JPS60102502A - 平面上の座標位置決定装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明ｔユ平面上の座標位置を決定する装置に関する
ものである。このような装置によって決定される座標位
置は多くの場合ディジタイザイの形で出力され、従って
このような千１ｍ上の座標位置決定装置は一般にディジ
タイザ（ｄｉｇｉｔｉｚｅｒ　）とよばれているので、
この明細書においてもディジタイザという名称を用いる
ことにする。この発明は特に電磁誘導を利用したディジ
タイザに関するものである″。

〔従来の技術〕

電磁誘導全利用するディジタイザとして従来用いられて
いたものは２相のディジタイザである。

第２図は２相のディジタイザの動作原理會説明するため
の接続図であって、（１１）　、　（１２）　、・・・
及び（２１）　。

（２２）・・・はそれぞれ回旋状（ｃｏｎｖｏｌｕｔｅ
）に配置された導体で、仮に（Ｉｌｌ　、　０２　、　
ｕ３１　、　（１４ｋ　第１　相りＩＪ　ッＦ線、（２
１）、　（２２）　、　（２３）　、　（２４）　ｋ第
２相グリッド線とい′；ｌ。

（３）ｅま円形のカーソルコイルである。第１図に示す
グリッド線の方向ｋＸ−Ｙ直角座標軸のＹ軸方向とし、
したカー〕てクリッド線のピッチの方向ｔＸ軸方向とす
る。第１図に示す例でｅまグリッド線のピッチｄはｄ＝
４ｃｒｎでめり、第２相のクリッド線（２１は第１相の
クリッド線（１；に対しＸ方向に４　（−１ｃｍ　）だ
けの間隔を置いた位置に配置される。

ｔｉｌｌと（２）、（６）と（１３１，１３１とｕ４を
結ぶＸ軸方向の線をエンドターン（ｅｎｄ　ｔｕｒｎ　
）という。第１相グリッド線Ｕυ、θａ　、　（１３１
、α喧はエンドターンを介して直列に接続される。第２
図のグリッド線（２１）　、　（２２）　、　（２３）
　。

（２４）についても同様で６６゜ カーソルコイル（３）Ｋ角周波数ωの聞流′亀流を流し
たときグリッド線に誘起する電圧を考えてかる。

カーソルコイル（３１の中心点かクリッド線の直上にり
るときは、コイル（３）の右半分がしそのグリッド線に
誘起する電圧とコイル（３）の左半分からそのクリッド
線に誘起する電圧との太き忌が同じでその方向が互Ｖ（
反対方向になるため打消し甘って零となる。同一相の互
ｅこ隣接する２つのグリッド線の中央にカーソルコイル
が直がれたとキハ、コイル（３１の右半分から右側のグ
リッド線に誘起する電圧とコイル（３）の左半分から左
側のグリッド線に誘起する電圧は互に逆方向の電圧とな
るか、この両電圧が互に加算されるようにｖＩ４接した
グリッド線がエンドターンを介して接続されているので
グリッド線の合成肪起亀圧か最大になる。

したかって、第２図に示すように、カーソルコイル（３
）の中心点が第１相のクリッド線の最初の導体ｕ１１（
この導体のＸ軸方向の位ｔｔｆｔ　ｋ　ｘ　＝　０とす
る）からＸの距離にあるとき、第１相のグリッド線の端
子Ａに誘起される電圧ｖＡ　は ＶＡ　＝　ＶＭｓｌｎ　２π丁ｓ−ｔ　・・・（ＩＩと
なり、第２相のグリッド線＋２１の端子Ｂに誘起される
ｉ８．圧ＶＢ　は （ｘ−ｄ／４） ＶＢ＝　ＶＭ　ｓｉｎ　２π　ｄ画ωｔ＝　−ＶＭ　Ｃ
Ｏ８２π７自ωｔ　・・・（２）となる。但しＶＭ　は
誘起電圧の振幅最大値を表す。

電圧ＶＡ　を９０°移相した電圧ＶＡＱは’ｌＩ’ＡＱ
　＝　ＶＭ　ｓｌｎ　２ｙｒ　、１　ｃｏｓ　ωｔ　−
＋３１とな９　’ＶＲ＝　ＶＡ、＋　ｖ８＝−ＶＭｓｉ
ｎ　（ωｔ　−−Ｅ；ＥＦ　）−１４＋となるのでＶＲ
の位相をカーソルコイル（３）の電流位相と比較して位
相差２π＋を検出し、ｘ’ｆｉ（決定する。

実際の回路ではｖＡを＋４５°移相しＶＢ’ｔ　−４５
°移相して加え合せるのであるが、この場合には合成し
た振幅はＶＭ　／　ｓｒｉとなる。

第１図に示すグリッド線と同様なグリッド線を第１図に
示すグリッドに対し直角な方向に配置しておけはカーソ
ルコイル（３１の中心点のＹ軸方向の座標位置を検出す
ることができる。

このような互に直交する２組（各組に第１相及び第２相
を含む）のグリッド線はタブレッ）　（ｔａｂｌｅｔ）
と称せられる平滑な平面板の直下又はその板の厚みの中
に装着され、座標位置全決定すべき目標が含まれる図面
はタブレットの上にのせられ、カーソルコイル（３１の
中心点が所望の目標点に合致するように配置されてその
目標点の座標位置が式（４１に示す電圧の位相角から決
定される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の装置は以上のように構成されているので、エッヂ
効果を消去することが困難であった。第１図は説明の目
的のためにＸ軸方向座標位置を決定するためのグリッド
線のＹ軸方向の長さを短かく表したものであって、実際
の構成においては第１図に示すグリッド線旧１　、　（
２１）等のＹ軸方向の長さは充分に長くしであるが、Ｙ
軸方向の両端で互に隣り合ったグリッド線を接続するた
め、Ｘ軸に平行な導体、すなわち、いわゆるエンドター
ンヲ設けねばならないので、このエンドターンにカーソ
ルコイル（３１から誘起される電圧がエッヂ効果として
誤差を発生し、このｊ誤差発生を避けるためにはタブレ
ットの周辺部、すな−わちエツジ効果の発生する部分の
使用を避けねはならず、又この誤差全消去しようとすれ
ばソフトウェア又はハードウェアによる誤差消去ケ行わ
ねばならず、エツジ効果の発生する部分の使用ｒ避ける
と、ディジタイザ゛としての有効面積が小さくなり、誤
差消去全行うい、。カイケラ１゜、１２．ヶあッよ、ヵ
、つぇ、２消去することができないという欠点がめった
。

たとえば、エツジ効果を消去するため補償用の導体上膜
けたり、又はカーソルコイルのＹ軸方向の位置・１；−
１報かＸ軸方向しこ設けられプヒグリッド線によって決
定できるので、この位置情報からＹ軸方向に設けられた
グリッド線にエツジ効果にょシ誘起される電圧を算出し
て誤差消去を行う方法などが従来実行されているが、い
ずれも複雑な装置を必要とし、かつ充分な消去を達成し
得ていない。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明ｔま上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、この発明では３相（一般的には
ｎ相、但し任意の正の斃数ｆｍとする七きｎ＝２ｍ＋ｌ
）のグリッド線を使用することによって、エンドターン
に誘起される電圧が互に相殺される」：うにし、かつ各
相に誘起される′電圧を合成する場合の移相が簡単な受
動回路だけで達成できるようにしたもの′Ｃある。

〔作用〕

３相のグリッドａｌｋ使用するとエンドターンの部分！
において各相に誘起される電圧は互にほぼ等しくなシ、
この電圧をそれぞれぽ、　１２００．２４（Ｊ）移相し
１加算した合成電圧はほぼ零となシェッヂ効果は自然に
消去される結果となる。またこのことＶｉ３相以外２ｍ
＋１相のグリッドｍを用いた場合も同様である。

〔実施例〕

以下この発明の実施例を図面について説明する。

第１図はこの発明の一実施例を説明するための接続図で
あって、（３）は第２図の１３）に相当するカーソルコ
イル、（１１１）、（２１１）、（３１１）はそれぞれ
３相の各相グリッド線で、第２図と同じくグリッド線の
長さの方向’ｔＹ軸方向とするＸ−Ｙｉ角座標で表し、
各相のグリッド線のピッチをｄとし、グリッド線（１１
１）と（２１１）の間隔及び（２１１）と（３１１）の
間隔を共にｄ／／６とする。Ｎはグリッド線（１１１，
１。

（２１１）、（３］１）　ｋスター状に接続する接続点
、ナなわちスターの中点である。

グリッド線の端子Ａ、Ｂ、Ｃと中点Ｎとの間にカーソル
コイル（３）の電流によって誘起される電圧ｅａ、ｅｂ
、ｅｃはそれぞれ ｅ、＝＝　ｖ−ｓｌａ　（２πａ）ｓｉｎωｔ　−＋５
１ｘ−ｄ／６ ｅ＝−Ｖｎｚ−＋ｎ（２π−丁一）　ｓｉｎωｔ−Ｖｍ
ｓｈ＋　（２π＋＋キ）ｓｌＩＩω１−・・（６）入−
２ｄ／６ ｅ　−■ｒｎ　８石　（２π　□　）癲　ωｔ４ ＝Ｖ−ｎ（２π丁十丁π）画ωｔ・・・（７；となる。

但しｖｍ　は誘起電圧の最大振幅である。

ｅをυ°　ｅｂを１２０°（２π／３）、ｅｃを２４０
°（４π／３）それぞれ移相して加算すると合成電圧ｅ
ｒはｘ　２π ｅ＝　Ｖ　（ｓｉｆ＋（２π）通ｔｏ　ｔ　＋ｓ＝（２
πＭ＋Ｔ　）ｒｍ　ｄ ＋　ｃｏｓ（ωｔ−２π＋）−ｃｏｓ（ωｊ　＋　２ｙ
ｒ÷＋４．ｙｒ）となるので、ｖｒの位相をカーソルコ
イル１３＋の電流位相と比較して位相差２π丁を検出し
、ｘｆ決定する。

第１図と第２図と全比較するとき、第２図の装置では２
個のＡ端子と２個のＢ端子、合計４個の端子を必要とす
るのに対し、第１図の装置では各１個のＡ、Ｂ、Ｃ端子
、合計３個の端子があればよく、この点もこの発明の利
点でりる。また、式（８１と式（４）とを比較し、ｖＲ
の振幅は７Ｍであるのに対し、ｖｒ　の振幅が１．５Ｖ
ｍである点もこの発明の有利な点である。更に、第１図
に示す装置と第２図に示す装置とにおいて５グリツド線
相互の最短間隔Ｓを同一にすれば各相のグリッド線のピ
ッチｄは第２図の装置ではｄ　＝　４ｓ　であるのに対
し、第１図の装置ではｄ　＝　６ｓ　となる。

第３図はこの発明の電圧合成回路を示す接続図で、図に
おいてＡ、Ｂ、Ｃ，Ｎは第１図の同一記号と同一ハム分
を示し、ｅａ、ｅｂ、ｅｃは式１５１　、１６１　、　
＋７１において説明した誘起電圧であり、Ｒは抵抗値Ｒ
の抵抗、Ｘｃ　（ｄ角周波数Ｗにおけるインピーダンス
値ｊＡｃのコンデンサである。図に示すｅｚ　請求める
合成電圧とすれば ・・・（９） Ｘｃ　＝　Ｖ’丁Ｒとすると はｅｃ　の振幅をそのままにして位相、４！！−たけ進
めたことを意味するので、式１８１と式１１０１と全比
較して ＝ｅＬ−３ ｅＸ２ＴＶｒｌ　ｃｏｓ　（ωｔ−２ｙｒ−ｙ）　・＋
　ｕυ全侍イ。

フなわち、第３図に示す簡単な回路によってａ　Ｖｍ　
の振幅の屯圧會取り出すことかできる。

オニ図に示すようにクリッド線が３相に巻かれている場
合はエツジ効果はほぼ平衡する。すなわち、任意の位置
にあるカーソルコイル（３）から各相のエンドターンに
誘起される電圧は各相とも互にほぼ等しく、この値をｅ
ｅ　とすれば、エツジ効果を考慮した場合、式（９）の
ｅａはｅＢ　”　ｅＢ　＊　ｅｂ　はｅｂ　”　ｅｅ　
ｒ　”ｃはｅｃ＋ｅｅ　となるので、これら金穴（ｌの
に代入すると、 ゴ夕１　」」歪ｅ。）・・側 −−（ｅａ　＋　２　ｅｂ　＋　２ となり、ｅ８　の項は消去もれる。

第３図に示す回路では各グリッド線のインピーダンスは
抵抗Ｒに比して省略できるとした。角周波数ψに対する
グリッド線のりアクタンスはω全会り太きくしない限り
その抵抗Ｒ８に対し省略できるが、抵抗Ｒｇ　か抵抗Ｒ
に対して省略できぬ場合は、第４図に示す合成回路を構
成すれはよいっ第４図ＶＣおいて第３図と同一記号は同
一意味を有し、Ｒｇは各グリッド線の内部抵抗である。

各相ごとｌ′Ｃ内部抵抗が異なる場合は付加抵抗を接続
して各相の抵抗の値を互に等しくし、その等しくなった
抵抗値をａｇとする。第４図に示す可、流工１及びＩ２
　を仮定すれば ｅｚ　＝　（１１”ｚ　Ｘ　Ｒ−３Ｒｇ）　・・＝−１
３１１（２Ｒ−Ｒｇ）−１２Ｒｇ　＋　（ｅｂ−ｅａ）
　＝　０　・・・・Ｈ−ＩＩＲｇ　”　１２（Ｒ−Ｒｇ
”ｊＸｃ）”（ｅｃ−”ｌ））　＝　０””’αυとな
り、これらの式から ｅｘ＝　（Ｒ−３Ｒｇ）（Ｉｆ　”Ｉ２　）＝　」Ｊ蜆
（ｅａ（Ｒ”ｊＸｃ）＋ｅｂ（Ｒ−ｊＸｃ）−ｅｃ２Ｒ
）Δ を得、式（１（Ｇと式（９）ヲ比叡すれば、第４図に示
す回路に・おいてＸ＝Ｊ丁Ｒとすれは所望の合成電圧ｅ
Ｘが得られることは明らかである。

以上に説明しｌこ実施例は３相のグリッド線を有するデ
ィジタイザであるが、３以上の任意の奇数をｎとすると
き、すなわちｍを任意の正の整数としｎ　＝　２　ｍ　
＋１とするとき、この発明は一般にｎ相のグリッドＨｋ
Ｍするディジタイザについて適用することができる。

ｎ相の場合、グリッド線の相番号−；ｚｌ、２．・・・
ｐ、・・・（ｎ　−１）　、　ｎとし、相番号１のグリ
ッド線を仮に基準位相のグリッド線と−づる。各相のグ
リッド線のピッチをｄとすると相蚕号２，３．・・・ｐ
、・・・（１１−１）　＋　ｎのグリッド＃は基準Ｍ相
の位相のグリッド線からｎｄ−＝ｄだけ隔たった位置に
は再び基準位相のグリッド線が設けられ、各相のグリッ
ド線１ｊピツチｄごとに類似の状態を繰返ず。また、基
準位相のグリッド線から７だけ隔てた位置には反対方向
に向う基準侍相のグリッド線が設けられる。

以上のようなグリッド線の位置関係はｎ＝３の場合ＶＣ
ついてはオ・１図に示されているので、オー図について
の智ｉｉ＆　’ｆ基にしてｎが５以上の任意の奇数であ
る場ａＶ（ついての各相のグリッド線の位置関係を理解
することは容易で／）る。

基準位相のクリッド線の位置（Ｘ軸方向の）ｒｘ＝０と
し、カーソルコイルの中心位ＩＭｆ　ｘ　＝　ｘとする
と、オー、？、・・・ｐ、・・・（Ｉド１）、ｎ番の各
相グリッド線に誘起されるそれぞれの′電圧ｅｌ、ｅ２
゜”’　ｅｐ、”’　”ｎ−ｉ　＋　ｅｎｔｒｉ・　１
−１　・ ＝　Ｖｍｓｔｎ　２π（Ｔｊ−）　５ｒｎｏＪｔｅ　＝
　Ｖｍ　ｓｉｎ　２．ｒ（ＸＤユ））　ｓｉｎ　ｂ）（
ｐ　丁−ｎ ｅｎ−１＝　Ｖｙｙｌｓｊｎ　２π（’ｉ　−Ｖ　））
　ｓｉｎ　ωを並”）　（ｎ−２）　ｑニリは各相クリ
・２ド・・・２π　、・・・２π　１１”’π・　。

線の基準位相のクリッド線に対するｆｆｆｌ准位相の関
係により′１ｖめられる角度であって、位置移相角１更
とけはれている。

各誘起電圧ｔその位置移相角度に等しい移相角度だけそ
の・電気位相角を移相して加算ずれは、Ｘの値によって
振幅は変化せずその電気位相角がＸに比例して変化する
合成電圧をイＵることはよく知られているＩシｒ″′Ｃ
あって、ｎ−３の場合については先に式＋８１７（よっ
て証明したと３９で９）るっ第５図Ｑゴ位「ｊ移相角度
を７ｊ＜ずベクトル図で、第５図（ａｌ　＆ユ２相、同
図（ｂ）は３相、同図（ｃｌは５相す場合を示す。この
位置移相角度に等しい移相角度だけその′ら気位相角を
移相して加算すれは所望の合成電圧が得られる。第５図
（ｂ）　、　（ｃ）に示す点線は基準位相のグリッド線
から１８０°（＋）の位置移相角度の点にある反対方向
に向う基準位相のグリッド線の位置位相を示す。ｎが奇
数である限り、この点線が他の位相のグリッド線（実勝
）と東なることはない。これは、第５図ｔｂｌ　、　ｉ
ｃｌの基準位相以外のベクトルを逆方向に延長した点線
（図示せず）に関しても同様である。

ｎが偶数の場合はこのような結果は倚られない。

第６図は４相のグリッド線で第１相（ＩＰ）と第３相（
３Ｐ）及び第２相（２Ｐ）と第４相（４Ｐ）の位置が重
畳する状態を示す説明図である。

また、以上の説明において多相のグリッド線はすべてス
ター状に接続されているとして説明したが、デルタ状に
接続されている場合においても、この発明ｔそのまま進
用できることは、デルタ接続を等価のスター接続として
考えることができるという事実から明らかである。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、 （１）エンドターンに誘起する電圧は互に消去するよう
に合成され、従来の装置のようにエンドターンに誘起す
る［１１．圧によるエツジ効果を消去するための補償回
路全必要とせず従ってグリッド線の構成が簡単になる。

（２１′亀圧合成のための移相回路か極めて簡単になる
。

（３）従来のものよシ各相グリッド線のピッチを増大す
ることができる。

（４）従来のものより誘起′電圧の利用率が大きくなる
。

（５）各相グリッド線の出力端子が１個だけでよい。

等の利点かある

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を説明するための接続図、
第２図ｔま従来の装置ｆ：説明するための接続図、第３
図はこの発明の電圧合成回路の一例を示す接続図、第４
図はこの発明の電圧合成回路の他の例を示す接続図、第
５図は多相ディジタイザの各相グリッド線の位置移相角
度を示すベクトル図、第６図は４相デイジタイザの各相
グリッド線の位置を示す配置図である。 Ａ・・・第１相端子、Ｂ・・・第２相端子、Ｃ・・・第
３相端子、Ｎ・・・中性点、（１１１）、（１１２）、
（１１３）、（１１４）用第１相グリッド線、（２１１
）・・・第２相グリツド線、（ａｉｉ）・・・第３相グ
リツド線、ｅａ・・・第１相出カ電圧、ｅｂ・・・第２
相出力電圧、ｅｃ・・・第３相出カ電圧、ｅｘ・・・合
成電圧。 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）平面上の座標位置を決定するため、平面上に互に
   直角な方向にそれぞれ１組ずつ配置された２組のグリッ
   ド構成の導体系と、このグリッド構成の導体系にｔｌｊ
   磁結合するよう上記平面上の仕意Ｃ位置に動かし得る円
   形コイルを有するカーソルコイルと全備え、このカーソ
   ルコイルの中心点とま記２組のグリッド構成の導体系と
   の間の相対的膣標位置？決定ずゐ平面上の座標位置決定
   装置において、 ａ、上記２組のグリッド構成の導体系の各組の導体系は
   それぞれ、ｎ　ｋ　３以上の奇数とするときｎ相の並列
   な導体系から構成され、この並列なｎ相の導体系の各相
   の導体系は、上記平面の上下又は上記平面内に、上記平
   面上の第１の方向に所論ｊの半ピッチ間−蚤ごとに、か
   つ上記オｌ複数のグリッド線と、同一相の導体系のすべ
   てのグリッド線が互に直列に接続されるよう半ピッチ間
   隔−をへたてて互に隣接する同一相の２本のグリッド線
   をそのいずれかの端で相互接続するエンドターンとから
   構成され、上記ｎ相の並列な導体系は各相ごとにｉの相
   聞間隔で配列され、スター状又はデルタ状に接続されて
   上記ｎ相に対応するｎ個の出力端子が設けられるｎ相の
   グリッド構成導体系と、 ｂ、このグリッド構成導体系に電圧を誘起するため上記
   カーソルコイルに交流電流上流す励磁手段と、。 Ｃ１上記ｎ相のグリッド構成導体系の上記ｎ個の′端子
   の電圧全それぞれ所定の位相量だけ移相す、る移相手段
   と、 ｄ、上記移相した電圧全合成して上記平面上にお、ける
   上記カーソルコイルの中心点の上記オｌの方向上の位置
   によって位相の決定される単一の信号を発生する電圧合
   成手段と 装置。
2. （２）２組のグリッド構成の導体系の各組の導体系が構
   成されるｒ１相の並列な導体系において、ｎ＝３である
   ことを特徴とする特許請求の範囲オ１項記載の平面上の
   座標位置決定装置。
3. （３）移相手段は、３相のグリッド構成導体系の３個の
   出力端子の電圧ケそれぞれ（Ｊ’　、　１２（Ｊｏ、　
   ２４０゜移相することを特徴とする特許請求の範囲第２
   項記載の平向上の座標位置決定装置、
4. （４）移相手段及び電圧合成手段は、３相のグリッド構
   成導体系の３個の出力端子の第１の端子と第２の端子の
   間に共に抵抗値１（ｔ４ｉＩする第１の抵抗及び第２の
   抵抗の直列回路を接続し、上記第２の端子と上記第３の
   端子の間１／Ｃ上記抵抗値Ｒを廟する第３の抵抗とカー
   ソルコイルに流す交流゛１流の周波数におけるリアクタ
   ンス値がｆ丁■（となるキャパシタとの直列回路を接続
   し、上記第２の抵抗と上記２′３の抵抗とにおける也圧
   降−トのオ］」を単一の信号として出力することを特徴
   とする特許請求の範囲第３項記載の平向上の座標位置決
   定装置。
5. （５）移相手段及び電圧合成手段は、３相のグリ・ンド
   構成導体系の各相の内部抵抗をそれぞれＫｇ　とすると
   き、上記３相のグリッド構成導体系の３個の出力端子の
   第１の端子と第２の端子の間に抵抗値Ｒを有する第１の
   抵抗と抵抗値Ｋ　−３Ｒｇ　を有する第２の抵抗との直
   列回路を接続し、上記第２の端子と上記第３の端子の間
   に抵抗値Ｋ　−３Ｒｇ　ｋ有する第３の抵抗とカーソル
   コイルに流す父流亀流の周波数におけるリアクタンス値
   がｌ］−Ｒとなるキャパシタとの直列回ｖ６ヲ接続し、
   上記第２の抵抗と上記第３の抵抗とにおける′亀圧師下
   の和金単−の信号として出力することを特徴とする特許
   請求の範囲第３項記載の平面上の座標位置決定装置。