JPH0433015A - 座標入力手段 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、抵抗膜上の電位を検出して座標読み取りを行
う座標入力手段に関し、筆圧によって変化する接触抵抗
値を計測する手段に関する。

［従来の技術］ 従来の座標入力手段に関しては、筆記するベンの先に、
筆圧を計測するための、バネによって支持された変位部
を持つ変位測定手段を設け、該変位測定手段の出力等に
よって筆圧を計測していた。

［発明が解決しようとする課題１ しかしながら、従来の技術では、 ■筆圧測定用の特殊な筆記具を用意する必要がある、 ■通常の筆記具のサイズに筆圧測定手段を内蔵させねば
ならず、筆記具のコストアップ、筆記具の重量増加を招
く、 ■前記筆圧測定手段からの測定値を転送、または記憶さ
せるためのデータ転送手段またはデータ記憶手段を筆記
具に内蔵させねばならず、コストアップ、重量増加を招
くと共に、転送手段を有線によるものとした場合、使用
感が損なわれる、等の課題を有する。

本発明はこのような課題を解決するもので、その目的と
するところは、特別な簀記用具無しに、筆圧によって変
化する抵抗値を計測する座標入力手段を提供するところ
にある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため、本発明の座標入力手段では、 ａ）電位レベルを他の回路に監視させ、また高゛低２レ
ベルの電圧を印加させるための２つ以上の電極をもった
。対向する２枚の抵抗膜と、ｂ）対向した抵抗膜上に、
低レベル・高レベルの２種類の電圧を前記電極に印加す
る手段と、Ｃ）前記電極を、前記２種類の電圧の双方か
ら切断し、高インピーダンスとする手段と、ｄ）アナロ
グ／デジタル変換手段とを持ち、ｅ）片側の抵抗膜のあ
る一方の電極に高レベルの電圧、もう一方の電極に低レ
ベルの電圧を印加し前記抵抗膜上に電圧勾配を生じさせ
、前記抵抗膜に対向する抵抗膜を高インピーダンスとし
、抵抗膜上のある点に応力が加わった場合、たわみによ
って接触した部分の電位を、高インピーダンスにした抵
抗膜の電極からアナログ／デジタル変換手段によって読
み取り、その値によって接触位置を数値化する座標入力
手段に於て、 ｆ）座標値読み取り前に、前記２枚の抵抗膜双方に高ま
たは、低レベルのみの電圧を印加し、直後に座標値読み
取りを行う０次に前記２枚の抵抗膜双方に前記レベル以
外のもう一方の電圧を印加し、直後に座標値読み取りを
行い、さきに読み取った値と、あとに読み取った値とを
用いて、前記接触した部分の接触抵抗の抵抗値を計測す
ることを特徴としている。

［作　用］ 本発明は以上の構成を有することにより、抵抗期間及び
アナログ／デジタル変換器の入力容量への充電後、座標
値読み取りを行った場合と、放電後に座標値読み取りを
行った場合では、接触抵抗が高いと、時定数が長くなり
、前記２つの読み取り値に大きな差が発生することを利
用し、接触抵抗の抵抗値が計測できる。

〔実　施　例１ 以下、本発明について実施例に基づいて詳細に説明する
。第１図は本発明の座標入力手段を実現した一実施例の
回路図である。

図中１は、−点に２方向の応力を加えると、弾性変形す
る板材の下側に均一な抵抗膜を形成し、さらにＹ方向の
両端に前記抵抗膜から集電するための高レベル電圧印加
電極（図中３、以後Ｙ生電極と呼ぶ）と低レベル電圧印
加電極（図中４、以後Ｙ−電極と呼ぶ）を形成した板（
以後、上抵抗板と呼ぶ）である。図中２は板材の上側に
均一な抵抗膜を形成し、さらにＸ方向の両端に前記抵抗
膜から集電するための高レベル電圧印加電極（図中６、
以後Ｘ生電極と呼ぶ）と低レベル電圧印加電極（図中５
、以後Ｘ−電極と呼ぶ）を形成した板（以後、下爪抗板
と呼ぶ）である。

図中７．８はエミッタ端子に高レベル電圧を接続したＰ
ＮＰ　ｈランジスタロ１、Ｑ２、図中９．１０はエミッ
タ端子に低レベル電圧を接続したＮＰＮＩ−ランジスタ
Ｑ３、Ｑ４である。各トランジスタはプログラマブルコ
ントローラ部（図中２１、以後ＰＣＵと略す）の制御出
力（図中１１．１２．１３．１４）によって遮断状態（
以後ＯＦＦと呼ぶ）または飽和状態（以後ＯＮと呼ぶ）
の何れかの状態となるように動作する。Ｙ生電極はＱｌ
、Ｘ生電極はＱ２、Ｙ−電極はＱ３、Ｘ−Ｗ極はＱ４の
、各々コレクタ端子に接続される。各トランジスタがＯ
Ｎとなったときに、該トランジスタのエミッタ端子に接
続されているレベルの電圧が各電極に印加されることに
なり、また各トランジスタがＯＦＦとなったときには前
記レベルの電圧から遮断される。

図中１５．１６はアナログスイッチＳＷＩ、８ｗ２であ
り、各々ＰＣＵからの制御出力（図中１７．１８）によ
って制御される。ＳＷｌ、ＳＷ２は正抵抗板、下爪抗板
の電位を選択的にアナログ／デジタル変換器（図中１９
）の入力に導通させるものである。また該アナログ／デ
ジタル変換器の入力インピーダンスは抵抗板の抵抗、ま
たは抵抗板間の接触抵抗に比して十分大きく、ＳＷＩ、
ＳＷ２の導通によっては、前記抵抗板の電位は変化しな
い。

図中２０はアナログ／デジタル変換器とＰＣＵのインタ
ーフェースであり、ＰＣＵは該インターフェースを介し
て数値に変換された前記電位を読みだし、またアナログ
／デジタル変換器の動作停止・開始等の制御を行う。

図中２２はＰＣＵと他の機器等とのインターフェースで
あり、ＰＣＴＪは該インターフェースを通しで座標デー
タを出力する。

以下ＰＣＵが行う制御手順を第２．３．４区のフローチ
ャートに従って説明する。

第２図は本発明の座標入力手段の制御手順の概要である
。まずＸ座標を読み込み（ステップ１）、ｘの値がエラ
ーかどうか判断しくステップ２）エラーならば再びＸ座
標の読み込みにいく。

正常な値であれば、次にＹ座標を読み込み（ステップ３
）、Ｙの値がエラーかどうか判断しくステップ４）エラ
ーならば再びＸ座標の読み込みから再開する。正常な値
であれば、Ｘ座標読み取り時に測定された接触抵抗値Ｒ
ｘとＹ座標読み取り時に測定された接触抵抗値Ｒｙの平
均値をＲに保存しくステップ５）、座標値（Ｘ、Ｙ）及
び、接触抵抗の平均ｆｌｙ！　Ｈの出力を行う（ステッ
プ６）。以後この動作を繰り返す。

第３図はＸ座標読み込み手順のフローチャートである。

Ｑｌ・Ｑ２をＯＦＦ、Ｑ３・Ｑ４をＯＮにして上下抵抗
板の電荷を放出し、電位を低レベル電圧とする（ステッ
プ６）。Ｑ２・Ｑ４をＯＮにして下爪抗板に電流を流し
電圧勾配を生じさせ、Ｑｌ・０２をＯＦＦにして正抵抗
板を各電圧より遮断する（又テップ７）、アナログ／デ
ジタル変換を開始する（ステップ８）。正抵抗板に応力
がかかり、下爪抗板とある一点で接触していると、正抵
抗板の電位は、接触点を介して徐々に電荷を蓄積しなが
ら、接触点の電位へ落ち看いて行く。ある一定時間（以
後ＴＯと呼ぶ）待って（ステップ１４）、アナログ／デ
ジタル変換器の変換値を読みだし、変数Ｗ１に格納する
（ステップ１５）。次に０１・Ｑ２をＯＮ、Ｑ３・Ｑ４
をＯＦＦにして上下抵抗板に電荷を蓄積し、電位を高レ
ベル電圧とする（ステップ６）。ステップ７〜９の手順
をそのまま繰り返しくステップ１２〜１４）、読みだし
たアナログ／デジタル変換器の変換値を変数Ｗ２に格納
する（ステップ１５）。

格納されたＷｌ、Ｗ２の値の差をしきい値と比較しくス
テップ１６）以上であれば、上下抵抗板の接触抵抗が高
く不安定な状態として、変数Ｘにエラー値を格納しくス
テップ１９）、Ｌきい値より小さければ変数Ｘには、Ｗ
ｌとＷ２より、後記する式（３）により算出される値を
、また変数Ｒヶには式（４）によって算出される値を格
納する（ステップ１８）。以上の手順でＸ座標読み込み
は行われる。

第４区はＹ座標読み込み手順のフローチャー１・である
が、第３図に於てＸをＹに、Ｒ，をＲＹに読み替え、Ｑ
ｌと０２、Ｑ３と０４、ＳＷＩとＳＷ２をそれぞれそっ
くり交換したものである。

第５図は、第３図のＸ座標読み込み手順に於ける正抵抗
板の電位の変化の一例を図中３７の曲線によって図示し
たものである。図中２６の時点、がステップ６、図中２
７の時点がステップ７、図中２８の時点がステップ１０
、図中２９の時点、がステップ１１．図中３０の時点が
ステップ１２、図中３１の時点がステップ１５に対応す
る。また図中２５がアナログ／デジタル変換器の変換値
が格納されたＷｌの値、図中２３がアナログ／デジタル
変換器の変換値が格納されたＷ２の値、図中２４がＷｌ
、、Ｗ２より後述する式（３）に従って算出されたＸの
値を示している。

第６図は正損抗板に応力を印加する入力加重と、上下抵
抗板の接触抵抗の関係の一例を図中３８の曲線によって
図示したものである。接触抵抗値から、前記関係によっ
て印加された入力加重を算出することができる。

第７図は、本発明の座標入力手段の各構成部を等価的な
電気素子に置き変えた回路図である。図中３２はＸ生電
極に高レベル電圧、Ｘ−電極に低レベル電圧を与えた下
爪抗板を示す等価抵抗、図中３３は接触抵抗の等価抵抗
、図中３４はＹ生電極、Ｙ−電極を高・低レベル電圧よ
り遮断した正損抗板を示す等価抵抗、図中３６はアナロ
グ／デジタル変換器の入力容量、上下抵抗板間の容量の
総和を等価的に示す等価コンデンサ、図中３６は電圧の
観測点を示す電圧計のシンボルである。第６図に示すよ
うに、接触抵抗は入力加重によって大きく変化する。−
回の座標読み取りを行う時間中、入力加重が小さいが安
定している場合、以下の手段により高精度な真の座標値
の推定が可能である。

真の座標値をＸとすると、まず前記Ｗ１、Ｗ２は Ｗ１＝Ｘ−［１−ｅｘｐ（−Ｔｏ／Ｃ１Ｒ＋Ｒ５１）］
　　　　・　・　・　（１）Ｗ２＝（ｖＨ−Ｘｉ・ｅｘ
ｐ（−Ｔｏ？Ｃ（Ｒ＋Ｒｓ））＋Ｘ　　・・・（２）と
なる。ここで■８は高レベル電圧の値、Ｃは前記等価コ
ンデンサの容量、Ｒは前記接触抵抗、Ｒｓは抵抗膜上の
接触位置から電極までの抵抗である。前記（１）、（２
）式より Ｘ＝ＷＩＶＨ／ｆＶＨ＋Ｗ１−Ｗ２＋　　　　　　　−
−・（３）となる。前記Ｒｓは接触位置に比例するため
、抵抗膜の単位距離当りの抵抗値ρを用いて、Ｒｓ＝ρ
・Ｘ　　　　　　　　　・・・　（５）と書ける。従っ
て接触抵抗Ｒは、 ２−ＭＩ Ｒ＝Ｔｏ・Ｃ１１ｎ　　　　　Ｖ’−９・Ｘ　　　　　
　・　・　・　（４）ｖＨ となる。

第８図は本実施例にかかる座標入力装置を応用した描画
入力装置である６図中４０は本実施例にかかる座標入力
装置、図中４１は前記座標入力装置により、入力された
座標及び接触抵抗値を、対応する表示位置に接触抵抗値
の逆数に比例する直径を持つ円図形を表示させることに
より確認を行う図形表示手段であり、図中４２は他の機
器に対して、前記図形表示手段よりデータを転送するた
めのデータ転送手段である。第９図（ａ）は前記描画入
力装置を用いて、筆圧をかえて点を２点描画した例であ
る。図中４３は弱い筆圧で入力した点、図中４４は強い
筆圧で入力した点である。また第２図（ｂ）は漢字「−
」を入力した例である。

［発明の効果］ 以上、述べたように本発明の座標入力手段を用いること
により、筆圧によって変化する接触抵抗を座標値と共に
実時間で計測できる座標人力装置を全くコストアップす
ることなしに実現できる。

また、特別な筆圧検出機構を必要としないことから、例
えば描画システムのように筆致を筆圧に代表させ、デジ
タルデータとして蓄積するシステムに前記座標入力手段
を用いた場合、使用者は実際の筆記具の使用感に近い感
覚で描画をデジタルデータとして入力することが出来る
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の座標入力手段のハードウ
ェアを示す回路図。 第２図は、本発明の一実施例の座標入力手段の制御手順
の概要を示すフローチャート・第３図は１本発明の一実
施例の座標入力手段のＸ座標値読み込み手順を示すフロ
ーチャート。 第４図は、本発明の一実施例の座標入力手段のＹ座標値
読み込み手順を示すフローチャート。 第５図は、第３図のＸ座標読み込み手順に於ける正損抗
板の電位の変化の一例を示す図。 第６図は、正損抗板に応力をＥｒｌ加する入力加重と、
上下抵抗板の接触抵抗の関係の一例を示す図。 第７図は、本発明の一実施例の座標入力手段の各構成部
を等測的な電気素子に置き換えた回路図。 第８図は、本発明の一実施例の座標入力手段を応用した
描画装置を示す図。 第９図は、本発明の一実施例の座標入力手段を応用した
描画装置を用いた描画例を示す図。 ・正損抗板 ・下爪抗板 ・Ｙ生電極 ・Ｙ−電極 ・Ｘ−電極 ・Ｘ生電極 ・ＮＰＮＩ−ランジスクＱＩ ＮＰＮ　ｌ−ランジスタＱ２ ＰＮＰトランジスタＱ３ １　Ｏ・ １１． １５　・ １６　・ １７、 ｌ　９　・ ２０　・ ２１　・　・ ２２　・ ２３　・ ２４　・ ２５　・ ２７　・ ２８　・ ２９　・ ＰＮＰ　トランジスタＱ４ ３．１４ トランジスタの制御出力 アナログスイッチＳＷＩ アナログスイッチＳＷ２ アナログスイッチの制御出力 アナログ／デジタル変換器 ＰＣＵとアナログ／デジタル変 換器間のインターフェース ・プログラマブルコントローラ部 （ＰＣＵ） ・ＰＣＵと外部機器のインタ フェース Ｗｌの値 ＷｌとＷ２の平均値 Ｗ２の値 ステップ６時点 ステップ７時点 ステップ１０時点 ステップ１１時点 ３　ｏ　　　・ ３１　・ ３２　・ ３５　・　・ ３７　・　・ ３８　・ ４０　・ ４１　・ ４２　・ ４３　・ ４４　・ ・ステップ１２時点 ・ステップ１５時点 ・下爪抗板を示す等価抵抗 接触抵抗を示す等価抵抗 ・正損抗板を示す等価抵抗 ・アナログ／デジタル変換器の入 力容量、上下抵抗板間容量の総 和を示す等価コンデンサ ・正損抗板の電位の観測点を示す 電圧計 Ｘ座標読み込み手順に於ける上 抵抗板の電位の変化を示す曲線 ・正損抗板に応力を印加する入力 加重と、上下抵抗板の接触抵抗 の関係を示す曲線 ・座標入力装置 ・図形表示装置 ・データ転送手段 ・弱い筆圧で入力した点 ・強い筆圧で入力した点 第２図 第５図 入力荷重 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１） ａ）電位レベルを他の回路に監視させ、また高・低２レ
   ベルの電圧を印加させるための２つ以上の電極をもった
   、対向する２枚の抵抗膜と、 ｂ）対向した抵抗膜上に、低レベル・高レベルの２種類
   の電圧を前記電極に印加する手段と、ｃ）前記電極を、
   前記２種類の電圧の双方から切断し、高インピーダンス
   とする手段と、 ｄ）アナログ／デジタル変換手段とを持ち、ｅ）片側の
   抵抗膜のある一方の電極に高レベルの電圧、もう一方の
   電極に低レベルの電圧を印加し前記抵抗膜上に電圧勾配
   を生じさせ、前記抵抗膜に対向する抵抗膜を高インピー
   ダンスとし、抵抗膜上のある点に応力が加わった場合、
   たわみによつて接触した部分の電位を、高インピーダン
   スにした抵抗膜の電極からアナログ／デジタル変換手段
   によって読み取り、その値によって接触位置を数値化す
   る座標入力手段に於て、 ｆ）座標値読み取り前に、前記２枚の抵抗膜双方に高ま
   たは、低レベルのみの電圧を印加し、直後に座標値読み
   取りを行う、次に前記２枚の抵抗膜双方に前記レベル以
   外のもう一方の電圧を印加し、直後に座標値読み取りを
   行い、さきに読み取った値と、あとに読み取った値とを
   用いて、前記接触した部分の接触抵抗の抵抗値を計測す
   ることを特徴とする座標入力手段。