JPH0816860B2

JPH0816860B2 - 座標検出装置

Info

Publication number: JPH0816860B2
Application number: JP22106389A
Authority: JP
Inventors: 修一藤田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1989-08-28
Filing date: 1989-08-28
Publication date: 1996-02-21
Anticipated expiration: 2011-02-21
Also published as: JPH0383113A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は、CADやパソコン等において入力座標位置を
検出するために用いられるものであって、対向配置され
た２枚の抵抗膜シートがタッチペンの押圧によって接触
し、その接触点の座標位置に応じたレベルの信号を出力
するように構成された感圧式のタブレットにおいて、出
力信号のレベルに基づいて接触点の座標位置を検出する
座標検出装置に関する。

＜従来の技術＞一般的な感圧式ダブレットの概略的構成を第３図に示
し、以下に説明する。

この感圧式タブレットＡにおいては、ｙ座標検知抵抗
膜シート１とｘ座標検知抵抗膜シート２とが微小間隙を
隔てて平行に対向配置されている。ｙ方向において、ｙ
座標検知抵抗膜シート１の一端が定電流電源３に接続さ
れ、他端が電流検出抵抗R₁を介して定電流電源３に接続
されている。電流検出抵抗R₁の両端は差動増幅器４の二
入力端子に接続され、その出力端子からｙ方向座標検出
信号O_yを出力するようになっている。

ｘ方向において、ｘ座標検知抵抗膜シート２の両端ど
うしが電流検出抵抗R₂を介して接続されている。電流検
出抵抗R₂の両端は差動増幅器５の二入力端子に接続さ
れ、その出力端子からｘ方向座標検出信号O_xを出力する
ようになっている。ｘ座標検知抵抗膜シート２の一端と
電流検出抵抗R₂との接続点とグランドとの間に電圧検出
抵抗R₃が接続され、この電圧検出抵抗R₃の両端電圧をペ
ンアップ／ダウン信号O_iとして出力するようになってい
る。

２枚の抵抗膜シート1,2をタッチペンで押すことによ
り、両抵抗膜シート1,2を任意の一点Ｐで接触させる。
接触点Ｐからｙ座標検知抵抗膜シート１の両端までの各
距離をy₁,y₂、定電流電源３の供給電流をi₀、電流検出
抵抗R₁に流れる電流をi₁とすると、となり、i₀、（y₁＋y₂）が一定であるから、接触点Ｐの
ｙ方向座標位置y₁は、電流検出抵抗R₁を流れる電流i₁に
比例する。差動増幅器４から出力されるｙ方向座標検出
信号O_yの大きさは、R₁×i₁となるから、ｙ方向座標検出
信号O_yによって接触点Ｐのｙ方向座標位置y₁を検出する
ことができる。

また、接触点Ｐからｘ座標検知抵抗膜シート２の両端
までの各距離をx₁,x₂、電流検出抵抗R₂に流れる電流をi
₂とすると、となり、i₀、（x₁＋x₂）が一定であるから、接触点Ｐの
ｘ方向座標位置x₁は、電流検出抵抗R₂を流れる電流i₂に
比例する。差動増幅器５から出力されるｘ方向座標検出
信号O_xの大きさは、R₂×i₂となるから、ｘ方向座標検出
信号O_xによって接触点Ｐのｘ方向座標位置x₁を検出する
ことができる。

さらに、電圧検出抵抗R₃の両端には、e_o＝R₃×i_oの一
定電圧が現れるが、タッチペンの押圧を解除して電流が
流れなくなると、電圧が０になることから、電圧検出抵
抗R₃の両端電圧をペンアップ／ダウン信号O_iとして取り
出すことにより、タッチペンのアップ／ダウンを検出す
ることができる。

タッチペンをダウンして両抵抗膜シート1,2を接触さ
せた状態で、タッチペンを移動させると、各信号O_i,O_x,
O_yは、理想的には第４図（ａ）のようになるはずであ
る。なお、従来例においては、ペンアップ／ダウン信号
O_iが“H"レベルの期間に、ｘ方向座標検出信号O_xおよび
ｙ方向座標検出信号O_yをサンプリングする。

ところが、実際にはタッチペンを持っている手のぶれ
や押圧力の変動が避けられず、両抵抗膜シート1,2が微
小な時間間隔で接触と非接触とを繰り返すチャタリング
が生じるために、同図（ｂ）のような乱れた波形とな
る。すなわち、タッチペンをダウンしているにもかかわ
らず、チャタリングによって検出信号が“0"レベルにな
るために、アップ状態であると誤検出したり、接触点Ｐ
がｘ軸上やｙ軸上にない状態であるにもかかわらず、ｘ
軸上やｙ軸上にあると誤検出してしまう。

このチャタリングノイズを除去するため、従来の座標
検出装置においては、第５図に示すように、入力ペンア
ップ／ダウン信号O_iを積分回路６と比較回路７を通して
出力ペンアップ／ダウン信号O_i′として取り出し、入力
ｘ方向座標検出信号O_x,入力ｙ方向座標検出信号O_yをそ
れぞれ積分回路8,9を通して出力ｘ方向座標検出信号
O_x′，出力ｙ方向座標検出信号O_y′として取り出すよう
に構成してある。

チャタリングによって信号が“0"レベルになる期間で
も、入力座標検出信号O_x,O_yのレベルを直前のレベルに
維持する必要から、積分回路8,9の積分時定数τ₂,τ_３
を充分に大きく設定している。これらの積分時定数τ₂,
τ_３は、タッチペン移動時のぶれ等によって生じるオー
バーシュートや高周波ノイズを防止して、出力座標検出
信号O_x′,O_y′が良好に平滑化されるように適当に決め
られる。

また、出力ペンアップ／ダウン信号O_i′を、出力座標
検出信号O_x′,O_y′に対する読み込みタイミング信号と
して用いている関係から、積分回路６の積分時定数τ_１
も大きく設定している。この積分時定数τ_１は、想定さ
れるチャタリングの最大間隔に対応できるように適当に
決められる。

＜発明が解決しようとする課題＞ところが、積分時定数を大きく設定してあると、次の
ような問題が新たに生じてくる。

（ｉ）積分回路8,9の積分時定数τ₂,τ_３を大きく設定
しているために、第６図（ａ）のように入力座標検出信
号O_x,O_yに急激なレベル変化が生じたときには、これに
良好に追従することができず、出力座標検出信号O_x′,O
_y′に大幅な応答遅れ（時間T₁）が生じる。その結果、
出力座標検出信号O_x′,O_y′が示している座標データが
実際にタッチペンが現在タッチしている座標位置と一致
しなくなる。

（ii）チャタリングに対して出力座標検出信号O_x′,
O_y′を平滑化するために積分時定数τ₂,τ_３を大きく設
定しているにもかかわらず、第６図（ｂ）のようにチャ
タリングが長く続き入力座標検出信号O_x,O_yが“0"レベ
ルとなる合計時間が長くなると、出力座標検出信号
O_x′,O_y′のレベルが次第に低下していき、正規のレベ
ルからずれてしまうため、前記同様に検出座標データと
タッチペンの現在座標位置とが不一致となる。

（iii）積分回路６の積分時定数τ_１を大きく設定して
いるために、第６図（ｃ）のようにタッチペンのダウン
時の積分出力（破線参照）の立ち上がりが遅く、比較回
路７で設定された基準レベルVref₀に達して出力ペンア
ップ／ダウン信号O_i′の出力開始までの時間が長ぐかか
る。この応答遅れ（時間T₂）のため、もし、ダウン直後
からタッチペンを移動させた場合には、前記同様に検出
座標データとタッチペンの現在座標データとが不一致と
なる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、チャタリングによる悪影響を良好に排除しながら
も、応答性の向上と誤検出の防止とを実現化することを
目的とする。

＜課題を解決するための手段＞本発明は、このような目的を達成するために、次のよ
うな構成をとる。

すなわち、本発明の座標検出装置は、感圧式タブレッ
トからの入力ペンアップ／ダウン信号を積分する第１の
積分回路と、その積分出力を、チャタリングを除去する
値に定められた基準レベルと比較して基準レベル以上の
ときにペンアップ／ダウン信号を出力する第１の比較回
路と、前記感圧式タブレットからの入力ｘ方向座標検出
信号を積分して出力する積分時定数の小さな第２の積分
回路と、前記感圧式タブレットからの入力ｙ方向座標検
出信号を積分して出力する積分時定数の小さな第３の積
分回路とを備えた座標検出装置において、前記第2,第３
の積分回路の積分時定数よりも大きな積分立上り時定数
をもつとともに実質的にゼロに定められた積分立下り時
定数をもち、前記感圧式タブレットからの入力ペンアッ
プ／ダウン信号を積分する第４の積分回路と、この第４
の積分回路の積分出力に対する基準レベルとして前記出
力ｘ方向座標検出信号および出力ｙ方向座標検出信号が
立ち上がりを完了して安定した後に前記積分出力を通過
させるように定められた基準レベルをもち、前記積分出
力をこの基準レベルと比較して基準レベル以上のときに
前記出力ｘ方向座標検出信号および出力ｙ方向座標検出
信号に対する読み込みタイミング信号を出力する第２の
比較回路とを備えたことを特徴とするものである。

＜作用＞本発明の上記構成による作用は、次のとおりである。

第１の比較回路からの出力ペンアップ／ダウン信号
は、感圧式タブレットに対してタッチペンがアップされ
たかダウンされたかを識別する信号としてのみ使用さ
れ、読み込みタイミング信号としては使用されない。

出力ｘ方向座標検出信号，出力ｙ方向座標検出信号に
対する読み込みタイミング信号は、第４の積分回路と第
２の比較回路によって生成される。第４の積分回路の積
分立上り時定数は、第2,第３の積分回路の積分時定数よ
りも大きく定められ、第２の比較回路の基準レベルは、
出力ｘ方向座標検出信号および出力ｙ方向座標検出信号
の立ち上がり完了後に第４の積分回路の積分出力を読み
込みタイミング信号として通過させるように定められて
いる。したがって、この読み込みタイミング信号が出力
されたときには、前記両出力座標検出信号は、タッチペ
ンのダウンによる立ち上がりの場合もチャタリングによ
る立り上がりの場合も、すでにその立ち上がりを完了し
て安定した状態となっている。また、第４の積分回路の
積分立下り時定数が実質的にゼロに定められているか
ら、チャタリングによる両出力座標検出信号の立ち下が
り時には、その立ち下がりの開始瞬間において読み込み
タイミング信号は無くなっている。

以上のように、読み込みタイミング信号は、両出力座
標検出信号が安定している期間においてのみ生成されて
いるから、出力座標検出信号にチャタリングによる影響
が入ってきても、読み込みタイミング信号に基づいて読
み込まれた出力座標検出信号にはチャタリングの影響が
含まれないことになる。

そして、このことから第2,第３の積分回路からの出力
座標検出信号としてはチャタリングによる影響が入って
きてもよいものとなり、その結果、第2,第３の積分回路
の積分時定数を充分に小さなものとしてもよいことにな
る。

＜実施例＞以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は実施例の座標検出装置の主要部を示すブロッ
ク図である。

第３図に示した感圧式タブレットＡのペンアップ／ダ
ウン信号O_iの出力端子に第１の積分回路10が接続され、
この積分回路10の出力端子に第１の比較回路11が接続さ
れ、この比較回路11の出力端子から出力ペンアップ／ダ
ウン信号O_i′が取り出されるようになっている。また、
感圧式タブレットＡのｘ方向座標検出信号O_xの出力端子
に第２の積分回路12が接続され、この積分回路12の出力
端子から出力ｘ方向座標検出信号O_x′が取り出されるよ
うになっている。同様に、感圧式タブレットＡのｙ方向
座標検出信号O_yの出力端子に第３の積分回路13が接続さ
れ、この積分回路13の出力端子から出力ｙ方向座標検出
信号O_y′が取り出されるようになっている。

以上の構成は従来例と同一である。ただし、各積分回
路10,12,13の積分時定数τ_１′，τ_２′，τ_３′が従来
例よりも充分小さく設定されている。すなわち、τ_１′
τ_１、τ_２′ τ_２、τ_３′ τ_３であり、また、
τ_２′＝τ_３′である。

本実施例において特徴をなす部分は、感圧式タブレッ
トＡのペンアップ／ダウン信号O_iの出力端子に第４の積
分回路14が接続され、この積分回路14の出力端子に第２
の比較回路15が接続され、この比較回路15から読み込み
タイミング信号O_Aが出力されるように構成されている点
である。

第４の積分回路14は、その積分時定数が立ち上がり時
と立ち下がり時とで異なり、積分立上り時定数τ_４は第
2,第３の積分回路12,13の積分時定数τ_２′，τ_３′よ
りも大きく設定され、また、積分立下り時定数τ_５は実
質的にゼロに設定されている。すなわち、τ_４＞τ_２′
＝τ_３′、τ_５０である。なお、積分立上り時定数τ
_４は、τ_２′，τ_３′よりも大きいとはいっても、従来
例のτ₂,τ_３に比べると充分に小さい時定数である。

以上の各信号O_i′,O_A,O_X′,O_y′の出力端子は、図示
しないマイクロコンピュータに接続されている。

次に、この実施例の座標検出装置の動作を第２図のタ
イムチャートに基づいて説明する。

時刻t₀において、感圧式タブレットＡにタッチペンが
ダウンされたとする。すると、電圧検出抵抗R₃の両端間
に生じる電圧e₀によって、図（ａ）に示す入力ペンアッ
プ／ダウン信号O_iが同時刻t₀において急峻に立ち上が
り、第１の積分回路10と第４の積分回路14とに同時に入
力されるとともに、図（ｆ），（ｈ）に示す差動増幅器
5,4からの入力ｘ方向座標検出信号O_xおよび入力ｙ方向
座標検出信号O_yが同時刻t₀において急峻に立ち上がり、
それぞれ第２の積分回路12、第３の積分回路13に入力さ
れる。

図（ａ）の入力ペンアップ／ダウン信号O_iは、図
（ｂ）に示すように第１の積分回路10において積分時定
数τ′で積分されて次第に上昇していき、その積分出力
が第１の比較回路11の基準レベルVref₁達した時点で第
１の比較回路11の出力が“H"レベルとなる。これが図
（ｃ）に示す出力ペンアップ／ダウン信号O_i′である。
このペンアップ／ダウン信号O_i′は、タッチペンのアッ
プ／ダウンの検出のみに利用され、従来例のように読み
込みタイミング信号としては利用されない。

図（ａ）の入力ペンアップ／ダウン信号O_iは、図
（ｄ）に示すように第４の積分回路14において積分立上
り時定数τ_４で積分されて次第に上昇していき、第２の
比較回路15の基準レベルVref₂に達した時刻t₂において
第２の比較回路15の出力が“H"レベルとなる。これが図
（ｅ）に示す読み込みタイミング信号O_Aである。この読
み込みタイミング信号O_Aは、図（ｇ），（ｉ）に示す出
力ｘ方向座標検出信号O_x′，出力_ｙ方向座標検出信号
O_y′の読み込みタイミングを決定するものである。

図（ｆ）の入力ｘ方向座標検出信号O_xは、図（ｇ）に
示すように第２の積分回路12において積分時定数τ_２′
で積分されて出力ｘ方向座標検出信号O_x′となり、図
（ｈ）の入力ｙ方向座標検出信号O_yは、図（ｉ）に示す
ように第３の積分回路13において積分時定数τ_３′で積
分されて出力ｙ方向座標検出信号O_y′となる。

ここで着目すべきことは、第2,第３の積分回路12,13
の積分時定数τ_２′，τ_３′が第４の積分回路14の積分
立上り時定数τ_４よりも小さいために（τ_２′＝τ_３′
＜τ_４）、第４の積分回路14の積分出力が基準レベルVr
ef₂に達して読み込みタイミング信号O_Aが立ち上がる時
刻t₂よりも、出力ｘ方向座標検出信号O_x′，出力ｙ方向
座標検出信号O_y′が立ち上がりを完了して安定を開始す
る時刻t₁の方が早いということである。換言すれば、出
力座標検出信号O_x′,O_y′の読み込みは、この出力座標
検出信号O_x′,O_y′が安定した後から行われるようにな
っているということである。

感圧式タブレットＡにタッチした状態のままタッチペ
ンを移動させると、ぶれ等によってチャタリングが発生
する。チャタリングの発生が時刻t₃から始まったとする
と、図（ａ）の入力ペンアップ／ダウン信号O_iに“0"レ
ベルの状態が出現する。このチャタリングによって図
（ｂ）に示す第１の積分回路10の積分出力は少し低下す
るが、基準レベルVref₁までは低下しないため、第１の
比較回路11から出力される図（ｃ）の出力ペンアップ／
ダウン信号O_i′は“H"レベルを維持する。すなわち、チ
ャタリング発生にもかかわらず、出力ペンアップ／ダウ
ン信号O_i′は、そのチャタリングノイズを排除してい
る。

なお、これに対して、時刻t₄からの入力ペンアップ／
ダウン信号O_iの“L"レベルへの移行はタッチペンのアッ
プによるもので、このときは第１の積分回路10の積分出
力が基準レベルVref₁よりも低くなり、図（ｃ）の出力
ペンアップ／ダウン信号O_i′が“L"レベルに反転する。
すなわち、マイクロコンピュータは、出力ペンアップ／
ダウン信号O_i′によりタッチペンのアップ／ダウンのみ
を監視し、チャタリング発生の有無は監視しない。

さて、時刻t₃の段階に戻って説明を続ける。チャタリ
ングによって図（ａ）の入力ペンアップ／ダウン信号O_i
に“0"レベルの状態が出現すると、第４の積分回路14に
おいては、これに鋭敏に反応する。すなわち、積分立下
り時定数τ_５がほぼゼロであるから、図（ｄ）の積分出
力は急峻に立ち下がる。したがって、第２の比較回路15
から出力される図（ｅ）の読み込みタイミング信号O_Aも
同時刻t₃で急峻に立ち下がる。

図（ｆ），（ｈ）に示す入力座標検出信号O_x,O_yもチ
ャタリングによって同時刻t₃で急峻に立ち下がり、第2,
第３の積分回路12,13の出力である図（ｇ），（ｉ）に
示す出力座標検出信号O_x′,O_y′も、その積分時定数τ
_２′，τ_３′が比較的小さいために比較的速く立ち下が
る。図例の場合は“0"レベルまで低下している。

しかし、出力座標検出信号O_x′,O_y′が立ち下がりつ
つある段階では、図（ｅ）の読み込みタイミング信号O_A
が直前の時刻t₃ですでに“0"レベルとなっているから、
立ち下がり途中にある出力座標検出信号O_x′,O_y′の読
み込みは行われない。読み込みタイミング信号O_Aによっ
て出力座標検出信号O_x′,O_y′が読み込まれるのは、出
力座標検出信号O_x′,O_y′が安定しているときに限られ
る。

その結果、積分時定数τ_２′，τ_３′が小さいことか
ら出力座標検出信号O_x′,O_y′にチャタリングによる影
響が現れても、この影響が排除され誤検出を生じるおそ
れはない。したがって、第2,第３の積分回路12,13の積
分時定数τ_２′，τ_３′は充分に小さくてもよく、タッ
チペンのダウン時の出力座標検出信号O_x′,O_y′の立ち
上がりを応答性の非常に良いものとして急峻に立ち上げ
ることできるとともに、タッチペンの急速な移動に伴う
入力座標検出信号O_x,O_yの急激なレベル変化に対して
も、これに敏速に追従することができる。

第2,第３の積分回路12,13は専ら、入力座標検出信号O
_x,O_yの立ち上がり時、立ち下がり時にオーバーシュート
や高周波ノイズが発生するのを防止するために設けられ
ている。

従来例では、出力ペンアップ／ダウン信号O_i′を読み
込みタイミング信号として使用していたために、出力ペ
ンアップ／ダウン信号O_i′が“H"レベルの期間において
は出力座標検出信号O_x′,O_y′にチャタリングによる影
響が現れてはならず、そのために積分回路7,8の積分時
定数τ₂,τ_３を充分に大きくしておかなければならなか
ったのであり、その結果として応答性，追従性が低下し
ていたのである。

なお、時刻t₃においてチャタリングのために図（ｅ）
の読み込みタイミング信号O_Aが“L"レベルに反転したに
もかかわらず、図（ｃ）の出力ペンアップ／ダウン信号
O_i′が“H"レベルを維持していることから、マイクロコ
ンピュータでは、読み込みタイミング信号O_Aの“H"レベ
ルへの反転はタッチペンのアップによるものではなく、
チャタリングによるものであることを判別できるのであ
る。

＜発明の効果＞本発明によれば、次の効果が発揮される。

第４の積分回路と第２の比較回路とにより、第2,第３
の積分回路からの出力ｘ方向座標検出信号および出力ｙ
方向座標検出信号が安定している期間においてのみ読み
込みタイミング信号を生成しているから、出力座標検出
信号にチャタリングによる影響が含まれていても、この
影響を排除した状態で出力座標検出信号を読み込むこと
ができ、誤検出を防止できる。

また、チャタリングが長く続いて出力座標検出信号が
“0"レベルとなる合計時間が長くなっても、前述のとお
りチャタリングの影響は排除されているから、読み込ま
れた出力座標検出信号のレベルは正規のレベルと一致す
ることになり、正確な座標位置検出を行うことができ
る。

出力座標検出信号にチャタリングによる影響が含まれ
ていてもよいことから、第2,第３の積分回路の積分時定
数を充分に小さなものとすることができ、座標検出信号
の急激な変化やタッチペンダウン時の立ち上がりに対し
て敏速に追従することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例に係り、第１図
は座標検出装置のブロック図、第２図は動作説明に供す
るタイムチャートである。第３図は実施例と従来例とに
共通な感圧式タブレットの概略構成図、第４図は感圧式
タブレットの正常時およびチャタリング時の出力波形図
である。第５図および第６図は従来例に係り、第５図は
座標検出装置のブロック図、第６図は問題点を指摘する
ための波形図である。Ａ……感圧式タブレット、10……第１の積分回路、11…
…第１の比較回路、12……第２の積分回路、13……第３
の積分回路、14……第４の積分回路、15……第２の比較
回路、O_i……入力ペンアップ／ダウン信号、O_i′……出
力ペンアップ／ダウン信号、O_x……入力ｘ方向座標検出
信号、O_x′……出力ｘ方向座標検出信号、O_y……入力ｙ
方向座標検出信号、O_y′……出力方向座標検出信号、O_A
……読み込みタイミング信号、τ_１′……第１の積分回
路の積分時定数、τ_２′……第２の積分回路の積分時定
数、τ_３′……第３の積分回路の積分時定数、τ_４……
第４の積分回路の積分立上り時定数、τ_５……第４の積
分回路の積分立下り時定数、Vref₁……第１の比較回路
の基準レベル、Vref₂……第２の比較回路の基準レベ
ル。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感圧式タブレットからの入力ペンアップ／
ダウン信号を積分する第１の積分回路と、その積分出力を、チャタリングを除去する値に定められ
た基準レベルと比較して基準レベル以上のときにペンア
ップ／ダウン信号を出力する第１の比較回路と、前記感圧式タブレットからの入力ｘ方向座標検出信号を
積分して出力する積分時定数の小さな第２の積分回路
と、前記感圧式タブレットからの入力ｙ方向座標検出信号を
積分して出力する積分時定数の小さな第３の積分回路とを備えた座標検出装置において、前記第2,第３の積分回路の積分時定数よりも大きな積分
立上り時定数をもつとともに実質的にゼロに定められた
積分立下り時定数をもち、前記感圧式ダブレットからの
入力ペンアップ／ダウン信号を積分する第４の積分回路
と、この第４の積分回路の積分出力に対する基準レベルとし
て前記出力ｘ方向座標検出信号および出力ｙ方向座標検
出信号が立ち上がりを完了して安定した後に前記積分出
力を通過させるように定められた基準レベルをもち、前
記積分出力をこの基準レベルと比較して基準レベル以上
のときに前記出力ｘ方向座標検出信号および出力ｙ方向
座標検出信号に対する読み込みタイミング信号を出力す
る第２の比較回路とを備えたことを特徴とする座標検出装置。