JPH0131207B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はタブレツト上に置かれたペン又はカー
ソル等の座標検出装置に係り、特にこれらペン又
はカーソル等とタブレツトとが離れているものに
好適な座標検出装置に関する。

一般に、座標検出装置は、ペン又はカーソル
と、このペン又はカーソルに正弦波電圧を供給す
る装置と、検出導線が配されたＸ軸用ベース、Ｙ
軸用ベースおよびセレクタ導線が配された座標域
検出用ベースを有するタブレツトと、前記検出導
線およびセレクタ導線に発生する信号を演算、処
理してタブレツト上に置かれたペン又はカーソル
のＸ軸方向の座標（Ｘ座標）およびＹ軸方向の座
標（Ｙ座標）を求める装置等で構成されている。
このような座標検出装置は、例えば特公昭53−
34855号公報、特公昭57−10448号公報等に示され
て公知である。このような従来の座標検出装置を
第１図に示す。

第１図は従来の座標検出装置のブロツク図であ
る。

図で、１は発振器で所定周波数のクロツクパル
スを発生する。２はこのクロツクパルスを分周す
る分周器で、位相基準信号となる矩形波を発生す
る。３は分周器２から出力される矩形波を正弦波
に変換するフイルタ、４はこの正弦波を増幅する
増幅器である。５はスタイラスペン、６はスタイ
ラスペン５の先端に収納され、増幅器４からの正
弦波電圧が供給されるコイルである。７は前述の
ように検出導線が布線されているＸ軸用ベース、
Ｙ軸用ベースおよびセレクタ導線が布線されてい
る座標域検出用ベースを収納したタブレツトであ
る。８はタブレツトから導出された各検出導線、
セレクタ導線を選択して切換える信号セレクタで
ある。９，１０は増幅器、１１は加算器、１１ａ
は加算器１１に設けられた偏相用コンデンサであ
る。加算器１１からの出力は、タブレツト７上の
ある座標域における基準位置からスタイラスペン
５までの距離が前記フイルタ３から出力される正
弦波に対する位相差となつている正弦波信号であ
る。１２はこの信号を増幅する増幅器、１３はこ
の信号のレベルを判別する比較器である。１４は
分周器２から出力される矩形波の立上がりでセツ
トされ、比較器１３の立上がりでセツトされる蓄
積カウンタであり、このセツト、リセツト間に発
振器１からのクロツクパルスを導入してその数を
カウントする。１５はカウントしたパルス数に基
づいてＸ座標、Ｙ座標を演算する信号処理装置で
あり、マイクロコンピユータが使用される。

タブレツト７上にスタイラスペン５を置くと、
コイル６の磁束により各検出導線、セレクタ導線
には電圧が誘起される。Ｘ軸用ベース（およびＹ
軸用ベース）には1/2ピツチずれた２種類の検出
導線が蛇行状に布線されており、Ｘ座標検出の場
合、信号セレクタ８は一方の導線に誘起された信
号を増幅器９に、他方の信号を増幅器１０に導
く。増幅器１０で増幅された信号は偏相用コンデ
ンサにより偏相されて増幅器９からの信号に加算
される。その結果、櫛歯状に布線されたセレクタ
導線で区分された座標域における基準位置からス
タイラスペン５までの距離が位相差となつてあら
われる。蓄積カウンタ１４では前述のようにこの
位相差に相当する期間に導入されるクロツクパル
スをカウントし、このカウント数が前記の距離に
比例することとなる。スタイラスペン５が存在す
る座標域は、セレクタ導線の櫛歯間を順次スキヤ
ンニングすることにより検出される。前記距離と
座標域が検出されることによりＸ座標が算出され
る。Ｙ座標も同様にして検出される。

このような座標検出装置の使用態様としては、
直接又は薄い紙等を隔ててスタイラスペン５をタ
ブレツト７上で操作する使用態様の外に、例えば
机の裏面にタブレツト７を設置し、机上でスタイ
ラスペン５を操作したり、タブレツト８上に厚手
の書籍その他の物体を置き、それらの上でスタイ
ラスペン５を操作するような使用態様もある。と
ころで、スタイラスペン５をタブレツト８から厚
み方向、即ちＸ軸方向およびＹ軸方向に対して垂
直なＺ軸方向に離して使用すると検出導線、セレ
クタ導線に誘起される電圧は離れた距離に応じて
急激に減少し、かつ、波形に歪を生じることが知
られており、このような使用態様においては正確
な座標検出ができないという欠点があつた。

本発明の目的は、上記従来の欠点を除き、スタ
イラスペン又はカーソル等がタブレツトのＸ軸、
Ｙ軸平面から垂直のＺ軸方向に離れた場合でも正
確な座標を検出することができる座標検出装置を
提供するにある。

この目的を達成するため、本発明は、前述のよ
うな位相差の信号又はセレクタ導線により検出さ
れた信号の振幅をとり出し、この振幅が予め定め
られた所定値以下のときその振幅を大きくする振
幅変更手段を設け、変更した振幅と変更の度合に
基づいて前記Ｚ軸方向の座標（Ｚ座標）を求め、
このＺ座標に基づいてＸ座標およびＹ座標を補正
するようにしたことを特徴とする。

以下、本発明を第２図および第３図に示す実施
例に基づいて説明する。

第２図は本発明の一実施例に係る座標検出装置
のブロツク図である。

図で、第１図に示す部分と同一部分には同一符
号を付して説明を省略する。４ａ，１２ａはそれ
ぞれ増幅器であり、第１図に示す増幅器４，１２
がその増幅度を固定されているのに対し、増幅器
４ａ，１２ａは制御信号によりその増幅度を切換
えることができるようになつている。１５ａはマ
イクロコンピユータで構成される信号処理装置で
あり、第１図に示す信号処理装置１５とは一部異
なつた処理手段を有する。１６は振幅検出器であ
り、増幅器１２ａからの出力信号を入力してその
振幅の最大値を保持しておく。この保持されてい
る最大値は信号処理装置１５ａからの信号により
リセツトすることができる。１７は振幅検出器１
６に保持されている振幅の最大値をデジタル値に
変換するＡ／Ｄ変換器（アナログ・デジタル変換
器）である。

次に、本実施例の動作を説明する。増幅器１２
ａからは前述のようなフイルタ３から出力される
正弦波に対して位相差を有するＸ軸又はＹ軸の正
弦波信号が出力される。この信号は振幅検出器１
６に入力されてその振幅の最大値が保持される。
この最大値はＡ／Ｄ変換器１７によりデジタル値
に変換される。信号処理装置１５ａはこの最大値
をとり入れて予め定められた設定値と比較する。
ところで、タブレツト７の上に相当の厚みを有す
る物体が置かれていて、タブレツト７の面とスタ
イラスペン５間に間隔がある場合、即ち、スタイ
ラスペン５のＺ軸方向の距離が大きい場合、とり
入れた最大値はきわめて低い値である。したがつ
て、前記設定値との比較の結果、とり入れた最大
値は設定値以下となる。この場合、信号処理装置
１５ａは増幅器４ａ，１２ａの増幅度が最大か否
かをチエツクし、最大でなければ増幅器４ａ，１
２ａに対して制御信号を出力し、その増幅度をよ
り大きな増幅度に切換える。この切換えは可成り
大幅な切換えとすることが望ましい。次いで信号
処理装置１５ａは振幅検出器１６にリセツト信号
を出力し、それまで保持していた最大値をリセツ
トする。そうすると、振幅検出器１６には大きな
増幅度に切換えられた増幅器４ａ，１２ａを経た
信号が入力され、より大きな最大値が保持され
る。この最大値はＡ／Ｄ変換器１７でデジタル値
に変換され、再び前記設定値と比較される。以上
のような処理が順次繰返えされることとなるが、
増幅器４ａ，１２ａの増幅度が最大になつても、
振幅検出器１６の最大値が前記設定値以下であれ
ば、座標検出は不能であるとして検出動作を停止
する。即ち、Ｚ軸方向においてスタイラスペン５
の距離が大き過ぎると、得られる信号は極端に小
さくなり歪も生じて正確な検出ができなくなるの
である。

上記の処理の繰返えしにおいて、振幅検出器１
６の最大値が設定値以上になると、信号処理装置
１５ａは蓄積カウンタ１４を作動させて前述のよ
うに位相差に相当する期間クロツクパルスをとり
入れ、そのパルスの個数に基づいてＸ座標、Ｙ座
標を算出する。一方、信号処理装置１５ａはその
ときの最大値と増幅器４ａ，１２ａの増幅度に基
づいてスタイラスペン５の先端とタブレツト７の
表面との距離、即ち、スタイラスペン５のＺ座標
を算出する。この演算はやや複雑となるので、前
記最大値および増幅度とＺ座標の関連を予め実験
により求め、この実験結果を利用してもよい。Ｚ
座標が得られると、前記処理の繰返し後に求めら
れたＸ座標、Ｙ座標の値を修正する。この修正
は、予めＺ軸方向の距離によるＸ座標、Ｙ座標の
誤差を測定しておき、これを信号処理装置１５ａ
内のメモリに記憶させ、これに基づいて修正を行
なつてもよいし、又、近似計算式を作つておき、
これを用いて修正を行なつてもよい。上記の処理
において、最大値に対する比較の基準となる設定
値は種々の観点から決定し得るものであるが、そ
の１例として比較器１３の機能により決定するこ
ともできる。即ち、比較器１３にゼロクロスコン
パレータを用いた場合、増幅器１２ａからの信号
が０点を超えると出力を生ずる。しかしながら、
多くの場合、必ずしも正確に０点を超えて出力を
生ずるのではなく、その出力を生ずる大きさに多
少のずれが存在する。このずれは信号の振幅が大
きければ程んど問題にならないが、振幅が小さけ
れば小さい程大きな位相のずれとなつてその影響
が甚だしくなる。そこで、このような影響のない
振幅を設定値として定めるものである。

なお、以上の説明では、Ｘ軸又はＹ軸の検出導
線に生ずる信号を用いて修正を行なう場合につい
て述べたが、セレクタ導線に生ずる信号を利用す
ることも可能である。又、増幅度を変更する増幅
器として増幅器４ａ，１２ａの両方を用いたが、
いずれか一方をのみ用いることもできるし、又、
適宜個所に別途増幅器を設け、この増幅器の増幅
度を切換えるようにしてもよい。又、スタイラス
ペン５のＺ座標を求める処理は信号セレクタ８の
切換毎に行なう必要はなく１度行なえば充分その
目的を達することができる。

このように、本実施例では、増幅器の増幅度と
変更後の振幅とから得られたスタイラスペンのＺ
座標により、Ｘ座標、Ｙ座標を修正するようにし
たので、スタイラスペンがタブレツト面から相当
程度離れていても正確な座標検出を行なうことが
できる。又、Ｚ座標を検出することができるの
で、３次元の座標検出装置として用いることもで
きる。

第３図は本発明の他の実施例に係る座標検出装
置のブロツク図である。

本実施例は、第２図に示す分周器２から増幅器
４ａまでの構成および信号処理装置１５ａの一部
処理手段を異にするものであり、他の構成につい
ては同じであるので、構成を異にする部分のみ示
し、同一の構成部分については図示を省略する。
ただし、増幅器１２ａの増幅度は固定されている
ものとする。図で、１発振器（第２図に示すもの
と同じ）である。２ａはリングカウンタの機能を
も備えた分周器であり、その出力側にはアドレス
信号線が接続されている。アドレス信号線の１つ
は蓄積カウンタ１４に接続されており、この信号
線からは第２図に示す分周器２の出力に対応して
１周期毎に蓄積カウンタ１４をセツトする値（例
えば高出力レベル信号）が出力されるようになつ
ている。１８は信号処理装置１５ｂからのアドレ
ス信号と分周器２ａからのアドレス信号とを切換
えるためのセレクタである。１９はRAM（ラン
ダム・アクセス・メモリ）であり、信号処理装置
１５ｂからその所定番地に所定数値が書込まれ
る。２０はRAM１９からの出力をアナログ値に
変換するＤ／Ａ変換器（デジタル・アナログ変換
器）、３ａはＤ／Ａ変換器２０からの出力をなめ
らかな正弦波とするフイルタ、４ｂは増幅度が一
定とされた増幅器である。

信号処理装置１５ｂはRAM１９を起動し、
RAM１９の所定番地に所定の値を書込む。この
状態において、発振器１から分周器２ａへクロツ
クパルスが出力され、分周器２ａはそのクロツク
パルスによりアドレス信号線から順次アドレスデ
ータを出力する。これらアドレスデータはセレク
タ１８を介して順次RAM１９に読込まれ、
RAM１９はそのアドレスデータの番地に書込ま
れている値を順次出力する。この値はＤ／Ａ変換
器２０によりアナログ値に変換される。第４図ａ
はＤ／Ａ変換器２０の出力波形を示すものであ
り、階段状の波形となつてあらわれる。この出力
波形はフイルタ３ａにより第４図ｂに示すように
正弦波とされる。この正弦波は増幅器４ｂにより
増幅され、スタイラスペン５のコイル６に加えら
れる。RAM１９に対するアドレスデータは信号
処理装置１５ｂからも出力することができ、その
場合はセレクタ１８が分周器２ａから信号処理装
置１５ｂ側へ切換えられる。RAM１９に書込ま
れる値は信号処理装置１５ｂにより自由に変更す
ることができる。第４図ａに示された波形の階段
の１つ１つの高さは、RAM１９の各番地に書込
まれている値に相当するのであるから、RAM１
９に書込まれる値を変更することにより増幅器４
ｂから出力される正弦波の振幅を変更することが
できる。即ち、本実施例では、さきの実施例が増
幅器の増幅度を切換えて振幅を変更するのに対し
て、信号処理装置１５ｂでRAM１９の値を書換
えることによりこれを行なう。

このように、本実施例ではRAM１９に書込ま
れた値と、変更後の振幅とから得られたスタイラ
スペンのＺ座標によりＸ座標、Ｙ座標を修正する
ようにしたので、さきの実施例と同様の効果を奏
するものであり、さらに、蓄積カウンタをセツト
する分周器２ａからの位相基準信号とスタイラス
ペンのコイルに与えられる信号との位相差を任意
に、かつ、動的に設定することができ、励磁信号
の歪やノイズによる誤差を除くことができる。

以上述べたように、本発明では、励磁装置のＺ
座標を求め、これに基づいてＸ座標、Ｙ座標を補
正するようにしたので、励磁装置がタブレツト面
から相当程度離れていても正確な座標検出を行な
うことができる。又、Ｚ座標を求めることができ
るので、本発明の座標検出装置を３次元の座標検
出装置として用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の座標検出装置のブロツク図、第
２図は本発明の一実施例に係る座標検出装置のブ
ロツク図、第３図は本発明の他の実施例に係る座
標検出装置の一部のブロツク図、第４図ａ，ｂは
第３図に示すＤ／Ａ変換装置およびフイルタの出
力波形図である。 １……発振器、２，２ａ……分周器、３，３ａ
……フイルタ、４ａ，４ｂ……増幅器、５……ス
タイラスペン、６……コイル、７……タブレツ
ト、１１ａ……偏相用コンデンサ、１１……加算
器、１２ａ……増幅器、１３……比較器、１４…
…蓄積カウンタ、１５ａ，１５ｂ……信号処理装
置、１６……振幅検出器、１７……Ａ／Ｄ変換
器、１８……セレクタ、１９……RAM、２０…
…Ｄ／Ａ変換器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 正弦波発生装置と、この正弦波発生装置から
   出力される発振電圧により励磁される励磁装置
   と、この励磁装置が置かれることによりその置か
   れた位置に関連した信号を発生する導線と、この
   導線に発生した信号を前記発振電圧に対して前記
   位置に関連した位相差を有する信号に変換する変
   換手段と、前記位相差に基づいて前記位置のＸ軸
   方向の座標およびＹ軸方向の座標を求める演算装
   置とを備えた座標検出装置において、前記変換手
   段からの信号が所定値以下の振幅であるときその
   振幅を大きくする振幅変換手段と、変更した振幅
   および変更の度合に基づいて前記Ｘ軸方向および
   Ｙ軸方向に垂直なＺ軸方向の前記位置の座標を求
   める手段と、前記Ｚ軸方向の座標に基づいて前記
   振幅の変更後に得られたＸ軸方向の座標およびＹ
   軸方向の座標を補正する手段とを設けたことを特
   徴とする座標検出装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記振幅変
   更手段は、増幅器の増幅度を切換える手段である
   ことを特徴とする座標検出装置。 ３ 特許請求の範囲第１項において、前記振幅変
   更手段は、前記正弦波発生装置における正弦波の
   振幅を変更する手段であることを特徴とする座標
   検出装置。