JP3537096B2 - 表面位置選定システムおよびその方法 - Google Patents
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Description
発明の属する分野
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、システムおよび方法に関する。特
に、本発明は、複雑な形状を有する２次元および３次元
の物体の表面上の位置を検出することが可能な、位置検
出装置に関する。本発明はさらに、物体が位置検出シス
テムの残りの部分と相対的に方向転換（turn）し、回転
し、あるいは操作され得る、位置検出装置に関する。 発明の背景 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、Greenias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、コンピュータ入力画
面（drawing）（または座標読み取り（digitizing））
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。 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。 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。 Greanian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。 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。 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、Meadow
s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。 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（volt age
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3,79
8,370号に記述されている。 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ーレイを駆動する。これらのアプ
ローチは、機能するためには、矩形の規則的な形状に依
存する。コンタクトの形状および配置が、表面の抵抗性
材料の矩形の小区分内の表面の一部を検出するための手
段を提供する。棒状コンタクトおよび抵抗器の列状コン
タクトを用いて、他の単純な形状も実施可能であり得る
が、複雑な形状では、それらのコンタクトは区別不可能
な領域を形成し得る。（例えば、円または楕円のような
窪んだ端部を有する形状は、MeadowまたはHurstいずれ
のアプローチによっても適応されることができない。）
実質的に物体の端部全体に沿った棒状コンタクトまたは
列状抵抗器の使用は、表面全体にわたる位置を検出する
必要のある物体におけるそれらの実用性を限定する。そ
れぞれの棒状電極の真下、およびそれぞれの棒状または
点状電極と物体の端部との間の位置選定は、これらの装
置では検出することができない。 米国特許第4,853,499号（Meadowsら）および第3,798,
370号（Hurst）に記述されている装置は、コンタクト抵
抗の影響を考慮に入れていない。コンタクトと均質抵抗
性材料との間の抵抗は、均質材料の抵抗に関して重大で
あり得る。さらに、コンタクト抵抗は、機械的または環
境的な圧迫により、電極ごとに変動または変化し得る。
MeadowsおよびHurstの装置は、材料の使用およびコンタ
クトアプローチを制約する公知の抵抗または定抵抗の接
触に依存している。環境的な要因によるコンタクト抵抗
のいかなる変動または変化も、検出エラーとみなされず
且つ検出エラーにはならない。 さらに、Meadowsは、容量結合したスタイラスにより
表面に負荷を与え、駆動回路から引かれた電流を測定す
ることによって位置を決定する。Meadowsの装置は、こ
れを達成するために４つの受信回路を必要とする。 Meadowsの装置は、表面に結合する不要な幻影（phant
om）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。 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。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。 発明の要旨 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または可撓性の
導電層を有する。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。あるいは、ユーザは、可撓性の導電層を指で指し
示す。次に、スタイラスまたは可撓性の導電層は、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、スタイラスまたは可撓
性の導電層から受信した、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。 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。 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一の測定
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。 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。 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。 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。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。 実際の応用では、本発明は、非導電層を上部に有する
または有さない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から、導電下部
層、非導電圧縮性層、および可撓性の導電上部層を有す
る多層構造であって、ユーザが上部層を下部層に向かっ
て押圧し、上部層と下部層が共に近接する点が、ユーザ
が選択した位置として決定される多層構造まで、多くの
形態を取り得る。さらに、作動および測定信号が、選択
された周波数のACまたはDCのいずれかである種々の設計
が提案される。 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。 図面の簡単な説明 図１は、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は、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は、図２に類似するが、３次元形状に関する図で
ある。 図４は、本発明の第１実施態様のブロック図である。 図５は、本発明の第２実施態様のブロック図である。 図６は、本発明の第３実施態様のブロック図である。 図７は、本発明の第４実施態様のブロック図である。 図８は、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は、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は、部分的な実施態様であり、例えば、図４に示
すようなスタイラスを使用する代わりに、多層圧縮性タ
ッチ表面が開示される。 図11は、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12は、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。 好ましい実施態様の説明 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。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。 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。 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。 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。 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（phan
tom）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。 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。 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。 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、10
0％活性な前面または外面が成し遂げられることであ
る。 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
ト型および桟械接続機構は、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。 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。 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。 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。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。 Px＝（Ｘ−DC−OFFSET）／（FULL−SCALE−DC−OFFSET） （１） Py＝（Ｙ−DC−OFFSET）／（FULL−SCALE−DC−OFFSET） （２） 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。 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。 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 Langua
ge,Third Edition） 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。 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。 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。 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Ai、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。 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。 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。 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、伝動性ポリマー錯体（Conductive Polymer Com
posites）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。 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動性表面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16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。 次に、図２に示すように、ユーザが表面10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−SCAL
E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
12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）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。スタイラ
ス20の位置はラインＸおよびＹの交点である。 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。 次にPxおよびPyの値が、プロセッサ30内のメモリへの
アドバイ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。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。 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1801）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子装
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。 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12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。 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102、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、110、
および112である。 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106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1
06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、12
8、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）。 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1
42が、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を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。 60KHzの交流信号がコンタクト102、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10
0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。 信号測定ステージ120は、ケーブル118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−デジタル変換器（ADC）146に与えられる。AD
C146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。 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116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。 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106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。 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。 上に概要を述べたように、第１の測定は、本明細書中
では、SignalOFFSET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SignalOFFSETに割り当て、その値
をRAM145に保存する。 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、60
KHz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SignalFULLに割り当て、その値をRA
M145に保存する。 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、102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SignalRAW-ABに割
り当てる。 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、11
4B、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Ke
ith R.Carver、McGraw−Hill、1973、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 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、直接的数学解放、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。 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104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。 第３の測定に関しては、マイクロプロセッサ142は、1
02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60KHz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、SignalRAW-ACに割り当てる。 ２つの信号SignalRAW-ABおよびSignalRAW-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SignalRAW-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。 SignalNORM＝SignalRAW/SignalFULL （３） 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。 SignalNORM＝（SignalRAW−SignalOFFSET）／（SignalFULL−SignalOFFSET）
（４） 方程式３および４のいずれかの式をSignalRAW-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Signal
NORM-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（resolve）され得る。 所定の信号マップ114Bおよび値SignalNORM-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Sig
nalNORM-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。 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（re
solution）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1
16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Sign
alFULL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。 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。 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ト
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。 上述の実施形態では、信号生成器122は、60KHzのAC信
号を生成するが、その代わりに、DC電圧レベルを用いて
もよい。60KHzの信号の代わりにDC信号レベルを用いる
と、スタイラス116とシート100の導電材料とを接触させ
ずにスタイラスの位置を検出する能力が不要となる。ス
タイラスと材料とが直接接触するため、スタイラスの高
度および姿勢の影響は、SignalRAWの測定に寄与しな
い。なぜなら、スタイラスの高度および姿勢は、Signal
RAWの測定において、支配的な変動ソースであるからで
ある。スタイラスの高度および姿勢が測定に不要になる
と、SignalRAWをSignalFULLに関して正規化する必要性
が低減されるか、あるいはなくなる。 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142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。 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、DG4
41）を用いて、送信信号が乗算される。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結果は、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、送信器と同期としていると考え
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。 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。これ
により、位置精度が低減しやすい。SignalFULL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。 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Signal
FULL-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。 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14
2とのインターフェースをとるRAM145、ROM147、オーデ
ィオ／ビデオカード150、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152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。 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（114
A、114Bおよび114C）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。 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134、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。 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。 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。 図４の実施形態との第２の差は、２入力端子増幅器22
0、224および228（例えば、MC4558）の各々の出力端子
の、コンタクト202a、204a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132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。 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、204a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。 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。 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106を有するシート10
0、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144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。 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114A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。 図６における３つのコンタクト102、104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、Sign
alFULL、SignalOFFSET、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60KHzAC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Sig
nalCとして格納する。 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60KHzAC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、RAM内にS
ignalAとして格納する。 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： 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） 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RBCは、それぞれコンタクトＡと
Ｂ、ＡとＣ、ならびにＢとＣと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。 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
いて解した後、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。 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。 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。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。 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。 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。 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。 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40
1、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。 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。 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、SignalRAW-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403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、SignalRAW-AC、Signal
RAW-AD、SignalRAW-BC、SignalRAW-BD、またはSignal
RAW-CD、のうちの３つである。上式（３）のように３つ
のSignalNORM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。 ポインティングデバイスとしてスタイラスを用いるこ
との代替えは、ポインティングデバイスとして指を用い
ることである。これを可能にするために、内層が上述の
実施形態で述べた導電性材料に類似である状態で構築さ
れた多層材料が用いられ得る。このような表面を図10に
示す。図10において、底層に導電層100が設けられ、上
層に可撓性導電性層501（例えば、金属箔または導電性
ポリマーの薄層）が設けられ、層100と層501との間に圧
縮可能非導電性層502（例えば、シリコンゴムまたはプ
ラスチックフォーム）が設けられている。外層501は、
金属または何らかの導電性材料であり得る。 この構造において、外導電層501は、図４に示す、取
り付けられたスタイラス116を、導電体118（例えば、図
４を参照のこと）によって信号測定装置に接続された外
層501に置換する。従って、ユーザが外層501に接触する
と、中層の非導電層502が圧縮して導電性外層501が導電
性内層502に接近する。その場合、外層501によって内層
100上の放射された信号から受け取られる信号レベル
は、図４に示す表面100に対するスタイラス116の高度が
減少するにつれて、スタイラス116によって受け取られ
る信号レベルが上昇するのとほぼ同一の様式で上昇す
る。マルチ層表面を利用する実施形態において、ユーザ
の指の位置は、最高限度まで押圧された外層に対応す
る、信号有効決定行程でSignalFULL用に選択された閾値
を有するスタイラスの位置と同様の様式で計算される。 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11および図12に
示す。これらの図に示す実施形態の主要な相違点は、図
11において導電性表面は球であり、図12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。 図11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11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11において、内部に４
つのコンタクト点604、605、606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。 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。 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、RAM145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。 地球の別の装着形態を図12に示す。図12において、互
いに電気的に絶縁された導電性半球701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7
02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11
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。 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73
0および750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770
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。 図12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12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12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770と771、および772と77
3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。 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、Sign
alFULLおよびSignalOFFSET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RA
M145内に保存される。要するに、SignalFULLは、60KHzA
C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、SignalOFFSET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。 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、SignalOFFSET、SignalRAW-AB、
およびSignalRAW-ACが特定された半球上で生成され、Si
gnalNORM-ABおよびSignalNORM-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。 その後、SignalNORM-ABおよびSignalNORM-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11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およびスピーカ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。 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。 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。
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、システムおよび方法に関する。特
に、本発明は、複雑な形状を有する２次元および３次元
の物体の表面上の位置を検出することが可能な、位置検
出装置に関する。本発明はさらに、物体が位置検出シス
テムの残りの部分と相対的に方向転換（turn）し、回転
し、あるいは操作され得る、位置検出装置に関する。 発明の背景 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、Greenias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、コンピュータ入力画
面（drawing）（または座標読み取り（digitizing））
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。 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。 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。 Greanian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。 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。 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、Meadow
s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。 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（volt age
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3,79
8,370号に記述されている。 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ーレイを駆動する。これらのアプ
ローチは、機能するためには、矩形の規則的な形状に依
存する。コンタクトの形状および配置が、表面の抵抗性
材料の矩形の小区分内の表面の一部を検出するための手
段を提供する。棒状コンタクトおよび抵抗器の列状コン
タクトを用いて、他の単純な形状も実施可能であり得る
が、複雑な形状では、それらのコンタクトは区別不可能
な領域を形成し得る。（例えば、円または楕円のような
窪んだ端部を有する形状は、MeadowまたはHurstいずれ
のアプローチによっても適応されることができない。）
実質的に物体の端部全体に沿った棒状コンタクトまたは
列状抵抗器の使用は、表面全体にわたる位置を検出する
必要のある物体におけるそれらの実用性を限定する。そ
れぞれの棒状電極の真下、およびそれぞれの棒状または
点状電極と物体の端部との間の位置選定は、これらの装
置では検出することができない。 米国特許第4,853,499号（Meadowsら）および第3,798,
370号（Hurst）に記述されている装置は、コンタクト抵
抗の影響を考慮に入れていない。コンタクトと均質抵抗
性材料との間の抵抗は、均質材料の抵抗に関して重大で
あり得る。さらに、コンタクト抵抗は、機械的または環
境的な圧迫により、電極ごとに変動または変化し得る。
MeadowsおよびHurstの装置は、材料の使用およびコンタ
クトアプローチを制約する公知の抵抗または定抵抗の接
触に依存している。環境的な要因によるコンタクト抵抗
のいかなる変動または変化も、検出エラーとみなされず
且つ検出エラーにはならない。 さらに、Meadowsは、容量結合したスタイラスにより
表面に負荷を与え、駆動回路から引かれた電流を測定す
ることによって位置を決定する。Meadowsの装置は、こ
れを達成するために４つの受信回路を必要とする。 Meadowsの装置は、表面に結合する不要な幻影（phant
om）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。 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。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。 発明の要旨 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または可撓性の
導電層を有する。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。あるいは、ユーザは、可撓性の導電層を指で指し
示す。次に、スタイラスまたは可撓性の導電層は、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、スタイラスまたは可撓
性の導電層から受信した、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。 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。 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一の測定
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。 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。 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。 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。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。 実際の応用では、本発明は、非導電層を上部に有する
または有さない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から、導電下部
層、非導電圧縮性層、および可撓性の導電上部層を有す
る多層構造であって、ユーザが上部層を下部層に向かっ
て押圧し、上部層と下部層が共に近接する点が、ユーザ
が選択した位置として決定される多層構造まで、多くの
形態を取り得る。さらに、作動および測定信号が、選択
された周波数のACまたはDCのいずれかである種々の設計
が提案される。 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。 図面の簡単な説明 図１は、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は、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は、図２に類似するが、３次元形状に関する図で
ある。 図４は、本発明の第１実施態様のブロック図である。 図５は、本発明の第２実施態様のブロック図である。 図６は、本発明の第３実施態様のブロック図である。 図７は、本発明の第４実施態様のブロック図である。 図８は、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は、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は、部分的な実施態様であり、例えば、図４に示
すようなスタイラスを使用する代わりに、多層圧縮性タ
ッチ表面が開示される。 図11は、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12は、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。 好ましい実施態様の説明 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。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。 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。 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。 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。 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（phan
tom）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。 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。 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。 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、10
0％活性な前面または外面が成し遂げられることであ
る。 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
ト型および桟械接続機構は、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。 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。 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。 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。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。 Px＝（Ｘ−DC−OFFSET）／（FULL−SCALE−DC−OFFSET） （１） Py＝（Ｙ−DC−OFFSET）／（FULL−SCALE−DC−OFFSET） （２） 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。 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。 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 Langua
ge,Third Edition） 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。 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。 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。 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Ai、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。 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。 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。 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、伝動性ポリマー錯体（Conductive Polymer Com
posites）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。 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動性表面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16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。 次に、図２に示すように、ユーザが表面10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−SCAL
E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
12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）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。スタイラ
ス20の位置はラインＸおよびＹの交点である。 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。 次にPxおよびPyの値が、プロセッサ30内のメモリへの
アドバイ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。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。 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1801）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子装
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。 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12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。 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102、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、110、
および112である。 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106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1
06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、12
8、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）。 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1
42が、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を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。 60KHzの交流信号がコンタクト102、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10
0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。 信号測定ステージ120は、ケーブル118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−デジタル変換器（ADC）146に与えられる。AD
C146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。 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116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。 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106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。 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。 上に概要を述べたように、第１の測定は、本明細書中
では、SignalOFFSET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SignalOFFSETに割り当て、その値
をRAM145に保存する。 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、60
KHz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SignalFULLに割り当て、その値をRA
M145に保存する。 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、102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SignalRAW-ABに割
り当てる。 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、11
4B、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Ke
ith R.Carver、McGraw−Hill、1973、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 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、直接的数学解放、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。 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104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。 第３の測定に関しては、マイクロプロセッサ142は、1
02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60KHz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、SignalRAW-ACに割り当てる。 ２つの信号SignalRAW-ABおよびSignalRAW-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SignalRAW-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。 SignalNORM＝SignalRAW/SignalFULL （３） 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。 SignalNORM＝（SignalRAW−SignalOFFSET）／（SignalFULL−SignalOFFSET）
（４） 方程式３および４のいずれかの式をSignalRAW-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Signal
NORM-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（resolve）され得る。 所定の信号マップ114Bおよび値SignalNORM-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Sig
nalNORM-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。 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（re
solution）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1
16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Sign
alFULL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。 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。 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ト
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。 上述の実施形態では、信号生成器122は、60KHzのAC信
号を生成するが、その代わりに、DC電圧レベルを用いて
もよい。60KHzの信号の代わりにDC信号レベルを用いる
と、スタイラス116とシート100の導電材料とを接触させ
ずにスタイラスの位置を検出する能力が不要となる。ス
タイラスと材料とが直接接触するため、スタイラスの高
度および姿勢の影響は、SignalRAWの測定に寄与しな
い。なぜなら、スタイラスの高度および姿勢は、Signal
RAWの測定において、支配的な変動ソースであるからで
ある。スタイラスの高度および姿勢が測定に不要になる
と、SignalRAWをSignalFULLに関して正規化する必要性
が低減されるか、あるいはなくなる。 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142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。 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、DG4
41）を用いて、送信信号が乗算される。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結果は、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、送信器と同期としていると考え
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。 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。これ
により、位置精度が低減しやすい。SignalFULL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。 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Signal
FULL-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。 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14
2とのインターフェースをとるRAM145、ROM147、オーデ
ィオ／ビデオカード150、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152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。 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（114
A、114Bおよび114C）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。 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134、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。 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。 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。 図４の実施形態との第２の差は、２入力端子増幅器22
0、224および228（例えば、MC4558）の各々の出力端子
の、コンタクト202a、204a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132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。 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、204a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。 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。 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106を有するシート10
0、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144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。 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114A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。 図６における３つのコンタクト102、104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、Sign
alFULL、SignalOFFSET、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60KHzAC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Sig
nalCとして格納する。 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60KHzAC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、RAM内にS
ignalAとして格納する。 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： 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） 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RBCは、それぞれコンタクトＡと
Ｂ、ＡとＣ、ならびにＢとＣと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。 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
いて解した後、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。 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。 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。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。 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。 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。 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。 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40
1、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。 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。 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、SignalRAW-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403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、SignalRAW-AC、Signal
RAW-AD、SignalRAW-BC、SignalRAW-BD、またはSignal
RAW-CD、のうちの３つである。上式（３）のように３つ
のSignalNORM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。 ポインティングデバイスとしてスタイラスを用いるこ
との代替えは、ポインティングデバイスとして指を用い
ることである。これを可能にするために、内層が上述の
実施形態で述べた導電性材料に類似である状態で構築さ
れた多層材料が用いられ得る。このような表面を図10に
示す。図10において、底層に導電層100が設けられ、上
層に可撓性導電性層501（例えば、金属箔または導電性
ポリマーの薄層）が設けられ、層100と層501との間に圧
縮可能非導電性層502（例えば、シリコンゴムまたはプ
ラスチックフォーム）が設けられている。外層501は、
金属または何らかの導電性材料であり得る。 この構造において、外導電層501は、図４に示す、取
り付けられたスタイラス116を、導電体118（例えば、図
４を参照のこと）によって信号測定装置に接続された外
層501に置換する。従って、ユーザが外層501に接触する
と、中層の非導電層502が圧縮して導電性外層501が導電
性内層502に接近する。その場合、外層501によって内層
100上の放射された信号から受け取られる信号レベル
は、図４に示す表面100に対するスタイラス116の高度が
減少するにつれて、スタイラス116によって受け取られ
る信号レベルが上昇するのとほぼ同一の様式で上昇す
る。マルチ層表面を利用する実施形態において、ユーザ
の指の位置は、最高限度まで押圧された外層に対応す
る、信号有効決定行程でSignalFULL用に選択された閾値
を有するスタイラスの位置と同様の様式で計算される。 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11および図12に
示す。これらの図に示す実施形態の主要な相違点は、図
11において導電性表面は球であり、図12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。 図11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11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11において、内部に４
つのコンタクト点604、605、606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。 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。 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、RAM145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。 地球の別の装着形態を図12に示す。図12において、互
いに電気的に絶縁された導電性半球701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7
02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11
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。 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73
0および750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770
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。 図12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12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12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770と771、および772と77
3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。 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、Sign
alFULLおよびSignalOFFSET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RA
M145内に保存される。要するに、SignalFULLは、60KHzA
C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、SignalOFFSET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。 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、SignalOFFSET、SignalRAW-AB、
およびSignalRAW-ACが特定された半球上で生成され、Si
gnalNORM-ABおよびSignalNORM-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。 その後、SignalNORM-ABおよびSignalNORM-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11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およびスピーカ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。 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。 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。
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
(56)参考文献 特開 昭62−135966（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−189437（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−328725（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−202790（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−175771（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−119099（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−324164（ＪＰ，Ａ)
実開 平４−9079（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G08C
G06F 3/00
Claims (34)
- 【請求項１】選択された位置を決定するために用いられ
るエレクトログラフィックセンサ装置であって、 電気抵抗率および表面を有する導電性材料層と、 該導電性材料層と電気的に相互接続される間隔を空けた
３つのコンタクト点と、 該３つのコンタクト点に接続され、該コンタクト点のそ
れぞれに選択的に信号を付与するように配設されたプロ
セッサと、 該プロセッサに接続されたプローブアセンブリと、を備
え、 前記プローブアセンブリは、前記導電性材料層の表面上
近傍でユーザによって位置基めされ、前記３つのコンタ
クト点に選択的に信号が付与されたとき前記導電性材料
層からの信号を受け取るように配設されたスタイラスを
有しており、 前記プロセッサの制御下において、前記３つのコンタク
ト点の２つの異なるコンタクト点対への励起にそれぞれ
関連して前記スタイラスが受信した信号から、前記導電
性材料層表面に対する該スタイラスの位置が前記プロセ
ッサによって決定可能に構成されたエレクトログラフィ
ックセンサ装置。 - 【請求項２】前記導電性材料層がカーボンポリマー組成
物材料である、請求項１に記載のエレクトログラフィッ
クセンサ装置。 - 【請求項３】前記導電性材料層が２次元または３次元形
状の形態をとる、請求項１又は２に記載のエレクトログ
ラフィックセンサ装置。 - 【請求項４】前記導電性材料層が明確なエッジを有す
る、請求項３に記載のエレクトログラフィックセンサ装
置。 - 【請求項５】前記スタイラスを位置決めすることによっ
て指定され得るユーザ注目点のそれぞれが前記３つのコ
ンタクト点の２つの異なるコンタクト点対の視野内にあ
るように、該３つのコンタクト点が前記導電性材料層上
に配置されている、請求項１乃至４のいずれかに記載の
エレクトログラフィックセンサ装置。 - 【請求項６】前記３つのコンタクト点の各対の各コンタ
クト点における開先角度が90゜未満であり、該開先角度
は該コンタクト点対間の複数のベクトルによって規定さ
れる角度であり、該コンタクト点は該開先角度と前記ユ
ーザが前記スタイラスを位置決めした前記注目点とに対
応する、請求項５に記載のエレクトログラフィックセン
サ装置。 - 【請求項７】前記導電性材料層の露出表面上に配置され
る絶縁層をさらに備えた、請求項１乃至６のいずれかに
記載のエレクトログラフィックセンサ装置。 - 【請求項８】前記３つのコンタクト点が同一線上にはな
い、請求項１乃至７のいずれかに記載のエレクトログラ
フィックセンサ装置。 - 【請求項９】前記スタイラスが電気伝導部を有し、 前記プローブアセンブリはさらに、前記スタイラス上に
搭載され前記電気伝導部に接続された送信器と、前記プ
ロセッサに接続された受信器とを有し、 前記送信器は、前記導電性材料層の近傍までもって来た
ときに前記電気伝導部によって検出される符号化された
情報を含む信号を送信するように構成されており、 前記受信器は、前記送信器からの信号を受信して、該信
号の中に符号化された情報を、該プロセッサと互換性の
ある信号として与えるように構成された、請求項１乃至
８のいずれかに記載のエレクトログラフィックセンサ装
置。 - 【請求項１０】前記スタイラスが電気伝導部を有し、 前記プローブアセンブリは前記電気伝導部と前記プロセ
ッサの間に接続された電気伝導性ケーブルをさらに有す
る、請求項１乃至８のいずれかに記載のエレクトログラ
フィックセンサ装置。 - 【請求項１１】前記プロセッサが、前記３つのコンタク
ト点の内の選択されたコンタクト点にAC信号を選択的に
付与し、 前記スタイラスの前記電気伝導部が、前記導電性材料層
と物理的に接触することなくアンテナのように前記導電
性材料層から放射された信号を検出する、請求項９また
は10に記載のエレクトログラフィックセンサ装置。 - 【請求項１２】前記プロセッサが、前記３つのコンタク
ト点の内の選択されたコンタクト点にDC信号を選択的に
付与し、 前記スタイラスの前記電気伝導部は、前記導電性材料層
と物理的に接触することによって前記導電性材料層から
の信号を検出する、請求項９または10に記載のエレクト
ログラフィックセンサ装置。 - 【請求項１３】前記３つのコンタクト点のそれぞれは縦
列コンタクト対を含み、前記各縦列対において第１のコ
ンタクトは前記導電性材料層に付与される信号を受信す
るように前記プロセッサに接続され、第２のコンタクト
は信号測定が行われるように前記プロセッサに接続され
ており、 前記プロセッサは３つの増幅器を有し、該３つの増幅器
は前記３つのコンタクト点の内の異なるコンタクト点に
それぞれ結合されており、 前記３つの増幅器のそれぞれは、１つの出力端子と２つ
の入力端子とを有し、該出力端子は結合するコンタクト
点の縦列対における第１のコンタクトに接続され、前記
入力端子の１つは結合するコンタクト点の縦列対におけ
る第２のコンタクトに接続され、前記入力端子の他の１
つは、前記プロセッサによって前記３つのコンタクト点
の内の対応するコンタクト点に選択的に付与される信号
を受信するように接続される、請求項１乃至12のいずれ
かに記載のエレクトログラフィックセンサ装置。 - 【請求項１４】前記プロセッサが４点切替えスイッチを
有し、該４点切替えスイッチは前記プローブアセンブリ
および前記３つのコンタクト点のそれぞれから個別に該
プロセッサによって測定される信号を受信するように接
続されており、前記３つのコンタクト点の各コンタクト
点からの信号の測定は、その他の２点が前記プロセッサ
によって駆動されて、これにより該プロセッサが前記３
つのコンタクト点のそれぞれの接触抵抗および接触抵抗
の変化を決定することが可能になるときに行われる、請
求項１乃至12のいずれかに記載のエレクトログラフィッ
クセンサ装置。 - 【請求項１５】前記導電性材料層は閉じた３次元形状に
形成されており、該導電性材料層に電気的に相互接続さ
れる、前記３つのコンタクト点から間隔を空けた第４の
コンタクト点をさらに有する、請求項１または２に記載
のエレクトログラフィックセンサ装置。 - 【請求項１６】前記４つのコンタクト点の内の３つのコ
ンタクト点の各組合せによって規定される各平面は前記
閉じた３次元形状の中心点を通らない、請求項15に記載
のエレクトログラフィックセンサ装置。 - 【請求項１７】表面上のユーザ選択点の位置を決定する
ために用いられるエレクトログラフィックセンサ装置で
あって、 前記エレクトログラフィックセンサ装置はインジケータ
パネルとプロセッサとを有し、 前記インジケータパネルは、電気抵抗率を有する導電性
材料最下層と、 可撓性導電材料の最上層と、該最上層および該最下層の
間にある非導電性の圧縮性材料の中間層と、前記最下層
に電気的に相互接続される間隔を空けた３つのコンタク
ト点とを有し、 前記プロセッサは、前記３つのコンタクト点のそれぞれ
に選択的に信号を付与するように、そしてユーザが前記
最上層の選択した位置を該最下層に向かって押下したと
き前記最下層から送信される該押下位置に対応する信号
を受信するように配設されており、 前記３つのコンタクト点の２つの異なるコンタクト点対
に対する励起にそれぞれ関連して受信した２つの信号か
ら、前記押下位置が該プロセッサによって決定可能であ
る、エレクトログラフィックセンサ装置。 - 【請求項１８】前記導電性材料最下層が明確なエッジを
有し、２次元または３次元形状の形態をとり、押下によ
って指定され得るユーザ注目点のそれぞれが前記３つの
コンタクト点の２つの異なるコンタクト点対の視野内に
あるように、前記コンタクト点が前記導電性材料最下層
上に配置されており、各コンタクト点対の各コンタクト
点における開先角度が90゜未満であり、該開先角度は該
コンタクト点対間の複数のベクトルによって規定される
角度であり、該コンタクト点は該開先角度と前記押下に
よって指定される注目点とに対応する、請求項17に記載
のエレクトログラフィックセンサ装置。 - 【請求項１９】前記３つのコンタクト点のそれぞれは縦
列コンタクト対を含み、前記各縦列対において第１のコ
ンタクトは前記導電性材料最下層に付与される信号を受
信するように前記プロセッサに接続され、第２のコンタ
クトは信号測定が行われるように前記プロセッサに接続
され、 前記プロセッサは、３つのフィードバック補償回路と、
３つの増幅器とを有ししており、 前記３つのフィードバック補償回路は、前記３つのコン
タクト点の内の異なるコンタクト点にそれぞれ結合され
ており、 該補償回路のそれぞれは、入力端子と出力端子とを有
し、該入力端子が前記結合するコンタクト点における縦
列対の第２のコンタクトに接続されており、 前記３つの増幅器は前記３つのコンタクト点の内の異な
るコンタクト点にそれぞれ結合されており、 前記３つの増幅器のそれぞれは、１つの出力端子と２つ
の入力端子とを有し、該出力端子は結合するコンタクト
点における縦列対の第１のコンタクトに接続され、該入
力端子の１つは対応するフィードバック補償回路の出力
端子に接続され、該入力端子の他の１つは、前記プロセ
ッサによって対応するコンタクト点に選択的に付与され
る信号を受信するように接続される、請求項18に記載の
エレクトログラフィックセンサ装置。 - 【請求項２０】前記プロセッサが、 マイクロプロセッサと、 該マイクロプロセッサに結合されたデータバスと、 該データバスとインターフェースをとるメモリシステム
と、 該マイクロプロセッサに接続され、該マイクロプロセッ
サの制御下において、様々な信号を生成し、前記３つの
コンタクト点のそれぞれおよびその様々な組合せに対し
前記信号を付与する信号生成器ステージと、 前記マイクロプロセッサの制御下において、前記最上層
から受信する信号を捕捉および調整する信号測定ステー
ジと、 を有する、請求項17乃至19のいずれかに記載のエレクト
ログラフィックセンサ装置。 - 【請求項２１】前記メモリシステムには前記最下層上の
様々な座標に関する情報が予め格納されており、ユーザ
の押圧位置に関連する情報を該メモリシステムから読み
出し該ユーザに情報を提供するように構成された、請求
項20に記載のエレクトログラフィックセンサ装置。 - 【請求項２２】球体の形態をとり、該球体の表面上のユ
ーザ選択点の位置を決定するために用いられるエレクト
ログラフィックセンサ装置であって、 実質的に均一の電気抵抗率および外側表面を有する導電
性材料層で形成された球と、 該導電性材料層と電気的に相互接続される間隔を空けた
４つのコンタクト点からなるコンタクト点組と、 前記４つのコンタクト点の組に接続され、前記４つのコ
ンタクト点のそれぞれに選択的に信号を付与するように
配設されたプロセッサと、 前記プロセッサに接続されるプローブアセンブリと、を
備え、 前記プローブアセンブリは、ユーザが前記表面上の選択
点に位置決めし、前記４つのコンタクト点に対し前記プ
ロセッサによって選択的に信号が付与された場合に前記
導電性材料層からの信号を受け取るように配設されたス
タイラスを備え、 前記プロセッサによる前記４つのコンタクト点の３つの
異なるコンタクト点対への励起にそれぞれ関連して前記
スタイラスが受信した３つの信号から、該プロセッサに
よって前記表面に対する前記スタイラスの位置が決定可
能である、エレクトログラフィックセンサ装置。 - 【請求項２３】前記球上に配置され、選択された星、惑
星または他の天体の地勢を表示する非導電性外皮をさら
に有する、請求項22に記載のエレクトログラフィックセ
ンサ装置。 - 【請求項２４】前記プロセッサが、前記外皮上に表示さ
れた地勢の標準座標（standard coordinates）とし
て、前記スタイラスの前記ユーザ選択位置の座標を決定
する、請求項23に記載のエレクトログラフィックセンサ
装置。 - 【請求項２５】前記外皮上の様々な座標の地勢に関する
情報が予め格納されたメモリを有し、 前記スタイラスを用いてユーザが選択した位置に関連す
る情報を該メモリから読み出し前記ユーザに提供するよ
うに構成された請求項22乃至24のいずれかに記載のエレ
クトログラフィックセンサ装置。 - 【請求項２６】選択された位置を決定するために用いら
れるエレクトログラフィックセンサ装置であって、 電気抵抗率および第１の表面を有する第１の導電性材料
層と、 該第１の導電性材料層と電気的に相互接続される間隔を
空けた３つのコンタクト点からなる第１のコンタクト点
組と、 電気抵抗率および第２の表面を有する第２の導電性材料
層と、 該第２の導電性材料層と電気的に相互接続される間隔を
空けた３つのコンタクト点からなる第２のコンタクト点
組と、 該第１および第２の組のコンタクト点のそれぞれに選択
的に信号を付与するように配設されたプロセッサと、 該プロセッサに接続されるプローブアセンブリと、を備
え、 前記プローブアッセンブリは、前記第１または第２の表
面上近傍でユーザによって位置決めされ、対応するコン
タクト点組におけるコンタクト点に選択的に信号が付与
されたとき対応する導電性材料層からの信号を受け取る
ように配設されたスタイラスを備えており、 前記第１および第２の表面のどちらに前記スタイラスが
近いかの特定は、該スタイラスによって受信される前記
第１および第２の導電性材料層のそれぞれからの２つの
信号を独立して測定し、他の層から受信される信号とは
独立して、同じ層からの信号を組み合せることによっ
て、該第１および第２の層の異なる方にそれぞれ関連す
る第１および第２の比較値を形成し、該第１および第２
の比較値のそれぞれを予め選択された閾値と独立して比
較することにより該プロセッサによって行われ、該第１
および第２の比較値の内、最大且つ該閾値よりも大きい
方の比較値に関連する層が、該スタイラスに最も近いと
特定された層であり、 該プロセッサの制御下において、該特定された層上の前
記３つのコンタクト点の全ておよび２つの異なるコンタ
クト点対への励起にそれぞれ関連して該スタイラスから
受信した信号から、前記特定された層に対する該スタイ
ラスの位置が該プロセッサによって決定可能である、エ
レクトログラフィックセンサ装置。 - 【請求項２７】前記第１および第２の層は第１および第
２の半球の形状であり、 該第１および第２の半球間に電気絶縁スペーサをさらに
備え、これにより、該第１および第２の半球を１つの球
の形状に保ちつつ、該第１および第２の半球が電気的に
接触しない、請求項26に記載のエレクトログラフィック
センサ装置。 - 【請求項２８】前記第１および第２の半球上に配置さ
れ、選択された星、惑星または他の天体の地勢を表示す
る非導電性外皮をさらに有する、請求項27に記載のエレ
クトログラフィックセンサ装置。 - 【請求項２９】前記プロセッサが、前記外皮上に表示さ
れた地勢の標準座標として、前記スタイラスの前記ユー
ザ選択位置の座標を決定する、請求項28に記載のエレク
トログラフィックセンサ装置。 - 【請求項３０】前記プロセッサは、前記外皮上の様々な
座標に関連づけて地勢に関する情報が予め格納されたメ
モリをさらに備え、 前記スタイラスを用いてユーザが選択した位置に関連す
る情報を該メモリから読み出しユーザに提供するように
構成された請求項29に記載のエレクトログラフィックセ
ンサ装置。 - 【請求項３１】前記スタイラスを位置決めすることによ
って指定され得るユーザ注目点の全てが、前記第１およ
び第２の層の内の該ユーザが指している方の層上にある
対応する間隔を空けた３つのコンタクト点の２つの異な
るコンタクト点対の視野内にあるように、該間隔を空け
た３つのコンタクト点の前記第１および第２のコンタク
ト点組のそれぞれが、該第１および第２の導電性材料層
の内の対応する層上に配置されており、各コンタクト点
対の各コンタクト点における開先角度が90゜未満であ
り、該開先角度は該コンタクト点対間の複数のベクトル
によって規定される角度であり、該コンタクト点は該開
角度と該ユーザが該スタイラスを位置決めしている該注
目点とに対応しており、 該スタイラスの位置は、該第１および第２の組における
３つのコンタクト点の様々な組合せに対し選択された信
号が前記プロセッサによって付与される、 複数の信号の各付与に応答して該スタイラスにおいて受
信される測定信号に基づき該プロセッサによって行なわ
れる計算によって決定され請求項26に記載のエレクトロ
グラフィックセンサ装置。 - 【請求項３２】前記プロセッサが、 マイクロプロセッサと、 該マイクロプロセッサに連結されたデータバスと、 該データバスとインターフェースをとるメモリシステム
と、 前記マイクロプロセッサに接続され、該マイクロプロセ
ッサの制御下において、様々な信号を生成し前記３つの
コンタクト点のそれぞれおよびその様々な組合せに対し
前記信号を付与する信号生成器ステージと、 前記マイクロプロセッサおよび前記プローブアセンブリ
に接続され、該マイクロプロセッサの制御下において、
該プローブアセンブリから受信する信号を捕捉および調
整する信号測定ステージと、 を有する、請求項１乃至16、22及び26乃至31のいずれか
に記載のエレクトログラフィックセンサ装置。 - 【請求項３３】前記信号生成ステージが、信号生成器
と、 該信号生成器と前記コンタクト点との間に接続され、前
記マイクロプロセッサの指示下において、前記コンタク
ト点の内の選択されたコンタクト点に前記信号生成器か
ら信号を選択的に付与するスイッチングシステムと、を
有する、請求項32に記載のエレクトログラフィックセン
サ装置。 - 【請求項３４】前記メモリシステムには前記導電性材料
層上の様々な座標に関連づけて情報が予め格納されてお
り、 前記スタイラスを用いてユーザが選択した位置に関連す
る情報を該メモリシステムから読み出しユーザに提供す
るように構成された請求項１乃至20、22乃至24、及び33
のいずれかに記載のエレクトログラフィックセンサ装
置。
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