JPH0437448B2 - - Google Patents

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JPH0437448B2
JPH0437448B2 JP58012829A JP1282983A JPH0437448B2 JP H0437448 B2 JPH0437448 B2 JP H0437448B2 JP 58012829 A JP58012829 A JP 58012829A JP 1282983 A JP1282983 A JP 1282983A JP H0437448 B2 JPH0437448 B2 JP H0437448B2
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JP
Japan
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switch
sense coil
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parallel conductor
groups
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JP58012829A
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JPS59139488A (ja
Inventor
Tadahiro Nagayama
Tatsujiro Kawakita
Atsushi Shibuya
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NTT Inc
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/046Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by electromagnetic means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、特に透明化に適する構成の電磁誘
導形デイジタイザに関するものである。
第1図は従来の電磁誘導形デイジタイザの一例
を示す回路図である。この図で、1および2は平
行導体を用いて形成し、一定のピツチで配列され
巻数が1回のセンスコイル群であり、それぞれ1
,12,13,…,1p…1nのm個のセンスコイ
ルおよび21,22,23,…,2q…2oのn個のセ
ンスコイルから構成されている。各センスコイル
の線の一部が点線で示されているが、この部分は
記入が省略されていることを示す。
各センスコイル11〜1n、21〜2oの一端は接
地され、他端はスイツチ群3,4の各スイツチを
経て増幅器5に接続されている。スイツチ群3お
よび4は、それぞれ31,32,33,…,3p…3
および41,42,43,…,4q…4oのm個およ
びn個のスイツチから構成されている(p、m、
q、nは正の整数)。スイツチ群3,4の各スイ
ツチ31〜3n、41〜4oは、それぞれデコーダ
6,7からの信号により1個ずつ閉成する。8は
先端付近にペンコイル9が設けられている電磁ペ
ンである。ペンコイル9はこれに接続されている
発振器10により励磁され、交番磁界を発生す
る。
電磁ペン8の先端をセンスコイル1p,2qの上
におくと、センスコイル1p,2qとその近傍のセ
ンスコイルにペンコイル9の磁束が鎖交し、セン
スコイル1p,2qとその近傍のセンスコイルに電
圧が誘起される。センスコイルの誘起電圧は、そ
れぞれのセンスコイルに接続されたスイツチが閉
成されたとき増幅器5に印加され、信号処理回路
11に伝達される。信号処理回路11に伝達され
る電圧は電磁ペン8の先端が置かれているセンス
コイルに接続されているスイツチが閉成されたと
き最大となる。すなわちセンスコイル1p,2q
誘置電圧が最大となる。
信号処理回路11は、スイツチ群3,4の各ス
イツチをスキヤニングすると共にセンスコイルの
誘起電圧およびその最大値の検出を行う。最大電
圧を検出したときにデコーダ6,7に送出してい
た信号から電磁ペン8の先端がどのセンスコイル
上にあるかを識別する。
電磁ペン8の先端がセンスコイル1p内のどの
位置にあるかは、スイツチ3pが閉じているとき
と、スイツチ3p-1が閉じているときと、スイツ
チ3p+1が閉じているときの増幅器5の出力電圧
の関係から、また、センスコイル2q内のどの位
置にあるかは、スイツチ4qが閉じているときと、
スイツチ4q-1が閉じているときと、スイツチ4q
+1が閉じているときの増幅器5の出力電圧の関係
から識別することができる。
センスコイル群1,2は交差部分12,13の
部分で交差しているが、交差部12,13はスル
ーホールの使用により接触しないようにすること
ができる。しかし電磁ペン8から発生する磁束を
検出する部分の透明にする必要がある場合には、
センスコイル群1,2を形成するための基材にガ
ラスやポリエステル等の透明体を使用すると同時
に、センスコイル群1,2を酸化インジウムや酸
化錫等から構成される透明導体で作る必要があ
る。この場合はスルーホールが使用できないた
め、交差部12,13は、間に絶縁膜を挾む必要
がある。このため交差部12,13は一方の線を
切断し、絶縁膜を塗布し、絶縁膜の上から切断し
た線を接続する導体インクの塗布を行うなどの工
程が必要である。
第2図はスイツチが1個閉じているといの第1
図の入力盤の等価回路図である。閉じているスイ
ツチを3pとする。この図で、Vcは前記センスン
コイル1pの誘起電圧、Rは前記センスコイル1p
の抵抗(その抵抗値をも表わすものとする)であ
る。スイツチ3pが閉じているときは、その他の
スイツチはすべて遮断状態であり、コンデンサと
等価となる。遮断状態にあるスイツチすべての静
電容量の和をCで示す。このCはコンデンサを表
わすとともに、その容量値をも表わすものとす
る。したがつてスイツチ3pを閉じたとき、増幅
器5への入力電圧Vioは、 Vio=Vc/1+jωCR ……(1) ただし、ωは誘起電圧Vcの角周波数 となる。
遮断状態にある1個のスイツチのグランドに対
する静電容量をCsとすると、C=(m+n−1)
Csである。第1図のセンスコイル群1,2をプリ
ント基板により構成する場合は、各センスコイル
1〜1n、21〜2oは銅箔で作られるため抵抗が
低く、Rの値は1Ω程度となる。スイツチ群3,
4にCMOSスイツチを使用した場合、A4版程度
の大きさのデイジタイザの場合、m+n≒170で
あり、Cs≒8pFであるから、C≒1350pFとなる。
したがつて誘起電圧Vcの周波数が100KHzのとき、
第(1)式よりVio≒Vcとなり、増幅器5にはセンス
コイルの誘起電圧Vcのほとんどすべてが印加さ
れる。しかしセンスコイル群1,2を透明導体で
作る場合、透明導体の抵抗が十分に低くないため
Rが大きくなる。たとえば透明導体の面抵抗を
10Ω/口、センスコイルの線幅を0.1mm、センス
コイルの線の長さを30cmとすると、R=30KΩと
なる。したがつてC=1350pFで、誘起電圧Vc
周波数が100KHzのとき、第(1)式より |Vio|≒0.04|Vc| となり、増幅器5には著しく減衰した信号が入力
されるとこになる。このためSN比が悪くなる。
さらに抵抗Rが大きいためにセンスコイル群1と
2との間の静電結合による相互干渉が無視できな
くなる。これらの理由により、センスコイル群
1,2を透明化しようとすると、最大電圧が誘起
しているセンスコイルとその隣接したセンスコイ
ルに発生している誘起電圧Vcの関係に誤差が生
じ、電磁ペン8の先端の位置を正確に識別するこ
とが不可能となる。
この発明は、上記の点にかんがみなされたもの
で、電磁ペンから発生される磁束を検出するセン
スコイル群の部分を透明にする場合に、センスコ
イル群の構成が容易で、かつ増幅器へ印加される
電圧の減衰が少なくなるようにするとともに、セ
ンスコイル群間の静電結合による相互干渉が少な
くなるようにした構成の電磁誘導形デイジタイザ
を提供するものである。以下図面によりこの発明
を詳細に説明する。
第3図はこの発明に一実施例を示す回路図であ
る。この図で、21は等間隔で配置された第1の
平行導体群であり、211,212,213,…2
p-1,21p,21p+1…21nのm本の導体から
なる。各導体211〜21nの一端は共通線22に
より電気的に結合されている。また各導体211
〜21nの他端には、スイツチ群23の各スイツ
チ231,232,233,…23p-1,23p,23
p+1…23nが接続されている。24は前記第1の
平行導体群21と直交する向きを有し、等間隔で
配置された第2の平行導体群であり、241,2
2,243,…24q-1,24q,24q+1…24o
のn本の導体からなる。第1、第2の平行導体群
21と24とは、たとえば透明ガラス板のような
絶縁膜により隔離されている。第2の平行導体群
24の各導体241〜24oの一端は、共通線25
により電気的に結合されている。そして共通線2
2,25に接地されている。第2の平行導体群2
4の他端には、スイツチ群26の各スイツチ26
,262,263,…26q-1,26q,26q+1
26oが接続されている。
スイツチ群23,26の各スイツチの各平行導
体と反対側の端子は、偶数番目同士と奇数番目同
士がそれぞれ共通に接続され、作動増幅器27の
入力端子に接続されている。スイツチ群23,2
6の各スイツチは、デコーダ28,29からの信
号によつて開閉する。スイツチ群23または26
において、奇数番目および偶数番目の任意の1個
ずつのスイツチを選択して閉成すると、そのスイ
ツチに接続されている平行導体からなる巻数が1
回のセンスコイル2個が形成され、作動増幅器2
7に接続される。
各スイツチの選択法は種々可能であるが、この
発明では2個間をあけた2個を選択する。これ
は、スイツチ群23でいえば231と234,23
と236,235と238,…,232i-1と232i+1
…,23n-3と23nの組合せの2個ずつのスイツ
チを閉成する方法である。このとき、平行導体か
ら形成される巻数が1回のセンスコイルの組を順
にセンスコイルSC1,SC2…SCi…SC(m−2)/
2とする。(iおよび((m−2)/2は正の整
数)。これらのセンスコイルの組SC(総称すると
きはサフイツクスをつけない)に電磁ペン8の先
端を接近させると、これらのセンスコイルの組
SCにペンコイル9から発生する磁束が鎖交し、
電圧が誘起する。センスコイルの組SCi-1,SCi
SCi+1の誘起電圧をそれぞれvi-1,vi,vi+1とする。
スイツチ群26も同様に選択、閉成する。
センスコイルの組SCの誘起電圧の差は作動増
幅器27で検出され、信号処理回路30に印加さ
れる。信号処理回路30はデコーダ28,29に
信号を送つて、スイツチ群23,26のスイツチ
を選択して閉成させるとともに、各センスコイル
の組SCの誘起電圧の差の測定および処理を行う。
信号処理回路30が最大電圧を測定したときに、
信号処理回路30がデコーダ28または29に送
出していた信号を参照して、どのセンスコイルの
組SCの誘起電圧が最大であるかを識別すること
ができる。
電磁ペン8の先端が上記センスコイルの組SCi
の中に位置しているときは、センスコイルSCi
誘起電圧の差が最大となるから、信号処理回路3
0で最大電圧の識別を行うことにより、電磁ペン
8の先端がどのセンスコイルの組SC上に位置す
るかを判別することができる。
センスコイルの組SCi内の詳細な電磁ペン8の
位置xは次のようにして求められる。ただし、x
の方向は第1の平行導体群21に直交する方向と
し、センスコイルの組SCiの中心線の位置をx=
0とする。V(X)はxの関数とし、 V(X)=vi−vi-1/vi−vi+1(vi-1≧Vi+
1
のと き) または、 V(X)=vi−vi+1/vi−vi-1(vi-1≧Vi+
1
のと き) ……(2) を信号処理回路30の演算機能により求めると、
V(X)とXの関係は第4図に示すような曲線とな
る。電磁ペン8の高さを変化させても、この曲線
の変化はわずかである。
ここで、lは第1、第2の平行導体群21,2
4の導体ピツチである。xとV(X)の関係をROM
に記憶させておき、第(2)式の計算結果を基に
ROMから座標xの値を読み出すことができる。
また、第4図では直線に近い曲線であるか
ら、V(X)を直線のV(X)=−1/lx+1で近似す る。
x=l(1−V(X)) ……(3) となり、V(X)の計算結果を基にして第(3)式からx
を計算で求めることができる。
なお、1本の直線の代りに折れ線で近似しても
よいことは当然である。さらに、座標xは x=AlogVi+1/Vi-1 ……(4) により計算することを本発明者は実測の結果見い
出した。ここでAの値は、X=lのときセンスコ
イルの組SCi-1,SCi+1の誘起電圧の差vi-1,vi+1
よる第(4)式の計算値がlになるように定めればよ
い。第(3)式、第(4)式の計算は、信号処理回路30
の演算機能を用いて行う。信号処理回路30はマ
イクロプロセツサを用いて構成することができ
る。ただし第(4)式の計算を行う場合は、対数増幅
器も合せて使用してよい。
入力盤全体における座標はl(2i−0.5)+xで
求められる。ただし、入力盤全体における座標の
原点は導体211の位置とする。第2の平行導体
群24と直交する方向の座標は、第2の平行導体
群24から形成されるセンスコイルCSの誘起電
圧から同様にして求めることができる。
平行導体を酸化インジウム等の透明体で形成す
る場合には、電気抵抗が著しく大きくなるが、第
1および第2の平行導体群21と24とは直交し
ているため、導体の交差部における静電結合によ
る相互干渉が無視できない。たとえば導体24q
に生じている電位により導体21p-1と21p+2
ら形成されるセンスコイルに静電結合で電圧が生
ずる。この場合、導体21p-1と21p+2に静電結
合で生じる電圧はほぼ等しい。
導体21p-1と21p+2は、この発明では差動増
幅器27で受けるため、導体21p-1と21p+2
等しい大きさの電圧が誘起されても除去され、差
動増幅器27の出力には影響をおよぼさない。し
たがつて第1と第2の平行導体群21,24間で
静電結合による相互干渉があつても問題がない。
センスコイルの組SCの誘起電圧を非差動増幅
器で受ける場合は、第1図のようにセンスコイル
群1,2中のセンスコイルはその一端を設置して
使用するが、この場合センスコイルの抵抗は、平
行導体2本の直列抵抗にほぼ等しくなるのに対
し、この発明のように差動増幅器27で受ける場
合は、センスコイルの組SCの抵抗は平行導体1
本分の抵抗となり、第1図の場合の約半分とな
る。
このため、第2図における抵抗Rの値が半分に
なつたのと等価になり、誘起電圧の減衰が少ない
利点が生じる。
この発明においては、第1と第2の平行導体群
21,24は抵抗が大きい透明体で構成すること
を想定している。この透明体は、酸化インジウム
と酸化錫の混合体等の酸化物を蒸着やスパツタに
より形成した膜や、金等の金属の蒸着膜等で構成
することができる。この場合、第1と第2の平行
導体群21,24を支持する板に、透明なガラス
板や透明なプラスチツクシート等を使用すると、
透明なデイジタイザを得ることができる。しか
し、この発明は、第1と第2の平行導体群21,
24を通常のプリント板で構成する場合にも有効
である。
またスイツチ群23,26はCMOSスイツチ
や電磁継電器を使用できる。
なお、以上の説明においては、差動増幅器27
にスイツチ群23および26が接続されている
が、差動増幅器27を2個使用し、スイツチ群2
3と26とを別々の差動増幅器に接続するように
してもよい。この場合スイツチ群23と26は同
時にスキヤンニングすることもできる。また共通
線22,25は金属蒸着膜や導電性インクの印刷
膜などにより低抵抗にする方がよい。
以上詳細に説明したように、この発明では、セ
ンスコイルを形成するための平行導体群が櫛形に
なつているため、蒸着やエツチングで構成するの
が容易である。したがつて、平行導体群を酸化イ
ンジウム等の膜で構成することが容易である。
またセンスコイルの誘起電圧は差動増幅器で検
出するため、直交する2つの平行導体群間の静電
結合による相互干渉の影響がない。さらにセンス
コイルの内部抵抗が少なくなるため、誘起電圧の
減衰が少なく、SN比が大きい利点がある。
以上の利点により、この発明は、抵抗が大きく
なる透明導体であつてもセンスコイルを作るのが
容易であり、透明デイジタイザを得ることができ
る利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の電磁誘導形デイジタイザの回路
図、第2図はセンスコイル、スイツチの等価回路
図、第3図はこの発明の一実施例を示す回路図、
第4図はセンスコイルの誘起電圧から計算した値
と座標との間の関係を示す曲線図である。 図中、8は電磁ペン、9はペンコイル、10は
発振器、21,24は第1と第2の平行導体群、
22,25は共通線、23,26はスイツチ群、
27は差動増幅器、28,29はデコーダ、30
は信号処理回路である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一端が共通に接続されて接地され等間隔で配
    置された櫛形の第1の平行導体群と、この第1の
    平行導体群と直交する向きを有し一端が共通に接
    続されて接地され等間隔で配置された櫛形の第2
    の平行導体群と、前記第1および第2の平行導体
    群の各平行導体に1個ずつ接続されたスイツチか
    ら成る第1、第2のスイツチ群と、これら第1、
    第2の各スイツチ群におて奇数番目、偶数番目の
    スイツチをそれぞれ共通に結合した線がそれぞれ
    入力に接続された差動増幅器と、前記第1、第2
    のスイツチ群のスイツチを選択し駆動するための
    デコーダと、交番磁界を発生するための電磁ペン
    と、前記デコーダを駆動し、かつ前記差動増幅器
    の出力電圧の測定および測定結果に基づいて前記
    電磁ペンの先端の座標を求めるための処理を行う
    信号処理回路とからなることを特徴とする電磁誘
    導形デイジタイザ。 2 信号処理回路は、センスコイルの最大誘起電
    圧viとこの最大誘起電圧viを発生しているセンス
    コイルの両隣のセンスコイルの誘起電圧vi-1
    vi+1とからvi-1≧vi+1のときV(X)=(vi−vi-1)/
    (vi−vi+1)の計算を行い、vi-1<vi+1のときV(X)
    =(vi−vi+1)/(vi−vi-1)の計算を行いx=l
    (1−V(X))から座標xを算出することを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の電磁誘導形デイ
    ジタイザ。 3 信号処理回路は、x=Alog(vi+1/vi-1)から
    座標xを算出することを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の電磁誘導形デイジタイザ。
JP58012829A 1983-01-31 1983-01-31 電磁誘導形デイジタイザ Granted JPS59139488A (ja)

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