JPH1124830A - 座標入力装置 - Google Patents

座標入力装置

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JPH1124830A
JPH1124830A JP18923997A JP18923997A JPH1124830A JP H1124830 A JPH1124830 A JP H1124830A JP 18923997 A JP18923997 A JP 18923997A JP 18923997 A JP18923997 A JP 18923997A JP H1124830 A JPH1124830 A JP H1124830A
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JP
Japan
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frequency
coordinate
switches
switch
pointing device
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JP18923997A
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English (en)
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Shinichi Ikegaya
進一 池ヶ谷
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Pentel Co Ltd
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Pentel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 座標指示器の発信信号の周波数により座標指
示器のスイッチの押下状態を伝える座標入力装置におい
て、周波数のバラツキ、ドリフトにかかわらず安定して
スイッチの押下状態を検出する。 【解決手段】 発信信号の周波数を、スイッチの各押下
状態に応じて異なった形で周期的に少ない数の周波数間
で変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、静電容量結合方
式、または電磁結合方式のワイヤレスの座標入力装置に
関し、特に座標指示具に設けられた複数のスイッチの押
下状態を、座標指示具の発信電極から発する電気信号の
周波数により伝達するものに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の本技術分野の座標入力装置の座標
指示具の発信電極から発する電気信号は、スイッチ押下
状態の1つ1つに対応して、お互いに離れた固定された
発振周波数を持たせたものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】実際の座標指示具の発
信電極から発せられる発信信号の周波数は、まず製品個
々にバラツキがあり、また温度、電源電圧等によりドリ
フトするために、スイッチ押下状態の1つ1つに1つず
つの周波数を割り振る場合に、各スイッチ押下状態を安
定して判別するためには、各周波数をバラツキ、ドリフ
トを考慮して大きく離さなければならず、全体として有
り得るスイッチ押下状態の数に比例した広い周波数帯域
を必要としていた。
【0004】外来電波等によりセンサー電極に誘起され
るノイズを除去するためには、発信信号の基本波成分の
みを通過させる帯域通過フィルタが必要である。このフ
ィルタの通過周波数帯域は狭ければ狭いほどノイズの除
去性能は高くなる。このため、スイッチ押下状態を安定
して判別するために、フィルタの通過周波数帯域の中に
各周波数を収めなければならず、各周波数を十分に離せ
ない場合には、高価な回路構成、部品等を用いて発振周
波数の安定性を高めるか、あるいはフィルタの通過周波
数帯域を広げて、外来ノイズの除去性能を犠牲にしなけ
ればならなかった。
【0005】また、いずれにしても安定して判別できる
周波数の数には限りがあるため、設けられるスイッチの
数は、限られてしまっており、複数の座標指示具とその
スイッチの各押下状態を判別するのはさらに困難であっ
た。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は如上の課題に鑑
みてなされたもので、静電容量結合方式、または電磁結
合方式の座標入力装置であって、発振器と発信電極と複
数のスイッチとを有する座標指示具と、前記発信電極か
ら発する電気信号をセンスするX軸用及びY軸用センサ
ー電極を配設した座標盤と、前記センサー電極のうちの
1つ乃至2つを選択する手段と、該選択されたセンサー
電極に誘起された前記発信電極からの電気信号の基本波
を通すバンドパスフィルタと、該バンドパスフィルタの
出力する基本波の電圧レベルを検出するAM検波器と、
該AM検波器の出力を入力するA/Dコンバータと、前
記バンドパスフィルタの出力する正弦波の周波数を検知
する手段と、装置全体を制御する制御部からなり、前記
座標指示具の発振器は、前記座標指示具の複数のスイッ
チの押下状態に応じて周期的に発振周波数を変化させ、
前記周波数検知手段により検知された周波数の変化状態
により、前記座標指示具の複数のスイッチの押下状態を
検知する座標入力装置を提案するものである。
【0007】
【作用】異なった周波数、また、その周期的変化状態も
余裕をもって判別するため、多くのスイッチの各押下状
態を安定して判別し、また複数の座標指示具、およびそ
れらの各スイッチの各押下状態をも安定して判別可能と
する。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明は、座標指示具の発信電極
から発せられる発信信号の周波数を、(もし座標指示具
が複数あれば各)座標指示具のスイッチの各押下状態に
応じて、あらかじめ決められた複数の周波数間で異なっ
た形で周期的に変化させ、制御部はその周波数の変化状
態を検出することにより、(もし座標指示具が複数あれ
ばどの座標指示具が用いられているかの判定と、その)
座標指示具のスイッチの押下状態を判別する。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例の詳細を、添付図を参
照して説明する。まず、静電容量結合方式で、座標指示
具としてペン形状の座標指示ペンを用いた例を説明す
る。図1は本発明の座標入力装置の要部構成図である。
座標入力を行う場合、座標指示ペン1(以下ペン1と略
す)の先端スタイラス(発信電極3)が座標盤6の盤面
上にある時、座標盤6上におけるペン1の先端の座標を
読み取る。
【0010】ペン1の内部には電気信号(正弦波、矩形
波等)を発生する発振器があり、ペン1の先端部のスタ
イラスが信号発信電極3となって、そこから周囲に電気
信号を放射する。座標盤6の内部には図示するような格
子状の複数のX軸用センサー電極4、4、・・・、4及
び複数のY軸用センサー電極5、5、・・・、5が配設
してある。ペン1の発信電極3と各センサー電極4、
4、・・・、4、5、5、・・・、5の間には静電容量
(結合容量)が存在し、発信電極3からの電気信号がそ
れぞれ伝わる。
【0011】X軸用マルチプレクサ7及びY軸用マルチ
プレクサ8が各センサー電極4、4、・・・、4、5、
5、・・・、5をCPU14の制御により順次切り替え
て、それらのセンスされた各電気信号を増幅器9へ順次
印加する。(センスした各電気信号に重畳された外来ノ
イズを除去するにはセンサー電極4、4、・・・、4及
び5、5、・・・、5の隣り合う2つづつをCPU14
の制御により順次切り替えて、その2つづつのセンスさ
れた電気信号を作動増幅器に入力して同相ノイズを除去
することもできるが、本発明の本質からはかけ離れてい
るので詳述はしない。)バンドパスフィルタ10は必要
周波数帯域以外のノイズ成分を除去し、信号のS/N比
を高めて、座標検出精度を高める。バンドパスフィルタ
10の出力信号はAM検波器としてのAC/DCコンバ
ータ12へ印加されDCレベルに変換され、さらにA/
Dコンバータ13に印加され数値化される。CPU14
はこの数値化された、各センサー電極4、4、・・・、
4、5、5、・・・、5の信号レベル(信号の強さ)か
ら数値計算またはあらかじめ用意してある変換テーブル
によりペン1の先端に相対する座標盤6上の座標を検出
する。従って座標検出のためのみには電気信号のレベル
(振幅)が重要であり、信号周波数は本質的要因ではな
い。
【0012】以上によって座標検出はなされるが、座標
入力装置としてはその他に座標指示具に設けられたスイ
ッチの押下状態をも検出しなければならない。そのため
にはスイッチの押下状態に応じて発信信号の周波数を変
化させて、制御部はその周波数を計測してスイッチの押
下状態を検出する。図2に本実施例の座標指示ペン1の
回路を従来技術で実施した場合の回路図を示す。セラミ
ック振動子26、インバータアンプ27、コンデンサ2
4、25、抵抗28、29によって基本的な既知の発振
回路30が構成されている。これにより、セラミック振
動子26の定数に応じた発振周波数で矩形波状の信号が
生成され、それが発信電極3に接続されている。ここ
で、スイッチA20は発信電極3(スタイラス)が押下
されたときにONになるスイッチで、スイッチB21は
押しボタン2が押下されたときにONになるスイッチで
ある。
【0013】スイッチA20もしくはスイッチB21が
押下されると、周波数変更用コンデンサA22もしくは
周波数変更用コンデンサB23が発振回路30に接続さ
れ発振周波数は若干下がる。また、スイッチA20とス
イッチB21が同時に押下されると周波数変更用コンデ
ンサA22と周波数変更用コンデンサB23が同時に発
振回路30に接続され、発振周波数はスイッチA20も
しくはスイッチB21のどちらか一方が押下された場合
よりもさらに下がる。従って、コンデンサ24、コンデ
ンサ25、周波数変更用コンデンサA22,周波数変更
用コンデンサB23の値を適切に選ぶことによってスイ
ッチの4通りの押下状態に応じて発振周波数を変化させ
ることができる。この信号は発信電極3に印加されてい
るので、前述したようにペン1の発信電極3(スタイラ
ス)が座標盤6の盤面上にある時には、バンドパスフィ
ルタ10の出力まで伝えられ、カウンタ11に入力され
る。
【0014】このカウンタ11は必須のものではない
が、発振周波数そのものをCPU14が計測できない場
合には、計測できる周波数まで分周するために挿入され
ている。このようにしてCPU14によりペン1の発信
電極3から発せられる発信信号の周波数を計測すること
により、ペン1の2つのスイッチの押下状態を検出する
ことができるが、2つのスイッチの押下状態を検出する
ために、4つの異なる周波数を必要とし、またその周波
数を完全な等差数列的、もしくは等比数列的に設定でき
るわけではないので、バラツキ及びドリフトに対して余
裕を持たせるとかなりの周波数帯域を必要としてしま
う。また、もう1つスイッチを増やす必要がでたときに
は、8つの異なる周波数が必要となるため、3つのスイ
ッチの押下状態を安定に検出することはほとんど不可能
となってしまう。
【0015】図3に本発明による座標指示ペン1の回路
例を、また図4にスイッチの状態と発振周波数の関係の
例を示す。セラミック振動子51、インバータアンプ5
2、コンデンサ49、50、抵抗53、54によって基
本的な既知の発振回路55が構成されている。これによ
り、セラミック振動子51の定数に応じた発振周波数で
矩形波状の信号が生成され、それが発信電極3に接続さ
れている。この発振回路55には図示したようにアナロ
グスイッチ47と共に周波数変更用コンデンサ48が接
続されている。従ってアナログスイッチ47がONの状
態の時には周波数変更用コンデンサ48が発振回路55
に接続されるので発振周波数は下がる。
【0016】周波数制御器40は、その出力信号の周波
数制御信号41によりアナログスイッチ47をON/O
FFすることにより、発振回路55の発振周波数を動的
に制御する。この周波数制御器40は、ペン1の発信電
極3(スタイラス)が押下されたときにONになるスイ
ッチC56と押しボタン2が押下されたときにONにな
るスイッチD57に接続されていて、スイッチC56と
スイッチD57の状態に応じて、CPU14が判別でき
るように発振周波数を制御する周波数制御信号41を発
生できればどのようなものでも構わないが、ここでは図
4の例に示すような発振周波数になるように簡明な回路
で構成した。発振器42はデューティサイクル2:1の
矩形波を出力するもので、
【0017】その出力信号と、その出力信号をインバー
タ44で反転した信号は、マルチプレクサ43の入力に
おのおの接続されている。また、他の2つの選択入力端
子はそれぞれ電源電圧とGNDに接続されている。スイ
ッチC56とスイッチD57とはマルチプレクサ43の
入力選択端子に接続されていて、スイッチがONのとき
には入力選択端子がローレベルになり、スイッチがOF
Fのときには入力選択端子がハイレベルになるため、図
4に示すようにスイッチC56とスイッチD57の押下
状態に応じて周波数制御信号41が変化し、その結果図
4のように発振周波数が変化する。
【0018】このように2つのスイッチの状態により発
振周波数が変化する発振器の出力信号の周波数は前記従
来の発振回路を使用した例で述べたようにCPU14で
計測できるので、CPU14は適当な間隔で周波数を計
測することにより、発振周波数が高くて固定されている
のか、低くて固定されているのか、また、高い周波数と
低い周波数の間で変化していて高い周波数の期間が低い
周波数の期間より短いのか、長いのかを判定することに
よって、2つのスイッチの押下状態を検出することがで
きる。このように2つの周波数のみで2つのスイッチの
押下状態を検出することができるので、発振周波数のバ
ラツキ及びドリフトが大きくても安定してスイッチの押
下状態を検出することができる。
【0019】この方式によれば、スイッチをもう1つ増
やす必要ができたときでも、CPU14が判別可能な3
つの波形とその反転信号を作り、3つのスイッチの押下
状態(8通り)に応じて周波数を動的に変化させること
により、2つの周波数を使うのみで3つの押下状態を検
出できる。あるいは、同じ波形を使い3つの周波数間で
変化させることによっても、8通りの状態を表せるので
3つのスイッチの押下状態を検出することができる。
【0020】次に2つの座標指示器を使う場合について
図示はしないが説明する。例えば、座標指示器として1
方は以上で説明してきた座標指示ペン、他方は2つのス
イッチを設けたマウス状の座標指示マウスを併用する場
合を考える。この場合、座標指示ペンでのスイッチの押
下状態は4通りで、座標指示マウスのスイッチ押下状態
も4通りであり合計の8通りの状態が表せればいいこと
から、例えば座標指示ペンの方は実施例で述べてきたも
のにし、座標指示マウスの方は同じ2つの周波数を用い
ても、座標指示ペンと判別可能な2つの波形とその反転
信号をつくり、2つのスイッチの押下状態に応じて発振
周波数を変化させることにより、CPU14はどちらの
座標指示器が用いられていてそのスイッチの押下状態が
どういう状態にあるかを検出することができる。あるい
は、前述したように3つの周波数を用いてもよい。
【0021】このように2つの座標指示器が使え自動判
別が行えると、判別された座標指示器の種類に従ってデ
ータ処理をし、また本装置が接続されるホスト装置(例
えばパソコン)のドライバで適切な処理をすれば、座標
指示ペンを使用した場合には座標盤の絶対座標とホスト
装置のCRTとを1対1に対応させ描画が容易に行える
ようにし、座標指示マウスを使用した場合には通常のマ
ウスと同じ操作ができるようにするなど、操作性に優れ
た入力装置となる。
【0022】
【発明の効果】周波数のバラツキ及びドリフトにかかわ
らず座標指示器のスイッチの押下状態を安定に検出で
き、また、座標指示器に設けるスイッチの数を容易に増
やすこと、あるいは複数の座標指示器を使うことができ
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の要部構成図
【図2】 従来の発振回路を使用した座標指示ペンの回
路例
【図3】 本発明の座標指示ペンの回路例
【図4】 スイッチの状態と発振周波数の関係
【符号の説明】
1 座標指示ペン 2 押しボタン 3 発信電極 4 X軸用センサー電極 5 Y軸用センサー電極 6 座標盤(タブレット) 7 X軸用マルチプレクサ 8 Y軸用マルチプレクサ 9 増幅器 10 バンドパスフィルタ 11 カウンタ 12 AM検波器 13 A/Dコンバータ 14 CPU 20 スイッチA 21 スイッチB 22 周波数変更用コンデンサA 23 周波数変更用コンデンサB 24 コンデンサ 25 コンデンサ 26 セラミック振動子 27 インバータアンプ 28 抵抗 30 発振回路 29 抵抗 40 周波数制御器 41 周波数制御信号 42 発振器 43 マルチプレクサ 44 インバータ 45 抵抗 46 抵抗 47 アナログスイッチ 48 周波数変更用コンデンサ 49 コンデンサ 50 コンデンサ 51 セラミック振動子 52 インバータアンプ 53 抵抗 54 抵抗 55 発振回路 56 スイッチC 57 スイッチD

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 静電容量結合方式、または電磁結合方式
    の座標入力装置であって、発振器と発信電極と複数のス
    イッチとを有する座標指示具と、前記発信電極から発す
    る電気信号をセンスするX軸用及びY軸用センサー電極
    を配設した座標盤と、前記センサー電極のうちの1つ乃
    至2つを選択する手段と、該選択されたセンサー電極に
    誘起された前記発信電極からの電気信号の基本波を通す
    バンドパスフィルタと、該バンドパスフィルタの出力す
    る基本波の電圧レベルを検出するAM検波器と、該AM
    検波器の出力を入力するA/Dコンバータと、前記バン
    ドパスフィルタの出力する正弦波の周波数を検知する手
    段と、装置全体を制御する制御部からなり、前記座標指
    示具の発振器は、前記座標指示具の複数のスイッチの押
    下状態に応じて周期的に発振周波数を変化させ、前記周
    波数検知手段により検知された周波数の変化状態によ
    り、前記座標指示具の複数のスイッチの押下状態を検知
    することを特徴とする座標入力装置。
  2. 【請求項2】 静電容量結合方式、または電磁結合方式
    の座標入力装置であって、発振器と発信電極と複数のス
    イッチとを有する複数の座標指示具と、前記発信電極か
    ら発する電気信号をセンスするX軸用及びY軸用センサ
    ー電極を配設した座標盤と、前記センサー電極のうちの
    1つ乃至2つを選択する手段と、該選択されたセンサー
    電極に誘起された前記発信電極からの電気信号の基本波
    を通すバンドパスフィルタと、該バンドパスフィルタの
    出力する基本波の電圧レベルを検出するAM検波器と、
    該AM検波器の出力を入力するA/Dコンバータと、前
    記バンドパスフィルタの出力する正弦波の周波数を検知
    する手段と、装置全体を制御する制御部からなり、前記
    座標指示具の発振器は、前記座標指示具の複数のスイッ
    チの押下状態に応じて周期的に発振周波数を変化させ、
    前記周波数検知手段により検知された周波数の変化状態
    により、座標を指示している座標指示具を判別し、さら
    に該座標指示具の複数のスイッチの押下状態を検知する
    ことを特徴とする座標入力装置。
JP18923997A 1997-06-30 1997-06-30 座標入力装置 Pending JPH1124830A (ja)

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