JPS59139488A

JPS59139488A - 電磁誘導形デイジタイザ

Info

Publication number: JPS59139488A
Application number: JP58012829A
Authority: JP
Inventors: Tadahiro Nagayama; 長山　忠洋; Tatsujiro Kawakita; 川北　達次郎; Atsushi Shibuya; 淳渋谷
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1983-01-31
Filing date: 1983-01-31
Publication date: 1984-08-10
Also published as: JPH0437448B2

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】この発明は、特に透明化に選する構成の電磁誘樽形ディ
ジタイザに関するものである。

第１図は従来の電磁誘導形ディジタイザの一例を示す回
路図である。この図で、１および２＆ま平行導体を用い
て形成し、一定のピンチで配夕ｌされ巻数が１回のセン
スコイル群であり、それぞれ１．。

１２Ｈ１，ｌ・・・、１１）・・・１１．ｌのｍ個のセ
ンスコイルおよび２（＊　２．、２ｓ＋・・・、２．・
・・２゜のｎ個のセンスコイルから構成されている。各
センスコイルの線の一部が点線で示されているが、この
部分をまｉ己入が省略されていることを示す。

各センスコイル１．〜ＩＩＴ、、２．〜２、の一端１接
地され、他端はスイッチ柱３，４の各スイッチを経て増
幅器５に接伏されて〜・る。スイッチ！Ｍ３および４は
、それぞれ３１１３２＋　３ｓ＋・・・、３．・・・３
ｒｎおよび４．、　’２＋　４Ｂｒ・・・、４．・・・
４ｎのｍ個およびｎ個のスイッチから構成されて〜・る
（　ｐ＋　ｍ、ｐ＋ｎは正の整数）。スイッチ群３，４
の各スイッチ３、〜３ｍｐ４１〜４ｆｉは、それぞれテ
コータ゛６．　７からの信号により１個ずつ閉成する。

８＆ま先端付近にペンコイル９が設けられて〜・る電磁
ペンである。ペンコイル９はこれに接続されている発振
器１０により励磁され、交番磁界を発生する。

電磁ペン８の先端をセンスコイル１，１２．の上におく
と、センスコイル１．．２ｑとその近傍のセンスコイル
にペンコイル９の磁束が鎖交し、センスコイル１ｐ、２
．とその近傍のセンスコイルに電圧がｄ起される。セン
スコイルの誘起電圧は、それぞれのセンスコイルに接続
されたスイッチが閉成されたとき増幅器５に印加され、
信号処理回路１１に伝達される。信号処理回路１１に伝
達される電圧はＫｍペン８の先端が置かれているセンス
コイルに接続されているスイッチが閉成されたとき最大
となる。すなわちセンスコイル１．．２．の誘起電圧が
最大となる。

信号処理回路１１は、スイッチ群３，４の各スイッチを
スキャニングすると共にセンスコイルの誘起電圧および
その最大１１りの検出を行う。最大電圧を（大田したと
きにテ；−ダ６，７に送出していた信号から電磁ペン８
の先端がどのセンスコイル上にあるかを識別する。

電磁ペン８の先端がセンスコイル１．内のどの位＆にあ
るかは、スイッチ３．が閉じているときと、スイッチ３
ｐ□が閉じているときと、スイッチ３．＋１が閉じてい
るときの増幅器５０出力′亀圧の関係から、また、セン
スコイル２．内のどの位置にあるかは、スイッチ４９、
が閉じているときと、スイッチ４．−１が閉じていると
きと、スイッチ４．＋１が閉じているとぎの増幅器５の
出力電圧の関係から識別することができる＠センスコイル１＃１．２は１２．１３の部分で交差して
いるが、交差部１２．１３はスルーホールの使用により
接触しないよう圧することかできる。

しかし電磁ペン８から発生する磁束を検出する部分を透
明にする必要がある場合には、センスコイル群１，２を
形成するだめの基材にガラスやポリエステル等の透明体
を使用すると同時に、センスコイル群１．２を酸化イン
ジウムや酸化錫等から構成される透明導体で作る必要が
ある。この場合はスルーホールが使用できないため、交
差部１２゜１３は、間に絶縁膜を挾む必要がある。この
ため交差部１２．１３は一方の線を切断し、絶縁膜を塗
布し、絶縁膜の上から切断した線を接続する導体インク
の塗布を行うなどの工程が必要である。

第２図はスイッチが１個閉じているときの第１図の入力
盤の等価回路図である。閉じているスイッチを３ｐとす
る。この図で、ｖｃは前記センスコイル１．の誘起電圧
、Ｒは前記センスコイル　１゜の抵抗（その抵抗値をも
表わすものとする）である。スイッチ３．が閉じている
とぎは、その他のスイッチはすべて遮断状態であり、コ
ンデンサと等価となる。遮断状ＦＪｉＣあるスイッチす
べての靜電容駄の和をＣで示す。このＣはコンデンサを
表わすとともＫ、そのｄｉ値をも表わすものとする。

したがってスイッチ３．を閉じたとき、増幅器５への入
力電圧Ｖｉｎは、ただし、ωは誘起電圧Ｖ、の角周波数となる。

遮断状態にある１個のスイッチのグランドに対する静’
ｉｔＩ：容縫をＣ８とすると、Ｃ＝　（ｍ＋　ｎ　　１
　）　Ｃｍである。第１図のセンスコイル群１，２をプ
リント基板により構成する場合は、各センスコイル１゜
〜輻、２．〜２゜は銅箔で作られるため抵抗が低く、几
の値は１ｐ程度となる。スイッチ＃３，４にＣＭＯＳス
イッチを使用した場合、Ａ４版程度の大きさのディジタ
イザの場合、ｍ−＋ｎ中１７０であり、Ｃ，中８ｐＦで
あるから、Ｃ中１３５０ｐＦとなる。

したがって誘起電圧ｖｃの周波数が１００ＫＨ工のとき
、ｍ（１１式よりｖＩｒｌ−＋■ｏとなり、増ＩＩ器５
にはセンスコイルの誘起電圧ＶＣのほとんどすべてが印
加される。しかしセンスコイル＃１，２を透明導体で作
る場合、透明導体の抵抗が十分に低くないためＲが大き
くなる。たとえば透明導体の面抵抗を１０Ω／口、セン
スコイルの線幅を０．１ｍ＋＋センスコイルの線の長さ
を３０ｃ１ｎとすると、Ｒ＝３０にΩとなる。したがっ
てＣ＝１３５０ｐＦで、誘起電圧Ｖ、の周波数がｔｏＯ
ＫＨ，のとき、第（１）式よりｌ　ｖＩｎ　ｌ　＊ｏ、
ｏ　４１　ｖｃｌとなり、増幅器５には著しく減衰した
信号が入力されることになる。このためＳＮ比か悪くな
る。

さらに抵抗几が大きいためにセンスコイル４＃１と２と
の間の静電結合による相互干渉が無視できなくなる。こ
れらの理由により、センスコイル群１゜２を透明化しよ
うとすると、最大電圧が誘起しているセンスコイルとそ
の隣接したセンスコイルに発生している誘起電圧ｖｃの
関係に誤差が生じ、電磁ペン８の先端の位置を正確に識
別することが不可能となる。

この発明は、上記の点にかんがみなされたもので、電磁
ペンから発生される磁束を検出するセンスフィル群の部
分を透明にする場合に、センスコイル群の構成が容易で
、かつ増幅器へ印加される電圧の減積が少なくなるよう
にするとともＫ、センスコイル群間の静電結合による相
互干渉が少なくなるようにした構成の電磁誘導形ディジ
タイザを提供するものである。以下図面によりこの発明
の詳細な説明する・第３図はこの発明の一実施例を示す回路図である。この
図で、２１は等間隔で配置された第１の平行導体群であ
り、２１１ｐ　ｚｔ、、２１ｓ・・・２１ｐ−、。

２１ｐ　ｒ　２１ｐ＋、・・・２１ｆｆｌのｍ本の導体
からなる。各導体２１．〜２１ｎの一端は共通ｉ２２に
より電気的に結合されている。また各導体２１．〜２１
ｎの他端には、スイッチ群２３の各スイッチ２３！。

２３□、２３．・・・２３．−、　ｌ　２３　ｐ　＋　
２３１１＋１・・・２３ＩＴ＋が接続されている。２４
は前記第１の平行導体群２１と直交する向きを有し、等
間隔で配置された第２の平行導体群であり、２４．　、
２４２，２４ｓ・・・２４９−、。

２４ｑ　＋　２４９＋１・・・２４．のれ本の導体から
なる。第１、第２の平行導体群２１と２４とは、たとえ
ば透明ガラス板のような絶縁膜にｊり隔離されている。

第２の平行導体群２４の各導体２４．〜２４ｎの一端は
、共通線２５により電気的に結合されている０そして共
通線２２．２５は接地されている。

第２の平行導体群２４の他端には、スイッチ群２６の各
スイッチ２６１．’　２６２，２６３・・・２６９−、
　、２６９１２６ｑ＋１・・・２６ｎが接続されている
。

スイッチ群２３．２６の各スイッチの各平行導体と反対
側の端子は、偶数番目同士と奇数番目同士がそれぞ糺共
通に接続され、差動増幅器２Ｔの入力側に接続されてい
る。スイッチ群２３，２６の各スイッチは、デコーダ２
８．２９からの信号によって開閉する。スイッチ群２３
または２６において、奇数番目および偶数番目の任意の
１個ずつのスイッチを選択して閉成すると、そのスイッ
チに接続されている平行導体からなる巻数が１回のセン
スコイルが形成され、差動増幅器２７に接続される。

各スイッチの選択法は穐々可能であるが、たとえは２飼
ｉ１４をあけた２個を選択する方法がある。

これは、２３．と２３４．２３３と２３ａ、２３Ｂと２
３６　”’　２３２ｉ−＋と２３２１＋２・・・２３ｎ
−３と２３ｆｉの組合せの２個ずつのスイッチを駆動す
る方法である。

このとき平行導体から形成される巻数が１回のコイルを
順にセンスコイル５Ｃ−１，５Ｃ−２・川・・５Ｃ−ｉ
　−８Ｃ（ｎ−２）／２とする　（ｉおよび（ｎ　−２
）／２は正の整奴）。これらのセンスコイルＳＣ（総称
するどきはサフィックスをつげない）に電磁ペン８の先
端を接近させると、これらのセンスコイルＳＣにペンコ
イル９から発生する磁束が鎖交し、電圧が誘起する。セ
ンスコイル５Ｃ−ｉ　−１，５Ｃ−１，５Ｃ−ｉ＋１の
誘起電圧をそれぞれｖｔ−＋　ｌ　ＶＪ　Ｉ　ＶＩ＋１
　とする。スイッチ群２６も同様に選択、駆動する。

センスコイルＳＣの誘起電圧は差動増幅器２Ｔで検出さ
れ、信号処理回路３０に印加される。信号処理回路３０
はデコーダ２８．２９に信号を送って、スイッチ群２３
，２６のスイッチを選択して閉成させるとともに、各セ
ンスコイルｓｃの誘起電圧の測定および処理を行う。信
号処理回路３゜が最大電圧を測定したときに、信号処理
回路３０がデコーダ２Ｂまたは２９に送出していた信号
から、どのセンスコイルＳＣの誘起電圧が最大であるか
を識別することができる。

電磁ペン８の先端が上記センスフィル５ｃ−ｉの中に位
置しているときは、センスコイルＳＣ上最の誘起電圧が
最大となるから、信号処理回路３゜で最大電圧の識別を
行うことにより電磁ペン８の先端が、どのセンスコイル
ＳＣ上に位ｔするかを判別することができる。

センスコイル５Ｃ−ｉ内の詳細な電磁ペン８の位置Ｘは
次のよ５にして求められる。ただし、Ｘの方向は第１の
平行導体＃２１に直交する方向とし、センスコイル５Ｃ
−ｉの中心線の位置なＸ＝Ｏとする。Ｖ　（ｘ）はＸの
関数としＶｌ　　　ｖｔ−＋ ■（幻ニー　　　　　（Ｖｌ−＋ンＶｉ＋１のとき）Ｖ
Ｉ　　　　Ｖｌ＋１またはＶＩ　　　　Ｖｌ＋ＨＶ（ｘｌ＝　　　　　　（Ｖｌ−１＜　ＶＩ＋ｌのとき
）１ｖｌ−１・・・・・・・・・・・・・・・（２）を信号処理回路
３０の演３！機能により求めると、Ｖ（ｘｉとＸの関係
は第４図に示すような曲線となる。

電磁ベン８の高さを変化させても、この曲線の変化はわ
ずかである。

ここで、ｌは第１．第２の平行導体群２１．２４の導体
ピンチである。ＸとＶ　（ｘ）の関係をＩ’ＬＯＭに記
憶させておき、第（２）式の計算結果を基にＲＯＭから
座標Ｘの値を読み出すことができる。

また第４図でＩは直線に近い曲線であるから、ｘ　＝ｌ
　（ｌ　　Ｖ（ｘ））・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・（３）となり、Ｖ（ｘ
）の計算結果な基にして第（３）式からＸを計算で求め
ることができる。

なお、１本の直線の代りに折れ線で近似してもよいこと
は当然である。さらに、座標Ｘはｘ＝＝ＡＩｏｇ−！Ｊ
−！−Ｌ　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・　（４）Ｉ−１により計算することを本発明者は実測の結果見い出した
・ここで人の値は、ｘ＝ｔのときのセンス：’イル５Ｃ
−ｉ−１ｅｓｃ　　ｉ＋１の誘起電圧ｖ１１゜ｖＩ＋１
による計算値がｌになるように定めればよい。

第（３）式、第（４）式の計算は、ｍ号処理回路３０の
演Ｗｄ能を用いて行う。信号処理回路３０はマイクロプ
ルセッサを用いて構成することができる。ただし第（４
）式の計算を行う場合は、対数増幅器も含められる。た
だし、入力盤全体における座標の原点は導体２１１の位
置とする。第１の平行導体群２１と直交する方向の座標
は、第２の平行導体群２４から形成されるセンスコイル
ＳＣの誘起電圧から同様にして求めることができる。

平行導体を酸化インジウム等の透明体で形成する場合に
は、電気抵抗が看しく大きくなるが、第１および第２の
平行導体群２１と２４とは直交しているため、導体の交
差部における靜′亀結合による相互干渉が無視できない
。たとえば導体２４９に生じている電位により導体２１
．、と２１ｐ＋２から形成されるセンスコイルにｈ電結
合で電圧が生ずる。この場合、４体２１９−１と２１．
十、に静１！結合で生じる電圧はほぼ等しい。

導体２１．、と２１ｐ＋２は、この発明では差動増幅器
２７で受けるため、導体２１．−．と２１ｐ＋２に等し
い太ささの電圧が誘起されても除去され、差動増幅器２
７の出力には影響をおよぼさない。したがって第１と第
２の平行導体群２１．２４間で静電結合による相互干渉
があっても問題がない、センスコイルＳＣの誘起電圧を
非差動増幅器で受ける場合は、第１図のようにセンスコ
イル→群１．２中のセンスコイルはその一端を接地して
使用するが、この場合センスコイルの抵抗は、平行導体
２本の直列抵抗にほぼ等しくなるのに対し、この発明の
ように差動増幅器２Ｔで受ける場合は、センスコイルＳ
Ｃの抵抗は平行導体１本分の抵抗となり、第１図の場合
の約手分となる。

このため、第２図における抵抗Ｒの値が半分になったの
と等価になり、誘起電圧の減衰が少ない利点が生じる。

この発明においては、第１と第２の平行導体群２１．２
４は抵抗が大きい透明体で構成することを想定している
。この透明体は、酸化インジウムと酸化錫の混合体等の
酸化物を蒸着やスパックにより形成した膜や、金等の金
属の蒸着膜等で構成することができる。この場合、第１
と第２の平行導体群２１．２４を支持する板に、透明な
ガラス板や透明なプラスチックシート等を使用すると、
透明なディジタイザを得ることができる。しかし、この
発明は、第１と第２の平行導体群２１．２４を通常のプ
リント板で構成する場合にも有効であまたスイッチ＄２
３．２６はＣＭＯＳスイッチや電磁継電器を使用できる
。

なお、以上の説明においては、差動増幅器２７にスイッ
チ＃２３および２６が接続されているが、差動増幅器２
γを２個使用し、スイッチ群２３と２６とを別々の差動
増幅器に接続するようにしてもよい。この場合スイッチ
群２３と２６は同時にスキャンニングすることもできる
。また共通線２２゜２５は金属蒸着膜や４′ＩＩＬ性イ
ンクの印刷膜などにより低抵抗にする万がよい。

以上詳細に説明したように、この発明では、センスコイ
ルを形成するための平行導体群が櫛形釦なっているため
、蒸着やエツチングで構成するのが容易である。したが
って、平行導体群を酸化インジウム等の膜で構成するこ
とが容易である。

またセンスコイルの誘起電圧は差動増幅器で検出するた
め、直交する２つの平行導体群間の静電結合による相互
干渉の影響がない。さらにセンスコイルの内部抵抗が少
な（なるため、誘起電圧の減衰が少なく、ＳＮ比が犬ぎ
い利点がある。

以上の利点により、この発明は、抵抗が大きくなる透明
導体であってもセンスコイルを作るのが容易であり、透
明ディジタイザを得ることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電磁誘導形ディジタイザの回路図、第２
図はセンスコイル、スイッチの等価回路図、第３図はこ
の発明の一実施例を示す回路図、第４図はセンスコイル
の誘起電圧から計算した値と座標との間の関係を示す曲
線図である。図中、８は電磁ペン、９はペンコイル、１０は発振器、
２１．２４は第１と第２の平行導体群、２２．２５は共
通線、２３．２６はスイッチ群、２７は差動増幅器、２
８．２９はデフーダ、３０は信号処理回路である。第１図１０第２図第４図Ｏ―

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　一端が共通に接続され等間隔で配置された櫛
形のｍｌの千行尋体群と、この第１の平行４体群と直交
する向きを有し一端が共通に接続され等間隔で配置され
た櫛形の第２の平行４体群と、前記第１および第２の千
行専体群の各平行導体に１個ずつ接続されたスイッチか
ら成る＠Ｉ、　ｍ２のスイッチ群と、これら第１．　第
２の各スイッチ群において奇数番目、偶数番目のスイッ
チをそれぞれ共通に結合した線がそれぞれ入力に接続さ
れた差動増幅器と、前記第１．第２のスイッチ群のスイ
ッチを選択し駆動するためのデコーダと、交番磁界を発
生するための電磁ペンと、前記デコーダを駆動し、かつ
前記差動増幅器の出力電圧の測定および測定結果に基づ
いて前記電磁ペンの先端の座標を求めるための処理を行
う信号処理回路とからなることを特徴とするに磁銹導形
ディジタイザ。
（２）信号処理回路は、センスコイルの最大誘起電圧Ｖ
ｉとこの最犬訪起電圧ｖ１を発生しているセンスコイル
の両隣のセンスコイルの誘起電圧ｖ１１゜Ｖｉ＋　とか
らｖｌ−１？Ｖｉ＋ｌのとき、Ｖ　ｌｘ）　＝　（ｖｉ
　　ｖｔ−＋　）／（ｖｉ　　ｖｉ＋１）の計算を行い
、Ｖｉ　−１＜　ｖｉ−ｈのとき、Ｖ（ｘｌ＝　（ｖｔ
　　Ｖｉ＋１　）／（ｖｉ　　ｖｔ−＋　）の計算を行
い、Ｖ　（ｘＪとｔ４ｃｉペンの先端が１４かれている
センスコイル内における電磁ペンの先端の座標Ｘとの関
係を格納したＲＯＭから前記Ｖ（ｘ）の計算結果に対応
した座ｔ＄、Ｘを読み出すことを特徴とする特許請求の
範囲第（１）項記載の電磁誘導形テイジクイザ。
（３）イａ号処理回路は、Ｖ（ｘ）の計−４を行い、Ｘ
＝ｌ　（１−Ｖ（ｘｉ）から座標Ｘを４田することを特
徴とする特許請求の範囲第（２）項記載の電磁誘導形デ
ィジタイザ。
（４）信号処理回路は、ｘ　＝　ＡＩｏｇ　（ｖｉ＋１
／　ｖｉ　−１）から座標Ｘを算出することを特徴とす
る特許請求の範囲第ｉ１１項記載の電磁誘導形テイジタ
イザ。