JPS58159191A

JPS58159191A - 座標検出装置

Info

Publication number: JPS58159191A
Application number: JP57040851A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yamaguchi; 剛山口; Yasuhiko Kanetani; 保彦金谷; Akira Yokoyama; 横山　晃
Original assignee: Hitachi Seiko Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 1982-03-17
Filing date: 1982-03-17
Publication date: 1983-09-21
Also published as: JPH0215896B2

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】本発明はペン、カーソル等の座標指示装置に装備された
コイル等の励磁装置から交流磁界信号を発生させて、こ
の信号を平行に配列された電気導体線を有するタブレッ
トに印加し、タブレットに装備されたマトリクス状の電
気導体線に誘起される交流信号を検出して励磁装置の指
示座標位置を検出する装置（以下座標検出装置と総称す
る）に関するものである。

従来、座標検出装置について、鬼気絶縁材料より成るシ
ート部材の表裏に２本の電気導体線を相互に電気角で９
００の位相をずらして平行に配置したＸ軸周ベース又は
Ｙ軸周ベースと、格子状に形成された座標域検出用ベー
ス（ｘ、ｙ軸に夫々１つ）を用いたタブレット及び座標
検出装置が特公昭５３−３４８５５号公報により知られ
ている。更に米国！１？！Ｆ３６４７９６３号公報には
座標域検出用ベースを使用しない座標検出装置が紹介さ
れている。

前者は後者のｙ軸、Ｙ軸ペースに座標域検出用ベースを
付加したものである。座標検出装置はタブレットに埋め
込まれた電気導体線と励磁装置との間及びＸ軸ベースと
Ｙ軸ペースと、Ｘ％Ｙ座標域検出用ペースとの間に夫々
絶縁シート部材が挿入されている。そのため励磁装置か
ら発生する交流信号が減衰され、そしてＳ／Ｎ比が悪化
する。更に、格子間をスキャニングする必要があり装置
が複雑である。

また、後者は、励磁装置をタブレット上面から離さずに
移動させないと検出信号が途切れてしまい座標を検出す
ることができない、即ち電気導体線の１ピツチ内の相対
座標が判明するのみであるということがあった。

本発明は上記従来の欠点を除去したもので、座標域構出
用ベースを使用せずに、したがって格子間スキャニング
する複雑な装置を不要と、し、簡単な構成で絶対座標を
検出することのできる座標検出装置を提供す乞ことを目
的とする。

上記目的を達成するために本発明においては−等間隔（
−２）で配置された平行部分を有する電気導体線であり
、隣接した電気導体線に電流が互いに反対方向ｌこ流れ
るような蛇行形状を為す第１の電気導体線及びこの第１
の電気導体線の半分の間隔ずれて配置された第２の電気
導体線を有する第１のＸ軸ペースと、この第１のＸ軸ベ
ースと異なる間隔（夛）で配置された平行部分を有する
鬼気導体線であり隣接した電気導体線に電流が互いに反
対方向に流れるような蛇行形状を為す第３の電気導体線
及びこの第３の鬼気導体線の半分の間隔ずれて配置され
た第４の電気導体線を有する第２のＸ軸ベースとを有す
ることを特徴とし、更にこの第１及び第２のＸ＠ベース
と同様の構成から成る第１及び第２のＹ軸ベースをＸ軸
ペースと直交配置したタブレットを有する。更にこのタ
ブレットを使用してタブレット面上に交番磁界信号によ
る指示されたカーソルの位置を検出するために、第１の
電気導体線からの出力信号と第２の電気導体線からの出
力信号とを加算する第１の加算器と、第３の電気導体線
からの出力信号と第４の電気導体線からの出力信号とを
加算する第２の加算器と、第１の加算器の出力とカーソ
ルの励磁信号との位相を比較する第１の比較器と、第２
の加算器の出力と励磁信号との位相を比較する第２の比
較器と、第１の比較器及び第２の比較器の出力信号を比
較し両者の差を予め決められた演算手順により演算する
か、または両者の差を予め決められたデータと比較した
結果をもとに、所定の基準とする電気導体線の位置を判
別し、この基準線からカーソルまでの位置を加算するこ
とによりカーソルの位置を検出する処理装置を有する。

以下本発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明する。

第１ｇは本発明に係る座標検出装置に使用するｙ軸（又
はＹ＠）用ペースで囚及び（Ｂ）に示される如く２組の
平行の配置された４種類の電気導体線１．２及び３．４
（以下導線１．２．３．４．という）から構成される。

実線で描かれた導線１と破線で描かれた導線２とは、夫
々等間隔で配列される。隣接した導線５．６．７に互い
に反対方向に電流が流れるように、導線５．６．７の両
端を交互に接続部８，９により接続し、１本の蛇行形状
を為す導線１を形成する。この導ｉｌｌの平行部分の間
隔は一定（−２）である。導線２は導線ｌに比べて間隔
の半分だけ（ン）ずれて配置されていて、導ａ１と同様
に平行部分の両端が交互に接続されている。２つの導線
ｌ及び２が互いに電気的に絶縁された状態でシート状に
重ね合わされている時、このシート上にコイル等の励磁
装置１０が置かれ、この励磁装置１０が所定の周波数の
交流信号により励磁された場合、導体ｌ及び２の出力端
子１１．１２に表われる信号は、第２図に示される如く
、励磁装置１０が置かれた４Ｍに直交する方向の位置に
より決められる。励磁装置１０が８縄２の交流信号で励
磁されているならば、励磁装置１０のコイルの中心（以
下励磁装置１０の中心と総称する）が導線１の真上に置
いである時は、導線１には出力電圧が零である。励磁装
置１ｔｌｏの中心が導線５と６との中央部分に置いであ
る時及び導線６と７との中央部分に置いである時には端
子１１、１１’間には蟻大の出力電圧が得られるが、そ
の極性が互いに逆になる。端子１１と端子１１′との間
に得られる出力電圧とは、例えば８ＫＨｚの交流信号を
搬送信号とした振幅変調出力であり、励磁装置１０の置
かれた位置に応じて変調出力は正弦波形状又は余弦波形
状に変化する。坤ち、導線１は電気角の２毎にならべら
れている。以下、−気角でπに相当する導線２本の間隔
Ｐを１ピツチと称して説明する。

（導線２においても同様である。）この現象は特公昭５
３−３４８５５号公報又は米国特許３６４７９６３号に
より明らかであるからここでは詳細な説明を省略する。

第１図（Ｂ）に示す如く、導線３及び４は、第１及び第
２の導線１及び２の間隔（Ｐ）と異った間隔（且）で等
２間隔に平行して配列され、且つその両端部が夫々接続さ
れることにより蛇行する形状に形成されることは導線１
及び２の場合と同じである。導線３と導線４とは互いに
間隔の半分（茅）だけずれて配置されている。このこと
が導線１と導線２との関係と同じに出力信号の電気角に
すれば１の位相差を持つことになるＯ実線で描いた導線１と導線３とを比較すると、全長ｔを
夫々５ピツチと４ピツチに等分割する。即ち、ｔ：５Ｆ
＝４Ｑという関係である。

一般に、導体のピッチ数をｎとするとｊ＝ｎｐ＝１舗（ｎ−１）ｐの関係にある。励磁装置１０に励ｆＢＷＥ
１：Ａｌ■ｗｔを印加すると導ｌｓ１の出力端子ｔｌ。

１１′間及び導線２の出力端子１２．１２’間には、第
２図囚に示す如く、夫々Ｅｏ　＝Ａ１ｃｏｉ　（２π＊
ｐ）　ｅａｍｓｃｔ。

Ｅｓｚ二Ａ！　ａｉｏ　（２π・仲・ｃｔｓｓｏｔなる
出力信号が発生するａここにｒは導線５のピッチ数を数
える基準位置几から励磁装置１０までの長さである。信
号ｇｏを時間ｔで積分した信号をＥｌｌ’とするとＥ　
Ｅｘ　＝　、ｆＥｕ−ｄｔ　＝＝Ａｔ　ｃｘｍ　（２π
・仲１１　ｗＩＪ）ｌとなる。

信号Ｅｌｌ’と信号加とを加算した信号をｇｘｏとする
とＥｌ・はＥｔｏ　＝Ｂｔ：　＋Ｅｕ　＝Ａ２　ｓｉｎ
　Ｃｗｔ　＋　２ｒｒ　ｐ）となる。

従って、基準位置Ｒから励磁装置１０までの移動長さｒ
に比例する位相変調信号が信号＆Ｏにより与えられる。

すなわち、励磁信号Ｅ１と変調信号ＥＩＧとの位相（ψ
ｌ）を比較することにより、両者の位相差（２π・ｔ）
から励磁装置１０の基準位１１Ｒからの変位量（ｒ　＝
Ｐ　２ρを検出することが可能となる０また、励磁装置１０に励磁信号Ｅｌを印加すると４線３
の出力端子１３．１３’間及び導線４の出力端子１４．
１４’には、第２図（Ｂ）に示す如く、夫々Ｅｔａ　＝
Ａ１ｃｏｓ　（２，ｒｅ　−ｊ）　＊　ａｓｗｔ、　Ｅ
ｔｓ　＝：Ａｉａｉｎ　（２π＊　Ｈ）　＊ｃｔｓｗｔ
なる信号が発生する。ここにＳは導線３のピッチ数を数
える基準位ｆＳから励磁装置１０までの長さである。信
号１３を時間積分した信号Ｅに（ｇｔｒ＝Ａｉ（２）（
２π１）・顕愼）と信号ｇｔａとを加算した信号Ｅｌｓ
　（３１ｈ　＝ｇ’ｘｓ　−１−’ｒ４１ａ工Ａ２ユ（
ｕ＋ｔ＋２１．ン）を得ることができる。

従って、基準位置Ｓから励磁装置１ｏまでの移動長さＳ
に比例する位相変調信号が信号Ｅ１ｍにより与えられる
から、励磁信号Ｅ１と変調信号１１ｍとの位相（ψｌ）
とを比較することにより、両者の位相差（２π・す）か
ら変位量（ｓ　＝ｑ　、令）を検出することができる。

ここで、前述の如く導線を平行に並べた方向の全長ｌは
１＝ｎｐ＝　（ｎ−１）ｑの関係に置かれてとなるから
、第１図に示したように導線１の２番目のピッチ範囲内
におけるｑとｐとの差なる。従って、長さｐとｑとを検
出して、比較することにより励磁装置１ｏが導線１の何
番目のピッチｌこ存在するかを判゛剪１することができ
る。すなわち、励磁装置１ｏが導線ｌの基準線Ｕから距
離Ｘだけ離れたＶの位置（ｍ番目のピッチの範囲内）に
置かれていたとすれば、Ｘ二（ｍ−１）　ｐ十ｑが励磁
装置１ｏの位置を示す。

これまでの説明はＸ座標の検出についてのみ述°べたが
、Ｙ座標についても同様の原理で座標値を検出すること
ができる。Ｙ座標を検出するための導線の配置はＸ座標
検出用導線１゜λ３，４とは直交させる必要がある。１
５及び１６は第１のＸ軸ベース及び第２のＸ軸ベースで
、夫々絶縁物から成る基板上に導線１．２及び３゜４が
配線されている。導線は基板の表面に又は内在させるこ
とができ、例えば、プリント配線技術により形成される
こと及び基板の中に埋設されることができる。更にこの
ペースは、第１のペースと第２のペースを接着し一体に
形成することや１枚の基板の片面又は両面に積層するこ
とによっても作成することができる。第４図は本発明の
回路構成を示すブロック図で、第１図及至第３図と同一
符号は同一部分を示す。同図において、１７は高い周数
数のクロック発信器、１８はカウンタでクロック信号を
所定の周波数に分周する。カウンタ１８の出力はフィル
タ１９を介して励磁装置１゜に印加されると同時に比較
器２０に供給される。

２１は第１のＸ軸ベース１５、第２のＸ軸ペース１６、
及び第１のＹ軸ベース、第２のＹ軸ペースを重ね合わせ
て構成するタブレットでＸ＠出力端子２１ａ、Ｙ軸出力
端子２１ｂを有し、出力端子２１ａ、　２１ｂは共に切
替回路２２に接続される。２２は所定の周期で入力を選
択し、後述の増幅器２３又は２４との接続関係を切換え
る時分割切換回路である。２３及び２４は増幅器、２５
は増幅器２３に接続された積分器である。２６は増幅器
２４と積分器２５の出力を加算する加算器である。２７
は加算器２６の出力（正弦波）を矩形波に変換する変換
器で、矩形波信号はカウンタ１８の出力と共に比較器２
０に印加される。比較器２０ではカラ／り１８からの基
準信号（矩形波）と変換器２７からの矩形波信号との位
相を比較し、その位相差に対応する検出信号が出力され
る。検出信号は位相差がパルス幅、電圧値、パルス数、
又は数値信号等の信号形態で表わされる。２８はデータ
処理装置で、比較器２０からの位相差信号データを取り
込んで、タブレット２１上に置かれた励磁装置１０の座
標値を演算する。第５図には具体的回路構成を示す。同
図において第４図と同一符号は同一部分を示す。切換回
路２２は２個の時分割切換回路２９及び３０から成りそ
の出力信号は変圧器３１及び３２を介して演算増幅器３
′３％３４へ印加される。２５は積分用コンデンサであ
る。３５％３６は演算増幅器、３７．３８はコンデンサ
、３＆４Ｑ。

４１．４２及び４３は抵抗器である。４４は波形変換器
２７を構成する演算増幅器３６の一方側入力端子に接続
された可変抵抗器で直流電源４５の出力電圧を調節する
。４６はフリップフロップでカウンタ１８からの矩形波
信号によりセットされ、波形変換器２７からの信号によ
りリセットされる。４７はカウンタでフリップフロップ
４６の出力、すなわち基準矩形波信号と波形変換器２７
からの信号との位相差に応じた時間を、クロック信号発
生器１７からの高い周波数のクロック信号により内挿す
る（計数する）。

なお、比較器２０はＤフリップフロップ等で構成するラ
ッチ回路でもよく、波形変換器２７の出力によりカウン
タ１８の出力をラッチするようにしても両信号の位相差
を検出することもできる。この検出方法はカウンタ１８
の出力の位相と励磁装置１０の励磁電流の位相とが一定
の関係にあることが必要である。２つの信号の位相差を
検出する回路構成はすでに多数知られているので、これ
らのうちの使用可能なものを選択することが適当である
。データ処理装置２８においては演算式を用いて一励磁
装置１０の位置を演算する方法と、あらかじめ用意した
データテーブルを用いて検索により励磁装置１０の位置
を求める方法とのどちらでも採用することができる。以
下具体的な下記数値例に基づいてデータ演算装置２８の
動作を説明する。

数値例　全長１　＝　１１００１ｕ本実施例の説明をわかり易くするために、カウンタ１８
を１０００進カウンタとした。Ｘ軸ベース、Ｘ軸ベース
共に同一作用のためＸ軸ベースについて説明する。第１
の導線上及び第２の導線上において、クロックパルス数
の１０００パルスを、夫々ピッチｐ及びｑに対応させる
とピッチｌ１ｋＱとカウンタ１８の内容は第６図のよう
になる。分解能は第１の導線（ベース）上では１パルス
当り０．０２１ｍ　、第２の導＃ｌ（ベース）上では１
パルス当す０．０２５龍である０だ印は第１の導線の配
置（間隔２０１ｍ　）で、白ヌキと黒ヌリは隣接した導
体（電流の向きが逆）を示す。同様に三角印は第３の導
線の配置（間隔２５關）で、白ヌキと黒ヌリは隣接した
導体を示す。励磁装置１０がａ点に置かれると、クロッ
ク信号は１０００進カウンり１８で、。ｏｏに分周され
その出力はフィルタ１９を通って励磁信号となる。励磁
装置１０から放出された励磁信号は、タブレット２１の
Ｘ軸のベースに励磁信号と同じ周波数の交番信号（以下
搬送信号と総称する）を誘起する。

この搬送信号は、励磁装置１０の置かれた位置により振
幅変調される。振幅変調のされ方は第２図において説明
したとおりで、Ｘ軸ベースからの出力端子２１ａからは
、この変調された信号が得られる。切換回路２２では導
Ｎ１からの出力Ｅ１１を、増幅器２３を介し１て積分器
２５で積分して加算器２６に入力し、次に導線２からの
出力Ｅｕを増幅器２４を介して加算器２６に入力する。

加算器２６で加算された信号ｇｔｏは搬送信号の振幅変
調を他の搬送信号の位相変調に変換したもので、この信
号Ｅｌｏは波形変換器２７で波形変換された後比較器２
０に印加される。信号Ｅｌ・はカウンター８からの基準
矩形波信号と位相を比較され位相差に応じたパルス数Ｆ
ｌのデータ信号Ｅｇｏに％換される。このデータ信号Ｅ
ｕのパルス数Ｆは第１図、２図、３図及び第６図の位置
ａに励磁装置１０が置かれた場合の変位量ｒに対応する
。同様に、次のタイミングで切換回路２２は、導線３か
らの出力Ｅ１ｍを増幅器２３を介して積分器２５で積分
して加算器２６４こ入力し、次に導線４からの出力Ｅ１
４を増幅器２４を介して加算器２６に入力する。加算器
２６で加算された信号１５は波形変換器２７で波形変換
された後比較器２０に印加される。信号Ｅｔｓはカウン
タ１８からの基準矩形波信号と位相を比較され、位相差
に応じたパルス数りのデータ信号Ｅｓｏに変換される。

このパルス数Ｆ２は第１図（ａ）に示した変位量Ｓに対
応する。データ演算装置２８においては、時分割により
入力されるデータ信号Ｅｚｏ、　ＥＩＯ及びピッチ数ｍ
との関係から励磁装置１０の位置Ｘを演算する。比較器
２０からのデータ信号ｇｚｏのパルス数Ｆｌは、位置Ｘ
の変化（第６図０−Ｊｔ−ＪトＪｓ−Ｊ４−Ｊｌｌ）に
従い、パルス数０〜９９９の間で周期性を有し、基準と
なる導Ｍ１のところで最大パルス数から最小パルス数に
不連続点を有する。この不連続点の近辺でパルス数ＰＩ
が所定の数（、＝５００パルス）より大きいか又は小さ
いかを判断すれば、励磁装置１１０が導線１の何番目の
ピッチ内に置かれているかが判別できる。すなわち、Ｆ
ｌ＞Ｆ２ならば７＝Ｆｌ−ｐ意、Ｆｔ＜Ｆｚならばｄ＝
　Ｆ　＋　Ｆｌ−ＦｔとなるΔＦを演算により定義する
。第６図に示すように、データ信号Ｅｓｏは位置の変化
（０−Ｋｌ　−Ｋｔ　−Ｋｓ−に４）によりパルス数θ
〜９９９の間で周期性を有する。

このデータ信号＆ｏとｇｓｏとのノくルス数の差を４と
すると、ΔＦによって表わされる位相差データは第７図
のようにパルス数０〜９９９の間で変化する。このデー
タΔＦＧパルス数により、励磁装置１０の置かれている
ピッチ数ｍを判別する。

ピッチ数ｍを判別するためのデータの構成を第１表に示
す。

第１表すなわち、第１表によれば、第６図の点ａに励磁装置１
０が置かれていれば、データΔＦが３５０であり且つＦ
ｌが７５０であるから５００≦Ｆｌ＜１０００に該当し
、従ってピッチ数ｍは１である。この時の励磁装置１０
の置かれているＸ座標はＸ＝　（ｍｘＦ＋ΔＦ）　・Ｇ
＝　（Ｉ　Ｘ１０００＋３５０）　・Ｇ　＝１３５０、
０である。ここにＧは定数で、パルス数を所望の単位距
離に換算するためのものである。第１表において、０≦
Ｆｔ＜５００のときのデータΔＦの値をＯ〜１００．２
００〜３００・・・、としたが、ノイズ等によりデータ
に±１００パルスの範囲で誤差の存在する可能性が有る
場合には、このデータを第２表のように拡張するこ尚、
データ処理装置２８におけるピッチ数ｍの判別は数値演
算によること、データテーブルにより引出すこと等によ
ってもできることはいうまでもない。

以上述べた如く本発明は、等間隔に配置された平行部分
を有する導線であり、且つ隣接した導線に電流が互いに
反対方向に流れるような蛇行形状を為す第１の導線及び
この第１の導線の半分の間隔ずれて配置された第２の導
線を有する第１のＸ軸ペースと、この第１のＸ軸ベース
の導線と異なる間隔で配置された平行部分を有する導線
であり且つ隣接した導線に電流が互いに反対方向に流れ
るような蛇行形状を為す第３の導線及びこの第３の導線
の半分の間隔ずれて配置された第４の導線を有する第２
のＸ軸ペースとを有することを特徴とし、更にこの第１
及び第２のＸ軸ベースと同様の構成から成る第１及び第
２のＹ軸ベースをＸ軸ペースと直交して配置したタブレ
ットを有する座標検出装置である。更に本発明は、この
タブレットを使用してタブレット面上）こ交番励磁信号
を発生する励磁装置の置かれた位置を検出するために、
第１の導線と第２の導線からの信号の一方の信号を積分
し、他方の信号に加算した信号を第１の加算信号とし、
次に第３の導、線と第４の導線からの信号を積分し、他
方の信号に加算した信号を第２の加算信号とし、上記の
第１の加算信号と第２の加算信号とを基準信号と比較し
、その位相差に対応する位相差信号を基に上記励磁装置
の位置を演算するデータ処理装置とから成る座標検出装
置である。この本発明によれば、従来の座標検出装置の
ように座標域検出用ペースを使用せずに座標域を判別で
きるので、格子間をスキャニングすることが無く構成が
簡単で且つ検出時間を短縮することができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（５）及び同は本発明に係る座標検出装置に使用
するＸ軸（又はＹ＠）用ペースを示す導体の配置図であ
る。第２図（５）及びβ）は第１図の導体により検出さ
れる信号の変化を示す特性図である。第３図はＸ＠用ベ
ースの一部断面図である。第４図は、本発明の回路構１
乃至９・・電気導体線、１０・・・励磁装置、１１乃至
１４・・・端子、ｐｌｑ・・・ピッチ、Ｒ，Ｓ・・・基
準位置、１５・・・第１（７）　Ｘ　軸ヘース、１６・
・・第２のＸ＠ペース、１７・・・クロック発振器、１
８・・・カウンタ、１９・・・フィルタ、２０・・・比
較器、２１・・・タブレット、２２・・・切換回路、２
３．２４・・・増幅器、２５・・・積分器、２６・・・
加算器、２７・・・波形変換器、２８・・・データ処理
装置ネ１　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）発振回路と、この発振回路により励磁される励磁
装置と、この励磁装置の位置を連続した電気角でＸ座標
及びＸ座標を検出する第１のピッチ１で配列された第１
の電り導体線を有する第１のＸ軸ベース及び＃！１のＹ
＠ペースと、前記第１の電気導体線と異る第２のピッチ
ｑで配列された第２の電気導体線を有する第２のＸｓペ
ース及び第２のＹ軸ペースと、上記第１のＸ軸ペース及
び第２のＸ＠ベースから検出される信号により励磁装置
のＸ軸座標を演算し、且つ上記第１のＹ軸ベース及びｉ
＠２のＹ軸ベーを特徴とする座標検出ｉ＆置。
（２）第１のＸ＠ペース及び第１のＹ軸ペースを構成す
る第１（第３）の電気導む一線のピッチｐと、第２のＸ
軸ペース及び第２のＹ軸ペースを構成す、る第２（第４
）の電気導体線のピッチｑと、第１（第３）の電気導体
線のピッチ数ｎと、第２、（第４）の電気導体線のピッ
チ数（ｎ−１）との関係がｎｐ＝（ｎ−１）・ｑである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の座標検出
装置。
（３）検出装置はタブレットの出力端子に接続された切
換回路と、この切換回路により順次切換えて出力される
第１（第３）の電気導体線からの信号と第２（第４）の
電気導体線からの信号の一方の信号を積分する積分器と
、この積分器からの出力と上記他方の信号とを加算する
加算器と、この加算器の出力を基準信号と比較しその位
相差に対応する信号を出力する比較器と、この比較器か
らの位相差信号を取り込んで励磁装置の位置を演算する
データ処理装置とから成ることを特徴とする特許請求の
範囲第１項及び第２項記載の座標検出装置。