JPH0713681A - 座標検出装置における補間法 - Google Patents

座標検出装置における補間法

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JPH0713681A
JPH0713681A JP18185693A JP18185693A JPH0713681A JP H0713681 A JPH0713681 A JP H0713681A JP 18185693 A JP18185693 A JP 18185693A JP 18185693 A JP18185693 A JP 18185693A JP H0713681 A JPH0713681 A JP H0713681A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 静電容量結合方式による検出ペンの座標検出
装置に於ける座標補間法。 【構成】 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、信号発生器を内蔵するケーブ
ル無しの検出ペンまたはケーブル付検出ペンと、隣接電
極線からの信号を差動増幅することによるレベル検出部
とで主に構成され近似三角形を成すレベル検出特性を持
つ。 【効果】 直線性の良い特性曲線部分を使用することに
よる信頼性の高い座標補間結果の出力。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はタブレット上に当接され
た検出ペンの、タブレットへの当接位置情報をデジタル
値で出力する座標検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】静電容量結合方式による信号送出型検出
ペンを使用したタブレット座標検出装置において、疑似
グランドを利用したケーブル無しの検出ペンを使用する
場合でも、またはケーブル付検出ペンを使用する場合で
も、不平衡二信号伝達のための隣接電極二本を同時使用
した差動増幅器での信号検出レベル特性曲線は二山特性
を示すが、この特性から補間法により精密な座標を算出
するに当たり従来は検出ペンに一番近い隣接二電極線か
らの信号レベルのみに主に注目した計算と補正を行い座
標位置信号を出力していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来の補間算
出手段では物理的各寸法及び電気回路の部品のバラツキ
により座標出力の連続性が隣接電極線の中間点で均一で
はなかった。また更に、電極線位置での信号検出レベル
特性曲線の傾きが緩やかであり、位置変化量に対する検
出レベル変化量が少なく、位置判定精度が他の位置に比
し低下していた。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は従来の問題に鑑
みなされたもので、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スタイラス導体を先端部に配置
し、該スタイラス導体の先端部以外の殆どを導体で覆っ
た検出ペンと、前記電極線の隣合う二本からの不平衡二
信号を同時入力し、電極線を二本づつ順次切り換え接続
し不平衡二信号を出力するアナログマルチプレクサと、
該アナログマルチプレクサからの不平衡二信号を差動入
力する差動増幅器と、バンドパスフィルタ、信号検出及
び制御部とを有し、前記検出ペン内部に、一端が先端部
スタイラス導体へ接続され他端が検出ペンの外周の導体
へ接続された正弦波、矩形波等の交番信号発生器と該交
番信号発生器へ動作電力を供給する電源部とを有し、前
記該タブレットの隣合う電極線毎の信号の差のレベルを
計測することによってタブレットへの検出ペンの当接位
置座標を出力する座標検出装置において、検出信号レベ
ルから電極線間の位置を補間するにあたり、 X=(d/2)×2.5(S23−S01)/(S23+S01)・・・式1 の式1により得られた近似補間量Xを用い、または更に
この近似値を前記電極線と前記検出ペン先端部のスタイ
ラス導体との物理的各寸法により決まる補正特性とを用
いることによる、前記タブレットへの前記検出ペンの電
極線間当接位置座標を詳細に決定する座標検出装置にお
ける補間方法を提案するものである。但し、 d=電極線間隔 S01=nを任意番目の電極線としたときのnとn+1番
目の電極線による信号検出レベル S23=n+2とn+3番目の電極線による信号検出レベ
ルである。
【0005】
【作用】検出ペンから二番目及び三番目に近い隣接電極
線からの信号検出レベルに注目した二レベルから座標の
補間計算を行うもので、上記二つの信号検出レベル特性
により出来る2個の近似三角形を使用して補間計算し、
その後電極線と検出ペン先端部のスタイラス導体との物
理的各寸法により決まる補正特性により補正し精密な座
標判定を行う。
【0006】
【実施例】以下本発明の詳細を添付図を参照して説明す
る。図1は疑似グランドを利用した装置の構成図を兼ね
た電気信号系統図である。検出ペン2内部に能動回路の
正弦波発生器3が配置され連続した正弦波発生し、検出
ペン2の外周導体13を基準とする不平衡信号電圧を検
出ペン2の先端部のスタイラス導体5へ印加する。電源
部としての電池4はペン内部へ動作電力を供給する。
【0007】検出ペン2の先端部のスタイラス導体5は
タブレット1の盤面近くにある時、タブレット1の各電
極線7、7、7・・・と小容量の静電容量結合すること
になる。また、検出ペン2の外周導体13は装置本体グ
ランドとの浮遊容量により、また操作者の人体を通じ、
また電磁波放射インピーダンスの効果等により疑似グラ
ンド(疑似接地)と見なす事が出来、図1に於て疑似グ
ランドインピーダンス(Zp)6として図示してある。
従って検出ペン2内部で発生した連続正弦波信号は、疑
似グランドインピーダンス6を信号リターン経路として
前記静電容量結合を通じて、各電極線7へ結合容量の大
きさに従ったレベルでそれぞれ伝わる。
【0008】X方向及びY方向アナログマルチプレクサ
8及び9は各電極線7、7、7・・・の隣合う二電極線
をペアーとしながら順次切り換えて、隣接二電極線の不
平衡二信号を差動増幅器10の+端子及び一端子へそれ
ぞれ同時に印加する。この差動増幅器10の出力信号は
+端子及び一端子の二入力信号の差のみ増幅され、同相
同レベル成分が除去されて、バンドパスフィルタ11へ
印加される。バンドパスフィルタ11は正弦波信号の基
本波成分を通過させ各高調波を阻止し、回路の途中で混
入するデジタルノイズ、回路素子の発生するノイズ等の
ランダム性ノイズが減衰し、必要信号の周波数及びその
近傍周波数成分のみ有効に通過する。バンドパスフィル
タ11の出力は信号検出及び制御部12へ印加される。
【0009】以上述べた図1の構成による静電容量結合
方式の座標検出装置において、この信号伝達手段の特徴
は本願出願人の出願になる特願平5−123601号
(座標検出装置)に詳述してあるのでここでは詳細には
述べないが、本質的に外乱の影響を略完全に除去できる
信号伝達手段である。
【0010】次に信号検出及び制御部12に於て行われ
る、本発明の特徴である信号レベルによる座標判定につ
いて説明する。信号の位相を無視した絶対値による検出
レベルと、検出ペン2の先端部スタイラス導体5のタブ
レット1のX軸上位置(Y軸上位置に対しても同様)に
関する特性曲線は図2に示すが、選択された二電極線の
中心点でディップした左右対称の二つ山のある特性であ
る。特性曲線20はnを任意番目の電極線7としてnと
n+1番目の電極線7による信号検出レベル特性であ
り、特性曲線21はn+1とn+2番目の電極線7によ
る特性であり、特性曲線22はn+2とn+3番目の電
極線7による特性である。これらの信号検出特性曲線に
より、信号検出レベルの大きさの順位で上位2〜3番目
までのものから、検出ペン2の先端部スタイラス導体5
がどの電極線間のそのまたどちらの半区間内にあるかを
判別できる事は自明である。その半区間内のどの位置に
あるかを、補間法で求める。
【0011】近似補間量を先ず求めるため図3に示す直
線近似特性で考える。折れ線グラフ30はnとn+1番
目の電極線7による信号検出レベルの近似グラフであ
り、折れ線グラフ31はn+1とn+2番目の電極線7
による信号検出レベルの近似グラフであり、折れ線グラ
フ32はn+2とn+3番目の電極線7による信号検出
レベルの近似グラフである。今、検出ペン2の先端部ス
タイラス導体5がタブレット1のX軸上図3に示す位置
にあったとすると、三角形ABC(及び三角形ADE)
に着目し、近似補間量をXとして、 X=(d/2)×2.5(S23−S01)/(S23+S01)・・・式1 である。但し、 d=隣接電極線の間隔 S01=nとn+1番目の電極線による信号検出レベル S23=n+2とn+3番目の電極線による信号検出レベ
ル であり係数2.5は実測により得た平均値である。この
近似値を更に電極線7と検出ペン2の先端部スタイラス
導体5の物理的各寸法により決まる補正特性により補正
して正確な補間量が求まる。また、検出ペン2の先端部
スタイラス導体5の位置が電極線間の左側半区間にある
場合は、補間量を電極線間の中間点から左方向(負方
向)とする。 Y軸についても全く同様の方法で精度良
く位置座標を求める事が出来る。信号検出及び制御部1
2は上記の線間補間を行いX及びY座標を決定してデジ
タル出力する。
【0012】尚、従来方式により求めた補間量と本方式
により求めた補間量とを併用し、二者の平均を取るこ
と、または重み付け平均を取ること、または区間分けし
て従来方式と本方式による補間量を使い分ける、等の方
法もあることは言うまでもない。更にケーブル付検出ペ
ン(疑似グランドを利用する必要がなくケーブルの内の
一本線を信号リターンとする)を使用した装置(図示せ
ず)に於ても、検出ペンの先端部のスタイラス導体から
タブレットの隣接電極線に伝わる不平衡二信号を差動増
幅しレベル検出した特性曲線は全く図2に示す特性曲線
と同等であり、本補間方式をそのまま使用出来る。また
印加する信号として正弦波信号で説明したが、矩形波の
ような交番信号であれば採用できるものである。
【0013】
【発明の効果】 以上説明したように本方式の補間法で
は、特性曲線のうち直線性の良い部分を使用しているた
め、近似値そのものが、さらなる補正の必要がない位に
実際の位置座標に近く、また電極線の中間点の検出座標
の連続性も良く信頼度の高い座標出力結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本補間法を使用する一装置の構成図を兼ねた
電気信号系統図
【図2】 信号検出レベル特性図
【図3】 補間計算用折れ線近似検出レベル図
【符号の説明】
1 タブレット 2 検出ペン 3 正弦波 4 電池 5 検出ペン先端部のスタイラス導体 6 疑似グランドインピーダンス 7 電極線 8 X方向アナログマルチプレクサ 9 Y方向アナログマルチプレクサ 10 差動増幅器 11 バンドパスフィルタ 12 信号検出及び制御部 13 検出ペンの外周導体 20 nとn+1番目の電極線による信号検出レベル特
性 21 n+1とn+2番目の電極線による信号検出レベ
ル特性 22 n+2とn+3番目の電極線による信号検出レベ
ル特性 30 nとn+1番目の電極線に対する折れ線近似特性 31 n+1とn+2番目の電極線に対する折れ線近似
特性 32 n+2とn+3番目の電極線に対する折れ線近似
特性

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スタイラス導体を先端部に配置し、
    該スタイラス導体の先端部以外の殆どを導体で覆った検
    出ペンと、前記電極線の隣合う二本からの不平衡二信号
    を同時入力し、電極線を二本づつ順次切り換え接続し不
    平衡二信号を出力するアナログマルチプレクサと、該ア
    ナログマルチプレクサからの不平衡二信号を差動入力す
    る差動増幅器と、バンドパスフィルタ、信号検出及び制
    御部とを有し、前記検出ペン内部に、一端が先端部スタ
    イラス導体へ接続され他端が検出ペンの外周の導体へ接
    続された正弦波、矩形波等の交番信号発生器と該交番信
    号発生器へ動作電力を供給する電源部とを有し、前記該
    タブレットの隣合う電極線毎の信号の差のレベルを計測
    することによってタブレットへの検出ペンの当接位置座
    標を出力する座標検出装置において、検出信号レベルか
    ら電極線間の位置を補間するにあたり、 X=(d/2)×2.5(S23−S01)/(S23+S01)・・・式1 の式1により得られた近似補間量Xを用い、または更に
    この近似値を前記電極線と前記検出ペン先端部のスタイ
    ラス導体との物理的各寸法により決まる補正特性とを用
    いることによる、前記タブレットへの前記検出ペンの電
    極線間当接位置座標を詳細に決定することを特徴とする
    座標検出装置における補間方法。但し、 d=電極線間隔 S01=nを任意番目の電極線としたときのnとn+1番
    目の電極線による信号検出レベル S23=n+2とn+3番目の電極線による信号検出レベ
    ルである。
  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、該タブレットの電極線
    と静電容量結合するスタイラス導体を先端部に配置し該
    スタイラス導体へ正弦波、矩形波等の交番電圧信号を与
    えるケーブル付検出ペンと、前記電極線の隣合う二本か
    らの不平衡二信号を同時入力し電極線を二本づつ順次切
    り換え接続し不平衡二信号を出力するアナログマルチプ
    レクサと、該アナログマルチプレクサからの不平衡二信
    号を差動入力する差動増幅器と、該差動増幅器からの信
    号が印加されるバンドパスフィルタと、該バンドパスフ
    ィルタを介して信号を印加される信号検出及び制御部と
    を有し、該タブレットの隣合う電極線毎の信号の差のレ
    ベルを計測することによってタブレットへの検出ペンの
    当接位置座標を出力することを特徴とする座標検出装置
    における補間方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005529414A (ja) * 2002-06-07 2005-09-29 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 入力システム
JP5216861B2 (ja) * 2008-09-09 2013-06-19 アルプス電気株式会社 座標入力装置
KR20140035726A (ko) * 2012-09-14 2014-03-24 삼성전자주식회사 스타일러스 펜, 이를 이용한 입력 처리 방법 및 그 전자 장치
US9645666B2 (en) 2012-11-22 2017-05-09 Sharp Kabushiki Kaisha Display device with touch panel attached

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