JPH06337752A - 座標検出装置 - Google Patents
座標検出装置Info
- Publication number
- JPH06337752A JPH06337752A JP15120393A JP15120393A JPH06337752A JP H06337752 A JPH06337752 A JP H06337752A JP 15120393 A JP15120393 A JP 15120393A JP 15120393 A JP15120393 A JP 15120393A JP H06337752 A JPH06337752 A JP H06337752A
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- JP
- Japan
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- signal
- electrode lines
- detection pen
- conductor
- tablet
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 静電容量結合方式によるケーブル無しの検出
ペンによる座標検出装置であり、隣合う二本の電極線か
らの不平衡二信号を差動増幅する手段による座標検出。 【構成】 Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれ平行な複数の電
極線をもつタブレットと、先端部にスタイラス導体を有
しそれ以外の外周を導体で囲まれた正弦波或いは矩形波
発生器を持つ検出ペンと、不平衡二信号マルチプレクサ
と、信号検出及び制御部とで主に構成される。 【効果】 外来ノイズの影響をほぼ完全に除去できた事
により、低消費電力検出ペンを用いての高安定且つ高精
度の座標検出ができる。
ペンによる座標検出装置であり、隣合う二本の電極線か
らの不平衡二信号を差動増幅する手段による座標検出。 【構成】 Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれ平行な複数の電
極線をもつタブレットと、先端部にスタイラス導体を有
しそれ以外の外周を導体で囲まれた正弦波或いは矩形波
発生器を持つ検出ペンと、不平衡二信号マルチプレクサ
と、信号検出及び制御部とで主に構成される。 【効果】 外来ノイズの影響をほぼ完全に除去できた事
により、低消費電力検出ペンを用いての高安定且つ高精
度の座標検出ができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】 本発明はタブレット上に当接さ
れたケーブル無しの検出ペンの、タブレットへの当接位
置情報をデジタル値で出力する座標検出装置に関する。
れたケーブル無しの検出ペンの、タブレットへの当接位
置情報をデジタル値で出力する座標検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】 従来の装置本体とのケーブル無しの静
電容量結合方式での能動回路を内蔵した信号検出ペンを
使用したタブレット座標検出装置においては、通常疑似
グランド（疑似接地）を信号のリターン経路とした検出
ペン信号の伝達手段を利用している。また、この場合外
来ノイズ対策として特別のノイズセンス電極線をタブレ
ットに敷設し、このノイズと本来の電極線の信号とを差
動増幅することによりノイズ成分を低減し、信号を精度
良く検出する方法が知られている。また、他の外来ノイ
ズ対策として数本以上離れた平行電極線をノイズセンス
用として使用し、信号レベル検出特性（一つ山特性）に
影響しない様にして差動増幅器によりノイズ成分を低減
する方法も知られている。
電容量結合方式での能動回路を内蔵した信号検出ペンを
使用したタブレット座標検出装置においては、通常疑似
グランド（疑似接地）を信号のリターン経路とした検出
ペン信号の伝達手段を利用している。また、この場合外
来ノイズ対策として特別のノイズセンス電極線をタブレ
ットに敷設し、このノイズと本来の電極線の信号とを差
動増幅することによりノイズ成分を低減し、信号を精度
良く検出する方法が知られている。また、他の外来ノイ
ズ対策として数本以上離れた平行電極線をノイズセンス
用として使用し、信号レベル検出特性（一つ山特性）に
影響しない様にして差動増幅器によりノイズ成分を低減
する方法も知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】 上述した従来の方法
では外来ノイズの低減量が少なく、更なる座標検出精度
向上が求められていた。また信号検出ペン内消費電力の
低減も希求されていた。
では外来ノイズの低減量が少なく、更なる座標検出精度
向上が求められていた。また信号検出ペン内消費電力の
低減も希求されていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】 本発明は上述した従来
の問題点に鑑みなされたもので、Ｘ及びＹ座標軸に沿っ
て配設された複数の電極線を有するタブレットと、該タ
ブレットの電極線と静電容量結合するスタイラス導体を
先端部に配置し該スタイラス導体の先端部以外のほとん
どを導体で覆った信号検出ペンと、前記電極線の隣合う
二本からの不平衡二信号を同時入力し順次切り換え接続
し不平衡二信号を出力するアナログマルチプレクサと、
該アナログマルチプレクサからの不平衡二信号を差動入
力する差動増幅器と、バンドパスフィルタ、信号検出及
び制御部とを有し、前記信号検出ペン内部に一端が先端
部スタイラス導体へ接続され他端が信号検出ペンの外周
の導体へ接続された正弦波又は矩形波発生器と該正弦波
又は矩形波発生器へ動作電力を供給する電源部とを有し
該タブレットの各ペアー電極線毎の信号の差のレベルを
計測することによってタブレットへの検出ペンの当接位
置座標を出力する座標検出装置を提案するものである。
の問題点に鑑みなされたもので、Ｘ及びＹ座標軸に沿っ
て配設された複数の電極線を有するタブレットと、該タ
ブレットの電極線と静電容量結合するスタイラス導体を
先端部に配置し該スタイラス導体の先端部以外のほとん
どを導体で覆った信号検出ペンと、前記電極線の隣合う
二本からの不平衡二信号を同時入力し順次切り換え接続
し不平衡二信号を出力するアナログマルチプレクサと、
該アナログマルチプレクサからの不平衡二信号を差動入
力する差動増幅器と、バンドパスフィルタ、信号検出及
び制御部とを有し、前記信号検出ペン内部に一端が先端
部スタイラス導体へ接続され他端が信号検出ペンの外周
の導体へ接続された正弦波又は矩形波発生器と該正弦波
又は矩形波発生器へ動作電力を供給する電源部とを有し
該タブレットの各ペアー電極線毎の信号の差のレベルを
計測することによってタブレットへの検出ペンの当接位
置座標を出力する座標検出装置を提案するものである。
【０００５】
【作用】 タブレット上のＸ又はＹ座標軸のそれぞれに
平行な隣合う２本の電極線間の差信号を求める事による
ほぼ完全なノイズ成分除去を行い、また座標判定の手法
が従来と異なり二つ山のあるレベル検出特性を使用する
ものである。
平行な隣合う２本の電極線間の差信号を求める事による
ほぼ完全なノイズ成分除去を行い、また座標判定の手法
が従来と異なり二つ山のあるレベル検出特性を使用する
ものである。
【０００６】
【実施例】 以下本発明の詳細を添付図を参照して説明
する。図１は、本発明の実施例の電気信号系統図を兼ね
た装置構成図である。検出ペン５内部に能動回路の正弦
波発生器１が配置され連続した正弦波電圧を発生し、検
出ペン５の外周導体４を基準とする不平衡信号電圧を検
出ペン５の先端部のスタイラス導体３へ印加する。電源
部としての電池２はペン内部へ動作電力を供給する。
する。図１は、本発明の実施例の電気信号系統図を兼ね
た装置構成図である。検出ペン５内部に能動回路の正弦
波発生器１が配置され連続した正弦波電圧を発生し、検
出ペン５の外周導体４を基準とする不平衡信号電圧を検
出ペン５の先端部のスタイラス導体３へ印加する。電源
部としての電池２はペン内部へ動作電力を供給する。
【０００７】検出ペン５の先端部のスタイラス導体３は
タブレット６の盤面近くにある時、タブレット６の各電
極線７と小容量の静電容量結合することになる。また検
出ペン５の外周導体４は装置本体グランドとの浮遊容量
により、また操作者の人体を通じ、また電磁波放射イン
ピーダンスの効果等により疑似グランド（疑似接地）と
見なす事が出来、図１に於て等価接地インピーダンス
（Ｚｐ）１３と図示してある。従って検出ペン５内部で
発生した連続正弦波信号は、等価接地インピーダンス１
３を信号のリターン経路として前記静電容量結合を通じ
て、各電極線７へ結合容量の大きさに従ったレベルでそ
れぞれ伝わる。Ｘ方向及びＹ方向アナログマルチプレク
サ８及び９は各電極線７の隣合う二電極線をペアーとし
ながら順次切り換えて、隣接二電極線の不平衡二信号を
差動増幅器１０の＋端子及び−端子へそれぞれ同時に印
加する。
タブレット６の盤面近くにある時、タブレット６の各電
極線７と小容量の静電容量結合することになる。また検
出ペン５の外周導体４は装置本体グランドとの浮遊容量
により、また操作者の人体を通じ、また電磁波放射イン
ピーダンスの効果等により疑似グランド（疑似接地）と
見なす事が出来、図１に於て等価接地インピーダンス
（Ｚｐ）１３と図示してある。従って検出ペン５内部で
発生した連続正弦波信号は、等価接地インピーダンス１
３を信号のリターン経路として前記静電容量結合を通じ
て、各電極線７へ結合容量の大きさに従ったレベルでそ
れぞれ伝わる。Ｘ方向及びＹ方向アナログマルチプレク
サ８及び９は各電極線７の隣合う二電極線をペアーとし
ながら順次切り換えて、隣接二電極線の不平衡二信号を
差動増幅器１０の＋端子及び−端子へそれぞれ同時に印
加する。
【０００８】ここで外乱（ノイズ）入力の影響について
述べると、タブレット６上の隣合う電極線間距離は数ミ
リメートルであり、図示しないノイズ発生源から各電極
線７までの距離に比し大変に小さく、また隣接する電極
線は同じ形状及び寸法なので隣接電極線には同じレベル
及び位相の外乱信号が混入しているとみなす事が出来
る。但し検出ペン５からの本来の信号は、検出ペン５の
先端部のスタイラス導体３が隣接電極線のちょうど中間
位置にある場合を除き、結合容量の大きさに差があるた
め、隣接電極線と言えども充分差のある信号レベルで、
検出ペン５の先端部のスタイラス導体３の近傍の各電極
線７へ伝わる。従って差動増幅器１０はグランドを基準
レベルとする二信号入力の差のみを増幅するので、外乱
混入成分（同相同レベル成分）をほぼ完全に除去し、必
要信号（検出ペン５からの信号成分）のみを増強し出力
する。この出力信号はバンドパスフィルタ１１に印加さ
れ、回路の途中で混入するデジタルノイズ、回路素子の
発生するノイズ等のランダム性ノイズが減衰し、必要信
号の周波数及びその近傍周波数成分のみ有効に通過す
る。バンドパスフィルタ１１の出力信号は上記の通りＳ
／Ｎ比の優れた信号であり、信号検出及び制御部１２へ
印加される。
述べると、タブレット６上の隣合う電極線間距離は数ミ
リメートルであり、図示しないノイズ発生源から各電極
線７までの距離に比し大変に小さく、また隣接する電極
線は同じ形状及び寸法なので隣接電極線には同じレベル
及び位相の外乱信号が混入しているとみなす事が出来
る。但し検出ペン５からの本来の信号は、検出ペン５の
先端部のスタイラス導体３が隣接電極線のちょうど中間
位置にある場合を除き、結合容量の大きさに差があるた
め、隣接電極線と言えども充分差のある信号レベルで、
検出ペン５の先端部のスタイラス導体３の近傍の各電極
線７へ伝わる。従って差動増幅器１０はグランドを基準
レベルとする二信号入力の差のみを増幅するので、外乱
混入成分（同相同レベル成分）をほぼ完全に除去し、必
要信号（検出ペン５からの信号成分）のみを増強し出力
する。この出力信号はバンドパスフィルタ１１に印加さ
れ、回路の途中で混入するデジタルノイズ、回路素子の
発生するノイズ等のランダム性ノイズが減衰し、必要信
号の周波数及びその近傍周波数成分のみ有効に通過す
る。バンドパスフィルタ１１の出力信号は上記の通りＳ
／Ｎ比の優れた信号であり、信号検出及び制御部１２へ
印加される。
【０００９】次に検出ペン５の先端部のスタイラス導体
３のタブレット６上の位置による信号レベルとその座標
判定について説明すると、信号検出及び制御部１２にお
いて、信号の位相を無視した絶対値による検出レベルと
Ｘ軸上位置（Ｙ軸上位置に対しても同様）に関する特性
曲線は図２に示すが、選択された二電極線の中心点でデ
ィップした左右対称の二つ山のある特性である。特性曲
線２１はｎを任意番目の電極線７としてｎとｎ＋１番目
の電極線７による信号検出レベル特性であり、特性曲線
２２はｎ＋１番目とｎ＋２番目の電極線７による特性で
あり、特性曲線１２はｎ＋２番目とｎ＋３番目の電極線
７による特性である。これらの検出レベルから詳細な座
標を補間法により判定するのであるが、本装置に於て
は、上位二つの検出レベルからどの電極線間のどちらの
半区間かを判別し、次に補間量を求める。今、検出ペン
５の先端部のスタイラス導体３がｎ＋１とｎ＋２番目の
電極線間にあり且つｎ＋２番目の電極線側の半区間内に
ある場合は、ｎ＋１とｎ＋２番目の電極線の中間点から
の近似補間量をｘとして、 ｘ＝（ｄ／２）×（Ｓ12／Ｓ23） である。ここで ｄ＝電極線の間隔 Ｓ12＝ｎ＋１及びｎ＋２番目の電極線による信号検出レ
ベル Ｓ23＝ｎ＋２及びｎ＋３番目の電極線による信号検出レ
ベル である。この近似ｘを更に電極線の物理的各寸法から決
まる補正特性により補正して正確な補間量が求まる。信
号検出及び制御部１２は上記線間補間を行い、精密なＸ
及びＹ座標を判定してデジタル出力する。
３のタブレット６上の位置による信号レベルとその座標
判定について説明すると、信号検出及び制御部１２にお
いて、信号の位相を無視した絶対値による検出レベルと
Ｘ軸上位置（Ｙ軸上位置に対しても同様）に関する特性
曲線は図２に示すが、選択された二電極線の中心点でデ
ィップした左右対称の二つ山のある特性である。特性曲
線２１はｎを任意番目の電極線７としてｎとｎ＋１番目
の電極線７による信号検出レベル特性であり、特性曲線
２２はｎ＋１番目とｎ＋２番目の電極線７による特性で
あり、特性曲線１２はｎ＋２番目とｎ＋３番目の電極線
７による特性である。これらの検出レベルから詳細な座
標を補間法により判定するのであるが、本装置に於て
は、上位二つの検出レベルからどの電極線間のどちらの
半区間かを判別し、次に補間量を求める。今、検出ペン
５の先端部のスタイラス導体３がｎ＋１とｎ＋２番目の
電極線間にあり且つｎ＋２番目の電極線側の半区間内に
ある場合は、ｎ＋１とｎ＋２番目の電極線の中間点から
の近似補間量をｘとして、 ｘ＝（ｄ／２）×（Ｓ12／Ｓ23） である。ここで ｄ＝電極線の間隔 Ｓ12＝ｎ＋１及びｎ＋２番目の電極線による信号検出レ
ベル Ｓ23＝ｎ＋２及びｎ＋３番目の電極線による信号検出レ
ベル である。この近似ｘを更に電極線の物理的各寸法から決
まる補正特性により補正して正確な補間量が求まる。信
号検出及び制御部１２は上記線間補間を行い、精密なＸ
及びＹ座標を判定してデジタル出力する。
【００１０】他の実施例として検出ペン５に矩形波発生
器を内蔵したものについて説明する。矩形波発生器の出
力信号を連続波にしていることからその基本波成分の振
幅は矩形波の振幅の（π／２）倍であり、バンドパスフ
ィルタ１１がその基本波成分のみ通過させる事により、
正弦波発生器を使用したものに比し１．５倍以上の信号
検出レベルを得る事ができて、効率よい動作となる。ま
たアナログマルチプレクサ８及び９の接続構成を少し変
え、その二つの出力の一方を偶数番目の電極線にのみ切
り換え接続させ、他方の出力を奇数番目の電極線にのみ
切り換え接続させて、アナログマルチプレクサ８及び９
の規模を小さくして検出ペンの当接位置の座標検出もで
きる事は言うまでもない。
器を内蔵したものについて説明する。矩形波発生器の出
力信号を連続波にしていることからその基本波成分の振
幅は矩形波の振幅の（π／２）倍であり、バンドパスフ
ィルタ１１がその基本波成分のみ通過させる事により、
正弦波発生器を使用したものに比し１．５倍以上の信号
検出レベルを得る事ができて、効率よい動作となる。ま
たアナログマルチプレクサ８及び９の接続構成を少し変
え、その二つの出力の一方を偶数番目の電極線にのみ切
り換え接続させ、他方の出力を奇数番目の電極線にのみ
切り換え接続させて、アナログマルチプレクサ８及び９
の規模を小さくして検出ペンの当接位置の座標検出もで
きる事は言うまでもない。
【００１１】
【発明の効果】 以上説明したように本発明ではほぼ完
全に外来ノイズの影響を除去し、Ｓ／Ｎ比の優れた信号
により精度の良い且つ安定動作する座標検出装置とする
事ができた。また、Ｓ／Ｎ比が良い事から相対的に検出
ペンの信号出力レベルを従来より低減しても充分な座標
精度が得られたために、検出ペン内の電力消費量を低下
できて、電池寿命を長くすることもできた。
全に外来ノイズの影響を除去し、Ｓ／Ｎ比の優れた信号
により精度の良い且つ安定動作する座標検出装置とする
事ができた。また、Ｓ／Ｎ比が良い事から相対的に検出
ペンの信号出力レベルを従来より低減しても充分な座標
精度が得られたために、検出ペン内の電力消費量を低下
できて、電池寿命を長くすることもできた。
【図１】 電気信号系統図を兼ねた装置構成図
【図２】 信号検出レベル特性図
１ 正弦波発生器 ２ 電池 ３ 検出ペン先端部のスタイラス導体 ４ 検出ペンの外周導体 ５ 検出ペン ６ タブレット ７ 電極線 ８ Ｘ方向アナログマルチプレクサ ９ Ｙ方向アナログマルチプレクサ １０ 差動増幅器 １１ バンドパスフィルタ １２ 信号検出及び制御部 １３ 等価接地インピーダンス ２１ ｎとｎ＋１番目の電極線による信号検出レベル特
性 ２２ ｎ＋１とｎ＋２番目の電極線による信号検出レベ
ル特性 ２３ ｎ＋２とｎ＋３番目の電極線による信号検出レベ
ル特性
性 ２２ ｎ＋１とｎ＋２番目の電極線による信号検出レベ
ル特性 ２３ ｎ＋２とｎ＋３番目の電極線による信号検出レベ
ル特性
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年４月１８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】 他の実施例として検出ペン５に矩形波発
生器を内蔵したものについて説明する。矩形波発生器の
出力信号を連続波にしていることからその基本波成分の
振幅は矩形波の振幅の（４／π）倍であり、バンドパス
フィルタ１１がその基本波成分のみ通過させる事によ
り、正弦波発生器を使用したものに比し１．２７倍以上
の信号検出レベルを得る事ができて、効率よい動作とな
る。またアナログマルチプレクサ８及び９の接続構成を
少し変え、その二つの出力の一方を偶数番目の電極線に
のみ切り換え接続させ、他方の出力を奇数番目の電極線
にのみ切り換え接続させて、アナログマルチプレクサ８
及び９の規模を小さくして検出ペンの当接位置の座標検
出もできる事は言うまでもない。
生器を内蔵したものについて説明する。矩形波発生器の
出力信号を連続波にしていることからその基本波成分の
振幅は矩形波の振幅の（４／π）倍であり、バンドパス
フィルタ１１がその基本波成分のみ通過させる事によ
り、正弦波発生器を使用したものに比し１．２７倍以上
の信号検出レベルを得る事ができて、効率よい動作とな
る。またアナログマルチプレクサ８及び９の接続構成を
少し変え、その二つの出力の一方を偶数番目の電極線に
のみ切り換え接続させ、他方の出力を奇数番目の電極線
にのみ切り換え接続させて、アナログマルチプレクサ８
及び９の規模を小さくして検出ペンの当接位置の座標検
出もできる事は言うまでもない。
Claims (3)
- 【請求項１】Ｘ及びＹ座標軸に沿って配設された複数の
電極線を有するタブレットと、該タブレットの電極線と
静電容量結合するスタイラス導体を先端部に配置し、該
スタイラス導体の先端部以外の殆どを導体で覆った信号
検出ペンと、前記電極線の隣合う二本からの不平衡二信
号を同時入力し、電極線を二本づつ順次切り換え接続し
不平衡二信号を出力するアナログマルチプレクサと、該
アナログマルチプレクサからの不平衡二信号を差動入力
する差動増幅器と、バンドパスフィルタ、信号検出及び
制御部とを有し、前記信号検出ペン内部に、一端が先端
部スタイラス導体へ接続され他端が信号検出ペンの外周
の導体へ接続された交番信号発生器と該交番信号発生器
へ動作電力を供給する電源部とを有し、該タブレットの
隣合う各ペアー電極線毎の信号の差のレベルを計測する
ことによってタブレットへの信号検出ペンの当接位置座
標を出力することを特徴とする座標検出装置。 - 【請求項２】 前記交番信号発生器を正弦波発生器とし
た請求項１の座標検出装置。 - 【請求項３】 前記交番信号発生器を矩形波発生器とし
た請求項１の座標検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15120393A JPH06337752A (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 座標検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15120393A JPH06337752A (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 座標検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06337752A true JPH06337752A (ja) | 1994-12-06 |
Family
ID=15513498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15120393A Pending JPH06337752A (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 座標検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06337752A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005529414A (ja) * | 2002-06-07 | 2005-09-29 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 入力システム |
| JP2011053864A (ja) * | 2009-09-01 | 2011-03-17 | Seiko Epson Corp | センシング装置および電子機器 |
| EP2711815A2 (en) | 2012-09-20 | 2014-03-26 | Wacom Co., Ltd. | Position detecting device |
| WO2014050202A1 (ja) * | 2012-09-27 | 2014-04-03 | シャープ株式会社 | タッチパネル |
| CN110161571A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-08-23 | 上海明强智能技术有限公司 | 一种用于金属异物检测机的正弦信号源系统 |
-
1993
- 1993-05-28 JP JP15120393A patent/JPH06337752A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005529414A (ja) * | 2002-06-07 | 2005-09-29 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 入力システム |
| JP2011053864A (ja) * | 2009-09-01 | 2011-03-17 | Seiko Epson Corp | センシング装置および電子機器 |
| EP2711815A2 (en) | 2012-09-20 | 2014-03-26 | Wacom Co., Ltd. | Position detecting device |
| KR20140038325A (ko) | 2012-09-20 | 2014-03-28 | 가부시키가이샤 와코무 | 위치 검출 장치 |
| EP2711815A3 (en) * | 2012-09-20 | 2017-11-22 | Wacom Co., Ltd. | Position detecting device |
| WO2014050202A1 (ja) * | 2012-09-27 | 2014-04-03 | シャープ株式会社 | タッチパネル |
| JP5819003B2 (ja) * | 2012-09-27 | 2015-11-18 | シャープ株式会社 | タッチパネル |
| CN110161571A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-08-23 | 上海明强智能技术有限公司 | 一种用于金属异物检测机的正弦信号源系统 |
| CN110161571B (zh) * | 2019-06-26 | 2024-05-17 | 上海明强智能技术有限公司 | 一种用于金属异物检测机的正弦信号源系统 |
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