コイル、位置指示器、位置検出装置及びコイル巻回方法
【課題】位置指示器のコイルからの不要な電界の放射を抑えること。
【解決手段】コイル１は、一端部より他端部へ所定回転方向に巻回された第１の導線３ａと、他端部より一端部へ所定回転方向に巻回された第２の導線３ｂとからなる。第１の導線３ａと第２の導線３ｂは、第１の導線３ａの他端部で接続され、巻回された第１の導線３ａと第２の導線３ｂは、交互に隣接し配置される。
【解決手段】コイル１は、一端部より他端部へ所定回転方向に巻回された第１の導線３ａと、他端部より一端部へ所定回転方向に巻回された第２の導線３ｂとからなる。第１の導線３ａと第２の導線３ｂは、第１の導線３ａの他端部で接続され、巻回された第１の導線３ａと第２の導線３ｂは、交互に隣接し配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電磁誘導作用により位置指示器が指示した位置（以下、「指示位置」と言う。）を検出する場合に適用して好適なコイル、位置指示器、位置検出装置及びコイル巻回方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電磁誘導作用により、指示位置を検出する位置検出装置としては、例えば、特許文献１及び２に開示された技術が知られている。これらの技術は、位置指示器にコイルを設け、位置検出装置にセンサコイルを設けた上で、位置検出装置と位置指示器との間で電磁波による信号を送受信することにより、位置検出装置が指示位置を検出するものである。
【０００３】
近年、液晶表示装置の実用化が進み、位置検出装置を液晶表示装置と組み合わせて、描画したい場所を直接ペンで指示することによって、描画等の情報入力を可能とする位置検出装置が求められている。このような位置検出装置として、例えば、特許文献３に開示された位置検出装置がある。この位置検出装置は、位置指示器のコイルが発生する信号の磁界成分を液晶パネル前面に配置したセンサコイルによって検出する。
【０００４】
また、特許文献４には、特許文献３に開示された技術で用いられる位置指示器の構成が記載されている。特許文献３及び４に開示された技術は、位置指示器に電源を設けてコイルから交流磁界を発生し、液晶パネルの前面に配置した透明導電材（ＩＴＯ膜）から成るセンサコイルとの電磁誘導作用により、液晶パネル上の指示位置を検出するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−７０３２６号公報
【特許文献２】特開平７−１７５５７２号公報
【特許文献３】特開２００７−２５７３５９号公報
【特許文献４】特開２００７−１６４３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献３に開示された位置検出装置では、位置指示器のコイルが発生する磁界成分を液晶パネル前面に配置したセンサコイルにより検出している。図８は、特許文献３などの従来の位置指示器に用いられているコイルの一例を示したものである。従来の位置指示器に用いられていたコイルは図８に示すように、フェライトコア１０２に導線１０３が巻回して作成されるものである。位置検出装置は、このコイル１０１から送信される交流磁界をタブレットに並設されるセンサコイルで検出することにより指示位置を求めていた。
しかし、従来の位置指示器では、コイル１０１に交流電圧が印加されることによりコイル１０１全体が電極となって交流電界が生じる。この交流電界によって、タブレットのセンサコイルの各ラインには静電誘導による誘導電圧が生じる。
【０００７】
このとき、センサコイルの抵抗値が十分低ければセンサコイルの各ラインに誘導される電圧はほぼ均一となる。このため、差動増幅器などを用いることによりその影響を排除することができる。しかし、透明センサを実現するため、センサコイルにＩＴＯ膜を用いると、センサコイルの抵抗値が数ｋΩから数十ｋΩと高くなる。
このとき、各ラインに発生する静電誘導電圧は位置指示器のコイルからの距離に応じて異なるため、前述した交流磁界をセンサコイルで検出する際の検出値に影響を与える。この結果、位置指示器の指示位置を正確に検出することが難しかった。
【０００８】
本発明は、電気抵抗の高いセンサコイル上に置かれた位置指示器の指示位置を電磁誘導作用を利用して検出される位置指示器において、位置指示器とセンサコイル間の静電誘導による影響を排除して指示位置を正確に検出することのできる位置指示器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る位置指示器は、導線が複数巻回された略棒状コイルにおいて、
略棒状コイルの一端部より他端部へ所定回転方向に巻回された第一の導線と、
他端部より一端部へ所定回転方向に巻回された第二の導線とからなり、
第一の導線と第二の導線は、他端部で接続され、
巻回された第一の導線と第二の導線は、交互に配置されたコイルを有することを特徴とする位置指示器である。
また本発明においては、上記コイルを有する位置指示器による位置検出装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、巻回された隣り合う導線には、正負が逆でほぼ同じ電位の電圧が加わる。そのため、隣り合う導線から生じる電界は互いに打ち消し合い、コイルからの電界の放射を抑えることができる。
また、このコイルを位置指示器に用いると、タブレットのセンサコイルは位置指示器との静電誘導の影響を受けることなく、電磁誘導による信号のみを検出することができ、座標を正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第一実施例におけるコイルの例を示す外観図である。
【図２】本発明の第一の実施例における位置指示器の内部構造を示す図である。
【図３】本発明の第一実施例に用いるコルピッツ型発振回路の例を示す回路図である。
【図４】本発明によるコイルの基本原理を示す説明図である。
【図５】本発明の第二実施例におけるコイルの例を示す外観図である。
【図６】本発明の第二実施例に用いるハートレー型発振回路の例を示す回路図である。
【図７】本発明の第一の実施例におけるコイルの巻き方の例を示す説明図である。
【図８】従来のコイルの例を示した外観図である。
【図９】位置検出装置の外観図である。
【図１０】タブレットの内部構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
<第一の実施例>
本発明に係る第一の実施例について説明する。
<コイルの構造>
図１は、本発明の特徴であるコイルに関する第一実施例のコイル巻線を示す。
コイル１を構成する導線３は、所定の長さを有しており、導線３の所定部分を中点４と定め、この中点４に対する導線３の両端部をそれぞれ、第１の端部５ａ，第２の端部５ｂとする。そして、中点４から第１の端部５ａまでの導線３の一部を第１の導線３ａとし、中点４から第２の端部５ｂまでの導線３の一部を第２の導線３ｂとする。
コイルの巻き方の概念としては、第１の導線３ａは、一方の端部より他方の端部へ所定回転方向に巻回される。他方の端部まで巻回された後、中点４で折り返し同じ回転方向で、第２の導線３ｂとして、一方の端部に戻ってくる。この場合の、コイル各部分での巻回された第１の導線３ａと第２の導線３ｂは、交互に隣接し配置される。
【００１３】
<位置指示器に関して>
図２は、第一の実施例にかかる位置指示器１０を示す。
本実施例における位置指示器１０は、ペン先部１０ａ、ペン軸１０ｂ、コイル１、ペン先部１０ａに加わる筆圧を検出する筆圧センサ１２、及び発振回路１３を備える。
【００１４】
本実施例のコイル１は、フェライトコア２の周囲に巻回される導線３（後述する図７参照）を特殊な編み上げ方によって形成したものであり、巻き付ける工程については後述する。コイル１とフェライトコア２は、ペン先部１０ａの近くに配置されている。ペン軸１０ｂは、その先端側には芯体１１が挿通される透孔が形成される。コイル１は、芯体１１を摺動自在に挿通し得る透孔が形成されたフェライトコア２上にリッツ線を巻き回して構成され、ペン軸１０ｂの先端側に配置されている。
【００１５】
発振回路１３はコイル１とともに交流信号を生成し、コイル１からタブレット３１（後述する図９参照）に対して位置指示信号を送信する。位置指示器１０に内蔵される電源としては、電池を用いても良いし、特許文献３に示されているように、タブレット３１から供給される励磁信号により充電される電源を用いてもよい。
筆圧センサ１２は可変容量コンデンサで、特開平５−２７５２８３号公報に開示されたようなものであり、発振周波数を筆圧に応じて変えるようにしても良いし、特許文献１に開示されたような方法で筆圧を２進コードに変換してコイル１に発生する信号を該２進コードによって変調をかけるようにしても良い。
【００１６】
<コイル＋コルピッツ発振回路>
図３は、本実施例に用いるコルピッツ型発振回路の回路図である。
本例の発振回路１３は、互いに直列に接続される２つのコンデンサ１５ａ，１５ｂと、２つのコンデンサ１５ａ，１５ｂに並列に接続されるコイル１を備えており、周知のコルピッツ型発振回路として構成される。コンデンサ１５ａ，１５ｂは、静電容量が等しく、コンデンサ１５ａ，１５ｂが接続される中点が、所定の固定電位（本例では、電源のマイナス端（ＧＮＤ））に接続されている。このように構成したコルピッツ型発振回路において、コイル１の両端にはＧＮＤ電位を基準として同一振幅で位相が互いに１８０°反転した信号が現れる。
このとき、コイル１に現れる電圧は、図４のようになる。即ち、コイル１の各巻線には、プラス側の電圧とマイナス側の電圧が交互に現れるため各巻線が放射する電界は打ち消しあい周囲に影響を与えない。この点は本発明の特徴である。
【００１７】
以上説明した第一の実施例によれば、導線３の始端側と終端側から交互に１ターン毎に互いに隣接するように導線を巻回したコイル１を位置指示器１０に備えたため、コイル１の隣り合う導線３が放射する電界は互いに打ち消し合い、コイル１からの電界の放射を少なくすることができる。
さらに、本実施例ではコルピッツ型発振回路を用いたため、コイル１の両端には同一振幅で位相が互いに１８０°反転した信号が現れるようになり、コイル１の隣り合う導線３が放射する電界は完全に打ち消し合うので、電界放射の極めて少ない位置指示器を実現することができる。
このため、タブレット３１は、位置指示器１０とセンサコイル間の静電誘導による影響を受けず、電気抵抗の高いセンサコイル上における位置指示器１０の指示位置を正確に検出することができる。
【００１８】
<第二の実施例>
次に、本発明に係る第二の実施例について説明する。
本例では、フェライトコア２に巻回される導線３の中点４より中点端子を引き出したコイル２１に適用した例について説明する。以下の説明において、既に第一の実施例で説明した図に対応する部分には同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００１９】
図５は、コイル２１のコイル巻線を示した図である。
コイル２１において、導線３の中点４から中点端子２２を引き出した点がコイル１と異なる。
【００２０】
図６は、本実施例に用いるハートレー型発振回路の回路図である。
本例の発振回路１３は、コイル２１に１つのコンデンサ２３が接続され、周知のハートレー型発振回路を構成する。コイル２１の中点４に接続される中点端子２２は、所定の固定電位（本例では、電源のプラス端（ＶＣＣ））に接続されている。
ハートレー型発振回路では、ＶＣＣ電位を基準として同一振幅で位相が互いに１８０°反転した信号が、コイル２１の両端に現れる。このときコイル２１に現れる電圧は、上述した図４に示したように、各巻線にはプラス側の電圧とマイナス側の電圧が交互に現れる。
【００２１】
本実施例においても、導線３の始端側と終端側から交互に１ターン毎に互いに隣接するように導線を巻回したコイル２１を備えたため、コイル２１の隣り合う導線３が放射する電界は互いに打ち消し合い、コイル２１からの電界の放射を少なくすることができる。さらに、本実施例ではハートレー型発振回路を用いたため、コイル２１の両端には中点端子２２の電位を基準として同一振幅で位相が互いに１８０°反転した信号が現れるようになり、コイル２１の隣り合う導線３が放射する電界は完全に打ち消し合うので、電界放射の極めて少ない位置指示器を実現することができる。
このため、タブレット３１に電気抵抗の高いセンサコイルを用いたとしても、位置指示器１０とセンサコイル間の静電誘導による影響が無くなり、指示位置を正確に検出することができるという効果がある。
【００２２】
<導線の巻き付け方法>
図７は、図１に示したコイル１を製造するための工程について説明したものである
図７Ａは、導線３についてその構成を示したものである。
本例の導線３は、所定の長さを有しており、導線３の中点４に対する両端部をそれぞれ、第１の端部５ａ，第２の端部５ｂとする。そして、中点４から第１の端部５ａまでの導線３の一部を第１の導線部分３ａとし、中点４から第２の端部５ｂまでの導線３の一部を第２の導線部分３ｂとする。
【００２３】
図７Ｂは、導線３の中点４にフェライトコア２を置いた状態を示す。
本例のコイル１の製造工程において、図７Ｂの状態が導線３の巻き始めとなる。
図７Ｃは、第１の導線部分３ａを半ターンだけフェライトコア２に巻回した状態を示す。このとき、第１の導線部分３ａがフェライトコア２の周囲に沿って半ターン巻回される。
【００２４】
図７Ｄは、第２の導線部分３ｂを半ターンだけフェライトコア２に巻回した状態を示す。このとき、第２の導線部分３ｂがフェライトコア２の周囲に沿って半ターン巻回される。そして、第２の導線部分３ｂは、既に半ターン巻回された第１の導線部分３ａの上部に重ねられる。
【００２５】
図７Ｅは、第１の導線部分３ａをさらに１ターンだけフェライトコア２に巻回した状態を示す。このとき、フェライトコア２に巻回された第２の導線部分３ｂに隣接するように、第１の導線部分３ａがフェライトコア２の周囲に沿って１ターン巻回され、第２の導線部分３ｂに重ねられる。
さらに、図示しないが、第２の導線部分３ｂを、フェライトコア２の周囲に沿わせるとともに巻回された第１の導線部分３ａに隣接するように１ターン巻回した後、第１の導線部分３ａに重ねる。
【００２６】
図７Ｆは、完成したコイル１を示す。
第１の導線部分３ａと第２の導線部分３ｂが所定のターン数だけ繰り返しフェライトコア２に巻回された後、第１の端部５ａ，第２の端部５ｂが取り出される。
このように導線３がフェライトコア２に巻回されることによって、コイル１が形成される。
【００２７】
なお、上述した第一及び第二の実施の形態において、コイル１，２１の中芯としてフェライトコア２を用いているが、他の材料を用いても良いし、コイル１，２１から固定部を抜き取って、空芯コイルとしても良い。また、発振回路１３の素子としてＮＰＮ型トランジスタを用いたがこれに限定されるものではない。また、コイル１，２１に巻く導線３は、単線を用いても良いし、細い導線を複数本束ねて用いても良い。また、上記実施例では、コイルは交互に1ターン毎に互いに隣接するように導線を巻回しているが、交互に2ターンまたは、複数ターンごとに互いに隣接するように巻回・配置されるようにしても良い。
【００２８】
図９は、前述したような構成及び作用を有する位置指示器１０を備えた本発明の位置検出装置（以下「ペンタブレット」という）３０の第一の実施例を示すものである。
ペンタブレット３０は、ペン形状の位置指示器１０と、平板状のタブレット３１を備える。位置指示器１０は、ペン先部１０ａを有しており、ペン先部１０ａにはコイル１が格納される。
【００２９】
タブレット３１は、不図示としてある外部のコンピュータ装置に接続されており、位置指示器１０の指示位置を検出する機能を有する。位置指示器１０は、タブレット３１の上面に設定された位置検出領域３１ａ上で使用される。そして、タブレット３１は、位置検出領域３１ａ上で位置指示器１０が指示する座標位置を検出できる。タブレット３１が検出した位置指示器１０の指示位置に関する情報は、コンピュータ装置に出力される。そして、コンピュータ装置は、タブレット３１から入力された座標に対応する線画等を、外部に接続した不図示の液晶表示装置の画面に表示する。
【００３０】
図１０は、タブレット３１の構成を示すブロック図である。
タブレット３１は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ、Ｘ１〜Ｘ２０及びＹ１〜Ｙ２０として所定方向に略並行に配置される複数のループコイル４１を備える。ループコイル４１によって構成される位置検出領域３１ａのループコイル４１は、タブレットの大きさによって寸法や配列ピッチが決定される。そして、複数のループコイル４１は、位置検出領域３１ａにある位置指示器１０から、位置指示器１０の指示位置を表す位置指示信号を受信する。Ｘ１〜Ｘ２０及びＹ１〜Ｙ２０として配置される複数のループコイル４１は、各ループコイルを選択する選択回路４２に接続される。
【００３１】
選択回路４２により選択された出力端は増幅回路４３に接続され、増幅回路４３は位置指示器の信号が有する周波数ｆ０を中心周波数とするバンドパスフィルタ４４に接続される。バンドパスフィルタ４４は、検波回路４５に接続される。また、検波回路４５は、サンプルホールド回路４６に接続され、サンプルホールド回路４６によって保持された電圧は、Ａ／Ｄ変換回路４７において、アナログ信号からデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換回路４７が出力するデジタル信号はＣＰＵ４８に入力される。
【００３２】
ＣＰＵ４８は、選択回路４２、サンプルホールド回路４６及びＡ／Ｄ変換回路４７に制御信号を送出するとともに、ループコイル４１によって受信される位置指示信号に基づいて、位置検出領域３１ａにおける位置指示器１０の指示位置を求める。
【００３３】
動作については、位置指示器１０がタブレット３１上に無い場合は、タブレット全体の走査を行う。具体的には、Ｘ軸ループコイル、Ｙ軸ループコイルは、Ｘ１からＸ２０、Ｙ１からＹ２０の順に選択回路２２によって一本ずつ選択しながら、増幅回路４３、検波回路４５、サンプルホールド回路４６、Ａ／Ｄ変換回路４７を経由して、ＣＰＵ４８はそれぞれ選択したループコイルからの出力信号の有無とレベルを検出する。
【００３４】
ユーザの操作によって位置指示器１０が位置検出領域３１ａ内に置かれると、位置指示器１０の近傍のループコイル４１から信号が検出される。ループコイル４１から信号が検出された場合、最も強い信号が検出されたループコイル番号を中心とした数本（５〜７本程度）のループコイルについてのみの走査に移行する。
上記動作は、Ｘ軸ループコイルとＹ軸ループコイル４１の双方で行い、各ループコイルからの信号のレベルの検出結果は、２次元の分布を示す。この信号レベルの分布より、位置指示器のタブレット上での位置を算出する。
【００３５】
本発明は、前述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、発振回路においては、コルピッツ型発振回路、ハートレー型発振回路に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３６】
１…コイル、２…フェライトコア、３…導線、３ａ…第１の導線、３ｂ…第２の導線、４…中点、５ａ…第１の端部、５ｂ…第２の端部、１０…位置指示器、１０ａ…ペン先部、１０ｂ…ペン軸、１１…芯体、１２…筆圧センサ、１３…発振回路、１５ａ，１５ｂ…コンデンサ、２１…コイル、２２…中点端子、２３…コンデンサ、３０…位置検出装置、３１…タブレット、３１ａ…位置検出領域、３１ｂ…外枠、４１…ループコイル、４２…選択回路、４３…増幅回路、４４…バンドパスフィルタ、４５…検波回路、４６…サンプルホールド回路、４７…Ａ／Ｄ変換回路、４８…ＣＰＵ、１０１…コイル、１０２…フェライトコア、１０３…導線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電磁誘導作用により位置指示器が指示した位置（以下、「指示位置」と言う。）を検出する場合に適用して好適なコイル、位置指示器、位置検出装置及びコイル巻回方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電磁誘導作用により、指示位置を検出する位置検出装置としては、例えば、特許文献１及び２に開示された技術が知られている。これらの技術は、位置指示器にコイルを設け、位置検出装置にセンサコイルを設けた上で、位置検出装置と位置指示器との間で電磁波による信号を送受信することにより、位置検出装置が指示位置を検出するものである。
【０００３】
近年、液晶表示装置の実用化が進み、位置検出装置を液晶表示装置と組み合わせて、描画したい場所を直接ペンで指示することによって、描画等の情報入力を可能とする位置検出装置が求められている。このような位置検出装置として、例えば、特許文献３に開示された位置検出装置がある。この位置検出装置は、位置指示器のコイルが発生する信号の磁界成分を液晶パネル前面に配置したセンサコイルによって検出する。
【０００４】
また、特許文献４には、特許文献３に開示された技術で用いられる位置指示器の構成が記載されている。特許文献３及び４に開示された技術は、位置指示器に電源を設けてコイルから交流磁界を発生し、液晶パネルの前面に配置した透明導電材（ＩＴＯ膜）から成るセンサコイルとの電磁誘導作用により、液晶パネル上の指示位置を検出するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−７０３２６号公報
【特許文献２】特開平７−１７５５７２号公報
【特許文献３】特開２００７−２５７３５９号公報
【特許文献４】特開２００７−１６４３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献３に開示された位置検出装置では、位置指示器のコイルが発生する磁界成分を液晶パネル前面に配置したセンサコイルにより検出している。図８は、特許文献３などの従来の位置指示器に用いられているコイルの一例を示したものである。従来の位置指示器に用いられていたコイルは図８に示すように、フェライトコア１０２に導線１０３が巻回して作成されるものである。位置検出装置は、このコイル１０１から送信される交流磁界をタブレットに並設されるセンサコイルで検出することにより指示位置を求めていた。
しかし、従来の位置指示器では、コイル１０１に交流電圧が印加されることによりコイル１０１全体が電極となって交流電界が生じる。この交流電界によって、タブレットのセンサコイルの各ラインには静電誘導による誘導電圧が生じる。
【０００７】
このとき、センサコイルの抵抗値が十分低ければセンサコイルの各ラインに誘導される電圧はほぼ均一となる。このため、差動増幅器などを用いることによりその影響を排除することができる。しかし、透明センサを実現するため、センサコイルにＩＴＯ膜を用いると、センサコイルの抵抗値が数ｋΩから数十ｋΩと高くなる。
このとき、各ラインに発生する静電誘導電圧は位置指示器のコイルからの距離に応じて異なるため、前述した交流磁界をセンサコイルで検出する際の検出値に影響を与える。この結果、位置指示器の指示位置を正確に検出することが難しかった。
【０００８】
本発明は、電気抵抗の高いセンサコイル上に置かれた位置指示器の指示位置を電磁誘導作用を利用して検出される位置指示器において、位置指示器とセンサコイル間の静電誘導による影響を排除して指示位置を正確に検出することのできる位置指示器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る位置指示器は、導線が複数巻回された略棒状コイルにおいて、
略棒状コイルの一端部より他端部へ所定回転方向に巻回された第一の導線と、
他端部より一端部へ所定回転方向に巻回された第二の導線とからなり、
第一の導線と第二の導線は、他端部で接続され、
巻回された第一の導線と第二の導線は、交互に配置されたコイルを有することを特徴とする位置指示器である。
また本発明においては、上記コイルを有する位置指示器による位置検出装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、巻回された隣り合う導線には、正負が逆でほぼ同じ電位の電圧が加わる。そのため、隣り合う導線から生じる電界は互いに打ち消し合い、コイルからの電界の放射を抑えることができる。
また、このコイルを位置指示器に用いると、タブレットのセンサコイルは位置指示器との静電誘導の影響を受けることなく、電磁誘導による信号のみを検出することができ、座標を正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第一実施例におけるコイルの例を示す外観図である。
【図２】本発明の第一の実施例における位置指示器の内部構造を示す図である。
【図３】本発明の第一実施例に用いるコルピッツ型発振回路の例を示す回路図である。
【図４】本発明によるコイルの基本原理を示す説明図である。
【図５】本発明の第二実施例におけるコイルの例を示す外観図である。
【図６】本発明の第二実施例に用いるハートレー型発振回路の例を示す回路図である。
【図７】本発明の第一の実施例におけるコイルの巻き方の例を示す説明図である。
【図８】従来のコイルの例を示した外観図である。
【図９】位置検出装置の外観図である。
【図１０】タブレットの内部構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
<第一の実施例>
本発明に係る第一の実施例について説明する。
<コイルの構造>
図１は、本発明の特徴であるコイルに関する第一実施例のコイル巻線を示す。
コイル１を構成する導線３は、所定の長さを有しており、導線３の所定部分を中点４と定め、この中点４に対する導線３の両端部をそれぞれ、第１の端部５ａ，第２の端部５ｂとする。そして、中点４から第１の端部５ａまでの導線３の一部を第１の導線３ａとし、中点４から第２の端部５ｂまでの導線３の一部を第２の導線３ｂとする。
コイルの巻き方の概念としては、第１の導線３ａは、一方の端部より他方の端部へ所定回転方向に巻回される。他方の端部まで巻回された後、中点４で折り返し同じ回転方向で、第２の導線３ｂとして、一方の端部に戻ってくる。この場合の、コイル各部分での巻回された第１の導線３ａと第２の導線３ｂは、交互に隣接し配置される。
【００１３】
<位置指示器に関して>
図２は、第一の実施例にかかる位置指示器１０を示す。
本実施例における位置指示器１０は、ペン先部１０ａ、ペン軸１０ｂ、コイル１、ペン先部１０ａに加わる筆圧を検出する筆圧センサ１２、及び発振回路１３を備える。
【００１４】
本実施例のコイル１は、フェライトコア２の周囲に巻回される導線３（後述する図７参照）を特殊な編み上げ方によって形成したものであり、巻き付ける工程については後述する。コイル１とフェライトコア２は、ペン先部１０ａの近くに配置されている。ペン軸１０ｂは、その先端側には芯体１１が挿通される透孔が形成される。コイル１は、芯体１１を摺動自在に挿通し得る透孔が形成されたフェライトコア２上にリッツ線を巻き回して構成され、ペン軸１０ｂの先端側に配置されている。
【００１５】
発振回路１３はコイル１とともに交流信号を生成し、コイル１からタブレット３１（後述する図９参照）に対して位置指示信号を送信する。位置指示器１０に内蔵される電源としては、電池を用いても良いし、特許文献３に示されているように、タブレット３１から供給される励磁信号により充電される電源を用いてもよい。
筆圧センサ１２は可変容量コンデンサで、特開平５−２７５２８３号公報に開示されたようなものであり、発振周波数を筆圧に応じて変えるようにしても良いし、特許文献１に開示されたような方法で筆圧を２進コードに変換してコイル１に発生する信号を該２進コードによって変調をかけるようにしても良い。
【００１６】
<コイル＋コルピッツ発振回路>
図３は、本実施例に用いるコルピッツ型発振回路の回路図である。
本例の発振回路１３は、互いに直列に接続される２つのコンデンサ１５ａ，１５ｂと、２つのコンデンサ１５ａ，１５ｂに並列に接続されるコイル１を備えており、周知のコルピッツ型発振回路として構成される。コンデンサ１５ａ，１５ｂは、静電容量が等しく、コンデンサ１５ａ，１５ｂが接続される中点が、所定の固定電位（本例では、電源のマイナス端（ＧＮＤ））に接続されている。このように構成したコルピッツ型発振回路において、コイル１の両端にはＧＮＤ電位を基準として同一振幅で位相が互いに１８０°反転した信号が現れる。
このとき、コイル１に現れる電圧は、図４のようになる。即ち、コイル１の各巻線には、プラス側の電圧とマイナス側の電圧が交互に現れるため各巻線が放射する電界は打ち消しあい周囲に影響を与えない。この点は本発明の特徴である。
【００１７】
以上説明した第一の実施例によれば、導線３の始端側と終端側から交互に１ターン毎に互いに隣接するように導線を巻回したコイル１を位置指示器１０に備えたため、コイル１の隣り合う導線３が放射する電界は互いに打ち消し合い、コイル１からの電界の放射を少なくすることができる。
さらに、本実施例ではコルピッツ型発振回路を用いたため、コイル１の両端には同一振幅で位相が互いに１８０°反転した信号が現れるようになり、コイル１の隣り合う導線３が放射する電界は完全に打ち消し合うので、電界放射の極めて少ない位置指示器を実現することができる。
このため、タブレット３１は、位置指示器１０とセンサコイル間の静電誘導による影響を受けず、電気抵抗の高いセンサコイル上における位置指示器１０の指示位置を正確に検出することができる。
【００１８】
<第二の実施例>
次に、本発明に係る第二の実施例について説明する。
本例では、フェライトコア２に巻回される導線３の中点４より中点端子を引き出したコイル２１に適用した例について説明する。以下の説明において、既に第一の実施例で説明した図に対応する部分には同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００１９】
図５は、コイル２１のコイル巻線を示した図である。
コイル２１において、導線３の中点４から中点端子２２を引き出した点がコイル１と異なる。
【００２０】
図６は、本実施例に用いるハートレー型発振回路の回路図である。
本例の発振回路１３は、コイル２１に１つのコンデンサ２３が接続され、周知のハートレー型発振回路を構成する。コイル２１の中点４に接続される中点端子２２は、所定の固定電位（本例では、電源のプラス端（ＶＣＣ））に接続されている。
ハートレー型発振回路では、ＶＣＣ電位を基準として同一振幅で位相が互いに１８０°反転した信号が、コイル２１の両端に現れる。このときコイル２１に現れる電圧は、上述した図４に示したように、各巻線にはプラス側の電圧とマイナス側の電圧が交互に現れる。
【００２１】
本実施例においても、導線３の始端側と終端側から交互に１ターン毎に互いに隣接するように導線を巻回したコイル２１を備えたため、コイル２１の隣り合う導線３が放射する電界は互いに打ち消し合い、コイル２１からの電界の放射を少なくすることができる。さらに、本実施例ではハートレー型発振回路を用いたため、コイル２１の両端には中点端子２２の電位を基準として同一振幅で位相が互いに１８０°反転した信号が現れるようになり、コイル２１の隣り合う導線３が放射する電界は完全に打ち消し合うので、電界放射の極めて少ない位置指示器を実現することができる。
このため、タブレット３１に電気抵抗の高いセンサコイルを用いたとしても、位置指示器１０とセンサコイル間の静電誘導による影響が無くなり、指示位置を正確に検出することができるという効果がある。
【００２２】
<導線の巻き付け方法>
図７は、図１に示したコイル１を製造するための工程について説明したものである
図７Ａは、導線３についてその構成を示したものである。
本例の導線３は、所定の長さを有しており、導線３の中点４に対する両端部をそれぞれ、第１の端部５ａ，第２の端部５ｂとする。そして、中点４から第１の端部５ａまでの導線３の一部を第１の導線部分３ａとし、中点４から第２の端部５ｂまでの導線３の一部を第２の導線部分３ｂとする。
【００２３】
図７Ｂは、導線３の中点４にフェライトコア２を置いた状態を示す。
本例のコイル１の製造工程において、図７Ｂの状態が導線３の巻き始めとなる。
図７Ｃは、第１の導線部分３ａを半ターンだけフェライトコア２に巻回した状態を示す。このとき、第１の導線部分３ａがフェライトコア２の周囲に沿って半ターン巻回される。
【００２４】
図７Ｄは、第２の導線部分３ｂを半ターンだけフェライトコア２に巻回した状態を示す。このとき、第２の導線部分３ｂがフェライトコア２の周囲に沿って半ターン巻回される。そして、第２の導線部分３ｂは、既に半ターン巻回された第１の導線部分３ａの上部に重ねられる。
【００２５】
図７Ｅは、第１の導線部分３ａをさらに１ターンだけフェライトコア２に巻回した状態を示す。このとき、フェライトコア２に巻回された第２の導線部分３ｂに隣接するように、第１の導線部分３ａがフェライトコア２の周囲に沿って１ターン巻回され、第２の導線部分３ｂに重ねられる。
さらに、図示しないが、第２の導線部分３ｂを、フェライトコア２の周囲に沿わせるとともに巻回された第１の導線部分３ａに隣接するように１ターン巻回した後、第１の導線部分３ａに重ねる。
【００２６】
図７Ｆは、完成したコイル１を示す。
第１の導線部分３ａと第２の導線部分３ｂが所定のターン数だけ繰り返しフェライトコア２に巻回された後、第１の端部５ａ，第２の端部５ｂが取り出される。
このように導線３がフェライトコア２に巻回されることによって、コイル１が形成される。
【００２７】
なお、上述した第一及び第二の実施の形態において、コイル１，２１の中芯としてフェライトコア２を用いているが、他の材料を用いても良いし、コイル１，２１から固定部を抜き取って、空芯コイルとしても良い。また、発振回路１３の素子としてＮＰＮ型トランジスタを用いたがこれに限定されるものではない。また、コイル１，２１に巻く導線３は、単線を用いても良いし、細い導線を複数本束ねて用いても良い。また、上記実施例では、コイルは交互に1ターン毎に互いに隣接するように導線を巻回しているが、交互に2ターンまたは、複数ターンごとに互いに隣接するように巻回・配置されるようにしても良い。
【００２８】
図９は、前述したような構成及び作用を有する位置指示器１０を備えた本発明の位置検出装置（以下「ペンタブレット」という）３０の第一の実施例を示すものである。
ペンタブレット３０は、ペン形状の位置指示器１０と、平板状のタブレット３１を備える。位置指示器１０は、ペン先部１０ａを有しており、ペン先部１０ａにはコイル１が格納される。
【００２９】
タブレット３１は、不図示としてある外部のコンピュータ装置に接続されており、位置指示器１０の指示位置を検出する機能を有する。位置指示器１０は、タブレット３１の上面に設定された位置検出領域３１ａ上で使用される。そして、タブレット３１は、位置検出領域３１ａ上で位置指示器１０が指示する座標位置を検出できる。タブレット３１が検出した位置指示器１０の指示位置に関する情報は、コンピュータ装置に出力される。そして、コンピュータ装置は、タブレット３１から入力された座標に対応する線画等を、外部に接続した不図示の液晶表示装置の画面に表示する。
【００３０】
図１０は、タブレット３１の構成を示すブロック図である。
タブレット３１は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ、Ｘ１〜Ｘ２０及びＹ１〜Ｙ２０として所定方向に略並行に配置される複数のループコイル４１を備える。ループコイル４１によって構成される位置検出領域３１ａのループコイル４１は、タブレットの大きさによって寸法や配列ピッチが決定される。そして、複数のループコイル４１は、位置検出領域３１ａにある位置指示器１０から、位置指示器１０の指示位置を表す位置指示信号を受信する。Ｘ１〜Ｘ２０及びＹ１〜Ｙ２０として配置される複数のループコイル４１は、各ループコイルを選択する選択回路４２に接続される。
【００３１】
選択回路４２により選択された出力端は増幅回路４３に接続され、増幅回路４３は位置指示器の信号が有する周波数ｆ０を中心周波数とするバンドパスフィルタ４４に接続される。バンドパスフィルタ４４は、検波回路４５に接続される。また、検波回路４５は、サンプルホールド回路４６に接続され、サンプルホールド回路４６によって保持された電圧は、Ａ／Ｄ変換回路４７において、アナログ信号からデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換回路４７が出力するデジタル信号はＣＰＵ４８に入力される。
【００３２】
ＣＰＵ４８は、選択回路４２、サンプルホールド回路４６及びＡ／Ｄ変換回路４７に制御信号を送出するとともに、ループコイル４１によって受信される位置指示信号に基づいて、位置検出領域３１ａにおける位置指示器１０の指示位置を求める。
【００３３】
動作については、位置指示器１０がタブレット３１上に無い場合は、タブレット全体の走査を行う。具体的には、Ｘ軸ループコイル、Ｙ軸ループコイルは、Ｘ１からＸ２０、Ｙ１からＹ２０の順に選択回路２２によって一本ずつ選択しながら、増幅回路４３、検波回路４５、サンプルホールド回路４６、Ａ／Ｄ変換回路４７を経由して、ＣＰＵ４８はそれぞれ選択したループコイルからの出力信号の有無とレベルを検出する。
【００３４】
ユーザの操作によって位置指示器１０が位置検出領域３１ａ内に置かれると、位置指示器１０の近傍のループコイル４１から信号が検出される。ループコイル４１から信号が検出された場合、最も強い信号が検出されたループコイル番号を中心とした数本（５〜７本程度）のループコイルについてのみの走査に移行する。
上記動作は、Ｘ軸ループコイルとＹ軸ループコイル４１の双方で行い、各ループコイルからの信号のレベルの検出結果は、２次元の分布を示す。この信号レベルの分布より、位置指示器のタブレット上での位置を算出する。
【００３５】
本発明は、前述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、発振回路においては、コルピッツ型発振回路、ハートレー型発振回路に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３６】
１…コイル、２…フェライトコア、３…導線、３ａ…第１の導線、３ｂ…第２の導線、４…中点、５ａ…第１の端部、５ｂ…第２の端部、１０…位置指示器、１０ａ…ペン先部、１０ｂ…ペン軸、１１…芯体、１２…筆圧センサ、１３…発振回路、１５ａ，１５ｂ…コンデンサ、２１…コイル、２２…中点端子、２３…コンデンサ、３０…位置検出装置、３１…タブレット、３１ａ…位置検出領域、３１ｂ…外枠、４１…ループコイル、４２…選択回路、４３…増幅回路、４４…バンドパスフィルタ、４５…検波回路、４６…サンプルホールド回路、４７…Ａ／Ｄ変換回路、４８…ＣＰＵ、１０１…コイル、１０２…フェライトコア、１０３…導線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部より他端部へ所定回転方向に巻回された第１の導線と、
前記他端部より前記一端部へ前記所定回転方向に巻回された第２の導線とからなり、
前記第１の導線と前記第２の導線は、前記他端部で接続され、
巻回された前記第１の導線と前記第２の導線は、交互に隣接し配置されることを特徴とするコイル。
【請求項２】
前記コイルは、略棒状の形状を備えていることを特徴とする請求項１に記載のコイル。
【請求項３】
前記コイルは、磁性体の周部に導線が巻回されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のコイル。
【請求項４】
位置を指示するために位置指示信号を送信する発振回路と、
一端部より他端部へ所定回転方向に巻回された第１の導線と、
前記他端部より前記一端部へ前記所定回転方向に巻回された第２の導線とからなり、
前記第１の導線と前記第２の導線は、前記他端部で接続され、
巻回された第１の導線と第２の導線は、交互に隣接し配置されているコイルを有する位置指示器。
【請求項５】
前記発振回路は、互いに直列に接続される２つのコンデンサを備え、
前記２つのコンデンサと並列に前記コイルが接続されることにより構成された共振回路であって、前記２つのコンデンサが接続される中点が、所定の固定電位に接続されてコルピッツ型発振回路を構成する
請求項４記載の位置指示器。
【請求項６】
前記発振回路は、前記コイルに接続されて共振回路を構成するコンデンサを備え、
前記コイルの中点が、所定の固定電位に接続されてハートレー型発振回路を構成する
請求項４記載の位置指示器。
【請求項７】
位置指示を行うための磁界を放射するためのコイルを備える位置指示器と、
前記位置指示器による位置指示のための入力面を備え前記位置指示器から放射される磁界によって前記入力面上の前記位置指示器が指示する位置を検出するタブレットとを備える位置検出装置であって、
前記コイルは、
一端部より他端部へ所定回転方向に巻回された第１の導線と、
前記他端部より前記一端部へ前記所定回転方向に巻回された第２の導線とからなることを特徴とする位置検出装置。
【請求項８】
位置指示を行うための磁界を放射するためのコイルを備える位置指示器と、
前記位置指示器による位置指示のための入力面を備え前記位置指示器から放射される磁界によって前記入力面上の前記位置指示器が指示する位置を検出するタブレットとを備える位置検出装置であって、
前記位置指示器は、
一端部より他端部へ所定回転方向に巻回された第１の導線と、前記他端部より前記一端部へ前記所定回転方向に巻回された第２の導線とからなり、前記第１の導線と前記第２の導線は、前記他端部で接続され、巻回された第１の導線と第２の導線は、交互に配置されてなるコイルを有し、指示位置を表す位置指示信号を生成する発振回路を備え、前記コイルから前記位置指示信号を送信することを特徴とする位置検出装置。
【請求項９】
所定の導線の一点より、一方の端部までを第１の導線、他方の端部を第２の導線とし、
前記導線は、前記一点を略棒状の磁性体に固定され、
第１の導線は、半ターン巻回され、
続いて、第２の導線は、半ターン巻回され、第１の導線に重ねられ、
更に、第１の導線と第２の導線が１ターン毎に、直近に巻回された導線に沿って、交互に巻回されることで、所定のターン数だけ繰り返されて取り出される
コイル巻回方法。
【請求項１】
一端部より他端部へ所定回転方向に巻回された第１の導線と、
前記他端部より前記一端部へ前記所定回転方向に巻回された第２の導線とからなり、
前記第１の導線と前記第２の導線は、前記他端部で接続され、
巻回された前記第１の導線と前記第２の導線は、交互に隣接し配置されることを特徴とするコイル。
【請求項２】
前記コイルは、略棒状の形状を備えていることを特徴とする請求項１に記載のコイル。
【請求項３】
前記コイルは、磁性体の周部に導線が巻回されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のコイル。
【請求項４】
位置を指示するために位置指示信号を送信する発振回路と、
一端部より他端部へ所定回転方向に巻回された第１の導線と、
前記他端部より前記一端部へ前記所定回転方向に巻回された第２の導線とからなり、
前記第１の導線と前記第２の導線は、前記他端部で接続され、
巻回された第１の導線と第２の導線は、交互に隣接し配置されているコイルを有する位置指示器。
【請求項５】
前記発振回路は、互いに直列に接続される２つのコンデンサを備え、
前記２つのコンデンサと並列に前記コイルが接続されることにより構成された共振回路であって、前記２つのコンデンサが接続される中点が、所定の固定電位に接続されてコルピッツ型発振回路を構成する
請求項４記載の位置指示器。
【請求項６】
前記発振回路は、前記コイルに接続されて共振回路を構成するコンデンサを備え、
前記コイルの中点が、所定の固定電位に接続されてハートレー型発振回路を構成する
請求項４記載の位置指示器。
【請求項７】
位置指示を行うための磁界を放射するためのコイルを備える位置指示器と、
前記位置指示器による位置指示のための入力面を備え前記位置指示器から放射される磁界によって前記入力面上の前記位置指示器が指示する位置を検出するタブレットとを備える位置検出装置であって、
前記コイルは、
一端部より他端部へ所定回転方向に巻回された第１の導線と、
前記他端部より前記一端部へ前記所定回転方向に巻回された第２の導線とからなることを特徴とする位置検出装置。
【請求項８】
位置指示を行うための磁界を放射するためのコイルを備える位置指示器と、
前記位置指示器による位置指示のための入力面を備え前記位置指示器から放射される磁界によって前記入力面上の前記位置指示器が指示する位置を検出するタブレットとを備える位置検出装置であって、
前記位置指示器は、
一端部より他端部へ所定回転方向に巻回された第１の導線と、前記他端部より前記一端部へ前記所定回転方向に巻回された第２の導線とからなり、前記第１の導線と前記第２の導線は、前記他端部で接続され、巻回された第１の導線と第２の導線は、交互に配置されてなるコイルを有し、指示位置を表す位置指示信号を生成する発振回路を備え、前記コイルから前記位置指示信号を送信することを特徴とする位置検出装置。
【請求項９】
所定の導線の一点より、一方の端部までを第１の導線、他方の端部を第２の導線とし、
前記導線は、前記一点を略棒状の磁性体に固定され、
第１の導線は、半ターン巻回され、
続いて、第２の導線は、半ターン巻回され、第１の導線に重ねられ、
更に、第１の導線と第２の導線が１ターン毎に、直近に巻回された導線に沿って、交互に巻回されることで、所定のターン数だけ繰り返されて取り出される
コイル巻回方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１０７９８５（Ｐ２０１１−１０７９８５Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６２２９６（Ｐ２００９−２６２２９６）
【出願日】平成２１年１１月１７日（２００９．１１．１７）
【出願人】（０００１３９４０３）株式会社ワコム (118)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１７日（２００９．１１．１７）
【出願人】（０００１３９４０３）株式会社ワコム (118)
【Ｆターム（参考）】
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