JPS5924390A - 発信コイルの位置を検出する装置 - Google Patents

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】 発明の背景 本発明は、間隔を置いた導体から成る格子に対するコイ
ルの位置を検出する方法、およびざらに特定すればこの
ような方法を比較的簡単かつ低コストにすることに関す
る。

ポインタまたはペンのような可動の器具の位置を電気信
号に変換し、近距離または遠隔の利用装置に伝達する種
々の高分解能装置は、当該技術分野において周知である
。

米国特許第４２１０７７５号明細書は、ペンのような器
具のペンチツブのすぐ上に先端を配置し、この先端のま
わりにコイルを配置し、この器具を、導体格子を有する
平板に関連し−（利用する数値化装置に関連するもので
あり、その際これら導体格子は、Ｘ方向に向いた１群の
平行導体とＹ方向に向いた１群の平行導体から成る。ペ
ンチツブは、導体格子を収容した支持面」二に置かれた
作業シートに沿って動かぎれる。発振器が、コイルに一
定周波数および一定振幅の信号を供給する。コイルは、
導体格子に誘導結合されており、それにより導体に信号
を誘起する。電磁気宇理論によればそれぞれの格子導体
に誘起されろ信号の振幅と位相は、ペンチツブに対する
導体の一位置に依存する。それぞＡしのＩ！’（の格子
導体は、順に走査され、誘起された信号をマルチプレク
サ回路により順に差動増幅器に供給する。マルチプレク
サ回路は、アドレスデコーダに応答してそれぞれの格子
導体を選択する。アドレスデコーダは、走査カウンタに
よって駆動されろ。走査カウンタは、発振器力）ら駆動
ぎれる駆動回路により生じる信号で増加させられる。

位置カウンタは、格子導体のＸおよびＹグループを順に
走査する際、発振器に応答して増加させられる。増幅器
の出力に応答する位相検波器は、ペンチツブの片側に近
付いた格子導体を順に走査した際、ステップ状包路線を
有する正の信号を発生する。位相検波器は、ペンチツブ
の反対側にある導体をペンチツブから離れる方向に走査
した場合、ステップ状包絡線を有する負の信号を発生す
る。

位相検波器から発生された信号は、走査がペンチツブに
近付く時、フィルタにより正のピークを有する特性波形
信号を発生する。走査かペンチツブの下を通過する際、
フィルタを通った信号は、０軸を越えてステップ状に低
下し、負のピークに達し、かつペンチップ力）ら離れる
方向に走査を継続した場合、低下する。フィルタを通っ
た信号は、微分され、かつ停止パルスを発生する所定の
閾値レベルと比較される。停止パルスは、位置カウンタ
を禁止するために使われる。この点において位置カウン
タの内容は、格子導体のＸグループに関するペンチツブ
の位置を表わしており、力）っ出力レジスタにロードさ
れる。それ力）ら出力レジスタの内容は、利用装置に出
力される。走査カウンタと位置カウンタはリセットされ
、かつ格子導体のＹグループの導体が、同様に走査され
、導体のＹグループに関するペンチツブの位置を表わす
デジタル位置番号を発生する。

マルチプレクサを使用し、平行導体のグループのそれぞ
れＸおよびＹ導体を順に走査するその他の特言１には、
米国将許第４１８５１６５号および第４２６０８５２号
明細書がある。マルチプレクサを使用し格子導体を順に
走査するこれらすべての符許は、満足すべき所望の結果
を生しるが、これら結果を生じる装置は、比較的複雑で
高ｌ１１１ｉである。

従って本発明の目的は、簡り１で安価な数値化装置を提
供′１″ることにある。

発明の要約 簡１１つ、に述べれば１実施例に関連して本発明は、ペ
ンまたはカーソルのような器具の位置を、導体格子に対
する器具の位置を示す電気信号に変換する数値化方式を
提供する。一般に器具は、Ｘ方向に向いた平行導体の群
とＹ方向に向いた平行導体の群から成る導体格子に電気
信号を供給するコイルを有する。本発明の１実施例にお
いては導体間に一定間隔を置いてＸおよびＹの両方に６
４の並列導体が配置されている。典型的な例では導体は
プリント配線板上に配置されており、このプリント配線
板は、片側にＸ方向の導体を、また反対側にＹ方向の導
体を有する。し力）しその代りに線材またはその他の導
体を、絶縁体面にうめ込みまたは面上に配置してもよい
。

格子導体と関連して動作するペンまたはカーソルは、非
金属型上に線材を巻いたフィルを有する。

発振器は、所定の周波数、白現的には１００　ｋＨｚの
信号をコイルに供給する。例えばフィルは、１２　Ｖ　
。

１５０　ｍＡで動作する。電流を大きくすれば、格子導
体に誘起される信号は大きくなるが、熱の問題があるの
で、コイルに供給できる電流値は制限されている。コイ
ルは、格子導体に誘導結合され、それにより導体内に信
号を誘起する。電磁気宇理論によれば、それぞれの格子
導体に誘起される信号の大きざと極性は、コイルに対す
る導体の位置に依存する。

マルチプレクサ回路は、Ｘ方向導体配列の中心導体の信
号を標本化するように使われる。信号極性か重力）資力
１を判定することによって、格子導体に対するコイルの
位置がわかり、すなわちコイルか標本化した中心導体よ
り−Ｌにある力）または下にあるかがわかる。それ力き
らマルチプレクサは、コイルが（６かれた方の半分の部
分（ヒ側または下側）の中の中心導体の信号を標本化し
、かつ再び信号か正７１１）負かを確かめ、コイルがと
ちらの％部分に置かれているかを判定する。コイルが隣
接する２つのＸ方向導体の間にあることを確力）ぬるま
で、同様に読取りが続けられる。

コイルがちょうど２つの導体から等距離のところにある
と、それぞれの導体に誘起される信号の人きぎは同一で
あり、極性は反対であり、それ故に実際にフィルが正確
に２つの導体の中央にあるとわかる。コイルが２つの導
体から等間隔のところにないと、２つの導体から生じる
信号の大きさは増加または減少する。すなわち一方は増
加し、他方は減少する。

この時コイルの正確な位置は、２つの導体に誘起された
信号の比を形成し、この比を索引テーブル記憶された値
と比較することによって判定される。絶対値ではなく、
２つの信号の間の比が利用されるので、コイルから導体
に伝えられる信号の強さの変化は、測定に何の影響も及
ぼさない。測定は、周波数および位相にもわずられされ
ない。

Ｙ方向導体配列に関するコイルの位置の精密な測定のた
め、同様な一連の測定が、Ｙ方向導体配列の信号を標本
化して行われろ。

有利な実施例の説明 第１図によれば平板の格子導体が概略的に示されている
。この平板は、例えばＸ方向に配置された６４の平行導
体（届１〜６４）とＹ方向に配置された６４の平行導体
（煮６５〜１２８）を有する。この時瞬時的にコイル１
０が位置ＩＯにあるものとすると、数値化装置の役割は
、この位置を正確に判定することにある。本発明によれ
ば、コイルにはＡＣ信号が加えられ、かつ導体に誘導結
合されている。

コイルの一方の側にあるＸ導体には正の信号が誘起され
、一方コイルの反対側のＸ導体には負の信号が誘起され
る。従ってピックアップされた特定の導体に誘起されろ
信号の極性を配録すれば、コイルが、この導体の上にあ
るか、下にあるかは容易に確かめられる。

本発明の基本方式によれば、コイルから平板の中央にあ
る導体、例えば導体３２に誘導結合された信号が標本化
されろ。この導体の信号を標本化すれば、信号の極性に
より、実際にコイルか導体３２より−Ｌにあり、導体１
〜３２を含む範囲内にあることかわかる。従って導体３
３〜６４に誘起する信号を標本化する必要はない。次の
標本化は、平板の上半分の中央にある導体、例えば導体
１６において行われる。導体１６の信号の極性をチェッ
クすることにより実際にコイルが導体１６より上にある
ことがわかり、それ故に平板の上残に、すなわち導体１
ないし１６のいずれかにあることがわかる。次の標本化
は、例えば導体８において行われ、かつ極性をチェック
することによってコイルが、導体１ないし８を含む範囲
内にあることがわかる。次の標本化の際測定は導体４の
信号について行われ、かつ信号の極性により実際にフィ
ルが導体４よりも上にあり、かつ導体１ないし４のいず
れかのところにあることがわかる。それから測定は導体
２の信号について行われ、かつ前の測定とは異った極性
に着目して、実際にコイルが導体２より下にあることが
わかる。それから装置は導体３をピックアップし、かつ
標本化した信号の極性から判断して、コイルが導体３よ
り上にあることをつきとめる。従ってわずか６つの標本
化により、コイルのだいたいの位置（２つの導体以内）
かわかった。

このことは、他の方式において６４スべての導体・を標
本化することと対称的である。

従ってコイルが導体２と３の間にあることは今や明らか
である。導体２と３から測定された信号が等しければ、
コイルが導体２と３から等距離のところにあることがわ
かる。しかしこれら信号が等しくなければ、導体２と３
の標本化によって得られた信号から比がとられ、かつこ
の比は、索引テーブルに記憶された数値と比較され、コ
イルの精密な位置がつきとめられる。導体２と３から標
本化された信号の絶対値ではなく、比が使われるので、
本方式は、振幅、周波数および位相によってあまり影響
を受けない。導体型ないし６４に対するコイルの位置を
つきとめた後に、Ｙ方向の導体６５ないし＋２８につい
て同じ処理が行われ、もう一方の方向におけるコイルの
市価な位置がつきとめられろ。

この処理を行う回路は第２図、第３図および第４図に示
されている。第２図および第３図は、導体標本化手段以
外の必要な回路をすべて含んでおり、この導体標本化手
段は、導体１ないし１２８のうち必要なものをピックア
ンプするために使われ、この手段は第４図に示されてい
る。導体標本化手段は、平板の導体を第２図および第３
図の回路に接続する。

上記の例において導体６４．３２．１６．８．４、２お
よび３の信号は、第２図および第３図の数値化装置の入
力端子１２に連続的に加えられる。これらそれぞれの信
号は、システムにとって適当な動作信号レベルにするた
め回路１４において増幅されかつフィルタに通される。

増幅およびフィルタ回路１４の出力は、入力ＡＣ信号を
ＤＣ信号に変換するため同期検波器１６に供給される。

同期検波器１６の出力は、増幅器および平滑化フィルタ
１８に供給される。回路１８は、同期検波器】６の出力
に含まれたあらゆるリプルを平滑化し、かつＤＣ信号を
増幅する。

増幅器および平滑化フィルタ回路１８の出力は、アナロ
グデジタル変換器２０に供給され、この変換器は、回路
】８のＤＣ電圧出力を２進数に変換する。

２進数はマイクロプロセッサ２２に供給される。マイク
ロプロセッサ２２において２進数は、蓄積プログラムに
従って平板のとの導体を次に標本化すべきかを決定する
ために利用される。ビン２７ないし３３におけるマイク
ロプロセッサ２２の出力は、標本化すべき平板の導体の
アドレスであり、かつこれら出力は、第４図の標本化回
路に供給される。これら出力は、入力端子１２に接続す
べき導体のアドレスである。マイクロプロセッサに記憶
されたプログラムは、次に平板のどの導体を標本化する
かを決定し、また特定の導体の比を索引テーブルの数値
と比較し、Ｘ方向のコイル位ｉηを決定する。

信号はそれぞれのＸ導体から入力端子１２にも加えられ
、同様にＹ方向のコイル位置がつきとめられる。マイク
ロプロセッサ２２のピン１．６．８．１０〜１９．３５
および３９は、ＵＡＦｔＴ　２４に接続され、計算機ま
たは端末装置のような補助装置と通信を行う。

ＵＡＲＴ　２４の出力は、ＴＴＬからインターフェース
２５と２７を介してＲ３２３２Ｃに与えられろ。

マイクロプロセッサの出力２８は４００　ｋＨｚの信号
てあり、分周器３０に供給され、％に分周され、１００
に、Ｈｚの信号を生しる。この信号は、線３２とトラン
ジスタ３４を介して同期検波器１６に基準入力として供
給される。トランジスタ３４は、分周器３０の信号を変
換しかつレベルシフトする。１００　ｋＨｚの信号はプ
ッシュプル増幅器３６にも供給され、この増幅器の出力
は、コイルに供給され、このコイルをプッシュプル駆動
する。

６４のＸ導体（番号１〜６４）と６４のＸ導体（番号６
５〜１２８）を標本化する回路は第４図に示されている
。この回路は、２つの１／８セレクタ４０と４２．１お
よび１６のスイッチ回路を有し、そのうち８つは適当な
Ｘ導体をスイッチングまたは標本化するため、別の８つ
は適当なＸ導体をスイッチングまたは標本化するために
使われろが、説明を簡単化するためそれぞれのうち２つ
だけが示されている。

スイッチ回路４４は、Ｘ導体１〜８のうち選ばれた１つ
を、線４６を介して第２図および第３図の回路の入力端
子１２に接続し、またスイッチ回路４８は、Ｘ導体５７
〜６４のうち選ばれた１つを線４６を介して同し入力端
子に接続する。同様なス・ｆンチ回路（図示されていな
い）は、導体９〜５６のうち選ばれた１つを入力端子１
２に接続するために使われろ。

スイッチング回路５０は、Ｘ導体６５〜７２のうち選ば
れた１つを線４６を介して入力端子１２に接続するため
に使われ、力）つスイッチング回路５２は、Ｘ導体１２
１〜１２８のうち選ばれた１つを線４６を介して入力端
子１２に接続するために使われる。その他のスイッチン
グ回路（図示されていない）は、導体７３〜１２０のう
ち選ばれた１つを入力端子１２に接続するために使われ
る。

第４図の標本化回路の入力端子は、マイクロプロ七ノづ
２２の出力端子から線５４．５６．５８）６０．６２．
６４．６６および６８を介して信ひを受取る。線５４を
介した入力は、Ｘ導体を選択−１べきことを表わし、従
ってＸ導体用の１／８セレクタ４２に供給されろ。線６
２上の入力は、Ｘ導体を選択すべきことを表わし、従っ
てＸ導体用の１／８七レクタ４０に供給ぎれる。

１／８セレクタ４０は、スイッチ回路４４と４８を含む
８つのＸ導体スイッチ回路のうちどれをエネーブルすべ
きかを指定するが、一方１／８セレクク４２は、スイッ
チ回路゛５０と５２を含む８つのＸ導体用スイッチ回路
のうち適当ｈ１つを選択する。適当なスイッチ回路のこ
の選択は、両方のセレクタ４０と４２に接続された線５
６．５８および６０を介してマイクロプロセッサ２２か
ら供給されるアドレス指定に応じてセレクタ４０と４２
によって行われる。

マイクロプロセッサから標本化回路に達するその他の入
力は線６４．６６および６８の入力である。

これら入力は、スイッチ回路４４．４８．５０および５
２を含むすべてのスイッチ回路に供給され、特定のスイ
ッチ回路に結合された８つの導体のうちどれを出力線４
６に接続すべき力）を選定する。

マイクロプロセッサ２２を動作させる計算機プログラム
はアセンブラ言語で書かれており、このプログラムリス
トラ参考資料として原料する。

以上特定の装置に関連して本発明の方式について説明し
たが、本説明は単なる１例であって、特許請求の範囲に
記載した本発明の権利範囲を制限するものでないことは
明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、格子内にあるコイルの位置をつきとめる方法
を示す数値化装置の格子導体を示す略図、第２図と第３
図は、本発明の方式による数値化処理装置の回路図、第
４図は、第１図の格子導体の信号を標本化しかつ第２図
と第３図の回路に供給する回路の図である。 １２・・・入力端子、１４・・・増幅フィルタ回路、１
６・・・同期検波器、１８・・・増幅平滑回路、２ｏ・
・・アナログデジタル変換器、２２・・・マイクロプロ
セッサ、２４・・・ＵＡＲＴ　、　２５．２７・・・イ
ンターフェース、３０・・・分周器、３６・・・プッシ
ュプル増幅器、４０゜４２・・・】／８セレクタ、４４
．４８．５０，５２・・・スイッチ回路 特許出願人　　ディロス、システムズ、インコーホレー
テッド 代理人弁理士　　　１）　　代　　　需　　　泊ＦＩＧ
、　１

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）選ばれたわずかな割合だけの導体に誘起された信
   号を標本化し、２つの導体の間であるはずの位置を検出
   するまで、コイルの存在し得る位置をますます小さな範
   囲に連続して減縮し、２つの導体に誘起された信号に応
   答し、フィルの正確な位置を検出することを時機とする
   、発信コイルに隣接して配置されかつ間隔を置いた平行
   な導体から成る格子に対する発信コイルの位置を検出す
   る方法。
2. （２）標本化の際、実質的に格子の中央に配ＲＥれた第
   １の導体に誘起された信号を標本化し、コイルが格子の
   特定の半分に配置されていることを検出するようにした
   、特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）標本化の際、実質的にコイルを含むことか検出さ
   れた格子の半分の中央に配置すれた第２の導体に誘起さ
   れた信号を標本化し、フィルが格子の特定の局に配置さ
   れていることを検出するようにした、特許請求の範囲第
   ２項記載の方法。
4. （４）標本化の際、別の導体に誘ＩＮｇれた信号を標本
   化し、コイルが配置された範囲を２つの導体の間の範囲
   にざらに減縮する、特許請求の範囲第３項記載の方法。
5. （５）標本化の際、別の導体のどちらを標本化すべきか
   を検出する前に、コイルの粗い位置を連続的に検出する
   、特許請求の範囲第４項記載の方法。
6. （６）応答の際、２つの導体に誘起された信号の比が形
   成され、かつ正確なコイル位置の検出を表わ−［所定の
   比と前記の比が比較される、特許請求の範囲第１項記載
   の方法。
7. （７）標本化の際、導体に誘起された信号の極性が確か
   められ、導体のどちら側にコイルが配＠されているかを
   示す、特許請求の範囲第１項記載の方法。
8. （８）それぞれの導体に誘起′された信号を測定し、導
   体に誘起された信号の比を形成し、 正確なコイル位置の検出を表わす所定の比のすストと前
   記の比を比較することを特徴とする、発信コイルに隣接
   して配置されかつ間隔を置いた平行な１対の導体に対す
   る発信コイルの位置を検出する方法。
9. （９）平行導体の第１のものに誘起された電圧を標本化
   し、第１の導体のどちら側にコイルが配置されているか
   を検出し、それによりコイルを含まない方の第１の導体
   の他方の側にあるどの平行導体に誘起された電圧の標本
   化も必要ないようにし、フィルを含む第１の導体の側に
   配置された平行導体の第２のものに誘起された電圧を標
   本化し、第２の導体のどちら側にコイルが配置されてい
   るかを検出し、それによりコイルを含まない方の第２の
   導体の他方の側にあるどの平行導体に誘起された電圧の
   標本化も必要ないようにし、選ばれた別の平行導体に誘
   起された電圧を標本化し、特定の２つの導体の間にある
   ものとしてコイルの粗い位置検出を行うようにし、 特定の２つの導体に誘起された電圧の比を発生し、 カ）つ 所定の比の組と前記の比を比較し、コイルの細かい位置
   を検出することを特徴とする、発信フィルに隣接して配
   置ぎれ力）つ間隔を置いた複数の平行導体に対する発信
   コイルの位＠を検出する方法。 ００）複数の導体のほぼ中央にある平行導体の第１のも
   のに誘起された電圧を標本化し、第１の導体のとちら側
   にコイルが配置されているかを検出し、それによりコイ
   ルを含まない方の第１の導体の他方の側にあるほぼ半分
   のどの導体に誘起された電圧の標本化も必要ないように
   し、 コイルを含む第１の導体の側に配置Ｅれた平行導体のほ
   ぼ中央にある平行導体の第２のものに誘起された電圧を
   標本化し、第２の導体のどちら側にコイルが配置されて
   いるかを検出し、それによりコイルを含まない方の第２
   の導体の側にあるほぼ只のどの導体に誘起された電圧の
   標本化も必要ないようにし、 選ばれた別の平行導体に誘起された電圧企標本化し、特
   定の２つの導体の間にあるものとしてコイルの粗い位置
   検出を行うようにし、 特定の２つの導体に誘起された電圧の比を発生し、 かつ 所定の比の組と前記の比を比較し、コイルの細かい位置
   を検出することを特徴とする、発信コイルに隣接して配
   置されかつ間隔を置いた複数の平行導体に対する発信コ
   イルの位置を検出する方法。