JPH11249798A - Coordinate detector and measuring method therefor - Google Patents
Coordinate detector and measuring method thereforInfo
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- JPH11249798A JPH11249798A JP6404998A JP6404998A JPH11249798A JP H11249798 A JPH11249798 A JP H11249798A JP 6404998 A JP6404998 A JP 6404998A JP 6404998 A JP6404998 A JP 6404998A JP H11249798 A JPH11249798 A JP H11249798A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、静電容量結合型座標検
出装置に関し、特に２次元に均一な面抵抗を有する抵抗
体の周辺に低抵抗の電極を密着配設したタブレットを使
用するものに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitively-coupled coordinate detecting device, and more particularly to a device using a tablet in which a low-resistance electrode is closely arranged around a resistor having a two-dimensionally uniform surface resistance. About.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来知られている本技術分野の座標検出
装置の例として、特開昭４７−３６９２３号公報及び特
開平５−３２４１６４号公報等が知られている。これら
はタブレットからペンへ電気信号を伝えるものである。
また、ペンの代わりに操作者の指で座標指示する例とし
て、特公平１−１９１７６号公報に開示されたものがあ
る。2. Description of the Related Art Japanese Unexamined Patent Publication No. 47-36923 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-324164 are known as examples of conventionally known coordinate detecting devices in this technical field. These transmit electrical signals from the tablet to the pen.
Further, as an example in which coordinates are designated by a finger of an operator instead of a pen, there is one disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-119176.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記従来のタブレット
からペンへ電気信号を伝えるものは、特開平８−６３２
７４号公報で説明されている様にタブレットを電気駆動
するための電流が多く、消費電力が多かった。また指で
座標指示するものは、他方の手（通常は左手）をタブレ
ット上へ置いて紙等を押さえながらの右手での座標指示
は、原理上不可能だった。The above-mentioned conventional device for transmitting an electric signal from a tablet to a pen is disclosed in JP-A-8-632.
As described in Japanese Patent No. 74, the current for electrically driving the tablet is large, and the power consumption is large. In addition, in the case of specifying coordinates with a finger, it is theoretically impossible to specify the coordinates with the right hand while placing the other hand (usually the left hand) on the tablet and holding paper or the like.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明は如上の課題に鑑
みなされたもので、ＡＣ電気信号を発信するコード付信
号ペンで座標指示する静電容量結合型の座標検出装置で
あって、ＡＣ信号発生器と、該ＡＣ信号発生器の電気出
力を先端のスタイラス導体から発信する前記コード付信
号ペンと、該信号ペンからのＡＣ電気信号を受信する、
２次元に均一な面抵抗を有する抵抗体の周辺に低抵抗の
電極を密着配設したタブレットと、該タブレットの４隅
から出力するＡＣ信号を入力する４個の電流／電圧コン
バータと、アナログマルチプレクサと、前記ＡＣ信号の
周波数成分のみ通すバンドパスフィルタと、ＡＣ振幅を
ＤＣ電圧にするＡＣ／ＤＣコンバータと、Ａ／Ｄコンバ
ータと、マイクロコンピュータとから成り、前記信号ペ
ンのシールド導体筒が本装置の回路グランドに電気的に
接続され、且つ１．５ｍｍ以下の肉厚の絶縁カバーで被
われている、または被われていない座標検出装置を提案
するものである。また更に、信号の電圧レベルを計測す
るに当たり、 被計測電圧に、アナログ／デジタル変換
器の２ＬＳＢ以上の振幅の階段状三角波を重畳させる段
階と、前記階段状三角波の各段に於ける前記アナログ／
デジタル変換器の出力を加算する段階とを有することを
特徴とする電圧計測方法をも併せて提案するものであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and is directed to a capacitively-coupled coordinate detecting device for designating coordinates using a corded signal pen for transmitting an AC electric signal. A signal generator, the coded signal pen for transmitting an electrical output of the AC signal generator from a stylus conductor at a tip, and receiving an AC electrical signal from the signal pen;
A tablet in which low-resistance electrodes are closely arranged around a resistor having a two-dimensionally uniform surface resistance, four current / voltage converters for inputting AC signals output from four corners of the tablet, and an analog multiplexer A band pass filter that passes only the frequency component of the AC signal, an AC / DC converter that converts the AC amplitude to a DC voltage, an A / D converter, and a microcomputer. The present invention proposes a coordinate detecting device which is electrically connected to the circuit ground and is covered or not covered with an insulating cover having a thickness of 1.5 mm or less. Further, in measuring the voltage level of the signal, a step of superimposing a stepped triangular wave having an amplitude of 2 LSB or more of an analog / digital converter on the voltage to be measured, and the analog / digital converter in each step of the stepped triangular wave.
And a step of adding the outputs of the digital converters.
【０００５】[0005]
【作用】タブレットの周囲の低抵抗電極を電気信号で駆
動するのは多くの電流消費を伴うが、逆にペンを電気信
号で駆動するのは高インピーダンスのため高電圧駆動で
も電流消費は少ない。またタブレットへの混入ノイズに
関しては、本装置の回路グランドに接続された信号ペン
のシールド導体筒を操作者が手で持つ（握る）時、信号
ペンのシールド導体筒を被う絶縁カバーが薄い程、手と
シールド導体筒間の静電容量が多くなり、操作者のシー
ルド効果が多くなり、周囲からの誘導ノイズを操作者が
受けにくくなり、タブレットへのノイズ混入が少なくな
り、従って本装置内の信号のＳ／Ｎ比が向上する。更
に、Ａ／Ｄ値をｎ回（ｎは正の整数）加算しただけで、
デジタル的にＳ／Ｎ比が√ｎ倍に向上する。この時に階
段状三角波を被計測アナログ電圧に重畳してやると、リ
ニアリティはほぼ変化しないがＡ／Ｄの分解能までも等
価的に向上する。Driving a low resistance electrode around the tablet with an electric signal involves a large amount of current consumption, but driving a pen with an electric signal on the contrary has a high impedance and therefore consumes a small amount of current even at a high voltage. Regarding noise mixed into the tablet, when the operator holds (grips) the shielded conductor tube of the signal pen connected to the circuit ground of this device with his hand, the thinner the insulating cover covering the shielded conductor tube of the signal pen, , The capacitance between the hand and the shield conductor tube increases, the shielding effect of the operator increases, the operator becomes less susceptible to noise induced from the surroundings, and the mixing of noise into the tablet decreases. S / N ratio of the signal is improved. Furthermore, by simply adding the A / D value n times (n is a positive integer),
Digitally, the S / N ratio is improved by √n times. At this time, if the stepped triangular wave is superimposed on the analog voltage to be measured, the linearity hardly changes, but the resolution of A / D is equivalently improved.
【０００６】[0006]
【発明の実施の形態】ペンからＡＣ電気信号を発信しタ
ブレットで受信する座標検出装置であり、受信エリアが
広いため周囲のノイズが混入し易いが、後述の各改善に
より信号のＳ／Ｎ比を向上させ、省電力化してもデメリ
ットのない座標検出装置としたものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A coordinate detecting device for transmitting an AC electric signal from a pen and receiving it on a tablet. A large receiving area makes it easy for surrounding noise to be mixed in. However, the S / N ratio of the signal is improved by each improvement described later. And a coordinate detection device that has no disadvantage even if power is saved.
【０００７】[0007]
【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は本装置の構成概要図である。座標検出を行う
場合、座標指示用信号ペン４の先端がタブレット（座標
盤）９の面上にある時、タブレット９の面上における信
号ペン４の先端の座標を検出する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of the configuration of the present apparatus. In the coordinate detection, when the tip of the coordinate indicating signal pen 4 is on the surface of the tablet (coordinate board) 9, the coordinates of the tip of the signal pen 4 on the surface of the tablet 9 are detected.
【０００８】ＡＣ信号発生器１１が本実施例の場合、４
６０ｋＨｚ、１０ＶrmsのＡＣ信号（正弦波）を発生す
る。その出力はシールドコード１０を介して信号ペン４
の先端スタイラス導体２１に印加される（図２参照）。
図２は信号ペン４の先部縦断面図である。ここでＡＣ信
号発生器１１の出力部はＬＣ共振回路としており（図示
せず）、シールドコード１０の容量をその共振コンデン
サの一部としている為、シールドコード１０は信号ロス
の要因にはほとんどならない。また、シールドコード１
０の外側シールド導体は本装置の回路グランド及び信号
ペン４のシールド導体筒２４に電気的に接続されてお
り、従ってＡＣ信号発生器１１の信号はスタイラス導体
２１のそのまた先端部だけから発信される。When the AC signal generator 11 is the present embodiment, 4
A 60 kHz, 10 Vrms AC signal (sine wave) is generated. The output is sent to the signal pen 4 via the shield cord 10.
(See FIG. 2).
FIG. 2 is a vertical sectional view of the tip of the signal pen 4. Here, the output part of the AC signal generator 11 is an LC resonance circuit (not shown), and the capacitance of the shield cord 10 is a part of the resonance capacitor. Therefore, the shield cord 10 hardly causes a signal loss. . Also, shield code 1
The outer shield conductor 0 is electrically connected to the circuit ground of the apparatus and the shield conductor tube 24 of the signal pen 4, so that the signal of the AC signal generator 11 is transmitted only from the tip of the stylus conductor 21. You.
【０００９】ＡＣ信号発生器１１は信号ペン４の内部に
組込むことも出来て、設計はその方が容易である。その
場合はＡＣ信号として、任意のデューティ比の連続パル
スを使用することも可能である。スタイラス導体２１
は、シールド導体筒２４の外に突出している部分が絶縁
被覆２２で被われている。その理由は、操作者３等の人
体が直接にスタイラス導体２１及びその電気振動（１０
Ｖrms）に触れない様にしていることと、タブレット９
の面上をなめらかに移動できる様な材料を選定してい
る。参照符号２３はスタイラス導体２１からの引出し線
である。The AC signal generator 11 can also be incorporated inside the signal pen 4 and its design is easier. In that case, a continuous pulse having an arbitrary duty ratio can be used as the AC signal. Stylus conductor 21
The portion that protrudes outside the shield conductor tube 24 is covered with the insulating coating 22. The reason is that the human body such as the operator 3 directly touches the stylus conductor 21 and its electric vibration (10
Vrms) and tablet 9
Materials that can move smoothly on the surface of are selected. Reference numeral 23 denotes a lead from the stylus conductor 21.
【００１０】次にタブレット９の構造について説明す
る。通常は透明なガラス、樹脂、または不透明な絶縁基
板（図示せず）の面上に、２次元に（どの方向にも）均
一に分布した抵抗体１（膜状）を塗布、蒸着等により形
成する。抵抗体１の材料は透明を必要とする場合はＩＴ
Ｏ（インジウム・ティン・オキサイド）膜、ＮＥＳＡ
（酸化錫）膜等であり、不透明なものはカーボン膜等で
ある。その外周部に、抵抗体１の面抵抗よりもかなり小
さな面抵抗のストライプ状電極２を密着配設する。この
ストライプ状電極２の形状は各種のもの（しかし電気信
号をタブレットから発信する例）が提案されているが、
本実施例では単純な直線状としている。このストライプ
状電極２の４隅は引出し線が接続されて、４個の低入力
インピーダンス電流／電圧コンバータ１２のそれぞれの
入力端子に接続されている。尚抵抗体１及びストライプ
状電極２の上面も実際は絶縁シート、ガラス板等で被わ
れており、操作者３その他が導電部分に直接触れない様
にしてある。Next, the structure of the tablet 9 will be described. Usually, a resistor 1 (film-like) uniformly distributed two-dimensionally (in any direction) is formed on the surface of a transparent glass, resin, or opaque insulating substrate (not shown) by coating, vapor deposition, or the like. I do. If the material of resistor 1 needs to be transparent, use IT
O (Indium Tin Oxide) film, NESA
(Tin oxide) film and the like, and the opaque one is a carbon film and the like. A striped electrode 2 having a sheet resistance much smaller than the sheet resistance of the resistor 1 is closely mounted on the outer peripheral portion. Various shapes of the striped electrode 2 (but an example of transmitting an electric signal from a tablet) have been proposed.
In this embodiment, it is a simple straight line. Leading lines are connected to the four corners of the striped electrode 2 and connected to the respective input terminals of the four low input impedance current / voltage converters 12. Note that the upper surfaces of the resistor 1 and the striped electrode 2 are also actually covered with an insulating sheet, a glass plate, or the like so that the operator 3 and others do not directly touch the conductive parts.
【００１１】図１に示す様に、スタイラス導体２１が抵
抗体１の面上で互いに近くにある時、これら両者間に静
電容量（結合容量）７が０．５ｐＦ乃至数ｐＦ程度存在
する。１ｐＦの場合に、４６０ｋＨｚに対するインピー
ダンスは約３５０ｋΩであり、従ってＡＣ信号発生器１
１の負荷は非常に軽く、信号ペン４をＡＣ駆動する為の
ＡＣ信号発生器１１の電力消費は、ＤＣ５Ｖ電源時に４
ｍＡという省電力である。この場合信号ペン４からタブ
レット９へ結合容量７（１ｐＦの時）を介して流れる信
号電流は約３０μＡrmsである。As shown in FIG. 1, when the stylus conductors 21 are close to each other on the surface of the resistor 1, an electrostatic capacitance (coupling capacitance) 7 is present between them at about 0.5 pF to several pF. In the case of 1 pF, the impedance for 460 kHz is about 350 kΩ, so that the AC signal generator 1
The load of 1 is very light, and the power consumption of the AC signal generator 11 for AC driving the signal pen 4 is 4 at the time of DC 5V power supply.
It is power saving of mA. In this case, the signal current flowing from the signal pen 4 to the tablet 9 via the coupling capacitor 7 (at 1 pF) is about 30 μArms.
【００１２】抵抗体１は均一な抵抗値の分布をしている
為、スタイラス導体２１に近い辺のストライプ状電極２
に、より多くの信号電流が流れる。従って低入力インピ
ーダンスの電流／電圧コンバータ１２の各入力電流値か
ら、信号ペン４の先端のスタイラス導体２１のタブレッ
ト９上の座標を検出することができる。Since the resistor 1 has a uniform resistance value distribution, the stripe-shaped electrode 2 on the side near the stylus conductor 21
, More signal current flows. Therefore, the coordinates of the stylus conductor 21 at the tip of the signal pen 4 on the tablet 9 can be detected from each input current value of the low input impedance current / voltage converter 12.
【００１３】各電流／電圧コンバータの出力は図１に示
す様にアナログマルチプレクサ１３に印加され、時分割
で各信号レベルが計測される。バンドパスフィルタ１４
は信号周波数のみ通過し他のノイズと不要な高調波成分
等を阻止する。従ってここでも信号のＳ／Ｎ比は向上す
る。ＡＣ信号のままでは計測しにくいのでＡＣ／ＤＣコ
ンバータ１５がＤＣ電圧に変換する。これは一種のＡＭ
検波器である。このＤＣ化された信号レベルをＡ／Ｄコ
ンバータ１６が数値化し、マイクロコンピュータ１７が
座標値を算出し、補正を加えて検出座標値として出力す
る。The output of each current / voltage converter is applied to an analog multiplexer 13 as shown in FIG. 1, and each signal level is measured in a time division manner. Bandpass filter 14
Passes only the signal frequency and blocks other noise and unnecessary harmonic components. Therefore, also in this case, the S / N ratio of the signal is improved. Since it is difficult to measure the AC signal as it is, the AC / DC converter 15 converts it into a DC voltage. This is a kind of AM
It is a detector. The A / D converter 16 digitizes the DC-converted signal level, and the microcomputer 17 calculates coordinate values, corrects them, and outputs them as detected coordinate values.
【００１４】実際の操作時に於いて、操作者３は図１に
示す様に左手６をタブレット９上に置いて紙その他を押
さえて操作する場合が多い。この場合手６とタブレット
９の抵抗体１の間に浮遊容量８が生じ、操作者３の人体
が受ける周囲からの誘導ノイズ成分が、この浮遊容量８
を介して抵抗体１に伝わり信号のＳ／Ｎ比を悪化させ、
検出座標の精度を悪化させ、また検出ジッタを多くす
る。信号周波数に近い周波数のノイズ成分はバンドパス
フィルタ１４でも取り切れない。At the time of actual operation, the operator 3 often operates by placing the left hand 6 on the tablet 9 and pressing paper or the like as shown in FIG. In this case, a stray capacitance 8 is generated between the hand 6 and the resistor 1 of the tablet 9, and an induced noise component from the surroundings that the operator 3 receives is affected by the stray capacitance 8.
To the resistor 1 to deteriorate the S / N ratio of the signal,
It deteriorates the accuracy of the detection coordinates and increases the detection jitter. The noise component having a frequency close to the signal frequency cannot be completely removed by the bandpass filter 14.
【００１５】ここで、信号ペン４のシールド導体筒２４
が、装置の回路グランドに接続されていることに着目し
た。シールド導体筒２４を被っている絶縁カバー２５を
外して、操作者が直接シールド導体筒２４に触れる様に
してみた所、大幅なノイズの減少を確認した。また絶縁
カバー２５の肉厚を薄くしてノイズ減少の度合い（Ｓ／
Ｎ比の向上）を実測したグラフを図３に示す。ここでの
基準Ｓ／Ｎ値は絶縁カバー２５の肉厚を５ｍｍとした時
のものである。０ｍｍの肉厚の点は絶縁カバー２５がな
い時のものである。信号ペン４の手の握り方によって当
然差は生じるが、普通に持った時のＳ／Ｎ比向上を図３
に示した。これから判るように、明らかに絶縁カバー２
５の肉厚が１．５ｍｍ以下の時にＳ／Ｎ比の向上が認め
られる。Here, the shield conductor tube 24 of the signal pen 4
Was connected to the circuit ground of the device. When the insulating cover 25 covering the shielded conductor tube 24 was removed and the operator touched the shielded conductor tube 24 directly, a significant reduction in noise was confirmed. Also, by reducing the thickness of the insulating cover 25, the degree of noise reduction (S /
FIG. 3 shows a graph of the measured N ratio). The reference S / N value here is obtained when the thickness of the insulating cover 25 is 5 mm. The point having a thickness of 0 mm is when the insulating cover 25 is not provided. Although there is a difference depending on how the hand of the signal pen 4 is gripped, the improvement of the S / N ratio when holding the signal pen 4 normally is shown in FIG.
It was shown to. As can be seen, the insulating cover 2 is clearly
When the thickness of No. 5 is 1.5 mm or less, an improvement in the S / N ratio is recognized.
【００１６】これは、操作者３の右手５と、信号ペン４
のシールド導体筒２４との間の静電容量の増加によるイ
ンピーダンスの低下により、操作者３の人体のシールド
効果の増大によるノイズ減少である。また、この事実は
人体への誘導ノイズソースのインピーダンスもかなり大
きな値であることをも意味するものである。本実施例で
はこの結果を踏まえて絶縁カバー２５の肉厚を０．５ｍ
ｍとし、約１５ｄＢのＳ／Ｎ比の向上を得ている。本装
置及びホスト装置を電池電源で動作させる場合は、絶縁
カバー２５はなくても良く、その場合は約２７ｄＢのＳ
／Ｎ比向上がある。絶縁カバー２５の肉厚を０．５ｍｍ
としたことで、操作者３の左手６をタブレット９上に置
いた時でも普通の事務所の環境で実用可能の座標検出精
度を得た。This means that the right hand 5 of the operator 3 and the signal pen 4
The reduction in impedance due to an increase in capacitance between the shield conductor tube 24 and the shield conductor tube 24 reduces noise due to an increase in the shielding effect of the human body of the operator 3. This fact also means that the impedance of the inductive noise source to the human body is a considerably large value. In this embodiment, based on this result, the thickness of the insulating cover 25 is set to 0.5 m.
m, the S / N ratio was improved by about 15 dB. When the present device and the host device are operated by a battery power supply, the insulating cover 25 may not be provided.
/ N ratio is improved. 0.5 mm thick insulation cover 25
As a result, even when the left hand 6 of the operator 3 is placed on the tablet 9, a coordinate detection accuracy that can be used in an ordinary office environment is obtained.
【００１７】更にシビアなノイズ環境での座標入力精度
の確保の為、以下に述べる改善も行った。一般的に言っ
てｎ回（ｎは正の整数）のサンプルを取りそれを平均化
するとＳ／Ｎ比は√ｎ倍に改善される。本装置の場合タ
ブレット９の４隅から流れる電流の比から座標を算出す
る為、平均化する必要はなく、それぞれのｎ回のＡ／Ｄ
値の和の値からマイクロコンピュータ１７がデジタル値
で座標計算すると、その結果はノイズの影響が１／√ｎ
に減少したものになる。この効果と同時にＡ／Ｄコンバ
ータ１６の分解能の向上も得ている。In order to ensure the accuracy of coordinate input in a severe noise environment, the following improvements have been made. Generally speaking, taking n (n is a positive integer) samples and averaging them will improve the S / N ratio by a factor of √n. In the case of this device, since the coordinates are calculated from the ratio of the currents flowing from the four corners of the tablet 9, averaging is not necessary, and each A / D is performed n times.
When the microcomputer 17 calculates the coordinates using digital values from the sum of the values, the result is that the effect of noise is 1 / √n.
Will be reduced. At the same time, the resolution of the A / D converter 16 is improved.
【００１８】図４は高分解能化したＡ／Ｄコンバータの
回路構成図である。容易な理解の為抵抗等の数値も入れ
た。ＡＣ／ＤＣコンバータ１５の出力インピーダンスは
大変小さいので零と見なしてよい。また、ここの１０ビ
ットＡＤＣ４３（アナログ／デジタル変換器）の入力イ
ンピーダンスは大変大きいので、その入力電流は無視し
てよい。FIG. 4 is a circuit diagram of an A / D converter with a high resolution. Numerical values such as resistance are also included for easy understanding. Since the output impedance of the AC / DC converter 15 is very small, it may be regarded as zero. Also, since the input impedance of the 10-bit ADC 43 (analog / digital converter) here is very large, the input current may be ignored.
【００１９】抵抗４５〜４８とマイクロコンピュータ１
７の４ビットデジタル出力とで電流出力型の４ビットＤ
／Ａを構成している。この目的のためにはマイクロコン
ピュータ１７はＣＭＯＳ型がよい。従って抵抗４４の右
端へ１６段階の電流（正及び負を含む）を印加する。故
に抵抗４４は１６段階（約２０ｍＶ振幅）の電位差を生
じ、これがＡＣ／ＤＣコンバータ１５の出力電圧に重畳
する。この電圧変化（１０ビットＡＤＣ４３の入力）の
様子を図５に示す。始めの１６段階は上昇のスロープで
あり、後の１６段階は下降のスロープとし、上昇時と下
降時の微妙な特性差を吸収させている。Resistors 45 to 48 and microcomputer 1
7 4-bit digital output and current output type 4-bit D
/ A. For this purpose, the microcomputer 17 is preferably a CMOS type. Therefore, 16 levels of currents (including positive and negative) are applied to the right end of the resistor 44. Therefore, the resistor 44 generates a potential difference of 16 steps (about 20 mV amplitude), which is superimposed on the output voltage of the AC / DC converter 15. FIG. 5 shows this voltage change (input of the 10-bit ADC 43). The first 16 steps are ascending slopes, and the last 16 steps are descending slopes to absorb subtle characteristic differences between ascending and descending.
【００２０】この階段状三角波の振幅は本装置では１０
ビットＡＤＣ４３の約４ＬＳＢ分に設定している。２Ｌ
ＳＢ分に設定しても可能であるがリニアリティはあまり
期待できないものとなる。その理由は一般にＡ／Ｄコン
バータは最下位ビットはさほど信用できないためである
（図５では各１ＬＳＢ分を理想的な等間隔で示した）。
図５に示す階段状三角波電圧の各段に於いてＡ／Ｄ変換
を行い計３２回Ａ／Ｄ変換し、そのデジタル出力を加算
し、その１５ビットデータを１サンプルのデータとして
いる。しかし信頼できるのは、この構成に於いて、上位
約１３ビットである。座標計算は１５ビットデータのま
まで行い、最終的な座標値で０．１ｍｍ以下を丸めて出
力している。The amplitude of this stepped triangular wave is 10
The bit ADC43 is set to about 4 LSB. 2L
Although it is possible to set it for SB, linearity cannot be expected very much. The reason is that the A / D converter generally cannot rely on the least significant bit so much (in FIG. 5, each LSB is shown at ideally equal intervals).
A / D conversion is performed at each stage of the stepped triangular wave voltage shown in FIG. 5 and A / D conversion is performed 32 times in total, and the digital outputs are added, and the 15-bit data is used as one sample data. However, what is reliable is the upper 13 bits in this configuration. The coordinate calculation is performed with the 15-bit data as it is, and the final coordinate value is rounded to 0.1 mm or less and output.
【００２１】以上の説明の通り、使用しているのは１０
ビットＡＤＣ４３であるが約１３ビットの分解能を得て
いる。Ａ３サイズのタブレット９の場合でも、０．１ｍ
ｍの分解能は１２．１ビットに相当するのでこれでちょ
うどよい。コンデンサ４２はマイクロコンピュータ１７
のデジタル出力が変化したときの電圧ショックを吸収す
るためと、ＡＣ／ＤＣコンバータ１５の出力に含まれる
ノイズの除去効果を少し持たせている。As described above, only 10 are used.
The bit ADC 43 has a resolution of about 13 bits. 0.1m even for A3 size tablet 9
This is just right because the resolution of m corresponds to 12.1 bits. The capacitor 42 is connected to the microcomputer 17
In order to absorb the voltage shock when the digital output changes, and to slightly remove the noise contained in the output of the AC / DC converter 15.
【００２２】参照符号４１の枠で示した簡単なもので
（マイクロコンピュータ１７も利用して）高分解能Ａ／
Ｄコンバータとしている。と同時に前記のＳ／Ｎ比向上
効果も１５ｄＢを得た。この方式で総合的に１８０ポイ
ント座標検出／秒のスピードを得ている。A simple high-resolution A / A (using the microcomputer 17) indicated by a frame 41
It is a D converter. At the same time, the effect of improving the S / N ratio was 15 dB. With this method, a speed of 180 point coordinate detection / second is obtained comprehensively.
【００２３】ここで１つ注意すべきことがある。分解能
は向上しているが、リニアリティは１０ビットＡＤＣ４
３のままである。従ってＡ３サイズ相当のタブレット９
の場合、任意の位置で分解能０．１ｍｍを得ているが、
位置により絶対確度は０．４ｍｍ程度ズレる可能性があ
るが、ペンで座標指示する座標検出装置に於いて、これ
は許容される範囲である。従って、上記の高分解能化の
方法は一般的に何にでも応用できるわけではなく、しか
し本装置のようなタブレットの計測用引出し線数の少な
い座標検出装置に於いては非常に有効な方法であること
が判った。つまりこの高分解能化の方法は、本装置と電
気信号の伝達の向きが逆（タブレットから信号を送出す
る）の場合でも非常に有効に利用できる。One thing to note here. Resolution is improved, but linearity is 10 bit ADC4
It remains at 3. Therefore, tablet 9 equivalent to A3 size
In the case of, although a resolution of 0.1 mm is obtained at an arbitrary position,
Although the absolute accuracy may deviate by about 0.4 mm depending on the position, this is an allowable range in a coordinate detection device that specifies coordinates with a pen. Therefore, the above-described method for increasing the resolution is not generally applicable to anything. However, it is a very effective method for a coordinate detecting device such as this device having a small number of lead lines for measurement of a tablet. I found it to be. In other words, this method of increasing the resolution can be used very effectively even when the direction of transmission of the electric signal from the present apparatus is reversed (signal is transmitted from the tablet).
【００２４】次に検出座標の直線性とＡＣ信号での駆動
電流について説明する。本実施例の抵抗体１の面抵抗は
１ｋΩ／□でストライプ状電極２の各辺の両端間の抵抗
値を３５０Ωとした。この時の実測によるＸ方向検出等
座標線を図６に、Ｙ方向検出等座標線を図７に示す。こ
れが検出座標の直線性である。マイクロコンピュータ１
７はこれを補正して直線化して座標出力している。Next, the linearity of the detected coordinates and the drive current based on the AC signal will be described. The sheet resistance of the resistor 1 of this embodiment was 1 kΩ / □, and the resistance between both ends of each side of the striped electrode 2 was 350 Ω. At this time, the X-direction detected coordinate lines based on actual measurement are shown in FIG. 6, and the Y-direction detected coordinate lines are shown in FIG. This is the linearity of the detected coordinates. Microcomputer 1
Numeral 7 corrects this, makes it linear, and outputs coordinates.
【００２５】もしこの同じタブレット９を従来のように
信号送出側にして使用すると、約１５０Ωを駆動するこ
とになり５Ｖで２５ｍＡの駆動用電力消費となった。ス
トライプ状電極２の抵抗値をもっと大きくすれば２５ｍ
Ａよりも少なく出来るが、図６、７に示すように座標歪
が更に大きくなり許容できなくなる。従って従来通りに
ペンで信号を受ける場合は５Ｖで２５ｍＡより少ない信
号駆動消費電力とすることは無理である。If the same tablet 9 is used as a signal transmitting side as in the prior art, it drives about 150Ω, and consumes 25 mA of driving power at 5 V. 25m if the resistance value of the striped electrode 2 is further increased
Although it can be made smaller than A, the coordinate distortion is further increased as shown in FIGS. Therefore, when a signal is received by a pen as in the related art, it is impossible to reduce the signal driving power consumption to less than 25 mA at 5 V.
【００２６】[0026]
【発明の効果】信号駆動の為の消費電流を従来は２５ｍ
Ａ必要だったものを操作性その他を犠牲にすることなく
４ｍＡに省電力化できた。またＡ／Ｄ変換部分は低コス
ト化と同時にＳ／Ｎ比の向上があり座標検出の精度も向
上した。According to the present invention, the current consumption for signal driving is 25 m
The power required for A was reduced to 4 mA without sacrificing operability or the like. In addition, the A / D conversion portion has an improved S / N ratio at the same time as cost reduction, and the accuracy of coordinate detection has also been improved.
【図１】 本装置の構成概要図FIG. 1 is a schematic diagram of the configuration of the present apparatus.
【図２】 信号ペンの先部縦断面図FIG. 2 is a vertical sectional view of the tip of a signal pen.
【図３】 信号ペンの絶縁カバーの肉厚を変えた時のＳ
／Ｎ比向上のグラフFIG. 3 S when the thickness of the insulating cover of the signal pen is changed.
/ N ratio improvement graph
【図４】 高分解能Ａ／Ｄコンバータの構成図FIG. 4 is a configuration diagram of a high-resolution A / D converter.
【図５】 １０ビットＡＤＣへの入力波形FIG. 5 is a waveform input to a 10-bit ADC.
【図６】 Ｘ方向検出等座標線FIG. 6: X-direction detection coordinate lines
【図７】 Ｙ方向検出等座標線FIG. 7 is a coordinate line for detecting the Y direction.
１ ２次元に均一な抵抗体 ２ 低抵抗のストライプ状電極 ３ 操作者 ４ 信号ペン ５ 操作者の右手 ６ 操作者の左手 ７ 信号ペン４の先端スタイラス導体と抵抗体１間の
結合容量 ８ 左手６と抵抗体１間の浮遊容量 ９ タブレット １０ シールドコード １１ ＡＣ信号発生器 １２ 低入力インピーダンスの電流／電圧コンバータ １３ アナログマルチプレクサ １４ バンドパスフィルタ １５ ＡＣ／ＤＣコンバータ １６ Ａ／Ｄコンバータ １７ マイクロコンピュータ ２１ スタイラス導体 ２２ 絶縁被覆 ２３ 引出し線 ２４ シールド導体筒 ２５ 絶縁カバー ４１ 高分解能Ａ／Ｄコンバータ ４２ コンデンサ ４３ １０ビットＡＤＣ（アナログ／デジタル変換
器） ４４ 抵抗 ４５ 抵抗 ４６ 抵抗 ４７ 抵抗 ４８ 抵抗REFERENCE SIGNS LIST 1 2D uniform resistor 2 Low resistance striped electrode 3 Operator 4 Signal pen 5 Operator's right hand 6 Operator's left hand 7 Coupling capacitance between stylus tip of signal pen 4 and resistor 1 8 Left hand 6 Capacitance between capacitor and resistor 1 9 Tablet 10 Shield cord 11 AC signal generator 12 Current / voltage converter with low input impedance 13 Analog multiplexer 14 Bandpass filter 15 AC / DC converter 16 A / D converter 17 Microcomputer 21 Stylus conductor Reference Signs List 22 Insulation coating 23 Lead wire 24 Shield conductor tube 25 Insulation cover 41 High-resolution A / D converter 42 Capacitor 43 10-bit ADC (analog / digital converter) 44 Resistance 45 Resistance 46 Resistance 47 Resistance 48 Resistance
Claims (3)
で座標指示する静電容量結合型の座標検出装置であっ
て、ＡＣ信号発生器と、該ＡＣ信号発生器の電気出力を
先端のスタイラス導体から発信する前記コード付信号ペ
ンと、該信号ペンからのＡＣ電気信号を受信する、２次
元に均一な面抵抗を有する抵抗体及び該抵抗体の周辺に
低抵抗の電極を密着配設したタブレットと、該タブレッ
トの４隅から出力するＡＣ信号を入力する４個の電流／
電圧コンバータと、アナログマルチプレクサと、前記Ａ
Ｃ信号の周波数成分のみ通すバンドパスフィルタと、Ａ
Ｃ振幅をＤＣ電圧にするＡＣ／ＤＣコンバータと、Ａ／
Ｄコンバータと、マイクロコンピュータとから成り、前
記信号ペンのシールド導体筒が本装置の回路グランドに
電気的に接続され、且つ１．５ｍｍ以下の肉厚の絶縁カ
バーで被われていることを特徴とする座標検出装置。1. A capacitively-coupled coordinate detecting device for designating coordinates using a corded signal pen for transmitting an AC electric signal, comprising: an AC signal generator; and a stylus at a tip of an electric output of the AC signal generator. A signal pen with a code transmitted from a conductor, a resistor for receiving an AC electric signal from the signal pen, having a two-dimensionally uniform surface resistance, and a low-resistance electrode disposed closely around the resistor. Tablet and four currents / inputs for AC signals output from four corners of the tablet.
A voltage converter, an analog multiplexer, and A
A band-pass filter that passes only the frequency component of the C signal;
An AC / DC converter for converting a C amplitude into a DC voltage;
The signal pen comprises a D converter and a microcomputer, wherein the shield conductor tube of the signal pen is electrically connected to a circuit ground of the device and is covered with an insulating cover having a thickness of 1.5 mm or less. Coordinate detection device.
で座標指示する静電容量結合型の座標検出装置であっ
て、ＡＣ信号発生器と、該ＡＣ信号発生器の電気出力を
先端のスタイラス導体から発信する前記コード付信号ペ
ンと、該信号ペンからのＡＣ電気信号を受信する、該２
次元に均一な面抵抗を有する抵抗体及び該抵抗体の周辺
に低抵抗の電極を密着配設したタブレットと、該タブレ
ットの４隅から出力するＡＣ信号を入力する４個の電流
／電圧コンバータと、アナログマルチプレクサと、前記
ＡＣ信号の周波数成分のみ通すバンドパスフィルタと、
ＡＣ振幅をＤＣ電圧にするＡＣ／ＤＣコンバータと、Ａ
／Ｄコンバータと、マイクロコンピュータとから成り、
前記信号ペンのシールド導体筒が本装置の回路グランド
に電気的に接続され、且つ絶縁カバーで被われていない
ことを特徴とする座標検出装置。2. A capacitively-coupled coordinate detecting device for designating coordinates using a corded signal pen for transmitting an AC electric signal, comprising: an AC signal generator; and a stylus at a tip of an electric output of the AC signal generator. The corded signal pen transmitting from a conductor, and receiving the AC electric signal from the signal pen;
A tablet having a dimensionally uniform surface resistance, a tablet having low resistance electrodes closely attached to the periphery of the resistor, and four current / voltage converters for inputting AC signals output from four corners of the tablet. An analog multiplexer, a band-pass filter that passes only the frequency component of the AC signal,
An AC / DC converter for converting an AC amplitude into a DC voltage;
/ D converter and a microcomputer,
A coordinate detecting device, wherein the shield conductor tube of the signal pen is electrically connected to a circuit ground of the device and is not covered with an insulating cover.
元に均一な面抵抗を有する抵抗体の周辺に低抵抗の電極
を密着配設したタブレットを使用する、静電容量結合型
座標検出装置に於ける電圧計測方法であって、被計測電
圧に、アナログ／デジタル変換器の２ＬＳＢ以上の振幅
の階段状三角波を重畳させる段階と、前記階段状三角波
の各段に於ける前記アナログ／デジタル変換器の出力を
加算する段階とを有することを特徴とする電圧計測方
法。3. A capacitively coupled coordinate detecting device using a tablet for transmitting or receiving an AC electric signal and having a low-resistance electrode closely mounted around a resistor having a two-dimensionally uniform surface resistance. The step of superimposing a stepped triangular wave having an amplitude of 2 LSB or more of an analog / digital converter on the voltage to be measured, and the analog / digital conversion at each stage of the stepped triangular wave. Adding the outputs of the voltage measuring devices.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06404998A JP3444180B2 (en) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | Coordinate detecting device and its measuring method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH11249798A true JPH11249798A (en) | 1999-09-17 |
| JP3444180B2 JP3444180B2 (en) | 2003-09-08 |
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ID=13246861
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|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3444180B2 (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1998
- 1998-02-27 JP JP06404998A patent/JP3444180B2/en not_active Expired - Lifetime
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| US9280217B2 (en) | 2014-06-27 | 2016-03-08 | Waltop International Corporation | Capacitive pointer |
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