JPH02178823A - コードレスディジタイザ - 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］ 本発明は、平らな面上の位置座標を指定するディジタイ
ザに関し、さらに詳しくは平らな面上の位置を指示する
位置指示器（フリーカーソル）がディジタイザ本体に接
続するケーブルを有しないで複数の入力状態を設定可能
なコードレスディジタイザに関するものである。

［従来の技ｖｅ１ 面上の位置座標を決定するディジタイザは、コンピュー
タへの図形等の入力装置として広く使用されている。こ
の種のディジタイザは、座標読取機構を形成しテーブル
とこのテーブル上を任意に位置づけすることを可能とし
た位置指示器とからなる。そして、使い勝手を向上する
ため、同一の指示位置であっても入力の際、その入力デ
ータに意味付けを行うことができるように考慮されてい
る。この意味付けは、例えば、入力データの入力タイミ
ングを規定するものであったり、一連の入力データによ
り作成される図形等の属性（色指定）の定義付けなどで
ある。本発明では、以下、これらの意味付けを単に「入
力状態の設定」というものとする。

従来のこの種装置は、ディジタイザを構成する座標読取
機構として格子状に配設された複数の導線群を有するも
のが一般的であった。そして、位置指示器は、前記導線
群に所定の誘起電圧を発生させるため、磁気発生機構を
有していた。通常、この磁気発生機構は、コイルとこの
コイルに交流電流を印加する交流電流源とにより構成さ
れる。

このような従来装置の構成においては、磁気発生機構と
座標読取機構とを接続ケーブルのないコードレスとする
ためには、位置指示器内に磁気発生機構の他に、座標読
取の開始タイミングまたは指示位置の入力状態（属性）
をディジタイザ装置に認識させる機構、例えば、超音波
発振器等を設けなければならない。したがって、位置指
示器の構成が複雑になってしまう。この場合、磁気発生
機構としては、電池を搭載するものが一般的であるが、
電池寿命の関係で不便があった。このため、磁気発生器
として永久磁石を利用したものが開発されている（例え
ば、特公昭５９−５３５６９号）。

この装置は、磁気発生器として用いる永久磁石が定常的
な磁界を発生するので、駆動線と検出線とを対として用
いている。すなわち、駆動線と検出線とを近接した状態
で配設し、駆動線に印加される交流電流により発生する
磁界を前記永久磁石の定常磁界により変化を与えること
により、位置指示器の位置座標を検出する方式のもので
ある。

また、位置データの状態認識機構のワオヤレス化として
は、例えば、特開昭６３−２９８２９号公報および特開
昭６３−５６７１６号公報に記載された装置がある。

この装置は、ディジタイザの読取領域の周囲にアンテナ
コイルを設けるとともに位置指示器内に、コイル、コン
デンサ、抵抗からなり、がっ、これらのうちコンデンサ
と抵抗の値を変化させるスイッチを有する同調回路を設
けている。そしてアンテナコイルに間欠的な交流電流を
印加し、このアンテナコイルに印加された交流電流によ
る同調回路の発生する磁界によりアンテナコイルに反射
する交流電圧の位相のずれを検出して、スイッチのオン
オフを検出してその入力データの状態を認識するもので
ある。

［発明が解決しようとする課題］ このように、従来のコードレスディジタイザとしては、
上述した磁気発生機構と状態認識機構とを組合わせたも
のが実用化されている。この方式は、電池等を使用する
ことなく使い勝手のよいすぐれた方式ではあるが、以下
のような問題点があった・ すなわち、磁気発生機構に永久磁石を用いているので、
駆動線および検出線の数が多くなってしまうこと。Ｘ−
Ｙ座標位置を決定するディジタイザにおいては、Ｘ軸駆
動線群とＸ軸検出線群およびＹ軸静区動線群とＸ軸検出
線群とを必要とするので、それだけ格子状に配設する導
線群の実装密度が大きくなり、製造上の困難さがあるこ
と。状態認識機構として、アンテナコイルを用いている
ので、導線群に加えてアンテナコイルをも設ける必要が
あり、前記導線群の実装の困難さに加えさらに回路構成
を複雑にすることなどである。

本発明は簡単な回路構成により複数の入力データの状態
を認識可能なコードレスディジタイザを得ることを目的
とするものである。

［課題を解決するための手段］ このため、この発明は、第１の方向に沿って設けられた
複数の駆動線群と、この駆動線群に対し、周波数が連続
的に変化する交流電流を順次印加する駆動回路と、前記
駆動線群に印加された連続的に変化する周波数の範囲内
の交流信号に対し複数段に切換え可能な共振点を持った
同調回路を有し磁界を発生する位置指示器と、前記第１
の方向と交わる第２の方向に沿って設けられ、前記位置
指示器の共振周波数の切換えに応じた磁界によって誘起
された交流電圧を検出する複数の検出線群と、この検出
線群にて検出された交流電圧から目的の出力を取り出す
検出回路と、前記駆動回路と検出回路とを制御するとと
もに、前記検出回路により得られた交流電圧値を演算し
前記位置指示器の座標値を決定し、かつ、前記検出回路
により得られた交流電圧の周波数から前記位置指示器の
位置データの状態または属性を識別するようにしたもの
である。

［作用］ 駆動線群には周波数が連続的に変化する交流電流が印加
されている。また、位置指示器はスイッチの切換え毎に
多段に変化する共振周波数を有する。この位置指示器を
駆動線群のある位置に設置すると、選択されたスイッチ
に対応した共振周波数の交流磁界に変換される。この交
流磁界は、共振周波数時にピークとなって、検出線群で
検出され、その周波数を検出回路は認識する。

［実施例］ まず、第２図により、本発明の装置の全体的構成を説明
する。第１図において、１はＸ軸方向に配設された複数
個（第１図においては、ｘ１〜Ｘ１゜とじて１０個示し
ている）の駆動線群、２はこの複数個の駆動線群１に選
択的に交流信号を印加する駆動回路、３は指示位置とそ
の入力状態を設定する位置指示器、４は前記駆動線群１
と直交する複数個の検出線群、５は検出線群４に誘起さ
れた交流電圧を選択的に検出する検出回路、６は前記駆
動回路２および検出回路５を制御する制御回路である。

前記位置指示器３は、第３図に示すようにコイル３１と
、容量Ｃ０の基準コンデンサ３２０、容量Ｃ１の第１の
コンデンサ３２１、容量Ｃ２の第２のコンデンサ３２２
、容量Ｃ３の第３のコンデンサ３２３および容量Ｃ４の
第４のコンデンサ３２４とそれぞれのコンデンサを切り
換え接続する４個のスイッチ３３１、３３２、３３３お
よび３３４を有している。この４個のスイッチがいずれ
もオフの時、容量Ｃ。

の基準コンデンサ３２０が作用して共振周波数ｆ。

の同調回路が形成される。第１のスイッチ３３１がオン
された時には、容量Ｃ１の第１のコンデンサ３２１と容
量Ｃ．の基準コンデンサ３２０との合成容量を有する共
振周波数ｆ１の同調回路が形成される。以下、同様に第
２のスイッチ３３２がオンの時、第２のコンデンサ３２
２と基準コンデンサ３２０とが作用する共振周波数ｆ２
の同調回路が形成され、第３のスイッチ３３３がオンの
時は、第３のコンデンサ３２３と基準コンデンサ３２０
とが作用する共振周波数ｆ３の同調回路が、第４のスイ
ッチ３３４がオンの時は、第４のコンデンサ３２４と基
準コンデンサ３２０とが作用する共振周波数ｆ；の同調
回路が形成される。このようにしてこれらのスイッチ３
３１〜３３４　をオン・オフすることにより、同調回路
の共振周波数を変化させることができる。

前記駆動回路２は、第１図に示すように、周波数を連続
的に可変できるＦＭ回路２２、アンプ２３、複数個の駆
動線群１の特定の駆動線に切換え接続するスキャナ部２
１を有している。前記スキャナ部２１は、ポート６３を
介して制御回路６のプロセッサ６１により制御されてい
る。前記ＦＭ回路２２はＰＬＬ回路からなり、予め設定
された周波数範囲内、すなわち前記位置指示器３の各同
調周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４をカバーする範囲内で
連続的にその周波数が変化する交流電流を発生する。し
たがって、このＦＭ回路２２により発生される交流電流
の周波数範囲ｆ　ｍｉｎ〜ｆ　ｍａｘはｆｍｉｎ＜ｆ。

、　ｆｌ、ｆ２、ｆ３、ｆ４〈ｆＩＩｌａｘとなる。ま
た前記検出回路５は、交流電圧が誘起される複数個の検
出線群２のうちの特定の検出線に切り換え接続するスキ
ャナ部５１、このスキャナ部５１から取り出された交流
電圧を所定増幅するアンプ５２、ローパスフィルタ（Ｌ
ＰＦ）５３、ピークホールドおよびサンプルホールド回
路５４、Ａ／Ｄ変換器５５、比較回路５６、最大データ
ラッチ回路５７を有している。このデジタル値は、ポー
ト６４を介して制御回路６内のメモリ６２に一時格納さ
れプロセッサ６１により所定の演算が行なわれ位置座標
が決定される。なお、この検出回路５のスキャナ部５１
は、ポート６４を介して制御回路６のプロセッサ６１に
より制御されている。

つぎに、第４図および第５図を用いて本発明によるディ
ジタイザの作用を説明する。

今、位置指示器３は、第２図に示す位置すなわち、駆動
線ｘ４と検出線Ｙ５とが交わる付近に位置しており、コ
イル３１の中心位置の位置座標を読み取る場合を例とし
て説明する。駆動回路２は、制御回路６により第５図に
示すように複数個の駆動線Ｘ１〜ＸＩＯを順次切換え駆
動している。さらに、第５図に示す各期間の駆動におい
ては、制御回路６のプロセッサ６１の制御により駆動回
路２のＦＭ回路２２からは第４図（ａ）に示すようなｆ
　ｗｉｎ〜ｆ　ｍａｘまで連続的に周波数が変化する交
流電流がそれぞれの駆動線Ｘ１〜ＸＩＯに順次印加され
ている。

すなわち、第５図において、時点ｔ。−ｔ１間において
、駆動回路２のスキャナ部２１が駆動線Ｘ１に接続して
いる間、第４図（ａ）に示すようなｆが連続可変の交流
電流が駆動線ｘ１に検出線群４の数だけ検出回路５のス
キャナ部５１の切換えに同期して（この実施例では１０
回だけ）くり返し印加される。このくり返しに関わる交
流電流のそれぞれについて、この明細書では仮に単位駆
動ということにする。従って、時点ｔ。−ｔ□間におい
ては、駆動線Ｘ１に第４図（ａ）に示す単位駆動が１０
回印加されることになる。次の時点ｔ□〜ｔ２間におい
ては、駆動線Ｘ２に第４図（ａ）に示す単位駆動が１０
回のくり返しを持って印加され、以下同様に次々と時点
ｔ９〜ｔｉｅまで動作することにより、１回の位置検出
のための駆動動作が終了する。

ここで、時点ｔ。−ｔ１間において、駆動線ｘ１にそれ
ぞれの単位駆動が印加されている期間毎に、これらの単
位駆動と検出線群のそれぞれを１対１に対応させるよう
に、制御回路６は検出回路５のスキャナ部５１を動作さ
せ、１０個の検出線を次々と切り換えていく。駆動回路
２のＦＭ回路２２から出力される単位駆動は制御回路６
のプロセッサ６１のスタート信号により出力を開始し、
またそのくり返し周期はあらかじめ決定されているので
、このプロセッサ６１の指令によりスキャン動作の制御
される検出回路５のスキャナ部５１を適当に切り換える
ことにより、時点ｔ。−ｔ１間における駆動線Ｘ１に関
するすべての検出線Ｙ１〜Ｙ１０のデータを取得するこ
とができる。

同様に、時点ｔ１〜ｔ２、ｔ、〜ｔ３、・・・ｔ９〜ｔ
１゜についても上述の動作を行ない、駆動線Ｘ１〜ＸＩ
Ｏおよび検出線Ｙ１〜ＹＩＯによるすべての格子点　領
域におけるデータを取得し、制御回路６のメモリ６２に
格納する。

今、第３図に示す位置指示器３のスイッチ３３２を閉じ
ていたとすると、この位置指示器３の共振周波数はｆ２
に設定される。この状態で、第５図に示す駆動が行なわ
れるものとする。

さて、時点ｔ。−ｔ１間においては、上述したように、
駆動回路２により、駆動線Ｘ１に１０回の単位駆動が順
次印加される。そして、これらのそれぞれの単位駆動毎
に、検出回路５により１０個の検出線Ｙ１〜Ｙ１０が順
次検出される。この駆動線Ｘ１は第２図に示すように位
置指示器３と十分前れているので、これらの検出線に検
出される所定レベル以上の誘導電圧は検出されない。し
たがって、制御回路６のメモリ６２に格納されるデータ
はない。

同様に１時点ｔ１〜ｔ２間においても、その駆動される
駆動線ｘ２と位置指示器３とが十分前れているので、検
出線による検出は行なわれない。

さて、時点ｔ２〜ｔ３間では、駆動線Ｘ３が駆動される
。この期間における１０回の単位駆動における最初の単
位駆動において、検出回路５のスキャナ部５１は第１の
検出線Ｙ１を選択する。この段階では、検出線Ｙ１は位
置指示器３と十分前れているので誘導電圧は検出されな
い。検出線が次々と切り換えられ５番目の検出線Ｙ５が
接続された時、第５図下方図に示すように誘導電圧Ａが
検出される。すなわち、駆動回路２により駆動線Ｘ３に
５番目の単位駆動が印加される。位置指示器３はこの単
位駆動の変化する周波数の内、その同調周波数に一致し
た時（この場合にはｆ２）に大きな磁界を発生する。こ
の磁界により検出線Ｙ５に誘導電圧が発生するのである
が、この検出は以下のように行なわれる。

駆動線ｘ３に印加される単位駆動は第４図（ａ）に示す
ようにｆ　ｍｉｎからｆ　ｍａｘまで連続的にその周波
数が変化するので、位置指示器３においては、その周波
数が同調周波数ｆ２に一致した時、大きな磁界を発生す
る。したがって、検出線Ｙ５に誘起される電圧信号は第
４図（ｂ）に示すものとなる。

第４図（ｂ）に示される電圧信号は第１図の検出回路５
に入力される。この誘起された電圧信号はアンプ５２に
より所定増幅されローパスフィルタ（ＬＰＦ）５３によ
り不要な成分が除去された後、ピークホールドおよびサ
ンプルホールド回路５４に入力される。この回路５４で
は第４図（ａ）にτ。、τ１・・・τ＠ｅ工（τ。）で
示す期間毎にサンプルホールドするとともにそのピーク
値を保持する。そして、Ａ／Ｄ変換器５５によりディジ
タル値に変換し、次段の比較回路５６および最大データ
ラッチ回路５７とから構成されるデジタルコンパレータ
に入力される。

デジタルコンパレータでは、先のピークホールドおよび
サンプルホールド回路５４により得られたピーク値が次
々と比較され、その最大値がラッチ回路５７にラッチさ
れる。同時に、このラッチされている最大値がτ。、τ
１・・・τｎや、（τ。）のどの期間におけるものであ
るかのデータをも同様にラッチする。制御回路６のプロ
セッサ６１はボート６４を介して、ラッチ回路５７に保
持されている上記最大値とその最大値の生じた期間を取
り出しメモリ６２に格納する。この段階で、検出線Ｙ５
の検出動作が終了する。次の検出線Ｙ６は誘起される電
圧信号が小さいので制御回路６のメモリ６２に格納され
るデータはない。以下、検出線Ｙ１０までデータは検出
されない。次に、時点ｔ３〜ｔ４の駆動が開始する。

上述したと同様の動作が行なわれ、制御回路６のメモリ
６２には、第５図下方図に示すデータＢ、Ｃ１Ｄ（検出
線Ｙ４．Ｙ５、Ｙ６により検出されたもの）およびその
期間データが格納される。同様にして、時点ｔ４〜ｔ５
における駆動線Ｘ５の駆動動作において、第５図下方図
におけるデータＥ（検出線Ｙ５により検出されたもの）
とその期間データがメモリ６２に格納される。以下の動
作ではデータは検出されない。

さて、この第５図に示す一連の動作により、制御回路６
のメモリ６２には第５図下方図に示すようなデータが保
存されている。これらのデータは、どれも第４図（ａ）
に示す単位駆動のτ１〜τ２間において得られたもので
あるので、同調周波数がｆ２であり、従って位置指示器
３のスイッチ３３２が押された状態であることを制御回
路６は認識することができる。また、各駆動線および各
検出線は等間隔で設けられているので、これらのＡ〜Ｅ
のデータにより１位置指示器３が位置づけられた位置座
標を求めることができる。

従って、位置指示器３の各スイッチ３３１〜３３４に対
して、それぞれの入力状態をあらかじめ設定しておくこ
とにより、位置座標だけでなく、その人力の属性をも識
別することができる。

−１に の場合、上述した実施例では、すべての駆動線群１をス
キャンしたが、この例に限られるものではなく、適当な
間隔で間引くようにスキャンさせてもよいし、あるいは
、検出線に誘起された交流電圧が検出回路５により検出
された段階で、後のスキャンを停止するよう構成するこ
ともできる。

以上の作用を装置の使用者側から説明すると、使用者は
、位置指示器３を任意に移動し、入力すべき座標位置に
位置づけるとともに、複数の入力状態の内、所望の人力
状態を選択するため、位置指示器３に設けられた複数の
スイッチを全てオフとしているか、または、いずれかの
スイッチをオンにする。

今、第１のスイッチ３３１がオンにされたとする。位置
指示器３の同調回路は、基準コンデンサ３２０と第１の
コンデンサ３２１　との合成容量により決定される共振
周波数ｆ工を有している。この同調周波数ｆ１は、ちょ
うど第４図（ａ）に示す期間τ。〜τ□間の駆動電流の
周波数と一致するようにあらかじめ設定しておく。従っ
て、検出回路５の検出出力電圧は、この周波数と一致す
るものが大振幅となって出力する（第４図（ｂ））。こ
の出力電圧がＡ／Ｄ変換器５３によりデジタル値に変換
された後、制御回路６内に入力され、プロセッサ６１に
よりその周波数が認識され、この入力データは第１の入
力状態となる。

第２のスイッチ３３２がオンの時、入力データを第２の
入力状態に設定する。同様に、第３のスイッチをオンに
した時または第４のスイッチをオンにした時は、それぞ
れ検出回路５の出力電圧はそれぞれ第４図（ａ）に示す
所定期間の駆動電流の周波数に一致するので、それぞれ
第２、第３、または第４の入力状態に設定される。

［発明の効果コ 上述のように、本発明は、位置指示器の同調回路の共振
周波数を位置指示器のデータの入力状態に応じて複数段
階に可変とし、かつ、駆動線を駆動する駆動電流の周波
数を連続的に可変するよう構成したので、位置指示器の
共振周波数の設定に応じて目的の数だけのデータの入力
状態が得られる。しかも、比較的簡単で使い勝手のよい
コードレスディジタイザを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるコードレスディジタイザの１実施
例を示す要部のブロック図、第２図は同上全体のブロッ
ク図、第３図は位置指示器の説明図、第４図は駆動電流
と検出電圧の関係を示す波形図、第５図は、本発明の位
置決定動作の波形図である。 １・・・駆動線群、　　　２・・駆動回路、３・・・位
置指示器、　４・・・検出線群、５・・・検出回路、　
　６・・・制御回路。 特許出願人　グラフチック株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の方向に沿って設けられた複数の駆動線群と
   、この駆動線群に対し、周波数が連続的に変化する交流
   電流を順次印加する駆動回路と、前記駆動線群に印加さ
   れた連続的に変化する周波数の範囲内の交流信号に対し
   複数段に切換え可能な共振点を持った同調回路を有し磁
   界を発生する位置指示器と、前記第１の方向と交わる第
   ２の方向に沿って設けられ、前記位置指示器の共振周波
   数の切換えに応じた磁界によって誘起された交流電圧を
   検出する複数の検出線群と、この検出線群にて検出され
   た交流電圧から目的の出力を取り出す検出回路と、前記
   駆動回路と検出回路とを制御するとともに、前記検出回
   路により得られた交流電圧値を演算し前記位置指示器の
   座標値を決定し、かつ、前記検出回路により得られた交
   流電圧の周波数から前記位置指示器の位置データの状態
   または属性を識別するようにしたことを特徴とするコー
   ドレスディジタイザ。
2. （２）駆動回路は、連続的に周波数の変化する交流電流
   を出力するＦＭ回路と、駆動線群を順次切り換えて交流
   電流を印加するスキャナ部からなる請求項（１）のコー
   ドレスディジタイザ。
3. （３）検出回路は、検出線群を順次切換えるスキャナ部
   、ローパスフィルタ、ピークホールドおよびサンプルホ
   ールド回路、Ａ／Ｄ変換器、比較回路、最大データラッ
   チ回路からなる請求項（１）または（２）のコードレス
   ディジタイザ。