JP3195176B2 - Coordinate input device - Google Patents

Coordinate input device

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JP3195176B2
JP3195176B2 JP28203394A JP28203394A JP3195176B2 JP 3195176 B2 JP3195176 B2 JP 3195176B2 JP 28203394 A JP28203394 A JP 28203394A JP 28203394 A JP28203394 A JP 28203394A JP 3195176 B2 JP3195176 B2 JP 3195176B2
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voltage
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幹男 松本
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欣也 井上
芳久 遠藤
忠志 馬目
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、入力ペンを用いて手書
き入力するのに好適な座標入力装置に係り、特に、静電
容量方式と呼ばれる座標入力装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coordinate input device suitable for handwriting input using an input pen, and more particularly to a coordinate input device called a capacitance type.

【0002】[0002]

【従来の技術】静電容量方式の座標入力装置としては種
々タイプのものが提案されているが、その一例として、
タブレットに複数本のX電極とY電極とをマトリクス状
に等間隔で配列し、タブレット上に押し当てられた入力
ペンと各電極との間に存在する静電容量を利用すること
により、各電極に順次印加されるパルス電圧を検出して
入力ペンの座標を決定するものが知られている。
2. Description of the Related Art Various types of electrostatic capacitance type coordinate input devices have been proposed.
By arranging a plurality of X electrodes and Y electrodes on the tablet at equal intervals in a matrix and using the capacitance existing between the input pen pressed on the tablet and each electrode, each electrode is Are known which determine a coordinate of an input pen by detecting a pulse voltage sequentially applied to the input pen.

【0003】この方式のものは、入力ペンまでの距離
(静電容量)に応じて各電極に印加される電圧が変化す
るため、各電極の印加電圧を検出することにより、入力
ペンの指示位置に最も近い電極を特定できるが、単に各
電極の印加電圧を検出しただけでは、各電極相互間のピ
ッチ以上に分解能を向上させることは不可能となる。そ
こで、最小分解能を各電極相互間のピッチより小さくす
るための工夫がなされており、例えば、入力ペンの当接
座標の変化と誘起パルスの大きさの変化関数を予め実測
あるいは計算して記憶し、入力ペンの当接に応じて発生
する誘起パルスの大きさを変化関数テーブルと照合して
入力ペンの位置を想定するという方法が従来より提案さ
れている。
In this type, the voltage applied to each electrode changes according to the distance (capacitance) to the input pen. Therefore, by detecting the voltage applied to each electrode, the pointing position of the input pen is detected. However, it is impossible to improve the resolution beyond the pitch between the electrodes simply by detecting the voltage applied to each electrode. Therefore, measures have been taken to make the minimum resolution smaller than the pitch between the electrodes. For example, a change function of the contact coordinates of the input pen and a change function of the magnitude of the induced pulse are measured or calculated in advance and stored. Conventionally, a method has been proposed in which the magnitude of an induced pulse generated in accordance with the contact of an input pen is compared with a change function table to estimate the position of the input pen.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来技術にあっては、入力ペンの当接座標の変化と誘
起パルスの大きさの変化関数テーブルとの照合等の複雑
な処理をすることが不可欠であるため、汎用のCPU等
では処理能力に限界を生じ、高速化に対応できないとい
う問題があった。また、誘起パルスの大きさの変化関数
テーブルは所定条件にて実測あるいは計算から求められ
ているが、実際の使用形態では、入力ペンをタブレット
上に直接押し当てる場合と製図紙等のシートを介して押
し当てる場合があるため、シートの厚みに応じて変化関
数を補正する必要があり、この点からも高速化に対応で
きないという問題があった。さらに、入力ペンとタブレ
ット間の静電容量は、両者間に介設されるシートの材質
によっても変化するため、シートの厚みに応じて変化関
数を補正したとしても、入力ペンの座標の検出精度が低
下するという問題があった。
However, in the above-mentioned prior art, complicated processing such as collation between a change in the contact coordinates of the input pen and a change function table of the magnitude of the induced pulse is performed. Since it is indispensable, there is a problem that a general-purpose CPU or the like has a limitation in processing capacity and cannot cope with high speed. In addition, the change function table of the magnitude of the induced pulse is obtained by actual measurement or calculation under predetermined conditions. However, in an actual use form, the case where the input pen is directly pressed on the tablet and the case where the input pen is pressed through a sheet such as drafting paper are used. In some cases, it is necessary to correct the change function according to the thickness of the sheet, and from this point, there is a problem that it is not possible to cope with high speed. Furthermore, since the capacitance between the input pen and the tablet also changes depending on the material of the sheet interposed between them, even if the change function is corrected according to the thickness of the sheet, the detection accuracy of the coordinates of the input pen will be improved. However, there was a problem that was reduced.

【0005】本発明は、このような従来技術の実情に鑑
みてなされたもので、その目的は、構成が簡単で検出精
度が高い座標入力装置を提供することにある。
[0005] The present invention has been made in view of such a situation of the prior art, and an object of the present invention is to provide a coordinate input device having a simple configuration and high detection accuracy.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、等ピッチP間隔で配列された複数本のX
電極およびY電極が絶縁層を介してマトリクス状に積層
されたタブレットと、所定周波数の電圧を発振する入力
ペンと、該入力ペンと各電極間の静電容量変化に基づい
て各電極に印加される電圧を検出する電圧検出手段と、
該電圧検出手段で検出される電圧値のうち、印加電圧が
最大の電極からの電圧値をV1、該電極の両隣りの電極
からの電圧値をそれぞれV2,V3とした時に、前記入力
ペンと該入力ペンに最も近い電極間の電極配列方向への
偏倚量Lを、 L=P(V12−V13)/2(V13+V12−2V
23) として演算する演算手段とを備えたことを特徴としてい
る。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a plurality of Xs arranged at equal pitches P.
A tablet in which electrodes and Y electrodes are laminated in a matrix via an insulating layer; an input pen that oscillates a voltage at a predetermined frequency; and a voltage applied to each electrode based on a change in capacitance between the input pen and each electrode. Voltage detection means for detecting a voltage
Of the voltage values detected by the voltage detection means, when the voltage value from the electrode with the largest applied voltage is V 1 , and the voltage values from the electrodes on both sides of the electrode are V 2 and V 3 , respectively, the bias amount L of the electrode arrangement direction between the electrode closest to the input pen and the input pen, L = P (V 1 V 2 -V 1 V 3) / 2 (V 1 V 3 + V 1 V 2 -2V
2 V 3 ).

【0007】[0007]

【作用】マトリクス状に配列されたタブレットの各電極
には入力ペンから発振する電圧が静電容量を通して印加
され、その印加電圧は入力ペンと各電極との間の静電容
量(距離)に応じて変化するため、各電極からは入力ペ
ンまでの距離に応じた電圧が出力される。ここで、各電
極間のピッチをP、印加電圧が最大の電極からの電圧値
をV1、該電極の両隣りの電極からの電圧値をそれぞれ
2,V3とした時に、入力ペンと該入力ペンに最も近い
電極間の電極配列方向への偏倚量Lを、 L=P(V12−V13)/2(V13+V12−2V
23) として求める。この演算式は既知のPと3つの電圧値V
1,V2,V3とから求めることができ、一次関数式であ
るためCPUへの負荷も軽く、また入力ペンとタブレッ
ト間の距離に無関係であるため、入力ペンの使用形態に
拘らず、常に高精度に入力ペンの座標を検出することが
できる。
The voltage oscillating from the input pen is applied to each electrode of the tablet arranged in a matrix through the capacitance, and the applied voltage is determined according to the capacitance (distance) between the input pen and each electrode. Therefore, a voltage corresponding to the distance from each electrode to the input pen is output. Here, when the pitch between the electrodes is P, the voltage value from the electrode with the largest applied voltage is V 1 , and the voltage values from the electrodes on both sides of the electrode are V 2 and V 3 , respectively, The deviation amount L between the electrodes closest to the input pen in the electrode array direction is represented by L = P (V 1 V 2 −V 1 V 3 ) / 2 (V 1 V 3 + V 1 V 2 −2 V
2 V 3 ). This operation expression is based on a known P and three voltage values V
1 , V 2 , and V 3, and because it is a linear function, the load on the CPU is light. Further, since it is irrelevant to the distance between the input pen and the tablet, regardless of the use form of the input pen, The coordinates of the input pen can always be detected with high accuracy.

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図1は本発明の実施例に係る座標入力装置の概略構
成を示すブロック図、図2は図1の座標入力装置に備え
られるタブレットの分解斜視図、図3は該タブレットの
断面図、図4は図1の座標入力装置に使用される入力ペ
ンの構成図、図5は該入力ペンの回路図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a coordinate input device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of a tablet provided in the coordinate input device of FIG. 1, FIG. 1 is a configuration diagram of an input pen used in the coordinate input device of FIG. 1, and FIG. 5 is a circuit diagram of the input pen.

【0009】図1において、符号1はタブレット、符号
2は入力ペン、符号3はオペレータの指を示しており、
該タブレット1は液晶表示装置30や図示せぬCRT等
の前面に設置され、入力ペン2と指3とを用いて座標入
力できるようになっている。図2と図3に示すように、
前記タブレット1は、互いに直交するITO材からなる
複数本のX電極4(X1、X2、……、Xn)およびY電
極5(Y1、Y2、……、Yn)を有する透明なガラス基
板6と、該ガラス基板6の上面に貼着された透明な保護
フィルム7と、ガラス基板6の下面に貼着された透明な
シールドフィルム8との積層体からなり、前記保護フィ
ルム7はX電極4を保護する機能の他に、入力ペン2を
走行させて手書き入力する時の書き味を高める機能を有
し、前記シールドフィルム8は液晶表示装置30へのノ
イズを遮断する機能を有する。前記X電極4とY電極5
はITO等の透明な導電材料からなり、X電極4はガラ
ス基板6の上面に等ピッチP間隔で配列され、Y電極5
はガラス基板6の下面に同じく等ピッチP間隔で配列さ
れており、各X電極4と各Y電極5は絶縁性のガラス基
板6を介してマトリクス状に配設されている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a tablet, reference numeral 2 denotes an input pen, reference numeral 3 denotes an operator's finger,
The tablet 1 is installed on the front of a liquid crystal display device 30 or a CRT (not shown) so that coordinates can be input using the input pen 2 and the finger 3. As shown in FIGS. 2 and 3,
The tablet 1, a plurality of X electrodes 4 made of ITO material perpendicular to each other (X 1, X 2, ......, X n) and Y electrodes 5 (Y 1, Y 2, ......, Y n) having The protective film comprises a laminate of a transparent glass substrate 6, a transparent protective film 7 attached to the upper surface of the glass substrate 6, and a transparent shield film 8 attached to the lower surface of the glass substrate 6. Reference numeral 7 has a function of protecting the X electrode 4 and a function of enhancing the writing quality when the input pen 2 is run to perform handwriting input. The shield film 8 has a function of blocking noise to the liquid crystal display device 30. Having. X electrode 4 and Y electrode 5
Are made of a transparent conductive material such as ITO, the X electrodes 4 are arranged on the upper surface of the glass
Are arranged on the lower surface of the glass substrate 6 at the same pitch P, and the X electrodes 4 and the Y electrodes 5 are arranged in a matrix via the insulating glass substrate 6.

【0010】図1に戻り、前記各X電極4の一端にはX
側マルチプレクサ9が接続されており、該X側マルチプ
レクサ9にはアナログスイッチ10が接続されている。
このアナログスイッチ10は第1および第2の接点10
a,10bを有し、第1の接点10aには発振回路11
が接続されている。また、アナログスイッチ10の第2
の接点10bには増幅回路12とフィルタ回路13を介
してA/Dコンバータ14が接続され、さらに、A/D
コンバータ14はCPU15に接続されている。このC
PU15は、A/Dコンバータ14から出力されるデー
タに基づいて、前記入力ペン2または指3に最も近い電
極を決定する電圧検出手段や、後述する演算式に基づい
て、入力ペン2に最も近い電極とその隣の電極間におけ
る入力ペン2の偏倚量を演算する演算手段を内蔵すると
共に、前記アナログスイッチ10を第1および第2の接
点10a,10bのいずれかに切換える切換手段を内蔵
しており、該CPU15で演算された入力ペン2または
指3の座標はホストコンピュータ16に出力される。一
方、前記各Y電極5の一端にはY側マルチプレクサ17
が接続されており、該Y側マルチプレクサ17には増幅
回路18とフィルタ回路19を介して前記A/Dコンバ
ータ14が接続されている。なお、これらの回路構成部
品は各電極4,5の邪魔にならないように前記ガラス基
板6の周縁部に実装され、図示せぬケーブルを介して前
記ホストコンピュータ16に接続されている。
Returning to FIG. 1, one end of each of the X electrodes 4 has an X
The X-side multiplexer 9 is connected to an analog switch 10.
This analog switch 10 has first and second contacts 10.
a, 10b, and an oscillation circuit 11 is connected to the first contact 10a.
Is connected. Also, the second switch of the analog switch 10
An A / D converter 14 is connected to the contact 10b of the A / D converter via an amplifier circuit 12 and a filter circuit 13.
Converter 14 is connected to CPU 15. This C
The PU 15 is a voltage detection unit that determines an electrode closest to the input pen 2 or the finger 3 based on data output from the A / D converter 14, and a PU 15 that is closest to the input pen 2 based on an arithmetic expression described later. A built-in operation means for calculating the amount of deflection of the input pen 2 between the electrode and the electrode adjacent thereto, and a built-in switching means for switching the analog switch 10 to one of the first and second contacts 10a and 10b. The coordinates of the input pen 2 or the finger 3 calculated by the CPU 15 are output to the host computer 16. On the other hand, one end of each of the Y electrodes 5 is connected to a Y-side multiplexer 17.
The A / D converter 14 is connected to the Y-side multiplexer 17 via an amplifier circuit 18 and a filter circuit 19. These circuit components are mounted on the periphery of the glass substrate 6 so as not to interfere with the electrodes 4 and 5, and are connected to the host computer 16 via a cable (not shown).

【0011】図4に示すように、前記入力ペン2はワイ
ヤレスでオペレータが手で持って操作するのに好適な円
筒状に形成され、ボタン電池20とプリント基板21と
が内蔵されている。また、入力ペン2の先端には導電性
のペン先22がスプリング23によって出入可能に保持
されており、このペン先22の周囲は絶縁性のキャップ
24にて被覆されている。前記プリント基板21には図
5に示す発振回路25の回路構成部品が実装されてお
り、該プリント基板21の周囲は金属製のシールド部材
26にて被覆されている。前記発振回路25はコイルや
低消費電力トランジスタ等で簡易的に構成され、前記ボ
タン電池20によって駆動される。また、これら発振回
路25とボタン電池20との間にはスイッチ27が介設
されており、該スイッチ27の両固定接点27a,27
bは前記プリント基板21に固定され、スイッチ27の
可動接点27cは前記ペン先22に固定されている。し
たがって、入力ペン2の非使用状態にあっては、ペン先
22がスプリング23に付勢され、可動接点27cが両
固定接点27a,27bから離反しているため、スイッ
チ27はオフとなって発振回路25は動作しない。一
方、入力ペン2を前記タブレット1上に押し当てた使用
状態にあっては、ペン先22がプリング23のばね力に
抗して内方へ若干量後退し、可動接点27cが両固定接
点27a,27bに接触するため、スイッチ27はオン
となって発振回路25が動作し、ペン先22の先端から
所定周波数の電圧が出力される。
As shown in FIG. 4, the input pen 2 is formed in a cylindrical shape suitable for being manually operated by an operator by hand, and has a built-in button battery 20 and a printed circuit board 21. A conductive pen tip 22 is held at the tip of the input pen 2 by a spring 23 so as to be able to enter and exit, and the periphery of the pen tip 22 is covered with an insulating cap 24. Circuit components of the oscillation circuit 25 shown in FIG. 5 are mounted on the printed board 21, and the periphery of the printed board 21 is covered with a metal shield member 26. The oscillation circuit 25 is simply composed of a coil, a low power consumption transistor, and the like, and is driven by the button battery 20. A switch 27 is interposed between the oscillation circuit 25 and the button battery 20, and both fixed contacts 27a and 27 of the switch 27 are provided.
b is fixed to the printed circuit board 21, and the movable contact 27c of the switch 27 is fixed to the pen tip 22. Therefore, when the input pen 2 is not in use, the pen tip 22 is urged by the spring 23 and the movable contact 27c is separated from the fixed contacts 27a and 27b. Circuit 25 does not operate. On the other hand, in a use state in which the input pen 2 is pressed against the tablet 1, the pen tip 22 retreats a little inward against the spring force of the pulling 23, and the movable contact 27c becomes the fixed contact 27a. , 27b, the switch 27 is turned on, the oscillation circuit 25 operates, and a voltage of a predetermined frequency is output from the tip of the pen tip 22.

【0012】次に、このように構成された座標入力装置
の動作について説明する。まず、入力ペン2を用いて座
標入力する場合について説明すると、この場合、オペレ
ータは入力ペン2を手で持ち、該入力ペン2のペン先2
2をタブレット1上の任意位置に直接あるいは図示せぬ
シートを介して押し当て、入力ペン2に内蔵された発振
回路25を動作させることにより、ペン先22の先端か
ら所定周波数の電圧を出力する。一方、タブレット1側
において、アナログスイッチ10はCPU15に内蔵さ
れた切換手段からの信号によって第2の接点10b側に
切換えられており(この切換え動作については後述す
る)、この状態で、CPU15はX側マルチプレクサ9
を動作し、X側マルチプレクサ9をSW1〜SWnに順次
オンさせる。すると、図6に示すように、各X電極4
(X1、X2、……、Xn)には入力ペン2から発振する
電圧が静電容量を通して印加され、その印加電圧は入力
ペン2のペン先22と各X電極4との間の静電容量、す
なわち、ペン先22と各X電極4との間の距離に応じて
変化するため、各X電極4からペン先22までの距離に
応じた電圧が出力される。各X電極4から出力された電
圧は増幅回路12で増幅された後、フィルタ回路13で
ノイズ成分が除去されると共にDC化され、さらに、こ
のDC化された信号はA/Dコンバータ14でデジタル
化された後、そのデータがCPU15に読み込まれる。
該CPU15に内蔵された電圧検出手段は、A/Dコン
バータ14から出力されるデータに基づいて入力ペン2
に最も近いX電極4を決定すると共に、該X電極4とそ
の両隣りに位置するX電極4とに印加された電圧値を演
算手段に送出し、該演算手段はこれら3つの電圧値に基
づいて、入力ペン2に最も近いX電極4とその隣のX電
極4間における入力ペン2の偏倚量を演算する。
Next, the operation of the coordinate input device configured as described above will be described. First, the case of inputting coordinates using the input pen 2 will be described. In this case, the operator holds the input pen 2 with his hand and the pen tip 2 of the input pen 2
2 is pressed directly to an arbitrary position on the tablet 1 or via a sheet (not shown), and an oscillation circuit 25 built in the input pen 2 is operated to output a voltage of a predetermined frequency from the tip of the pen tip 22. . On the other hand, on the tablet 1 side, the analog switch 10 has been switched to the second contact 10b side by a signal from a switching means built in the CPU 15 (this switching operation will be described later). Side multiplexer 9
Works and are sequentially turned on X-side multiplexer 9 to SW 1 to SW n. Then, as shown in FIG.
A voltage oscillating from the input pen 2 is applied to (X 1 , X 2 ,..., X n ) through the capacitance, and the applied voltage is applied between the pen tip 22 of the input pen 2 and each X electrode 4. Since the capacitance changes in accordance with the distance between the pen tip 22 and each X electrode 4, a voltage corresponding to the distance from each X electrode 4 to the pen tip 22 is output. After the voltage output from each X electrode 4 is amplified by the amplifier circuit 12, the noise component is removed by the filter circuit 13 and converted into DC. Further, the DC converted signal is digitally converted by the A / D converter 14. After the conversion, the data is read into the CPU 15.
The voltage detecting means built in the CPU 15 detects the input pen 2 based on the data output from the A / D converter 14.
Is determined, and the voltage values applied to the X electrode 4 and the X electrodes 4 located on both sides of the X electrode 4 are sent to the calculating means. Then, the amount of deviation of the input pen 2 between the X electrode 4 closest to the input pen 2 and the X electrode 4 adjacent thereto is calculated.

【0013】すなわち、連続する3つのX電極4(以
下、これらをA電極、B電極、C電極という)に対し、
入力ペン2のペン先22が図7に示すような位置関係に
ある場合、各電極A,B,Cから出力される電圧値の大
きさは、B電極が最大のV1で、A電極のV2、C電極の
3の順に小さくなる。ここで、各電極A,B,Cから
出力される電圧値は、ペン先22までの距離の2乗に反
比例するとの理論に基づいて、それぞれの理論値を求め
ると、 A電極での電圧値=V2=K/r1 2=K/〔H2+(P−L)2〕………… B電極での電圧値=V1=K/r2 2=K/(H2+L2)…………………… C電極での電圧値=V3=K/r3 2=K/〔H2+(P+L)2〕………… となる(ただし、r1はA電極からペン先22までの距
離、r2はB電極からペン先22までの距離、r3はC電
極からペン先22までの距離、Hはペン先22から電極
形成面に下した垂線の長さ、Lは電極形成面におけるB
電極からペン先22までの偏倚量、Pは各X電極4間の
ピッチ、Kは定数である)。そして、これら〜式の
連立方程式を解くことにより、 L=P(V12−V13)/2(V13+V12−2V23)…………… となる。この式から明らかなように、LはHの大きさ
に無関係であるため、入力ペン2をタブレット1の保護
フィルム7上に直接押し当てて手書き入力する場合と、
入力ペン2をタブレット1上に載置した製図紙等のシー
ト上に押し当てて手書き入力する場合とに拘らず、既知
のPと3つの電極A,B,Cから出力される電圧値
1,V2,V3とから求めることができる。
That is, for three consecutive X electrodes 4 (hereinafter referred to as A electrode, B electrode and C electrode),
When the pen tip 22 of the input pen 2 is in the positional relationship as shown in FIG. 7, the magnitude of the voltage value output from each of the electrodes A, B, and C is V 1 which is the maximum for the B electrode, and V 2 becomes smaller in the order of V 3 of the C electrode. Here, based on the theory that the voltage values output from the respective electrodes A, B, and C are inversely proportional to the square of the distance to the pen tip 22, the respective theoretical values are obtained. = V 2 = K / r 1 2 = K / [H 2 + (P-L) 2 ] ............ B voltage value of the electrode = V 1 = K / r 2 2 = K / (H 2 + L 2 ) ........................ C becomes the electrode voltage value = V 3 = K / r 3 2 = K / in [H 2 + (P + L) 2 ] ............ (however, r 1 is the a electrodes distance from to the pen tip 22, r 2 is the length of a perpendicular line beat from B electrode distance to the pen tip 22, r 3 is the distance from the C electrode to the pen tip 22, H is the electrode formation surface of the pen tip 22 , L are B on the electrode forming surface
The amount of deviation from the electrode to the pen tip 22, P is the pitch between each X electrode 4, and K is a constant). By solving the simultaneous equations of these equations, L = P (V 1 V 2 −V 1 V 3 ) / 2 (V 1 V 3 + V 1 V 2 -2V 2 V 3 ) Become. As is apparent from this equation, L is irrelevant to the size of H, so that the input pen 2 is directly pressed onto the protective film 7 of the tablet 1 to perform handwriting input.
Regardless of whether the input pen 2 is pressed against a sheet of drafting paper or the like placed on the tablet 1 to perform handwriting input, the known P and the voltage value V 1 output from the three electrodes A, B, and C are used. , V 2 , and V 3 .

【0014】上記式の理論値と出力電圧の実測値とを
比較した場合、図9に示されるように、両者の曲線はほ
ぼ一致していることがわかる。ここで、図9の縦軸は出
力値、横軸はタブレット上のあるO点に入力ペンが当接
した時のO点からの距離Xを示している。このことか
ら、上記の計算式によって偏倚量Lを正確に検出で
き、また、式は一次関数であることから演算が簡単で
CPU15への負担も少なくなる。
When the theoretical value of the above equation is compared with the actually measured value of the output voltage, it can be seen that both curves almost coincide with each other as shown in FIG. Here, the vertical axis in FIG. 9 indicates the output value, and the horizontal axis indicates the distance X from the point O when the input pen contacts the point O on the tablet. From this, the deviation L can be accurately detected by the above-mentioned formula, and since the formula is a linear function, the calculation is simple and the load on the CPU 15 is reduced.

【0015】入力ペン2のY軸方向における座標検出も
上記と同様であり、この場合、CPU15がY側マルチ
プレクサ17を動作し、Y側マルチプレクサ17をSW
1〜SWnに順次オンさせる。すると、図6に示すよう
に、各Y電極5(Y1、Y2、……、Yn)にはペン先2
2までの距離に応じた電圧が出力され、これらの電圧は
増幅回路18で増幅された後、フィルタ回路19を経て
A/Dコンバータ14でデジタル化され、そのデータが
CPU15に読み込まれる。そして、該CPU15で入
力ペン2に最も近いY電極5を決定すると共に、上記
式と同様の演算を行うことにより、入力ペン2のY軸方
向における座標を検出する。さらに、このようにして入
力ペン2のX,Y軸方向の座標を決定した後、CPU1
5はこの位置情報をホストコンピュータ16に送出し、
液晶表示装置30の画面に入力ペン2の動きに応じた線
図等を表示する。
The detection of the coordinates of the input pen 2 in the Y-axis direction is the same as described above. In this case, the CPU 15 operates the Y-side multiplexer 17 and switches the Y-side multiplexer 17 to SW.
They are sequentially turned on in 1 to SW n. Then, as shown in FIG. 6, the pen tip 2 is attached to each Y electrode 5 (Y 1 , Y 2 ,..., Y n ).
Voltages corresponding to the distances up to 2 are output. These voltages are amplified by the amplifier circuit 18, then digitized by the A / D converter 14 via the filter circuit 19, and the data is read by the CPU 15. Then, the CPU 15 determines the Y electrode 5 closest to the input pen 2 and performs the same calculation as the above equation to detect the coordinates of the input pen 2 in the Y-axis direction. After the coordinates of the input pen 2 in the X and Y axis directions are determined in this manner, the CPU 1
5 sends this position information to the host computer 16,
A diagram or the like corresponding to the movement of the input pen 2 is displayed on the screen of the liquid crystal display device 30.

【0016】次に、オペレータの指3によって座標入力
する場合について説明すると、この場合、アナログスイ
ッチ10はCPU15に内蔵された切換手段からの信号
によって第1の接点10a側に切換えられており、X側
マルチプレクサ9に発振回路11が接続される。この状
態で、CPU15はX側マルチプレクサ9とY側マルチ
プレクサ17とを動作し、X側マルチプレクサ9のSW
1をオンさせてからY側マルチプレクサ17のSW1〜S
nを順次オンさせ、以下、X側マルチプレクサ9のS
2〜SWnについても、同様にして各オンさせてからY
側マルチプレクサ17のSW1〜SWnを順次オンさせ
る。すると、各X電極4(X1、X2、……、Xn)に発
振回路11から発振波形が入力され、オペレータが自身
の指3をタブレット1上の任意位置に押し当てると、電
気力線の一部が指3に引き抜かれ、X電極4とY電極5
間に形成された静電容量が減少するため、各Y電極5か
ら静電容量変化に応じた電圧が出力される。そして、各
Y電極5から出力された電圧は、前述した入力ペン2の
Y軸方向における座標検出時と同様に、増幅回路18と
フィルタ回路13を経てA/Dコンバータ14に入力さ
れ、該A/Dコンバータ14でデジタル化された後その
データがCPU15に読み込まれる。該CPU15に内
蔵された電圧検出手段は、A/Dコンバータ14から出
力されるデータに基づいて、電圧値が最も小さいY電極
5と該Y電極5に対応するX電極4とを決定し、指3の
XおよびY軸方向における座標を検出する。さらに、こ
のようにして指3のX,Y軸方向の座標を決定した後、
CPU15はこの位置情報をホストコンピュータ16に
送出し、例えば液晶表示装置30に表示されたメニュー
のうち、指3の接触位置に対応するメニューを選択す
る。
Next, the case where coordinates are input by the operator's finger 3 will be described. In this case, the analog switch 10 is switched to the first contact 10a side by a signal from a switching means built in the CPU 15, and X The oscillation circuit 11 is connected to the side multiplexer 9. In this state, the CPU 15 operates the X-side multiplexer 9 and the Y-side multiplexer 17, and the SW of the X-side multiplexer 9
1 is turned on, and then SW 1 -S of the Y-side multiplexer 17.
W n are sequentially turned on.
Similarly, after turning on each of W 2 to SW n ,
SW 1 to SW n of the side multiplexer 17 are sequentially turned on. Then, an oscillating waveform is inputted from the oscillating circuit 11 to each of the X electrodes 4 (X 1 , X 2 ,..., X n ). A part of the line is pulled out by the finger 3, and the X electrode 4 and the Y electrode 5
Since the capacitance formed therebetween decreases, a voltage corresponding to the change in capacitance is output from each Y electrode 5. The voltage output from each of the Y electrodes 5 is input to the A / D converter 14 via the amplifier circuit 18 and the filter circuit 13 in the same manner as when the coordinate of the input pen 2 in the Y-axis direction is detected. After being digitized by the / D converter 14, the data is read by the CPU 15. Voltage detecting means built in the CPU 15 determines the Y electrode 5 having the smallest voltage value and the X electrode 4 corresponding to the Y electrode 5 based on the data output from the A / D converter 14, and 3 are detected in the X and Y axis directions. Further, after determining the coordinates of the finger 3 in the X and Y axis directions in this manner,
The CPU 15 sends the position information to the host computer 16 and selects, for example, a menu corresponding to the contact position of the finger 3 from the menu displayed on the liquid crystal display device 30.

【0017】前述したアナログスイッチ10の切換え手
段としては、例えば、アナログスイッチ10の第1の接
点10a側と第2の接点10b側とを所定時間毎に自動
切換えする時分割駆動にし、定期的にCPU15におい
て、入力ペン2の検出手段と指3の検出手段との切換え
を行えば良い。この場合、アナログスイッチ10の切換
えを数mmsで行い、XおよびY側マルチプレクサ9,
17の走査を数μmsで行えば、数mms単位でのホス
トコンピュータ16へのデータ送出のため、アナログス
イッチ10の切換えを時分割に行っても、入力ペン2ま
たは指3の座標検出を正確に行うことができる。
The switching means of the analog switch 10 is, for example, time-division driving in which the first contact 10a and the second contact 10b of the analog switch 10 are automatically switched at predetermined time intervals. The CPU 15 may switch between the detecting means of the input pen 2 and the detecting means of the finger 3. In this case, switching of the analog switch 10 is performed in several milliseconds, and the X and Y side multiplexers 9 and
If the scanning of 17 is performed in a few μms, the coordinate detection of the input pen 2 or the finger 3 can be accurately performed even when the analog switch 10 is switched in a time-sharing manner to transmit data to the host computer 16 in a unit of several milliseconds. It can be carried out.

【0018】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
例えば、タブレット1側の発振回路11を省略し、入力
ペン2のみの座標入力とすることも可能である。また、
タブレット1の構成も上記実施例に限定されず、例え
ば、各X電極4をガラス基板6の上面に形成する代りに
保護フィルム7の下面に形成しても良く、あるいは、各
X,Y電極4,5と保護フィルム7およびシールドフィ
ルム8の全てをガラス基板6に印刷やCVD等の成膜技
術を用いて形成することも可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment,
For example, it is possible to omit the oscillation circuit 11 on the tablet 1 side and to input coordinates only with the input pen 2. Also,
The configuration of the tablet 1 is not limited to the above embodiment. For example, instead of forming each X electrode 4 on the upper surface of the glass substrate 6, the tablet 1 may be formed on the lower surface of the protective film 7. , 5 and the protective film 7 and the shield film 8 can all be formed on the glass substrate 6 by using a film forming technique such as printing or CVD.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入力ペンをタブレット上に押し当てた時の位置情報が、
入力ペンとタブレット間の距離に関係なく、3本の電極
から出力される電圧値と既知の値である各電極間ピッチ
とから一次関数式で高精度に算出されるため、構成が簡
単でCPUへの負担も少なく検出精度が高い座標入力装
置を提供することができる。
As described above, according to the present invention,
The position information when the input pen is pressed on the tablet is
Irrespective of the distance between the input pen and the tablet, the voltage is output from the three electrodes and the pitch between the electrodes, which is a known value, is calculated with a highly accurate linear function formula. It is possible to provide a coordinate input device that has a small burden on the input device and a high detection accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例に係る座標入力装置の概略構成
を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a coordinate input device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の座標入力装置に備えられるタブレットの
分解斜視図である。
FIG. 2 is an exploded perspective view of a tablet provided in the coordinate input device of FIG.

【図3】該タブレットの断面図である。FIG. 3 is a sectional view of the tablet.

【図4】図1の座標入力装置に使用される入力ペンの構
成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of an input pen used in the coordinate input device of FIG. 1;

【図5】該入力ペンの回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of the input pen.

【図6】該入力ペンの検出動作を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a detection operation of the input pen.

【図7】該入力ペンと3本の電極との位置関係を示す説
明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a positional relationship between the input pen and three electrodes.

【図8】出力電圧と3本の電極との位置関係を示す説明
図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a positional relationship between an output voltage and three electrodes.

【図9】出力電圧の実測値と理論値との比較図である。FIG. 9 is a comparison diagram between an actually measured value and a theoretical value of the output voltage.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 タブレット 2 入力ペン 3 指 4 X電極 5 Y電極 6 ガラス基板 9 X側マルチプレクサ 15 CPU 17 Y側マルチプレクサ 22 ペン先 24 キャップ 25 発振回路 27 スイッチ 1 tablet 2 input pen 3 finger 4 X electrode 5 Y electrode 6 glass substrate 9 X side multiplexer 15 CPU 17 Y side multiplexer 22 pen tip 24 cap 25 oscillation circuit 27 switch

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 欣也 東京都大田区雪谷大塚町1番7号 アル プス電気株式会社内 (72)発明者 遠藤 芳久 東京都大田区雪谷大塚町1番7号 アル プス電気株式会社内 (72)発明者 馬目 忠志 東京都大田区雪谷大塚町1番7号 アル プス電気株式会社内 (56)参考文献 特開 平8−137607(JP,A) 特開 平7−13681(JP,A) 特開 平5−313811(JP,A) 特開 平5−165560(JP,A) 特開 平4−192018(JP,A) 特開 昭61−110225(JP,A) 特開 昭60−181816(JP,A) 特開 昭60−178527(JP,A) 実開 昭61−115240(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06F 3/03 G06F 3/033 - 3/037 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Kinya Inoue, Inventor Kinya 1-7 Yukitani Otsukacho, Ota-ku, Tokyo Alps Electric Co., Ltd. (72) Inventor Yoshihisa Endo 1-7 Yukitani Otsukacho, Ota-ku, Tokyo Al (72) Inventor Tadashi Mame 1-7 Yukitani Otsuka-cho, Ota-ku, Tokyo Alps Electric Co., Ltd. (56) References JP-A-8-137607 (JP, A) JP-A-7 JP-13681 (JP, A) JP-A-5-313811 (JP, A) JP-A-5-165560 (JP, A) JP-A-4-192018 (JP, A) JP-A-61-110225 (JP, A) JP-A-60-181816 (JP, A) JP-A-60-178527 (JP, A) JP-A-61-115240 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G06F 3/03 G06F 3/033-3/037

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 等ピッチP間隔で配列された複数本のX
電極およびY電極が絶縁層を介してマトリクス状に積層
されたタブレットと、所定周波数の電圧を発振する入力
ペンと、該入力ペンと各電極間の静電容量変化に基づい
て各電極に印加される電圧を検出する電圧検出手段と、
該電圧検出手段で検出される電圧値のうち、印加電圧が
最大の電極からの電圧値をV1、該電極の両隣りの電極
からの電圧値をそれぞれV2,V3とした時に、前記入力
ペンと該入力ペンに最も近い電極間の電極配列方向への
偏倚量Lを、 L=P(V12−V13)/2(V13+V12−2V
23) として演算する演算手段とを備えてなる座標入力装置。
1. A plurality of Xs arranged at an equal pitch P interval
A tablet in which electrodes and Y electrodes are laminated in a matrix via an insulating layer; an input pen that oscillates a voltage at a predetermined frequency; and a voltage applied to each electrode based on a change in capacitance between the input pen and each electrode. Voltage detection means for detecting a voltage
Of the voltage values detected by the voltage detection means, when the voltage value from the electrode with the largest applied voltage is V 1 , and the voltage values from the electrodes on both sides of the electrode are V 2 and V 3 , respectively, the bias amount L of the electrode arrangement direction between the electrode closest to the input pen and the input pen, L = P (V 1 V 2 -V 1 V 3) / 2 (V 1 V 3 + V 1 V 2 -2V
2 V 3 ).
【請求項2】 前記タブレットは絶縁層をガラス基板と
してX電極およびY電極を透明材で形成し、該タブレッ
トが透明シールドフィルムを介して液晶表示装置に積層
されることを特徴とする座標入力装置。
2. The coordinate input device according to claim 1, wherein said tablet has an insulating layer as a glass substrate, X electrodes and Y electrodes are formed of a transparent material, and said tablet is laminated on a liquid crystal display device via a transparent shield film. .
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