JP2857539B2 - コードレスデジタイザ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、面上の指示位置座標を
読み取るためのデジタイザに関するもので、特に上記読
み取るべき位置を指示するための位置指示器がタブレッ
ト本体に接続しないいわゆるコードレスデジタイザに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種コードレスデジタイザは、
いずれの方式においても独立に動作する発振器を有して
いた。例えば、電磁誘導方式のコードレスデジタイザに
おいては、位置指示器とタブレットとの間での磁界結合
を利用するものであるので、位置指示器で磁界を発生さ
せる方式においても、あるいはタブレットから磁界を発
生する方式においてもいずれの場合にも磁界発生のため
の発振器を有していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このため、このような
装置においては発振器を設ける必要があるので装置がそ
の分複雑になる欠点があった。この欠点をなくすため、
本発明者は、平成４年２月２１日付けで特許出願した
「コードレスデジタイザ」において自己発振型のコード
レスデジタイザを提案した。この装置は、タブレットに
設けられた例えばループコイル群の内の少なくとも２本
について増幅器で接続し、コイルまたはコンデンサのい
ずれかまたは両方を有した位置指示器とで自己発振系を
構成したものである。タブレット上に位置指示器を近接
させると、位置指示器のコイルなどが周囲の雑音電波等
により励振され、これがトリガとなって上記それぞれの
要素があたかも発振器を構成するが如く連続でかつ安定
に発振する。この発振における増幅器の出力レベルは、
位置指示器の指示位置と上記ループコイルとの距離に応
じて変化するので、指示位置の検出が可能になる。ま
た、この時の発振周波数は、この自己発振系固有の値を
とる。従って、位置指示器のコイルあるいはコンデンサ
の定数等を位置指示器の操作状態に応じて変化させるよ
う構成することにより、位置指示器の操作状態をも検出
することができる。

【０００４】ところでこのようなデジタイザにおいて
は、位置指示器としてペン形式のものを使用し、筆記感
覚と同様な感覚で各種のデータを入力できるようにした
ものがある。このような装置は、紙の上に文字を描くと
同様に強い力で筆記したときには濃くまた太く、弱い力
の時には薄くまた細く描画できることが望ましい。この
ため、従来のこの種装置においては何らかの手段により
入力ペンの筆圧情報を位置データの入力とともに入力で
きるよう構成されていた。

【０００５】特公平３−６８４０８号公報記載のデジタ
イザにおいては、タブレット板に設けられたアンテナコ
イルから間欠的に電波を発信し、この電波を入力ペンの
ＬＣ同調回路が受け上記アンテナコイルが不作動状態に
ある時該電波を逆に返し、該電波の性質を調べることに
より入力ペンの筆圧を検出するよう構成していた。具体
的には、この入力ペンのＬＣ同調回路のコイルまたはコ
ンデンサのインダクタンスまたはキャパシタンスを入力
ペンの筆圧に応じて連続的に可変するように構成し、該
戻された電波の位相の変化を検出して筆圧の検出を行う
ようにしたものである。このように、この装置は入力ペ
ンの筆圧を精度よく検出することができ優れた方式であ
るが、タブレット上にアンテナコイルを設け、該アンテ
ナコイルから間欠的に電波を発生させるとともにそれが
不作動中に該入力ペンからのいわゆる反射電波を受けそ
の位相を調べるという複雑な動作を必要とする欠点があ
った。この発明は、この点を改善するためになされたも
ので比較的簡単な動作で入力ペンの位置検出とともに筆
圧の検出も可能なコードレスデジタイザを提供すること
を目的としたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、この発明にお
いては、タブレットに配置された複数の導体が増幅器に
より接続され、位置指示器としての入力ペンに配置され
たコイルが上記タブレットに近接されたとき、該タブレ
ットの複数の導体、増幅器及び入力ペンのコイルが固有
の周波数特性を有する自己発振系を構成し、上記入力ペ
ンのコイルに２つに分割された磁性体コアを介在させる
とともに一方の磁性体コアについては入力ペンの筆圧に
応じて他方の磁性体コアに対する相対距離が可変するよ
う配置し、該入力ペンのタブレットに対する押圧（筆
圧）に応じて上記コイルのインダクタンスが連続的に可
変されるよう構成し、上記自己発振系が発振状態にある
時の上記増幅器の出力信号を利用して上記位置指示器の
タブレット上の指示位置を検出するとともに該出力信号
の上記位置指示器のコイルのインダクタンスの変化に基
づくこの自己発振系の周波数変化を検出して上記入力ペ
ンの筆圧を検出するよう構成した。

【０００７】

【作用】自己発振系を構成するデジタイザの増幅器から
の出力信号の周波数を測定するだけであるので、簡単な
動作で入力ペンの筆圧を検出することができる。

【０００８】

【実施例】図１〜図６は、本発明に関わる電磁誘導型コ
ードレスデジタイザの構成を示すもので、図１はこのデ
ジタイザに使用される入力ペンの主要部の構成を示す説
明図、図２はこの入力ペンを用いたコードレスデジタイ
ザの出力周波数と筆圧との関係を表すグラフ、図３は周
波数検出方式の１例を示す説明図、図４はこのコードレ
スデジタイザの全体の構成を示す説明図、図５は図４に
示した各ループコイル群のスキャン動作を示す説明図、
図６は図４に示したデジタイザの位置検出方法の１例を
示す説明図である。

【０００９】最初に、図４〜図６を参照してこの発明に
関わるデジタイザの構成及び動作を説明する。図４を参
照する。タブレット１には、Ｘ方向に順次配置されたＸ
側ループコイル群Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、・・・とＹ方向に
順次配置されたＹ側ループコイル群Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、
・・・が設けられている。Ｘ側ループコイル群はＸ軸ス
キャナ１１に各々接続され、Ｙ側ループコイル群はＹ軸
スキャナ１２に各々接続されている。Ｘ軸スキャナ１１
は図示しない制御回路からのＸアドレス信号に基づいて
測定の各タイミングにおいていずれかのＸ側ループコイ
ルを選択して電圧増幅器１３の入力側に接続し、Ｙ軸ス
キャナ１２は同様なＹアドレス信号の下に測定の各タイ
ミングにおいていずれかのＹ側ループコイルを選択して
電流増幅器１４の出力側に接続する。電圧増幅器１３の
出力信号は電流増幅器１４の入力信号となる。従って、
この装置においては、Ｘ側ループコイル群の選択された
ループコイル、電圧増幅器１３、電流増幅器１４及びＹ
側ループコイル群の選択されたループコイルがいずれか
の測定タイミングにおいて接続される。そして、電圧増
幅器１３の出力ｅ０が利用回路１５に取り込まれ位置指
示器２の位置決定に利用され、電流増幅器１４の出力ｅ
ｄもまた所定の処理が施されて利用回路１５に取り込ま
れスイッチ識別あるいは位置指示器の高さ（筆圧）検出
のための周波数検出のため利用される。

【００１０】なお、この装置においては、上述の電圧増
幅器１３はこの自己発振系において飽和しない領域とな
るものを選択し、また電流増幅器１４は飽和領域で使用
されるかまたは短時間で飽和するものであることが望ま
しい。電圧増幅器１３の出力ｅ０は位置決定に利用され
るので位置の再現性を良好にするために飽和しない領域
で使用することが望ましく、また電流増幅器１４の出力
ｅｄは自己発振系の一方のループコイルを駆動する出力
となるので系の安定発振のために早い立ち上がりが望ま
れるからである。一方、位置指示器２は、この実施例装
置においては、ペン形状のハウジングを有しいわゆる入
力ペンとして構成され、コイル２１と第１のコンデンサ
２２１と第２のコンデンサ２２２及びスイッチ２３から
構成されている。この位置指示器２のコイル２１は、例
えば位置指示器２のタブレット１に対する接触圧に応じ
てそのインダクタンスが連続的に可変するよう取り付け
られている。第２のコンデンサ２２２はスイッチ２３を
介してこの位置指示器２に並列に接続されたものでスイ
ッチ２３のオンオフ動作を識別するために利用される。
この位置指示器を上記のように構成されたタブレット上
に位置づけると、この位置指示器２のコイル２１が周囲
の雑音電波等を拾いこの系において発振動作が開始され
る。

【００１１】図５に示すように、この装置においては、
Ｙ軸スキャナ１２は所定のタイミングで各Ｙ側ループコ
イルを順次増幅器１３の出力側に接続する。そして、こ
のＹ軸スキャナ２１がいずれかのＹ側ループコイルを選
択しているときＸ軸スキャナ１１が動作して各Ｘ側ルー
プコイルを順次増幅器１３の入力側に接続する。ここで
は、Ｘ軸スキャナ１１がそれぞれのＸ側ループコイルを
選択している１つのタイミングが１つの測定タイミング
となる。

【００１２】そして、各測定タイミングにおいて、利用
回路１５は電圧増幅器１３の出力ｅ０をそれぞれ取り込
み、図６に示すような処理を行う。図６は利用回路１５
の処理の１つであるタブレット１上の位置指示器２の指
示位置を決定するための１つの方式を示す模式図であ
る。図５に示すように、Ｙ軸スキャナ１２がループコイ
ルＹ１を選択し、Ｘ軸スキャナ１１が各Ｘ側のループコ
イルを選択した際の増幅器１３の各出力レベル（図６
）、Ｙ軸スキャナ１２がループコイルＹ２を選択し、
Ｘ軸スキャナ１１が各Ｘ側のループコイルを選択した際
の電圧増幅器１３の各出力レベル（図６）、Ｙ軸スキ
ャナ１２がループコイルＹ３を選択し、Ｘ軸スキャナ１
１が各Ｘ側のループコイルを選択した際の電圧増幅器１
３の各出力レベル（図６）、・・・・というように各
測定のタイミングにおける電圧増幅器１３の出力レベル
をデータとして、利用回路１５は位置指示器２のタブレ
ット１上の指示位置を決定する。

【００１３】次に、図１〜図３を用いてこのコードレス
デジタイザにおける入力ペンの筆圧検出の具体的な方法
について説明する。図１は、上述した位置指示器と同様
の電気的構成を有する入力ペン２の具体的構成の説明図
である。ハウジング２０はペン形状を有している。ペン
先２６の上部には第１のフェライトコア２５１と第２の
フェライトコア２５２が間に弾性体２５３をはさんだ形
式で取り付けられている。この２つのフェライトコア２
５１、２５２の内の第２のフェライトコア２５２は、ハ
ウジング２０に固定されている。したがって、第１のフ
ェライトコア２５１がタブレットに対する入力ペン２の
押圧（筆圧）に応じて進退する構成を有している。これ
ら２つのフェライトコア２５１，２５２の周囲にコイル
２１が設けられている。第１のフェライトコア２５１の
上下位置の変動にともなって、コイル２１内の両コア間
距離を変動させることができ、コイル２１のインダクタ
ンスを連続的に変化させることができる。このコイル２
１にはコンデンサ２２が接続されている。なお、この実
施例においては、入力ペン２の初期状態（筆圧がかかっ
ていない状態）の各要素の位置関係を次のようにしてい
る。すなわち、第１のフェライトコア（可動フェライト
コア）２５１と第２のフェライトコア（固定フェライト
コア）２５２との間を接続する弾性体２５３の垂直方向
の長さをｌ（エル）、コイル２１の垂直方向の長さを
ｍ、第１のフェライトコア２５１の下端と第２のフェラ
イトコア２５２の上端の長さをｋとしたとき、ｌの中点
の位置とｍの中点の位置とが一致する配置としている。
以上の構成によれば、コイル２１と２つのコア２５１，
２５２の係わりの度合いを入力ペン２の筆圧に応じて可
変することができ、したがって、コイル２１のインダク
タンスを筆圧に応じて可変することができる。

【００１４】図２はこの入力ペン２の筆圧と図４に示す
増幅器１３または１４の出力信号の周波数との関係を示
したものである。筆圧を大きくすることにより、入力ペ
ン２のコイル２１のインダクタンスが大きくなるので、
出力周波数は連続的に小さくなる。図３は図１に示す増
幅器１３または１４の出力信号の周波数の検出の説明図
である。図３に示すように、この装置においては一定時
間Ｔ内における出力信号ｅ０またはｅｄの立ち上がり数
を検出する。一定時間を発生するタイムベース回路１５
１のスタート信号により立ち上がり検出回路１５２が動
作し例えば出力信号ｅｄの立ち上がり部を検出する。こ
の立ち上がりの回数は立ち上がり計数カウンター１５３
により計数され利用回路１５へ送られ周波数が検出され
る。

【００１５】なお、利用回路１５の取り込まれたデータ
は入力ペン２のスイッチ２３の操作によってコンデンサ
の容量も変化する。従って、利用回路１５においてはこ
の点についても出力データの周波数成分を測定すること
により入力ペン２の操作状態をも検出している。このよ
うに、この装置においては、タブレット１に対する入力
ペン２の接触圧あるいはそのスイッチのオンオフ識別な
どを可能にしている。さらに、上述したようにこれらの
周波数解析を電流増幅器１４の出力信号に基づき行うよ
う構成することにより十分に大きな出力信号は周波数解
析に利用することができる利点があるとともに位置の決
定のための信号と異なる信号であるので位置決定と独立
して入力ペン２の操作状態を検出することができ、回路
構成が単純になる利点がある。

【００１６】なお、上記装置は電磁結合型に属するもの
であるが、いわゆる静電結合型のデジタイザにも適用で
きる。この場合には、静電結合のための電極として上述
のようなループコイルを用いることもできあるいは単に
導体を用いても良い。

【００１７】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
入力ペンのコイルを筆圧に応じてそのインダクタンスを
連続的に可変するよう構成し、自己発振系の一方の導体
に供給する信号を電流増幅器により増幅するように構成
したので高いレベルの出力信号を得ることができる。従
って、比較的簡単な構成で位置検出とともに入力ペンの
筆圧及び操作状態を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示すデジタイザの入力ペン
を示す構成説明図である。

【図２】入力ペンの筆圧と出力信号の周波数の関係を示
す説明図である。

【図３】周波数の検出の１例を示す説明図である。

【図４】本発明の１実施例を示すデジタイザの全体構成
を示すブロック図である。

【図５】図１のデジタイザのスキャン動作を示す説明図
である。

【図６】図１に示したデジタイザの位置決定方法の１例
を示す模式図である。

【符号の説明】

１：タブレット ２：位置指示器

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】タブレットに配置された複数の導体が増幅
   器により接続され、位置指示器としての入力ペンに配置
   されたコイルが上記タブレットに近接されたとき、該タ
   ブレットの複数の導体、増幅器及び入力ペンのコイルが
   固有の発振周波数で発振する自己発振系を構成し、 上記入力ペンのコイルに２つの磁性体コアを介在させる
   とともに一方の磁性体コアについては該入力ペンのタブ
   レットに対する押圧（筆圧）に応じて他方の磁性体コア
   に対する相対距離が上記コイルに関連して可変するよう
   配置し、上記コイルのインダクタンスが連続的に可変さ
   れて上記自己発振系の固有の発振周波数が該インダクタ
   ンスの変化にともない変化するよう構成し、 この自己発振系の周波数変化を検出して上記入力ペンの
   筆圧を検出するよう構成したコードレスデジタイザ。