DE69530817T2

DE69530817T2 - Positionsdetektor

Info

Publication number: DE69530817T2
Application number: DE69530817T
Authority: DE
Inventors: Yuji Kazo-shi Katsurahira; Yasuhiro Kitakatsushika-gun Fukuzaki
Original assignee: Wacom Co Ltd
Current assignee: Wacom Co Ltd
Priority date: 1994-07-18
Filing date: 1995-07-18
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2015-07-19
Also published as: EP0694865B1; TW316946B; EP0694865A2; US5644108A; CN1121608A; DE69530817D1; JP3272544B2; JPH0830374A; CN1094622C; EP0694865A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Positionsdetektor, der eine elektromagnetische Induktion verwendet, und seinen Positionsindikator, und insbesondere einen Positionsdetektor und seinen Positionsindikator, wobei eine Neigung des stiftförmigen Positionsindikators und ein Drehwinkel davon in der vertikalen Richtung in Bezug auf die Tablettoberfläche erfasst werden.
Die herkömmliche Vorrichtung dieser Art wird zum Eingeben von Zeichen und Bildern über einen stiftförmigen Positionsindikator verwendet. Jedoch hat es eine Forderung gegeben, dass nicht nur Zeichen und Bilder gemäß Koordinaten eingegeben werden, sondern auch solche Faktoren, wie ein Winkel eines Arms eines Anwenders und eine Drehung und eine Neigung eines Stifts, als Daten eingegeben werden sollten.
Zum Erfüllen einer solchen Forderung sind verschiedene Arten von Positionsdetektoren und Positionsindikatoren entwickelt worden (beispielsweise die japanische Patentveröffentlichung Nr. 210450/1993, die japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 16506/1983, 1764/1988, die japanische Patentveröffentlichung Nr. 67320/1991).
US-A-4,577,057; EP-A-357,397 und EP-A-417,921 offenbaren Beispiele für Positionsdetektoren mit einem Positionsindikator, der eine erste und eine zweite Spule enthält und wobei die zweite Spule durch einen Teil des Magnetflusses geführt wird, der die erste Spule durchläuft. US-A-4,577,057 stellt die Basis für die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 19 dar.
Jedoch können die herkömmlichen Positionsdetektoren und Positionsindikatoren keine Neigung oder keinen Drehwinkel eines Stifts erfassen, wenn die Spitze des Stifts an der Peripherie eines effektiven Bereichs angeordnet ist, wo Koordinaten auf dem Tablett erfasst werden können.
Weiterhin ist gemäß herkömmlichen Positionsdetektoren und Positionsindikatoren eine Erfassungsspule zum Erfassen einer Neigung und eines Drehwinkels eines Positionsindikators separat im Positionsindikator installiert, und somit neigt ein Stift dazu, sehr groß zu werden.
Die vorliegende Erfindung ist angesichts dessen erreicht worden, die oben angegebenen Probleme zu vermeiden, wobei es die Aufgabe ist, einen Positionsdetektor und seinen Positionsindikator zu schaffen, wobei eine Neigung des Positionsindikators und eines Drehwinkels davon in der vertikalen Richtung in Bezug auf die Tablettoberfläche des Positionsdetektors selbst an der Peripherie eines effektiven Bereichs des Positionsdetektors genau erfasst werden kann, ohne dass der Positionsindikator
sehr groß wird, und der Positionsindikator mit nur einer Oszillationsschaltung versehen ist, um dadurch eine Einstellung und eine Koordination zu der Zeit eines Herstellens zu ermöglichen bzw. zu erleichtern und eine Herstellungseffizienz zu verbessern.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Positionsdetektor zum Erfassen der Position von Koordinaten eines Positionsindikators durch Versehen des Positionsindikators mit Spulen und durch Verwenden einer elektromagnetischen Induktion zwischen den Spulen und einem Tablett geschaffen, dadurch gekennzeichnet, dass: der Positionsindikator wenigstens eine Steuerspule aufweist, die auf eine derartige Weise gewickelt ist, dass sie einen Teil eines Magnetflusses umgibt, der eine erste Spule durchläuft, die im Positionsindikator angeordnet ist, um Koordinaten zu erfassen, und wenigstens eine Steuereinrichtung, die mit der wenigstens einen Steuerspule gekoppelt ist, zum jeweiligen Steuern eines Magnetflusses, der die wenigstens eine Steuerspule durchläuft; und das Tablett eine Operationsmoden-Anzeigeeinrichtung zum Übertragen eines Steuersignals zu der im Positionsindikator angeordneten Steuereinrichtung aufweist, und mit einer Einrichtung zum Erfassen einer Änderung bezüglich einer Verteilung des Magnetflusses, der die erste Spule durchläuft, in einem Operationsmode, der durch die Operationsmoden-Anzeigeeinrichtung angezeigt wird, als Änderung bezüglich einer Signalstärke oder einer Position von Koordinaten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Positionsindikator zur Verwendung in einer Vorrichtung zum Erfassen der Position von Koordinaten des Positionsindikators durch Versehen des Positionsindikators mit Spulen und durch Verwenden einer elektromagnetischen Induktion zwischen den Spulen und einem Tablett geschaffen, wobei der Indikator eine erste Spule aufweist, die im Positionsindikator angeordnet ist, zum Erfassen von Koordinaten, wenigstens eine Steuerspule, die auf eine derartige Weise gewickelt ist, dass sie einen Teil des Magnetflusses umgibt, der durch die erste Spule läuft, die im Positionsindikator angeordnet ist, zum Erfassen von Koordinaten, und wenigstens eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Ausmaßes eines Magnetflusses, der durch die wenigstens eine Steuerspule läuft.
Für ein besseres Verstehen der Erfindung und zum Zeigen, wie dieselbige in die Praxis umgesetzt werden kann, wird nun anhand eines Beispiels auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, wobei:
1 ein Schaltungsdiagramm ist, das einen wesentlichen Teil des Tabletts 1 als Positionsindikator gemäß den Ausführungsbeispielen 1–3 der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein Schaltungsdiagramm ist, das einen wesentlichen Teil des Positionsindikators gemäß den Ausführungsbeispiel 1 zeigt;
3 eine Darstellung zum Erklären eines Oszillationsschaltungsteils des Positionsindikators ist;
4 ein spezifisches Schaltungsdiagramm des Positionsindikators ist;
5 ein Ablaufdiagramm des in der CPU 10 gespeicherten Operations-Steuerprogramms ist;
6 eine Ausgangswellenform ist, die Ausgaben der Stellen anzeigt, die durch das Symbol X dargestellt sind;
7 eine Ausgangswellenform ist, die Ausgaben der Stellen anzeigt, die durch das Symbol X dargestellt sind;
8 eine Ausgangswellenform ist, die Ausgaben der Stellen anzeigt, die durch das Symbol X dargestellt sind;
9 eine Ausgangswellenform ist, die Ausgaben der Stellen anzeigt, die durch das Symbol X dargestellt sind;
10 eine Beziehung der 6 und 7 zeigt; 11 eine Beziehung der 8 und 9 zeigt;
12 eine Kurve zum Erklären eines Prinzips einer Koordinateninterpolation ist;
13 eine Kurve zum Erklären eines Drehwinkels ist;
14 ein Schaltungsdiagramm ist, das einen wesentlichen Teil des Positionsindikators gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
15 eine Ausgangswellenform ist, die Ausgaben der Stellen anzeigt, die durch das Symbol X dargestellt sind;
16 eine Ausgangswellenform ist, die Ausgaben der Stellen anzeigt, die in den 1 und 14 durch das Symbol X dargestellt sind; 17 eine Ausgangswellenform ist, die Ausgaben der Stellen anzeigt, die in den 1 und 14 durch das Symbol X dargestellt sind; 18 eine Ausgangswellenform ist, die Ausgaben der Stellen anzeigt, die in den 1 und 14 durch das Symbol X dargestellt sind; 19 eine Beziehung der 15 und 16 zeigt;
20 eine Beziehung der 17 und 18 zeigt;
21 eine Schaltungsdiagramm ist, das einen wesentlichen Teil des Positionsindikators des Ausführungsbeispiels 3 der vorliegenden Erfindung zeigt;
22 eine Darstellung zum Erklären eines Oszillationsschaltungsteils des Positionsindikators ist;
23 ein Ablaufdiagramm eines in der CPU 10 gespeicherten Operations-Steuerprogramms ist;
24 ein Ablaufdiagramm eines in der CPU 10 gespeicherten Operations-Steuerprogramms ist;
25 eine Ausgangswellenform ist, die Ausgaben bei den Stellen anzeigt, die in den 1 und 21 durch das Symbol X dargestellt sind;
26 eine Ausgangswellenform ist, die Ausgaben bei den Stellen anzeigt, die in den 1 und 21 durch das Symbol X dargestellt sind;
27 eine Ausgangswellenform ist, die Ausgaben bei den Stellen anzeigt, die in den 1 und 21 durch das Symbol X dargestellt sind;
28 eine Ausgangswellenform ist, die Ausgaben bei den Stellen anzeigt, die in den 1 und 21 durch das Symbol X dargestellt sind;
29 eine Ausgangswellenform ist, die Ausgaben bei den Stellen anzeigt, die in den 1 und 21 durch das Symbol X dargestellt sind;
30 eine Ausgangswellenform ist, die Ausgaben bei den Stellen anzeigt, die in den 1 und 21 durch das Symbol X dargestellt sind;
31 eine Beziehung der 25 und 26 zeigt; 32 eine Beziehung der 27 – 30 zeigt; und
33 eine Kurve zum Erklären eines Neigungswinkels ist.
Im hierin nachfolgend beschriebenen Positionsindikator ist ein Koordinatenanzeigeteil davon versehen mit zwei Kernen aus einer magnetischen Substanz (ein Ferritmaterial ist vorzuziehen; Kerne sind nicht notwendigerweise erforderlich), einer Sendespule, die um die zwei Kerne gewickelt ist, und einer Steuerspule, die um nur einen der Kerne gewickelt ist. Die Sendespule ist mit einer AC-Signalerzeugungseinrichtung verbunden, um eine elektrische Welle auszusenden, wodurch der Positionsindikator auf einem Tablett erfassbar wird. Die Steuerspule ist mit einer Steuereinrichtung verbunden, wodurch ein elektrischer Strom, der in die Spule von einem AC-Magnetfeld induziert wird, das durch den AC-Strom erzeugt wird, der durch die Sendespule läuft, gesteuert wird. Er wird in zwei unterschiedlichen Zuständen gesteuert, d. h. dort, wo ein induzierter Strom läuft (Kurzschluss) und wo ein induzierter Strom nicht läuft (Leerlauf). Koordinaten, die auf der Tablettseite erfasst werden, wenn ein induzierter Strom nicht durch die Steuerspule läuft (Leerlauf), entsprechen den Koordinaten, die die mittlere Position zwischen den zwei Kernen darstellen. Andererseits überträgt dann, wenn ein induzierter Strom durch die Steuerspule läuft (Kurzschluss), der Kern, um welchen die Steuerspule ge wickelt ist, nicht auf einfache Weise einen Magnetfluss, und somit konvergiert ein Magnetfluss auf die andere Steuerspule. Daher neigen Koordinaten, die auf den Tablett erfasst werden, dazu, eher näher zu dem Kern ohne die Steuerspule zu sein, als zu der mittleren Stelle zwischen den Kernen. Somit entsprechen Koordinaten nicht nur der mittleren Stelle zwischen den zwei Kernen, sondern auch einem Drehwinkel in Bezug auf die Achse der Kerne des Positionsindikators.
Gemäß einem weiteren hierin nachfolgend beschriebenen Positionsindikator ist ein Koordinatenanzeigeteil davon versehen mit drei Magnetkörperkernen (Ferrit ist vorzuziehen; Kerne sind nicht notwendigerweise erforderlich), einer Übertragungsspule bzw. Sendespule, die um die drei Kerne gewickelt ist, und drei Steuerspulen, die jeweils um die drei Kerne gewickelt sind. Die Steuerspulen sind jeweils mit einer Steuereinrichtung verbunden, wodurch ein elektrischer Strom, der in die Steuerspule von einem AC-Magnetfeld induziert wird, das durch den AC-Strom erzeugt wird, der durch die Übertragungsspule läuft, gesteuert wird. Die Steuereinrichtung wird unter zwei unterschiedlichen Zuständen gesteuert, d. h. dort, wo ein induzierter Strom läuft (Kurzschluss) und wo ein induzierter Strom nicht läuft (Leerlauf). Koordinaten, die auf dem Tablett erfasst werden, wenn ein induzierter Strom nicht durch irgendeine der Steuerspulen läuft (Leerlauf), entsprechen den Koordinaten der mittleren Stelle der drei Kerne. Andererseits, nämlich dann, wenn ein induzierter Strom durch eine Steuerspulen läuft (Kurzschluss), überträgt der Kern mit der Steuerspule, durch welche ein induzierter Strom läuft, einen Magnetfluss nicht effizient, und daher neigen Koordinaten, die auf dem Tablett erfasst werden, dazu, sich in der entgegengesetzten Richtung des Kerns mit einer Steuerspule zu bewegen, durch welche ein induzierter Strom läuft, eher als zu der mittleren Stelle der drei Kerne. Aus der Bewegungsrichtung der Koordinaten wird ein Drehwinkel in Bezug auf die Achse des Positionsindikators erfasst. Weiterhin können aus den drei Koordinaten in dem Fall, in welchem die drei Steuerspulen jeweils gesteuert werden, die Koordinaten der mittleren Stelle der drei Kerne und ein Drehwinkel in Bezug auf die Achse der Kerne des Positionsindikators gefunden werden. Es ist auch möglich, einen Drehwinkel in Bezug auf die Achse der Kerne des Positionsindikators zu finden, in dem die drei Koordinaten gefunden werden, die den Positionen der drei Kerne entsprechen, wobei eine der drei Spulen im Leerlauf ist und die übrigen zwei kurzgeschlossen sind.
Gemäß einem weiteren hierin nachfolgend beschriebenen Positionsindikator ist ein Koordinatenanzeigeteil davon versehen mit zwei Magnetkörperkernen (Ferrit ist vorzuziehen; Kerne sind nicht notwendigerweise erforderlich) und einer Spule, die in die zwei Kerne gewickelt ist, welche mit einem Kondensator verbunden ist, um eine Oszillationsschaltung aufzuweisen, wobei eine Position davon über ein Senden/einen Empfang einer elektrischen Welle zu/von einem Tablett erfasst werden kann. Eine Steuerspule ist um einen der zwei Kerne auf eine derartige Weise gewickelt, dass ein Teil eines Magnetflusses, der in Reaktion auf eine elektrische Welle von einem Tablett durch die Oszillationsschaltung erzeugt wird, durch die Steuerspule läuft.
In dem Fall, in welchem ein induzierter Strom nicht durch die Steuerspule läuft (Leerlauf), wird ein Magnetfluss einheitlich über die zwei Kerne verteilt, und daher zeigen die auf dem Tablett erfassten Koordinaten die mittlere Stelle der zwei Kerne an. Andererseits, nämlich dann, wenn ein induzierter Strom durch die Steuerspule läuft (Kurzschluss), überträgt der Kern, um welchen eine Steuerspule gewickelt ist, nicht auf einfache Weise einen Magnetfluss, und somit konvergiert ein Magnetfluss auf den anderen Kern. Daher bewegen sich die Koordinaten, die auf dem Tablett erfasst werden, eher näher zu dem Kern, um welchen die Steuerspule nicht gewickelt ist, als zu der mittleren Stelle zwischen den zwei Kernen. Demgemäss können nicht nur die Koordinaten entsprechend mittleren Stelle zwischen den zwei Kernen, sondern auch ein Drehwinkel in Bezug auf die axiale Richtung der Kerne des Positionsindikators erfasst werden. Eine Resonanzfrequenz der Oszillationsschaltung muss mit der Frequenz einer auf der Tablettseite ausgesendeten elektrischen Welle übereinstimmen. Jedoch ist, da eine Induktanz der Spule mit der Oszillationsschaltung sich dann ändert, wenn die innerhalb der Oszillationsschaltung angeordnete Steuerschaltung gesteuert wird, auch die Resonanzfrequenz-Steuereinrichtung zum Konstanthalten der Resonanzfrequenz in Reaktion auf eine Steuerung vorgesehen.
Gemäß einem weiteren hierin nachfolgend beschriebenen Positionsindikator ist der Koordinatenanzeigeteil des Positionsindikators versehen mit drei Magnetkörperkernen (Ferrit ist vorzuziehen; Kerne sind nicht notwendigerweise erforderlich), und eine Spule, die sich um die drei Kerne wickelt, ist mit einem Kondensator verbunden, um eine Oszillationsschaltung zu umfassen, wobei die Stelle des Positionsindikators durch ein Senden/einen Empfang einer elektrischen Welle zwischen dem Tablett und der Oszillationsschaltung erfasst werden kann. Die Steuerspulen sind jeweils um die drei Kerne auf eine derartige Weise gewickelt, dass ein Teil eines Magnetflusses, der in Reaktion auf eine elektrische Welle vom Tablett durch die Oszillationsschaltung erzeugt wird, durch die Steuerspulen läuft.
In dem Fall, in welchem ein Induktionsstrom nicht durch irgendeine der Steuerspulen läuft (Leerlauf), wird ein Magnetfluss einheitlich auf die drei Kerne verteilt, und daher stellen die auf dem Tablett erfassten Koordinaten die mittlere Stelle der drei Kerne dar. Andererseits, nämlich in dem Fall, in welchem ein Induktionsstrom durch eine der Steuerspulen läuft (Kurzschluss), überträgt der Kern, um welchen die Steuerspule gewickelt ist, nicht auf einfache Weise einen Magnetfluss, und daher bewegen sich die auf dem Tablett erfassten Koordinaten entgegengesetzt zu dem Kern mit der Steuerspule, durch welche ein induzierter Strom läuft, eher als in der Richtung der Koordinaten, die der mittleren Stelle der drei Kerne entsprechen. Ein Drehwinkel in Bezug auf die Achse des Kerns kann auf der Basis der Richtung der Koordinaten gefunden werden. Weiterhin können aus den drei Koordinaten in dem Fall, in welchem die drei Steuerspulen jeweils gesteuert werden, die Koordinaten entsprechend der mittleren Stelle der drei Kerne und ein Drehwinkel in Bezug auf die Achse des Kerns des Positionsindikators gefunden werden. Wenn nur eine der drei Steuerspulen im Leerlauf ist, während die übrigen zwei Spulen gleichzeitig kurzgeschlossen sind, werden die drei Koordinaten entsprechend den Positionen der jeweiligen Kerne gefunden, um dadurch einen Drehwinkel in Bezug auf die axiale Richtung des Kerns des Positionsindikators zu erfassen.
Die Resonanzfrequenz der Oszillationsschaltung muss mit der Frequenz einer auf dem Tablett ausgesendeten elektrischen Welle übereinstimmen. Jedoch ist, da eine Induktanz der Spulen mit der Oszillationsschaltung sich ändert, wenn die innerhalb der Oszillationsschaltung angeordnete Steuerspule gesteuert wird, die Resonanzfrequenz-Steuereinrichtung zum Konstanthalten der Resonanzfrequenz in Reaktion auf eine Steuerung auch vorgesehen.
Somit können die Koordinaten von Stellen benachbart zueinander auf einfache Weise erfasst werden, ohne zu einer Interferenz zwischen Kernen zu führen.
Weiterhin können eine Neigung des Positionsindikators und ein Drehwinkel mit einer Achse vertikal zum Tablett des Positionsdetektors selbst an der Peripherie eines effektiven Bereichs des Positionsdetektors genau erfasst werden, ohne den Positionsindikator auf unangenehme weise dicker zu machen, und der Positionsindikator ist mit nur einer Oszillationsschaltung versehen, um dadurch eine Einstellung und eine Koordination zu der Zeit einer Herstellung einfach zu machen und eine Herstellungseffizienz zu erhöhen.
Weiterhin kann deshalb, weil eine Steuerinformation zum Positionsindikator in der Form eines Binärcodes gesendet wird, ein Aufbau der Schaltung im Positionsindikator einfach bleiben.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird anhand der Zeichnungen erklärt.
Das erste Ausführungsbeispiel betrifft den Fall, in welchem ein Drehwinkel eines Positionsindikators erfasst werden kann.
1 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, das einen wesentlichen Teil des Tabletts 1 als einen Positionsdetektor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt. Anders ausgedrückt sind in 1 vierzig Schleifenspulen X₁ ~ X₄₀ auf der x-Achse angeordnet, während vierzig Schleifenspulen Y₁ ~ Y₄₀ auf der y-Achse parallel zu der Erfassungsrichtung angeordnet sind, wie es in 1 angezeigt ist. Die Schleifenspulen sind mit der Auswahlschaltung 2 verbunden, die jeweilige Schleifenspulen auswählt. Die Auswahlschaltung 2 ist mit der Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 verbunden, wovon die Empfangsseite mit dem Verstärker 5 verbunden ist, welcher weiterhin mit der Detektorschaltung 6 verbunden ist. Die Detektorschaltung 6 ist mit dem Tiefpassfilter 7 verbunden, welches mit der Abtast- und Halteschaltung 8 verbunden ist, welche mit der A/D-Schaltung (Analog/Digital-Wandlerschaltung) 9 verbunden ist, welche mit der CPU (Zentralverarbeitungseinheit) 10 verbunden ist. Ein Steuersignal von der A/D-Schaltung 9 ist jeweils mit der Auswahlschaltung 2, der Abtast- und Halteschaltung 8, der A/D-Schaltung 9 und der Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 verbunden. Das Bezugszeichen 11 in 1 bezeichnet einen Sender, der ein sinusförmiges Stromsignal mit einer Frequenz gleich der Resonanzfrequenz der Oszillationsschaltung des Positionsindikators erzeugt, während das Bezugszeichen 12 einen Stromtreiber bezeichnet, der das sinusförmige Stromsignal in einen elektrischen Strom umwandelt.
2 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, das einen wesentlichen Teil des Positionsindikators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist eine Darstellung zum Erklären des Oszillationsschaltungsteils des Positionsindikators 15.
Genauer gesagt sind zwei Magnetkörperkerne 16 und 17 (Ferrit ist vorzuziehen; Kerne sind nicht notwendigerweise erforderlich) nahe der Spitze des Stifts des Positionsindikators 15 (bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Positionsindikator ein stiftförmiger Positionsindikator) so angeordnet, dass die mittlere Stelle der zwei Magnetkörperkerne der Stelle der Spitze des Stifts entspricht. Die Spule 18 (die hierin nachfolgend Steuerspule genannt wird) ist um nur den Magnetkörperkern 16 gewickelt, während die Spule 19 (die hierin nachfolgend Übertragungsspule genannt wird), um die Magnetkörperkerne 16 und 17 gewickelt ist.
Die Übertragungsspule 19 ist mit dem Kondensator 20 verbunden, der die Oszillationsschaltung 21 aufweist. Die Oszillationsschaltung 21 ist mit dem Kondensator 22 zur Kompensation verbunden. Der Kompensationskondensator 22 ist derart angeordnet, dass er eine bestimmte Kapazität hat, so dass die Resonanzfrequenz der Oszillationsschaltung 21 mit der Frequenz der gesendeten elektromagnetischen Welle (des Sendesignals) übereinstimmt.
Die Oszillationsschaltung 21 ist jeweils mit der Leistungsschaltung 24, der Detektorschaltung 25 und der Detektorschaltung 26 verbunden. Die Detektorschaltung 25 ist mit der Integrationsschaltung 27 mit einer großen Dämpfungszeitkonstanten verbunden, während die Detektorschaltung 26 mit der Integrationsschaltung 28 mit einer kleinen Dämpfungszeitkonstanten verbunden ist. Die Integrationsschaltung 27 ist mit dem Komparator 29 verbunden, während die Integrationsschaltung 28 mit dem Komparator 30 verbunden ist. Der Komparator 29 ist mit dem Datenanschluss D der Latch-Schaltung 30 verbunden, und der Komparator 30 ist mit dem Triggeranschluss T der Latch-Schaltung 31 verbunden.
Der mit der Oszillationsschaltung 21 verbundene Kondensator 22 ist weiterhin mit dem Schalter 32 in Reihe geschaltet, während die Steuerspule 18 mit dem Schalter 33 verbunden ist. Die Schalter 32 und 33 sind jeweils mit dem Ausgang von der Latch-Schaltung 31 verbunden.
Die Integrationsschaltung 27 und der Komparator 29, die den ersten Pfad 34 aufweisen, der seine Ausgabe zum Datenanschluss D der Latch-Schaltung 31 zuführt, sind auf eine derartige Weise entworfen, dass sie ein Ausgangssignal senden, wenn die elektromagnetische Übertragungswelle vom Tablett 1 die Beziehung zwischen einer Zeitkonstanten der Integrationsschaltung 27 und einem Referenzwert des Komparators 29 für eine erste vorbestimmte Zeit (beim vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Zeit, die ausreichend länger als 300 μs ist) überträgt. Andererseits sind die Integrationsschaltung 28 und der Komparator 30, die den zweiten Pfad 35 aufweisen, der seine Ausgabe zum Triggeranschluss T der Latch-Schaltung 31 zuführt, so entworfen, dass sie ein Ausgangssignal senden, wenn die elektromagnetische Übertragungswelle vom Tablett 1 die Beziehung zwischen einer Zeitkonstanten der Integrationsschaltung 28 und einem Referenzwert des Komparators 30 für eine zweite vorbestimmte Zeit überträgt, die kürzer als die erste vorbestimmte Zeit ist (beim vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Zeit, die ausreichend länger als 100 μs ist).
4 zeigt einen spezifischeren Aufbau der in 2 gezeigten Schaltung. Dieselben Bezugszeichen beziehen sich in den 2 und 4 auf dieselben Komponenten. Die Schaltung ist auf eine derartige Weise entworfen, dass C1R1 größer als C2R2 ist.
5 ist ein Ablaufdiagramm eines in der CPU 10 gespeicherten O-perations-Steuerprogramms.
Die 6, 7, 8 und 9 sind Ausgangswellenformen, die Ausgaben bei den Stellen anzeigen, die durch das Symbol X in den 1 und 2 dargestellt sind. Die 6 und 7 sind als eine Zeichnung gezeigt, die einer dimensionsmäßigen Annehmlichkeit halber in zwei Teile aufgeteilt ist, wie es in 10 angezeigt ist, während die 8 und 9 als eine Zeichnung gezeigt sind, die einer dimensionsmäßigen Annehmlichkeit halber in zwei Teile aufgeteilt ist, wie es in 11 angezeigt ist. In den Zeichnungen bezeichnen die Spulennummern die ausgewählten Schleifenspulen, während T bzw. R einen Übertragungsmode (eine Zeitperiode zur Übertragung vom Positionsdetektor) und einen Empfangsmode (eine Zeitperiode für einen Empfang durch den Positionsdetektor) bezeichnen.
10 zeigt, wie die 6 und 7 miteinander verbunden sind. 11 zeigt, wie die 8 und 9 miteinander verbunden sind. Hierin nachfolgend wird ein Betrieb des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung mit dem vorgenannten Aufbau erklärt.
Zuerst wird die gesamte X-Achse abgetastet, um die Position des Positionsindikators 15 auf dem Tablett 1 zu erfassen (Schritt 40). Die Abtastung wird auf dieselbe Weise wie beim herkömmlichen Positionsdetektor durchgeführt.
Die CPU 10 lässt die Auswahlschaltung 2 die Schleifenspule X₁ auswählen und verbindet die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 mit dem Sendeseitenanschluss T, so dass ein sinusförmiges Stromsignal vom Sender 11 zur Schleifenspule X₁ geliefert wird, wodurch die Schleifenspule X₁ die elektromagnetische Sendewelle (a) einer Resonanzfrequenz zur Oszillationsschaltung 21 des Positionsindikators 15 sendet bzw. überträgt.
Nachdem die CPU 10 den Übertragungsmode bzw. Sendemode für eine vorbestimmte Zeit (beispielsweise T = 100 μs) ausführt, schaltet die Auswahlschaltung 2 die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 zur Empfangsseite um, während die Schleifenspule X₁ beibehalten wird, wodurch die CPU 10 einen Empfangsmode zum Empfangen eines Signals vom Positionsindikator 15 für eine vorbestimmte Zeit (beispielsweise R = 100 μs) ausführt.
Die vorgenannte Operation wird bei jeder der Schleifenspulen X₁ X₄₀ in der X-Achsenrichtung durchgeführt, wie es in 6 gezeigt ist, und die Position des Positionsindikators 15 auf dem Tablett 1 wird aus einer Schleifenspule bestimmt, die dann ausgewählt wird, wenn das empfangene Signal vom Positionsindikator 15 maximal wird.
Andererseits sind die Schalter 32 und 33 im Positionsindikator 15 im gesamten Abtastmode im Leerlauf, und wird die Oszillationsschaltung 21 durch die elektromagnetische Sendewelle (a) angeregt, um dadurch eine in duzierte Spannung zu erzeugen. Im Empfangsmode wird die elektromagnetische Sendewelle (a) gestoppt. Jedoch erzeugt die Sendespule 19 eine elektromagnetische Welle in Reaktion auf die induzierte Spannung, und die so erzeugte elektromagnetische Welle erregt die ausgewählte Schleifenspule auf dem Tablett 1, wodurch eine induzierte Spannung in der erregten Schleifenspule erzeugt wird. Da die induzierte Spannung bei der Schleifenspule maximal wird, die dem Positionsindikator 15 am nächsten ist, können Koordinaten des Positionsindikators 15, d. h. eine bestimmte Stelle des Positionsindikators 15, gefunden werden.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel bezieht sich auf den Fall, bei welchem der Positionsindikator 15 die Stellen der Schleifenspulen X₇ und X₅ anzeigt. Somit wird die gesamte Abtastoperation basierend auf diesem Fall erklärt.
Die CPU 10 wiederholt den Sendemode und den Empfangsmode für die jeweiligen Schleifenspulen, so dass die Auswahlschaltung 2 die Schleifenspule X₇ auswählt. Die elektromagnetische Sendewelle wird von der Schleifenspule X₇ zum Positionsindikator 15 gesendet. Die Oszillationsschaltung 21 des Positionsindikators 15 wird durch die elektromagnetische Sendewelle (a) erregt, wodurch die induzierte Spannung (b) bei der Oszillationsschaltung 21 erzeugt wird. Das Tablett 1 tritt nach der vorbestimmten Zeitperiode in den Empfangsmode ein, und die elektromagnetische Sendewelle (a) wird vernichtet.
Jedoch veranlasst die induzierte Spannung (b), dass der Positionsindikator 15 eine elektromagnetische Welle aussendet, bis die induzierte Spannung (b) gedämpft ist, und die elektromagnetische Welle wird durch die Schleifenspule X₇ empfangen. Die Schleifenspule X₇ wird durch die elektromagnetische Welle erregt, wodurch ein induzierte Spannung bei der Schleifenspule X₇ erzeugt wird. Die induzierte Spannung wird durch den Verstärker 5 verstärkt. Das durch den Verstärker 5 verstärkte empfangene Signal (A) wird bei der Erfassungsschaltung 6 erfasst und wird weiterhin zum Tiefpassfilter 7 ausgesendet. Das Tiefpassfilter 7 hat eine Grenzfrequenz, die ausreichend niedriger als eine Resonanzfrequenz der Oszillationsschaltung 21 ist, und wandelt ein Ausgangssignal von der Erfassungsschaltung 6 in ein DC-Signal um, welches bei der Abtast- und Halteschaltung 7 wie das Signal (B) abgetastet und gehalten wird und weiterhin einer Analog/Digital-Wandlung unterzogen wird, um zu der CPU 10 ausgesendet zu werden. Die CPU 10 erfasst die Stelle des Positionsindikators 15 basierend auf einer Verteilung eines Pegels von einem jeweiligen der so digitalisierten empfangenen Signale. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird jedoch ein Pegel des empfangenen Signals von der Schleifenspule X₇ maximal, wodurch die Stelle des Positionsindikators 15 in Bezug zu der X-
Achse erfasst wird. Die CPU 10 speichert die Schleifenspule X₇ als die Position des Positionsindikators 15 in Bezug zu der X-Achse (Schritt 42).
In dem Fall, in welchen die Pegel der empfangenen Signale bei dem Tablett 1 alle niedriger als eine Schwelle sind, wenn die gesamte X-Achse abgetastet wird, bestimmt die CPU 10, dass der Positionsindikator 15 nicht auf dem Tablett 1 ist, und wiederholt die gesamte X-Achsen-Abtastung (Schritt 41).
Dieselbe Operation wie die gesamte X-Achsen-Abtastung wird in Bezug auf die Y-Achse durchgeführt. Anders ausgedrückt wird, wie es in 7 angezeigt ist, die gesamte Y-Achsen-Abtastung auf dieselbe Weise wie die gesamte X-Achsen-Abtastung durchgeführt, und dadurch speichert die CPU 10 die Schleifenspule Y₅ als die Position des Positionsindikators 15 auf dem Tablett 1 in Bezug auf die Y-Achsenrichtung (Schritte 43 ~ 44).
Wenn einmal die Nr. der Spule auf dem Tablett 1 (beim vorliegenden Ausführungsbeispiel X₇ und Y₅), die durch den Positionsindikator 15 bezeichnet ist, bestimmt ist, wird eine Teilabtastung an 10 Schleifenspulen durchgeführt, und zwar an 5 Spulen, die der vorgenannten bestimmten Spule vorangehen, und den übrigen 5 Spulen, die derselben folgen. Die Teilabtastung wird durchgeführt, um die Stelle des Positionsindikators 15 auf dem Tablett 1 zu erfassen. In dem Fall, in welchem der Positionsindikator 15 auf dem Tablett 1 bewegt wird,wird die Stelle davon aus der Teilabtastung erfasst.
Zuerst beginnt eine Ladeoperation (Schritt 45). Spezifischer lässt die CPU 10 die Auswahlschaltung 2 die Schleifenspule X₇ auswählen, um dadurch die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 mit dem Sendeanschluss T zu verbinden (8). Unter diesem Umstand sendet die CPU 10 die elektromagnetische Sendewelle (a) von der Schleifenspule X₇ zu dem Positionsindikator 15 für eine vorbestimmte Zeitperiode (beim vorliegenden Ausführungsbeispiel T = 300 μs). Somit wird die induzierte Spannung (b) bei der Oszillationsschaltung 21 erzeugt und lädt dann die Leistungsschaltung 24. Die induzierte Spannung (b) wird jeweils zu den Erfassungsschaltungen 25 und 26 eingegeben, und die erfassten Ausgaben (f) und (c) werden jeweils von den Erfassungsschaltungen 25 und 26 ausgegeben.
In Reaktion auf die erfasste Ausgabe (c) gibt der zweite Durchgang die integrierte Ausgabe (d) und die Komparatorausgabe (e) aus, wie es in der Zeichnung angezeigt ist. Jedoch gibt der erste Durchgang 34, da die CPU 10 eine Sendezeit als 300 μs bestimmt, die Komparatorausgabe (h) nicht aus.
Nach der Sendezeit T = 300 μs zum Laden führt die CPU 10 das nächste Programm aus, d. h. eine Teilabtastung (Schritt 46), nachdem eine vor bestimmte Zeitperiode für einen Empfang (beim vorliegenden Ausführungsbeispiel R = 100 μs) verstrichen ist.
Die CPU 10 lässt die Auswahlschaltung 2 die Schleifenspule ₇ auswählen, um dadurch die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 mit dem Sendeanschluss T zu verbinden. Unter diesem Umstand sendet die Schleifenspule X₇ die elektromagnetische Sendewelle (a) zum Positionsindikator 15 aus. Die Oszillationsschaltung 21 des Positionsindikators 15 wird durch die elektromagnetische Sendewelle (a) erregt, wodurch die induzierte Spannung (b) bei der Oszillationsschaltung 21 erzeugt wird. Die induzierte Spannung (b) wird jeweils bei den Erfassungsschaltungen 25 und 26 erfasst, welche jeweils die erfassten Ausgaben (f) und (c) ausgeben. Die erfasste Ausgabe (c) wird bei der Integrationsschaltung 28 integriert, und die so integrierte Ausgabe (d) wird beim Komparator 30 mit einem Referenzwert verglichen. In der Zwischenzeit wird die integrierte Ausgabe (f) bei der Integrationsschaltung 27 integriert, und die so integrierte Ausgabe (g) wird beim Komparator 29 mit einem Referenzwert verglichen.
Da die Sendemodezeit durch die CPU 10T = 100 μs ist, werden die Ausgaben (e) und (h) nicht von dem ersten und dem zweiten Durchgang bzw. Durchlass bzw. Pfad 34 und 35 ausgegeben, und die Ausgabe (i) wird nicht von der Latch-Schaltung 31 ausgegeben, während die Schalter 32 und 33 im Leerlauf bleiben.
Unter dem Umstand, in welchem die Schalter 32 und 33 im Leerlauf gehalten werden, erzeugen die Magnetsubstanzkerne 16 und 17 ein einheitliches AC-Magnetfeld in Reaktion auf die bei der Oszillationsschaltung 21 erzeugte induzierte Spannung (b). Als Ergebnis werden die Mittenkoordinaten des Positionsindikators 15 auf dem Tablett 1 erfasst.
Nachdem die Sendemodezeit verstrichen ist, lässt die CPU 10 die Auswahlschaltung 2 die Schleifenspule X₅ auswählen, um die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 zu der Seite des Empfangsanschlusses R umzuschalten. Im Empfangsmode der Schleifenspule X₅ können die empfangenen Signale (A) und (B) durch dieselbe Operation erhalten werden, wie sie im Schritt 40 erklärt ist.
Im Sendemode wird die Schleifenspule X₇ ausgewählt, während die Schleifenspulen X₆, X₇, X₈ und X₉ jeweils im Empfangsmode ausgewählt werden, und die vorgenannte Teilabtastoperation wird aufeinanderfolgend an den Schleifenspulen durchgeführt (Schritt 46).
Der Positionsindikator 15 zeigt die Schleifenspulen X₇ und X₅ beim vorliegenden Ausführungsbeispiel an, wie es oben angegeben ist. Daher wird in dem Fall einer Teilabtastung in der X-Achsenrichtung die maximale empfangene Spannung V_P0 im Empfangsmode der Schleifenspule X₇ erhalten, während die empfangenen Spannungen V_a0 und V_b0 im Empfangsmode der Schlei fenspulen erhalten werden, die X₇ jeweils vorangehen und nachfolgen, d. h. X₆ und X₈.
Nach der Teilabtastung in der X-Achsenrichtung wird eine Teilabtastung in der Y-Achsenrichtung durchgeführt.
Genauer gesagt wird die Schleifenspule Y₅ im Sendemode ausgewählt, während die Schleifenspulen Y₃, Y₄, Y₅, Y₆ und Y₇ jeweils im Empfangsmode ausgewählt werden, wodurch eine Teilabtastung in der Y-Achsenrichtung auf dieselbe Weise wie diejenige in der X-Achsenrichtung durchgeführt wird (Schritt 46).
Bei der Y-Achsen-Teilabtastung wird die maximale empfangene Spannung V'_P0 im Empfangsmode der Schleifenspule V₅ erhalten, während die empfangenen Spannungen V'_a ₀ und V'_b0 im Empfangsmode der Schleifenspulen Y₄ und Y₆ erhalten werden.
Die Anordnung des Positionsindikators 15 zeigt die Position entsprechend der mittleren Position zwischen den Magnetsubstanzkernen 16 und 17 an (die hierin nachfolgend Mittenkoordinaten X₀ und Y₀ genannt werden).
In dem Fall, in welchem der Pegel eines empfangenen Signals niedriger als ein vorbestimmter Schwellenpegel bei der Teilabtastoperation ist, bestimmt die CPU 10, dass der Positionsindikator 15 nicht auf dem Tablett 1 ist, und geht zurück zu der Prozessoperation des Schritts 40 (Schritt 47).
Wenn einmal die vorgenannte Teilabtastung zum Erfassen der Mittenkoordinaten in der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung (Schritt 46) vollständig ist, schließt die CPU 10 die Steuerspule 18 kurz und führt eine Teilabtastung durch, um einen Drehwinkel des Positionsindikators 15 zu finden (Schritt 48, 9).
Zuerst sendet die CPU 10 die elektromagnetische Sendewelle von dem Tablett 1 für eine vorbestimmte Zeitperiode (T = 700 μs beim vorliegenden Ausführungsbeispiel), so dass die Steuerspule 18 kurzgeschlossen wird.
Genauer gesagt lässt die CPU 10 die Auswahlschaltung 2 die Schleifenspule X₇ auswählen, um dadurch die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 mit dem Sendeanschluss T zu verbinden. Unter diesem Umstand sendet die CPU 10 die elektromagnetische Sendewelle (a) zum Positionsindikator 15 von der Schleifenspule X₇ für eine vorbestimmte Zeitperiode (T = 700 μs beim vorliegenden Ausführungsbeispiel). Somit wird die induzierte Spannung (b) bei der Oszillationsschaltung 21 erzeugt. Die induzierte Spannung (b) wird jeweils zu den Erfassungsschaltungen 25 und 26 eingegeben, und somit geben die Erfassungsschaltungen 25 und 26 jeweils die erfassten Ausgaben (f) und (c) aus.
Der zweite Durchgang 35 ist so entworfen, dass die Komparatorausgabe (e) zur Latch-Schaltung 31 ausgegeben wird, wenn die elektromagnetische Sendewelle (a) für eine Zeitperiode zum zweiten Durchgang 35 gesendet wird, die ausreichend länger als 100 μs ist (beispielsweise nachdem 200 μs verstrichen sind). Da die Sendezeit des Tabletts 1 700 μs ist, wird die Komparatorausgabe während dieser Sendeperiode ausgegeben.
In Reaktion auf die erfasste Ausgabe (c) wird die integrierte Ausgabe (d), die in einer vorbestimmten Zeitkonstanten ansteigt, wie es in der Zeichnung angezeigt ist, von der Integrationsschaltung 28 ausgegeben, und wenn sie einen Referenzwert des Komparators 30 übertrifft, wird die Komparatorausgabe (e) ausgegeben, wie es in der Zeichnung angezeigt ist.
Der erste Durchgang 34 ist auf eine derartige Weise entworfen, dass die Komparatorausgabe (h) zur Latch-Schaltung 31 ausgegeben wird, wenn die elektromagnetische Sendewelle (a) für eine Zeitperiode ausgesendet wird, die ausreichend als 300 μs ist (beispielsweise nachdem 400 μs verstrichen sind). Da die Sendezeit des Tabletts 1 700 μs ist, wird die Komparatorausgabe während dieser Sendeperiode ausgegeben.
Genauer gesagt wird in Reaktion auf die erfasste Ausgabe (f) die integrierte Ausgabe (g), die mit einer vorbestimmten Zeitkonstanten ansteigt, wie es in der Zeichnung angezeigt ist, von der Integrationsschaltung 27 ausgegeben, und wenn sie einen Referenzwert des Komparators 29 übertrifft, wird die Komparatorausgabe (h) ausgegeben, wie es in der Zeichnung angezeigt ist.
Die Latch-Schaltung 31 arbeitet in Reaktion auf ein Abfallen der Komparatorausgabe (e) und gibt die andere Komparatorausgabe (h) zu dieser Zeit als die Latch-Ausgabe (i) aus. Die Schalter 32 und 33 werden durch die Latch-Ausgabe (i) geschlossen.
Nachdem die Sendezeit T = 700 μs zum Kurzschließen der Steuerspule 18 verstrichen ist, bewegt sich die CPU 10 zum nächsten Schritt (Schritt 48), d. h. zu einer Teilabtastung zum Erfassen des Drehwinkels nach einer vorbestimmten Empfangszeit (R = 100 μs beim vorliegenden Ausführungsbeispiel).
Genauer gesagt lässt die CPU 10 die Auswahlschaltung 2 die Schleifenspule X₇ auswählen, um dadurch die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 mit dem Sendeseitenanschluss T zu verbinden. Unter diesem Umstand sendet die Schleifenspule X₇ die elektromagnetische Sendewelle (a) zum Positionsindikator 15 aus. Die Oszillationsschaltung 21 des Positionsindikators 15 wird durch die elektromagnetische Sendewelle (a) erregt, um dadurch die induzierte Spannung (b) bei der Oszillationsschaltung 21 zu erzeugen.
Unter dem Umstand, unter welchem die Schalter 32 und 33 geschlossen werden, wird die Steuerspule 18 kurzgeschlossen. Somit wird es für ein AC-Magnetfeld schwierig, den Magnetsubstanzkern 16 zu durchlaufen, und zwar aufgrund eines Wirbelstroms, der versucht durch die Steuerspule 18 zu laufen. Daher konvergiert ein Magnetfluss am Magnetsubstanzkern 17, und eine elektromagnetische Welle wird von der Position des Magnetsubstanzkerns 17 zum Tablett 1 ausgesendet.
Als Ergebnis wird eine Position einer Drehung auf dem Tablett 1 mit der mittleren Position des Positionsindikators 15 als Drehachse erfasst.
Nachdem die Sendemodezeit verstrichen ist, lässt die CPU 10 die Auswahlschaltung 2 die Schleifenspule X₅ auswählen, um dadurch die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 zur Seite des Empfangsanschlusses R zu schalten. Im Empfangsmode der Schleifenspule X₅ werden die empfangenen Signale (A) und (B) auf dem Tablett 1 durch dieselbe Operation erhalten, wie sie in Schritt 40 erklärt ist.
Im Sendemode wird die Schleifenspule X₇ ausgewählt, während die Schleifenspulen X₆, X₇, X₈ und X₉ jeweils im Empfangsmode ausgewählt werden, und die Teilabtastoperation wird aufeinanderfolgend durchgeführt (Schritt 48).
Da der Positionsindikator 15 die Schleifenspulen X₇ und X₅ beim vorliegenden Ausführungsbeispiel anzeigt, wird die maximale empfangene Spannung V_P1 im Empfangsmode der Schleifenspule X₇ bei der Teilabtastung in der X-Achsenrichtung erhalten, während die empfangenen Spannungen V_a1 und V_bl jeweils im Empfangsmode der Schleifenspulen X₆ und X₈ erhalten werden.
Nach der Teilabtastung in der X-Achsenrichtung wird eine Teilabtastung in der X-Achsenrichtung durchgeführt.
Genauer gesagt wird die Schleifenspule Y₅ im Sendemode ausgewählt, während die Schleifenspulen Y₃, Y₄, Y₅, Y₆ und Y₇ jeweils im Empfangsmode ausgewählt werden, und eine Teilabtastung der Y-Achsenrichtung wird auf dieselbe Weise wie die vorgenannte Teilabtastung in der X-Achsenrichtung durchgeführt (Schritt 48).
Während der Teilabtastung in der Y-Achsenrichtung wird die maximale empfangene Spannung V'_p1 im Empfangsmode der Schleifenspule Y₅ erhalten, während die empfangenen Spannungen V'_a1 und V'_b1 im Empfangsmode der Schleifenspulen Y₄ und Y₆ erhalten werden, die jeweils der Schleifenspule Y₅ vorangehen und nachfolgen.
Die Koordinaten (X₇, Y₅) des Positionsindikators 15 zeigen die Stelle des Magnetsubstanzkerns 17 an (die hierin nachfolgend Drehkoordinaten X₁, Y₁) genannt werden.
Die CPU 10 speichert die Schleifenspulen-Nr., bei welchen die maximalen Spannungen V_P0 und V'_P ₀ durch die Teilabtastung erfasst werden (Schritt 49). Die so gespeicherten Schleifenspulen-Nr. werden zum Anzeigen der Stelle des Positionsindikators 15 zu der Zeit einer nächsten Teilabtastung verwendet, so dass eine Stelle des Positionsindikators 15 auf dem Tablett 1 gefunden wird.
Als nächstes für die CPU 10 eine Rechenoperation durch, um Koordinaten und einen Drehwinkel zu finden (Schritt 50).
Die Mittenkoordinaten (X₀, Y₀) werden auf die folgende Weise gefunden.
wobei
eine mittlere Position der Schleifenspule auf dem Tablett bezeichnet, bei welcher die maximale Spannung erhalten wird, und D₁ einen Abstand zwischen den mittleren Positionen der Schleifenspulen in der X-Achsenrichtung bezeichnet.
wobei P_y eine mittlere Position der Schleifenspule auf dem Tablett bezeichnet, bei welcher die maximale Spannung erhalten wird, und D₂ einen Abstand zwischen den mittleren Positionen der Schleifenspulen in der Y-Achsenrichtung bezeichnet.
Die Drehkoordinaten (X₁, Y₁) werden auf die folgende Weise gefunden.
wobei
eine mittlere Position der Schleifenspule auf dem Tablett bezeichnet, bei welcher die maximale Spannung erhalten wird, und D₁ einen Abstand zwischen den mittleren Positionen der Schleifenspulen in der X-Achsenrichtung bezeichnet.
wobei P_y eine mittlere Position der Schleifenspule auf dem Tablett bezeichnet, bei welcher die maximale Spannung erhalten wird, und D₂ einen Abstand zwischen den mittleren Positionen der Schleifenspulen in der Y-Achsenrichtung bezeichnet.
In den obigen Formeln 1 ~ 4 wird basierend auf den mittleren Koordinaten der Schleifenspule, bei welchen die maximale Spannung erhalten wird, nämlich eine bei der Schleifenspu- le erfasste maximale Spannung und Spannungen, die bei den Schleifenspulen erfasst werden, die der Schleifenspule vorangehen und nachfolgen, eine Verteilung einer Stärke von empfangenen Signalen zu der quadratischen Kurve angenähert, basierend auf welcher die Mittenkoordinaten der Schleifenspule interpoliert werden.
12 ist eine Kurve zum Erklären eines Prinzips der vorgenannten Koordinateninterpolation.
In 12 stellt die X-Achse eine mittlere Position jeder Spule dar, während die Y-Achse eine Stärke von empfangenen Signalen darstellt. Eine Verteilung der empfangenen Signale, die bei den jeweiligen Spulen erfasst werden, kann zu der quadratischen Kurve angenähert werden, wie es in der Zeichnung angezeigt ist, und V_a, V_b und V_P bezeichnen empfangene, erfasste Spannungen, die bei den drei Spulen erfasst werden. Das Symbol d bezeichnet einen Abstand zwischen den Spulen und die in 12 angezeigte Kurve kann durch die folgende Formel 5 dargestellt werden, wobei a, b und c Konstanten sind. Der Korrekturwert b der Mittenkoordinaten der Schleifenspule, bei welchen die maximale Spannung erhalten wird, wird aus der Formel (5) gefunden.
Y = a(x – b)2 + c (5) wobei y gleich V_P, V_a und V_b ist, wenn x jeweils gleich 0, -d und d ist, und daher gilt folgendes:
Va = a(–d – b) 2 + c = ad2 + 2abd + ab2 + c (6) Vp = ab2 + c (7) Vb = a(d – b)2 + c = ad2 – 2abd + ab2 + c (8 ) Aus (6) – (7) ergibt sich:
Va – VP = ad2 + 2abd = ad(d + 2b) (9) Aus (8) – (9) ergibt sich:
Vb – VP = ad2 – 2abd = ad(d – 2b) (10) Aus (9) und (10) ergibt sich:
(Va – VP) / (Vb – VP) = (d + 2b) / (d – 2b)
Die obige Formel wird erweitert, so dass der Korrekturwert b durch die folgende dargestellt wird:
b = [d(Vb – Va)] / (2(2VP – Va – Vb)] aus dem Prinzip einer Messung eines Drehwinkels, angezeigt in 13, basierend auf den Koordinaten erfasst die CPU 10 einen Drehwinkel des Positionsindikators 15.
Genauer gesagt werden die X- und Y-Koordinatensysteme jeweils parallel zu der X- und der Y-Achse auf dem Tablett 1 eingestellt, wobei die erfassten Mittenkoordinaten einen Ursprung darstellen und der Umfang von θ – 180° < θ < +180° mit der positiven Richtung der Y-Achse als Referenz (θ = 0) ist. Somit wird der Drehwinkel auf die folgende Weise gefunden (Schritt 50).
Wenn Y₁ > Y₀:

Wenn Y1 = Y0, X1 > X0: θ = 90° (12) Wenn Y1 = Y0, X1 < X0: θ = –90° (13) Wen Y₁ < Y₀, X₁ > X₀:

Wenn Y₁ < Y₀, X₁ < X₀:

Wenn die CPU 10 den Schritt 50 beendet, wird die elektromagnetische Sendewelle (a) von 300 μs vom Tablett 1 ausgesendet. In Reaktion auf die elektromagnetische Sendewelle (a) arbeiten der erste Durchgang 34 und der zweite 35 auf dieselbe Weise, wie es oben angegeben ist, und wird die Latch-Schaltung 31 rückgesetzt, wodurch die vorgenannten Schritte 45 ~ 50 wiederholt werden.
Als nächstes wird das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung erklärt.
Das zweite Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine vereinfachte Version des Positionsindikators des Ausführungsbeispiels 1. Außer der Tatsache, dass der Indikator des Ausführungsbeispiels 2 einen einfacheren Aufbau als denjenigen des Ausführungsbeispiels 1 hat, sind die Indikatoren grundsätzlich dieselben.
14 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, das einen wesentlichen Teil des Positionsindikators 56 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
In 14 bezeichnet das Bezugszeichen 57 eine Erfassungsschaltung; 58 eine Integrationsschaltung mit dem Kondensator C₃ und dem Widerstand R₃; und 59 einen Komparator.
Eine Zeitkonstante der Integrationsschaltung 58 und eine Referenzspannung des Komparators 59 haben eine derartige Beziehung, dass dann, wenn eine Sendezeit der elektromagnetischen Sendewelle vom Tabelle 1 ausreichend größer als 100 μs ist (beispielsweise 150 μs ~ 200 μs), eine Komparatorausgabe vom Komparator 59 ausgegeben wird.
Da der Indikator des Ausführungsbeispiels 2 in anderer Hinsicht derselbe wie derjenige des Ausführungsbeispiels 1 ist, der in 2 angezeigt ist, bezeichnen dieselben Bezugszeichen dieselben Komponenten in den 2 und 14.
Die 1, 3 und 4 gelten für sowohl das Ausführungsbeispiel 1 als auch das Ausführungsbeispiel 2.
Die 15, 16, 17 und 18 sind Ausgangswellenformen, die Ausgaben bei den Stellen anzeigen, die durch das Symbol X in den 1 und 14 dargestellt sind. Jedoch bestehen der dimensionsmäßigen Annehmlichkeit halber die 15 und 16 aus einer Zeichnung, die in zwei Teile aufgeteilt ist, wie es in 19 angezeigt ist, während die 17 und 18 aus einer Zeichnung bestehen, die in zwei Teile aufgeteilt ist, wie es in 20 angezeigt ist. Weiterhin bezeichnen die Spulen-Nr. in den Zeichnungen die ausgewählten Schleifenspulen und bezeichnen T und R jeweils einen Sendemode (eine Zeitperiode zum Senden von einem Positionsindikator) und einen Empfangsmode (eine Zeitperiode zum Empfang durch einen Positionsindikator).
19 zeigt, wie die 15 und 16 miteinander verbunden sind. 20 zeigt, wie die 17 und 18 miteinander verbunden sind. Hierin nachfolgend wird eine Operation des Indikators gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel mit dem vorgenannten Aufbau erklärt.
Zuerst wird eine gesamte Abtastung zum Erfassen, wo der Positionsindikator 56 auf dem Tablett 1 angeordnet ist, durchgeführt (Schritt 40). Die gesamte Abtastung wird auf dieselbe Weise wie beim Ausführungsbeispiel 1 durchgeführt.
Nimmt man Bezug auf 15, lässt die CPU 10 die Auswahlschaltung 2 die Schleifenspule X₁ auswählen, um dadurch die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 mit dem Sendeseitenanschluss T zu verbinden, um die Schleifenspule X₁ weiterhin mit einem sinusförmigen Stromsignal des Senders 11 zu versehen. Dadurch wird die elektromagnetische Sendewelle (a) einer Resonanzfrequenz von der Schleifenspule X₁ zur Oszillationsschaltung 21 des Positionsindikators 56 gesendet.
Nachdem die CPU 10 den Sendemode für eine vorbestimmte Zeitperiode (beispielsweise T = 100 μs) ausführt, schaltet die Auswahlschaltung 2 die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 zu der Empfangsseite um, während die Schleifenspule X₁ beibehalten wird, wie sie ist, wodurch der Empfangsmode zum Empfangen von Signalen vom Positionsindikator 56 für eine vorbestimmte Zeitperiode (beispielsweise R = 100 μs) ausgeführt wird.
Durch ein Durchführen der vorgenannten Operation an allen Schleifenspulen X₁ ~ X₄₀ in der X-Achsenrichtung und durch ein Finden, welche Schleifenspule veranlasst, dass ein empfangenes Signal vom Positionsindikator 56 maximal wird, wird bestimmt, wo der Positionsindikator 56 auf dem Tablett 1 angeordnet ist.
Andererseits sind die Schalter 32 und 33 offen bzw. im Leerlauf, wenn der Positionsindikator 56 im Mode für ein gesamtes Abtasten ist, und die Oszillationsschaltung 21 wird durch die elektromagnetische Sendewelle (a) angeregt, um eine induzierte Spannung zu erzeugen. Im Empfangsmode wird die elektromagnetische Sendewelle (a) angehalten. Jedoch wird eine elektromagnetische Welle von der Sendespule 19 durch die induzierte Spannung erzeugt, und die so erzeugte elektromagnetische Spannung regt die auf dem Tablett 1 ausgewählte Schleifenspule an, wodurch eine induzierte Spannung in der Schleifenspule erzeugt wird. Die so erzeugte induzierte Spannung wird bei der Schleifenspule maximal, die dem Positionsindikator 56 am nächsten ist, und dadurch können Koordinaten des Positionsindikators 56, d. h. die bestimmte Stelle des Positionsindikators 56, gefunden werden.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel gehört zu dem Fall, in welchem der Positionsindikator 56 die Stellen der Schleifenspulen X₇ und X₅ anzeigt. Hierin nachfolgend wird eine Operation für eine gesamte Abtastung basierend auf diesem Fall erklärt.
Die CPU 10 wiederholt den Sendemode und den Empfangsmode bei jeder Schleifenspule und lässt die Auswahlschaltung 2 die Schleifenspule X₇ auswählen. Die elektromagnetische Sendewelle (a) wird von der Schleifenspule X₇ zum Positionsindikator 56 gesendet. Die Oszillationsschaltung 21 des Positionsindikators 56 wird durch die elektromagnetische Sendewelle (a) angeregt, während die induzierte Spannung (b) bei der Oszillationsschaltung 21 erzeugt wird. Nachdem die vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist, tritt das Tablett 1 in den Empfangsmode ein, und die elektromagnetische Sendewelle (a) wird vernichtet.
Jedoch wird eine elektromagnetische Welle vom Positionsindikator 56 durch die induzierte Spannung (b) ausgesendet, bis sich die induzierte Spannung (b) dämpft, und die so ausgesendete elektromagnetische Welle wird durch die Schleifenspule X₇ empfangen. Die Schleifenspule X₇ wird durch die elektromagnetische Welle angeregt, wodurch eine induzierte Spannung bei der Schleifenspule X₇ erzeugt wird, und die so erzeugte induzierte Spannung wird durch den Verstärker 5 verstärkt. Das beim Verstärker 5 verstärkte empfangene Signal (A) wird bei der Erfassungsschal tung 6 erfasst und wird weiterhin zum Tiefpassfilter 7 ausgesendet. Das Tiefpassfilter 7 hat eine Grenzfrequenz, die ausreichend niedriger als die Resonanzfrequenz der Oszillationsschaltung 21 ist, und es wandelt ein Ausgangssignal von der Erfassungsschaltung 6 in ein DC-Signal um, welches bei der Abtast- und Halteschaltung 7 wie das Signal (B) abgetastet und gehalten wird, durch die A/D-Schaltung 9 einer Analog/Digital-Umwandlung unterzogen wird und zu der CPU 10 ausgesendet wird. Obwohl die CPU 10 die Stelle des Positionsindikators 56 auf der Basis einer Verteilung des Pegels der jeweiligen digitalisierten empfangenen Signale erfasst, wird der Pegel des empfangenen Signals von der Schleifenspule X₇ beim vorliegenden Ausführungsbeispiel maximal, wodurch die Stelle des Positionsindikators 56 in der X-Achsenrichtung gefunden werden kann. Die CPU 10 speichert die Schleifenspule X₇ als die Stelle des Positionsindikators 56 in der X-Achsenrichtung (Schritt 42).
In dem Fall, in welchem die Pegel der empfangenen Signale bei dem Tablett 1 alle niedriger als der vorbestimmte Schwellenpegel während der gesamten X-Achsenabtastung sind, entscheidet die CPU 10, dass der Positionsindikator 56 nicht auf dem Tablett 1 ist, und wiederholt die gesamte X-Achsenabtastung (Schritt 41).
Dieselbe Operation wie die gesamte X-Achsenabtastung wird in der Y-Achsenrichtung durchgeführt. Das bedeutet, dass die gesamte Y-Achsenabtastung auf dieselbe Weise wie die gesamte X-Achsenabtastung durchgeführt wird, wie es in 16 angezeigt ist, und die CPU 10 speichert die Schleifenspule Y₅ als die Stelle des Positionsindikators 56 auf dem Tablett 1 in der Y-Achsenrichtung (Schritte 43 ~ 44).
Nachdem die Spulen-Nr., die durch den Positionsindikator 56 auf dem Tablett 1 angezeigt sind, bestimmt sind (X₇ und Y₅ beim vorliegenden Ausführungsbeispiel), wird eine Teilabtastung an den fünf Schleifenspulen durchgeführt, die jeweils X₇ und Y₅ vorangehen, und an anderen fünf Schleifenspulen, die jeweils X₇ und Y₅ nachfolgen. Die Teilabtastung wird durchgeführt, um die Stelle des auf dem Tablett 1 angeordneten Positionsindikators 56 zu erfassen. Genauer gesagt wird die Stelle des Positionsindikators 56 in dem Fall erfasst, in welchem der Positionsindikator 56 auf dem Tablett 1 bewegt wird.
Zuerst beginnt eine Ladeoperation (Schritt 45). Das bedeutet, dass die CPU 10 die Auswahlschaltung 2 die Schleifenspule X₇ auswählen lässt, um dadurch die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 mit der Seite des Sendeanschlusses T zu verbinden (17).
Unter diesem Umstand sendet die CPU 10 die elektromagnetische Sendewelle (a) von der Schleifenspule X₇ zu dem Positionsindikator 56 für eine vorbestimmte Zeitperiode (beim vorliegenden Ausführungsbeispiel T = 300 μs, 17, I), wodurch die induzierte Spannung (b) bei der Oszillationsschaltung 21 erzeugt wird, und die so erzeugte induzierte Spannung (b) lädt die Ladeschaltung 24. Die induzierte Spannung (b) wird zu der Erfassungsschaltung (57) eingegeben, von welcher eine erfasste Ausgabe ausgegeben wird. In Reaktion auf die erfasste Ausgabe wird die integrierte Ausgabe (v) von der Integrationsschaltung 58 ausgegeben, während die Komparatorausgabe (w) vom Komparator 59 ausgegeben wird, wie es in den Zeichnungen angezeigt ist. Jedoch schaltet die CPU 10, nachdem die Sendezeit 300 μs verstrichen ist, die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 zum Empfangsanschluss 3 um, um ein Senden der elektromagnetischen Sendewelle (a) anzuhalten, während das Tablett 1 in den Empfangsmode eintritt, um für 300 μs in diesem Mode zu sein (17, II). Bei einem gegebenen Empfangsmode dämpft sich die induzierte Spannung (b) des Positionsindikators 56 und wird auch die Komparatorausgabe (w) ausgeschaltet. Dadurch werden die geschlossenen Schalter 32 und 33 geöffnet.
Nachdem die Sendezeit von T = 300 μs zum Laden verstrichen ist, bewegt sich die CPU 10 weiter zum nächsten Schritt, d. h. einer Teilabtastung nach der vorbestimmten Empfangszeit von R = 300 μs (Schritt 46).
Die CPU 10 lässt die Auswahlschaltung 2 die Schleifenspule X₇ auswählen, um die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 mit dem Sendeseitenanschluss T zu verbinden. In diesem Zustand sendet die Schleifenspule X₇ die elektromagnetische Sendewelle (a) zum Positionsindikator, und die elektromagnetische Sendewelle (a) regt die Oszillationsschaltung 21 an, und die induzierte Spannung (b) wird bei der Oszillationsschaltung 21 erzeugt. Die induzierte Spannung (b) wird bei der Erfassungsschaltung 57 erfasst, und die erfasste Ausgabe wird bei der Integrationsschaltung 58 integriert. Die integrierte Ausgabe (v) wird bei dem Komparator 59 mit einem Referenzwert verglichen.
Die Sendemodeperiode durch die CPU 10 im Fall der Teilabtastung ist T = 100 μs. Daher wird die Komparatorausgabe (v) nicht vom Komparator 59 ausgegeben, und somit bleiben die Schalter 32 und 33 offen.
während die Schalter 32 und 33 offen sind, erzeugt die bei der Oszillationsschaltung 21 erzeugte induzierte Spannung (b) ein einheitliches AC-Magnetfeld aus den Magnetsubstanzkernen 16 und 17. Als Ergebnis wird die mittlere Position des Positionsindikators 56 auf dem Tablett 1 erfasst.
Nachdem die Sendezeit verstrichen ist, lässt die CPU 10 die Auswahlschaltung 2 die Schleifenspule X₅ auswählen und schaltet die Sende/Empfangs-Umschaltung 3 zu der Seite des Empfangsanschlusses R. Im Empfangsmode der Schleifenspule X₅ werden die empfangenen Signale (A) und (B) durch dieselbe Operation auf dem Tablett 1 erhalten, wie sie im Schritt 40 erklärt ist.
Die Teilabtastoperation wählt die Schleifenspule X₇ im Sendemode aus, während die Schleifenspulen X₆, X₇, X₈ und X₉ aufeinanderfolgend im Empfangsmode ausgewählt werden (Schritt 46).
Wie es zuvor angegeben ist, zeigt der Positionsindikator 56 die Schleifenspulen X₇ und Y₅ an. Daher wird die maximale empfangene Spannung V_P0 im Empfangsmode der Schleifenspule X₇ während der Teilabtastung in der X-Achsenrichtung erhalten, während die empfangenen Spannungen V_a0 und V_b0 im Empfangsmode der Schleifenspulen X₆ und X₈ erhalten werden.
Eine Teilabtastung in der Y-Achsenrichtung wird nach der Teilabtastung in der X-Achsenrichtung durchgeführt.
Genauer gesagt wird die Schleifenspule Y₅ im Sendemode ausgewählt, während die Schleifenspulen Y₃, Y₄, Y₅, Y₆ und Y₇ im Empfangsmode ausgewählt werden, wodurch eine Teilabtastung in der Y-Achsenrichtung auf dieselbe Weise wie die Teilabtastung in der X-Achsenrichtung durchgeführt wird (Schritt 46).
Während der Teilabtastung in der Y-Achsenrichtung wird die maximale empfangene Spannung V'_p ₀ im Empfangsmode der Schleifenspule Y₅ erhalten, während die empfangene Spannung V'_a ₀ und V'_b0 im Empfangsmode der Schleifenspulen Y₄ und Y₆ erhalten werden.
Die Stelle des Positionsindikators 56 entspricht der mittleren Position (die hierin nachfolgend zentrale Koordinaten X₀,Y₀ genannt werden) der Magnetsubstanzkerne 16 und 17.
Wenn der Pegel des empfangenen Signals niedriger als ein vorbestimmter Schwellenpegel während der Teilabtastoperation ist, entscheidet die CPU 10, dass der Positionsindikator 56 nicht auf dem Tablett 1 ist, und geht zurück zum Schritt 40 (Schritt 47).
Wenn die CPU 10 die Teilabtastung zum Erfassen der mittleren Positionen in der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung beendet (Schritt 46), wird die Steuerspule 18 kurzgeschlossen, um eine Teilabtastung zum Finden eines Drehwinkels des Positionsindikators 56 durchzuführen (Schritt 48, 18).
Zuerst sendet die CPU 10 die elektromagnetische Sendewelle vom Tablett 1 für eine vorbestimmte Zeit (T = 300 μs, 18, III), um die Steuerspule 18 kurzzuschließen.
Genauer gesagt lässt die CPU 10 die Auswahlschaltung 2 die Schleifenspule X₇ auswählen, um die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 mit der Seite des Sendeanschlusses T zu verbinden. In diesem Zustand sendet die CPU 10 die elektromagnetische Sendewelle (a) zum Positionsindikator 56 von der Schleifenspule X₇ für eine vorbestimmte Zeitperiode (beim vorlie genden Ausführungsbeispiel T = 300 μs, 18, III). Dadurch wird die induzierte Spannung (b) bei der Oszillationsschaltung 21 erzeugt. Die induzierte Spannung (b) wird zu der Erfassungsschaltung 57 eingegeben, und in Reaktion darauf wird eine erfasste Ausgabe ausgegeben. In Reaktion auf die erfasste Ausgabe gibt die Integrationsschaltung 58 eine integrierte Ausgabe (v) aus, die mit einer vorbestimmten Zeitkonstanten ansteigt, und wenn die integrierte Ausgabe einen Referenzwert des Komparators 59 übertrifft, wird die Komparatorausgabe (w) ausgegeben, wie es in den Zeichnungen angezeigt ist. Die Schalter 32 und 33 werden durch die Komparatorausgabe (w) geschlossen.
Nachdem die Sendemodezeit verstrichen ist, lässt die CPU 10 die Auswahlschaltung 2 die Schleifenspule X₅ auswählen, um dadurch die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 mit der Seite des Empfangsanschlusses R zu verbinden.
Die CPU 10 führt den Empfangsmode der Empfangszeit R = 100 μs aus.
Im Empfangsmode der Schleifenspule X₅ werden die empfangenen Signale (A) und (B) auf dem Tablett 1 bei derselben Operation erhalten, wie sie im Schritt 40 erklärt ist.
Da die Schalter 32 und 33 geschlossen sind, wird eine elektromagnetische Welle von der Stelle des Magnetsubstanzkerns 17 durch die bei der Oszillationsschaltung 21 erzeugte induzierte Spannung (b) während der Teilabtastung von Drehkoordinaten zum Tablett 1 ausgesendet. Als Ergebnis wird die Stelle der Drehung mit der mittleren Position des Positionsindikators 56 als Achse auf dem Tablett 1 erfasst.
Weiterhin wird, wenn die Empfangszeit derart eingestellt ist, dass sie R = 100 μs ist, der nächste Sendemode ausgeführt, bevor die Ausgabe (v) von der Integrationsschaltung 58 sich dämpft. Die Komparatorausgabe (w) bleibt eine Ausgabe, wie sie in der Zeichnung angezeigt ist, und die Schalter 32 und 33 bleiben geschlossen.
Die Teilabtastoperation wählt die Schleifenspule X₇ im Sendemode aus, während im Empfangsmode die Schleifenspulen X₆, X₇, X₈ und X₉ aufeinanderfolgend ausgewählt werden (Schritt 48).
Wie es oben angegeben ist, wird deshalb, weil der Positionsindikator 56 die Schleifenspulen X₇ und Y₅ beim vorliegenden Ausführungsbeispiel anzeigt, die maximale Spannung V_p1 im Empfangsmode der Schleifenspule X₁ bei der Teilabtastung in der X-Achsenrichtung erhalten, während die empfangenen Spannung V_a1 und V_b1 im Empfangsmode der Schleifenspulen X₆ und X₈ erhalten werden.
Nach der Teilabtastung in der X-Achsenrichtung wird die Teilabtastung in der Y-Achsenrichtung durchgeführt.
Genauer gesagt wird im Sendemode die Schleifenspule Y₅ ausgewählt, während im Empfangsmode die Schleifenspulen Y₃, Y₉, Y₅, Y₆ und Y₇ ausgewählt werden, so dass die Teilabtastung in der Y-Achsenrichtung auf dieselbe Weise wie die Teilabtastung in der X-Achsenrichtung ausgeführt wird (Schritt 48).
Während der Teilabtastung in der Y-Achsenrichtung wird die maximale empfangene Spannung V'_P1 im Empfangsmode der Schleifenspule Y₅erhalten, während die empfangenen Spannungen V'_d1 und V'_b1 jeweils im Empfangsmode der Schleifenspulen Y₉ und Y₆ erhalten werden.
Wenn die CPU 10 den Empfangsmode der Schleifenspule Y₇ am Ende der Teilabtastung in der Y-Richtung ausführt, wird die Empfangszeit R veranlasst, 300 μs zu sein. Während des letzten Empfangsmodes wird die integrierte Ausgabe (v) kleiner und wird die Komparatorausgabe (w) ausgeschaltet. Dadurch werden die Schalter 32 und 33 geöffnet.
Die Koordinaten (X₇, Y₅) des Positionsindikators 56 stellen die Stelle des Magnetsubstanzkerns 17 dar (die hierin nachfolgend Rotationskoordinaten bzw. Drehkoordinaten X₁, Y₁ genannt werden).
Die CPU 10 speichert die Schleifenspulen-Nr. der Schleifenspulen, bei welchen die maximalen Spannungen V_P0 und V'_P0 während der Teilabtastung erfasst werden (Schritt 49). Die so gespeicherten Schleifenspulen-Nr. werden zum Anzeigen der Stelle des Positionsindikators 56 zu der Zeit der nächsten Teilabtastung verwendet, um die Stelle des Positionsindikators 56 auf dem Tablett 1 zu finden.
Als nächstes werden die Koordinaten aus den Formeln (1) ~ (4) auf dieselbe Weise wie beim Ausführungsbeispiel 1 erhalten, und der Drehwinkel wird aus den Formeln (11) ~ (15) erhalten (Schritt 50).
Wenn die CPU 10 den Schritt 50 beendet, bewegt sie sich zu dem Verarbeitungsschritt einer Teilabtastung zum Erfassen einer mittleren Position, um die obige Operation zu wiederholen.
Als nächstes wird das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen erklärt.
Beim dritten Ausführungsbeispiel wird der in 1 beschriebene Positionsindikator verwendet.
21 ist ein Schaltungsdiagramm, das einen wesentlichen Teil des Positionsindikators gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
22 ist eine Darstellung zum Erklären des Oszillationsschaltungsteils des Positionsindikators.
Genauer gesagt sind drei Magnetsubstanzkerne 62, 63 und 64 (Ferritmaterial ist bevorzugt; Kerne sind nicht notwendigerweise erforderlich) nahe der Stiftspitze 61 des Positionsindikators (der sich bei diesem Aus führungsbeispiel auf einen stiftförmigen Positionsindikator bezieht) auf eine derartige Weise angeordnet, dass die mittlere Position der drei Magnetsubstanzkerne 62, 63 und 64 der Stelle der Stiftspitze entspricht. Die Spulen 65, 66 und 67 sind jeweils um die Magnetsubstanzkerne 62 ~ 64 gewickelt (die hierin nachfolgend Steuerspule genannt werden), und weiterhin ist die Spule 68 (die hierin nachfolgend Sendespule genannt wird) um die drei Magnetsubstanzkerne 62 ~ 64 gewickelt.
Die Oszillationsschaltung 70 mit der Lade-Leistungsquelle 72 und den Erfassungsschaltungrn 74, 75 und 76 verbunden. Die Erfassungsschaltungen 74, 75 und 76 sind jeweils mit der Integrationsschaltung 78 mit einer großen Zeitkonstanten, der Integrationsschaltung 79 mit einer mittleren Zeitkonstanten und der Integrationsschaltung 80 mit einer kleinen Zeitkonstanten verbunden. Die Integrationsschaltungen 78, 79 und 80 sind jeweils mit den Komparatoren 82, 83 und 84 verbunden. Die Komparatoren 82, 83 und 84 sind jeweils mit dem Rücksetzanschluss R, dem Datenanschluss D und dem Taktanschluss CL der Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 86 verbunden.
Die Q_A-Ausgabe und die Q_B-Ausgabe von der Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 86 sind jeweils mit den Eingangsanschlüssen A und B des Decodierers (des Binär-zu-Dezimal-Decodierers) 87 verbunden. Die Q₁-Ausgabe vom Decodierer 87 ist mit einer Seite der ODER-Schaltungen 90 und 91 verbunden, und die Q₂-Ausgabe ist mit der anderen Seite der ODER-Schaltung 91 und der ODER-Schaltung 89 verbunden, und die Q₃-Ausgabe ist mit der anderen Seite der ODER-Schaltungen 89 und 90 verbunden. Die Ausgaben von den ODER-Schaltungen 89, 90 und 91 sind mit den Steuerspulen 65, 66 und 67 verbunden, um weiterhin mit den Schaltern 94, 95 bzw. 96 verbunden zu sein, um sie zu öffnen/schließen und zu steuern.
Die Ausgaben von den ODER-Schaltungen 89, 90 und 91 sind jeweils mit den ODER-Schaltungen 92 der drei Eingänge verbunden, und die Ausgabe von der ODER-Schaltung 92 ist mit dem Schalter 97 zum Öffnen/Schließen und zum Steuern des Schalters 97 verbunden, der mit dem Kondensator 71 in Reihe geschaltet ist.
Die Erfassungsschaltung 74, die Integrationsschaltung 78 und der Komparator 82 weisen den ersten Durchgang 100 zum Zuführen einer Ausgabe zum Anschluss R der Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 86 auf, und die Beziehung zwischen einer Zeitkonstanten der Integrationsschaltung 78 und einem Referenzwert des Komparators 82 ist auf eine derartige Weise entworfen, dass ein Ausgangssignal in dem Fall ausgegeben wird, in welchem eine elektromagnetische Sendewelle von dem Tablett 1 für die erste vorbestimmte Zeitperiode gesendet wird (beim vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa 350 μs).
Die Erfassungsschaltung 75, die Integrationsschaltung 79 und der Komparator 83 weisen den zweiten Durchgang 101 zum Zuführen einer Ausgabe zum Anschluss D der Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 86 auf, und eine Beziehung zwischen einer Zeitkonstanten der Integrationsschaltung 79 und einem Referenzwert des Komparators 83 ist auf eine derartige Weise entworfen, das ein Ausgangssignal in dem Fall ausgegeben wird, in welchem eine elektromagnetische Sendewelle von dem Tablett 1 für die zweite vorbestimmte Zeitperiode gesendet wird (beim vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa 150 μs).
Die Erfassungsschaltung 76, die Integrationsschaltung 80 und der Komparator 84 weisen den dritten Durchgang 102 zum Zuführen einer Ausgabe zum Anschluss CL der Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 86 auf, und eine Beziehung zwischen einer Zeitkonstanten der Integrationsschaltung 80 und einem Referenzwert des Komparators 84 ist auf eine derartige Weise entworfen dass ein Ausgangssignal in dem Fall ausgegeben wird, in welchem eine elektromagnetische Sendewelle von dem Tablett 1 für die dritte vorbestimmte Zeitperiode gesendet wird (beim vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa 40 ~ 50 μs).
Die ersten ~ dritten Durchgänge bilden eines der kennzeichnenden Merkmale der vorliegenden Erfindung.
Die 23 und 24 sind Ablaufdiagramme in Bezug auf ein in der CPU 10 gespeichertes Operations-Steuerprogramm.
Die 25, 26, 27, 28, 29 und 30 sind Ausgangswellenformen, die Ausgaben bei den Stellen anzeigen, die durch das Symbol X dargestellt sind, wobei die 25 und 26 eine Zeichnung aufweisen, die einer dimensionsmäßigen Annehmlichkeit halber in zwei Teile aufgeteilt ist, wie es in 31 angezeigt ist, während die 27 ~ 30 eine Zeichnung aufweisen, die einer dimensionsmäßigen Annehmlichkeit halber in vier Teile aufgeteilt ist, wie es in Fiq. 32 angezeigt ist. Weiterhin bezeichnen die Spulen-Nr. in den Zeichnungen die ausgewählten Schleifenspulen; T einen Sendemode (eine Zeitperiode zum Senden von einem Positionsdetektor); R einen Empfangsmode (eine Zeitperiode für einen Empfang durch einen Positionsdetektor).
31 zeigt, wie die 25 und 26 miteinander verbunden sind. 32 zeigt, wie die 27 ~ 30 verbunden sind.
Hierin nachfolgend wird eine Operation des dritten Ausführungsbeispiels mit der vorgenannten Struktur erklärt.
Zuerst wird eine gesamte X-Achsenabtastung durchgeführt, um zu erfassen, wo der Positionsindikator 60 auf dem Tablett 1 angeordnet ist (Schritt 104). Die gesamte Abtastung wird auf dieselbe Weise wie beim Ausführungsbeispiel 1 durchgeführt.
Nimmt man Bezug auf die 25 und 26, lässt die CPU 10 die Auswahlschaltung 2 die Schleifenspule X₁ auswählen, um dadurch die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 mit dem Sendeseitenanschluss T zu verbinden, wodurch die elektromagnetische Sendewelle (a) einer Resonanzfrequenz von der Schleifenspule X₁ zur Oszillationsschaltung 70 gesendet wird.
Nachdem die CPU 10 den Sendemode für eine vorbestimmte Zeitperiode ausführt, schaltet, die Auswahlschaltung 2 die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 zu der Empfangsseite um, indem die Schleifenspule X₁ wie sie ist beibehalten wird, wodurch der Empfangsmode zum Empfangen eines Signals vom Positionsindikator 60 für eine vorbestimmte Zeitperiode (beispielsweise R = 100 μs) ausgeführt wird.
Andererseits sind die Schalter 94 ~ 97 des Positionsindikators 60 im gesamten Abtastmode offen, und somit wird die Oszillationsschaltung 70 durch die elektromagnetische Sendewelle (a) angeregt, um eine induzierte Spannung zu erzeugen. Obwohl die elektromagnetische Sendewelle (a) im Empfangsmode angehalten wird, wird ein elektromagnetische Welle von der Sendespule 68 durch die induzierte Spannung erzeugt. Die so erzeugte elektromagnetische Welle regt die ausgewählte Schleifenspule auf dem Tablett 1 an, und dadurch wird eine induzierte Spannung in der Schleifenspule erzeugt. Da die induzierte Spannung bei der Schleifenspule maximal wird, die dem Positionsindikator 60 am nächsten ist, werden die Koordinaten des Positionsindikators 60, d. h. eine bestimmte Stelle des Positionsindikators 60, auf dieselbe weise wie beim Ausführungsbeispiel 1 gefunden.
Die obige Operation wird bei allen Schleifenspulen X₁ ~ X₄₀ in der X-Achsenrichtung durchgeführt, und die Stelle des Positionsindikators 60 auf den Tablett 1 wird aus der Information diesbezüglich bestimmt, welche ausgewählte Schleifenspule veranlasst, dass ein empfangenes Signal von dem Positionsindikator 60 maximal wird, und die Nr. einer solchen Schleifenspule wird gespeichert (Schritte 104 und 106). Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel maximiert die Schleifenspule X₇ das empfangene Signal.
In dem Fall, in welchem ein Pegel eines empfangenen Signals höher als ein vorbestimmter Wert nicht bei der gesamten Abtastung in der X-Achsenrichtung erfasst wird, wird bestimmt, dass der Positionsindikator 60 nicht auf dem Tablett 1 ist, und die gesamte Abtastung in der X-Achsenrichtung wird wiederholt (Schritt 105).
Auf eine Beendigung der gesamten X-Achsenabtastung hin führt die CPU 10 die gesamte Abtastung in der Y-Achsenrichtung durch. Genauer gesagt wird die Y-Achsenabtastung auf dieselbe Weise wie die X-Achsenabtastung durchgeführt, wie es in 26 angezeigt ist, und die CPU 10 speichert die Schleifenspule Y₅ als eine Stelle in der Y- Achsenrichtung des Positionsindikators 60 auf dem Tablett 1 (Schritte 107 und 108).
Nachdem die Spulen-Nr. (beim vorliegenden Ausführungsbeispiel X₇ und Y₅), die durch den Positionsindikator 60 auf dem Tablett 1 angezeigt sind, bestimmt sind, wird eine Teilabtastung an den fünf Schleifenspulen durchgeführt, die jeweils X₇ und Y₅ vorangehen, und an den anderen fünf Schleifenspulen, die jeweils X₇ und Y₅ nachfolgen, durchgeführt. Die Teilabtastung dient zum Erfassen der Stelle des Positionsindikators 60, der auf dem Tablett 1 angeordnet ist, und in dem Fall, in welchem der Positionsindikator 60 auf dem Tablett 1 bewegt wird, erfasst die Teilabtastung die Stelle davon.
Die CPU 10 lässt die Auswahlschaltung 2 die Schleifenspule X₇ auswählen und verbindet die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 mit der Seite des Sendeanschlusses T (27).
In diesem Zustand sendet die CPU 10 ein Modensignal zum Öffnen der Steuerspulen 65 ~ 67 zum Positionsindikator 60 und führt einen "00"-Modeneinstellschritt aus.
Genauer gesagt veranlasst die CPU 10 ein Senden/einen Empfang einer Sendezeit T = 100 μs, einer Empfangszeit R = 100 μs, einer Sendezeit T = 100 μs, einer Empfangszeit R = 100 μs, einer Sendezeit T = 600 μs, einer Empfangszeit R = 600 μs zwischen dem Positionsindikator 60 und dem Tablett 1 (Schritt 110, 27 I).
Die CPU 10 wählt die Schleifenspule X₇ bei der Auswahlschaltung 2 aus und schaltet die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 zu der Seite des Sendeanschlusses T um, um dadurch die elektromagnetische Sendewelle (a) für eine Periode von T = 100 μs zum Positionsindikator 60 zu senden. Dadurch wird die induzierte Spannung (b) bei der Oszillationsschaltung 70 erzeugt. Die Sendeoperation für die Sendeperiode T = 100 μs wird zweimal wiederholt. Somit wird die Ausgabe (c) vom dritten Durchgang 102 ausgegeben, und die Ausgabe (d) vom zweiten Durchgang 101 wird bei dem Abfallen der Ausgabe (c) hereingenommen, wodurch die Ausgaben (g) und (f) von der Seriell/Parallel-Mantelschaltung 86 zum Decodierer 87 jeweils "0" und "0" werden.
Als nächstes sendet die CPU 10 die elektromagnetische Sendewelle (a) einer Übertragungszeit T = 600 μs zum Positionsindikator 60, um die "00"-Daten zu einem Umschalt-Steuersignal umzuwandeln.
Nachdem die elektromagnetische Sendewelle (a) für 600 μs fortgeführt wird, werden die Ausgaben (c), (d) und (e) vom dritten Durchgang. 102, vom zweiten Durchgang 101 und vom ersten Durchgang 100 in dieser Reihenfolge erzeugt, wie es in der Zeichnung angezeigt ist. Beim Anstieg der Ausgabe (e) wird die Ausgabe "00" von der Seriell/Parallel- Wandlerschaltung 86 in den Decodierer 87 hereingenommen. Dann gibt der Decodierer 87 "0" aus, und alle Umschalt-Steuersignale (1), (m), (n) und (o) werden "L". Daher werden die Schalter 94 ~ 97 offen. Dann führt die CPU 10 den Empfangsmode für die Empfangszeit R = 600 μs aus. Dadurch dämpft sich die induzierte Spannung (b), und Ausgaben (c), (d) und (e) werden zum "L"-Pegel. Beim Abfall der Ausgabe (e) wird die Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 86 rückgesetzt. Durch diese Operation wird die "00"-Modeneinstellung zum Öffnen der Spulen 65 ~ 68 ihres Positionsindikators 60 beendet (Schritt 110).
Wenn der Positionsindikator 60 in den "00"-Mode eintritt, bewegt sich die CPU 10 weiter zum nächsten Schritt, d. h. einer Teilabtastung, um die mittlere Position des Positionsindikators 60 zu erfassen (Schritt 111).
Die Teilabtastung führt ein Senden/Empfangen einer Sendezeit T = 100 μs, einer Empfangszeit R = 100 μs vom Tablett 1 zum Positionsindikator 60 auf dieselbe Weise wie beim Ausführungsbeispiel 1 durch. Anders ausgedrückt lässt die CPU 10 die Auswahlschaltung 2 die Schleifenspule X₇ auswählen, um dadurch die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 mit dem Sendeseitenanschluss T zu verbinden. In diesem Zustand sendet die Schleifenspule X₇ die elektromagnetische Sendewelle (a) zum Positionsindikator 60 aus.
Die Oszillationsschaltung 70 des Positionsindikators 60 wird durch die elektromagnetische Sendewelle (a) angeregt, um die induzierte Spannung (b) bei der Oszillationsschaltung 70 zu erzeugen. In Reaktion auf die induzierte Spannung (b) wird ein einheitliches AC-Magnetfeld von den Kernen 62 ~ 64 erzeugt. Als Ergebnis wird die mittlere Position des Positionsindikators 60, d. h. die Stelle der Spitze des Stifts 61 auf dem Tablett 1, bestimmt.
Nachdem die Sendemodezeit verstrichen ist, lässt die CPU 10 die Auswahlschaltung 2 die Schleifenspule X₅ auswählen, um die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 zu der Seite des Empfangsanschlusses R umzuschalten. Im Empfangsmode der Schleifenspule X₅ werden die empfangenen Signale (A) und (B) auf dem Tablett 1 durch dieselbe Operation erhalten, wie sie im Schritt 104 erklärt ist.
Die Teilabtastoperation wählt die Schleifenspule X₇ im Sendemode aus, während im Empfangsmode die Schleifenspulen X₆, X₇, X₈ und X₉ aufeinanderfolgend ausgewählt werden, und die Operation wird entsprechend durchgeführt (Schritt 111).
Wie es oben angegeben ist, bestimmt der Positionsindikator 60 die Schleifenspulen X₇ und Y₇ beim vorliegenden Ausführungsbeispiel, und daher erreicht eine Teilabtastung in der X-Achsenrichtung die maximale emp fangene Spannung V_p0 im Empfangsmode der Schleifenspule X₇, während sie die empfangenen Spannungen V_a ₀ und V_b0, im Empfangsmode der Schleifenspulen X₆ und X₈ erreicht.
Die X-Achsen-Teilabtastung wird nach einer Teilabtastung in der X-Achsenrichtung durchgeführt.
Genauer gesagt wird die Schleifenspule X₅ im Sendemode ausgewählt, während im Empfangsmode die Schleifenspulen Y₃, Y₄, Y₅, Y₆ und Y₇ jeweils ausgewählt werden, um eine Teilabtastung in der Y-Achsenrichtung auf dieselbe Weise wie bei der vorgenannten Teilabtastung in der X-Achsenrichtung durchzuführen (Schritt 111).
Bei der Teilabtastung in der Y-Achsenrichtung wird die maximale empfangene Spannung V'_P ₀ im Empfangsmode der Schleifenspule Y₅ erhalten, während die empfangenen Spannungen V'_a ₀ und V'_b ₀ im Empfangsmode der Schleifenspulen Y₄ und Y₆ erhalten werden.
Die Stelle des Positionsindikators 60 stellt die Stelle entsprechend der mittleren Position der drei Magnetsubstanzkerne 62 ~ 64 dar (die hierin nachfolgend zentrale Koordinaten X₀, Y₀ genannt werden).
Basierend auf der vorgenannten empfangenen Signalspannung (der empfangenen Signalstärke) bestimmt die CPU 10 die zentralen Koordinaten (X₀, Y₀) des Positionsindikators 60 aus den Formeln (1) und (2) (Schritt 111).
Auf eine Beendigung der Teilabtastung zum Finden der zentralen Koordinaten in der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung (Schritt 111) hin, wird die "01"-Modeneinstelloperation zum Öffnen von nur dem Schalter 94 begonnen, um die Steuerspule 65 zu öffnen (Schritt 112).
Genauer gesagt schließt die CPU 10 die Steuerspulen 66 und 67 und sendet ein "01"-Modensignal zum Öffnen der Steuerspule 65 zum Positionsindikator 60, um dadurch den "01"-Modeneinstellschritt auszuführen (Schritt 112).
Die CPU 10 führt ein Senden/Empfangen einer Sendezeit T = 100 μs, einer Empfangszeit R = 100 μs, einer Sendezeit T = 200 μs, einer Empfangszeit R = 200 μs, einer Sendezeit T = 600 μs, einer Empfangszeit R = 600 μs zwischen dem Positionsindikator 60 und dem Tablett 1 durch (Schritt 112, 28, II).
Die CPU 10 wählt die Schleifenspule X₇ bei der Auswahlschaltung 2 aus, um die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 zu der Seite des Sendeanschlusses T umzuschalten und die elektromagnetische Sendewelle (a) von T = 100 μs zum Positionsindikator 60 zu senden. Dadurch wird die induzierte Spannung (b) bei der Oszillationsschaltung 70 erzeugt. Durch die Sendeoperation der Sendezeit T = 100 μs wird die Ausgabe (c) vom dritten Durchgang 102 ausgegeben, und beim Abfall der Ausgabe (c) wird die Ausga be (d) vom zweiten Durchgang 101 hereingenommen. Dadurch werden die Ausgaben (f) und (g) zum Decodierer 87 jeweils "0" und "0".
Als nächstes führt die CPU 10 ein Senden von T = 200 μs vom Tablett 1 zum Positionsindikator 60 durch. Somit wird die induzierte Spannung (b) bei der Oszillationsschaltung 70 erzeugt. Durch die Sendeoperation einer Sendezeit T = 200 μs werden die Ausgaben (c) und (d) aufeinanderfolgend vom dritten Durchgang 102 und vom zweiten Durchgang 101 ausgegeben, und beim Abfall der Ausgabe (c) wird die Ausgabe (d) vom zweiten Durchgang 101 in die Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 86 hereingenommen. Somit werden die Ausgaben (g) und (f) zum Decodierer 87 jeweils "0" und "1".
Als nächstes sendet die CPU 10 die elektromagnetische Sendewelle (a) für eine Sendezeit von T = 600 μs zum Positionsindikator 60, um die "01"-Daten in ein Umschalt-Steuersignal umzuwandeln.
Nachdem die elektromagnetische Sendewelle (a) für 600 μs fortgeführt ist, werden die Ausgaben (c), (d) und (e) vom dritten Durchgang 102, vom zweiten Durchgang 101 und vom ersten Durchgang 100 in dieser Reihenfolge erzeugt. Beim Anstieg der Ausgabe (e) wird die Ausgabe "01" von der Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 86 in den Decodierer 87 hereingenommen, und der Decodierer 87 gibt "1" aus. Dann gelangt die Q₁-Ausgabe vom Decodierer 87 zum "H"-Pegel, während die Ausgabe (i) auch zum "H"-Pegel gelangt. Dadurch wird nur die Ausgabe (1) von den Steuersignalen (1), (m), (n) und (o) zum "L"-Pegel, und die übrigen Ausgaben (m), (n) und (o) werden zum "H"-Pegel, welchem entsprechend die Schalter 95 ~ 97 geschlossen werden, während der Schalter 94 offen ist. Darauffolgend wird der Empfangsmode einer Empfangszeit R = 600 μs ausgeführt. Dadurch dämpft sich die induzierte Spannung (b), und die Ausgaben (c), (d) und (e) gelangen zum "L"-Pegel. Beim Abfall der Ausgabe (e) wird die Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 86 rückgesetzt. Durch diese Operation wird nur die Steuerspule 65 des Positionsindikators 60 geöffnet, während die anderen Spulen 66 und 67 kurzgeschlossen werden. Somit wird das "01"-Modeneinstellen zum Öffnen von nur der Spule 65 beendet (Schritt 112).
Wenn der Positionsindikator 60 in den "01"-Mode eintritt, bewegt sich die CPU 10 weiter zum nächsten Schritt, d. h. zu einer Teilabtastung zum Finden einer Drehstelle bzw. Rotationsstelle des Positionsindikators 60 (Schritt 113).
Genauer gesagt lässt die CPU 10 die Auswahlschaltung 2 die Schleifenspule X₇ auswählen, um dadurch die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 mit dem Sendeseitenanschluss T zu verbinden. In diesem Zustand sendet die Schleifenspule X₇ die elektromagnetische Sendewelle (a) zum Positionsindikator 60 aus. Durch die elektromagnetische Sendewelle (a) wird die Os zillationsschaltung 70 des Positionsindikators 60 angeregt, um dadurch die induzierte Spannung (b) bei der Oszillationsschaltung 70 zu erzeugen.
Wenn die Schalter 95 ~ 97 geschlossen sind, während der Schalter 94 offen ist, konvergiert ein Magnetfluss auf dem Magnetsubstanzkern 62 der Steuerspule 65, wodurch eine elektromagnetische Welle vom Magnetsubstanzkern 62 ausgesendet wird.
Genauer gesagt wird durch die bei der Oszillationsschaltung 70 erzeugte induzierte Spannung (b) ein AC-Magnetfeld von dem Magnetsubstanzkern 62 erzeugt, von welchem eine elektromagnetische Welle zum Tablett 1 ausgesendet wird. Als Ergebnis erfasst das Tablett 1 eine Stelle der Drehung mit der mittleren Position des Positionsindikators 60 als Achse.
Nachdem die Sendemodeperiode verstrichen ist, lässt die CPU 10 die Auswahlschaltung 2 die Schleifenspule X₅ auswählen, um dadurch die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 zu der Seite des Empfangsanschlusses R umzuschalten. Im Empfangsmode der Schleifenspule X₅ werden die empfangenen Signale (A) und (B) bei dem Tablett 1 durch dieselbe Operation erhalten, wie sie im Schritt 104 erklärt ist.
Die Teilabtastoperation wählt die Schleifenspule X₇ im Sendemode aus, während im Empfangsmode die Schleifenspulen X₆, X₇, X₈ und X₉ ausgewählt werden, und die Teilabtastoperation wird an ihnen aufeinanderfolgend durchgeführt.
Da der Positionsindikator 60 die Schleifenspulen X₇ und Y₅ beim vorliegenden Ausführungsbeispiel bestimmt, wie es oben angegeben ist, wird die maximale empfangene Spannung V_P1 im Empfangsmode der Schleifenspule X₇ während der X-Achsen-Teilabtastung erhalten, während die empfangenen Spannungen V_a1 und Vbl im Empfangsmode der Schleifenspulen Y₆ bzw. Y₈ erhalten werden.
Nach der X-Achsen-Teilabtastung wird die Y-Achsen-Teilabtastung durchgeführt.
Genauer gesagt wird die Schleifenspule Y₅ im Sendemode ausgewählt, während die Schleifenspulen Y₃, Y₄, Y₅, Y₆ und Y₇ jeweils ausgewählt werden und die Y-Achsen-Teilabtastung an ihnen auf dieselbe Weise wie bei der X-Achsen-Teilabtastung durchgeführt wird (Schritt 113).
Während der Y-Achsen-Teilabtastung wird die maximale empfangene Spannung V'_P1 im Empfangsmode der Schleifenspule Y₅ erhalten, während die empfangenen Spannungen V'_a1 und V'_b1 jeweils im Empfangsmode der Schleifenspulen Y₉ und Y₆ erhalten werden, welche der Schleifenspule Y₅ jeweils vorangehen und nachfolgen.
Die Koordinaten (X₇, Y₅) des Positionsindikators 60 stellen die Stelle des Magnetsubstanzkerns 62 dar (die hierin nachfolgend Drehkoordinaten bzw. Rotationskoordinaten X₁, Y₁ genannt werden).
Basierend auf der empfangenen Signalspannung bestimmt die CPU 10 die Rotationskoordinaten (X₁, Y₁) aus den Formeln (3) und (4) (Schritt 113).
Weiterhin findet die CPU 10 den Korrekturwert V₁ für eine empfangene Signalstärke, welcher die Stärke des empfangenen Signals von dem Magnetsubstanzkern 62 zum Bestimmen der Neigung des Positionsindikators 60 maximal macht.
Unter Bezugnahme auf 12 wird eine Empfangssignalstärke in der Verteilungsannäherung für eine quadratische Kurve maximal, wenn der Korrekturwert C ist. Somit wird der Wert C aus der vorgenannten Formel (5) wie folgt erhalten:
Aus den Formeln (6) und (8) ergibt sich:
Die Differenz zwischen den obigen zwei Formeln ist, wie es folgt:
4adb = Va – Vb ∴ a = (Va – Vb) / 4db (16) Aus den Formeln (7) und (16) ergibt sich:

Die Formel für b wird für die obige Formel (17) wie folgt eingesetzt:

Daher wird V₁ wie folgt bestimmt:
Auf ein Finden der Rotationskoordinaten (X₁, Y₁) des Positionsindikators 60 und des Korrekturwerts V₁ für eine Empfangssignalstärke hin beginnt die CPU 10 eine "10"-Modeneinstelloperation zum Öffnen von nur dem Schalter 95, um nur die Steuerspule 66 zu öffnen (Schritt 114).
Genauer gesagt schließt die CPU 10 die Steuerspulen 65 und 67 kurz und sendet das "10"-Modensignal zum Öffnen der Steuerspule 66 zum Positionsindikator 60 und führt den "10"-Modeneinstellschritt aus (Schritt 114).
Die CPU 10 veranlasst ein Senden/Empfangen einer Sendezeit T = 200 μs/einer Empfangszeit R = 200 μs, einer Sendezeit T = 100 μs, einer Empfangszeit R = 100 μs, einer Sendezeit T = 600 μs, einer Empfangszeit R = 600 μs zwischen dem Positionsindikator 60 und dem Tablett 1 (Schritt 114, 29, III).
Die CPU 10 lässt die Auswahlschaltung 2 die Schleifenspule X₇ auswählen, um dadurch die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 zu der Seite des Sendeanschlusses T umzuschalten, so dass die gesendete elektromagnetische Welle (a) von T = 200 μs zum Positionsindikator 60 gesendet wird. Dadurch wird die induzierte Spannung (b) bei der Oszillationsschaltung 70 erzeugt. Durch die Sendeoperation von T = 200 μs werden die Ausgaben (c) und (d) vom dritten Durchgang 102 und vom zweiten Durchgang 101 ausgegeben. Beim Abfall der Ausgabe (c) wird die Ausgabe (d) vom zweiten Durchgang 101 in die Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 86 hereingenommen. Dadurch werden die Ausgaben (g) und (f) zum Decodierer 87 jeweils "0" und "1".
Als nächstes lässt die CPU 10 den Positionsindikator 60 ein Senden von T = 100 μs vom Tablett 1 aus durchführen. Dadurch wird die induzierte Spannung (b) bei der Oszillationsschaltung 70 erzeugt. Durch die Sendeoperation von T = 100 μs wird die Ausgabe (c) vom dritten Durchgang 102 ausgegeben, und beim Abfall der Ausgabe (c) wird die Ausgabe (d) vom zweiten Durchgang 101 in die Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 86 hereingenommen. Jedoch werden, da die Ausgabe (d) auf dem "L"-Pegel ist, die Ausgaben (g) und (f) von der Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 86 jeweils "1" und "0".
Als nächstes sendet die CPU 10 die elektromagnetische Sendewelle (a) für eine Sendezeit T = 600 μs zum Positionsindikator 60, um die "10"-Daten zu einem Umschalt-Steuersignal umzuwandeln.
Nachdem die elektromagnetische Sendewelle (a) für 600 μs fortgeführt ist, erzeugen der dritte Durchgang 102, der zweite Durchgang 101 und der erste Durchgang 100 die Ausgaben (c), (d) und (e) in dieser Reihenfolge, wie es in den Zeichnungen angezeigt ist. Beim Anstieg der Ausgabe (e) wird die Ausgabe "10" von der Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 86 in den Decodierer 87 hereingenommen, und die Q₂-Ausgabe, die "2" des Decodierers 87 anzeigt, gelangt zum "H"-Pegel, während die Ausgabe (j) zum "H"-Pegel gelangt. Dadurch gelangt nur die Ausgabe (m) der Steuersignale (1), (m), (n) und (o) der Schalter 94 ~ 97 zum "L"-Pegel, und die anderen Ausgaben (1), (m) und (o) gelangen alle zum "H"-Pegel, während die Schalter 94, 96 und 97 geschlossen werden, während der Schalter 95 allein offen ist. Darauffolgend führt die CPU 10 einen Empfangsmode einer Empfangszeit R = 600 μs aus. Somit dämpft sich die induzierte Spannung (b), und die Ausgaben (c), (d) und (e) gelangen zum "L"-Pegel. Beim Abfall der Ausgabe (e) wird die Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 86 rückgesetzt. Durch die Operation wird nur die Steuerspule 66 des Positionsindikators 60 geöffnet und werden die anderen Spulen 65 und 67 kurzgeschlossen, wodurch das "10"-Modeneinstellen zum Öffnen der Spule 66 beendet wird (Schritt 114).
Wenn der Positionsindikator 60 in den "10"-Mode eintritt, bewegt sich die CPU 10 zum nächsten Schritt, d. h. einer Teilabtastung zum Erfassen einer empfangenen Spannung bei dem "10"-Mode (Schritt 115).
Genauer lässt die CPU 10 die Auswahlschaltung 2 die Schleifenspule X₇ auswählen, um dadurch die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 zu dem Sendeseitenanschluss T zu verbinden. In diesem Zustand sendet die Schleifenspule X₇ die elektromagnetische Sendewelle (a) zum Positionsindikator 60. Durch die elektromagnetische Sendewelle (a) wird die Oszillationsschaltung 70 des Positionsindikators 60 erregt, und die induzierte Spannung (b) wird bei der Oszillationsschaltung 70 erzeugt.
In dem Zustand, in welchem der Schalter 95 allein offen ist, konvergiert ein Magnetfluss im Magnetsubstanzkern 63 der Steuerspule 66 und wird eine elektromagnetische Welle von der Stelle des Magnetsubstanzkerns 63 ausgesendet.
Genauer gesagt wird ein AC-Magnetfeld von dem Magnetsubstanzkern 63 durch die induzierte Spannung (b) erzeugt, die bei der Oszillationsschaltung 70 erzeugt wird, und eine elektromagnetische Welle wird zum Tablett 1 von der Stelle des Magnetkörperteils 63 gesendet. Als Ergebnis erfasst das Tablett 1 die Stelle des Magnetsubstanzkerns 63 des Positionsindikators 60.
Nachdem eine Sendemodezeit verstrichen ist, lässt die CPU 10 die Auswahlschaltung 2 die Schleifenspule X₅ auswählen, um dadurch die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 zum Empfangsanschluss R umzuschalten. Im Empfangsmode der Schleifenspule X₅ werden die empfangenen Signale (A) und (B) auf dem Tablett 1 durch dieselbe Operation erhalten, wie sie im Schritt 104 erklärt ist.
Die Teilabtastoperation wählt die Schleifenspule _X7 im Sendemode aus, während im Empfangsmode die Schleifenspulen X₆, X₇, X₈ und X₉ jeweils ausgewählt werden, und die Operation wird an den Spulen aufeinanderfolgend durchgeführt.
Wie es oben angegeben ist, zeigt der Positionsindikator 60 die Schleifenspulen X₇ und Y₅ beim vorliegenden Ausführungsbeispiel an. Daher wird die maximale empfangene Spannung V_p2 im Empfangsmode der Schleifenspule X₇ während der Teilabtastung in der X-Achsenrichtung erhalten, während die empfangenen Spannungen V_d2 und V_b2 im Empfangsmode der Schlei- fenspulen X₆ und X₈ erhalten werden. Aus der folgenden Formel findet die CPU 10 einen Signalstärke-Korrekturwert V₂ des empfangenen Signals von dem Magnetsubstanzkern 63, um eine Neigung des Positionsindikators 60 zu finden (Schritt 115).
V_p2, 2 und V_b2 werden für die Formel (19) eingesetzt, wie es folgt:

Auf ein Finden des Korrekturwerts V₂ für die Empfangssignalstärke des Positionsindikators 60 hin beginnt die CPU 10 die "11"-Modeneinstelloperation zum Öffnen von nur dem Schalter 96, um nur die Steuerspule 67 zu öffnen (Schritt 116).
Genauer gesagt schließt die CPU 10 die Spulen 65 und 66 kurz und sendet ein "11"-Modensignal zum Öffnen der Steuerspule 67 zum Positionsindikator 60, um den "11"-Modeneinstellschritt auszuführen (Schritt 116).
Die CPU 10 veranlasst ein Senden/Empfangen einer Sendezeit T = 200 μs, einer Empfangszeit R = 200 μs, einer Sendezeit T = 200 μs, einer Empfangszeit R = 200 μs, einer Sendezeit T = 600 μs, einer Empfangszeit R = 600 μs, zwischen dem Positionsindikator 60 und dem Tablett 1 (Schritt 116, 30, IV).
Die CPU 10 lässt die Auswahlschaltung 2 die Schleifenspule X₇ auswählen, um dadurch die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 zu der Seite des Sendeanschlusses T umzuschalten und um weiterhin die elektromagnetische Sendewelle (a) für T = 200 μs zum Positionsindikator 60 zu senden. Dadurch wird die induzierte Spannung (b) bei der Oszillationsschaltung 70 erzeugt. Durch die Sendeoperation einer Sendezeit T = 200 μs werden die Ausgaben (c) und (d) vom dritten Durchgang 102 und vom zweiten Durchgang 101 ausgegeben, und beim Abfall der Ausgabe (c) wird die Ausgabe (d) vom zweiten Durchgang 101 in die Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 86 hereingenommen. Dadurch werden die Ausgaben (d) und (f) zum Decodierer 87 "0" und "1".
Als nächstes lässt die CPU den Positionsindikator 60 ein Senden von T = 200 μs vom Tablett 1 aus durchführen. Dadurch wird die induzierte Spannung (b) bei der Oszillationsschaltung 70 erzeugt. Durch die Sendeoperation einer Sendzeit T = 200 μs werden die Ausgaben (c) und (d) vom dritten Durchgang 102 und vom zweiten Durchgang 101 erzeugt, und beim Abfall der Ausgabe (c) wird die Ausgabe (d) vom zweiten Durchgang 101 in die Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 86 hereingenommen.
Somit gelangen die Ausgaben (g) und (f) von der Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 86 jeweils zu "1" und "1".
Als nächstes wird die elektromagnetische Sendewelle (a) für eine Sendezeit T = 600 μs zum Positionsindikator 60 gesendet, um die "11"-Daten in ein Umschalt-Steuersignal umzuwandeln.
Nachdem die elektromagnetische Sendewelle (a) für 600 μs fortgeführt ist, werden die Ausgaben (c), (d) und (e) aus dem dritten Durchgang 102, dem zweiten Durchgang 101 und dem ersten Durchgang 100 in dieser Reihenfolge erzeugt. Beim Anstieg der Ausgabe (e) wird die Ausgabe "11" von der Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 86 in den Decodierer 87 hereingenommen, und die Q₃-Ausgabe, die "3" des Decodierers 87 anzeigt, gelangt zum "H"-Pegel, während die Ausgabe (k) zum "H"-Pegel gelangt. Dadurch gelangt nur die Ausgabe (n) von den Steuersignalen (1), (m), (n) und (o) der Schalter 94 ~ 97 zum "L"-Pegel, und die anderen Ausgaben (1), (m) und (o) gelangen alle zum "H"-Pegel, während die Schalter 94, 95 und 97 geschlossen werden, während der Schalter 96 allein offen ist. Darauffolgend führt die CPU 10 einen Empfangsmode einer Empfangszeit R = 600 μs aus. Somit dämpft sich die induzierte Spannung (b), während die Ausgaben (c), (d) und (e) zum "L"-Pegel gelangen. Beim Abfall der Ausgabe (e) wird die Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 86 rückgesetzt. Durch diese Operation wird die Steuerspule 67 des Positionsindikators 60 allein geöffnet, und die anderen Spulen 65 und 66 werden kurzgeschlossen, und die "11"-Modeneinstellung zum Öffnen der Steuerspule 67 wird beendet (Schritt 116).
Nachdem der Positionsindikator 60 zum "11"-Mode gelangt, bewegt sich die CPU 10 weiter zum nächsten Schritt, d. h. einer Teilabtastung zum Erfassen einer empfangenen Spannung beim "11"-Mode (Schritt 117).
Genauer gesagt lässt die CPU 10 die Auswahlschaltung 2 die Schleifenspule X₇ auswählen, um dadurch die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 mit dem Sendeseitenanschluss T zu verbinden. In diesem Zustand sendet die Schleifenspule X₇ die elektromagnetische Sendewelle (a) zum Positionsindikator 60. Durch die elektromagnetische Sendewelle (a) wird die Oszillationsschaltung 70 des Positionsindikators (60) angeregt, um die induzierte Spannung bei der Oszillationsschaltung 70 zu erzeugen.
In dem Zustand, in welchem der Schalter 96 allein offen ist, konvergiert ein Magnetfluss am Magnetsubstanzkern 64 der Steuerspule 67, wodurch der Magnetsubstanzkern 64 eine elektromagnetische Welle aussendet.
Genauer gesagt erzeugt die Steuerspule 567 ein AC-Magnetfeld durch die induzierte Spannung (b), die bei der Oszillationsschaltung 70 erzeugt wird, während eine elektromagnetische Welle von der Stelle des Magnetsubstanzkerns 64 zum Tablett 1 ausgesendet wird. Als Ergebnis wird die Stelle des Magnetsubstanzkerns 64 des Positionsindikators 60 auf dem Tablett 1 erfasst.
Nachdem eine Sendemodezeit verstrichen ist, lässt die CPU 10 die Auswahlschaltung 2 die Schleifenspule X₅ auswählen, um dadurch die Sende/Empfangs-Umschaltschaltung 3 zur Seite des Empfangsanschlusses R umzuschalten. Im Empfangsmode der Schleifenspule X₅ werden die empfangenen Signale (A) und (B) auf dem Tablett 1 durch dieselbe Operation erhalten, wie sie in Schritt 104 erklärt ist.
Die Teilabtastoperation wählt die Schleifenspule X₇ im Sendemode aus, während im Empfangsmode die Schleifenspulen X₆, X₇, X₈ und X₉ jeweils ausgewählt werden, und die Teilabtastoperation wird an ihnen aufeinanderfolgend durchgeführt.
Wie es oben angegeben ist, zeigt der Positionsindikator 60 die Schleifenspulen X₇ und Y₅ beim vorliegenden Ausführungsbeispiel an. Somit wird die maximale empfangene Spannung V_P3 im Empfangsmode der Schleifenspule X₇ während der Teilabtastung in der X-Achsenrichtung erhalten, während die empfangenen Spannungen V_a3 und V_b3 im Empfangsmode der Schleifenspulen X₆ und X₈ erhalten werden. Aus der folgenden Formel findet die CPU 10 einen Korrekturwert für eine Empfangssignalstärke V₃ vom Magnetsubstanzkern 64 zum Bestimmen einer Neigung des Positionsindikators 60 (Schritt 117).
V_p3, V_a3 und V_b3 werden für die Formel (19) eingesetzt, wie es folgt:

wenn aus den Teilabtastoperationen (den Schritten 110 ~ 117) herausgefunden wird, dass der Empfangssignalpegel nicht größer als ein vorbestimmter Schwellenpegel ist, entscheidet die CPU 10, dass der Positionsindikator 60 nicht auf dem Tablett 1, und geht zurück zum Schritt 104 (Schritt 118).
Weiterhin speichert die CPU 10 eine Nr. der Schleifenspule, welche das maximale empfangene Signal erhält, so dass die Stelle des Positionsindikators 60 auf dem Tablett 1 verfolgt wird (Schritt 119).
Als nächstes führt die CPU 10 eine Berechnung eines Drehwinkels durch die Formeln (11) ~ (15) auf der Basis der zentralen Koordinaten (X₀, Y₀) und der Rotationskoordinaten (X₁, Y₁) durch.
Als nächstes bestimmt die CPU 10 eine Neigung des Positionsindikators 60 durch die Korrekturwerte V₁, V₂ und V₃ für eine Empfangssignalstärke (Schritt 120).
Zuerst wird das Prinzip einer Messung der Neigung anhand der 33 erklärt.
In 33 stellt die Z-Achse die Höhe von der Schleifenspulenoberfläche auf dem Tablett 1 dar, und die Stellen A, B und C, die den mittleren Positionen der Kerne 62, 63 und 64 entsprechen, bilden ein gleichschenkliges Dreieck, dessen Zentrum G auf der yz-Oberfläche angeordnet ist, und die Stelle A, die der Richtung des Clips 130 des Positionsindikators 60 entspricht (22), ist auf der Z-Achse.
Unter der Annahme, dass die Stellen der Enden der drei Kerne auf der Tablettoberflächenseite durch die Stellen A, B und C dargestellt sind, ist die Beziehung zwischen den Stellen und dem Abstand von der Tablettoberfläche näherungsweise umgekehrt proportional zu den Korrekturwerten V₁, V₂ und V₃ für die Empfangssignalstärke, und daher sind die Koordinaten einer jeweiligen Stelle, wobei die Koordinaten der Stelle A eine Basis sind, A (0, 0, z₁), B (x₂, y₂, z₂), C (x₃, y₃, z₃) und G (0, y_g, z_g).
Die Neigung
θ_y) des Positionsindikators 60 wird aus der folgenden Formel gefunden.
In der 33 sind
θ_y durch die folgende Formel dargestellt.
sin
= (Z2 – Z3) / r (22) (r: Länge einer Seite eines gleichschenkligen Dreiecks ) sin θY = (2Z1 – Z2 – Z5) / √3r (23) (Neigung der mittleren Position zwischen A und BC)
Da die Spannung V umgekehrt proportional zur Höhe z ist, werden Z₁, Z₂ und Z₃ wie folgt dargestellt, wobei a ein Proportionalitätskoeffizient ist.
Daher werden
und θ_Y wie folgt dargestellt:

Somit können, da α/r eine Konstante ist,
und θ_y aus dem obigen Bezugsausdruck gefunden werden, wenn α/r im Voraus gefunden wird.
stellt eine Komponente in der X-Achsenrichtung der Neigung (θ_Z) in Bezug auf die Z-Achse dar, wenn der Clip 130 in der Y-Achsenrichtung (Querneigung) ist. (θ_y) stellt eine Komponente in der Y-Achsenrichtung (eine Längsneigung) dar. (θ_Z) ist in Bezug auf den oberen Teil der 33 wie folgt definiert.
Unter der Annahme, dass die Stelle mit dem Abstand L auf der zentralen Achse des Positionsindikators P ist, kann die Stelle P (x_p, y_P, z_P) als eine Stelle entfernt von der Stelle G (0, y_g, x_g) durch den Abstand L in der Richtung senkrecht zur Oberfläche des Dreiecks ABC dargestellt werden.
In 33 ist x' eine gerade Linie parallel zu der X-Achse, die durch die Stelle P läuft, wobei z' eine gerade Linie parallel zu der Z-Achse ist, die durch die Stelle G läuft, und wobei y' eine gerade Linie parallel zu der y-Achse ist, die die gerade Linie z' kreuzt. In diesem Fall nehmen die z-Koordinaten der Oberfläche einschließlich der geraden Linien x' und y' einen konstanten Wert z_P an. Daher sind, wie es in der Zeichnung angezeigt ist, die Koordinaten der Schnittstelle der geraden Linien x' und y' (0, y_P, z_P). Der Abstand zwischen der Schnittstelle und der Stelle G ist L' und die Koordinaten der Schnittstelle der geraden Linien y' und z' sind (0, y_g, z_P).
Der durch die geraden Linien z' und GP gebildete Winkel, d. h. der durch die zentrale Achse des Positionsindikators und der geraden Linie z' gebildete Winkel wird (θ_Z), und die folgende Beziehung wird gebildet. Daher wird (θ_Z) durch die folgende Formel (26) dargestellt und kann aus
θ_y) gefunden werden.
cos θZ = (ZP – ZZ) / L (1) cos
= L' / L (2) cos θy = (ZP – Z9) / L' (3) Aus der obigen Formel (2) ergibt sich:
L' = L cos
(2)' Aus der obigen Formel (3) ergibt sich:
L' = (Zp – Zg) / cos θy (3)' Aus den Formeln (2)' und (3)' ergibt sich:
L cos
= (Z – Z ) cos θ ∴ L = (ZP – Zg) / cos
· COS θy (4) Durch Substituieren von (4) für (1) ergibt sich:
cos θZ = cos
· cos · θy ∴ z = cos–1 (cos
· cos θy) (26) Die CPU 10 erfasst die Neigung des Positionsindikators 60, und wiederholt dann einen Infraschritt 110, um die Teilabtastung fortzuführen.
Obwohl sich das vorliegende Ausführungsbeispiel auf den Fall bezieht, bei welchem die Auswahlschaltung 2 die Schleifenspule X₇ im Sendemode auswählt, kreuzen sich die Schleifenspule X und die Schleifenspule Y, und somit kann die Schleifenspule Y₅ im Sendemode der Teilabtastung in der X-Achsenrichtung ausgewählt werden, während die Schleifenspule X₇ im Sendemode der Teilabtastung in der Y-Achsenrichtung ausgewählt werden kann.
Bei der vorliegenden Erfindung ist ein Positionsdetektor unter Verwendung einer elektromagnetischen Induktion auf eine derartige Weise entworfen, dass ein Spule, die sich auf eine derartige Weise wickelt, um einen Teil eines Magnetflusses zu umgeben, der durch die andere Spule zum Erfassen von Koordinaten verläuft, im Positionsindikator vorgesehen ist, und durch Öffnen/Schließen der beiden Enden der Spule, um dadurch eine Verteilung eines Magnetflusses zu variieren, der die Spule zur Koordinatenerfassung durchläuft, werden eine Drehung, eine Neigung, etc. des Positionsindikators erfasst.
Daher ist es möglich, Koordinaten zu erfassen, die nahe zueinander sind, ohne eine Interferenz zwischen Spulen zu veranlassen.
Weiterhin kann eine Neigung eines Positionsindikators und ein Drehwinkel mit einer Achse in der Richtung senkrecht zum Tablett des Positionsindikators selbst in der Nähe eines effektiven Bereichs des Positionsindikators genau erfasst werden, ohne eine separate Spule für eine Oszillationsschaltung zu erfordern oder den Positionsindikator unnötig dick zu machen. Weiterhin ist es, da der Positionsindikator nur eine Oszillationsschaltung erfordert, einfach, eine Einstellung zu der Zeit einer Her- stellung durchzuführen, und dadurch wird eine Herstellungseffizienz erhöht.

Claims

Positionsdetektor zum Erfassen der Position von Koordinaten eines Positionsindikators (15) durch Versehen des Positionsindikators mit Spulen (18, 19) und durch Verwenden einer elektromagnetischen Induktion zwischen den Spulen (18, 19) und einem Tablett (1), dadurch gekennzeichnet, dass: der Positionsindikator (15) wenigstens eine Steuerspule (18) aufweist, die auf eine derartige Weise gewickelt ist, dass sie einen Teil eines Magnetflusses umgibt, der durch eine erste Spule (19) läuft, die im Positionsindikator (15) zum Erfassen von Koordinaten angeordnet ist, und wenigstens eine Steuereinrichtung (33), die mit der wenigstens einen Steuerspule (18) gekoppelt ist, zum jeweiligen Steuern eines Magnetflusses, der durch die wenigstens eine Steuerspule (18) läuft; und das Tablett (1) eine Betriebsmoden-Anzeigeeinrichtung (2, 10) zum Senden eines Steuersignals zur Steuereinrichtung (33) aufweist, die im Positionsindikator (15) angeordnet ist, und eine Einrichtung (25, 26) zum Erfassen einer Änderung bei einer Verteilung eines Magnetflusses, der durch die erste Spule (19) läuft, in einem Betriebsmode, der durch die Betriebsmoden-Anzeigeeinrichtung (2, 10) angezeigt wird, als eine Änderung bezüglich einer Signalstärke oder einer Position von Koordinaten.
Positionsdetektor nach Anspruch 1, wobei das Tablett weiterhin eine Einrichtung (10) zum Erfassen eines Positionsindikator-Drehwinkels mit einer Achse senkrecht zur Tablettoberfläche auf der Basis der Ergebnisse einer Erfassung durch die Einrichtung (25, 26) zum Erfassen einer Änderung aufweist.
Positionsdetektor nach Anspruch 1, wobei: der Positionsindikator (60) eine erste Spule (68) zum Erfassen von Koordinaten aufweist, eine Vielzahl von Steuerspulen (65, 66, 67), die auf eine derartige Weise gewickelt sind, dass sie einen Teil eines Magnetflusses umgeben, der durch die erste Spule (68) läuft, die im Positionsindikator (15) angeordnet ist, zum Erfassen von Koordinaten, und eine Vielzahl von Steuereinrichtungen (94, 95, 96), die mit der Vielzahl von Steuerspulen gekoppelt sind, zum jeweiligen Steuern von Magnetflüssen, die durch die Steuerspulen laufen; und das Tablett (1) eine Betriebsmoden-Anzeigeeinrichtung (2, 10) zum Senden eines Steuersignals zur Steuereinrichtung (94, 95, 96) aufweist, die im Positionsindikator (60) angeordnet ist, und eine Einrichtung (74, 75, 76) zum Erfassen einer Änderung bezüglich einer Verteilung eines Magnetflusses, der durch die erste Spule (68) läuft, in einem Betriebsmode, der durch die Betriebsmoden-Anzeigeeinrichtung (2, 10) angezeigt wird, als eine Änderung bezüglich einer Signalstärke oder einer Position von Koordinaten.
Positionsdetektor nach Anspruch 3, wobei das Tablett (1) weiterhin eine Einrichtung (10) zum Erfassen eines Drehwinkels mit einer Achse senkrecht zur Tablettoberfläche des Positionsindikators (60) auf der Basis der Ergebnisse einer Erfassung durch die Einrichtung (25, 26) zum Erfassen einer Änderung aufweist.
Positionsdetektor nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Tablett (1) weiterhin eine Einrichtung (10) zum Erfassen eines Neigungswinkels in Bezug auf die Tablettoberfläche des Positionsindikators auf der Basis von Ergebnissen einer Erfassung durch die Einrichtung zum Erfassen einer Änderung aufweist.
Positionsdetektor nach Anspruch 1, wobei: (A) der Positionsindikator folgendes aufweist: (a) eine Oszillationsschaltung, die aus wenigstens der ersten Spule (19) und einem Kondensator (20) besteht; (b) die Steuerspule (18), die Seite an Seite mit der ersten Spule (19) eingesetzt ist, so dass ein Teil eines bei der ersten Spule (19) durch einen induzierten Strom erzeugter Magnetfluss durch die erste Spule läuft; (c) eine erste Steuereinrichtung (33), die die Steuerspule (18) in Reaktion auf ein Betriebsmoden-Anzeigesignal, das vom Tablett übertragen wird, Öffnet/schließt; (d) eine zweite Steuereinrichtung (32) zum Korrigieren einer Resonanzfrequenz der Oszillationsschaltung (21), so dass sie mit einer vorbestimmten Frequenz des Übertragungssignals übereinstimmt, wenn die Steuerspule (19) durch die erste Steuereinrichtung (33) gesteuert wird, um geöffnet/geschlossen zu werden; und (B) das Tablett folgendes aufweist: (e) eine Einrichtung (10), die ein erstes Betriebsmoden-Anzeigesignal für die erste Steuereinrichtung (33) erzeugt, um die Steuerspule (18) zu öffnen; (f) eine Einrichtung (10) zum Bestimmen erster Koordinaten auf der Basis eines empfangenen Signals vom Positionsindikator im ersten Betriebsmode; (g) eine Einrichtung (10) zum Erzeugen eines zweiten Betriebsmodensignals für die erste Steuereinrichtung (33), um die Steuerspule (18) zu schließen; (h) eine Einrichtung (10) zum Bestimmen zweiter Koordinaten auf der Basis eines empfangenen Signals vom Positionsindikator im zweiten Betriebsmode; (i) eine Einrichtung (10) zum Bestimmen der Stelle von Koordinaten des Positionsindikators aus den ersten oder zweiten Koordinaten; und (j) eine Einrichtung (10) zum Erfassen eines Drehwinkels mit einer Achse senkrecht zur Tablettoberfläche des Positionsindikators (15) auf der Basis der ersten und der zweiten Koordinaten.
Positionsdetektor nach Anspruch 6, wobei die erste Steuereinrichtung eine Einrichtung (25, 26) zum Erfassen einer Periode einer Erzeugung einer induzierten Spannung aufweist, die bei der Oszillationsschaltung (21) erzeugt wird, die gemäß einer Übertragungszeit des Übertragungssignals beibehalten wird.
Positionsdetektor nach Anspruch 6 oder 7, wobei die erste Steuereinrichtung eine Integrationsschaltung (27, 28) und einen Komparator (29, 30) enthält, und wobei eine Übertragungszeit des Übertragungssignals basierend auf einer Zeitkonstanten der Integrationsschaltung und einer Referenzspannung des Komparators bestimmt wird.
Positionsdetektor nach Anspruch 1 oder 6, wobei: die erste Spule (19) um wenigstens zwei Kerne von magnetischer Substanz vom Stabtyp (16, 17) gewickelt ist, die miteinander verbunden sind und parallel zueinander bei der Position angeordnet sind, die einen Teil des Positionsindikators (15) anzeigt; und die Steuerspule (18) um wenigstens einen der Kerne von magnetischer Substanz gewickelt ist.
Positionsdetektor nach Anspruch 6, wobei die Einrichtung zum Erzeugen des ersten und des zweiten Betriebsmoden-Anzeigesignals eine Einrichtung ist, um zu veranlassen, dass eine Übertragungszeit eines Übertragungssignals zum Positionsindikator eine vorbestimmte unterschiedliche Übertragungszeit ist.
Positionsdetektor nach Anspruch 1, wobei: (A) der Positionsindikator folgendes aufweist: (a) eine Oszillationsschaltung (70), die aus wenigstens der ersten Spule (68) und einem Kondensator (71) besteht; (b) eine Vielzahl von Steuerspulen (65, 66, 67), die Seite an Seite zur ersten Spule (68) eingesetzt sind, so dass ein Teil eines bei der ersten Spule (68) durch einen induzierten Strom erzeugten Magnetflusses durch die erste Spule läuft; (c) eine erste Steuereinrichtung (94, 95, 96), die ein Öffnen/Schließen der jeweiligen Steuerspulen in Reaktion auf ein vom Tablett übertragenes Betriebsmoden-Anzeigesignal steuert; (d) eine zweite Steuereinrichtung (97) zum Korrigieren einer Resonanzfrequenz der Oszillationsschaltung, so dass sie mit einer vorbe- stimmten Frequenz des Übertragungssignals übereinstimmt, wenn die Vielzahl von Steuerspulen durch die erste Steuereinrichtung jeweils gesteuert werden, um geöffnet/geschlossen zu werden; und (B) das Tablett folgendes aufweist: (e) eine Einrichtung (10), die eine Vielzahl von unterschiedlichen Betriebsmodensignalen für die erste Steuereinrichtung (94, 95, 96) zum jeweiligen Öffnen/Schließen der Vielzahl von Steuerspulen erzeugt; (f) eine Einrichtung (10) zum Finden einer maximalen Stärke der jeweiligen empfangenen Signale vom Positionsindikator in einer Vielzahl von unterschiedlichen Betriebsmoden; und (g) eine Einrichtung (10) zum Bestimmen eines Neigungswinkels in Bezug auf die Tablettoberfläche des Positionsindikators auf der Basis der maximalen Stärke der jeweiligen empfangenen Signale.
Positionsdetektor nach Anspruch 11, wobei das Tablett folgendes aufweist: (a) eine Einrichtung (86, 7) zum Erzeugen eines Betriebsmoden-Anzeigesignals für die erste Steuereinrichtung, um alle der Vielzahl von Steuerspulen zu öffnen; und (b) eine Einrichtung (10) zum Bestimmen von Koordinaten des Positionsindikators auf der Basis des empfangenen Signals vom Positionsindikator im vorgenannten Betriebsmode.
Positionsdetektor nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Tablett folgendes aufweist: (a) eine Einrichtung (10) zum Erzeugen eines Betriebsmoden-Anzeigesignals für die erste Steuereinrichtung zum Öffnen aller der Vielzahl von Steuerspulen; (b) eine erste Einrichtung (10) zum Bestimmen von Koordinaten des Positionsindikators auf der Basis des empfangenen Signals vom Positionsindikator im vorgenannten Betriebsmode; (c) eine Einrichtung (86, 87), die ein Betriebsmoden-Anzeigesignal für die erste Steuereinrichtung erzeugt, um nur eine der Vielzahl von Steuerspulen zu öffnen; (d) eine zweite Einrichtung (10) zum Bestimmen von Koordinaten der geöffneten Steuerspule auf der Basis des empfangenen Signals vom Positionsindikator im vorgenannten Betriebsmode; und (e) eine Einrichtung (10) zum Erfassen eines Drehwinkels mit einer Achse senkrecht zur Tablettoberfläche des Positionsindikators auf der Basis der Koordinaten, die durch die erste und die zweite Einrichtung gefunden sind.
Positionsdetektor nach Anspruch 11, wobei: die erste Spule (68) um drei Kerne von magnetischer Substanz vom Stabtyp (62, 63, 64) gewickelt ist, die miteinander auf eine derartige Weise verbunden sind, dass Zentren der verbundenen Kerne ein gleichschenkliges Dreieck bilden und der Mittelpunkt des Dreiecks der zentralen Achse des Positionsindikators entspricht; die Steuerspulen (65, 66, 67) um die jeweiligen Kerne aus magnetischer Substanz gewickelt sind; die Einrichtung (86, 87) zum Erzeugen einer Vielzahl von Betriebsmodensignalen betreibbar ist, um drei Arten von Betriebsmodensignalen zu erzeugen, die die drei Steuerspulen einzeln nacheinander öffnen; die Einrichtung zum Finden einer maximalen Stärke des empfangenen Signals betreibbar ist, um eine Stärke eines empfangenen Signals zu erfassen, das vom Kern aus magnetischer Substanz (62, 63, 64), um welchen eine geöffnete Steuerspule gewickelt ist, zum Tablett (2) zu übertragen ist; und die Einrichtung (10) zum Bestimmen eines Neigungswinkels betreibbar ist, um einen Neigungswinkel auf der Basis einer Stärke der drei empfangenen Signale entsprechend den drei Arten von Betriebsmoden zu bestimmen.
Positionsdetektor nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Einrichtung zum Erzeugen des Betriebsmodensignals folgendes aufweist: eine Einrichtung zum Erzeugen von zwei Arten von Übertragungssignalen mit einer unterschiedlichen Übertragungszeit zum Positionsindikator; und eine Einrichtung zum Kombinieren der zwei Arten von Übertragungssignalen und zum Übertragen eines Betriebsmodensignals zum Positionsindikator in einem binären Code.
Positionsdetektor nach Anspruch 11, wobei die erste Steuereinrichtung folgendes aufweist: eine Einrichtung (74, 75, 76) zum Erfassen einer Periode einer Erzeugung einer induzierten Spannung, die bei der Oszillationsschaltung (70) erzeugt wird, die gemäß einer Übertragungszeit der Übertragungssignale beibehalten wird; eine Einrichtung zum Erfassen einer Übertragungszeit der Übertragungssignale basierend auf der Periode einer Erzeugung einer induzierten Spannung und zum Umwandeln der Übertragungssignale in einen binären Code; und eine Einrichtung (86, 87) zum Steuern der jeweiligen Steuerspulen auf der Basis der Inhalte des binären Codes.
Positionsdetektor nach Anspruch 11, wobei die erste Steuereinrichtung eine Vielzahl von Paaren von Integrationsschaltungen (78, 79, 80) und Komparatoren (82, 83, 84) aufweist, betreibbar ist, um eine Übertragungszeit der Übertragungssignale zu erfassen, die von Paar zu Paar unterschiedlich ist, basierend auf einer jeweiligen Zeitkonstanten der Integrationsschaltungen und einer Referenzspannung der Komparatoren, und betreibbar ist, um die Übertragungssignale gemäß der erfassten Übertragungszeit jedes Paars in einem binären Code umzuwandeln.
Positionsdetektor nach Anspruch 3 oder 11, wobei die erste Spule (68) um drei Kerne von magnetischer Substanz vom Stabtyp (62, 63, 64) gewickelt ist, die miteinander auf eine derartige Weise verbunden sind, dass Zentren der verbundenen Kerne ein gleichschenkliges Dreieck bilden und der Mittelpunkt des Dreiecks der zentralen Achse des Positionsindikators entspricht, während die Steuerspule um die jeweiligen Kerne von magnetischer Substanz gewickelt ist.
Positionsindikator (15) zur Verwendung bei einer Vorrichtung zum Erfassen der Position von Koordinaten des Positionsindikators durch Versehen des Positionsindikators mit Spulen (18, 19; 65, 66, 67, 68) und durch Verwenden einer elektromagnetischen Induktion zwischen den Spulen und einem Tablett (1), wobei der Indikator eine erste Spule (19, 68) aufweist, die im Positionsindikator (15) angeordnet ist, zum Erfassen von Koordinaten, wobei der Indikator gekennzeichnet ist durch wenigstens eine Steuerspule (18; 65, 66, 67), die auf eine derartige Weise gewickelt ist, dass sie einen Teil eines Magnetflusses umgibt, der durch die erste Spule läuft, die im Positionsindikator (15) angeordnet ist, zum Erfassen von Koordinaten, und wenigstens eine Steuereinrichtung (33; 94, 95, 96) zum Steuern einer Menge an Magnetfluss, der durch die wenigstens eine Steuerspule (18; 65, 66, 67) läuft.
Positionsindikator nach Anspruch 19, wobei eine Vielzahl von Steuerspulen (65, 66, 67) auf eine derartige Weise gewickelt ist, dass sie einen Teil eines Magnetflusses umgeben, der durch die erste Spule (68) läuft, und eine Vielzahl von Steuereinrichtungen (94, 95, 96) mit der Vielzahl von Steuerspulen (65, 66, 67) gekoppelt ist, zum jeweiligen Steuern der Magnetflüsse, die durch die Steuerspulen laufen.
Positionsindikator nach Anspruch 19, der weiterhin folgendes aufweist: eine Oszillationsschaltung (21), die aus wenigstens der ersten Spule (19) und einem Kondensator (22) besteht; wobei die wenigstens eine Steuerspule (18) Seite an Seite zur ersten Spule eingesetzt ist, so dass ein Teil eines bei der ersten Spule durch einen induzierten Strom erzeugten Magnetflusses durch die erste Spule läuft; eine erste der Steuereinrichtungen (33) betreibbar ist, um die Steuerspule (18) in Reaktion auf ein vom Tablett übertragenes Betriebsmoden-Anzeigesignal zu öffnen/schließen; und eine zweite der Steuereinrichtungen (32) betreibbar ist, um eine Resonanzfrequenz der Oszillationsschaltung (21) so zu korrigieren, dass sie mit der vorbestimmten Frequenz des übertragenen Signals übereinstimmt, wenn die Steuerspule (18) durch die erste Steuereinrichtung (33) gesteuert wird, um geöffnet/geschlossen zu werden.
Positionsindikator nach Anspruch 21, wobei die erste Steuereinrichtung eine Einrichtung (24, 25, 26) zum Erfassen einer Periode einer Erzeugung einer induzierten Spannung aufweist, die bei der Oszillationsschaltung erzeugt wird, und welche gemäß einer Übertragungszeit des Übertragungssignals beibehalten wird.
Positionsindikator nach Anspruch 21, wobei die erste Steuereinrichtung eine Integrationsschaltung (27, 28) und einen Komparator (29, 30) enthält und eine Übertragungszeit des Übertragungssignals basierend auf einer Zeitkonstanten der Integrationsschaltung und einer Referenzspannung des Komparators bestimmt wird.
Positionsindikator nach Anspruch 19 oder 21, wobei: die erste Spule (19) um wenigstens zwei Kerne von magnetischer Substanz vom Stabtyp (16, 17) gewickelt ist, die miteinander verbunden sind und parallel zueinander bei der Position angeordnet sind, die einen Teil des Positionsindikators anzeigt; und die Steuerspule (18) um wenigstens einen der Kerne von magnetischer Substanz gewickelt ist.
Positionsindikator nach Anspruch 19, der weiterhin folgendes aufweist: eine Oszillationsschaltung (70), die aus der wenigstens einen ersten Spule (68) und einem Kondensator (71) besteht; eine Vielzahl von Steuerspulen (65, 66, 67), die Seite an Seite zur ersten Spule (68) eingesetzt sind, so dass ein Teil eines bei der ersten Spule (68) durch einen induzierten Strom erzeugten Magnetflusses durch die erste Spule läuft; eine erste der Steuereinrichtungen (94, 95, 96), die betreibbar ist, um ein Öffnen/Schließen der jeweiligen Steuerspulen in Reaktion auf ein vom Tablett (1) übertragenes Betriebsmoden-Anzeigesignal zu steuern; und eine zweite der Steuereinrichtungen (97) zum Korrigieren einer Resonanzfrequenz der Oszillationsschaltung, so dass sie mit einer vorbestimmten Frequenz des Übertragungssignals übereinstimmt, wenn die Vielzahl von Steuerspulen jeweils durch die erste Steuereinrichtung gesteuert wird, um geöffnet/geschlossen zu werden.
Positionsindikator nach Anspruch 20 oder 25, wobei die erste Spule (68) um drei Kerne von magnetischer Substanz vom Stabtyp (62, 63, 64) gewickelt ist, die miteinander auf eine derartige Weise verbunden sind, dass Zentren der verbundenen Kerne ein gleichschenkliges Dreieck bilden und der Mittelpunkt des Dreiecks der zentralen Achse des Positionsindikators entspricht, während die Steuerspule um die jeweiligen Terme von magnetischer Substanz gewickelt ist.
Positionsindikator nach Anspruch 25, wobei die erste Steuerspule folgendes aufweist: eine Einrichtung (74, 75, 76) zum Erfassen einer Periode einer Erzeugung einer bei der Oszillationsschaltung (70) erzeugten induzierten Spannung, die gemäß der Übertragungszeit des Übertragungssignals beibehalten wird; eine Einrichtung (78, 79, 80) zum Erfassen der Übertragungszeit des Übertragungssignals auf der Basis der Periode einer Erzeugung der induzierten Spannung und zum Umwandeln des Übertragungssignals in einen binären Code; und eine Einrichtung (86, 87) zum Steuern der jeweiligen Steuerspulen auf der Basis der Inhalte des binären Codes.
Positionsindikator nach Anspruch 25, wobei die erste Steuereinrichtung mehrere Paare von Integrationsschaltungen (78, 79, 80) und Komparatoren (82, 83, 84) aufweist, betreibbar ist, um eine Übertragungszeit der Übertragungssignale zu erfassen, die sich von Paar zu Paar unterscheidet, auf der Basis einer jeweiligen Zeitkonstanten der Integrationsschaltungen und einer Referezspannung der Komparatoren, und betreibbar ist, um das Übertragungssignal gemäß der erfassten übertragenen Zeit jedes Paars in einen binären Code umzuwandeln.