JPS5920157B2 - デイジタイザ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電磁結合方式によりカーソルの位置を測定す
るデイジタイザに関するものである。

デイジタイザは図面等のアナログ表示からディジタル形
式のデータを導き出すのに好適なものであるが、位置付
け要素であるカーソルやペンの位置をいかなる手段を用
いて測定するかによつて様様な種類がある。代表的なも
のとして、機械式、静電式、電磁式、音響式、光式の手
段がある。この中機械式は操作性に難点があり、静電式
と光式はデイジダイス媒質の材料に制限を受け、また音
響式は気温などの変化を受けやすいので、現在では電磁
式が最も汎用性に富み欠点の少ないものと言われている
。電磁式すなわち電磁結合方式にも種々のものがあるが
、中でも比較的高精度で位置座標を読取り得る安価なデ
イジタイザとして、本願出願人による出願のデイジタイ
ザ《特願昭５５−１１５７４０号（特願昭５７−３９４
７９号公報）））がある。第１図はこのデイジタイザに
係る特に原理説明用に示す一次元デイジタイザの一実施
例を示す要部構成図である。第１図において、２０はプ
リント板又はガラス等のような絶縁板で、その表面に複
数個の導体ループ２１（図では６個のループ２１１〜２
１６よりなる）を単一極を有するように配設している。
この導体ループ２１は後述するスイツチ回路２２によつ
て電流が供給される。導体ループより生ずる磁束は磁束
検出カーソル３０により検出する。このカーソル３０は
、磁束検出コイルを有し、その中央部に位置指定用の指
標（十字状マーク等）を備え、位置付けができるように
なつている。カーソル３０の起電力は同調回路３１を介
して増幅器３２で適宜に増幅した後有極性検波器３３に
導かれている。同調回路３１は第２図に示すようなバン
ドパス特性を有しその同調周波数はスイツチ回路２２に
与えられるパルスＰ，の周波数ＦＰｌに等しくなつてい
て、カーソル３０に生ずる起電力信号中の高調波を減衰
除去し、同調周波数近傍の信号のみ通過するようになつ
ている。有極性検波器３３は、例えば同期検波器などが
使用でき、その出力は、３図のイの点線で示すような脈
流波である。この脈流波の基本波（第３図イの実線波形
）のみをバンドパスフイルタ３４で取り出す。導体ルー
プの電流駆動を開始してから脈流波が発生するまでの発
生時間はカーソル３０の導体ループ２１，に対する離間
距離に対応している。３５はカウンタで、前記基本波が
正から負に移行の際に零を横切るまでの間に第３図の口
に示すように発振器２６のクロツクを計数する。

この場合、基本波の零を横切る点（第３図イのＡ点）は
カーソル３０の位置より位相にして９０Ａずれた位置相
当で発生する励磁信号がスタートパルスとしてスイツチ
回路２２よりカウンタ３５に与えられ、計数動作が開始
するようになつている。発振器２６の出力クロツクは第
１の分周器２７で分周され第４図のイに示す変調パルス
Ｐ１としてスイツチ回路２２に与えられ、また変調パル
スＰ１は更に第２の分周器２８で分周され第４図の口に
示すシフトパルスＰ２としてスイツチ回路２２に与えら
れる。スイツチ回路２２は、内部において変調パルスＰ
１によつて変調し、シフトパルスＰ２によつて第４図の
ハ〜チに示すように導体ループ２１，〜２１６を順次シ
フトするような電流パターンを発生する。このような電
流パターンにより導体ループを駆動し前述したようにカ
ウンタ３５の計数値よりカーソル３０の位置を読み取る
ことができる。この場合、デイジタイザの分解能は主と
してフイルタ３４の短期安定度で決る。この短期安定度
には限界があり、より分解能を上げるために次のような
測定方式を採用している。すなわち、前述のような、導
体ループを順次に電流駆動してカーソル３０の位置を測
定する粗測定モードに加えて、スイツチ回路２２により
導体ループ２１を複数組に組分け（例えばループ２１１
，２１２，２１３とループ２１４，２１５，２１６の２
組に分割）して群駆動し、各ループ群ごとに３６００の
位相変化で駆動検出し得る微測定モードを採用する。分
割をＮ群とすれば微測定モードの測定範囲は粗測定モー
ドの測定範囲の１／Ｎとなり、微測定モードにおける分
解能は粗測定モードのそれの１／Ｎに向上する。しかし
ながら、このようなデイジタイザでは１点の位置読取り
に２度の測定が必要であり、結果的に読取り速度が１／
２に落る欠点がある。

本発明の目的は、このような欠点を除去し、前述の２モ
ード方式の精度は維持しながらも読取り速度は１モード
測定の場合の読取り速度を維持した高分解能のデイジタ
イザを提供することにある。以下図面を用いて本発明を
実施例につき詳しく説明する。第５図は本発明に係るデ
イジタイザの一実施例を示す要部構成図で、図では１次
元のデイジタイザについて示し、第１図と異なるところ
はスイツチ回路２２に代えてスイツチ回路４０を用いた
点とバンドパスフイルタ３４にピーク検出器５０を後置
した点である。スイツチ回路４０は、第６図に示すよう
にパルス発生回路４１、スイツチ４２及び４３より構成
されている。このパルス発生回路４１は、第１図のスイ
ツチ回路におけると同様に第７図のイに示す分周器２７
の出力パルスＰ，によつて変調し更に第７図の口に示す
分周器２８の出力パルスＰ２によつて同図ハ〜チに示す
ように導体ループ２１，〜２１６を各群ごとに順次シフ
トし得るような電流パターンを発生する。本実施例では
導体ループ２１を２群に組分けしたため３ループ毎に同
じタイミングで発生する電流パルスが与えられる。スイ
ツチ４２，４３は３ループごとに一括してそのラインを
オン・オフするもので、図示しない外部信号によつてス
イツチ４２又は４３のいずれかを任意に選択して当該群
の導体ループに電流パルスを与えることのできるもので
ある。ピーク検出器５０はコイル３０に発生した起電力
に基づく電圧のピーク値を読取り、コイル３０が位置す
る部分のループ群を検出し得るようになつている。この
ピーク検出器５０の出力信号によつて前記スイツチ４２
又は４３を選択することができる。なお、ピーク検出器
５０はフイルタ３４の出力端に限らず、検波器３３の出
力端に接続してもよい。このような構成における本発明
の動作を説明すれば次のとおりである。

スイツチ４２をオン、スイツチ４３をオフにすることに
より、導体ループ２１１〜２１３のみを第７図のハ〜ホ
に示すようなパルス発生回路４１の出力４１１，４１２
，４１３で電流駆動する。このときのカーソル３０から
の出力電圧Ｖｌを同調回路３１ないしバンドパスフイル
タ３４を介してピーク検出器５０で読む。次に、スイツ
チ４２をオフ、スイツチ４３をオンにして、第７図のへ
〜チに示すパルス発生回路４１の出力４１４，４１５，
４１６で導体ループ２１４，２１５，２１６のみを電流
駆動してカーソル３０からの出力電圧ｒをピーク検出器
５０で読取る。続いて、ピーク検出器５０においてＶｌ
とＶｒの大きさの比較を行なう。第６図に示すようにカ
ーソル３０が導体ループ２１１〜２１３の占める左半分
の領域内に位置していればＶｌ＞Ｖｒであるので、比較
結果に基づきカーソル３０の位置するループ群を知るこ
とができる。以後カーソル位置の読取りは左半分の位置
で行なう。

もし初めに右半分に位置していたならば右半分のみでカ
ーソル位置を読取る。この場合測定範囲は全体の１／２
となつており、位相差により位置検出を行なう（この場
合測定範囲の大小にかかわらず常に一つの測定範囲をフ
ルスケールが分解能を決定するようなデイジタイザでは
、２倍の分解能が得られる。）。カーソル３０が他の領
域へ移動した場合、例えば第６図において右半分のルー
プ群へ移動した場合、左半分での位置測定からカーソル
３０がループ群の境界を越えたことが判るので、右半分
のループ群の駆動に切換えればよい。

このような判断とそれに対する系の応答は電気的に速や
かに遂行されるため、人間が操作するカーソル３０の動
きに追従するのは充分容易である。その結果常にカーソ
ル３０の下にある導体ループ群が励磁される。カーソル
の絶対値座標は駆動されているループ群によつて測定さ
れる局所座標と、絶縁板２０の端から駆動されているル
ープ群までの距離の和として表わされ、これらの座標及
び距離はいずれもカウンタ３５で求めた値に基づき図示
しない計算手段においてカーソル位置を算出する。なお
、カーソルが導体ループ２１面より離れて遠ざかるとピ
ーク検出器５０の出力が下るので、これが所定の値以下
になれば局部的なループ群駆動は中止し、全面を順次ス
キヤンするモードに入る。

カーソル３０がループ面に当接しピーク検出器５０の出
力が再び所定値以上になるまで順次スキヤン・モードを
繰返す。このようにしてカーソル位置を高分解で読取る
ことができるが、微測定モードにおける導体ループ群は
実施例では２群としたが、それ以上のループ群としても
よく、更に分解能を上げることができる。

例えば１０群とすれば１０倍の分解能を同等の変換速度
で得られることになる。更に、ループ群の切換えにおい
て隣接する群の境界を少しオーバーラツプさせることに
より切換えをスムーズに行なうことが可能である。なお
、以上の説明は１軸すなわち１次元のデイジタイザを例
にとつて示したが、これを直交する２軸に適用し２次元
のデイジタイザを同様にして実現することができる。

更に、導体ループを励磁してカーソルで磁束を検出する
に限らず、カーソルを励磁して導体ループ側で検出する
方式についても全く同様に適用可能である。以上説明し
たように本発明によれば、導体ループを複数組のループ
群に分けて順次及び特定のループ群のみを択一的に駆動
し得るように構成し、最初は導体ループを全面的に順次
駆動するもののカーソルの位置するループ群を検出した
後はカーソルが導体ループ面から離間しない限り当該ル
ープ群のみを１駆動し、その局所的なカーソル位置を位
相差方式で追跡し検出するように構成したので、読取り
速度を低下させることなく高分解でカーソル位置を読取
ることのできるデイジタイザを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のデイジタイザの構成図、第２図は同調回
路３１のバンドパス特性を説明するための図、第３図及
び第４図は各部の動作波形図、第５図は本発明に係るデ
イジタイザの一実施例を示す要部構成図、第６図はスイ
ツチ回路４１の一実施例を示す構成図、第７図は第５図
に示すデイジタイザにおける各部の動作波形図である。 ２０・・・・・・絶縁板、２１（２１１〜２１６）・・
・・・・導体ループ、２６・・・・・・発振器、２７，
２８・・・・・・分周器、３０・・・・・・磁束検出カ
ーソル、３１・・・・・・同調回路、３２・・・・・・
増幅器、３３・・・・・・有極性検波器、３４・・・・
・・バンドパスフイルタ、３５・・・・・・カウンタ、
４０・・・・・・スイツチ回路、４１・・・・・・パル
ス発生回路、４２，４３・・・・・・スイツチ、５０・
・・・・・ピーク検出回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 基準クロックを分周して所定の周波数のクロックパ
   ルスを得る分周手段と、単一極を有するように複数個の
   導体ループを配置してなる絶縁板と、前記分周手段から
   与えられるパルスに同期して前記複数個の導体ループを
   順次電流駆動してゆくスイッチ回路と、前記導体ループ
   より発生する磁束を検出する磁束検出カーソルと、該磁
   束検出カーソルの出力信号を検波する有極性検波手段と
   、該検波手段からの出力の基本波のみを通過するバンド
   パスフィルタと、前記スイッチ回路からの信号により計
   数動作を開始し前記バンドパスフィルタからの出力信号
   に基づき計数動作を停止するように構成され前記クロッ
   クを計数するカウンタより構成され、前記磁束検出カー
   ソルの出力信号の位相に対応して得られた前記カウンタ
   の計数値より前記絶縁板上のカーソルの位置を検出でき
   るようにしたデイジタイザにおいて、前記スイッチ回路
   を、粗測定モードにおいては前記導体ループを全体にわ
   たつて順次電流駆動し、微測定モードにおいては複数群
   に組分けされてなる局所導体ループ群の内の当該局所導
   体ループ群のみにおいて順次電流駆動できるように構成
   すると共に、前記各局所導体ループ群ごとの前記カーソ
   ルの出力のピーク値を検出しそれらの大小関係を相互に
   比較することのできるピーク検出器を具備し、粗測定モ
   ードにおいて前記ピーク検出器により前記磁束検出カー
   ソルがどの局所導体ループ群に位置しているかを検出し
   た後、微測定モードにおいて当該局所導体ループ群にお
   けるカーソルの位置を検出することにより、絶縁板上の
   カーソルの位置を求めるるようにしたことを特徴とする
   デイジタイザ。