JPH06289979A - 座標検出方法及び装置 - Google Patents

座標検出方法及び装置

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JPH06289979A
JPH06289979A JP9845493A JP9845493A JPH06289979A JP H06289979 A JPH06289979 A JP H06289979A JP 9845493 A JP9845493 A JP 9845493A JP 9845493 A JP9845493 A JP 9845493A JP H06289979 A JPH06289979 A JP H06289979A
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JP
Japan
Prior art keywords
detection
tablet
rectangular wave
detection pen
power supply
Prior art date
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Pending
Application number
JP9845493A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichiro Katabami
康一郎 方波見
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pentel Co Ltd
Original Assignee
Pentel Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 静電容量結合方式によるケーブル無しの検出
ペンによる座標検出装置であり、信号レベルを特別の昇
圧回路なしに電源電圧の1.5倍以上得ることによる相
対的に電源電圧の低い座標検出装置。 【構成】 X方向及びY方向にそれぞれ平行な複数の電
極線4を持つタブレット11と、その電極線4を十分な
接続時間を与えて、順次切り換え接続するマルチプレク
サ5,6と矩形波信号源とその基本波成分を分離通過す
るバンドパスフィルタ7と制御部8とで主に構成され
る。 【効果】 低い電源電圧でも、電源電圧を越えた信号成
分電圧を利用して確実な座標検出ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はダブレット上に当接され
たケーブル無しの検出ペンの、タブレットへの当接位置
情報をディジタル値で出力する座標検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の装置本体とのケーブル無しの検出
ペンを使用したタブレット座標検出装置においては、正
弦波又はそれに近い信号、更には不連続のパルス信号を
使用していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術を
使用したものは特別に昇圧回路を入れない限り電源電圧
以下のレベルの信号しか得られないので、座標検出精度
及び信号のS/N比を上げる為に比較的高い電源電圧を
使用していた。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上述した従来の
問題点に鑑みなされたもので、X方向及びY方向にそれ
ぞれ平行な複数の電極線を持つタブレットと、その電極
線を十分な接続時間を与えて、順次切り換え接続するマ
ルチプレクサと矩形波信号源とその基本波成分を分離通
過するバンドパスフィルタと制御部とで主に構成され
る。
【0005】
【作用】本発明では信号源として矩形波を発生し、レベ
ル検出はその基本波成分のみ利用し、各高調波を無視す
る。また矩形波は実施例で詳述するようにその約1.5
7倍の振幅の基本波成分を含んでおり、バンドパスフィ
ルタによりその基本波成分のみ分離利用することによ
り、電源電圧の1.5倍以上の振幅の正弦波を利用する
ので相対的に低い電源電圧での動作を実現する。
【0006】
【実施例】 以下本発明の詳細を添付図面を参照して説
明する。図1は本発明の第1の実施例の装置の全体構成
図である。検出ペン12内部にアクティブ回路の矩形波
発生器1が配置され連続した矩形波電圧を発生する。そ
の矩形波発生器1の出力は検出ペン12の先端導体3へ
印加される。矩形波発生器1のグランド側はペン筺体
(ケース)へ電気的に接続されている。電源部としての
電池2はペン内部回路へ動作電力を供給する。
【0007】検出ペン12の先端導体3はタブレット1
1の盤面近くにある時、タブレット11の電極線4と小
容量の静電容量結合することになる。また検出ペン12
の筐体は人体を通じ、またタブレット筐体グランドとの
静電容量により、更に空間への電磁波放射インピーダン
スの効果等により疑似的信号リターンとなり図1ではZ
pで図示してある。従って検出ペン12の先端導体3の
矩形波信号はタブレット11各電極線4に結合容量の大
きさに従ったレベルでそれぞれ伝わることになる。アナ
ログマルチプレクサ5及び6は各電極線4を順次切り換
えて、それぞれの電極線4への入力信号をバンドパスフ
ィルタ7へ伝える。バンドパスフィルタ7は入力された
矩形波信号からその基本波成分のみを選出し検出及び制
御部8へ印加する。
【0008】次に実際の動作を説明すると、検出ペン1
2内部の矩形波発生器1からバンドパスフィルタ7まで
の信号経路はすべて線形性を持つと考えられる。従って
矩形波信号をフーリエ級数展開した各周波数に分解して
それぞれの周波数に対する回路の応答として考えれば良
い。ここで連続した矩形波の振幅を1の大きさとする
と、この矩形波を別の表し方であるところのフーリエ級
数展開すると、 (π/2)sinω1t+a2sinω2t+a3sinω
3t+・・・ となる。ここで ω1=2πf1=2π/T=基本波の角周波数 ω2=2ω1=第2高調波の角周波数 a2=第2高調波の振幅(レベル) ω3=3ω1=第3高調波の角周波数 a3=第3高調波の振幅(レベル) π=3.14・・・ f1=1/T=基本波の周波数 T=矩形波の周期 t=時間 である。
【0009】これより分かる様に基本波成分(ω1の角
周波数)は元の矩形波電圧レベルよりπ/2倍の電圧レ
ベル(ピーク値)である。この関係を図2に示すが矩形
波9はほぼ電源電圧レベルの振幅を持ち、その基本波成
分10は図2に示す位相でピークレベルは矩形波の約
1.57倍である。特別の昇圧回路を持たない信号発生
器はその電源電圧以上のピーク電圧を発生することはで
きないが、本方式では電源電圧の1.5倍以上のピーク
レベルの基本波成分を利用している。図1の回路に戻っ
てアナログマルチプレクサ5及び6は1つの電極線4に
十分長い時間接続させているので、バンドパスフィルタ
7に入力する波形はほぼ連続波とみなすことができる。
バンドパスフィルタ7はその入力波形を周波数分解しそ
の基本波成分のみを通し、その他の成分はすべて阻止す
る。ここまでの信号経路が線形回路であることから、検
出ペン12内の矩形波発生器1の代わりに検出ペン12
内に電源電圧の1.5倍以上のピークレベルを持つ正弦
波発生器があるのと等価である。検出及び制御部8は各
電極線4からの信号レベルから精密なペン位置座標を算
出し出力する。
【0010】他の実施例として無電源ペンによる場合を
図3を参照して説明する。図3は本発明の第2の実施例
の装置の全体構成図である。矩形波発生器22はこの装
置の電圧駆動部となっており、抵抗Rs23及びアナロ
グマルチプレクサ24を通じてタブレット11の各電極
線21を順次電圧駆動する。検出ペン30内の回路はコ
イル25及びコンデンサ26の受動素子による並列共振
回路で構成されており、検出ペン30の先端導体27は
共振コイル25と共振コンデンサ27の並列共振回路の
一端に接続され、その共振回路の他端は検出ペン30の
筺体(ケース)に電気的に接続されている。
【0011】検出ペン30の先端導体27とタブレット
電極線21間は小容量の静電容量で結合されることにな
る。また検出ペン30の筺体は人体を通じ、またタブレ
ット11の筺体グランド31との静電容量により、更に
空間への電磁波放射インピーダンスの効果等により疑似
的信号リターンとなり図3ではZpで図示してある。こ
の状態で信号電圧の駆動側から負荷側を見たインピーダ
ンスは周波数により変化し、抵抗Rs23の電流もそれ
に応じて変化し、結果的に抵抗Rs23とアナログマル
チプレクサ24の接続点の電圧レベルの変化として現れ
る。この接続点の電圧レベルを検出することにより負荷
の状態を知ることができるが、第1の実施例と同様の考
え方で矩形波発生器22から検出ペン30内の共振回路
までの信号経路すべてが線形回路とみなせる為に、信号
検出部の直前でバンドパスフィルタ28により、基本波
成分のみ選出し、全高調波成分は無視できる。また信号
源は周波数掃引矩形波であるが、十分にゆっくりな掃引
率であることからほぼ連続矩形波として扱うことができ
る。図3の構成において信号周波数を掃引することによ
り検出ペン30内の共振回路の共振特性そのものを抵抗
Rs23の出力端から信号のレベル変化として見ること
ができるが、その特性は数ピコファラッド以下という小
容量結合である為、図4に示すように検出ペン30内回
路のみの共振点の近傍でディップ点Aとピーク点Bが連
続的に現れる。
【0012】次に実際の動作を説明すると、アナログマ
ルチプレクサ24はタブレット11の各電極線21を順
次切り換えて信号を印加していくが、各電極線21毎に
ディップ点Aとピーク点Bをレベル検出及び制御部29
で測定検出し、各電極線21に対するそのA、B点のレ
ベル差からペン当接座標を算出する。この実施例でも前
述した記実施例と同様に電源電圧レベルの1.5倍以上
のピーク値の基本波成分を利用しているので相対的に電
源電圧は低くても良い。
【0013】
【発明の効果】 以上説明したように本発明では特別の
昇圧回路を入れることなく、電源電圧の1.5倍以上の
レベルの信号を利用可能であり効率良い検出と高精度の
座標出力ができ、また逆に従来と同精度の場合相対的に
電源電圧を低くすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施例の全体構成図
【図2】 連続矩形波とその基本波成分
【図3】 第2の実施例の全体構成図
【図4】 第2の実施例のレベル検出特性図
【符号の説明】
1 矩形波発生器 2 電池 3 ペン先端導体 4 電極線 5 Y方向セレクト用アナログマルチプレクサ 6 X方向セレクト用アナログマルチプレクサ 7 バンドパスフィルタ 8 検出及び制御部 9 連続矩形波電圧波形 10 基本波成分電圧波形 11 タブレット 21 電極線 22 掃引周波数矩形波発生器 23 抵抗 24 アナログマルチプレクサ 25 共振コイル 26 共振コンデンサ 27 ペン先端導体 28 バンドパスフィルタ 29 検出及び制御部 30 検出ペン
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年2月17日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】
【作用】本発明では信号源として矩形波を発生し、レベ
ル検出はその基本波成分のみ利用し、各高調波を無視す
る。また矩形波は実施例で詳述するようにその約1.2
7倍の振幅の基本波成分を含んでおり、バンドパスフィ
ルタによりその基本波成分のみ分離利用することによ
り、電源電圧の1.27倍以上の振幅の正弦波を利用す
るので相対的に低い電源電圧での動作を実現する。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】次に実際の動作を説明すると、検出ペン1
2内部の矩形波発生器1からバンドパスフィルタ7まで
の信号経路はすべて線形性を持つと考えられる。従って
矩形波信号をフーリエ級数展開した各周波数に分解して
それぞれの周波数に対する回路の応答として考えれば良
い。ここで連続した矩形波の振幅を1の大きさとする
と、この矩形波を別の表し方であるところのフーリエ級
数展開すると、 (4/π)sinω1t+a2sinω2t+a3si
nω3t+・・・ となる。ここで ω1=2πf1=2π/T=基本波の角周波数 ω2=2ω1=第2高調波の角周波数 a2=第2高調波の振幅(レベル) ω3=3ω1=第3高調波の角周波数 a3=第3高調波の振幅(レベル) π=3.14・・・ f1=1/T=基本波の周波数 T=矩形波の周期 t=時間 である。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】これより分かる様に基本波成分(ω1の角
周波数)は元の矩形波電圧レベルより4/π倍の電圧レ
ベル(ピーク値)である。この関係を図2に示すが矩形
波9はほぼ電源電圧レベルの振幅を持ち、その基本波成
分10は図2に示す位相でピークレベルは矩形波の約
1.27倍である。特別の昇圧回路を持たない信号発生
器はその電源電圧以上のピーク電圧を発生することはで
きないが、本方式では電源電圧の1.27倍以上のピー
クレベルの基本波成分を利用している。図1の回路に戻
ってアナログマルチプレクサ5及び6は1つの電極線4
に十分長い時間接続させているので、バンドパスフィル
タ7に入力する波形はほぼ連続波とみなすことができ
る。バンドパスフィルタ7はその入力波形を周波数分解
しその基本波成分のみを通し、その他の成分はすべて阻
止する。ここまでの信号経路が線形回路であることか
ら、検出ペン12内の矩形波発生器1の代わりに検出ペ
ン12内に電源電圧の1.27倍以上のピークレベルを
持つ正弦波発生器があるのと等価である。検出及び制御
部8は各電極線4からの信号レベルから精密なペン位置
座標を算出し出力する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正内容】
【0012】次に実際の動作を説明すると、アナログマ
ルチプレクサ24はタブレット11の各電極線21を順
次切り換えて信号を印加していくが、各電極線21毎に
ディップ点Aとピーク点Bをレベル検出及び制御部29
で測定検出し、各電極線21に対するそのA、B点のレ
ベル差からペン当接座標を算出する。この実施例でも前
述した実施例と同様に電源電圧レベルの1.27倍以上
のピーク値の基本波成分を利用しているので相対的に電
源電圧は低くても良い。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】
【発明の効果】 以上説明したように本発明では特別の
昇圧回路を入れることなく、電源電圧の1.27倍以上
のレベルの信号を利用可能であり効率良い検出と高精度
の座標出力ができ、また逆に従来と同精度の場合相対的
に電源電圧を低くすることができた。
【手続補正7】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図2
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 X及びY座標軸に沿って配設された複数
    の電極線を有するタブレットと、該タブレットの電極線
    と静電容量結合する先端導体を配置した検出ペンと、前
    記電極線と順次接続するアナログマルチプレクサ、バン
    ドパスフィルタ、検出及び制御部とを有し、前記検出ペ
    ン内部に電源部と検出ペン先端導体へ接続された矩形波
    発生器とを有し、前記電極線からの矩形波からバンドパ
    スフィルタにより基本波成分のみ選出し、各電極線毎の
    レベルを検出することによってタブレットへの検出ペン
    の当接位置を出力することを特徴とする座標検出方法。
  2. 【請求項2】 X及びY座標軸に沿って配設された複数
    の電極線を有するタブレットと、該タブレットの各電極
    線を順次ドライブする周波数掃引矩形波電圧駆動部と、
    前記電極線と静電容量結合する先端部と一端が接続さ
    れ、内部の導体と他端が接続された並列共振回路を内部
    に配置した検出ペンと、前記電極線へ周波数掃引矩形波
    電圧を印加する信号線に接続されたバンドパスフィルタ
    を含むレベル検出回路とを有し、前記タブレット及び検
    出ペンの共振回路を周波数掃引矩形波電圧駆動部の負荷
    とみなした基本波成分レベル検出回路により、前記検出
    ペンに配置された並列共振回路の共振周波数の近傍周波
    数において、検出した信号のレベルのディップ点とピー
    ク点が連続して存在することを検出判断し、該判断によ
    って検出ペンが当接されている電極線を特定して、タブ
    レットへの検出ペンの当接位置を出力する検出及び制御
    部とを有することを特徴とする座標検出装置。
JP9845493A 1993-01-29 1993-03-31 座標検出方法及び装置 Pending JPH06289979A (ja)

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DE4402602A DE4402602C2 (de) 1993-01-29 1994-01-28 Vorrichtung zur Koordinatenbestimmung mit einem kabellosen Stift

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012169454A1 (ja) * 2011-06-08 2012-12-13 シャープ株式会社 座標位置検出装置
JP2014119936A (ja) * 2012-12-17 2014-06-30 Wacom Co Ltd 静電方式スタイラスペン

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012169454A1 (ja) * 2011-06-08 2012-12-13 シャープ株式会社 座標位置検出装置
JPWO2012169454A1 (ja) * 2011-06-08 2015-02-23 シャープ株式会社 座標位置検出装置
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