JPH04322319A - ワイヤレス座標読取装置 - Google Patents

ワイヤレス座標読取装置

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JPH04322319A
JPH04322319A JP3092463A JP9246391A JPH04322319A JP H04322319 A JPH04322319 A JP H04322319A JP 3092463 A JP3092463 A JP 3092463A JP 9246391 A JP9246391 A JP 9246391A JP H04322319 A JPH04322319 A JP H04322319A
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JP
Japan
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circuit
signal
excitation
coil
coordinate
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JP3092463A
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English (en)
Inventor
Yoshiyuki Morita
芳行 森田
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Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ等の外部
装置へ座標入力を行う座標読取装置に関し、特に座標読
取装置本体と座標指示器との間を信号線で接続する必要
のないワイヤレス座標読取装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の座標読取装置としては、本出願人
の出願による特開昭52−96825号、および特開昭
55−96411号がある。これらの座標読取装置につ
いて簡単に説明する。図12は、従来の座標読取装置の
構成図である。座標読み取り板であるタブレット101
には複数のループ形状をしたループライン群102が敷
設されている。これらのループライン群102は走査回
路104によって1本ずつ選択される。走査回路104
の出力は信号処理回路106に接続され、さらにこの出
力は制御回路107に接続されている。制御回路107
は、前記走査回路104を順次選択するように走査信号
s104を与えるようにもなっている。
【0003】一方、座標指示器108にはコイル108
1が内蔵されており、励磁信号線103によって座標読
取装置本体に内蔵された励磁回路105に接続されてい
る。以上の構成により座標値は次のように算出される。 座標指示器108はループライン群102上に置かれ、
励磁回路105からの信号によって常に交流磁界を発生
する。制御回路107は走査信号s104を与えて順次
走査回路104を選択していく。ループライン群102
には、座標指示器108の置かれた位置に応じた誘導信
号が誘起しているので、走査回路104によりループラ
イン群102を選択することによって、信号処理回路1
06にはループラインごとの誘導信号s101が順次入
力されることになる。信号処理回路106はこれらの誘
導信号の包絡線波形を発生するようになっている。制御
回路107はこの包絡線波形からループラインごとの誘
導信号の振幅を入力し、振幅を比較演算することによっ
て座標値を求めている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の座標読
取装置では、座標指示器から磁界を発生させるために、
座標指示器へ交流信号を与える必要があり、そのために
タブレットと座標指示器との間を信号線で接続しなけれ
ばならなかった。本発明は、従来の座標読取装置におけ
る以上の問題点を解決するためになされたものであり、
その目的は、座標指示器とタブレットとの間を信号線で
接続する必要のない、ワイヤレス座標読取装置を実現す
ることを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明では、タブレットには交流磁界を発生する第1の
励磁手段を設け、座標指示器にはタブレットの発生する
交流磁界による誘導信号を検出する第1の誘導信号検出
手段と、検出された誘導信号を整流し、直流エネルギー
として他の回路に供給する電源回路と、電源回路に接続
され、交流磁界を発生する第2の励磁手段とを設け、さ
らにタブレットには、第2の励磁手段が発生する交流磁
界による誘導信号を検出する第2の誘導信号検出手段と
を設け、検出した誘導信号をもとに、座標指示器が置か
れた位置を算出するようにワイヤレス座標読取装置を構
成した。
【0006】
【作用】このように構成したワイヤレス座標読取装置に
よれば、タブレットに設けられた第1の励磁手段からは
交流磁界が発生し、タブレット上に座標指示器が置かれ
ていると、座標指示器の第1の誘導信号検出手段には交
流磁界による誘導信号が誘起する。電源回路はこの誘導
信号を整流し、直流エネルギーとして第2の励磁手段に
供給する。第2の励磁手段はエネルギーの供給を受けて
交流磁界を発生する。
【0007】タブレットに設けられた第2の誘導信号検
出手段は第2の励磁手段の発生する交流磁界による誘導
信号を検出する。誘導信号はタブレット上の座標指示器
が置かれた位置の関数となっているので、こうして検出
された誘導信号をもとに座標指示器が置かれた位置を算
出することができる。
【0008】
【実施例】以下本発明の一実施例を図1ないし図9に基
づき説明する。まず、構成について説明する。図1は本
発明による座標読取装置の構成図である。なお以下の説
明においては説明を簡単にするために一次元の座標読取
装置について説明する。
【0009】図1において、1はタブレットであり、座
標検出方向に沿ってループライン群2が敷設されている
。それぞれのループラインは1ターンあるいは複数ター
ンの方形コイルで、等間隔にピッチpで敷設されている
。ただし、ループライン群2の配置は従来の座標読取装
置において、種々の配置が提案されているので、図1に
示した配置に限定されるものではない。図は模式的に示
したものである。
【0010】各ループラインの一方の端はすべてが接地
され、他端は走査回路4に接続されている。走査回路4
はアナログスイッチ等の複数の電子的スイッチ素子で構
成されており、各スイッチ素子の一方の端子はお互いに
接続されて共通端子となっている。この回路には具体的
にはアナログスイッチIC、CD4051等が使用でき
る。選択信号によってスイッチ素子の1つを閉じ、スイ
ッチ素子の一端を共通端子に接続する機能を持つ。
【0011】さらにタブレット1には、ループライン群
2の周囲に励磁ライン3が設けられており、第1の励磁
回路5に接続されている。第1の励磁回路5は励磁ライ
ン3に交流信号である励磁信号s3を与えるものである
。後述する制御回路7から与えられる励磁制御信号s5
によって励磁のオン/オフが制御されるようになってい
る。
【0012】励磁信号s3はたとえば614.4kHz
程度の交流信号である。ただし、この信号はこの周波数
に限定されるものでなく、基本的には励磁ライン3と後
述する座標指示器8との間に電磁結合作用を発生させる
信号であればよい。前記走査回路4の出力は信号処理回
路6に接続されている。信号処理回路6の構成を図2に
示す。信号処理回路6は増幅回路61、整流回路62、
フィルタ回路63で構成される。機能的には入力信号の
包絡線を発生するものであり、図2に示したものと異な
る構成をとることができる。たとえば、S/N等を考慮
して増幅回路の配置を変えたり複数設けたりすることが
考えられるが、本質的に図2の構成と同様であればよい
【0013】制御回路7は走査回路4に選択信号s4を
与えるように接続されている。また信号処理回路6から
包絡線信号s2が入力される。この入力部はA/D変換
器となっており、包絡線信号s2の電圧値をデジタル量
として読み込むようになっている。さらに制御回路7は
第1の励磁回路5に励磁制御信号s5を与えるように接
続されている。
【0014】座標指示器8は次のように構成されている
。コイル81は切替回路82に接続されている。切替回
路82はコイル81を電源回路83と第2の励磁回路8
5のいずれか一方に接続するものである。コイル81が
電源回路83に接続されると、電源回路83はコイル8
1に誘起した誘導信号を整流し、直流化した電流をコン
デンサ84に蓄積するように構成されている。同時に電
源回路83はコンデンサ84に蓄積された容量を監視し
、一定以上の容量が蓄積されたことを検出するようにな
っている。さらに電源回路83は第2の励磁回路85に
接続され、コンデンサ84に蓄積されたエネルギーを供
給するようになっている。
【0015】第2の励磁回路85はコイル81が接続さ
れると、このコイルに交流信号である励磁信号s6を与
えるものである。励磁信号s6は前述した励磁信号s3
と同様の信号であればよい。コイル81とループライン
群2との間に電磁結合作用を発生させる信号であればよ
い。次に動作について図3のタイミング図をもとに説明
する。
【0016】制御回路7は、励磁制御信号s5を第1の
励磁回路5に与える。第1の励磁回路5はこの信号がオ
ンの間励磁信号s3を励磁ライン3に加える。これによ
って励磁ライン3は交流磁界を発生する。座標指示器8
がタブレット1上に置かれていると、座標指示器8内の
コイル81には電磁結合による誘導信号が誘起する。当
初コイル81は切替回路82によって電源回路83に接
続されているので、電源回路83はこの誘導信号を整流
してコンデンサ84に蓄えていく。図3のVCはコンデ
ンサ84への充電電圧を示したものである。
【0017】電源回路83は充電電圧を監視し、一定電
圧VCTH以上に充電されたことを検出する。一定電圧
以上に充電されたことが検出されると、電源回路83は
定められたタイミングによって、いままで充電してきた
エネルギーを第2の励磁回路85に供給し、同時に切替
回路82に対して検出信号s7を出力する。検出信号s
7を入力すると切替回路82は第2の励磁回路85をコ
イル81に接続する。第2の励磁回路85は電源回路8
3からエネルギーを受けて励磁信号s6を発生しコイル
81に加える。これによってコイル81は交流磁界を発
生するようになる。
【0018】一方、制御回路7は定められたタイミング
で励磁制御信号s5をオフとして第1の励磁回路5から
の励磁信号s3を停止させた後、走査回路4に選択信号
s4を与え、ループライン群2の一本を選択する。ルー
プラインには座標指示器8との位置関係によって大小す
る誘導信号が誘起しており、選択されたループラインの
誘導信号s1が信号処理回路6に入力されることになる
【0019】この実施例はタブレットからの励磁と座標
指示器からの励磁を交互に行うようにしたものであり、
励磁制御信号s5のタイミング、座標指示器の電源回路
の充電の時定数、第2の励磁回路を動作させるタイミン
グ等を設定して、第1の励磁回路5が発生する励磁信号
s3と第2の励磁回路85が発生する励磁信号s6とが
同時に出力されることがないようにする。
【0020】制御回路7は、以上説明したように第1の
励磁回路5によって励磁した後、励磁を停止してループ
ライン群2を選択する動作を順次座標算出に必要な数の
ループラインについて行う。この選択動作を「走査」と
呼ぶ。走査は通常座標検出方向あるいはその逆方向に1
本ずつ順番に選択していく。しかし走査する順序は本質
的な問題ではなく、かならずしも順序よく走査する必要
はない。以下の説明は座標検出方向に順序よく走査する
方法で説明する。
【0021】座標算出に必要な数とは、たとえば本実施
例では5本としている。この数はループライン群2を配
置するピッチpと座標指示器8のコイル81の直径、そ
の他のパラメータを考慮して定める値であって、ここに
示した5本という数に本質的な意味はない。後に示すよ
うに、座標値を算出するために必要な情報が得られる範
囲を含めばよい。
【0022】具体例を示して走査動作を説明する。いま
図1に示したループラインs11を走査開始ラインとし
て順に5本分の走査を行うと、走査によって選択された
各ループラインは、信号処理回路6に順次接続される。 このときループライン群2には、コイル81との位置関
係によって大小する誘導信号s1が誘起しているので、
ループラインを順次選択することによって、誘導信号s
1が順次信号処理回路6に入力される。
【0023】信号処理回路6に入力される誘導信号s1
の説明図を図4に示す。図示した例では、ループライン
sl3付近にコイル81が存在していることを示してい
る。誘導信号s1は信号処理回路6で、増幅、検波され
包絡線に変換される。前述したように信号処理回路6は
AM検波回路である。図4に示した誘導信号s1は図5
に示す包絡線信号s2に変換される。
【0024】誘導信号の包絡線から座標算出する方法に
ついては、種々提案されており、誘導信号の振幅情報を
用いるいずれの方法でも実現できる。ここでは、たとえ
ば特開昭55−96411に開示されている方法に基づ
いて、以下簡単に説明する。制御回路7は、ループライ
ン群2を順次選択するごとに、信号処理回路6から包絡
線信号s2を入力する。制御回路7の入力回路は前述し
たようにA/D変換器となっていて、包絡線信号s2の
大きさはデジタル量で入力される。
【0025】制御回路7は順次入力される包絡線信号s
2から最大の信号とその両隣のループラインの信号を検
出する。各信号について、次のように符号を与える。 Vp  ・・・最大の信号  ピーク信号と呼ぶVph
・・・最大の信号が誘起したループラインの座標検出方
向となりのループラインの信号 Vpl・・・最大の信号が誘起したループラインの座標
検出方向と逆方向となりのループラインの信号最大の信
号が誘起した検出ループラインについては、そのループ
ライン番号についても記憶しておく。これをピークアド
レスと呼びPadrsで表す。ピークアドレスは、座標
指示器の置かれたおおまかな位置を表す。これによって
ループラインピッチの単位で位置が検出できることにな
る。
【0026】さらに細かい位置は、ピーク信号とその両
隣の信号を演算することによって求める。このためにま
ず、次のQなる値を求める。 ただし、Vph>Vpl このQの値は、次のような性質を持つ。
【0027】図6に示すようにコイル81がループライ
ンsljの中心、点aに置かれている場合を考える。こ
のとき、ループラインsljには走査中最大の誘導信号
が誘起しており、sljを選択すると制御回路7にはピ
ーク信号Vpが入力される。このときのピークアドレス
はPadrs=slajとなる。1回前の選択ではsl
iが選択される。この場合sliにはVpより小さな信
号が誘起され、制御回路7にはVplが入力される。1
回後の選択では同様にslkが選択され、制御回路7に
はVphが入力される。1回前の選択と1回後の選択に
おいては電磁結合の効果は等しく、Vph=Vplとな
る。したがって式1によりQ=1となる。
【0028】図7に示すようにコイル81が座標検出方
向に移動すると、コイルとループラインとの結合は、s
li、sljでは小さくなり、逆にslkでは大きくな
る。この結果、Vp,Vplは小さくなり、Vphが大
きくなって、式1のQは1より小さな値をとることにな
る。コイル81がさらに移動して、図8の位置、すなわ
ち図6の位置よりループラインピッチpの1/2移動す
ると、コイルとループラインとの結合は、sljとsl
kとで等しくなり、Vp=VphとなってQ=0となる
【0029】図6の位置から左に移動した場合はVph
とVplを交換して式1によってQを求める。この場合
もQの増減傾向は同じ傾向となる。Qは図9に示すよう
にループラインピッチpの1/2ピッチごとに1から0
の間の値をとる値であり、ループライン間の詳細な位置
に1対1に対応する値となる。このQの特性をあらかじ
め実験によって求めておけば誘導信号からQを求めるこ
とによってループライン間の詳細な位置を求めることが
できるのである。
【0030】座標値はピークアドレスによるおおまかな
位置と、ここで求めた詳細な位置とを加減算することに
よって求められる。式2に座標算出式を示す。   座標値  =  Padrs  ×  p  + 
 f(Q)    ただし、Vph>Vpl   または、                   
                         
          (式2)座標値  =  Pad
rs  ×  p  −  f(Q)ただし、Vph<
Vpl ここで符号を再度説明すると、 Padrs:ピークアドレス p        :ループラインピッチf(Q)  
:Qに対応するループライン間の詳細な位置以上のよう
にして座標指示器の置かれた位置の座標値が求められる
のである。
【0031】なお、上記実施例の説明では一次元の座標
読取装置について説明したが、これを二次元の座標読取
装置に応用することは容易であるので説明は省略する。 以上説明したように、第1の実施例では座標指示器8に
1つのコイル81を設け、切替回路82によってコイル
81を電源回路83と第2の励磁回路85とに交互に接
続し、誘導信号の検出と磁界の発生を行うようにしてい
た。
【0032】コイルを切り替えて使用するかわりに独立
した2つのコイルを設けて、それぞれによって誘導信号
の検出と磁界の発生を行うようにしてもよい。図10は
そのように構成した第2の実施例による座標読取装置の
構成図である。この実施例の場合、座標指示器9は第1
のコイル91と第2のコイル94を持ち、第1のコイル
91は電源回路92に、また第2のコイル94は第2の
励磁回路95に接続されている。電源回路92と第2の
励磁回路95の構成は第1の実施例と同様である。
【0033】この実施例では切替回路によってコイルの
接続を切り替えることはしないが、タブレット1の第1
の励磁回路5による励磁と座標指示器9の第2の励磁回
路95による励磁を交互に行うことは第1の実施例と同
様であり、座標を求める動作についても第1の実施例と
同様に実現することができる。第2の実施例のように誘
導信号を検出するコイルと磁界を発生するコイルとを独
立して設けると、タブレット1の第1の励磁回路5と座
標指示器9の第2の励磁回路95とを同時に動作させて
おくことも可能となる。
【0034】詳細な説明は省略するが、第1の励磁回路
5の発生する励磁信号s3と第2の励磁回路95の発生
する励磁信号s6を異なる周波数としておき、信号処理
回路6には励磁信号s6の周波数成分を通過させるフィ
ルタを加えるのである。このように構成すれば、タブレ
ットの第1の励磁回路5から励磁信号s3を常に発生さ
せておいても、この信号によってループライン群2に誘
起した誘導信号は信号処理回路に設けたフィルタによっ
て除去される。一方、座標指示器9の第2の励磁回路9
5から発生する励磁信号s6による誘導信号はフィルタ
を通過するので、座標算出に影響を与えることはない。
【0035】さらに、上記の実施例のように2つの励磁
信号を異なる周波数としておけば、前述した第1の実施
例においても、コイルと電源回路およびコイルと第2の
励磁回路との結合を適宜設計することによって、切替回
路なしで1つのコイルを誘導信号の検出と磁界の発生と
に共用することができる。上記第1および第2の実施例
では、タブレットの励磁手段として励磁ライン3をルー
プライン群2の周囲に敷設していた。
【0036】このように励磁ライン3を専用に設けるか
わりに、座標算出に用いるループライン群を励磁にも用
いることができる。図11は第1の実施例について、こ
のように構成しなおした第3の実施例による座標読取装
置の構成図である。この実施例では新たに検出励磁切替
回路10が設けられ、走査回路4と第1の励磁回路5お
よび信号処理回路6に接続されている。検出励磁切替回
路10は制御回路7からの切替信号s8の指示によって
、走査回路4を第1の励磁回路5または信号処理回路6
のいずれか一方に切り替えるものである。その他の回路
は第1の実施例と同じである。ただし、第1の励磁回路
5については、本実施例ではその出力を検出励磁切替回
路10で制御するため、常時動作させておいてもよい。 そのため第1の実施例における励磁制御信号s5は省略
している。
【0037】動作について以下簡単に説明する。制御回
路7は選択信号s4を走査回路4に与えてループライン
群2の一本を選択し、同時に切替信号s8によって第1
の励磁回路5を走査回路4に接続する。第1の励磁回路
5は励磁信号s3を発生しているので、選択されたルー
プラインは交流磁界を発生する。
【0038】座標指示器8がこの交流磁界を受けて逆に
交流磁界を送りかえす動作は第1の実施例と同様である
。制御回路は定められたタイミングで切替信号s8によ
って、今度は走査回路4を信号処理回路6に接続する。 このとき選択されているループラインはそのままとする
。選択されているループラインには、座標指示器の発生
する交流磁界による誘導信号が誘起しているため、検出
励磁切替回路10を通して誘導信号s1が信号処理回路
6に入力されることになる。
【0039】これをループライン1本についての処理と
して座標算出に必要な範囲の走査を行う。座標値を算出
する方法は第1の実施例と同様である。本発明の主旨は
、タブレットから発生する交流磁界を座標指示器内の回
路を動作させるためのエネルギーとして使用するワイヤ
レス座標読取装置を実現するものである。いくつかの実
施例について説明したが、その他本目的を達成するため
の手段は様々に考えられ、本実施例に限定されるもので
はない。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明ではタブレ
ットの励磁手段から発生する交流磁界を、座標指示器で
検出して直流エネルギーに変換し、さらにこのエネルギ
ーによって座標指示器から交流磁界を発生するようにし
た。タブレットはこの交流磁界による誘導信号を検出し
、座標指示器の置かれた位置を求めている。したがって
、従来の座標読取装置のように座標指示器に内蔵された
コイルに信号を与えることがなくなったので、座標指示
器とタブレットとの間を信号線で接続することの必要が
ない、ワイヤレス座標読取装置を実現することができた
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による座標読取装置の第1の実施例の構
成図である。
【図2】第1の実施例の信号処理回路の構成図である。
【図3】座標読取装置各部の信号のタイミング図である
【図4】誘導信号の説明図である。
【図5】包絡線信号の説明図である。
【図6】コイル位置による誘導信号の分布説明図(その
1)である。
【図7】コイル位置による誘導信号の分布説明図(その
2)である。
【図8】コイル位置による誘導信号の分布説明図(その
3)である。
【図9】コイル位置に対するQ値の説明図である。
【図10】本発明による座標読取装置の第2の実施例の
構成図である。
【図11】本発明による座標読取装置の第3の実施例の
構成図である。
【図12】従来の座標読取装置の構成図である。
【符号の説明】
1  タブレット 2  ループライン群 3  励磁ライン 4  走査回路 5  第1の励磁回路 6  信号処理回路 7  制御回路 8  座標指示器 81  コイル 82  切替回路 83  電源回路 84  コンデンサ 85  第2の励磁回路 s1  誘導信号 s2  包絡線信号 s3  励磁信号 s4  選択信号 s5  励磁制御信号 s6  励磁信号 s7  検出信号

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  タブレットと座標指示器との間の電磁
    結合により該タブレットに発生する誘導信号をもとに該
    座標指示器が置かれた位置を算出するワイヤレス座標読
    取装置において、前記タブレットには交流磁界を発生す
    る第1の励磁手段を設け、前記座標指示器にはコイルと
    、電源回路と、交流磁界を発生する第2の励磁手段と、
    前記コイルを前記電源回路または前記第2の励磁回路の
    いずれか一方に切り換える切替回路とを設け、該切替回
    路によって前記コイルを前記電源回路に接続したとき、
    該電源回路は前記コイルに誘起した誘導信号を整流して
    直流電流としてコンデンサに蓄積し、一定の電圧になっ
    たことを検出した時、蓄積された電流を前記第2の励磁
    回路に供給するとともに、前記切替回路によって前記コ
    イルを前記第2の励磁回路に接続したとき、前記コイル
    から交流磁界が発生するようになし、さらに前記タブレ
    ットには、前記第2の励磁手段が発生する交流磁界によ
    る誘導信号を検出する第2の誘導信号検出手段とを設け
    、該第2の誘導信号検出手段が検出した誘導信号をもと
    に、前記座標指示器が置かれた位置を検出するように構
    成したワイヤレス座標読取装置。
  2. 【請求項2】  前記座標指示器には交流磁界による誘
    導信号を誘起する第1のコイルと、該コイルに接続され
    、前記誘導信号を整流して直流エネルギーとなし、該エ
    ネルギーを他の回路に供給する電源回路と、該電源回路
    に接続され、前記エネルギーの供給を受けて交流信号で
    ある励磁信号を発生する第2の励磁回路と、該第2の励
    磁回路に接続され、前記励磁信号によって交流磁界を発
    生する第2のコイルとを設けた請求項1記載のワイヤレ
    ス座標読取装置。
  3. 【請求項3】  前記タブレットに設けられた前記第1
    の励磁手段と前記第2の誘導信号検出手段とを交互に動
    作させるようになした請求項1または請求項2記載のワ
    イヤレス座標読取装置。
  4. 【請求項4】  前記タブレットに設けられた前記第1
    の励磁手段を構成する励磁ラインと前記第2の誘導信号
    検出手段を構成するループラインとを同一のループライ
    ンとした請求項3記載のワイヤレス座標読取装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1837744A2 (en) * 2006-03-23 2007-09-26 Wacom Co., Ltd. Position sensing panel
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