JPH05324164A

JPH05324164A - 位置検出装置

Info

Publication number: JPH05324164A
Application number: JP12845592A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Adachi; 義徳安達; Shoji Ebihara; 正二海老原; Yasushi Nakawatari; 靖仲渡
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-03-17
Filing date: 1992-05-21
Publication date: 1993-12-07

Abstract

(57)【要約】【目的】絶縁基板の行（Ｘ）方向にストライプ状の抵
抗膜をつけるというような簡単な構造で、薄くて透明度
のよいタブレットを得ることを目的としている。【構成】絶縁基板１の裏に透明抵抗膜２を行（Ｘ）方
向にのみストライプ状につける。ペン形導体３を絶縁基
板上の任意の一点に接触させ、抵抗膜の−Ｘ方向の端に
タイミングジェネレータ５により入力信号を供給した時
と、＋Ｘ方向の端に電圧をかけたときにペンで検出され
た信号の和と差の比を利用してペンのＸ座標を求め、抵
抗膜に対して入力信号をＹ方向にスキャンさせたときの
検出信号のピーク付近の検出信号の電圧値とそれに対す
る抵抗膜のＹ座標を用いてＹ座標を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、位置検出装置に関し、
たとえば、タブレット等の静電容量結合を利用した座標
検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来例１．図１２は、行電極と列電極を
有する静電容量結合方式のタブレットの断面図である。
図において１は表面の絶縁基板（ガラス）、１０は行
（上部）透明電極、１２は列（下部）透明電極、１１は
行電極と列電極の導通を防ぐための絶縁膜である。

【０００３】図１３は座標検出装置としての全体の構成
図である。行電極（Ｙ₁,Ｙ₂,・・・,Ｙ_n ）と列電極（Ｘ₁,
Ｘ₂,・・・,Ｘ_m ）はそれぞれ行電極ドライバ１３と列電極
ドライバ１４につながっていて、２つのドライバはタイ
ミングジェネレータ５に接続されている。３は信号検出
用ペン型導体（以下「ペン」という）であり信号処理部
６を通じて中央処理部８に接続される。中央処理部８は
メモリなどを含みペン３の座標を決定し、その座標を表
わす信号を表示装置に送るところである。またタイミン
グジェネレータ５も中央処理部８に接続されている。

【０００４】次に動作について説明する。図１４（ａ）
に示すように行電極ドライバ１３により行電極Ｙ₁,Ｙ₂,
・・・,Ｙ_ｎに１電極単位で順次走査信号が供給され、列電
極ドライバ１４により列電極Ｘ_１，Ｘ₂,・・・,Ｘ_m に１電
極単位で順次走査パルスを供給する。電極に電圧をかけ
ると、図１５のように静電容量結合によって導体ペン３
に電荷が生じる。そのため、図１４（ｂ）に示すように
各電極に対する信号が時分割で検出される。検出信号は
信号処理部において、アンプやＡ／Ｄコンバータ等によ
って増幅、ディジタル信号化等の処理が行なわれる。

【０００５】上記の信号を用いて中央処理部で座標を決
定する。ペン３が基板上の任意の点に接触しているとき
のＸ座標は列電極に対する検出信号のピーク付近のいく
つかのデータとそれらに対する信号入力電極のＸ座標の
位置を用いて、予め測定しておいたテーブル（メモリ
内）と比較することにより求めることができる。

【０００６】またＹ座標は行電極に対する検出信号のピ
ーク付近のいくつかのデータとそれらに対する信号入力
電極のＹ座標の位置を用いて、テーブルと比較して求め
ることができる。ペン３の座標が決定すると、中央処理
部８からＬＣＤなどの表示装置に座標を表わす信号が送
られ、このタブレットに重なっている表示装置に座標が
表示される。

【０００７】従来例２．図１６は、特公平１−１９１７
６号公報に示された従来のタブレットシステムの構成図
である。図において、１１０は、ガラス基板上に「線形
な抵抗性表面」と称した透明で均一な抵抗膜と、その抵
抗膜の境界を複数個の列からなる導電性の電極を形成し
たタブレットである。

【０００８】この線形抵抗性表面の電極構造の詳細をそ
の一例として、図１７に示す。１００は、透明抵抗膜で
あり透明抵抗膜１００の周辺境界に１０１の導電性の複
数の電極列がある。１０２はガラスのような透明な絶縁
基板である。この線形抵抗性表面と回路は端子Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄで電極を介して、接続される。１１６、１１７、
１１８、１１９は、入力増幅器であり、１１１、１１
２、１１３、１１４は、これらの増幅器のフィードバッ
ク抵抗であり、端子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに接続される。１２
０は、発振器で位置検出用の信号源となる。増幅器の出
力は、１２１、１２２、１２３、１２４のバンドパスフ
ィルターに入力される。１２６は位相器、１２７、１２
８、１２９、１３０は加算器、１３１、１３２、１３
３、１３４は整流器、１３６はＹ軸加算器、１３７は
Ｘ軸加算器、１３８全チャンネル加算器、１３９、１４
０、１４１は、除算器、１４５はレベル検出器であり、
タブレット上に指又はペンによる位置の選択が行われて
いるかを検出する。１４１、１４２は増幅器、１４３、
１４４は増幅器のオフセット調整用ボリュームである。

【０００９】次に動作について説明する。タブレット１
１０の端子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを同じ電位に保持したと
き、４つの端子に電流が流れる。これらの電流をｉ_A，
ｉ_B，ｉ_C，ｉ_Dとすると、選択された位置の座標（Ｘ，
Ｙ）は以下のように表せる。ただし、Ｘ、Ｙの原点は、
タブレット抵抗膜の中心である。

【００１０】Ｘ＝ｋ₁＋ｋ₂(ｉ_B＋ｉ_C)／(ｉ_A＋ｉ_B＋ｉ_C＋ｉ_D) Ｙ＝ｋ₁＋ｋ₂(ｉ_A＋ｉ_B)／(ｉ_A＋ｉ_B＋ｉ_C＋ｉ_D) ・・・・（１０）但し、ｋ₁はオフセット、ｋ₂は倍率を表す係数である。

【００１１】タブレット１１０の線形抵抗性表面は周辺
境界の特殊な電極構造により均一な電位勾配を形成でき
る。即ち抵抗表面のすべての点において電流密度の大き
さと方向が同じで、それに付随して発生する電界強度も
線形であり、それらは互いに直交する。１１６〜１１９
の増幅器は１１１〜１１４のフィードバック抵抗を通じ
て電流を供給することにより、端子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを１
２０の発振器からの出力と同じ瞬時電位に維持する。

【００１２】使用者がタブレット１１０にタッチした時
には、端子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに電流ｉ_A，ｉ_B，ｉ_C，ｉ_Dが
流れる。１１６〜１１８の増幅器は、フィードバック抵
抗１１１〜１１４を介して、これらの電流に比例した電
圧を出力する。これらの増幅器の出力は、１２１〜１２
４のバンドパスフィルターへ入力され、検出信号周波数
のみ出力する。発振器の信号の位相を１２６の位相器に
おいて１８０度位相し、１２７〜１３０の加算器で前記
フィルター出力から発信器信号成分が減算される。減算
された出力は、１３１〜１３４の整流器で整流され、交
流信号の振幅に比例した直流レベルを与える。

【００１３】１１０のタブレットの上部の２つの端子
Ａ、Ｂに相当するレベルは、１３６のＹ軸加算器で加算
され、右側の２つの端子Ｂ、Ｃに相当するレベルは、１
３７のＸ軸加算器され、そして４つすべてのレベルＡ、
Ｂ、Ｃ、Ｄは１３８の全チャンネル加算器で加算さ
れ、１３９、１４０の除算器の分母入力を与える。１３
９、１４０の除算器は、Ｘ軸、Ｙ軸の和に対して（１
０）式の左辺の除算を行う、そして調整可能なオフセッ
トボリューム１４３、１４４と出力増幅器１４１、１４
２は、（１０）式で示された所望のＸ軸、Ｙ軸出力を与
える。レベル検出器１４５は、全チャンネル加算器１３
８の出力を監視し、使用者が指をタブレット１１０にタ
ッチした時に状態をスィッチして座標検出動作に入る。
この例では、信号回路を図１６のように複雑に構成しな
ければならず、かつ、（１０）式に示した計算式によっ
て、Ｘ座標、Ｙ座標を算出しなければならなかった。

【００１４】従来例３．図１８は、特開平１−２３１１
１９号公報に示された従来の別の実施例をあらわすタブ
レットシステムの構成図である。図において、１ａは４
つの電極２１、２２、２３、２４よりなる座標検出パネ
ルである。４つの電極２１〜２４は、スイッチング回路
３１の各スイッチＳＷ₁〜ＳＷ₄ にそれぞれ接続され、
このスイッチング回路３１によって、４つの電極から並
列する２組の電極群が選択されるようになされている。
そして、選択された２組の電極群は、バッファ回路３２
の入力端Ｉ₀および出力端Ｏ₀に接続されると共に、バッ
ファ回路３２の入力端Ｉ₀ に接続された一方の電極群は
インピーダンス測定回路３３に接続され、該一方の電極
群からの接触位置のインピーダンスが測定されることに
なる。

【００１５】インピーダンス測定回路３３の出力信号
は、測定座標演算回路３４に供給され、測定されたイン
ピーダンスから測定座標（Ｘ，Ｙ）が演算される。そし
て、演算された測定座標（Ｘ，Ｙ）は、接触座標演算回
路３５に供給され、所定の変換関数に従って、測定座標
（Ｘ，Ｙ）から抵抗膜２ａの接触位置Ｐの座標（Ｘ，
Ｙ）が算出されることになる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】従来例１に示したタブ
レットは絶縁基板に透明電極を行と列の両方向につける
構成であり、またこれらの電極間には絶縁膜があるため
装置自体の厚さが厚くなる。また上部電極と下部電極の
クロストークが大きいために検出信号レベルの減衰が大
きくなる。さらに、このタブレットは主に表示装置の表
示部に重ねて使用するために、このように何層も重ねる
と透明度が下がり表示部垂直方向から見たときと斜め方
向から見たときの表示位置の差すなわち視差が大きくな
るという欠点がある。

【００１７】第１、第２の発明は上記のような問題点を
解消するためになされたもので、簡単な構造で薄くて透
明度がよく視差が小さい位置検出装置を得ることを目的
としている。

【００１８】従来例２に示したタブレットシステムは、
タブレットの４つの端子からの電流を増幅しアナログ値
でＸＹ座標を算出するので、アナログ信号処理回路が複
雑になるという問題点があった。

【００１９】また、従来例３に示したタブレットシステ
ムは、所定の変換関数を用いた複雑な演算処理のための
測定座標演算制御回路を必要とし、そのことにより、座
標決定に時間がかかるという問題点があった。

【００２０】第３の発明は、上記のような問題点を解消
するためになされたもので、アナログ信号処理部を簡単
に構成できるタブレットシステムを得ることを目的とす
る。

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る位置検出装置は、以下の要素を有するものである。（ａ）ガラス等の絶縁体、（ｂ）上記絶縁体の同方向に
延在して配置された複数の抵抗体、（ｃ）上記各抵抗体
の各位置において電位差が生ずるように各抵抗体に順に
電圧を入力する電圧入力手段、（ｄ）上記絶縁体の任意
の位置において上記抵抗体に生じる電位差に基づき静電
容量結合により生成される信号を検出する信号検出導
体、（ｅ）上記信号検出導体により検出された信号に基
づいて位置を検出する位置検出手段。

【００２２】また、請求項２記載の発明に係る位置検出
装置は、絶縁基板の裏に抵抗膜をＸ方向にのみストライ
プ状につけ、ペン形導体を絶縁基板上の任意の一点に接
触させ、抵抗膜の端に駆動電圧をかけた時にペンで検出
された信号を利用してペンのＸ座標を求め、抵抗膜に対
して入力信号をＹ方向にスキャンさせたときの検出信号
のピーク付近の検出信号の電圧値とそれに対する抵抗膜
の位置を用いてＹ座標を求めるものである。

【００２３】また、請求項３記載の発明に係る位置検出
装置は、たとえば、タブレットの線形抵抗性表面の一辺
に信号を印加し、対辺を接地してできる均一な電位分布
を静電結合容量方式により、スタイラスペンで検出して
ペンが選定した座標位置を検出するものであり、以下の
要素を有するものである。（ａ）ガラスなどの絶縁体、（ｂ）上記絶縁体に面状に
配置され、所定の方向に均一な電位分布を形成するよう
に構成された抵抗体、（ｃ）上記抵抗体の異なる方向に
均一な電位分布を形成するように上記抵抗体の異なる方
向から電位差を与える電圧入力手段、（ｄ）上記絶縁体
の任意の位置において上記抵抗体の所定の方向に生じる
電位差に基づき静電容量結合により生成される信号を検
出する信号検出導体、（ｅ）上記信号検出導体より検出
された信号に基づいて位置を検出する位置検出手段。

【００２４】

【作用】第１および第２の発明における位置検出装置
は、絶縁基板に配置された抵抗体（抵抗膜）の各部電位
差を利用したものであり、電圧入力手段が抵抗体の一端
から電圧を加え、抵抗体の各部を異なる電位差にする。
そして、ペン等の信号検出導体がこの電位差に対応した
信号を検出することにより、位置を検出することができ
る。また、絶縁基板の行方向にのみストライプ状の透明
抵抗膜がついているので、薄くて透明度がよい。また検
出レベルが大きく、ペンを接触させたときはもちろんの
ことペンを近づけただけでも座標を検出することができ
る。

【００２５】第３の発明における位置検出装置は、面状
の抵抗体の均一な電位分布を利用したもので、検出信号
処理回路を信号検出導体側に設け、電圧入力手段が抵抗
体の一端から電圧を加え、抵抗体の各部を異なる電位差
にし、さらに方向を切り替えることによりＸ座標とＹ座
標に対応させ、ペン等の信号検出導体が抵抗体の電位と
距離の簡単な比例関係から位置を検出することができる
ため、アナログ信号処理部が簡単に構成できる。

【００２６】

【実施例】実施例１．以下、第１及び第２の発明による
アナログ静電容量結合タブレットを用いた座標検出装置
の一実施例の図について説明する。図１はこの発明によ
る座標検出装置の一実施例の全体構成図である。図のよ
うに、透明な絶縁基板（ガラスなど）１の裏面には透明
な抵抗膜が行（Ｘ）方向にストライプ状についている。
３は信号検出用導体ペン（以下「ペン」という）、５は
タイミングジェネレータ、４はタイミングジェネレータ
の出力信号と接地を切り替えるためのスイッチである。

【００２７】ペン３とつながっている６はアンプやＡＤ
変換器等からなる信号処理部、７はスイッチ４をコント
ロールする制御部である。信号処理部６や制御部７が接
続されている８はメモリとＣＰＵ等で構成され、座標を
検出し表示装置に座標の信号を送る中央処理部である。
これらのタブレットは主にＬＣＤ、プラズマディスプレ
イ、エレクトロルミネセントディスプレイやＣＲＴ等の
表示装置の表面に重ねて用いられる。

【００２８】図２はこの発明によるタブレットの各抵抗
膜への入力信号とそれに対する検出信号のタイミング図
の一例、図３はタブレットの断面図と、導体ペンを絶縁
基板上の任意の一点に接触させ抵抗膜１本１本に信号を
入力したときに、静電容量によって各抵抗膜に対して検
出される信号レベルの図の一例、図４はＸ座標を検出す
るときに用いるものでＹ座標一定時のＸ座標に対する検
出レベルの理想減衰特性を表わした図であり、Ｘ座標決
定のアルゴリズムを説明する図である。

【００２９】次に、この実施例の作用、動作の説明をす
る。制御部７によってスイッチ４を一つ一つコントロー
ルして図２のように抵抗膜２に−Ｘ方向から一抵抗膜単
位でＹ₁,Ｙ₂,Ｙ₃,・・・Ｙ_n というように順次走査信号が
供給され、次に＋Ｘ方向から同様に一抵抗膜単位で順次
走査信号が供給される。

【００３０】すなわち、順次走査信号がタイミングジェ
ネレータ５により以下の順で供給される。Ｙ₁ の−Ｘ方向Ｙ₂ の−Ｘ方向・・Ｙ_n の−Ｘ方向Ｙ₁ の＋Ｘ方向Ｙ₂ の＋Ｘ方向・・Ｙ_n の＋Ｘ方向

【００３１】このように、タイミングジェネレータが一
抵抗膜単位で順次走査信号を供給しているとき入力信号
を供給されている抵抗膜のもう一方の端と他の抵抗膜は
制御部７がスイッチを切り換えることにより接地されて
いる。すなわち、一つの抵抗膜の片側一点だけに信号が
供給されている。たとえば、Ｙ₁ の−Ｘ方向から順次走
査信号が入力されている場合、Ｙ₁ の＋Ｘ方向の端とＹ
₂ 〜Ｙ_n の両端は接地されている。

【００３２】この時、ペン３を絶縁基板１の任意の一点
に接触させるかまたは接近させると、図３に示すように
静電容量結合により、信号を供給している抵抗膜に対す
る信号が時分割で検出される。このペン３で検出された
信号は、信号処理部６によってＸ座標とＹ座標を求め易
いような信号に変換され、中央処理部８に送られる。信
号処理部６では、例えば、ノイズを除去するためのバン
ドパスフィルタ、ディジタル信号に変換するためのＡ／
Ｄコンバータやアンプ等によって信号処理が行なわれ
る。

【００３３】次に中央処理部８で行なわれるＸ座標検出
の手段について説明する。信号処理を行なった検出信号
と、それに対する信号を入力した抵抗膜の位置をメモリ
に記憶しておく。一本の抵抗膜の片端に電圧を印加する
と、その抵抗膜の電圧降下は電圧印加部からの距離に比
例する。そのため図１に示すように絶縁基板１の中心を
座標の原点、Ｘ方向の長さを２Ｌとし、抵抗膜の−Ｘ方
向の端に信号を供給した場合にペンが検出する電圧をＶ
_- 、＋Ｘ方向の端に信号を供給した場合にペンに検出さ
れた電圧をＶ₊ とすると、Ｘ方向に対するＶ_- とＶ₊ は
理想的には図４のようになる。この図よりＸ座標は同一
抵抗膜に対するＶ_- とＶ₊ の和と差の比を用れば（１）
式より求めることができるので、メモリよりある抵抗膜
に対するＶ_- とＶ₊ を呼び出しＸ座標を求める。Ｘ＝Ｌ・（Ｖ₊−Ｖ_-）／（Ｖ₊＋Ｖ_-）（１）

【００３４】ペン３が絶縁基板状の任意の一点に接触し
ているかまたは接近しているときのＹ座標は、以下のよ
うにして求めることができる。入力信号をＹ方向にスキ
ャンしたときに図３に示すようにＶ_- とＶ₊ の和はある
抵抗膜でピークになるが、その付近の抵抗膜数本の位置
とそれらに対するＶ_- とＶ₊ をメモリから呼び出し、Ｙ
を（２）式のようにＶ_- とＶ₊ の和の関数とし、これを
解くことによりＹ座標を求める。Ｙ＝ｆ（Ｖ₊＋Ｖ_-）（２）ここでＶ_- とＶ₊ の和を用いているのは、図４を見れば
わかるようにＹ座標が一定であればＸ座標が変化しても
この和は変化しないので、座標検出が容易になるためで
ある。

【００３５】（２）式の一例としては、たとえば、Ｙ＝Ａ（Ｖ₊＋Ｖ_-）² ＋Ｂ（Ｖ₊＋Ｖ_-）＋Ｃ（３）という、２次関数をあげることができる。この（３）式
の係数Ａ、Ｂ、Ｃはたとえば、実験的にあらかじめ求め
ておくことが可能である。たとえば、図３においてこの
（３）式は破線のような２次曲線を示すものとすると、
ペンがポイントした場所はＹ₂ とＹ₃ の間であってＹ₃
寄りの地点Ｐであることが計算により求められる。

【００３６】このように、ペン３の座標が決定すると、
中央処理部８で表示するための信号に変換されて表示装
置に送られる。

【００３７】以上のように、この実施例は、透明な抵抗
膜が行Ｘ方向にストライプ状に配置構成されている絶縁
基板と、抵抗膜に対して入力信号と接地を切り替えるス
イッチと、上記スイッチをコントロールする制御部と、
各抵抗膜の位置に対する信号を検出する信号検出導体
と、信号処理部と、座標を検出する中央処理部を備えて
なる座標検出装置において、座標検出は、上記スイッチ
により、上記抵抗膜に＋Ｘの方向から順次走査信号が供
給され、上記抵抗膜に−Ｘの方向から順次走査信号が供
給され、上記絶縁基板の任意位置に上記信号検出導体を
接触させることで、上記＋Ｘ方向と−Ｘ方向から供給さ
れる信号に対して静電容量結合により検出される信号の
和と差の比を用いて上記信号検出導体の接触位置のＸ座
標を特定し、上記信号の和のピーク付近の上記信号入力
抵抗膜数本を用い、そのＹ座標とそれに対する上記信号
の和の値により、上記信号検出導体の接触位置のＹ座標
を特定し、表示装置に座標を表わす信号を送ることを特
徴とする。このようにこの実施例ではＶ_- とＶ₊ の和を
用いているので検出レベルが高く、ペンが近づいただけ
で座標を検出できる装置を実現できる。

【００３８】実施例２．上記実施例１においてはＹ₁ か
らＹ_n に対して−Ｘ方向から順次走査信号を供給しその
後Ｙ₁ からＹ_n の＋Ｘ方向から順次走査信号を供給する
場合を示したが、まず一つの抵抗膜に対して−Ｘ方向か
ら信号を供給し次に＋Ｘ方向から供給し、その後抵抗膜
をＹ方向にスキャンし同様のことを行なってもよい。

【００３９】すなわち順次走査信号がタイミングジェネ
レータ５により以下の順で供給される。Ｙ₁ の−Ｘ方向Ｙ₁ の＋Ｘ方向Ｙ₂ の−Ｘ方向Ｙ₂ の＋Ｘ方向・・Ｙ_n の−Ｘ方向Ｙ_n の＋Ｘ方向

【００４０】この場合においても制御部７がスイッチ４
を切り換えることにより入力信号を供給されている抵抗
膜のもう一方の端と他の抵抗膜の両端は接地されてい
る。また順次走査信号はかならずしもＹ₁ から順位Ｙ_n
に向かって供給される必要はなくＹ_n からＹ₁ に向かっ
て順に供給される場合であってもかまわない。また走査
信号は各低抗膜に順番に供給される必要はなくたとえば
グルーピング化してそのグループに連続して供給された
後他のグループにまた連続して供給される場合でもかま
わないあるいは、一行おき２行おきのようにインターリ
ーブを設けて走査するような場合でもかまわない。

【００４１】実施例３．上記実施例１においては（２）
式のようにＶ_- とＶ₊ の和の関数を用いてＸ座標を求め
る場合を示したがＶ_- とＶ₊ の和のピークの値とこれに
対する信号入力抵抗膜の位置だけを用いて、テーブル
（メモリ内）と比較して、ペン３が接触している位置の
Ｙ座標を求めることもできる。

【００４２】実施例４．図５はこの発明の検出装置の他
の実施例を示す図であり実施例１で示した図１に比べて
スイッチ４と制御部７が削除されている。従って図にお
いて抵抗膜２の右端は常に接地されておりまた抵抗体２
の左端はタイミングジェネレータ５に接続されている。
この構成においてはタイミングジェネレータ５がＹ₁ か
らＹ_n まで順次走査信号を抵抗膜２に対して時分割に供
給する。この場合は−Ｘ方向のみからの順次走査信号の
入力だけが行われるため図６に示すようにペン３で検出
される信号はＶ_- だけとなる。この図より、Ｖ_T を抵抗
膜２の電力供給側端子から検出される電圧とすると、Ｘ
座標は以下の（４）式より求めることができる

【００４３】Ｘ＝Ｌ・（Ｖ_T−２Ｖ_-)/Ｖ_T （４）またＹ座標は以下の（５）式により求める事ができる。Ｙ＝ｆ（Ｖ_- ）（５）このＹ座標を求める方法は実施例１で述べたようにＶ_-
の関数としこれを解くことによりＹ座標を求めること同
じであるので詳細な説明は省略する。

【００４４】このように実施例４によれば実施例１で用
いたスイッチ４と制御部７を廃止することができ装置が
簡単になるというメリットがある。これに対して実施例
１は装置が複雑になる欠点はあるが図６に示したように
Ｖ−の値が小さな値を示す場合にはノイズにより誤動作
する可能性が高くなると言う欠点がない。すなわち実施
例１の場合にはこのＶ_- の低電圧の部分をＶ₊ の高電圧
の部分を用いることにより対ノイズ性の高い測定を行な
うことが可能となり、このＶ_- とＶ₊ 両者を用いること
によりより正確な位置を求めることが可能となる。

【００４５】実施例５．上記実施例では、抵抗膜を絶縁
基板に付けて利用する場合について述べたが、例えばプ
ラズマディスプレイやエレクトロルミネセントディスプ
レイやＣＲＴおよび液晶などの表示装置の表面に抵抗膜
を直接つけ、その上に保護膜などをつけても装置を構成
できる。

【００４６】実施例６．次に、請求項３に記載された発
明の一実施例の図について説明する。図７は、この発明
における一実施例による静電容量結合方式のタブレット
を用いた座標検出装置の一実施例の全体構成図である。
図８は、このタブレットの断面図と検出電圧と距離の関
係をあらわすグラフであり、この発明の位置座標検出原
理を示すものである。図９は、信号を検出するためのス
タイラスペン（以下ペン）の内部回路図である。

【００４７】図７において、２０１はタブレットであ
る。このタブレットは、線形抵抗性表面２０２と、線形
抵抗性表面２０２の周辺境界の導電性電極２０３と、４
つの頂点に回路との接続端子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄから構成さ
れている。２０４は端子Ａ、Ｂ、Ｄを信号入力と接地と
を切り替えるスイッチ、２０５はＦＥＴ増幅回路を内蔵
するスタイラスペン、２０６は増幅器、２０７はサンプ
ルホールド回路、２０８はアナログからデジタルに切り
替える回路、２０９は抵抗膜に印加する検出信号を供給
するタイミングジェネレータ、２１０はタブレットを制
御するコントローラである。コントローラ２１０は、表
示装置へスタイラスペンが選択した位置座標データを出
力する。

【００４８】図８は、タブレットシステムの一次元モデ
ルを示す図である。図８において、Ｖ_DET はペン２０５
の内部のＦＥＴ増幅器の検出出力電圧レベルである。

【００４９】次に、本実施例の動作について説明する。
本発明の座標位置検出の原理を一次元モデルを示す図８
（ａ）を用いて説明する。図８において、インジウム・
スズ酸化物からなる抵抗膜２０２は導電性の電極２０３
を介して、一端を信号源と、他端をアースに接続する。
また、抵抗膜の上には、ガラスのような絶縁物２０１を
おき、その上からペンを接触させると、ペン先の導体と
抵抗膜の間に容量結合を生じ抵抗膜上の信号電圧が、ペ
ン先にそれに応じた検出電圧Ｖ_DET が誘起される。

【００５０】ペン２０５の内部は、図９に示すような回
路構成で、ペン先導体２１２に誘起された微少電位が高
抵抗を介してＦＥＴのゲートに入力され増幅される。検
出電圧Ｖ_DET とペン２０５が選定する位置との関係は理
想的に、図８（ｂ）のグラフに示すような直線となれ
ば、その比例関係より検出電圧Ｖ_DET から直ちに、ペン
２０５が選定した位置を決定できる。すなわち、Ｖ₁：
Ｖ₂＝Ｘ₁：Ｘ₂であるから、求める位置Ｘ₂＝Ｖ₂Ｘ₁／Ｖ
₁で計算される。

【００５１】図１０のようにタブレット２０１の線形抵
抗膜２０２の端子Ａ、Ｄに信号源２０９を接続し、その
他の端子Ｂ、Ｃを接地すると、線形抵抗性膜状の信号レ
ベル又はペン２０５による検出電圧Ｖ_DET レベルは、Ｘ
方向に比例して減衰する。同様に、図１１のようにタブ
レット２０１の線形抵抗膜２０２の端子Ａ、Ｂに信号源
２０９を接続し、その他の端子Ｃ、Ｄを接地すると、線
形抵抗性膜上の信号レベル又はペン２０５による検出電
圧Ｖ_DET レベルは、Ｙ方向に比例して減衰する。これ
は、前述したように、線形抵抗性表面２０２が、その表
面上のすべての点において、電流密度の大きさと方向が
同じで均一な電位勾配を形成できるためであり、このタ
ブレット２０１で、図１０及び図１１の状態を時分割で
切り替えることにより、Ｘ、Ｙ座標が簡単に検出できる
ことになる。

【００５２】図７は、図１０、図１１の状態の切り替え
を実現する構成を示したものである。まず、Ｘ座標を検
出する時の状態を説明する。Ａ，Ｂ，Ｄの各頂点に接続
されたスイッチ２０４が図７の状態であるとすると、図
１０に示した信号印加状態であり、この時、タブレット
２０１上にあるペン２０５により検出された検出電圧Ｖ
_DET が、前置増幅器２０６に入力され、その出力は、サ
ンプル・ホールド回路２０７を介して、ＡＤ変換器２０
８でデジタルデータに変換され、コントロール部２１０
を介して、表示装置にＸ座標データとして伝送する。

【００５３】次にＹ座標の検出には、スイッチ２０４が
それぞれ反対側に切り替わり、タブレット２０１の信号
印加状態は図１１と同じ状態になる。ペン２０５により
検出信号は、上記と同様に処理され、２１０のコントロ
ール部から、表示装置にＹ座標データを伝送する。

【００５４】以上のようにこの実施例における位置検出
装置は、検出信号処理回路をスタイラスペン側に設け、
抵抗体の一端から電圧を与え、検出電圧Ｖ_DET が線型に
減衰することにより、Ｘ座標を求め、時分割で電圧を与
える方向を切り替えることにより同様にＹ座標を求める
ため、アナログ信号処理が簡単に構成でき、複雑な演算
処理がなく、即座に座標を決定することができる。

【００５５】

【発明の効果】以上のように、第１、第２の発明によれ
ば、絶縁基板上に複数の抵抗体を設けるという簡単な構
成で、薄くて透明度がよくコストの低い装置が得られ
る。

【００５６】また、第３の発明によれば、表示装置の表
示部にのせる薄いタブレットが実現できるため、ペンで
入力時に表示との視差が小さくなる。又、アナログ信号
処理回路が簡単になるため外来ノイズによるエラーが少
なく、部品点数の削減と共に、製造段階での調整箇所も
減り安価で精度の良いタブレットシステムが得られると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１、第２の発明の一実施例による座標検出装
置の全体構成図である。

【図２】第１、第２の発明の一実施例による座標検出装
置の入力信号と検出信号の図である。

【図３】第１、第２の発明の一実施例による座標検出装
置の断面図と検出信号の図である。

【図４】Ｖ_- とＶ₊ のＸ座標に対する理想直線を表わす
図である。

【図５】第１、第２の発明の一実施例による座標検出装
置の実施例の全体構成図である。

【図６】Ｖ_- とＶ₊ のＸ座標に対する理想直線を表わす
図である。

【図７】第３の発明の一実施例によるタブレットシステ
ムの全体構成図である。

【図８】第３の発明の一実施例によるタブレットシステ
ムの一次元モデルを表す図である。

【図９】第３の発明の一実施例によるタブレットシステ
ムのスタイラスペン内部のＦＥＴ回路図である。

【図１０】第３の発明によるタブレットシステムのＸ座
標検出原理を表す図である。

【図１１】第３の発明によるタブレットシステムのＹ座
標検出原理を表す図である。

【図１２】従来の静電容量結合方式の座標検出装置の断
面図である。

【図１３】従来の座標検出装置の全体構造図である。

【図１４】従来の座標検出装置の入力信号と検出信号の
図である。

【図１５】静電容量結合を表わす図である。

【図１６】従来のタブレットシステムの構成図である。

【図１７】従来のタブレットシステムの線形抵抗成膜の
電極構成を表す図である。

【図１８】従来の座標検出装置の全体構造図である。

【符号の説明】

１絶縁基板２透明抵抗膜３信号検出用ペン型導体４スイッチ５タイミングジェネレータ６信号処理部７制御部８中央処理部１０行（上部）電極１１絶縁膜１２列（下部）電極１３行電極ドライバ１４列電極ドライバ１００タブレット１０１導電性電極１０２ガラス１１０線形抵抗性表面を持つタブレット１１１〜１１４増幅器のフィードバック抵抗１１６〜１１９入力増幅器１２０発振器１２１〜１２４バンドパスフィルター１２６位相器１２７〜１３０加算器１３１〜１３４整流器１３６Ｙ軸加算器１３７Ｘ軸加算器１３８全チャンネル加算器１３９，１４０除算器１４１，１４２出力増幅器１４３，１４４増幅器オフセット調整用ボリュウム１４５レベル検出器２０１タブレット２０２線形抵抗性表面２０３電極２０４スイッチ２０５スタイラスペン２０６アンプ２０７サンプルホールド２０８ＡＤ変換器２０９検出信号源２１０コントローラ２１２スタイラスペンのペン先（位置検出導体）２１３ＦＥＴ

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【手続補正書】

【提出日】平成４年８月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】この線形抵抗性表面の電極構造の詳細をそ
の一例として、図１７に示す。１００は、透明抵抗膜で
あり透明抵抗膜１００の周辺境界に１０１の導電性の複
数の電極列がある。１０２はガラスのような透明な絶縁
基板である。この線形抵抗性表面と回路は端子Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄで電極を介して、接続される。１１６、１１７、
１１８、１１９は、入力増幅器であり、１１１、１１
２、１１３、１１４は、これらの増幅器のフィードバッ
ク抵抗であり、端子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに接続される。１２
０は、発振器で位置検出用の信号源となる。増幅器の出
力は、１２１、１２２、１２３、１２４のバンドパスフ
ィルターに入力される。１２６は移相器、１２７、１２
８、１２９、１３０は加算器、１３１、１３２、１３
３、１３４は整流器、１３６はＹ軸加算器、１３７は
Ｘ軸加算器、１３８全チャンネル加算器、１３９、１４
０、１４１は、除算器、１４５はレベル検出器であり、
タブレット上に指又はペンによる位置の選択が行われて
いるかを検出する。１４１、１４２は増幅器、１４３、
１４４は増幅器のオフセット調整用ボリュームである。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】使用者がタブレット１１０にタッチした時
には、端子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに電流ｉ_A，ｉ_B，ｉ_C，ｉ_Dが
流れる。１１６〜１１８の増幅器は、フィードバック抵
抗１１１〜１１４を介して、これらの電流に比例した電
圧を出力する。これらの増幅器の出力は、１２１〜１２
４のバンドパスフィルターへ入力され、検出信号周波数
のみ出力する。発振器の信号の位相を１２６の移相器に
おいて１８０度移相し、１２７〜１３０の加算器で前記
フィルター出力から発信器信号成分が減算される。減算
された出力は、１３１〜１３４の整流器で整流され、交
流信号の振幅に比例した直流レベルを与える。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４７】図７において、２０１はタブレットであ
る。このタブレットは、線形抵抗性表面２０２と、線形
抵抗性表面２０２の周辺境界の導電性電極２０３と、４
つの頂点に回路との接続端子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄから構成さ
れている。２０４は端子Ａ、Ｂ、Ｄを信号入力と接地と
を切り替えるスイッチ、２０５はＦＥＴ増幅回路を内蔵
するスタイラスペン、２０６は増幅器、２０７はサンプ
ルホールド回路、２０８はＡＤ変換器、２０９は抵抗膜
に印加する検出信号を供給するタイミングジェネレー
タ、２１０はタブレットを制御するコントローラであ
る。コントローラ２１０は、表示装置へスタイラスペン
が選択した位置座標データを出力する。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】符号の説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【符号の説明】１絶縁基板２透明抵抗膜３信号検出用ペン型導体４スイッチ５タイミングジェネレータ６信号処理部７制御部８中央処理部１０行（上部）電極１１絶縁膜１２列（下部）電極１３行電極ドライバ１４列電極ドライバ１００タブレット１０１導電性電極１０２ガラス１１０線形抵抗性表面を持つタブレット１１１〜１１４増幅器のフィードバック抵抗１１６〜１１９入力増幅器１２０発振器１２１〜１２４バンドパスフィルター１２６移相器１２７〜１３０加算器１３１〜１３４整流器１３６Ｙ軸加算器１３７Ｘ軸加算器１３８全チャンネル加算器１３９，１４０除算器１４１，１４２出力増幅器１４３，１４４増幅器オフセット調整用ボリュウム１４５レベル検出器２０１タブレット２０２線形抵抗性表面２０３電極２０４スイッチ２０５スタイラスペン２０６アンプ２０７サンプルホールド２０８ＡＤ変換器２０９検出信号源２１０コントローラ２１２スタイラスペンのペン先（位置検出導体）２１３ＦＥＴ

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１３】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】以下の要素を有する位置検出装置（ａ）ガラス等の絶縁体、（ｂ）上記絶縁体の同方向に延在して配置された複数の
抵抗体、（ｃ）上記各抵抗体の各位置において電位差が生ずるよ
うに各抵抗体に順に電圧を入力する電圧入力手段、（ｄ）上記絶縁体の任意の位置において上記抵抗体に生
じる電位差に基づき静電容量結合により生成される信号
を検出する信号検出導体、（ｅ）上記信号検出導体により検出された信号に基づい
て位置を検出する位置検出手段。
【請求項２】透明な抵抗膜が行Ｘ方向にストライプ状
に配置構成されている絶縁基板と、抵抗膜に対して入力
信号と接地を切り替えるスイッチと、上記スイッチをコ
ントロールする制御部と、各抵抗膜の位置に対する信号
を検出する信号検出導体と、信号処理部と、座標を検出
する中央処理部を備えてなる座標検出装置において、座
標検出は、上記スイッチにより、上記抵抗膜に＋Ｘの方
向から順次走査信号が供給され、上記抵抗膜に−Ｘの方
向から順次走査信号が供給され、上記絶縁基板の任意位
置に上記信号検出導体を接触させることで、上記＋Ｘ方
向と−Ｘ方向から供給される信号に対して静電容量結合
により検出される信号の和と差の比を用いて上記信号検
出導体の接触位置のＸ座標を特定し、上記信号の和のピ
ーク付近の上記信号入力抵抗膜数本を用い、そのＹ座標
とそれに対する上記信号の和の値により、上記信号検出
導体の接触位置のＹ座標を特定することを特徴とする位
置検出装置。
【請求項３】以下の要素を有する位置検出装置（ａ）ガラスなどの絶縁体、（ｂ）上記絶縁体に２次元方向に配置され、所定の方向
に均一な電位分布を形成するように構成された抵抗体、（ｃ）上記抵抗体の異なる方向に均一な電位分布を形成
するように上記抵抗体の異なる方向から電位差を与える
電圧入力手段、（ｄ）上記絶縁体の任意の位置において、上記電圧入力
手段により与えられた抵抗体の所定の方向に生じる電位
差に基づき静電容量結合により生成される信号を検出す
る信号検出導体、（ｅ）上記信号検出導体より検出された信号に基づいて
位置を検出する位置検出手段。