JPH0425569B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、間隔を置いた導体から成る格子に対
するコイルの位置を検出する方式、およびさらに
特定すればこのような方法を比較的簡単かつ低コ
ストにすることに関する。

ポインタまたはペンのような可動の器具の位置
を電気信号に変換し、近距離または遠隔の利用装
置に伝達する種々の高分解能装置は、当該技術分
野において周知である。

米国特許第4210775号明細書は、ペンのような
器具のペンチツプのすぐ上に先端を配置し、この
先端のまわりにコイルを配置し、この器具を、導
体格子を有する平板に関連して利用する数値化装
置に関連するものであり、その際これら導体格子
は、Ｘ方向に向いた１群の平行導体とＹ方向に向
いた１群の平行導体から成る。ペンチツプは、導
体格子を収容した支持面上に置かれた作業シート
に沿つて動かされる。発振器が、コイルに一定周
波数および一定振幅の信号を供給する。コイル
は、導体格子に誘導結合されており、それにより
導体に信号を誘起する。電磁気学理論によればそ
れぞれの格子導体に誘起される信号の振幅と位相
は、ペンチツプに対する導体の位置に依存する。
それぞれの群の格子導体は、順に走査され、誘起
された信号をマルチプレクサ回路により順に差動
増幅器に供給する。マルチプレクサ回路は、アド
レスデコーダに応答してそれぞれの格子導体を選
択する。アドレスデコーダは、走査カウンタによ
つて駆動される。走査カウンタは、発振器から駆
動される駆動回路により生じる信号で増加させら
れる。位置カウンタは、格子導体のＸおよびＹグ
ループを順に走査する際、発振器に応答して増加
させられる。増幅器の出力に応答する位相検波器
は、ペンチツプの片側に近付いた格子導体を順に
走査した際、ステツプ状包絡線を有する正の信号
を発生する。位相検波器は、ペンチツプの反対側
にある導体をペンチツプから離れる方向に走査し
た場合、ステツプ状包絡線を有する負の信号を発
生する。位相検波器から発生された信号は、走査
がペンチツプに近付く時、フイルタにより正のピ
ークを有する特性波形信号を発生する。走査がペ
ンチツプの下を通過する際、フイルタを通つた信
号は、Ｏ軸を越えてステツプ状に低下し、負のピ
ークに達し、かつペンチツプから離れる方向に走
査を継続した場合、低下する。フイルタを通つた
信号は、微分され、かつ停止パルスを発生する所
定の閾値レベルと比較される。停止パルスは、位
置カウンタを禁止するために使われる。この点に
おいて位置カウンタの内容は、格子導体のＸグル
ープに関するペンチツプの位置を表わしており、
かつ出力レジスタにロードされる。それから出力
レジスタの内容は、利用装置に出力される。走査
カウンタと位置カウンタはリセツトされ、かつ格
子導体のＹグループの導体が、同様に走査され、
導体のＹグループに関するペンチツプの位置を表
わすデジタル位置番号を発生する。

マルチプレクサを使用し、平行導体のグループ
のそれぞれＸおよびＹ導体を順に走査するその他
の特許には、米国特許第4185165号および第
4260852号明細書がある。マルチプレクサを使用
し格子導体を順に走査するこれらすべての特許
は、満足すべき所望の結果を生じるが、これらの
結果を生じる装置は、比較的複雑で高価である。

従つて本発明の目的は、簡単で安価な数値化装
置を提供することにある。

発明の要約 簡単に述べれば１実施例に関連して本発明は、
ペンまたはカーソルのような器具の位置を、導体
格子に対する器具の位置を示す電気信号に変換す
る数値化方式を提供する。一般に器具は、Ｘ方向
に向いた平行導体の群とＹ方向に向いた平行導体
の群から成る導体格子に電気信号を供給するコイ
ルを有する。本発明の１実施例においては導体間
に一定間隔を置いてＸおよびＹの両方に64の並列
導体が配置されている。典型的な例では導体はプ
リント配線板上に配置されており、このプリント
配線板は、片側にＸ方向の導体を、また反対側に
Ｙ方向の導体を有する。しかしその代りに線材ま
たはその他の導体を、絶縁体面にうめ込みまたは
面上に配置してもよい。

格子導体と関連して動作するペンまたはカーソ
ルは、非金属型上に線材を巻いたコイルを有す
る。発振器は、所定の周波数、曲型的には100k
Hzの信号をコイルに供給する。例えばコイルは、
12V、150ｍＡで動作する。電流を大きくすれば、
格子導体に誘起される信号は大きくなるが、熱の
問題があるので、コイルに供給できる電流値は制
限されている。コイルは、格子導体に誘導結合さ
れ、それにより導体内に信号を誘起する。電磁化
学理論によれば、それぞれの格子導体に誘起され
る信号の大きさと極性は、コイルに対する導体の
位置に依存する。

マルチプレクサ回路は、Ｘ方向導体配列の中心
導体の信号を標本化するように使われる。信号極
性が正か負かを判定することによつて、格子導体
に対するコイルの位置がわかり、すなわちコイル
が標本化した中心導体により上にあるかまたは下
にあるかがわかる。それからマルチプレクサは、
コイルが置かれた方の半分の部分（上側または下
側）の中の中心導体の信号を標本化し、かつ再び
信号が正か負かを確かめ、コイルがどちらの1/4
部分に置かれているかを判定する。コイルが隣接
する２つのＸ方向導体の間にあることを確かめる
まで、同様に読取りが続けられる。

コイルがちようど２つの導体から等距離のとこ
ろにあると、それぞれの導体に誘起される信号の
大きさは同一であり、極正は反対であり、それ故
に実際にコイルが正確に２つの導体の中央にある
とわかる。コイルが２つの導体から等間隔のとこ
ろにないと、２つの導体から生じる信号の大きさ
は増加または減少する。すなわち一方は増加し、
他方は減少する。

この時コイルの正確な位置は、２つの導体に誘
起された信号の比を形成し、この比を索引テーブ
ル記憶された値と比較することによつて判定され
る。絶対値ではなく、２つの信号の間の比が利用
されるので、コイルから導体に伝えられる信号の
強さの変化は、測定に何の影響も及ぼさない。測
定は、周波数および位相にもわずらわされない。

Ｙ方向導体配列に関するコイルの位置の精密な
測定のため、同様な一連の測定が、Ｙ方向導体配
列の信号を標本化して行われる。本発明によれ
ば、コイル位置検出のための時間は、従来公知の
ものよりずつと短縮できる。

有利な実施例の説明 第１図によれば平板の格子導体が概略的に示さ
れている。この平板は、例えばＸ方向に配置され
た６４の平行導体（No.１〜64）とＹ方向に配置さ
れた６４の平行導体（No.65〜128）を有する。こ
の時瞬時的にコイル１０が位置１０にあるものと
すると、数値化装置の役割は、この位置を正確に
判定することにある。本発明によれば、コイルに
はAC信号が加えられ、かつ導体に誘導結合され
ている。コイルの一方の側にあるＸ導体には正の
信号が誘起され、一方コイルの反対側のＸ導体に
は負の信号が誘起される。従つてピツクアツプさ
れた特定の導体に誘起される信号の極正を記録す
れば、コイルが、この導体の上にあるか、下にあ
るかは容易に確かめられる。

本発明の基本方式によれば、コイルから平板の
中央にある導体、例えば導体３２に誘導結合され
た信号が標本化される。この導体の信号を標本化
すれば、信号の極性により、実際にコイルが導体
３２より上にあり、導体１〜３２を含む範囲内に
あることがわかる。従つて導体３３〜６４に誘起
する信号を標本化する必要はない。次の標本化
は、平板の上半分の中央にある導体、例えば導体
１６において行われる。導体１６の信号の極性を
チエツクすることにより実際にコイルが導体１６
より上にあることがわかり、それ故に平板の1/4
に、すなわち導体１ないし１６のいずれかにある
とがわかる。次の標本化は、例えば導体８におい
て行われ、かつ極性をチエツクすることによつて
コイルが、導体１ないし８を含む範囲内にあるこ
とがわかる。次の標本化の際測定は導体４の信号
について行われ、かつ信号の極性により実際にコ
イルが導体４よりも上にあり、かつ導体１ないし
４のいずれかのところにあることがわかる。それ
から測定は導体２の信号について行われ、かつ前
の測定とは異つた極性に着目して、実際にコイル
が導体２より下にあることがわかる。それから装
置は導体３をピツクアツプし、かつ標本化した信
号の極性から判断して、コイルが導体３より上に
あることをつきとめる。従つてわずか６つの標本
化により、コイルのだいたいの位置（２つの導体
以内）がわかつた。このことは、他の方式におい
て64のすべての導体を標本化することと対称的で
ある。

従つてコイルが導体２と３の間にあることは今
や明らかである。導体２と３から測定された信号
が等しければ、コイルが導体２と３から等距離の
ところにあることがわかる。しかしこれらの信号
が等しくなければ、導体２と３の標本化によつて
得られた信号から比がとられ、かつこの比は、索
引テーブルに記憶された数値と比較され、コイル
の精密な位置がつきとめられる。導体２と３から
標本化された信号の絶対値ではなく、比が使われ
るので、本方式は、振幅、周波数および位相によ
つてあまり影響を受けない。導体１ないし６４に
対するコイルの位置をつきとめた後に、Ｙ方向の
導体６５ないし１２８について同じ処理が行わ
れ、もう一方の方向におけるコイルの正確な位置
がつきとめられる。

この処理を行う回路は第２図、第３図および第
４図に示されている。第２図および第３図は、導
体標本化手段以外の必要な回路をすべて含んでお
り、この導体標本化手段は、導体１ないし１２８
のうち必要なものをピツクアツプするために使わ
れ、この手段は第４図に示されている。導体標本
化手段は、平板の導体を第２図および第３図の回
路に接続する。

上記の例において導体６４，３２，１６，８，
４，２および３の信号は、第２図および第３図の
数値化装置の入力端子１２に連続的に加えられ
る。これらそれぞれの信号は、システムにとつて
適当な動作信号レベルにするため回路１４におい
て増幅されかつフイルタに通される。増幅および
フイルタ回路１４の出力は、入力AC信号をDC信
号に変換するため同期検波器１６に供給される。
同期検波器１６の出力は、増幅器および平滑化フ
イルタ１８に供給される。回路１８は、同期検波
器１６の出力に含まれたあらゆるリプルを平滑化
し、かつDC信号を増幅する。

増幅器および平滑化フイルタ回路１８の出力
は、アナログデジタル変換器２０に供給され、こ
の変換器は、回路１８のDC電圧出力を２進数に
変換する。２進数はマイクロプロセツサ２２に供
給される。マイクロプロセツサ２２において２進
数は、蓄積プログラムに従つて平板のどの導体を
次に標本化すべきかを決定するために利用され
る。ピン２７ないし３３におけるマイクロプロセ
ツサ２２の出力は、標本化すべき平板の導体のア
ドレスであり、かつこれら出力は、第４図の標本
化回路に供給される。これら出力は、入力端子１
２に接続すべき導体のアドレスである。マイクロ
プロセツサに記憶されたプログラムは、次の平板
のどの導体を標本化するかを決定し、また特定の
導体の比を索引テーブルの数値と比較し、Ｘ方向
のコイル位置を決定する。信号はそれぞれのＹ導
体から入力端子１２にも加えられ、同様にＹ方向
のコイル位置がつきとめられる。マイクロプロセ
ツサ２２のピン１，６，８，１０〜１９，３５お
よび３９は、UART２４に接続され、計算機ま
たは端末装置のような補助装置と通信を行う。
UART２４の出力は、TTLからインターフエー
ス２５と２７を介してRS232Cに与えられる。

マイクロプロセツサの出力２８は400kHzの信
号であり、分周器３０に供給され、1/4に分周さ
れ、100kHzの信号を生じる。この信号は、線３
２とトランジスタ３４を介して同期検波器１６に
基準入力として供給される。トランジスタ３４
は、分周器３０の信号を変換しかつレベルシフト
する。100kHzの信号はプツシユプル増幅器３６
にも供給され、この増幅器の出力は、コイルに供
給され、このコイルをプツシユプル駆動する。

64のＸ導体（番号１〜64）と64のＹ導体（番号
65〜128）を標本化する回路は第４図に示されて
いる。この回路は、２つの１／８セレクタ４０と
４２、および１６のスイツチ回路を有し、そのう
ち８つは適当なＸ導体をスイツチングまたは標本
化するため、別の８つは適当なＹ導体をスイツチ
ングまたは標本化するために使われるが、説明を
簡単化するためそれぞれのうち２つだけが示され
ている。

スイツチ回路４４は、Ｘ導体１〜８のうち選ば
れた１つを、線４６を介して第２図および第３図
の回路の入力端子１２に接続し、またスイツチ回
路４８は、Ｘ導体57〜64のうち選ばれた１つを線
４６を介して同じ入力端子に接続する。同様なス
イツチ回路（図示されていない）は、導体９〜56
のうち選ばれた１つを入力端子１２に接続するた
めに使われる。

スイツチング回路５０は、Ｙ導体65〜72のうち
選ばれた１つを線４６を介して入力端子１２に接
続するために使われ、かつスイツチング回路５２
は、Ｙ導体121〜128のうち選ばれた１つを線４６
を介して入力端子１２に接続するために使われ
る。その他のスイツチング回路（図示されていな
い）は、導体73〜120のうち選ばれた１つを入力
端子１２に接続するために使われる。

第４図の標本化回路の入力端子は、マイクロプ
ロセツサ２２の出力端子から線５４，５６，５
８，６０，６２，６４，６６および６８を介して
信号を受取る。線５４を介した入力は、Ｙは導体
を選択すべきことを表わし、従つてＹ導体用の
１／８セレクタ４２に供給される。線６２上の入
力は、Ｘ導体を選択すべきことを表わし、従つて
Ｘ導体用の１／８セレクタ４０に供給される。

１／８セレクタ４０は、スイツチ回路４４と４
８を含む８つのＸ導体スイツチ回路のうちどれを
エネーブルすべきかを指定するが、一方１／８セ
レクタ４２は、スイツチ回路５０と５２を含む８
つのＹ導体用スイツチ回路のうち適当な１つを選
択する。適当なスイツチ回路のこの選択は、両方
のセレクタ４０と４２に接続された線５６，５８
および６０を介してマイクロプロセツサ２２から
供給されるアドレス指定に応じてセレクタ４０と
４２によつて行われる。

マイクロプロセツサから標本化回路に達するそ
の他の入力は線６４，６６および６８の入力であ
る。これら入力は、スイツチ回路４４，４８，５
０および５２を含むすべてのスイツチ回路に供給
され、特定のスイツチ回路に結合された８つの導
体のうちどれを出力線４６に接続すべきかを選定
する。

マイクロプロセツサ２２を動作させる計算機プ
ログラムはアセンブラ言語で書かれており、この
プログラムリストを参考資料として添付する。

以上特定の装置に関連して本発明の方式につい
て説明したが、本発明は単なる１例であつて、特
許請求の範囲に記載した本発明の権利範囲を制限
するものではないことは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、格子内にあるコイルの位置をつきと
める方法を示す数値化装置の格子導体を示す略
図、第２図と第３図は、本発明の方式による数値
化処理装置の回路図、第４図は、第１図の格子導
体の信号を標本化しかつ第２図と第３図の回路に
供給する回路の図である。 １２……入力端子、１４……増幅フイルタ回
路、１６……同期検波器、１８……増幅平滑回
路、２０……アナログデジタル変換器、２２……
マイクロプロセツサ、２４……UART、２５，
２７……インターフエース、３０……分周器、３
６……プツシユプル増幅器、４０，４２……１／
８セレクタ、４４，４８，５０，５２……スイツ
チ回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 発信コイルに隣接して平板内に配置されかつ
   間隔を置いた平行な導体から成る格子に対する発
   信コイルの位置を検出する平板を有する図形入力
   装置において、 発信コイルに信号を伝送する手段が設けられて
   おり、 導体の第１のものに誘起された信号の極性を標
   本化して当該第１の導体のどちら側にコイルが配
   置されているかを検出し、かつ第１の導体の標本
   化によりコイルが配置されていると判断された側
   に配置された導体群の中の第２のものに誘起され
   た信号の極性を標本化して当該第２の導体のどち
   ら側にコイルが配置されているかを検出する手段
   が設けられており、この標本化手段は、以下同様
   に選ばれたわずかな割合だけの導体内の個々の導
   体に誘起された信号の極性をｎ回まで標本化し
   て、以下同様に誘起信号の標本化を行つた導体の
   どちら側にコイルが配置されているかを検出し、
   コイルの存在し得る位置を徐々に小なさ範囲に減
   縮し、最終的に２つの導体の間にあるものとして
   位置を検出し、かつ ２つの導体に誘起された信号に応答してコイル
   の正確な位置を検出する手段が設けられている ことを特徴とする発信コイルの位置を検出する装
   置。 ２ 標本化手段が、実質的に格子の中央に配置さ
   れた第１の導体に誘起された信号を標本化してコ
   イルが格子の特定の半分に配置されていることを
   検出する手段を有する、特許請求の範囲第１項記
   載の装置。 ３ 標本化手段が、実質的にコイルを含むことが
   検出された格子の半分の中央に配置された第２の
   導体に誘起された信号を標本化してコイルが格子
   の特定の1/4に配置されていることを検出する手
   段を有する、特許請求の範囲第２項記載の装置。 ４ 標本化手段が、別の導体に誘起された信号を
   標本化してコイルが配置された範囲を２つの導体
   の間の範囲にさらに減縮する手段を有する、特許
   請求の範囲第３項記載の装置。 ５ 標本化手段が、別の導体のどちらを標本化す
   べきかを検出するの前にコイルの粗い位置を連続
   的に検出する手段を有する、特許請求の範囲第４
   項記載の装置。 ６ 応答手段が、２つの導体に誘起された信号の
   比を形成する手段、および正確なコイル位置の配
   置を表す所定の比と前記の比を比較する手段を有
   する、特許請求の範囲第１項記載の装置。 ７ 標本化手段が、導体に誘起された信号の極性
   を確かめて標本化した導体のどちら側にコイルが
   配置されているかを示す手段を有する、特許請求
   の範囲第１項記載の装置。 ８ 発信コイルに隣接して配置されかつ間隔を置
   いた複数の平行導体に対する発信コイルの位置を
   検出する装置において、 平行導体の第１のものに誘起された電圧を標本
   化する手段が設けられており、この標本化手段
   は、第１の導体のどちら側にコイルが配置されて
   いるかを検出し、それにより第１の導体コイルを
   含まない方の側にあるどの平行導体に誘起された
   電圧の標本化も必要ないようにし、 標本化手段は、第１の導体のコイルを含む側に
   配置された平行導体の第２のものに誘起された電
   圧を標本化し、第２の導体のどちら側にコイルが
   配置されているかを検出し、それにより第２の導
   体のコイルを含まない方の側にあるどの平行導体
   に誘起された電圧の標本化も必要ないようにし、 標本化手段は、以下同様にコイルの存在し得る
   位置を小なさ範囲に減縮して、特定の２つの導体
   の間にあるものとしてコイルの粗い位置を検出
   し、 前記特定の２つの導体に誘起された電圧の比を
   発生する手段が設けられており、かつ 対となつた導体の誘起電圧比と導体間のコイル
   の位置を対応付けたテーブルと前記比を比較して
   コイルの細かい位置を検出する手段が設けられて
   いる ことを特徴とする、発信コイルの位置を検出する
   装置 ９ 発信コイルに隣接して配置されかつ間隔を置
   いた複数の平行導体に対する発信コイルの位置を
   検出する装置において、 複数の導体のほぼ中央にある平行導体の第１の
   ものに誘起された電圧の極性を標本化する手段が
   設けられており、この標本化手段は、第１の導体
   のどちら側にコイルが配置されているかを検出
   し、それにより第１の導体のコイルを含まない方
   の側にあるほぼ半分のどの導体に誘起された電圧
   の標本化も必要ないようにし、 標本化手段は、第１の導体のコイルを含む側に
   配置された平行導体のほぼ中央にある平行導体の
   第２のものに誘起された電圧を標本化し、第２の
   導体のどちら側にコイルが配置されているかを検
   出し、それにより第２の導体のコイルを含まない
   方の側にあるほぼ1/4のどの導体に誘起された電
   圧の標本化も必要ないようにし、 標本化手段は、直前に標本化された平行導体の
   コイルを含む側に配置された平行導体のほぼ中央
   にあるそれぞれの導体に誘起された電圧を順次標
   本化し、最終的に特定の２つの導体の間にあるも
   のとしてコイルの粗い位置を検出し、 前記特定の２つの導体に誘起された電圧の比を
   発生する手段が設けられており、かつ 対となつた導体の誘起電圧比と導体間のコイルの
   位置を対応付けたテーブルと前記比を比較してコ
   イルの細かい位置を検出する手段が設けられてい
   る ことを特徴とする、発信コイルの位置を検出する
   装置。