JPS6225788Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

本考案は、ペン、カーソル等の座標指示装置に
装置されたコイル等の励磁装置から交流磁界信号
を発生させてこの信号をタブレツトに装備された
マトリツクス状の電気導体線に誘起される交流信
号を検出して励磁装置の指示座標位置を検出する
装置（以下、座標検出装置と総称する。）におけ
るタブレツトに関する。 従来、座標検出装置について、電気絶縁材料よ
り成るシート部材の表裏に２本の電気導体線を相
互に電気角で90゜位相をずらして平行に配置した
Ｘ軸用ベース又はＹ軸用ベースと、格子状に形成
された座標域検出用ベース（Ｘ軸、Ｙ軸にそれぞ
れ１つ）を用いたタブレツトおよび座標検出装置
が特公昭53−34855号公報により知られている。
さらに、米国特許第364796号明細書には、座標域
検出用ベースを使用しない座標検出装置が紹介さ
れている。前者は後者のＸ軸、Ｙ軸ベースに座標
域検出用ベースを付加したものである。 座標検出装置は、タブレツトに埋込まれた電気
導体線と励磁装置との間およびＸ軸ベースとＹ軸
ベースとＸ，Ｙ座標域検出用ベースとの間にそれ
ぞれ絶縁シート部材が挿入されている。そのた
め、励磁装置から発生する交流信号が減衰され、
Ｓ／Ｎ比が悪化する。さらに、格子間をスキヤン
ニングする必要があり装置が複雑である。また、
後者は励磁装置をタブレツト上面から離さずに移
動させないと検出信号が途切れてしまい座標を検
出することができない。即ち、電気導体線の１ピ
ツチ内の相対座標が判明するのみであるというこ
とがあつた。 そこで、このような欠点を解消する座標検出装
置が検討されている。 以下、この座標検出装置について詳細に説明す
る。 第１図は座標検出装置のタブレツトのＸ軸（又
はＹ軸）用ベースを示し、ＡおよびＢに示される
如く２組の平行に配置された４種類の電気導体線
１，２および電気導体線３，４（以下、これらを
導線１，２，３，４という。）から構成される。
実線で描かれた導線１と破線で描かれた導線２と
はそれぞれ等間隔で配列される。隣接した導線
５，６，７に互いに反対方向に電流が流れるよう
に導線５，６，７の両端を交互に接続部８，９に
より接続して１本の蛇行形状をなす導線１を形成
する。この導線１の平行部分の間隔は一定（ｐ／
２）である。導線２は導線１に対してその間隔の
半分（ｐ／４）だけずれて配置されていて、導線
１と同様に平行部分の両端が交互に接続されてい
る。２つの導線１，２が互いに電気的に絶縁され
た状態でシート状に重ね合わされているとき、こ
のシート上にコイル等の励磁装置１０が置かれ、
この励磁装置１０が所定の周波数の交流信号によ
り励磁された場合、導線１，２の出力端子１１，
１２にあらわされる信号E₁₁，E₁₂は、第２図Ａに
示される如く、励磁装置１０が置かれた導線に直
交する方向の位置Ｘにより決定される。励磁装置
１０が例えば8KHzの交流信号で励磁されている
ならば、励磁装置１０のコイルの中心（以下、励
磁装置１０の中心と総称する。）が導線１の真上
に置いてあるときは、導線１の出力電圧は０であ
る。励磁装置１０の中心が導線５と導線６との中
央部分に置いてあるとき、および導線６と導線７
との中央部分に置いてあるときは、端子１１，１
１′間には最大の出力電圧が得られるが、その極
性は互いに逆になる。端子１１と端子１１′との
間に得られる出力電圧とは、例えば8KHzの交流
信号を搬送信号とした振幅Ａを変調する振幅変調
出力であり、励磁装置１０の置かれた位置に応じ
て変調出力は正弦波形状又は余弦波形状に変化す
る。即ち、導線１は電気角のπ／２毎にならべら
れている。以下、電気角でπに相当する導線２本
の間隔ｐを１ピツチと称して説明する（導線２に
おいても同様である。）。この現象は前記特公昭53
−34855号公報又は米国特許第3647963号明細書に
より明らかであるから、ここでは詳細な説明を省
略する。 導線３および導線４は、第１、第２の導線１，
２の間隔（ｐ／２）と異つた間隔（ｑ／２）で等
間隔に平行に配列され、かつ、その両端部がそれ
ぞれ接続されることにより蛇行する形状に形成さ
れることは導線１，２の場合と同じである。導線
３と導線４とは互いに間隔の半分（ｑ／４）だけ
ずれて配置されている。このことが、導線１と導
線２との関係と同じに出力信号の電気角にすれば
π／４の位相差をもつことになる。 ここで、実線で描いた導線１と導線３とを比較
すると、導線１が全長ｌを５ピツチで等分割して
いるのに対し、導線３は４ピツチで等分割してい
る。即ち、ｌ＝5p＝4qという関係である。一般
に、導体のピツチ数をｎとすると、ｌ＝np＝（ｎ
−１）ｑの関係にある。励磁装置１０の励磁信号
E₁＝A₁cosωｔを印加すると、導線１の出力端子
１１，１１′間および導線２の出力端子１２，１
２′間には第２図Ａに示す如く、それぞれ E₁₁＝A₂cos（２π・ｒ／ｐ）cosωｔ E₁₂＝A₂sin（２π・ｒ／ｐ）cosωｔ なる出力信号が発生する。ここで、ｒは導線５の
ピツチ数を数える基準位置Ｒから励磁装置１０ま
での長さである。信号E₁₁を時間ｔで積分した信
号をE₁₁′とすると、 E₁₁′＝E₁₁dt ＝A₂cos（２π・ｒ／ｐ）sinωｔ となる。この信号E₁₁′と信号E₁₂とを加算した信
号をE₁₀とすると、 E₁₀＝E₁₁′＋E₁₂ ＝A₂sin（ωｔ＋２π・ｒ／ｐ） となる。したがつて、基準位置Ｒから励磁装置１
０までの移動長さｒに比例する位相変調信号が、
信号E₁₀により与えられる。即ち、励磁信号E₁と
変調信号E₁₀との位相（_１）を比較することに
より、両者の位相差（２π・ｒ／ｐ）から励磁装
置１０の基準位置Ｒからの変位量（ｒ＝ｐ・
_１／２π）を検出することが可能となる。 又、励磁装置１０に励磁信号E₁を印加すると
導線３の出力端子１３，１３′間および導線４の
出力端子１４，１４′には、第２図Ｂに示す如
く、それぞれ E₁₃＝A₂cos（２π×ｓ／ｑ）cosωｔ E₁₄＝A₂sin（２π・ｓ／ｑ）cosωｔ なる信号が発生する。ここで、ｓは導線３のピツ
チ数を数える基準位置Ｓから励磁装置１０までの
長さである。信号E₁₃を時間ｔで積分した信号を
E₁₃′とすると、 E₁₃′＝A₂cos（２π・ｓ／ｑ）sinωｔ となる。この信号E₁₃′と信号E₁₄とを加算した信
号をE₁₅とすると、 E₁₅＝A₂sin（ωｔ＋２π・ｓ／ｑ） となる。したがつて、基準位置Ｓから励磁装置１
０までの移動長さｓに比例する位相変調信号が信
号E₁₅により与えられるから、励磁信号E₁と変調
信号E₁₅との位相（_２）とを比較することによ
り、両者の位相差（２π・ｓ／ｑ）から変位量
（ｓ＝ｑ・_２／２π）を検出することができ
る。 ここで、前述の如く、導線を平行に並べた方向
の全長ｌはｌ＝np＝（ｎ−１）ｑの関係に置かれ
ているから、ピツチｑはｑ＝ｌ／（ｎ−１）であ
る。２種類の長さｐとｑとの差は ｑ−ｐ＝ｌ／（ｎ−１）−ｌ／ｎ ＝ｌ／ｎ・（ｎ−１） となるから、第１図に示したように導線１の２番
目のピツチ範囲内におけるｑとｐとの差はｌ／
ｎ・（ｎ−１）、ｍ番目のピツチ内では（ｍ−
１）・ｌ／ｎ・（ｎ−１）となる。したがつて、長
さｐとｑとを検出して比較することにより、励磁
装置１０が導線１の何番目のピツチに存在するか
を判別することができる。即ち、励磁装置１０が
導線１の基準線Ｕから距離Ｘだけ離れたＶの位置
（ｍ番目のピツチの範囲内）に置かれていたとす
ればＸ＝（ｍ−１）ｐ＋ｑが励磁装置１０の位置
を示す。 これまでの説明はＸ座標の検出についてのみ述
べたが、Ｙ座標についても同様の原理で座標値を
検出することができる。Ｙ座標を検出するための
導線の配置はＸ座標検出用導線１，２，３，４と
は直交させる必要がある。 第３図は、このような導線を施したベースを示
すもので、１５は第１のＸ軸ベース、１６は第２
のＸ軸ベースであり、それぞれ絶縁物から成る基
板上に導線１，２，３，４が配線されている。導
線は基板の表面に又は内在させることができ、プ
リント配線技術により形成されることおよび基板
の中に埋設されることができる。さらに、このベ
ースは第１のベースと第２のベースを接着し一体
に形成することや１枚の基板の片面又は両面に積
層することによつても作成することができる。 第４図は前述の原理を用いて座標値を検出する
ための回路のブロツク図である。 図で、１７は高周波のクロツク発信器、１８は
クロツク信号を所定の周波数に分周するカウンタ
である。カウンタ１８の出力はフイルタ１９を介
して励磁装置１０に印加されると同時に比較器２
０に供給される。２１は第１のＸ軸ベース、第２
のＸ軸ベース、第１のＹ軸ベース、第２のＹ軸ベ
ースを重ね合せて構成するタブレツトで、Ｘ軸出
力端子２１ａ、Ｙ軸出力端子２１ｂを有し、出力
端子２１ａ，２１ｂは共に切換回路２２に接続さ
れる。２２は所定の周期で入力を選択し、後述の
増幅器２３又は増幅器２４との接続関係を切換え
る時分割切換回路である。２３，２４は増幅器、
２５は増幅器２３に接続された積分器である。２
６は増幅器２４と積分器２５の出力を加算する加
算器である。２７は加算器２６の出力（正弦波）
を矩形波に変換する波形変換器で、矩形波信号は
カウンタ１８の出力と共に比較器２０に印加され
る。比較器２０ではカウンタ１８からの基準信号
（矩形波）と変換器２７からの矩形波信号との位
相と比較し、その位相差に対応する検出信号が出
力される。検出信号は位相差がパルス幅、電圧
値、パルス数又は数値信号等の信号形態であらわ
される。２８はデータ処理装置で、比較器２０か
らの位相差信号データを取込んでタブレツト２１
上に置かれた励磁装置１０の座標値を演算する。 第５図は第４図のブロツク図の具体的回路構成
を示すものである。第５図において、第４図と同
一部分には同一符号が付されている。切換回路２
２は２個の時分割切換回路２９，３０から成り、
その出力信号は変圧器３１，３２を介して演算増
幅器３３，３４へ印加される。２５は積分用コン
デンサである。３５，３６は演算増幅器、３７，
３８はコンデンサ、３９，４０，４１，４２，４
３は抵抗器である。４４は波形変換器２７を構成
する演算増幅器３６の一方側入力端子に接続され
た可変抵抗器で直流電源４５の出力電圧を調節す
る。４６はフリツプフロツプで、カウンタ１８か
らの矩形波信号によりセツトされ、波形変換器２
７からの信号によりセツトされる。４７はカウン
タで、フリツプフロツプ４６の出力、即ち基準矩
形波信号と波形変換器２７からの信号との位相差
に応じた時間を、クロツク信号発生器１７からの
高い周波数のクロツク信号により内挿する（計数
する）。なお、比較器２０はＤフリツプフロツプ
等で構成するラツチ回路でもよく、波形変換器２
７の出力によりカウンタ１８の出力をラツチする
ようにしても両信号の位相差を検出することがで
きる。この検出方法はカウンタ１８の出力の位相
と励磁装置１０の励磁電流の位相とが一定の関係
にあることが必要である。２つの信号の位相差を
検出する回路構成はすでに多数知られているの
で、これらのうちの使用可能なものを選択するこ
とが適当である。データ処理装置２８において
は、演算式を用いて励磁装置１０の位置を演算す
る方法と、あらかじめ用意したデータテーブルを
用いて検索により励磁装置１０の位置を求める方
法とのどちらでも採用することができる。 以下、具体的な下記数値例に基づいてデータ演
算装置２８の動作を説明する。

【表】 動作の説明を判り易くするために、カウンタ１
８を1000進カウンタとした。Ｘ軸ベース、Ｙ軸ベ
ース共に同一作用のためＸ軸ベースについて説明
する。 第１の導線上および第３の導線上において、ク
ロツクパルス数の1000パルスをそれぞれピツチｐ
およびピツチｑに対応させると、ピツチｐ，ｑと
カウンタ４７の内容は第６図のようになる。分解
能は第１の導線（ベース）上では１パルス当り
0.02mm、第２の導線（ベース）上では１パルス当
り0.025mmである。丸印は第１の導線の配置（間
隔20mm）で、白ヌキと黒ヌリは隣接した導体（電
流の向きは逆）を示す。励磁装置１０が第１図、
第２図および第６図のａ点に置かれると、クロツ
ク信号は1000進カウンタ１８で1/1000に分周さ
れ、その出力はフイルタ１９を通つて励磁信号と
なる。励磁装置１０から放出された励磁信号は、
タブレツト２１のＸ軸のベースに励磁信号と同じ
周波数の交番信号（以下、搬送信号と総称す
る。）を誘起する。この搬送信号は、励磁装置１
０の置かれた位置により振幅変調される。Ｘ軸ベ
ースからの出力端子２１ａからは、この変調され
た信号が得られる。切換回路２２では導線１から
の出力E₁₁を、増幅器２３を介して積分器２５で
積分して加算器２６に入力し、次に導線２からの
出力E₁₂を増幅器２４を介して加算器２６に入力
する。加算器２６で加算された信号E₁₀は搬送信
号の振幅変調を他の搬送信号の位相変調に変換し
たもので、この信号E₁₀は波形変換器２７で波形
変換された後比較器２０に印加される。信号E₁₀
はカウンタ１８からの基準矩形波信号と位相を比
較され、位相差に応じたパルス数F₁のデータ信
号E₂₀に変換される。このデータ信号E₂₀のパルス
数F₁は、第１図、第２図および第６図の位置ａ
に励磁装置が置かれた場合の変位量ｒに対応す
る。 同様に、切換回路２２は次のタイミングで導線
３からの出力E₁₃を増幅器２３を介して積分器２
５で積分して加算器２６に入力し、次に導線４か
らの出力E₁₄を増幅器２４を介して加算器２６に
入力する。加算器２６で加算された信号E₁₅は波
形変換器２７で波形変換された後比較器２０に印
加される。信号E₁₅はカウンタ１８からの基準矩
形波信号と位相を比較され、位相差に応じたパル
ス数F₂のデータ信号E₃₀に変換される。このパル
ス数F₂は第１図Ｂに示した変位量ｓに対応す
る。 データ演算装置２８においては、時分割により
入力されるデータ信号E₂₀，E₃₀およびピツチ数ｍ
との関係から励磁装置１０の位置Ｘを演算する。
比較器２０からのデータ信号E₂₀のパルス数F₁は
位置Ｘの変化（第６図で、０−J₁−J₂−J₃−J₄−
J₅）に従い、パルス数０〜999の間で周期性を有
し、基準となる導線１のところで最大パルス数か
ら最小パルス数に不連続点を有する。この不連続
点の近辺でパルス数F₁が所定の数（Ｆ／２＝500
パルス）より大きいか又は小さいかを判断すれ
ば、励磁装置１０が導線１の何番目のピツチ内に
置かれているかが判別できる。即ち、F₁＞F₂な
らばΔＦ＝F₁−F₂，F₁＜F₂ならばΔＦ＝Ｆ＋F₁
−F₂であるようなΔＦを演算により定義する。
第６図に示すように、データ信号E₃₀は位置の変
化（０−K₁−K₂−K₃−K₄）によりパルス数０〜
999の間で周期性を有する。このデータ信号E₂₀と
E₃₀とのパルス数の差をΔＦとすると、ΔＦによ
つて表わされる位相差データは第７図のようにパ
ルス数０〜999の間で変化する。このデータΔＦ
のパルス数により励磁装置１０の置かれているピ
ツチ数ｍを判別する。 ピツチ数ｍを判別するためのデータの構成を次
表に示す。

【表】 即ち、この表によれば、第６図における点ａに
励磁装置１０が置かれていれば、データΔＦが
350であり、かつ、パルス数F₁が750であるか
ら、500≦F₁＜1000に該当し、したがつて、ピツ
チ数ｍは１である。この時の励磁装置１０の置か
れているＸ座標は Ｘ＝（ｍ×Ｆ＋ΔＦ）・Ｇ ＝（１×1000＋350）・Ｇ ＝1350・Ｇ ここで、Ｇは定数であり、パルス数を所望の単
位距離に換算するためのものである。 以上のように、この座標検出装置にあつては、
従来装置のように座標域を検出するため格子間を
スキヤンニングすることなく絶対座標を検出する
ことができる。 ところで、第１図Ａ，Ｂにみられるようにこの
座標検出装置ではタブレツト２１上の導線１と導
線３とは、そのピツチｐとピツチｑとがｌ＝np
＝（ｎ−１）・ｑの関係にあることから、最初の線
と最終の線とが一致した位置にある。したがつ
て、各導線１，２，３，４を同一平面上に配置し
ようとすれば、前記最初の線と最終の線を同一平
面上で重ね合わせるため絶縁被覆された導線を使
用しなければならず、プリント配線技術を採用す
ることはできない。又、プリント配線技術を採用
しようとすれば、同一平面上で導線を重ね合せる
ことはできないので高価な多層基板としなければ
ならないという欠点がある。 本考案の目的は、上記の欠点を除き、第１のピ
ツチで配列された第１の電気導体線を有する第１
のＸ軸ベースおよび第１のＹ軸ベースと、前記第
１のピツチとは異る第２のピツチで配列された第
２の電気導体線を有する第２のＸ軸ベースおよび
第２のＹ軸ベースを有し、これら各電気導体線に
発生する信号に基づいて座標を検出する座標検出
装置においても、前記各電気導体線をプリント配
線により配列することができる座標検出装置のタ
ブレツトを提供するにある。 この目的を達成するために、本考案は、第１の
Ｘ軸ベースと第２のＸ軸ベースを１つの平面上
に、又、第１のＹ軸ベースと第２のＹ軸ベースを
他の平面上に構成し、第１の電気導体線と第２の
電気導体線とをずらして配列したことを特徴とす
る。 以下、本考案を第８図に示す実施例に基づいて
説明する。 第８図Ａ，Ｂは、第１図Ａ，Ｂと同じく導線
１，２，３，４の配列を示す図である。ただし、
第８図においては、本実施例の説明を判り易くす
るため、導線１，２のピツチ数を３、導線３，４
のピツチ数を（３−１）＝２にしてある。 図でL₁，L₃は導線１，３における最初の線
（基準線）L₁₁，L₁₃は導線１，３における最終の
線を示す。第１図に示される例では、導線１の線
L₁と導線３の線L₃、導線１の線L₁₁と導線３の線
L₁₃、とはそれぞれ一致した位置にある。しか
し、本実施例においては、これら線L₁と線L₃、
線L₁₁と線L₁₃とは一致させずに、互いに距離ｄだ
けずらして配列してある。距離ｄは、導線１，３
のみならず導線２，４においても一致がないよう
に選択される。 ここで、このようにずらして配列した場合の位
置Ｘに対するカウンタ４７（第５図）の内容であ
るパルス数Ｆの関係（第６図に相当する。）を第
９図に示す。第９図で、実線は導線１，２に発生
する信号に基づいて得られるパルス数、一点鎖線
は導線３，４に発生する信号に基づいて得られる
パルス数である。今、位置の基準として線L₃の
位置を０にとると、線L₁の位置はｄとなり、位
置ｄにおける実線と一点鎖線のパルス数の差はｅ
となる。即ち、導線１，２と導線３，４とを相互
に距離ｄだけずらすことにより、誤差ｅを生ずる
こととなる。 したがつて、このように導線をずらして配列し
た場合、前記パルス数ΔＦを求めるに際して前記
の誤差分を補正してやれば、正しいピツチ数ｍを
求めることができる。この補正は、前記パルス数
ΔＦとピツチ数ｍの表を補正することで達成でき
る。例えばパルス数の差ｅが30パルスであつたと
すれば、前記表に掲載されている数値から30を引
いてやることにより補正された数値が得られる。 このように、本実施例では、導線１，２，３，
４をずらして配列したので、各導線１，２，３，
４をプリント配線技術により配列することがで
き、パルス数ΔＦとピツチ数ｍの表を補正するこ
とにより、ずらしたことによる誤差を修正するこ
とができる。 以上述べたように、本考案では、Ｘ軸ベースお
よびＹ軸ベースのそれぞれにつき、第１の電気導
体線と第２の電気導体線とをずらして配列するよ
うにしたので、各電気導体線をプリント配線技術
を採用して絶縁基板上に配列することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂは電気導体線の配列図、第２図
Ａ，Ｂは第１図に示す各電気導体線に生じる信号
の変化を示す波形図、第３図は第１図に示す各電
気導体線を配列したタブレツトの一部破断斜視
図、第４図は座標検出装置の回路構成のブロツク
図、第５図は第４図に示すブロツク図の具体的回
路図、第６図は励磁装置の位置と座標検出装置の
カウンタの内容との関連を示すグラフ、第７図は
励磁装置の位置と位相差データとの関連を示すグ
ラフ、第８図Ａ，Ｂは本考案の実施例に係る座標
検出装置のタブレツトにおける電気導体線の配列
図、第９図は電気導体線を第８図に示すように配
列した場合の励磁装置の位置と座標検出装置のカ
ウンタの内容との関連を示すグラフである。 １，２，３，４……電気導体線、１７……クロ
ツク、１８……カウンタ、１９……フイルタ、２
０……比較器、２２……時分割切換回路、２３，
２４……増幅器、２５……積分器、２６……加算
器、２７……波形変換器、２８……データ処理装
置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 発振回路と、この発振回路により励磁される励
   磁装置と、この励磁装置の位置のＸ座標とＹ座標
   を連続した電気角で検出する第１のピツチで配列
   された第１の電気導体線を有する第１のＸ軸ベー
   ス及び第１のＹ軸ベースと、前記第１の電気導体
   線と異る第２のピツチで配列された第２の電気導
   体線を有する第２のＸ軸ベース及び第２のＹ軸ベ
   ースと、前記第１のＸ軸ベース及び前記第２のＸ
   軸ベースから検出される信号により前記励磁装置
   のＸ軸座標を演算しかつ前記第１のＹ軸ベース及
   び前記第２のＹ軸ベースから検出される信号によ
   り前記励磁装置のＹ軸座標を演算する検出装置と
   を備えた座標検出装置において、前記第１のＸ軸
   ベースと前記第２のＸ軸ベース及び前記第１のＹ
   軸ベースと前記第２のＹ軸ベースをそれぞれ同一
   平面上に構成し、この各同一平面上において前記
   第１の電気導体線と前記第２の電気導体線をずら
   して配列したことを特徴とする座標検出装置のタ
   ブレツト。