JPH06309088A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ペン等の位置指示器１０１によって検出され
た検出信号から、そのレベルをレベル検出部３で検出
し、レベル検出部３からの信号に応じて計算式選択部５
で計算方式を選択する。この計算式選択部５によって選
ばれた計算方式によって位置座標計算部４で検出信号か
ら位置座標を計算出力する。また、レベル検出部３から
の信号に応じて検出信号の増幅率を変更して、Ｓ／Ｎ比
が向上するレベルに増幅する。 【効果】 高さによる検出信号の波形の変化に対して、
計算方式を変更することによって位置座標検出精度を安
定させる効果と、増幅率を変更することによってＳ／Ｎ
比を改善し、計算上発生する桁落ちによる誤差を小さく
することができるため位置座標検出精度を向上させるこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ペン等の位置指示器に
よって位置を検出する位置検出装置の位置検出方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の座標検出装置のなかに特開平２−
１６２４０号公報に代表されるような電磁誘導方式のタ
ブレットがある。この方式の位置検出板はガラスエポキ
シ樹脂基板に代表される基板上にループコイルを並列に
配列して形成されている。この検出板の並列ループコイ
ル群に電圧をかけて、該印加電圧によって発生する電磁
波をペン等の位置指示器によって検出し、これを電圧に
変換して、このエネルギーをもう一度位置検出板に電磁
波として反射する。この反射された電磁波を位置検出板
のループコイルで受けて電圧に変換する。この反射され
た電磁波による電圧信号を固定された増幅率で増幅し
て、位置計算部で単一の計算方式によって位置座標を計
算出力する。

【０００３】また、特公昭５５−２２８１８号公報に代
表されるような静電容量方式タブレットがある。この方
式は位置検出板上に並列に配列された導体電極に電圧を
あらかじめ決められた順番で逐次印加し、この印加電圧
をペン等の位置指示器によって検出する。この検出電圧
群をあらかじめ決められた増幅率で増幅し、位置計算部
で単一の計算方式によって位置座標を計算出力する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来技
術では、高さ方向にペンが移動したとき起きる、検出電
圧群の広がり方の変化に対応できない。この広がり方は
図６の従来の波形からわかるように位置指示器が位置検
出板に近い（高さｈ）ときは検出電圧群は急峻な分布を
示し、位置指示器が位置検出板から離れる（高さ２ｈ）
と滑らかな分布になる。計算方式は通常高さｈを基準と
して決定すると、理想的には高さ２ｈのデータとは合わ
ない。特に波形の形状が高さによって異なるため、従来
のような単一の計算方式では検出電圧から計算される位
置が高さによって変化し、位置座標検出精度が低下する
という課題がある。

【０００５】また、高さ方向に離れるとますます検出電
圧群のレベルが小さくなるため、シグナル／ノイズ（Ｓ
／Ｎ）比が低下することで位置座標検出精度が低下する
という課題と、信号自体が小さくなり計算される数字が
小さくなるため、計算桁数の問題から相対的に計算上の
誤差が大きくなり位置座標検出精度が低下するという課
題があった。

【０００６】そこで本発明は、前記の課題を解決するも
ので、高さ方向においても位置座標検出精度を保ち、Ｓ
／Ｎ比を向上させて位置座標検出精度を向上し、計算に
よる誤差を小さくして位置座標検出精度を向上すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の位置検出装置
は、 （１）位置検出板に並列に配列された複数の導体に電圧
を印加し、該印加電圧を位置指示器で検出する位置検出
装置において、検出される電圧群から位置を検出する位
置検出部を有し、該位置検出部が検出電圧群から電圧に
応じた電圧レベル信号を出力する電圧レベル検出部、該
電圧レベル検出部からの電圧レベル信号によって複数の
位置計算方式の中から１つの位置計算方式を選択する位
置計算方式選択部、前記検出電圧群から前記位置計算方
式選択部で選択された位置計算方式で位置を計算する位
置計算部から構成されることを特徴とする。

【０００８】（２）位置指示器から電圧あるいは電磁波
を出力し、複数の導体が並列に配列された位置検出板に
よって該電圧あるいは該電磁波を検出する位置検出装置
において、検出される電圧群から位置を検出する位置検
出部を有し、該位置検出部が検出電圧群から電圧に応じ
た電圧レベル信号を出力する電圧レベル検出部、該電圧
レベル検出部からの電圧レベル信号によって複数の位置
計算方式の中から１つの位置計算方式を選択する位置計
算方式選択部、前記検出電圧群から前記位置計算方式選
択部で選択された位置計算方式で位置を計算する位置計
算部から構成されることを特徴とする。

【０００９】（３）前記手段（１）あるいは手段（２）
記載の電圧レベル検出部が電気回路によって構成されて
いることを特徴とする。

【００１０】（４）前記手段（１）あるいは手段（２）
記載の位置計算部が電気回路によって構成されているこ
とを特徴とする。

【００１１】（５）前記手段（１）あるいは手段（２）
記載の位置検出装置は、前記手段（３）記載の電圧レベ
ル検出部、及び前記手段（４）記載の位置計算部を有す
ることを特徴とする。

【００１２】（６）位置検出板に並列に配列された複数
の導体に電圧を印加し、該印加電圧を位置指示器によっ
て検出する位置検出装置において、検出される電圧群か
ら検出電圧に応じて電圧レベル信号を出力する電圧レベ
ル検出部、該電圧レベル信号によって検出電圧の増幅率
を切り換える増幅率切り換え部、該増幅率切り換え部に
よって切り換えられた増幅率で検出電圧を増幅する検出
電圧増幅部、該検出電圧増幅部によって増幅された検出
電圧によって位置を計算する位置計算部を有することを
特徴とする。

【００１３】（７）位置指示器から電圧あるいは電磁波
を出力し、複数の導体を並列に配列した位置検出板によ
って該電圧あるいは該電磁波を検出する位置検出装置に
おいて、検出される電圧群から検出電圧に応じて電圧レ
ベル信号を出力する電圧レベル検出部、該電圧レベル信
号によって検出電圧の増幅率を切り換える増幅率切り換
え部、該増幅率切り換え部によって切り換えられた増幅
率で検出電圧を増幅する検出電圧増幅部、該検出電圧増
幅部によって増幅された検出電圧によって位置を計算す
る位置計算部を有することを特徴とする。

【００１４】（８）前記手段（１）あるいは手段（２）
記載の位置検出装置において、前記手段（６）記載の増
幅率切り換え部及び検出電圧増幅部を有することを特徴
とする。

【００１５】

【実施例】

（実施例１）図１は本発明の第１の実施例の概略構成図
である。パネル制御回路１０４によって電極スイッチ２
を制御し、位置検出板１００上の電極１から一本を選択
して５Ｖの電圧を与える。電圧は図１の左から右へ一本
づつ順序よく逐次選択して５Ｖが与えられる構成になっ
ている。この印加電圧を位置指示器１０１によって検出
し電圧検出部１０２によって増幅・フィルタリング等の
処理を行う。この検出電圧はそれぞれの電極１に与えら
れた電圧に応じた時間間隔で発生し、そのレベルはペン
の位置に対応している。最も大きなレベルの検出電圧は
ペンに最も近い電極に対応する位置に発生しペンから離
れた電極からの信号になるに従って小さくなる。また、
最大検出レベルはペンの高さにも依存し、高さが高くな
るとレベルも小さくなる。図６の従来の波形がその様子
を示しているが、高さｈの時よりも高さ２ｈの時の検出
電圧の方が小さいことがわかる。

【００１６】この電圧検出部１０２で検出された検出電
圧群からレベル検出部３によって最大電圧レベルに応じ
たレベル信号を位置座標計算部４に送る。この実施例は
位置座標計算部４が位置計算方式選択部と位置計算部を
併せ持った例である。位置座標計算部４は電圧検出部１
０２からの検出電圧群にレベル検出部３からのレベル信
号によって選択される計算方式を適用して位置座標を計
算する。

【００１７】電圧検出部２からの実際の検出電圧群は図
２の実線ではなく点線のように出力される。ここで検出
電圧群と言うのは、各電極１に与えられる電圧に対応し
た検出電圧をそれぞれサンプルすることで、電極１の本
数分の検出電圧が発生するためこのように記述してい
る。図２はその検出電圧群が時間的に並んだ状態で実際
に回路で検出するときの波形である。図２の実線は電極
が密になり間隔が狭くなったときに理想的に得られる波
形である。そして位置座標が図２の実線の波形の頂点に
対応しているため、検出電圧群から図２の実線の波形を
近似計算することで位置座標は計算される。

【００１８】図３は、位置座標計算部４の具体的な処理
の流れ図である。電圧検出部１０２からの検出電圧群を
電圧検出処理２１で検出し、レベル検出部３からのレベ
ル信号をレベル検出処理２２で取り込み、取り込まれた
レベルと任意に決められたｔｈｌｅｔｈレベルとを計算
選択処理２３で比較する。このｔｈｌｅｔｈを基準に計
算選択処理２３で計算Ｘ２４と計算Ｙ２５を選択して選
択された計算処理によって電圧検出処理２１からの検出
電圧群を元に位置座標を計算する。そして位置座標出力
処理２６によって位置座標を出力する。

【００１９】ここで、計算方式を２つ以上用意して選択
させるのは、図６からわかるように高さｈの時と高さ２
ｈの時では検出電圧の分布のしかたが異なるため、この
２つの曲線を１つの近似式で近似することができないた
めである。１つの近似式で近似した場合には当然近似に
よる誤差が大きくなる。したがって２つ以上の計算方式
を用いることで近似をよくすることができる。位置座標
はこの曲線の頂点に対応しているため、近似がよくなれ
ば当然位置座標検出精度も向上することになる。

【００２０】（実施例２）図４は、本発明の第２の実施
例を示す概略構成図である。

【００２１】実施例１では前記位置座標計算部４で計算
方式を選択していたが、本実施例では位置座標計算部４
と計算方式を選択する計算方式選択部５にした。この実
施例では計算までハードウェアで実現する場合を表した
構成図として説明するが特に全てがハードウェアである
必要性はない。レベル検出部３からのレベル信号に応じ
て位置座標計算部４の演算回路の中から１つの演算回路
を選択する計算方式選択信号を計算方式選択部５が発生
する構成になっている。この計算方式選択信号によって
演算回路を選択され、この演算回路によって位置座標計
算部４は電圧検出部１０２からの検出電圧群から位置座
標を計算して出力する。以上の実施例で位置検出部１０
３は全てソフトウェア的処理で行うことも可能である。

【００２２】（実施例３）図５は本発明の第３の実施例
を示す概略構成図である。電圧検出部１０２までの動作
は実施例１の図１の場合と同じである。電圧検出部１０
２で検出された検出電圧群はレベル検出部３でレベル検
出され、このレベル信号によって増幅回路６の増幅率Ｘ
７あるいは増幅率Ｙ８あるいは増幅率Ｚ９の中から一つ
を選択し、選択された増幅率で検出電圧群をそれぞれ増
幅し、増幅された検出電圧群を元に位置座標計算部４で
位置座標を計算して出力する。

【００２３】図６は本実施例によってどのように波形変
化するかを示した図である。従来の単一の増幅率では高
さｈと高さ２ｈでは検出電圧レベルの差が大きかった。
しかし、前記のように本実施例によれば高さｈと高さ２
ｈの時の検出レベルの差をほとんどなくすことができ
る。この増幅によってノイズ成分も増幅されるが、計算
において差分を用いることによって相対的にＳ／Ｎ比を
向上することができ、かつ計算上発生する桁落ちによる
誤差も少なくなり、実質的に位置座標検出精度が向上す
る。

【００２４】（実施例４）本発明の第４の実施例として
図１の構成で増幅率切り換え手段を位置座標計算部４に
含んだ形で実現する実施例が図７である。レベル検出部
３からのレベル信号により３つの増幅率に分けている。
ここでｋは増幅率に相当する。任意に決められたｔｈｌ
ｅｔｈ１とｔｈｌｅｔｈ２とレベル信号をそれぞれ比較
して大小関係によってレベル比較２３で、ｔｈｌｅｔｈ
１＞レベルとｔｈｌｅｔｈ≦レベル≦ｔｈｌｅｔｈ２と
ｔｈｌｅｔｈ２＜レベルに区分けする。この状態によっ
て増幅率決定処理２４、２５、２６のうちの１つが選択
され増幅率ｋを決定する。決定された増幅率ｋによって
検出電圧群を増幅処理２７でそれぞれ増幅する。この増
幅された検出電圧群を用いて位置計算処理２８において
位置座標が計算されて位置座標出力処理２６から出力さ
れる。また、増幅率切り換え手段としてオートゲインコ
ントロール回路を用いた場合でも同様の効果が得られ
る。

【００２５】（実施例５）図８は本発明の計算方式選択
部及び増幅率切り換え部を組み合わせた場合の実施例で
ある。構成は図１と同じで、位置座標計算部４の処理が
図７で示す処理手段になっている実施例である。処理の
内容は図３と図７の実施例の組み合わせであり、最初に
図７の増幅率変換を行い、続いて図３の計算方式選択を
行っている。

【００２６】図６でもわかるように、本発明の増幅手段
で増幅することでレベルが増幅されるが、これと同時に
ノイズ成分も増幅される。しかし計算上差分を用いるた
め相対的にＳ／Ｎ比が向上し、位置座標検出精度が向上
する。さらに、計算方式を選択することで近似の精度を
上げることができるため相乗的に位置座標検出精度の向
上が計れる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように構成すると、高さの違いに
よる位置検出精度の低下の課題は、計算方式の選択を行
うことによって理想曲線への近似を良くする事ができる
ため解決できる。

【００２８】また、高さ方向に離れることで検出電圧群
のレベルが小さくなりＳ／Ｎ比が悪くなるため位置検出
精度が低下するという課題と、計算上発生する桁落ちに
よって位置検出精度が低下する課題は、レベル検出部か
らのレベル信号で増幅率を変更することによって小さい
レベルの検出信号を大きくすることができるため、高さ
によるレベルの差を小さくすることができ、Ｓ／Ｎ比を
向上させることができ、さらに計算上発生する桁落ちも
検出電圧レベルが上がることによって小さくなり、実質
的に位置検出精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における概略構成図であ
る。

【図２】本発明の第１の実施例における位置指示器から
検出される検出電圧を示す図である。

【図３】本発明の第１の実施例における位置座標計算部
４の具体的な処理の流れ図である。

【図４】本発明の第２の実施例における概略構成図であ
る。

【図５】本発明の第３の実施例における概略工程図であ
る。

【図６】本発明の第１および第３および第５の実施例に
おける波形を示す図である。

【図７】本発明の第４の実施例における位置座標計算部
４の処理の流れ図である。

【図８】本発明の第５の実施例における位置座標計算部
４の処理の流れ図である。

【符号の説明】

１ 電極 ２ 電極スイッチ ３ レベル検出部 ４ 位置座標計算部 ５ 計算方式選択部 ６ 増幅回路 １００ 位置検出板 １０１ 位置指示器 １０２ 電圧検出部 １０３ 位置検出部 １０４ パネル制御回路

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 位置検出板に並列に配列された複数の導
   体に電圧を印加し、該印加電圧を位置指示器で検出する
   位置検出装置において、 検出される電圧群から位置を検出する位置検出部を有
   し、 該位置検出部が検出電圧群から電圧に応じた電圧レベル
   信号を出力する電圧レベル検出部、 該電圧レベル検出部からの電圧レベル信号によって複数
   の位置計算方式の中から１つの位置計算方式を選択する
   位置計算方式選択部、 前記検出電圧群から前記位置計算方式選択部で選択され
   た位置計算方式で位置を計算する位置計算部から構成さ
   れることを特徴とする位置検出装置。
2. 【請求項２】 位置指示器から電圧あるいは電磁波を出
   力し、複数の導体が並列に配列された位置検出板によっ
   て該電圧あるいは該電磁波を検出する位置検出装置にお
   いて、 検出される電圧群から位置を検出する位置検出部を有
   し、 該位置検出部が検出電圧群から電圧に応じた電圧レベル
   信号を出力する電圧レベル検出部、 該電圧レベル検出部からの電圧レベル信号によって複数
   の位置計算方式の中から１つの位置計算方式を選択する
   位置計算方式選択部、 前記検出電圧群から前記位置計算方式選択部で選択され
   た位置計算方式で位置を計算する位置計算部から構成さ
   れることを特徴とする位置検出装置。
3. 【請求項３】 前記電圧レベル検出部が電気回路によっ
   て構成されていることを特徴とする請求項１または請求
   項２記載の位置検出装置。
4. 【請求項４】 前記位置計算部が電気回路によって構成
   されていることを特徴とする請求項１または請求項２記
   載の位置検出装置。
5. 【請求項５】 前記請求項３記載の電圧レベル検出部、
   及び前記請求項４記載の位置計算部を有することを特徴
   とする請求項１または請求項２記載の位置検出装置。
6. 【請求項６】 位置検出板に並列に配列された複数の導
   体に電圧を印加し、該印加電圧を位置指示器で検出する
   位置検出装置において、 検出される電圧群から検出電圧に応じて電圧レベル信号
   を出力する電圧レベル検出部、 該電圧レベル信号によって検出電圧の増幅率を切り換え
   る増幅率切り換え部、 該増幅率切り換え部によって切り換えられた増幅率で検
   出電圧を増幅する検出電圧増幅部、 該検出電圧増幅部によって増幅された検出電圧によって
   位置を計算する位置計算部を有することを特徴とする位
   置検出装置。
7. 【請求項７】 位置指示器から電圧あるいは電磁波を出
   力し、複数の導体を並列に配列した位置検出板によって
   該電圧あるいは該電磁波を検出する位置検出装置におい
   て、 検出される電圧群から検出電圧に応じて電圧レベル信号
   を出力する電圧レベル検出部、 該電圧レベル信号によって検出電圧の増幅率を切り換え
   る増幅率切り換え部、 該増幅率切り換え部によって切り換えられた増幅率で検
   出電圧を増幅する検出電圧増幅部、 該検出電圧増幅部によって増幅された検出電圧によって
   位置を計算する位置計算部を有することを特徴とする位
   置検出装置。
8. 【請求項８】 前記請求項１記載の位置検出装置あるい
   は前記請求項２記載の位置検出装置において、前記請求
   項６記載の増幅率切り換え部及び検出電圧増幅部を有す
   ることを特徴とする位置検出装置。