JPH07104912A - Noise-resistant coordinate detector - Google Patents
Noise-resistant coordinate detectorInfo
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- JPH07104912A JPH07104912A JP26790293A JP26790293A JPH07104912A JP H07104912 A JPH07104912 A JP H07104912A JP 26790293 A JP26790293 A JP 26790293A JP 26790293 A JP26790293 A JP 26790293A JP H07104912 A JPH07104912 A JP H07104912A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はタブレット上に当接され
たケーブル無しの検出ペンの、タブレット上への当接位
置情報を出力する座標検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coordinate detecting device for outputting contact position information of a detection pen without a cable contacted on a tablet with the tablet.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の装置本体とのケーブル無しの静電
容量結合方式検出ペンを使用したタブレット座標検出装
置においては疑似グランド（疑似接地）を信号のリター
ン経路とする不平衡信号伝達方式であった。2. Description of the Related Art A conventional tablet coordinate detection device using a capacitive coupling type detection pen without a cable with the main body of the device is an unbalanced signal transmission system in which a pseudo ground (pseudo ground) is used as a signal return path. It was
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の不平衡
信号によるものは操作する人体により、また検出ペンの
傾き角等により信号のリターン経路の安定性に大きなバ
ラツキがあり、また外来ノイズをまともに受入れてしま
い、信号レベルの不安定性に起因する位置検出精度の低
下が多かった。The above-described conventional unbalanced signal is caused by the human body to be operated, the stability of the signal return path due to the inclination angle of the detecting pen, and the like. However, the position detection accuracy was often reduced due to the instability of the signal level.
【０００４】[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
レットの各電極線へそれぞれ静電容量結合により電気信
号を伝えるケーブル無しの検出ペンとを有する座標検出
装置において、前記検出ペン内に配置された矩形波発生
器と、前記矩形波発生器への電源供給手段と、前記矩形
波発生器により疑似平衡駆動されると共に、信号検出部
のグランドに対して不等な疑似グランド効果を持つ前記
検出ペン先端部の二つの導体と、前記電極線の各隣接電
極線毎の平衡受信信号と、前記各隣接電極線の両電極線
毎のそれぞれに誘起する二つの不平衡（シングルエン
ド）信号とが混在している信号での、前記平衡信号の基
本波成分と前記二つの不平衡信号の差の基本波成分との
合成レベルを計測する手段と、前記各計測レベルを処理
し前記タブレット上の前記検出ペン先端部の座標を決定
し出力する手段、とを有する耐ノイズ性座標検出装置を
提案するものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has a tablet having a plurality of electrode lines arranged along the X and Y coordinate axes, and each electrode of the tablet. In a coordinate detection device having a detection pen without a cable for transmitting an electric signal to each line by capacitive coupling, a rectangular wave generator arranged in the detection pen, and a power supply means for supplying power to the rectangular wave generator. , The two conductors at the tip of the detection pen, which are pseudo-balanced driven by the rectangular wave generator and have an unequal pseudo-ground effect with respect to the ground of the signal detection unit, and each adjacent electrode line of the electrode line. Of the balanced signal and the two unbalanced (single-ended) signals induced in each of the adjacent electrode lines are mixed, and the fundamental wave component of the balanced signal and the two One Noise resistance having means for measuring the combined level of the difference between the unbalanced signals and the fundamental wave component, and means for processing the measured levels and determining and outputting the coordinates of the tip of the detection pen on the tablet. A coordinate detection device is proposed.
【０００５】[0005]
【作用】検出ペンからの平衡信号はいつも隣り合う二電
極線間に一つの信号を通すため、他の点（例えばグラン
ド）に対する電位には無関係であることから、グランド
に対し変動する外乱（外来ノイズ）の影響がない。また
隣り合う二電極線に伝わる二つの不平衡信号の内、有効
差信号を通しコモンモードノイズを除去する電流差動ト
ランスにより、平衡信号と不平衡信号が混在している場
合でも両有効信号は無駄なく通し有害外乱（ほとんどコ
モンモード成分）は除去される。Since the balanced signal from the detecting pen always passes one signal between the two electrode lines adjacent to each other, it has nothing to do with the potential with respect to other points (for example, the ground). There is no effect of (noise). Also, of the two unbalanced signals transmitted to the adjacent two electrode lines, the current differential transformer that passes the effective difference signal and removes the common mode noise causes both effective signals to be generated even if the balanced and unbalanced signals are mixed. Harmful disturbances (most common mode components) are removed without waste.
【０００６】[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は本発明の実施例の装置全体構成図である。検
出ペン５内部にアクティブ回路の矩形波発生器１が配置
され、連続した矩形波を発生する。この矩形波発生器１
の疑似平衡出力は、検出ペン先端部のスタイラス導体３
及びリング状導体４へそれぞれ印加される。電源部とし
ての電池２はペン内部へ動作電力を供給する。The details of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention. A rectangular wave generator 1 of an active circuit is arranged inside the detection pen 5 and generates a continuous rectangular wave. This square wave generator 1
The pseudo-balanced output of the stylus conductor 3 at the tip of the detection pen
And to the ring-shaped conductor 4, respectively. The battery 2 as a power source supplies operating power to the inside of the pen.
【０００７】矩形波発生器１の出力信号が連続波である
ことからその基本波成分の振幅は矩形波の振幅の（４／
π）倍であり、特別の昇圧回路なしに電源電圧の1.27倍
以上のピークツーピーク電圧レベルであり効率良い動作
となる。本装置はこの基本波成分の連続正弦波を利用す
る。Since the output signal of the rectangular wave generator 1 is a continuous wave, the amplitude of its fundamental wave component is (4 /
π) times, and a peak-to-peak voltage level of 1.27 times the power supply voltage or more without a special booster circuit, resulting in efficient operation. This device utilizes a continuous sine wave of this fundamental wave component.
【０００８】検出ペン５の先端部のスタイラス導体３及
びリング状導体４はタブレット６の盤面近くにある時、
タブレット６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。従って、検出ペン５の先端部
のスタイラス導体３とリング状導体４間の疑似平衡電気
信号はタブレット６の各電極線７，７，７，…に結合容
量の大きさに従ったレベルでそれぞれ伝わる。また、不
平衡信号成分については次の等価回路で説明する。When the stylus conductor 3 and the ring-shaped conductor 4 at the tip of the detection pen 5 are near the surface of the tablet 6,
.. of the tablet 6 is capacitively coupled with a small capacitance. Therefore, a pseudo-balanced electric signal between the stylus conductor 3 and the ring-shaped conductor 4 at the tip of the detection pen 5 is transmitted to each electrode wire 7, 7, 7, ... Of the tablet 6 at a level according to the magnitude of the coupling capacitance. . The unbalanced signal component will be described in the following equivalent circuit.
【０００９】実際の回路において、信号伝達等価回路を
図２に示すが、抵抗（Ｒ）２１は矩形波発生器１の出力
インピーダンスであり（Ｃ1）、（Ｃ2）、（Ｃ3）及び
（Ｃ4）２４は検出ペン５の先端部の二つの導体３及び
４と隣接電極線７，７間の結合容量である。検出ペン５
の先端部のスタイラス導体３及びリング状導体４は人体
を通じ、または浮遊容量を通じ、さらには空間への電磁
波放射インピーダンスにより疑似グランド（疑似接地）
の効果を持つ。これらの疑似接地効果をそれぞれ疑似接
地インピーダンス（Ｚｐ1）２２及び（Ｚｐ2）２３とす
ると、通常は（Ｚｐ2）２３（リング状導体４）の方が
主に表面積が多いことと人体に近い関係から、疑似接地
インピーダンスが低い。またさらに隣接電極線７，７と
グランド間にも浮遊容量（Ｃ5）２５及び（Ｃ6）２６が
存在する。これらの不平衡誘引要因から隣接電極線７，
７には平衡信号以外に二つの不平衡（シングルエンド）
信号が実際には混入することになる。In the actual circuit, a signal transmission equivalent circuit is shown in FIG. 2. The resistor (R) 21 is the output impedance of the rectangular wave generator 1 (C1), (C2), (C3) and (C4). Reference numeral 24 represents a coupling capacitance between the two conductors 3 and 4 at the tip of the detection pen 5 and the adjacent electrode lines 7 and 7. Detection pen 5
The stylus conductor 3 and the ring-shaped conductor 4 at the tip of the are connected to the pseudo-ground (pseudo-ground) through the human body or through the stray capacitance, and the electromagnetic wave radiation impedance to the space.
Has the effect of. Assuming that these pseudo-grounding effects are pseudo-grounding impedances (Zp1) 22 and (Zp2) 23, usually (Zp2) 23 (ring-shaped conductor 4) mainly has a larger surface area and is closer to the human body. The pseudo ground impedance is low. Furthermore, stray capacitances (C5) 25 and (C6) 26 exist between the adjacent electrode lines 7 and 7 and the ground. Due to these unbalance induction factors, the adjacent electrode wire 7,
7 is two unbalanced (single-ended) in addition to the balanced signal
The signal will actually be mixed.
【００１０】これら二つの不平衡信号の内、差成分は有
効な成分であり、切り捨てると効率が悪くなるので本発
明では有効に使用している。ただし、同相成分（コモン
モード成分）は有害成分であるので本発明では除去する
が、次にこの作用を説明する。Of these two unbalanced signals, the difference component is an effective component, and if it is cut off, the efficiency becomes poor. Therefore, it is effectively used in the present invention. However, since the in-phase component (common mode component) is a harmful component, it is removed in the present invention. Next, this action will be described.
【００１１】図１において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，…の隣り
合う二電極線をペアーとしながら順次切り換えて、それ
ぞれの二電極線が受信した平衡及び不平衡信号をＡＣカ
ップリングコンデンサ１０及び１１を介して疑似バラン
ス型カレントトランスファーアンプ１４へ印加する。疑
似バランス型カレントトランスファーアンプ１４はベー
ス接地トランジスタの対になっており、エミッタの入力
インピーダンスは約５０Ωと低い値であり、電圧の変動
はほとんど出来ず、電流変化のみ受け付ける。従ってエ
ミッタへ流入する電流変化のみコレクタへ伝える。この
電流検出により信号路の浮遊容量による信号レベルの減
衰を防止している。In FIG. 1, the X-direction and Y-direction analog multiplexers 8 and 9 are sequentially switched while pairing adjacent two-electrode lines of each electrode line 7, 7, 7, ... And the unbalanced signal is applied to the pseudo-balanced current transfer amplifier 14 via the AC coupling capacitors 10 and 11. The pseudo-balanced current transfer amplifier 14 is a pair of grounded base transistors, the input impedance of the emitter is a low value of about 50Ω, the voltage cannot be changed, and only the current change is accepted. Therefore, only the change in current flowing into the emitter is transmitted to the collector. This current detection prevents the signal level from being attenuated by the stray capacitance of the signal path.
【００１２】疑似バランス型カレントトランスファーア
ンプ１４の出力は平衡不平衡変換及びバンドパスフィル
タ付電流差動トランス１５へ印加され、ここで平衡信号
成分及び不平衡信号の差の成分は一緒に不平衡の電圧レ
ベルに変換され、また不平衡信号の同相成分は完全に阻
止される。さらに同時作用として信号の基本波成分のみ
通過し、全高調波成分は阻止される。ここまでの全回路
がリニア（線形）であることから、検出ペン５内で電源
電圧の約１．２７倍のピークツーピーク電圧の正弦波を
発生しているのと等価である。またバンドパスフィルタ
１５は信号路の途中で混入した不要周波数帯ノイズをも
減衰させる。疑似平衡不平衡変換及びバンドパスフィル
タ付電流差動トランス１５の不平衡電圧出力は信号検出
及び制御部１６へ印加される。The output of the pseudo-balanced current transfer amplifier 14 is applied to a current differential transformer 15 with a balanced / unbalanced conversion and a bandpass filter, where the balanced signal component and the difference component of the unbalanced signal are unbalanced together. Converted to a voltage level and the in-phase component of the unbalanced signal is completely blocked. Further, as a simultaneous action, only the fundamental component of the signal passes, and all the harmonic components are blocked. Since all the circuits up to this point are linear, it is equivalent to generating a sine wave having a peak-to-peak voltage of about 1.27 times the power supply voltage in the detection pen 5. The bandpass filter 15 also attenuates unnecessary frequency band noise mixed in the middle of the signal path. The unbalanced voltage output of the current differential transformer 15 with pseudo-balanced unbalanced conversion and bandpass filter is applied to the signal detection and control unit 16.
【００１３】次に検出ペン５のタブレット６上の位置に
よる信号レベルとその座標判定について説明すると、タ
ブレット６の各電極線７，７，７，…の任意の隣り合う
二電極線の信号を平衡不平衡変換及び電流差動トランス
を介して観測するため、検出ペン５の先端部スタイラス
導体３のタブレット６上のＸ軸上位置（Ｙ軸上位置に対
しても同様）に対する、位相を無視した絶対値による信
号検出レベルは図３に示すが、中心がディップした左右
対称の二山特性になる。特性曲線３１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７，７による信
号検出レベル特性であり、特性曲線３２はｎ＋１とｎ＋
２番目の電極線７，７による特性であり、特性曲線３３
はｎ＋２とｎ＋３番目の電極線７，７，による特性であ
る。信号検出及び制御部１６はこれらの信号検出レベル
から上位２ないし３のものより判断し、表または計算に
より線間補間を行い、精密な座標位置を判定してディジ
タル値で出力する。Next, the signal level according to the position of the detection pen 5 on the tablet 6 and its coordinate determination will be described. The signals of any two adjacent electrode lines of the electrode lines 7, 7, 7, ... Of the tablet 6 are balanced. Since the observation is performed via the unbalance conversion and the current differential transformer, the phase of the tip stylus conductor 3 of the detection pen 5 with respect to the X-axis position on the tablet 6 (same for the Y-axis position) is ignored. The signal detection level based on the absolute value is shown in FIG. A characteristic curve 31 is a signal detection level characteristic by n and n + 1th electrode lines 7 and 7, where n is an arbitrary electrode line 7, and a characteristic curve 32 is n + 1 and n +.
It is the characteristic due to the second electrode lines 7 and 7, and the characteristic curve 33
Is a characteristic of the n + 2 and n + 3th electrode lines 7, 7. The signal detection and control unit 16 judges from these signal detection levels from the upper two or three, performs inter-line interpolation by a table or calculation, judges a precise coordinate position, and outputs it as a digital value.
【００１４】尚、検出ペン先端部の導体をスタイラス導
体と、このスタイラス導体を囲繞するリング状導体で説
明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、二
本の検出用導体を使用するものでも実現できるものであ
る。また、検出ペン内部の電源部を電池で説明したが、
これに限らず太陽電池またはケーブル無しでの誘導結合
による電気エネルギーの供給等による電源部でも実現で
きるものである。Although the stylus conductor and the ring-shaped conductor surrounding the stylus conductor have been described as the conductor at the tip of the detection pen, the present invention is not limited to this, and two detection conductors are used. It can also be realized by doing. Also, the power supply inside the detection pen has been described with a battery,
However, the present invention is not limited to this, and can be realized by a power supply unit by supplying electric energy by inductive coupling without a solar cell or cable.
【００１５】[0015]
【発明の効果】 本発明による座標検出装置は、静電容
量結合方式検出ペンを使用した従来技術によるタブレッ
ト座標検出装置が必須として利用していた疑似グランド
による信号リターン経路を必ずしも必要とはしない信号
伝達手段を利用しており、実際回路における有効信号成
分を可能な限りロスなく検出し、且つ不要成分（略ノイ
ズ成分）に対しほとんど不感覚とすることにより高Ｓ／
Ｎ比を得て、安定な座標検出を高分解で可能とした。The coordinate detection device according to the present invention does not necessarily require the signal return path by the pseudo-ground which is essentially used by the tablet coordinate detection device according to the prior art which uses the capacitive coupling type detection pen. By using the transmission means, the effective signal component in the actual circuit is detected as little as possible without loss, and the unnecessary component (substantially noise component) is made almost insensitive to achieve a high S /
By obtaining the N ratio, stable coordinate detection was possible with high resolution.
【図１】 装置全体構成図FIG. 1 Overall configuration diagram of the apparatus
【図２】 信号伝達等価回路FIG. 2 Signal transmission equivalent circuit
【図３】 信号検出レベル特性図FIG. 3 Signal detection level characteristic diagram
１ 矩形波発生器 ２ 電池 ３ 検出ペン先端部のスタイラス導体 ４ 検出ペン先端部のリング状導体 ５ 検出ペン ６ タブレット 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 ＡＣカップリングコンデンサ １１ ＡＣカップリングコンデンサ １２ 抵抗 １３ 抵抗 １４ 疑似バランス型カレントトランスファーアンプ １５ 疑似平衡不平衡変換及びバンドパスフィルタ付電
流差動トランス １６ 信号検出及び制御部 ２１ 矩形波発生器の出力インピーダンス ２２ 検出ペン先端部のスタイラス導体の疑似接地イン
ピーダンス ２３ 検出ペン先端部のリング状導体の疑似接地インピ
ーダンス ２４ 結合コンデンサ ２５ 電極線の浮遊容量 ２６ 電極線の浮遊容量 ３１ ｎとｎ＋１番目の電極線による信号検出レベル特
性 ３２ ｎ＋１とｎ＋２番目の電極線による信号検出レベ
ル特性 ３３ ｎ＋２とｎ＋３番目の電極線による信号検出レベ
ル特性1 rectangular wave generator 2 battery 3 stylus conductor at the tip of the detection pen 4 ring conductor at the tip of the detection pen 5 detection pen 6 tablet 7 electrode wire 8 X-direction analog multiplexer 9 Y-direction analog multiplexer 10 AC coupling capacitor 11 AC cup Ring capacitor 12 Resistor 13 Resistor 14 Pseudo-balanced type current transfer amplifier 15 Pseudo-balanced unbalanced conversion and current differential transformer with bandpass filter 16 Signal detection and control unit 21 Output impedance of rectangular wave generator 22 Stylus conductor at tip of detection pen Pseudo ground impedance 23 Pseudo ground impedance of the ring-shaped conductor at the tip of the detection pen 24 Coupling capacitor 25 Electrode wire stray capacitance 26 Electrode line stray capacitance 31 n and n + 1th electrode wire signal detection level characteristics 32 signal detection level characteristic by n + 1 and n + 2nd electrode lines 33 signal detection level characteristic by n + 2 and n + 3rd electrode lines
Claims (1)
の電極線を有するタブレットと、該タブレットの各電極
線へそれぞれ静電容量結合により電気信号を伝えるケー
ブル無しの検出ペンとを有する座標検出装置において、
前記検出ペン内に配置された矩形波発生器と、前記矩形
波発生器への電源供給手段と、前記矩形波発生器により
疑似平衡駆動されると共に、信号検出部のグランドに対
して不等な疑似グランド効果を持つ前記検出ペン先端部
の二つの導体と、前記電極線の各隣接電極線毎の平衡受
信信号と、前記各隣接電極線の両電極線毎のそれぞれに
誘起する二つの不平衡信号とが混在している信号での、
前記平衡信号の基本波成分と前記二つの不平衡信号の差
の基本波成分との合成レベルを計測する手段と、前記各
計測レベルを処理し前記タブレット上の前記検出ペン先
端部の座標を決定し出力する手段、とを有することを特
徴とする耐ノイズ性座標検出装置。1. A tablet having a plurality of electrode lines arranged along X and Y coordinate axes, and a detection pen without a cable for transmitting an electric signal to each electrode line of the tablet by capacitive coupling. In the coordinate detection device,
A rectangular wave generator disposed in the detection pen, power supply means for the rectangular wave generator, pseudo-balanced drive by the rectangular wave generator, and unequal to the ground of the signal detection unit Two conductors at the tip of the detection pen having a pseudo-ground effect, a balanced reception signal for each adjacent electrode line of the electrode line, and two unbalances induced for each of the adjacent electrode lines. For signals that are mixed with signals,
Means for measuring the combined level of the fundamental wave component of the balanced signal and the fundamental wave component of the difference between the two unbalanced signals, and processing the respective measurement levels to determine the coordinates of the tip of the detection pen on the tablet. And a means for outputting the noise-resistant coordinate detecting device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26790293A JPH07104912A (en) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | Noise-resistant coordinate detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26790293A JPH07104912A (en) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | Noise-resistant coordinate detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07104912A true JPH07104912A (en) | 1995-04-21 |
Family
ID=17451213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26790293A Pending JPH07104912A (en) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | Noise-resistant coordinate detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07104912A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013536968A (en) * | 2010-08-30 | 2013-09-26 | パーセプティブ ピクセル インコーポレイテッド | Locate electrostatic stylus in capacitive touch sensor |
| KR20190079170A (en) * | 2017-12-27 | 2019-07-05 | 엘지디스플레이 주식회사 | Touch driving circuit, touch display device and pen data recognition method |
-
1993
- 1993-09-30 JP JP26790293A patent/JPH07104912A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013536968A (en) * | 2010-08-30 | 2013-09-26 | パーセプティブ ピクセル インコーポレイテッド | Locate electrostatic stylus in capacitive touch sensor |
| US9176630B2 (en) | 2010-08-30 | 2015-11-03 | Perceptive Pixel, Inc. | Localizing an electrostatic stylus within a capacitive touch sensor |
| US9927909B2 (en) | 2010-08-30 | 2018-03-27 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Localizing an electrostatic stylus within a capacitive touch sensor |
| KR20190079170A (en) * | 2017-12-27 | 2019-07-05 | 엘지디스플레이 주식회사 | Touch driving circuit, touch display device and pen data recognition method |
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