JPH04326418A - 相対座標読取装置 - Google Patents

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１１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１０５によって１本ずつ選択される。走査回路１０５
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１０５を順次選択するように走査信号
ｓ１０６を与えるようにもなっている。

【０００３】一方、座標指示器１１０にはコイル１１１
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１０９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１１０はループライン群１０２上に置かれ、
励磁回路１０９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ｓ１０６を与えて順次
走査回路１０５を選択していく。この動作を「走査」と
呼んでいる。ループライン群１０２には、座標指示器１
１０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１０５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１０６にはループライ
ンごとの誘導信号ｓ１０２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】このように従来の座標読取装置の特徴は、
複数のループライン群を走査して誘導信号を観測すると
いうところにある。一方この種の座標読取装置の応用の
一つに、グラフィックディスプレイとともに用いてディ
スプレイに表示されたカーソルを制御することがある。 通常この目的のためにはマウスが使われることが多く、
一般的には次のような処理が行われる。

【０００５】マウスは自分が移動した「移動量」を出力
する装置である。この「移動量」は絶対的な位置を示す
量ではなく、前回求めた位置から今回求めた位置までの
座標値の相対的な増分を示す量である。「移動量」は「
相対座標」とも呼ばれる。一方ディスプレイ上のカーソ
ルはディスプレイに仮想的に固定して設けられた座標系
、すなわち「絶対座標」系内で動作するように制御され
る。両者の対応をとるためにはプログラムによる変換が
必要で、一般的には相対座標を加算することによって絶
対座標を得ている。

【０００６】このような処理を座標読取装置で行うこと
もある。このような場面で用いられる座標読取装置は相
対座標が出力されるものであればよい。市販の座標読取
装置の中には、原理として絶対座標を検出するものであ
っても、わざわざ絶対座標を相対座標に変換して出力し
ているものがある。

【０００７】

【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、絶対座標を算出することを目的としている
ためにタブレット全面の走査を行わなければならず、そ
のために走査回路には多数のアナログスイッチ等の電子
的スイッチを必要としてコストアップの要因となってい
た。さらに誘導信号を検出するためには多くのループラ
インを切り替える必要があり位置検出が高速化できない
という問題があった。

【０００８】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
目的は走査することなく座標値を算出できる座標読取装
置を実現することを主目的とし、これによって座標読取
装置、特にタブレットのコストダウン、位置検出の高速
化をねらったものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、座標検出方向に等間隔に、かつ座標検出
方向とは直交する方向に平行に敷設された導体線群をつ
づら折れ状に接続したｍ本（ｍは奇数）の検出ライン群
のそれぞれを、１本の検出ラインを構成する導体線群の
間隔の２ｎ／ｍ（０≦ｎ≦ｍ）のずれをもって敷設して
タブレットとなし、このように構成したタブレットと座
標指示器とによって座標読取装置を構成し、検出ライン
群と座標指示器との間の電磁結合により検出ライン群に
誘起する誘導信号をもとに、座標指示器がタブレット上
で移動した移動量を算出するようになした。

【００１０】

【作用】このように構成した座標読取装置によれば、座
標指示器とタブレットに敷設した複数の検出ライン群と
の間の電磁結合によって検出ライン群には誘導信号が誘
起する。検出ライン群はつづら折れ形状でタブレット全
面を覆っているので、座標指示器がタブレット上のどの
場所に置かれていてもその存在を検出することができる
。また検出ライン群は、それぞれが少しずつずらして敷
設してあるため、各検出ラインでは異なった誘導信号が
観測されるので、各検出ラインの誘導信号の振幅を演算
することによって狭い範囲の座標値を求めることができ
、座標指示器の移動量を算出することができる。

【００１１】

【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。

【００１２】図１において、１０は座標指示器であり、
コイル１１を内蔵している。コイル１１は励磁回路９に
接続されている。励磁回路９はコイル１１に交流信号で
ある励磁信号ｓ１を与えるものである。励磁信号ｓ１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
本的にはコイル１１と後述する検出ライン群との間に電
磁結合作用を発生させる信号であればよい。

【００１３】１はタブレットであり、この実施例では３
本の検出ラインを敷設したものとした。３本の検出ライ
ンは第１の検出ライン２、第２の検出ライン３、第３の
検出ライン４である。各検出ラインは同じ構造をしてお
り、１本の検出ラインは座標検出方向と直交する方向に
複数の導体線を平行に間隔ｄで敷設し端部をつづら折れ
状に接続したものである。３本の検出ラインは基準とな
る検出ラインと、それに対して残り２本をそれぞれ間隔
ｄの２／３、４／３のずれを設けて敷設する。後の説明
のために、となりあう２本の検出ラインの導体線間隔を
検出ラインピッチと称しｐで表すことにする。ちなみに
本実施例ではｐ＝２ｄ／３の関係になっている。

【００１４】これらの検出ラインには前記座標指示器１
０のコイル１１が発生する交流磁界によってそれぞれ誘
導信号ｓ２、ｓ３、ｓ４が誘起する。検出ライン群は切
替回路５に接続されている。切替回路５はアナログスイ
ッチ等の電子的スイッチ素子で構成されており、第１の
検出ライン２ないし第３の検出ライン４の一本を信号処
理回路６に接続するものである。

【００１５】信号処理回路６は各検出ラインに誘起した
誘導信号ｓ２、ｓ３、ｓ４を入力し、その包絡線信号ｓ
５を発生する機能を有する回路である。構成の一例を図
２に示す。この回路は一般的なＡＭ検波回路であり、増
幅回路６１、整流回路６２、フィルタ回路６３で構成さ
れる。信号処理回路６の出力は演算回路７に接続されて
いる。演算回路７は誘導信号の包絡線信号ｓ５を入力し
、座標値を算出する機能を有するものである。包絡線信
号ｓ５を入力する入力部はＡ／Ｄ変換器となっており、
包絡線信号ｓ５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。

【００１６】制御回路８は動作の制御を行うもので切替
回路５に切替信号ｓ６を与えるように接続されている。 次に動作の説明の前に座標指示器１０の位置と１本の検
出ラインに誘起する誘導信号の振幅との関係を第１の検
出ライン２に誘起する誘導信号ｓ２を例として説明する
。

【００１７】図３（ａ）に示すようにタブレット１の読
み取り面は第１の検出ライン２とそのリターン線によっ
てループコイルが形成される領域２１とそうではない領
域２２とが交互に現れる構造になっている。　　今コイ
ル１１がループコイルとなる領域２１の中央、図の点ａ
に置かれていると、コイル１１と第１の検出ライン２と
の電磁結合は最も強くなり最大振幅の誘導信号が発生す
る。コイル１１が座標検出方向に移動するにつれて結合
は弱くなり、領域２２の中央、図の点ｂでは振幅最小と
なる。観測によればコイル１１の位置と誘導信号の振幅
との関係は図３（ｂ）のようになることがわかっている
。

【００１８】第２および第３の検出ラインは第１の検出
ラインとはそれぞれ検出ラインピッチｐおよび２ｐのず
れをもって敷設されているので、コイル１１の位置とそ
れぞれの誘導信号の振幅との関係は図３（ｃ）および図
３（ｄ）のようになる。このように各検出ラインに誘起
する誘導信号の振幅はコイル１１の置かれた位置情報を
有している。本座標読取装置はこの特性を利用して誘導
信号の振幅から座標値を求めようとするものである。

【００１９】次に動作について図４のタイミング図をも
とに説明する。励磁回路９は励磁信号ｓ１を常時座標指
示器１０に与えているので、これによってコイル１１は
常時交流磁界を発生する。座標指示器１０がタブレット
１上に置かれているとコイル１１の発生する交流磁界に
よってタブレット１の各検出ラインには誘導信号が誘起
する。

【００２０】制御回路８は切替回路５に選択信号ｓ６を
与え３本の検出ラインを順次選択する。この結果選択さ
れた検出ラインに誘起している誘導信号ｓ２、ｓ３、ｓ
４は順次信号処理回路６に入力されることになる。なお
３本の検出ラインを選択する処理は通常となりからとな
りへと順番に選択していく。しかし走査する順序は本質
的な問題ではないのでかならずしも順序よく走査する必
要はない。

【００２１】各誘導信号は信号処理回路６で、増幅、検
波され包絡線信号ｓ５に変換される。前述したように信
号処理回路６は一般的なＡＭ検波回路であり、包絡線信
号ｓ５への変換機能については構成から明かであろう。 　　誘導信号の包絡線信号から座標を算出するには次の
ように行う。演算回路７は、検出ラインが順次選択され
るごとに信号処理回路６から包絡線信号ｓ５を入力する
。 演算回路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ｓ５の大きさをデジタル量で入
力するようになっている。

【００２２】演算回路７は順次入力される包絡線信号ｓ
５の大きさを比較して、まずコイル１１がおおまかにど
の領域に置かれているかを検出する。図５によってコイ
ル１１の位置と各誘導信号の大小関係を説明する。図５
（ａ）のようにタブレットの一部に注目すると、この領
域は３本の検出ラインによって６つの領域２３ないし２
８に分割できる。タブレット全面はこの領域の繰り返し
である。たとえば領域２８の右隣の領域は３本の検出ラ
インの位置関係から領域２３と等価であることがわかる
であろう。コイル１１がこの領域のどこに置かれている
かによって各検出ラインの誘導信号の大小関係が変化す
る。

【００２３】すでに説明したようにコイル１１と検出ラ
インとの位置関係による誘導信号の振幅の変化は図３の
ようであった。この関係からたとえば図５（ｂ）のよう
にコイル１１が領域２３に置かれていると、第１の検出
ライン２には最も大きな誘導信号が発生し、第３の検出
ライン４、第２の検出ライン３の順に振幅は小さくなっ
ていく。図５（ｂ）にはこの大きさの関係を包絡線信号
ｓ５によって示している。

【００２４】コイル１１が座標検出方向に移動して領域
２４に置かれると、誘導信号の大きさは大きい順に第１
の検出ライン２、第２の検出ライン３、第３の検出ライ
ン４の順になる。同様に各領域における誘導信号の大小
関係は表１のようになる。 　　以上のように誘導信号の大小関係を判断することに
よっておおまかな位置を検出することができる。　　さ
らに上記各領域内での詳細な位置を次のようにして求め
る。 まず３つの包絡線信号について次のように符号を与える
。

【００２５】 Ｖｐ　　・・・最大の信号　　ピーク信号と呼ぶＶｐｈ
・・・中間の信号 Ｖｐｌ・・・最小の信号 次にこれらによって次のＱなる値を求める。 このＱの値は、次のような性質を持つ。

【００２６】図６に示すようにコイル１１が第２の検出
ライン３の中心、点ｃに置かれている場合を考える。こ
のとき、第２の検出ライン３には最大の誘導信号が誘起
しており、この検出ラインを選択すると演算回路７には
ピーク信号Ｖｐが入力される。　　第１の検出ライン２
を選択した場合にはＶｐより小さな誘導信号が誘起され
、演算回路７にはＶｐｌが入力される。第３の検出ライ
ン４を選択した場合には同様に演算回路７にはＶｐｈが
入力される。第１の検出ライン２と第３の検出ライン４
で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。

【００２７】図７に示すようにコイル１１が座標検出方
向に移動すると、コイルと検出ラインとの結合は、第１
の検出ライン２、第２の検出ライン３では小さくなり、
逆に第３の検出ライン４では大きくなる。この結果、Ｖ
ｐ，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１１が
さらに移動して、図８の位置、すなわち図６の位置より
検出ラインピッチｐの１／２移動すると、コイルと検出
ラインとの結合は、第２の検出ライン３と第３の検出ラ
イン４とで等しくなり、Ｖｐ＝ＶｐｈとなってＱ＝０と
なる。

【００２８】図６の位置から左に移動した場合も同様に
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に示すように検出ラインピッチ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、検出ライ
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検出ライン間の詳細な位置
を求めることができるのである。　　すでに求めたおお
まかな位置と、ここで求めた詳細な位置とを加減算すれ
ばタブレット上一部の領域での座標値が求められる。

【００２９】図５に示した領域２３ないし２８に０から
５までの番号をつけ、おおまかな位置をこの番号によっ
て表すことにする。符号をＡｒｅａとする。そして式２
によって座標値を求める。 ここで符号を再度説明すると、 Ａｒｅａ　　：おおまかな位置 ｐ　　　　　　　　：検出ラインピッチｆ（Ｑ）　　：
Ｑに対応する検出ライン間の詳細な位置以上のようにし
てタブレット上一部の領域での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。　　相対座標はこの
ようにして求めた座標値の１回前の処理で求めた座標値
と今回の処理で求めた座標値との差をとって求める。

【００３０】上記の説明で明らかなように本座標読取装
置では一部の領域内での位置は検出できるが、タブレッ
ト全面における位置は検出できない。たとえば図５にお
いて１回前の座標算出時点でコイルがある領域に置かれ
ていたとすると、次の座標算出で正しく移動量が求めら
れるのはその領域を中心として±５の領域の範囲内でコ
イルが移動した場合である。これ以上移動した場合は±
５の領域内にいる場合と区別がつかなくなる。

【００３１】しかし、座標を検出する周期としてはたと
えば１秒間に２００点程度、すなわち１点あたり５ｍｓ
ｅｃ程度であって、この間に座標指示器が移動する範囲
は限られている。したがってこの範囲が正しく検出され
ればよく、相対座標読取装置としては十分実用的である
。その他の実施例のいくつかについて簡単に説明を加え
る。

【００３２】前記実施例は一次元の座標読取装置につい
てのものであるが、このように構成した一次元の座標読
取装置を２組設け、それぞれを直交して配置すれば二次
元の座標読取装置が構成できることは容易である。　　
また前記実施例では３本の検出ラインでタブレットを構
成したが奇数本の検出ラインであれば同様にタブレット
を構成することができる。詳細な説明は省略するが図１
０は５本の検出ラインを敷設した実施例である。

【００３３】本発明の主旨は、タブレットを構成する検
出ラインの構成に特徴をもたせ、タブレットを走査しな
くてもタブレット全面において座標指示器による誘導信
号を検出し座標値を求めようとするものである。　　前
記実施例では座標指示器１０のコイル１１に励磁回路９
を接続して励磁信号を与え交流磁界を発生させるように
していたが、この構成は本発明の本質ではない。タブレ
ット１と座標指示器１０との間の電磁結合を利用する座
標読取装置は種々提案されており、その結合原理にかか
わる技術は本発明に応用できる。　　たとえばタブレッ
トに励磁手段を設け、これから発生する交流磁界を座標
指示器を介してタブレットの検出手段と結合させる方式
、あるいはタブレットの励磁手段から発生する交流磁界
による誘導信号を座標指示器で一旦蓄積した後、そのエ
ネルギーを利用してふたたび座標指示器から交流磁界を
発生させる方式などがある。これらは座標指示器をタブ
レットと信号線で接続する必要のないワイヤレス座標読
取装置であるが、これらの座標読取装置においても誘導
信号を誘起する検出ライン構成を前記実施例と同様に構
成できる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では複数の
つづら折れ形状の検出ラインをそれぞれ少しずつずらし
て敷設してタブレットを構成し、これらの検出ライン群
と座標指示器との間の電磁結合により検出ライン群に誘
起する誘導信号をもとに座標指示器が置かれた位置を算
出するように座標読取装置を構成した。したがって、従
来の座標読取装置のようにタブレットに複数のループラ
インとそれを切り替えるスイッチ手段とを設ける必要が
なく、またそれらを走査することもなくなったので、座
標読取装置、特にタブレットの構造を簡単にすることが
できた。また座標の算出を高速に行うことが可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による座標読取装置の一実施例の構成図
である。

【図２】実施例の信号処理回路の構成図である。

【図３】実施例の誘導信号の説明図である。

【図４】実施例のタイミング図である。

【図５】実施例の概略位置を求めるための誘導信号の分
布説明図である。

【図６】実施例の詳細位置を求めるための誘導信号の分
布説明図（その１）である。

【図７】実施例の詳細位置を求めるための誘導信号の分
布説明図（その２）である。

【図８】実施例の詳細位置を求めるための誘導信号の分
布説明図（その３）である。

【図９】実施例のコイル位置に対するＱ値の説明図であ
る。

【図１０】タブレットに関する第２の実施例の構成図で
ある。

【図１１】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　　第１の検出ライン ３　　第２の検出ライン ４　　第３の検出ライン ５　　切替回路 ６　　信号処理回路 ７　　演算回路 ８　　制御回路 ９　　励磁回路 １０　　座標指示器 １１　　コイル ｓ１　　励磁信号 ｓ２　　誘導信号 ｓ３　　誘導信号 ｓ４　　誘導信号 ｓ５　　包絡線信号 ｓ６　　切替信号

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　座標検出方向に等間隔に、かつ座標検
   出方向とは直交する方向に平行に敷設された導体線群を
   つづら折れ状に接続したｍ本（ｍは奇数）の検出ライン
   群のそれぞれを、１本の検出ラインを構成する前記導体
   線群の間隔の２ｎ／ｍ（０≦ｎ≦ｍ）のずれをもって敷
   設したタブレットと、座標指示器とによって構成され、
   前記検出ライン群と前記座標指示器との間の電磁結合に
   より前記検出ライン群に誘起する誘導信号をもとに、前
   記座標指示器がタブレット上で移動した移動量を算出す
   るように構成した相対座標読取装置。
2. 【請求項２】　　前記検出ライン群に接続され、該検出
   ライン群のいずれか１本を選択する切替回路と、該切替
   回路に接続され、選択された検出ラインに誘起した誘導
   信号の振幅信号を出力する信号処理回路と、該信号処理
   回路に接続され、前記振幅信号を入力し演算処理するこ
   とによって前記座標指示器がタブレット上で移動した移
   動量を算出する演算回路とによって構成される請求項１
   記載の相対座標読取装置。
3. 【請求項３】　　前記検出ライン群のそれぞれに接続さ
   れ、該検出ライン群に誘起した誘導信号の振幅信号を出
   力するｍ個の信号処理回路と、前記ｍ個の信号処理回路
   に接続され、前記振幅信号を入力し演算処理することに
   よって前記座標指示器がタブレット上で移動した移動量
   を算出する演算回路とによって構成される請求項１記載
   の相対座標読取装置。