JPH117354A - 静電結合型タブレット装置 - Google Patents

静電結合型タブレット装置

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JPH117354A
JPH117354A JP15985897A JP15985897A JPH117354A JP H117354 A JPH117354 A JP H117354A JP 15985897 A JP15985897 A JP 15985897A JP 15985897 A JP15985897 A JP 15985897A JP H117354 A JPH117354 A JP H117354A
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JP
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comb
input pen
pair
electrodes
voltage
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JP15985897A
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Akihiro Katahira
彰裕 片平
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Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 タブレット入力板とその駆動回路との間の配
線数を減らす。 【解決手段】 タブレット入力板2の上面側(入力ペン
側)に左右一対の櫛型電極21,22が形成され、底面
側に上下一対の櫛型電極23,24が形成される。これ
ら一対の櫛型電極の歯電極は互いに噛み合うように延長
され、延長距離に応じて幅が狭くされている。入力ペン
側の櫛型電極21,22は網状に形成される。櫛型電極
21,22に交互に電圧を印加し、そのとき入力ペンが
静電結合によって検出した出力電圧の比または差を測定
して、入力ペンの左右方向の位置を検出し、櫛型電極2
3,24に交互に電圧を印加し、そのとき入力ペンが静
電結合によって検出した出力電圧の比または差を測定し
て、入力ペンの上下方向の位置を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、コンピュータに
ペン入力するための、静電結合型タブレット装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】タブレット装置は、タブレット入力板上
で移動する入力ペン(ペン型検出センサ)の位置を逐次
検出し、その位置データをコンピュータ等に与えるもの
であり、この結果、コンピュータ等は入力ペンによって
描かれた図形や文字などを知ることができ、その図形や
文字を表示したり、画面上に表示されている図形を変更
するために使用したりする。
【0003】図5に示す従来の静電結合型タブレット装
置1は、タブレット入力板2、X電極駆動回路3、Y電
極駆動回路4、ペン型検出センサ(以下入力ペンと言
う)5、波形整形回路6、X位置計算回路7、Y位置計
算回路8等によって構成される。タブレット入力板2に
はX電極X1〜XNがX方向に等間隔で平行に配置さ
れ、Y電極Y1〜YMも同様に、Y方向に等間隔で平行
に配置される。X電極Xi、Y電極Yjは図7に示すよ
うにそれぞれ絶縁基板13,14上に印刷、蒸着等の方
法で形成され、互に接触しないように絶縁板15を挟ん
で互の電極パターンが直交するように配置される。特に
LCDやCRT等の表示画面に重ねて画面入力タブレッ
トとする場合は、絶縁基板13,14としてガラスが、
また、絶縁板15として透明な接着シートが使用され、
絶縁基板13,14はITOより成る透明膜を蒸着し電
極パターン部分を残すようにエッチングして形成され
る。
【0004】入力ペン5のX方向の位置を測定するため
に、X電極X1〜XNに一定時間間隔で順次電圧を印加
する。入力ペン5とX電極間には静電容量が形成されて
いるため、入力ペン5に近い電極に電圧が印加されたと
きに入力ペン5には電圧が現れる。この電圧は入力ペン
5に最も近い電極に電圧が印加されるときに最大値をと
る(図6)。入力ペン5で得られる電圧の時間的変化と
各電極への電圧印加時間との関係により、入力ペン5の
X方向の位置を検出する。Y方向の位置検出についても
同様である。
【0005】波形整形回路6は入力ペン5によって検出
された電圧波形を位置の測定に適した波形に整形するた
めの回路である。発振回路9から周波数Fxの同期信号
がX電極駆動回路3及びX位置計算回路7に供給され、
また発振回路10から周波数Fyの同期信号がY電極駆
動回路4及びY位置計算回路8に供給される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の静電結合型タブ
レット装置1では、上記のような検出方法であるためX
電極、Y電極はそれぞれ数mm間隔で電気的に独立した
電極を設ける必要があり、検出しようとする精度にもよ
るが、タブレット入力板2がX方向23cm程度、Y方
向18cm程度の場合、XとYを合わせて80を超える
電極数が必要であった。したがって、タブレット入力板
2とその駆動回路間は80本以上の配線が必要となり、
配線に要する実装面積やコストを増大させる原因になっ
ていた。
【0007】特にLCD等の表示画面と重ねて画面入力
用として使用されるタブレット装置では、実装面積や厚
みが制約されているため、図8に示すようにガラス基板
で構成されたタブレット入力板2とX,Y電極駆動回路
基板3′,4′を接続するために、接続用のパターンを
印刷したフィルム状の接続体(FPC)18,19をタ
ブレット入力板2および駆動回路基板3′,4′に熱圧
着する方法が一般的であった。
【0008】このFPC18,19は全部で80本以上
の電極を接続するために、四角形のタブレット入力板2
の2つの辺をほとんど全てに渡って張り巡らす必要があ
った。
【0009】
【課題を解決するための手段】
(1)請求項1の静電結合型タブレット装置では、タブ
レット入力板の上面側(入力ペン側)及び底面側のいず
れか一方の左端及び右端に、一対の櫛型電極が対向して
配され、各々の櫛型電極の歯電極は互いに噛み合って左
右方向に延長され、上面側及び底面側の他方の上端及び
下端に、一対の櫛型電極が対向して配され、各々の櫛型
電極の歯電極は互いに噛み合って上下方向に延長され
る。櫛型電極の歯電極は延長距離に応じて幅が変化さ
れ、上面側(入力ペン側)の一対の櫛型電極は、網状に
形成される。入力ペンが各櫛型電極と静電結合されてい
る。
【0010】(2)請求項2の発明では、前記(1)に
おいて、歯電極は延長距離に応じて電極の幅が狭くされ
ている。 (3)請求項3の発明では、前記(1)において、一対
の櫛型電極は互いに微小間隔をもって凹凸係合されてい
る。 (4)請求項4の発明では、前記(1)において所定の
期間に左右一対の櫛型電極に交互に電圧を印加すると共
に、他の所定の期間に上下一対の櫛型電極に交互に電圧
を印加する手段と、左右一対の櫛型電極の電圧に対する
入力ペンの検出出力の差または比を測定すると共に、上
下一対の櫛型電極の電圧に対する入力ペンの検出出力の
差または比を測定する手段と、その測定する手段により
測定された左右一対の櫛型電極に対する差または比より
入力ペンの左右方向の位置を検出すると共に、前記測定
する手段により測定された上下一対の櫛型電極に対する
前記差または比より入力ペンの上下方向の位置を検出す
る手段とが設けられる。
【0011】(5)請求項5の発明では、前記(4)に
おいて、前記電圧を印加する手段または前記位置を検出
する手段としてマイクロプロセッサが用いられる。
【0012】
【発明の実施の形態】この発明では、図1に示すように
タブレット入力板2の一方の面に一対の櫛型電極21
(XL )と22(XU )を、他方の面に一対の櫛型電極
23(YU )と24(YL )を構成する。櫛型電極21
は左電極21aと歯電極21bとより成る。他も同様で
ある。各々の歯電極は、それぞれの基部から先端になる
にしたがって幅が狭くなるような形状とされ、タブレッ
ト入力板2の二つの面の内、入力ペン5が位置する側の
面に構成される櫛型電極の形状を、図1Cに示すように
網状にしている。
【0013】上記のタブレット入力板2において櫛型電
極23(YU ),24(YL )に交互に電圧を印加し、
入力ペン5が静電結合によって検出する電圧の比または
差を測定することによって入力ペン5のY方向の位置を
検出する。いま、端子C3に電圧を印加し、この時に入
力ペン5から得られる電圧をVYU とする。このVY U
は、入力ペン5の有効感度範囲に占める櫛型電極23の
面積SYU の関数であり、VYU =f1 (SYU )とし
て表わされる。また面積SYU は、タブレット入力板2
上における入力ペン5のY方向の座標位置yの関数とし
てSYU =f2(y)で表わされる。従って、VYU
3 (y)となる。
【0014】次に端子C4に電圧を印加し、この時入力
ペン5から得られる電圧をVYL とする。電圧VY
L は、入力ペン5の有効感度範囲に占める櫛型電極24
の面積SYL の関数としてVYL =f4 (SYL )とし
て表わされる。また面積SYL は、タブレット入力板2
上における入力ペン5のY方向の位置yの関数としてS
L =f5 (y)で表わされる。従って、VYL =f6
(y)となる。
【0015】ここで、入力ペン5とタブレット入力板2
の厚さ方向(Z方向)の距離による影響等を除去するた
めにVYU とVYL の差または比の値から座標位置yを
求める。即ち、 VYU −VYL =f3 (y)−f6 (y)=f7 (y) VYU /VYL =f3 (y)/f6 (y)=f8 (y) 入力ペンの位置x(又はy)と両電圧の比又は差との関
係を図2に示す。
【0016】なお位置yの検出精度が位置xに影響され
ないために、歯電極23b,24bのピッチは、入力ペ
ン5の有効感度範囲に比べて十分小さくする必要があ
る。次に前記のタブレット入力板2において他方の面に
構成されている櫛型電極21(XL ),22(XR )に
交互に電圧を印加し、入力ペン5が静電結合によって検
出する電圧の比または差を測定することによって入力ペ
ン5のX方向の座標位置xを検出する。
【0017】以上の動作により、タブレット入力板2上
の入力ペン5の位置をXおよびYの直交座標において検
出できる。なお、タブレット入力板2の二つの面の内、
入力ペン5が位置する側の面に構成される櫛型電極は他
方の面に構成されている櫛型電極と入力ペン5の間に位
置する事になるが、この形状を網状にしたため、他方の
面に構成されている櫛型電極と入力ペン5の静電容量結
合を妨げずに上記の動作が可能となる。
【0018】実施例の全体を図3に示す。図1、図3で
は便宜上、タブレット入力板2の上面側には櫛型電極2
1(XR )と22(XL )が構成されており、底面側に
は櫛型電極23(YU )と24(YL )が構成されてい
る。しかし、上面側と底面側との電極構成を逆にしても
よい。各電極はLSIチップより成るマイクロプロセッ
サ27より電圧を印加される。
【0019】まずマイクロプロセッサ27は電極22
(XR )に接続されている端子C2の電圧をHIGHに
し、同時にその他の櫛型電極に接続されている端子C
1,C3,C4の電圧をLOW(グランドレベル)にす
る。これは図4のT1 期間である。この時の入力ペン5
の出力は波形整形回路6に接続され、ノイズが除去され
る。波形整形回路6の出力は、サンプル・ホールド回路
31,32に入力される。マイクロプロセッサ27は期
間T2 に移行する前にサンプル・ホールド回路31にホ
ールド信号S1を出力する。これにより電極22
(XR )に電圧が印加された時の入力ペン5が検出した
電圧VXR がサンプル・ホールド回路31に保持され
る。
【0020】次にマイクロプロセッサ27は櫛型電極2
1(XL )に接続されている端子C1の電圧をHIGH
にし、同時に他の櫛型電極に接続されている端子C2,
C3,C4の電圧をLOW(グランドレベル)にする。
これは図4のT2 の期間である。波形整形回路6の出力
は、サンプル・ホールド回路31,32に入力される。
マイクロプロセッサ27は期間T3 に移行する前にサン
プル・ホールド回路32にホールド信号S2を出力す
る。これにより電極21(XL )に電圧が印加された時
の入力ペン5が検出した電圧VXL がサンプル・ホール
ド回路32に保持される。
【0021】サンプル・ホールド回路31,32に保持
された電圧VXR ,VXL は差動アンプ33によって位
置差分信号ΔVxとなり、A/D変換器34に入力され
る。マイクロプロセッサ27はA/D変換器34によっ
てデジタルデータに変換された位置差分信号ΔVxから
入力ペン5のX座標(x)を計算する。次にマイクロプ
ロセッサ27は櫛型電極YU に接続されている端子C3
の電圧をHIGHにし、同時にその他の櫛型電極に接続
されている端子C1,C2,C4の電圧をLOW(グラ
ンドレベル)にする。これは図4のT3 の期間である。
期間T1 の時と同様の方法でサンプル・ホールド回路3
1に入力ペン5が検出した電圧VYU を保持する。
【0022】期間T4 に移行し、マイクロプロセッサ2
7は電極YL に接続されている端子C4の電圧をHIG
Hにし、同時にその他の櫛型電極に接続されている端子
C1,C2,C3の電圧をLOW(グランドレベル)に
する。期間T2 の時と同様に、マイクロプロセッサ27
は再度期間T1 に移行する前にサンプル・ホールド回路
32にホールド信号S2を出力する。これにより電極Y
L に電圧が印加された時の入力ペン5が検出した電圧V
L がサンプル・ホールド回路32に保持される。
【0023】サンプル・ホールド回路31,32に保持
された電VYU ,VYL は差動アンプ33によって位置
差分信号ΔVyとなり、A/D変換器34に入力され
る。マイクロプロセッサ27はA/D変換器34によっ
てデジタルデータに変換された位置差分信号ΔVyから
入力ペン5のY座標(y)を計算する。
【0024】
【発明の効果】この発明によれば、従来のタブレット入
力板2では80以上の電極で構成していたのを、僅か4
つの電極で構成できる。したがって、タブレット入力板
2とその駆動回路の間の配線数と配線に要する実装面積
を大幅に削減でき、機器に組み込む際の実装上の制約が
少なく、安価なタブレット装置を提供出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】A及びBはこの発明のタブレット装置に使用さ
れるタブレット入力板の一例を示す平面図で、それぞれ
タブレット入力板の上面側(入力ペン側)又は底面側に
形成された櫛型電極の形状を示す。CはAの上面側(入
力ペン側)の櫛型電極の一部を拡大して示した平面図。
【図2】Aは図1の櫛型電極XR とXL (またはYU
L )の電圧を入力ペンで検出したときの検出出力電圧
の比とペンの位置x(またはy)との関係を示すグラ
フ、Bは上記検出出力電圧の差とペンの位置x(または
y)との関係を示すグラフ。
【図3】この発明のタブレット装置のブロック図。
【図4】図3の動作波形図。
【図5】従来の静電結合型タブレット装置のブロック
図。
【図6】図5の動作波形図。
【図7】図5のタブレット入力板2の構成を示す分解斜
視図。
【図8】図5のタブレット入力板2とX,Y電極駆動回
路とのFPCによる接続状態を示す平面図。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タブレット入力板の上面側(入力ペン
    側)及び底面側のいずれか一方の左端及び右端に、一対
    の櫛型電極が対向して配され、各々の櫛型電極の歯電極
    は互いに噛み合って左右方向に延長され、 前記上面側及び底面側の他方の上端及び下端に、一対の
    櫛型電極が対向して配され、各々の櫛型電極の歯電極は
    互いに噛み合って上下方向に延長され、 前記櫛型電極の歯電極は延長距離に応じて幅が変化さ
    れ、 上面側(入力ペン側)の一対の櫛型電極は、網状に形成
    され、 入力ペンが前記各櫛型電極と静電結合されていることを
    特徴とする静電結合型タブレット装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記歯電極は延長距
    離に応じて電極の幅が狭くされていることを特徴とする
    静電結合型タブレット装置。
  3. 【請求項3】 請求項1において、前記一対の櫛型電極
    は互いに微小間隔をもって凹凸係合されていることを特
    徴とする静電結合型タブレット装置。
  4. 【請求項4】 請求項1において、所定の期間に前記左
    右一対の櫛型電極に交互に電圧を印加し、他の所定の期
    間に前記上下一対の櫛型電極に交互に電圧を印加する手
    段と、 前記左右一対の櫛型電極の電圧に対する前記入力ペンの
    検出出力の差または比を測定すると共に、前記上下一対
    の櫛型電極の電圧に対する前記入力ペンの検出出力の差
    または比を測定する手段と、 その測定する手段により測定された前記左右一対の櫛型
    電極に対する前記差または比より前記入力ペンの左右方
    向の位置を検出すると共に、前記測定する手段により測
    定された前記上下一対の櫛型電極に対する前記差または
    比より前記入力ペンの上下方向の位置を検出する手段と
    を具備することを特徴とする静電結合型タブレット装
    置。
  5. 【請求項5】 請求項4において、前記電圧を印加する
    手段または前記位置を検出する手段としてマイクロプロ
    セッサを用いることを特徴とする静電結合型タブレット
    装置。
JP15985897A 1997-06-17 1997-06-17 静電結合型タブレット装置 Withdrawn JPH117354A (ja)

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