JPH1020992A - 座標入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 最大レベルの電圧値変化を示す電極が操作領
域１Ａの一端部電極であっても、操作座標位置の中心値
を高精度で算出できる座標入力装置を提供する。 【解決手段】 複数電極をマトリクス状に配置した操作
領域１Ａを有するセンサ部１と、センサ部１の出力を座
標データに変換する座標データ形成部と、座標データを
処理表示する信号処理部とからなり、座標データ形成部
は、操作領域１Ａを座標入力物体で操作した際、操作領
域１Ａの静電容量変化による出力電気量変化を順次検出
する信号検出手段と、出力電気量変化中の最大レベルの
電気量変化を示す第１電極の座標位置及び第１電極の両
側にある第２電極及び第３電極の各座標位置を求める座
標位置算出手段とを備え、第１電極が操作領域１Ａの一
端部電極２６₁ であった場合、第２電極の座標位置Ａ”
を操作領域１Ａの他端部電極２６₁₂の座標位置Ａ”に選
ぶようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、座標入力装置に係
わり、特に、操作領域をペンや指等の座標入力体によっ
て操作し、操作領域の操作部分の座標位置を静電容量変
化に伴う電気量変化によって検出し、操作部分の座標位
置を入力する座標入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、液晶表示装置（ＬＣＤ）や陰極線
管表示装置（ＣＲＴ）の表示部前面に配置され、センサ
部の操作領域をペン等で操作することによりＬＣＤやＣ
ＲＴに文字や図形等の手書き情報を入力したり、操作領
域の所望個所に指を接触することによりＬＣＤやＣＲＴ
に表示されたメニュー選択を行ったりすることができる
透明な操作領域を備えた平板状座標入力装置が特願平６
−２８２０３３号として本件発明の出願人によって提案
されている。

【０００３】前記提案による座標入力装置は、大別する
と、ペンや指等の座標入力物体によって操作され、複数
電極をマトリクス形状に配置した操作領域を有するセン
サ部と、センサ部の操作領域を操作することにより得ら
れた静電容量変化に基づく電気信号変化として取り出
し、この電気信号変化を所要の座標データに変換して出
力する座標データ形成部と、座標データ形成部で得られ
た座標データを処理するとともに座標位置の表示を行う
パーソナルコンピュータ（パソコン）等の信号処理部と
からなっている。

【０００４】この場合、センサ部は、誘電体薄膜を挾ん
で縦（Ｘ軸）方向及び横（Ｙ軸）方向にそれぞれ平行に
複数本のＸ電極及びＹ電極を配置し、マトリクス形状の
操作領域を形成している。座標データ形成部は、センサ
部の操作領域を走査することにより、各Ｙ電極を順に選
択するマルチプレクサと、マルチプレクサで選択した
Ｘ、Ｙ電極間の静電容量変化を電気信号の変化として取
り出し、出力された電気信号の変化をデジタル差信号に
変換するＡ／Ｄコンバータと、Ａ／Ｄコンバータから出
力されたデジタル差信号に基づいてＸ座標データやＹ座
標データ等の座標データを発生するＣＰＵ等からなって
いる。また、信号処理部は、よく知られた構成のもの
で、供給されたＸ座標データやＹ座標データ等を処理
し、処理結果を表示部に表示する等の機能を果たしてい
る。

【０００５】前記提案による座標入力装置において、座
標入力物体により操作された操作領域の座標位置は、印
加電圧が最大の電極からの電圧値をＶ₁ 、この電極の両
隣の電極からの電圧値をそれぞれＶ₂ 、Ｖ₃ とした時
に、入力ペンと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（Ｖ₁ Ｖ₂ −Ｖ₁ Ｖ₃ ）／２（Ｖ₁ Ｖ₃ ＋Ｖ₁ Ｖ
₂ −２Ｖ₂ Ｖ₃ ）…（１）に基づいて算出するものであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記提案による座標表
示装置は、最大レベルの電圧値Ｖ₁ を示す電極とその電
極に隣接する２つの電極をそれぞれ抽出し、抽出した３
つの電極の座標位置を用い、操作された座標位置の中心
値を前記の式（１）を用いて高精度で算出するものであ
るが、最大レベルの電圧値を示す電極が操作領域の一端
部の電極であった場合、最大レベルの電圧値を示すＹ電
極に隣接する２つの電極の中の一方の電極に対応する電
極が存在しないことになり、操作された座標位置の中心
値Ｄを、必ずしも、高精度で算出することができないと
いう問題がある。

【０００７】本発明は、このような問題点を解決するも
ので、その目的は、最大レベルの電気量変化を示す電極
が操作領域の一端部の電極であった場合でも、操作され
た座標位置の中心値を高精度で算出できる座標入力装置
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明による座標入力装置は、操作領域にある複数
本の電極の中の選択された２つの電極または２つの電極
グループ間の静電容量変化を電気信号変化として順次検
出し、検出した電気信号変化の中でレベルが最大になる
電圧値変化が得られる第１電極を求めた際に、第１電極
が操作領域の一端部の電極であった場合、第１電極に隣
接する一方の第２電極の座標位置を操作領域の他端部の
電極の座標位置に選ぶようした手段を備える。

【０００９】前記手段によれば、電気信号変化の中でレ
ベルが最大になる電圧値変化が得られる第１電極が操作
領域の中間の電極近傍であった場合、前記提案による座
標表示装置と同様に、電圧値のピークを表す前記（１）
式を用いて操作された座標位置の中心値を高精度で算出
することができるとともに、第１電極が操作領域の一端
部の電極近傍であった場合でも、第２電極の座標位置を
操作領域の他端部の電極の座標位置に選ぶことにより、
前記（１）式を用いて操作された座標位置の中心値を高
精度で算出することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態において、座
標入力装置は、複数電極をマトリクス状に配置した操作
領域を有するセンサ部と、前記センサ部の出力を座標デ
ータに変換する座標データ形成部と、前記座標データを
処理表示する信号処理部とからなり、前記座標データ形
成部は、前記操作領域を座標入力体で操作した際に、前
記操作領域の静電容量変化に基づく出力電気量変化を順
次検出する信号検出手段と、前記出力電気量変化の中で
最大レベルの電圧値変化を示す第１電極の座標位置及び
前記第１電極の両側にある第２電極及び第３電極の各座
標位置を求める座標位置算出手段とを備え、前記第１電
極が前記操作領域の一つの端部電極であった場合、前記
第２電極の座標位置を前記操作領域の反対側の端部電極
の座標位置に選ぶようにしている。

【００１１】この場合、出力電気量変化は、選択された
２つの電極または電極グループ間の静電容量変化に伴っ
て生じる電流量変化またはその電流量変化から得られる
電圧値変化である。

【００１２】かかる実施の形態によれば、出力電気量変
化が最大レベルの電圧値変化を示す第１電極が操作領域
のどのような部分に存在していても、即ち、第１電極が
操作領域の中間に配置された電極近傍であった場合は、
前記提案による座標表示装置と同様の手法により、前記
（１）式を用いて操作された座標位置の中心値を高精度
で算出することが可能であり、一方、第１電極が操作領
域の一端部の電極近傍であった場合にも、第２電極の座
標位置を操作領域の他端部の電極の座標位置に選んでい
るので、前記提案による座標表示装置と同様に、前記
（１）式を用いて操作された座標位置の中心値を高精度
で算出することが可能になる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１４】図１は、本発明の座標入力装置の一実施例
を示すブロック構成図、図２は、図１に図示の実施例の
座標入力装置に用いるセンサ部の構成の一例を示す斜視
図、図３（ａ）、（ｂ）は、図２に図示のセンサ部に用
いるフィルム基板の表面及び裏面の構成図である。

【００１５】図１に示されるように、座標入力装置は、
センサ部１と、回路チップ２と、信号処理部３とによっ
て構成される。そして、センサ部１は、後述するよう
に、ペンや指等の座標入力物体（図示なし）により操作
され、複数本の電極をマトリクス形状に配置した操作領
域１Ａを備えている。回路チップ２は、マルチプレクサ
４と、差動アンプ５と、ドライブ回路６と、駆動制御部
７と、積分用コンデンサ８と、アナログ−デジタルコン
バータ（Ａ／Ｄ）９と、座標演算部１０と、Ｚ座標検出
部１１と、データ処理部１２と、タップスイッチオン／
オフ判定部１３と、インターフェイス部（Ｉ／Ｆ）１４
とを備え、全体的に集積回路（ＩＣ）によって構成され
る。信号処理部３は、例えば、既知のパーソナルコンピ
ュータ（パソコン）等が用いられるもので、第１インタ
ーフェイス（Ｉ／Ｆ）１５と、第２インターフェイス
（Ｉ／Ｆ）１６と、ハードディスク等の記憶部１７と、
入出力部（Ｉ／Ｏ）１８と、内部メモリ１９と、制御部
２０と、表示部２１とを備えているものである。

【００１６】また、図２に示されるように、センサ部１
は、ＰＥＴフィルムからなる保護シート２２と、保護シ
ート２２の下面に配置されたＰＥＴフィルムからなるフ
ィルム基板２３と、フィルム基板２３の下面に配置され
た回路基板２４とからなっている。

【００１７】この場合、図３（ａ）、（ｂ）に示される
ように、フィルム基板２３は、表面側に複数本、この例
では１６本のＸ電極２５₁ 、２５₂ 、２５₃ 、… …、
２５₁₆が、裏面側に複数本、この例では１２本のＹ電極
２６₁ 、２６₂ 、２６₃ 、……、２６₁₂がそれぞれ所定
間隔をおいて平行にパターン形成されている。そして、
Ｘ電極２５₁ 乃至２５₁₆はできるだけ幅細に構成され、
Ｙ電極２６₁ 乃至２６₁₂は座標入力物体である指の接触
を検出するためにできるだけ幅太に構成される。Ｘ電極
２５₁ 乃至２５₁₆及びＹ電極２６₁ 乃至２６₁₂は、互い
に直交配置され、平面的なマトリクス形状に構成され
る。Ｘ電極２５₁ 乃至２５₁₆の２本の最外側電極２
５₁ 、２５₁₆の外側に接地導体パターン２７が、Ｙ電極
２６₁ 乃至２６₁₂の２本の最外側電極２６₁ 、２６₁₂の
外側に接地導体パターン２８がそれぞれ形成される。各
Ｘ電極２５₁ 乃至２５₁₆の同一方向端部にそれぞれスル
ーホール２９が、各Ｙ電極２６₁ 乃至２６₁₂の同一方向
端部にそれぞれランド３０が形成される。一方の接地導
体パターン２８は、その内部に接地導体パターン２８と
絶縁された状態で１６個のランド３１が設けられ、これ
らのランド３１はスルーホール２９を通して対応するＸ
電極２５₁ 乃至２５₁₆に導電接続されている。

【００１８】さらに、図２に示されるように、回路基板
２４は、１方の側縁部のランド３０に対向する位置にス
ルーホール３２が設けられ、他方の側縁部のランド３１
に対向する位置にスルーホール３３が設けられる。な
お、回路基板２４は、その裏面に配線パターン（図示な
し）が形成され、この配線パターンの一部に回路チップ
２や、スルーホール３２及びスルーホール３３が接続さ
れる。

【００１９】また、図１に示されるように、回路チップ
２において、マルチプレクサ４は、入力が各Ｘ電極２５
₁ 乃至２５₁₆に、出力が差動アンプ５の２つの入力にそ
れぞれ接続され、駆動制御部７からの制御信号により、
差動アンプ５の２つの入力に接続されるＸ電極２５₁ 乃
至２５₁₆を、後述するように切替える。差動アンプ５
は、出力が積分用コンデンサ８とＡ／Ｄ９の入力に接続
され、２つの入力に供給される電流を差動増幅し、差電
流値を積分用コンデンサ８に供給して差電圧に変換す
る。駆動制御部７は、出力がマルチプレクサ４とドライ
ブ回路６にそれぞれ接続され、後述するようにマルチプ
レクサ４とドライブ回路６を制御駆動する。Ａ／Ｄ９
は、出力が座標演算部１０に接続され、入力された差電
圧値を対応するデジタル値に変換し、座標演算部１０に
供給する。座標演算部１０は、出力がＺ座標検出部１１
及びデータ処理部１２にそれぞれ接続され、入力デジタ
ル値に応答してＸ座標データ及びＹ座標データを算出す
る。Ｚ座標検出部１１は、出力がタップスイッチオン／
オフ判定部１３に接続され、座標演算部１０で得られた
データ出力値に基づいてセンサ部１に接触した指のＺ座
標を算出する。データ処理部１２は、タップスイッチオ
ン／オフ判定部１３とＩ／Ｆ１４にそれぞれ接続され、
座標演算部１０で算出したＸ座標データ及びＹ座標デー
タと、タップスイッチオン／オフ判定部１３で得られた
オン／オフデータをＩ／Ｆ１４を介して信号処理部３に
供給する。

【００２０】次いで、図４乃至図６は、本実施例の座標
入力装置におけるセンサ部１の動作及びマルチプレクサ
４の動作を示す動作説明図であって、図４は、Ｙ座標の
位置検出を行う場合の動作を示すもので、図５及び図６
は、Ｘ座標の位置検出を行う場合の動作を示すものであ
る。

【００２１】センサ部１の操作領域１ＡにおけるＹ座標
位置の検出を行う場合は、図４に示されるように、駆動
制御部７で得られたパルス信号Ｐをドライブ回路６を介
して１６本のＸ電極２５₁ 乃至２５₁₆に同時に供給す
る。また、１２本のＹ電極２６₁ 乃至２６₁₂は、隣合っ
た２本のＹ電極２６を組み合わせて１組とし、駆動制御
部４８で得られた制御信号によってＹ電極２６のそれぞ
れの組を順次走査する。即ち、マルチプレクサ４は、Ｙ
電極２６₁ 乃至２６₁₂の総数、１２本の倍の２４個のス
イッチＳ₁ 乃至Ｓ₂₄を具備しているもので、スイッチＳ
₁ がＹ電極２６₁と差動アンプ５の非反転入力間に、ス
イッチＳ₁₃がＹ電極２６₁ と差動アンプ５の反転入力間
に、スイッチＳ₂ がＹ電極２６₂ と差動アンプ５の非反
転入力間に、スイッチＳ₁₄がＹ電極２６₂ と差動アンプ
５の反転入力間にそれぞれ接続され、他のスイッチＳ₃
乃至Ｓ₁₂、Ｓ₁₅乃至Ｓ₂₄も同様の態様によって接続され
る。この場合、Ｙ電極２６の第１組は、Ｙ電極２６₁ 、
２６₂ からなる組で、第１組の走査時にスイッチＳ₁ 、
Ｓ₁₄がオンされる。Ｙ電極２６の第２組は、Ｙ電極２６
₂ 、２６₃ からなる組で、第２組の走査時にスイッチＳ
₂ 、Ｓ₁₅がオンされる。以下同様であって、Ｙ電極２６
の第１１組は、Ｙ電極２６₁₁、２６₁₂からなる組で、第
１１組の走査時にスイッチＳ₁₁、Ｓ₂₄がオンされる。

【００２２】Ｙ電極２６の第１組乃至第１１組は、対応
するスイッチＳ₁ 乃至Ｓ₂₄のオンによって順次走査さ
れ、差動アンプ５は、走査された組の２つのＹ電極２６
を流れる電流値の差を検出し、この検出された電流値の
差に基づき、以下に詳しく述べるように、座標入力物体
により操作された操作領域１ＡのＹ座標位置の検出を行
っている。

【００２３】一方、センサ部１の操作領域１Ａにおける
Ｘ座標位置の検出を行う場合は、始めに、図５に示され
るように、１６本のＸ電極２５₁ 乃至２５₁₆を、８本の
Ｘ電極２５₁ 乃至２５₈ からなる第１グループと、８本
のＸ電極２５₉ 乃至２５₁₆からなる第２グループとに分
け、駆動制御部７で得られた反転パルス信号Ｎをドライ
ブ回路６を介して第１グループのＸ電極２５₁ 乃至２５
₈ に同時に供給し、同じく駆動制御部７で得られたパル
ス信号Ｐをドライブ回路６を介して第２グループのＸ電
極２５₉ 乃至２５₁₆に供給して、この第１グループ及び
第２グループに対する最初（第１）の走査が行われる。
次に、第１グループが８本のＸ電極２５₂ 乃至２５₉ に
なり、第２グループが８本のＸ電極２５₁₀乃至２５₁₆、
２５₁ になるようにグループ替えを行い、前と同様に、
駆動制御部７で得られた反転パルス信号Ｎを第１グルー
プに、駆動制御部７で得られたパルス信号Ｐを第２グル
ープにそれぞれ供給し、第１グループ及び第２グループ
に対する第２の走査が行われる。続いて、第１グループ
が８本のＸ電極２５₃ 乃至２５₁₀になり、第２グループ
が８本のＸ電極２５₁₁乃至２５₁₆、２５₁ 、２５₂ にな
るようにグループ替えを行い、前と同様にして、駆動制
御部７で得られた反転パルス信号Ｎを第１グループに、
駆動制御部７が発生したパルス信号Ｐを第２グループに
それぞれ供給し、第１グループ及び第２グループに対す
る第３の走査が行われる。以下、同様にして、第１グル
ープと第２グループに対するグループ替えを行い、グル
ープ替えされた第１グループ及び第２グループに対する
第４乃至第１５の走査が順次行われる。そして、最後
に、図６に示されるように、第１グループが８本のＸ電
極２５₁ 乃至２５₇ 、２５₁₆になり、第２グループが８
本のＸ電極２５₈ 乃至２５₁₅になるようにグループ替え
を行い、第１グループ及び第２グループに対する最後
（第１６）の走査が行われる。このように、第１グルー
プ及び第２グループに順次グループ替えされたＸ電極２
５₁ 乃至２５₁₆に対して第１乃至第１６の走査が行われ
ると、１つの走査サイクルが一巡し、再び、始めのグル
ープ分けに戻って次の走査サイクルに入り、以下、同様
の走査サイクルが繰返し実行される。

【００２４】前記Ｘ電極２５₁ 乃至２５₁₆の走査時にお
いて、１２本のＹ電極２６₁ 乃至２６₁₂は、６本づつに
固定的に分け、それらのＹ電極が別のグループを形成す
るように、例えば、６本のＹ電極２６₁ 乃至２６₆ を第
１グループに選んでマルチプレクサ４のスイッチＳ₁ 乃
至Ｓ₆ をそれぞれオンにし、また、６本のＹ電極２６₇
乃至２６₁₂を第２グループに選んでスイッチＳ₁₉乃至Ｓ
₂₄をそれぞれオンにしているものである。なお、１２本
のＹ電極２６₁ 乃至２６₁₂に対するグループ分けは、Ｙ
座標の位置データに応じて決定される。

【００２５】１６本のＸ電極２₁ 乃至２５₁₆の走査時に
おいて、差動アンプ５は、第１グループの６本のＹ電極
２６₁ 乃至２６₆ 及び第２グループの６本のＹ電極２６
₇ 乃至２６₁₂の間に流れる電流差を検出し、検出された
電流差に基づき、以下に詳しく述べるように、座標入力
物体により操作された操作領域１ＡのＸ座標位置の検出
を行っている。

【００２６】次いで、センサ部１の操作領域１Ａが指で
操作された場合及び操作されない場合における差動アン
プ５の出力電圧の状態と、その出力電圧を用いた座標位
置の検出について説明する。

【００２７】まず、１６本のＸ電極２₁ 乃至２５₁₆と１
２本のＹ電極２６₁ 乃至２６₁₂との間には、それぞれ静
電容量が形成されており、Ｘ電極２５₁ 乃至２５₁₆の中
の第１グループに反転パルス信号Ｎ、第２グループにパ
ルス信号Ｐを供給すると、静電容量の近傍にパルス信号
Ｐ、Ｎによる電界が発生し、静電容量を通して電流が流
れる。

【００２８】ここで、操作領域１Ａ内の１つの個所に指
を接触させたとすれば、接触個所の近傍の静電容量に発
生する電界の一部が指に吸収されて減少し、見掛け上接
触個所の近傍の静電容量が小さくなる。そして、静電容
量が小さくなると、静電容量に流れる電流も減少するよ
うになるので、この電流の減少の度合いを差動アンプ５
で検出し、検出結果を座標演算部１０に供給すれば、座
標演算部１０において操作領域１Ａの指の接触個所の座
標位置が算出される。

【００２９】これに対して、操作領域１Ａ内に指を近接
または接触させないときには、１６本のＸ電極２５₁ 乃
至２５₁₆の第１グループに反転パルス信号Ｎ、第２グル
ープにパルス信号Ｐを供給しても、いずれの個所の静電
容量に変化を生じないので、１２本のＹ電極２６₁ 乃至
２６₁₂から出力される電流値はいずれも同じ値になって
いる。このため、差動アンプ５は、出力状態が変化せ
ず、座標演算部１０に電気信号変化が供給されないこと
から、座標演算部１０において指の近接または接触のな
い状態が算出される。

【００３０】続いて、本実施例の座標入力装置におい
て、センサ部１の操作領域１Ａに指を接触した場合の動
作について説明する。

【００３１】図７は、指で操作された操作領域１ＡのＹ
座標の位置検出を行う場合の動作を示す動作説明図、図
８（ａ）乃至（ｄ）は、指で操作された操作領域１Ａの
座標位置を算出する際の動作原理を示す説明図であっ
て、（ａ）はセンサ部の操作領域におけるＹ電極の配置
位置、（ｂ）は隣接する２つのＹ電極間の静電容量変
化、（ｃ）は隣接する２つのＹ電極間の静電容量変化に
よる電流値の差（電圧差）、（ｄ）はＹ電極の配置位置
における電圧値変化を示すものである。

【００３２】図７に示されるように、１６本のＸ電極２
５₁ 乃至２５₁₆にパルス信号Ｐを供給した状態におい
て、操作領域１Ａ内の１つの個所Ｓに指を接触したとき
は、接触個所Ｓの近傍の静電容量が減少する。いま、図
８（ａ）に示されるように１２本のＹ電極２６₁ 乃至２
６₁₂が配置されている場合、各Ｙ電極２６₁ 乃至２６₁₂
の配置位置における静電容量変化Ｃ₁ 乃至Ｃ₁₂は、図８
（ｂ）に示されるように接触個所Ｓに近い程大きくな
る。即ち、接触個所Ｓに最も近いＹ電極Ｙ₆ の静電容量
変化Ｃ₆ が最大になるのに対し、接触個所Ｓから遠いＹ
電極ほど静電容量変化が小さくなる。差動アンプ５は、
隣接するＹ電極２６₁ −２６₂ 、２６₂ −２６₃ 、…
…、２６₁₁−２６₁₂に流れる電流値の差Ｉ₂ −Ｉ₁ 、Ｉ
₃ −Ｉ₂ 、……、Ｉ₁₂−Ｉ₁₁を検出し、積分用コンデン
サ８は、電流値の差Ｉ₂ −Ｉ₁ 、Ｉ₃ −Ｉ₂ 、… …、
Ｉ₁₂−Ｉ₁₁を、図８（ｃ）に示されるような電圧差
Ｖ₁ 、Ｖ₂ 、Ｖ₃ 、… …、Ｖ₁₀（ただし、Ｖ₆ 、
Ｖ₇ 、… …、Ｖ₁₀は負極性）に変換する。Ａ／Ｄ９
は、電圧差Ｖ₁ 、Ｖ₂ 、Ｖ₃ 、… …、Ｖ₁₀を対応する
デジタル差信号に変換し、座標演算部１０は、入力され
たデジタル差信号を順次加算し、図８（ｄ）に示される
ようにＹ電極２６₂ 、２６₃ 、… …、２６₉ の配置位
置に対応して電圧値変化（計算上の静電容量変化）
Ｂ₂ 、Ｂ₃ 、… …、Ｂ₉ を算出する。なお、電圧値変
化Ｂ₁ はＶ₁ ＋Ｖ₂ で、電圧値変化Ｂ₂ はＶ₁ ＋Ｖ₂ ＋
Ｖ₃ ＝Ｂ₁ ＋Ｖ₃ で示され、以下同様にして、電圧値変
化Ｂ₉ はＶ₁ ＋Ｖ₂ ＋Ｖ₃ ＋… …−Ｖ₉ ＝Ｂ₈ −Ｖ₉
で示される。

【００３３】この場合、Ｙ電極２６₆ の電圧値変化Ｂ₅
が最大レベルになることから、Ｙ電極Ｙ₆ を第１電極に
選択し、Ｙ電極２６₆ （第１電極）に隣接するＹ電極２
６₅、２６₇ をそれぞれ第２電極及び第３電極に選択す
るとともに、選択した第１乃至第３電極２６₆ 、２
６₅ 、２６₇ の座標位置Ａ、Ｂ、Ｃを求める。次いで、
求めた座標位置Ａ、Ｂ、Ｃによって示される近似２次曲
線ｌを用いて、前述の式（１）にしたがって接触個所Ｓ
のＹ座標Ｙを、 Ｙ＝（ＡＢ−ＢＣ）／｛２（ＢＣ＋ＡＢ）−２ＡＣ｝ によって求める。

【００３４】次いで、図９は、指で操作された操作領域
のＸ座標の位置検出を行う場合の動作を示す動作説明
図、図１０（ａ）乃至（ｄ）は、指で操作された操作領
域の座標位置を算出する際の動作原理を示す説明図であ
って、（ａ）は操作領域１ＡにおけるＸ電極の配置位
置、（ｂ）は図９に図示されたＸ電極の走査時における
第１及び第２電極グループ間の静電容量変化、（ｃ）は
第１及び第２電極グループ間の静電容量変化による電気
量変化、（ｄ）はＹ電極の配置位置における電圧値変化
を示すものである。

【００３５】図９に示されるように、１２本のＹ電極２
６₁ 乃至２６₁₂は、Ｙ電極２６₆ を中心とする第１グル
ープのＹ電極２６₃ 乃至２６₈ と、第２グループのＹ電
極２６₁ 、２６₂ 、２６₉ 乃至２６₁₂とからなる固定的
なグループ分けが行われており、第１グループのＹ電極
２６₃ 乃至２６₈ は差動アンプ５の非反転入力に、第２
グループのＹ電極２６₁ 、２６₂ 、２６₉ 乃至２６₁₂は
差動アンプ５の反転入力にそれぞれ接続される。このと
き、１６本のＸ電極２５₁ 乃至２５₁₆は、既に述べたよ
うに、第１グループのＸ電極の組み合わせと第２グルー
プのＸ電極の組み合わせが順次変更されて一巡し、Ｘ電
極２５₁ 乃至２５₁₆による走査が行われる。このとき、
第１グループのＸ電極には反転パルス信号Ｎが、第２グ
ループのＸ電極にはパルス信号Ｐがそれぞれ供給され、
それにより、第１グループのＹ電極２６₃ 乃至２６₈ と
第２グループのＹ電極２６₁ 、２６₂ 、２６₉ 乃至２６
₁₂とから出力される電流値は、反転パルス信号Ｎの供給
により第１グループのＸ電極の総合静電容量−Ｃ_N を流
れる電流値Ｉ_N とパルス信号Ｐの供給により第２グルー
プのＸ電極の総合静電容量＋Ｃ_P とを流れる電流値Ｉ_P
との差Ｉ_P −Ｉ_N になる。

【００３６】ここで、操作領域１Ａ内の１つの個所Ｓに
指を接触したとき、接触個所ＳがＸ電極２５₄ とＸ電極
２５₅ との間にあるため、Ｘ電極２５₄ とＸ電極２５₅
の静電容量がそれぞれ減少する。この静電容量の減少に
より、Ｘ電極２５₄ 、２５₅を含む第１グループのＸ電
極の総合静電容量−Ｃ_N が減少するのに対し、Ｘ電極２
５₄ 、２５₅ を含まない第２グループのＸ電極の総合静
電容量＋Ｃ_P に変化がない。そして、Ｘ電極２５₄ 、２
５₅ は、Ｘ電極の走査の一巡により、第１グループから
第２グループに移行したり、第２グループから第１グル
ープに再移行したりし、Ｘ電極の走査が一巡した時点に
おける第１グループ及び第２グループのＸ電極の総合静
電容量−Ｃ_N 、＋Ｃ_P は、図１０（ｂ）に図示のように
なる。なお、第１グループのＸ電極は、反転パルス信号
Ｎの供給によって負の静電容量−Ｃ_N になり、第２グル
ープのＸ電極は、パルス信号Ｐの供給によって正の静電
容量＋Ｃ_P になる。

【００３７】そして、第１グループのＸ電極の総合静電
容量−Ｃ_N 及び第２グループのＸ電極の総合静電容量＋
Ｃ_P は、グループ内にＸ電極２５₄ 、２５₅ を含むか否
かまたはＸ電極２５₄ 、２５₅ に隣接するＸ電極２
５₃ 、２５₆ を含むか否か応じて、相対的に容量値が増
減するようになる。図１０（ｂ）は、第１グループ及び
第２グループのＸ電極の総合静電容量−Ｃ_N 、＋Ｃ_P の
容量差Ｃ_P −Ｃ_N を示すもので、第１グループのＹ電極
２６₃ 乃至２６₈ は、接触個所Ｓを含んでいることか
ら、容量差Ｃ_P −Ｃ_N に比例した電流（電流値の差）が
出力され、差動アンプ５の非反転入力に供給される。こ
れに対し、第２グループのＹ電極２６₁ 、２６₂ 、２６
₉ 乃至２６₁₂は、接触個所Ｓを含まないことから、容量
差Ｃ_P −Ｃ_N が０のままで、差動アンプ５の反転入力に
一定電流値Ｉ_B が供給される。

【００３８】差動アンプ５は、２つの入力に容量差Ｃ_P
−Ｃ_N に比例した電流値と一定電流値Ｉ_B とを受け、図
１０（ｃ）に示されるように、その差電流に比例した差
電圧Ｖ₁ 、Ｖ₂ 、… …、Ｖ₁₆を出力する。座標演算部
１０は、入力された差電圧Ｖ₁ 、Ｖ₂ 、… …、Ｖ₁₆を
順次加算し、図１０（ｄ）に示されるような電圧値変化
（計算上の容量値変化）Ｅ₁ 、Ｅ₂ 、Ｅ₃ 、… …、Ｅ
₁₆を算出する。

【００３９】この場合、Ｘ電極２５₄ の電圧値変化Ｅ₄
が最大レベルになることから、Ｘ電極２５₄ を第１電極
に選択し、Ｘ電極２５₄ （第１電極）に隣接するＸ電極
２５₃ 、２５₅ をそれぞれ第２電極及び第３電極に選択
するとともに、選択した第１乃至第３電極２５₄ 、２５
₃ 、２６₅ の座標位置Ａ’、Ｂ’、Ｃ’を求める。次い
で、求めた座標位置Ａ’、Ｂ’、Ｃ’によって示される
近似２次曲線ｌを用いて、前述の式（１）にしたがって
接触個所ＳのＸ座標Ｘを、 Ｘ＝（Ａ’Ｂ’−Ｂ’Ｃ’）／｛２（Ｂ’Ｃ’＋Ａ’
Ｂ’）−２Ａ’Ｃ’｝ によって求める。

【００４０】座標演算部１０で算出された指の接触個所
Ｓを示すＸ座標データ及びＹ座標データは、Ｉ／Ｆ１４
を介して信号処理部３に供給される。

【００４１】信号処理部３は、供給されたＸ座標データ
及びＹ座標データに基づいて指の接触個所Ｓを示すＸ座
標及びＹ座標を表示部２１に表示させ、センサ部１の操
作領域１Ａに接触する指の接触位置Ｓの移動に伴い、表
示部２１内のカーソル表示位置を移動させる。

【００４２】ところで、本実施例のこれまでの説明は、
操作領域１Ａ内の指の接触位置Ｓが操作領域１Ａの中間
領域であって、電圧値変化の最大レベルを示す第１電極
の両隣に第２電極及び第３電極が存在する場合の例であ
ったが、本実施例の座標入力装置は、操作領域１Ａ内の
指の接触位置Ｓが操作領域１Ａの一端部であって、電圧
値変化の最大レベルを示す第１電極の一方の隣にもはや
第２電極または第３電極が存在していない場合であって
も、前述の場合と同様に動作させることができるもので
ある。

【００４３】図１１（ａ）乃至（ｄ）は、指で操作され
た操作領域の一端部の座標位置を算出する際の動作原理
を示す説明図であって、（ａ）は操作領域１Ａにおける
Ｙ電極の配置位置、（ｂ）はそれぞれのＹ電極における
静電容量変化、（ｃ）は隣接するＹ電極間の静電容量変
化による電気量変化、（ｄ）はそれぞれのＹ電極の配置
位置における電圧値変化を示すものである。

【００４４】図１１（ａ）に示されるように、１２本の
Ｙ電極２６₁ 乃至２６₁₂が配置されている操作領域１Ａ
の一端部にある個所Ｓを指で接触した場合、それぞれの
Ｙ電極２６₁ 乃至２６₁₂の配置位置における静電容量変
化Ｃ₁ 乃至Ｃ₁₂は、図１１（ｂ）に示されるように、接
触個所Ｓに近い程大きくなるもので、接触個所Ｓに最も
近いＹ電極Ｙ₁ の静電容量変化Ｃ₁ が最大になり、接触
個所Ｓから遠いＹ電極ほど静電容量変化が小さくなる。
この場合、差動アンプ５は、隣接するＹ電極２６₁ −２
６₂ 、２６₂ −２６₃ 、… …、２６₁₁−２６₁₂に流れ
る電流値の差Ｉ₂ −Ｉ₁ 、Ｉ₃ −Ｉ₂ 、… …、Ｉ₁₂−
Ｉ₁₁を検出し、積分用コンデンサ８は、電流値の差Ｉ₂
−Ｉ₁ 、Ｉ₃ −Ｉ₂ 、… …、Ｉ₁₂−Ｉ₁₁を、図１１
（ｃ）に示されるような負極性の電圧差Ｖ₁ 、Ｖ₂ 、Ｖ
₃ 、… …、Ｖ₁₀に変換する点は、前述の実施例の動作
と同じである。

【００４５】本実施例は、座標演算部１０において、電
圧差Ｖ₁ 、Ｖ₂ 、Ｖ₃ 、… …、Ｖ₁₀の最大レベルが端
部にあることを検出すると、図１１（ｂ）、（ｃ）に示
されるように、その端部と反対側の端部のＹ電極、例え
ば、電圧差Ｖ₁ が最大レベルであったとき、差動アンプ
５がＹ電極２６₁ とＹ電極２６₁₂との間に流れる電流値
の差Ｉ₁ −Ｉ₁₂を検出し、積分用コンデンサ８が電流値
の差Ｉ₁ −Ｉ₁₂を電圧差Ｖ₀ に変換し、一方、図示され
ていないが、電圧差Ｖ₁₂が最大レベルであったとき、差
動アンプ５がＹ電極２６₁ とＹ電極２６₁₂との間に流れ
る電流値の差Ｉ₁ −Ｉ₁₂を検出し、積分用コンデンサ８
が電流値の差Ｉ₁ −Ｉ₁₂を電圧差Ｖ₁₂に変換する。この
場合、電圧差Ｖ₀ は、負極性であったときに廃棄され、
正極性であったときに利用されるものであり、電圧差Ｖ
₁₂は、正極性であったときに廃棄され、負極性であった
ときに利用されるものである。次いで、Ａ／Ｄ９は、得
られた電圧差Ｖ₀ 、Ｖ₁ 、Ｖ₂ 、Ｖ₃ 、… …、Ｖ₁₀を
対応するデジタル差信号に変換し、座標演算部１０は、
入力されたデジタル差信号を順次加算し、図１１（ｄ）
に示されるようにＹ電極２６₁ 、２６₂ 、… …、２６
₉ の配置位置及び仮想Ｙ電極Ｙ₀ の配置位置に対応して
電圧値変化（計算上の静電容量変化）Ｂ₁ 、Ｂ₃ 、…
…、Ｂ₉ 、Ｂ₀ を算出する。なお、電圧値変化Ｂ₂ はＶ
₁ ＋Ｖ₂ で、電圧値変化Ｂ₃ はＶ₁ ＋Ｖ₂ ＋Ｖ₃ ＝Ｂ₂
＋Ｖ₃ で示され、以下同様にして、電圧値変化Ｂ₉ はＶ
₁ ＋Ｖ₂ ＋Ｖ₃ ＋… …−Ｖ₉ ＝Ｂ₈ −Ｖ₉ で示され、
電圧値変化Ｂ₀ は０（出力なし）で示される。

【００４６】この場合には、Ｙ電極２６₁ の電圧値変化
Ｂ₁ が最大レベルになることから、Ｙ電極Ｙ₁ を第１電
極に選択し、Ｙ電極２６₁ （第１電極）に隣接する仮想
Ｙ電極２６₀ を第２電極に、Ｙ電極２６₁ （第１電極）
に隣接するＹ電極２６₂ を第３電極にそれぞれ選択し、
選択した第１乃至第３電極２６₁ 、２６₀ 、２６₂ の座
標位置Ａ”、Ｂ”、Ｃ”を求める。次いで、求めた座標
位置Ａ”、Ｂ”、Ｃ”によって示される近似２次曲線ｌ
を用いて、前述の式（１）にしたがって接触個所ＳのＹ
座標Ｙを、 Ｙ＝（Ａ”Ｂ”−Ｂ”Ｃ”）／｛２（Ｂ”Ｃ”＋Ａ”
Ｂ”）−２Ａ”Ｃ”｝ によって求める。

【００４７】このように、本実施例によれば、座標入力
物体、例えば、指による操作領域１Ａの接触個所Ｓが操
作領域１Ａの一端部であっても、最大レベルの電圧値変
化を示す第１電極に隣接する第２電極の座標位置を操作
領域の他端部の電極の座標位置に選んでいるので、既に
提案されている座標表示装置と同様に、座標のピーク位
置を表す式を用いて操作された座標位置の中心値を高精
度で算出することができるものである。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、座標入
力物体、例えば、指によるセンサ部の操作領域に対する
接触個所がどのような部分であっても、即ち、出力電気
量変化が最大レベルの電圧値変化を示す第１電極が操作
領域の中間に配置された電極近傍であった場合、既に提
案されている座標表示装置と同様の手法により、座標の
ピーク位置を表す式を用いて操作された座標位置の中心
値を高精度で算出でき、また、第１電極が操作領域の一
端部の電極近傍であった場合も、第２電極の座標位置を
操作領域の他端部の電極の座標位置に選んだことによ
り、既に提案されている座標表示装置と同様の手法によ
り、座標のピーク位置を表す式を用いて操作された座標
位置の中心値を高精度で算出できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の座標入力装置の一実施例を示すブロッ
ク構成図である。

【図２】図１に図示された座標入力装置に用いるセンサ
部の構成の一例を示す斜視図である。

【図３】図２に図示されたセンサ部に用いるフィルム基
板の表面及び裏面の構成図である。

【図４】図１に図示された実施例の座標入力装置におけ
るセンサ部の動作及びマルチプレクサの動作を示す動作
説明図であり、Ｙ座標の位置検出を行う場合である。

【図５】図１に図示された実施例の座標入力装置におけ
るセンサ部の動作及びマルチプレクサの動作を示す動作
説明図であり、Ｘ座標の位置検出を行う場合である。

【図６】図１に図示された実施例の座標入力装置におけ
るセンサ部の動作及びマルチプレクサの動作を示す動作
説明図であり、Ｘ座標の位置検出を行う場合である。

【図７】指で操作された操作領域のＹ座標の位置検出を
行う場合の動作を示す動作説明図である。

【図８】指で操作された操作領域の座標位置を算出する
際の動作原理を示す説明図である。

【図９】指で操作された操作領域のＸ座標の位置検出を
行う場合の動作を示す動作説明図である。

【図１０】指で操作された操作領域の座標位置を算出す
る際の動作原理を示す説明図である。

【図１１】指で操作された操作領域の一端部の座標位置
を算出する際の動作原理を示す説明図である。

【符号の説明】

１ センサ部 １Ａ 操作領域 ２ 回路チップ ３ 信号処理部 ４ マルチプレクサ ５ 差動アンプ ６ ドライブ回路 ７ 駆動制御部 ８ 積分用コンデンサ ９ アナログ−デジタルコンバータ（Ａ／Ｄ） １０ 座標演算部 １１ Ｚ座標検出部 １２ データ処理部 １３ タップスイッチオン／オフ判定部 １４ インターフェイス部（Ｉ／Ｆ） １５ 第１インターフェイス（Ｉ／Ｆ） １６ 第２インターフェイス（Ｉ／Ｆ） １７ 記憶部 １８ 入出力部（Ｉ／Ｏ） １９ 内部メモリ ２０ 制御部 ２１ 表示部 ２２ 保護シート ２３ フィルム基板 ２４ 回路基板 ２５₁ 乃至２５₁₆ Ｘ電極 ２６₁ 乃至２６₁₂ Ｙ電極 ２７、２８ 接地導体パターン ２９ スルーホール ３０、３１ ランド ３２、３３ スルーホール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数電極をマトリクス状に配置した操作
   領域を有するセンサ部と、前記センサ部の出力を座標デ
   ータに変換する座標データ形成部と、前記座標データを
   処理表示する信号処理部とからなり、前記座標データ形
   成部は、前記操作領域を座標入力体で操作した際に、前
   記操作領域の静電容量変化に基づく出力電気量変化を順
   次検出する信号検出手段と、前記出力電気量変化の中で
   最大レベルの電気量変化を示す第１電極の座標位置及び
   前記第１電極の両側にある第２電極及び第３電極の各座
   標位置を求める座標位置算出手段とを備え、前記第１電
   極が前記操作領域の一つの端部電極であった場合、前記
   第２電極の座標位置を前記操作領域の反対側の端部電極
   の座標位置に選ぶようにしたことを特徴とする座標入力
   装置。
2. 【請求項２】 前記出力電気量変化は、選択された２つ
   の電極または電極グループ間の静電容量変化に伴って生
   じる電流量変化または前記電流量変化から得られる電圧
   値変化であることを特徴とする請求項１に記載の座標入
   力装置。