JPH0575828U - コードレスデジタイザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自己発振型のコードレスデジタイザにおける
入力ペンの筆圧の検出を簡単な構成で行う。 【構成】 位置指示器とタブレットとの間で自己発振系
を構成したコードレスデジタイザにおける入力ペンのコ
ンデンサを筆圧に応じてその容量が連続的に可変される
よう構成した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、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】

【考案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、本出願人は、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。 この考案は、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、この考案においては、 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ンデンサを有した電気回路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電気回路が固有 の周波数特性を有する自己発振系を構成し、 上記入力ペンのコンデンサが該入力ペンのタブレットに対する押圧（筆圧）に 応じてその容量が連続的に可変されるよう取り付けられ、 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 示器のコンデンサの容量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５は、本考案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４は図３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５は図 ３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３〜図５を参照してこの考案に関わるデジタイザの構成及び動作を 説明する。 図３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Ｙ １、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ｅｄ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の第１のコンデンサ２２１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容量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が周囲の雑音電波あるいは各スキャナ１１、１２の切 り換えの衝撃などによりこの系において発振動作が開始する。

【００１１】 図４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ｅ ０をそれぞれ取り込み、図５に示すような処理を行う。 図５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４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 ５）、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５）、 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５）、・・・・ 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２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一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 部には鉄心２５またはフェライトコアが取り付けられている。この鉄心２５はス ライドベアリング２７により垂直に移動可能に保持されている。この鉄心２５の 上方には、ハウジング２０との間に取り付けられたコンデンサ２２１の２つの電 極に対して挿入され得る誘電体２５１が設けられている。従って、ペン先２６が タブレット面に接触された際の筆圧の大小により鉄心２５の位置が上下に可変し 、誘電体２５１が第１のコンデンサ２２１に挿脱されその容量を連続的に可変す る。 この鉄心２５の周囲に、コイル２１が設けられている。 このコイル２１には、さらに第１のコンデンサ２２１が接続され、そして第２ のコンデンサ２２２とスイッチ２３とが並列に接続される。

【００１４】 図２はこの入力ペン２の筆圧と図３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。筆圧を連続的に大きくすることにより、入 力ペン２の第１のコンデンサ２２１の容量が連続的に大きくなるので、出力周波 数は連続的に小さくなる。 増幅器１３または１４の出力信号の周波数の検出方法としては、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方法を用いることが できる。また、被測定波形の例えば１周期の時間を計測し、これに基づいて被測 定波形の周波数を求めるようにすることもできる。例えば、前者の方式でいえば 、一定時間を発生するタイムベース回路と被測定波形の立ち上がりを検出する立 ち上がり検出回路とを設け、タイムベース回路のスタート信号により立ち上がり 検出回路を動作させ一定時間内における出力信号ｅｄ（またはｅ０）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などを用い て計数し、この計数結果を利用回路１５へ送出する。利用回路１５では、この計 数結果に基づき所定の処理を行って周波数を検出することができる。

【００１５】 なお、利用回路１５に取り込まれるデータは入力ペン２のスイッチ２３の操作 状態によってもこの電気回路の全体の容量が変化するので変化する。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の操作状態を検出できる。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ｅｄ 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を周波数解析に利用 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】

【考案の効果】

以上、説明したように本考案によれば、入力ペンのコンデンサについて筆圧に 応じてその容量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】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４】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５】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)

【実用新案登録請求の範囲】
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
   されたコンデンサを有した電気回路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
   び入力ペンの電気回路が固有の周波数特性を有する自己
   発振系を構成し、 上記入力ペンのコンデンサが該入力ペンのタブレットに
   対する押圧（筆圧）に応じてその容量が連続的に可変さ
   れるよう取り付けられ、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ンデンサの容量の変化に基づく
   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コードレスデジタイザ。