JP2000231443A - デジタイザのセンサコイルスキャン方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 送受信デジタイザにおいて、スキップスキャ
ンの際の読取り高さの変動幅をより小さくする。 【解決手段】 複数のＹ軸コイル、又はＸ軸コイルと送
信手段又は受信手段を選択的に接続する接続手段を有す
るタブレットと、からなるデジタイザのセンサコイルス
キャン方法であって、複数のＸ軸コイルのうちの一つか
ら送信し、送信を止めた直後に、コイルの近傍の他のＸ
軸コイルであって所定のスキャン方向に進めたコイルで
受信し、受信を止めた直後に、受信したコイルと同一の
コイルで送信し、送信を止めた直後に、コイルの近傍の
他のＸ軸コイルであって所定のスキャン方向に進めたコ
イルで受信するというプロセスをＸ軸コイルについて繰
り返し、同様のプロセスをＹ軸コイルについても繰り返
して、その結果得られた受信信号を処理することにより
位置指示器の前記タブレットに対する座標情報を検出す
るセンサコイルスキャン方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、電磁作用により位
置指示器の座標情報を検出し、コンピュータに座標情報
を入力するデジタイザ及びそのセンサコイルスキャン方
法に関する。特に、位置指示器とタブレットとの間で電
磁的な相互作用をするデジタイザ及びその座標検出方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】デジタイザはコンピュータに座標情報を
入力する機器であって、位置指示器（スタイラスペン、
カーソル等と呼ばれるもの）とタブレット（板状のも
の）とからなる。位置指示器とタブレットとが電磁的な
結合をするものについて、送受信デジタイザと呼ばれる
従来の技術が知られている。

【０００３】送受信デジタイザは、図２に示すように、
タブレット側に設けられたループコイル群（Ｘ軸コイル
Ｘ０１−Ｘ４０及びＹ軸コイルＹ５１−Ｙ８０。ここ
で、それぞれ４０本及び３０本としたのは例示である。
また、図２には省略して５本又は４本を描いてあ
る。）、そのループコイル群との間で電磁的な相互作用
をするコイルを有する位置指示器４２０（コイルとコン
デンサからなる共振回路を内蔵しており、それらの素子
の値から定まる固有共振周波数、例えば５００キロヘル
ツにより共振することにより電磁的結合を実現する）、
特定周波数（位置指示器の固有共振周波数）の信号をル
ープコイル群に送出する送信回路４３０、ループコイル
群から出力される信号を受信する受信回路４４０、その
受信した信号を処理し指示器の状態を検出する信号処理
回路４５０を有する。送信回路と受信回路との双方がタ
ブレット側にあるのでこの種のデジタイザを送受信デジ
タイザと呼ぶことにする。ここで、Ｘ軸コイルとは、Ｘ
軸方向に配設されたコイルをいう。言換えれば、その長
手方向が、Ｙ軸に平行なコイルである。その出力値がＸ
座標の検出に用いられるので、Ｘ軸コイルと呼ばれる。
また、Ｙ軸コイルとは、Ｙ軸方向に配設されたコイル、
言換えれば、その長手方向が、Ｘ軸に平行に設けられた
コイルをいう。その出力値がＹ座標の検出に用いられる
のでＹ軸コイルと呼ばれる。これらのループコイルは位
置検出コイル又はセンサコイルと呼ばれることもある
(以下、本明細書では、特に混同するおそれがない場合
には単に「コイル」と略す)。

【０００４】従来の送受信デジタイザの動作を簡単に説
明する。送信回路４３０からの信号をいずれのコイルに
供給するか（またはいずれのコイルからの信号を受信回
路４４０に渡すか）は、送受切替スイッチ４３５、Ｘ軸
コイル選択スイッチ４０６及びＹ軸コイル選択スイッチ
４１６の働きによる。これらの３つのスイッチは図示し
ない制御回路により制御される。Ｘ軸コイル又はＹ軸コ
イルの一つが選択されてから３２マイクロ秒の間（以
下、「単位期間」という）、そのコイルに５００キロヘ
ルツの信号が供給される。（３２マイクロ秒、５００キ
ロヘルツの大きさは例示である。）それにより交番磁界
が発生し、もしもその近傍に位置指示器４２０が存在す
れば、位置指示器４２０内の共振回路が励振され、共振
を始める。次の単位期間に、タブレット側の同じコイル
を選択し続けたまま、送受切替スイッチ４３５を切り替
えることにより今度は位置指示器４２０からタブレット
側に返ってくる交番磁界を受信し、その信号を受信回路
４４０に渡す。位置指示器４２０内の共振回路の共振は
減衰していくもののすぐには消滅しないので、受信回路
４４０により信号を検出できる。この信号の大きさ（電
圧レベル）は、タブレット側の選択されたコイルが位置
指示器４２０の位置に近ければ近いほど大きなものとな
る。

【０００５】この一連の動作をＸ軸コイルＸ０１からＸ
４０まで行い、さらにＹ軸コイルＹ５１からＹ８０まで
行うことにより、Ｘ軸、Ｙ軸それぞれの信号のレベルの
分布が取得できる。コイルピッチを適当にとれば、隣合
う３つのコイルに信号を取得できる。このレベル分布を
放物線とみなしてその頂点を求めることにより位置指示
器の座標を求めることができる。この計算をＸ軸、Ｙ軸
それぞれ行うことにより、位置指示器４２０のタブレッ
トに対する２次元座標が求められる。この計算は図示し
ない制御回路と信号処理回路４５０などの働きによる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上に述べた送受信デジ
タイザでは、デジタイザの電源投入の際、又は一旦位置
指示器が検出できる範囲外に出てから再び入った際に
は、位置指示器がいずれの場所にあるかの概略位置が不
明なため、位置検出領域全体に対してセンサコイルのス
キャンをかける必要が生じる。この際のスキャンを概略
位置検出動作と呼ぶ。概略位置が分かってしまえば、そ
の近傍のセンサコイルのみにスキャンをかければよいの
で、座標検出に要する時間は比較的短くてすむ(詳細位
置検出動作)。しかし、概略位置検出に要する時間は比
較的長く掛かる。特にデジタイザの座標検出領域が広く
なればなるほど（たとえばＡ０サイズ）長時間かかって
くる。

【０００７】概略位置検出動作のやり方にはオールスキ
ャンを選ぶかスキップスキャンを選ぶかという選択の余
地があることが知られている。オールスキャンは文字ど
おりＸ軸ループコイルのすべて、Ｙ軸ループコイルのす
べてに対してスキャンをかけることである。上の例で
は、４０本と３０本、計７０本のコイルをスキャンする
ことになる。スキップスキャンの例としては、山本正育
と米田武とが共同で提案したものがある（特開平８−２
８６８１４）。

【０００８】スキップスキャンの一例について図面を参
照しつつ説明する。図３は、スキップスキャン方法の一
例を示す図である。図３は、センサコイルを多数配設し
たタブレットと位置指示器との関係を横方向から見て
「模式的」に表している。「模式的」というのは、セン
サコイルについては実際の形状（ループ形状）を無視し
て直線であるかのように一重丸、又は二重丸で表し、位
置指示器については鉛筆のシルエットのような形状によ
り輪郭のみを表していることを意味する。左から１番
目、３番目、５番目、７番目（奇数番目）のコイルを一
重丸で表している。左から２番目、４番目、６番目（偶
数番目）のコイルを二重丸で表している。以下、左から
１番目のコイルをコイル１というように省略して表現す
る。コイル１、コイル３、コイル５をそれぞれ中心とす
る曲線弧が描かれている。これらの曲線弧は、コイル
１、コイル３、コイル５から発せられた交番磁界が位置
指示器内の共振回路を励振し、位置指示器を検出する限
界を示している。

【０００９】さらに、図３で下から上へ向く矢印はコイ
ルから発して位置指示器へ向かう交番磁界を表し、上か
ら下へ向く矢印は位置指示器（さらにいえば、その中に
ある共振回路を構成するコイル）から発してタブレット
側のセンサコイルへ向かう交番磁界を表している。図３
には位置指示器を４つ表示してあるが、４つの位置指示
器が同時にタブレット上に存在することを意味するもの
ではなく、図に描かれた位置に位置指示器が位置する場
合にデジタイザがこの位置指示器を検出可能であること
を意味する。

【００１０】ここで、「読み取り高さ」という概念を考
える。「読み取り高さ」とは、位置指示器がタブレット
からどれだけ高いところに存在する場合にそれを検出で
きるかという高さの限界をいう。通常、タブレット板面
からの鉛直距離をもって表される。上述した送受信デジ
タイザにおいて奇数番のコイルのみを検出に用い、偶数
番のコイルをスキップする（飛ばす）というスキップス
キャンを実行することを考える。すると、図３を見てわ
かるように、検出に用いる奇数番のコイルの真上におい
ては読み取り高さが高く、スキップする偶数番のコイル
の真上にあっては、読み取り高さが低い。その結果、タ
ブレット板面上で場所によって読み取り高さが異なると
いう現象が生じる。図３に破線で描いた水平線２本はこ
の事情を表している。２本の水平線のうち高いほうは、
検出に用いるコイルの近くにおける読み取り高さを表
し、低いほうの水平線はスキップするコイルの近くにお
ける読み取り高さを表している。

【００１１】この現象は、「読み取り高さに変動幅があ
る」と捉えることができる。この変動幅の大きさは、ス
キップ率が大きくなるほど大きい。図３において交番磁
界の限界を示す曲線弧を山にたとえれば、スキップ率が
大きくなることにより隣り合う山のピッチが大きくな
り、それだけ谷が深くなるからである。ここで、スキッ
プ率とは、検出するコイルを飛ばす割合であって、２本
に1本を飛ばす場合は５０パーセント、４本のうち３本
を飛ばす場合は７５パーセントとなる。

【００１２】読み取り高さの変動幅が大きいことがデジ
タイザによる座標入力操作にどのような影響を与えるか
を考える。そもそも上述したようにスキップスキャンは
大型のデジタイザほどその必要性が高い。ところで、大
型のデジタイザの用途の一つとして、その板面に大きな
図面を貼り付けて、それをコンピュータに座標情報を入
力しようとする場合に用いるという用途がある。そのよ
うな入力操作では、広い板面上を飛び飛びに入力する
（位置指示器を用いて飛び飛びの場所を操作者が指示す
る）ことが頻繁になされる。したがって、位置指示器が
どこにあるかを見失って、概略位置が不明な状態からの
位置検出の必要性が高くなる。

【００１３】もしも、厚い図面を貼り付けている場合
や、紙を何枚も重ね貼りした場合には、入力場所によっ
ては、「読み取り高さの変動幅」の狭間に入ってしまう
ことになる可能性がある。この場合に、スキップしたコ
イルでもう一度検出動作をやり直すこととする解決法も
考えられる。しかし、概略位置検出動作にかかる時間を
短くするというスキップスキャンの本来の目的からは遠
くなる解決法である。

【００１４】本発明は、このような課題に鑑みてなされ
たものであり、スキップスキャンの際の「読取り高さの
変動幅」をより小さくしたデジタイザ及びセンサコイル
スキャン方法を提供するものである。

【００１５】

【課題を解決する手段】この課題を解決すべく、本発明
にあっては、共振回路を有する位置指示器と、該位置指
示器内の共振回路を共振させ得る信号を送信する送信手
段、前記位置指示器内の共振回路から共振の結果返って
くる信号を受信し得る受信手段、該受信手段により受信
した信号を処理し位置指示器の状態を検出する信号処理
手段、複数のＸ軸コイル、複数のＹ軸コイル、該Ｙ軸コ
イル又は前記Ｘ軸コイルと前記送信手段又は受信手段を
選択的に接続する接続手段を有するタブレットと、から
なるデジタイザのセンサコイルスキャン方法であって、
前記複数のＸ軸コイル又はＹ軸コイルのうちの一つから
送信し、該送信を止めた直後に、該コイルの近傍のそれ
に平行な他のセンサコイルであって所定の空間的距離を
隔てたコイルで受信するというプロセスを前記複数のセ
ンサコイルのうちのいくつかについて繰り返して、その
結果得られた受信信号を処理することにより前記位置指
示器の前記タブレットに対する座標情報を検出すること
とした。

【００１６】前記所定の空間的間隔を隔てることは、一
定の数のコイルを飛ばして隣のコイルを選択することと
するのが望ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
の実施の形態について説明する。

【００１８】図１は、本発明に係るスキャン方法の説明
図である。装置構成は図２に示す従来の装置の構成と同
じである。図１は、スキップ率５０パーセントで、奇数
番のコイルのみを検出に用いることとした場合について
図示している。奇数番のコイルとは、Ｘ軸コイルについ
ては、Ｘ０１、Ｘ０３、Ｘ０５、…（途中省略）…、Ｘ
３９をいい、Ｙ軸コイルについては、Ｙ５１、Ｙ５３、
Ｙ５５、…（途中省略）…、Ｙ７９をいう。今、図１が
Ｘ軸コイルを示しているものと考えると、図１の一重丸
で示したものが左からＸ０１、Ｘ０３、Ｘ０５、Ｘ０７
を示していることとなる。

【００１９】以下、図１と図２とを同時に参照しつつ、
本発明に係るスキャン方法について説明する。便宜上、
Ｘ座標の概略位置検出におけるスキップスキャンのそれ
について説明する。Ｙ座標の概略位置検出も同様になさ
れる。

【００２０】まず、第一単位期間において、図示しない
制御部の制御により、送受切替スイッチ４３５が送信回
路からの信号をＸ軸コイル選択スイッチ４０６に接続す
るとともに、Ｘ軸コイル選択スイッチ４０６がＸ軸コイ
ルＸ０１を選択する（このことを以下単に「Ｘ０１から
送信する」と表現する）。このときＸ０１から上方に向
けて交番磁界が発せられる（図１においてもっとも左の
一重丸から上方に向いている上向きの矢印３本）。そし
て、この付近にもしも位置指示器が存在すれば、その交
番磁界は位置指示器に設けられた共振回路を励振し、共
振回路は振動を始める。

【００２１】次に、第二単位期間において、図示しない
制御部の制御により、送受切替スイッチ４３５が第一単
位期間における接続を切断し、Ｘ軸コイル選択スイッチ
４０６がＸ軸コイルＸ０３を選択し、Ｘ軸コイルＸ０３
に発生した信号は受信回路４４０に送られ、さらにその
出力は信号処理回路４５０に送られる（このことを以下
単に「Ｘ０３で受信する」と表現する）。もしも、この
付近に位置指示器が存在していれば、送信回路４３０か
らの信号を切断することにより、共振回路の強制振動は
終わり、自由振動に移る。この自由振動は減衰していく
が、すぐにはなくならないから、共振回路を構成するコ
イルから交番磁界が発生する状態が暫時保たれる。その
交番磁界の影響でＸ軸コイルＸ０３には信号が発生す
る。それを受信回路４４０で検出して信号処理回路４５
０に送ることとなる。

【００２２】さらに、第三単位期間において、Ｘ０３か
ら送信し、第四単位期間において、Ｘ０５で受信する。
第五単位期間において、Ｘ０５で送信し、第六単位期間
において、Ｘ０７で受信する。以下、同様に繰り返し
て、第三十七単位期間において、Ｘ３７で送信し、第三
十八単位期間において、Ｘ３９で受信する。このような
スキャン方法を採用する際の読取り高さを測定すると、
図１に示す点線のように、ほぼ一定の高さをもつことが
わかる。

【００２３】ここで、このような結果をもたらすべくコ
イル配置及びそのスキャン方法が満たすべき条件につい
て整理して考えてみる。まず第一に、センサコイルが等
間隔で多数配設されていること、第二に、連続するｎ本
のうち（ｎ−１）本をスキップするスキップスキャンで
ありスキップ率が一定していること（ｎは、２,３,４等
の整数）、第三に、検出に用いるコイルを一方の端から
他方の端へ順番に番号付けして考えたとき、1番目のコ
イルで送信する送信期間、2番目のコイルで受信する受
信期間、2番目のコイルで送信する送信期間、3番目のコ
イルで受信する受信期間というように繰り返して続いて
いくスキャン方法であることである。

【００２４】スキップ率については、上述したが２本に
１本をスキップする場合は５０パーセント、3本に2本を
スキップする場合は６７パーセント、４本に３本をスキ
ップする場合は７５パーセントとなる。スキップ率７５
パーセントのときを例にとって検出に用いるコイルを考
えると、Ｘ０４、Ｘ０８、Ｘ１２、Ｘ１６、Ｘ２０、Ｘ
２４、Ｘ２８、Ｘ３２、Ｘ３６、Ｘ４０を検出に用い、
他のコイルをスキップすることになる。

【００２５】

【実施例】[実施例１]ここで、ｎを１とする特別の場合
について考えてみる。ｎが１のとき、ｎ−１はゼロとな
るから、もはやスキップするとはいえない。しかし、従
来の送受信デジタイザのスキャン方法とは違う新しいス
キャン方法である。つまり、Ｘ軸コイルのスキャンにつ
いて具体的に言えば、第一単位期間にＸ０１で送信、第
二単位期間にＸ０２で受信、第三単位期間にＸ０２で送
信、第四単位期間にＸ０３で受信、第五単位期間にＸ０
３で送信、第六単位期間にＸ０４で受信、第七単位期間
にＸ０４で送信、…(途中省略)…、第七十六単位期間に
Ｘ３９で受信、第七十七単位期間にＸ３９で送信、第七
十八単位期間にＸ４０で受信するというスキャン方法で
ある。Ｙ軸コイルについても同様である。このｎが１で
あるとした特別の場合も、読取り高さの変動が小さいと
いう効果は同様に得られる。

【００２６】[実施例２]上述の実施形態では、Ｘ軸コイ
ルもＹ軸コイルもそれぞれ等間隔に配設され、スキップ
率も一定であるとした。その場合には、読取り高さはほ
ぼ一定の高さをタブレット板面上の全面において得られ
る。しかし、この等間隔性が厳密に守られない場合で
も、読取り高さの変動を小さくするという本発明の課題
を達成できる。検出に用いるコイル間では、読取り高さ
がほぼ直線的に得られるからである。

【００２７】[実施例３]上述の実施形態では、Ｘ軸とＹ
軸との双方について、スキップスキャンをすることとし
たが、スキップスキャンをいずれか一軸についてのみ実
行して、位置指示器の検出がなされた場合には、詳細位
置検出動作に入ることとする実施例も可能である。

【００２８】[実施例４]上述の実施形態では、スキャン
方向を定め、順を追ってスキップスキャンすることとし
たが、順次スキャンせずに、ランダムに選んでスキャン
することとする実施例も可能である。その場合でも、あ
る単位期間において送信を実行したら、その送信に用い
たコイルと所定の空間距離を隔てたコイル（同じ軸に属
するコイル）で、その直後の単位期間において受信する
ということを守りさえすれば、読取り高さの変動を小さ
くするという本発明の効果を得ることができる。

【００２９】

【発明の効果】上述の構成によって、概略位置検出動作
を速く行える。送受信デジタイザのスキップスキャンに
おいて、読取り高さの変動幅を小さくすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスキャン方法の説明図

【図２】送受信デジタイザの構成図

【図３】スキップスキャン方法の一例を示す図

【符号の説明】

Ｘ０１−Ｘ４０ Ｘ軸コイル Ｙ５１−Ｙ８０ Ｙ軸コイル ４０６ Ｘ軸コイル選択スイッチ ４１６ Ｙ軸コイル選択スイッチ ４２０ 位置指示器 ４３０ 送信回路 ４３５ 送受切替スイッチ ４４０ 受信回路 ４５０ 信号処理回路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 共振回路を有する位置指示器と、 該位置指示器内の共振回路を共振させ得る信号を送信す
   る送信手段、前記位置指示器内の共振回路から共振の結
   果返ってくる信号を受信し得る受信手段、該受信手段に
   より受信した信号を処理し位置指示器の状態を検出する
   信号処理手段、ほぼ同一平面内に設けられ互いに直交す
   る２方向（Ｘ軸方向とＹ軸方向）に多数配設されたセン
   サコイル、該センサコイルと前記送信手段又は受信手段
   を選択的に接続する接続手段を有するタブレットとから
   なるデジタイザのセンサコイルスキャン方法であって、 前記複数のセンサコイルのうちの一つから送信し、 該送信を止めた直後に、該コイルの近傍のそれに平行な
   他のセンサコイルであって所定の空間的距離を隔てたコ
   イルで受信するというプロセスを前記複数センサコイル
   のうちのいくつかについて繰り返し、 その結果得られた受信信号を処理することにより前記位
   置指示器の前記タブレットに対する座標情報を検出する
   ことを特徴とするセンサコイルスキャン方法。
2. 【請求項２】 前記センサコイルが前記Ｘ軸方向と前記
   Ｙ軸方向とのそれぞれについて等間隔に設けられ、 前記所定の空間的距離を隔てたコイルとは、隣のコイル
   であることを特徴とする請求項1記載のセンサコイルス
   キャン方法。
3. 【請求項３】 前記センサコイルが前記Ｘ軸方向と前記
   Ｙ軸方向とのそれぞれについて等間隔に設けられ、 前記所定の空間的距離を隔てたコイルとは、一定の数の
   コイルを飛ばして隣のコイルであることを特徴とする請
   求項1記載のセンサコイルスキャン方法。
4. 【請求項４】 前記コイルを飛ばす数が１本であること
   を特徴とする請求項３記載のセンサコイルスキャン方
   法。
5. 【請求項５】 前記コイルを飛ばす数が２本であること
   を特徴とする請求項３記載のセンサコイルスキャン方
   法。
6. 【請求項６】 前記コイルを飛ばす数が３本であること
   を特徴とする請求項３記載のセンサコイルスキャン方
   法。