JP3249861B2 - 位置検出装置及びその位置指示器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電波を利用した位置検
出装置の改良に関するものである。

【０００２】

【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１と称す。）において、センス部と位
置指示器との間で電波をやりとりすることにより、該位
置指示器による指示位置の座標値を求める位置検出装置
について提案した。

【０００３】先願１の内容を簡単に説明すると、センス
部のループコイルより所定の周波数の電波を送信させ、
該電波を位置指示器に設けた共振回路に受信させる。こ
の際、該電波を受信した共振回路より発信される電波を
前記ループコイルに受信させ、誘導電圧を発生させる。
これをセンス部の複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した誘導電圧のレベ
ルに基いて指示位置の座標値を求める如くなしていた。

【０００４】ところで、この種の位置検出装置では指示
位置の座標値の外、実際に入力すべき指示位置を特定し
た状態（ペンダウン状態）を表す情報や、位置指示器の
種別、例えばペンかカーソルかを表す情報、あるいはソ
フトウェアに応じて座標値以外のパラメータ、例えば線
の太さ、指示位置あるいは指示領域の色相や濃度（明
度）等を変化させるための情報を、前記指示位置の座標
値とともに入力したいという要求がある。

【０００５】前記先願１では、共振回路を構成するコイ
ル及びコンデンサに手動のスイッチを介して他のコンデ
ンサを接続することにより、該スイッチに対する操作に
応じて共振周波数がわずかに変化するようになし、この
共振周波数のわずかな変化を位相角の変化として検出
し、前述した各種の情報（以下、指示器情報と称す。）
となしていた。

【０００６】しかしながら、前述した先願１の装置では
検出可能な位相角の範囲が−６０°〜＋６０°程度に限
られること、並びに周囲の温度変化等によりコイルのイ
ンダクタンスやコンデンサのキャパシタンスが変化する
ため該検出の際の位相角にある程度の幅をもたせなけれ
ばならないこと等の問題より、入力可能な指示器情報の
数をあまり多くすることができず、特に、筆圧に応じて
共振周波数が連続的に変化するようになした場合には筆
圧情報以外の指示器情報を全く入力できないという問題
があった。

【０００７】また、出願人は、先願１の応用として特願
昭６３−３０８７１２号（特開平２−１５５０１９号公
報参照）（以下、先願２と称す。）において、筆圧に応
じて共振周波数を所定の周波数領域内で連続的に変化さ
せることができるとともに、該周波数領域をサイドスイ
ッチのオン・オフに応じて複数の異なる周波数領域のい
ずれかに変更し得る共振回路を備えた位置指示器を用
い、目的の異なる複数の筆圧情報又は筆圧情報とその他
の情報を入力し得る装置について提案した。

【０００８】しかしながら、前述した先願２の装置では
所定の周波数に対する位相角の範囲を分割してサイドス
イッチのオン・オフに応じた複数の異なる周波数領域と
なしていたため、筆圧を検出し得るレンジが小さくなる
とともに、サイドスイッチをオンした際の一の筆圧に対
する位相角と、オフした際の該一の筆圧に対する位相角
とが全く異なることにより、位相角に対する筆圧情報の
補正にそれぞれ別々の補正値が必要になるという問題が
あった。

【０００９】さらにまた、出願人は、先願２の応用とし
て特願平４−３６５０８号（以下、先願３と称す。）に
おいて、スイッチ操作に応じて共振周波数の中心が予め
設定された複数の周波数のいずれかに変化するとともに
筆圧に応じて共振周波数が該複数の周波数のうちの少な
くとも２つのいずれかを中心として連続的に変化する共
振回路を有する位置指示器を用い、該位置指示器に対し
て複数の周波数の電波を送信し、この際、共振回路から
反射された電波を受信し、これから指示位置の座標値及
び位相角を検出するとともに共振回路の共振周波数が前
記複数の周波数のいずれであるかを判定することによ
り、複数の筆圧情報又は筆圧情報とその他の情報とを入
力し得るとともに、筆圧を検出し得るレンジを小さくす
ることなく、しかも位相角に対する筆圧情報を簡単に補
正し得る装置について提案した。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た先願３の装置ではスイッチ操作に応じて変化する複数
の共振周波数の中心周波数を、筆圧に応じて変化した際
の共振周波数が互いに重ならない程度に離れた複数の周
波数にそれぞれ設定しなければならないため、複数の共
振周波数に対する調整が必要になるとともに、広い周波
数領域を必要とするという問題があった。

【００１１】本発明は前述した従来の問題点に鑑み、位
置指示器の構成や共振周波数の調整が簡単で、しかも広
い周波数領域を必要とすることなく指示器情報、特に筆
圧情報とその他の情報とを入力し得る位置検出装置及び
その位置指示器を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、少なくともコイルとコンデンサを含む
共振回路を有する位置指示器の指示位置を検出する位置
検出装置において、前記共振回路と並列に、互いに直列
に接続されたスイッチ手段及び整流回路を介して少なく
ともコンデンサを含む積分回路を接続するとともに、前
記共振回路を励振する電波を送信する電波送信手段と、
前記共振回路から発生される電波を受信する電波受信手
段と、該電波受信手段で受信された電波のレベルの一時
的な変化を検出し、前記スイッチ手段が操作されたこと
を識別する状態識別手段とを備えた位置検出装置を提案
する。

【００１３】また、本発明では、少なくともコイルとコ
ンデンサを含み筆圧に応じて共振周波数が変化する共振
回路を有する位置指示器の指示位置を検出する位置検出
装置において、前記共振回路と並列に、互いに直列に接
続されたスイッチ手段及び整流回路を介して少なくとも
コンデンサを含む積分回路を接続するとともに、前記共
振回路を励振する電波を送信する電波送信手段と、前記
共振回路から発生される電波を受信する電波受信手段
と、該電波受信手段で受信された電波のレベルの一時的
な変化を検出し、前記スイッチ手段が操作されたことを
識別する第１の状態識別手段と、前記電波送信手段から
送信する電波と電波受信手段で受信された電波との位相
差を検出する位相差検出手段と、該位相差検出手段で検
出した位相差から筆圧を検出する第２の状態識別手段を
備えた位置検出装置を提案する。

【００１４】

【作用】本発明によれば、電波送信手段より送信された
電波は位置指示器の共振回路を励振し、該共振回路に電
磁エネルギーを与える。この際、位置指示器のスイッチ
手段が操作されると、共振回路に与えられた電磁エネル
ギーにより該共振回路中に発生した誘導電圧の一部が整
流回路を介して整流され、積分回路のコンデンサを充電
し始める。該コンデンサの充電は、共振回路に発生する
誘導電圧と該コンデンサの端子電圧とがほぼ一致するま
で行われ、該充電期間中、共振回路内に蓄積される電磁
エネルギーは減少し、そのコイルより発生する電波の強
さも弱くなる。これにより、電波受信手段で受信される
電波のレベルが一時的に変化することになり、これが状
態識別手段で検出されてスイッチ手段の操作が識別され
る。

【００１５】また、本発明によれば、前記同様にしてス
イッチ手段の操作が識別されるとともに、位置指示器に
対する筆圧が変化し、共振回路の共振周波数が変化する
と、位相差検出手段により電波送信手段から送信された
電波と電波受信手段で受信された電波との位相差が検出
され、これらから第２の状態識別手段により筆圧が検出
される。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例を示すもので、
図中、１１ａはコイル、１１ｂはコンデンサ、１２ａは
抵抗、１２ｂはコンデンサ、１３はスイッチ、１４はダ
イオードであり、これらは位置指示器Ａを構成する。ま
た、２１−１，２１−２，２１−３，２１−４はループ
コイル、２２は選択回路、２３は補助アンテナコイル、
２４は発振器、２５は電流ドライバ、２６，２７は切替
接続回路、２８，２９は受信アンプ、３０，３１はバン
ドパスフィルタ（ＢＰＦ）、３２，３３は検波器、３
４，３５は低域フィルタ（ＬＰＦ）、３６，３７はサン
プル・ホールド（Ｓ／Ｈ）回路、３８，３９はアナログ
・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換回路、４０は処理装置（Ｃ
ＰＵ）であり、これらは位置検出装置Ｂ（但し、位置指
示器Ａを除く。）を構成する。

【００１７】コイル１１ａ及びコンデンサ１１ｂは互い
に直列に接続され、所定の共振周波数ｆo を有する周知
の共振回路１１を構成する如くなっている。抵抗１２ａ
及びコンデンサ１２ｂは互いに直列に接続され、周知の
積分回路１２を構成する如くなっている。前記共振回路
１１及び積分回路１２は、互いに直列に接続されたスイ
ッチ１３及びダイオード１４を介して並列に接続されて
いる。ここで、ダイオード１４は、スイッチ１３がオン
の期間中、前記共振回路１１に発生する誘導電圧より直
流電圧を取り出し、これを積分回路１２に供給する。な
お、積分回路１２の時定数は、当初、コンデンサ１２ｂ
に電荷が全くない場合、後述する１回の電波の送受信期
間でコンデンサ１２ｂの端子電圧が共振回路１１に発生
する誘導電圧とほぼ一致する程度に設定される。

【００１８】ループコイル２１−１〜２１−４は位置検
出方向に互いにほぼ平行に並設されており、その各一端
は選択回路２２に接続され、また、その各他端は共通に
接地されている。選択回路２２は処理装置４０より加え
られる所定の選択信号に従って、ループコイル２１−１
〜２１−４より一のループコイルを順次選択する。補助
アンテナコイル２３はループコイル２１−１〜２１−４
の周囲を取り巻くように配置されており、その一端は切
替接続回路２７に接続され、また、他端は接地されてい
る。

【００１９】発振器２４は前述した周波数ｆo の交流信
号を発生して、これを電流ドライバ２５に送出する。電
流ドライバ２５は前記交流信号を電流に変換して切替接
続回路２７へ送出する。切替接続回路２６は処理装置４
０より加えられる所定の切替信号に従って、前記選択回
路２２によって選択された一のループコイルを受信アン
プ２８に接続し又は接地する。切替接続回路２７は処理
装置４０より加えられる所定の切替信号に従って、補助
アンテナコイル２３に電流ドライバ２５及び受信アンプ
２９を交互に切替え接続する。

【００２０】受信アンプ２８は前記選択された一のルー
プコイルに発生し、選択回路２２及び切替接続回路２６
を介して送られてくる誘導電圧を増幅し、これをバンド
パスフィルタ３０へ送出する。受信アンプ２９は前記補
助アンテナコイル２３に発生し、切替接続回路２７を介
して送られてくる誘導電圧を増幅し、これをバンドパス
フィルタ３１へ送出する。バンドパスフィルタ３０，３
１は前記周波数ｆo を中心周波数とするもので、前述し
た誘導電圧中から周波数ｆo 付近の成分のみを取り出し
て検波器３２，３３へ送出する。

【００２１】検波器３２は前記一のループコイルに発生
した誘導電圧、即ち受信信号を検波し、低域フィルタ３
４へ送出し、また、検波器３３は前記補助アンテナコイ
ルに発生した誘導電圧を検波し、低域フィルタ３５へ送
出する。低域フィルタ３４，３５は前述した周波数ｆo
より充分低い遮断周波数を有しており、検波器３２，３
３の出力信号を直流信号に変換し、Ｓ／Ｈ回路３６，３
７へ送出する。Ｓ／Ｈ回路３６，３７は処理装置４０よ
り加えられるサンプリング信号に従って、前述した低域
フィルタ３４，３５の出力信号の所定のタイミング、具
体的には受信期間中の所定のタイミングにおける電圧値
を保持し、Ａ／Ｄ変換回路３８，３９へ送出する。

【００２２】Ａ／Ｄ変換回路３８，３９はそれぞれ前記
Ｓ／Ｈ回路３６，３７の出力をアナログ・ディジタル変
換して処理装置４０へ送出する。処理装置４０は前記デ
ィジタル値に変換された各ループコイル２１−１〜２１
−４に対応した誘導電圧の電圧値のレベルに基いて位置
指示器Ａの指示位置の座標値を算出するとともに、前記
ディジタル値に変換された補助ループコイル２３の誘導
電圧の電圧値の変化に基いて位置指示器Ａのスイッチ１
３がオンされたかどうかを識別する。

【００２３】図２は前記処理装置４０における処理の流
れを示すものであり、また、図３は補助アンテナコイル
２３における送信信号及び受信信号の一例を示すもので
あり、以下、これらに従って前記装置の動作を説明す
る。

【００２４】まず、位置指示器Ａが位置検出装置Ｂの有
効読取りエリア内にあるか否かが検出される。具体的に
は、補助アンテナコイル２３が切替接続回路２７を介し
て電流ドライバ２５に接続され、発振器２４による周波
数ｆo の交流電流が供給され、該補助アンテナコイル２
３から周波数ｆo の電波が発生される。

【００２５】この時、位置指示器Ａが位置検出装置Ｂの
有効読取りエリア内にあるとすると、該電波は位置指示
器Ａのコイル１１ａを励振し、共振回路１１に電磁エネ
ルギーを与える。なお、この際、処理装置４０は選択回
路２２に選択信号を送出しておらず、また、切替接続回
路２６は電波の送信期間中、受信アンプ２８の入力端を
接地するため、受信アンプ２８の出力には何も現れな
い。

【００２６】この後、前記補助アンテナコイル２３が切
替接続回路２７を介して受信アンプ２９に接続される
と、該補助アンテナコイル２３からの電波の発生は停止
する。

【００２７】一方、位置指示器Ａ側において、スイッチ
１３がオフ状態にあるとすると、前記共振回路１１に与
えられた電磁エネルギーは全て該共振回路１１内に蓄積
され、コイル１１ａに供給されて、これより周波数ｆo
の電波を発生させる。該電波は前記補助アンテナコイル
２３を逆に励振するため、該補助アンテナコイル２３に
は前記周波数ｆo の誘導電圧が発生する。

【００２８】前記補助アンテナコイル２３に発生した誘
導電圧は受信アンプ２９により増幅され、バンドパスフ
ィルタ３１を介して検波器３３に送出され、検波され、
さらに低域フィルタ３５、Ｓ／Ｈ回路３７及びＡ／Ｄ変
換回路３９を介して電圧値として処理装置４０へ送出さ
れる。処理装置４０ではＡ／Ｄ変換回路３９より送られ
てきた電圧値のレベルを所定の閾値レベルと比較し、該
閾値レベル以上であれば、位置指示器Ａが位置検出装置
Ｂの有効読取りエリア内にあると判定し、閾値レベル未
満であれば有効読取りエリア外と判定するが、ここでは
閾値レベル以上の電圧値が得られるはずであるから、位
置指示器Ａは有効読取りエリア内にあると判定する。

【００２９】前述したようにして、位置指示器Ａが有効
読取りエリア内にあると判定されると、座標検出及びス
イッチ判定の動作が開始される。

【００３０】具体的には、まず、前記同様に補助アンテ
ナコイル２３が切替接続回路２７を介して電流ドライバ
２５に接続され、発振器２４による周波数ｆo の交流電
流が供給され、該補助アンテナコイル２３から周波数ｆ
o の電波が発生され、該電波は位置指示器Ａのコイル１
１ａを励振し、共振回路１１に電磁エネルギーを与え
る。また、この際、選択回路２２は処理装置４０からの
選択信号に基いてループコイル２１−１〜２１−４より
一のループコイルを選択しているが、送受切替回路２６
は電波の送信期間中、受信アンプ２８の入力端を接地す
るため、該一のループコイルに発生する信号は受信アン
プ２８には伝達されない。

【００３１】この後、前記補助アンテナコイル２３が切
替接続回路２７を介して受信アンプ２９に接続される
と、該補助アンテナコイル２３からの電波の発生は停止
する。

【００３２】ここで、位置指示器Ａ側において、スイッ
チ１３が引き続きオフ状態にあるとすると、前記共振回
路１１に与えられた電磁エネルギーは全て該共振回路１
１内に蓄積され、コイル１１ａに供給されて、これより
周波数ｆo の電波を発生させる。該電波は前記選択され
た一のループコイルとともに補助アンテナコイル２３を
逆に励振するため、該一のループコイル及び補助アンテ
ナコイル２３には前記周波数ｆo の誘導電圧が発生す
る。

【００３３】補助アンテナコイル２３に発生した誘導電
圧は、前記同様に受信アンプ２９、バンドパスフィルタ
３１、検波器３３、低域フィルタ３５、Ｓ／Ｈ回路３７
及びＡ／Ｄ変換回路３９を介して電圧値として処理装置
４０へ送出され、所定の閾値レベルと比較されるが、こ
こでは該閾値レベル以上の電圧値が引き続き得られ、位
置指示器Ａは位置検出装置Ｂの有効読取りエリア内にあ
ると判定されるものとする。

【００３４】一方、前記一のループコイルに発生した誘
導電圧は受信アンプ２８により増幅されてバンドパスフ
ィルタ３０を介して検波器３２に送出され、検波され、
さらに低域フィルタ３４、Ｓ／Ｈ回路３６及びＡ／Ｄ変
換回路３８を介して電圧値として処理装置４０へ送出さ
れる。その後、選択回路２２により選択される一のルー
プコイルが順次切替えられるとともに前記同様な動作が
繰返され、各ループコイル２１−１〜２１−４に発生す
る誘導電圧の電圧値が処理装置４０へ送出される。

【００３５】前記各ループコイル２１−１〜２１−４よ
り取出される誘導電圧の電圧値は各ループコイルと共振
回路１１との距離に依存し、この距離が小さいほど大き
くなる。従って、各ループコイル２１−１〜２１−４よ
り取出される誘導電圧の電圧値は共振回路１１の位置、
即ち位置指示器Ａの指示位置に最も近いループコイルに
対応する誘導電圧を最大として、対応するループコイル
が指示位置から離れるに従って徐々に小さくなる。前記
各誘導電圧の電圧値は処理装置４０により演算処理さ
れ、電圧値の分布が極大となる位置、即ち位置指示器Ａ
による指示位置の座標値が求められる。

【００３６】前述した座標検出の動作は繰り返し実行さ
れ、指示位置の座標値も更新されるが、該動作中、位置
指示器Ａのスイッチ１３が操作されると、共振回路１１
に与えられた電磁エネルギーにより該共振回路１１中に
発生した誘導電圧の一部がダイオード１４を介して整流
され、積分回路１２のコンデンサ１２ｂを充電し始め
る。

【００３７】前記コンデンサ１２ｂの充電は、共振回路
１１に発生する誘導電圧と該コンデンサ１２ｂの端子電
圧とがほぼ一致する（但し、ダイオード１４の電圧降下
は無視するものとする。）まで、即ち前述した１回の電
波の送受信期間中行われ、該充電期間中、共振回路１１
内に蓄積される電磁エネルギーは減少し、コイル１１ａ
より発生する周波数ｆo の電波の強さも弱くなる。つま
り、図３に示すようにスイッチ１３がオンとされた次の
受信期間内、補助アンテナコイル２３には所定の閾値レ
ベル以上の誘導電圧が得られないことになる。

【００３８】処理装置４０は座標検出動作中、補助アン
テナコイル２３に所定の閾値レベル以上の誘導電圧が得
られないことを検出すると、補助アンテナコイル２３に
よる電波の送受信を再度実行させ、この際、所定の閾値
レベル以上の誘導電圧が得られれば、位置指示器Ａのス
イッチ１３が操作されたと判定し、引き続き所定の閾値
レベル以上の誘導電圧が得られなければ、位置指示器Ａ
が有効読取りエリア外に出たと判定する。

【００３９】なお、補助アンテナコイル２３に所定の閾
値レベル以上の誘導電圧が得られない場合は、ループコ
イル２１−１〜２１−４にも有効な誘導電圧が得られな
いから、処理装置４０は座標検出動作をリセットする。

【００４０】このように本実施例によれば、位置指示器
にはダイオードと積分回路を追加するのみで良く、ま
た、これらは共振回路の共振周波数に影響を与えないか
ら、位置指示器の構成や共振周波数の調整が簡単とな
り、また、１つの周波数についてのレベル変化を検出す
るのみで良いから、広い周波数領域を必要とせず、位置
指示器のスイッチ操作を識別できる。

【００４１】図４は前記第１の実施例における位置指示
器の他の例を示すものである。同図(a) はコンデンサ１
２ｂと並列に抵抗１５を接続したものであり、本構成に
よれば、スイッチ１３をオンとしたままでも共振回路１
１側から供給されるエネルギーがなくなると、コンデン
サ１２ｂに充電された電荷が放電される。また、同図
(b) はスイッチ１３の代わりに２接点スイッチ１６を設
けるとともにそのノーマルクローズ接点とコンデンサ１
２ｂの他端とを短絡したものであり、本構成によれば、
スイッチ１６に対する操作をやめるとコンデンサ１２ｂ
に充電された電荷が直ちに放電される。さらにまた、同
図(c) はスイッチ１３の代わりに２接点スイッチ１６を
設けるとともにそのノーマルクローズ接点を介してダイ
オード１７をダイオード１４と逆向きに接続したもので
あり、本構成によれば、スイッチ１６に対する操作を繰
り返す度にコンデンサ１２ｂの充放電が行われる。

【００４２】図５は本発明の第２の実施例を示すもの
で、ここでは第１の実施例においてスイッチ情報ととも
に筆圧情報を入力可能となした例を示す。即ち、図中、
１１ｃは可変容量コンデンサ、４１は位相比較器、４２
は低域フィルタ、４３はサンプル・ホールド（Ｓ／Ｈ）
回路、４４はアナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換回
路、４５は処理装置である。

【００４３】可変容量コンデンサ１１ｃは位置指示器Ａ
に加わる筆圧に応じて容量値が変化するものであり、コ
イル１１ａと互いに直列に接続され、共振回路１１’を
構成する如くなっている。ここで、共振回路１１’は筆
圧を全く加えない状態において周波数ｆo の位相角６０
°として検出される周波数に設定されており、例えば最
大５００ｇの筆圧を徐々に加えることにより位相角を−
６０°まで連続的に変化させることができるように設定
されているものとする。

【００４４】位相比較器４１はバンドパスフィルタ３１
の出力信号、即ち補助アンテナコイル２３に発生した誘
導電圧のうちの周波数ｆo 成分と発振器４からの交流信
号との位相比較を行い、位相差信号を低域フィルタ４２
に送出する。低域フィルタ４２は周波数ｆo より充分低
い遮断周波数を有しており、位相比較器４１の出力信号
を直流信号に変換し、Ｓ／Ｈ回路４３に送出する。Ｓ／
Ｈ回路４３は処理装置４０より加えられるサンプリング
信号に従って、前記低域フィルタ４２の出力信号の所定
のタイミングにおける電圧値を保持し、Ａ／Ｄ変換回路
４４へ送出する。Ａ／Ｄ変換回路４４は前記Ｓ／Ｈ回路
４３の出力をアナログ・ディジタル変換して処理装置４
５へ送出する。

【００４５】処理装置４５はディジタル値に変換された
各ループコイル２１−１〜２１−４に対応した誘導電圧
の電圧値のレベルに基いて位置指示器Ａの指示位置の座
標値を算出するとともに、前記ディジタル値に変換され
た補助ループコイル２３の誘導電圧の電圧値の変化に基
いて位置指示器Ａのスイッチ１３がオンされたかどうか
を識別し、さらに前記ディジタル値に変換された位相差
信号に基いて筆圧を検出する。図６は前記処理装置４５
における処理の流れを示すものであり、座標計算を行っ
た後、ディジタル値に変換された位相差信号のレベルか
ら筆圧を検出する点の除いて第１の実施例の場合、即ち
図２のものと同一である。なお、補助アンテナコイル２
３における送信信号及び受信信号のレベルの変化は第１
の実施例の場合と同様である。

【００４６】このように本実施例によれば、第１の実施
例の場合と同様に、位置指示器にはダイオードと積分回
路を追加するのみで良く、また、これらは共振回路の共
振周波数に影響を与えないから、位置指示器の構成や共
振周波数の調整が簡単となり、また、１つの周波数につ
いてのレベル変化を検出するのみで良いから広い周波数
領域を必要とせず、位置指示器のスイッチ操作を識別で
き、しかも筆圧を同時に検出できる。

【００４７】前記第１及び第２の実施例は一方向の位置
検出を行うものであるが、ループコイル２１−１〜２１
−４と同様な複数のループコイルをこれと直交する如く
配置し、前記同様な選択回路を設けるとともに他の回路
を切替え使用して交互にその位置検出を行うことによ
り、直交する２方向の指示位置を検出できることはいう
までもない。

【００４８】図７は第１の実施例の処理装置における処
理の流れの他の例を示すもので、ここでは電波の送信及
び受信を一定の周期で所定時間繰り返して停止し、送信
再開後に受信した電波のレベルが一時的に低下している
時のみ、スイッチ手段が操作されたと識別するようにな
した場合を示す。また、図８は図７に示した処理を実行
した場合の補助アンテナコイル２３における送信信号及
び受信信号の一例を示すものである。なお、前述した処
理は第２の実施例においても同様に適用可能である。

【００４９】また、これまで説明した実施例では電波の
送信及び受信を交互に行っているが、本発明は電波の送
信及び受信を同時に行うようにした装置にも適用でき
る。

【００５０】図９は本発明の第３の実施例を示すもの
で、ここでは第１の実施例においてループコイルを電波
送信用と電波受信用に分けるとともにこれらを互いに直
交する如く設けて電波の送信及び受信を同時に行うよう
にした例を示す。即ち、図中、５１−１，５１−２，５
１−３はループコイル、５２は選択回路、５３は同期検
波回路、５４は処理装置である。

【００５１】ループコイル５１−１〜５１−３は、例え
ばｘ方向に並設されたループコイル２１−１〜２１−４
に対して直交する方向、即ちｙ方向に互いにほぼ平行に
並設されている。該ループコイル５１−１〜５１−３の
各一端は選択回路５２に接続され、また、その各他端は
共通に接地されている。

【００５２】選択回路５２は処理装置５４より加えられ
る所定の選択信号に従って、ループコイル５１−１〜５
１−３より一のループコイルを順次選択するが、該選択
回路５２は電流ドライバ２５のみに接続されており、ル
ープコイル５１−１〜５１−３は電波送信用のループコ
イルを構成する。また、選択回路２２は受信アンプ２８
に直接接続されており、ループコイル２１−１〜２１−
４は電波受信用のループコイルを構成する。

【００５３】同期検波回路５３は受信アンプ２８で増幅
されバンドパスフィルタ３０で取り出された誘導電圧を
発振器２４からの交流信号を検波信号として同期検波す
る。処理装置５４はディジタル値に変換された各ループ
コイル２１−１〜２１−４に対応した誘導電圧の電圧値
のレベルに基いて位置指示器Ａの指示位置のｘ方向及び
ｙ方向の座標値を算出するとともに、該誘導電圧の電圧
値の変化に基いて位置指示器Ａのスイッチ１３がオンさ
れたかどうかを識別する。

【００５４】図１０は前記処理装置５４における処理の
流れを示すものであり、また、図１１は送信信号及び受
信信号の一例を示すものであり、以下、これらに従って
前記装置の動作を説明する。

【００５５】ループコイル５１−１〜５１−３は選択回
路５２によりそのうちの一のループコイルが選択され、
電流ドライバ２５に接続されて周波数ｆo の電波を発生
する。この時、位置指示器Ａが位置検出装置Ｂの有効読
取りエリア内にあるとすると、該電波は第１の実施例の
場合と同様、共振回路１１を励振し、これに電磁エネル
ギーを与え、該共振回路１１より同様な周波数ｆo の電
波を発生させる。該電波はループコイル２１−１〜２１
−４のうち、選択回路２２により選択された一のループ
コイルを逆に励振するため、該一のループコイルには前
記所定の周波数ｆo とほぼ同一周波数の誘導電圧が発生
する。

【００５６】ここで、ループコイル２１−１〜２１−４
の順次選択はループコイル５１−１〜５１−３のうちの
一のループコイルが選択されている期間毎に行われるた
め、該ループコイル２１−１〜２１−４の順次選択に従
って、共振回路１１のｘ方向の指示位置に対応した誘導
電圧の電圧値が得られる。

【００５７】また、この際、誘導電圧を同期検波回路５
３で同期検波しているが、ループコイル５１−１〜５１
−３のうち、共振回路１１直下のループコイルが選択さ
れている時とそれ以外のループコイルが選択されている
時とでは誘導電圧の位相が反転しているため、ループコ
イル５１−１〜５１−３の順次選択に従って、共振回路
１１のｙ方向の指示位置に対応した誘導電圧の電圧値が
得られる。

【００５８】前記ループコイル２１−１〜２１−４及び
ループコイル５１−１〜５１−３の順次選択に従って得
られる各誘導電圧の電圧値は処理装置５４により演算処
理され、電圧値の分布が極大となる位置、即ち指示位置
のｘ方向及びｙ方向の座標値が求められる。

【００５９】前述した座標検出の動作は繰り返し実行さ
れ、指示位置の座標値も更新されるが、該動作中、位置
指示器Ａのスイッチ１３が操作されると、第１の実施例
の場合と同様、共振回路１１に与えられた電磁エネルギ
ーにより該共振回路１１中に発生した誘導電圧の一部が
ダイオード１４を介して整流され、積分回路１２のコン
デンサ１２ｂを充電し始める。

【００６０】前記コンデンサ１２ｂの充電は、共振回路
１１に発生する誘導電圧と該コンデンサ１２ｂの端子電
圧とがほぼ一致する（但し、ダイオード１４の電圧降下
は無視するものとする。）まで行われ、該充電期間中、
共振回路１１内に蓄積される電磁エネルギーは減少し、
コイル１１ａより発生する周波数ｆo の電波の強さも弱
くなる。

【００６１】つまり、図１１に示すようにスイッチ１３
がオンとされた瞬間、誘導電圧は急激に減少し、その
後、周知のＣＲ回路の充電特性に従う立ち上がり特性を
もって元のレベルに戻ることになる。

【００６２】処理装置５４は座標検出動作中、前記ルー
プコイル２１−１〜２１−４及びループコイル５１−１
〜５１−３の順次選択によって得られる各誘導電圧のう
ち、最も大きな誘導電圧の電圧値についてそのレベル変
化を継続して検出しており、該レベルが急激に減少し、
その後、所定の立ち上がり特性をもって元のレベルに戻
れば、位置指示器Ａのスイッチ１３が操作されたと判定
し、元のレベルに戻らなければ、位置指示器Ａが有効読
取りエリア外に出たと判定する。また、前述したレベル
変化が発生した場合は、ループコイル２１−１〜２１−
４にも有効な誘導電圧が得られないから、処理装置５４
は座標検出動作をリセットする。

【００６３】なお、図１１ではスイッチ操作に伴うレベ
ルの変化を分かり易くするため、送信側及び受信側のル
ープコイルも位置指示器の位置も固定した状態における
送信信号及び受信信号について示した。

【００６４】また、図１２は電波の送信及び受信を同時
に行うとともに該電波の送信及び受信を一定の周期で所
定時間繰り返して停止し、送信再開後に受信した電波の
レベルが所定の立ち上がり特性を示した時、スイッチ手
段が操作されたと識別するようになした場合の図１１と
同様な送信信号及び受信信号の一例を示すものであり、
この場合も前記第３の実施例に図７に示した処理を適用
することにより、位置指示器の指示位置のｘ方向及びｙ
方向の座標値を算出するとともに、該誘導電圧の電圧値
の変化に基いて位置指示器のスイッチがオンされたかど
うかを識別することができる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、位
置指示器にはダイオードと積分回路を追加するのみで良
く、また、これらは共振回路の共振周波数に影響を与え
ないから、位置指示器の構成や共振周波数の調整が簡単
となり、また、１つの周波数についてのレベル変化を検
出するのみで良いから、広い周波数領域を必要とせず、
位置指示器のスイッチ操作を識別できる。

【００６６】また、本発明によれば、位置指示器にはダ
イオードと積分回路を追加するのみで良く、また、これ
らは共振回路の共振周波数に影響を与えないから、位置
指示器の構成や共振周波数の調整が簡単となり、また、
１つの周波数についてのレベル変化を検出するのみで良
いから広い周波数領域を必要とせず、位置指示器のスイ
ッチ操作を識別でき、しかも筆圧を同時に検出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の位置検出装置の第１の実施例を示す構
成図

【図２】第１の実施例の処理装置における処理の流れ図

【図３】第１の実施例の補助アンテナコイルにおける送
信信号及び受信信号の一例を示す図

【図４】第１の実施例における位置指示器の他の例を示
す構成図

【図５】本発明の位置検出装置の第２の実施例を示す構
成図

【図６】第２の実施例の処理装置における処理の流れ図

【図７】第１の実施例の処理装置における処理の流れの
他の例を示す図

【図８】第１の実施例の補助アンテナコイルにおける送
信信号及び受信信号の他の例を示す図

【図９】本発明の位置検出装置の第３の実施例を示す構
成図

【図１０】第３の実施例の処理装置における処理の流れ
図

【図１１】第３の実施例における送信信号及び受信信号
の一例を示す図

【図１２】本発明における送信信号及び受信信号のさら
に他の例を示す図

【符号の説明】

１１，１１’…共振回路、１１ａ…コイル、１１ｂ…コ
ンデンサ、１１ｃ…可変容量コンデンサ、１２…積分回
路、１２ａ…抵抗、１２ｂ…コンデンサ、１３，１６…
スイッチ、１４，１７…ダイオード、２１−１〜２１−
４，５１−１〜５１−３…ループコイル、２２，５２…
選択回路、２３…補助アンテナコイル、２４…発振器、
２５…電流ドライバ、２６，２７…切替接続回路、２
８，２９…受信アンプ、３０，３１…バンドパスフィル
タ、３２，３３…検波器、３４，３５，４２…低域フィ
ルタ、３６，３７，４３…サンプル・ホールド回路、３
８，３９，４４…アナログ・ディジタル変換回路、４
０，４５，５４…処理装置、４１…位相比較器、５３…
同期検波回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 3/03

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともコイルとコンデンサを含む共
   振回路を有する位置指示器の指示位置を検出する位置検
   出装置において、 前記共振回路と並列に、互いに直列に接続されたスイッ
   チ手段及び整流回路を介して少なくともコンデンサを含
   む積分回路を接続するとともに、 前記共振回路を励振する電波を送信する電波送信手段
   と、 前記共振回路から発生される電波を受信する電波受信手
   段と、 該電波受信手段で受信された電波のレベルの一時的な変
   化を検出し、前記スイッチ手段が操作されたことを識別
   する状態識別手段とを備えたことを特徴とする位置検出
   装置。
2. 【請求項２】 少なくともコイルとコンデンサを含み筆
   圧に応じて共振周波数が変化する共振回路を有する位置
   指示器の指示位置を検出する位置検出装置において、 前記共振回路と並列に、互いに直列に接続されたスイッ
   チ手段及び整流回路を介して少なくともコンデンサを含
   む積分回路を接続するとともに、 前記共振回路を励振する電波を送信する電波送信手段
   と、 前記共振回路から発生される電波を受信する電波受信手
   段と、 該電波受信手段で受信された電波のレベルの一時的な変
   化を検出し、前記スイッチ手段が操作されたことを識別
   する第１の状態識別手段と、 前記電波送信手段から送信する電波と電波受信手段で受
   信された電波との位相差を検出する位相差検出手段と、 該位相差検出手段で検出した位相差から筆圧を検出する
   第２の状態識別手段を備えたことを特徴とする位置検出
   装置。
3. 【請求項３】 電波の送信及び受信を交互に且つ連続的
   に行い、受信した電波のレベルが一時的に低下した時の
   み、スイッチ手段が操作されたと識別するようになした
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の位置検出装置。
4. 【請求項４】 電波の送信及び受信を交互に行うととも
   に該電波の送信及び受信を一定の周期で所定時間繰り返
   して停止し、送信再開後に受信した電波のレベルが一時
   的に低下している時のみ、スイッチ手段が操作されたと
   識別するようになしたことを特徴とする請求項１又は２
   記載の位置検出装置。
5. 【請求項５】 電波の送信及び受信を同時に且つ連続的
   に行い、受信した電波のレベルが一時的に低下し、その
   後、所定の立ち上がり特性をもって元のレベルに戻った
   時、スイッチ手段が操作されたと識別するようになした
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の位置検出装置。
6. 【請求項６】 電波の送信及び受信を同時に行うととも
   に該電波の送信及び受信を一定の周期で所定時間繰り返
   して停止し、送信再開後に受信した電波のレベルが所定
   の立ち上がり特性を示した時、スイッチ手段が操作され
   たと識別するようになしたことを特徴とする請求項１又
   は２記載の位置検出装置。
7. 【請求項７】 少なくともコイルとコンデンサを含む共
   振回路と、少なくともコンデンサを含む積分回路とを、
   互いに直列に接続されたスイッチ手段及び整流回路を介
   して並列に接続した位置指示器と、 位置検出方向に並設された複数のループコイルと、 該複数のループコイルの近傍に設けられた補助アンテナ
   コイルと、 前記複数のループコイルより一のループコイルを順次選
   択する選択手段と、 該選択されたループコイルに発生する誘導電圧のレベル
   を検出する第１のレベル検出手段と、 前記位置指示器の共振回路を励振する電波を発生するた
   めの交流信号を発生する交流信号発生手段と、 前記補助アンテナコイルに発生する誘導電圧のレベルを
   検出する第２のレベル検出手段と、 前記補助アンテナコイルに前記交流信号発生手段と第２
   のレベル検出手段とを切替接続する切替接続手段と、 前記第１のレベル検出手段で検出された各誘導電圧のレ
   ベルに基づいて位置指示器の指示位置の座標値を求める
   座標値算出手段と、 前記第２のレベル検出手段で検出された誘導電圧のレベ
   ルの一時的な低下を検出し、前記スイッチ手段が操作さ
   れたことを識別する状態識別手段とを備えたことを特徴
   とする位置検出装置。
8. 【請求項８】 少なくともコイルとコンデンサを含む共
   振回路と、少なくともコンデンサを含む積分回路とを、
   互いに直列に接続されたスイッチ手段及び整流回路を介
   して並列に接続した位置指示器と、 位置検出方向に並設された複数のループコイルと、 該複数のループコイルの近傍に設けられた補助アンテナ
   コイルと、 前記複数のループコイルより一のループコイルを順次選
   択する選択手段と、 該選択されたループコイルに発生する誘導電圧のレベル
   を検出する第１のレベル検出手段と、 前記位置指示器の共振回路を励振する電波を発生するた
   めの交流信号を発生する交流信号発生手段と、 前記補助アンテナコイルに発生する誘導電圧のレベルを
   検出する第２のレベル検出手段と、 前記交流信号発生手段から発生する交流信号と前記補助
   アンテナコイルに発生する誘導電圧との位相差を検出す
   る位相差検出手段と、 前記補助アンテナコイルに前記交流信号発生手段と第２
   のレベル検出手段及び位相差検出手段とを切替接続する
   切替接続手段と、 前記第１のレベル検出手段で検出された各誘導電圧のレ
   ベルに基づいて位置指示器の指示位置の座標値を求める
   座標値算出手段と、 前記第２のレベル検出手段で検出された誘導電圧のレベ
   ルの一時的な低下を検出し、前記スイッチ手段が操作さ
   れたことを識別する第１の状態識別手段と、 前記位相差検出手段で検出した位相差から筆圧を検出す
   る第２の状態識別手段を備えたことを特徴とする位置検
   出装置。
9. 【請求項９】 切替接続手段による補助アンテナコイル
   における電波の送信及び受信を一定の周期で所定時間繰
   り返して停止する手段と、第２のレベル検出手段で検出
   された送信再開後の誘導電圧のレベルの一時的な低下を
   検出し、スイッチ手段が操作されたことを識別する状態
   識別手段とを備えたことを特徴とする請求項７又は８記
   載の位置検出装置。
10. 【請求項１０】 少なくともコイルとコンデンサを含む
    共振回路を有し、位置検出装置側から送信される電波に
    基づき、少なくともその指示位置に対応した誘導電圧を
    位置検出装置側に発生させる位置指示器において、 前記共振回路 と、少なくともコンデンサを含む積分回路
    とを、互いに直列に接続されたスイッチ手段及び整流回
    路を介して並列に接続したことを特徴とする位置指示
    器。
11. 【請求項１１】 少なくともコイルとコンデンサを含み
    筆圧に応じて共振周波数が変化する共振回路を有し、位
    置検出装置側から送信される電波に基づき、少なくとも
    その指示位置及び筆圧に対応した誘導電圧を位置検出装
    置側に発生させる位置指示器において、 前記共振回路 と、少なくともコンデンサを含む積分回路
    とを、互いに直列に接続されたスイッチ手段及び整流回
    路を介して並列に接続したことを特徴とする位置指示
    器。
12. 【請求項１２】 積分回路のコンデンサに抵抗を並列に
    接続したことを特徴とする請求項１０又は１１記載の位
    置指示器。