JPH05341902A - コードレスデジタイザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自己発振型のコードレスデジタイザにおける
入力ペンの筆圧の検出を簡単な構成で行う。 【構成】 位置指示器とタブレットとの間で自己発振系
を構成したコードレスデジタイザにおける入力ペンの共
振回路系の共振周波数が連続的に可変されるよう構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、面上の指示位置座標を
読み取るためのデジタイザに関するもので、特に上記読
み取るべき位置を指示するための位置指示器がタブレッ
ト本体に接続しないいわゆるコードレスデジタイザに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種コードレスデジタイザは、
いずれの方式においても独立に動作する発振器を有して
いた。例えば、電磁誘導方式のコードレスデジタイザに
おいては、位置指示器とタブレットとの間での磁界結合
を利用するものであるので、位置指示器で磁界を発生さ
せる方式においても、あるいはタブレットから磁界を発
生する方式においてもいずれの場合にも磁界発生のため
の発振器を有していた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】このため、このような
装置においては発振器を設ける必要があるので装置がそ
の分複雑になる欠点があった。この欠点をなくすため、
本出願人は、平成４年２月２１日付けで特許出願した
「コードレスデジタイザ」において自己発振型のコード
レスデジタイザを提案した。この装置は、タブレットに
設けられた例えばループコイル群の内の少なくとも２本
について増幅器で接続し、コイルまたはコンデンサのい
ずれかまたは両方を有した位置指示器とで自己発振系を
構成したものである。タブレット上に位置指示器を近接
させると、位置指示器のコイルなどが周囲の雑音電波等
により励振され、これがトリガとなって上記それぞれの
要素があたかも発振器を構成するが如く連続でかつ安定
に発振する。この発振における増幅器の出力レベルは、
位置指示器の指示位置と上記ループコイルとの距離に応
じて変化するので、指示位置の検出が可能になる。ま
た、この時の発振周波数は、この自己発振系固有の値を
とる。従って、位置指示器のコイルあるいはコンデンサ
の定数等を位置指示器の操作状態に応じて変化させるよ
う構成することにより、位置指示器の操作状態をも検出
することができる。

【０００４】ところでこのようなデジタイザにおいて
は、位置指示器としてペン形式のものを使用し、筆記感
覚と同様な感覚で各種のデータを入力できるようにした
ものがある。このような装置は、紙の上に文字を描くと
同様に強い力で筆記したときには濃くまた太く、弱い力
の時には薄くまた細く描画できることが望ましい。この
ため、従来のこの種装置においては何らかの手段により
入力ペンの筆圧情報を位置データの入力とともに入力で
きるよう構成されていた。

【０００５】特公平３−６８４０８号公報記載のデジタ
イザにおいては、タブレット板に設けられたアンテナコ
イルから間欠的に電波を発信し、この電波を入力ペンの
ＬＣ同調回路が受け上記アンテナコイルが不作動状態に
ある時該電波を逆に返し、該電波の性質を調べることに
より入力ペンの筆圧を検出するよう構成していた。具体
的には、この入力ペンのＬＣ同調回路のコイルまたはコ
ンデンサのインダクタンスまたはキャパシタンスを入力
ペンの筆圧に応じて連続的に可変するように構成し、該
戻された電波の位相の変化を検出して筆圧の検出を行う
ようにしたものである。このように、この装置は入力ペ
ンの筆圧を精度よく検出することができ優れた方式であ
るが、タブレット上にアンテナコイルを設け、該アンテ
ナコイルから間欠的に電波を発生させるとともにそれが
不作動中に該入力ペンからのいわゆる反射電波を受けそ
の位相を調べるという複雑な動作を必要とする欠点があ
った。この考案は、この点を改善するためになされたも
ので比較的簡単な動作で入力ペンの位置検出とともに筆
圧の検出も可能なコードレスデジタイザを提供すること
を目的としたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、この発明にお
いては、タブレットに配置された複数の導体が増幅器に
より接続され、位置指示器としての入力ペンに複数の共
振回路系が配置され、該入力ペンが上記タブレットに近
接されたとき、該タブレットの複数の導体、増幅器及び
上記入力ペンの共振回路系が固有の周波数特性を有する
自己発振系を構成し、上記入力ペンの少なくとも１つの
共振回路系が該入力ペンのタブレットに対する押圧（筆
圧）に応じてその位置が可変され、上記複数の共振回路
系の共振周波数が筆圧に応じて可変するよう構成され、
上記自己発振系が発振状態にある時のタブレットの上記
導体または他の導体に誘導される信号の周波数を識別す
る手段を設け、この自己発振系の周波数変化を検出して
上記入力ペンの筆圧を検出するよう構成した。

【０００７】

【作用】自己発振系を構成するデジタイザの例えば増幅
器からの出力信号の周波数を測定すればよいので、簡単
な構成で入力ペンの筆圧を検出することができる。

【０００８】

【実施例】図１〜図５は、本発明に関わる電磁誘導型コ
ードレスデジタイザの構成を示すもので、図１はこのデ
ジタイザに使用される入力ペンの主要部の構成を示す説
明図、図２はこの入力ペンを用いたコードレスデジタイ
ザの出力周波数と筆圧との関係を表すグラフ、図３はこ
のコードレスデジタイザの全体の構成を示す説明図、図
４は図３に示した各ループコイル群のスキャン動作を示
す説明図、図５は図３に示したデジタイザの位置検出方
法の１例を示す説明図である。

【０００９】最初に、図３〜図５を参照してこの発明に
関わるデジタイザの構成及び動作を説明する。図３を参
照する。タブレット１には、Ｘ方向に順次配置されたＸ
側ループコイル群Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、・・・とＹ方向に
順次配置されたＹ側ループコイル群Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、
・・・が設けられている。Ｘ側ループコイル群はＸ軸ス
キャナ１１に各々接続され、Ｙ側ループコイル群はＹ軸
スキャナ１２に各々接続されている。Ｘ軸スキャナ１１
は図示しない制御回路からのＸアドレス信号に基づいて
測定の各タイミングにおいていずれかのＸ側ループコイ
ルを選択して電圧増幅器１３の入力側に接続し、Ｙ軸ス
キャナ１２は同様なＹアドレス信号の下に測定の各タイ
ミングにおいていずれかのＹ側ループコイルを選択して
電流増幅器１４の出力側に接続する。電圧増幅器１３の
出力信号は電流増幅器１４の入力信号となる。従って、
この装置においては、Ｘ側ループコイル群の選択された
ループコイル、電圧増幅器１３、電流増幅器１４及びＹ
側ループコイル群の選択されたループコイルがいずれか
の測定タイミングにおいて接続される。そして、電圧増
幅器１３の出力ｅ０が利用回路１５に取り込まれ位置指
示器２の位置決定に利用され、電流増幅器１４の出力ｅ
ｄもまた所定の処理が施されて利用回路１５に取り込ま
れスイッチ識別あるいは位置指示器の高さ（筆圧）検出
のため利用される。

【００１０】なお、この装置においては、上述の電圧増
幅器１３はこの自己発振系において飽和しない領域とな
るものを選択し、また電流増幅器１４は飽和領域で使用
されるかまたは短時間で飽和するものであることが望ま
しい。電圧増幅器１３の出力ｅ０は位置決定に利用され
るので位置の再現性を良好にするために飽和しない領域
で使用することが望ましく、また電流増幅器１４の出力
ｅｄは自己発振系の一方のループコイルを駆動する出力
となるので系の安定発振のために早い立ち上がりが望ま
れるからである。一方、位置指示器２は、この実施例装
置においては、ペン形状のハウジングを有しいわゆる入
力ペンとして構成され、第１の共振回路系２１と第２の
共振回路系２２を有している。第１の共振回路系２１は
第１のコイル２１１と第１のコンデンサ２１２から成
り、第２の共振回路系２２は第２のコイル２２１と第２
のコンデンサ２２２から構成されている。この位置指示
器２の第２の共振回路系２２は、位置指示器２のタブレ
ット１に対する接触圧に応じてその位置が連続的に可変
するよう取り付けられている。この位置指示器を上記の
ように構成されたタブレット上に位置づけると、この位
置指示器２のコイル２１が周囲の雑音電波あるいは各ス
キャナ１１、１２の切り換えの衝撃などによりこの系に
おいて発振動作が開始する。

【００１１】図４に示すように、この装置においては、
Ｙ軸スキャナ１２は所定のタイミングで各Ｙ側ループコ
イルを順次増幅器１３の出力側に接続する。そして、こ
のＹ軸スキャナ２１がいずれかのＹ側ループコイルを選
択しているときＸ軸スキャナ１１が動作して各Ｘ側ルー
プコイルを順次増幅器１３の入力側に接続する。ここで
は、Ｘ軸スキャナ１１がそれぞれのＸ側ループコイルを
選択している１つのタイミングが１つの測定タイミング
となる。

【００１２】そして、各測定タイミングにおいて、利用
回路１５は電圧増幅器１３の出力ｅ０をそれぞれ取り込
み、図５に示すような処理を行う。図５は利用回路１５
の処理の１つであるタブレット１上の位置指示器２の指
示位置を決定するための１つの方式を示す模式図であ
る。図４に示すように、Ｙ軸スキャナ１２がループコイ
ルＹ１を選択し、Ｘ軸スキャナ１１が各Ｘ側のループコ
イルを選択した際の増幅器１３の各出力レベル（図５
）、Ｙ軸スキャナ１２がループコイルＹ２を選択し、
Ｘ軸スキャナ１１が各Ｘ側のループコイルを選択した際
の電圧増幅器１３の各出力レベル（図５）、Ｙ軸スキ
ャナ１２がループコイルＹ３を選択し、Ｘ軸スキャナ１
１が各Ｘ側のループコイルを選択した際の電圧増幅器１
３の各出力レベル（図５）、・・・・というように各
測定のタイミングにおける電圧増幅器１３の出力レベル
をデータとして、利用回路１５は位置指示器２のタブレ
ット１上の指示位置を決定する。

【００１３】次に、図１〜図２を用いてこのコードレス
デジタイザにおける入力ペンの筆圧検出の具体的な方法
について説明する。図１は、上述した位置指示器と同一
の電気的構成を有する入力ペン２の具体的構成の説明図
である。ペン先２４の上部にはフェライトコア２３が取
り付けられている。このフェライトコア２３はスプリン
グ（弾性部材）２５を介して取り付けられ、垂直に移動
可能に保持されている。このフェライトコア２３の下方
には第１の共振回路系２１を構成する第１のコイル２１
１が固定されている。この第１のコイル２１１の上方に
は、ハウジング２０に取り付けられた第２の共振回路系
２２を構成する第２のコイル２２１が取り付けられてい
る。従って、ペン芯２４がタブレット面に接触された際
の筆圧の大小により、第１の共振回路系２１のコイル２
１１と第２の共振回路系２２のコイル２２１との距離が
変化する。この変化はこれら２つの共振回路系の全体の
共振周波数を変化させる。

【００１４】図２はこの入力ペン２の筆圧と図３に示す
増幅器１３または１４の出力信号の周波数との関係を示
したものである。筆圧を連続的に大きくすることによ
り、入力ペン２の２つの共振回路系の距離が小さくなる
ので、これらの共振回路間の結合が強くなる。したがっ
て、これによって出力される信号の周波数が連続的に変
化する。増幅器１３または１４の出力信号の周波数の検
出方法としては、一定時間Ｔ内における出力信号ｅ０ま
たはｅｄの立ち上がり数を検出する方法を用いることが
できる。また、被測定波形の例えば１周期の時間を計測
し、これに基づいて被測定波形の周波数を求めるように
することもできる。例えば、前者の方式でいえば、一定
時間を発生するタイムベース回路と被測定波形の立ち上
がりを検出する立ち上がり検出回路とを設け、タイムベ
ース回路のスタート信号により立ち上がり検出回路を動
作させ一定時間内における出力信号ｅｄ（またはｅ０）
の立ち上がり部を検出する。この立ち上がりの回数は立
ち上がり計数カウンターなどを用いて計数し、この計数
結果を利用回路１５へ送出する。利用回路１５では、こ
の計数結果に基づき所定の処理を行って周波数を検出す
ることができる。

【００１５】入力ペン２のいずれかの共振回路系にスイ
ッチの操作状態によってコンデンサを付加するよう構成
し、このコンデンサの付加による出力データの周波数変
化を測定できるよう、上記と同様に構成しておくことに
より入力ペン２のスイッチ操作状態をも検出できる。さ
らに、上述したようにこれらの周波数解析を電流増幅器
１４の出力信号ｅｄに基づき行うよう構成することによ
り十分に大きな出力信号を周波数解析に利用することが
できる利点があるとともに位置の決定のための信号と異
なる信号であるので位置決定と独立して入力ペン２の操
作状態を検出することができ、回路構成が単純になる利
点がある。

【００１６】なお、上記装置は自己発振系を構成する導
体を位置決定用グリッド導体と兼用させた例を示した
が、位置決定用グリッド導体と発振導体とを独立させて
設けても良い。

【００１７】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
入力ペン内部の２つの共振回路系について筆圧に応じて
その相対距離を連続的に可変するように構成し、自己発
振系の一方の導体に供給する信号を電流増幅器により増
幅するように構成したので高いレベルの出力信号を得る
ことができる。従って、比較的簡単な構成で位置検出と
ともに入力ペンの筆圧を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示すデジタイザの入力ペン
を示す構成説明図である。

【図２】入力ペンの筆圧と出力信号の周波数の関係を示
す説明図である。

【図３】本発明の１実施例を示すデジタイザの全体構成
を示すブロック図である。

【図４】図１のデジタイザのスキャン動作を示す説明図
である。

【図５】図１に示したデジタイザの位置決定方法の１例
を示す模式図である。

【符号の説明】

１：タブレット ２：位置指示器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】タブレットに配置された複数の導体が増幅
   器により接続され、位置指示器としての入力ペンに複数
   の共振回路系が配置され、該入力ペンが上記タブレット
   に近接されたとき、該タブレットの複数の導体、増幅器
   及び上記入力ペンの共振回路系が固有の周波数特性を有
   する自己発振系を構成し、 上記入力ペンの少なくとも１つの共振回路系が該入力ペ
   ンのタブレットに対する押圧（筆圧）に応じてその位置
   が可変され、上記複数の共振回路系の共振周波数が筆圧
   に応じて可変するよう構成され、 上記自己発振系が発振状態にある時のタブレットの上記
   導体または他の導体に誘導される信号の周波数を識別す
   る手段を設け、 この自己発振系の周波数変化を検出して上記入力ペンの
   筆圧を検出するよう構成したコードレスデジタイザ。