JPS6032236B2 - 平面位置情報センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は平面位置情報、例えば図形情報をペンの移動に
より入力し、アナログ信号としての電気的信号又は機械
的信号、若しくはディジタル信号としての電気信号に変
換するセンサ、若しくはこれらのセンサからの信号を入
力源として原図形情報信号としての平面位置情報信号を
再生する装置に係るものである。

従来この様な具体的一例として、テレメール（商品名）
と称するものがあるが、この例では平面上の一隅に設け
られた原点から送り側のペン先の位置を極座標にて表わ
し、原点からの距離と方位角を情報センサ入力とするよ
うになされている。

この場合にはこの二元情報を総べて原点部分において処
理する様になるので、機械的にも複雑化し、脆弱化する
難点を持つものであった。

この例に見られるごとく手操作によるペン先の乱暴な取
扱いや、使用頻度の高い機械部分が脆弱になり勝である
事は、耐久力保持の為に高価になる欠点を伴う性質を有
するものであった。同様にこの送り側からの信号を受け
て、再生装贋側でも一原則こおいて距離と方位角の二元
駆動をおこなってペンを動かして、送り側と同一図形若
しくは文字を書く様にするものであるから、その機構的
複雑性と、脆弱化対策を必要とすることは送り側と同様
な性質を有するものである。

この様な一原点を中心とする極座標表現を基礎原理とす
るもの以外にＸ−Ｙペンレコーダーの様に、Ｘ軸、Ｙ軸
表現を基礎とするものもあるが、その多くはＹ軸につい
て、自在な操出しを行うことは一般に一原点を中心とす
る限り、より多くの困難が伴なうので、記録紙の時間的
移動によりものが大半である。従って手書きによる自在
な入力は不可能であった。本発明は断面が緩やかな湾曲
を持った弾性体帯状テープ、即ち一例を挙げれば巻尺等
に用いられる鋼帯またはプラスチック帯の通称コンペッ
クステーブの持つ特性、即ち通常は長さ方向に直線状態
を保持する性質と、長さ方向に沿って湾曲させた場合、
断面の湾曲が平面化されることにより生ずる弾性によっ
て特定の曲率半径の円弧に沿って曲がる性質を利用し、
送り側のセンサ、若しくは受け側の再生装置に利用する
事によって従来の手法が保有する機構的難点から生ずる
困難性の排除を目的とするものである。

以下図面に依って本発明の原理を説明する。

第１図は本発明の構成要素たる、弾性体帯状テープの形
状を示すものである。図に示す通り長さ方向に対して直
角な切断面は軽るし、湾曲を持った構造で、材質は薄い
鋼板またはプラスチック板等の弾性を有するものである
。

即ち一般に市販されている巻尺等に使用されるコンペツ
クステープと同様のものである。この弾性体帯状テープ
は切断面が軽るし、湾曲を持ち、且つ、弾性を有するこ
とから通常の放置状態、若しくは軽い外力の範囲内では
直線状態を保持する性質がある。

また上記外力の範囲を超えて折り曲げると、弾性を有す
る湾曲面が平面化される事により生ずる反溌力によって
、第２図に示すように特定の曲率半径の円弧部分を生じ
て折れ曲がった状態となる性質を持っている。更にこの
特定曲率の円弧部分を更に小さな曲率で曲げようとする
と弾性体帯状テープ自体を破損してしまう程強力な反綾
力を発揮する性質があることは、銘記すべき事柄である
。第３図は本発明の原理を説明するための一実施例であ
る。図において１はペンによって描かれるべき紙面であ
る。

２はペン保持子である。３，４はローフーである。

弾性体帯状テープ５，６は蝶番部９において接続せられ
ると共にペン保持子２がこの接続部に取付られている。
弾性体帯状テープ５，６はローラー３，４の部分におい
て屈曲して、折り曲げられ、ピンチローラ１０，１１に
よって抑え付けられており、その先端部には接触子７，
８が取付けられている。接触子７，８は案内線１２，１
３によって導かれて、弾性体帯状テープ５，６の移動に
伴なつて移動し、７，８の接触部は抵抗線１４，１５上
を摺動する様に作られている。また抵抗線１４，１５の
両端には基準電圧１６が夫々与えられている。弾性体帯
状テープ５，６の直線部分は、湾曲断面構造と弾性の故
に可成の剛性を以て直線が保たれる特性があるに拘らず
、ローラー３，４の部分は曲率半径が弾性体帯状テープ
を曲げた時、自然に生ずる特定の曲率に合さた曲率円周
を持っているのでペン保持部２の移動に伴なつて７，８
の接触部は円滑に沼動し得ることは、在釆の巻尺の例に
見る如く明白である。したがって接触子７，８の位置は
正確にペン保持部２の位置を決定づける情報となってお
り、この内容が本発明の特徴的な骨子である。即ち図に
おいては、ローラー３，４からペン保持子２への繰出し
距離は夫々接触子７，８のローラー３，４からの線出し
距離に一義的に対応して決まっているのでペン保持子２
の位置情報は基準電圧１６が加えられた抵抗線１４，１
５から電圧情報として接触子７，８を経て案内線１２，
１３から取り出され、変調器１７，１８によって、アナ
ログ信号若しくはディジタル信号に変換することが出来
る。第３図においては本発明のセンサの実施例であって
、変調器１７と１８がＶ／Ｆコンバータ‐で「あればア
ナログ信号として、またＡ／○コンバータ‐であればデ
ィジタル信号として情報信号を取得し得る。

上述の例では電気信号として、情報信号を取り出す例を
掲げてあるが、案内線１２，１３摺動接触子７，８抵抗
線１４，１５に替えて、ラックとピニオンを用うればピ
ニオンから機械的回転情報として、信号を取り出すこと
も可能である。第４図は斯る例として掲げたものであっ
て、鎖線で区切られたＡの側は情報を取得するためのセ
ンサ側を表わし、Ｂの側はこの機械的情報信号をＡのセ
ンサ側から受けて再生する装置である。第４図において
、センサ側再生装置側とも第３図と同一記号を用いられ
ているものは同一役割を与えられている。この図におい
て新たに設けられた記号の４０と４１は案内溝であり、
弾性体帯状テープ５，６の夫々一端に取付られたラック
１９と２０が、この案内溝に沿って摺動する様になされ
ている。Ａ側（センサ側）のラック１９とＢ側（再生装
置）のラック１９の間はラックに夫々の側において隈合
するピニオン４２がシャフト２２に取付いており、Ａ，
Ｂ夫々の側に設けられた軸受２４でシャフト２２は固定
されている。またＡ側（センサ側）のラック２０と、Ｂ
側（再生装置）のラック２０の間はラックに夫々の側に
おいて鉄合するピニオン４３がシャフト２１に取付いて
おり、Ａ，Ｂ夫々の側に設けられた軸受２３で、シャフ
ト２１は固定されている。ラック１９とシャフト２１に
取付られたピニオンおよびラック２０とシャフト２２に
取付けられたピニオンは、歯車鉄合であるから、夫々セ
ンサ側即ちＡ側の案内溝４０と４１の中における、ラッ
ク１９と２０の移動量と、再生装置即ちＢ側のラック１
９と２０の移動量は全く等しい、センサ側のペン位置と
ラック１９と２０の移動量は一義的に決定されると同様
に再生装置側のペン位置はこの側のラック１９と２０の
移動量によって一義的に決定される関係にある。したが
ってＡ側のペンで図形、または文字を描くと、全く同じ
動きがＢ側の再生装置に現出し、この側のペン２により
、紙面に全く同じ図形なり、文字なりが描かれることに
なる。第４図において、機械的情報信号の伝達手段であ
るシャフト２１と２２に公知の機求協力の伝達手段とし
て、フレキシブルシャフト或いはユニバーサルジョイン
ト等を用いることが出釆るので、或程度送りセンサ側と
受信再生装置とは距たった位置に置くことも可能である
。

更に遠距離の送りセンサ側と受信再生装置を自在な位置
に置くためには、電気信号に変換する手段がより有利で
ある。

このような電気的再生装置の一例として、第５図につい
て説明しよう。

この図においては第３図に掲げた送り側情報センサから
の信号を受け再生するものとして託されている。第３図
、第４図と同一記号の３と４は同一役割を与えられてい
るローラーであるが、再生装置であるため、これらのロ
ーラー軸にはつぎのものが付け加えられている。第５図
において３，４は前記のローラーである。これらから夫
々クラッチ２５，２６を経て、サーボモ−ター２７，２
８に結合されている。送信センサから送られた情報信号
は復調器２９，３０により直流座標信号に手生臭され、
復調出力リード３５，３６を経て、差電圧検出器３１，
３２に加えられている。この再生装置の第３図相当の部
分の接触子７，８の電位は案内線１２，１３から取り出
されて３３，３４の端子を経て差電圧検出器３１，３２
に加えられている。差電圧検出器３１と３２においては
端子３３と復調出力リード３５との差電圧を比較し、そ
の極性によってサーボモーター２７を右若しくは左回し
‘こ回転して、差＊＊電圧が殆んど零となる位置に停止
する。全く同機に端子３４と復調出力リード３６の電位
差を３２にて検出し、この差電圧がサーボモーター２８
を回転し位置を決める。したがってクラッチ２５，２６
により結合されたローラー３と４はサーボモーター２７
，２８の駆動に応じて回転し、第３図相当部分の５，６
の弾性体帯状テープを夫々左右に移動せしめペン位置２
は正しく、送り側のペンの移動に追随する。この図にお
けるサーボ機構を用いる手法は公知の内容の属し、改め
て詳細な説明を要しないであろう。これらの情報信号取
出手段については電気的Ａ／Ｄコンバータだけで無く回
転式プラッシュ型Ａ／Ｄコンバータ等のディジタル信号
方式を用いうろことは第３図、第４図の説明のみならず
公知の例は多いので改めて説明するまでも無いことであ
ろう。再び第５図に戻ってクラッチ２５，２６の結合を
外せばそのま〉第３図の送り側センサの用をなすので本
発明に於て送受共用装置とすることは常に容易な長所を
持っている。また立体的位置情報は三元信号として平面
位置情報に係る本発明を適用し得ること明白である。本
発明は以上の説明から繁る様に従来の×，Ｙ座標や、極
座標とは全く異なる性質の座標系であるが、これらの座
標系の相互変換も電子計算器を用いることにより可能と
なるから座標系の異なる情報センサに対して、本発明の
再生装置を用いる事、および本発明の情報センサからの
信号を用いて座標系の異なる再生装置を駆動することは
現在の技術において容易に可能な事である。

いま一例として、本発明の情報諸元信号を×，Ｙ座標に
変換する数式を計算の途中過程を省略して下記に示す。

Ｘ＝季｛（ｐ２−ｑ２）十が（ｐ−ｑ）＋ａ２｝−Ｃ
…‐‐‐‘１｝Ｙ＝ｂ−麦ノ傘２（
Ｖ＋ｐ）２−｛（ｐ２−ｑ２）十が（ｐ−ｑ）＋が｝２
‐‐‐‐‐‐【２１上式においてａはローラ
ー３，４間中心距離ｖはペン保持子２のローラー３への
接点部からの最大線出し距 離 ｐは接触子７の案内線上の線出 し終端位置と現在位置の距離 ｑは接触子８の案内線上の繰出 し終端位置の距離 ｂはローラー３の中心から×， Ｙ座標のＸ軸へ引いた垂線の距 離 Ｃはローラー３の中心から×， Ｙ座標の×軸へ引いた垂線の× 藤上の位置から、×，Ｙ座標原 点までの距離 更に×，Ｙ座標から得られる又とｙの情報から本発明の
ｐ，ｑ情報への変換は下式を以つて行い得る。

ｐこノ（ｂ−ｙ）２十（ｘ＋ｃ）２−ｖ …｛３｝ｑ＝
ノ（ｂ−ｙ）２十（ａ−ｘ−ｃ）２−ｖ．・・【４）〔
１｝（２｝｛洲４｝式共厳密には正しくないが３，４の
ローラーの直径が小さい範囲では正しいので実用上正し
いと見倣せる近似式である。

以上の説明において明らかなように本発明においては従
来から用いられている所の数学的座標から離れた概念に
おいてペン位置情報を取扱い得ている点で特徴的な性質
を保有している。

また以上の説明において明らかな如く、弾性体帯状テー
プの持つ、直線部において適当な剛性を保持し、折曲部
において特定の曲率を以つて屈曲し、この屈曲において
は本発明における如き取扱いにおいても帯状テープの屈
曲部の移動が円滑であるため、従釆の手法よりも機械的
に無理のない取扱いが出来る結果、廉価に装置を構成出
釆、且つ複雑精巧な機構を必要とせず、耐久性の良好な
ものが出来る。また無理な力の掛る部分が無いので高速
操作に適する等の作用効果は大なるものがあると信ずる
。更に本発明においては実施例の第４図の説明において
明白な様に、本発明の情報センサと、全く同一の原理に
より成る再生装置を構成し得るものである。従って本発
明はこの様な再生装置についても特許請求の権利の及ぶ
範囲である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いる弾性体帯状テープの形状を示す
図である。 第２図は弾性体帯状テープを屈曲させた場合の様子を示
す。第３図は本発明の一実施例における情報センサの場
合を示す。第４図は本発明の実施例における情報送出側
センサＡと再生装置を機械的に結合した状態を示す。第
５図は本発明における電気的再生装置の一実施例であっ
て第３図のセンサに対する付加的部分について示すもの
である。第１図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 断面に緩やかな湾曲を持つた弾性体帯状テープを用
   い、このテープを夫々の一端にて、自在屈曲部にて結び
   、この自在屈曲部に位置情報取得部を備え、前記テープ
   の夫々の他端は湾曲して案内させる案内部に導かれ、こ
   の案内部におけるテープの直線的摺動量を情報信号とし
   て変換させる部分を備えた、平面位置情報センサ。