JPH0643994A

JPH0643994A - 高周波磁気ディジタイザのための最適走査シーケンス

Info

Publication number: JPH0643994A
Application number: JP7600793A
Authority: JP
Inventors: Gregory F Russell; グレゴリー・フレーザー・ラッセル
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1992-04-15
Filing date: 1993-04-01
Publication date: 1994-02-18
Also published as: US5276282A; CA2087768A1; KR960014163B1; DE69326854T2; DE69326854D1; EP0565852A1; CA2087768C; KR930022180A; EP0565852B1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】磁界発生機構の位置の正確な補間又は計算を
最小限の検出素子で行える走査方法を提供する。【構成】第１ステップではインダクタ・アレイに対す
るコイルの予想位置１２（Ｘ＆Ｙ）を決定するＡ，Ｂ。
次に、予想位置の近くに位置する１対のインダクタを選
択しＣ、インダクタ対中に誘起される信号を測定し、コ
イルの実際位置を補間するために測定が必要な任意の追
加インダクタを決定し、追加インダクタのうちの決定さ
れたインダクタ中に誘起される信号を測定しＤ，Ｅ、上
記の測定ステップの結果に基づいて、コイルの実際位置
を計算し報告するＧ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般にディジタイザ・タ
ブレット・システムに関し、さらに具体的には、磁界検
出素子のアレイを走査するための方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】当技術分野では数種類の電磁式（ＥＭ）
ディジタイザまたはディジタイザ・タブレットが知られ
ている。一般に、ディジタイザ・タブレットはプレーナ
・センサ・グリッドの表面に対するパック、ペンまたは
スタイラスの位置を示す。ある種のディジタイザ・タブ
レットは、磁界を検出することによって動作し、互いに
直交する２組のアレイ導体を備える。この種のシステム
では、ペンが交流信号で駆動されて振動磁界を生じ、こ
の振動磁界がアレイ導体中で信号を誘起する。アレイ導
体中の信号を検出し比較すると、タブレットの表面に対
するペンの２次元位置が決定できる。

【０００３】多くのディジタイザでは、単一の測定チャ
ネルを使って数本のループまたは線を測定し、それから
ペンの位置の測定値を補間している。補間アルゴリズム
は、一般に、ペンの位置に関する特定の１組のループ測
定について最適である。

【０００４】しかし、通常のディジタイザは一般に、実
際に必要とされるよりも多くのループを走査して不必要
な測定値を放棄し、あるいは最善の結果をもたらすと予
想されるループを走査しており、ペンが予想位置にない
ときは性能が低下する。

【０００５】米国特許第４４２３２８６号明細書は、Ｘ
方向の中央導体を最初に走査する走査技法を記載してい
る。送信コイルによって誘起される信号の極性が正であ
るかそれとも負であるかを判定することにより、グリッ
ドのどの半セクションに送信コイルが配置されているか
を決定している。次に、決定された半セクションにある
中央導体を走査し、その後決定された四分の一セクショ
ンにある中央導体を走査し、送信コイルが２つの隣接す
る導体の間に位置決めされるまで、以下同様に走査を続
ける。隣接する２本の導体中の信号の比を作成し、この
比を参照テーブルに記憶された値と比較して、正確なコ
イル位置を決定する。次にＹ方向の導体について同様な
１組の測定値を得ている。その結果、隣接する２本の導
体の位置を決定し、正確なコイル決定方法を使用できる
ようになる前に、各軸で相当な数の導体を走査しなけれ
ばならない。さらに、この方法は、誘起された信号がペ
ンの片側では負であり、反対側では正であることが保証
される、単一導体の走査にしか適用できない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、磁界
発生機構の位置の正確な補間または計算を行うために必
要な最小限の数の検出素子が測定されるように、ディジ
タイザ・タブレットの検出素子を走査する方法を提供す
ることである。

【０００７】本発明の他の目的は、送信コイルの位置に
最も接近し、かつタブレットに対するコイルの位置の正
確な補間を得るために必要な、インダクタのみが測定さ
れるように、ＥＭタブレットのインダクタを走査する方
法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】インダクタ等の検出素子
のアレイを走査して、検出素子アレイに対する送信コイ
ルの正確な位置を補間する手法から最適の性能を得る方
法によって、上記およびその他の問題が克服され、本発
明の目的が達成される。この方法は、可動磁界発生機構
の位置の最適な計算のために必要なインダクタのみを測
定するように働く。その結果、従来システムよりも走査
されるインダクタの数が減少し、処理上の負荷が軽減さ
れると共に時間も節減される。一般に、不必要な測定が
回避される。

【０００９】磁界発生機構がタブレットに対して移動
中、どのインダクタを測定すべきかの選択は、インダク
タの走査に割り振られる時間内で正しい測定値を得る可
能性が最大になるような形で動的に行われる。

【００１０】さらに詳細には、可動磁界発生機構の位置
に応答するインダクタのアレイを有する形式のディジタ
イザ・システムを動作させる方法が提供される。このデ
ィジタイザ・システムはさらに、磁界発生機構によって
インダクタの任意の１つ中に誘起される信号を測定する
ための測定回路と、測定されるインダクタの選択を制御
するための制御装置を備える。この制御装置はまた、計
算または補間によって、磁界発生機構の正確な位置を決
定するように動作可能であり、この決定は複数のインダ
クタについて行われた測定に基づいて行われる。

【００１１】この方法では、第１のステップで、インダ
クタ・アレイに対する磁界発生機構の予想位置を決定す
る。このステップは、機構の位置に関する以前の補間に
基づいて機構を追跡するか、あるいは始めにすべてのイ
ンダクタを走査して、アレイに対する機構の凡その位置
を決定することによって実施できる。次のステップで
は、磁界発生機構の実際の位置と予想位置の差のために
一方のインダクタ中に誘起される信号が他方のインダク
タ中に誘起される信号よりも大きくまたは小さくなるよ
うに、予想位置の近くに位置する１対のインダクタを選
択する。第３のステップでは、このインダクタ対の各イ
ンダクタ中に誘起される信号を測定し、第４のステップ
では、磁界発生機構の実際位置を計算するために測定が
必要な任意の追加のインダクタを決定する。第５のステ
ップでは、決定された追加のインダクタ中に誘起される
信号を測定し、第６のステップでは、第１および第２の
測定ステップの結果に基づいて磁界発生機構の実際位置
を決定し報告する。

【００１２】本発明によれば、インダクタ対および追加
のインダクタは、磁界発生機構の実際の位置を計算する
のに必要なすべてのインダクタを含み、磁界発生機構の
実際の位置を計算するのに必要でないインダクタを含ま
ない。

【００１３】本明細書で「座標スレッド」測定法と称す
る、本発明の方法のもう１つの実施例では、２つのイン
ダクタ・アレイの各々についてインダクタの選択ステッ
プと測定ステップが交互に実行される。この手法は、測
定の結果を測定後直ちに使用に供することができないシ
ステムにとって特に有用である。

【００１４】もう１つの方法では、第１のインダクタを
測定し、さらに、第１の測定の結果が使用可能になる前
に、第１の測定の結果にかかわらず、測定しなければな
らないことがわかっている少なくとも１つの追加のイン
ダクタを選択し測定する。

【００１５】本発明の方法は、ループ、コイル、相互接
続されたコイル対、および差動接続されたコイル対のア
レイから構成されるセンサ・グリッドにとって有用であ
る。

【００１６】差動接続されたコイル対から成るセンサ・
グリッドの場合は、その方法は次のように働く。第１の
ステップで、第１の導体アレイに対する送信コイルの予
想位置を決定する。第２のステップで、第１のアレイか
ら第１の差動接続コイル対を選択する。第１の差動接続
コイル対は予想位置を囲むように選択される。第３のス
テップで、第１の差動接続コイル対中に誘起される信号
を測定し、第４のステップで、測定された信号の極性が
正であるかそれとも負であるかを判定する。判定ステッ
プの結果に基づいて、次のステップで、さらに測定を行
うために第２の差動接続コイル対を選択する。

【００１７】本発明の上記およびその他の特徴は、以下
の実施例の項を添付の図面と併せ読めば一層明らかにな
ろう。

【００１８】

【実施例】図１および図２を参照すると、ディジタイザ
・タブレット１０がブロック・ダイヤグラムの形で示さ
れている。タブレット１０は、２つの重ね合わされた検
出素子アレイ、具体的にはｘ軸アレイ１４ａおよびｙ軸
アレイ１４ｂから成るセンサ・グリッド１２を備える。
この実施例では、検出素子はそれぞれインダクタを備え
る。一方のアレイのインダクタは通常他方のアレイのイ
ンダクタと直交するように配置されている。

【００１９】本明細書では、「インダクタ」という用語
は、誘導ループあるいはコイル、あるいはループまたは
コイルのパターンに配列された単一導体を意味する。こ
れらのループは規則的な形でも、または不規則的な形で
もよい。複数のインダクタは単一のワイヤまたは導体か
ら構成することができ、これらのインダクタの１つから
の信号の測定は、そのインダクタを画定する特定の閉路
の両端間または周囲に誘起される信号を測定することに
よって行われる。インダクタという用語は、本発明の一
実施例では、互いに差動接続された１対のループまたは
コイルを包含する。インダクタは同一平面上で互いに隣
接していてもよく、また２本以上の導体、または２本の
導体から構成されるループが互いに重なり合ってもよ
い。インダクタは、銅等から構成される円形断面の離散
導体によって形成してもよく、また例えば基板の表面上
に印刷また他の方法で形成された導電性トレースとして
形成してもよい。

【００２０】さらに、本明細書では、コイルは、ほぼ同
じ面積を囲む複数のループを形成する導体であると定義
する。

【００２１】使用中、スタイラス、パックまたはペン１
６内に格納された磁界発生機構が電磁信号を発生し、そ
れがアレイ１４ａおよび１４ｂのインダクタ中に信号を
誘起する。この信号を検出して、センサ・グリッド１２
に対するペン１６の位置を決定する。ペン１６は誘導コ
イル１８とコイル駆動回路２０を備える。コイル１８は
通常フェライト・コア２２の回りに巻かれている。接触
スイッチ２４は通常、ペン１６の先端がいつセンサ・グ
リッド１２の上面に接触するかを示すために使用され
る。

【００２２】例を挙げると、センサ・グリッド１２のイ
ンダクタは、複数の隣接して配置されたコイルとして設
けられ、各コイルは、幅１ｃｍ、長さ約２０ｃｍの場
合、約０．１〜１．０マイクロヘンリーの範囲内のイン
ダクタンスを有する。アレイ１４ａおよび１４ｂの各々
の通常のコイル数は２０である。やはり例を挙げると、
ペン・コイル１８のインダクタンスは約１００〜２００
マイクロヘンリーの範囲内にある。駆動回路２０は約５
００ＫＨｚの周波数でペン・コイル１８を駆動する。ペ
ン・コイル１８はセンサ・グリッド１２のインダクタに
電磁結合されている。

【００２３】タブレット１０はさらに、それぞれｘ軸セ
ンサ・アレイ１４ａおよびｙ軸センサ・アレイ１４ｂの
コイルに結合されたｘ軸マルチプレクサ２６およびｙ軸
マルチプレクサ２８を備える。特定のｙ軸コイルがＹア
ドレス信号（ＹＡＤＤＲ）によって読出しのために選択
され、特定のｘ軸コイルがＸアドレス信号（ＸＡＤＤ
Ｒ）によって読出しのために選択される。これらの信号
は共にプロセッサ３０によって発生される。選択された
ｙ軸コイルおよびｘ軸コイルからの信号出力は、信号処
理電子回路ブロック３２に供給される。ブロック３２
は、増幅器３４を含み、増幅器３４の出力は、復調器４
０と、積分器４２およびサンプル／保持回路（Ｓ／Ｈ）
４４を備えたフィルタとを介して、アナログ・ディジタ
ル（Ａ／Ｄ）変換器３８に供給される。Ａ／Ｄ変換器３
８は、プロセッサ３０に入力するため、アナログ信号の
大きさおよび極性をディジタル形式に変換する。

【００２４】図２を見るとさらにはっきりわかるよう
に、増幅器３４の出力は復調器４０に供給され、復調器
４０の出力は積分器４２およびサンプル／保持回路４４
に供給される。サンプル／保持回路４４は、後続のコイ
ル測定が前の回路内で開始される間、Ａ／Ｄ変換器３８
によるディジタル化のために１つのコイル測定値が保持
されるようにする。この実施例では、一端が共通に回路
アースに結合された１１本のｘ軸コイルＡ−Ｊがある。
コイルＡ−Ｊのうち特定の１本がＸマルチプレクサ２６
によって選択され、信号処理電子回路ブロック３２の入
力および増幅器３４に結合される。本発明の他の実施例
では、１１本よりも多いまたは少ないコイルが使用でき
る。

【００２５】プロセッサ３０は、例えば、通常のＲＳ−
２３２Ｃ直列通信回線等の通信回線３０ａによって外部
ホストに接続され、ホストからコマンドおよびセットア
ップ情報を受け取る（図１）。本発明の他の実施例で
は、図１のセンサ・グリッド１２およびその他の構成要
素は、可搬式バッテリ駆動データ・プロセッサの一体部
分であり、センサ・グリッド１２およびペン１６は手書
き文字認識システムに対するユーザ・インターフェース
となる。この実施例では、プロセッサ３０は汎用バスま
たは専用バスを介してデータ・プロセッサの他の構成要
素に接続することができる。

【００２６】プロセッサ３０は、一時データおよびコイ
ル測定値を記憶し、さらに、ペン位置の推定および本発
明の最適なコイル走査方法を実行するプログラムを含め
て、プログラムを記憶するためのメモリ３１を備える。
動作中、プロセッサ３０は位置に関する情報のパケット
を出力し、さらに必要ならば、センサ・グリッド１２に
対するペン１６に向きを出力する。この情報には、ｘ軸
およびｙ軸ペン情報が含まれ、さらにセンサ・グリッド
１２のｘ−ｙ座標系に対するペン１６の向きに関する傾
斜情報（アルファおよびベータ）が含まれることもあ
る。通常の動作速度で、毎秒約１００〜３００回の測定
を行うことが可能である。

【００２７】図５は、３つのセンサ・グリッド構成を示
す。具体的には、複数の導体（ａ）、複数のコイル
（ｂ）および複数の差動接続コイル（ｃ）である。図５
は、ペン１６内の送信コイル１８の接近により複数の導
体（ａ）、複数のコイル（ｂ）および複数の差動接続コ
イル（ｃ）中に誘起される信号波形を図式的に示した図
１２と関連して見るべきものである。

【００２８】図５の（ａ）および図１２の（ａ）の「導
体」構成は、離れた所に復路があることを暗示してお
り、したがって、各「導体」は実際にはもっと大きなル
ープの一部であることを理解されたい。この構成は、上
記の米国特許第４４２３２８６号明細書に記載された構
成に類似している。図１２の（ａ）を見るとわかるよう
に、ペンの一方の側に位置する導体は負の信号を誘起さ
れ、ペンの反対の側にある導体は正の信号を誘起され
る。ゼロ交（ＺＣ）点は、ペンの軸と、導体を含む平面
との交点である。

【００２９】図５の（ｂ）および図１２の（ｂ）は、図
２に示した形式のコイル形状の場合を示す。図を見ると
わかるように、ペン１６の各々の側で誘起される信号
は、ペンの近くで誘起される信号の主要部分の極性と反
対の極性を有するサイドローブを含む。最大誘起信号は
ペン位置とほぼ一致する。

【００３０】図５の（ｃ）および図１２の（ｃ）は、図
６および７に示した形式のコイル形状の場合を示す。図
を見るとわかるように、ペンの一方の側に位置するコイ
ル対は正の信号を誘起され、ペンの反対の側にあるコイ
ル対は、負の信号を誘起される。ペン１６の各々の側で
誘起される信号も、ペンのその側で誘起される信号の主
要部分の極性と反対の極性を有するサイドローブを含
む。誘起信号のゼロ交点は、ペン位置とほぼ一致する。

【００３１】そのような差動接続コイル対の構成および
使用法は、米国特許出願０７／６９６４３４（現在の米
国特許第＿＿号）明細書に記載されている。本発明の教
示は、コイル・アレイの外部にある回路によって互いに
差動的に結合されることが可能なコイルの対にも適用さ
れる。

【００３２】図１２で、下にあるインダクタの上をペン
１６が動くとき、信号波形がペンと共にシフトすること
は明らかである。その結果、異なるインダクタは異なる
時点で、ペン位置の関数として特徴的信号波形の異なる
部分を検出することになる。サイドローブの形および振
幅は非常に変化し易く、ペンの傾斜の影響を強く受ける
ことも理解されるはずである。ペンの傾斜は、インダク
タを含む下側のタブレットの表面に対する法線からのペ
ン１６の角度のずれと見なされる。

【００３３】測定値決定手法の３つの異なる実施例が本
発明に包含される。これら３つの実施例では、Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆで表したインダクタ等の隣接する検出素
子のアレイを使用する。

【００３４】第１の実施例は３線法と称し、インダクタ
ＢとＣを測定し、この測定値に基づいてインダクタＡま
たはＤを測定する。

【００３５】第２の実施例は４線法と称し、インダクタ
ＢとＥを測定し、この測定値に基づいてインダクタ
（Ａ、Ｄ）または（Ｃ、Ｆ）を測定する。あるいは、
（Ｂ、Ｄ）を測定し、この測定値に基づいてインダクタ
（Ａ、Ｃ）または（Ｃ、Ｅ）を測定する。

【００３６】第３の実施例は２線差動法と称し、インダ
クタＢを測定し、測定信号の極性に基づいてインダクタ
ＡまたはＣを測定する。

【００３７】この第３の実施例は図５の（ａ）および
（ｃ）に示すケースに適用可能であり、始めの２つの実
施例は図５の（ｂ）に示すケースに適用可能である。

【００３８】センサ・グリッド１２のコイルを走査する
現時点で好ましい方法について、図３および図４と、図
８の流れ図を参照して以下に説明する。

【００３９】本発明によれば、性能を向上させるため、
７個以上の隣接するコイル等所定の１組のコイルを走査
する代わりに、まずペン１６の予想位置の近くに予想位
置をまたいで配置された１対のコイルを測定する。すな
わち、選択されたコイルの一方が予想位置の片側に位置
し、もう一方が反対側に位置する。次に、この最初の測
定の値に基づいて、測定サイクルを完了するのにどのコ
イルを追加して測定すべきか判定を行って、インダクタ
のアレイに対するペン１６の実際の位置を補間するのに
最小限必要な数の測定値が得られるようにする。

【００４０】本発明によれば、この方法は、ペン１６の
実際位置を計算または補間するために必要なすべてのイ
ンダクタを含み、ペン１６の実際位置を計算または補間
するために必要でないインダクタは含まない、１組のイ
ンダクタを決定するように働く。

【００４１】図３および図４に示す４線ペン位置決定法
では、センサ・グリッド１２は図２、図５の（ｂ）およ
び図１２の（ｂ）のような複数の個別コイルを備え、測
定サイクルの各部分でｘ軸コイル１４ａのうちの２本が
順次測定または走査される。ペン１６によって下にある
コイル中に誘起される磁界強度（ＦＳ）は全体としてラ
プラシアン形であり、ペン１６の実際の位置と厳密に一
致する最大振幅を有することがわかる。図の例の場合、
以前の測定に基づき、ペン１６は、ＧおよびＨで表した
コイルの間にあると予想される。この予想位置は、ペン
１６の位置に関する以前の決定に基づくものであり（図
８、ブロックＡ）、あるいは、ユーザがセンサ・グリッ
ド１２およびペン１６に関する操作を開始したばかりの
場合は、センサ・グリッド１２に対するペン１６の位置
の初期決定を行うためにｘ軸アレイ１４ａおよびｙ軸ア
レイ１４ｂのすべてのコイルを走査する、第１のステッ
プによるものである（図８、ブロックＢ）。

【００４２】走査シーケンスは、ペン位置に近いが、必
ずしもペン位置に最も近いコイルを含まない、４本のコ
イルの測定を必要とする位置推定方法に適合させてあ
る。

【００４３】この第１のステップでは、コイルＦおよび
Ｉからの信号を測定１（Ｍ₁）および測定２（Ｍ₂）とし
て連続して測定する。すなわち、第１のステップでは、
ペンの予想位置の両側に配置され、すなわちペンの予想
位置をまたぎ、予想位置から隔てられた２本のコイルを
測定する（図８、ブロックＣ）。具体的には、予想ペン
位置の左側（Ｌ）で１回測定を行い、予想ペン位置の右
側（Ｒ）で１回測定を行う。「左」および「右」という
用語は説明のために使用したものにすぎないことを理解
されたい。例えば、センサ・グリッド１２が垂直に向い
ている場合は、推定ペン位置の「上方」にあるコイルで
１回測定を行い、推定ペン位置の「下方」にあるコイル
で１回測定を行うことになる。

【００４４】第１の測定ステップが完了すると、左側の
コイル（この例ではコイルＦ）のＦＳの大きさと右側の
コイル（この例ではコイルＩ）のＦＳの大きさの比較を
行う（図８、ブロックＤ）。この比較によってペンの位
置に関する追加情報が得られ、これを使って測定すべき
残りのコイルを選択する（図８、ブロックＥ）。

【００４５】図３の例によれば、ＩＦＦＳ_F＞ＦＳ_I，ｔｈｅｎペンはわずかに左寄り
であり、ｓｏｎｅｘｔコイルＥおよびＨを左方向に走査し、ＥＬＳＥＩＦＦＳ_F＞ＦＳ_I，ｔｈｅｎペンはわずかに右寄りで
あり、ｓｏｎｅｘｔコイルＧおよびＪを右方向に走査する。

【００４６】図３の例の場合は、ペン１６はコイルＩに
よりもコイルＦに近いので、コイルＦの測定ＦＳ値は、
コイルＩの測定ＦＳ値よりも大きい。その結果、ｘ軸ア
レイ１４ａに関する測定サイクルを完了するために、測
定ステップ２でコイルＥおよびＨが選択され、順次測定
される。ｘ軸アレイ１４ａに関する測定サイクルの完了
時に、プロセッサ３０は、センサ・グリッド１２のｘ軸
に沿ったペン１６の実際の位置を補間するために必要な
最小限の数の測定値（コイルＥ、Ｆ、ＨおよびＩに関す
るＦＳ）を有する。

【００４７】次にｙ軸アレイ１４ｂについて図３および
図４の測定サイクルが繰り返される（図８、ブロック
Ｆ）。ｙ軸測定サイクルの完了時に、プロセッサ３０は
センサ・グリッド１２の座標に対するペン１６の推定位
置（ｘ，ｙ）を決定し、結果を出力することができるよ
うになる（図８、ブロックＧ）。

【００４８】図５の（ｃ）及び図１２の（ｃ）の差動接
続コイル対の実施例では、２線ペン位置決定法によれ
ば、ペン１６によって下にあるコイル中に誘起されるＦ
Ｓが正の値から負の値になり、実際のペン位置の近くで
ゼロを通過することがわかる。図の例では、ペン１６
は、Ｉとして表した差動接続対の近くにあることが予想
される（図１２の（ｃ））。この予想位置は、ペン１６
の位置に関する以前の決定に基づくものであり、あるい
は、オペレータがセンサ・グリッド１２およびペン１６
に関する操作を開始したばかりの場合は、センサ・グリ
ッド１２に対するペン１６の位置の初期決定を行うため
に、ｘ軸アレイ１４ａおよびｙ軸アレイ１４ｂのすべて
の差動コイル対を走査する、第１のステップによるもの
である。

【００４９】第１の測定ステップでは、コイル対Ｉ、す
なわちその中心がペンの予想位置に最も近いコイル対か
らの信号を測定する。

【００５０】第１の測定の完了後、差動接続コイル対Ｉ
の測定の極性を調べる。この検査に基づいて、次のコイ
ル対が測定のために選択される。図１２の（ｃ）の例、
および上で参照した２線差動決定法によれば、ＩＦＦＳ_I＞０、（正極性）ＴＨＥＮｎｅｘｔコイル対Ｊを走査する、ＥＬＳＥＩＦＦＳ_I＜０、（負極性）ＴＨＥＮｎｅｘｔコイル対Ｈを走査する。

【００５１】測定サイクルの完了時に、プロセッサ３０
は、ゼロ交点およびセンサ・グリッド１２のｘ軸に沿っ
たペン１６の位置を補間するための２つの測定値を有す
る。

【００５２】ＦＳ_I＝０の場合は、ペン１６が差動接続
コイル対の中心線の上方に位置することが知られ、この
軸に沿った測定はそれ以上必要でない。

【００５３】次にｙ軸アレイ１４ｂについて測定サイク
ルが繰り返される。ｙ軸測定サイクルの完了時に、プロ
セッサ３０は、センサ・グリッド１２の座標に対するペ
ン１６の推定位置（ｘ，ｙ）を決定することができるよ
うになる。

【００５４】前の位置推定からの判定によって、ペン１
６が移動中であることがわかった場合は、第１の測定の
中間時点で予想されるペンの位置を推定するために、ペ
ン１６の予想位置の決定にこの情報を取り込むことがで
きる。この予想位置は、ペン位置の変化の速度と決定さ
れたペン移動の方向とに基づくものである。予想位置に
最も近いコイル対がまず測定される。勾配が負である場
合は、最初のコイル対よりも大きな勾配を有するはずで
ある前のコイル対について測定が行われる。最初の勾配
が正である場合は、最初のコイル対よりも小さな勾配を
有するはずである次の（右側の）コイル対について測定
が行われる。

【００５５】図１１は、実際のペン位置と推定ペン位置
の関係を示すグラフであり、図５の３つのインダクタ形
状について（０、０．５、１）で表した点の間に内在す
る非線形性を示す。

【００５６】実際のペン位置が最初に選択したコイルか
らコイル間隔１つ分以上隔たっていない限り、本発明の
条件付きインダクタ測定方法は、最適な１組のコイル測
定値をもたらす。このケースでは、第１および第２のコ
イルは実際のペン位置を囲まない。このケースはペン速
度と加速度が大きな場合にのみ発生すると予想でき、補
間された推定ゼロ交差位置は測定された２つのコイル対
の片側にあることが見つかるが、図１１に示された非線
形性の補償後もしばしば依然として十分に正確である。
それとは対照的に、非適合最小走査では、ペンが予想位
置から第１のコイルの反対側にあり、したがって、予想
されるように第１のコイル対と第２のコイル対の間にな
いとき、歪みが増大する。例えば、図１２の（ｃ）を参
照すると、ペン１６がコイルＨとＩの間にあると予想さ
れたが、実際にはコイルＨの左側にあった場合、この状
態が生じることになる。

【００５７】本発明のもう１つの方法では、座標スレッ
ドと称する手法において上述のコイル測定法を使用す
る。ある工程のＥＭタブレット設計では、信号積分期間
のほぼ終了後までループを介する信号の測定が可能でな
いように、アナログ電子回路が構成される。こうしたシ
ステムでは、最後のループ測定から値が得られる前に、
次のループ測定サイクルをセットアップする、すなわち
次に測定するループを選ぶことが有用である。この場
合、ｘ軸およびｙ軸座標走査を織り混ぜることにより、
時間の損失なしに条件付き走査法が使用される。

【００５８】図９の流れ図を見るとわかるように、それ
を実施するには、第１のｘ軸ループ対を測定し（ブロッ
クＡ）、アナログ信号がディジタル化されている間に、
第１のｙ軸ループ対を測定する（ブロックＢ）。ｘ軸勾
配値が利用可能であるとき、上述の方法にしたがって第
２のｘ軸ループ対が選択され（ブロックＣ）、第１のｙ
軸ループ対測定値がディジタル化されている間にそれが
測定される（ブロックＤ）。第１のｙ軸測定値が得られ
た後、次のｙ軸ループ対が選択され（ブロックＥ）、第
２のｘ軸ループ対がディジタル化されている間にそれが
測定される（ブロックＦ）。すなわち、この方法ではｘ
軸測定とｙ軸測定を交互に行う。

【００５９】さらに、第１の測定の結果と無関係に行う
ことができるその他の測定がある場合は、そうした測定
を第１のループ対測定と第２のループ対測定の間に行う
ことが可能である。

【００６０】例を挙げると、図１０の流れ図は、第１の
コイル対を走査する決定が行われ（ブロックＡ）、ブロ
ックＢで測定が行われるケースを示す。ブロックＣで、
ブロックＢで行われた測定の結果が得られる前に、第１
の決定の決定の結果にかかわらず測定しなければならな
いことがわかっている他のコイルが測定される。

【００６１】例を挙げると、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅで表し
たコイルに対してペン推定手法を使って、第１の測定ス
テップでコイル対ＢおよびＤを測定する。ペンはコイル
Ｃの近くにあると予想されるものとする。この位置推定
手法によれば、次のコイル対はＡとＣまたはＣとＥのい
ずれかである。すなわち、コイルＢとＤの間の比較の結
果にかかわらず、コイルＣが次の測定に含まれることに
なる。その結果、ブロックＣでコイルＣが測定される。

【００６２】ブロックＤでは、ブロックＢでの測定の結
果が使用可能であり、コイル対（Ａ−Ｃ）または（Ｃ−
Ｅ）のどちらを次に測定するか判断が下される。この判
断はブロックＢでの測定に基づいて行われる。コイルＣ
の測定はブロックＣで既に行われているので、ブロック
Ｅでは、コイルＡまたはコイルＥのみが測定される。ブ
ロックＦで、ブロックＣでの測定の結果が使用可能にな
る。ブロックＧで、ブロックＥでの測定の結果が使用可
能になり、ブロックＨで、ブロックＢ、Ｃ、Ｅで行われ
た測定に基づいて、一方の軸に沿ったペンの推定位置が
決定される。

【００６３】以上、電磁式ディジタイザ・タブレットに
関して説明したが、本発明の教示は静電式および電界式
ディジタイザ・タブレットにも適用されることを理解さ
れたい。その場合は、信号は誘電性ループではなく導体
のアレイ上で電気的に誘起される。さらに、ペン位置を
推定するために必要な最小の数の測定値を得るのに好適
な方法に関して説明したが、この方法を使って、サイド
ローブ測定値等、最小要件を超える追加の測定値または
測定値対を得ることもできることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の教示を具体化したディジタイザ・タブ
レットのブロック・ダイヤグラムである。

【図２】図１のディジタイザ・タブレットの一部をさら
に詳細に示すブロック・ダイヤグラムである。

【図３】図２に示す形式のＥＭタブレット・コイルのア
レイの上方の位置にあるペンに関する第１の測定シーケ
ンスを示す説明図である。

【図４】図３と同じ位置にあるペンに関する第２の測定
シーケンスを示す説明図である。

【図５】複数の導体（ａ）、複数のコイル（ｂ）、およ
び複数の差動接続コイル（ｃ）という３種類のセンサ・
グリッド・インダクタ構成を示す図である。

【図６】ｘ軸およびｙ軸センサ・アレイに関する重なり
合った差動接続コイル対を示す図である。

【図７】図６の差動接続コイル対の１つを示し、かつそ
のコイル対の読出装置への接続を示す図である。

【図８】図３および図４に示す方法を示す流れ図であ
る。

【図９】ｘ軸およびｙ軸測定を織り混ぜる方法を示す流
れ図である。

【図１０】比較が完了する前に追加のコイルを走査する
本発明の方法を示す流れ図である。

【図１１】実際のペン位置と、推定ペン位置での対応す
る非線形性を示すグラフである。

【図１２】図５の３種類のセンサ・グリッド・インダク
タ構成をさらに詳細に示し、かつペンの接近によりイン
ダクタ中に誘起される波形を示す図である。

【符号の説明】

１０タブレット１２センサ・グリッド１４ａｘ軸アレイ１４ｂｙ軸アレイ１６ペン１８ペン・コイル２０コイル駆動回路２２フェライト・コア２４接触スイッチ２６ｘ軸マルチプレクサ２８ｙ軸マルチプレクサ３０プロセッサ３１メモリ３２信号処理電子回路ブロック３４増幅器３８アナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器４０復調器４２積分器４４サンプル／保持（Ｓ／Ｈ）回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可動トランスミッタに応答して検出可能信
号がその中で誘起される第１検出素子アレイを備えたセ
ンサ・グリッドを有する位置測定装置を動作させる方法
において、第１検出素子アレイに対するトランスミッタの予想位置
を決定するステップと、上記第１アレイの第１の検出素子および第２の検出素子
の測定に基づいて１つまたは複数の追加素子をさらに測
定のために選択することができるように、上記予想位置
に基づいて上記第１アレイから第１および第２の検出素
子を選択するステップと、上記第１および第２の検出素子中に誘起される信号を測
定するステップと、上記第１の検出素子の測定信号と上記第２の検出素子の
測定信号を比較するステップと、上記比較ステップの結果に基づいて、さらに測定を行う
ために上記第１アレイから１つまたは複数の追加の検出
素子を選択するステップとを含む方法。
【請求項２】さらに、１つまたは複数の追加検出素子中
に誘起される信号を測定するステップと、上記第１、第２、および１つまたは複数の追加検出素子
の信号測定に基づいて、上記第１アレイに対する上記ト
ランスミッタの位置を推定するステップとを含む、請求
項１に記載の方法。
【請求項３】上記センサ・グリッドが、上記第１アレイ
に対して所定の向きに配置された第２検出素子アレイを
含む、請求項２に記載の方法において、さらに、上記第２検出素子アレイに対する上記トランスミッタの
位置を推定するステップと、上記第２検出素子アレイの第１の検出素子および第２の
検出素子の測定に基づいて上記第２アレイの１つまたは
複数の追加検出素子をさらに測定のために選択すること
ができるように、上記第２アレイに対するトランスミッ
タの推定位置に基づいて上記第２アレイから第１および
第２の検出素子を選択するステップと、上記第２アレイの第１および第２の検出素子中に誘起さ
れる信号を測定するステップと、上記第２アレイの第１の検出素子の測定信号と上記第２
アレイの第２の検出素子の測定信号を比較するステップ
と、上記比較ステップの結果に基づいて、さらに測定のため
に上記第２アレイから１つまたは複数の追加の検出素子
を選択するステップと、上記第２アレイの１つまたは複数の追加検出素子中に誘
起される信号を測定するステップと、上記第２アレイの第１、第２、および１つまたは複数の
追加検出素子の信号測定に基づいて、上記第２アレイに
対する上記トランスミッタの位置を推定するステップと
を含む方法。
【請求項４】さらに、推定位置を出力するステップを含
む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】上記第１および第２の検出素子として予想
位置の両側にあるものが選択され、上記１つまたは複数
の検出素子として上記第１の検出素子および第２の検出
素子に隣接するものが選択されることを特徴とする、請
求項２に記載の方法。
【請求項６】上記検出素子がそれぞれ、上記トランスミ
ッタに電磁結合されたインダクタを含むことを特徴とす
る、請求項１に記載の方法。
【請求項７】上記第１アレイおよび第２アレイの検出素
子がそれぞれ、上記トランスミッタに電磁結合されたイ
ンダクタを含み、上記第１アレイの検出素子が上記第２
アレイの検出素子に直交して配置されることを特徴とす
る、請求項３に記載の方法。
【請求項８】上記検出素子がそれぞれ、第１の端部が共
通電位に接続され、第２の端部が測定手段に切換え可能
に接続された誘導コイルを含むことを特徴とする、請求
項６に記載の方法。
【請求項９】それぞれ可動トランスミッタに応答して検
出可能信号がその中に誘起される、第１インダクタ・ア
レイおよびこれと直交して配置された第２インダクタ・
アレイを有するセンサ・グリッドを動作させる方法にお
いて、上記第１および第２のインダクタ・アレイに対する上記
トランスミッタの予想位置を決定するステップと、上記第１アレイから、少なくとも１つの第１インダクタ
を上記予想位置の近くになるように選択するステップ
と、上記第１アレイの少なくとも１つの第１のインダクタ中
に誘起される信号を測定するステップと、上記測定ステップの間に、上記第２アレイから少なくと
も１つの第１インダクタを上記予想位置の近くになるよ
うに選択するステップと、上記第２アレイの少なくとも１つの第１のインダクタ中
に誘起される信号を測定するステップと、上記第２の測定ステップの間に、上記第１アレイの第１
のインダクタの測定信号を検査するステップと、上記検査ステップの結果に基づいて、トランスミッタ位
置の計算を実行するために必要な最小限の１組の測定値
が得られるように、少なくともさらに１回測定を行うた
めに上記第１アレイから１つまたは複数の追加インダク
タを選択するステップと、上記第１アレイの１つまたは複数の追加インダクタ中に
誘起される信号を測定するステップと、上記第３の測定ステップの間に、上記第２アレイの第１
のインダクタの測定信号を検査するステップと、上記第２の検査ステップの結果に基づいて、トランスミ
ッタ位置の計算を実行するためと必要な最小限の１組の
測定値が得られるように、少なくともさらに１回測定を
行うために上記第２アレイから１つまたは複数の追加イ
ンダクタを選択するステップと、上記第２アレイの１つまたは複数の追加インダクタ中に
誘起される信号を測定するステップと、上記第４の測定ステップの完了時に、上記第１アレイお
よび第２アレイの選択されたインダクタの信号測定に基
づいて、上記第１アレイおよび第２アレイに対する上記
トランスミッタの位置を推定するステップとを含む方
法。
【請求項１０】それぞれ可動コイルに電磁結合され、か
つこの可動コイルに応答して検出可能信号がその中で誘
起される、第１の差動接続コイル対のアレイおよび上記
第１アレイに対して所定の向きに配置された第２の差動
接続コイル対のアレイを有するセンサ・グリッドを動作
させる方法において、上記第１インダクタ・アレイに対する上記可動コイルの
予想位置を決定するステップと、上記第１アレイから第１の差動接続コイル対を上記予想
位置を囲むように選択するステップと、上記第１の差動接続コイル対中に誘起される信号を測定
するステップと、上記測定信号が正であるかそれとも負であるかを判定す
るステップと、上記判定ステップの結果に基づいて、さらに測定を行う
ために１つまたは複数の追加差動接続コイル対を選択す
るステップとを含む方法。
【請求項１１】さらに、上記の選択された１つまたは複
数の追加差動接続コイル対中に誘起される信号を測定す
るステップと、上記第１の差動接続コイル対および１つまたは複数の追
加差動接続コイル対の信号測定に基づいて、上記第１ア
レイに対するトランスミッタの位置を推定するステップ
とを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】さらに、上記第２のインダクタ・アレイ
に対する上記可動コイルの予想位置を決定するステップ
と、上記第２アレイから第１の差動接続コイル対を上記予想
位置を囲むように選択するステップと、上記第２アレイの第１の作動接続コイル対中に誘起され
る信号を測定するステップと、上記測定信号が正であるかそれとも負であるかを判定す
るステップと、上記判定ステップの結果に基づいて、さらに測定を行う
ために上記第２アレイから１つまたは複数の追加差動接
続コイル対を選択するステップと、上記第２アレイの選択された１つまたは複数の追加差動
接続コイル対中に誘起される信号を測定するステップ
と、上記第２アレイの第１の差動接続コイル対および１つま
たは複数の追加差動接続コイル対の信号測定に基づい
て、上記第２のアレイに対するトランスミッタの位置を
推定するステップとを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】それぞれ可動コイルに応答して検出可能
信号がその中に誘起される、第１のインダクタ・アレイ
および上記第１アレイに対して所定の向きで配置された
第２のインダクタ・アレイを有するセンサ・グリッド
と、上記第１アレイから第１のインダクタおよび第２のイン
ダクタを推定位置の両側に配置されるように選択する手
段を含む、上記第１および第２のインダクタ・アレイに
対する上記可動インダクタンスの位置を補間するための
制御手段と、上記第１アレイに結合された入力を有し、上記選択され
た第１および第２のインダクタを、上記第１および第２
のインダクタ中に誘起される信号を測定する手段の入力
に結合する手段と、上記第１のインダクタの測定信号と上記第２のインダク
タの測定信号を比較する手段とを備え、上記制御手段が、上記比較手段の出力に応答して、さら
に測定を行うために上記第１アレイから１つまたは複数
の追加インダクタを選択することを特徴とする、電磁式ディジタイザ・システム。
【請求項１４】上記結合手段が、さらに、上記測定手段
を１つまたは複数のインダクタに結合してインダクタ中
に誘起される信号を測定するように動作可能であり、上
記制御手段が、上記第１のインダクタ、第２のインダク
タ、および１つまたは複数の追加インダクタの信号測定
に基づいて、上記第１アレイに対する上記可動コイルの
位置を補間する手段を含む、請求項１３に記載のシステ
ム。
【請求項１５】上記１つまたは複数の追加インダクタ
が、それぞれ上記第１のインダクタおよび第２のインダ
クタに隣接して配置された第３および第４のインダクタ
として選択されることを特徴とする、請求項１４に記載
のシステム。
【請求項１６】上記インダクタがそれぞれ、共通電位に
結合された第１の端部と上記測定手段に切換え可能に結
合された第２の端部とを有する誘導コイルを含み、上記
第１アレイの誘導コイルが上記第２アレイの誘導コイル
に直交して配置されることを特徴とする、請求項１３に
記載のシステム。
【請求項１７】それぞれ可動トランスミッタに応答して
検出可能信号がその中で誘起される、第１のインダクタ
・アレイおよび上記第１インダクタ・アレイに対して所
定の向きで配置された第２のインダクタ・アレイを有す
るセンサ・グリッドを動作させる方法において、上記第１インダクタ・アレイに対する上記トランスミッ
タの予想位置を推定するステップと、上記第１アレイから予想位置の近くに配置された少なく
とも１つのインダクタを上記予想位置の推定が向上する
ように選択するステップと、上記の少なくとも１つの選択されたインダクタ中に誘起
される信号を測定するステップと、上記測定の結果が得られる前に、上記第１アレイまたは
第２アレイから少なくとも１つの追加インダクタを選択
し、測定するステップと、上記の少なくとも１つの選択されたインダクタ中に誘起
された信号の測定値が使用可能なとき、測定信号を検査
するステップと、上記検査ステップの結果に基づいて、さらに測定を行う
ために上記第１アレイから少なくともさらに１つのイン
ダクタを選択するステップと、上記の少なくとも１つの選択されたインダクタおよび上
記の少なくともさらに１つのインダクタの測定に基づい
て、実際の位置を推定するステップとを含む方法。
【請求項１８】上記の少なくとも１つの追加インダクタ
が、上記の少なくとも１つの選択されたインダクタの測
定の結果にかかわらず測定する必要のあるインダクタで
あり、上記実際位置推定ステップが、上記の少なくとも
１つの追加インダクタの測定をも利用することを特徴と
する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】可動磁界発生手段の位置に応答するイン
ダクタ・アレイと、上記磁界発生手段によって上記イン
ダクタのうちの任意の１つのインダクタ中に誘起される
信号を測定する手段と、測定されるインダクタの選択を
制御する手段と、上記インダクタのうち複数のインダク
タについて行われた測定に基づいて、上記磁界発生手段
の補間された位置を計算する手段とを有する形式のディ
ジタイザ・システムを動作させる方法において、上記インダクタ・アレイに対する上記磁界発生手段の予
想位置を決定するステップと、上記予想位置に対して、上記磁界発生手段の実際位置と
上記予想位置の差のために一方のインダクタ中に誘起さ
れる信号が他方のインダクタ中に誘起される信号よりも
大きくまたは小さくなるような位置にある、１対のイン
ダクタを選択するステップと、上記１対のインダクタ中に誘起される信号を測定するス
テップと、上記測定に基づいて、上記磁界発生手段の実際位置を計
算するために測定が必要な任意の追加インダクタを決定
するステップと、上記追加インダクタのうちの決定されたインダクタ中に
誘起される信号を測定するステップと、上記第１および第２の測定ステップの結果に基づいて、
上記磁界発生手段の実際位置を決定し、報告するステッ
プとを含む方法。
【請求項２０】上記１対のインダクタが、上記磁界発生
手段の実際の計算のために測定する必要のある２つのイ
ンダクタであることを特徴とする、請求項１９に記載の
方法。
【請求項２１】上記１対のインダクタおよび追加インダ
クタが、上記アレイに対する上記磁界発生手段の実際位
置を計算するために必要な上記アレイからのすべてのイ
ンダクタを含み、上記アレイに対する上記磁界発生手段
の実際位置を計算するために必要でないインダクタを含
まないことを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】可動磁界発生手段の位置に応答するイン
ダクタ・アレイと、上記磁界発生手段によって上記イン
ダクタのうちの任意のインダクタ中に誘起される信号の
大きさと極性の両方を測定する手段と、測定されるイン
ダクタの選択を制御する手段と、上記インダクタのうち
の複数のインダクタについて行われた測定に基づいて、
上記磁界発生手段の補間された位置を計算する手段とを
有する形式のディジタイザ・システムを動作させる方法
において、上記インダクタ・アレイに対する上記磁界発生手段の予
想位置を決定するステップと、上記予想位置に対して、上記磁界発生手段の実際位置と
上記予想位置の間の差のために第１のインダクタ中に誘
起される信号の極性が正または負となるような位置にあ
る、第１のインダクタを選択するステップと、上記第１のインダクタ中に誘起された信号の大きさと極
性を測定するステップと、上記測定に基づいて、上記磁界発生手段の実際位置を計
算するために測定が必要な任意の追加インダクタを決定
するステップと、上記追加インダクタのうちの決定されたインダクタ中に
誘起される信号を測定するステップと、上記第１および第２の測定ステップの結果に基づいて、
上記磁界発生手段の実際位置を計算し、報告するステッ
プとを含む方法。
【請求項２３】送信素子の位置に応答する検出素子のア
レイを備えたディジタイザ装置を動作させる方法におい
て、上記検出素子アレイに対する上記送信素子の予想位置を
決定するステップと、上記予想位置に基づいて、その中から測定のために追加
検出素子が選択される、初期測定を行うための１つまた
は複数の検出素子から成る第１のグループを選択するス
テップと、上記第１の検出素子グループからの信号を測定するステ
ップと、上記測定ステップの結果に基づいて、上記送信素子の実
際位置を決定するために測定が必要な１つまたは複数の
追加検出素子を決定するステップと、上記１つまたは複数の追加検出素子からの信号を測定す
るステップと、上記第１および第２の測定ステップの結果に基づいて、
上記検出素子アレイに対する上記送信素子の実際位置を
推定するステップとを含む方法。
【請求項２４】上記第１検出素子グループおよび１つま
たは複数の追加検出素子が、上記アレイに対する送信素
子の実際位置を推定するために必要な上記アレイからの
すべての検出素子を含み、上記送信素子の実際位置を推
定するために必要でない検出素子を含まないことを特徴
とする、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】上記送信素子がそれぞれインダクタであ
ることを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】送信素子の位置に応答する検出素子アレ
イと、上記アレイの出力に結合された入力を有し、上記
検出素子アレイに対する上記送信素子の予想位置を決定
する手段と、上記予想位置に応答して、初期測定を行う
ために１つまたは複数の検出素子から成る第１のグルー
プを選択する手段と、上記第１の検出素子グループから
の信号を測定する手段とを含むディジタイザ装置であっ
て、上記選択手段が、上記測定手段の動作に応答して、上記
送信素子の実際位置を決定するために測定する必要のあ
る１つまたは複数の追加検出素子を選択し、上記測定手段が、上記１つまたは複数の追加検出素子を
測定することを特徴とし、さらに上記測定手段が上記第１の検出素子グループおよ
び１つまたは複数の追加検出素子を測定した結果に基づ
いて、上記検出素子アレイに対する上記送信素子の実際
位置を推定する手段を含む、ディジタイザ装置。
【請求項２７】上記第１検出素子グループおよび１つま
たは複数の追加検出素子が、上記アレイに対する上記送
信素子の実際位置を推定するために必要な上記アレイか
らのすべての検出素子を含み、上記アレイに対する上記
送信素子の実際位置を推定するために必要でない検出素
子を含まないことを特徴とする、請求項２６に記載のデ
ィジタイザ装置。
【請求項２８】上記検出素子がそれぞれインダクタであ
ることを特徴とする、請求項２６に記載のディジタイザ
装置。