JPS60189529A - 座標入力装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は座標入力装置に係り、特に筆圧変動に依存しな
い安定な座標値を得るのに好適な、座標入力方式に関す
る。

〔発明の背景〕

座標入力装置において、使いやすさを考え、専用の入力
ペンを用いず、通常のボールペン等での入力を可能とし
、さらに感圧導電シートを利用して、手つきＫよる誤入
力を防止した感圧式座標入力装置が考えられている。例
えば、特公昭５７−３７９１０号公報、同５７−１９４
７６号公報、特開昭５６−８７１３４号公報をみよ。

以下に、感圧式座標入力装置の構成の一例と、原理につ
いて述べる。

第１図に、゛感圧式座標入力装置の構成の略図を示す。

２は位置座標検出用シートで、例えば第２図（（１）に
示すように、平面抵抗３２０両端に、電極２８゜２ｈを
有し、各々、端子２ｃ、ＱｔＬを有してｂる。３も前記
位置座標検出用シート２と同様のもので、電極５ａ、　
５４を有し、各々、端子３Ｃ，５１！を有している。４
は感圧導電シートである。３１は座標検出部で、ｊｅと
ｙの２次元の座標値を検出し、３１αにＸ座標出力、５
１ｂｙｃｙ座標出力を出力する。

今、第１図に示す点Ｐの位置が入力ベン３ｏで押圧され
たとすると、感圧導電シート４は、点ｒにおいて、厚さ
方向の抵抗値が抑圧の力に比例して急激に低下する。こ
こで、そのときの点Ｉの感圧導電シート４の厚さ方向の
抵抗値をＲ。

とする。第３図に、Ｒ，と、押圧荷重の関係を示す。荷
重が設定値Ｑを越えると、感圧導電シートの厚さ方向の
抵抗値は、荷重の増加に伴って減少する。点Ｐ′以外の
部分の感圧導電シートの厚さ方向の抵抗値は、はぼ無限
大と考えてよい値をとる。即ち、感圧導電シート４は、
押圧された一点でのみ、上下方向に電気的にある抵抗値
をもって導通するものである。よって、第２図Ｃｈ）に
示すように、押圧点Ｐから両端の電極２１２ｔＬまでの
抵抗値を各々Ｒ，、Ｒ，とし、同様にＰ′から電極５ｃ
、　５ｄまでの抵抗値を各々Ａ、、Ｒ４とすれば、座標
位置検出用シート２．３と感圧導電シート４は、第２図
＜ｃ）Ｋ示すように表す事ができる。又、第２図（Ａ）
に示すように、電極間の距離をＬｌ一方の電極からの距
離即ちＸ座標値をかとすれば、電気抵抗Ｒ１はかに、電
気抵抗Ｒ３は（Ｌ−１ｘ）　に比例する事が知られてい
る。

よって、例えば第４図のような結線で、電流源１より一
定電流１ｇを供給すれば、この電流ｉ。

は端子２ｃ、２ｄへ分流して平面抵抗シート２の点Ｐよ
シ感圧導電シート４の導通抵抗Ｒ，を介して、平面抵抗
シート３０点ｒ　に流れこみ、さらに端子５ｃ、　３ｄ
Ｋ分流されて接地点に流れていく。

このとき、端子２ｃ、　２ｔＬ、　ＳＣ，３ｄに流れる
電流を’＊　ｅ　’！’ｙ　’Ｂｅｉ番とすれば、’ｓ
　＋’ｔ　””ｉｏ　＋１１ ｉ、＋４＝ｉｏ　（２） の関係が成立し、しかも、ｉ、と嶋の電流は、点Ｐによ
って分割された、端子２ｃ、２ｔＬまでの抵抗値に各々
逆比例する電流が流れる。また、同様に１Ｂと１４の電
流も、点ｐｔｒによって分割された端子３ｃ、５ｔＬま
での抵抗値に各々逆比例する電流が流れる。

前述したように、点Ｐから電極部２αあるいは、２ｂま
での物理的距離と、抵抗値は比例するので、点Ｐの位置
は、ｉ、あるいは、ｉ８、もしくは（ｉ、−Ｌ２　）を
検出することによって得ることができる。

同様に、点Ｐ“の、電極部３ａから、あるいは、３ｂか
らの位置は、輸あるいは、４、もしくは（輸−１４）を
検出することＫよって得ることができる。

その中で、本発明者は平面抵抗シートの中点で出力が零
になること、及び大きな電圧をあつか　５えるためＳ／
Ｎが良いことなどから、（Ｇ’り＊（’ｍ−’ａ）を検
出することとした。

第５図は本願発明者が採用した感圧式座標入力装置の具
体的な回路構成を示したものである。

５．６は差動増幅器で、演算増幅器９．１０と抵抗ｒＩ
ｓ　ｒｌｌ　＊　’？Ｉ　”ｌｌ＃　ｒ９ａ　ｒｌｏ＋
　ｒＩＩｓ　ｒｉｌ！で構成される。

ｒｌ　＊　ｒｌ　＊　ｒＢ　ｍ　ｒａは各々’Ｉｓ　’
１ｍ　’１ｍ　’４を測定するための電流検出用抵抗で
ある。

第５図において、ｒ、＝ｒ、＝ｒ、＝ｒ４＝ｒ０とする
。

端子５αと５ｈの差電圧は（ｉｌ−ｉｌ）Ｔｏであるの
で、差動アンプ５を使って端子５ｄに（Ｚ＋−＠２　）
に比例した電圧を出力する事ができる。よって前述した
事から端子５ｄには第１図の電極２ａからの押圧点Ｐま
での距離ムに比例した電圧が出力される。

同様にして端子６ｄには第１図の電極３ｂからの押圧点
Ｐ″までの距離ｔｙに比例した電圧が出力される。

以上の説明よシ、座標値信号はます差動増幅器５，６の
入力差電圧として現れ、後に差動増幅器５，６の出力電
圧として現れる事になる。

ところで一般に差動増幅器を第５図の形で実現した場合
その出力電圧は入力の差電圧だけでは決まらず、入力の
同相電圧も影響する。即ち、座標値信号である差電圧が
一定値であっても、同相電圧が変動すれば、出力電圧も
変動してしまう事になる。第５図において、押圧点が一
定の時、鳥、鳥、　Ｒｓ　、　Ｒ＆が一定であシ、又ｉ
ｏ一定よシ、’１＋’ｌ＊輸、ｉ４も一定であるから、
差動増幅器５，６の入力差電圧は双方とも一定である。

ところが、このとき、差動増幅器６の入力同相電圧はＲ
，の値に依存せず一定であるのに対して押圧力で変動す
る抵抗Ｒ，の影響で差動増幅器５０入力同相電圧が変動
してしまう事は明らかである。よって差動増幅器５の出
力には、押圧力で変動する抵抗Ｒ，の影響が現われる事
になる。

この事は、たとえ一定点を押圧しても押圧力の変動によ
り座標値が変動してしまう事を意味しておシ、座標入力
装置としては好ましくない。

次に、押圧力の変動による座標値の変動について具体的
に述べ、この方式の問題点を明らかにする。

まず、差動増幅器５の入出力関係を第６図のように表す
。６５は入力端子５ａと５ｈｌｌＣ同相電圧ｖｃを与え
る電圧源、６６．６７は各々ｖ、ｔ７２の電圧を発生す
る電圧源で、入力端子５ａと５ｈの間に電圧差νｄを与
える。Ａ１とＶ。は差動増幅器５の各々増幅率と出力電
圧である。このとき、入出力関係は一般に次のように表
す事ができる。

ｔ’ｏ　＝ＡｖＣｊｄ＋１１ｃ／Ｃｍ）　−＋１１ここ
でＣ，は差動増幅器５の同相電圧除去比（以下ＣＭＲと
略す）である。

ｖｄは座標値を表す座標値信号で、ｔは押圧力で変動す
る電圧に対応する事はこれまでの説明より明らかである
。

（３）式は、Ｃｒｎ＝ωの時以外は、ｖ、の変動が出力
電圧Ｕ６の変動として現れる事を表している。

Ｃｍの大きさは、差動増幅器５を構成している演算増幅
器９自身のＣＭＲとｒ５ｓ　ｒａｓ　ｒ？ｓ　ｒａの抵
抗値精度で決まる。演算増幅器９のＣＭＲを無限大とし
た場合、抵抗値の設定をｒｌ　＝ｒ６　”ｒ７　＝ＴＩ
　＝ｒ９とすると、Ｃ，、Ｌの最少値は、 Ｃ−１π　・・・（４） で表される事が知られている。ここでεはｒ、。

ｒａ　ｍ　”Ｉ　＊　’ａの設定値ｒ９からの誤差で、
γ５　＃　ｒｌｌ　＊ｒ？＊ｒａがｒａ　（１−ｓ　）
からｒ９（１＋６）の間に存在する事を意味する。（４
）式よシ、もし、ε；０．０１の精度をもつ抵抗器を使
うと、Ｃｍ中５０になる。

これを（３）式に代入すると、 Ｕ６中’ｖ　（’ｄ＋ｖｃ１５０　）　、、、（５）と
なる。即ち、ν０を座標値を表す電圧として使うと座標
値信号に対応する差動増幅器５０入力差電圧ｖ４の電圧
変化幅と、押圧力によって変動する入力同相電圧ｕｃの
電圧変化幅が等しい場合、押圧力の変動による座標値＆
１００変動幅は、ｖｏの全変化幅の１１５０にも達する
。この座標値変動を抑えるには、さらに高精度な抵抗器
か、抵抗器の設定値からのずれを補正する可変抵抗器を
使った調整部が必要である。

この現象を第７図の信号波形図で示す。このときペンは
ある一定点を押圧しているとする。

よって座標値出力υ５ｔＬ、”６（Ｌは本来一定電圧を
出力すべきである。Ｑは押圧力であシ、押圧力が時間と
共に変動している事を表している。前述したとおり、こ
の変動によシ、感圧導電シートの押圧点の抵抗値ｐＲが
変動し、第７図のようにυ、ａ。

νＩＩｂの同相電圧が変動する。さらに（４）式で示し
たように、同相電圧の変動が座標値出力’ａｄにも影響
し、本来一定値を示すべき座標値出力が押圧の変動によ
シ、時間と共に変動してしまう。

これに対して’６（Ｉｎ　’ａＡ　の同相電圧は、押圧
力の変動の影響は受けないので座標値出力’ａｄは一定
値を示す。

以上述べた様に、感圧導電シートを用いた２次元の座標
位置検出において、一方の次元に対応する座標値出力は
、龜記中のペンにかかる押圧力の変動、即ち筆圧変動の
影響を受け、たとえ一定点を押圧しても、その押圧力の
変動により、本来一定値であるべき座標値出力が変動し
てしまうという問題点があった。

〔発明の概要〕

上述した問題点を解決するため、本発明においては、上
述した構成に加えて、第１の座標検出用シートの電極の
接続点に、電流源か、固定電位点のいずれかを接続する
とともに、第２の座標検出用シートの電極の接続点に固
定電位点か、電流源のいずれかを接続する切換スイッチ
手段を付加することによシ、Ｘ、Ｙ座標の検出を別個に
行ない、それぞれの検出に際して、差動増幅器の入力同
相電圧の変化をなくし、筆圧変動に伴う座標値変動を解
消する。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図面を用いて説明する。

第８図は本発明の実施例を示す座標入力装置である。１
１．１２は一定電流ｉ６を供給する定電流源、２２．２
３は切シ換えスイッチ、２４は前記切シ換えスイッチ２
２．２３の制御部、２５．２６は電圧ホールド部、２７
は前記電圧ホールド部２５．２６の制御部である。Ｘ、
Ｙは各々Ｘ軸、ｙ軸の座標出力端子、Ｓは座標軸の選択
信号である。

以下、本実施例の回路動作を第９図の信号波形図と第８
図を用いて説明する。

第９図において信号Ｓは、ハイレベルがｇＭｂローレベ
ルがｙ軸を選択している事を表す。信号Ｈはハイレベル
のとき、ホールド部２５．２６が電圧をホールドする事
を示す。波形Ｑは筆圧変動の一例を表す。Ｘ、　、　Ｘ
、　、　Ｙ、　、　Ｙ、は、各々差動増幅器５．６の入
力電圧を表す。

信号Ｓの初期状態がハイ、レベルで、時刻ｔ１にローレ
ベルになりｙ軸を選択する。すると、切換スイッチ制御
部２４は、切換スイッチ２２．２５を各々Ａ、Ｃ側にす
る。ホールド制御部２７は、信号Ｓが変化してからある
一定時間τだけハイレベルを出力する。よって、時刻ｔ
、までは座標出力Ｘ、Ｙは共に以前の電圧をホールドす
る。座標検出用シート２の加圧点の位置は、差動増幅器
５の入力Ｘ、　、　Ｘ、の差電圧として現れ、座標検出
用シート３の加圧点の位置は、差動増幅器２１の入力Ｙ
、　、　Ｙ、の差電圧として現れる。さらに、感圧導電
シート４は、筆圧変動Ｑの影響によって導通点での抵抗
値が変動するので、差動増幅器５の入力Ｘ、　、　Ｘ、
の同相電圧は、筆圧変動に伴って変化する。一方、差動
増幅器６の入力Ｙ□Ｙ！の同相電圧は筆圧変動の影響を
受けない事は第４図と比較すれば明らかである。従って
差動増幅器６のＣＭＲが無限大でなくても出力Ｙは筆圧
変動の影響を受けない。

信号Ｓが時刻ｔ、にハイレベルになｌ　、　Ｘ軸を選択
すると、切換スイッチ制御部２４は、切換スイッチ２２
．２５を各々Ｂ、Ｄ側にする。前回と同様座標出力Ｘ、
Ｙは、時刻ｔ、まで以前の電圧をホールドする。さらに
差動増幅器５の入力ｘ、。

Ｘ、には座標検出用シート２の加圧点の位置が差電圧と
して現れ、差動増幅器６の入力Ｙｌ　ｓ　Ｙ＊には座標
検出用シート３の加圧点の位置が差電圧として現れる。

この場合、！１１圧変動Ｑの影響による同相電圧の変動
は、差動増幅器６の入力Ｙ１　ｍＹ！に現れ、差動増幅
器５の入力Ｘ、　、　Ｘ、には現れない。従って差動増
幅器５０ＣＭＲが無限大でなくても出力Ｘは筆圧変動の
影響を受けない。

以後の時刻ｔ＋　＊　ｔｏでの動作も同様にして行われ
る。ところで、実際の回路では、定電流源１１゜１２０
過渡特性により、切換スイッチ２２．２５０状態が切換
ってから一定電流＆（１を流し始めるにはある程度の時
間を要す。その為、差動増幅器５゜６の入力Ｘ、　、　
Ｘ、　、　Ｙ、　、　ＹｔＫは、切換スイッチ２２゜２
５の状態が切換わった直後に、パルス性の雑音Ｎ、、Ｎ
ｙが現れる。電圧ホールド２５．２６及びその制御部２
７は、この様な雑音の影響が座標出力ｘ、ｙＫ現れるの
を防ぐ目的で挿入されたものである。

以上の説明から明らか力ように、押圧点のＸ座標に対応
する座標検出用シート２の加圧点の位置はＸに現れ、ｙ
座標に対応する座標検出用シート５の加圧点の位置はＹ
に現れる。さらに差動増幅器のＣＭＲが無限大でなくて
も時刻ｔ、からｔ、ではＹに現れる電圧は筆圧変動の影
響を受けない。又、時刻１．からｔ６ではＸに現れる電
圧は筆圧変動の影響を受けない。

したがって、時刻ｔ、からｔ４ではｙ座標値が、時刻ｔ
４からｔ６ではＸ座標値が各々筆圧変動の影響を受けず
に取シ出す事ができ、２次元の位置座標が筆圧変動の影
響を受けずに得る事が可能となる・　） 第１０図は本発明の第二の実施例を示す座標入力装置で
ある。端子９５に加える信号Ｓは第９図に示したように
、ノ・イレベルのとき−座ｆｌＡ、ローレベルのときｙ
座標を選択している事を意味する。　゛ まずＳがローレベルでｙ座標を要求している時を考える
。この時は切換スイッチ９１が第１０図に示したと同じ
状態になる様に制御器９６が動作する。すると、出力端
子９５には、ｙ座標値に比例した電圧が出力される事は
、第５図と比較すれば明らかである。

次に、Ｓがハイレベルのとき制御器９６は切換スイッチ
９１が第１０図に示す状態とは反対の状態になる様に動
作する。すると出力端子９３にはＸ座標値に比例した電
圧が出力される事も明らかである。

さらに、切換スイッチ９１がいずれの状態にあっても差
動増幅器６０入力端子には押圧変化による感圧導電シー
トの抵抗値Ｒ，の変化に伴う同相電圧変化は起きず、よ
って差動増幅器６０ＣＭＨに依らず出力端子９３には抑
圧変化に影響しない座標値出力が得られる事は明らかで
ある。

なお、上述した実施例においては、座標検出用の入力手
段として、両端に電極が接続された平面抵抗板の間に感
圧導電シートが介在されたものを例にとって説明したが
、間に感圧導電シートを用いない構造のもの、さらには
、平面抵抗板のかわりに、絶縁基板上に複数の線状の電
極を互に平行に形成し、電極の各端に抵抗体を接続し、
更に抵抗体の両端に電極をもうけた板を、線状の電極を
対向させて、感圧導電シートを介して重ねた構造のもの
などを用いても、本発明の効果が得られることは言うま
でもない。

〔発明の効果］ 本発明によれば、２次元の座標値が、筆記中のペンに対
する加圧力の変化、即ち筆圧変動による影響を受けずに
、得る事が可能となる。本発明では、加圧力によシ加圧
点の抵抗値が変化する感圧導電シートの抵抗値変化の影
響が座標値出力に現れないので、感圧導電シートを使っ
た２次元の座標位置検出において、２次元とも高精度な
位置座標の検出ができる効果がある。

さらに、本発明では、筆圧変動による座標値出力への影
響は、差動増幅器の同相電圧除去比の値に依らず現れな
いので、同相電圧除去比を大きくする為の高精度抵抗器
や調整部を必要としない、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、感圧式座標入力装置の構成図、第２図は座標
位置検出用シートとその等価回路を示す図、第３図は感
圧導電シートの特性図、第４図は座標検出部の一例を示
す図、第５図は座標検出部の具体例回路例を示す図、第
６図は差動増幅器の入出力関係を表した図、第７図は第
５図の各点での波形を示す図、第８図は本発明の第一の
実施例を示す図、第９図は第８図の各点での波形を示す
図、第１０図は本発明の第二の実施例を示す図である。 １１．１２・・・定電流源 ２．３・・・座標位置検出用シート ４・・・感圧導電シート５，６・・・差動増幅器２２、
２３・・・切換スイッチ ２４　・・・切換スイッチの制御部 ２５．２６・・・ホールド部 ２７　・・・ホールド部の制御部 代理人弁理士　高　ａ８Ａ　夫 牙１図 〒２図 ｆ′５図 ｊ：ｒオド、（Ｊン 檗４図 モ 〒５図 〒６図 兜７図 〒３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　加圧入力面と第１と第２の座標検出シートと該座標
   検出シートに接続されたそれぞれ一対の電極とを有し、
   前記加圧入力面の加圧点の位置に応じて前記座標検出シ
   ートに流れる電流を前記電極に分流させる入力手段と、
   前記一対の電極の接続点間に挿入され、前記座標検出シ
   ートに電流を流す手段と、前記加圧入力面の加圧点に対
   応した、前記座標検出シートの接触点と前記電極の間に
   流れる電流を検出することによシ前記加圧点の座標を検
   出する手段とを有する座標入力装置において、前記接続
   点の一方に電流源か、固定電位点のいづれかを接続し、
   前記接続点の他方に固定電位点か、電流源を切換接続す
   る手段を設けたことを特徴とする座標入力装置。 ２　前記二枚の座標検出シートが、それぞれ両端に前記
   電極が接続された可撓性を有する平面抵抗体で構成し、
   かつ前記二枚の座標検出シートの間に感圧導電シートが
   介在させたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の座標入力装置。 ３、前記切換接続手段が、前記第１の座標検出シートに
   接続された前記一対の電極の前記接続点に前記電流源か
   、前記固定電位点のいづれかを接続する第１の切換スイ
   ッチと、前記第２の座標検出シートに接続された前記一
   対の電極の前記接続点に前記固定電位点か、前記電流源
   のいづれかを接続する第２の切換スイッチとを肩し、前
   記第１の座標検出シートの座標検出時には、前記第１の
   切換スイッチを前記固定電位点に、前記第２の切換スイ
   ッチを前記電流源に接続し、前記第２の座標検出シート
   の座標検出時には、前記第１の切換スイッチを前記電流
   源に、前記第２の切換スイッチを前記固定電位点に接続
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載の座標入力装置。 ４６　前記第１．第２の切換スイッチの状態が変化した
   直後の一定時間、前記座標検出手段の出力を保持するホ
   ールド手段を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
   ３項記載の座標入力装置。