JPH08500443A - ２重感度スタッド検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ２重感度スタッド検出装置は、密な面と疎な面の何れを通してもスタッドを検出する。スタッドは、プレート（２４、３２）が面に沿ってスタッドの近辺に移動するにつれて生じるプレートの容量性負荷の変化を検知することによって検出される。この装置は、出力（１４、１８、２６）を通して、装置がスタッド上で誤って較正されたとき、それを操作員に知らせる。また、この装置は、もし装置がスタッドの検出には密すぎたるか、あるいは粗すぎる面に置かれたときは、それを操作員に伝える。ディジタルレジスタ（３８）を用いることによって、装置は電源が入っている間、無期限に較正された状態を保つ。

Description

【発明の詳細な説明】 ２重感度スタッド検出装置発明の背景 産業上の利用分野 本発明は、電子的なセンサに関する。特に、壁、床などのような構造物を含む 様々な面に隠れたスタッド（ｓｔｕｄ）の位置の検出に適したセンサに関する。 更に詳細には、本発明は、密な（ｔｈｉｃｋ）面と疎な（ｔｈｉｎ）面に隠れた スタッドの位置の検出のための２つの感度モードを備え、装置がスタッド上で較 正されたとき、ユーザにそれを伝える機能を備えた電子的スタッド検出装置に関 する。従来技術 １９８４年８月７日発行の米国特許第４，４６４，６２２号（ここで言及した ことにより本出願の一部とされたい）明細書には、電子的ウォールスタッド検出 装置が開示されている。この装置は特に壁面に隠れて位置するウォールスタッド の位置を探すのに適している。この装置は、壁面に沿って動く間に、スタッドが あることによるキャパシタンスの変化を測定することによってスタッドを検出す る。この装置は壁面に近接する装置内に装着された複数のキャパシタプレートと 、壁に隠れ、かつキャパシタのすぐ近くにあるスタッドによって生じる壁の誘電 定数の変化によるキャパシタプレートのキャパシタンスの変化を検出するための 回路と、キャパシタプレートのキャパシタンスの変化を 示すインディケータとを備え、それによってウォールスタッドの位置を示す。こ のセンサは、較正（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）が行われているとき、操作員にそ れを知らせる機能も備えている。 上述した電子的ウォールスタッド検出装置によって、述べたように、壁の中の スタッドの位置を探し当てることができるが、経験によるとその機能はいくつか の面で改善することができる。このスタッド検出装置では、通常５／８インチの シートロックウォール（ｓｈｅｅｔｒｏｃｋ ｗａｌｌ）より密な、かなり密度 の高い面を通してスタッドの検出を信頼性高く行うことはできない。例えば、こ の装置では、３／４インチのサブフロアと１／４インチのオーク製フローリング との組み合わせの下で、スタッドの別の形態であるフロアジョイスト（ｆｌｏｏ ｒ ｊｏｉｓｔｓ）の検出をすることはできない。 更に、このスタッド検出装置は、スタッド上で較正されたとき、それを操作員 に伝える能力がない。間違った較正がなされた後、引き続きそのスタッドからセ ンサが移動されると、スタッドは検出されず、またセンサが正しく較正されてい ないことを示す表示もない。更に、センサの正しい較正電圧は、サンプル・ホー ルドキャパシタのために、“漏れる（ｌｅａｋ ｏｆｆ）”傾向がある。これは 、概ね１分使用した後には精度の低い読みとりしかできないという結果につなが っている。 従って、密な面と疎な面のどちらを通してもスタッドを検出できる必要があり 、また、装置がスタッド上で較正されたことを検知し操作員に伝える必要がある 。更に、無期限に較正された状態を保持することのできる回路に対する必要があ る。発明の開示 本発明による２重感度スタッド検出装置は、密な面と疎な面の何れを通しても スタッドを検出することができる。また、この装置は密度の増加と減少の何れを も検出することができ、それによって、装置がスタッド上で誤って較正されたこ とをユーザに伝えることができる。更に、この装置は検出対象面が、スタッドの 検出にとって密すぎるか、または粗すぎる場合に、それを操作員に知らせる。更 に、較正データを保存するのにディジタルレジスタを用いることによって、較正 された状態はセンサの電源が入っている間、無期限に保持される。 最後に、３状態ドライバと、Ｄ−フリップフロップとが用いられることによっ て、スタッドセンサ回路の一つのＩＣピンは入力と出力のどちらとしても用いら れ、実質的に両方向ポート（ｂｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｐｏｒｔ）となっ ている。図面の説明 第１図は、本発明の実施例のブロック図である。 第２図は、第１図の回路の検出ポ一卜の様々な波形を示 している。 第３図は、集積回路の一つのピンへの入力、またはそれからの出力ができる回 路の概念図である。 第４図は、スタッド検出回路の電源が投入される時刻を記憶するための容量性 メモリを示す概念図である。発明の詳細な説明 まず、本発明による装置の動作について説明する。 第１図に、キャパシタンスの検知によって、面に隠れたスタッドの位置を探し 当てるための本発明の一実施例を示す。 上記で引用した従来技術の特許と同様に、本回路は、面に沿って動かされ、ス タッドの近辺に来たときのセンサプレート２４と３２の容量性負荷（ｃａｐａｃ ｉｔｉｖｅｌｏａｄｉｎｇ）の変化を検出する。プレート３２は、従来技術のプ レートと同様に、つながった一対のプレート２４の間に位置する。シュミットト リガ（Ｓｃｈｍｉｔｔｔｒｉｇｇｅｒ）２０及び２８は、従来技術の特許明細書 に述べられているワンショットマルチバイブレータと同じ様に働く。従って、従 来の特許技術と同様に、スタッドの存在による付加的な容量性負荷によって差動 容量性プレート回路にアンバランスが生じる。 しかしながら、本発明の一面に従うと、このアンバランスはディスプレイプロ セッサ１８内のカウンタによってトレースされ、ディスプレイプロセッサ１８は ディジタル／ アナログ（Ｄ／Ａ）変換器３６を通してセンサプレート回路にオフセット電圧を 注入（ｉｎｊｅｃｔ）する。カウンタの各ステップは、等しい電圧ステップに対 応し、それらの内、あるステップはＬＥＤディスプレイ２６の特定のＬＥＤに関 わっている。 スタッド密度によって付加的な容量性負荷が生じるにつれ、それに応じてＬＥ Ｄディスプレイ２６のＬＥＤは変化し、スタッドの存在を知らせる。この装置は 、トップＬＥＤがスタッドの縁上にちょうどあるとき点灯し、中間部のＬＥＤは スタッドの縁に近づいていることを示すように較正される。圧電音声変換器（ｐ ｉｅｚｏ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｔｏｎｅ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）１４からの音 声出力はＬＥＤディスプレイ２６のトップＬＥＤの点灯と同時に発生される。 例えば各センサプレートが等しく“負荷を負わされて（ｌｏａｄｅｄ）”いる 場合のように、センサプレートが容量的に無効（ｎｕｌｌ）な状態も、シュミッ トトリガ２０及び２８を通じて検出される。第２図に示すように、これらのシュ ミットトリガからの出力は、それぞれＤ−フリップフロップ２２の入力クロック ５８と入力データ６０を駆動する。もしプレートが不均一に“負荷を負わされて ”いると、フリップフロップへの入力クロック５８と入力データ６０の何れかが 早く現れ、フリップフロップの出力６２を１または０にセットする。無効即ちバ ランスした差動 プレートキャパシタンス状態は、Ｄ／Ａ変換器３６を介して、微小増加ステップ で、フリップフロップ２２の出力６２の状態が変化するまでセンサプレート回路 への注入オフセット電圧を増加させることによって検出される。これによって、 無効状態を知らせる。 また、第２図に示されているように、センサプレート回路は励起信号５２によ って駆動される。この励起信号はタイミング信号発生器１２から送出され、この タイミング信号発生器１２は発振器１０によって駆動される。励起信号は１／１ ６のデューティサイクルのパルスからなり、センサプレート２４及び３２を充電 する。センサプレート２４及び３２の電圧５４及び５６は指数関数的に増加し、 ある点でシュミットトリガ２０及び２８の閾値電圧６４に達する。シュミットト リガ２０及び２８の出力の論理レベルの変化によって、Ｄ−フリップフロップ２ ２の入力クロック５８及び入力電圧６０を駆動し、クロック５８とデータ６０の どちらが先に到達したかが判定される。無効状態はクロック信号とデータ信号の 同時発生として定義される。実際、これらの２つの信号は“全く”同時に発生す ることはなく、無効状態の時は極めて近接して発生し、その分解能は、Ｄ／Ａ変 換器３６の最下位ビットの分解能によって決まっている。励起信号５２は、励起 期間の１５／１６は“０”で、センサプレート２０及び２８のキャパシタンスを 完全に放電させる。 平均化器１６のデータ入力端子はＤ−フリップフロップ２２の出力端子と接続 されている。平均化器１６は１０KHｚのクロック信号をタイミング信号発生器１ ２から受け取る。従って、１００μsecおきに平均化器１６は、フリップフロッ プ２２からの出力信号が１か０かを判定する。平均化器１６には２つのカウンタ が備わっている。一つは６４までカウントし、６４に達するとまた最初からカウ ントを始めるカウンタである。平均化器１６のもう一方のカウンタは、加算器カ ウンタであり、フリップフロップ２２からの入力が１のときにしか増加しない。 フリップフロップ２２からの入力が０のときはカウンタは増加しない。従って、 ６４サイクルが終わった時点では、平均化器１６の加算器カウンタはフリップフ ロップ２２からの出力が１であった回数をカウントしている。もし、６４サイク ル終了時に加算器カウンタがカウントした１の数が２８より小さい場合は、平均 化器１６の出力は０となる。もし、加算器カウンタがカウントした１の数が３６ より大きければ平均化器１６の出力は１となる。最終的に、もしカウント値が２ ８以上３６以下の場合は、平均化器１６の出力は変化しない。 この平均化器１６の利点は、平均化器１６からの出力は“きれい（ｃｒｉｓｐ ）”であることにある。即ち、ノイズによって生じたフリップフロップ２２から の出力は排除される。これは、約５０％（２８〜３６カウント）付近にあるノイ ズエリアのためであり、そのエリア内では平均化 器の出力は変化しない。そのため、平均化器１６の出力からノイズが減少してい るため、ＬＥＤ２６内のライトの移動は滑らか、かつ正確である。波のようにふ らついたり、点滅したりすることはない。 ディスプレイプロセッサ１８は平均化器１６からの出力を受け取る。ディスプ レイプロセッサ１８は、４ビットアップカウンタを備え、そのデコードされた状 態１２〜１５は、それぞれ個別のラッチ及びＬＥＤ制御ロジックをイネーブルす る。これらの４つのラッチは、それらの入力信号として平均化器１６の出力を受 け取る。従って、平均化サイクルの終わりに、カウンタ状態１２〜１５に応じて データは適切なラッチにラッチされる。ラッチからの４つの出力信号は、様々な デバイスモデルを可能にするＬＥＤドライバとラッチ出力の間の制御ロジックと 共に、ＬＥＤディスプレイ２６をイネーブルするのに用いられる。 ディスプレイプロセッサ１８の４ビット出力は感度選択マルチプレクサ３０の ４ビット入力も駆動し、この感度選択マルチプレクサ３０は加算器３４の５ビッ ト入力を駆動する。較正の間、ディスプレイプロセッサ１８のカウンタは、最も 低いＬＥＤ表示の状態１２より１小さい状態１１にリセット状態で保持される。 本装置は、カウンタ状態６に対して第５のラッチを加えることによって密度の減 少も検出することができ、もし状態６かそれ以下でセンサ無効が検出された場合 、この状態をユーザに知らせることがで きる。 装置がカウンタ状態１１で較正される通常の場合は（装置の較正はスタッド上 またはその近くでは行われていないと仮定する）、センサ無効状態は装置がスタ ッドの上にないときにカウンタ状態１１に於いて生じており、スタッドに近づく につれ、無効状態はカウンタ状態１２から１５に進み、それにつれてＬＥＤディ スプレイ２６が発光する。 一方、装置がスタッド上で較正され、続いてスタッドから離れるように横方向 に移動されると、無効状態はカウンタ状態１１から下向きに進み、無効状態がカ ウンタ状態６で生じるまでになり、それにより、操作員に対してスタッド上で（ 誤って）較正されたと伝えるのに十分な密度の減少を知らせる。 カウンタ状態６は、装置がスタッドの幾分周辺で較正された場合でも、較正さ れた状態から壁の性質等による微小な密度の減少を許容しながら十分なスタッド の検出ができ、正常動作がまだ可能である場合と、実際にスタッドの上あるいは 非常に近くで較正され、正常なスタッド検出ができないという場合の中間状態で ある。 ディスプレイプロセッサ１８からの４ビット出力３３は感度選択マルチプレク サ３０に入力される。感度選択マルチプレクサ３０は感度モード制御信号３１に よって制御される。 感度モード制御信号３１は、高感度モードに対する１か、 通常感度モードに対する０のどちらかである。ユーザによって装置がどちらのモ ードで動くかを選択することができる。電源スイッチが押されたときには、装置 は通常感度モードであり、また感度モード制御信号は０である。容量性メモリは 、いつ装置の電源が入れられたかを記憶する。この容量性メモリは、第３図に示 されているものと似た両方向性ポートを特別に用いることによって実現される。 第４図は、この容量性メモリの一実施例を示している。電源の投入後最初の５０ μsecに発生するパワーオンリセット時は、キャパシタ４０の電荷はラッチ７２ へとセットされる。パワーオンリセットの終了後、最初の１６クロックパルスの 後、出力ドライバ７０がイネーブル信号によってイネーブルされる。出力レベル の状態は、出力ドライバ７０に入力される反転されたＱ出力によって、パワーオ ンリセットの間のそれと逆になる。“メモリ”キャパシタ４０は、次の通電サイ クルのパワーオンリセットサイクルに先んじて逆の状態に充電または放電され、 そしてラッチ７２を逆の状態にセットする。 外部のキャパシタ／抵抗の値は、約２秒〜３秒の間論理レベルの検出のために 十分な充電を維持するように選択され、それによってユーザは電源スイッチを回 し、装置の感度を通常感度または高感度に設定することができる。装置は１０秒 以上のオフ状態の後に電源を投入したときには、常に通常感度モードで立ち上が る。もし装置の初期立ち上 げの後に、容量性メモリのＲＣ時定数によって決まるある時間内に、電源スイッ チを切りにし、再度入りにすると、装置は高感度モードに入り、感度モード制御 信号３１は１となる。 感度モード制御信号３１に依存して、感度選択マルチプレクサはディスプレイ プロセッサから４ビット出力３３を受け取り、これらの４ビット信号を、加算器 ３４の５ビット入力のビット１からビット４またはビット２からビット５へと導 く。加算器３４の５ビット入力の内、使われないビット（ビット１またはビット ５）は接地される。 逐次近似レジスタ（ｓｕｃｃｅｓｉｖｅ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ ｒｅ ｇｉｓｔｅｒ；ＳＡＲ）３８もまた、平均化器１６からの出力を受け取る。ＳＡ Ｒ３８は高速Λ／Ｄ変換を行い、変換を行うのに８クロックサイクル（８ビット に対して）しか必要としない。ＳＡＲ３８は通常他のいくつかのＤ／Ａ変換器（ 例えば、Ｄ／Ａ変換器３６）とつながっており、その８ビット入力を基とするア ナログ電圧を発生する。 ８ビット加算器３４は感度選択マルチプレクサを経由したディスプレイプロセ ッサ１８からの出力と、逐次近似レジスタ３８からの出力とを受け取り、それら をディジタル的に加算する。もし、逐次近似レジスタ３８の８ビットがビット１ からビット８まで参照されるとすると、通常感度モードでは、ディスプレイプロ セッサ１８の４ビットは逐 次近似レジスタ３８のビット２〜ビット５だけに加えられる。高感度モードでは 、ディスプレイプロセッサ１８からの４ビットは、逐次近似レジスタ３８のビッ ト１〜ビット４に加えられる。従って、高感度モードでは、ディスプレイプロセ ッサ１８からの最小桁ビット（ＬＳＢ）は５ビット加算器３４の入力のＬＳＢに 加えられ、それによってディスプレイプロセッサの各ステップは１ビットずつＤ ／Ａ変換器３６に入れられる。 通常感度モードでは、ディスプレイプロセッサ１８からのＬＳＢは加算器３４ の第２ＬＳＢに加えられ、それによってディスプレイプロセッサ１８のステップ は、２ビットずつＤ／Ａ変換器３６に入れられ、感度が半分になる。 次に較正について説明する。 最初に装置が壁に置かれ電源が入れられたとき、ディスプレイプロセッサ１８ のカウンタは較正されたバイナリ値１０１１（１０進数では１１）になっており 、装置はセンサ回路に注入される必要なオフセット電圧を決定し、２つのセンサ プレート２４と３２の容量性無効状態（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｎｕｌｌ）を発 生させる。 較正サイクルが終了した後、必要な注入オフセット電圧に対応する固有の８ビ ットの較正ワード（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｗｏｒｄ）が逐次近似レジスタ３ ８に保存され、８ビット加算器３６でディスプレイプロセッサ１８のカウンタの ４ビット出力３３と加算される。必要とされる感度 に依存して、４ビット出力３３は８ビット較正ワードのビット１〜ビット４また はビット２〜ビット５と加算される。感度は、感度モード制御３１を通じて操作 員によって選択できる。 ユーザが従来の装置の較正をスタッド上で行ったとすると、装置がスタッドか ら離れて移動するとき、装置は何の反応もせずスタッドを検出しない。装置は密 度の増加を探しており、装置は壁が最も密なところで較正されているため、密度 の増加は検出されない。 本発明の別の側面によると、本発明は密度の増加と減少の両方を検知する。従 って、装置がスタッド上で較正されてたとき、密度の減少が検知されると、操作 員は圧電音声変換器１４とＬＥＤディスプレイ２６とを通してそれを知らされ、 スタッド上で較正したことを知り、装置をずらして再較正できる。 更に、従来では、キャパシタの漏れがあり、４５〜６０秒後には較正が価値の ないものになってしまう問題があった。本発明によると、全てディジタル設計で あるため、較正結果は一定値を保つ。 最後に、工場での較正は８ビットＤ／Ａ変換器３６を固定値に保って、電圧計 ２７を調整することによって簡単になされる。 次に、両方向性ドライバについて説明する。 第３図に、本発明による、例えばピン１０４のようなＩ Ｃピンを出力信号と入力信号の両方の端子として用いた装置を示す。理解される ように、一実施例では、第１図の回路の大部分は一つのカスタムＩＣに組み込ま れる。このＩＣのパワーオンリセット時は、Ｄ−フリップフロップ１０２はＩＣ ピン１０４から端子Ｄに入力データを受け取り、パワーオンリセット信号はラッ チ１０２をイネーブルする。パワーオンリセットの終了後、更に１６クロックサ イクル後、その出力が３状態出力バッファ１００を含む全ての両方向性、３状態 ポートをイネーブルするイネーブル信号となっているラッチ（図示せず）がセッ トされる。 本発明の様々な実施例について述べてきたが、それらは例示を意図したもので あり、本発明を限定するものではない。当業者にとっては以下に示される請求の 範囲を逸脱することなく、本発明に従って多くの改変をなし得ることは明らかで あろう。

【手続補正書】特許法第１８４条の７第１項 【提出日】１９９３年１１月２９日 【補正内容】請求の範囲 １．面に隠れて位置するスタッドの位置を検出するための携帯可能な装置であっ て、 前記面に沿って前記スタッドに近づくように移動する間に、前記スタッドによ って生じる付加的容量性負荷を検出し、該付加的容量性負荷が検出されたときデ ィジタルデータ信号を出力として供給するセンサと、 前記センサからの前記データ信号を受け取り、それらを平均化するディジタル 平均化器と、 前記平均化されたデータを受け取り、それに応答してディスプレイ装置上に前 記スタッドの位置のインディケーションを生成するディスプレイプロセッサとを 備えることを特徴とするスタッドの検出装置。 ２．前記ディスプレイプロセッサからのデータ信号を受け取る感度選択マルチプ レクサであって、その状態が該装置の低感度モードまたは高感度モードを表す制 御信号によって制御される該感度選択マルチプレクサと、 前記平均化器からの平均化されたデータ信号を受け取る逐次近似レジスタと、 前記逐次近似レジスタと前記感度選択マルチプレクサからの出力を加算し、加 算結果の信号を前記センサに送る加算器とを含み、 前記感度選択マルチプレクサが、前記低感度モードと高感度モードのどちらが 望ましいかを決定する前記制御信号 の一方の状態に反応して出力として前記ディジタルデータ信号を生成し、更に前 記制御信号の他方の状態に反応して出力として別のディジタルデータ信号を生成 し、 前記逐次近似レジスタが前記平均化されたデータのアナログ／ディジタル変換 を行うことを特徴とする請求項１に記載のスタッドの検出装置。 ３．前記逐次平均化レジスタが較正ワードも保存することを特徴とする請求項２ に記載のスタッドの検出装置。 ４．ディジタル／アナログ変換器を更に備え、該変換器が前記結果として得られ た加えられた信号をディジタル信号からアナログ信号へと、前記加算結果信号を 前記センサに提供する前に変換することを特徴とする請求項２に記載のスタッド の検出装置。 ５．前記平均化器とディスプレイプロセッサとに、タイミング信号を供給するタ イミング信号発生器を有することを特徴とする請求項１に記載のスタッドの検出 装置。 ６．前記ディスプレイ装置が、該装置がスタッド上で較正されたとき、それを示 すインディケータを備えていることを特徴とする請求項１に記載のスタッドの検 出装置。 ７．該装置を低感度モードまたは高感度モードで動作させるためのスイッチを有 し、前記ディスプレイが、該装置が前記高感度モードにあるとき、それを示すイ ンディケータを備えていることを特徴とする請求項１に記載のスタッドの検出装 置。 ８．前記ディスプレイが可聴信号を含んでいることを特徴とする請求項１に記載 のスタッドの検出装置。 ９．前記面がスタッドの位置を検出するのに、密度が高すぎるか（ｔｏｏ ｄｅ ｎｓｅ）または密度が十分でないとき、それを判定しかつ示す手段を備えている ことを特徴とする請求項１に記載のスタッドの検出装置。 １０．前記センサが、 第１キャパシタプレートと、 前記第１キャパシタプレートのそれぞれの側に位置し、概ね前記第１キャパシ タプレートと同じ面内にある一対の第２キャパシタプレートと、 前記プレートが面に沿って動くのに応じて、前記第１キャパシタプレートと前 記一対の第２キャパシタプレートとの間の相対的なキャパシタンスの変化を表す データ信号を生成する論理回路とを備えることを特徴とする請求項１に記載のス タッドの検出装置。 １１．面に隠れて位置するスタッドの位置を検出する方法であって、 ユーザの制御の下に第１または第２感度モードに入る過程と、 前記第１または第２感度モードの何れかのモードで発生しうる、前記スタッド を検出する過程と、 前記スタッドが検出されたことを表示する過程とを含むことを特徴とするスタ ッドの検出方法。 １２．面に隠れて位置するスタッドの位置を検出する方法であって、 前記面に沿って前記スタッドに近づくように移動するとき、前記スタッドによ って生じる付加的容量性負荷を検出するスタッド検出装置を供給する過程と、 前記装置を較正する過程と、 前記較正がスタッド上で行われたかどうかを前記容量性負荷の減少を検出する ことにより検出する過程と、 前記較正がスタッド上で行われたとき、それを前記装置によって示すことを特 徴とするスタッドの検出方法。 １３．面に隠れて位置するスタッドの位置を検出する方法であって、 前記面に沿って前記スタッドに近づくように移動する間に、前記スタッドによ って生じる付加的な容量性負荷を検出する過程と、 前記付加的容量性負荷が検出されたとき、ディジタルデータ信号を送出する過 程と、 前記データ信号をあらかじめ定められた時間でディジタル的に平均化する過程 と、 前記データ信号を表示する過程とを含むことを特徴とするスタッドの検出方法 。 １４．信号端子への入力及びそれからの出力の何れもが可能な回路であって、 端子と、 入力信号を受け取り、かつ前記端子に対して出力信号を供給する３状態ドライ バと、 前記端子から入力信号を受け取り、かつ出力信号を供給するフリップフロップ とを有し、 前記３状態ドライバがイネーブル信号によって制御され、 前記フリップフロップがクロック信号によって制御されることを特徴とする回 路。 １５．該回路が携帯可能な装置の一部であって、パワーオンリセットの間、前記 ３状態ドライバが３状態（ｔｒｉーｓｔａｔｅ）にあり、前記フリップフロップ がイネーブルされ前記端子からの前記入力信号をラッチすることを特徴とする請 求項１４に記載の回路。 １６．前記センサをユーザの制御の下で第１感度モードまたは第２感度モードに セットする手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載のスタッドの検出 装置。 １７．前記センサによって検出された容量性負荷の減少に反応して、該装置がス タッド上に位置して較正されたとき、それを示す手段を含むことを特徴とする請 求項１に記載のスタッドの検出装置。 １８．面に隠れて位置するスタッドの位置を検出するための携帯可能な装置であ って、 差分容量性プレート回路であって、該差分容量性プレート回路の２つのプレー トのアンバランスな容量性負荷を検出し、前記２つのプレートのアンバランスな 容量性負荷が 検出されたときディジタルデータ信号を生成する該差分容量性プレート回路と、 前記ディジタルデータ信号を受け取り、それに反応してディスプレイ上に前記 スタッドの位置のインディケーションを生成するディスプレイプロセッサであっ て、前記差分容量性プレート回路にオフセット電圧として線形にステップ状に変 化する電圧を供給し、前記センサ回路に無効状態を発生させる該ディスプレイプ ロセッサとを備えることを特徴とするスタッドの検出装置。 １９．前記ステップ状に変化する電圧と、その状態が低感度または高感度を示す 制御信号とを受け取り、前記制御信号の一状態に応じた前記線形にステップ状に 変化する電圧と、前記制御信号の他方の状態に応じた別の線形にステップ状に変 化する電圧とを、出力として生成する感度選択回路を含むことを特徴とする請求 項１８に記載のスタッドの検出装置。 ２０．該装置の較正時に、前記センサ回路を無効状態にするための初期オフセッ ト電圧を表すデータ信号を保存するレジスタを含むことを特徴とする請求項１８ に記載のスタッドの検出装置。 ２１．前記初期オフセット電圧と前記感度選択回路の前記出力との加算値が、前 記差分容量性プレート回路への前記オフセット電圧を形成することを特徴とする 請求項２０に記載のスタッドの検出装置。 ２２．２つの入力データとして、前記レジスタに保存されたデータ信号と前記感 度選択回路の前記出力を表すデータ信号とを受け取るディジタル加算器と、 前記ディジタル加算器からの加算デ一夕信号を、前記差分容量性プレート回路 への前記オフセット電圧としてアナログ信号に変換するディジタル／アナログ変 換器とを含むことを特徴とする請求項２０に記載のスタッドの検出装置。 ２３．前記付加的な容量性負荷が検出されるとき、前記データ信号が明示状態（ ａｓｅｒｔｅｄ ｓｔａｔｅ）になり、前記ディジタル平均化器が、前記データ 信号を前もってセットされた時間周期で、あらかじめ定められた期間サンプリン グし、該期間の終わりに、前記明示状態にある前記サンプリングされたデータ信 号の数が第１のあらかじめ定められた数を越えたときは前記明示状態のディジタ ル出力を生成し、前記明示状態にある前記サンプリングされたデータ信号の数が 第２のあらかじめ定められた数より小さいときは非明示状態（ｄｅａｓｓｅｒｔ ｅｄ ｓｔａｔｅ）の出力信号を生成し、それ以外の時は、前の期間の終わりに その出力として生成された出力信号を保つことを特徴とする請求項１に記載のス タッドの検出装置。 ２４．前記平均化器が、前記現在時間周期の周期を有するクロック信号をカウン トし、そのカウント値が前記あらかじめ定められた期間に対応する前もってセッ トされた数に到達すると最初から再度カウントを始める第１カウンタと、 前記データシグナルが前記明示状態にあるときのみ前記クロック信号をカウント する第２カウンタと、前記第２カウンタのカウント数を、前記第１カウンタが前 記前もってセットされた数に達したとき、前記第１及び第２のあらかじめ設定さ れた数と比較し、明示状態と非明示状態のどちらかにある前記平均化されたデー タを生成することを特徴とする請求項２３に記載のスタッドの検出装置。 ２５．前記平均化する過程が、 前記ディジタルデータ信号を前もってセットされた時間周期でサンプリングす る過程と、 前記あらかじめ定められた期間に渡って、明示状態にあるサンプリングされた デ一夕信号の数をカウントする過程と、 前記あらかじめ定められた期間の終わりに、前記カウントされた数が第１のあ らかじめ定められた数を越えたときは前記明示状態のディジタル出力信号を生成 し、前記カウントされた数が第２のあらかじめ定められた数より小さいときは非 明示状態のディジタル出力信号を生成し、それ以外のときは、前のあらかじめ定 められた期間の終わりに生成された出力信号を出力として生成することを特徴と する請求項１３に記載のスタッドの検出方法。 【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９４年７月１日 【補正内容】請求の範囲 １．面に隠れて位置するスタッドの位置を検出するための携帯可能な装置であっ て、 前記面に沿って前記スタッドに近づくように移動する間に、前記スタッドによ って生じる付加的容量性負荷を検出し、該付加的容量性負荷が検出されたときデ ィジタルデータ信号を出力として供給するセンサと、 前記センサからの前記データ信号を受け取り、それらを平均化するディジタル 平均化器と、 前記平均化されたデータを受け取り、それに応答して前記スタッドの位置のイ ンディケーションを生成するディスプレイプロセッサとを備えることを特徴とす るスタッドの検出装置。 ２．前記ディスプレイプロセッサからのデータ信号を受け取る感度選択マルチプ レクサであって、その状態が該装置の低感度モードまたは高感度モードを表す制 御信号によって制御される該感度選択マルチプレクサと、 前記平均化器からの平均化されたデータ信号を受け取る逐次近似レジスタと、 前記逐次近似レジスタと前記感度選択マルチプレクサからの出力を加算し、加 算結果の信号を前記センサに送る加算器とを含み、 前記感度選択マルチプレクサが、前記低感度モードと高感度モードのどちらが 望ましいかを決定する前記制御信号 の一方の状態に反応して出力として前記ディジタルデータ信号を生成し、更に前 記制御信号の他方の状態に反応して出力として別のディジタルデータ信号を生成 し、 前記逐次近似レジスタが前記平均化されたデータのアナログ／ディジタル変換 を行うことを特徴とする請求項１に記載のスタッドの検出装置。 ３．前記逐次平均化レジスタが較正データワードも保存することを特徴とする請 求項２に記載のスタッドの検出装置。 ４．ディジタル／アナログ変換器を更に備え、該変換器が前記結果として得られ た加えられた信号をディジタル信号からアナログ信号へと、前記加算結果信号を 前記センサに提供する前に変換することを特徴とする請求項２に記載のスタッド の検出装置。 ５．前記平均化器とディスプレイプロセッサとに、タイミング信号を供給するタ イミング信号発生器を有することを特徴とする請求項１に記載のスタッドの検出 装置。 ６．該装置が前記スタッド上で較正されたとき、それを示すインディケータを備 えていることを特徴とする請求項１に記載のスタッドの検出装置。 ７．該装置を低感度モードまたは高感度モードで動作させるためのスイッチを有 し、更に該装置が前記高感度モードにあるとき、それを示すインディケータを備 えていることを特徴とする請求項１に記載のスタッドの検出装置。 ８．前記インディケーションが可聴信号を含んでいること を特徴とする請求項１に記載のスタッドの検出装置。 ９．前記面が前記スタッドの位置を検出することのできない密度にあるとき、そ れを判定しかつ示す手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載のスタッ ドの検出装置。 １０．前記センサが、 第１キャパシタプレートと、 前記第１キャパシタプレートのそれぞれの側に位置し、概ね前記第１キャパシ タプレートと同じ面内にある一対の第２キャパシタプレートと、 前記プレートが前記面に沿って動くのに応じて、前記第１キャパシタプレート と前記一対の第２キャパシタプレートとの間の相対的なキャパシタンスの変化を 表す前記データ信号を生成する論理回路とを備えることを特徴とする請求項１に 記載のスタッドの検出装置。 １１．面に隠れて位置するスタッドの位置を検出する方法であって、 前記面に沿って前記スタッドに近づくように移動する間に、前記スタッドによ って生じる付加的な容量性負荷を検出する過程と、 前記付加的容量性負荷が検出されたとき、ディジタルデータ信号を送出する過 程と、 前記データ信号をあらかじめ定められた時間でディジタル的に平均化する過程 と、 前記データ信号を表示する過程とを含むことを特徴とす るスタッドの検出方法。 １２．前記センサをユーザの制御の下で第１感度モードまたは第２感度モードに セットする手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載のスタッドの検出 装置。 １３．前記検出された容量性負荷の減少に反応して、該装置がスタッド上に位置 して較正されたとき、それを示す手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の スタッドの検出装置。 １４．面に隠れて位置するスタッドの位置を検出するための携帯可能な装置であ って、 差分容量性プレート回路であって、該差分容量性プレート回路の２つのプレー トのアンバランスな容量性負荷を検出し、前記２つのプレートのアンバランスな 容量性負荷が検出されたときディジタルデータ信号を生成する該差分容量性プレ ート回路と、 前記ディジタルデータ信号を受け取り、それに反応して前記スタッドの位置の インディケーションを生成するディスプレイプロセッサであって、前記差分容量 性プレート回路にオフセット電圧として線形にステップ状に変化する電圧を供給 し、前記センサ回路に無効状態を発生させる該ディスプレイプロセッサとを備え ることを特徴とするスタッドの検出装置。 １５．前記ステップ状に変化する電圧と、その状態が低感度または高感度を示す 制御信号とを受け取り、前記制御信 号の一状態に応じた前記線形にステップ状に変化する電圧と、前記制御信号の他 方の状態に応じた別の線形にステップ状に変化する電圧とを、出力として生成す る感度選択回路を含むことを特徴とする請求項１４に記載のスタッドの検出装置 。 １６．該装置の較正時に、前記センサ回路を無効状態にするための初期オフセッ ト電圧を表すデータ信号を保存するレジスタを含むことを特徴とする請求項１４ に記載のスタッドの検出装置。 １７．前記初期オフセット電圧と前記感度選択回路の前記出力との加算値が、前 記差分容量性プレート回路への前記オフセット電圧を形成することを特徴とする 請求項１６に記載のスタッドの検出装置。 １８．２つの入力信号として、前記レジスタに保存されたデータ信号と前記感度 選択回路の前記出力を表すデータ信号とを受け取るディジタル加算器と、 前記ディジタル加算器からの加算データ信号を、前記差分容量性プレート回路 への前記オフセット電圧として供給されるアナログ信号に変換するディジタル／ アナログ変換器とを含むことを特徴とする請求項１６に記載のスタッドの検出装 置。 １９．前記付加的な容量性負荷が検出されるとき、前記データ信号が明示状態（ ａｓｅｒｔｅｄ ｓｔａｔｅ）になり、前記ディジタル平均化器が、前記データ 信号を前もっ てセットされた時間周期で、あらかじめ定められた期間サンプリングし、該期間 の終わりに、前記明示状態にある前記サンプリングされたデータ信号の数が第１ のあらかじめ定められた数を越えたときは前記明示状態のディジタル出力を生成 し、前記明示状態にある前記サンプリングされたデータ信号の数が第２のあらか じめ定められた数より小さいときは非明示状態（ｄｅａｓｓｅｒｔｅｄ ｓｔａ ｔｅ）の出力信号を生成し、それ以外の時は、前の期間の終わりにその出力とし て生成された出力信号を保つことを特徴とする請求項１に記載のスタッドの検出 装置。 ２０．前記平均化器が、前記現在時間周期の周期を有するクロック信号をカウン トし、そのカウント値が前記あらかじめ定められた期間に対応する前もってセッ トされた数に到達すると最初から再度カウントを始める第１カウンタと、前記デ ータシグナルが前記明示状態にあるときのみ前記クロック信号をカウントする第 ２カウンタと、前記第２カウンタのカウント数を、前記第１カウンタが前記前も ってセットされた数に達したとき、前記第１及び第２のあらかじめ設定された数 と比較し、明示状態と非明示状態のどちらかにある前記平均化されたデータを生 成することを特徴とする請求項１９に記載のスタッドの検出装置。 ２１．前記平均化する過程が、 前記ディジタルデータ信号を前もってセットされた時間周期でサンプリングす る過程と、 前記あらかじめ定められた期間に渡って、明示状態にあるサンプリングされた データ信号の数をカウントする過程と、 前記あらかじめ定められた期間の終わりに、前記カウントされた数が第１のあ らかじめ定められた数を越えたときは前記明示状態のディジタル出力信号を生成 し、前記カウントされた数が第２のあらかじめ定められた数より小さいときは非 明示状態のディジタル出力信号を生成し、それ以外のときは、前のあらかじめ定 められた期間の終わりに生成された出力信号を出力として生成することを特徴と する請求項１１に記載のスタッドの検出方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．面に隠れて位置するスタッドの位置を検出するための携帯可能な装置であっ て、 前記スタッドによって生じる付加的容量性負荷を検出し、該付加的容量性負荷 が検出されたときデータ信号を送出するセンサと、 前記センサからの前記データ信号を受け取り、それらを平均化する平均化器と 、 前記平均化されたデータを受け取り、それに応答してディスプレイ上にインデ ィケーションを生成するディスプレイプロセッサとを備えることを特徴とするス タッドの検出装置。 ２．前記ディスプレイプロセッサからのデータ信号を受け取る感度選択マルチプ レクサであって、制御信号によって制御される該感度選択マルチプレクサと、 前記平均化器からの平均化されたデータ信号を受け取る逐次近似レジスタと、 前記逐次近似レジスタと前記感度選択マルチプレクサからの出力を加算し、加 算結果の信号を前記センサに送る加算器とを含み、 前記感度選択マルチプレクサが低感度と高感度のどちらが望ましいか決定し、 前記逐次近似レジスタが前記平均化されたデータのアナログ／ディジタル変換 を行うことを特徴とする請求項１に 記載のスタッドの検出装置。 ３．前記逐次平均化レジスタが較正ワードも保存することを特徴とする請求項２ に記載のスタッドの検出装置。 ４．ディジタル／アナログ変換器を更に備え、該変換器が前記結果として得られ た加えられた信号をディジタル信号からアナログ信号へと、前記加算結果信号を 前記センサに提供する前に変換することを特徴とする請求項２に記載のスタッド の検出装置。 ５．前記平均化器とディスプレイプロセッサとに、タイミング信号を供給するタ イミング信号発生器を有することを特徴とする請求項１に記載のスタッドの検出 装置。 ６．前記ディスプレイが、該装置がスタッド上で較正されたとき、それを示すイ ンディケータを備えていることを特徴とする請求項１に記載のスタッドの検出装 置。 ７．該装置を低感度モードまたは高感度モードで動作させるためのスイッチを有 し、前記ディスプレイが、該装置が前記高感度モードにあるとき、それを示すイ ンディケータを備えていることを特徴とする請求項１に記載のスタッドの検出装 置。 ８．前記ディスプレイが可聴信号を含んでいることを特徴とする請求項１に記載 のスタッドの検出装置。 ９．前記面がスタッドの位置を検出するのに、密度が高すぎるか（ｔｏｏ ｄｅ ｎｓｅ）または密度が十分でないとき、それを判定しかつ示す手段を備えている ことを特徴と する請求項１に記載のスタッドの検出装置。 １０．前記センサが、 第１キャパシタプレートと、 前記第１キャパシタプレートのそれぞれの側に位置し、概ね前記第１キャパシ タプレートと同じ面内にある一対の第２キャパシタプレートと、 前記プレートが前記面に沿って動くのに応じて、前記第１キャパシタプレート と前記一対の第２キャパシタプレートとの間の相対的なキャパシタンスの変化を 表すディジタルデータ信号を生成する論理回路とを備えることを特徴とする請求 項１に記載のスタッドの検出装置。 １１．面に隠れて位置するスタッドの位置を検出する方法であって、 ユーザの制御の下に第１または第２感度モードに入る過程と、 前記第１または第２感度モードの何れかのモードで発生しうる、前記スタッド を検出する過程と、 前記スタッドが検出されたことを表示する過程とを含むことを特徴とするスタ ッドの検出方法。 １２．面に隠れて位置するスタッドの位置を検出する方法であって、 スタッド検出装置を供給する過程と、 前記装置を較正する過程と、 前記較正がスタッド上で行われたかどうかを検出する過 程と、 前記較正がスタッド上で行われたとき、それを前記装置によって示すことを特 徴とするスタッドの検出方法。 １３．面に隠れて位置するスタッドの位置を検出する方法であって、 前記スタッドによって生じる付加的な容量性負荷を検出する過程と、 前記付加的容量性負荷が検出されたとき、データ信号を送出する過程と、 前記データ信号をあらかじめ定められた時間で平均化する過程と、 前記データ信号を表示する過程とを含むことを特徴とするスタッドの検出方法 。 １４．信号端子への入力及びそれからの出力の何れもが可能な回路であって、 端子と、 入力信号を受け取り、かつ前記端子に対して出力信号を供給する３状態ドライ バと、 前記端子から入力信号を受け取り、かつ出力信号を供給するフリップフロップ とを有し、 前記３状態ドライバがイネーブル信号によって制御され、 前記フリップフロップがクロック信号によって制御されることを特徴とする回 路。 １５．該回路が携帯可能な装置の一部であって、前記イネ ーブル信号が前記装置の電源投入時に生成されることを特徴とする請求項１４に 記載の回路。