JPH0580011B2 - - Google Patents
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- JPH0580011B2 JPH0580011B2 JP2191608A JP19160890A JPH0580011B2 JP H0580011 B2 JPH0580011 B2 JP H0580011B2 JP 2191608 A JP2191608 A JP 2191608A JP 19160890 A JP19160890 A JP 19160890A JP H0580011 B2 JPH0580011 B2 JP H0580011B2
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- signal
- touch panel
- electrode
- current
- measuring device
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Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、電気容量性のフエースプレートを有
するタツチパネル・システムの位置測定装置、特
にスタイラスをフエースプレートに接触させた位
置を表すアドレス信号を発生するタツチパネル・
システムの位置測定装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a position measuring device for a touch panel system having a capacitive faceplate, and in particular for generating an address signal representing the position of a stylus in contact with the faceplate. touch panel
The present invention relates to a position measuring device for a system.
[従来の技術]
タツチパネル・システムは、操作者が画面上に
表示される情報と対話できるデータ入力装置であ
る。例えば、画面上の特定の場所に触れることに
より、表示画面の異なる場所に表示された複数の
コンピユータ・コマンド機能の一つを選択でき
る。タツチパネル・システムは、接触した位置を
表すアドレス信号を発生する位置測定装置を備え
ている。アドレス信号はコンピユータに送られ、
コンピユータはアドレス信号に基づきコマンド選
択項目のうちどれが選択されたかを判断する。操
作者が表示画面に触れるために使用する物はスタ
イラスと呼ばれ、例えば、操作者の指、ペン、又
は鉛筆がそれに相当する。BACKGROUND OF THE INVENTION Touch panel systems are data entry devices that allow an operator to interact with information displayed on a screen. For example, by touching a particular location on the screen, one of a plurality of computer command functions displayed at different locations on the display screen may be selected. The touch panel system includes a position measuring device that generates an address signal representing the location of the touch. The address signal is sent to the computer,
The computer determines which of the command selection items has been selected based on the address signal. The object used by the operator to touch the display screen is called a stylus, and may be, for example, the operator's finger, pen, or pencil.
容量検出式タツチパネル・システムは、通常、
外側主要面上に光学的に透明で、予め選択した抵
抗率の導電膜を形成したフエースプレートを備え
ている。このフエースプレートは、操作者が画面
に表示された情報と並んだ位置の導電膜に触れら
れるように、表示装置の画面の前に配置される。 Capacitive touch panel systems typically
It includes a face plate having an optically transparent conductive film of a preselected resistivity formed on its outer major surface. This face plate is placed in front of the screen of the display device so that the operator can touch the conductive film in line with the information displayed on the screen.
操作者は、接地電位に対してゼロではなく、有
限の電気容量を持つたスタイラスで導電膜に触れ
る。スタイラスは、容量性膜に供給される振幅変
調位置測定信号の特性を変化させる。この様なタ
ツチパネル・システムでは、位置測定信号の特性
の変化に応じて、スタイラスが触れた位置をフエ
ースプレート上の他の位置から区別できる。 The operator touches the conductive membrane with a stylus, which has a finite, but not zero, capacitance with respect to ground potential. The stylus changes the characteristics of the amplitude modulated position measurement signal applied to the capacitive membrane. In such touch panel systems, the location touched by the stylus can be distinguished from other locations on the faceplate in response to changes in the characteristics of the position measurement signal.
[発明が解決しようとする課題]
フエースプレート上の導電膜により、容量性タ
ツチパネル・システムは、少なくとも2つの欠点
をもつ。1つは、導電膜は、表示システムが発生
する電磁ノイズ(例えば、陰極線管の帰線パル
ス)又はその環境下に存在するノイズ(例えば、
60Hzバツクグランド・ノイズ)を受け取り易いこ
とである。この様なノイズに対する感受性によ
り、接触位置の判断が困難になる。もう一つは、
導電性膜が、タツチパネル・システムに、位置測
定信号の周波数で電磁干渉を引き起こすことであ
る。その結果、通常、タツチパネル・システム
は、多量の電磁ノイズを発生する。SUMMARY OF THE INVENTION Due to the conductive film on the faceplate, capacitive touch panel systems suffer from at least two drawbacks. One is that the conductive film prevents electromagnetic noise generated by the display system (e.g., the retrace pulse of a cathode ray tube) or noise present in its environment (e.g.,
60Hz background noise). This sensitivity to noise makes it difficult to determine the location of contact. the other one is,
The conductive film causes electromagnetic interference in the touch panel system at the frequency of the position measurement signal. As a result, touch panel systems typically generate large amounts of electromagnetic noise.
したがつて、本発明の目的は、タツチパネル・
システムの位置測定装置の提供にある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a touch panel.
The system consists in providing a position measuring device.
本発明の他の目的は、電磁ノイズに対する感受
性を低減するタツチパネル・システムの位置測定
装置の提供にある。 Another object of the present invention is to provide a touch panel system position measurement device that reduces susceptibility to electromagnetic noise.
本発明の他の目的は、いずれか特定の測定周波
数の電磁ノイズの発生量を減少させるタツチパネ
ル・システムの位置測定装置の提供にある。 Another object of the present invention is to provide a position measuring device for a touch panel system that reduces the amount of electromagnetic noise generated at any particular measurement frequency.
[問題を解決するための手段及び作用]
本発明は、容量性スタイラスで接触したタツチ
パネル位置を表すアドレス信号を発生するタツチ
パネル・システムの位置測定装置である。好適な
実施例では、タツチパネル・システムは、導電層
が形成されたフエースプレートを含む。この導電
層は、一様な抵抗率を持ち、フエースプレートの
外側主面全体を覆い、4個の棒状電極を支持す
る。棒状電極の各々は、フエースプレートの外側
主面の各側端部の近傍で、その側端部の長さと略
同じ長さだけで延びて配置されている。棒状電極
は、フエースプレート上の直交する軸を決める2
対の対向する電気接点を形成している。各棒状電
極は、導電膜及び接触位置測定回路に電気的に接
続されている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a position measuring device for a touch panel system that generates an address signal representative of the touch panel location touched by a capacitive stylus. In a preferred embodiment, the touch panel system includes a faceplate on which a conductive layer is formed. This conductive layer has uniform resistivity, covers the entire outer major surface of the face plate, and supports four rod-shaped electrodes. Each of the rod-shaped electrodes is disposed near each side end of the outer main surface of the face plate and extends by approximately the same length as the side end. The rod-shaped electrodes determine the orthogonal axes on the face plate.
forming a pair of opposing electrical contacts. Each rod-shaped electrode is electrically connected to a conductive film and a contact position measuring circuit.
位置測定装置は、十分にランダム即ち不規則に
周波数が変化する振幅変調測定信号を発生する測
定信号源を含む。測定信号は、各棒電極の同時に
供給される。この位置測定装置は、各電極からス
タイラスに流れる測定信号電流を測定することに
より、スタイラスが接触したフエースプレート上
の位置を割り出す。各電極を流れる電流は、電極
と、スタイラスがフエースプレートに接触した位
置との間隔に反比例する。4個の電極に関して得
た電流測定値をマイクロプロセツサで分析し、ス
タイラスの接触位置を割り出す。 The position measuring device includes a measurement signal source that generates an amplitude modulated measurement signal that varies in frequency in a substantially random manner. Measurement signals are supplied to each rod electrode simultaneously. This position measuring device determines the position on the face plate that the stylus contacts by measuring the measurement signal current flowing from each electrode to the stylus. The current flowing through each electrode is inversely proportional to the distance between the electrode and the location where the stylus contacts the faceplate. The current measurements obtained for the four electrodes are analyzed by a microprocessor to determine the location of the stylus contact.
接触位置は、棒状電極の各々に対して別々に割
り出される。次に、棒状電極の1つについての位
置認識を説明する。この説明は、他の残りの3個
の電極についての同様に適用できる。 The contact position is determined separately for each rod-shaped electrode. Next, position recognition for one of the rod-shaped electrodes will be explained. This explanation is equally applicable to the other remaining three electrodes.
信号源は、変圧器の1次コイルを介して棒状電
極に測定信号を送る。変圧器は、2次コイルの出
力端子間にスタイラスが棒状電極を介して引き出
した電流に比例する電位差を生じさせる。第1及
び第2入力端を有する差動増幅器は、変圧器の2
次コイルの出力端子に接続される。差動増幅器
は、この電位差を受け取り、電流に比例した正及
び負の差動出力信号を発生する。変圧器は、差動
増幅器と協動し、電極を介して引き出される電流
を測定する電流測定器として働く。 A signal source sends a measurement signal to the rod-shaped electrode via the primary coil of the transformer. The transformer creates a potential difference between the output terminals of the secondary coil that is proportional to the current drawn by the stylus through the rod electrode. A differential amplifier having first and second input terminals is connected to two of the transformer.
Connected to the output terminal of the next coil. A differential amplifier receives this potential difference and generates positive and negative differential output signals proportional to the current. The transformer, in conjunction with the differential amplifier, acts as a current meter that measures the current drawn through the electrodes.
ロツクイン型信号復調器は、正及び負の差動出
力信号を復調するための基準信号として、同一の
不規則周波数測定信号を使用する。信号復調器に
接続された低減通過フイルタは、復調された信号
から、棒電極を介して引き出される電流の平均振
幅値に相当する十分安定した状態のアドレス信号
を生成する。 A lock-in signal demodulator uses the same irregular frequency measurement signal as a reference signal to demodulate the positive and negative differential output signals. A reduced pass filter connected to the signal demodulator generates from the demodulated signal a sufficiently stable state address signal corresponding to the average amplitude value of the current drawn through the rod electrode.
本発明の位置測定装置は、信号復調器及び低減
通過フイルタのロツクイン特性により、電磁ノイ
ズに対する感受性を低減させている。更に、本発
明の位置測定装置は、位置測定信号の不規則周波
数の帯域全体にわたる電磁ノイズを発生する。そ
の結果、位置測定装置は、1つの特定の測定信号
周波数の電磁ノイズの量を減少させる。 The position measuring device of the present invention has reduced susceptibility to electromagnetic noise due to the lock-in characteristics of the signal demodulator and low pass filter. Furthermore, the position-measuring device of the present invention generates electromagnetic noise over a band of random frequencies of the position-measuring signal. As a result, the position measuring device reduces the amount of electromagnetic noise at one particular measurement signal frequency.
本発明は、所定抵抗率を有する透明な導電層が
一様に形成された表示面と、基準電位源に接続さ
れたスタイラスとの接触位置を認識するタツチパ
ネル・システムの位置測定装置であつて、周波数
が不規則に継続的に変化する所定振幅の位置測定
信号を発生する信号発生手段と、表示面上に間隔
を置いて対向して配置され、信号発生手段からの
位置測定信号が各々に供給される少なくとも1対
の電極と、各電極を流れる電流の値を測定する電
流測定手段とを備え、電流測定手段で得た各電流
値から接触位置を測定することを特徴とする。 The present invention is a position measuring device for a touch panel system that recognizes the contact position between a display surface on which a transparent conductive layer having a predetermined resistivity is uniformly formed and a stylus connected to a reference potential source. Signal generation means for generating a position measurement signal of a predetermined amplitude whose frequency continuously changes irregularly; and the signal generation means are disposed facing each other at intervals on the display surface, and the position measurement signals from the signal generation means are supplied to each of the signal generation means. The present invention is characterized in that it comprises at least one pair of electrodes, and current measuring means for measuring the value of the current flowing through each electrode, and the contact position is measured from each current value obtained by the current measuring means.
[実施例]
第1図は、タツチパネル・システム10及びそ
れに関連する本発明の位置測定装置12を示す。
タツチパネル・システム10は、例えば、陰極線
管(以下CRTという)を組み込んだ表示器18
の画面16と対向して配置された光学的に透明な
フエースプレート14を含む。表示器18は、
CRTの代わりに液晶表示器、又は数値キーパツ
ドの様な固定情報を表示するサインボードであつ
てもよい。Embodiment FIG. 1 shows a touch panel system 10 and associated position measuring device 12 of the present invention.
The touch panel system 10 includes, for example, a display 18 incorporating a cathode ray tube (hereinafter referred to as CRT).
includes an optically transparent face plate 14 disposed opposite a screen 16 of the screen. The display 18 is
The CRT may be replaced by a liquid crystal display or a signboard displaying fixed information such as a numeric keypad.
フエースプレート14は、その外側主面22の
略全体を覆う光学的に透明で、導電性の層20を
含む。層20は、酸化インジウム錫(ITO)で形
成され、一様な抵抗率を持つている。フエースプ
レート14は、通常、四角形であり、主面22に
は、対向する第1の側端部対26及び30と、対
向する第2の側端部対28及び32とを有する。 Faceplate 14 includes an optically transparent, electrically conductive layer 20 covering substantially the entire outer major surface 22 thereof. Layer 20 is formed of indium tin oxide (ITO) and has uniform resistivity. Face plate 14 is typically square and has a major surface 22 having a first pair of opposing side edges 26 and 30 and a second pair of opposing side edges 28 and 32.
棒状又は細い短冊状の電極36,38,40及
び42は、夫々側端部26,28,30及び32
の長さ方向に沿つて配置される。電極36及び4
0と、電極38及び42とは、2対の対向する電
気接点を形成し、その長さ方向に沿つて導電層2
0に電気的に接続される。電極36及び40は、
フエースプレート14上で電極36の下端付近に
位置設定された原点44を持つX軸の範囲を限定
する。一方、電極38及び42は、フエースプレ
ート14上で電極38の左端付近に位置設定され
た原点44を持つY軸の範囲を限定する。 Rod-shaped or thin strip-shaped electrodes 36, 38, 40 and 42 are arranged at side ends 26, 28, 30 and 32, respectively.
arranged along the length of the electrodes 36 and 4
0 and electrodes 38 and 42 form two pairs of opposing electrical contacts, along the length of which the conductive layer 2
electrically connected to 0. The electrodes 36 and 40 are
The range of the X-axis is limited with an origin 44 positioned near the lower end of the electrode 36 on the face plate 14. Electrodes 38 and 42, on the other hand, define a Y-axis range with an origin 44 positioned near the left end of electrode 38 on faceplate 14.
層20の抵抗率により、フエースプレート14
上のX軸及びY軸の方向夫々における有効総抵抗
値RX及びRYが決まる。位置測定装置12は、例
えば、人間の指の様な容量性スタイラス48(第
2図参照)と接触したフエースプレート14上の
位置46を割り出す。(位置46を、接触位置4
6という)スタイラス48は、接地電位に対して
並列に電気的に接続されたコンデンサ50及び抵
抗器52としてモデル化できる。コンデンサ50
の電気容量は、5〜数百pFであり、抵抗器52
の抵抗値は、有効な任意の値である。位置測定装
置12は、接触位置46と、電極36,38,4
0及び42の各々との間隔を測定することによ
り、接触位置46を割り出す。 Due to the resistivity of layer 20, face plate 14
The effective total resistance values R X and R Y in the upper X-axis and Y-axis directions, respectively, are determined. The position measuring device 12 determines the location 46 on the face plate 14 in contact with a capacitive stylus 48 (see FIG. 2), such as a human finger, for example. (position 46, contact position 4
The stylus 48 (referred to as 6) can be modeled as a capacitor 50 and a resistor 52 electrically connected in parallel to ground potential. capacitor 50
The capacitance of the resistor 52 is from 5 to several hundred pF.
The resistance value of is any valid value. The position measuring device 12 has a contact position 46 and electrodes 36, 38, 4.
By measuring the spacing between each of 0 and 42, the contact location 46 is determined.
位置測定装置12は、4個の同様の位置測定補
助回路54a,54b,54c及び54dを含
む。これらの位置測定補助回路は、夫々電極3
6,38,40及び42に電気的に接続され、接
触位置46及び電極間の間隔を表すアドレス信号
を発生する。補助回路54a〜54dは、好適に
同時には動作、即ち並行して動作し、アドレス信
号を発生する。位置検出補助回路54a〜54d
に対応する構成要素は、a〜dの文字サフイツク
スを伴う同一番号で示す。次の説明は、位置測定
補助回路54aのみについて行うが、他の位置測
定補助回路54b〜54dについても同様であ
る。 Position measuring device 12 includes four similar position measuring auxiliary circuits 54a, 54b, 54c and 54d. These position measurement auxiliary circuits are connected to the electrode 3, respectively.
6, 38, 40, and 42 to generate an address signal representative of the contact location 46 and the spacing between the electrodes. Auxiliary circuits 54a-54d preferably operate simultaneously, ie, in parallel, to generate address signals. Position detection auxiliary circuits 54a to 54d
Components corresponding to are designated by the same number with a letter suffix a to d. The following explanation will be given only for the position measurement auxiliary circuit 54a, but the same applies to the other position measurement auxiliary circuits 54b to 54d.
位置測定信号源56は、バイポーラ連続矩形波
測定信号を発生し、出力フイルタ60の入力端5
8に送る。測定信号は、十分に不規則に変化する
周波数で正電圧+V及び負電圧−Vの間を交番す
る。好適な実施例では、マイクロプロセツサ62
は、測定信号源56の入力端64に供給される擬
似ランダム数信号を発生する擬似ランダム数発生
器として働く。擬似ランダム数信号に応答して、
測定信号源56は、擬似ランダム数の値に応じた
150〜250kHzの周波数の測定信号を発生する。マ
イクロプロセツサ62は、周波数約50kHzで擬似
ランダム数を発生する。 A position measurement signal source 56 generates a bipolar continuous square wave measurement signal and outputs a bipolar continuous square wave measurement signal to the input end 5 of the output filter 60.
Send to 8. The measurement signal alternates between a positive voltage +V and a negative voltage -V with a sufficiently randomly varying frequency. In the preferred embodiment, microprocessor 62
acts as a pseudo-random number generator that generates a pseudo-random number signal that is fed to the input 64 of the measurement signal source 56. In response to a pseudorandom number signal,
The measurement signal source 56 responds to the value of the pseudorandom number.
Generates a measurement signal with a frequency of 150-250kHz. Microprocessor 62 generates pseudorandom numbers at a frequency of approximately 50kHz.
出力フイルタ60は、好適には低域通過フイル
タであり、出力抵抗器66と協動して、2Kオー
ムの出力インピーダンスを生成する。この出力イ
ンピーダンスは、後述する後に、電極36〜42
の信号の信号対雑音比(以下S/N比という)の
均一性を改善するように働く。出力フイルタ60
は、矩形波測定信号を変圧器70aの一次コイル
68aを介して電極36に送る。一次コイル68
aは、その正端子72a及び負端子74aが、電
極36及びフイルタ60の出力抵抗器66に夫々
電気的に接続されるように配置される。 Output filter 60 is preferably a low pass filter and cooperates with output resistor 66 to create an output impedance of 2K ohms. This output impedance will be determined later by the electrodes 36 to 42.
It works to improve the uniformity of the signal-to-noise ratio (hereinafter referred to as S/N ratio) of the signals. Output filter 60
sends a square wave measurement signal to electrode 36 via primary coil 68a of transformer 70a. Primary coil 68
a is arranged such that its positive terminal 72a and negative terminal 74a are electrically connected to the electrode 36 and the output resistor 66 of the filter 60, respectively.
第1図及び第2図を参照すると、接触位置46
と接触したスタイラス48は、抵抗値RXを第1
抵抗値kxRx及び第2抵抗値(1−kx)Rxに分
割する。ここで、kxは接触位置46及び電極3
6間の距離76aを示す。第1抵抗値は、接触位
置46及び電極36間の層20の抵抗値を表し、
第2抵抗値は、接触位置46及び電極40間の層
20の抵抗値を表す。層20と接触したスタイラ
ス48は、測定信号に比例した電流を接地電位に
流す。位置測定補助回路54a及び54cは、第
1及び第2抵抗値の2つの抵抗器を介して接地電
位に流れる電流を測定することで、X軸に沿つた
接触位置46を割り出すことができる。 Referring to FIGS. 1 and 2, contact location 46
The stylus 48 in contact with
It is divided into a resistance value kxRx and a second resistance value (1-kx)Rx. Here, kx is the contact position 46 and the electrode 3
The distance 76a between 6 and 6 is shown. The first resistance value represents the resistance value of the layer 20 between the contact location 46 and the electrode 36;
The second resistance value represents the resistance value of the layer 20 between the contact location 46 and the electrode 40. Stylus 48 in contact with layer 20 causes a current proportional to the measurement signal to flow to ground potential. The position measurement auxiliary circuits 54a and 54c can determine the contact position 46 along the X-axis by measuring the current flowing to ground potential through two resistors having first and second resistance values.
位置測定補助回路54aに関しては、変圧器7
0a、一次コイル68aに誘電的に結合された2
つの2次コイル78a及び80aを含む。2次コ
イル78aの正端子82a及び負端子84aは、
夫々差動増幅器88aの反転入力端子86a及び
接地電位に電気的に接続される。一方、2次コイ
ル80aの負端子92a及び正端子94aは、
夫々差動増幅器88aの非反転入力端子96a及
び接地電位に電気的に接続される。差動増幅器8
8aは、差動入力、差動出力モードで動作する。 Regarding the position measurement auxiliary circuit 54a, the transformer 7
0a, 2 inductively coupled to the primary coil 68a.
It includes two secondary coils 78a and 80a. The positive terminal 82a and the negative terminal 84a of the secondary coil 78a are
They are electrically connected to the inverting input terminal 86a of the differential amplifier 88a and to the ground potential, respectively. On the other hand, the negative terminal 92a and the positive terminal 94a of the secondary coil 80a are
They are electrically connected to the non-inverting input terminal 96a of the differential amplifier 88a and the ground potential, respectively. Differential amplifier 8
8a operates in differential input, differential output mode.
第1抵抗値の抵抗器を介して接地電位に流れる
電流は、1次コイル68aを流れる。この電流は
2次コイル78a及び80a内に電流Iaを誘導
し、この電流は正端子82a、負端子92a、及
びこれらの端子間に接続された22オームの抵抗器
98aを流れる。電流Iaは、接触位置46にスタ
イラス48が存在することにより電極36を流れ
る電流に比例した電位差を抵抗器98aの両端に
生じさせる。この電位差は、差動増幅器88aの
入力端86a及び96aに供給される。差動増幅
器88aは、正出力端子106a及び負出力端子
108aに電極36を流れる電流に対応する正及
び負差動出力信号を夫々発生する。差動出力信号
は、十分に不規則な測定信号周波数で変調され、
差動出力信号の振幅は接触位置46及び電極36
間の距離に反比例する。 A current flowing to the ground potential through the resistor having the first resistance value flows through the primary coil 68a. This current induces a current Ia in the secondary coils 78a and 80a, which flows through the positive terminal 82a, the negative terminal 92a, and the 22 ohm resistor 98a connected between these terminals. Current Ia creates a potential difference across resistor 98a that is proportional to the current flowing through electrode 36 due to the presence of stylus 48 at contact location 46. This potential difference is supplied to input terminals 86a and 96a of differential amplifier 88a. Differential amplifier 88a generates positive and negative differential output signals corresponding to the current flowing through electrode 36 at positive output terminal 106a and negative output terminal 108a, respectively. The differential output signal is modulated with a sufficiently irregular measurement signal frequency,
The amplitude of the differential output signal is determined by the contact location 46 and the electrode 36.
is inversely proportional to the distance between them.
出力端子106a及び108aは、正及び負の
差動出力信号を単極双投復調スイツチ114aの
異なる入力端子に送る。この双投復調スイツチ
は、スイツチング制御入力端子116aに、測定
信号源62により発生された不規則測定信号を基
準信号として受け取る。スイツチ114aは、測
定信号の電圧レベル+V及び−Vの期間に、夫々
正及び負差動出力信号を出力端子118aに送る
ことにより、復調された出力信号を発生する。そ
の結果、差動増幅器88a及びスイツチ114a
は協動して“ロツクイン”増幅器として機能し、
この増幅器は測定信号の周波数に固定され、差動
出力信号を一貫して復調する。復調された出力信
号は、比較的ノイズが低い、十分に安定した状態
のアドレス信号となる。このアドレス信号は、電
極36を流れる電流の振幅の平均値に相当し、接
触位置46及び電極36間の距離76aを表し、
スタイラス48のコンデンサ50及び抵抗器52
の相対インピーダンスとは実質的に独立してい
る。 Output terminals 106a and 108a send positive and negative differential output signals to different input terminals of single pole double throw demodulation switch 114a. This double-throw demodulation switch receives at a switching control input terminal 116a the irregular measurement signal generated by the measurement signal source 62 as a reference signal. Switch 114a generates a demodulated output signal by sending positive and negative differential output signals to output terminal 118a during voltage levels +V and -V of the measurement signal, respectively. As a result, differential amplifier 88a and switch 114a
work together as a “lock-in” amplifier,
This amplifier is fixed to the frequency of the measurement signal and consistently demodulates the differential output signal. The demodulated output signal becomes a sufficiently stable address signal with relatively low noise. This address signal corresponds to the average value of the amplitude of the current flowing through the electrode 36 and represents the contact position 46 and the distance 76a between the electrode 36,
Capacitor 50 and resistor 52 of stylus 48
is substantially independent of the relative impedance of .
復調スイツチ114aは、その出力端子の安定
状態アドレス信号を、3dB遮断周波数3.3kHzの第
1低域フイルタ124aに供給する。低域通過フ
イルタ124aの遮断周波数は、このフイルタで
ろ波された十分な振幅のアドレス信号を自動利得
制御回路126に迅速に送れるように、選択され
る。利得制御回路126は、ダイオード128
a,128b,128c及び128dを含み、こ
れらのダイオードのアノード130a,130
b,130c及び130dに、夫々位置測定補助
回路54a,54b,54c及び54dが発生す
る測定信号が供給される。ダイオード128a,
128b,128c及び128dの夫々のカソー
ド132a,132b,132c及び132d
は、利得正規化回路段134に電気的に接続さ
れ、補助回路54a及び54bが発生する最も電
圧振幅が大きいアドレス信号の1つを供給する。
正規化回路段134は、1つの測定信号に関する
アドレス信号の処理を自動的に正規化する。 Demodulation switch 114a provides the steady state address signal at its output terminal to a first low pass filter 124a with a 3 dB cutoff frequency of 3.3 kHz. The cutoff frequency of low pass filter 124a is selected to quickly pass the filtered address signal of sufficient amplitude to automatic gain control circuit 126. The gain control circuit 126 includes a diode 128
a, 128b, 128c and 128d, and the anodes 130a, 130 of these diodes
Measurement signals generated by position measurement auxiliary circuits 54a, 54b, 54c and 54d are supplied to terminals b, 130c and 130d, respectively. diode 128a,
cathodes 132a, 132b, 132c and 132d of 128b, 128c and 128d, respectively;
is electrically connected to gain normalization circuit stage 134 and provides one of the highest voltage swing address signals generated by auxiliary circuits 54a and 54b.
Normalization circuit stage 134 automatically normalizes the processing of address signals with respect to one measurement signal.
フイルタ124aは、更にアドレス信号を、
3dB周波数が100Hzである第2低域通過フイルタ
136aに供給し、アドレス信号のS/N比を最
適化する。フイルタ124a及び136aは協動
し、電磁波又はシステムの操作者によりタツチパ
ネル・システム10に誘導された非コヒーレン
ト・ノイズ信号を除去する。フイルタ136a
は、4入力−1出力アナログ・マルチプレクサ1
40の入力端子138aにアドレス信号を供給す
る。マルチプレクサ140は、補助回路54a〜
54dにより発生されたアドレス信号を直列形式
でアナログ・デジタル変換器142に送る。マイ
クロプロセツサ62は、アナログ・デジタル変換
器142から、デジタル・アドレス信号を受け取
り、この信号に応答して、接触位置46のX及び
Y座標を発生する。 The filter 124a further sends an address signal to
The signal is supplied to a second low-pass filter 136a with a 3 dB frequency of 100 Hz to optimize the S/N ratio of the address signal. Filters 124a and 136a work together to remove non-coherent noise signals induced into touch panel system 10 by electromagnetic waves or the system operator. Filter 136a
is a 4-input to 1-output analog multiplexer 1
An address signal is supplied to the input terminal 138a of 40. The multiplexer 140 includes auxiliary circuits 54a to 54a.
The address signal generated by 54d is sent in serial form to analog-to-digital converter 142. Microprocessor 62 receives the digital address signal from analog-to-digital converter 142 and generates the X and Y coordinates of touch location 46 in response to the signal.
表示器18のCRTは、画面16上をラスタ・
パターンで電子ビームを走査することにより、画
像を形成する。この様な画像は、約200〜2000本
の水平走査ラインを含み、20〜90Hzの周波数で呼
び出される画像フレームで形成される。走査電子
ビームのビーム電流は、表示される画像を表す情
報を持つビデオ信号の振幅に従つて変化する。ま
た、ビデオ信号は、連続する水平走査ラインの
各々の終了時に、電子ビームを走査開始点に戻す
フライバツク・パルス即ち帰線パルスを、各水平
走査ライン毎に含んでいる。帰線パルスは、水平
走査ラインに対して1対1の関係にあり、したが
つて、約15〜200kHzの関係で発生する。 The CRT of the display unit 18 displays the raster image on the screen 16.
An image is formed by scanning an electron beam in a pattern. Such images are formed in image frames containing about 200 to 2000 horizontal scan lines and called at a frequency of 20 to 90 Hz. The beam current of the scanning electron beam varies according to the amplitude of the video signal containing information representative of the displayed image. The video signal also includes a flyback pulse for each horizontal scan line that returns the electron beam to the start of the scan at the end of each successive horizontal scan line. The retrace pulse is in a one-to-one relationship with the horizontal scan line, and thus occurs at approximately 15-200 kHz.
タツチパネル・システム10の導電層20の表
面積は、例えば、1100cmと比較的に広く、この導
電層20はコンデンサとして働く。それため、ビ
デオ信号中の帰線パルスは、容量的に層20に導
かれ、測定システム12に大振幅のノイズ信号を
誘発させる。例えば、帰線パルスに関連するノイ
ズ信号は、導電層20上の測定信号の振幅の最高
約100倍の電圧振幅であることもある。 The surface area of the conductive layer 20 of the touch panel system 10 is relatively large, for example 1100 cm, and the conductive layer 20 acts as a capacitor. Therefore, retrace pulses in the video signal are capacitively guided into layer 20, inducing large amplitude noise signals in measurement system 12. For example, the noise signal associated with the retrace pulse may have a voltage amplitude up to about 100 times the amplitude of the measurement signal on conductive layer 20.
位置測定装置12は、測定信号周波数の不規則
変化及び位置測定補助回路54a〜54dのロツ
ク・イン特性の協動作用により、接触位置46の
位置を決定できる。特に、他の電磁ノイズ源と同
様に帰線パルスに関連するノイズ信号は、不規則
測定信号と非コヒーレントである。したがつて、
低域通過フイルタ124a〜124d及び136
a〜136dは、補助回路54a〜54dのロツ
ク・イン特性と協動して、ノイズ信号を減衰さ
せ、接触位置46の検出ができる。 The position measuring device 12 is able to determine the position of the contact point 46 by the combination of random variations in the measurement signal frequency and the lock-in characteristics of the position measuring auxiliary circuits 54a-54d. In particular, the noise signal associated with the retrace pulse, as well as other electromagnetic noise sources, is incoherent with the random measurement signal. Therefore,
Low pass filters 124a-124d and 136
A to 136d cooperate with the lock-in characteristics of auxiliary circuits 54a to 54d to attenuate noise signals and enable detection of contact position 46.
本発明の特徴は、測定信号周波数が十分に不規
則に継続的に変化することにより、位置測定装置
12により各周波数で発生される電磁ノイズの振
幅が減少することである。特に、測定信号周波数
は、150〜250kHzの帯域幅の範囲で変化するの
で、測定信号により発生される電磁ノイズも、同
一の帯域に分配される。その結果、位置測定装置
12により発生される電磁ノイズは、比較的に低
振幅となり、位置測定装置12により生ずる電磁
干渉は減少する。 A feature of the invention is that the measurement signal frequency varies continuously and sufficiently irregularly so that the amplitude of the electromagnetic noise generated at each frequency by the position-measuring device 12 is reduced. In particular, since the measurement signal frequency varies in a bandwidth range of 150-250kHz, the electromagnetic noise generated by the measurement signal is also distributed in the same band. As a result, the electromagnetic noise generated by the position-measuring device 12 has a relatively low amplitude, and the electromagnetic interference caused by the position-measuring device 12 is reduced.
マイクロプロセツサ62が、接触位置46のX
軸の値を認識する方法を以下に説明する。測定補
助回路54a及び54cで発生した復調されたア
ドレス信号は、電極36及び40を夫々流れる電
流に夫々比例したDC電圧V1及びV2である。距
離76a(第2図参照)及び変数Xにより表され
るX軸上の接触位置46の位置に関して、マイク
ロプロセツサ144は、X座標を次式で示す。 The microprocessor 62 causes the contact position 46 to
The method for recognizing axis values is explained below. The demodulated address signals generated by measurement auxiliary circuits 54a and 54c are DC voltages V1 and V2, respectively, proportional to the current flowing through electrodes 36 and 40, respectively. With respect to the distance 76a (see FIG. 2) and the position of the contact point 46 on the X axis represented by the variable X, the microprocessor 144 indicates the X coordinate by the following equation.
X=V1/(V1+V2)
マイクロプロセツサ62は、補助回路54b及
び54dで発生した復調されたアドレス信号につ
いて同様の式を使用し、接触位置46のY座標も
求める。 X=V1/(V1+V2) Microprocessor 62 also determines the Y coordinate of touch location 46 using a similar formula for the demodulated address signals generated by auxiliary circuits 54b and 54d.
接触位置46のX及びY座標の両方を認識する
ために、マイクロプロセツサ62は、特定の測定
信号振幅に対応するX及びY軸座標をリストした
ルツクアツプ・テーブルを記憶したメモリ146
と通信する。ルツクアツプ・テーブルは、導電層
の抵抗率の不規則性を吸収するように、各タツチ
パネル・システムに対して作成されている。 In order to recognize both the X and Y coordinates of the contact location 46, the microprocessor 62 uses a memory 146 that stores a lookup table listing the X and Y axis coordinates corresponding to a particular measurement signal amplitude.
communicate with. A lookup table is created for each touch panel system to accommodate irregularities in the resistivity of the conductive layer.
タツチパネル・システム10は、低電力で動作
する堅固な構造を持つ。タツチパネル・システム
10の構造は、導電層20と接触する電極数を制
限したことと、変圧器の固有の頑丈さにより、堅
固にすることができる。、スタイラスで接触しな
ければ、導電層20では殆ど電力が消費されない
ので、システム10は低電力で動作する。 Touch panel system 10 has a robust construction that operates at low power. The construction of touch panel system 10 can be made robust due to the limited number of electrodes in contact with conductive layer 20 and the inherent robustness of the transformer. , the system 10 operates at low power because, without stylus contact, very little power is dissipated in the conductive layer 20.
第3図を参照すると、測定信号源56は、入力
端子64に接続されたデジタル・アナログ変換器
(以下、“DAC”という)150を有し、マイク
ロプロセツサ62が発生した擬似ランダム数信号
を受け取る。擬似ランダム数信号に応答して、
DAC150は擬似ランダム数の値に相当する振
幅の制御電圧を発生する。制御電圧は、電圧制御
発振器154の制御入力端子152に供給され
る。電圧制御発振器154は、制御電圧に応じ
て、制御電圧の振幅に応じた周波数の測定信号を
発生する。したがつて、DAC150及び電圧制
御発振器154は、マイクロプロセツサ62と協
動して、不規則に継続的に変化する周波数の測定
信号を発生する。 Referring to FIG. 3, the measurement signal source 56 has a digital-to-analog converter (hereinafter referred to as "DAC") 150 connected to an input terminal 64 and converts the pseudo-random number signal generated by the microprocessor 62 into receive. In response to a pseudorandom number signal,
DAC 150 generates a control voltage with an amplitude corresponding to the value of the pseudorandom number. A control voltage is provided to a control input terminal 152 of a voltage controlled oscillator 154. In response to the control voltage, the voltage controlled oscillator 154 generates a measurement signal with a frequency corresponding to the amplitude of the control voltage. Thus, DAC 150 and voltage controlled oscillator 154 cooperate with microprocessor 62 to generate a measurement signal of a frequency that continuously changes in an irregular manner.
第1図において、フイルタ60の出力抵抗器6
6が、測定補助回路54a〜54dに供給される
信号のS/N比の均一性を改善するように機能す
る手段を、出力抵抗器66を使用していない例示
的システムを参照して説明する。操作者が例示的
システムのフエースプレート上の第1軸に沿つた
位置を示す1つの電極に密接した場所に接触する
と、フエースプレートから人体を流れる電流の殆
どは、この電極から導出される。この状態で、第
2軸の位置を示す電極からは電流は殆ど流れな
い。したがつて、第1軸の位置を示す信号のS/
N比の大きさは、直交する軸に沿つた位置を示す
信号のS/N比の大きさよりも、最高1000倍まで
大きくなることがある。このS/N比の範囲は、
位置測定装置のダイナミツク・レンジ性能に対
し、動作上の最大の制約となる。 In FIG. 1, output resistor 6 of filter 60
6 describes means operative to improve the uniformity of the signal-to-noise ratio of the signals provided to the measurement auxiliary circuits 54a-54d with reference to an exemplary system that does not use an output resistor 66. . When an operator contacts a single electrode on the faceplate of the exemplary system in close proximity to a location along a first axis, most of the electrical current flowing through the body from the faceplate is derived from this electrode. In this state, almost no current flows from the electrode indicating the position of the second axis. Therefore, S/ of the signal indicating the position of the first axis is
The magnitude of the signal-to-noise ratio can be up to 1000 times greater than the magnitude of the signal-to-noise ratio of a signal indicating position along an orthogonal axis. The range of this S/N ratio is
This is the biggest operational constraint on the dynamic range performance of position measuring devices.
フイルタ60の出力抵抗器66は、スタイラス
48が電流を流す電極36〜42の各々にゼロで
ない抵抗値を持たせることができるので、測定補
助回路54a〜54dに供給される信号のS/N
比の均一性を改善する。この結果、電極36〜4
2を流れる電流は互いに同等の大きさであり、通
常、1桁以下の大きさの違いに抑えられる。した
がつて、抵抗器66は、自動ゲイン制御器として
働き、補助回路54a〜54dが必要とするダイ
ナミツク・レンジを大幅に減少させ、システムの
操作者が信号源56を組み込むことができるよう
にする。 Since the output resistor 66 of the filter 60 can have a non-zero resistance value in each of the electrodes 36 to 42 through which the stylus 48 passes current, the S/N of the signals supplied to the measurement auxiliary circuits 54a to 54d is
Improve ratio uniformity. As a result, electrodes 36 to 4
The currents flowing through the two are of similar magnitude and are usually kept to a difference of less than one order of magnitude. Therefore, resistor 66 acts as an automatic gain controller, greatly reducing the dynamic range required by auxiliary circuits 54a-54d, and allowing the system operator to incorporate signal source 56. .
本発明の好適な実施例について説明したが、本
発明の要旨を逸脱することなく、種々の変更が可
能であることは、当業者には明かである。例え
ば、擬似ランダム周波数の測定信号は、帰還シフ
ト・レジスタ又はアナログ・ノイズ発生器により
発生される擬似ランダム数に応じて発生してもよ
い。 Although preferred embodiments of the invention have been described, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, a pseudo-random frequency measurement signal may be generated in response to a pseudo-random number generated by a feedback shift register or an analog noise generator.
[発明の効果]
上述の様に、本発明のタツチパネル・システム
の位置測定装置では、接触位置に応じた電流値を
測定するために、表示面上の電極に供給する位置
信号として、周波数が不規則に継続的に変化する
所定振幅の信号を使用しているので、位置測定信
号により発生される電磁ノイズは、位置測定信号
と同じ帯域に分配されて比較的に低振幅となる。
これにより、位置測定信号により生ずる電磁干渉
が減少する。[Effects of the Invention] As described above, in the position measuring device of the touch panel system of the present invention, in order to measure the current value according to the touch position, the position signal supplied to the electrode on the display surface has an invariant frequency. Since a signal of a predetermined amplitude that changes regularly and continuously is used, the electromagnetic noise generated by the positioning signal is distributed in the same band as the positioning signal and has a relatively low amplitude.
This reduces electromagnetic interference caused by positioning signals.
第1図は本発明によるタツチパネル・システム
に位置測定装置を示すブロツク図、第2図は第1
図に示すタツチパネル・システムのフエースプレ
ートの正面拡大図、第3図は第1図の装置内で使
用する測定信号源を示すブロツク図である。
図中において、14は表示面、20は導電層、
36〜42は電極、54a〜54d及び70a〜
70dは電流測定手段、56は信号発生手段であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing a position measuring device in a touch panel system according to the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a measurement signal source for use within the apparatus of FIG. 1; In the figure, 14 is a display surface, 20 is a conductive layer,
36-42 are electrodes, 54a-54d and 70a-
70d is a current measuring means, and 56 is a signal generating means.
Claims (1)
成された表示面と、基準電位源に接続されたスタ
イラスとの接触位置を認識するタツチパネル・シ
ステムの位置測定装置であつて、 周波数が不規則に継続的に変化する所定振幅の
位置測定信号を発生する信号発生手段と、 上記表示面上に間隔を置いて対向して配置さ
れ、上記信号発生手段からの上記位置測定信号が
各々に供給される少なくとも1対の電極と、 各電極を流れる電流の値を測定する電流測定手
段とを具え、 該電流測定手段で得た各電流値から上記接触位
置を測定することを特徴とするタツチパネル・シ
ステムの位置測定装置。[Claims] 1. A position measuring device for a touch panel system that recognizes the contact position between a display surface on which a transparent conductive layer having a predetermined resistivity is uniformly formed and a stylus connected to a reference potential source. a signal generating means for generating a position measuring signal of a predetermined amplitude whose frequency continuously changes irregularly; and a signal generating means disposed opposite to each other at a distance on the display surface to detect the position from the signal generating means. comprising at least one pair of electrodes, each of which is supplied with a measurement signal, and a current measuring means for measuring the value of a current flowing through each electrode, and measuring the contact position from each current value obtained by the current measuring means. A touch panel system position measuring device featuring:
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/383,113 US4922061A (en) | 1988-06-13 | 1989-07-20 | Capacitive touch panel system with randomly modulated position measurement signal |
| US383113 | 1989-07-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0354624A JPH0354624A (en) | 1991-03-08 |
| JPH0580011B2 true JPH0580011B2 (en) | 1993-11-05 |
Family
ID=23511777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2191608A Granted JPH0354624A (en) | 1989-07-20 | 1990-07-19 | Position measuring instrument for touch panel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0354624A (en) |
Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
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| CN101458594B (en) * | 2007-12-12 | 2012-07-18 | 清华大学 | Touch screen and display device |
| TWI500194B (en) * | 2007-12-21 | 2015-09-11 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | Touch screen, method for preparing touch screen, and display device using the same |
| EP2317421A2 (en) * | 2009-10-30 | 2011-05-04 | Samsung Corning Precision Materials Co., Ltd. | Display filter having touch input function |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4698461A (en) * | 1986-08-26 | 1987-10-06 | Tektronix, Inc. | Touch panel with automatic frequency control |
-
1990
- 1990-07-19 JP JP2191608A patent/JPH0354624A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0354624A (en) | 1991-03-08 |
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