專利名稱：位置測(cè)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)定無線位置指示器所指定的一位置測(cè)定區(qū)的位置的位置測(cè)定裝置，尤其涉及一種包括一裝有調(diào)諧電路的位置指示器和一裝有電波傳送用環(huán)路線圈的位置測(cè)定區(qū)的位置測(cè)定裝置，藉此，利用位置指示器電波的反射，能測(cè)定位置測(cè)定區(qū)的一個(gè)指定位置。
人們已廣泛應(yīng)用下述設(shè)備作為圖象/守符輸入裝置，它系由二部分組成一個(gè)位置測(cè)定區(qū)，它裝有在X方向和Y方向以預(yù)定間隔排列的大量信號(hào)線;及一個(gè)用于指示位置測(cè)定區(qū)內(nèi)一適當(dāng)測(cè)量位置的位置指示器，其中由位置指示器指定的位置是通過依次驅(qū)動(dòng)X方向和Y方向的信號(hào)線，以獲得其X-Y坐標(biāo)來識(shí)別的。此種設(shè)備通稱為“圖形輸入裝置”或“數(shù)字轉(zhuǎn)換器”。
1983年5月10日公開的未審查日本專利58-176933號(hào)揭示了一種圖形信息輸入裝置，即屬上述那種設(shè)備之一。該圖形信息輸入設(shè)備具有一位置測(cè)定區(qū)，其中多根驅(qū)動(dòng)線在X方向間隔排列，多根測(cè)定線在Y方向垂直于驅(qū)動(dòng)線間隔排列;及一個(gè)帶有鐵氧體之類磁性材料的位置指示器。在揭示出的設(shè)備中，驅(qū)動(dòng)線相繼供有電流，而測(cè)定線被依次選取，因而位置指示器指出的位置就由感應(yīng)最高電壓的測(cè)定線的位置識(shí)別。
揭示的設(shè)備有一優(yōu)點(diǎn)，即位置指示器易于操縱，因?yàn)樵撐恢弥甘酒骺勺鳛閮H有磁信號(hào)傳送功能的無線裝置提供?？蓽y(cè)定的位置測(cè)定區(qū)的位置為一由驅(qū)動(dòng)線和測(cè)定線圍繞的矩形位置。因此，坐標(biāo)位置的分辨率由線路的間距決定。通過減小線路間距可獲得較高的分辨率，但這種減小的間距必將降低測(cè)定信號(hào)的信噪比S/N，以及測(cè)定性能的穩(wěn)定性，因而分辨率的提高本身也有限。另外，頗難測(cè)定正好位于驅(qū)動(dòng)線和測(cè)定線的各交叉點(diǎn)之上的位置。再者，該揭示設(shè)備還有一個(gè)問題，即如果位置指示器不能置于緊鄰各根驅(qū)動(dòng)線之處，位置便難以測(cè)定。
因而，本專利申請(qǐng)的受讓人早已提出一種位置測(cè)定裝置，它揭示于1988年3月16日提交的公開號(hào)為0，259，894的歐洲專利申請(qǐng)(該申請(qǐng)對(duì)應(yīng)于1987年9月14日提出的申請(qǐng)?zhí)枮?5，702的美國(guó)專利申請(qǐng))中。提出的裝置有一個(gè)位置測(cè)定區(qū)，其中，在X方向和Y方向按預(yù)定間隔設(shè)置多個(gè)矩形圖形的環(huán)路線圈，并使一個(gè)具有包括一線圈和一電容的調(diào)諧電路的位置指示器與環(huán)路線圈產(chǎn)生的電波發(fā)生共振。提出的裝置還有一個(gè)用于逐個(gè)相繼選擇環(huán)路線圈的選擇電路，一個(gè)用于產(chǎn)生預(yù)定頻率交流信號(hào)以供給環(huán)路線圈的輸送線路，一個(gè)用于從環(huán)路線圈感應(yīng)的各種電壓中測(cè)出與輸送電路的交流信號(hào)頻率大致相同的感應(yīng)電壓的接收電路，一個(gè)將所選環(huán)路線圈連到輸送線路和接收線路的轉(zhuǎn)接電路，和一個(gè)用于在環(huán)路線圈感應(yīng)電壓的電平基礎(chǔ)上確定位置指示器所指位置的控制裝置。
在提出的位置測(cè)定裝置中，由選擇電路從多個(gè)環(huán)路線圈中選出一個(gè)環(huán)路線圈，并通過轉(zhuǎn)接電路將輸送電連到選中的環(huán)路線圈，使一股交流電流被供給環(huán)路線圈，藉此，該環(huán)路線圈產(chǎn)生電波。這樣產(chǎn)生的電波激勵(lì)指出位置測(cè)定區(qū)上一個(gè)位置的位置指示器中的線圈，從而在該線圈中感應(yīng)出一個(gè)與交流電流同步的電壓。如果轉(zhuǎn)接電路從輸送電路側(cè)轉(zhuǎn)到接收電路側(cè)，選中的環(huán)路線圈發(fā)出的電波就會(huì)停止。此后，接收電路連到由轉(zhuǎn)接電路選中的環(huán)路線圈，同時(shí)，停止供給交流電流，使得電波消失。同時(shí)，對(duì)應(yīng)于感應(yīng)電壓的一股電流在位置指示器的調(diào)諧電路中流動(dòng)，使調(diào)諧電路中的線圈產(chǎn)生一電波。該電波反過來激勵(lì)所選擇并連到接收電路的環(huán)路線圈，因而在該環(huán)路線圈中感應(yīng)出一個(gè)電壓。前述電波輸送和接收間的轉(zhuǎn)換在所有環(huán)路線圈上依次進(jìn)行。由于這種電波輸送與接收之間的轉(zhuǎn)換依賴于每個(gè)環(huán)路線圈與位置指示器中線圈之間的共振，環(huán)路線圈中感應(yīng)電壓的電平與環(huán)路線圈和位置指示器的線圈之間的距離有這樣一種依賴關(guān)系，即最靠近位置指示器所指示的當(dāng)前位置的環(huán)路線圈中，感應(yīng)電壓的電平最高，隨著環(huán)路線圈的與位置指示器的線圈之間距離的增大，感應(yīng)電壓的電平逐漸減小。這些環(huán)路線圈中感應(yīng)電壓的電平由控制裝置進(jìn)行處理，位置指示器所指示位置的坐標(biāo)能用在環(huán)路線圈中顯示最高感應(yīng)電壓電平的環(huán)路線圈位置識(shí)別。由于位置指示器所指位置由這樣測(cè)出的感應(yīng)電壓確定，可以通過提高控制裝置對(duì)眾多環(huán)路線圈中感應(yīng)電壓電平的數(shù)學(xué)運(yùn)算的精確性來增大位置測(cè)定的精確性。這樣，就能提供一種高分辨率位置測(cè)定裝置。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種包括一無線位置指示器的位置測(cè)定裝置，該指示器和該裝置的任何固定部分都不連接，這樣，除獲得位置測(cè)定高精確度外還便于操作，同時(shí)，亦能測(cè)定一矩形坐標(biāo)系統(tǒng)中所指位置的二維坐標(biāo)值。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種包括一帶有多個(gè)環(huán)路線圈的位置測(cè)定區(qū)的位置測(cè)定裝置，各環(huán)路線圈分別由多個(gè)線圈構(gòu)成，并以預(yù)定間隔排列，從而獲得高分辨率。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種包括一些用于選擇環(huán)路線圈的轉(zhuǎn)接裝置的位置測(cè)定裝置，這樣實(shí)現(xiàn)了部件數(shù)量的減少，并使裝置的重量降低。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種位置測(cè)定裝置，它包括一個(gè)在一底座上裝有第一和第二線圈組的位置測(cè)定區(qū)，每個(gè)線圈組由多個(gè)環(huán)路線圈構(gòu)成;一個(gè)帶有一調(diào)諧電路的位置指示器，調(diào)諧電路包括至少一個(gè)線圈和一個(gè)電容，并有一預(yù)定頻率作為調(diào)諧頻率;用于逐個(gè)依次選擇位置測(cè)定區(qū)的第一和第二線圈組的環(huán)路線圈的選擇裝置;用于向環(huán)路線圈提供一預(yù)定頻率交流信號(hào)的信號(hào)發(fā)生裝置;用于探測(cè)環(huán)路線圈的預(yù)定頻率交流信號(hào)的信號(hào)探測(cè)裝置;和在信號(hào)探測(cè)裝置從第一和第二線圈組中各個(gè)環(huán)路線圈探測(cè)到的交流信號(hào)的基礎(chǔ)上，確定位置指示器所指位置的控制裝置。第一和第二線圈組中每個(gè)環(huán)路線圈由若干連續(xù)形成的大致矩形的線圈分節(jié)構(gòu)成。第一線圈組的環(huán)路線圈沿著位置測(cè)定方向排列，相互位移一預(yù)定間距d，第一線圈組的每個(gè)環(huán)路線圈的每個(gè)矩形線圈分節(jié)由一大致垂直于位置測(cè)定方向延伸的第一部分、一與第一部分間隔預(yù)定間距P1并大致平行延伸的第二部分、及一連接第一部分前端與第二部分起端的第三部分構(gòu)成。同樣，第二線圈組的環(huán)路線圈沿位置測(cè)定方向排列，相互位移一預(yù)定間距d2，第二線圈組中每個(gè)環(huán)路線圈的每個(gè)矩形線圈分節(jié)由一大致垂直于位置測(cè)定方向延伸的第四部分、一與第四部分間隔一預(yù)定間距P2并大致平行延伸的第五部分、及一連接第四部分前端與第五部分起端的第六部分構(gòu)成。
如前所述，位置指示器除了由一個(gè)線圈和一個(gè)電容構(gòu)成的調(diào)諧電路外不需要其它東西，因而，該位置指示器可作為一無線裝置設(shè)置。此外，該位置指示器不需要任何磁體和任何電源。位置測(cè)定區(qū)的環(huán)路線圈組合成第一和第二線圈組，每組由多個(gè)線圈分節(jié)構(gòu)成，并排列得覆蓋近乎位置測(cè)定區(qū)的整個(gè)表面。因此，與一般位置測(cè)定區(qū)相比，這種位置測(cè)定區(qū)的環(huán)路線圈數(shù)可顯著減少，從而，選擇裝置中選擇元件的數(shù)量也顯著減少。此外，第一和第二線圈組中每一組由多個(gè)有相同形狀、且分別以間距為d1和d2的位移值排列的環(huán)路線圈分節(jié)構(gòu)成，因而能夠測(cè)出彼此相合的電壓的電平。因此，隨著測(cè)定電壓的數(shù)量的增加，位置測(cè)定裝置的位置測(cè)定精度增大了。同時(shí)，裝置的分辨率也提本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將從以下結(jié)合附圖作出的說明中顯現(xiàn)出來，其中

圖1為顯示本發(fā)明位置測(cè)定裝置一實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)的方框圖;
圖2為用于說明構(gòu)成一圖形輸入裝置的X和Y方向環(huán)路線圈的基本圖案的布線圖;
圖3為在圖形輸入裝置X方向上環(huán)路線圈的局部剖視圖;
圖4為顯示輸入筆內(nèi)部結(jié)構(gòu)的部分剖視的平面圖;
圖5為顯示輸入筆的電路結(jié)構(gòu)的線路圖;
圖6為顯示在圖1實(shí)施例不同部分獲得的信號(hào)的波形的波形圖;
圖7a和7b是顯示第一線圈組中各個(gè)環(huán)路線圈以及從環(huán)路線圈測(cè)得的電壓變化的圖表，其中，圖7a顯示第一線圈組中環(huán)路線圈的型式，圖7b顯示從這些型式環(huán)路線圈測(cè)得的相應(yīng)電壓波形;
圖8a和8b是顯示第一和第二線圈組中每組所選的環(huán)路線圈，以及從這些環(huán)路線圈上測(cè)得的電壓變化的圖表，其中，圖8a顯示環(huán)路線圈的型式，圖8b顯示從這些型式環(huán)路線圈測(cè)得的相應(yīng)電壓波形;
圖9為用于說明一個(gè)要測(cè)量位置的計(jì)算的波形圖;
圖10為顯示坐標(biāo)△x和△x′與真實(shí)位置之間的關(guān)系的波形圖;
圖11為顯示控制裝置的操作的流程圖;
圖12為用于說明環(huán)路線圈形狀不同的另一實(shí)施例的布線圖;
圖13為一用于說明環(huán)路線圈形狀不同的又一實(shí)施例的布線圖;
圖1顯示本發(fā)明位置測(cè)定裝置的一個(gè)實(shí)施例。在該實(shí)施例中，本裝置用作一個(gè)用來測(cè)定在兩維方向，即X和Y方向指示的位置的數(shù)字轉(zhuǎn)換器。位置測(cè)定區(qū)(后稱“圖形輸入?yún)^(qū)”)10帶有在X和Y方向以預(yù)定間隔排列在底座上的環(huán)路線圈，這將在后面描述，在該區(qū)域中要確定的位置由一個(gè)位置指示器(后稱“輸入筆”)11指示，指示器的細(xì)節(jié)也將在以后描述。選擇裝置13和14連到圖形輸入?yún)^(qū)10，它們可以由公知的多路轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，用來依次轉(zhuǎn)接X和Y方向的環(huán)路線圈。這些選擇裝置13和14分別連到輸送/接收轉(zhuǎn)換電路15和16，以傳送信號(hào)到環(huán)路線圈和從環(huán)路線圈接收信號(hào)。輸送/接收轉(zhuǎn)換電路15和16的接收端連到一接收定時(shí)轉(zhuǎn)換裝置19，裝置19可由開關(guān)組成，以便通過放大器17和18實(shí)現(xiàn)在X和Y方向上定時(shí)接收信號(hào)。輸送/接收轉(zhuǎn)換電路15和16的輸送端連到一X-Y轉(zhuǎn)換裝置23，該裝置可由開關(guān)構(gòu)成，以對(duì)在X和Y方向上通過驅(qū)動(dòng)電路21和22進(jìn)行的信號(hào)輸送作出轉(zhuǎn)換。這些選擇裝置13和14、輸送/接收轉(zhuǎn)換電路15和16、接收定時(shí)轉(zhuǎn)換裝置19以及X-Y轉(zhuǎn)換裝置23構(gòu)成一轉(zhuǎn)接裝置。
接收定時(shí)轉(zhuǎn)換裝置19通過一個(gè)構(gòu)成一信號(hào)探測(cè)裝置的帶通濾波器24連到一檢波器25、一第一鑒相器(PD)26和一第二鑒相器(PD)27。第一鑒相器(PD)26和一信號(hào)發(fā)生器28連到X-Y轉(zhuǎn)換電路23。信號(hào)發(fā)生器28還連到接收定時(shí)轉(zhuǎn)換電路19，使得接收定時(shí)轉(zhuǎn)換裝置19得到控制，而不會(huì)在信號(hào)發(fā)生器28產(chǎn)生的信號(hào)提供給輸送/接收轉(zhuǎn)換電路15和16時(shí)，連接到放大器17和18中的任何一個(gè)。信號(hào)發(fā)生器28的工作由微處理機(jī)構(gòu)成的控制裝置29控制。檢波器25、第一鑒相器26和第二鑒相器27分別通過一個(gè)第一低通濾波器(LPF)31、一個(gè)第二低通濾波器(LPF)32和一個(gè)第三低通濾波器(LPF)33連到控制裝置29。接上該控制裝置29是為了控制選擇裝置13和14、接收定時(shí)轉(zhuǎn)換裝置19和X-Y轉(zhuǎn)換裝置23的轉(zhuǎn)換操作。
圖2示出一個(gè)X方向的環(huán)路線圈和一個(gè)Y方向的環(huán)路線圈，它們從圖形輸入?yún)^(qū)10的眾多X和Y方向環(huán)路線圈中選出，以說明環(huán)路線圈的基本型式。X方向環(huán)路線圈41有一第一線圈分節(jié)43、一第二線圈分節(jié)44、一第三線圈分節(jié)45及一第四線圈分節(jié)46。大致呈矩形的第一線圈分節(jié)43由一個(gè)從連接端42在Y方向延伸的第一部分43a、一個(gè)從第一部分43a的末端大致垂直于第一部分43a延伸的延伸長(zhǎng)度相當(dāng)于預(yù)定間距Px的長(zhǎng)度的第二部分43b、一個(gè)從第二部分43b的末端大致垂直于第二部分43b延伸而使得電流的方向或者磁力線的方向能夠倒轉(zhuǎn)的第三部分43c構(gòu)成。與此類似，第二線圈分節(jié)44由一個(gè)垂直于一連接部分43d延伸的第一部分44a、一個(gè)第二部分44b和一個(gè)第三部分44c構(gòu)成，其中，連接部分43d垂直于第一線圈43的第三部分43c，從第三部分43c的末端延伸出相當(dāng)于間距Px的長(zhǎng)度。同樣，第三線圈分節(jié)45由一接在連接部分44d上的第一部分45a、一個(gè)第二部分45b和一個(gè)第三部分45c構(gòu)成。同樣，第四線圈分節(jié)46由一接在連接部分45d上的第一部分46a、一第二部分46b和一第三部分46c構(gòu)成。環(huán)路線圈41還有一第五線圈分節(jié)47、一第六線圈分節(jié)48和一第七線圈分節(jié)49。第五線圈分節(jié)47由第一部分47a、第二部分47b和第三部分47c構(gòu)成，其中，第一部分47a垂直于一連接部分46d延伸，連接部分46d從第四線圈分節(jié)46終端垂直于第四線圈分節(jié)46的第三部分46c延伸，使得第五線圈分節(jié)47的第一部分47a與第四線圈分節(jié)46的第三部分46a隔開一微小距離并行排列，第二部分47b垂直于第一部分47a并從其末端延伸相當(dāng)于間距Px的長(zhǎng)度，第三部分47c從第二部分47b的末端垂直于第二部分47b延伸，使得電流方向或者磁力線方向能夠倒轉(zhuǎn)，并且，第三部分47c與第三線圈分節(jié)45的第三部分45c隔開一微小距離并行排列。同樣，第六線圈分節(jié)48由一接在連接部分47d上的第一部分48a、一第二部分48b和一第三部分48c構(gòu)成。同樣，第七線圈分節(jié)49由一接在連接部分48d上的第一部分49a、一第二部分49b和一第三部分49c構(gòu)成。第七線圈分節(jié)49的第三部分49c連到連接端51。因此，相同方向的電流或磁力線在兩個(gè)間隔一微小距離的相鄰部分中流動(dòng)，例如在第一和第七線圈分節(jié)43和49的第三部分43c和49c中流動(dòng)，因而，即使信號(hào)發(fā)生器28的信號(hào)輸出較低，通常也能獲得一較高的輸出。
在圖2中，Y方向環(huán)路線圈52由虛線畫出，以區(qū)別于X方向環(huán)路線圈41。Y方向環(huán)路線圈52有七個(gè)線圈分節(jié)(第一線圈分節(jié)54到第七線圈分節(jié)59)，其排列方式與X方向環(huán)路線圈41的方式相同。Y方向環(huán)路線圈52中各個(gè)線圈分節(jié)的布置類似X方向環(huán)路線圈41中各個(gè)線圈分節(jié)的布置。因而，在此省略Y方向環(huán)路線圈52的那些線圈分節(jié)的細(xì)節(jié)描述。Y方向環(huán)路線圈52排列成這樣，即其每個(gè)線圈分節(jié)的第一和第三部分以大約90°的角度與X方向環(huán)路線圈41的每個(gè)線圈分節(jié)的第一和第三部分相交。Y方向環(huán)路線圈52接在連接端61和62之間。
描述圖2環(huán)路線圈的型式是為了更好理解該實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施例中，8個(gè)環(huán)路線圈排列成圖3所示那樣，藉以形成一圖形輸入?yún)^(qū)11。為簡(jiǎn)化起見，圖3中僅示出X方向的線圈。X方向線圈組合成兩個(gè)線圈組，包括由四個(gè)環(huán)路線圈63、64、65和66構(gòu)成的第一X方向線圈組67，和由四個(gè)環(huán)路線圈68、69、71和72構(gòu)成的第二X方向線圈組73。每個(gè)線圈組67和73均由四個(gè)環(huán)路線圈組成的理由是為了提高分辨率。
環(huán)路線圈63由m個(gè)大致呈矩形的線圈分節(jié)63-1、63-2、63-3、…、63-m構(gòu)成，各個(gè)線圈分節(jié)具有在Y方向延伸但在延伸方向倒轉(zhuǎn)的長(zhǎng)側(cè)，使得其中流過的電流或磁力線的方向沿著位置測(cè)定方向，即沿著X方向，每隔預(yù)定間距P1交替地反轉(zhuǎn)。同樣，環(huán)路線圈64、65和66分別由m個(gè)線圈分節(jié)64-1、64-2、64-3、…、64-m、65-1、65-2、65-3、…、65-m和66-1、66-2、66-3、…、66-m組成。在圖3和以下的描述中，線圈從圖的左邊開始編號(hào)，以簡(jiǎn)化描述。此外，環(huán)路線圈63到66在X方向上以彼此位移一距離d1而排列。
另一方面，第二X方向線圈組73的環(huán)路線圈68由(m-1)個(gè)大致呈矩形的線圈分節(jié)68-1、68-2、68-3、…、68-(m-1)構(gòu)成，各個(gè)線圈分節(jié)分別具有在X方向延伸但在延伸方向反轉(zhuǎn)的長(zhǎng)側(cè)，使得其中流過的電流或磁力線的方向沿著X方向每隔預(yù)定間距P2交替反轉(zhuǎn)。同樣，環(huán)路線圈69、71和72分別由(m-1)個(gè)線圈分節(jié)69-1、69-2、69-3、…、69(m-1)、71-1、71-2、71-3、…、71-(m-1)和72-1、72-2、72-3、…、72-(m-1)構(gòu)成。環(huán)路線圈68到72以在X方向位移一距離d2的方式排列。
在該實(shí)施例中，第一X方向線圈組67和第二X方向線圈組73排列成彼此重疊，使得其起始端，即環(huán)路線圈63的線圈分布63-1的一端63-1a和環(huán)路線圈68的線圈分節(jié)68-1的一端68-1a互相疊合。然而，這種疊合不總是需要的。在圖中，分別示出線圈63和68，以資區(qū)別。位置測(cè)定區(qū)在一個(gè)由標(biāo)號(hào)74指示的點(diǎn)劃線圍住的范圍內(nèi)。環(huán)路線圈63至72與選擇裝置13的選擇元件(未示出)配合使用。例如，環(huán)路線圈63和68與選擇裝置13的一個(gè)第一選擇元件(未示出)配合使用;環(huán)路線圈64和69與選擇裝置13的一個(gè)第二選擇元件(未示出)配合使用。如上所述，四對(duì)環(huán)路線圈依次由選擇裝置13的選擇元件選中。因此，選擇裝置的選擇元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。
圖形輸入?yún)^(qū)11的Y方向的第一和第二Y方向線圈組也一樣地互相重疊排列，以使其位置測(cè)定方向相交叉。X方向和Y方向環(huán)路線圈排列在底座上。
圖4示出輸入筆12的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。輸入筆12有一由合成樹脂之類非金屬材料制成、類似園珠筆形狀的空心、一端逐漸變細(xì)的殼體76，和類似于園珠筆筆芯的指示部件77。指示部77插入殼體76變細(xì)的部分，使指示部件77的一端可相對(duì)殼體76的頂端移動(dòng)。指示部件77可滑動(dòng)插入一鐵氧體磁芯78的一個(gè)中心孔中。指示部件77的相反端碰到一螺旋彈簧79的一端。螺旋彈簧79的另一端隔開一預(yù)定距離對(duì)著按鈕開關(guān)81。開關(guān)81安裝在固定于殼體76內(nèi)的底座82上。如圖5所示，調(diào)諧電路86由一繞在鐵氧體磁芯78上的線圈83和裝在殼體76內(nèi)的電容84和85構(gòu)成。帽蓋78可移動(dòng)地裝在殼體76的后端。
簡(jiǎn)言之，如圖5所示，調(diào)諧電路86由一個(gè)線圈83與分別直接地和通過開關(guān)81連到線圈83一端的電容84和85構(gòu)成。從圖5也可理解，線圈83與電容84串聯(lián)連接，從而構(gòu)成一個(gè)人們熟知的諧振電路。線圈83和電容84的電感和電容值選擇得使調(diào)諧電路能以一預(yù)定頻率fo發(fā)生諧振。另一方面，電容85通過開關(guān)81與電容84并接。電容的并聯(lián)連接用于在開關(guān)81閉合時(shí)減小或降低諧振頻率fo。當(dāng)指示部件77的指示端被壓在圖形輸入?yún)^(qū)11的輸入表面(未示出)上，從而在殼體76被手或類似物握住之際，縮入殼體76時(shí)，開關(guān)78被指示部件77的后端通過螺旋彈簧79壓緊，使開關(guān)81閉合。反之，當(dāng)指示部件77放松時(shí)，開關(guān)81打開。
以下將更詳細(xì)地說明本實(shí)施例的工作。首先，參照?qǐng)D6，就圖形輸入?yún)^(qū)11與輸入筆12之間的電波交換以及由于電波交換而獲得的信號(hào)開始描述。
控制裝置29控制信號(hào)發(fā)生器28，同時(shí)根據(jù)以后將描述的流程表通過選擇裝置13和14控制圖形輸入?yún)^(qū)11的環(huán)路線圈的轉(zhuǎn)接。此外，控制裝置29控制X-Y轉(zhuǎn)換裝置23和接收定時(shí)轉(zhuǎn)換裝置19在坐標(biāo)測(cè)定方向的轉(zhuǎn)換工作。另外，控制裝置29通過用A/D轉(zhuǎn)換處理代表第一、第二和第三低通濾波器31、32和33輸出電壓的電平的信號(hào)，獲得由輸入筆12指示位置的坐標(biāo)，此外，測(cè)出接收信號(hào)的相位，以鑒別開關(guān)的狀態(tài)。
選擇裝置13在控制裝置29給出的信息的基礎(chǔ)上依次從第一和第二X方向線圈組67和73中選出一個(gè)環(huán)路線圈。另一方面，選擇裝置14依次從未示出的第一和第二Y方向線圈組中選出一個(gè)環(huán)路線圈。輸送/接收轉(zhuǎn)換電路15交替將選中的X方向環(huán)路線圈接到驅(qū)動(dòng)電路21和放大器17。另一方面，輸送/接收轉(zhuǎn)換電路16交替將選中的Y方向環(huán)路線圈接到驅(qū)動(dòng)電路22和放大器18。
信號(hào)發(fā)生器28產(chǎn)生一個(gè)具有預(yù)定頻率fo的方波信號(hào)A、一個(gè)相位滯后于方波信號(hào)A的相位90°的信號(hào)B、一個(gè)具有預(yù)定頻率fk的輸送/轉(zhuǎn)換信號(hào)C和一個(gè)接收定時(shí)信號(hào)D。方波信號(hào)A直接輸送給第一鑒相器26，由一未示出的低通濾波器轉(zhuǎn)變成一正弦波信號(hào)E，然后通過X-Y轉(zhuǎn)換裝置23送到驅(qū)動(dòng)電路21和22中選中的一個(gè)。方波信號(hào)B送到第二鑒相器27。輸送/接收轉(zhuǎn)換信號(hào)C送到輸送/接收轉(zhuǎn)換電路15和16。接收定時(shí)信號(hào)D被供給接收定時(shí)轉(zhuǎn)換裝置19。
如果X方向選擇的信息從控制裝置29供給X-Y轉(zhuǎn)換裝置23和接收定時(shí)轉(zhuǎn)換裝置19，則正弦波信號(hào)E被供給驅(qū)動(dòng)電路21，轉(zhuǎn)變成一補(bǔ)償了的信號(hào)，然后供給輸送/接收轉(zhuǎn)換電路15。由于輸送/接收轉(zhuǎn)換電路15在輸送/接收轉(zhuǎn)換信號(hào)C的基礎(chǔ)上連接驅(qū)動(dòng)電路21和放大器17中選中的一個(gè)，所以從輸送/接收轉(zhuǎn)換電路15傳送給選擇裝置13的信號(hào)由一具有頻率Fo的間歇信號(hào)F代表，并且每隔一個(gè)周期T(＝1/2fk)傳到選擇裝置13。
信號(hào)F通過選擇裝置13傳送給圖形輸入?yún)^(qū)11的X方向環(huán)路線圈中選中的一個(gè)，如環(huán)路線圈63，使得環(huán)路線圈63在信號(hào)F的基礎(chǔ)上產(chǎn)生一個(gè)電波。
如果輸入筆12豎在圖形輸入?yún)^(qū)11上，換言之，如果輸入筆12正在使用，則上述電波激勵(lì)了輸入筆12的線圈83，因而在調(diào)諧電路86中感應(yīng)出一個(gè)與信號(hào)F同步的電壓G。
當(dāng)信號(hào)F的持續(xù)時(shí)間終止時(shí)，接收周期開始。接收周期開始后，環(huán)路線圈11轉(zhuǎn)接到放大器17一側(cè)，使環(huán)路線圈11產(chǎn)生的電波立即消失。然而，感應(yīng)電壓G隨著調(diào)諧電路86中的能耗而逐漸衰減。
另一方面，由于感應(yīng)電壓G而在調(diào)諧電路86中流動(dòng)的電流用作從線圈83發(fā)送一個(gè)電波。由于該電波反過來激勵(lì)連接放大器17的環(huán)路線圈63，在該環(huán)路線圈63中由于線圈83的電波而感應(yīng)出一個(gè)電壓，該感應(yīng)電壓在接收周期通過輸送/接收轉(zhuǎn)換電路15加到放大器，并由放大器放大成一接收信號(hào)H。該接收信號(hào)H被加到接收定時(shí)轉(zhuǎn)換裝置19。
接收定時(shí)轉(zhuǎn)換裝置19接收到X方向選擇信息和Y方向選擇信息中的選中者。如果X方向選擇信息和基本由輸送/接收轉(zhuǎn)換信號(hào)C反相而成的接收定時(shí)信號(hào)D被供給接收定時(shí)轉(zhuǎn)換裝置19，則作為其輸出得到一信號(hào)I，因?yàn)楫?dāng)信號(hào)D處于高電平時(shí)接收信號(hào)H通過，而當(dāng)信號(hào)D處于低電平時(shí)接收信號(hào)H不通過。信號(hào)I與接收信號(hào)H大致相同。
信號(hào)I被加到由具有一特定頻率fo的陶瓷濾波器構(gòu)成的帶通濾波器24。通過濾波器24，幅度相應(yīng)于信號(hào)I中頻率后fo成分的能量的信號(hào)J(嚴(yán)格地說，在幾個(gè)信號(hào)I由帶通濾波器24集中的狀態(tài)下)被加到檢波器25和第一與第二鑒相器26和27。
這樣加到檢波器25的信號(hào)J經(jīng)過檢波和整流，轉(zhuǎn)換成信號(hào)L。然后信號(hào)L由具有足夠低截?cái)囝l率的第一低通濾波器31轉(zhuǎn)換成電壓電平(例如V1)相當(dāng)于信號(hào)J大約一半幅度的直流信號(hào)Q。這樣得到的信號(hào)Q傳給控制裝置29。
信號(hào)Q的電壓電平V1依賴于輸入筆12和環(huán)路線圈63之間的距離。然而，如前所述，由于環(huán)路線圈63由在圖形輸入?yún)^(qū)11大致整個(gè)表面上形成的線圈分節(jié)63-1到63-m構(gòu)成，所以實(shí)際上，電壓電平V1由輸入筆12相對(duì)于線圈分節(jié)63-1到63-m的位置決定。這也適用于選中其它環(huán)路線圈64到72的情況。
圖7a和7b顯示第一X方向線圈組67中環(huán)路線圈63至66，和輸入筆12沿著圖形輸入?yún)^(qū)11的X方向移動(dòng)情況下線圈中測(cè)定電壓的變化。圖7a示出第一X方向線圈組67中的環(huán)路線圈63至66;而圖7b示出對(duì)應(yīng)于這些環(huán)路線圈的測(cè)定電壓的波形。在圖7b中，V1代表環(huán)路線圈63的測(cè)定電壓。電壓V1大致為一正弦波電壓，它在線圈分節(jié)63-1至63-m的中間附近具有最大值，而在線圈邊界附近具有最小值。同樣，V2、V3和V4分別代表環(huán)路線圈64、65和66的測(cè)定電壓。電壓V2、V3和V4以同于電壓V1的方式變化。然而，由于環(huán)路線圈63至66在X方向以等距d1布置，電壓V1、V2、V3和V4依次以相當(dāng)于X方向上距離d1的值滯后。由線圈分節(jié)63-1、64-1、…、66-1和63-m、64-m、…、66-m圍住的部分被設(shè)計(jì)位于測(cè)定區(qū)74的外側(cè)。由于這些測(cè)定電壓依賴于輸入筆12的X方向位置，因而即使輸入筆12平行于Y方向移動(dòng)，測(cè)得電壓的電平也不會(huì)改變。
關(guān)于第二X方向線圈組73中的環(huán)路線圈68至72，電壓以同于前面所述的方式測(cè)定。在這種情況下，一個(gè)環(huán)路線圈中電壓的相鄰最大值(或最小值)之間的距離等于環(huán)路線圈中線圈的間距P2，環(huán)路線圈68至72中相鄰電壓的相位差等于d2。
圖8a和8b示出第一X方向線圈組67中環(huán)路線圈63和第二X方向線圈組73中環(huán)路線圈68的測(cè)定電壓V1和V5。圖8a示出環(huán)路線圈63和68的型式;圖8b示出對(duì)應(yīng)于這些線圈的測(cè)定電壓的波形。盡管圖8a示出環(huán)路線圈63有六個(gè)線圈分節(jié)，而環(huán)路線圈68有五個(gè)線圈分節(jié)的情況，但是必須理解，圖8a僅僅顯示環(huán)路線圈的基本結(jié)構(gòu)，實(shí)際上，第一線圈組中的每個(gè)環(huán)路線圈具有m個(gè)線圈分節(jié)，第二線圈組中每個(gè)環(huán)路線圈具有(m-1)個(gè)線圈分節(jié)。
現(xiàn)在假定輸入筆12放在圖7b中X方向的位置XO處，從環(huán)路線圈63、64、65和66可分別測(cè)到電壓V10、V20、V30和V40。由于V1至V4的電平每隔一個(gè)間距P1重復(fù)一次，所以，即使當(dāng)輸入筆12放置在一個(gè)整數(shù)倍于間距P1與位置XO的差距的位置(例如XO′)上。也能從環(huán)路線圈63至66測(cè)到上述電壓V10至V40。然而，在包含位置XO的一個(gè)任意間距P1中能測(cè)到電壓V10至V40的位置是在一維上確定。因此，從一預(yù)定位置開始，例如，從電壓V4和V1相交的位置開始，間距P1距離內(nèi)的位置XO的坐標(biāo)△X可從電壓V10至V40獲得。
圖9為說明要測(cè)量的一個(gè)任意位置XO的計(jì)算的圖表。在圖10中，峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)于位置XO，因而，從電壓V10和V20之間的中點(diǎn)位置Xc(圖7b中電壓V1和V2相交的位置)到峰值點(diǎn)的坐標(biāo)dx通過使用基于差分法的最大電壓V20及電壓V10和V30的以下列方程(3)計(jì)算出。
dx＝｛｜V20-V10｜｝/｛｜V20-V10｜+｜V30-V20｜｝·d1……(3)方程(3)經(jīng)歸納成為dx＝｛｜Vn-Vn-1｜｝/｛｜Vn-Vn-1｜+｜Vn+1-Vn｜｝·d1……(3)′在方程(3)′中，Vn表示最高電壓，Vn-1表示從中測(cè)到電壓Vn的線圈之前的一個(gè)線圈的電壓，而Vn+1表示從中測(cè)到電壓Vn的線圈之后的一個(gè)線圈的電壓。
由于坐標(biāo)dx是基于電壓V1和V2相交處位置的坐標(biāo)值，所以，與坐標(biāo)△X的值相比，該坐標(biāo)值減小了間距d1。
簡(jiǎn)言之，當(dāng)最大電壓為V1時(shí)，坐標(biāo)dx的值基于電壓V4和V1相交處的位置，而當(dāng)最大電壓為V2、V3或者V4時(shí)，坐標(biāo)dx的值基于電壓V1和V2相交處的位置，或基于電壓V2和V3相交處的位置，或基于電壓V3和V4相交處的位置。
因此，為了獲得基于電壓V4和V1相交處位置的坐標(biāo)△X，必須在判定電壓V1至V4中那個(gè)是最大值的基礎(chǔ)上，給坐標(biāo)dx加上整數(shù)(0到3)倍個(gè)距隔d1。因而，當(dāng)最大電壓為V1時(shí)，可得到坐標(biāo)△X如下△X-dx……(4-1)當(dāng)最大電壓為V2時(shí)，可得到坐標(biāo)△X如下△X＝dx+d1……(4-2)當(dāng)最大電壓為V3時(shí)，可得到坐標(biāo)△X如下△X＝dx+2d1……(4-3)當(dāng)最大電壓為V4時(shí)，可得到坐標(biāo)△X如下
△X＝dx+3d1……(4-4)另一方面，從一預(yù)定位置開始，例如從線圈72中測(cè)到的電壓V8與線圈68中測(cè)到的電壓V5相交處的位置開始，在間距P2的距離內(nèi)位置XO的坐標(biāo)△X′，可以同于上述的方式在從第二X方向線圈組的環(huán)路線圈測(cè)得的電壓的基礎(chǔ)上獲得。
圖10顯示由第一和第二X方向和第二X方向線圈組67和73獲得的坐標(biāo)△X和△X′與X方向?qū)嶋H位置之間的關(guān)系。在圖10中，實(shí)線91表示坐標(biāo)△X，虛線92表示坐標(biāo)△X′。
坐標(biāo)△X和△X′之間的差別基于第一和第二X方向線圈組67和73中間距P1和P2之間的差別。對(duì)應(yīng)于處于線圈組67的任一個(gè)線圈中的輸入筆12的位置，產(chǎn)生一個(gè)與間距P1和P2之差值的整倍數(shù)成正比的差值。在這個(gè)差值的基礎(chǔ)上，能倒推得到輸入筆12所處的X方向?qū)嶋H位置XO。
例如，當(dāng)輸入筆12處在線圈組67中環(huán)路線圈63的線圈分節(jié)63-1之中時(shí)，△X-△X′＝O。當(dāng)輸入筆12處于線圈分節(jié)63-2中時(shí)，△X-△X′＝P2-P1。當(dāng)輸入筆12處于線圈分節(jié)63-3中時(shí)，△X-△X′＝2(P-P)。因此，當(dāng)線圈分節(jié)63-1、63-2、…、63-m由K(K＝0，1，2，…，m-1)(稱“間距號(hào)”)代表時(shí)，可得到以下方程。
K＝(△X′-△X)/(P2-P1)……(5)因此，位置坐標(biāo)XO可由下列方程(6)獲得。
XO＝KP1+△X……(6)在這種情況下，X方向的原點(diǎn)是電壓V4和V1相交處的位置。(在圖形輸入?yún)^(qū)11上，原點(diǎn)是比線圈分節(jié)63-1的中心位置差 (d1)/2 的位置)。
輸入筆12所指的Y方向位置也可用和前面相同的方式獲得。
另一方面，第一和第二鑒相器26和27接收到如圖6所示作為探測(cè)信號(hào)的方波信號(hào)A和B。如果信號(hào)J的相位與方波信號(hào)A的相位一致，第一鑒相器26產(chǎn)生一信號(hào)R1(與信號(hào)L基本相同)，它是通過將信號(hào)J翻轉(zhuǎn)到正側(cè)而形成的。第二鑒相器27產(chǎn)生一信號(hào)R2，信號(hào)R2有一正、負(fù)側(cè)對(duì)稱的波形。
信號(hào)R1由第二低通濾波器32轉(zhuǎn)換成一直流信號(hào)U1(與信號(hào)Q基本相同)，信號(hào)U1的電壓電平V1相當(dāng)于信號(hào)J波幅的一半左右，使這樣獲得的信號(hào)U1傳送到控制裝置29。信號(hào)R2也由類似的低通濾波器44轉(zhuǎn)換成一直流信號(hào)U2，使這樣獲得的信號(hào)U2傳送到控制裝置29。由于第二鑒相器27中的信號(hào)R2的正側(cè)成分與其負(fù)側(cè)成分相同，低通濾波器44的輸出電壓電平成為零伏。
在控制裝置29中，第二和第三低通濾波器32和33的輸出信號(hào)U和U轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，并按照下列方程(6)經(jīng)過數(shù)字運(yùn)算，以獲得加到第一和第二鑒相器26和27的信號(hào)之間，即信號(hào)J和方波信號(hào)A之間的相位差θ。
θ＝-tan-1(Vq/Vp)……(6)在方程(6)中，Vp表示第二低通濾波器32的輸出所對(duì)應(yīng)的數(shù)字值，而Vq表示第三低通濾波器33的輸出所對(duì)應(yīng)的數(shù)字值。例如，對(duì)于上述信號(hào)J來說，由于信號(hào)U2的電壓電平為零伏，即Vq＝0，盡管信號(hào)U1的電壓電平為V1，相位差θ仍為0°。
信號(hào)J的相位差隨著輸入筆12中調(diào)諧電路86的調(diào)諧后頻率而變化。換句話說，當(dāng)調(diào)諧電路86的調(diào)諧后頻率與預(yù)定頻率fo相同，則在信號(hào)輸送周期和信號(hào)接收周期中都感應(yīng)出一個(gè)頻率為fo的電壓。此外，一感應(yīng)電流同步于電壓流動(dòng)，使得接收信號(hào)H(或I)的頻率和相位與方波信號(hào)A的頻率和相位相同，結(jié)果，信號(hào)J的相位與方波信號(hào)A的相位相同。
另一方面，當(dāng)調(diào)諧電路中調(diào)諧后頻率與預(yù)定頻率fo不同，具有略微低于頻率fo的頻率f1時(shí)，在輸送周期中，調(diào)諧電路86感應(yīng)出一頻率為fo的電壓。這時(shí)，在調(diào)諧電路83中有一相位滯后的感應(yīng)電流流動(dòng)。在接收周期中，調(diào)諧電路86中感應(yīng)出一具有頻率f1的電壓，并且與電壓同步產(chǎn)生一感應(yīng)電流，因而，接收信號(hào)H(或I)的頻率略低于方波信號(hào)A的頻率，同時(shí)，信號(hào)H的相位也略微滯后。由于如上所述，帶通濾波器24用來僅僅通過頻率fo，所以，輸入信號(hào)頻率的轉(zhuǎn)入低側(cè)作為相位的滯后送出，因而，信號(hào)J的相位比接收信號(hào)H(或I)更滯后。
相反，當(dāng)調(diào)諧電路86的調(diào)諧后頻率是略高于預(yù)定頻率fo的一個(gè)頻率f2，則在輸送周期中，調(diào)諧電路86中感應(yīng)出一頻率為fo的電壓，而流動(dòng)的感應(yīng)電流有一超前相位。反之，在接收周期中，調(diào)諧電路86中感應(yīng)出一頻率大致為f2的電壓，并產(chǎn)生與該電壓同步的感應(yīng)電流，因而，接收信號(hào)H(或I)的頻率略高于方波信號(hào)A的頻率，同時(shí)，信號(hào)H的相位略微超前。在帶通濾波器24中，輸入信號(hào)的頻率朝較高頻率的偏移是作為一超前的相位送出，因而信號(hào)J的相位更超前于接收信號(hào)H(或I)。
如上所述，調(diào)諧電路中的調(diào)諧后頻率隨輸入筆中開關(guān)81的開/關(guān)狀態(tài)而變化，從而使由方程(6)得到的相位差θ隨開關(guān)81的開/關(guān)狀態(tài)而變化。因此，開關(guān)81的開/關(guān)狀態(tài)可通過相位差θ的變化而探測(cè)到。這樣測(cè)到的開關(guān)81的閉合(或打開)狀態(tài)用作用來指示輸入筆12所指位置的坐標(biāo)值中實(shí)際要輸入的一個(gè)值的信息。
下面參照?qǐng)D11所示流程圖描述控制裝置29的工作。
當(dāng)電源接通，向整個(gè)裝置供電時(shí)，位置測(cè)定工作即開始。控制裝置29給X-Y轉(zhuǎn)換裝置23和接收定時(shí)轉(zhuǎn)換裝置19均提供選擇X方向的信息。同時(shí)，控制裝置29給選擇電路13提供指令，以使選擇電路13從圖形輸入?yún)^(qū)11的第一X方向線圈組67的環(huán)路線圈63至66中選出第一環(huán)路線圈63，從而將環(huán)路線圈63連到輸送/接收轉(zhuǎn)換電路15。
輸送/接收轉(zhuǎn)換電路15根據(jù)輸送/接收轉(zhuǎn)換信號(hào)c將環(huán)路線圈63交替地接到驅(qū)動(dòng)電路21和放大器17。在時(shí)間T的輸送周期中，驅(qū)動(dòng)電路21給環(huán)路線圈63輸送頻率為fo的16個(gè)正弦波信號(hào)。為說明起見，在圖6中示出了這16個(gè)信號(hào)中的5個(gè)。
對(duì)于每個(gè)環(huán)路線圈，例如，對(duì)于環(huán)路線圈63，輸送和接收之間的轉(zhuǎn)換重復(fù)7次。這7個(gè)輸送和接收之間轉(zhuǎn)換循環(huán)的總周期相當(dāng)于每個(gè)環(huán)路線圈中的周期。
因而，對(duì)每個(gè)環(huán)路線圈來說，在7個(gè)信號(hào)接收周期中的每一個(gè)中，在放大器17的輸出得到感應(yīng)電壓。在每個(gè)環(huán)路線圈的7個(gè)信號(hào)接收周期中得到的感應(yīng)電壓如前所述通過接收定時(shí)轉(zhuǎn)換裝置19被傳送到帶通濾波器24，并由帶通濾波器24求平均值。然后，求得平均值的電壓通過第一、第二和第三低通濾波器31、32和33被送到控制裝置29。
低通濾波器31的輸出信號(hào)被控制裝置29處理，以便轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)于輸入筆12與環(huán)路線圈63之間的距離的測(cè)定電壓V11。測(cè)定電壓V11被暫時(shí)貯存。
然后，控制裝置29給選擇電路13發(fā)出指令，使選擇電路13選擇第二環(huán)路線圈64，以使環(huán)路線圈64連到輸送/接收轉(zhuǎn)換電路15。因此獲得正比于輸入筆12與環(huán)路線圈64之間距離的測(cè)定電壓V12，并存貯起來。通過將環(huán)路線圈依次接到輸送/接收轉(zhuǎn)換電路15，對(duì)所有余下的環(huán)路線圈65和66都進(jìn)行前述工作，藉此獲得了對(duì)應(yīng)于輸入筆與各個(gè)環(huán)路線圈之間X方向距離的各個(gè)測(cè)定電壓V11到V14，并存貯起來。
然后，控制裝置29給X-Y轉(zhuǎn)換裝置23與接收定時(shí)轉(zhuǎn)換裝置19提供選擇Y方向的信息。如上所述，進(jìn)行選擇電路14與輸送/接收轉(zhuǎn)換電路16之間的轉(zhuǎn)換，從而通過發(fā)送和接收電波時(shí)對(duì)低通濾波器輸出作A/D轉(zhuǎn)換而獲得對(duì)應(yīng)于輸入筆與第一Y方向線圈組中各個(gè)環(huán)路線圈之間距離的測(cè)定電壓，并將其暫時(shí)存貯起來(步驟S1)。
然后，控制裝置29在所存電壓值的基礎(chǔ)上根據(jù)方程(3)′和方程(4-1)至(4-4)中的選中者進(jìn)行一數(shù)學(xué)運(yùn)算，從而在第一X和Y方向線圈組的基礎(chǔ)上算出坐標(biāo)△X和△Y，并存貯起來(步驟S2)。
然后，控制裝置29給X-Y轉(zhuǎn)換裝置23和接收定時(shí)轉(zhuǎn)換裝置19發(fā)送選擇X方向的信息，使得選擇電路與輸送/接收轉(zhuǎn)換電路15之間的轉(zhuǎn)換象前述方式一樣進(jìn)行。結(jié)果，通過發(fā)送和接收到電波時(shí)對(duì)第一低通濾波器31的輸出作A/D轉(zhuǎn)換而獲得對(duì)應(yīng)于輸入筆與第二X方向線圈組73的各個(gè)環(huán)路線圈68至72之間距離的測(cè)定電壓，并將其暫時(shí)貯存起來。然后，控制裝置29給X-Y轉(zhuǎn)換裝置23和接收定時(shí)轉(zhuǎn)換裝置19發(fā)送選擇Y方向的信息。如上所述，進(jìn)行選擇電路14與輸送/接收轉(zhuǎn)換電路16之間的轉(zhuǎn)換，從而通過發(fā)送和接收電波時(shí)對(duì)第一低通濾波器31的輸出進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，而獲得對(duì)應(yīng)于輸入筆12與第二Y方向線圈組中各環(huán)路線圈之間距離的測(cè)定電壓，并將其暫時(shí)貯存起來(步驟S3)。
然后，控制裝置29在所存電壓值的基礎(chǔ)上，根據(jù)方程(3)′與方程(4-1)至(4-4)中的選中者進(jìn)行一數(shù)學(xué)運(yùn)算，從而在第二X和Y方向線圈組的基礎(chǔ)上算出坐標(biāo)△X′和△Y′，并存貯起來(步驟S4)。
此外，控制裝置29在所存坐標(biāo)值△X、△X′、△Y和△Y′的基礎(chǔ)上，根據(jù)方程(5)進(jìn)行一數(shù)學(xué)運(yùn)算，從而算出間距號(hào)Kx和Ky(步驟S5)。
然后，控制裝置29在一些間距號(hào)、間距P和坐標(biāo)△X、△Y的基礎(chǔ)上，根據(jù)方程(6)進(jìn)行一數(shù)學(xué)運(yùn)算，從而算出實(shí)際坐標(biāo)XO和YO(步驟S6)。
此外，控制裝置29給選擇電路13(或14)發(fā)送指令，使選擇電路13選擇X方向環(huán)路線圈63至72(或Y方向環(huán)路線圈)中的任一個(gè)，以使電波的發(fā)送和接收重復(fù)數(shù)次，例如7次。接著，從第二和第三低通濾波器32和33獲得的輸出值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，使相位差θ以與上述相同的方式算出，進(jìn)而辨別出開關(guān)81的開/關(guān)狀態(tài)(步驟S7)。
這樣得到的坐標(biāo)XO和YO以及對(duì)開關(guān)81辨別的結(jié)果被傳送到一計(jì)算機(jī)(未示出)或類似物(步驟S8)。所述工作被重復(fù)。
因此，當(dāng)輸入筆12在圖形輸入?yún)^(qū)11上被操作時(shí)，由輸入筆12指示的所有位置的坐標(biāo)傳送給計(jì)算機(jī)或類似物。如果開關(guān)81在這情況下被閉合，就將開關(guān)81的關(guān)閉狀態(tài)的識(shí)別信息傳給計(jì)算機(jī)或類似物，使得計(jì)算機(jī)能識(shí)別在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)上作為一個(gè)要輸入坐標(biāo)值的坐標(biāo)值。
前述實(shí)施例顯示了這種情況，即，環(huán)路線圈中每個(gè)均由矩形線圈分節(jié)以這樣方式構(gòu)成，即將一導(dǎo)體從一端側(cè)朝相反端側(cè)以預(yù)定間距一再倒轉(zhuǎn)，以形成線圈分節(jié)的一部分，然后從相反端側(cè)朝一端側(cè)以預(yù)定間距又一再倒轉(zhuǎn)，以形成余下的線圈分節(jié)，如圖2所示。然而，應(yīng)該理解到，環(huán)路線圈的型式不限于該特定實(shí)施例，而能夠例如以圖12所示方式形成。簡(jiǎn)言之，第一X方向線圈組中的線圈93可以這樣一種方式構(gòu)成，即將一個(gè)導(dǎo)體從一端側(cè)朝相反端側(cè)以預(yù)定間距Px一再反轉(zhuǎn)，以形成給定數(shù)量大致呈矩形的線圈分節(jié)，然后在線圈分節(jié)達(dá)到相反端側(cè)后，將該導(dǎo)體的末端直接連到連接端。同樣，第一Y方向線圈組中的線圈94可以這樣一種方式構(gòu)成，即將一導(dǎo)體從一端側(cè)朝相反端側(cè)一再反轉(zhuǎn)，以形成給定數(shù)量大致呈矩形的線圈分節(jié)，然后在線圈分節(jié)達(dá)到相反端側(cè)后，將導(dǎo)體的末端直接連到連接端。另一方面，第二X和Y方向線圈組中的線圈可以大致形成矩形，使得電流或磁力線的方向在X和Y方向上每隔預(yù)定間距Px′、Py′交替地反轉(zhuǎn)，如前面所述。
如圖13所示，為了在信號(hào)發(fā)生器28輸出電平較低時(shí)增大測(cè)定區(qū)中輸出電波的能量，可設(shè)置雙倍線圈95，使輸入筆12能穩(wěn)定地產(chǎn)生電波，從而實(shí)現(xiàn)可靠的位置測(cè)定。在這種情況下，盡管最好通過垂直地將一個(gè)線圈放在另一個(gè)上來形成這種雙重結(jié)構(gòu)，但是該雙重結(jié)構(gòu)也可通過將一些線圈重疊成使其互相水平地位移一微小距離而形成。當(dāng)然，線圈也可具有任何適當(dāng)?shù)娜龑踊蛉龑右陨系亩鄬咏Y(jié)構(gòu)。
在前述實(shí)施例中，輸送/接收轉(zhuǎn)換電路15和16是為了傳送信號(hào)到環(huán)路線圈和從輸入筆12接收信號(hào)而設(shè)置的。簡(jiǎn)單地說，環(huán)路線圈既用作為發(fā)送天線，又用作為接收天線。然而，前述環(huán)路線圈63至72只能用作發(fā)送信號(hào)發(fā)生器28產(chǎn)生的信號(hào)的天線，而隔著隔緣體設(shè)置在環(huán)路線圈63至72上，與環(huán)路線圈63至72形狀相同的另一環(huán)路線圈組合體只用作接收天線。這些發(fā)送線圈和這些接收線圈可以垂直地一個(gè)放在另一個(gè)上，或者換種方式彼此略微水平錯(cuò)開。在這種結(jié)構(gòu)中，輸送/接收轉(zhuǎn)換電路15和16可以省去，以簡(jiǎn)化裝置的結(jié)構(gòu)。
雖然前述實(shí)施例示出了這種情況，即X方向和Y方向的第一和第二線圈組中每個(gè)均由四個(gè)環(huán)路線圈構(gòu)成，以增大裝置的分辨率，但是，每個(gè)線圈組當(dāng)然也可由五個(gè)或更多環(huán)路線圈構(gòu)成，以進(jìn)一步增大分辨率。如果不需要這種高分辨率，第一和第二線圈組中每個(gè)可以由二個(gè)環(huán)路線圈構(gòu)成。在這種情況下，輸入筆12所指位置在兩個(gè)不同測(cè)定電壓的基礎(chǔ)上確定。
本發(fā)明的位置測(cè)定裝置可以這樣一種方式構(gòu)成，即在圖形輸入?yún)^(qū)上設(shè)置一個(gè)平面型顯示單元，例如液晶顯示單元，以便在顯示單元上結(jié)合輸入和輸出實(shí)時(shí)顯示出輸入結(jié)果。此外，位置測(cè)定裝置可以用作為一終端裝置，以通過連接計(jì)算機(jī)的調(diào)制解調(diào)器和電話線路在裝置的用戶之間傳遞諸如手字字母/字符的信息。此外，輸入結(jié)果可以通過打印機(jī)制成硬拷貝。
以上聯(lián)系較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了描述，應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于描述中的任何細(xì)節(jié)，可在不脫離本發(fā)明的精神的情況下對(duì)其進(jìn)行各種改變。
權(quán)利要求
1.一種位置測(cè)定裝置，其特征在于，它包括一個(gè)帶有裝在一底座上的第一和第二線圈組的位置測(cè)定區(qū)，每個(gè)所述線圈組由多個(gè)環(huán)路線圈組成；一個(gè)帶有一調(diào)諧電路的位置指示器，其調(diào)諧電路包括至少一個(gè)線圈和一個(gè)電容，并以一預(yù)定頻率作為調(diào)諧頻率；用于逐個(gè)依次選擇所述位置測(cè)定區(qū)中所述第一和第二線圈組中所述環(huán)路線圈的選擇裝置；給所述環(huán)路線圈加上一個(gè)具有所述預(yù)定頻率的交流信號(hào)的信號(hào)發(fā)生裝置；用于從所述環(huán)路線圈探測(cè)具有所述預(yù)定頻率的所述交流信號(hào)的信號(hào)探測(cè)裝置；在所述信號(hào)測(cè)定裝置從每個(gè)所述第一和第二線圈組中每個(gè)所述環(huán)路線圈探測(cè)到的所述交流信號(hào)的基礎(chǔ)上，確定由所述位置指示器所指示位置的控制裝置；每個(gè)所述第一和第二線圈組的每個(gè)所述環(huán)路線圈由多個(gè)連續(xù)形成的大致矩形的線圈分節(jié)組成；所述第一線圈組的所述環(huán)路線圈沿位置測(cè)定方向以相互平移一預(yù)定間距d1來布置；所述第一線圈組中每個(gè)所述環(huán)路線圈的每個(gè)所述矩形線圈分節(jié)由大致垂直于所述位置測(cè)定方向延伸的第一部分、與所述第一部分間隔一預(yù)定間距P1并大致平行延伸的第二部分、和連接所述第一部分的前端與所述第二部分的起端的第三部分組成；所述第二線圈組的所述環(huán)路線圈沿位置測(cè)定方向以相互平移一預(yù)定間距d2來布置；所述第二線圈組中每個(gè)所述環(huán)路線圈的每個(gè)所述矩形線圈分節(jié)由一大致垂直于所述位置測(cè)定方向延伸的第四部分、一與所述第四部分間隔一預(yù)定間距P2并大致平行延伸的第五部分、和一連接所述第四部分的前端與所述第五部分的起端的第六部分組成。
2.如權(quán)利要求1所述的位置測(cè)定裝置，其特征在于，所述位置測(cè)定區(qū)帶有通過將所述第一和第二線圈組分別在X方向和Y方向并排地排列而形成的X方向第一和第二線圈組和Y方向第一和第二線圈組，而其中，所述控制裝置用來在由所述信號(hào)探測(cè)裝置從所述X方向第一和第二線圈組及所述Y方向第一和第二線圈組測(cè)到的交流信號(hào)的基礎(chǔ)上，確定X和Y方向上由所述位置指示器指示的位置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的位置測(cè)定裝置，其特征在于所述選擇裝置包括一連到每個(gè)所述第一和第二線圈組的所述環(huán)路線圈的多路轉(zhuǎn)換器，以便逐個(gè)依次選擇每個(gè)所述第一和第二線圈組的所述環(huán)路線圈，所述多路轉(zhuǎn)換器由所述控制裝置控制。
4.如權(quán)利要求1或2所述的位置測(cè)定裝置，其特征在于，所述第一線圈組的每個(gè)所述環(huán)路線圈由從所述底座的一端連續(xù)延伸到另一端的第一串所述大致矩形的線圈分節(jié)、和從所述底座的另一端連續(xù)延伸到一端的第二串所述大致矩形的線圈分節(jié)組成，所述第一和第二串大致矩形的線圈分節(jié)通過一相當(dāng)于所述第三部分的連接部分相連，而其中所述第二線圈組的每個(gè)所述環(huán)路線圈由一從所述底座的一端連續(xù)延伸到另一端的第三串所述大致矩形的線圈分節(jié)、和一從所述底座的另一端連續(xù)延伸到第一端的第四串所述大致矩形的線圈分節(jié)組成，所述第三和第四串大致矩形的線圈分節(jié)通過相當(dāng)于所述第六部分的另一連接部分連接。
5.如權(quán)利要求1和2中任一項(xiàng)所述的位置測(cè)定裝置，其特征在于，每個(gè)所述環(huán)路線圈由多個(gè)相同形狀環(huán)路線圈的組合體構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1所述的位置測(cè)定裝置，其特征在于它還包括將所述信號(hào)發(fā)生裝置和所述信號(hào)探測(cè)裝置交替地連到選中的環(huán)路線圈的轉(zhuǎn)接裝置，使每個(gè)所述環(huán)路線圈交替進(jìn)行電波的發(fā)送和接收。
全文摘要
一種測(cè)定一輸入筆所指位置的位置測(cè)定裝置包括由第一、二線圈組(67，73)構(gòu)成的位置測(cè)定區(qū)(11)，每個(gè)線圈由多個(gè)環(huán)路線圈組成；帶有以預(yù)定頻率作調(diào)諧頻率的調(diào)諧電路(86)和輸入筆(12)；逐個(gè)選擇位置測(cè)定區(qū)中第一、二線圈組的環(huán)路線圈的選擇裝置(13，14)；將預(yù)定頻率交流信號(hào)供給環(huán)路線圈的信號(hào)發(fā)生裝置(28)；從環(huán)路線圈探測(cè)預(yù)定頻率交流信號(hào)的信號(hào)探測(cè)裝置(24至27)；在測(cè)得的交流信號(hào)的基礎(chǔ)上確定輸入筆所指位置的控制裝置(29)。
文檔編號(hào)G06F3/033GK1035556SQ8910056
公開日1989年9月13日 申請(qǐng)日期1989年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1988年1月29日
發(fā)明者村上東, 山并嗣也, 舟橋孝彥, 仙田聡明 申請(qǐng)人:瓦科姆株式會(huì)社