JP3195176B2 - 座標入力装置 - Google Patents
座標入力装置Info
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- JP3195176B2 JP3195176B2 JP28203394A JP28203394A JP3195176B2 JP 3195176 B2 JP3195176 B2 JP 3195176B2 JP 28203394 A JP28203394 A JP 28203394A JP 28203394 A JP28203394 A JP 28203394A JP 3195176 B2 JP3195176 B2 JP 3195176B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、入力ペンを用いて手書
き入力するのに好適な座標入力装置に係り、特に、静電
容量方式と呼ばれる座標入力装置に関する。
き入力するのに好適な座標入力装置に係り、特に、静電
容量方式と呼ばれる座標入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】静電容量方式の座標入力装置としては種
々タイプのものが提案されているが、その一例として、
タブレットに複数本のＸ電極とＹ電極とをマトリクス状
に等間隔で配列し、タブレット上に押し当てられた入力
ペンと各電極との間に存在する静電容量を利用すること
により、各電極に順次印加されるパルス電圧を検出して
入力ペンの座標を決定するものが知られている。
々タイプのものが提案されているが、その一例として、
タブレットに複数本のＸ電極とＹ電極とをマトリクス状
に等間隔で配列し、タブレット上に押し当てられた入力
ペンと各電極との間に存在する静電容量を利用すること
により、各電極に順次印加されるパルス電圧を検出して
入力ペンの座標を決定するものが知られている。
【０００３】この方式のものは、入力ペンまでの距離
（静電容量）に応じて各電極に印加される電圧が変化す
るため、各電極の印加電圧を検出することにより、入力
ペンの指示位置に最も近い電極を特定できるが、単に各
電極の印加電圧を検出しただけでは、各電極相互間のピ
ッチ以上に分解能を向上させることは不可能となる。そ
こで、最小分解能を各電極相互間のピッチより小さくす
るための工夫がなされており、例えば、入力ペンの当接
座標の変化と誘起パルスの大きさの変化関数を予め実測
あるいは計算して記憶し、入力ペンの当接に応じて発生
する誘起パルスの大きさを変化関数テーブルと照合して
入力ペンの位置を想定するという方法が従来より提案さ
れている。
（静電容量）に応じて各電極に印加される電圧が変化す
るため、各電極の印加電圧を検出することにより、入力
ペンの指示位置に最も近い電極を特定できるが、単に各
電極の印加電圧を検出しただけでは、各電極相互間のピ
ッチ以上に分解能を向上させることは不可能となる。そ
こで、最小分解能を各電極相互間のピッチより小さくす
るための工夫がなされており、例えば、入力ペンの当接
座標の変化と誘起パルスの大きさの変化関数を予め実測
あるいは計算して記憶し、入力ペンの当接に応じて発生
する誘起パルスの大きさを変化関数テーブルと照合して
入力ペンの位置を想定するという方法が従来より提案さ
れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来技術にあっては、入力ペンの当接座標の変化と誘
起パルスの大きさの変化関数テーブルとの照合等の複雑
な処理をすることが不可欠であるため、汎用のＣＰＵ等
では処理能力に限界を生じ、高速化に対応できないとい
う問題があった。また、誘起パルスの大きさの変化関数
テーブルは所定条件にて実測あるいは計算から求められ
ているが、実際の使用形態では、入力ペンをタブレット
上に直接押し当てる場合と製図紙等のシートを介して押
し当てる場合があるため、シートの厚みに応じて変化関
数を補正する必要があり、この点からも高速化に対応で
きないという問題があった。さらに、入力ペンとタブレ
ット間の静電容量は、両者間に介設されるシートの材質
によっても変化するため、シートの厚みに応じて変化関
数を補正したとしても、入力ペンの座標の検出精度が低
下するという問題があった。
た従来技術にあっては、入力ペンの当接座標の変化と誘
起パルスの大きさの変化関数テーブルとの照合等の複雑
な処理をすることが不可欠であるため、汎用のＣＰＵ等
では処理能力に限界を生じ、高速化に対応できないとい
う問題があった。また、誘起パルスの大きさの変化関数
テーブルは所定条件にて実測あるいは計算から求められ
ているが、実際の使用形態では、入力ペンをタブレット
上に直接押し当てる場合と製図紙等のシートを介して押
し当てる場合があるため、シートの厚みに応じて変化関
数を補正する必要があり、この点からも高速化に対応で
きないという問題があった。さらに、入力ペンとタブレ
ット間の静電容量は、両者間に介設されるシートの材質
によっても変化するため、シートの厚みに応じて変化関
数を補正したとしても、入力ペンの座標の検出精度が低
下するという問題があった。
【０００５】本発明は、このような従来技術の実情に鑑
みてなされたもので、その目的は、構成が簡単で検出精
度が高い座標入力装置を提供することにある。
みてなされたもので、その目的は、構成が簡単で検出精
度が高い座標入力装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、等ピッチＰ間隔で配列された複数本のＸ
電極およびＹ電極が絶縁層を介してマトリクス状に積層
されたタブレットと、所定周波数の電圧を発振する入力
ペンと、該入力ペンと各電極間の静電容量変化に基づい
て各電極に印加される電圧を検出する電圧検出手段と、
該電圧検出手段で検出される電圧値のうち、印加電圧が
最大の電極からの電圧値をＶ1、該電極の両隣りの電極
からの電圧値をそれぞれＶ2，Ｖ3とした時に、前記入力
ペンと該入力ペンに最も近い電極間の電極配列方向への
偏倚量Ｌを、 Ｌ＝Ｐ（Ｖ1Ｖ2−Ｖ1Ｖ3）／２（Ｖ1Ｖ3＋Ｖ1Ｖ2−２Ｖ
2Ｖ3） として演算する演算手段とを備えたことを特徴としてい
る。
に、本発明は、等ピッチＰ間隔で配列された複数本のＸ
電極およびＹ電極が絶縁層を介してマトリクス状に積層
されたタブレットと、所定周波数の電圧を発振する入力
ペンと、該入力ペンと各電極間の静電容量変化に基づい
て各電極に印加される電圧を検出する電圧検出手段と、
該電圧検出手段で検出される電圧値のうち、印加電圧が
最大の電極からの電圧値をＶ1、該電極の両隣りの電極
からの電圧値をそれぞれＶ2，Ｖ3とした時に、前記入力
ペンと該入力ペンに最も近い電極間の電極配列方向への
偏倚量Ｌを、 Ｌ＝Ｐ（Ｖ1Ｖ2−Ｖ1Ｖ3）／２（Ｖ1Ｖ3＋Ｖ1Ｖ2−２Ｖ
2Ｖ3） として演算する演算手段とを備えたことを特徴としてい
る。
【０００７】
【作用】マトリクス状に配列されたタブレットの各電極
には入力ペンから発振する電圧が静電容量を通して印加
され、その印加電圧は入力ペンと各電極との間の静電容
量（距離）に応じて変化するため、各電極からは入力ペ
ンまでの距離に応じた電圧が出力される。ここで、各電
極間のピッチをＰ、印加電圧が最大の電極からの電圧値
をＶ1、該電極の両隣りの電極からの電圧値をそれぞれ
Ｖ2，Ｖ3とした時に、入力ペンと該入力ペンに最も近い
電極間の電極配列方向への偏倚量Ｌを、 Ｌ＝Ｐ（Ｖ1Ｖ2−Ｖ1Ｖ3）／２（Ｖ1Ｖ3＋Ｖ1Ｖ2−２Ｖ
2Ｖ3） として求める。この演算式は既知のＰと３つの電圧値Ｖ
1，Ｖ2，Ｖ3とから求めることができ、一次関数式であ
るためＣＰＵへの負荷も軽く、また入力ペンとタブレッ
ト間の距離に無関係であるため、入力ペンの使用形態に
拘らず、常に高精度に入力ペンの座標を検出することが
できる。
には入力ペンから発振する電圧が静電容量を通して印加
され、その印加電圧は入力ペンと各電極との間の静電容
量（距離）に応じて変化するため、各電極からは入力ペ
ンまでの距離に応じた電圧が出力される。ここで、各電
極間のピッチをＰ、印加電圧が最大の電極からの電圧値
をＶ1、該電極の両隣りの電極からの電圧値をそれぞれ
Ｖ2，Ｖ3とした時に、入力ペンと該入力ペンに最も近い
電極間の電極配列方向への偏倚量Ｌを、 Ｌ＝Ｐ（Ｖ1Ｖ2−Ｖ1Ｖ3）／２（Ｖ1Ｖ3＋Ｖ1Ｖ2−２Ｖ
2Ｖ3） として求める。この演算式は既知のＰと３つの電圧値Ｖ
1，Ｖ2，Ｖ3とから求めることができ、一次関数式であ
るためＣＰＵへの負荷も軽く、また入力ペンとタブレッ
ト間の距離に無関係であるため、入力ペンの使用形態に
拘らず、常に高精度に入力ペンの座標を検出することが
できる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は本発明の実施例に係る座標入力装置の概略構
成を示すブロック図、図２は図１の座標入力装置に備え
られるタブレットの分解斜視図、図３は該タブレットの
断面図、図４は図１の座標入力装置に使用される入力ペ
ンの構成図、図５は該入力ペンの回路図である。
る。図１は本発明の実施例に係る座標入力装置の概略構
成を示すブロック図、図２は図１の座標入力装置に備え
られるタブレットの分解斜視図、図３は該タブレットの
断面図、図４は図１の座標入力装置に使用される入力ペ
ンの構成図、図５は該入力ペンの回路図である。
【０００９】図１において、符号１はタブレット、符号
２は入力ペン、符号３はオペレータの指を示しており、
該タブレット１は液晶表示装置３０や図示せぬＣＲＴ等
の前面に設置され、入力ペン２と指３とを用いて座標入
力できるようになっている。図２と図３に示すように、
前記タブレット１は、互いに直交するＩＴＯ材からなる
複数本のＸ電極４（Ｘ1、Ｘ2、……、Ｘn）およびＹ電
極５（Ｙ1、Ｙ2、……、Ｙn）を有する透明なガラス基
板６と、該ガラス基板６の上面に貼着された透明な保護
フィルム７と、ガラス基板６の下面に貼着された透明な
シールドフィルム８との積層体からなり、前記保護フィ
ルム７はＸ電極４を保護する機能の他に、入力ペン２を
走行させて手書き入力する時の書き味を高める機能を有
し、前記シールドフィルム８は液晶表示装置３０へのノ
イズを遮断する機能を有する。前記Ｘ電極４とＹ電極５
はＩＴＯ等の透明な導電材料からなり、Ｘ電極４はガラ
ス基板６の上面に等ピッチＰ間隔で配列され、Ｙ電極５
はガラス基板６の下面に同じく等ピッチＰ間隔で配列さ
れており、各Ｘ電極４と各Ｙ電極５は絶縁性のガラス基
板６を介してマトリクス状に配設されている。
２は入力ペン、符号３はオペレータの指を示しており、
該タブレット１は液晶表示装置３０や図示せぬＣＲＴ等
の前面に設置され、入力ペン２と指３とを用いて座標入
力できるようになっている。図２と図３に示すように、
前記タブレット１は、互いに直交するＩＴＯ材からなる
複数本のＸ電極４（Ｘ1、Ｘ2、……、Ｘn）およびＹ電
極５（Ｙ1、Ｙ2、……、Ｙn）を有する透明なガラス基
板６と、該ガラス基板６の上面に貼着された透明な保護
フィルム７と、ガラス基板６の下面に貼着された透明な
シールドフィルム８との積層体からなり、前記保護フィ
ルム７はＸ電極４を保護する機能の他に、入力ペン２を
走行させて手書き入力する時の書き味を高める機能を有
し、前記シールドフィルム８は液晶表示装置３０へのノ
イズを遮断する機能を有する。前記Ｘ電極４とＹ電極５
はＩＴＯ等の透明な導電材料からなり、Ｘ電極４はガラ
ス基板６の上面に等ピッチＰ間隔で配列され、Ｙ電極５
はガラス基板６の下面に同じく等ピッチＰ間隔で配列さ
れており、各Ｘ電極４と各Ｙ電極５は絶縁性のガラス基
板６を介してマトリクス状に配設されている。
【００１０】図１に戻り、前記各Ｘ電極４の一端にはＸ
側マルチプレクサ９が接続されており、該Ｘ側マルチプ
レクサ９にはアナログスイッチ１０が接続されている。
このアナログスイッチ１０は第１および第２の接点１０
ａ，１０ｂを有し、第１の接点１０ａには発振回路１１
が接続されている。また、アナログスイッチ１０の第２
の接点１０ｂには増幅回路１２とフィルタ回路１３を介
してＡ／Ｄコンバータ１４が接続され、さらに、Ａ／Ｄ
コンバータ１４はＣＰＵ１５に接続されている。このＣ
ＰＵ１５は、Ａ／Ｄコンバータ１４から出力されるデー
タに基づいて、前記入力ペン２または指３に最も近い電
極を決定する電圧検出手段や、後述する演算式に基づい
て、入力ペン２に最も近い電極とその隣の電極間におけ
る入力ペン２の偏倚量を演算する演算手段を内蔵すると
共に、前記アナログスイッチ１０を第１および第２の接
点１０ａ，１０ｂのいずれかに切換える切換手段を内蔵
しており、該ＣＰＵ１５で演算された入力ペン２または
指３の座標はホストコンピュータ１６に出力される。一
方、前記各Ｙ電極５の一端にはＹ側マルチプレクサ１７
が接続されており、該Ｙ側マルチプレクサ１７には増幅
回路１８とフィルタ回路１９を介して前記Ａ／Ｄコンバ
ータ１４が接続されている。なお、これらの回路構成部
品は各電極４，５の邪魔にならないように前記ガラス基
板６の周縁部に実装され、図示せぬケーブルを介して前
記ホストコンピュータ１６に接続されている。
側マルチプレクサ９が接続されており、該Ｘ側マルチプ
レクサ９にはアナログスイッチ１０が接続されている。
このアナログスイッチ１０は第１および第２の接点１０
ａ，１０ｂを有し、第１の接点１０ａには発振回路１１
が接続されている。また、アナログスイッチ１０の第２
の接点１０ｂには増幅回路１２とフィルタ回路１３を介
してＡ／Ｄコンバータ１４が接続され、さらに、Ａ／Ｄ
コンバータ１４はＣＰＵ１５に接続されている。このＣ
ＰＵ１５は、Ａ／Ｄコンバータ１４から出力されるデー
タに基づいて、前記入力ペン２または指３に最も近い電
極を決定する電圧検出手段や、後述する演算式に基づい
て、入力ペン２に最も近い電極とその隣の電極間におけ
る入力ペン２の偏倚量を演算する演算手段を内蔵すると
共に、前記アナログスイッチ１０を第１および第２の接
点１０ａ，１０ｂのいずれかに切換える切換手段を内蔵
しており、該ＣＰＵ１５で演算された入力ペン２または
指３の座標はホストコンピュータ１６に出力される。一
方、前記各Ｙ電極５の一端にはＹ側マルチプレクサ１７
が接続されており、該Ｙ側マルチプレクサ１７には増幅
回路１８とフィルタ回路１９を介して前記Ａ／Ｄコンバ
ータ１４が接続されている。なお、これらの回路構成部
品は各電極４，５の邪魔にならないように前記ガラス基
板６の周縁部に実装され、図示せぬケーブルを介して前
記ホストコンピュータ１６に接続されている。
【００１１】図４に示すように、前記入力ペン２はワイ
ヤレスでオペレータが手で持って操作するのに好適な円
筒状に形成され、ボタン電池２０とプリント基板２１と
が内蔵されている。また、入力ペン２の先端には導電性
のペン先２２がスプリング２３によって出入可能に保持
されており、このペン先２２の周囲は絶縁性のキャップ
２４にて被覆されている。前記プリント基板２１には図
５に示す発振回路２５の回路構成部品が実装されてお
り、該プリント基板２１の周囲は金属製のシールド部材
２６にて被覆されている。前記発振回路２５はコイルや
低消費電力トランジスタ等で簡易的に構成され、前記ボ
タン電池２０によって駆動される。また、これら発振回
路２５とボタン電池２０との間にはスイッチ２７が介設
されており、該スイッチ２７の両固定接点２７ａ，２７
ｂは前記プリント基板２１に固定され、スイッチ２７の
可動接点２７ｃは前記ペン先２２に固定されている。し
たがって、入力ペン２の非使用状態にあっては、ペン先
２２がスプリング２３に付勢され、可動接点２７ｃが両
固定接点２７ａ，２７ｂから離反しているため、スイッ
チ２７はオフとなって発振回路２５は動作しない。一
方、入力ペン２を前記タブレット１上に押し当てた使用
状態にあっては、ペン先２２がプリング２３のばね力に
抗して内方へ若干量後退し、可動接点２７ｃが両固定接
点２７ａ，２７ｂに接触するため、スイッチ２７はオン
となって発振回路２５が動作し、ペン先２２の先端から
所定周波数の電圧が出力される。
ヤレスでオペレータが手で持って操作するのに好適な円
筒状に形成され、ボタン電池２０とプリント基板２１と
が内蔵されている。また、入力ペン２の先端には導電性
のペン先２２がスプリング２３によって出入可能に保持
されており、このペン先２２の周囲は絶縁性のキャップ
２４にて被覆されている。前記プリント基板２１には図
５に示す発振回路２５の回路構成部品が実装されてお
り、該プリント基板２１の周囲は金属製のシールド部材
２６にて被覆されている。前記発振回路２５はコイルや
低消費電力トランジスタ等で簡易的に構成され、前記ボ
タン電池２０によって駆動される。また、これら発振回
路２５とボタン電池２０との間にはスイッチ２７が介設
されており、該スイッチ２７の両固定接点２７ａ，２７
ｂは前記プリント基板２１に固定され、スイッチ２７の
可動接点２７ｃは前記ペン先２２に固定されている。し
たがって、入力ペン２の非使用状態にあっては、ペン先
２２がスプリング２３に付勢され、可動接点２７ｃが両
固定接点２７ａ，２７ｂから離反しているため、スイッ
チ２７はオフとなって発振回路２５は動作しない。一
方、入力ペン２を前記タブレット１上に押し当てた使用
状態にあっては、ペン先２２がプリング２３のばね力に
抗して内方へ若干量後退し、可動接点２７ｃが両固定接
点２７ａ，２７ｂに接触するため、スイッチ２７はオン
となって発振回路２５が動作し、ペン先２２の先端から
所定周波数の電圧が出力される。
【００１２】次に、このように構成された座標入力装置
の動作について説明する。まず、入力ペン２を用いて座
標入力する場合について説明すると、この場合、オペレ
ータは入力ペン２を手で持ち、該入力ペン２のペン先２
２をタブレット１上の任意位置に直接あるいは図示せぬ
シートを介して押し当て、入力ペン２に内蔵された発振
回路２５を動作させることにより、ペン先２２の先端か
ら所定周波数の電圧を出力する。一方、タブレット１側
において、アナログスイッチ１０はＣＰＵ１５に内蔵さ
れた切換手段からの信号によって第２の接点１０ｂ側に
切換えられており（この切換え動作については後述す
る）、この状態で、ＣＰＵ１５はＸ側マルチプレクサ９
を動作し、Ｘ側マルチプレクサ９をＳＷ1〜ＳＷnに順次
オンさせる。すると、図６に示すように、各Ｘ電極４
（Ｘ1、Ｘ2、……、Ｘn）には入力ペン２から発振する
電圧が静電容量を通して印加され、その印加電圧は入力
ペン２のペン先２２と各Ｘ電極４との間の静電容量、す
なわち、ペン先２２と各Ｘ電極４との間の距離に応じて
変化するため、各Ｘ電極４からペン先２２までの距離に
応じた電圧が出力される。各Ｘ電極４から出力された電
圧は増幅回路１２で増幅された後、フィルタ回路１３で
ノイズ成分が除去されると共にＤＣ化され、さらに、こ
のＤＣ化された信号はＡ／Ｄコンバータ１４でデジタル
化された後、そのデータがＣＰＵ１５に読み込まれる。
該ＣＰＵ１５に内蔵された電圧検出手段は、Ａ／Ｄコン
バータ１４から出力されるデータに基づいて入力ペン２
に最も近いＸ電極４を決定すると共に、該Ｘ電極４とそ
の両隣りに位置するＸ電極４とに印加された電圧値を演
算手段に送出し、該演算手段はこれら３つの電圧値に基
づいて、入力ペン２に最も近いＸ電極４とその隣のＸ電
極４間における入力ペン２の偏倚量を演算する。
の動作について説明する。まず、入力ペン２を用いて座
標入力する場合について説明すると、この場合、オペレ
ータは入力ペン２を手で持ち、該入力ペン２のペン先２
２をタブレット１上の任意位置に直接あるいは図示せぬ
シートを介して押し当て、入力ペン２に内蔵された発振
回路２５を動作させることにより、ペン先２２の先端か
ら所定周波数の電圧を出力する。一方、タブレット１側
において、アナログスイッチ１０はＣＰＵ１５に内蔵さ
れた切換手段からの信号によって第２の接点１０ｂ側に
切換えられており（この切換え動作については後述す
る）、この状態で、ＣＰＵ１５はＸ側マルチプレクサ９
を動作し、Ｘ側マルチプレクサ９をＳＷ1〜ＳＷnに順次
オンさせる。すると、図６に示すように、各Ｘ電極４
（Ｘ1、Ｘ2、……、Ｘn）には入力ペン２から発振する
電圧が静電容量を通して印加され、その印加電圧は入力
ペン２のペン先２２と各Ｘ電極４との間の静電容量、す
なわち、ペン先２２と各Ｘ電極４との間の距離に応じて
変化するため、各Ｘ電極４からペン先２２までの距離に
応じた電圧が出力される。各Ｘ電極４から出力された電
圧は増幅回路１２で増幅された後、フィルタ回路１３で
ノイズ成分が除去されると共にＤＣ化され、さらに、こ
のＤＣ化された信号はＡ／Ｄコンバータ１４でデジタル
化された後、そのデータがＣＰＵ１５に読み込まれる。
該ＣＰＵ１５に内蔵された電圧検出手段は、Ａ／Ｄコン
バータ１４から出力されるデータに基づいて入力ペン２
に最も近いＸ電極４を決定すると共に、該Ｘ電極４とそ
の両隣りに位置するＸ電極４とに印加された電圧値を演
算手段に送出し、該演算手段はこれら３つの電圧値に基
づいて、入力ペン２に最も近いＸ電極４とその隣のＸ電
極４間における入力ペン２の偏倚量を演算する。
【００１３】すなわち、連続する３つのＸ電極４（以
下、これらをＡ電極、Ｂ電極、Ｃ電極という）に対し、
入力ペン２のペン先２２が図７に示すような位置関係に
ある場合、各電極Ａ，Ｂ，Ｃから出力される電圧値の大
きさは、Ｂ電極が最大のＶ1で、Ａ電極のＶ2、Ｃ電極の
Ｖ3の順に小さくなる。ここで、各電極Ａ，Ｂ，Ｃから
出力される電圧値は、ペン先２２までの距離の２乗に反
比例するとの理論に基づいて、それぞれの理論値を求め
ると、 Ａ電極での電圧値＝Ｖ2＝Ｋ／ｒ1 2＝Ｋ／〔Ｈ2＋（Ｐ−Ｌ）2〕………… Ｂ電極での電圧値＝Ｖ1＝Ｋ／ｒ2 2＝Ｋ／（Ｈ2＋Ｌ2）…………………… Ｃ電極での電圧値＝Ｖ3＝Ｋ／ｒ3 2＝Ｋ／〔Ｈ2＋（Ｐ＋Ｌ）2〕………… となる（ただし、ｒ1はＡ電極からペン先２２までの距
離、ｒ2はＢ電極からペン先２２までの距離、ｒ3はＣ電
極からペン先２２までの距離、Ｈはペン先２２から電極
形成面に下した垂線の長さ、Ｌは電極形成面におけるＢ
電極からペン先２２までの偏倚量、Ｐは各Ｘ電極４間の
ピッチ、Ｋは定数である）。そして、これら〜式の
連立方程式を解くことにより、 Ｌ＝Ｐ（Ｖ1Ｖ2−Ｖ1Ｖ3）／２（Ｖ1Ｖ3＋Ｖ1Ｖ2−２Ｖ2Ｖ3）…………… となる。この式から明らかなように、ＬはＨの大きさ
に無関係であるため、入力ペン２をタブレット１の保護
フィルム７上に直接押し当てて手書き入力する場合と、
入力ペン２をタブレット１上に載置した製図紙等のシー
ト上に押し当てて手書き入力する場合とに拘らず、既知
のＰと３つの電極Ａ，Ｂ，Ｃから出力される電圧値
Ｖ1，Ｖ2，Ｖ3とから求めることができる。
下、これらをＡ電極、Ｂ電極、Ｃ電極という）に対し、
入力ペン２のペン先２２が図７に示すような位置関係に
ある場合、各電極Ａ，Ｂ，Ｃから出力される電圧値の大
きさは、Ｂ電極が最大のＶ1で、Ａ電極のＶ2、Ｃ電極の
Ｖ3の順に小さくなる。ここで、各電極Ａ，Ｂ，Ｃから
出力される電圧値は、ペン先２２までの距離の２乗に反
比例するとの理論に基づいて、それぞれの理論値を求め
ると、 Ａ電極での電圧値＝Ｖ2＝Ｋ／ｒ1 2＝Ｋ／〔Ｈ2＋（Ｐ−Ｌ）2〕………… Ｂ電極での電圧値＝Ｖ1＝Ｋ／ｒ2 2＝Ｋ／（Ｈ2＋Ｌ2）…………………… Ｃ電極での電圧値＝Ｖ3＝Ｋ／ｒ3 2＝Ｋ／〔Ｈ2＋（Ｐ＋Ｌ）2〕………… となる（ただし、ｒ1はＡ電極からペン先２２までの距
離、ｒ2はＢ電極からペン先２２までの距離、ｒ3はＣ電
極からペン先２２までの距離、Ｈはペン先２２から電極
形成面に下した垂線の長さ、Ｌは電極形成面におけるＢ
電極からペン先２２までの偏倚量、Ｐは各Ｘ電極４間の
ピッチ、Ｋは定数である）。そして、これら〜式の
連立方程式を解くことにより、 Ｌ＝Ｐ（Ｖ1Ｖ2−Ｖ1Ｖ3）／２（Ｖ1Ｖ3＋Ｖ1Ｖ2−２Ｖ2Ｖ3）…………… となる。この式から明らかなように、ＬはＨの大きさ
に無関係であるため、入力ペン２をタブレット１の保護
フィルム７上に直接押し当てて手書き入力する場合と、
入力ペン２をタブレット１上に載置した製図紙等のシー
ト上に押し当てて手書き入力する場合とに拘らず、既知
のＰと３つの電極Ａ，Ｂ，Ｃから出力される電圧値
Ｖ1，Ｖ2，Ｖ3とから求めることができる。
【００１４】上記式の理論値と出力電圧の実測値とを
比較した場合、図９に示されるように、両者の曲線はほ
ぼ一致していることがわかる。ここで、図９の縦軸は出
力値、横軸はタブレット上のあるＯ点に入力ペンが当接
した時のＯ点からの距離Ｘを示している。このことか
ら、上記の計算式によって偏倚量Ｌを正確に検出で
き、また、式は一次関数であることから演算が簡単で
ＣＰＵ１５への負担も少なくなる。
比較した場合、図９に示されるように、両者の曲線はほ
ぼ一致していることがわかる。ここで、図９の縦軸は出
力値、横軸はタブレット上のあるＯ点に入力ペンが当接
した時のＯ点からの距離Ｘを示している。このことか
ら、上記の計算式によって偏倚量Ｌを正確に検出で
き、また、式は一次関数であることから演算が簡単で
ＣＰＵ１５への負担も少なくなる。
【００１５】入力ペン２のＹ軸方向における座標検出も
上記と同様であり、この場合、ＣＰＵ１５がＹ側マルチ
プレクサ１７を動作し、Ｙ側マルチプレクサ１７をＳＷ
1〜ＳＷnに順次オンさせる。すると、図６に示すよう
に、各Ｙ電極５（Ｙ1、Ｙ2、……、Ｙn）にはペン先２
２までの距離に応じた電圧が出力され、これらの電圧は
増幅回路１８で増幅された後、フィルタ回路１９を経て
Ａ／Ｄコンバータ１４でデジタル化され、そのデータが
ＣＰＵ１５に読み込まれる。そして、該ＣＰＵ１５で入
力ペン２に最も近いＹ電極５を決定すると共に、上記
式と同様の演算を行うことにより、入力ペン２のＹ軸方
向における座標を検出する。さらに、このようにして入
力ペン２のＸ，Ｙ軸方向の座標を決定した後、ＣＰＵ１
５はこの位置情報をホストコンピュータ１６に送出し、
液晶表示装置３０の画面に入力ペン２の動きに応じた線
図等を表示する。
上記と同様であり、この場合、ＣＰＵ１５がＹ側マルチ
プレクサ１７を動作し、Ｙ側マルチプレクサ１７をＳＷ
1〜ＳＷnに順次オンさせる。すると、図６に示すよう
に、各Ｙ電極５（Ｙ1、Ｙ2、……、Ｙn）にはペン先２
２までの距離に応じた電圧が出力され、これらの電圧は
増幅回路１８で増幅された後、フィルタ回路１９を経て
Ａ／Ｄコンバータ１４でデジタル化され、そのデータが
ＣＰＵ１５に読み込まれる。そして、該ＣＰＵ１５で入
力ペン２に最も近いＹ電極５を決定すると共に、上記
式と同様の演算を行うことにより、入力ペン２のＹ軸方
向における座標を検出する。さらに、このようにして入
力ペン２のＸ，Ｙ軸方向の座標を決定した後、ＣＰＵ１
５はこの位置情報をホストコンピュータ１６に送出し、
液晶表示装置３０の画面に入力ペン２の動きに応じた線
図等を表示する。
【００１６】次に、オペレータの指３によって座標入力
する場合について説明すると、この場合、アナログスイ
ッチ１０はＣＰＵ１５に内蔵された切換手段からの信号
によって第１の接点１０ａ側に切換えられており、Ｘ側
マルチプレクサ９に発振回路１１が接続される。この状
態で、ＣＰＵ１５はＸ側マルチプレクサ９とＹ側マルチ
プレクサ１７とを動作し、Ｘ側マルチプレクサ９のＳＷ
1をオンさせてからＹ側マルチプレクサ１７のＳＷ1〜Ｓ
Ｗnを順次オンさせ、以下、Ｘ側マルチプレクサ９のＳ
Ｗ2〜ＳＷnについても、同様にして各オンさせてからＹ
側マルチプレクサ１７のＳＷ1〜ＳＷnを順次オンさせ
る。すると、各Ｘ電極４（Ｘ1、Ｘ2、……、Ｘn）に発
振回路１１から発振波形が入力され、オペレータが自身
の指３をタブレット１上の任意位置に押し当てると、電
気力線の一部が指３に引き抜かれ、Ｘ電極４とＹ電極５
間に形成された静電容量が減少するため、各Ｙ電極５か
ら静電容量変化に応じた電圧が出力される。そして、各
Ｙ電極５から出力された電圧は、前述した入力ペン２の
Ｙ軸方向における座標検出時と同様に、増幅回路１８と
フィルタ回路１３を経てＡ／Ｄコンバータ１４に入力さ
れ、該Ａ／Ｄコンバータ１４でデジタル化された後その
データがＣＰＵ１５に読み込まれる。該ＣＰＵ１５に内
蔵された電圧検出手段は、Ａ／Ｄコンバータ１４から出
力されるデータに基づいて、電圧値が最も小さいＹ電極
５と該Ｙ電極５に対応するＸ電極４とを決定し、指３の
ＸおよびＹ軸方向における座標を検出する。さらに、こ
のようにして指３のＸ，Ｙ軸方向の座標を決定した後、
ＣＰＵ１５はこの位置情報をホストコンピュータ１６に
送出し、例えば液晶表示装置３０に表示されたメニュー
のうち、指３の接触位置に対応するメニューを選択す
る。
する場合について説明すると、この場合、アナログスイ
ッチ１０はＣＰＵ１５に内蔵された切換手段からの信号
によって第１の接点１０ａ側に切換えられており、Ｘ側
マルチプレクサ９に発振回路１１が接続される。この状
態で、ＣＰＵ１５はＸ側マルチプレクサ９とＹ側マルチ
プレクサ１７とを動作し、Ｘ側マルチプレクサ９のＳＷ
1をオンさせてからＹ側マルチプレクサ１７のＳＷ1〜Ｓ
Ｗnを順次オンさせ、以下、Ｘ側マルチプレクサ９のＳ
Ｗ2〜ＳＷnについても、同様にして各オンさせてからＹ
側マルチプレクサ１７のＳＷ1〜ＳＷnを順次オンさせ
る。すると、各Ｘ電極４（Ｘ1、Ｘ2、……、Ｘn）に発
振回路１１から発振波形が入力され、オペレータが自身
の指３をタブレット１上の任意位置に押し当てると、電
気力線の一部が指３に引き抜かれ、Ｘ電極４とＹ電極５
間に形成された静電容量が減少するため、各Ｙ電極５か
ら静電容量変化に応じた電圧が出力される。そして、各
Ｙ電極５から出力された電圧は、前述した入力ペン２の
Ｙ軸方向における座標検出時と同様に、増幅回路１８と
フィルタ回路１３を経てＡ／Ｄコンバータ１４に入力さ
れ、該Ａ／Ｄコンバータ１４でデジタル化された後その
データがＣＰＵ１５に読み込まれる。該ＣＰＵ１５に内
蔵された電圧検出手段は、Ａ／Ｄコンバータ１４から出
力されるデータに基づいて、電圧値が最も小さいＹ電極
５と該Ｙ電極５に対応するＸ電極４とを決定し、指３の
ＸおよびＹ軸方向における座標を検出する。さらに、こ
のようにして指３のＸ，Ｙ軸方向の座標を決定した後、
ＣＰＵ１５はこの位置情報をホストコンピュータ１６に
送出し、例えば液晶表示装置３０に表示されたメニュー
のうち、指３の接触位置に対応するメニューを選択す
る。
【００１７】前述したアナログスイッチ１０の切換え手
段としては、例えば、アナログスイッチ１０の第１の接
点１０ａ側と第２の接点１０ｂ側とを所定時間毎に自動
切換えする時分割駆動にし、定期的にＣＰＵ１５におい
て、入力ペン２の検出手段と指３の検出手段との切換え
を行えば良い。この場合、アナログスイッチ１０の切換
えを数ｍｍｓで行い、ＸおよびＹ側マルチプレクサ９，
１７の走査を数μｍｓで行えば、数ｍｍｓ単位でのホス
トコンピュータ１６へのデータ送出のため、アナログス
イッチ１０の切換えを時分割に行っても、入力ペン２ま
たは指３の座標検出を正確に行うことができる。
段としては、例えば、アナログスイッチ１０の第１の接
点１０ａ側と第２の接点１０ｂ側とを所定時間毎に自動
切換えする時分割駆動にし、定期的にＣＰＵ１５におい
て、入力ペン２の検出手段と指３の検出手段との切換え
を行えば良い。この場合、アナログスイッチ１０の切換
えを数ｍｍｓで行い、ＸおよびＹ側マルチプレクサ９，
１７の走査を数μｍｓで行えば、数ｍｍｓ単位でのホス
トコンピュータ１６へのデータ送出のため、アナログス
イッチ１０の切換えを時分割に行っても、入力ペン２ま
たは指３の座標検出を正確に行うことができる。
【００１８】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
例えば、タブレット１側の発振回路１１を省略し、入力
ペン２のみの座標入力とすることも可能である。また、
タブレット１の構成も上記実施例に限定されず、例え
ば、各Ｘ電極４をガラス基板６の上面に形成する代りに
保護フィルム７の下面に形成しても良く、あるいは、各
Ｘ，Ｙ電極４，５と保護フィルム７およびシールドフィ
ルム８の全てをガラス基板６に印刷やＣＶＤ等の成膜技
術を用いて形成することも可能である。
例えば、タブレット１側の発振回路１１を省略し、入力
ペン２のみの座標入力とすることも可能である。また、
タブレット１の構成も上記実施例に限定されず、例え
ば、各Ｘ電極４をガラス基板６の上面に形成する代りに
保護フィルム７の下面に形成しても良く、あるいは、各
Ｘ，Ｙ電極４，５と保護フィルム７およびシールドフィ
ルム８の全てをガラス基板６に印刷やＣＶＤ等の成膜技
術を用いて形成することも可能である。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入力ペンをタブレット上に押し当てた時の位置情報が、
入力ペンとタブレット間の距離に関係なく、３本の電極
から出力される電圧値と既知の値である各電極間ピッチ
とから一次関数式で高精度に算出されるため、構成が簡
単でＣＰＵへの負担も少なく検出精度が高い座標入力装
置を提供することができる。
入力ペンをタブレット上に押し当てた時の位置情報が、
入力ペンとタブレット間の距離に関係なく、３本の電極
から出力される電圧値と既知の値である各電極間ピッチ
とから一次関数式で高精度に算出されるため、構成が簡
単でＣＰＵへの負担も少なく検出精度が高い座標入力装
置を提供することができる。
【図１】本発明の実施例に係る座標入力装置の概略構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図２】図１の座標入力装置に備えられるタブレットの
分解斜視図である。
分解斜視図である。
【図３】該タブレットの断面図である。
【図４】図１の座標入力装置に使用される入力ペンの構
成図である。
成図である。
【図５】該入力ペンの回路図である。
【図６】該入力ペンの検出動作を示す説明図である。
【図７】該入力ペンと３本の電極との位置関係を示す説
明図である。
明図である。
【図８】出力電圧と３本の電極との位置関係を示す説明
図である。
図である。
【図９】出力電圧の実測値と理論値との比較図である。
１ タブレット ２ 入力ペン ３ 指 ４ Ｘ電極 ５ Ｙ電極 ６ ガラス基板 ９ Ｘ側マルチプレクサ １５ ＣＰＵ １７ Ｙ側マルチプレクサ ２２ ペン先 ２４ キャップ ２５ 発振回路 ２７ スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 欣也 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アル プス電気株式会社内 (72)発明者 遠藤 芳久 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アル プス電気株式会社内 (72)発明者 馬目 忠志 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アル プス電気株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−137607（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−13681（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−313811（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−165560（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−192018（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−110225（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−181816（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−178527（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−115240（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G06F 3/03 G06F 3/033 - 3/037
Claims (2)
- 【請求項１】 等ピッチＰ間隔で配列された複数本のＸ
電極およびＹ電極が絶縁層を介してマトリクス状に積層
されたタブレットと、所定周波数の電圧を発振する入力
ペンと、該入力ペンと各電極間の静電容量変化に基づい
て各電極に印加される電圧を検出する電圧検出手段と、
該電圧検出手段で検出される電圧値のうち、印加電圧が
最大の電極からの電圧値をＶ1、該電極の両隣りの電極
からの電圧値をそれぞれＶ2，Ｖ3とした時に、前記入力
ペンと該入力ペンに最も近い電極間の電極配列方向への
偏倚量Ｌを、 Ｌ＝Ｐ（Ｖ1Ｖ2−Ｖ1Ｖ3）／２（Ｖ1Ｖ3＋Ｖ1Ｖ2−２Ｖ
2Ｖ3） として演算する演算手段とを備えてなる座標入力装置。 - 【請求項２】 前記タブレットは絶縁層をガラス基板と
してＸ電極およびＹ電極を透明材で形成し、該タブレッ
トが透明シールドフィルムを介して液晶表示装置に積層
されることを特徴とする座標入力装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28203394A JP3195176B2 (ja) | 1994-11-16 | 1994-11-16 | 座標入力装置 |
| TW084110715A TW274598B (en) | 1994-11-15 | 1995-10-12 | Coordinate input device for pen of finger tip |
| US08/557,507 US5790106A (en) | 1994-11-15 | 1995-11-14 | Coordinate input apparatus with pen and finger input detection |
| DE19542407A DE19542407C2 (de) | 1994-11-15 | 1995-11-14 | Koordinateneingabevorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28203394A JP3195176B2 (ja) | 1994-11-16 | 1994-11-16 | 座標入力装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08147092A JPH08147092A (ja) | 1996-06-07 |
| JP3195176B2 true JP3195176B2 (ja) | 2001-08-06 |
Family
ID=17647302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28203394A Expired - Fee Related JP3195176B2 (ja) | 1994-11-15 | 1994-11-16 | 座標入力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3195176B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7663607B2 (en) | 2004-05-06 | 2010-02-16 | Apple Inc. | Multipoint touchscreen |
| CN108563366B (zh) | 2006-06-09 | 2022-01-25 | 苹果公司 | 触摸屏液晶显示器 |
| CN104965621B (zh) | 2006-06-09 | 2018-06-12 | 苹果公司 | 触摸屏液晶显示器及其操作方法 |
| US9710095B2 (en) | 2007-01-05 | 2017-07-18 | Apple Inc. | Touch screen stack-ups |
| JP4732376B2 (ja) * | 2007-02-09 | 2011-07-27 | 三菱電機株式会社 | タッチパネル及びタッチパネルを備えた液晶表示装置 |
| KR20100024710A (ko) | 2008-08-26 | 2010-03-08 | 삼성모바일디스플레이주식회사 | 유기 발광 표시 장치 |
| JP2010067117A (ja) | 2008-09-12 | 2010-03-25 | Mitsubishi Electric Corp | タッチパネル装置 |
| US8482545B2 (en) | 2008-10-02 | 2013-07-09 | Wacom Co., Ltd. | Combination touch and transducer input system and method |
| JP5493739B2 (ja) | 2009-03-19 | 2014-05-14 | ソニー株式会社 | センサ装置及び情報処理装置 |
| EP2511803A4 (en) * | 2009-10-09 | 2014-07-16 | Egalax Empia Technology Inc | METHOD AND DEVICE FOR POSITION ANALYSIS |
| US8804056B2 (en) | 2010-12-22 | 2014-08-12 | Apple Inc. | Integrated touch screens |
| US10168804B2 (en) | 2015-09-08 | 2019-01-01 | Apple Inc. | Stylus for electronic devices |
| KR102526116B1 (ko) * | 2021-05-14 | 2023-06-01 | 일진디스플레이(주) | 디지타이저 및 그 제조방법 |
-
1994
- 1994-11-16 JP JP28203394A patent/JP3195176B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08147092A (ja) | 1996-06-07 |
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