JPS6222131A - 電磁誘導形デイジタイザにおけるセンスコイル選択方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電磁誘導形ディジタイザにおけるセンスコ
イルの選択方法に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図はこの発明の対象である電磁誘導形ディジタイザ
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、一定のピッ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＋、１ｇ、１
□・・・・・・、１ｐ、・・・・・＋、　１１１１のｍ
個のセンスコイルおよび２’＋−２ｘ−２□・・・・・
ｉ２ｑ＋・・・・・・１２Ｂのｎ個のセンスコイルから
構成されている。各センスコイルの房の一部が点線で示
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１１〜１ｆｆｉ、２．〜２１１　の一端
は接地され、他端はスイッチ群３，４の各スイッチを経
て共通［５に接続され、さらに電圧増幅器６に接続され
ている。スイッチ群３および４は、それぞれＬ　　＊３
ｚｍ３ａ＋・・・・・・、３□・・・・・・、３１．ｌ
および４□、４ｔ、４□・・・・・・、４４．・・・・
・・、４．のｍ個およびｎ個のスイッチから構成されて
いる（ｐｅｍｚｑ＊ｎは正の整数）。スイッチ群３，４
の各スイッチ３１　〜３１．ｌ、４．　〜４１１　は、
それぞれデコーダ７゜８からの信号により１個ずつ閉成
する。９は先端付近にペンコイル１０が設けられている
ｔｔ磁ベヘンある。ペンフィル１０はこれに接続され工
いる発振器１１により励磁され、交番磁界を発生するＯ
ｔｍｔン９の先端をセンスコイル１ｐ、２．の上におく
と、センスコイル１ｐ　＋　　２ｑ　　とその近傍のセ
ンスコイルにペンフィル１０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ＶＣ！圧
が誘起される。センスコイルの誘起電圧は、それぞれの
センスコイル忙接続されたスイッチが閉成されたとき電
圧増幅器６に印加され、整流回路、　Ａ／Ｄ　　フンバ
ータ、マイクロプロセッサを用いて構成される信号処理
回路１２に伝達される。信号処理回路１２に伝達される
電圧は電磁ペン９の先端が置かれているセンスフィルに
接続されているスイッチが閉成されたとき最大となる。

すなわち、センスフィル１ｐ＊２ｑの誘起電圧が最大と
なる。

信号処理回路１２は、デコーダ７．８を介してスイッチ
群３，４の各スイッチを走査するとともにセンスコイル
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７゜８を送出していた信号から
電磁ペン９の先端かどのセンスフィル１忙あるかを識別
する。

電磁ペン９の先端のセンスコイル１ｐ　内におけるセン
スコイルの長手方向に直角な方向（Ｘ方向）の詳細な位
置Ｘ（最大電圧が出ているセンスコイルの中央を原点と
したときの電磁ペン９の先端の座標）は、スイッチ３ｐ
　　が閉じているとき、スイッチ３，１が閉じていると
き、スイッチ３．＋１が閉じているときの電圧増幅器６
の出力電圧をそれぞれＶｐ　＃　Ｖｐ−１＃　Ｖｐ＋１
とすると、たとえば第（１１式を基にして求めることが
できる。ただし原点はＶ　を誘起しているセンスコイル
１ｐ　の中央とする。

第（２）式においてＶ（ｘｌとＸの関係は一定であるた
め、この関係をメモリに記憶させておき、実測したｖｐ
、ｖｐ−Ｉ、ｖＩｌ＋１から求めたＶ（ｘ）と対応する
Ｘをこのメモリから読み出すことＫよりＸを求めること
ができる。

Ｘは前記第（ｌ１式より簡単な算出方法として上記第（
２）式によっても求めることができる。このときの原点
も上記の場合と同様である。

ここでｋは定数である。第（１）式、第（２）式ともＸ
の原点は前述したようにセンスコイル１．の中央である
。第（２）式を用いる場合は計算により直接Ｘが求めら
れる利点がある。しかし、その反面分母が差の形になっ
ていないため、電圧増幅器６のオフセット電圧やノイズ
によって誤差を生じる欠点がある。

センスコイル２．内の詳細な座標も同様に第（１）式ま
たは第（２）式と同様な式を用いて求めることができる
。

このようなディジタイザにおいて、最大誘起電圧を発生
しているセンスコイルを識別するためには、全センスコ
イルを走査して各センスフィルの誘起電圧を比較する必
要がある。しかし、全センスフィルを走査すると時間が
かかりすぎるため、１回目だけ全数の走査をし、２回目
以後は最大誘起電圧を発生しているセンスコイルの近傍
のみを走査し、かつ走査する領域を電磁ペン９の指示位
置に追従して移動させる方法が提案されている（特開昭
５２−６２０４７号公報参照）。たとえば、電磁ペン９
がセンスコイル’Ｐ　ｌ　　２Ｑの上にあることが識別
されたときは、次回の走査は１ｐ＋２ｑとその前後の数
個ずつのセンスコイルのみを走査する。この方法によれ
ば２回目以後の走査は高速に行うことができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、上記の方法によると、上記ＩＩ　（ｌ１式を用
いてＸを求める場合は問題がないが、上記第（２）式を
用いる場合は電圧増幅器６のオフセット電圧およびノイ
ズによって生じる誤差の問題が解決されていない。

この発明は、Ｘを求めるのが容易な上記第（２）式を用
いる場合について、走査時間を短（し、かつ電圧増幅器
６０オフセツｔｌ圧による誤差を生じないようＫｊるた
めのセンスコイル選択方法を提供することを目的とする
。

〔問題点を解決するだめの手段〕

この発明ｔｉｔ　ｔＰ　Ｌる電磁誘導形ディジタイザに
おけるセンスコイル選択方法は、電磁ペンの位置が識別
された後の走査は、コイル群のうちその電磁ペンが検出
された位置のコイルおよびその近傍のフィルと両端にあ
るコイルのみ罠ついて行い、両端のコイルのうち小さい
方の誘起電圧に対する電圧増幅器の出力電圧をその電圧
増幅器のオフセット電圧として信号処理回路における座
標計算式を補正するようにしたものである。

〔作用〕

この発明においては、両端にあるコイルが常に操作され
、それらの誘起電圧のうち小さい方の誘起電圧に対する
電圧増幅器の出力電圧をその電圧増幅器のオフセント電
圧とし用い、信号処理回路における座標計算式が補正さ
れる。

〔実施例〕

この発明におい又も１番目の走査は全センスフィルにつ
いて行う。この走査により第３図の電磁ペン９がどのセ
ンスフィル上にあるかが識別される。電磁ペン９によっ
て指示され最大誘起電圧が発生しているセンスコイルを
１ｐ　とする。

次回の走査は第（２）式を用いて計算ができるためＶＣ
は、センスコイル１ｐとその前後のセンスコイル１ｍ−
１＋　１　ｐ＋１の３個のセンスコイルを最低限走査す
る必要がある。しかし、この３個のみ走査する場合は次
回の走査までの間、電磁ペン９が移動しないことが必要
である。

電磁ペン９が移動する場合は、移動し℃も走査したセン
スフィルの中に最大誘起電圧を発生するセンスコイルと
その両隣のセンスコイルが含まれているようにするため
に上記の３個より多いセンスコイルを走査する必要があ
る。たとえば、次回の走査までの電磁ペン９の移動量が
、センスコイルの！ピンチ分以下のときはその移動方向
を検出しないとすれば、上記３個のセンスコイル１ｐ−
Ｉｓｌｐ、１叶鳳とその両隣の１個ずつとを合わせ１５
個のセンスフィルの走査をする必要がある。電磁ペン９
の移動量をセンスコイルの２ピッチ分まで許容するよう
にするときは７個となる。

しかし、実際は電磁ペン９が傾くと最大誘起電圧を発生
するセンスフィルが、電磁ペン９が置かれているセンス
コイルの隣りになる場合があることを考慮すると、上記
の例の場合、２個ずつ余計に走査する方が確実であり、
それぞれ７個、・９個を走査するのがよい。それ以後の
走査においても、前回の走査によって検出された最大誘
起電圧を発生し工いるセンスコイル１１１　とその前後
の３個ずつまたは４個ずつのセンスコイルの走査を続け
て行えばよい。

以上述べた走査によれば、第（２）式を用い工座標の計
算ができるが、電圧増幅器６０オフセツトの影響は除け
ない。このオフセットの影響の除去はこの発明では以下
のようにし１行う。

第３図において、センスフィル群１の数が、２回目以後
に走査するセンスコイルの数に比べて十分に多いものと
する。この場合、２回目以後の走査がセンスコイル群１
．の中の〜・ずれの部分であったとしても、センスコイ
ルＩＩ　　または１ｆｆｉのうちのどちらかは、必ず走
査されるセンスコイルがら離れている口すなわち、電磁
ペン９から離れている。電磁ペン９から離れているセン
スコイルＶＣは、電磁ペン９かもの磁束が僅かしか鎖交
しないため、電圧の誘起は僅かである。従って、電磁ペ
ン９から離れているセンスフィルが選択されたときの電
圧増幅器６の出力電圧は電圧増幅器６のオフセット電圧
にほぼ−等しい。すなわち、センスコイル１または１１
１１の誘起電圧のうち小さい方は電圧増幅器６のオフセ
ット電圧Ｋ　ｌｔぼ等しい。そこで、最初の全数走査の
ときに検出したセンスコイル１１ト１１、ｌの誘起電圧
のうち小さい方の電圧ｖ０を記憶し工おき、各走査毎に
以下の第（３）式の計算を行５ことにより電圧増幅器６
のオフセットの影響をかなり除去できる。（特願昭５９
−２３１２４９号「座標入力装置」参照。） ’／ｐ＋ｌ　−Ｖｐ−１ ｘ＝ｋ　　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・（３）ｐ−ｖ６ しかし、電圧増幅器６０オフセツト電圧は時間の経過と
共に変化するものであり（トリフトン、最初の１回目の
走査時のオフセット電圧を使用する上記の方法では、完
全ＶＣはオフセットの影響が除去できない。

第１図はこの発明の詳細な説明するための図である。第
１図の（ａ）においてＨレベルはセンスコイルが選択さ
れたことを示す。また１、は前回の走査で最大電圧を誘
起したセンスコイルである。

第１図（ａ）ＶＣ示すように、センスコイルは１１゜１
ｐ−ｓ　＋　１ｐ−２１１ｐ−＋　＋　１　ｐ　＋　１
ｐ＋ｓ　ｒ　１１）＋２１１１１＋３１１の順で走査さ
れる。すなわち、２回目以後の全ての走査におい℃前に
説明した７個または９個のセンスコイルの他１１と１゜
のセンスコイルを走査する。

第１図ｃｂ）は上述した走査によって得られるセンスコ
イル誘起電圧の例を示す。この図の例に・おいてはセン
スフィル１１　　と１１１１の誘起電圧は１１．ｌの誘
起電圧の方が小さく示され工いる。これは電磁ペン９が
センスコイル１１の方に近いことを示して（・る。

第２図は第１図の誘起電圧を基に第（３）式の計算を行
う回路であり、第３図における信号処理回路１２を詳細
に示したものである。第２図において、１４は制御回路
であり、前回の走査の結果に基づ（・て次回の走査のた
めのデータをデコーダ７または８ＶＣ送出する。この結
果、センスコイルは第１図（ａ）のように走査され、セ
ンスコイル誘起電圧が発生する。センスコイル誘起電圧
は電圧増幅器６によつ工増幅され、整流回路１５Ｖｃよ
って整流され、Ａ／Ｄ　　フンバータ１６でディジクル
値ｖに変換される。

この電圧値Ｖはレジスタ１７＋’（一時的に蓄えられる
。電圧Ｖがセンスコイル１１および１．−１の誘起電圧
に対応しているときは、この値はそのままメモリ１９に
それぞれＭ、、　Ｍｚ　として記憶される。次忙、電圧
値Ｖがセンスコイル１．−２の誘起電圧に対応している
電圧であれば比較回路１８によりメモリ１９内のＭｚと
比較され、もし、Ｍｚより大きければメモリ１９内ＫＭ
、として記憶される。

第１　図（ａ）　ノ順で次々とセンスコイルが選択され
る度に、レジスタの゛電圧値Ｖをメモリ１９内のＭｚと
比較シ、Ｍｌ＜Ｖ　であるときはＭ、の値をＭ　２力記
ｔｍ［されていた番地に新たなＭｚとして書き直し、Ｖ
の値を新たなＭｌとして書き直す。Ｍｌ〉ＶのときはＶ
を新たにＭ４　としてメモリ１９内に記憶する。Ｍ　３
　＜　ｖの状態からＭｌ＞Ｖ　Ｖｃ変化したときのＶよ
り大きいＭｌが最大の誘起電圧となり第（３）式のＶ、
に対応する。またＭ　ｚ　、　Ｍ　４はｖＩ、−Ｉ。

’Ｖｐ＋１　Ｋ　対応ｊる。最後にセンスコイル１ｆｆ
ｉ　が選択されたときのｖＶｃなったときは、比較回路
１８はこのＶとメモリ１９内のＭ、　　と比較し、小さ
い方を選んで再度Ｍ、として記憶する。このＭ８は第（
３）式におけるＶ。ＶＣ対応する。すなわち、この計算
は計算回路２０が、制御回路１４によってメモリ１９か
ら読み出されたＭｌ乃至Ｍ４の値から行う。

このときのＭｌすなわちｖｏ　は電磁ペン９の影響を受
けて〜゛ないため、電圧増幅器６のオフセット電圧に等
しく、−！た走査毎ＶＣ書き直されている値であるため
、ドリフトの影響を受けない。したかって、第（３′）
式で計算される座標Ｘは正確である。

最大電圧としてＭｌが確定したとき、Ｍｌを誘起してい
るセンスコイルの番号は走査が制御回路１４の指示によ
って行われ工いるため、制御回路１４内に記録されてお
り、制御回路１４はこのセンスコイル番号を中心として
、前後３個ずつのセンスコイルを次回に走査する。比較
回路１Ｂ、メモリ１９．制御回路１４．計算回路２０は
マイクルコンピュータによっても実現できる。

なお、第３図の場合ディジタイザ全体の座標Ｘは Ｘ＝（ｎ−２−）ｌ＋ｘ　・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・（４）で表わされる。ただし、ｌはセ
ンスコイルのピッチ、ｎは最大誘起電圧を発生し工いる
センスコイルの番目である。ｙ座標についても同様であ
る。

第４図はこの発明を適用できるディジタイザの他の例を
示す図である。２１．２２はセンスライン群であり、そ
の一端は共通線２３．２４で短絡すしている。センスラ
イン群２１．２２の他の端にはアナログスイッチ群２５
．２６が接続されて（、る。スイッチ群２５のスイッチ
は２５Ｉ　と２５．。

２５□と２５４，２５３と２５ｓ、２５ｐ−ｚと２５ｐ
−２５ｐ−＋と２５ｐ＋＋　＋　２５　ｐと２５．＋２
・・・・・・・・・２５＋１１−２と２５１Ｉｌの２個
ずっが同時に選択され、導通状態となる。センスコイル
は、例えばスイッチ２５．ｌ−１と２ＳＰ＋１の２個が
導通になっているときはセンスライン２１　ｐ−１と２
１ｐ−１−＋＋共通ｌＲ２３の一部によって形成される
。

このようにして形成されるセンスコイルは共通線２γ、
２８によって差動増幅器２９Ｖｃ接続される。

差動増幅器２９によって増幅されたセンスコイル誘起電
圧は信号処理回路３５Ｖｃ印加される。信号処理回路３
５は第３図の信号処理回路１２と同様、第２図の構成を
持つ。

信号処理回路３５はデコーダ３１，３２，３３゜３４に
走査用データを送出し工スイッチ２５．２６の走査を行
５と共に、この走査によって選択されたセンスコイルの
誘起電圧を処理して電磁ペン９の指示位置の座標計算を
行う。走査および座標Ｘの計算は第３図の場合と同じで
ある。すなわち、Ｘは第（２）式によって計算でき、こ
の発明の方法を適用して第（３′）式によって計算する
ことができる。

ただし、全体に対する座［Ｘは Ｘ＝ｎｌ＋ｘ　　　・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・旧・・・・・・・・（５）で表わされる。

この発明は以上においては第（２）式によって座標Ｘが
計算できる場合に適用できるように説明されているが、
第（１）式のように分母１分子が差の形で表わされ工い
ない場合のすべてに適用できる。

たとえば、第３図、第４図のディジタイザにおいて座標
Ｘは以下の第（６）式によっても計算できる。

この場合、分母、母子とも差の形でないため上記方法に
よって求める電圧増幅器６または差動増幅器２９のオフ
セット電圧ｖ、１ＫＭ、を用いて補正すると正確な座標
値Ｘを求めることができる。すなわち、 となる。この発明はこのように差の形式で表わされてい
ない式を用いて座標を計算する丁ベニの場合に適用でき
る。第３図、第４図の構成以外のディジタイザについて
もこの発明が適用できることは当然である。

第３図および第４図のディジタイザをセンスコイル群１
側を励磁し、電磁ペン９でコイルやホール素子等を用い
工磁束を検出するように変更しても同様の計算により座
標を求めることができるが、この発明はこのようなディ
ジタイザに対しても適用ができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、この発明のセンスコイ
ル選択方法によれば、電磁ペンが検出された位置のコイ
ルおよび近傍のコイルと、両端にあるコイルのみについ
℃走査するようにして、全センスコイルの走査をしない
よ５Ｋしたため、高速の走査ができる上、電磁ペンの影
響を受けないセンスコイルを含めて走査するため、セン
スコイル誘起電圧の電圧増幅器はブランク値、すなわち
。

オフセット電圧とノイズを合わせた電圧を出力すること
ができる。

したがつ工、センスコイル誘起電圧を基Ｋｍ電磁ペンよ
る入力位置の座標を計算する場合に、計算式がセンスコ
イル誘起電圧の差の形式で表わされない場合であっても
、オフセット電圧やノイズの影響を受けずに座標計算を
行うことができる。しかもこの発明では毎回両端のセン
スフィルを含めて走査するため、電圧増−隅器の出力電
圧のドリフトの影響を受けない。このため、この発明の
ディジタイザは高精度、の座標検出が可能である利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を説明するだめの走査コイ
ルの順序とセンスコイル誘起電圧とを示す図、第２図は
この発明の信号処理回路の詳細な示すブロック図、第３
図はこの発明の適用対象である電磁誘導形ディジタイザ
の一例を示す構成図、第４図は同じく他の電磁誘導形デ
ィジタイザの例を示す構成図である。 図中、１，２はセンスフィル群、３，４はスイッチ群、
５は共通線、６は電圧増幅器、７，８はデコーダ、９は
電磁ペン、１Ｇはペンコイル、１１は発振器、１２は信
号処理回路である。 第１図 一時間 一時間 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コイル群が配置された入力面を備え、前記コイル群の切
   りかえと電磁ペンによる入力位置の座標計算を行う信号
   処理回路を有する電磁誘導形デイジタイザにおいて、前
   記電磁ペンの位置が識別された後の走査は前記コイル群
   のうちその電磁ペンが検出された位置のコイルおよびそ
   の近傍のコイルと両端にあるコイルのみについて行い、
   その両端のコイルのうちの小さい方の誘起電圧に対する
   電圧増幅器の出力電圧をその電圧増幅器のオフセット電
   圧として前記信号処理回路における座標計算式を補正す
   ることを特徴とする電磁誘導形デイジタイザにおけるセ
   ンスコイル選択方法。