(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
座標指示器により、座標検出盤面上に指示した位置を検出し、座標データに変換するオフセットキャリア座標検出装置で、信号処理用としてのセラミックフィルタ、ＡＭ検波器、Ａ/Ｄコンバータ及びプロセッサを有し、前記座標検出盤面に順次印加した搬送波信号を、前記座標指示器により検出し、前記検出信号をセラミックフィルタにより搬送波信号を通過させ、ＡＭ検波器によりキャリア信号の振幅に変換し、前記Ａ/Ｄコンバータにより数値データに変換し、前記プロセッサにて演算処理されるオフセットキャリア座標検出装置であり、前記セラミックフィルタのバンドパス幅の１０％乃至３５％の範囲で、前記パスバンドの中心周波数から上方または下方にシフトしたキャリア信号を座標検出用電気信号とすることを特徴とするオフセットキャリア座標検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は静電容量結合方式、または電磁結合方式のタブレットの座標を、キャリア周波数信号を使用して検出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のキャリア周波数信号を使用した静電容量結合方式または電磁結合方式の座標検出装置は、検出信号の処理回路の中に、必要信号周波数のみを通し有害ノイズを除去するために、コイルとコンデンサによる共振回路からなるＬＣ型フィルタまたはセラミックフィルタ等を使用しているが、そのパスバンドの中心周波数をキャリア信号の周波数としていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＬＣ型バンドパスフィルタを使用したものは、共振周波数をキャリア周波数に合わせるための調整作業が装置製造時に必要であった。また、セラミックフィルタをバンドパスフィルタとして使用したものは無調整型ではあるが、ＡＭ検波波形のセットリングタイムが長く、座標検出のサンプリングレートが比較的遅かった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は従来の問題点に鑑みなされたもので、座標指示器により、座標検出盤面上に指示した位置を検出し、座標データに変換するオフセットキャリア座標検出装置で、信号処理用としてのセラミックフィルタ、ＡＭ検波器、Ａ/Ｄコンバータ及びプロセッサを有し、前記座標検出盤面に順次印加した搬送波信号を、前記座標指示器により検出し、前記検出信号をセラミックフィルタにより搬送波信号を通過させ、ＡＭ検波器によりキャリア信号の振幅に変換し、前記Ａ/Ｄコンバータにより数値データに変換し、前記プロセッサにて演算処理されるオフセットキャリア座標検出装置であり、前記セラミックフィルタのバンドパス幅の１０％乃至３５％の範囲で、前記パスバンドの中心周波数から上方または下方にシフトしたキャリア信号を座標検出用電気信号とすることを特徴とするオフセットキャリア座標検出装置を提案するものである。
【０００５】
【作用】
本発明では、周波数の遮断特性をなだらかにすると、時間領域ではリンギングが減少し、一般的に言ってセットリングタイムが短くなるという作用を利用している。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本装置は、バンドパスフィルタとしてセラミックフィルタを使用した、静電容量結合方式または電磁結合方式の座標検出装置において、キャリア周波数をセラミックフィルタの中心周波数からオフセットさせて信号処理をするものである。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明を添付図面を参照して説明する。図１は静電容量結合方式の座標検出装置の構成概要図である。座標指示ペン１の先端のスタイラス導体２がタブレット（座標盤）３の盤面上にある時、タブレット３上における座標指示ペン１の先端の座標を検出するのであるが、その動作を略述する。
【０００８】
プロセッサ（ＣＰＵ）４の制御により、タブレット３に配設されたＹ方向及びＸ方向に平行な複数の格子状電極線５、５、・・・・、５、６、６、・・・、６へＸ軸用及びＹ軸用切換スイッチ７及び８を介して、キャリア発生器９の電気信号が順次印加される。キャリア発生器９の発生する信号としては矩形波、正弦波等が使用される。
【０００９】
Ｘ方向の座標検出について説明すると、タブレット３内に配設されたＸ軸用各電極線５、５、・・・・、５と座標指示ペン１の先端のスタイラス導体２との間には、小容量ではあるが静電容量（結合容量）が存在し、この結合容量を介してＸ軸用各電極線５、５、・・・・、５のキャリア信号が順次スタイラス導体２へそれぞれ伝わる。
【００１０】
スタイラス導体２はその近くに位置するｎ番目（ｎは正の整数）の電極線からのキャリア信号をより強く検出する。この検出キャリア信号は図５に示すような振幅変化となる（詳細は後述する）。座標指示ペン１の先端のスタイラス導体２の検出したキャリア信号は、座標指示ペン１の内部又は外部に配設された増幅器１０へ印加され、更にバンドパスフィルタ１１へ印加される。
【００１１】
バンドパスフィルタ１１はキャリア信号のみ通過させ、外来ノイズのような有害成分を阻止する目的のものであるが、本発明はこのバンドパスフィルタ１１の動特性に着目してなされたものである。バンドパスフィルタ１１の出力は増幅器１２で更に増幅されＡＭ検波器１３に印加されキャリア信号の振幅（信号強度）が検出される。ＡＭ検波器１３の出力はＡ／Ｄコンバ−タ１４に印加され、ここで数値デ−タによりプロセッサ（ＣＰＵ）４で演算処理される。
【００１２】
プロセッサ４は、各電極線５、５、・・・・、５を順次キャリア信号で駆動したタイミングと、座標指示ペン１の先端のスタイラス導体２の検出したキャリア信号の強度（Ａ／Ｄコンバ−タ１４により数値化される）との関係から、座標指示ペン１の先端部の、タブレット３上のＸ座標を判断する。次にＹ軸用電極線６、６、・・・・、６がキャリア信号により駆動され、Ｘ軸と同様の方法でＹ座標が求まる。以上の一連のＸ方向及びＹ方向の座標検出動作により１つの座標のサンプリングとなる。
【００１３】
次にバンドパスフィルタ１１の動特性を含めて安定な信号検出について詳述する。周波数特性で見た、セラミックフィルタ１１とＬＣフィルタでは特性が大きく異なり、セラミックフィルタの周波数特性は図２に示すように、中心周波数（破線で示す例えば４５５ｋＨｚ）の上下の周波数に対して特性が対称的であり、急激な遮断特性を持つ。一方ＬＣフィルタの方は図３に示すように、中心周波数の上下の周波数に対して対称的ではあるが、その遮断特性はなだらかである。
【００１４】
ここで、座標指示ペン１の先端のスタイラス導体２の検出するキャリア信号について説明する。図５にそのキャリアの振幅変化を示す。時間Ｔｎはｎ番目の電極線５または６からのキャリア信号をスタイラス導体２が検出している時間であり、時間Ｔｎ＋１はｎ＋１番目の電極線５または６からのキャリア信号をスタイラス導体２が検出している時間であり、その他の時間も同様である。図５の例はスタイラス導体２はｎ番目の電極線５または６に最も近いが、少しｎ＋１番目の電極線５または６側にある例である。
【００１５】
この電極線間の座標を補間することは、Ｔｎ、Ｔｎ＋１及びＴｎ−１の時間におけるキャリア信号の強度（レベル）から計算で求めることができる。従って各時間域における正確なレベル計測は、精度良く座標を検出するために非常に重要である。
【００１６】
ここで図５の波形を良く見てみると、キャリア信号が階段状の変調波でＡＭ変調されているのと等価であることがわかる。従って各時間域のキャリアの強度測定は、階段状変調波の各時間域でのレベル計測に等しい。時間域の変わり目でキャリア強度が急激に変化していることから、階段状変調波は広い変調周波数帯域をもつことが想像できる。
【００１７】
ここでセラミックフィルタ及びＬＣフィルタのＡＭ変調周波数に対するレスポンス（通過レベル）特性について述べる。図４に図２及び図３の遮断特性を持つフィルタの変調周波数特性を示す。参照符号１５はセラミックフィルタの特性であり、やはり変調周波数に対しても急激な遮断特性であり、参照符号１７はＬＣフィルタの特性でありやはり変調周波数に対してなだらかな通過レベル特性を示す。
【００１８】
参照符号１６で示す特性は、図２に示す周波数特性のセラミックフィルタをパスバンドの中心周波数でない４５９ｋＨｚのキャリア周波数で使用した時の変調周波数特性であり、ＬＣフィルタの特性１７にある程度近く、遮断特性もある程度緩やかであると見做すこともできる。これはキャリア周波数の上側サイドバンドは狭く、下側サイドバンドは広く帯域制限されることにより、２段の階段状遮断特性となった為である。
【００１９】
ここで、時間領域で見た場合の、復調波（ＡＭ検波器１３の出力）の波形について実測例を示す。図６に示す波形はＬＣフィルタを使用した時のものでありよく見なれた特性である。図７に示す波形はセラミックフィルタを使用した時のものであり、オ−バ−シュ−ト及びリンギングが出ている。これは変調周波数帯域が広い場合に、図４の特性１５に示すように周波数領域での急激な帯域制限が変調周波数帯域より狭い周波数帯域でなされた時に、時間領域で起こる現象である。図７の波形はセットリング時間が長く、Ａ／Ｄ変換器１４はその変換スタ−トを、波形が安定に落ち着くまで待たねばならない。
【００２０】
図８に示す波形はセラミックフィルタを使用し、キャリア周波数が４５９ｋＨｚの時のものであり、少しのオ−バ−シュ−トはあるがセットリング時間は図７のものに比較し約半分に短縮している。従って図７に比し早期にＡ／Ｄ変換スタ−トができる。従って座標のサンプリングレ−トをより速くすることができることが分かった。
【００２１】
これは図４に示す特性１６のように変調周波数の遮断特性が、特性１５よりも特性１７に近づいた為である。各種の実験の結果。セラミックフイルタのパスバンド幅の１０％〜３５％の範囲で中心周波数から上方または下方にシフトしたキャリア周波数で有効であることを確認している。更に電磁結合方式の座標検出装置もキャリア信号を使用するものは、その信号処理プロセスにおいてセラミックフィルタの中心周波数からオフセットしたキャリア信号を使用することにより同様の効果を得ることができる。
【００２２】
【発明の効果】
装置製造時に無調整であり、且つ、座標検出のサンプリングレ−トを、従来のセラミックフィルタを使用したものに比しコストアップ無しに速くすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】座標検出装置の構成概要図
【図２】セラミックフィルタの周波数特性図
【図３】ＬＣフィルタ周波数特性図
【図４】各フィルタに対する変調周波数対通過レベル特性図
【図５】座標指示ペンの検出するキャリアの振幅変化図
【図６】ＬＣフィルタ使用時のＡＭ検波出力波形図
【図７】セラミックフィルタ使用時のキャリア周波数が４５５ｋＨｚの場合のＡＭ検波出力波形図
【図８】セラミックフィルタ使用時のキャリア周波数が４５９ｋＨｚの場合のＡＭ検波出力波形図
【符号の説明】
１    座標指示ペン
２    ペン先端のスタイラス導体
３    タブレット（座標盤）
４    プロセッサ（ＣＰＵ）
５    Ｘ軸用電極線
６    Ｙ軸用電極線
７    Ｘ軸用切換えスイッチ
８    Ｙ軸用切換えスイッチ
９    キャリア発生器
１０  増幅器
１１  バンドパスフィルタ
１２  増幅器
１３  ＡＭ検波器（ＢＰＦ）
１４  Ａ／Ｄコンバータ
１５  セラミックフィルタの中心周波数（例えば４５５ｋＨｚ）をキャリア信号とした時の変調周波数特性
１６  キャリア周波数を４５９ｋＨｚとした時のセラミックフィルタの変調周波数特性
１７  ＬＣフィルタの変調周波数特性
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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