JPH0119176B2 - - Google Patents
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- JPH0119176B2 JPH0119176B2 JP55500647A JP50064780A JPH0119176B2 JP H0119176 B2 JPH0119176 B2 JP H0119176B2 JP 55500647 A JP55500647 A JP 55500647A JP 50064780 A JP50064780 A JP 50064780A JP H0119176 B2 JPH0119176 B2 JP H0119176B2
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/045—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using resistive elements, e.g. a single continuous surface or two parallel surfaces put in contact
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- A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- A63F13/21—Input arrangements for video game devices characterised by their sensors, purposes or types
- A63F13/214—Input arrangements for video game devices characterised by their sensors, purposes or types for locating contacts on a surface, e.g. floor mats or touch pads
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- A63F13/25—Output arrangements for video game devices
- A63F13/28—Output arrangements for video game devices responding to control signals received from the game device for affecting ambient conditions, e.g. for vibrating players' seats, activating scent dispensers or affecting temperature or light
- A63F13/285—Generating tactile feedback signals via the game input device, e.g. force feedback
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- A63F13/40—Processing input control signals of video game devices, e.g. signals generated by the player or derived from the environment
- A63F13/42—Processing input control signals of video game devices, e.g. signals generated by the player or derived from the environment by mapping the input signals into game commands, e.g. mapping the displacement of a stylus on a touch screen to the steering angle of a virtual vehicle
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- A63F13/80—Special adaptations for executing a specific game genre or game mode
- A63F13/814—Musical performances, e.g. by evaluating the player's ability to follow a notation
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- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10H—ELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
- G10H1/00—Details of electrophonic musical instruments
- G10H1/02—Means for controlling the tone frequencies, e.g. attack or decay; Means for producing special musical effects, e.g. vibratos or glissandos
- G10H1/04—Means for controlling the tone frequencies, e.g. attack or decay; Means for producing special musical effects, e.g. vibratos or glissandos by additional modulation
- G10H1/053—Means for controlling the tone frequencies, e.g. attack or decay; Means for producing special musical effects, e.g. vibratos or glissandos by additional modulation during execution only
- G10H1/055—Means for controlling the tone frequencies, e.g. attack or decay; Means for producing special musical effects, e.g. vibratos or glissandos by additional modulation during execution only by switches with variable impedance elements
- G10H1/0558—Means for controlling the tone frequencies, e.g. attack or decay; Means for producing special musical effects, e.g. vibratos or glissandos by additional modulation during execution only by switches with variable impedance elements using variable resistors
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- A63F9/0001—Games specially adapted for handicapped, blind or bed-ridden persons
- A63F2009/0003—Games specially adapted for blind or partially sighted people
- A63F2009/0004—Games specially adapted for blind or partially sighted people using BRAILLE
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- A63F2300/10—Features of games using an electronically generated display having two or more dimensions, e.g. on a television screen, showing representations related to the game characterized by input arrangements for converting player-generated signals into game device control signals
- A63F2300/1037—Features of games using an electronically generated display having two or more dimensions, e.g. on a television screen, showing representations related to the game characterized by input arrangements for converting player-generated signals into game device control signals being specially adapted for converting control signals received from the game device into a haptic signal, e.g. using force feedback
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- A63F2300/1068—Features of games using an electronically generated display having two or more dimensions, e.g. on a television screen, showing representations related to the game characterized by input arrangements for converting player-generated signals into game device control signals being specially adapted to detect the point of contact of the player on a surface, e.g. floor mat, touch pad
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- A63F2300/60—Methods for processing data by generating or executing the game program
- A63F2300/6045—Methods for processing data by generating or executing the game program for mapping control signals received from the input arrangement into game commands
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- A63F2300/80—Features of games using an electronically generated display having two or more dimensions, e.g. on a television screen, showing representations related to the game specially adapted for executing a specific type of game
- A63F2300/8047—Music games
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
- G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
- G06F2203/04113—Peripheral electrode pattern in resistive digitisers, i.e. electrodes at the periphery of the resistive sheet are shaped in patterns enhancing linearity of induced field
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Description
請求の範囲
１ 少なくとも３つの辺を有する電流導通インピ
ーダンス表面上の選択されたタツチ点の位置を探
知する装置において、 前記辺の各々の交差点にそれぞれ外部回路に接
続するための端子を有する少なくとも３つの辺終
端手段と、 前記各端子に所定の瞬間的電位を同時に印加す
る回路を含み、前記各端子に流れる個々の電流の
総和の電流を、前記選択されたタツチ点を通して
流通せしめる電流流通手段と、 前記辺のうちの互いに平行でない少なくとも２
つの辺に対する前記選択されたタツチ点からのそ
れぞれの垂直距離を表す少なくとも２つの位置信
号を、前記個々の電流および前記総和の電流に基
づいて算出して出力するための位置信号算出出力
手段と、 を備えることを特徴とする装置。 ２ 前記電流流通手段は、周囲の電磁源からの放
射エネルギーに対してアースへの通路を与える請
求の範囲第１項に記載の装置。 ３ 前記電流導通インピーダンス表面は、透明で
あり、そして更に、この透明な表面と実質的に同
じ平面に可視情報を表示する手段を備えている請
求の範囲第１項に記載の装置。 ４ 前記辺終端手段は、前記電流導通インピーダ
ンス表面に埋めこまれるか又はそれと電気的に接
触した導電性セグメントの複数個の列を備えてお
り、前記各列における導電性セグメントは、前記
表面の中央にさらに接近した次の列における導電
性セグメントよりも関連する辺の方向において長
い請求の範囲第１項に記載の装置。 ５ 前記辺終端手段は、前記電流導通インピーダ
ンス表面におけるボイドを備え、これらボイド
は、前記端子に対して前記表面の中央領域の電気
抵抗を高める請求の範囲第１項に記載の装置。 背景技術 本発明は、通電抵抗即ちインピーダンス素子に
対して電流の流入源又は流出点として働く或る選
択されたタツチ点の位置に関する情報を電気信号
の形態で与える装置に係る。特に、本発明は、表
面上の選択されたタツチ点即ち位置（手の動きを
反映する）を電気信号に変換して、人間と機械と
の間のインターフエイスを与える装置に係る。こ
こで使用する“選択されたタツチ点”という語
は、人体の１部分特に指又はつま先によつて選択
的にタツチされた表面上の点、又は人体の手又は
他の部分に保持されて人間によつて制御される機
器によりタツチされた表面上の点、或いは人間に
よつて動かされる機械装置によりタツチされた表
面上の点を意味する。本発明において、“選択さ
れた”という語は、タツチされる表面上の点を人
間の思考により指示すること、及びタツチされた
点に流れる電流によりこの点の位置を決定するこ
とを意味する。本発明において、“点”という語
は、人間の指と表面との接触領域、又は針の尖端
の様な器具と表面との接触領域を包含するものと
する。従つて、“選択されたタツチ点”という語
は、タツチパネル表面と感知装置即ちトランスジ
ユーサとを物理的に接触したものでない電気ヱネ
ルギ伝達は除外するものとする。ここで使用され
る“電流収集”という語は、インピーダンス表面
へ又は該表面から流れる電流を含む。本発明は、
本出願人の米国特許第4071691号並びに第4129747
号に開示されたタツチパネルに対する改良であ
る。これらのタツチパネルの抵抗性表面に発生さ
れる電界の位相は表面上の位置の線型関数でな
く、特殊な技術を用いてヱラーを補償しない限り
出力関数にヱラーが入り込む。本発明は、この以
前のシステムの制約を実質的に解消する。本発明
はピツクアツプ表面を必要とせず、従つて上に以
前のシステムよりも製造及びパツケージが容易で
ある。又、本発明は線型性も改善する。これ故、
本発明は人間と機械とのインターフエイスの技術
における改良であることが明らかであろう。 発明の開示 本発明の目的は、タツチ点の位置を探知する装
置、いわゆるタツチパネルシステムの改良を提供
することである。１軸形態において、本発明のタ
ツチパネル実施例は、或る長さのニクロム線の様
な細長い抵抗即ちインピーダンス素子を備え、こ
の素子は各端即ち境界に端子を有し、そしてその
長さに沿つた色々な選択点においてタツチできる
様に配置され更にこのタツチパネル実施例は、ア
ースに対して同時に両端子端即ち境界の電位を変
える発振器と、各端子即ち境界に流れる電流を測
定する電流感知回路と、両電流の和に対する１方
の電流の比に比例した出力信号を発生する正規化
回路とを備えている。レベル検出器は両電流の和
を監視し、そして、この和が或るセツトレベル即
ち所定レベルを越えた時に存在信号を与える。作
動中、使用者が抵抗素子にタツチした時には、発
振器の信号に対し彼の身体がアースに対して比較
的低いインピーダンスを与え、そして使用者の身
体にわずかな電流が流れる。或る端子即ち境界に
流れるこの電流の１部分はその端子からタツチさ
れた点までの距離に反比例し、且つその他方の端
子即ち境界からの距離に正比例する。出力電圧は
電流のこの１部分に比例して発生され、従つて他
方の端子からの距離に比例して発生される。この
存在出力は、抵抗素子がタツチされたことを示す
２進信号を利用装置へ与える。 ２軸形態においては、抵抗率が均一な長方形の
表面が用いられ、これは４つの端子と、抵抗結合
回路網とを有している。この回路網の特徴は、４
つ全部の端子に流れる電流の和に対する２つの端
子に流れる電流の和の比が１つの縁からの距離に
比例するということである。１軸実施例について
述べたのと同様に、出力電圧はタツチされた点の
Ｘ軸及びＹ軸座標に比例して同時に導出される。
又、３つの端子を有する三角形表面を用いて２軸
タツチパネルを構成することもできる。
ーダンス表面上の選択されたタツチ点の位置を探
知する装置において、 前記辺の各々の交差点にそれぞれ外部回路に接
続するための端子を有する少なくとも３つの辺終
端手段と、 前記各端子に所定の瞬間的電位を同時に印加す
る回路を含み、前記各端子に流れる個々の電流の
総和の電流を、前記選択されたタツチ点を通して
流通せしめる電流流通手段と、 前記辺のうちの互いに平行でない少なくとも２
つの辺に対する前記選択されたタツチ点からのそ
れぞれの垂直距離を表す少なくとも２つの位置信
号を、前記個々の電流および前記総和の電流に基
づいて算出して出力するための位置信号算出出力
手段と、 を備えることを特徴とする装置。 ２ 前記電流流通手段は、周囲の電磁源からの放
射エネルギーに対してアースへの通路を与える請
求の範囲第１項に記載の装置。 ３ 前記電流導通インピーダンス表面は、透明で
あり、そして更に、この透明な表面と実質的に同
じ平面に可視情報を表示する手段を備えている請
求の範囲第１項に記載の装置。 ４ 前記辺終端手段は、前記電流導通インピーダ
ンス表面に埋めこまれるか又はそれと電気的に接
触した導電性セグメントの複数個の列を備えてお
り、前記各列における導電性セグメントは、前記
表面の中央にさらに接近した次の列における導電
性セグメントよりも関連する辺の方向において長
い請求の範囲第１項に記載の装置。 ５ 前記辺終端手段は、前記電流導通インピーダ
ンス表面におけるボイドを備え、これらボイド
は、前記端子に対して前記表面の中央領域の電気
抵抗を高める請求の範囲第１項に記載の装置。 背景技術 本発明は、通電抵抗即ちインピーダンス素子に
対して電流の流入源又は流出点として働く或る選
択されたタツチ点の位置に関する情報を電気信号
の形態で与える装置に係る。特に、本発明は、表
面上の選択されたタツチ点即ち位置（手の動きを
反映する）を電気信号に変換して、人間と機械と
の間のインターフエイスを与える装置に係る。こ
こで使用する“選択されたタツチ点”という語
は、人体の１部分特に指又はつま先によつて選択
的にタツチされた表面上の点、又は人体の手又は
他の部分に保持されて人間によつて制御される機
器によりタツチされた表面上の点、或いは人間に
よつて動かされる機械装置によりタツチされた表
面上の点を意味する。本発明において、“選択さ
れた”という語は、タツチされる表面上の点を人
間の思考により指示すること、及びタツチされた
点に流れる電流によりこの点の位置を決定するこ
とを意味する。本発明において、“点”という語
は、人間の指と表面との接触領域、又は針の尖端
の様な器具と表面との接触領域を包含するものと
する。従つて、“選択されたタツチ点”という語
は、タツチパネル表面と感知装置即ちトランスジ
ユーサとを物理的に接触したものでない電気ヱネ
ルギ伝達は除外するものとする。ここで使用され
る“電流収集”という語は、インピーダンス表面
へ又は該表面から流れる電流を含む。本発明は、
本出願人の米国特許第4071691号並びに第4129747
号に開示されたタツチパネルに対する改良であ
る。これらのタツチパネルの抵抗性表面に発生さ
れる電界の位相は表面上の位置の線型関数でな
く、特殊な技術を用いてヱラーを補償しない限り
出力関数にヱラーが入り込む。本発明は、この以
前のシステムの制約を実質的に解消する。本発明
はピツクアツプ表面を必要とせず、従つて上に以
前のシステムよりも製造及びパツケージが容易で
ある。又、本発明は線型性も改善する。これ故、
本発明は人間と機械とのインターフエイスの技術
における改良であることが明らかであろう。 発明の開示 本発明の目的は、タツチ点の位置を探知する装
置、いわゆるタツチパネルシステムの改良を提供
することである。１軸形態において、本発明のタ
ツチパネル実施例は、或る長さのニクロム線の様
な細長い抵抗即ちインピーダンス素子を備え、こ
の素子は各端即ち境界に端子を有し、そしてその
長さに沿つた色々な選択点においてタツチできる
様に配置され更にこのタツチパネル実施例は、ア
ースに対して同時に両端子端即ち境界の電位を変
える発振器と、各端子即ち境界に流れる電流を測
定する電流感知回路と、両電流の和に対する１方
の電流の比に比例した出力信号を発生する正規化
回路とを備えている。レベル検出器は両電流の和
を監視し、そして、この和が或るセツトレベル即
ち所定レベルを越えた時に存在信号を与える。作
動中、使用者が抵抗素子にタツチした時には、発
振器の信号に対し彼の身体がアースに対して比較
的低いインピーダンスを与え、そして使用者の身
体にわずかな電流が流れる。或る端子即ち境界に
流れるこの電流の１部分はその端子からタツチさ
れた点までの距離に反比例し、且つその他方の端
子即ち境界からの距離に正比例する。出力電圧は
電流のこの１部分に比例して発生され、従つて他
方の端子からの距離に比例して発生される。この
存在出力は、抵抗素子がタツチされたことを示す
２進信号を利用装置へ与える。 ２軸形態においては、抵抗率が均一な長方形の
表面が用いられ、これは４つの端子と、抵抗結合
回路網とを有している。この回路網の特徴は、４
つ全部の端子に流れる電流の和に対する２つの端
子に流れる電流の和の比が１つの縁からの距離に
比例するということである。１軸実施例について
述べたのと同様に、出力電圧はタツチされた点の
Ｘ軸及びＹ軸座標に比例して同時に導出される。
又、３つの端子を有する三角形表面を用いて２軸
タツチパネルを構成することもできる。
本発明の上記及び他の目的、効果並びに特徴は
以下の詳細な説明及び添付図面から充分に理解さ
れよう。 第１図は本発明に用いられる基本的な位置探索
原理を示した概略図である。第２図は本発明によ
る１軸タツチパネルのブロツク図である。第３図
は抵抗率の低い電極で線型化された抵抗性の表
面、及び所望の向きの電界を発生する回路を示す
図である。第４図は同じ抵抗性物質から第３図の
構造体の全部分を形成する方法を示す図である。
第５図は或るパターンの導電性セグメントを用い
た第３図の変形態様を示す図である。第６図は更
にコンパクトな第５図の変形態様を示す図であ
る。第７図は本発明による２軸タツチパネルのブ
ロツク図である。 第８Ａ図及び第８Ｂ図は、これら全体で、第７
図にブロツク図形態で示された回路の回路図を示
す図である。 第９図は２軸タツチパネル又は３チヤンネルタ
ツチ制御音声ミクサに用いられる導電性セグメン
トの３端子パターンを示す図である。第１０図は
第８図の構造体を用いた３チヤンネル音声ミクサ
のブロツク図である。第１１図は電流源がタツチ
パネルの外部にある様な１軸タツチパネルのブロ
ツク図である。第１２図は第２図及び第８図に示
されたものと同様の２つの１次元タツチパネルの
結合体を示す図である。第１３図は多数の１次元
タツチパネルを用いた楽器を示す図である。第１
４図は第１３図に示された楽器の断面図である。
第１５図は第１３図に示された楽器に用いられる
親指制御パネルの構造を示す図である。第１６図
は第１３図の音発生タツチ部材に隣接したノツチ
付き張出部の使用を示す図である。 第１７図は第１３図に示された楽器の回路のブ
ロツク図である。第１８図は表示装置と組合わさ
れた透明なタツチパネルを示す図である。第１９
図は遊戯領域の表示がタツチパネル及びビデオ表
示装置の両方に現われる様なビデオゲームを示す
図である。
以下の詳細な説明及び添付図面から充分に理解さ
れよう。 第１図は本発明に用いられる基本的な位置探索
原理を示した概略図である。第２図は本発明によ
る１軸タツチパネルのブロツク図である。第３図
は抵抗率の低い電極で線型化された抵抗性の表
面、及び所望の向きの電界を発生する回路を示す
図である。第４図は同じ抵抗性物質から第３図の
構造体の全部分を形成する方法を示す図である。
第５図は或るパターンの導電性セグメントを用い
た第３図の変形態様を示す図である。第６図は更
にコンパクトな第５図の変形態様を示す図であ
る。第７図は本発明による２軸タツチパネルのブ
ロツク図である。 第８Ａ図及び第８Ｂ図は、これら全体で、第７
図にブロツク図形態で示された回路の回路図を示
す図である。 第９図は２軸タツチパネル又は３チヤンネルタ
ツチ制御音声ミクサに用いられる導電性セグメン
トの３端子パターンを示す図である。第１０図は
第８図の構造体を用いた３チヤンネル音声ミクサ
のブロツク図である。第１１図は電流源がタツチ
パネルの外部にある様な１軸タツチパネルのブロ
ツク図である。第１２図は第２図及び第８図に示
されたものと同様の２つの１次元タツチパネルの
結合体を示す図である。第１３図は多数の１次元
タツチパネルを用いた楽器を示す図である。第１
４図は第１３図に示された楽器の断面図である。
第１５図は第１３図に示された楽器に用いられる
親指制御パネルの構造を示す図である。第１６図
は第１３図の音発生タツチ部材に隣接したノツチ
付き張出部の使用を示す図である。 第１７図は第１３図に示された楽器の回路のブ
ロツク図である。第１８図は表示装置と組合わさ
れた透明なタツチパネルを示す図である。第１９
図は遊戯領域の表示がタツチパネル及びビデオ表
示装置の両方に現われる様なビデオゲームを示す
図である。
第１図は本発明によつて用いられる基本的な位
置変換原理を示す概略図である。細長いインピー
ダンス即ち抵抗素子１０は、電流測定装置即ち電
流計１３を経て電源１２に接続された境界端１１
と、電流測定装置即ち電流計１６を経て電源１５
に接続された境界端１４とを有している。これら
電源の他方の端子は共通接続点Ｃを有し、この共
通接続点Ｃと細長い抵抗素子上の任意の点１８と
の間にインピーダンス１７が接続される。抵抗素
子１０の全抵抗値をＲとし、図面に示されたよう
に、点１１と点１８との間の部分をr1とし、そし
て点１８と点１４との間の部分をr2とする。キル
ヒホツフの電圧法則を用いると、この回路網に対
して次式で書き表わすことができる。 (1) i1r1＋（i1＋i2）Ｚ＋V1＝０ (2) i2r2＋（i1＋i2）Ｚ＋V2＝０ １式から２式を減算しそしてＲ−r1＝r2を代入
すると、次の様になる。 (3) r1＝i2R−V1＋V2／i1＋i2 この式を整理し直し、２つの項の和として無次
元の比r1／Ｒを表わすことができる。 (4) r1／Ｒ＝i2／i1＋i2＋V2−V1／（i1＋i2）
Ｒ この４式から、本発明に関連した次の様な３つ
の結論を導き出すことができる。先ず第１に、比
r1／Ｒの式は、インピーダンスＺが有限でなけれ
ばならないことを除けばインピーダンスＺとは独
立である（従つてＺを変化できる）。第２に、点
１８の位置と比r1／Ｒとの関係が分れば、電流i1
及びi2並びに電圧V1及びV2の測定値（及び既知
の抵抗値Ｒ）から点１８の位置を決定することが
できる。第３に、V1＝V2であり、そして点１８
の位置と比r1／Ｒとの関係が分れば、電流i1及び
i2の測定値だけから点１８の位置を決定すること
ができる。 その他の結論を導き出すこともできるが、イン
ピーダンスＺにも素子１０の実際の抵抗値にも拘
りなく、素子１０へ又は素子１０から流れる電流
のいかなる点の位置も正確に決定できることが前
記結論で充分に示される。 第２図は、第１図に示された原理を用いた１軸
タツチパネルの簡単化されたブロツク図である。
細長い抵抗素子１０′は線型のタツチパネル表面
の形態であり、従つて抵抗値r1は端即ち境界１
１′と選択されたタツチ点１８′との間の距離に正
比例する。使用者が指Ｆを点１８′において細長
い抵抗素子１０′にタツチするときには、集中イ
ンピーダンス１７′で概略的に示された身体のイ
ンピーダンスを通してアースへと小さな電流が流
れる。演算増巾器２０及び２１はフイードバツク
抵抗２２及び２３を各々通して電流を供給するこ
とにより細長い抵抗素子１０′の各々の端１１′及
び１４′を信号発生器２４の交流出力と同じ瞬時
電位に維持する。フイードバツク抵抗２３に流れ
る電流はr2に流れる電流と大きさが同じで且つ極
性が逆であり、フイードバツク抵抗２３に流れる
この電流は電圧を発生させ、この電圧は信号発生
器２４の出力に加えられ、演算増巾器２１の出力
には次の様な瞬時電位が与えられる。 (5) V21＝V24−i2R23 但し、V24は信号発生器２４の電圧出力であ
り、i2はr2に流れる電流であり、そしてR23はフ
イードバツク抵抗２３の抵抗値である。減算器２
７はV21から信号発生器２４の出力電圧を瞬間的
に除去し、そして整流器２８は交流信号を、電流
i2の平均の大きさに比例した次の様な直流レベル
に変換する。 (6) V2＝Ｒ｜i2｜R23 合計（加算）回路２９は、同様に接続された増
巾器２０、減算器２５及び整流器２６によりr1に
流れる電流から同様に導出されたレベルV1にレ
ベルV2を加算する。除算器３０はV2を和（V1＋
V2）で除算し、タツチ表面抵抗１０′上の点１
８′の位置に正比例した次の様な出力を与える。 (7) Vput＝V2／V1＋V2＝i2／i1＋i2 線型の抵抗性表面 線型の抵抗性表面と称しているものを用いて、
第２図及び７式で示された原理を２次元へと拡張
できることが分つた。又、この線型の抵抗性表面
は、本出願人の米国特許第4071691号及び第
4129747号に開示された発明に関連して用いるこ
ともでき、そして該発明に対する改良である。第
３図は、方形の線型抵抗性表面、及びこれに電圧
を印加する回路を示している。線型の抵抗性表面
は四角形の表面即ち平面と電極系とを備えてい
る。この四角形の平面は全体に亘つて抵抗率が均
一である。電極によつてその境界、すなわち、辺
に沿つて適当な電圧を印加した時には、平面のあ
らゆる点において電流密度の大きさ及び方向が同
じであり、従つてそれに付随して発生される電界
は線型であり、そして直交性を維持する。電極は
平面に対して抵抗率の低い実質的に線型な抵抗素
子である。或る電極の両端の間に電位差が確立さ
れた場合には、その電極に沿つた点はその１端か
らの距離に比例した電位をとる。Ｘ電極は四角形
平面のＸ軸に直角な該平面の境界に接続され、そ
してＹ電極は他の２つの境界に同様に接続され
る。平らな表面５１は角ａ，ｂ，ｃ及びｄを有す
る方形面を含み、そして均一な抵抗率の抵抗物質
で構成される。電極５２−５５は平らな表面５１
の抵抗率に対して低い抵抗率である。これらの電
極は、平らな表面及び電極の断面厚みを適当に制
御することにより平らな表面５１と同じ物質で作
ることもできるし、或いはシルクスクリーン印刷
の様な色々な印刷技術によつて平らな表面の境界
に沿つて低抵抗率物質の層を追加することによつ
て作ることもできる。接続部５６−５９は方形の
平らな表面５１の延長部より成り、これはこの表
面を４つの電極に接続する。平らな表面５１及び
接続部５６−５９の両方の抵抗率／平方をR1と
し、電極５２−５５の各々の抵抗値をR2とし、
そして方形の各辺の長さを２とすれば、接続部５
６と電極５２との境界は次の様に表わされる。 (8) ｙ＝１＋R2／2R1∫x 0Xdx 〔−１≦Ｘ≦１〕 ｙ＝１＋R2／4R1X2 但し、Ｘ及びＹ軸の原点は方形の中心である。
他方の境界も同様である。電極５２−５５は同一
であり、平面の抵抗率／平方の1/10の抵抗値を有
しているのが好ましい。理論的には、方形の隣接
辺に沿つた等距離増分に対して等抵抗増分を与え
るためには電極の断面積をそれらの長さに沿つて
若干変えねばならないが、大部分の目的に対して
は、断面積が均一であることにより生じるヱラー
を無視できる。電極は、５２ａ，５２ｂ，５３
ｃ，５３ｄ，５４ａ，５４ｄ，５５ｂ及び５５ｃ
で各々示された様に接続部５６′，５７′，５８′
及び５９′と共に境界を越えて短い距離だけ延び
る様にされる。この距離は、方形の１辺の長さの
１部分として次式で与えられる。 (9) Δe＝（R2）2／２（R1）2 信号発生器６１の出力がゼロである瞬間を仮定
すれば、信号発生器６０の１方の極性が加算増巾
器７４及び７５に接続されそしてこれら増巾器は
点５２ａ，５２ｂ，５４ａ及び５５ｂを同じ電位
に駆動することが明らかである。同様に信号発生
器６０の他方の極性は増巾器７６及び７７を経て
点５３ｃ，５３ｄ，５４ｄ及び５５ｃに与えられ
る。信号発生器６０によつて電位差が形成された
時は、所与の高さＹにおける電圧が平面における
Ｘの全ての値に対して同じであることが分ろう。
電極５４及び５５における電圧も高さＹにおいて
この値を有し、従つてこれら電極と平面との間に
は電流が流れない。それ故、電位勾配は平面全体
に亘つて均一であり、そして抵抗率が均一である
から電流密度も均一となる。対称的に考えれば、
信号発生器６１によつてＹ軸にも同様に均一な電
位勾配を形成できることは明らかである。両方の
信号発生器が加算増巾器へ入力を付与する時に
は、増巾器の出力はそれらの入力の代数和とな
る。この場合には、線型系の重畳原理により、Ｘ
及びＹ軸に平行な電流密度の２つの直交ベクトル
成分が、平面内のどの場所でも、２つの信号発生
器により付与された各々の電位差に比例すること
が示される。第４図は平らな表面５１″の四角形
部分、電極５２″，５４″及び５５″、並びに接続
部を同じ物質で作るための更に別の実施例を示し
ている。これは、物質の抵抗率の絶対値が重要で
なくなるという実用的な利点を有している。 第３図の実施例では、比R2／R1を制御するた
めに（物質の厚みが変化しない限り）、平面及び
電極の両方の抵抗率を制御しなければならない
が、第４図の実施例では、この比が幾何学的に制
御され、絶対抵抗率には無関係である。第４図に
示された抵抗構造体は、第３図の角ａ，ｂ，ｃ及
びｄに相当する“角”a″，b″，c″及びd″と、第３
図の電極５２，５３，５４及び５５に相当する電
極５２″，５３″，５４″及び５５″と、これら電極
５２″，５３″，５４″及び、５５″の端にあるコネ
クタタブ５４″ａ，５２″ｂ，５５″ｃ，５３″ｃ，
５３″ｄ及び５４″ｄとを有しており、後ろに付し
た文字はそのコネクタタブをそれに関連した角に
関係付けるものである。電極５２″と、方形の平
らな面５１″並びに接続部５６″の多数の部分５６
ａ−１，５６ａ−２，５６ａ−３…５６ａ−ｎと
の間の抵抗率の差は、接続部の物質における多数
のボイド５６ｖ−１，５６ｖ−２及び方形の平面
におけるボイド５１ｖによつて得られ、かくて連
続平面が小さな素子のネツトワーク即ちマトリク
スへと変えられる。 ５８ａ−１，…５８ａ−ｎ及び５８ｖ−１，…
５８ｖ−ｎについて示された様に、接続部の各々
には同じボイド面が設けられる。この様なネツト
ワークは、例えば抵抗性物質の平面をホトレジス
トでマスクしそしてボイドをヱツチングするか、
或いは又抵抗性のインクで絶縁基体上にネツトワ
ークをシルクスクリーニングするといつた種々の
技術によつて容易に作ることができる。第５図
は、絶対抵抗率を厳密に制御しなくてもよい別の
実施例を示している。この実施例では、抵抗に導
電性セグメントを重畳することによつて電極の抵
抗率が設定される。これらの導電性セグメントは
銀含有インクでシルクスクリーニングすることに
よつて従来のやり方で形成することができる。 第６図は、第５図の接続部の機能を導電性セグ
メントのパターンへ合体し、装置の外径及び必要
とされる抵抗性物質の量を減少する実施例を示し
ている。第６図の電極セグメントの幾可学形状は
セグメント間の抵抗網を表わす同時線型方程式の
系を反復修正することによつて最適にされてい
る。第３図、第４図、第５図及び第６図の構造体
は、既に述べた有用な特性に加えて更に有用な特
性を有していることが分つた。第６図の４つの端
子Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤを同じ瞬時電位に保持し且つ
表面上の或る点を別の瞬時電位に保持した場合に
は、４つの端子に電流が流れる。これらの電流を
種々の位置における点（選択されたタツチ点１
８′に相当する）で測定した場合には、これら電
流が次式によつてその点のＸ及びＹ座標に関係付
けされることを示すことができる。 (10) Ｘ＝k1＋k2iB＋iC／iA＋iB＋iC＋iD ｙ＝k1＋k2iA＋iB／iA＋iB＋iC＋iD 但し、k1はオフセツトであり、k2は倍率であ
り、iA，iB等は各端子に流れる電流である。第６
図において、抵抗性表面１００の縁１０２は図示
明瞭化のために広げられて示されている。実際に
は、抵抗層が最も外側の導電性セグメント１０１
に制限され即ちそこで切断される。 第３図に示された構造で形成されそして明確な
縦横比を持たない様な四角形状の線型抵抗性表面
でも同様の結果が得られた。この場合には、定数
k1及びk2がＸ方程式とＹ方程式とで異なる。第７
図は本発明の好ましい実施例、即ち第６図の構造
を用いた２次元タツチパネル、のブロツク図であ
る。この実施例は第２図に実施された原理を２次
元へと拡張したものであり、その数学的な基礎は
第６図の説明で述べた通りである。使用者が線型
抵抗性表面１１０にタツチした時には、４つの端
子Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤにわずかな電流が流れる。４
つの入力増巾器、１１６，１１７，１１８及び１
１９が発振器１２０の出力に追従する時に、これ
らの電流に比例した電圧がこれら増巾器のフイー
ドバツク抵抗１１１，１１２，１１３，及び１１
４の間に各々発生される。これら増巾器の出力は
４つの高域通過フイルタ１２１，１２２，１２３
及び１２４へ各々印加される。これらのフイルタ
はシステム作動にとつて重要ではないが、使用者
の身体によつて電源配線から拾い上げられる60Hz
信号を除去するために、追加されている。これら
フイルタ１２１−１２４は60Hz信号を減衰する
が、典型的に20KHzである発振器１２０の周波数
は通す。後で開示する実施例においては、タツチ
パネル表面の位置信号ヱネルギ源として60Hz（又
は何らかの周囲環境放射ヱネルギフイールド）が
使用される。発振器の信号の位相を移相器１２６
において約180゜移相し次いでこの移相された信号
を加算回路１２７，１２８，１２９及び１３０に
おいてフイルタの出力に各々加算することによ
り、フイルタの出力から発振器信号成分が減算さ
れる。それにより生じる信号は整流器１３１，１
３２，１３３及び１３４において各々整流され
て、交流信号の振巾に比例した直流レベルを与え
る。線型抵抗性表面１１０の上部の２つの端子Ａ
及びＢに相当するレベルはＹ軸加算器１３６で加
算され、右側の２つの端子Ｂ及びＣに相当するレ
ベルはＸ軸加算器１３７で加算され、そして４つ
全てのレベルＡ，Ｂ，Ｃ及びＤは全チヤンネル加
算器１３８で加算されて、２つの除算器１３９及
び１４０の分母入力を与える。これらの除算器１
３９及び１４０はＹ軸及びＸ軸の和に対して作動
して上に、10式の左側の除算を行ない、そして調
整可能なオフセツト１４３及び１４４並びに利得
を有する出力増巾器１４１及び１４２は10式で示
された所望のＸ軸及び、Ｙ軸出力を与える。レベ
ル検出器１４３は全チヤンネル加算器１３８の出
力を監視し、そして使用者が指を線型抵抗性表面
１１０にタツチした時に状態をスイツチする。使
用者の指が線型抵抗性表面にオーミツク接触する
必要はなく、保護のために薄い絶縁層が抵抗物質
上に付着され、そしてこの絶縁層を介しての容量
性結合でもシステムの作動に充分な電流が与えら
れる。 第８図は第７図に示された本発明の実施例の回
路図である。線型の抵抗性表面の端子Ａは分離抵
抗R2を経て演算増巾器Ａ１の反転入力に接続さ
れる。その非反転入力は、Esに接続され、これ
はＲ３５及びＲ３７より成る電圧分割器を経てウ
イーヱンブリツジ発振器（演算増巾器Ａ９）の出
力へ接続され（これら全体は第７図のブロツク図
に示された発振器１２０に相当する）、これは、
約1.3ボルトのピーク−ピーク振巾を持つた20K
Hz正弦波を与える。演算増巾器Ａ１の出力は、キ
ヤパシタＣ１及びＣ２並びに抵抗Ｒ３及びＲ１４
より成るフイルタ１２１へ送られる。演算増巾器
Ａ５の反転入力は加算点として用いられる（従つ
て第７図の加算器１２７に相当する）。移送器で
ある演算増巾器Ａ１０（例えば１２６）は発振器
の出力Esを反転して位相ずれ信号を与え、こ
れはキヤパシタＣ９を経て結合されそして抵抗Ｒ
１３を経て加算されてＡ５（加算器１２７）入力
において、Esを打ち消す。の振巾及び位相は
調整可能であり、従つて、線型の抵抗性表面１１
０とアースとの間のキヤパシタンスの影響を打ち
消すこともできる。 演算増巾器Ａ５の回路は一定の指の位置、例え
ば選択されたタツチ点に対して直流出力を与える
高精度整流器である。線型抵抗性表面の他の３つ
の端子Ｂ，Ｃ及びＤに対しても、演算増巾器Ａ
２，Ａ３，Ａ４，Ａ６，Ａ７及びＡ８を用いて同
一の回路が設けられる。第７図のＹ軸加算器１３
６を構成する演算増巾器Ａ１１は端子Ａ及びＢに
相当する整流信号を加算し、第７図のＸ軸加算器
１３７を構成する演算増巾器Ａ１２は端子Ｂ及び
Ｃに相当する信号を加算し、そして第７図の全チ
ヤンネル加算器を構成する演算増巾器Ａ１３は４
つ全部の信号Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤを加算する。抵抗
Ｒ５４，Ｒ５５及びＲ５６は４つの高精度整流器
Ｄ２，Ｄ４，Ｄ６及びＤ８の負荷を等化する。２
つのAD533Jアナログ乗算器１５０及び１５１は
演算増巾器Ａ１３（第７図の全チヤンネル加算器
１３８）の出力を除算する（例えば第７図の除算
器１３９及び１４０の除算機能を果たす）様に接
続される。演算増巾器Ａ１５及びＡ１６（第７図
の出力増巾器１４１及び１４２に相当する）は出
力倍率装置であり、これは種々の利用装置の特性
を整合するために広範なレンジに亘つて出力利得
及びオフセツトを変えることができる。演算増巾
器Ａ１４（第７図のレベル検出器１４３）はヒス
テリシス及び調整可能なトリツプ点を有するレベ
ル検出器である。何らかの選択されたタツチ点に
おいて線型の抵抗性表面１１０にタツチした時に
は、発光ダイオードがその可視指示を与え、そし
て存在出力が０から＋５ボルトに切り換れる。ダ
イオードＤ１２及びＤ１３並びに抵抗Ｒ７８及び
Ｒ８２は線型の抵抗性表面がタツチされない時に
Ｘ及びＹ出力をスケールゼロとするプルダウン回
路を構成し、ジヤンパを除去すると、この機能は
不能化される。多数の別の技術を用いて、第７図
及び第８図の除算器と同じ正規化機能を達成でき
ることが明らかであろう。例えば、Ｘ及びＹ軸の
和を電圧一周波数コンバータへ付与しそして全チ
ヤンネル加算器の出力に比例した時間中出力パル
スをカウントすることによりデジタル出力を容易
に得ることができる。全チヤンネル加算器の出力
を一定値に維持する様に入力増巾器の利得をフイ
ードバツクループで制御することによりアナログ
の正規化を行なうことができる。別の正規化技術
が第１０図に示されている。第９図は第６図の辺
終端系を用いた三角形の線型抵抗性表面２００を
示している。各々の２つの角間の導電性セグメン
ト２０１の幾何学形状は第６図の隣接角間の導電
性セグメント１０１の幾何学形状と同じである。
この三角形表面の場合にも四角形表面について述
べたのと同様に均一の電界を確立することができ
る。実際には、本発明の位置探知装置及び方法に
関連して均一な電界を与えることができる。 ３つの端子A′，B′及びC′が全て同じ電位に保
持され、そして線型抵抗性表面２００のスポツト
即ち選択されたタツチ点が別の電位に保持される
場合には、角Ａ，Ｂ及びＣの端子に流れる電流が
次の様な関係になることが分つた。 (11) dA＝k1＋k2iA／iA＋iB＋iC 但し、dAは角Ａに対向した辺から電流源までの
垂直距離であり、iA，iB及びiCは対応端子に流れ
る電流であり、そしてk1及びk2はオフセツト及び
倍率定数である。３つの距離dA，dB及びdCのうち
のいずれか２つが与えられると、選択されたタツ
チ点の２次元位置が決定されることは明らかであ
ろう。第１０図は第９図の三角形の線型抵抗性表
面２００を用いた音声ミクサのブロツク図であ
る。使用者が何らかの選択されたタツチ点２０２
において線型の抵抗性表面２００にタツチした時
には、角A′，B′、及びC′の端子に電流が流れる。
３つの入力増巾器２０７，２０８及び２０９が発
振器２１０の出力に追従する時に、上記電流に比
例した電圧がこれら増巾器のフイードバツク抵抗
２０３，２０４及び２０６間に各々発生される。
これら増巾器の出力は高機フイルタ２１１，２１
２及び２１３へ送られ、そしてこれらフイルタの
出力は加算器２１４，２１６及び２１７に供給さ
れ、これら加算器は第７図に示された実施例につ
いて前記した様に発振器信号成分を除去するため
にインバータ２１８の信号を受け取る。それ
により生じた信号は整流器２１９，２２０及び２
２１によつて整流され、三角形の線型抵抗性表面
２００の３つの端子Ａ，Ｂ及びＣに流れる電流に
比例した直流レベルを発生する。加算器２２２は
３つの直流レベルを加算する。本発明のこの実施
例においては、11式によつて必要とされる比は、
３つの直流レベルの和を基準電圧によつて一定の
大きさに維持することにより得られる。作動増巾
器２２３の出力は発振器２１０の出力の振巾を制
御するための自動利得制御電圧として用いられ
る。３つの直流レベルの各々はデジタル追跡−保
持回路２２４，２２６及び２２７にも送られる。
これら回路の詳細はアナログ−デジタルインター
フエイスの文献に述べられているが、これら回路
はデジタル及びアナログ回路の組合せ体を使用
し、追跡モードにおいてはアナログ入力に追従し
てそれに対応する出力をアナログ又はデジタル形
態で与える。これらの回路が追跡モードから保持
モードへ切り換つた時は、蓄積されたデジタル数
値によつて出力がその最後の値に維持される。こ
の追跡−保持回路のデジタル出力は対数減衰器２
２８，２２９及び２３０へ接続される。これらは
非線型のデジタル−アナログコンバータであり、
その詳細は文献に述べられている。 追跡−保持回路２２４，２２６及び２２７の作
動モードの切り換えは、第７図のレベル検出器に
機能が類似したレベル検出器２３１によつて制御
される。使用者が線型抵抗性表面２００にタツチ
した時には、彼の指の存在がレベル検出器によつ
て感知され、そして追跡−保持回路２２４，２２
６及び２２７は追跡作動モードへ切り換えられ
る。使用者が指を離すと、追跡−保持回路２２
５，２２６及び２２７は保持モードへ切り換えら
れ、使用者が再びタツチパネルにタツチするまで
減衰器の最後のセツテイングを保持する。この技
術は、音声ミクサとして使用されるのに加えて、
使用者による１回のタツチ即ち入力で複数個の信
号レベルを与えることが要望される様な他の種々
の技術にも適用できることが明らかである。第１
１図は、線型抵抗性表面の端子がアース電位に維
持され、使用者の身体がアンテナとして働いて周
囲の電気的ノイズを拾い上げ、選択されたタツチ
点１８″を経て端子１１′及び１４″へ電流を通電
せしめる様な本発明の別の実施例のブロツク図で
ある（１次元形態で示されている）。この技術は
使用者の身体に電圧が課せられないという点で有
利である。前記した実施例で使用者に課せられた
電圧及び電流は、身体で感じ得るレベルよりは非
常に小さなものであり、且つ身体に影響を及ぼし
得るレベルよりは更に小さなものであるが、或る
団体では、どんな小さな電圧又は電流であつても
使用される製品によつてそれを使用者に課すこと
は好ましくないとしている。又、この技術を用い
て作られるタツチパネルは少数の回路素子しか必
要とされないので安価でなければならない。 第１１図のタツチパネルにおいては、使用者が
細長い抵抗素子１０″の選択された点１８″にタツ
チした時に使用者の身体の漂遊電圧によつてこの
抵抗素子１０″に電流が通流せしめられる。これ
らの電流は抵抗素子の両端１１″及び１４″におけ
る実質上のアースへと流れる。演算増巾器２０′
及び２１′によつてフイードバツク抵抗２２′及び
２３′を経て送られる電流により端１１′及び１
４″にはアース電位が維持される。整流器２６′及
び２８′は演算増巾器２０′及び２１′の出力電圧
を直流レベルに変換し、これらレベルは加算器２
９′で加算される。除算器３０′は１方のレベルの
振巾を両方のレベルの和で除算し、タツチされた
点の位置に比例した出力を発生する。 第１２図は、第２図及び第１１図の実施例に類
似した２つの１次元タツチパネルを組み合せたも
のを示している。使用者の別々の指で各々作動さ
れる多数の１軸タツチパネルや、１次元、２次元
及び３次元タツチパネルを組み合わせる様な適用
が考えられる。２つの１軸タツチパネルを直交関
係に維持し、種々の手動制御装置のＸ及びＹ座標
の読みを与える様にすることができる。第１２図
の回路は、第２図及び第１１図の実施例とは異な
り、アースに対して浮いているのが好ましく、従
つて使用者の身体のアースに対するインピーダン
スには不感であり且つ周囲の電気ノイズにも不感
である。そうではなくて、この回路はインピーダ
ンス２９、即ち点１８と１８′′′′との間の使用
者身体のインピーダンスに基くものであり、第２
図及び第１１図の回路を同時に完成する。 第１３図は第１２図に示された１次元タツチパ
ネルの組み合せ体を用いた楽器を示している。こ
の楽器はこれを支えるためのストラツプ３１１及
び３１２を有するフレーム３１０を備え、そして
この楽器の前面には開口３２０があり、この開口
は電気信号を可聴楽音に変換するトランスジユー
サを組み込んだ音響空胴へと通じている。 音発生タツチ部材３１３−３１８の各々は第１
２図の出力No.１に関連したパネルと同様の１次元
タツチパネルである。第１４図は第１３図に示さ
れた楽器の断面図である。親指制御パネル３２３
−３２４は第１２図の出力No.２に関連したパネル
と同様の１次元タツチパネルである。この親指制
御パネル３２３及び３２４の制御軸３２６及び３
２７は楽器の長手軸３２８に垂直であり、従つて
演奏者の親指Ｔ１及びＴ２は制御軸３２６及び３
２７におけるその位置を変えることなく長手軸３
２８に平行に各々の親指パネル３２３及び３２４
に沿つて各々滑らせることができる。音発生タツ
チ部材３１３−３１８は音の高低度を制御し、親
指制御パネル３２３は音色を制御し、そして親指
制御パネル３２４は発生される音の音量を制御す
る。然し乍ら、タツチパネルの別の向き及び機能
並びに１次元及び２次元タツチパネルの別の組み
合せ体を本発明の範囲内で楽器に組み込むことも
できることは明らかである。第１５図は親指制御
パネル３２３の構造を示している。この親指制御
パネルは親指が接触する表面である抵抗性タツチ
面３５０を有する四角形の均一な抵抗性物質と、
その長手縁の各々に沿つた導電性ストリツプ３５
２及び３５３とを備えている。接続線３５４及び
３５５は第１７図について述べる回路にこのユニ
ツトを接続する。この親指制御パネルの短い方の
寸法は機能的には音発生タツチ部材の長い方の寸
法に相当することに注意されたい。第１６図は音
発生タツチ部材３１３及びその隣接構造体を例示
する等寸図である。音発生タツチ部材３１３は心
棒にニクロム線を巻き付けたものより成る線型抵
抗素子である。このタツチ部材は張出部３４０と
３４１との間に閉じ込められそしてこれら張出部
は楽器の非導電性モールドプラスチツク本体３１
０の一体部分であることが明らかであろう。これ
らの張出部には複数個の離間されたノツチ即ち凹
所３４２−１，３４２−２，３４２−ｎ及び３４
３−１，３４３−２，３４３−ｎが設けられ、こ
れらは指を触れることにより、楽器を演奏する演
奏者へ情報を伝えるための触覚手段を構成する。
従つて、各々の音発生タツチ部材は、指をこの部
材の上下に移動させた時には高低が連続的に変化
する音を発生し、然も音階の各音は非導電性張出
部３４０のノツチ３４２に位置されている。指が
音階音の間隔でのみ音発生タツチ部材に触れる様
に張出部に沿つて指を移動させることにより一連
の個別の音階音を演奏することができる。或いは
又、演奏者の指が音階音の間隔に亘つて通過する
につれてノツチ３４２−１，３４２−２で触覚情
報を演奏者へフイードバツクさせながら、直接音
発生タツチ部材３１３に沿つて指を移動させるこ
とにより運音を発生することができる。凹所即ち
ノツチではなくて（或いはそれに加えて）、使用
者に情報を伝えるために点字を追加してもよい
し、或いは演奏者に触覚情報を伝えるために抵抗
素子３１３−３１８に隆起又は他の突起を用いて
もよい。第１７図は電子回路のブロツク図であ
る。抵抗素子３１３′，３１４′，３１５′，３１
６′，３１７′及び３１８′は第１３図の音発生タ
ツチ部材３１３−３１８に相当する。各抵抗素子
は１対の端末点３１３Ａ，３１３Ｂ，３１４Ａ，
３１４Ｂ，…３１８Ａ，３１８Ｂを有し、これら
は位置−電圧回路へ電気的に接続され、この回路
の構成は第１７図に抵抗素子３１３′について詳
細に示されている。使用者の指が素子３１３′に
タツチした時は、彼の身体インピーダンスＺを経
て親指制御パネルへ従つて共通回路電位の点へわ
ずかな電流が流れる。位置電圧は第２図に関して
述べた様に発生される。 除算器３８３の出力に現われる位置電圧は電圧
−周波数コンバータ３９０へ送られ、このコンバ
ータは指の位置の関数である周波数を有した信号
を形成する。電子回路設計の分野で良く知られた
技術を用いて、この電圧−周波数コンバータ３９
０の非線型素子は、入力電圧の等増分によつて出
力周波数の等パーセンテージ変化を生じさせる様
な指数関係を入力電圧と出力周波数との間に形成
する。従つて、張出部３４０における音階音位置
設定ノツチ３４２は、ギターのフレツト等の場合
の様に対数関係の間隔で配置するのではなく均一
に離間させることができる。電圧−周波数コンバ
ータ３９０からの信号の波形は、右親指制御パネ
ル３２３及びそれに関連した位置−電圧回路３０
５の制御の下で、電子音楽の分野で良く知られた
技術を用いて、音声回路３９２によつて修正され
る。この波形修正は震動、ヱコー効果、可変の音
立て及び解除並びに持続音の音色の変更を含む。
右親指制御パネルの制御機能を選択するスイツチ
が楽器に含まれてもよく、そして又、これらの波
形修正を所望通りに制御するために制御ノブやフ
ツトペタルを用いてもよい。 右親指制御器を作動する信号電流は第１２図に
示した様に右の音発生タツチ部材の１つ或いはそ
れ以上によつて供給され、そして各々の音発生タ
ツチ部材に関連した電子回路は演奏者が音発生タ
ツチ部材と１方の親指制御器とを同時にタツチし
ない限り出力を消す“存在”回路を備えている。
前記した様に、左親指制御パネル３２４は全ての
音発生タツチ部材３１３′−３１８′の音量を制御
するのに用いられ、従つてこの素子の位置−電圧
コンバータ３００は音声増巾器３０１に対する利
得即ち音量制御入力として用いられ、従つてトラ
ンスジユーサ３０２で発せられる音の量を制御す
る。 第１８図は、拡張された抵抗素子が第６図に類
似した形態の透明な線型抵抗性表面４００であり
そして表示装置が組合わされた様な本発明の更に
別の実施例を示す図である。この目的に適した抵
抗性表面は透明なポリヱステルフイルムにインジ
ウムスズ酸化物を付着することによつて作ること
ができる。次いでこの抵抗性表面上に、銀含有ヱ
ポキシペイントによつて導電性セグメント４０１
のパターンがシルクスクリーニングされる。第６
図のパターンを若干変更することにより、第２０
図に陰極線管４１２として示された表示装置の周
りでパターンの各辺４１０，４１１（他の２辺は
第１８図に示されていない）を後方に折り返すこ
とができ、或いは見えない様にマスクすることも
できる。この様にして、表示装置と抵抗性表面と
を結合すれば、表示装置のみの場合よりもほんの
わずかにスペースが必要とされるだけである。
又、線型抵抗性表面を、他の表示装置例えば平ら
なプラズマ、ヱレクトロルミネセント、又は液晶
表示装置上に直接形成することもできる。この実
施例の場合にも第７図及び第８図に開示されたも
のと同様の回路が使用される。 第１９図は、第７図の実施例に各々類似し電子
ゲーム装置に組み込まれた２つのタツチパネルを
示している。タツチパネル５７０は遊戯者Ａによ
つて使用されそしてタツチパネル５７１は遊戯者
Ｂによつて使用される。遊戯者Ａの指が遊戯面５
７２（これはTV表示装置５７５の遊戯面と同じ
ものである）に触れると、タツチパネル５７０に
対するＸ軸、Ｙ軸及び存在出力信号が発生され
る。これらの出力信号はゲーム回路５７４へ送ら
れ、そこでビデオ表示装置５７５の表示情報に変
換される。 遊戯者Ａの遊戯面５７２は管体５７３の１部に
よつて枠付けされ、そしてこの面はバスケツトボ
ールやフツトボールやフツトボールやテニス等の
様な典型的な遊戯面を模擬する様に四角形の形状
にされて示されているが、平らでない面を含むそ
の他の幾何学形状を用いてもよい。遊戯者Ｂのタ
ツチパネル５７１の機能は遊戯者Ａのタツチパネ
ルと同様である。遊戯されているゲームの表示は
ビデオ表示装置５７５に現われる。例えば、テニ
スゲームの場合には、テニスコートの長方形の輪
郭が現われ、そして線５７６がネツトを表わす。
ゲーム回路５７４により有用な音響効果及びスコ
アの表示（同示されず）が作り出される。遊戯者
Ａのラケツトはゲーム素子５７７で表わされ、そ
して同様に遊戯者Ｂのラケツトはゲーム素子５７
８で表わされる。遊戯者は彼等の遊戯面において
あらゆる方向に指を動かすことができ、そして彼
等のラケツトの表示はネツトの適当な側において
それに対応する方向に動く。ボールの表示を形成
しそしてそれを動かしたりラケツトではね返した
りせしめる技術はこの分野で良く知られている。
タツチパネル５７０及び５７１は、多数の色々な
ゲームを表示する様に切り換えることのできる遊
戯面の投影像を使用できることも明らかであろ
う。Atari、Fairchile及びMagnavoxといつた製
造業者によつて提供されているゲームカートリツ
ジで現在行なわれている様に、典型的にゲームを
広範に変更することができる。更に、ボールのは
ね返り速度やその他のゲーム特性を感圧手段によ
つて制御することができる。銃の発砲やその他の
個別の作用がゲームに必要な場合には、例えば遊
戯面に対する圧力が或るスレツシユホールドを越
えた時にこれを行なうことができる。感圧手段が
組込まれない場合にはタツチパネルの存在出力に
よつてこれと同じ機能を果たすことができ、例え
ば、遊戯者が指を遊戯面から持ち上げた時に銃が
発砲する様にされる。本発明の多数の実施例を開
示したが、添付の請求の範囲に述べられた本発明
の精神及び範囲から逸脱せずに本発明の種々の変
更及び適用がなされ得ることは明らかであろう。
置変換原理を示す概略図である。細長いインピー
ダンス即ち抵抗素子１０は、電流測定装置即ち電
流計１３を経て電源１２に接続された境界端１１
と、電流測定装置即ち電流計１６を経て電源１５
に接続された境界端１４とを有している。これら
電源の他方の端子は共通接続点Ｃを有し、この共
通接続点Ｃと細長い抵抗素子上の任意の点１８と
の間にインピーダンス１７が接続される。抵抗素
子１０の全抵抗値をＲとし、図面に示されたよう
に、点１１と点１８との間の部分をr1とし、そし
て点１８と点１４との間の部分をr2とする。キル
ヒホツフの電圧法則を用いると、この回路網に対
して次式で書き表わすことができる。 (1) i1r1＋（i1＋i2）Ｚ＋V1＝０ (2) i2r2＋（i1＋i2）Ｚ＋V2＝０ １式から２式を減算しそしてＲ−r1＝r2を代入
すると、次の様になる。 (3) r1＝i2R−V1＋V2／i1＋i2 この式を整理し直し、２つの項の和として無次
元の比r1／Ｒを表わすことができる。 (4) r1／Ｒ＝i2／i1＋i2＋V2−V1／（i1＋i2）
Ｒ この４式から、本発明に関連した次の様な３つ
の結論を導き出すことができる。先ず第１に、比
r1／Ｒの式は、インピーダンスＺが有限でなけれ
ばならないことを除けばインピーダンスＺとは独
立である（従つてＺを変化できる）。第２に、点
１８の位置と比r1／Ｒとの関係が分れば、電流i1
及びi2並びに電圧V1及びV2の測定値（及び既知
の抵抗値Ｒ）から点１８の位置を決定することが
できる。第３に、V1＝V2であり、そして点１８
の位置と比r1／Ｒとの関係が分れば、電流i1及び
i2の測定値だけから点１８の位置を決定すること
ができる。 その他の結論を導き出すこともできるが、イン
ピーダンスＺにも素子１０の実際の抵抗値にも拘
りなく、素子１０へ又は素子１０から流れる電流
のいかなる点の位置も正確に決定できることが前
記結論で充分に示される。 第２図は、第１図に示された原理を用いた１軸
タツチパネルの簡単化されたブロツク図である。
細長い抵抗素子１０′は線型のタツチパネル表面
の形態であり、従つて抵抗値r1は端即ち境界１
１′と選択されたタツチ点１８′との間の距離に正
比例する。使用者が指Ｆを点１８′において細長
い抵抗素子１０′にタツチするときには、集中イ
ンピーダンス１７′で概略的に示された身体のイ
ンピーダンスを通してアースへと小さな電流が流
れる。演算増巾器２０及び２１はフイードバツク
抵抗２２及び２３を各々通して電流を供給するこ
とにより細長い抵抗素子１０′の各々の端１１′及
び１４′を信号発生器２４の交流出力と同じ瞬時
電位に維持する。フイードバツク抵抗２３に流れ
る電流はr2に流れる電流と大きさが同じで且つ極
性が逆であり、フイードバツク抵抗２３に流れる
この電流は電圧を発生させ、この電圧は信号発生
器２４の出力に加えられ、演算増巾器２１の出力
には次の様な瞬時電位が与えられる。 (5) V21＝V24−i2R23 但し、V24は信号発生器２４の電圧出力であ
り、i2はr2に流れる電流であり、そしてR23はフ
イードバツク抵抗２３の抵抗値である。減算器２
７はV21から信号発生器２４の出力電圧を瞬間的
に除去し、そして整流器２８は交流信号を、電流
i2の平均の大きさに比例した次の様な直流レベル
に変換する。 (6) V2＝Ｒ｜i2｜R23 合計（加算）回路２９は、同様に接続された増
巾器２０、減算器２５及び整流器２６によりr1に
流れる電流から同様に導出されたレベルV1にレ
ベルV2を加算する。除算器３０はV2を和（V1＋
V2）で除算し、タツチ表面抵抗１０′上の点１
８′の位置に正比例した次の様な出力を与える。 (7) Vput＝V2／V1＋V2＝i2／i1＋i2 線型の抵抗性表面 線型の抵抗性表面と称しているものを用いて、
第２図及び７式で示された原理を２次元へと拡張
できることが分つた。又、この線型の抵抗性表面
は、本出願人の米国特許第4071691号及び第
4129747号に開示された発明に関連して用いるこ
ともでき、そして該発明に対する改良である。第
３図は、方形の線型抵抗性表面、及びこれに電圧
を印加する回路を示している。線型の抵抗性表面
は四角形の表面即ち平面と電極系とを備えてい
る。この四角形の平面は全体に亘つて抵抗率が均
一である。電極によつてその境界、すなわち、辺
に沿つて適当な電圧を印加した時には、平面のあ
らゆる点において電流密度の大きさ及び方向が同
じであり、従つてそれに付随して発生される電界
は線型であり、そして直交性を維持する。電極は
平面に対して抵抗率の低い実質的に線型な抵抗素
子である。或る電極の両端の間に電位差が確立さ
れた場合には、その電極に沿つた点はその１端か
らの距離に比例した電位をとる。Ｘ電極は四角形
平面のＸ軸に直角な該平面の境界に接続され、そ
してＹ電極は他の２つの境界に同様に接続され
る。平らな表面５１は角ａ，ｂ，ｃ及びｄを有す
る方形面を含み、そして均一な抵抗率の抵抗物質
で構成される。電極５２−５５は平らな表面５１
の抵抗率に対して低い抵抗率である。これらの電
極は、平らな表面及び電極の断面厚みを適当に制
御することにより平らな表面５１と同じ物質で作
ることもできるし、或いはシルクスクリーン印刷
の様な色々な印刷技術によつて平らな表面の境界
に沿つて低抵抗率物質の層を追加することによつ
て作ることもできる。接続部５６−５９は方形の
平らな表面５１の延長部より成り、これはこの表
面を４つの電極に接続する。平らな表面５１及び
接続部５６−５９の両方の抵抗率／平方をR1と
し、電極５２−５５の各々の抵抗値をR2とし、
そして方形の各辺の長さを２とすれば、接続部５
６と電極５２との境界は次の様に表わされる。 (8) ｙ＝１＋R2／2R1∫x 0Xdx 〔−１≦Ｘ≦１〕 ｙ＝１＋R2／4R1X2 但し、Ｘ及びＹ軸の原点は方形の中心である。
他方の境界も同様である。電極５２−５５は同一
であり、平面の抵抗率／平方の1/10の抵抗値を有
しているのが好ましい。理論的には、方形の隣接
辺に沿つた等距離増分に対して等抵抗増分を与え
るためには電極の断面積をそれらの長さに沿つて
若干変えねばならないが、大部分の目的に対して
は、断面積が均一であることにより生じるヱラー
を無視できる。電極は、５２ａ，５２ｂ，５３
ｃ，５３ｄ，５４ａ，５４ｄ，５５ｂ及び５５ｃ
で各々示された様に接続部５６′，５７′，５８′
及び５９′と共に境界を越えて短い距離だけ延び
る様にされる。この距離は、方形の１辺の長さの
１部分として次式で与えられる。 (9) Δe＝（R2）2／２（R1）2 信号発生器６１の出力がゼロである瞬間を仮定
すれば、信号発生器６０の１方の極性が加算増巾
器７４及び７５に接続されそしてこれら増巾器は
点５２ａ，５２ｂ，５４ａ及び５５ｂを同じ電位
に駆動することが明らかである。同様に信号発生
器６０の他方の極性は増巾器７６及び７７を経て
点５３ｃ，５３ｄ，５４ｄ及び５５ｃに与えられ
る。信号発生器６０によつて電位差が形成された
時は、所与の高さＹにおける電圧が平面における
Ｘの全ての値に対して同じであることが分ろう。
電極５４及び５５における電圧も高さＹにおいて
この値を有し、従つてこれら電極と平面との間に
は電流が流れない。それ故、電位勾配は平面全体
に亘つて均一であり、そして抵抗率が均一である
から電流密度も均一となる。対称的に考えれば、
信号発生器６１によつてＹ軸にも同様に均一な電
位勾配を形成できることは明らかである。両方の
信号発生器が加算増巾器へ入力を付与する時に
は、増巾器の出力はそれらの入力の代数和とな
る。この場合には、線型系の重畳原理により、Ｘ
及びＹ軸に平行な電流密度の２つの直交ベクトル
成分が、平面内のどの場所でも、２つの信号発生
器により付与された各々の電位差に比例すること
が示される。第４図は平らな表面５１″の四角形
部分、電極５２″，５４″及び５５″、並びに接続
部を同じ物質で作るための更に別の実施例を示し
ている。これは、物質の抵抗率の絶対値が重要で
なくなるという実用的な利点を有している。 第３図の実施例では、比R2／R1を制御するた
めに（物質の厚みが変化しない限り）、平面及び
電極の両方の抵抗率を制御しなければならない
が、第４図の実施例では、この比が幾何学的に制
御され、絶対抵抗率には無関係である。第４図に
示された抵抗構造体は、第３図の角ａ，ｂ，ｃ及
びｄに相当する“角”a″，b″，c″及びd″と、第３
図の電極５２，５３，５４及び５５に相当する電
極５２″，５３″，５４″及び５５″と、これら電極
５２″，５３″，５４″及び、５５″の端にあるコネ
クタタブ５４″ａ，５２″ｂ，５５″ｃ，５３″ｃ，
５３″ｄ及び５４″ｄとを有しており、後ろに付し
た文字はそのコネクタタブをそれに関連した角に
関係付けるものである。電極５２″と、方形の平
らな面５１″並びに接続部５６″の多数の部分５６
ａ−１，５６ａ−２，５６ａ−３…５６ａ−ｎと
の間の抵抗率の差は、接続部の物質における多数
のボイド５６ｖ−１，５６ｖ−２及び方形の平面
におけるボイド５１ｖによつて得られ、かくて連
続平面が小さな素子のネツトワーク即ちマトリク
スへと変えられる。 ５８ａ−１，…５８ａ−ｎ及び５８ｖ−１，…
５８ｖ−ｎについて示された様に、接続部の各々
には同じボイド面が設けられる。この様なネツト
ワークは、例えば抵抗性物質の平面をホトレジス
トでマスクしそしてボイドをヱツチングするか、
或いは又抵抗性のインクで絶縁基体上にネツトワ
ークをシルクスクリーニングするといつた種々の
技術によつて容易に作ることができる。第５図
は、絶対抵抗率を厳密に制御しなくてもよい別の
実施例を示している。この実施例では、抵抗に導
電性セグメントを重畳することによつて電極の抵
抗率が設定される。これらの導電性セグメントは
銀含有インクでシルクスクリーニングすることに
よつて従来のやり方で形成することができる。 第６図は、第５図の接続部の機能を導電性セグ
メントのパターンへ合体し、装置の外径及び必要
とされる抵抗性物質の量を減少する実施例を示し
ている。第６図の電極セグメントの幾可学形状は
セグメント間の抵抗網を表わす同時線型方程式の
系を反復修正することによつて最適にされてい
る。第３図、第４図、第５図及び第６図の構造体
は、既に述べた有用な特性に加えて更に有用な特
性を有していることが分つた。第６図の４つの端
子Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤを同じ瞬時電位に保持し且つ
表面上の或る点を別の瞬時電位に保持した場合に
は、４つの端子に電流が流れる。これらの電流を
種々の位置における点（選択されたタツチ点１
８′に相当する）で測定した場合には、これら電
流が次式によつてその点のＸ及びＹ座標に関係付
けされることを示すことができる。 (10) Ｘ＝k1＋k2iB＋iC／iA＋iB＋iC＋iD ｙ＝k1＋k2iA＋iB／iA＋iB＋iC＋iD 但し、k1はオフセツトであり、k2は倍率であ
り、iA，iB等は各端子に流れる電流である。第６
図において、抵抗性表面１００の縁１０２は図示
明瞭化のために広げられて示されている。実際に
は、抵抗層が最も外側の導電性セグメント１０１
に制限され即ちそこで切断される。 第３図に示された構造で形成されそして明確な
縦横比を持たない様な四角形状の線型抵抗性表面
でも同様の結果が得られた。この場合には、定数
k1及びk2がＸ方程式とＹ方程式とで異なる。第７
図は本発明の好ましい実施例、即ち第６図の構造
を用いた２次元タツチパネル、のブロツク図であ
る。この実施例は第２図に実施された原理を２次
元へと拡張したものであり、その数学的な基礎は
第６図の説明で述べた通りである。使用者が線型
抵抗性表面１１０にタツチした時には、４つの端
子Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤにわずかな電流が流れる。４
つの入力増巾器、１１６，１１７，１１８及び１
１９が発振器１２０の出力に追従する時に、これ
らの電流に比例した電圧がこれら増巾器のフイー
ドバツク抵抗１１１，１１２，１１３，及び１１
４の間に各々発生される。これら増巾器の出力は
４つの高域通過フイルタ１２１，１２２，１２３
及び１２４へ各々印加される。これらのフイルタ
はシステム作動にとつて重要ではないが、使用者
の身体によつて電源配線から拾い上げられる60Hz
信号を除去するために、追加されている。これら
フイルタ１２１−１２４は60Hz信号を減衰する
が、典型的に20KHzである発振器１２０の周波数
は通す。後で開示する実施例においては、タツチ
パネル表面の位置信号ヱネルギ源として60Hz（又
は何らかの周囲環境放射ヱネルギフイールド）が
使用される。発振器の信号の位相を移相器１２６
において約180゜移相し次いでこの移相された信号
を加算回路１２７，１２８，１２９及び１３０に
おいてフイルタの出力に各々加算することによ
り、フイルタの出力から発振器信号成分が減算さ
れる。それにより生じる信号は整流器１３１，１
３２，１３３及び１３４において各々整流され
て、交流信号の振巾に比例した直流レベルを与え
る。線型抵抗性表面１１０の上部の２つの端子Ａ
及びＢに相当するレベルはＹ軸加算器１３６で加
算され、右側の２つの端子Ｂ及びＣに相当するレ
ベルはＸ軸加算器１３７で加算され、そして４つ
全てのレベルＡ，Ｂ，Ｃ及びＤは全チヤンネル加
算器１３８で加算されて、２つの除算器１３９及
び１４０の分母入力を与える。これらの除算器１
３９及び１４０はＹ軸及びＸ軸の和に対して作動
して上に、10式の左側の除算を行ない、そして調
整可能なオフセツト１４３及び１４４並びに利得
を有する出力増巾器１４１及び１４２は10式で示
された所望のＸ軸及び、Ｙ軸出力を与える。レベ
ル検出器１４３は全チヤンネル加算器１３８の出
力を監視し、そして使用者が指を線型抵抗性表面
１１０にタツチした時に状態をスイツチする。使
用者の指が線型抵抗性表面にオーミツク接触する
必要はなく、保護のために薄い絶縁層が抵抗物質
上に付着され、そしてこの絶縁層を介しての容量
性結合でもシステムの作動に充分な電流が与えら
れる。 第８図は第７図に示された本発明の実施例の回
路図である。線型の抵抗性表面の端子Ａは分離抵
抗R2を経て演算増巾器Ａ１の反転入力に接続さ
れる。その非反転入力は、Esに接続され、これ
はＲ３５及びＲ３７より成る電圧分割器を経てウ
イーヱンブリツジ発振器（演算増巾器Ａ９）の出
力へ接続され（これら全体は第７図のブロツク図
に示された発振器１２０に相当する）、これは、
約1.3ボルトのピーク−ピーク振巾を持つた20K
Hz正弦波を与える。演算増巾器Ａ１の出力は、キ
ヤパシタＣ１及びＣ２並びに抵抗Ｒ３及びＲ１４
より成るフイルタ１２１へ送られる。演算増巾器
Ａ５の反転入力は加算点として用いられる（従つ
て第７図の加算器１２７に相当する）。移送器で
ある演算増巾器Ａ１０（例えば１２６）は発振器
の出力Esを反転して位相ずれ信号を与え、こ
れはキヤパシタＣ９を経て結合されそして抵抗Ｒ
１３を経て加算されてＡ５（加算器１２７）入力
において、Esを打ち消す。の振巾及び位相は
調整可能であり、従つて、線型の抵抗性表面１１
０とアースとの間のキヤパシタンスの影響を打ち
消すこともできる。 演算増巾器Ａ５の回路は一定の指の位置、例え
ば選択されたタツチ点に対して直流出力を与える
高精度整流器である。線型抵抗性表面の他の３つ
の端子Ｂ，Ｃ及びＤに対しても、演算増巾器Ａ
２，Ａ３，Ａ４，Ａ６，Ａ７及びＡ８を用いて同
一の回路が設けられる。第７図のＹ軸加算器１３
６を構成する演算増巾器Ａ１１は端子Ａ及びＢに
相当する整流信号を加算し、第７図のＸ軸加算器
１３７を構成する演算増巾器Ａ１２は端子Ｂ及び
Ｃに相当する信号を加算し、そして第７図の全チ
ヤンネル加算器を構成する演算増巾器Ａ１３は４
つ全部の信号Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤを加算する。抵抗
Ｒ５４，Ｒ５５及びＲ５６は４つの高精度整流器
Ｄ２，Ｄ４，Ｄ６及びＤ８の負荷を等化する。２
つのAD533Jアナログ乗算器１５０及び１５１は
演算増巾器Ａ１３（第７図の全チヤンネル加算器
１３８）の出力を除算する（例えば第７図の除算
器１３９及び１４０の除算機能を果たす）様に接
続される。演算増巾器Ａ１５及びＡ１６（第７図
の出力増巾器１４１及び１４２に相当する）は出
力倍率装置であり、これは種々の利用装置の特性
を整合するために広範なレンジに亘つて出力利得
及びオフセツトを変えることができる。演算増巾
器Ａ１４（第７図のレベル検出器１４３）はヒス
テリシス及び調整可能なトリツプ点を有するレベ
ル検出器である。何らかの選択されたタツチ点に
おいて線型の抵抗性表面１１０にタツチした時に
は、発光ダイオードがその可視指示を与え、そし
て存在出力が０から＋５ボルトに切り換れる。ダ
イオードＤ１２及びＤ１３並びに抵抗Ｒ７８及び
Ｒ８２は線型の抵抗性表面がタツチされない時に
Ｘ及びＹ出力をスケールゼロとするプルダウン回
路を構成し、ジヤンパを除去すると、この機能は
不能化される。多数の別の技術を用いて、第７図
及び第８図の除算器と同じ正規化機能を達成でき
ることが明らかであろう。例えば、Ｘ及びＹ軸の
和を電圧一周波数コンバータへ付与しそして全チ
ヤンネル加算器の出力に比例した時間中出力パル
スをカウントすることによりデジタル出力を容易
に得ることができる。全チヤンネル加算器の出力
を一定値に維持する様に入力増巾器の利得をフイ
ードバツクループで制御することによりアナログ
の正規化を行なうことができる。別の正規化技術
が第１０図に示されている。第９図は第６図の辺
終端系を用いた三角形の線型抵抗性表面２００を
示している。各々の２つの角間の導電性セグメン
ト２０１の幾何学形状は第６図の隣接角間の導電
性セグメント１０１の幾何学形状と同じである。
この三角形表面の場合にも四角形表面について述
べたのと同様に均一の電界を確立することができ
る。実際には、本発明の位置探知装置及び方法に
関連して均一な電界を与えることができる。 ３つの端子A′，B′及びC′が全て同じ電位に保
持され、そして線型抵抗性表面２００のスポツト
即ち選択されたタツチ点が別の電位に保持される
場合には、角Ａ，Ｂ及びＣの端子に流れる電流が
次の様な関係になることが分つた。 (11) dA＝k1＋k2iA／iA＋iB＋iC 但し、dAは角Ａに対向した辺から電流源までの
垂直距離であり、iA，iB及びiCは対応端子に流れ
る電流であり、そしてk1及びk2はオフセツト及び
倍率定数である。３つの距離dA，dB及びdCのうち
のいずれか２つが与えられると、選択されたタツ
チ点の２次元位置が決定されることは明らかであ
ろう。第１０図は第９図の三角形の線型抵抗性表
面２００を用いた音声ミクサのブロツク図であ
る。使用者が何らかの選択されたタツチ点２０２
において線型の抵抗性表面２００にタツチした時
には、角A′，B′、及びC′の端子に電流が流れる。
３つの入力増巾器２０７，２０８及び２０９が発
振器２１０の出力に追従する時に、上記電流に比
例した電圧がこれら増巾器のフイードバツク抵抗
２０３，２０４及び２０６間に各々発生される。
これら増巾器の出力は高機フイルタ２１１，２１
２及び２１３へ送られ、そしてこれらフイルタの
出力は加算器２１４，２１６及び２１７に供給さ
れ、これら加算器は第７図に示された実施例につ
いて前記した様に発振器信号成分を除去するため
にインバータ２１８の信号を受け取る。それ
により生じた信号は整流器２１９，２２０及び２
２１によつて整流され、三角形の線型抵抗性表面
２００の３つの端子Ａ，Ｂ及びＣに流れる電流に
比例した直流レベルを発生する。加算器２２２は
３つの直流レベルを加算する。本発明のこの実施
例においては、11式によつて必要とされる比は、
３つの直流レベルの和を基準電圧によつて一定の
大きさに維持することにより得られる。作動増巾
器２２３の出力は発振器２１０の出力の振巾を制
御するための自動利得制御電圧として用いられ
る。３つの直流レベルの各々はデジタル追跡−保
持回路２２４，２２６及び２２７にも送られる。
これら回路の詳細はアナログ−デジタルインター
フエイスの文献に述べられているが、これら回路
はデジタル及びアナログ回路の組合せ体を使用
し、追跡モードにおいてはアナログ入力に追従し
てそれに対応する出力をアナログ又はデジタル形
態で与える。これらの回路が追跡モードから保持
モードへ切り換つた時は、蓄積されたデジタル数
値によつて出力がその最後の値に維持される。こ
の追跡−保持回路のデジタル出力は対数減衰器２
２８，２２９及び２３０へ接続される。これらは
非線型のデジタル−アナログコンバータであり、
その詳細は文献に述べられている。 追跡−保持回路２２４，２２６及び２２７の作
動モードの切り換えは、第７図のレベル検出器に
機能が類似したレベル検出器２３１によつて制御
される。使用者が線型抵抗性表面２００にタツチ
した時には、彼の指の存在がレベル検出器によつ
て感知され、そして追跡−保持回路２２４，２２
６及び２２７は追跡作動モードへ切り換えられ
る。使用者が指を離すと、追跡−保持回路２２
５，２２６及び２２７は保持モードへ切り換えら
れ、使用者が再びタツチパネルにタツチするまで
減衰器の最後のセツテイングを保持する。この技
術は、音声ミクサとして使用されるのに加えて、
使用者による１回のタツチ即ち入力で複数個の信
号レベルを与えることが要望される様な他の種々
の技術にも適用できることが明らかである。第１
１図は、線型抵抗性表面の端子がアース電位に維
持され、使用者の身体がアンテナとして働いて周
囲の電気的ノイズを拾い上げ、選択されたタツチ
点１８″を経て端子１１′及び１４″へ電流を通電
せしめる様な本発明の別の実施例のブロツク図で
ある（１次元形態で示されている）。この技術は
使用者の身体に電圧が課せられないという点で有
利である。前記した実施例で使用者に課せられた
電圧及び電流は、身体で感じ得るレベルよりは非
常に小さなものであり、且つ身体に影響を及ぼし
得るレベルよりは更に小さなものであるが、或る
団体では、どんな小さな電圧又は電流であつても
使用される製品によつてそれを使用者に課すこと
は好ましくないとしている。又、この技術を用い
て作られるタツチパネルは少数の回路素子しか必
要とされないので安価でなければならない。 第１１図のタツチパネルにおいては、使用者が
細長い抵抗素子１０″の選択された点１８″にタツ
チした時に使用者の身体の漂遊電圧によつてこの
抵抗素子１０″に電流が通流せしめられる。これ
らの電流は抵抗素子の両端１１″及び１４″におけ
る実質上のアースへと流れる。演算増巾器２０′
及び２１′によつてフイードバツク抵抗２２′及び
２３′を経て送られる電流により端１１′及び１
４″にはアース電位が維持される。整流器２６′及
び２８′は演算増巾器２０′及び２１′の出力電圧
を直流レベルに変換し、これらレベルは加算器２
９′で加算される。除算器３０′は１方のレベルの
振巾を両方のレベルの和で除算し、タツチされた
点の位置に比例した出力を発生する。 第１２図は、第２図及び第１１図の実施例に類
似した２つの１次元タツチパネルを組み合せたも
のを示している。使用者の別々の指で各々作動さ
れる多数の１軸タツチパネルや、１次元、２次元
及び３次元タツチパネルを組み合わせる様な適用
が考えられる。２つの１軸タツチパネルを直交関
係に維持し、種々の手動制御装置のＸ及びＹ座標
の読みを与える様にすることができる。第１２図
の回路は、第２図及び第１１図の実施例とは異な
り、アースに対して浮いているのが好ましく、従
つて使用者の身体のアースに対するインピーダン
スには不感であり且つ周囲の電気ノイズにも不感
である。そうではなくて、この回路はインピーダ
ンス２９、即ち点１８と１８′′′′との間の使用
者身体のインピーダンスに基くものであり、第２
図及び第１１図の回路を同時に完成する。 第１３図は第１２図に示された１次元タツチパ
ネルの組み合せ体を用いた楽器を示している。こ
の楽器はこれを支えるためのストラツプ３１１及
び３１２を有するフレーム３１０を備え、そして
この楽器の前面には開口３２０があり、この開口
は電気信号を可聴楽音に変換するトランスジユー
サを組み込んだ音響空胴へと通じている。 音発生タツチ部材３１３−３１８の各々は第１
２図の出力No.１に関連したパネルと同様の１次元
タツチパネルである。第１４図は第１３図に示さ
れた楽器の断面図である。親指制御パネル３２３
−３２４は第１２図の出力No.２に関連したパネル
と同様の１次元タツチパネルである。この親指制
御パネル３２３及び３２４の制御軸３２６及び３
２７は楽器の長手軸３２８に垂直であり、従つて
演奏者の親指Ｔ１及びＴ２は制御軸３２６及び３
２７におけるその位置を変えることなく長手軸３
２８に平行に各々の親指パネル３２３及び３２４
に沿つて各々滑らせることができる。音発生タツ
チ部材３１３−３１８は音の高低度を制御し、親
指制御パネル３２３は音色を制御し、そして親指
制御パネル３２４は発生される音の音量を制御す
る。然し乍ら、タツチパネルの別の向き及び機能
並びに１次元及び２次元タツチパネルの別の組み
合せ体を本発明の範囲内で楽器に組み込むことも
できることは明らかである。第１５図は親指制御
パネル３２３の構造を示している。この親指制御
パネルは親指が接触する表面である抵抗性タツチ
面３５０を有する四角形の均一な抵抗性物質と、
その長手縁の各々に沿つた導電性ストリツプ３５
２及び３５３とを備えている。接続線３５４及び
３５５は第１７図について述べる回路にこのユニ
ツトを接続する。この親指制御パネルの短い方の
寸法は機能的には音発生タツチ部材の長い方の寸
法に相当することに注意されたい。第１６図は音
発生タツチ部材３１３及びその隣接構造体を例示
する等寸図である。音発生タツチ部材３１３は心
棒にニクロム線を巻き付けたものより成る線型抵
抗素子である。このタツチ部材は張出部３４０と
３４１との間に閉じ込められそしてこれら張出部
は楽器の非導電性モールドプラスチツク本体３１
０の一体部分であることが明らかであろう。これ
らの張出部には複数個の離間されたノツチ即ち凹
所３４２−１，３４２−２，３４２−ｎ及び３４
３−１，３４３−２，３４３−ｎが設けられ、こ
れらは指を触れることにより、楽器を演奏する演
奏者へ情報を伝えるための触覚手段を構成する。
従つて、各々の音発生タツチ部材は、指をこの部
材の上下に移動させた時には高低が連続的に変化
する音を発生し、然も音階の各音は非導電性張出
部３４０のノツチ３４２に位置されている。指が
音階音の間隔でのみ音発生タツチ部材に触れる様
に張出部に沿つて指を移動させることにより一連
の個別の音階音を演奏することができる。或いは
又、演奏者の指が音階音の間隔に亘つて通過する
につれてノツチ３４２−１，３４２−２で触覚情
報を演奏者へフイードバツクさせながら、直接音
発生タツチ部材３１３に沿つて指を移動させるこ
とにより運音を発生することができる。凹所即ち
ノツチではなくて（或いはそれに加えて）、使用
者に情報を伝えるために点字を追加してもよい
し、或いは演奏者に触覚情報を伝えるために抵抗
素子３１３−３１８に隆起又は他の突起を用いて
もよい。第１７図は電子回路のブロツク図であ
る。抵抗素子３１３′，３１４′，３１５′，３１
６′，３１７′及び３１８′は第１３図の音発生タ
ツチ部材３１３−３１８に相当する。各抵抗素子
は１対の端末点３１３Ａ，３１３Ｂ，３１４Ａ，
３１４Ｂ，…３１８Ａ，３１８Ｂを有し、これら
は位置−電圧回路へ電気的に接続され、この回路
の構成は第１７図に抵抗素子３１３′について詳
細に示されている。使用者の指が素子３１３′に
タツチした時は、彼の身体インピーダンスＺを経
て親指制御パネルへ従つて共通回路電位の点へわ
ずかな電流が流れる。位置電圧は第２図に関して
述べた様に発生される。 除算器３８３の出力に現われる位置電圧は電圧
−周波数コンバータ３９０へ送られ、このコンバ
ータは指の位置の関数である周波数を有した信号
を形成する。電子回路設計の分野で良く知られた
技術を用いて、この電圧−周波数コンバータ３９
０の非線型素子は、入力電圧の等増分によつて出
力周波数の等パーセンテージ変化を生じさせる様
な指数関係を入力電圧と出力周波数との間に形成
する。従つて、張出部３４０における音階音位置
設定ノツチ３４２は、ギターのフレツト等の場合
の様に対数関係の間隔で配置するのではなく均一
に離間させることができる。電圧−周波数コンバ
ータ３９０からの信号の波形は、右親指制御パネ
ル３２３及びそれに関連した位置−電圧回路３０
５の制御の下で、電子音楽の分野で良く知られた
技術を用いて、音声回路３９２によつて修正され
る。この波形修正は震動、ヱコー効果、可変の音
立て及び解除並びに持続音の音色の変更を含む。
右親指制御パネルの制御機能を選択するスイツチ
が楽器に含まれてもよく、そして又、これらの波
形修正を所望通りに制御するために制御ノブやフ
ツトペタルを用いてもよい。 右親指制御器を作動する信号電流は第１２図に
示した様に右の音発生タツチ部材の１つ或いはそ
れ以上によつて供給され、そして各々の音発生タ
ツチ部材に関連した電子回路は演奏者が音発生タ
ツチ部材と１方の親指制御器とを同時にタツチし
ない限り出力を消す“存在”回路を備えている。
前記した様に、左親指制御パネル３２４は全ての
音発生タツチ部材３１３′−３１８′の音量を制御
するのに用いられ、従つてこの素子の位置−電圧
コンバータ３００は音声増巾器３０１に対する利
得即ち音量制御入力として用いられ、従つてトラ
ンスジユーサ３０２で発せられる音の量を制御す
る。 第１８図は、拡張された抵抗素子が第６図に類
似した形態の透明な線型抵抗性表面４００であり
そして表示装置が組合わされた様な本発明の更に
別の実施例を示す図である。この目的に適した抵
抗性表面は透明なポリヱステルフイルムにインジ
ウムスズ酸化物を付着することによつて作ること
ができる。次いでこの抵抗性表面上に、銀含有ヱ
ポキシペイントによつて導電性セグメント４０１
のパターンがシルクスクリーニングされる。第６
図のパターンを若干変更することにより、第２０
図に陰極線管４１２として示された表示装置の周
りでパターンの各辺４１０，４１１（他の２辺は
第１８図に示されていない）を後方に折り返すこ
とができ、或いは見えない様にマスクすることも
できる。この様にして、表示装置と抵抗性表面と
を結合すれば、表示装置のみの場合よりもほんの
わずかにスペースが必要とされるだけである。
又、線型抵抗性表面を、他の表示装置例えば平ら
なプラズマ、ヱレクトロルミネセント、又は液晶
表示装置上に直接形成することもできる。この実
施例の場合にも第７図及び第８図に開示されたも
のと同様の回路が使用される。 第１９図は、第７図の実施例に各々類似し電子
ゲーム装置に組み込まれた２つのタツチパネルを
示している。タツチパネル５７０は遊戯者Ａによ
つて使用されそしてタツチパネル５７１は遊戯者
Ｂによつて使用される。遊戯者Ａの指が遊戯面５
７２（これはTV表示装置５７５の遊戯面と同じ
ものである）に触れると、タツチパネル５７０に
対するＸ軸、Ｙ軸及び存在出力信号が発生され
る。これらの出力信号はゲーム回路５７４へ送ら
れ、そこでビデオ表示装置５７５の表示情報に変
換される。 遊戯者Ａの遊戯面５７２は管体５７３の１部に
よつて枠付けされ、そしてこの面はバスケツトボ
ールやフツトボールやフツトボールやテニス等の
様な典型的な遊戯面を模擬する様に四角形の形状
にされて示されているが、平らでない面を含むそ
の他の幾何学形状を用いてもよい。遊戯者Ｂのタ
ツチパネル５７１の機能は遊戯者Ａのタツチパネ
ルと同様である。遊戯されているゲームの表示は
ビデオ表示装置５７５に現われる。例えば、テニ
スゲームの場合には、テニスコートの長方形の輪
郭が現われ、そして線５７６がネツトを表わす。
ゲーム回路５７４により有用な音響効果及びスコ
アの表示（同示されず）が作り出される。遊戯者
Ａのラケツトはゲーム素子５７７で表わされ、そ
して同様に遊戯者Ｂのラケツトはゲーム素子５７
８で表わされる。遊戯者は彼等の遊戯面において
あらゆる方向に指を動かすことができ、そして彼
等のラケツトの表示はネツトの適当な側において
それに対応する方向に動く。ボールの表示を形成
しそしてそれを動かしたりラケツトではね返した
りせしめる技術はこの分野で良く知られている。
タツチパネル５７０及び５７１は、多数の色々な
ゲームを表示する様に切り換えることのできる遊
戯面の投影像を使用できることも明らかであろ
う。Atari、Fairchile及びMagnavoxといつた製
造業者によつて提供されているゲームカートリツ
ジで現在行なわれている様に、典型的にゲームを
広範に変更することができる。更に、ボールのは
ね返り速度やその他のゲーム特性を感圧手段によ
つて制御することができる。銃の発砲やその他の
個別の作用がゲームに必要な場合には、例えば遊
戯面に対する圧力が或るスレツシユホールドを越
えた時にこれを行なうことができる。感圧手段が
組込まれない場合にはタツチパネルの存在出力に
よつてこれと同じ機能を果たすことができ、例え
ば、遊戯者が指を遊戯面から持ち上げた時に銃が
発砲する様にされる。本発明の多数の実施例を開
示したが、添付の請求の範囲に述べられた本発明
の精神及び範囲から逸脱せずに本発明の種々の変
更及び適用がなされ得ることは明らかであろう。
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