JPH0756677A

JPH0756677A - デジタイザ

Info

Publication number: JPH0756677A
Application number: JP22642193A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Matsushima; 松島恵一; Makoto Watanabe; 渡辺　　誠
Original assignee: Graphtec Corp
Current assignee: Graphtec Corp
Priority date: 1993-08-19
Filing date: 1993-08-19
Publication date: 1995-03-03

Abstract

(57)【要約】【目的】タブレットに設けられたループコイル群と位
置指示器との作用による出力信号に基づき指示座標を決
定する装置において、精度の良い座標算出が可能なデジ
タイザを提供する。【構成】ループコイルに関連した出力信号の直線領域
を位置決定方向に連続させて定義付けするよう装置の各
パラメータを設定して規準設定状態とし、実際の位置決
定動作における出力信号に基づき上記規準設定状態から
のズレを補償する補償手段を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、タブレット上に位置
に関連して配設された多数のループコイルと位置指示器
との作用による出力信号に基づき該位置指示器のタブレ
ット上の指示位置座標を算出するようにしたデジタイザ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２〜図４は従来のデジタイザの構成及
び問題点を示す説明図である。図２のデジタイザのタブ
レット上には、例えば、Ｘ方向に順次配設されたＸ方向
ループコイル群（ｘ１、ｘ２、ｘ３、・・・）とＹ方向
に順次配設されたＹ方向ループコイル群（ｙ１、ｙ２、
ｙ３、・・・）が設けられている。Ｘ方向ループコイル
群はＸ軸スキャナ１１を介して電圧増幅器１３の入力側
に選択的に接続され、Ｙ方向ループコイル群はＹ軸スキ
ャナ１２を介して電流増幅器１４の出力側に選択的に接
続される。なお、電圧増幅器１３の出力側は電流増幅器
１４の入力側に接続されいわゆる閉ループを形成可能な
構成を有しているので、この明細書では、これらの増幅
器について必要のない限り単に「増幅手段」と呼ぶこと
にする。今、位置指示器２がタブレット１面上に位置づ
けられていたとする。位置指示器２のコイル２１に近接
した位置に配設されているＸ側ループコイルとＹ側ルー
プコイルとがそれぞれＸ側スキャナ１１及びＹ側スキャ
ナ１２を介して増幅手段の入力側及び出力側に接続する
と、周囲の雑音電波等をきっかけとして位置指示器のコ
イル２１と増幅手段及びこの増幅手段に接続されたＸ側
ループコイル及びＹ側ループコイルとが発振系を構成
し、その発振系固有の周波数で発振する。この時の電圧
増幅器１３の出力が利用回路１５に入力されて位置決定
に供される。このような発振系を、Ｘ軸スキャナ１１及
びＹ軸スキャナ１２によりそれぞれのループコイル群を
次々と切り換えて順次構成し、その個々の発振系毎に上
記増幅器の出力を順次測定記憶していく。このように、
各発振系毎すなわち、各Ｘ側、Ｙ側ループコイルの順位
とともにその発振出力を記憶格納するので、各側ループ
コイルの順位に対応した出力分布を得ることができる。
利用回路１５は、この出力分布結果から位置指示器２の
Ｘ方向及びＹ方向の指示位置を演算して決定している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の装置
では、各方向のループコイルの順位とその電圧レベルの
分布に基づき、位置指示器の指示座標値を求めている。
これは、ループコイルの順位とその電圧レベルの分布が
所定の関数（一般には２次関数）に近似できることを前
提としたものである。すなわち、図４に示すように特定
のループコイル（例えばｘ１）と位置指示器２との関係
を見ると、ループコイルＸ１の中央付近に位置指示器２
が存在するとき最大の出力信号レベルとなり、位置指示
器２が端部に近づくにつれてしだいにその出力信号レベ
ルが低下していく。このような出力信号レベル特性（出
力分布特性）が２次関数となるよう、従来においては位
置指示器のコイル２１の径あるいはループコイル幅等を
特定の値としていた。

【０００４】しかしながら、上述の電圧レベルの分布状
態が２次関数に近似できない場合には、算出した位置が
不正確になってしまう欠点があった。２次関数に近似で
きなくなる場合の１例としては、位置指示器２に円形
コイルを用いたものにおいては、ループコイルの幅と位
置指示器２のコイル２１の径の無関係な選択、位置指
示器２のタブレット面からの距離（高さ）変動あるいは
位置指示器２のＱの変化などがある。例えば、図３に
示すように、位置指示器２と複数のループコイルが設け
られたタブレット面との距離ｈの変動により、図４に示
すようにその距離の小さい順からｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ
４のようにその出力レベルが変動し、その高さによって
は２次関数と大きくずれてしまう場合が生じうる。この
ような場合には、２次関数による位置算出方法は無意味
となってしまう。このため、図２のような装置では、一
般にループコイルと位置指示器との作用による出力信号
分布が２次関数あるいは他の関数に近似できるようにあ
らかじめ調整されている。これらの調整は、ループコイ
ルの幅Ｗ、ピッチＰ、位置指示器２のコイル２１の径Ｄ
（図１参照）及び位置指示器２のタブレット１面からの
高さｈ等によって決定される。したがって、従来の装置
では、位置指示器２のタブレット１面からの高さ使用範
囲をある範囲に制限することにより適正な近似範囲を得
るようにしていた。この発明は、この点を改善すること
を目的として成されたもので、例えば位置指示器の高さ
変動が大きくなって出力信号のレベル変動が大きくなっ
た場合でも近似すべき関数と無関係に位置検出精度を維
持可能なデジタイザを提供するものであり、また位置指
示器２の高さ使用範囲の制限を比較的小さなものとする
事ができるデジタイザを提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため、この発明にお
いては、タブレット上の位置に関連して配設された複数
のループコイルと位置指示器とを有し、上記各ループコ
イルと位置指示器との作用による出力信号に基づき上記
位置指示器の指示位置座標を算出するようにしたデジタ
イザにおいて、位置指示器が当該各ループコイルの中央
付近に存在するとき当該各ループコイルに関連した出力
信号のレベルが最大または最小に、上記位置指示器が当
該各ループコイルの端部に近づくにしたがいその出力信
号レベルがしだいに減少または増加し、かつ当該レベル
変動領域の少なくとも所定の領域は直線的に変化する直
線変化領域とみなすことができるものであってこれらの
各要素のパラメータをあらかじめ調整して装置を規準設
定状態となしたとき、上記各ループコイルに関する出力
信号の直線変化領域が位置決定方向に少なくとも接触ま
たは重なる関係で順に配置されるとともに各ループコイ
ルと位置指示器との作用による実際の出力信号のレベル
が上記いずれかの直線領域内に少なくとも１つは入るよ
う上記各要素の関係を規定し、実際の位置決定動作にお
ける出力信号に基づき上記規準設定状態からのズレを補
償する補償手段を設けて構成した。

【０００６】

【作用】図４に示すように、各ループコイルと位置指示
器２との作用による出力レベル曲線は、その変極点付近
では一定の低下割合のいわゆる直線変化領域が存在す
る。この発明は、この直線変化領域を利用するもので、
この直線変化領域が位置指示器の位置決定方向に順に並
ぶよう各要素を調整するようにしたものである。この調
整は、設計または実験結果に基づき規定することができ
る。この規定のために必要な主な要素としては、各ルー
プコイルの幅Ｗ、ピッチＰ、位置指示器２のタブレット
１面からの高さｈ、位置指示器２のコイル２１の径Ｄあ
るいは位置指示器２のＱなどである。これらの各パラメ
ータを選択することにより上記調整を行うことが可能で
ある。この明細書では、これらの各パラメータが調整さ
れた状態を規準設定状態と呼ぶことにする。デジタイザ
の使用状態においては、一般に位置指示器の高さの変動
が大きい。この高さ変動等により上記規準設定状態から
のズレが生じる。このズレは、一般にその状態における
出力信号に表れる。この発明は、この出力信号に表れた
ズレを補償して正確な座標算出を行わせるようになした
ものである。

【０００７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明を説明する。図
１は本発明の１実施例装置に関わるもので装置が規準設
定状態にある時を示す説明図である。なお、この発明は
図２に示す従来装置と同等な構成により実施できるの
で、以下の説明では図２に示された各構成を参照しなが
ら説明することとする。まず、この発明の図２と異なる
構成及び規準設定状態における位置決定原理について説
明する。図１上方に示すように、この発明の装置は、幅
ＷのループコイルをＸ方向にピッチＰをもって順次配置
している。また、位置指示器２のコイル２１の径をＤと
すると、図１の各要素の実際の数値は、Ｗ＝３０ｍｍ、
Ｐ＝５ｍｍ、Ｄ＝８ｍｍである。すなわち、ＰはＷの１
／６程度、ＤはＷの１／４程度の関係にある。これらの
各数値はタブレット１面からの位置指示器２の高さｈを
ｈ＝１０ｍｍとした時のものである。図１下方図は、装
置の各要素のパラメータをあらかじめ調整し装置が規準
設定状態にある時、位置指示器２を水平線Ｘに沿ってＸ
方向の位置を変化させたときの各ループコイル（Ａ〜
Ｇ）に関する出力信号のレベルをプロットしたものであ
る。各ループコイルは同一の形状を有しているので、位
置指示器２と各ループコイルとのそれぞれの出力信号曲
線はピッチＰだけずれている。そして、これらの各信号
曲線の変化領域の直線部分とみなせる部分（直線領域）
を設定する。今、この直線領域を図１に示すように設定
したとすると、各ループコイルＡ〜Ｇに関わる直線領域
はピッチＰの間隔をもってＸ方向に接触した関係で順に
並ぶ。図示した位置に位置指示器２が存在するとき、図
２に示した各側スキャナ１１、１２を走査してループコ
イルＡ〜Ｇに関する出力信号レベルを取り出すと、図１
下方に示すＶａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄ、Ｖｅ、Ｖｆ及びＶ
ｇを得ることができる。最大レベルＶａを生じたループ
コイルＡから３個目のループコイルＤに関する直線領域
内にレベルＶｄが存在する。この発明では、このレベル
Ｖｄがこの直線領域のＸ方向領域ｄｅ間の位置指示器２
の位置を表すものとなる。各直線領域のＸ方向位置はあ
らかじめ分かっているので、位置指示器２のＸ方向位置
を求めることができる。

【０００８】実際の位置決定動作においては、位置指示
器２の高さ変動等により図１下方に示す各ループコイル
に関わる出力信号レベルが変動する。このため、この実
施例においては、図２の利用回路１５内にレベル補償手
段を設けている。この実施例の構成では位置指示器２と
タブレット１のループコイル配設面との距離（高さ）ｈ
を１０ｍｍとしている。したがって、ｈ＝１０ｍｍの最
大出力レベル（ほぼＶａ）を計算または実験によりあら
かじめ求め規準レベルとして使用している。図４に示す
ように位置指示器２の高さｈにより最大出力レベルが変
動するので、実際の位置決定動作における「最大出力レ
ベル」を上記規準レベルと比較し、実際の位置決定動作
における各出力信号を規準レベルに一致させるための倍
率を求める。この場合、あらかじめ図２の利用回路１５
内のメモリに、「測定最大出力レベル−倍率」の関係を
段階的に表すテーブルを設けておき、実際の測定に関わ
る最大出力レベルＶａから即座に補償倍率を求め、各測
定出力レベルＶａ〜Ｖｇにこの補償倍率を乗ずるように
しても良い。このように構成することにより、位置指示
器２に高さ変動が生じる等ループコイルに関連する出力
信号レベルが変動した場合であっても、各ループコイル
に関わる直線領域は規準となるパラメータに基づきあら
かじめ決定したものを使用することができる。

【０００９】なお、上述のレベル補償手段は、図１に示
すような最大出力レベルＶａが大きく変動しない場合に
有効なものである。このような条件が満たされない場合
には、本出願人の平成５年８月６日付け特許出願「デジ
タイザ」に記載した最大出力レベル測定手段を動作させ
るようにしても良い。図５を用いて、この最大出力レベ
ル測定手段を簡単に説明する。図５に示すように、Ｘ側
スキャナ１１は所定のループコイルを２個づつ順次接続
して加算増幅器として動作する電圧増幅器１３に該ルー
プコイル対に生じた２つの信号を入力する。２つの信号
は加算され、利用回路１５はその加算結果を得ることが
できる。これは、同図下方に示すようにＸ方向のルー
プコイルｘｉ、ｘｊが所定の関係にあるときその加算出
力が最大出力レベルにほぼ比例するということから求め
られるものである。そして、利用回路１５内にて上記加
算出力結果に対応するゲインを求め、ゲイン調整回路１
６を介して電流増幅器１４のゲインを増減して規準レベ
ルの補償を行う。

【００１０】以上においては、Ｘ方向の座標位置を求め
る方法を示したが、Ｙ方向の座標位置も同様に求めるこ
とができる。Ｘ側及びＹ側のループコイルを次々と切り
換えて各々の発振系を構成しその出力レベルを測定する
ことにより、（Ｘ側ループコイル順位、Ｙ側ループコイル順位、出力
レベル）を組としたいわゆるマトリクス状データを取得すること
ができる。Ｙ側ループコイル順位を一定としたＸ側ルー
プコイル順位系列の出力レベルの最大値（あるいは選択
した２つの出力レベルの加算から最大レベルに比例する
値）を求めて各出力レベルの補償を行うとともにＸ側の
対応する直線領域の出力レベルからＸ側の位置を、Ｘ側
ループコイル順位を一定としたＹ側ループコイル順位系
列の出力レベルの対応するＹ側直線領域に属する出力レ
ベルからＹ側の位置を求めることができる。なお、上記
実施例とは異なり、タブレット面のループコイル群に順
次電流を供給し位置指示器側で誘導電圧を取得するよう
にした装置であっても適用することができる。いずれ
も、ループコイルの順位に応じた出力レベルを得ること
ができるからである。さらに、上述の実施例装置におい
ては、位置指示器と各ループコイルに対応する出力信号
のレベル値がループコイルの中央付近に上記位置指示器
が存在するとき最大のレベルを生じ、中央から遠ざかる
にしたがいしだいに低下するものについて説明したが、
例えば特開平３−２４１４１５に示されるような装置す
なわちループコイルの中央付近が最小の出力レベル値を
表すようなものでも適用することができる。

【００１１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、座標位置算出のために特殊の関数を用いる必要がな
く、正確でかつ比較的単純な構成で位置指示器の指示位
置座標を決定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例装置に関わるデジタイ
ザの要部構成図である。

【図２】図２は、従来のデジタイザの１例を示す構成説
明図である。

【図３】図３は、タブレットと位置指示器との高さ変動
を説明するための模式図である。

【図４】図４は、位置指示器の高さ変動による出力レベ
ル変動を表す説明図である。

【図５】図５は、出力レベル測定手段の１例を示す構成
図である。

【符号の説明】

１：タブレット２：位置指示器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タブレット上の位置に関連して配設された
複数のループコイルと位置指示器とを有し、上記各ルー
プコイルと位置指示器との作用による出力信号に基づき
上記位置指示器の指示位置座標を算出するようにしたデ
ジタイザにおいて、位置指示器が当該各ループコイルの中央付近に存在する
とき当該各ループコイルに関連した出力信号のレベルが
最大または最小に、上記位置指示器が当該各ループコイ
ルの端部に近づくにしたがいその出力信号レベルがしだ
いに減少または増加し、かつ当該レベル変動領域の少な
くとも所定の領域は直線的に変化する直線変化領域とみ
なすことができるものであってこれらの各要素のパラメ
ータをあらかじめ調整して装置を規準設定状態となした
とき、上記各ループコイルに関する出力信号の直線変化
領域が位置決定方向に少なくとも接触または重なる関係
で順に配置されるとともに各ループコイルと位置指示器
との作用による実際の出力信号のレベルが上記いずれか
の直線領域内に少なくとも１つは入るよう上記各要素の
関係を規定し、実際の位置決定動作における出力信号に基づき上記規準
設定状態からのズレを補償する補償手段を有したことを
特徴とするデジタイザ。