JPS61224021A - デイジタル化タブレツト装置 - 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】 本発明は、ディジタル化タブレット装置に関し、特に導
電性を有する格子構造部とこの導電性格子構造部に対し
て誘導結合されるスタイラス構造部とを含むディジタル
化タブレット装置に関する。

ディジタル化タブレット装置は当技術においては公知で
あり、色々な用途において使用されている。これらの装
置は、一般に、二次元の作業支持面と導通素子の格子を
有するハウジングを含むタブレットを有している。格子
構造部と相互に作用する前記スタイラスは、一般に１つ
以上の電気的コイルを有する。このスタイラスのコイル
は、このコイルまたは格子のいずれか一方を交流電圧、
信号により付勢することによりタブレットの格子に対し
て誘導結合される。他方の素子に誘起された電圧信号が
この時測定される。次にこの測定された信号を用いて、
格子に対するスタイラスの位置を決定する。

タブレット装蓋に対する格子は、格子の両側に水平方向
のループを形成する多数の並列ループと、前記格子にお
ける垂直方向の列を形成する水平方向ループに対し直角
をなす他の組の並列ループを設けることにより構成する
ことができる。各ループは、スタイラスのコイル（単数
または複数）により誘起される電流または電圧の強さを
検出するための個々のセンサである。前記スタイラスが
ループ間にある時その位置を決定するためには、補間法
を用いなければならない。誘起された電流の電界の強さ
をスタイラスのコイルの位置と関連付ける基本的な磁気
作用の関係式は、問題となる領域における略々放物線の
形態を呈する。隣接するループにおいて検出される電流
の強さを比較することによってコイルの位置を決定する
ことができる。

ループから受取られる信号は復調されフィルタされる。

復調は、元の正弦波形プラスこの正弦波周波数の略々倍
数となる交流成分に比例する直流信号を生じる。正確な
測定結果を得るためには、更に高い周波数成分を除去し
かつまた余分なノイズを除去するためその結テ角じる信
号は一般に低域フィルタに通される。典型的な低域フィ
ルタはいくつかの理由により最適のものとはいえない。

ある応答時間の場合には、ノイズの帯域幅はそうでなけ
ればならないものよりも大きくなければならないが、こ
れは通常の低域フィルタが次の組の情報について作動し
得る前に古い情報が減衰することを待たねばならないた
めである。

ディジタル化タブレットの導電性格子は容量的な干渉を
受ける。例えば、無線電波もしくは人の手さえ格子線上
のコンデンサとして作用することになる電界を有する。

このため、格子を妨害から遮蔽するための機構を提供す
ることが望ましい。

（発明の要約） 本発明は、コイルの如き電界を生じる素子を備えた位置
を表示する構造部と関連して使用されるディジタル化タ
ブレットに関するものである。

このタブレットは、二次元の作業面を有するハウジング
内に保持されている。平行に隔てられた導電性を有する
素子は、前記ハウジングの作業面に対して平行な面を形
成している。第１のマルチプレクサが前記の導電性素子
を交互に結合する。第２のマルチプレクサは平行な前記
の導電性素子の残りに対して結合されている。差動増巾
器は前記各マルチプレクサから入力を受取り、出力信号
をプロセッサに対して与える。このプロセッサは、二次
元の作業面に対する位置を表示する構造部の位置と対応
するデータ信号を生じる。

本発明の別の特徴によれば、前記差動増巾器から受取っ
た信号の処理を容易にするため整合されたフィルタが設
けられている。この整合されたフィルタは、このフィル
タと差動増巾器間に結合された復調器の出力から受取る
ノイズおよび交流成分を除去する。測定毎にリセット・
スイッチな用いて、過渡的作用を除去しかつ信号の処理
を促進する。更に、接地した銅片からなる電気的な遮蔽
物がディジタル化タブレットの導電性ループ上に着かれ
ている。

この２つのマルチプレクサと差動増巾器は、隣接した導
電性素子における信号間の直接の比較を行なう。その結
果生じる信号が共通モードのノイズおよび不要な共通モ
ードの信号を有効に取除いて、これにより信号対ノイズ
比を向上する。このように、結果として得られる信号は
、各ループから受取った信号全体を用いた場合よりも遥
かに大きな程度に増巾することができる。このため、位
置の決定において大きな精度を達成することができる。

本発明の更に別の利点は、整合されたフィルタの使用か
ら得られる。この整合されたフィルタは、各測定の終了
後リセット・スイッチがその元の状態に迅速に回復する
ため、簡単な低域ライ−゛ルタよりも動作において遥か
に迅速である。

本発明の更に他の利点によれば、前記の接地された銅片
は、従来の接地された銅板により生じるものよりも逆の
電界の悪影≠のない電気的な遮蔽物として作用する。

本発明の他の目的および利点については、図面に関連し
て本発明の現在望ましい実施態様の以下の記述を参照す
れば明らかになるであろう。

（望ましい実施態様の詳細な説明） 次に図面においては、第１図はディジタル化タプレッ）
１０の簡単な概略図である。このタブレットは、ハウジ
ング１２を有する。ハウジング１２の頂部は二次元の作
業面１４である。この作業面１４の下方には、この作業
面に対して平行な面内に配置された１組の平行に隔てら
れた導電性素子１６．１８がある。素子１６は、素子１
８に対して交互に並列位置にある。現在望ましい実施態
様においては、この導電性素子１６．１８は導電性を有
する等しい大きさのループであることが望ましい。導電
性素子は２つの面を有する。導電性素子の各面は１つの
異なる座標軸を画成している。望ましい実施態様におい
ては、これらの軸は二次元の空間を容易に画成するよう
相互に直角をなしている。位置を表示する構造部加は交
流電圧ソース２２と結合されている。この位置表示構造
部加は、ディジタル化タブレットの導電性素子において
コイルが誘起する電流により検出することができるコイ
ルの如き電界を生じる素子を含む。現在望ましい位置表
示構造部は、他のコイルにおける電流と位相が９０°ず
撹佼流電流がそれぞれ流れる２つの励磁可能なコイルを
有するスタイラスである。現在望ましい位置表示構造部
については、１９８４年１１月１６日出願された参考の
ため本文に引用される論受入が本願と同じ係属中の弊米
国特許出願第６７２，３１０号「ディジタル化タブレッ
ト装置において使用される位置表示装置」において記載
されている。

導電性素子の各面は、１つ置きになった２組の導電性素
子を有す、る。第１の組の導電性素子１６は第１のマル
チプレクサ３０と結合されている。第２の組の導電性素
子１８は各面内で前記第１の組の導電性素子と１つ置き
になっており、第２のマルチプレクサ３２と結合されて
いる。両方のマルチプレクサ“３０．３２の出力は差動
増巾器３４　に対して送られる。この差動増巾器３４は
、隣接する導電性素子の誘起された電流における差を表
示する信号を生じる。前記ループに誘起される共通モー
ドのノイズは、差動増巾器３４内に生じる減法処理の故
に結果として生じる信号から除去される。この結果とし
て得られる信号は、導電性のループ素子に誘起された電
流から直接得られる元の信号よりも大きさがｌドさいと
いう利点をもたらす。放物線の補間法が入力として差の
信号を用いるため、これらの信号は直接測定することが
でき、このため同時に１つずつ測定される２つの信号間
の時間差を取除くと共に共通モードの信号を取除き、こ
れにより信号対ノイズ比を向上させる。このため、更に
大きな増巾量がその結果生じる信号に対して与えること
ができ、これにより位置表示構造部の位置が決定できる
精度を向上させるのである。

差動増巾器３４からの差の信号は榎調器兼フィルタ３８
に対して送られる。この復調器兼フィルタ３８は、その
結果生じる信号をア、ナログ／ディジタル・コンバータ
４０に対して与える。このアナログ・コンバータ４０は
、プロセッサ４２に対してディジタル信号を与える。プ
ロセッサ４２は、このディジタル信号を作業面１４上の
位置表示構造部加の位置と対応するデータ信号に変換す
る。プロセッサ４２は、このディジタル信号をＹ軸とＹ
軸における位置と対応するデータ信号に変換するための
当技術において公知のソフトウェアを含んでいる。この
Ｘ　ａｌとＹ軸のデータ信号は、コンビエータに対して
送ることができ、容易に理解できよう。

導電性素子の各回毎に２つ以上のマルチプレクサを設け
ることが可能であることは判るであろう。

例えば、もし３つのマルチプレクサを用いたとして、同
じマルチプレクサに対する入力として３つ置きの導電性
素子が設けられることになる。２つのマルチプレクサを
使用することが現在望ましい実＃態様である。

本発明の別の利点は、増巾器３４に対する入力が均衡さ
れ、従ってピックアップおよび不均一な信号の効果に対
する感度が比較的小さいことである。差のみが増巾され
、従って遥かに大きな利得を用いることが可能である。

このため、更に優れた解像度を提供することによってデ
ィジタル化タブレットの全体的な位置の決定精度を大幅
に改善する。

本実施態様における１つの問題は、結果の信号がある対
に対しては正となり他の対の対しては負となることであ
る。しかし、一般には負の結果はプロセッサ４２の如き
他のハードウェアにおいて反転することができるため、
このことは問題とはならない。

本発明のディジタル化タブレットの別の実施態様は、第
１のマルチプレクサ３０からの１つの導電性素子を接地
しまた第２のマルチプレクサ３２からの１つの導電性素
子を接地することを含む。

２つのマルチプレクサの使用は有意義なデータをループ
間で単に比較の信号にするが、絶対値のデータが求めら
れる。この別の実施態様は、このような測定を可能にす
る。別の実施態様においては、復調器兼フィルタ３８お
よびアナログ／ディジタ。

ル・コンバータ４００型抜はＹ軸とＹ軸の格子系を時分
割することにより排除される。

次に第２図においては、本発明のディジタル化タブレッ
トの復調器兼フィルタ３８について更に詳細に述べる。

増巾器３６から受取られる増巾された差の信号が乗算器
４４に対して送られる。この乗算器４４は、受取った信
号を矩形波により変調する。ある１つのコイルの位置を
表示する構造の場合には、１つの矩形波しか必要としな
い。しかし、もし位置表示構造部が異なる位相において
作動させられる２つのコイルを有するならば、矩形波は
その情報が処理されることになるコイルを選択するよう
に変更されなければならない。現在望ましい実施態様に
おいては、前記位置表示構造部は９０゜位相がずれた電
流が流れる２つのコイルを有し、このため乗算器４４は
、コイルにおける電流の位相を整合させ同様に９０°位
相がずれた２つの矩形波に対してアクセスする。プロセ
ッサ４２は２つの矩形波間で選択的に切換って適正なも
のを乗算器４４に対して与える。１つのコイルを有する
装置においては、乗算器４４は１つの全波整流器で置換
することができる。

前記乗算器４４により行なわれる復調から得られる信号
は、元の正弦波プラスこの正弦波の周波数の確実に２倍
となる交流成分に比例する直流信号である。正確な辿１
定を行なうためには、この結果は２倍の周波数成分およ
び余分なノイズを除去するためフィルタされる。典型的
な低減フィルタは、フィルタにおける前の情報が減衰す
ることを侍、晴するために不必要な量の時間を要するた
め最適ではない。本発明においては、各測定の開始時に
０にリセットされる整合されたフィルタ４６が提供され
る。この整合されたフィルタ４６は積分器４８を含んで
いる。この積分器４８は、増巾器５０とコンデンサ５２
とを含む。コンデンサ５２はフィードバック・コンデン
サとして前記増巾器５０の出力側から入力側に結合され
ている。乗算器４４の出力はスイッチ５４を介して積分
器４８に対して送られる。スイッチ５４は、測定の開始
時にプロセッサ４２によって閉路される。

リセット・スイッチ５６がコンデンサ５２と並列に結合
されている。リセット・スイッチ５６は、プロセッサ４
２による測定の開始時に開路される。

乗算器４４からの信号は閉路されたスイッチ５４を通っ
て、ある固定数の正弦波サイクルの間積分器４８におい
て積分動作を行なうことを許容される。

この積分動作の完了と同時に、プロセッサ４２はスイッ
チ５４を開路し、この積分−動作の結果はアナログ／デ
ィジタル・コンバータ４０に対して与えられる。プロセ
ッサ４２はスイッチ５６を閉路してコンデンサ５２を放
電させる。この時、整合されたフィルタ４６は次の測定
の用意ができる。この整合されたフィルタは、スイッチ
５４およびリセット・スイッチ５６に対する制御をプロ
セッサ４２に与えることにより、利得および帯域幅の制
御を行なうことを可能にする。積分時間の２倍毎に、前
記帯域幅は２の因数だけ減少し、ノイズの注入量は信号
に対して２０平方根の因数だけ減少される。これに対応
して、信号の振幅は非常に大きくすることができる。こ
のため、装置のダイナミック・し、。

ンジのマイクロプロセッサによる制御を可能にする。ア
ナログ／ディジタル・コンバータの如き後段の性能は、
プロセッサ４２におり行なわれるタイミングの調整によ
って最適化が可能である。

積分時間を整数回のサイクルとすることにより、２倍の
周波数成分の量は、この装置の最終的な精度における１
つの役割から外される。また、内蔵されたリセット・ス
イッチ５６は、測定の活動部分が始動される前では全て
の過渡的要素を無視することを可能にする。通常の低域
フィルタは前の清報の減衰を待機しなければならない。

次に第３因においては、本発明の電気的遮蔽が示されて
いる。本発明のディジタル化タブレットの導電性素子は
、人の手裏たは無線電波、もしくは他の多くの妨害源に
より生じる電界から容量的な妨害を受けるため、導電性
を有するループに対して電気的な遮蔽物を設けることが
しばしば望ましい。妨害を除去する通常の方法は、遮蔽
を必要とする領域に接地した銅板を取付けることである
。

しかし、逆の電流がこの遮蔽に誘起されて逆の磁界を生
じ、このため位置の決定に用いられる位置表示構造部の
磁界と干渉することがある。本発明によれば、妨害から
遮蔽するため一連の銅片６゜を導電性ループ内およびそ
の間に形成される空間内に位置する。遮蔽のための甲片
６０は、導電性ループを含む印刷回路板を作るための製
造過程に従ってできるだけ薄くすべきである。この銅片
６０は、その内部で電流が誘起され得るループを提供す
ることはない。この銅片６０は一端部において接地され
、他端部では開口している。現在望ましい実施態様にお
ける最終的な回路板は、タブレットの回路板の両側に銅
片のシールドを有する。いずれの側の鋼片も相互に直角
をなし、各シールドに液も近い導電性ループの面上に直
接配置される。水平方向の鋼片は水平方向の導電性ルー
プ上に位置し、垂直方向の銅片は垂直方向の導電性ルー
プに重合する回路板の他の側に置かれる。

本発明の実施態様は単に事例を意図するもので、当業者
は本発明の主旨から逸脱することなくこれらの実施態様
に対して多くの変更および修正な行なうことが可能であ
ろう。かかる全ての変更および修正は、頭書の特許請求
の範囲に記載される如き本発明の範囲内にあるべきもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のディジタル化タブレットを示す概略図
、第２図は第１図のディジタル化タブレットの復調器お
よびフィルタを示す概略図、および第３因は第１図のデ
ィジタル化タブレットにおいて使用される電気的な遮蔽
状態を示す概略図である。 １０・・・ディジタル化タブレット、１２・・・ハウジ
ング、１４・・・作業面、１６．１８・・・導電性素子
、加・・・位置表示構造部、２２・・・交流電圧ソース
、１１３２・・・マルチプレクサ、３４・・・差動増巾
器、あ・・・増巾器、３８・・・復調器兼フィルタ、４
０・・・アナログ／ディジタル・コンバータ、４２・・
・プロセッサ、弱・・・乗算器、４６・・・フィルタ、
胡・・・積分器、５０．・・・増巾器、５２・・・コン
デンサ、５４・・・スイッチ、５６・・・リセット・ス
イッチ、６０・・・銅片。 （Ｘ、Ｙ）チークイ１＋ ＦＩＧ、　１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電界発生素子を備えた位置表示構造体に使用される
   ディジタル化タブレット装置において、二次元の作業面
   を有するハウジングと、 該作業面と平行な面内に配置された第１の複数の離間さ
   れた並列の導電性素子と、 該第１の複数の導電性素子の面内に配置され、かつこの
   第１の複数の導電性素子と並列に１つ置きに離間された
   第２の複数の導電性素子と、前記第１の複数の離間され
   た並列の導電性素子の各々に対して結合された第１のマ
   ルチプレクサと、 前記第２の複数の導電性素子の各々に対して結合された
   第２のマルチプレクサと、 前記第１のマルチプレクサの出力側に結合された１つの
   入力と、前記第２のマルチプレクサの出力側に結合され
   た第２の入力とを有する差動増巾器と、 該差動増巾器の出力側に結合されて、前記二次元の作業
   面に対する前記位置表示構造部の位置と対応するデータ
   信号を生じるように前記差動増巾器から受取った信号を
   処理する処理装置とを設けることを特徴とするディジタ
   ル化タブレット。 ２、前記処理装置が積分器を含むことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のディジタル化タブレット。 ３、前記処理装置が前記積分回路をリセットするためマ
   イクロプロセッサ制御スイッチを更に含むことを特徴と
   する特許請求の範囲第２項記載のディジタル文化タブレ
   ット。 ４、前記導電性素子が大きさにおいて等しい導電性ルー
   プであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   ディジタル化タブレット。 ５、前記導電性ループ素子内でかつその間に形成された
   空間に配置された複数の接地された銅片を含む電気的シ
   ールドを更に設けることを特徴とする特許請求の範囲第
   ４項記載のディジタル化タブレット。 ６、電界発生素子を備えた位置表示構造体に使用される
   ディジタル化タブレット装置において、前記電界発生素
   子により信号が誘起される導電性素子の格子と、 前記導電性素子からの誘起された信号を同時に１つずつ
   出力側に送るマルチプレクサ装置と、該マルチプレクサ
   装置から受取った信号を増巾する増巾装置と、 該増巾装置により与えられた信号を復調する装置と、 復調された該信号から交流成分を除去するフィルタ装置
   と、 該フィルタ装置からの信号をディジタル信号に変換する
   装置と、 前記ディジタル信号を二次元の作業面は対する位置表示
   構造部の位置と対応するデータ信号に変換する処理装置
   と、 前記フィルタ装置をリセットするため前記処理装置によ
   り制御されるリセット・スイッチとを設けることを特徴
   とするディジタル化タブレット。 ７、前記フィルタ装置が積分器であることを特徴とする
   特許請求の範囲第６項記載のディジタル化タブレット。 ８、前記積分器が更に増巾器とフィードバック・コンデ
   ンサとを含むことを特徴とする特許請求の範囲第７項記
   載のディジタル化タブレット。 ９、前記リセット・スイッチが前記フィードバック・コ
   ンデンサと並列に結合されることを特徴とする特許請求
   の範囲第８項記載のディジタル化タブレット。 １０、電界発生素子を備えた位置表示構造体に使用され
   るディジタル化タブレット装置において、二次元の作業
   面を備えたハウジングと、 該ハウジング内の格子構造部とを設け、該格子構造部は
   、前記作業面に対し並列な面内に配置されかつ第１の座
   標軸を画成する大きさが等しい第１の複数の離間された
   並列の導電性を有するループ素子と、前記作業面に対し
   並列な面内に配置されかつ第２の座標軸を画成する大き
   さの等しい第２の複数の離間された並列の導電性を有す
   るループ素子とを含み、 前記導電性ループ内に形成された空間内に配置されて前
   記ループを容量的な妨害から遮蔽する複数の接地された
   銅片と、 前記格子構造部に対する位置表示構造部の位置と対応す
   るデータ信号を生じるように前記導電性ループに誘起さ
   れた信号を処理する処理装置とを設けることを特徴とす
   るディジタル化タブレット。 １１、前記複数の接地された銅片が更に前記導電性ルー
   プ間に形成された空間内に配置されることを特徴とする
   特許請求の範囲第１０項記載のディジタル化タブレット
   。 １２、前記第１の複数の離間された並列の素子における
   １つ置きの導電性ループ素子に対して結合された２つの
   マルチプレクサと、前記第２の複数のループ素子におけ
   る１つ置きの導電性ループ素子に対して結合された２つ
   のマルチプレクサとを更に設けることを特徴とする特許
   請求の範囲第１０項記載のディジタル化タブレット。 １３、前記第１の複数の導電性ループ素子に対し結合さ
   れた前記の２つのマルチプレクサに対して結合された第
   １の差動増巾器と、前記第２の複数の導電性ループ素子
   に対し結合された前記の２つのマルチプレクサに対して
   結合された第２の差動増巾器とを更に設けることを特徴
   とする特許請求の範囲第１２項記載のディジタル化タブ
   レット。