JP2003050665A - 表面位置選定システムを有する電子装置 - Google Patents

表面位置選定システムを有する電子装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 任意の形状の二次元あるいは三次元面を有す
る物体表面において、ユーザが指定する位置の決定を可
能にする位置検出システム。 【解決手段】 位置検出システムを用いた電子装置は、
一つまたはそれ以上の導電層と、二次元または三次元の
面と、導電層に接続された少なくとも２対のコンタクト
と、対をなすコンタクトのそれぞれに交流信号を印加す
る信号生成器と、面においてユーザが位置を指定するた
めのスタイラスと、プロセッサと、予め情報が格納され
たメモリと、を有する。導電層は対をなすコンタクト間
に生成される信号レベル勾配に応じた信号を面から放射
するように構成されており、ユーザがスタイラスを面に
近接させて位置を指定するとき、当該位置に対応する信
号レベル勾配に応じた信号を受信し、プロセッサは受信
した信号に基づきユーザが指定した位置を決定し、決定
された位置座標をアドレスとしてメモリから情報を出力
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ユーザによって選択さ
れた表面上の位置選定を決定し、その位置選定に関連し
て決定された情報をユーザに提供するシステムを有する
電子装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ある表面上に置かれたスタイラスの位
置、または指の位置さえも決定するために、様々な技術
が存在する。１つの技術は、平坦なタブレットの表面の
下方またはディスプレイ装置の表面の上方に置かれた、
水平方向および垂直方向のワイヤの格子である。この格
子は、スタイラスによって検出された位置指示信号を発
信する。この種の技術を使用する２つの装置が、Greeni
asらの米国特許第5,149,919号および第4,686,332号に記
述されている。これらの装置を使用する応用には、コン
ピュータ入力図画（drawing）（または座標読み取り(di
gitizing)）タブレット、およびタッチスクリーンディ
スプレイ装置がある。
【０００３】別の技術では、表面弾性波がガラスプレー
トの端部で測定され、指またはスタイラスによって選択
されたプレート上の位置を計算するために使用される。
この応用には、導電性オーバレイ技術を駆使した、利用
頻度の高いタッチスクリーンキオスクディスプレイが含
まれる。
【０００４】さらに他の技術には、光学検出器としてラ
イトペンの使用が含まれる。さらに、アレイ状のライト
エミッタを備えたフラットディスプレイ周囲のフレー
ム、およびそのフレームの端部の周囲の検出器が、指ま
たはスタイラスがディスプレイ表面の付近にあるときに
検出するために使用され得る。これらの技術は、ディス
プレイまたは平坦な表面に限定される。
【０００５】Greaniasの特許に開示されている装置のよ
うな位置検出器は、格子内に配列された多数の導体を使
用する。このような位置検出器は、２次元または３次元
いずれかの複雑な形状の表面にはそれほど適していな
い。最低でも、複雑な形状の輪郭に適合させるために導
体を位置決めおよび形成する際に、困難が生じる。
【０００６】類似した別の装置は、スタイラスまたは指
の容量結合を使用する、フラットディスプレイ装置の表
面の上方または下方に置かれた水平方向および垂直方向
のワイヤの格子である。この装置では、容量結合が、結
合位置を計算するために使用され得る位置指示信号を、
１本のワイヤから別のワイヤへ伝達する。コンピュータ
入力タブレット、およびフィンガーポインティングマウ
ス置換タブレットが、この技術を使用する。
【０００７】別の技術では、矩形の均質な透明導体がデ
ィスプレイ装置の表面の上方に置かれ、この透明導体の
端部上の棒状コンタクトが導体に荷電する。透明導体へ
のスタイラスまたは指の容量結合は、棒状コンタクトに
取り付けたセンサがそれぞれのコンタクトを介して引か
れる電流の量を測定する一方で、導体の放電を発生させ
る。矩形の対辺上の一対のコンタクトから引かれた電流
の比率を分析することによって、ユーザによって選択さ
れたパネル上のＸ−Ｙ位置が提供される。この種の装置
は、Meadowsらの米国特許第4,853,498号に記述されてい
る。この装置の応用には、タッチスクリーンディスプレ
イがある。
【０００８】類似した技術は、端部に沿って一連の個別
の抵抗器を備えた非常に均一な抵抗性材料の矩形状の小
片を使用し、平坦な表面に取り付けられる。差動電圧
（voltage differential）が矩形の対辺上の抵抗器の列
に印加され、そして時分割式に、それ以外の２つの対辺
の抵抗器の列に差動電圧が印加される。位置指示信号
は、スタイラス、または押し下げられて抵抗性材料の表
面に接触することが可能な導電性オーバレイのいずれか
によって受信される。この装置の一種は、Hurstの米国
特許第3,798,370号に記述されている。
【０００９】米国特許第4,853,498号（Meadowsら）およ
び第3,798,370号（Hurst）に記述されている装置は、そ
れぞれの端部に沿って棒状コンタクトまたは列状の抵抗
器を備えた均質矩形抵抗性オーバレイを駆動する。
【００１０】Meadowsの装置は、表面に結合する不要な
幻影（phantom）スタイラスの影響を受けやすい。リン
グまたは指などの幻影スタイラスが、実際のスタイラス
の代わりにまたはそれに加えて、活性表面に結合し得
る。これらの幻影スタイラスは、スタイラスが起こす変
化が駆動回路における変化を起こすので、検出エラーを
起こす。
【００１１】格子を含む物体を回転させる必要がある応
用、または電子装置(electronics)と物体とが互いに物
理的に間隔を空けている応用では、回転または他の動き
を可能にし得る接続メカニズムを介して、多数の導体を
システムまたはシステムの要素の間に結合しなければな
らない。従来のシステム用のそのようなケーブルは、か
なり大きくて扱いにくい。さらに、多数のコンタクトを
備えたコネクタは高価であり、そのコネクタを必要とす
る任意のシステムの包括的な信頼性を低下させる。スリ
ップリングまたはコミュテータなどの回転を可能にする
コンタクトは、接続の数が少数を突破するにつれて、法
外に複雑且つ高価になる。
【００１２】さらに、格子アレイを駆動するために必要
な複数の回路は、製造するには複雑で費用がかかる。弾
性波検出器は、凹凸のある位置の検出メカニズムを提供
するが、実施するには費用がかかる。光波検出メカニズ
ムは、平坦な表面に限定され、且つ光路を遮断する埃お
よび虫の影響を受けやすい。しかし、本発明はこれらの
問題を解決すると考えられる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は比較的簡単な
構成で実用的な分解能が得られ、従来技術に対して製造
が容易で実質的にコスト面で有利であり、さらには任意
の形状の二次元あるいは三次元面を有する物体表面にお
いてもユーザが指定する位置の決定を実用的な精度で可
能にする位置検出システムを提供する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明による位置検出シ
ステムを用いた電子装置は、一つまたはそれ以上の導電
層と、二次元または三次元の面と、前記導電層に接続さ
れた少なくとも２対のコンタクトと、前記対をなすコン
タクトのそれぞれに交流信号を印加する信号生成器と、
前記面においてユーザが位置を指定するためのスタイラ
スと、プロセッサと、予め情報が格納されたメモリと、
を有し、前記導電層は前記対をなすコンタクト間に生成
される信号レベル勾配に応じた信号を前記面から放射す
るように構成されており、ユーザが前記スタイラスを前
記面に近接させて位置を指定するとき、当該位置に対応
する前記信号レベル勾配に応じた信号を受信し、前記プ
ロセッサは前記受信した信号に基づきユーザが指定した
位置を決定し、決定された位置座標をアドレスとして前
記メモリから情報を出力するように構成される。
【００１５】本発明による位置検出システムを用いた電
子装置は、さらに一つまたはそれ以上の導電層と、前記
導電層上に配置された非導電性材料よりなる層と、前記
導電層に接続された少なくとも２対のコンタクトと、前
記対をなすコンタクトのそれぞれに交流信号を印加する
信号生成器と、前記非導電性材料よりなる層の二次元ま
たは三次元の面上でユーザが位置を指定するためのスタ
イラスと、プロセッサと、予め情報が格納されたメモリ
と、を有し、前記導電層は前記対をなすコンタクト間に
生成される信号レベル勾配に応じた信号を前記面から放
射するように構成されており、ユーザが前記スタイラス
を前記面に近接させて位置を指定するとき、当該位置に
対応する前記信号レベル勾配に応じた信号を受信し、前
記プロセッサは前記受信した信号に基づきユーザが指定
した位置を決定し、決定された位置座標をアドレスとし
て前記メモリから情報を出力するように構成される。
【００１６】本発明による位置検出システムを用いた電
子装置は、さらに第１のコンタクト対を有する導電層
と、第２のコンタクト対を有する導電層と、前記導電層
上に配置された非導電材料よりなる二次元または三次元
の面を有する層と、前記第１及び第２のコンタクト対の
それぞれに交流信号を印加する信号生成器と、プロセッ
サと、情報が格納されたメモリと、前記プロセッサに電
気的に接続されユーザが位置を指定するためのスタイラ
スと、を有し、前記導電層は前記交流信号の印加によっ
て前記第１のコンタクト対間において生成される信号レ
ベル勾配に対応した信号および前記第２のコンタクト対
間において生成される信号レベルに対応した信号を前記
面より発信するように配置されており、ユーザが前記ス
タイラスを前記面に近接させて位置を指定するとき、前
記信号レベル勾配における指定された位置に対応する信
号を受信し、前記プロセッサは前記受信した信号に基づ
きユーザが指定した位置の座標を決定し、決定された座
標をアドレスとして前記メモリから情報を出力するよう
に構成される。
【００１７】上記構成において、前記スタイラスの先端
が前記導電層から予め設定された高度閾値以内に近接し
たときに指定位置を決定するように構成される。上記構
成において前記信号レベル勾配の一方をＸ軸とし他方信
号レベル勾配をＹ軸として表すように構成することがで
きる。
【００１８】本発明は、エレクトログラフィックセンサ
装置上のユーザが選択した位置を決定する様々な器具お
よび方法を含む。最も概括的に言えば、本発明のエレク
トログラフィックセンサ装置は、ある電気抵抗率を有す
る導電材料の層であって、この層と電気的に相互接続す
るＫ個の間隔を空けたコンタクト点を備えた層と、この
Ｋ間隔を空けたコンタクトに接続し、且つＮが３〜Ｋの
整数値を有するＫ個のコンタクト点のうちのＮ個に信号
を選択的に与えるために配置されたプロセッサと、プロ
ーブアセンブリとを有する。プローブアセンブリは、層
の上方に置かれ、プロセッサと結合したスタイラスを有
する。
【００１９】スタイラスは、層上のユーザが選択した位
置の付近に位置するように、ユーザによって配置され
る。次に、スタイラスは、コンタクト点がプロセッサに
よって選択的に与えられた、ユーザが選択した位置に関
する信号を有するときに、層から信号を受信する。この
信号は、スタイラスから受信した、それぞれがプロセッ
サの制御下での（Ｎ〜Ｊ）の異なる対のＫ個のコンタク
ト点の類似した励起に関する信号から、プロセッサが決
定できる信号である。ここで、Ｊは２〜（Ｎ−１）の整
数である。
【００２０】さらに、エレクトログラフィックセンサ
が、それぞれが互いに絶縁されている１つより多くの導
電層、最も概括的な意味ではＭ個の導電層を有する場合
には、本発明はまた、これらの層のうちのどれがユーザ
が選択した位置を含んでいるのかを識別することが可能
である。ここで、それぞれの層はＫ個の間隔を空けたコ
ンタクト点を有し、このコンタクト点は、それぞれの層
上のＫコンタクト点のＮ個がユーザが選択した位置の位
置選定をするために使用される、導電材料の対応する層
に電気的に相互接続する。ここでＮは３〜Ｋの整数値を
有する。プロセッサは、同様に、各々のＭ個の層の各々
のＮ個のコンタクト点に信号を選択的に与えるために配
置され、エレクトログラフィックセンサの選択した層上
のユーザが選択した位置からの信号を検出し且つプロセ
ッサに伝達する手段と協同して、Ｍ層およびＭ層のうち
の対応する層上のユーザが選択した位置の位置座標のう
ちのどれかを決定する。
【００２１】選択した層の識別は、第１の選択信号をそ
れぞれのＭ個の層上のすべてのＫ個のコンタクト点に順
番に連続して与え、Ｍ個の層のそれぞれに関して個別に
ユーザが選択した位置において、第１回の測定を行って
第１の測定信号を測定することによって達成される。こ
の第１の測定信号は、その層のすべてのコンタクト点が
その層のコンタクト点に与えられる第１の選択信号を有
するとき、検出および伝達手段によって受信された信号
であるＭ層のそれぞれの第１の測定信号に対応する。
【００２２】次に、第２の測定信号を、開回路Ｍ層のそ
れぞれにおけるＫ個のコンタクト点のそれぞれを有する
Ｍ個の層のそれぞれについて、ユーザが選択した層にお
けるユーザが選択した位置において測定し、Ｍ個の層の
それぞれについて、第１の測定信号から第２の測定信号
を減算することによってＭ個の差分値を形成する。
【００２３】次に、これらのＭ個の差分値をそれぞれ、
予め選択された閾値と比較し、これらのＭ相違値のどの
値が、選択された閾値よりも大きく、その選択された閾
値を最大値だけ越えるかを決定する。次に、これらの条
件を満足する差分値に関連する層を、ユーザが選択した
位置を含む層であると識別する。一旦このような決定が
なされると、その層上のユーザが選択した位置の座標
が、上記のように、決定され得る。
【００２４】本発明はさらに、導電層上のコンタクト点
のそれぞれにおけるコンタクト抵抗を補償し、開いたま
たは閉じた２次元または３次元形状に形成する技術を含
む。
【００２５】さらに、本発明は、上面に図形表示を有す
る導電上皮を層の外面上に配置することを含み、本発明
は、ユーザが選択した位置の位置座標を導電層の座標か
ら図形表示の座標に変換する能力を有する。このような
図形表示は、地図または地球儀、架空の地図または星も
しくは他の惑星の１つの表示であり得る。これをさらに
１ステップ行うと、これらの図形座標はまた、選択され
た図形座標に対してメモリ内に予め記憶された情報を電
子的にユーザに送達するためにも用いられ得る。
【００２６】実際の応用では、本発明は、非導電層を上
部に有する導電層および層上の位置を選択するためにユ
ーザによって用いられるスタイラスを有し、選択された
周波数のＡＣを作動及び測定信号として用いる。
【００２７】従って、本発明の範囲を十分に説明するた
めに、種々の実施態様の詳細な説明が、以下の好ましい
実施態様の説明において提供される。しかし、以下の説
明は、排他的なものではなく、提示される多くの主題に
おける変更も本発明の一部であると見なされる。
【００２８】
【発明の実施の形態および実施例】本発明は、ユーザに
よって選択される任意の形状の２次元または３次元表面
上の位置（location）を決定し、データ記憶位置または
その位置に関連する、その位置内に記憶された情報への
アクセスを提供するシステムおよび方法に関する。
【００２９】即ち、本発明は、所定の座標系における座
標の形態で位置情報を決定する。次に、その位置情報
は、関連のマイクロプロセッササブシステムのメモリ内
の位置へのアドレスとして作用する。その位置、または
アドレス自体は、表面上の対応する位置に属する、予め
記憶されたデータを取り出し、表面上の対応する位置に
属するデータを記憶し、本発明を適用するシステムの挙
動を変更するか、または従来のディスプレイもしくはプ
リンター装置上でユーザに提示されるために使用され得
る。
【００３０】長方形などの簡単な形状の表面において、
表面のエッジ上に設けられる少なくとも３つの小さな電
気的コンタクトが必要である。より複雑な形状の表面で
は、電気コンタクトの最小数は、システムが、表面の多
数の位置間でユーザが示しているのがどれであるかを決
定することを可能にするために増加し得る。表面の各構
造において、コンタクトは、表面上のすべての位置が個
々に識別され得るように配置される必要がある。
【００３１】小さなコンタクトおよび駆動機／受信機技
術を用いると、本発明は、コンタクトのそれぞれのコン
タクト抵抗における差を補償し得る。補償され得る差
は、同一表面上のコンタクト間の差、同一の電子装置を
用いる１つの表面上のコンタクト対他の表面上のコンタ
クトとの間の差、ならびに機械的および環境ストレスに
よる経時的な個別のコンタクトのコンタクト抵抗の変化
を含む。
【００３２】本発明は、以下に記載するように、受信機
を用いて特定の位置指示信号を測定することによって、
ユーザが選択した表面上の位置を決定する。２次元また
は３次元物体については、本発明は、単一の受信回路の
み必要とする。
【００３３】本発明の種々の実施態様において、スタイ
ラスは、送信機に負荷をかけない、または負荷をかけて
も無視できる程度であり、Meadowsの装置における駆動
回路の変化ではなく、スタイラスが接触する表面上の点
における信号レベルが測定される。さらに、従来技術の
動作に大きく影響する、指またはリングなどの潜在的な
幻影(phantom)スタイラスは、本発明の送信機に無視で
きる程度の負荷効果を有するだけである。従って、本発
明は、幻影スタイラスに対して免疫をもつ。
【００３４】本発明において、活性表面は、導電ポリマ
ー複合体（導電プラスチック）または非導電材料上の導
電コーティングで形成され得る。これは、従来技術に対
して実質的にコスト面で有利である。なぜなら、オーバ
ーレイまたは埋め込みワイヤが必要ではなく、表面自体
が、必要な構造的支持体を提供するからである。本発明
を適用する装置は、典型的には、他の構造を必要としな
い成形または真空形成された導電ポリマー複合体の表面
を含み、炭素ポリマー材料、または塗布される導電コー
ティングのみのコストがさらにかかるだけである。さら
に、射出成形による感応表面の形成によって、タッチ感
応複合形状が容易に形成できる。位置選定システムおよ
び構造的支持体における要素として炭素ポリマー複合材
料を用いると、凸凹のついた信頼のおけるシステムが提
供される。炭素ポリマー複合材料は、本来凸凹してお
り、本発明のシステムは、層間の結合が悪化し、層が分
離し得る多層システムではなく、このような材料の単一
な層を用いる。
【００３５】単一の物体（例えば、長方形、円、または
楕円）の全表面を駆動するために、少なくとも３つのコ
ンタクトが必要である。複雑な物体にはさらにコンタク
トが用いられ得、簡単な形状には、回路の感度を増加さ
せるのではなく解像度を増加させる必要がある。コンタ
クトの数、即ち、ワイヤカウントが少ないと、低コスト
になり、製造が容易になり、遠隔または移動可能な表面
の応用（例えば、回転地球儀）が可能になる。
【００３６】表面に導電ポリマー材料を用いる利点は、
コンタクトが表面の後ろまたは内部に設けられ、それに
よって、100%活性な前面または外面が成し遂げられるこ
とである。
【００３７】さらに、本発明は、既知でない可変コンタ
クト抵抗を補償し得る特有の表面駆動技術を含む。種々
のコンタクト型および機械接続機構は、実質的にコンタ
クト間で変化し、移動、温度およびエージングなどの機
械的および環境ストレスによって経時的に変化するコン
タクト抵抗を形成する。他の技術は、既知または一定の
コンタクト抵抗のコンタクトに依存し、コンタクト抵抗
における補償されない変化は、位置検出エラーとなる。
【００３８】本発明は、コンタクト抵抗における差およ
び変化を補償する種々の機構を用いることを可能にす
る。これらの機構のそれぞれが用いられ得、それぞれが
それ自体の利点を提供する。１つの可能な機構は、各コ
ンタクトとして２つの電極を用いることを含み、これら
の電極は互いに接近し、電気的に相互接続されている
が、接触していない。この構造におけるこれらの電極の
１番目の電極は、信号駆動ソースに取り付けられ、これ
らの電極の２番目は、高インピーダンスフィードバック
パスを提供する。この構造において、信号駆動ソース
は、第２の電極における信号レベルが所望の値で、コン
タクト抵抗とは独立して、表面上の既知の点における既
知の信号レベルを提供するように調整される。ここで、
駆動方法はまた、抵抗材料の経時的な温度による変化、
およびコンタクト抵抗における変化の自動調整を提供す
る。
【００３９】第２の可能なメカニズムは、コンタクト毎
に唯１つの電極を持ち、表面の抵抗性材料に対する各コ
ンタクトの抵抗値を測定する。３つのコンタクトポイン
トＡ、Ｂ、およびＣを有するこのようなシステムでは、
信号レベル測定は、ポイントＡとポイントＢとの間に既
知のレベルの信号を印加する一方で、インピーダンスの
高いパスを介してポイントＣで行われる。次に同様の測
定が、ポイントＣとポイントＡとの間に信号を印加しな
がらポイントＢで行われ、ポイントＢとポイントＣとの
間に信号を印加しながらポイントＡで行われる。従っ
て、表面上のコンタクトの位置および表面材料の抵抗率
が分かると、ポイントＡ、Ｂ、およびＣと表面材料との
間のコンタクト抵抗は、図６を参照して後述するように
計算され得る。
【００４０】さらに、本発明は、精度を向上させるため
に迅速な測定および進行中(on-the-fly)の較正を提供す
るマルチステート駆動シーケンスの使用を組み込んでい
る。
【００４１】ユーザによって選択される物体の表面上の
１つのポイントでいくつかの信号測定を行うためにスタ
イラスが用いられる。先ず、表面のための基線ＤＣオフ
セットおよび環境ノイズレベルを決定するために、コン
タクトに信号を印加せずに測定が行われる。本明細書で
はこの測定をＤＣ−ＯＦＦＳＥＴと呼ぶ。第２の測定
は、全面的な信号値を決定するために、コンタクトのす
べてに信号を印加して行われる。本明細書ではこの測定
をＦＵＬＬ−ＳＣＡＬＥと呼ぶ。次に、一対のコンタク
トに信号を印加して、これら２つのポイント間の表面に
わたって信号レベル勾配を作成するために、別の測定が
行われる。本明細書ではこれをＸ軸および測定値Ｘと呼
ぶ。次に信号を別のコンタクト対に印加して、別の方向
の信号レベル勾配を作成する。本明細書ではこれをＹ軸
および測定値Ｙと呼ぶ。次にシステムによって以下の計
算が行われ、表面上の上述のように定義されたＸおよび
Ｙ軸に沿って選択された位置が決定される。
【００４２】 Px=（X‐DC-OFFSET）/（FULL-SCALE‐DC-OFFSET） （1） Py=（Y‐DC-OFFSET）/（FULL-SCALE‐DC-OFFSET） （2）
【００４３】次に表面上の実際の位置は、表面材料のた
めの信号レベル勾配の、数学的なまたは経験的に決定さ
れたモデルを用いることによって、ＰxおよびＰyから決
定され得る。
【００４４】本発明では、必要とされる基本的な項目
（すなわち、アルゴリズムおよび伝導性材料）はかなり
長い間知られているものである。アルゴリズムの基礎は
数世紀前に遡る。本明細書で表面材料として示唆される
ものに類似した類似の電気的特性を有する材料もまた数
十年にわたって知られている。
【００４５】本発明のアルゴリズムの基礎は、三角測量
を用いて物体の表面上のポイントの位置を決定すること
である。三角測量とは以下のように定義される。 「未知のポイントを、航海術におけるように、該未知の
ポイントと２つの既知のポイントとを頂点とする三角形
を形成することによって位置選定すること。」 （The American Heritage Dictionary of the English
Language，Third Edition）
【００４６】三角測量は、三角法の基本的な教義であ
り、ある物体の表面上のポイントの位置を突き止めると
きこれを使用することは数世紀にわたって用いられてい
る。これは、天測航行、測量、全地球位置決定システム
（ＧＰＳ）、地震学などの応用で用いられる。
【００４７】本発明では、三角測量におけるように、位
置は、問題のポイントでの２つの既知のポイントとの関
係を測定することによって決定される。この関係は、最
初の２つの固定ポイントに既知のレベルの信号を印加し
ながら、スタイラスが受信する信号レベルにより決定さ
れる。その信号レベルを有すると考えられる表面上のす
べてのポイントが、可能な位置よりなるラインを形成す
る。別の関係は、別の２つの固定ポイント（異なるコン
タクト対、しかし、一方のコンタクトは最初のコンタク
ト対に含まれるコンタクトの一方であり得る）およびス
タイラスからの別の受信信号レベルを用いて決定され
る。従って、これら２つの測定からのこれら可能な位置
よりなる２つのラインの交点が、スタイラスが表面に接
触した場所であることが分かる。二次元の表面、または
コンタクトが縁部または赤道部に配備された半球体など
のいくつかの表面にとっては、これは固有であり得る。
【００４８】理論上は、三次元空間内の位置は、４つの
非共面の既知のポイントからの距離によって固有に識別
され得る。このとき、三次元空間内の可能な位置が規制
されないならば必要な既知のポイントの数は少なくして
も良い。本発明の目的のためには、関心対象の位置は表
面の既知の形状の表面上にあるように規制される。長方
形または円形などの形状では、表面上の位置はその表面
上の３つの既知のポイントからの距離によって定義され
得る。ただし、これらの既知のポイントのすべてが表面
形状の縁上にあるか、または同一線上にない場合に限
る。球体または楕円体の連続表面形状では、その形状の
表面上の位置は、３つの既知のポイントからの距離によ
って定義され得る。ただし、これらの３つの既知のポイ
ントによって定義される平面がその形状の中心点を含ま
ない場合に限る。円柱形状では、表面上の位置は３つの
既知のポイントからの距離によって定義され得る。ただ
し、これらの３つの既知のポイントによって定義される
平面がその円柱体の中心線を交差しない場合に限る。
【００４９】コンタクトと表面上のポイントとの間で決
定される関係にとって、ポイントはコンタクト対の視界
内に存在しなければならない。すなわち、図８に示すよ
うに、任意のポイントＸがコンタクト対ＡおよびＢの視
界内に存在するためには、それぞれＡとＢとの間および
ＡとＸとの間に引かれたベクトル間の開先角度Ａ1、お
よびそれぞれＢとＡとの間およびＢとＸとの間に引かれ
たベクトルによって形成される開先角度Ｂiは共に９０
°より小さくなければならない。さらに、表面は、ポイ
ントＡとＸとの間およびＸとＢとの間に導電性材料を含
まなければならない。図９は、開先角度Ａiは９０°よ
り小さいが開先角度Ｂiが９０°より大きいため、ポイ
ントＸがポイントＡおよびＢの視野内にない状態を示
す。
【００５０】実用においては、実際の測定装置の解像度
には限度があるため、もっと多くのコンタクトポイント
が使用され得る。コンタクト数を増やす別の要因はコス
トである。受信器および送信器回路の解像度と、各測定
のために信号がそれぞれの間の表面に印加されることに
なるコンタクトの数との間でトレードオフがなされる。
間隔をより密にしてより多くのコンタクトが使用される
と、送信／受信回路の解像度は低下し得る。
【００５１】距離または位置の測定に材料の抵抗率を使
用することは、多年にわたって知られている。初期の例
としては、回転または摺動電位差計を用いて、ノブまた
はスライドの位置を決定することがある。
【００５２】本発明によって用いられ得る伝導性ポリマ
ーは、少なくとも、伝導性ポリマー錯体(Conductive Po
lymer Composites)の初期の製造業者であるＣＭＩが3M
Companyによって買収された１９７４年以来知られてい
た。最小限に見積もっても、本発明によって利用される
材料およびアルゴリズムは２０年間、恐らくはもっと長
い期間にわたって容易に利用可能であった。しかし、い
ずれの文献も、これらの要素を組み合わせて本発明のよ
うな装置を製造することを教示も示唆もしていない。実
際において、既知の参考文献のすべてがこの技法を教示
していない。
【００５３】図１には、本発明のユーザ選択位置選定シ
ステムの基本的な構成要素が示されている。これらは、
選択された抵抗率を有する二次元または三次元の伝導性
表面１０（例えば、炭素添加プラスチック、または非伝
導性表面に伝導性コーティングを塗布）、およびこれに
接着した３つの伝導性コンタクト１２、１４、および１
６を含む。コンタクト１２、１４、および１６はそれぞ
れ導体２４、２６、および２８を介してプロセッサ３０
に接続される。プロセッサ３０にはまた、ユーザが、ユ
ーザが関心を抱く表面１０上の位置を示すために用いる
スタイラス２０と共に導体１８が接続され、スタイラス
はその他端に先端部２２を有する。
【００５４】次に、図２に示すように、ユーザが表面１
０上のポイントをスタイラス２０により選択するとき、
上記に一般的に述べたような一連の測定が行われる。先
ず、コンタクト１２、１４、および１６に信号を印加せ
ずに、プロセッサ３０はシステムのＤＣ−ＯＦＦＳＥＴ
値をスタイラス２０により測定する。次に、等しい振幅
の信号を３つのコンタクト１２、１４、および１６のす
べてに印加し、プロセッサ３０はＦＵＬＬ−ＳＣＡＬＥ
信号値をスタイラス２０により測定する。第３の測定
は、全面的測定で用いられる振幅の信号を、３つのコン
タクトのうちの１つ、例えばコンタクトｌ２に、第２の
コンタクト、例えばコンタクト１４は接地させた状態で
印加することによって行われ、この信号測定は、これら
２つのコンタクト間の等電位線（すなわち、図２のライ
ンＸ）に沿ったいずれかの位置に位置し得るスタイラス
２０によって行われる。第４の測定は、異なるコンタク
ト対、例えば１２および１６に信号印加および接地を行
うことによって行われ、この信号測定は、これら２つの
コンタクト間の等電位線（すなわち、図２のラインＹ）
沿ったいずれかの位置に位置し得るスタイラス２０によ
って行われる。スタイラス２０の位置はラインＸおよび
Ｙの交点である。
【００５５】次にＰxおよびＰyの値が上記の等式１およ
び２に示すように計算される。実際の操作では、これら
のステップのそれぞれは、ユーザに特定の測定の開始ま
たは信号の切り替えを要求することなくプロセッサ３０
によって自動的に行われ得る。
【００５６】次にＰxおよびＰyの値が、プロセッサ３０
内のメモリへのアドレスとして使用され得る。このメモ
リから、スタイラスにより示される位置に関する情報が
得られ得る。この同じ技法はまた、データが後の検索の
ために先ず格納されるメモリ内のアドレス、または何ら
かの目的で始動される遠隔ディスプレイ上のアドレスを
決定するためにも用いられ得る。表面上の各固有の位置
は、ＰxおよびＰYの値の固有の組み合わせによって規定
される。上記の一連の測定から、表面上のスタイラスの
位置は、等電位座標と呼ばれるＰxおよびＰYによって表
され得る。さらなる計算もまた、所望であれば、該位置
を等電位座標から別の座標システムへと変換するために
行われ得る。この変換は、所望の座標システムへの等電
位座標の公知のマッピングを必要とする。
【００５７】マッピングは、均質な導電性材料または抵
抗率分布が公知である材料から形成された物体に対して
数学的に決定され得る。抵抗率分布が公知ではない物体
に関しては、所望の座標への等電位座標のマッピングが
経験的に決定され得る。どちらの場合も、マッピング
は、マイクロプロセッサメモリ内に格納され得、変換計
算が、マイクロプロセッサによって行われる。
【００５８】図３には、表面全体（例えば、図示される
ように半球体）にわたって連続的な定義式を有する表面
上でＰxおよびＰYの値を決定するための同じアプローチ
が示される。本発明の表面１０は、複雑な形状を有する
表面を含む二次元または三次元表面へと容易に成形され
得るまたは塗布され得る、炭素添加ポリマーまたは導電
性コーティング（例えば、3M Velostat 1840または180
1）などの材料を使用する。最小数の駆動回路および表
面と検出電予装置との間の接続により、電子装置と、表
面を電子装置に接続するという機械的局面との両方にお
いて複雑さがさらに低減される。より詳細には、本発明
の幾つかの実施形態が、以下の段落に説明され、図４以
降に図示される。
【００５９】図４に示される実施形態は、シート１００
（例えば、3M Velostat 1801等の炭素添加ポリマーの１
２インチ×１２インチ×０．１２５インチのシート）の
ような導電性材料の長方形片を含む。導電性材料はま
た、Spraylat Corp.のモデル５９９Ｙ１２４９等の導電
性コーティングを有する非導電性材料から形成されてい
てもよい。
【００６０】シート１００の端付近に固定され、シート
１００と電気的接触をとっているのは、コンタクト１０
２、１０４、および１０６である。シート１００上のコ
ンタクト１０２、１０４、および１０６と、信号生成器
１２２のコンタクト１２６、１２８、および１３０とを
それぞれ接続しているのは、導電性リード１０８、１１
０、および１１２である。
【００６１】信号生成器１２２は、スイッチ１３２の３
つの別個の端子（コンタクト１０２、１０４、および１
０６の各々に対応する端子）に接続された増幅器１３４
の非反転出力端子およびスイッチ１３６の３つの端子
（コンタクト１０２、１０４、および１０６の各々に対
応する端子）に接続された増幅器１３４の反転出力端子
を有する増幅器１３４をフィードする６０ＫＨｚの交流
信号生成器１２４を備える。次に、コンタクト１２６、
１２８、および１３０の各々は、スイッチ１３２および
１３６それぞれの異なる端子に接続される。図４におい
ては、スイッチ１３２および１３６の各々が、開放位置
で示される（すなわち、コンタクト１２６、１２８、お
よび１３０のいずれにも信号が与えられない）。
【００６２】次に、スイッチ１３２および１３６の各々
の位置が、ケーブル１３８および１４０をそれぞれを介
してマイクロプロセッサ１４２から制御され、それによ
って、マイクロプロセッサ１４２が、コンタクト１０
２、１０４、および１０６のどれが関連の制御リードを
介してスイッチ１３２を通して６０ＫＨｚの信号を受け
取り、コンタクト１０２、１０４、および１０６のどれ
が関連の制御リードを介してスイッチ１３６を通して反
転された６０ＫＨｚの信号を受け取るかを選択すること
が可能となる。
【００６３】６０ＫＨｚの交流信号がコンタクト１０
２、１０４、および１０６の１つまたはそれ以上に接続
されると、その信号がシート１００の導電性材料を介し
て放散され、スタイラス１１６が、表面１００の近くに
持ってこられた場合にアンテナとして作用する。スタイ
ラス１１６によって検出された信号は、次に、シールド
されたケーブル１１８を介して信号測定ステージ１２０
に導かれる。本実施形態においては、スタイラス１１６
は、完全に受動的であり、単純に、シールドされたケー
ブル１１８の端部を、スタイラス１１６の遠位端におい
て、ケーブル１１８の中心導体が放散された信号を受け
取るために露出されることが可能となるようにシールデ
ィングが取り外されたケーブル１１８の最後の１／８イ
ンチで封入するプラスチックシェルで構成されて製造さ
れ得る。従って、スタイラスの先端が、導電性材料の表
面１００近くにある場合には、放散された信号が、スタ
イラスアンテナによって受け取られ、信号測定ステージ
１２０に対する入力信号として提供される。
【００６４】信号測定ステージ１２０は、ケーブル１１
８に接続された復調器１４４を備えており、スタイラス
１１６が受け取る信号が復調され、復調された信号が、
次に、信号レベルとしてアナログーデジタル変換器（Ａ
ＤＣ）１４６に与えられる。ＡＤＣ１４６は、次に、そ
の信号レベルをデジタル化し、それをマイクロプロセッ
サ１４２に与える。
【００６５】本実施形態における交流信号の使用によ
り、スタイラス１１６が、シート１００の導電性材料と
直接的に接触することなく、シート１００の導電性材料
から放散された信号を受け取ることが可能となる。これ
によって、シート１００の導電性材料が、スタイラス１
１６が回避不能にシート１００の表面に突き当たること
を防止するため、または接触表面上にアプリケーション
に特異的なグラフィックを配置するために非導電性材料
の層で覆われることが可能となり、スタイラス１１６
が、選択されたポイントでシート１００から信号測定ス
テージ１２０によって測定される信号を受け取るために
アンテナとして作用することが依然可能である。
【００６６】マイクロプロセッサ１４２は、６０ＫＨｚ
の信号または反転された６０ＫＨｚの信号を受け取るた
めに接続されたコンタクト１０２、１０４、および１０
６の異なるセットを用いて一連の測定を行うことを指示
するように符号化される。
【００６７】一旦ユーザが、関心対象のシート１００上
のある位置を選択すると、本発明のシステムは、すばや
く連続的に（例えば、時分割多重化によって）一連の測
定を行い、それによって、スタイラス１１６が指した場
所を決定し、ユーザに、求めている情報を提供する。
【００６８】上に概要を述べたように、第１の測定は、
本明細書中では、Ｓｉｇｎａｌ0FFS ETと呼ばれ、スイッ
チ１３２および１３６を全開放位置に設定することに関
与する。マイクロプロセッサ１４２は、次に、信号測定
ステージ１２０から信号レベルを読み出し、その値をＳ
ｉｇｎａｌOFFSETに割り当て、その値をＲＡＭ１４５に
保存する。
【００６９】上に概要を述べたように、第２の測定は、
本明細書中では、ＳｉｇｎａｌFULLと呼ばれ、スイッチ
１３２におけるコンタクトの３つのセット全てを閉鎖す
ることによって、６０ＫＨｚの交流信号を全てのコンタ
クト１０２、１０４、および１０６に同時に接続させる
ことに関与する。マイクロプロセッサ１４２は、次に、
信号測定ステージ１２０から信号レベルを読み出し、そ
の値をＳｉｇｎａｌFU LLに割り当て、その値をＲＡＭ１
４５に保存する。
【００７０】次に、マイクロプロセッサ１４２は、次の
測定で使用するために、１組のコンタクト（例えば、１
０２および１０４）を選択する。コンタクト１０２は、
本考察に関してはポイントＡであり、スイッチ１３２を
介して６０ＫＨｚの交流信号を受け取るように接続され
る。これらの２つのコンタクトのうちの他方、すなわち
コンタクト１０４（本考察に関してはポイントＢ）は、
スイッチ１３６を介して６０ＫＨｚの反転交流信号を受
け取るように接続される。第３のコンタクト１０６は、
単純にスイッチ１３２および１３６の両方において開放
スイッチセクションに接続される。マイクロプロセッサ
１４２は、次に、ＲＡＭ１４４において信号測定ステー
ジ１２０からの信号レベルを格納し、その値をＳｉｇｎ
ａｌRAW- ABに割り当てる。
【００７１】通電した（energized）コンタクト１０２
と１０４との間で、信号レベル等電位マップ１１４Ａ
が、シート１００の導電性材料における分布抵抗の影響
によって描かれ得る。等電位信号レベルラインの形状お
よび値を含む、１１４Ａ、１１４Ｂ、および１１４Ｃ等
の信号等電位マップは、ＲＯＭ１４７に格納される。
「Electromagnetics」（John D．KrausおよびKeith R．
Carver、McGraw-Hill973、pp.266-278）に記載されるよ
うに、これらの信号等電位マップは、シート１００とコ
ンタクトの各組との間の境界条件を満たすラプラス方程
式（▽2Ｖ＝０）に対する固有の解を求めることによっ
て生成される。それらに限定されることはないが、直接
的数学解法、グラフ式逐一点コンピュータモデリング
（graphical point-by-point computer modelling）、
および経験的判定を含む、物体に対するラプラス方程式
の解を求めるための多くの方法が存在する。均質な導電
性材料および単純な形状に関しては、直接的数学解が容
易に得られ得る。均質性、形状またはコンタクト配置が
他の方法を受けつけない材料の場合には、経験的判定が
使用され得る。
【００７２】経験的判定方法では、座標システムが選択
され、装置上にオーバーレイされる。１０２および１０
４等のコンタクトの特定の組に関するマップを決定する
ためには、コンタクトが、上記のＳｉｇｎａｌRAW ABの
測定と同じ様式で通電される。選択された座標システム
上の各交点において、ＳｉｇｎａｌRAW ABの値が測定さ
れる。選択された交点の粒状度が十分に細かければ、等
電位マップは、同じ測定値を含有するポイントを見つけ
ることによって直接的に抽出され得る。そうでなけれ
ば、等電位ラインが、測定されたポイント間を補間する
ことによって計算され得る。
【００７３】第３の測定に関しては、マイクロプロセッ
サ１４２は、１０２および１０６等の別のコンタクトの
組を選択する。コンタクト１０２（上記のように再びポ
イントＡと呼ばれる）は、スイッチ１３２を介して６０
ＫＨｚの交流信号を受け取るように接続され、そのよう
に接続されたただ１つのコンタクトである。他方のコン
タクト１０６（本考察ではポイントＣと呼ばれる）は、
スイッチ１３６を介して６０ＫＨｚの反転信号に接続さ
れる。マイクロプロセッサ１４２は、次に、信号測定ス
テージ１２０からの信号レベルを記録し、その値を、Ｓ
ｉｇｎａｌRAW- ACに割り当てる。
【００７４】２つの信号ＳｉｇｎａｌRAW-ABおよびＳｉ
ｇｎａｌRAW-ACは、コンタクト間の材料抵抗によってだ
けではなく、シート１００の導電性材料の表面からのス
タイラス１１６の高度、スタイラス１１６の姿勢または
角度、および環境の変化、エイジング、または他の要素
による回路機構の変化を含む多数の他の要素によっても
影響を受ける。信号、すなわちＳｉｇｎａｌFULLは、高
度、姿勢、および回路機構の変化によって同様に影響を
受けるが、不変の信号等電位マップを有し、その結果、
ＳｉｇｎａｌFULLの値が、ＳｉｇｎａｌRAW-ABおよびＳ
ｉｇｎａｌRAW- ACの値を正規化するために使用され得、
それによって、以下の式を使用して、高度、姿勢、およ
び回路機構の変化の影響が取り除かれる。
【００７５】 ＳｉｇｎａｌN0RM＝ＳｉｇｎａｌRAW／ＳｉｇｎａｌFULL (3)
【００７６】SignalRAMおよびSignalFULLはともに、最
終値においてＤＣオフセットを生成する回路でのある特
定の変化による影響を受ける。必要であれば、それらの
影響を取り除くように、方程式３を以下の方程式４に示
されるように変更してもよい。
【００７７】 SignalNORM＝(SignalRAW−SignalOFFSET)/(SignalFULL−SignalOFFSET) (4)
【００７８】方程式３および４のいずれかの式をSignal
RAW-ABおよびSignalRAW-ACの各々に適用すると、正規化
された信号であるSignalNORM-ABおよびSignalNORM-ACを
得ることができる。例えば、所定の信号マップ１１４Ａ
および値SignalNORM-ABを用いると、スタイラス１１６
の位置が、コンタクト１０２とコンタクト１０４との間
の、１１５などの１つの信号レベル線に解析（resolv
e）され得る。
【００７９】所定の信号マップ１１４Ｂおよび値Signal
NORM-ABを用いると、信号マップ１１４Ｂにおいて、コ
ンタクト１０２とコンタクト１０６との間で、別の信号
レベル線が決定され得る。その後、スタイラス１１６の
位置は、１１４ＡにおいてSignalN0RM-ABによって選択
された信号レベル線が、１１４ＢにおいてSignalNORM-
ACによって選択された信号レベル線に交差する点Ｐに解
析される。
【００８０】解析点Ｐの使用は、SignalFULLの値を所定
の閾値レベルと比較して受信信号が有効であるかどうか
を判断することにより、マイクロプロセッサ１４２によ
って認定される。この閾値は通常、応用あるいはユーザ
の分解能（resolution）に対する要求を満たすように、
経験的に決定される。シート１００の導電材料の表面か
らのスタイラス１１６の高度が下げられると、受信信号
の強度が大きくなり、位置の分解能はより正確になる。
描画（drawing）タブレットなどの幾つかの応用は、ユ
ーザの操作予想に合わせるために、特定の高度閾値を必
要とし得る。これらの応用では、ユーザは、システム
が、スタイラスの先端が表面に接触するまで、スタイラ
ス位置を認知するとは予想していない。その他の応用
は、より高いまたはより低い分解能を必要とし得る。応
用は、その要求に最良に合う高度閾値を選択し得る。特
定の応用についてSignalFULL閾値が満たされると、解析
点Ｐは有効であると考えられる。
【００８１】上で述べた測定は連続的に行われ、各測定
は、典型的には、４ミリ秒以内で行うことができるた
め、シーケンス全体は、１２ミリ秒〜１６ミリ秒で終了
する。測定間でのスタイラス位置の変化を最小にするよ
うに測定シーケンスは迅速に終了しなければならないた
め、このことは重要である。信号測定装置の能力が適宜
選択されるのであれば、実質的により速いサンプル時間
が用いられ得る。
【００８２】一連のスタイラスの場所を迅速に連続して
測定することを必要とする応用を支持するためには、ス
タイラスの移動よりも実質的に速いサンプル時間を選ば
なければならない。スタイラス位置の連続的な検出を必
要とするであろう応用は、点の連続が線を形成する電気
描画パッドであろう。このタイプの応用は、２００マイ
クロ秒のオーダーのサンプル時間を必要とし得る。
【００８３】また、最小数の測定で得られた、スタイラ
ス１１６が指している点をさらに正確にする／確認する
ために、より多くの測定（コンタクト１０４〜１０６、
即ち、Ｂ〜Ｃ）を行ってもよい。マイクロプロセッサ１
４２はまた、スタイラス１１６の移動によって生じる変
化を減らし、分解能を向上するために、測定値をフィル
タリングするようにプログラムされ得る。
【００８４】受信復調器の同期検出技術は、ノイズ免疫
を実質的に向上させる。受信信号には、ＦＥＴスイッチ
（例えば、ＤＧ４４１）を用いて、送信信号が乗算され
る。
【００８５】その後、結果として得られた乗算信号は積
分され、ＤＣ成分が決定される。変換のためにＡＤＣに
与えられるのは、この積分信号である。乗算および積分
の正味の効果は、送信信号と同じ周波数および位相の受
信信号だけが見られることである。そのような信号は、
送信器と同期していると考えられるため、同期復調と言
う名前である。効果的なノイズ免疫が達成されるのは、
通常、ノイズソースが送信器に同期されておらず、その
ため、乗算および積分後には見られないからである。受
信スタイラスによって検出された送信信号のうちの所望
の部分だけが測定される。
【００８６】導電表面の縁部付近の精度を高めるため
に、特別な技術を用いることができる。ある特定の形状
の表面上には、等電位の線が縁部付近でほぼ平行になり
得る。
【００８７】これにより、位置精度が低減しやすい。Si
gnalFULLは縁部に幾らか近い場所で立ち下がる可能性が
高いため、縁部までの距離は、SignalFULLのみから推定
できる。縁部から、縁部付近の２本の等電位線の交差部
によって決定された点までの距離の推定値を適用するこ
とは、位置精度を向上する助けとなり得る。
【００８８】隔離された北半球および南半球からなる地
球の赤道のように、２つの電気的に絶縁された表面が同
じ縁部に沿って終わる場合、同様の技術を用いて、縁部
付近の位置精度を向上することができる。そのような場
合、縁部からの距離は、両表面からのSignalFULLを比較
することによって推定することができ、SignalFULL-Aの
SignalFULL-Bに対する比を用いて、高度および姿勢の影
響を推定する助けとすることができる。
【００８９】一旦、ユーザが示した位置が決定される
と、システムは、その位置に関連する情報がシステム全
体に予め格納されているかまたは格納されるアプリケー
ションにおいて用いられ得る。そのアプリケーションを
イネーブルにするために、データバスを介してマイクロ
プロセッサ１４２とのインターフェースをとるＲＡＭ１
４５、ＲＯＭ１４７、オーディオ／ビデオカード１５
０、およびＣＤＲＯＭドライブ１５６が示されている。
例えば、表面１００がマップのオーバーレイを有する場
合、ＲＯＭ１４７あるいはＣＤＲＯＭドライブ１５６の
ＣＤに予め格納される情報であって、オーディオ／ビデ
オカード１５０およびスピーカ１５４またはモニタ１５
２を介して音声または視覚的な形態でユーザに送達する
ことができる情報が存在し得る。
【００９０】コンタクト１０２、１０４および１０６
と、シート１００の導電材料との間の接続のコンタクト
抵抗は、信号マップ（１１４Ａ、１１４Ｂおよび１１４
Ｃ）の絶対信号レベルを規定する際に重大な役割を果た
し得る。そのコンタクト抵抗は、信号レベルの絶対値に
影響を及ぼすが、信号線の形状または分布にはわずかな
影響しか与えない。１つのコンタクトと、シート１００
の導電材料との間のコンタクト抵抗は、異なるコンタク
ト間の導電材料の抵抗と同様の値またはそれよりも高い
値である場合もある。１つのコンタクトと、導電材料と
の間の抵抗もまた、化学的または機械的な要因のため、
経時的に変化する。コンタクト−導電材料の抵抗はま
た、製造された製品において装置（unit）ごとに異なり
得る。
【００９１】図４の実施形態において取り組まれている
コンタクト−導電材料の抵抗差を計算により自動的に補
償するために、本発明の別の実施形態が図５に示され
る。図４と図５との比較から分かるように、２つの回路
実施形態のエレメントの多く、特に、シート１００、信
号測定段１２０、マイクロプロセッサ１４２およびそれ
に関連する構成要素、信号生成器１２４、増幅器１３
４、ならびにスイッチ１３２および１３６は同一であ
り、同じ方法で互いに接続されている。以下に説明する
図５の付加的なエレメントは、上述の抵抗差の自動補償
を与えるために加えられる。
【００９２】これら２つの図の間の第１の差は、シート
１００に取り付けられたコンタクトの構造にある。図５
では、簡単に言うと、図４に示されるような１つのコン
タクトが、接続された１対のコンタクトに置き換えられ
ている。各接続された対の第１のコンタクトは、信号生
成器の接続が行われるポイントとして用いられるが、接
続された対の第２のコンタクトは、信号レベルの測定が
行われ、測定ポイントでの信号レベルが既知のレベルと
なるように、その接続された対の第１のコンタクトで注
入されている信号レベルの調整が行われるポイントとし
て用いられる。
【００９３】例えば、図４のコンタクト１０２は、図５
では接続された対２０２ａおよび２０２ｂに置き換えら
れている。この実施形態では、コンタクト２０２ａは、
シート１００上で図４のコンタクト１０２と同じポイン
トに配置される直径０．０６２５インチのコンタクトで
あり得、シート１００の導電材料への信号注入ポイント
として用いられる。同様に、コンタクト２０２ｂは、コ
ンタクト２０２ａから０．２５インチの離れた場所に配
置される直径０．０６２５インチのコンタクトであり
得、シート１００上の関連するポイントにおいて信号レ
ベルが測定されるポイントとして用いられ得る。
【００９４】図４の実施形態との第２の差は、２入力端
子増幅器２２０、２２４および２２８（例えば、ＭＣ４
５５８）の各々の出力端子の、コンタクト２０２ａ、２
０４ａおよび２０６ａへのそれぞれの接続である。増幅
器２２０、２２４および２２８の各々は、スイッチ１３
２および１３６の出力端子のうちの異なる出力端子に接
続される正の入力端子を有する。増幅器２２０、２２４
および２２８の各々は、シート１００に取り付けられた
各接続された対の「ｂ」コンタクト（即ち、コンタクト
２０２ｂ、２０４ｂおよび２０６ｂ）のうちの異なるコ
ンタクトに接続される負の入力端子を有する。
【００９５】入力信号がコンタクトの抵抗を通過すると
き、信号レベルは減少する。コンタクトの抵抗が変化す
ると、信号レベルはコンタクト抵抗の変化に反比例して
変化する。従って、入力信号レベルのそのような変化を
別の方法で逆補償すれば、コンタクト抵抗の変化に起因
する信号レベルの変化は相殺される。閉ループフィード
バック理論の当業者であれば、シート１００の「ｂ」コ
ンタクトが「ａ」コンタクト駆動増幅器２０２Ａ、２０
４ａおよび２０６ａにフィードバックを与えることによ
り、これらの増幅器がコンタクト抵抗に起因する信号レ
ベルの減少を感知して損失を補償するために必要な信号
増幅(boost)を提供することを理解するであろう。
【００９６】コンタクト抵抗を補償するための別のメカ
ニズムは、コンタクト抵抗の現在値を決定し、信号マッ
プにおける絶対値をコンタクト抵抗値の変化に基づいて
調整することである。図６に示す実施態様はその機能を
行う。
【００９７】図４および６の実施態様をもう一度比較
し、その類似点は、コンタクト１０２、１０４および１
０６を有するシート１００、スタイラス１１６およびシ
ールドケーブル１１８、信号測定ステージ１２０、マイ
クロプロセッサ１４２および関連構成要素、ならびに信
号生成器１２２を含む。ここでの新しい構成要素は、配
線３０２を介したマイクロプロセッサ１４２の制御下に
おいて、どの信号を信号測定ステージ１２０の復調器１
４４の入力端子に入力するかの選択性を提供するため
の、４点スイッチ３０１である。４つの可能な信号入力
源は、スタイラス１１６および、シート１００上のコン
タクト１０２、１０４および１０６のうち任意の１つで
ある。
【００９８】２つのポイント間の信号マップにおける任
意の位置について、電流が流れている任意のコンタクト
の抵抗の変化は、観察される信号値を変化させる。例え
ば、図４のコンタクト１０２および１０４の間の１１４
Ａなどの所定あるいは計算された信号マップにおいて、
コンタクト１０２におけるコンタクト抵抗の変化は、信
号マップの絶対値を変化させるが、信号マップの分布す
なわち形状は変化させない。１０４におけるコンタクト
抵抗が変化し、新しいコンタクト抵抗が測定されるなら
ば、マイクロプロセッサは所定あるいは計算された信号
マップを調整して変化したコンタクト抵抗を補償できる
ことになる。
【００９９】図６における３つのコンタクト１０２、１
０４および１０６におけるコンタクト抵抗の変化を測定
および計算するために、３つの追加的な測定を行う。こ
れらの測定は、ＳｉｇｎａｌFULL、Ｓｉｇｎａ
ｌOFFSET、ＳｉｇｎａｌRAW-AB、およびＳｉｇｎａｌ
RAW-ACの測定のシーケンスに追加されてもよい。ここで
説明のためにコンタクト１０２、１０４および１０６を
Ａ、Ｂ、およびＣと呼ぶ。第１の追加的測定のために、
マイクロプロセッサは、スイッチ１３２を介して６０KH
zＡＣ信号に接続されるコンタクト１０２を選択し、ス
イッチ１３６を介して反転６０KHzＡＣ信号に接続され
るコンタクト１０４を選択する。信号測定装置は、固定
点であるコンタクト１０６に、スイッチ３０１を介して
選択される。次にマイクロプロセッサは、信号測定ステ
ージからの信号レベルを、ＲＡＭ内にＳｉｇｎａｌCと
して格納する。
【０１００】第２の追加的測定は、コンタクト１０２を
６０KHzＡＣ信号に接続しコンタクト１０６を反転６０K
HzＡＣ信号に接続して行われる。固定点であるコンタク
ト１０４は、信号測定装置に接続される。次にマイクロ
プロセッサは、信号測定ステージからの信号レベルを、
ＲＡＭ内にＳｉｇｎａｌBとして格納する。第３の追加
的測定は、コンタクト１０４を６０KHzＡＣ信号に接続
しコンタクト１０６を増幅器１３４の反転６０KHzＡＣ
信号端子に接続して行われる。固定点であるコンタクト
１０２は、信号測定装置に接続される。次にマイクロプ
ロセッサは、信号測定ステージからの信号レベルを、Ｒ
ＡＭ内にＳｉｇｎａｌAとして格納する。
【０１０１】このように、測定された信号レベルは、等
式５ａ〜５ｃによって定義される：
【０１０２】 ＳｉｇｎａｌC＝ＳｉｇｎａｌIN［(Ｘ・ＲAB＋ＲA)／(ＲA＋ＲAB＋ＲB)］(5a) ＳｉｇｎａｌB＝ＳｉｇｎａｌIN［(Ｙ・ＲAC＋ＲA)／(ＲA＋ＲAC＋ＲC)］(5b) ＳｉｇｎａｌA＝ＳｉｇｎａｌIN［(Ｚ・ＲBC＋ＲB)／(ＲB＋ＲBC＋ＲC)］(5c)
【０１０３】ＳｉｇｎａｌINは２つのコンタクト間に投
入される信号レベルであり；ＲAB、ＲAC、およびＲ
BCは、それぞれコンタクトＡとＢ、ＡとＣ、ならびにＢ
とＣの間の材料の体抵抗であり；Ｘ、Ｙ、およびＺは、
測定点で見た２つの駆動コンタクト間の体抵抗の分布を
規定し；ＲA、ＲB、およびＲCはそれぞれ、コンタクト
Ａ、Ｂ、およびＣにおけるコンタクト抵抗である。
【０１０４】ＳｉｇｎａｌIN、Ｘ、Ｙ、Ｚ、ＲAB、
ＲAC、およびＲBCの値は、特定の装置について測定およ
び／または計算され得、マイクロプロセッサメモリ内に
格納され得る定数値である。従って、一連の３つの連立
方程式において３つの変数ＲA、ＲB、およびＲCが残
る。次にマイクロプロセッサは、これらの連立方程式を
ＲA、ＲB、およびＲCの値について解いた後、ＲA、
ＲB、およびＲCの新しい値に基づいて信号値テーブルを
調整し得る。
【０１０５】一対のコンタクトを駆動しスタイラスに接
続されたレシーバで感知を行うための別のメカニズム
は、スタイラスおよびコンタクトの一方を駆動メカニズ
ムとして用い、他方のコンタクトによって感知を行うこ
とである。別のコンタクトを駆動コンタクトとして選択
しさらに別のコンタクトを感知コンタクトとして選択し
て、一連の測定を行い得る。
【０１０６】また別の駆動および測定方法が、周波数分
割多重化を用いることにより提供される。上述の方法
は、異なる時刻において行われる一連の測定ステップを
包含していた。周波数分割多重化方法においては、一対
のコンタクト点を異なる周波数信号で同時に駆動する。
従って、スタイラスが受け取る信号は、これら異なる周
波数信号を複合したものであり、対応する信号を各々同
時に測定する複数の独立した（すなわち周波数で分け
た）信号測定装置に分配される。この実施態様における
複数の測定装置は、狭い周波数帯域内の信号を測定する
ように設計される。
【０１０７】この測定法により、信号駆動および測定検
出システムがより複雑にはなるが、より少ない時間で位
置を測定する可能性が提供される。
【０１０８】本発明を特定の装置に用いる実現例におい
ては、いくつかの設計上の勘案事項が存在し得る。分解
能を高めるためには、高分解能信号生成および測定スキ
ームを用い得る。または、コンタクト点の数を増やし、
コンタクト点の部分集合を用いることによって表面上の
異なる領域におけるスタイラスの接触を解く、向上され
たアルゴリズムを用いてもよい。さらなる別法として
は、表面においてより均一な抵抗が得られるような、導
電性材料および製造方法を選択してもよい。このことに
より分解能が高まり、測定された信号マップよりもむし
ろ計算された信号マップが可能になる。用いられる材料
が均一でない場合において高分解能を達成する別の方法
は、マイクロプロセッサメモリに格納されたより包括的
な信号マップを測定することである。
【０１０９】図４、５、６、および７に示す実施態様
は、導体１１８によって検出システムの残りの部分につ
ながれたスタイラスを含む。この導体は、スタイラスを
導体でもってシステムにつなぐことを必要としないよう
な通信リンクで置き換えられてもよい。低出力ＲＦ送信
器をスタイラスに埋め込むか取り付けし、これと協働す
るＲＦ受信器を信号測定ステージに取り付けてもよい。
この場合ＲＦ送信器および受信器が、導体１１８が提供
する通信リンクを実現していることになる。
【０１１０】本発明はまた、スロープが滑らかに変化し
たり（例えば球体またはサドル状形状など）、鋭いエッ
ジを有する（例えば立方体または角錐など）ような、他
の２次元または３次元形状を含むように拡張され得る。
ただし、抵抗表面がこれらのスロープ変化や鋭いエッジ
周囲において連続的であることが条件となる。
【０１１１】図７に示す別の実施態様において、球体上
のスタイラス１１６の位置を検出し得る。この実施態様
において、他の各実施態様において説明したのと同じタ
イプの導電性材料から成形された球体４００には、４つ
のコンタクト４０１、４０２、４０３、および４０４が
取り付けられている。閉じた３次元形状（例えば球体）
の表面上の各点を個別に区別できるためには、これらコ
ンタクト点のうち任意の３つからなる各可能な組み合わ
せがによって規定される各平面が球体の中心を通過しな
いように、コンタクトを位置しなければならない。これ
らの仮想平面がどれほど球体中心の近くにこれるか（す
なわちコンタクトの設置）は、信号測定装置の分解能お
よび、スタイラスが指す点を決定する所定のあるいは計
算された信号等電位マップの精度によって、決定され
る。
【０１１２】従って位置の計算は、一対のコンタクトに
ついての説明と実質的に同様であるため、この説明およ
び請求項は本変形例をも含むものである。
【０１１３】図４の実施例における矩形シート１００の
２次元領域上のスタイラスの位置を解くためには、図２
に関して上述したように、ＡＢ測定値およびＡＣ測定値
の各々における等電位線が１点でのみしか交差できない
ので、３つの測定値ＳｉｇｎａｌFULL、Ｓｉｇｎａｌ
RAW-AB、およびＳｉｇｎａｌRAW-ACが必要であった。し
かし図７のような球体においては、位置を完全に解くた
めには４つの測定値が必要である。例えば、コンタクト
４０１が点Ａ、コンタクト４０２が点Ｂ、コンタクト４
０３が点Ｃ、コンタクト４０４が点Ｄならば、４つ全て
の点を同時に駆動してのＳｉｇｎａｌFULLの測定が１つ
の測定であり、そして４つのコンタクトの６つの可能な
対の組み合わせを３つ測定しなければならない。すなわ
ち、可能な測定値ＳｉｇｎａｌRAW-AB、Ｓｉｇｎａｌ
RAW-AC、ＳｉｇｎａｌRAW-AD、ＳｉｇｎａｌRAW-BC、Ｓ
ｉｇｎａｌRAW-BD、またはＳｉｇｎａｌRAW-CD、のうち
の３つである。上式(3)のように３つのＳｉｇｎａｌ
NORM値を計算し、これらの値を該当する信号マップ上に
プロットすることにより、球体上の全ての点を一意に解
くことができる。２つのＳｉｇｎａｌNORM値がプロット
されるとき、等電位線は球体の互いに反対側に位置する
２つの場所で交差する。３つ目のＳｉｇｎａｌNORM値
は、２つの交差点のうちいずれがスタイラスが指してい
る点であるかを決定するために用いられる。すなわち、
４つ目の点で測定された信号を、（最初のどちらかの２
つの点の位置を決定するために用いられた）他の２つの
点の一方からの信号とともに用いれば、この組み合わせ
から球体上の２つの可能な点が得られる。しかし、これ
ら２つの点の一方は以前に決定された２つの点の一方と
一致し、この一致する点こそが、問題となる球体上の実
際の点である。
【０１１４】図４を参照して簡単に上述したように、本
発明の１つの適用は、地球、月、惑星のうちの１つ、ま
たは星のうちの１つというインタラクティブ球体であり
得、またはインタラクティブゲーム用の人工の物体また
は惑星というインタラクティブ球体でさえもあり得る。
このような球体の２つの可能性のある装着形態を図１０
および図１１に示す。これらの図に示す実施形態の主要
な相違点は、図１０において導電性表面は球であり、図
１１において導電性表面は２つの半球からなっているこ
とである。
【０１１５】図１０は、図７に関して上記に開示したシ
ステムが地球となるように修正された状態を示す。従っ
て、図１０の下部の電子部品は、図７と同一の参照符号
で示され、且つ図７と同一の様式で動作する。図１０に
おいて、内部に４つのコンタクト点６０４、６０５、６
０６および６０７を有する導電性球体６０３がある。コ
ンタクト点の各々は、ケーブル６０８の４つの絶縁され
た導電体のうちの１つに、これらの導電体の一端におい
て接続されている。ケーブル６０８は、球体６０３の底
部の小さい孔を介して球体６０３から出ており、ケーブ
ル６０８の他端はスイッチ４２２および４３２の対応す
る部分と相互接続している。
【０１１６】地球の地理的詳細を提供するために、ここ
では地球の北半球と南半球とを表すように示される２つ
のビニール製上皮６０１および６０２が球体６０３上に
設けられている。従って、ユーザがスタイラス１１６を
用いて地球上の位置を指し示すと、ここで用いる電子部
品は上述したものと同一であるため、電子部品が、図７
に関して上述したように、その選択された位置の座標を
決定する。従って、地球の表面上の固有の位置は、等電
位座標により規定され、等電位座標はマイクロプロセッ
サ１４２によって（例えば、ルックアップテーブルによ
り）、地球上の選択された位置に対応する地球座標（例
えば、経度および緯度）にマッピングされる。
【０１１７】世界について関心の的である特徴、例えば
国の位置および名前、首都、並びに人口などを含むデー
タベースが、望まれるいずれかの座標系に関して、ＲＡ
Ｍ１４５内に予め保存され得る。従って、ユーザがスタ
イラス１１６で地球上の点を選択すると、マイクロプロ
セッサ１４２は、その位置の座標を決定し、例えば、オ
ーディオ／ビデオカード１５０およびスピーカ１５４を
介してユーザに提示されるデータベースからその位置に
関する情報の引き出しを行う。
【０１１８】地球の別の装着形態を図１１に示す。図１
１において、互いに電気的に絶縁された導電性半球７０
１および７０２が地球に導電性表面を供給する。ここに
おいて、半球７０１および７０２は、連続した又はいく
つかの（例えば３つの）堅固な非導電性スペーサが半球
７０１および７０２の各々のエッジに取り付けられた状
態で、エッジを互いに近接させて接着され、間隔を開け
た関係および電気的絶縁を維持している。あるいは、非
導電性接着剤が、半球７０１および７０２のエッジ間に
おいて用いられ得る。その後、地理に関する情報を有す
るビニール製上皮６０１および６０２が、図１０に関し
て上述したように、２つの半球上に取り付けられる。
【０１１９】本実施形態において、各半球は、内部エッ
ジに取り付けられた３つのコンタクト点を有する。半球
７０１はコンタクト点７１０、７１１、および７１２を
有し、半球７０２はコンタクト点７４０、７４１、およ
び７４２を有する。ここで、各半球は極冠を通る小さい
孔を有する状態で示され、３本ずつの絶縁された導電ケ
ーブル７３０および７５０がそれぞれ対応する半球の内
部エッジ上の３つの点を通過し且つ一端をこれらの点に
接続させることを可能にする。ケーブル７３０および７
５０の各々の他端は、信号発生器７２２内の別のスイッ
チ対に接続されている。上半球７０１は、スイッチ７７
０および７７１に接続されたケーブル７３０を有し、下
半球７０２は、スイッチ７７２および７７３に接続され
たケーブル７５０を有する。
【０１２０】図１１を図４と比較することにより、図４
の実施形態は単一の表面のためのものであるが、図１１
は１対の表面のためのものであり、各実施形態の信号発
生器間の唯一の配線の違いは、図１１の実施形態におい
て第２の表面用の第２のスイッチ対が追加されているこ
とであるということが理解され得る。各例の信号発生器
の残りの部分は、増幅器１３４が両方のスイッチ対７７
０と７７１、および７７２と７７３に接続されているこ
と以外は同一である。これは、スタイラス１１６が１つ
しかなく一度に選択され得る地球上の点が１つのみであ
る（すなわち、選択された点は一度に一方の半球上にの
みあり得る）ために可能である。従って、各半球は、別
々の位置検出面として扱われる。
【０１２１】ユーザが半球７０１と７０２のいずれをス
タイラス１１６で指し示したかを決定するために、マイ
クロプロセッサ１４２は、一連の測定をするようにプロ
グラムされている。まず、上述した多くの実施形態同
様、スタイラス１１６が一方の半球の選択された点を指
し示している状態で、ＳｉｇｎａｌFULLおよびＳｉｇｎ
ａｌOFFSETが各半球に関して別々に測定される。その
後、各半球に関するこれらの測定値間の差（すなわち、
ＳｉｇｎａｌFULL-701−ＳｉｇｎａｌOFFSET-701、およ
びＳｉｇｎａｌFULL-702−ＳｉｇｎａｌOFFSET-702）が
決定されてＲＡＭ１４５内に保存される。要するに、Ｓ
ｉｇｎａｌFULL、６０KHzＡＣ信号を表面上の全てのコ
ンタクト点に適用することにより測定され、Ｓｉｇｎａ
ｌ0FFSETは、その表面用の信号発生器７２２内の全ての
対応する接触が開放である状態で測定される。これらの
差分値が一旦決定されると、これらの差分値の各々が、
予め選択された閾値と比較される。閾値は、経験によっ
て決定され、典型的にはスタイラスの先端が表面から
０．１０インチ以内のときに測定される値である。その
後、これらの差分値のなかで閾値を超えるものがあれば
どれであるかということが記録される。これは、対応す
る半球が、スタイラス１１６が指し示している半球とし
て特定された状態で、最大のマージンで記録される。
【０１２２】上記関心のある半球が一旦決定されると、
マイクロプロセッサ１４２は、図４に関して上記に簡単
に述べた一連の計算により選択された位置を計算する。
従って、４つの測定値、ＳｉｇｎａｌFULL、Ｓｉｇｎａ
ｌOFFSET、ＳｉｇｎａｌRAW- AB、およびＳｉｇｎａｌ
RAW-ACが特定された半球上で生成され、ＳｉｇｎａｌNO
RM-ABおよびＳｉｇｎａｌN0RM-ACの値は、式４に示すよ
うに計算される。これらの値はその半球上の固有の位置
を規定する。
【０１２３】その後、ＳｉｇｎａｌNORM-ABおよびＳｉ
ｇｎａｌNORM-ACの値によって供給された固有の位置
は、いずれの半球がユーザにとって関心の的であるかを
決定する閾値テストの結果と共に、地球上の位置にマッ
ピングされ得る。これは、選択された半球に関するルッ
クアップテーブルにより行われ、必要であれば、標準地
球座標系における、選択された点の経度および緯度を得
る。その後、図１０に関して上述したように、マイクロ
プロセッサ１４２はユーザに、オーディオビデオカード
１５０およびスピ一力１５４または他の任意の所望の媒
体（例えば、プリンタ、モニタなど）、または媒体の組
み合わせを介してメモリから、選択された点に関する情
報を提示し得る。
【０１２４】さらに、本発明に用いられ得る、任意の表
面上の点に関するデータを保存する方法は、表面に関す
る１つの座標系を別の座標系に変換するルックアップテ
ーブルの場合同様、当業者に周知である。
【０１２５】上記に提示した本発明の様々な実施形態に
関する記載は、本発明のための様々な形状および適用を
述べたものであり、上述した形状および適用が本発明を
限定するリストではないことは明らかである。このよう
なリストは多くの他の形状および適用に容易に拡大され
得、上述の技術は多くの他の形状および適用の各々に容
易に用いられ得る。このように、本発明は、上述した範
囲のみに限定されるものではなく、添付の請求の範囲に
よってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシステムの一般的な実施態様の模式ブ
ロック図である。
【図２】２次元表面形状についての、本発明の位置選定
（position location）アルゴリズムの図である。
【図３】図２に類似するが、３次元形状に関する図であ
る。
【図４】本発明の第１実施態様のブロック図である。
【図５】本発明の第２実施態様のブロック図である。
【図６】本発明の第３実施態様のブロック図である。
【図７】本発明の第４実施態様のブロック図である。
【図８】３つのコンタクトのみを有する位置を決定する
ことが可能なコンタクト点の配置に対する限定を示す。
【図９】表面上の位置を決定するために用いることがで
きない３つのコンタクト点を示す。
【図１０】球状の導電表面を有する相互作用地球儀に適
用される本発明の実施態様の模式図である。
【図１１】２つの半球導電表面を有する相互作用地球儀
に適用される本発明の実施態様の模式図である。
【符号の説明】
10 伝導性表面 12,14,16 伝導性コンタクト 18 導体 20 スタイラス 22 先端部 24,26,28 導体 30 プロセッサ 100 シート 102,104,106 コンタクト 108,110,112 コンタクト導電性リード 116 スタイラス 118 ケーブル 120 信号測定ステージ 122 信号生成器 124 交流信号生成器 126,128,130 コンタクト 132,136 スイッチ 134 増幅器 138,140 ケーブル 142 マイクロプロセッサ 144 復調器 146 アナログーデジタル変換器（ＡＤＣ） 145 ＲＡＭ 147 ＲＯＭ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フラワーズ，マーク アメリカ合衆国 カリフォルニア 94087, サニーベイル，スプリング コート 1364 Ｆターム(参考） 2F063 AA03 BA28 DA02 DA05 FA10 KA01 LA30 5B068 BB05 BD02 BD06 BD20 BE08 BE12 CC06

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一つまたはそれ以上の導電層と、二次元
    または三次元の面と、前記導電層に接続された少なくと
    も２対のコンタクトと、前記対をなすコンタクトのそれ
    ぞれに交流信号を印加する信号生成器と、プロセッサ
    と、情報が格納されたメモリと、前記プロセッサに電気
    的に接続され前記面においてユーザが位置を指定するた
    めのスタイラスと、を有し、前記導電層は前記対をなす
    コンタクト間に生成される信号レベル勾配に応じた信号
    を前記面から放射するように配置されており、ユーザが
    前記スタイラスを前記面に近接させて位置を指定すると
    き、前記信号レベル勾配における指定された位置に対応
    する信号を受信し、前記プロセッサは前記受信した信号
    に基づきユーザが指定した位置の座標を決定し、決定さ
    れた座標をアドレスとして前記メモリから情報を出力す
    るように構成されてなる電子装置。
  2. 【請求項２】 前記２対のコンタクトの一方の対間に生
    成される信号レベル勾配はＸ軸を表し、他方対間に生成
    される信号レベル勾配はＹ軸を表すように構成された請
    求項１記載の電子装置。
  3. 【請求項３】 前記導電層は球面に形成されており、前
    記三次元面は前記導電層を有する球面上に配置された表
    皮層によって構成され、その上に地球、月、惑星等の表
    面が表示されている請求項１または２記載の電子装置。
  4. 【請求項４】 前記表面に地球の表面が表示されてお
    り、前記メモリには世界に関連する情報が格納されてい
    る請求項１乃至３のいずれかに記載の電子装置。
  5. 【請求項５】 前記導電層は非導電層上に形成された導
    電コーティング層である請求項１乃至４のいずれかに記
    載の電子装置。
  6. 【請求項６】 前記導電層は一層で構成されている請求
    項１乃至５のいずれかに記載の電子装置。
  7. 【請求項７】 前記２対のコンタクトのうち一方対のコ
    ンタクトの一つは他方対のコンタクトのひとつと共通と
    なっている請求項６記載の電子装置。
  8. 【請求項８】 前記二次元または三次元の面は前記導電
    層上に配置された非導電性材料層によって構成されてお
    り、前記スタイラスは前記非導電性材料層表面から位置
    を指定する構成となっている請求項１乃至７のいずれか
    に記載の電子装置。
  9. 【請求項９】 前記スタイラスの先端が前記導電層から
    予め設定された高度閾値以内に近接したときに指定位置
    を決定するように構成されてなる請求項１乃至８のいず
    れかに記載の電子装置。
  10. 【請求項１０】 一つまたはそれ以上の導電層と、前記
    導電層上に配置された二次元または三次元の面を有する
    非導電性材料層と、前記導電層に接続された少なくとも
    ２対のコンタクトと、前記対をなすコンタクトのそれぞ
    れに交流信号を印加する信号生成器と、プロセッサと、
    情報が格納されたメモリと、前記プロセッサに電気的に
    接続され、 前記非導電性材料層の面上でユーザが位置を
    指定するためのスタイラスと、を有し、前記導電層は前
    記対をなすコンタクト間に生成される信号レベル勾配に
    応じた信号を前記面から放射するように配置されてお
    り、ユーザが前記スタイラスを前記面に近接させて位置
    を指定するとき、前記信号レベル勾配における指定され
    た位置に対応する信号を受信し、前記プロセッサは前記
    受信した信号に基づきユーザが指定した位置の座標を決
    定し、決定された座標をアドレスとして前記メモリから
    情報を出力するように構成されてなる電子装置。
  11. 【請求項１１】 前記２対のコンタクトの一方の対間に
    生成される信号レベル勾配はＸ軸を表し、他方対間に生
    成される信号レベル勾配はＹ軸を表すように構成された
    請求項1０記載の電子装置。
  12. 【請求項１２】 前記スタイラスの先端が前記導電層か
    ら予め設定された高度閾値以内に近接したときに指定位
    置を決定するように構成されてなる請求項１０または１
    １記載の電子装置。
  13. 【請求項１３】 第１のコンタクト対を有する導電層
    と、第２のコンタクト対を有する導電層と、前記導電層
    上に配置された非導電材料よりなる二次元または三次元
    の面を有する層と、前記第１及び第２のコンタクト対の
    それぞれに交流信号を印加する信号生成器と、プロセッ
    サと、情報が格納されたメモリと、前記プロセッサに電
    気的に接続されユーザが位置を指定するためのスタイラ
    スと、を有し、前記導電層は前記交流信号の印加によっ
    て前記第１のコンタクト対間において生成される信号レ
    ベル勾配に対応した信号および前記第２のコンタクト対
    間において生成される信号レベルに対応した信号を前記
    面より発信するように配置されており、ユーザが前記ス
    タイラスを前記面に近接させて位置を指定するとき、前
    記信号レベル勾配における指定された位置に対応する信
    号を受信し、前記プロセッサは前記受信した信号に基づ
    きユーザが指定した位置の座標を決定し、決定された座
    標をアドレスとして前記メモリから情報を出力するよう
    に構成されてなる電子装置。
  14. 【請求項１４】 第１のコンタクト対を有する導電層
    と、第２のコンタクト対を有する導電層と、前記導電層
    上に配置された非導電材料よりなる二次元または三次元
    の面を有する層と、前記第１及び第２のコンタクト対の
    それぞれに信号を印加する信号生成器と、プロセッサ
    と、情報が格納されたメモリと、前記プロセッサに電気
    的に接続されユーザが位置を指定するためのスタイラス
    と、を有し、前記導電層は前記信号の印加によって前記
    第１のコンタクト対間において生成される信号レベル勾
    配に対応した信号および前記第２のコンタクト対間にお
    いて生成される信号レベルに対応した信号を前記非導電
    材料層を通して前記面より放射するように配置されてお
    り、ユーザが前記スタイラスを前記面に近接させて位置
    を指定するとき、前記信号レベル勾配における指定され
    た位置に対応する信号を受信し、前記プロセッサは前記
    受信した信号に基づきユーザが指定した位置の座標を決
    定し、決定された座標をアドレスとして前記メモリから
    情報を出力するように構成されてなる電子装置。
  15. 【請求項１５】 前記第１のコンタクト対が接続された
    導電層と前記第２のコンタクト対が接続された導電層は
    ひとつの連続した層を構成してなる請求項１３または１
    ４記載の電子装置。
  16. 【請求項１６】 前記第１のコンタクト対間の信号レベ
    ル勾配はＸ軸を表し、前記第２のコンタクト対間の信号
    レベル勾配はＹ軸を表すように構成された請求項１３乃
    至１５のいずれかに記載の電子装置。
  17. 【請求項１７】 プロセッサと、前記プロセッサに電気
    的に接続されユーザが位置を指定するためのスタイラス
    と、情報が格納されたメモリと、信号生成器と、二次元
    または三次元の面を有する非導電材料層と、前記非導電
    材料層の下側に配置され前記信号生成器に接続された導
    電材料層を含む信号発信面とを有し、前記信号発信面は
    前記信号生成器から信号が供給されたとき信号が印加さ
    れたコンタクト間に信号レベル勾配を生成し、前記非導
    電材料層を通して前記面から前記コンタクト間に生成さ
    れる電位に対応した信号を放射するように構成されてお
    り、ユーザが前記スタイラスを前記面に近接させて位置
    を指定するとき、前記信号レベル勾配における指定され
    た位置に対応する信号を受信し、前記プロセッサは前記
    受信した信号に基づきユーザが指定した位置の座標を決
    定し、決定された座標をアドレスとして前記メモリから
    情報を出力するように構成されてなる電子装置。
  18. 【請求項１８】 前記信号発信面は二対のコンタクトを
    有し、一方のコンタクト対間に生成される信号レベル勾
    配はＸ座標を表し、他方のコンタクト対間に生成される
    信号レベル勾配はＹ座標を表すように構成されてなる請
    求項１７記載の電子装置。
  19. 【請求項１９】 プロセッサと、前記プロセッサに電気
    的に接続されユーザが位置を指定するためのスタイラス
    と、情報が格納されたメモリと、二次元または三次元の
    面を有する非導電材料層と、前記非導電材料層の下側に
    配置された導電材料層を含む信号発信システムとを有
    し、前記信号発信システムは前記導電材料層が通電され
    たとき電位レベル勾配を生成し、生成された電位に対応
    した電位座標信号を前記非導電材料層を通して放射する
    ように構成されており、ユーザが前記スタイラスを前記
    面に近接させて位置を指定するとき、指定された位置に
    対応する電位の信号を受信し、前記プロセッサは前記受
    信した信号に基づきユーザが指定した位置の座標を決定
    し、決定された座標をアドレスとして前記メモリから情
    報を出力するように構成されてなる電子装置。
  20. 【請求項２０】 前記信号発信面は、Ｘ座標を表す電位
    座標信号とＹ座標を表す電位座標信号を放射するように
    構成されてなる請求項１９記載の電子装置。
  21. 【請求項２１】 前記信号発信システムは前記導電材料
    層に信号を供給する手段とを含むことを特徴とする請求
    項１７乃至１９のいずれかに記載の電子装置。
  22. 【請求項２２】 前記信号発信システムは導電ポリマー
    材料層のシートを含むことを特徴とする請求項１７乃至
    １９のいずれかに記載の電子装置。
  23. 【請求項２３】 プロセッサと、前記プロセッサに電気
    的に接続されユーザが位置を指定するためのスタイラス
    と、情報が格納されたメモリと、二次元または三次元の
    面を有する非導電材料層と、前記非導電材料層の下側に
    配置された導電材料層を含むシステムとを有し、前記シ
    ステムは、前記導電材料層が通電されたときに電位分布
    が生成されるように構成されており、ユーザが前記スタ
    イラスを前記面に近接させて位置を指定するとき、前記
    非導電材料層を通して指定された位置に対応する電位を
    検出し、前記プロセッサは前記検出した電位に基づきユ
    ーザが指定した位置の座標を決定し、決定された座標を
    アドレスとして前記メモリから情報を出力するように構
    成されてなる電子装置。
  24. 【請求項２４】 前記電位分布はＸ座標を表す電位座標
    とＹ座標を表す電位座標を含むように構成されてなる請
    求項２３記載の電子装置。
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