出走査回路を、直交するＸＹ座標系のＸ方向およびＹ方
向それぞれに設け、制御回路をＸＹそれぞれの方向に制
御するように構成した。

〔作用〕

第１の構成によって作用を説明する。

制御回路は励磁走査回路および検出走査回路に走査信号
を与える。これにより、励磁走査回路および検出走査回
路はそれぞれ１本ずつのループラインを選択するか、そ
れらがとなりあう２本となるように、制御回路は走査信
号を与える。選択されたループラインの一方は励磁信号
発生回路に接続されて交２ｉｔ磁界を発生し、他方は信
号処理回路に接続される。信号処理回路に接続されたル
ープラインは、交流磁界を発生するループラインとの電
磁結合によって誘導信号を発生する。

一方、座標指示器は位置を指示するためにループライン
上に置かれる。前述のように選択された２本のループラ
インの近くにこの座標指示器が置かれると、座標指示器
は励磁信号に共振するように構成されているため、２本
のループラインはより強力に結合し、座標指示器がない
場合に比べさらに大きな誘導信号を発生することになる
。

制御回路はループラインを順次選択していく。

検出側のループラインには、座標指示器の置かれた位置
に応した誘導信号が発生しているので、信号処理回路に
はループラインごとの誘導信号か順次入力されることに
なる。信号処理回路はこれらの誘導信号の振幅に応した
包路線波形を発生するようになっている。制御回路はこ
の包絡線波形からループラインごとの誘導信号の振幅を
入力し、振幅を比較演算することによって座標値を求め
るのである。

〔実施例〕

以下本発明の第１の実施例を第１同ないし第７図に基づ
き説明する。この構成は１次元座標値を得る座標読取装
置である。

図では明確に示されていないが、座標読取装置は、タブ
レットと呼ぶ座標読み取り板と座標指示器とに大きく分
かれている。座標指示器はタブレットの上で自在に移動
させることができ、座標値を読み取る位置を指示するた
めに使われる。

（座標読取装置の構成） まず、構成について説明する。第１図および第２図に、
本発明による座標読取装置の構成図を示す。

図において、Ｉはループライン群である。各ノープライ
ンは、タブレット内に敷設されており、座標検出方向に
、お互いが等間隔に、そして千マになるように、さらに
となりあうものどうしの−部が重なるようになっている
。ループライン間Ｃ間陽はループラインピッチｐである
。各ループラインの一方の端はお互い接続されて接地さ
れてしる。他端はそれぞれが検出走査ＩｇＪ路２および
励磁走査回路３に接続されている。

検出走査回路２および励磁走査回路３はアナしグスイノ
チ等の複数の電子的スイッチ素子で構部されており、各
スイッチ素子の一方の端子はお刀いに接続されて共通端
子となっている。選択信ηによってスイッチ素子の１つ
が閉し、スイッチ考子の一端が共通端子に接続される。

検出走査回Ｆ−２および励磁走査回路３の各端子には、
前記ループライン群１の各ループライン力（接続される
。また、検出走査回路２の共通端子は信号処理回路５の
入力に接続されている。

信号処理回路５の構成は第２図に示す。信号処理回路５
は増幅回路５１、整流回路５２、フィルタ回路５３で構
成される。機能的には人力信号の包路線を発生するもの
であり、第２図に示したものと異なる構成をとることが
できる。たとえば、Ｓ／Ｎ等を考慮して増幅回路の配置
を変えたり複数設けたりすることが考えられるが、本質
的には第２図の構成と同様である。

励磁走査回路３の共通端子は励磁信号発生回路４が接続
されている。この回路は励磁走査回路３によって選択さ
れたループラインに交流信号である励磁信号Ｓ２を与え
るものである。励磁信号Ｓ２はたとえば６１４．４ｋＨ
ｚ程度の交流信号である。ただし、この信号の周波数は
この周波数に限定されるものでなく、基本的にはループ
ラインと後述するコイルとの間に電磁誘導作用を発生さ
せる信号であればよい。

制御回路６は検出走査回路２および励磁走査回路３に選
択信号を与えるように接続されている。

検出走査回路２に与える選択信号をセンスアドレスＳ３
、励磁走査回路３に与える選択信号をドライブアドレス
ｓ４と呼ふ。制御Ｂ回路６はセンスアドレスＳ３とドラ
イブアドレスｓ４とが１だけ異なるようにして出力する
。すなわちルーブラー１′ンのとなりあう２木が同時に
選択され、一方が信号処理回路５に接続されて検出ルー
プラインとなり、他方が励磁信号発生回路４に接続され
て励磁ループラインとなるようにしているのである。

制御回路６には、信号処理回路５がら包絡線信号ｓ５も
入力される。この人力部はＡ／Ｄ変換器となっており、
包路線信号ｓ５の電圧値をデジタル量として読み込むよ
うになっている。

座標指示Ｈ７はコイル７１とコンデンサ７２によって並
列共振回路を構成している。共振周波数は励磁信号発生
回路４の発生する励磁信号ｓ２の周波数と同じになって
いる。

（座標読取装置の動作−信号処理について）次に動作に
ついて説明する。

制御回路６は、ドライブアドレスｓ４を励磁走査回路３
に与えて、ループライン群１０１本を励磁信号発生回路
４に接続する。同時にセンスアドレスＳ３を検出走査回
路２に与えて、ループライン群１の１本を信号処理回路
５に接続する。このとき、前述したように、選択された
２本のループライン、すなわち検出ループラインと励磁
ループラインはとなりあうものどうしになるようになっ
ている。

ここで、選択されたループラインに座標指示器７が近づ
いたときに、検出ループラインに誘導される誘導信号の
性質について第３図を参照しながら説明しておく。第３
図は座標検出方向に沿ってコイル７１が移動したとき、
コイル７１の位置に対する検出ループラインに誘導した
誘導信号の振幅を図示したものである。

コイル７１が、いま選択されているループラインから離
れている場合を考える。励磁ループライン１ｄは、ＩＩ
Ｊ磁走査回路３によって励磁信号発生回路４に接続され
て交流磁界を発生している。励磁ループライン１ｄと検
出ループラインＩｓとは一部が重なるように敷設されて
いるので、検出ループラインＩＳにはコイル７１がなく
ても一定の振幅Ｖｆａｒの誘導信号が誘導される。コイ
ル７１が近づくにつれ振幅は大きくなり、励磁ループラ
イン１ｄと検出ループラインＩＳが重なった領域の中心
で最大の振幅となる。第３図ではコイル７１が位置Ｘに
あるとき誘導信号の振幅がＶｘとなることを例示してい
る。誘導信号の振幅にはコイル７１の置かれた位置の情
報が含まれている。

この情報を利用して本座標読取装置は位置を求めるので
ある。

制御回路６は前述した方法でループラインを順次選択し
ていく。通常、座標検出方向あるいはその逆方向に１本
ずつ順番に選択していく。しかし、選択する順序は本質
的な問題ではない。かならずしも順序よく選択する必要
はなく、ランダムであってもよい。以下の説明は座標検
出方向に順序よく選択する方法で説明している。

１回の選択動作で１本の励磁ループラインと１本の検出
ループラインが選択される。検出ループラインには、前
述の説明のようにコイル７１との位置関係によって大小
する誘導信号が発生しているので、ループラインを順次
選択することによって、誘導信号Ｓ１が順次信号処理回
路５に人力される。

信号処理回路５に入力される誘導信号Ｓ１の説明図を第
４図に示す。第４図（ａ＋はコイル７１がループライン
群１上にない場合を示した図である。

この図は、励磁ループラインと検出ループラインが一部
重なっていることにより、一定の振幅の誘導信号Ｓ１が
各検出ループラインに発生していることを示している。

コイル７１がループライン群１上に置かれると誘導信号
Ｓ１は第４図（１））のようになる。図示した例では、
センスアドレスＬｘのループライン付近にコイル７１が
存在していることを示している。

誘導信号Ｓ１は信号処理回路５で、増幅、検波され包絡
線に変換される。前述したように信号処理回路５は伝統
的なＡＭ検波回路である。第４図Ｃｂ）に示した誘導信
号Ｓ１は第５図に示す包絡線信号Ｓ５に変換される。

（座標読取装置の動作−座標算出について）誘導信号の
包路線から座標算出する方法については、従来の座標読
取装置、たとえば特開昭５５９６４１１に開示されてい
る方法で実現できる。

以下、簡単に説明する。

制御回路６は、ループライン群１を順次選択するごとに
、信号処理回路５から包絡線信号Ｓ５を入力する。制御
回路６の入力回路は前述したようにＡ／Ｄ変換器となっ
ていて、包路線信号Ｓ５の大きさはデジタル量で入力さ
れる。

制御回路６は順次入力される包絡線信号Ｓ５から最大の
信号とその両隣のループラインの信号を検出する。各信
号について、次のように符号を与える。

Ｖｐ　　・・・最大の信号　ピーク信号と呼ふＶｐｈ・
・・最大の信号が発生したループラインの座標検出方向
となりのループ ラインの信号 Ｖｐｌ・・・最大の信号が発生したループラインの座標
検出方向と逆方向となり のループラインの信号 最大の信号が発生したループラインについては、その検
出アドレスについても記憶しておく。これをピークアド
レスと呼びｐａｄｒｓで表す。ピークアドレスは、座標
指示器の置かれたおおまかな位置を表す。これによって
ループラインピンチの華位で位置が検出できることにな
る。さらに細かい位置は、ピーク信号とその両隣の信号
を演算することによって求める。

このためにまず、次のＱなる値を演算する。

Ｑ−（Ｖｐ−Ｖｐｈ）／（Ｖｐ　　ｖｐｌ）（式１） ただし、ｖｐｈ＞Ｖｐｌ このＱの値は、次のような性質を持つ。

第６図（ａ）に示すようにコイルがループラインＬｊと
Ｌｋの重なり部の中心、点ａに置かれている場合を考え
る。ここでＬ＊はセンスアドレスで表現している。検出
走査回路２および励磁走査回路３が、Ｌｊを励磁ループ
ラインにＬｋを検出ループラインに選択したとき、Ｌｊ
−コイル−Ｌｋという電磁結合が生しる。このとき、検
出ルブラインＬｋには走査中最大の誘導信号が発生り制
′４′ｎ回路６にはピーク信号Ｖｐが入力される。ヒー
クアドレスはＰａｄｒｓ−Ｌｋとなる。１回正の選択で
はＬｉが励磁、Ｌｊが検出であり、１−ｉ−コイル−Ｌ
ｊという電磁結合が生しる。この場合、ＬｊにはＶｐよ
り小さな信号が誘導され、制御回路６にはＶｐｌが入力
される。１回後の選択では同様にＬｋが励磁、Ｌｍが検
出となり、Ｌｋ−コイル−Ｌｍという電磁結合が住じる
。制御回路６にはＶｐｈが入力される。詳細は省略する
が１回前の選択と１回後の選択においては電磁結合の効
果は等しく、ｖｐ　ｈ＝ｖｐ　］となる。したがって式
１によりＱ−１となる。

第６図山）に示すようにコイルが座標検出方向に移動す
ると、走査順に従って、Ｌｉ−コイル−ＬｊおよびＬｊ
−コイル−Ｌｋの結合は小さくなり逆にＬｋ−コイル−
Ｌｍの結合が太き（なる。この結果、Ｖｐ、Ｖｐｌは小
さくなり、Ｖｐｈが大きくなって、式１のＱは１より小
さな値をとることになる。

コイルがさらに移動して、第６図（Ｃ１の位置、すなわ
ち、第６図＋ａ＋の位置よりループラインピッチの１７
２移動したときに、Ｑの値は最小値となる。

このときは、Ｌｊ−コイル−Ｌｋの結合と、Ｌｋコイル
−Ｌｍの結合の効果が等しくなり、Ｖｐ＝Ｖｐｈとなっ
てＱ＝Ｏとなる。

第６図（ａｌの位置から左に移動した場合はＶｐｈとＶ
ｐｌを交換して式１によってＱを求める。この場合もＱ
の増減傾向は同し傾向となる。

Ｑは、第７図に示すように、ループラインピッチの１／
２ピツチごとに１からＯの間の値をとる値であり、ルー
プライン間の詳細な位置に１対１に対応する値となる。

このＱの特性をあらかしめ実験によって求めておけば誘
導信号からＱを求めることによってループライン間の詳
細な位置を求めることができるのである。

Ｆｌ標４Ｍはピークアドレスによるおおまかな位置と、
ここで求めた詳細な位置とを加減算することによって求
められる。式２に座標算出式を示す。

座標値＝Ｐａｄｒｓｘｐ十ｆ　　（Ｑ）ただし、Ｖｐｈ
＞Ｖｐｌ または、　　　　　　　　　　　　　（代２）座標値−
Ｐａｄｒｓｘｐ−ｆ　　（Ｑ）ただし、Ｖｐ　ｈ＜Ｖｐ
　Ｉ ここで符号を再度説明すると、 Ｐａｄｒｓ：ピークアトレス ｐ　　　　ニル−プラインピッチ ｆ（Ｑ）＋Ｑに対応するループライン間の詳細な位置 （その他の実施例について） ループライン群、励磁走査回路および検出走査回路を２
ｍ設け、それぞれを直交させれば２次元の座標読取装置
を構成できることは明らかである。

第８図は本発明による２次元の座標読取装置の構成図で
ある。Ｘループ５４ン群１１、Ｘ検出走査回路２１、Ｘ
励磁走査回路３１の構成、およびＹルーブライン群１２
、Ｙ検出走査回路２２、Ｙ励磁走査回路３２の構成は第
１の１次元の座標読取装置の実施例と同様である。図の
ようにお互いを直交して配置する。動作についての説明
は省略す〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明ではループラインを励磁ル
ープラインと検出ループラインとに切り替えることによ
って、励磁ループラインーコイル−検出ループラインの
電磁結合による誘導信号からコイルの置かれた位置を求
めている。したがって、従来の座標読取装置のように座
標指示器に内蔵されたコイルに信号を与えることがなく
なったので、座標指示器とタブレットとの間を信号線で
接続することの必要がない、ワイヤレス座標読取装置を
実現することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による座標≠取装置の第１の実施例の構
成図、第２図は信号処理回路の構成図、第３図は誘導信
号の分布説明図、第４図（ａｌは座標指示器がない場合
の誘導信号の説明図、第４図山）は座標指示器が置かれ
た場合の誘導信号の説明図、第５図は包絡線信号の説明
図、第６図（ａｌないし第６図＋ｃ＋はコイル位置によ
る誘導信号の分布説明図、第７図はコイル位置に対する
Ｑ値の説明図、第８図は本発明による座標読取装置の第
２の実施例の構成図、第９図は従来の座標読取装置の構
成図である。 １・ ２・ ３・ ４・ ５・ ６・ ７・ ループライン群 検出走査回路 励磁走査回路 励磁信号発生回路 信号処理回路 制御回路 座標指示器 コイル コンデンサ 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　動 部１の実施例の構成図 第１霞 信号処理回路の構成図 第２図 誘導信号の振幅 ｄ励磁ループ ライン 誘導１８号の分布説明図 第　３　因 （ａ）座標指示器がない場合の 誘導信号の説明図 第４図 Ｌｘ−。 しＸ。 （ｂ）座＃Ａ指示器が置かれた場合の 誘導１ａ号の説明図 センス アドレス Ｌｘ　　　　　Ｌｘ　　　　ＬＸ＋２ Ｌ　Ｘ−１Ｌ　ｘ。 包結線信号の説明図 第 図 ｉ ｊ 　ｋ Ｌ　ロ１ （ａ）　　コイル位置による誘導信号の分布説明図（そ
の１） 梢６０ ｊ Ｌ１ζ ／ ／ （ｂ）　　コイルｆ装置による誘導信号の分布説明図（
その２） 第６霞 ｉ Ｌｊ ｋ 　ｍ （Ｃ）　　コイル位置による誘導１８号の分布説明図（
その３） 第６図 Ｌｊ 　ｋ ｍ 座標検出方向 コイル位置に対するＱｌの説明図 本発明による座標読取装置の 第２の実施例の構成図 第８凶 従来の座標読取装置の構成図 第９

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ａ、座標を検出する方向に、お互いが等間隔に、
   かつ、平行であり、さらに、となりあうものどうしの一
   部が重なるように敷設された複数のループライン群と、 ｂ、前記ループライン群に交流信号を与える励磁信号発
   生回路と、 ｃ、前記ループライン群の１のループラインを選択する
   ことによって、該ループラインを前記励磁信号発生回路
   に接続する励磁走査回路と、 ｄ、前記ループライン群の１のループラインを選択する
   ことによって、該ループライン上の信号を選択する検出
   走査回路と、 ｅ、前記ループライン群上に載置されることによって、
   該ループライン群と電磁結合するように、コイルを有し
   、前記励磁信号発生回路によって発生する交流信号と共
   振する共振回路で構成される座標指示器と、 ｆ、前記検出走査回路に接続され、前記座標指示器との
   電磁結合によって前記ループライン群に誘導された誘導
   信号を処理する信号処理回路と、ｇ、前記ループライン
   群を、一時には、となりあう２のループラインの一方の
   ループラインを前記励磁走査回路によって選択し、他方
   のループラインを前記検出走査回路によって選択するよ
   うに、前記ループライン群を順次選択するように制御し
   、前記信号処理回路から各ループラインに誘導された誘
   導信号を順次入力し、誘導信号の振幅を演算処理するこ
   とによって、前記座標指示器の載置された位置の座標を
   求める制御回路 とから構成されるワイヤレス座標読取装置。
2. （２）ａ、ＸＹ直角座標系のＸ方向およびＹ方向それぞ
   れにおいて、お互いが等間隔に、かつ、平行であり、さ
   らに、となりあうものどうしの一部が重なるように敷設
   された複数のループライン群と、 ｂ、前記ループライン群に交流信号を与える励磁信号発
   生回路と、 ｃ、Ｘ方向およびＹ方向それぞれにおいて、前記ループ
   ライン群の１のループラインを選択することによって、
   該ループラインを前記励磁信号発生回路に接続するＸ励
   磁走査回路およびＹ励磁走査回路と、 ｄ、Ｘ方向およびＹ方向それぞれにおいて、前記ループ
   ライン群の１のループラインを選択することによって、
   該ループライン上の信号を選択するＸ検出走査回路およ
   びＹ検出走査回路と、 ｅ、前記ループライン群上に載置されることによって、
   該ループライン群と電磁結合するように、コイルを有し
   、前記励磁信号発生回路によって発生する交流信号と共
   振する共振回路で構成される座標指示器と、 ｆ、前記Ｘ検出走査回路およびＹ検出走査回路に接続さ
   れ、前記座標指示器との電磁結合によって前記ループラ
   イン群に誘導された誘導信号を処理する信号処理回路と
   、 ｇ、Ｘ方向およびＹ方向それぞれにおいて、前記ループ
   ライン群を、一時には、となりあう２のループラインの
   一方のループラインを前記Ｘ励磁走査回路およびＹ励磁
   走査回路によって選択し、他方のループラインを前記Ｘ
   検出走査回路およびＹ検出走査回路によって選択するよ
   うに、前記ループライン群を順次選択するように制御し
   、前記信号処理回路から各ループラインに誘導された誘
   導信号を順次入力し、誘導信号の振幅を演算処理するこ
   とによって、前記座標指示器の載置された位置のＸ座標
   およびＹ座標を求める制御回路 とから構成されるワイヤレス座標読取装置。