JPH0563815B2 - - Google Patents

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JPH0563815B2
JPH0563815B2 JP63062114A JP6211488A JPH0563815B2 JP H0563815 B2 JPH0563815 B2 JP H0563815B2 JP 63062114 A JP63062114 A JP 63062114A JP 6211488 A JP6211488 A JP 6211488A JP H0563815 B2 JPH0563815 B2 JP H0563815B2
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JP
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pressure
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resistive
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International Business Machines Corp
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    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/045—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using resistive elements, e.g. a single continuous surface or two parallel surfaces put in contact

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • User Interface Of Digital Computer (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本発明は、図形入力タブレツトに関するもので
ある。本発明は、データ処理分野で特に有用であ
り、図形性のデータをデータ処理機械に入力する
のに用いることができる。
Ｂ 従来技術 データ処理分野において、システムの使用者に
とつて主要な問題の１つは、データを迅速に入力
することである。これは、今まではキーボードで
行なつていたが、文字列ではなく図形データを入
力することが必要なときは、キーボードは甚だし
く非能率的である。従来技術では、もつと能率的
で使用し易い図形データ用入力手段を提供すする
ため様々な試みの例がある。
一つのそのような例は、欧州特許第5996号（ク
エスト・オートメーシヨン（Quest
Automation）社）に開示されており、２つの抵
抗層をもつ電子記録装置を示している。２つの層
は互いに重なり、わく組みで離されているが、針
または類似物の圧力によつて接触するように配置
されている。互に位相が90度離れた励振電圧がそ
の抵抗層に印加され、針の位置に関係する２つの
アナログ電圧が、明記されていない方式で得られ
る。
今一つの例が、ロバート・ブラントン
（Robert Branton）の英国特許第2088063号に開
示されている。これは、絶縁メツシユを介して重
なつている導電層との矩形の抵抗層を開示してい
る。この抵抗層は、各偶に接点を備えており、対
向する１組の接点が任意の一時点で付勢される。
針（ボール・ペンまたは類似物）が、上部の導電
層上に押しつけられ、導電層は絶縁メツシユの間
隔を通して抵抗層と接触する。その結果、導電層
の電位は、接触点で抵抗層の電位と等しくなる。
この電位は、その点の各成極接点からの相対距離
と共に変化するので、導電層の電位は針の位置を
決定するための情報を提供する。これらの成極接
点に対する相対位置が確立されると、その成極接
点対は消勢され、他の一対の接点が極性を与えら
れ、異なる軸に沿つた針の位置に関する情報を与
える。かくて、針の二次元の位置を決定すること
ができる。
Ｃ 発明が解決しようとする問題点 先行技術では、２次元の入力しかタブレツトか
ら直接は行なえない。もし第３の次元が必要な場
合、他の手段、たとえば、手動制御軸に設けられ
た電位差計によつて、それを入力しなければなら
ない。タブレツトのみを用いて３次元データを入
力できれば、非常に役立つ。たとえば、ａ）図形
端末装置上のある場所の色または強度あるいはそ
の両方を特定し、ｂ）サインを確認するのに役立
つ。その場合、サインの至る所に印加される圧力
の輪郭が、サインの外観の２次元チエツクでは出
来ない有益な追加チエツクとなるはずである。更
に先行技術では圧力情報を検出することができな
い。この情報は、たとえばストリツプ形の１次元
位置検出タブレツトの場合に有用となり得る。こ
れによつて、先行技術の２次元入力タブレツトが
占めていた大きな面積を占めずに、２次元の入力
能力が提供されるはずである。
Ｄ 問題点解決するための手段 したがつて、本発明による図形入力タブレツト
は、平らなタブレツト面をもたらすように導電性
材料の層と同延的に支持された電気的抗性材料の
層を具備し、この抵抗性材料には、前述の２層に
局部的圧力が加えられる領域で該２層間の電気抵
抗が印加圧力と共に単調に変化するという性質が
ある。第１および第２の導体が抵抗材料層の第１
および第２の部分にそれぞれ接続され、これらの
部分はタブレツト面を横切る第１の想定線上の互
いに離隔した位置にある。タブレツトの構造と配
置は、抵抗性材料層と導電性材料層の間に電圧が
加えられた場合、前記第１および第２の導体中に
実質的に電流が流れないが、前記局部的圧力が前
記タブレツト面に加えられた場合は、前記第１お
よび第２の導体中に電流が流れ、それらの電流の
相対的な大きさは、抵抗性材料層の第１および第
２の部分から圧力が加えられた領域までのそれぞ
れの距離に関係しており、抵抗性材料層と導電性
材料層の間に流れる全電流が、印加圧力の大きさ
に関係するようになつている。
これにより、線形の次元と圧力の次元の２つの
次元で針の位置を検出する能力がもたらされる。
好ましい実施例においては、図形入力タブレツ
トは、抵抗性材料層の第３および第４の部分にそ
れぞれ接続された第３および第４の導体を含み、
これらの部分は、タブレツト面を横切つて、前記
第１の想定線と交叉する第２の想定線上に間隔を
おいて配置される。前記の局部的圧力が前記の領
域に加えられるとき、電流が前記第３および第４
の導体に流れ、第３および第４の導体中の電流の
大きさは、それぞれ局部的圧力が加えられる領域
から、前記第３および第４の部分までの距離に関
係している。
これによつて、２つの線形の次元と１つの圧力
の次元の３つの次元で針の位置を検出する能力が
もたらされる。
また、図形入力タブレツトは、前記の各導体で
測定された個々の電流を合計することによつて前
記の全電流の値を求めるように配置された、電気
的検出手段を備えていることが好ましい。
このようにする代わりに、図形入力タブレツト
に、その電気的励起手段と導電性材料層との間に
流れる電流の測定値から前記全電流の値を求める
ように配置された電気的検出手段を設けてもよ
い。
抵抗性材料層は、材料の単一シートの形でよ
い。このようにする代わりに、抵抗性材料層は二
枚のシートから成るものでもよい。この場合各シ
ートは抵抗性材料から成り、導体は前記第１のシ
ートに接続され、前記第２のシートは、前述のよ
うに、局部的圧力が加えられる領域での２層間の
電気抵抗が、これらの層に加えられる圧力の大き
さと共に単調に変化するという特性をもつてい
る。
Ｅ 実施例 第１ａ図は、本発明による図形入力タブレツト
を示す。抵抗性材料層１０は、Vermahide（商標
名）として知られている圧縮性抵抗シートであ
る。この材料は、それに加えられる圧力が増大す
ると、それを構成する導電性フアイバがもつと密
接に接触するように強制されるので、局部的な電
気抵抗が減少する性質をもつている。層１０のす
ぐ下に導電性材料層１１があり、これは絶縁基板
１３に付着された導電性コーテイングである。絶
縁基板１３のすぐ下に導電層５０があり、これは
静電遮蔽を与えるため接地させることができる。
層１１，１３、および５０は、両面がエツチング
されていないプリント回路基板によつて実施する
と好都合である。層１０，１１，１３および５０
の上に重なつて保護シート１２があり、これは、
電気絶縁性で、物理的耐久性があり、かつ局部的
に弾性変形が可能なものである。導線３０によつ
て導電性層１１に、また導線１４，１５，２１、
および２２によつて抵抗層１０の対向する縁部
に、電気的接続を行なう。（第２図参照） 第１ｂ図は、２枚の抵抗性シートを含む別のタ
ブレツトを示す。抵抗性シートの１枚は圧縮性シ
ート１０ａであり、もう１枚は剛性シート１０ｂ
である。導電層１１が抵抗シート上に重なり、局
部的に弾性変形できる。
第２図は、第１ａ図のタブレツトの平面図を示
す。接触パツド１６，１７，２３、および２４が
それぞれ導体１４，１５，２１、および２２に取
りつけられる。各接触パツドは、抵抗性材料層の
一部に電気的に接触する。すなわち、パツド１
６，１７，２３、および２４は、それぞれ抵抗性
材料層１０の一部１８，１９，２５、および２６
に接触する。これよつて、使用者が針で局部的圧
力を加えて電流を導体１４，１５，２１、および
２２に流すための入力領域として、層１０の残部
２０が残される。
第３ａ図は、領域２０に加えられる圧力の位置
（ｘ、ｙ）と大きさ（ｚ）を表わす信号ｘ，ｙ，
ｚを生成するための１つの技法を示す。４個の電
流感知増幅器４４が導体１４，１５，２１、およ
び２２を流れる電流を測定するために設けられ
る。この電流感知増幅器の出力は、２個のアナロ
グ加算器３５と３７とに供給される。その一つ３
５は導体１４と１５用でｘ方向をカバーし、もう
一方の３７は導体２１と２２用でｙ方向をカバー
する。これらの加算器の出力は、それぞれ分割器
３６と３８とに、それぞれの方向における１つの
電流感知増幅器出力と共に与えられる。これが生
成するｘに対する信号（ｙの場合も同様）は、対
向する導体１４と１５または２１と２２中の電流
の簡単な比とはならず、１４中の電流をＩ１，１
５中の電流をＩ２とすれば、ｘの値は、次式で与
えられる。
ｘ＝Ｉ２／Ｉ１＋Ｉ２ この関数を選んだのは、それが０と１の間で近
似的に直接的に変化する結果を与えるためであ
る。
針によつて加えられる圧力を表わすｚに対する
信号は、単に導体１４，１５，２１、および２２
内の個々の電流の和である。これは、それぞれ３
５と３７とによつて生成されるｘとｙとの電流の
和を３９で合計することによつて得られる。
第３ｂ図は、ｘ，ｙおよびｚをコンピユータに
入力する回路を示す。マルチプレクサ４０は順次
にｘ，ｙ，Ｚのそれぞれを選んで、アナログ−デ
イジタル変換器４１に転送する。その結果はバツ
フア４２に提供され、それからそのコンピユータ
に接続されたデータバスに提供される。
第４図は、第３ａ図、第３ｂ図とは別の装置を
示す。この場合、さらに導体３０中の電流を直接
測定するための電流感知増幅器４５が設けられて
いる。これによつて、（３５および３７と共に用
いられる）アナログ加算回路３９の経費と不正確
さが避けられる。さらに、ｘおよびｙ関数の生成
がコンピユータで行なわれるので、タブレツト
は、回路３５，３６，３７、および３８から供給
される局部的情報を必要としない。この手法は、
コンピユータでもつと多くの処理が必要となり、
したがつて、最大サンプリング速度が下がるとい
う欠点をもつが、回路３５，３６，３７，３８、
および３９を必要としないので、ハードウエアの
製造コストは下がる。
使用に際し、タブレツトの導電性材料層１１は
−10ボルトの電圧に保持される。抵抗層１０の縁
部に沿つた導体１４，１５，２１、および２２
は、０ボルトに保持される。タブレツトの上部面
に圧力が加えられないときは、層１０と１１との
間の物理的接触は非常に僅かであつて、その間に
意味がある電流は流れない。しかし、局部的圧力
が上部面に加えられると、層１０と１１とは、物
理的にも電気的にも接触を強いられ、その結果、
導電性材料層１１から、抵抗性材料層１０に接続
された導体１４，１５，２１、および２２に電流
が流れる。これらの各導体中を流れる電流は、各
接触パツドから圧力が加えられた点までの距離に
反比例する。
今一つの可能性は、第４図に示すような装置
で、感知増幅器４５（およびその付属抵抗器）の
ない装置を設けることである。この場合、コンピ
ユータは、４つの導線電流のすべてをデイジタル
的に加算しなければならない。これは処理オーバ
ーヘツドであつて、最大サンプリング速度が下が
るが、ハードウエア製造コストはさらに安くな
る。
第５図は、ｘの測定値と、圧力が加えられた実
際の位置との関係の変動を示す。重大な縁部効果
が存在することがわかる。すなわち、０から１ま
での全領域をカバーするようにｘの測定値を拡大
するには、測定値をコンピユータが受け取つたと
き測定値をデイジタル的に処理する必要があり得
るということを意味する。（０は区域２０の左端
であり、１は右端である）。また、ｙ＝0.5付近で
の読取値に比べて、ｙ＝０またはｙ＝１付近での
ｘの読取値は圧縮されるので、ｘの読取値を拡大
するときｙの変位を考慮に入れることが必要なこ
ともある。このことは第５図の２本の線で示され
る。線Ａは、ｙ＝0.5（すなわち、タブレツトの中
心を横切る）のとき、線Ｂは、ｙ＝0.9（すなわ
ち、タブレツトの上端付近）のときのものであ
る。
第６図は、測定された全電流（すなわち、ｚ）
と、タブレツトの1.5mm2の面積に加えられた力と
の関係の変動を示す。生成される線が理想的に直
線的でないので、このグラフを使うとある種のデ
イジタル処理では便利なことがわかる。これは、
必要な場合、たとえば、測定された電流を加えら
れた圧力に相関させるルツクアツプ・テーブルを
使えば簡単に実現できる。圧力の値があるゼロ以
外の値のとき、測定された全電流がゼロとなるこ
とに注目されたい。すなわち（たとえば人の手に
よる）軽微な圧力はタブレツトで検出されず、タ
ブレツトの通常の動作を妨害しないことを意味す
るのでこれは有用である。
加えられた圧力に応じた電流の変動は、２つの
効果から生じる。第１の効果は、抵抗材料が局部
的に圧縮され、したがつて材料中のフアイバーは
電気的接触がよくなるため、加えられた圧力の領
域で電気抵抗を減少させるということである。第
２のより重要な効果は、導電層と抵抗層の間の接
触面積が増加することである。
圧力の増加につれて接触面積が増大するため、
測定位置に誤差が出ることがある。このことが起
こるのは、ある接触パツドに、それと対向する接
触パツドよりもずつと近くで（たとえば、１７よ
りも１６の近くで）圧力が加えられるときであ
る。圧力に応じた接触面積の増加は全方向で一様
であるが、接触区域が１７よりも１６に近いの
で、接触区域の縁部から１６までの距離は、接触
区域の縁部から１７までの距離より大きな割合で
減少する。このため、大きい圧力が加えられるに
つれて、測定位置は近い縁部に近づくことにな
る。この効果が容認できないほど大きい場合、中
心に近い位置測定値に重みをつけることによつ
て、コンピユータ内でデイジタル的にそれに対す
る補償をすることが必要となる。この重みづけの
レベルは、圧力の増加（すなわち全電流の増加）
につれて増大する。
考えておく必要のあるもう１つの補償は、ある
一定の圧力において、接触点がタブレツトのいず
れかの縁部に近づくにつれて、全電流が増加する
ことを考慮に入れることである。その理由は、接
触点が中心から１つまたは２つの接触パツドに近
づくにつれて、接触点から接触パツド１６，１
７，２３、および２４までの、抵抗シート中の全
抵抗が減少することである。この効果が無視でき
ないほど大きい場合には、データを処理するとき
適当な重み付けを適用することができる。
針の位置と圧力のサンプリング速度は、その適
用の条件と使用する回路およびコンピユータのソ
フトウエアによつて決まる。図形の端子入力およ
びサイン照合の場合は、約10KHzのサンプリング
速度でも容認されるが、約20KHzの速度が好まし
い。
Ｆ 発明の効果 本発明による図形入力タブレツトは、平面的二
次元情報のほか圧力情報を検出でき、他の手段を
用いずに三次元入力が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１ａ図は、本発明による図形入力タブレツト
の一実施例を示す概略断面図である。第１ｂ図
は、本発明による図形入力タブレツトの別の実施
例を示す概略断面図である。第２図は、第１ａ図
のタブレツトの概略平面図である。第３ａ図は、
本発明によつて作成される位置および圧力情報を
表わす信号を処理する回路を示すブロツク図であ
る。第３ｂ図は、第３ａ図の回路の出力をコンピ
ユータに入力する回路の概略図である。第４図
は、本発明によつて生成される位置および圧力情
報を表わす信号を処理し、それをコンピユータに
入力する別の回路を示すブロツク図である。第５
図は、本発明を使用するとき、位置測定値と実際
の位置との関係を示す変動を示すグラフである。
第６図は、本発明にもとづく、測定された全電流
と小領域に加えられた実際の力との関係の変動を
示すグラフである。 １０……抵抗性材料層、１１……導電性材料
層、１４，１５……導体。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 平らなタブレツト面をもたらすように導電性
    材料の層と同延的に支持された電気抵抗性材料の
    層を有し、 前記抵抗性材料には、前記２つの層の間に局部
    的圧力が加えられる領域で該２つの層間の電気抵
    抗が印加圧力とともに単調に変化する性質があ
    り、 さらに前記抵抗性材料層の対向する１対の縁部
    にそれぞれ電気的に接続された第１および第２導
    体と、 前記導電性材料層と前記抵抗性材料層との間に
    電圧を与える電圧設定手段と、 前記第１および第２導体の各々に流れる電流を
    個別に測定するとともに、これらの電流を加算す
    ることにより前記導電性材料層と前記抵抗性材料
    層との間に流れる全電流を推定するように、前記
    第１および第２導体に接続された電流感知手段と
    を有し、 前記局部的圧力が前記タブレツト面に印加され
    た場合に前記第１および第２導体に流れる電流の
    相対的大きさに基づいて、前記縁部から前記局部
    的圧力が加えられた領域までの距離を推定し、且
    つ前記導電性材料層と前記抵抗性材料層との間に
    流れる全電流の推定値に基いて、前記局部的圧力
    の大きさを推定するようにしたことを特徴とす
    る、 図形入力タブレツト。
JP63062114A 1987-04-28 1988-03-17 図形入力タブレツト Granted JPS63276117A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8710033 1987-04-28
GB8710033A GB2204131B (en) 1987-04-28 1987-04-28 Graphics input tablet

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63276117A JPS63276117A (ja) 1988-11-14
JPH0563815B2 true JPH0563815B2 (ja) 1993-09-13

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ID=10616483

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JP63062114A Granted JPS63276117A (ja) 1987-04-28 1988-03-17 図形入力タブレツト

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US (1) US4798919A (ja)
EP (1) EP0288692B1 (ja)
JP (1) JPS63276117A (ja)
CA (1) CA1297177C (ja)
DE (1) DE3882268T2 (ja)
GB (1) GB2204131B (ja)

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