JPH04295915A

JPH04295915A - 情報処理

Info

Publication number: JPH04295915A
Application number: JP3343722A
Authority: JP
Inventors: Greg E Blonder; グレッグ　イー．ブロンダー; Robert A Boie; ロバート　エー．ボイエ
Original assignee: American Telephone and Telegraph Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1990-12-28
Filing date: 1991-12-26
Publication date: 1992-10-20
Also published as: EP0492855A3; EP0492855A2; NO915039L; CA2056304C; CA2056304A1; PT99926A; NO915039D0; US5113041A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の分野】本発明は、情報処理に関し、特に処理さ
れるべき情報の入力あるいは制御に関する。一般に、そ
れは、書写もしくは位置決め用具−例えばスタイラス（
「ペン」）もしくは指、と組み合わせてタブレットを使
用することを意図し、その組み合わせは、通常のキイボ
ードの代わりにするかまたはそれに補足することができ
る。

【０００２】

【発明の背景】情報処理は、今や複雑なレベルまで進歩
し、生活の多くの面で価値を増している。それは、最初
−汎用コンピューター−という大型の据置機器の形態を
取っていた。そしてこれは、いまだ主流な地位にあり続
けている。その上、色々な他の形態を取った機器が現れ
てきている。半導体回路網の進歩−特に大規模集積回路
網の小型化において−は、ポータブル装置において好都
合に利用された。このような進歩は経済的な結果を生み
、汎用だけでなく専門的使用に導いた。伝統的な装置は
キイボード入力を使用していた。そして、これは疑いな
く重要であり続けるだろう。しかしながら、使用者訓練
、携帯性に対する障害、固定した少数のキイ等を含む多
くの要素は、他の入力手段による代替もしくは補足に全
面的に向いている。

【０００３】形態が「タッチスクリーン」になっている
「グラフィックスタブレット」手段で入力することに、
相当な注意が払われてきた。タブレットは柔らかくても
固くても良く、スタイラスとの相互作用を伴っても良く
、あるいは指圧に頼っても良い。他の目的と同様に使用
者によるモニタリングは、ディスプレイまたはハードコ
ピーで供給することができる。ディスプレイは、液晶デ
ィスプレイまたはブラウン管−いずれにしても透明なタ
ブレットの下にあるかまたは装置の別部品として−方式
を採ることができる。

【０００４】トレンドは明確に大型据置機器から離れて
いる。ポータブル「メモ帳」または「ノートブック」コ
ンピューターはタブレット入力に頼っている。このタイ
プの装置は、自己完備型のコンピュータに適するかまた
は本体コンピューターのアドレス手段になり得る。変形
は、この例において伝統的な書写用具として役立つスタ
イラスで書き入れられるべきスペースを有する印刷され
た書式を供給し得る。本発明はまた、キイボードが本来
的に不適当な所で価値がある。ここで、第一の例は、例
えばダイヤグラムまたは図面の「書写入力」用のもので
ある。漢字という日本語言語は、別のこのような例−入
力されるべき記号の数がふつうのキイボード能力を大幅
に超過する−の例証となる。

【０００５】据置機器に使用されるかまたはポータブル
機器に使用されるかいずれにしても、タブレットにおい
て固有な融通性は多くの機能を促進する。これらの機能
は以下を含む；例えば「　Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ　Ｗｉｎ
ｄｏｗｓ」（登録商標）や、タッチスクリーンで制御さ
れるある装置上へ電話、電話帳、及びデータ端末の機能
を結合する「スマートフォン」の企図された形態におい
て、書写的に位置を確定された作動装置を制御するため
の「メニュー選択」；使用者アクセスの認証のためのサ
イン照合または他の手段；通常、ブロック印刷方式にお
ける入力情報が、認められかつ記入有効性を保証するた
めにメモリーと比較される「スマート用紙」（例えば、
「Ｏｒａｎｇｅ　Ｃｏｕｎｔｙ　Ｒｅｇｉｓｔｅｒ，Ｈ
１，Ｎｏｖ．１５，１９９０」を参照。）。当面の問題
に関連した装置において結果的に生じる問題を以下に述
べる。低コスト素子の数及びそれらの複雑さを最少に保つことが望まし
い。全体の装置は高い産出高で製造可能でなければなら
ない。

【０００６】低電力消費ポータブル装置において、電力の浪費はしばしば重要な
制限となる。大規模な計算及びその類のものを必要する
デザインは、相当な電力量をすっかり引き出す。

【０００７】高分解能タブレットテクノロジーは、平たい紙と鉛筆による入力
を良く知っていることに基づく人間の自然な期待と矛盾
しないはずである。だから、タブレットテクノロジーは
、鉛筆のただ１つの点と一致した大きさの特徴を識別で
きなければならない。多くの目的のためのこの分解能は
約１／４ｍｍである。

【０００８】高精度多くの想像された応用において、連合した、下にある表
示イメージは、ペンの運動に追従するだろう。もしテク
ノロジーが高い絶対的な精度になっていなければ、実際
のペン位置と表示イメージ間の一致は変化するだろう。いくら良くみても、これは悩ませることであり、最悪の
場合、意図されたものでない機能を装置に実行させる原
因となるだろう。

【０００９】高い光学的透明性企図された情報入力は透明なタブレットに制限されない
が、ある一部の使用、例えば下にあるＬＣＤ（液晶ディ
スプレイ）を伴う場合は、高い透明性はきわめて重大で
ある。低い透明性のタブレットは、表示イメージのコン
トラストを非常に弱めてしまう。

【００１０】早い応答時間動く手は、１秒につき数ｃｍの速度でペンを容易に移動
させることができる。だから、目標の１／４ｍｍの分解
能に関連して、１秒につき数百ポイントのデータ速度が
、手の運動に追従するために必要である。多くの先行技
術のタブレットデザインにおいて、これらの高いデータ
速度は、コスト、及び／または電力消費、及び／または
精度に逆に強い影響を与える。すべてのこれらの基準は
、今日入手可能なタブレットのどれも達せられなかった
。

【００１１】本発明と同様に先行技術の説明は、この文
書中に使用される用語の定義で促進される。

【００１２】「情報処理」この用語は、書き込みを伴う入力を包含するために意図
され、あるいは、常に入力の標準化、例えばキイボード
入力の代わりにすること、を伴って、例えば個人対個人
の手書きにおける異なるつづり字の影響をできるだけ少
なくすることのような処理が次にくる。出力は、ことに
よるとある方式から他の方式へ（例えば手書きから話も
しくはタイプへ）の変換を包含するかもしれない。−次
の行動と同様に、あるいは計算を含むかもしれない。

【００１３】「グラフィックス」記述は、時々「書写」入力／「グラフィックス」タブレ
ット等の表現になっている。この用語（「グラフィック
ス」及び変形）は、通常のキイボードにより課せられた
制約と対比してさまざまな形の情報を包含するように、
当業者に良く知られているやり方で使用される。したが
って、「グラフィックス」は、なかんずく小文字と同様
に大文字のレタリング、草書の筆記、手書きと機械の両
方による製図を含む一般関係の入力の変形を包含するこ
とを意味する。主旨は、承認、照合−例えばサイン照合
、注釈例えば編集上の注解のある本文のとじ込みに補遺
をつけること、書写制御例えばマウスの手法で機能を管
理すること、可聴装置のための音の強さを制御すること
、計算のフローまたは機能を制御すること等を含む。

【００１４】「入力用具」最初の関心は、ペン状のスタイラス−通常書面上に痕跡
を残さないが、その上に時々書き込み済みのハードコピ
ーを供給する−に集中することが予想される。上記のこ
とに示唆される他の使用は、使用者の指で果たすことが
できる。一般に「スタイラス」もしくは「ペン」という
表現の記述は、発明の進歩によって利益を得ることがで
きる用具の全体の一群を包含することを意味する。

【００１５】「書写タブレット」この用語は、前記のものに内在する全てのものを包含す
る。−一方向性の分割がいくつかの目的にとって十分で
あり企図されるが、通常分割の直交する導電線によって
−タブレットが分割されることが本発明の包括的な必要
条件である。タブレットの変形は、−「不透明な」変形
（ことによると不透明な領域と共に透明な領域を含む）
と同様に、−相互に作用するディスプレイ上に覆われる
完全に透明な変形（その組み合わせは「タッチスクリー
ン」としばしば呼ばれるものの構成要素となる）を含む
。完全に不透明な変形は、単純な「メニュー選択」例え
ば入力のハードコピーのために用意しそうな印刷された
書式、あるいは使い捨てもしくは取り替えられるシート
上において役立つ。特に不透明な変形を有する、分離し
たディスプレイは、有用である。

【００１６】「位置検知」ここでは、ことによると静止しており、ことによるとｘ
及び／またはｙの直交方向に分割されたものと同様に一
般に２次元平面上を動いている、用具の位置選定につい
て単に引用される。本発明に従って、位置検知は、分割
内の書き込みのある段階を必然的に伴う。位置検知は、
タブレットと接触しているかもしくは接触しそうな入力
用具の（すなわち書写位置にある場合の用具の）位置検
知である。

【００１７】「機能的装置」最初の商業的利用は伝統的なコンピューター−本体及び
他の据置形態と同様に、ノートブック及び他のポータブ
ル変形を間違いなく包含する−を必然的に伴うだろうと
予想される。機能が本発明によって改造されるかまたは
制御される他の装置は、広範囲の変形、例えば印刷装置
、ファクシミリ装置、楽器等々を包含することができる
。想像される特別な利用は、「スマートフォン」−書写
的な入力／出力／ディスプレイ手段を備えた電話機−に
おける変形に関連している。

【００１８】先行技術の説明キイボードはきわめて初期からコンピューターに合体し
ていた。その限界は良く認知されている。その容積に起
因して内在する不便さと、その使用のために必要とされ
る詳細にわたる熟練及び訓練と、その融通性とは、キイ
ボードに補足するかまたはキイボードの代わりとなるか
のいずれかであるスタイラスを全てに指していた。コン
ピューターの多くの企図された使用は、キイボードで妨
げられる携帯性の程度を絶対必要とする。ノートブック
コンピューターは一例である。大規模集積回路における
進歩による電気的観点から可能とされたのは、書写用具
とおそらくディスプレイも備えた、−数インチのサイズ
の−タブレットを含む、一般に自己給電式のノートブッ
クサイズとされた入力装置である。普通のノートブック
のサイズ、重量、及び携帯性を有するそれは、本体と通
信できるか、または自己完備型のコンピューターとして
役立つ。いずれにしても、機能性は、大型据置装置にあ
らかじめ必要とされるそれと同程度に広範であっても良
い。

【００１９】想像される装置は、−通常ディスプレイの
ために供給する−入力となる情報のリアルタイムで高精
度な記入のために供給する。これらの要求を満足するに
はコストがかかっていた。

【００２０】初期のアプローチは、各々固定電位に維持
された導電ストライプで４辺をふちどられた分割されな
いタブレット面を使用する。入力用具はタブレット上に
電流（交流または直流）を流し、４つのストライプにお
いて測定される。ペン位置はストライプ間の電流の相関
する分配で決定される。アプローチ上の変形はストライ
プに流される信号をスタイラスで逆検知することを含む
。正確な書き込みは、タブレット面の固有抵抗の不均一
性と、抵抗面の固有雑音と、ペン位置を計算する際の数
字上の「丸め」誤差とで制限される。（１９８７年６月
９日発行の米国特許第４６７２１５４号を参照）

【００
２１】最も進歩した先行技術の装置は、間隔を空けたｘ
及びｙ導電体でさらに分割されたタブレットの形態をと
る。スタイラスの位置検知は、必要とされた分解能に十
分な書写速度に相関するような、１周期時間における最
初にｘ及び次にｙの導電体の連続する脈動に基づく。ペ
ンからの誘導（または送信）信号のアナログ−デジタル
変換は記憶され、位置計算に使用される。位置決めは、
書き込みに基づく部分において、十分な精度及び速度の
ものとなり得る。しかしながら、このような基準を満た
すことは、コストとさらにたぶん携帯性に代わる代わる
強い影響を与える、かなりの回路と操作上の複雑さを生
じさせる。ディジタル化の程度を制限することは両方の
問題に取り組むが、分解能に影響を与える。操作上の要
望を満たす、商業的な売り出しは、何百及び何千という
ドルに値付けされる。（Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒ
ｄ　Ｊｏｕｒｎａｌ，Ｊｕｎｅ　１９８７，”Ｐｅｒｍ
ｕｔｅｄ　Ｔｒａｃｅ　Ｏｒｄｅｒｉｎｇ　Ａｌｌｏｗ
ｓ　Ｌｏｗ−Ｃｏｓｔ，Ｈｉｇｈ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏ
ｎ　Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｉｎｐｕｔ”，ｐａｇｅｓ　４
−１２　を参照）

【００２２】

【発明の概要】本発明は、各々が遠くに及ぶ含みを有す
る色々な基準に基づくように、適当に考慮されている。総合すれば、低コスト、低電力消費、高分解能、書写入
力及び制御のための方法及び装置を提供することにある
。本発明の主要な態様は、タブレットの分割領域内のペ
ン位置の広範な書き込みを包含する方法論及び装置によ
ってコスト及び複雑さの障害に取り組むことにある。この態様は、アナログ位置情報の直接使用に最も重大に
依存する。これは、開発中の研究者に対する第二の天性
になった最初の広範なディジタル化からの離脱を表わし
ている。この離脱は、それ自身、必要とされた回路網／
機器における、及びそれに応じて減少したコスト及び増
加した携帯性における、実質的な縮小の原因となるのみ
である。最初のアナログ情報は、中心軌跡発見フィルタ
ーの使用により都合よく処理される。位置情報は、例え
ばスタイラス対タブレットの間隔により及び／またはも
し接触するなら押圧力により、かつまた書写速度により
、補足し得る。さらに、−例えば複合アドレスを有する
入力用具の使用で遂行される−方位情報により補足し得
る。このような用具は、固定した相関位置にある２個ま
たは３個の別個のスタイラスとして本質的に動いても良
い。

【００２３】本発明の第一の態様は、上記のとおりであ
るが、特定の装置／方法の熟慮はより広い結果を生む。好適なスタイラスデザインは、圧力依存キャパシタンス
変化を使用し、−サイン照合において特に関心のある−
このパラメーターの連続的なモニタリングを可能にする
。スタイラス−タブレットの組み合わせは下にあるディ
スプレイにそれ自身を適合させる。タブレットデザイン
は、分割部材により引き起こされる視覚的妨害をできる
だけ少なくし、その結果肉眼に対して透明なタブレット
となる。最も効果的な位置書き込みは、スタイラスと分
割部材間の間隔の機能である。関連した教えは、このよ
うな間隔と分割サイズ間の関係の形をとる。

【００２４】上記のパラグラフの事柄は，色々な使用：
情報が最初にディジタル化されるコンピューター装置／
プロセスにおいて；分解能をそれほど必要としない、あ
まり精巧でない応用において；「情報処理」が通信チャ
ンネルの効果的利用のために必要とされるそれに制限さ
れる直接通信使用に対して、のために重要である。

【００２５】

【実施例】記述されかつ略図的に描かれた装置は、代表
的な変形の説明を促進するために総括された形式になっ
ている。この中でほとんどの説明と一致して、商業的に
使用される最も初期の形式のうちの２つらしいと考えら
れる２つの実施態様の形式で最初に述べる。記述される
第一の実施態様は、ディスプレイを覆うために意図され
た透明なグラフィックスタブレットである。

【００２６】図１ａに示される装置は、入力装置、この
例では本体部分１９及び先端１８を含むスタイラスを含
む。連合したタブレットは、絶縁材料の薄い層１７で分
離された、一組の同一寸法及び同一間隔のｘ導電ストリ
ップ構造１４（ｐ１，ｐ２，・・・，ｐｉ）と、同様の
一組のｙ導電ストリップ構造１５（ｑ１，ｑ２，・・・
，ｑｊ）とを備えている。この層は実行可能なほど薄い
方が一般に有利である。絶縁材料の第二の層１６は、書
写中のペンとストリップを分離し、また支持基台として
役立つ。装置は、後で詳細に述べる、スタイラス先端１
８と個々のストリップ構造１４及び１５の間の電気的静
電容量を測定するための手段を含む。この実施態様は、
ストリップ１４及び１５に関するスタイラス先端１８の
ｘ，ｙ，ｚ位置と、先端及びストリップで形成される導
電面間の静電容量分布との間の独特な関係に頼っている
。キャパシタンス分布Ｃ（ｘ，ｙ）の中心軌跡は、先端
のｘ−ｙ位置に一致し、一方ｚパラメーター、すなわち
先端１８を接触面１１３にくっつける押圧力、またはか
けがえとして、間隔が空いているなら表面１１３からの
先端１８の距離、はＣ（ｘ，ｙ）の総キャパシタンスま
たは強さに相関している。Ｃ（ｘ，ｙ）は、（記述され
た例のために、等間隔とされたｘ及びｙストリップと同
様に等しい寸法とされたものを伴うーもちろん層１７が
十分に厚いものという仮定の上で）先端位置のまわりに
環状に対称となって見いだされるので、座標軸ｘ及びｙ
上へのＣ（ｘ，ｙ）の投影Ｃ（ｘ）及びＣ（ｙ）は、ペ
ンの位置をつきとめるのに十分な情報を含んでいる。投
影された分布Ｃ（ｘ）及びＣ（ｙ）は、それぞれ図１ｅ
及び１ｄにグラフ形式で示されている。投影Ｃ（ｘ）及
びＣ（ｙ）の１次元中心軌跡ｘｃ　１０２及びｙｃ　１
０２は、それぞれ元の分布の中心軌跡に一致し、したが
ってタブレット表面上のペンの位置に一致する。ストリ
ップ構造１４及び１５の寸法と間隔は、Ｃ（ｘ）及びＣ
（ｙ）の十分なサンプリングを供給するように選択され
る。図１ｅのヒストグラム１１９は、ペン先端のキャパ
シタンスとストリップ構造１４の各々との場所の関係を
示す。ヒストグラム１１９は投影のサンプリングＣ（ｐ
ｉ）を示し、また曲線１０は基礎をなす投影Ｃ（ｘ）を
示している。ストリップ構造１４は比較的広い間隔に配
置される薄い導電体で構成され、その結果ストリップ１
５は、Ｃ（ｘ）に比較して縁に減少した強さだけのサン
プルＣ（ｙ）に帰着するように最小限度にシールドされ
る。グラフ１１は、基礎をなすキャパシタンス分布投影
Ｃ（ｙ）のサンプリング１３と、ヒストグラム形式１２
に示されるペン及びストリップ１５間のキャパシタンス
のサンプリングＣ（ｑｊ）とを示す。サンプル量Ｃ（ｐ
ｉ）の中心軌跡と測定したペン先端のｘ位置は、ｘスト
リップ間隔の単位で次のように表される。

【００２７】

【数１】

【００２８】同様に、サンプル量Ｃ（ｑｊ）の中心軌跡
と測定したペン先端のｙ位置は、ｙストリップ間隔の単
位で次のように表される。

【００２９】

【数２】

【００３０】ガラスシート１６は、接触時にストリップ
１４及び１５からペン先端１８を分離する。ガラスシー
ト１６の厚さは、他の要因の中で、操作上の有効性を保
証し同時にタブレットのコストをできるだけ少なくする
という重要なデザインパラメーターである。入力用具（
通常「スタイラス」という言葉で説明される）と個々の
ストリップとの間のキャパシタンス測定の信号対ノイズ
比は、位置分解能及び精度に根本的な物理的制限を与え
る。このような装置におけるノイズは、等価な付加物で
特徴づけることができかつサンプルキャパシタンス量Ｃ
（ｐｉ）及びＣ（ｑｊ）における固定した不確定性をこ
こで考慮した測定手段のための電子的ノイズで支配され
る。Ｃ（ｐｉ）及びＣ（ｑｊ）の大きさは、それにもか
かわらずストリップに対するスタイラスの近接度に依存
する。層１６を薄くすることは２つの重要な効果がある
。第一に、キャパシタンスしたがって位置の相対的な不
確定性が好都合にも減少する。第二に、層１６の厚さと
キャパシタンス分布Ｃ（ｘ，ｙ）の幅の関係に従って、
相応じてより細いもっと多くのストリップが、中心軌跡
発見のための十分なサンプリングを保証するために必要
となる。極端な例として、分布Ｃ（ｘ）及びＣ（ｙ）の
全体範囲がストリップ間隔より多くなくなる厚さまで減
少した層１６を考えてみてほしい。信号Ｃ（ｐｉ）及び
Ｃ（ｑｊ）は強くなるだろうが、それにもかかわらず、
スタイラスの運動が中心軌跡量ｘｃ　及びｙｃ　に何の
変化も与えず、その結果大きな位置誤差を起こすスタイ
ラス位置（例えばストリップの中央）が存在する。このような誤差は、ストリップ間隔と広がっている層の
厚さをほぼ等しくする場合には無視できるようになる。図７のグラフ７１のデータは、３通りのストリップ間隔
対層の厚さの比についての、中心軌跡発見中の不十分な
サンプリングに起因する、実際の位置における予想した
系統的な誤差を示す。曲線７２は、実際の位置が中心軌
跡を発見するために使用される多数のストリップのうち
の１つの上で変化している時の実際の位置と中心軌跡の
差を示す。誤差データはストリップ間隔の距離に対して
標準化される。曲線７２、７３及び７４は、ストリップ
間隔をそれぞれ層の厚さの１．０倍、１．１７倍、１．
３３倍にした結果として生じる。ストリップ間隔が広が
っている層の厚さと同じかもしくは少なければ、誤差は
小さくなることに注目してほしい。

【００３１】特別なキャパシタンス測定手段を有するタ
ブレットデザインは、ノイズによって増加するキャパシ
タンスの不確定性が望ましい位置分解能に強い影響を与
え始める点まで、広がっている層の厚さを増加すること
により、コストに関して最も効果的になし得る。次に、
ストリップ間隔は、系統的誤差が適当に小さくなるよう
に選択される。ストリップの数と測定エレクトロニクス
は、タブレットの面積と望ましい分解能に関してできる
だけ少なくされる。

【００３２】実際の実施態様において、ストリップセッ
ト１４は、ガラスシート１６の何もない表面への金属堆
積で作り出され、ガラスシート１６には続いて絶縁層１
７次に金属ストリップセット１５が堆積された。詳細な
部分図１ｃは、下にあるディスプレイが良く見えるよう
にするのに十分なタブレット透明性を見せる変形の詳細
を示す。図の変形において、図１ａの第一の実施態様の
ストリップ１４及び１５は、縮小された幅を有する平行
接続された金属ストリップに置き換えられる。図１ｃに
おいて、各々のこのような分割構造は、金属性の電気的
コンタクトパッド１１１で互いに接続される、４本の平
行な細い金属ストリップ群例えば１４´−１，１４´−
２，１４´−３，１４´−４で構成されたものとして示
されている。各々の個々のストリップ１４´は、普通に
眺める距離で肉眼では見えないように幅寸法が十分に細
くなっている。細い寸法とされた横断連結部１１２は、
ストリップ１４´−４の破損部１０３として例的に示す
製作欠陥がある場合の連続性及び機能性を保つためにス
トリップを横切って間隔を空けて設けられている。ここ
の例で使用される特別な構造のために、アレイ１４´（
図示しない１５´も同様）を作成する個々の導電体は幅
５ミクロンであり、またアレイ部材１４´−１，１４´
−２．．．間の間隔は２５４ミクロンである。横断連結
部１１２は１ｃｍの間隔で配置される。ストリップ構造
１４及び１５（１４´及び１５´も同様）は、タブレッ
ト表面上に掛け渡すために十分な長さとされ、その中心
から中心までの間隔を１．２７ｍｍとして配置される。広がっているガラス層は厚さ１．２７ｍｍであり、また
分離層１７は厚さ２５ミクロンである。

【００３３】図２に示す装置は、図１の装置と類似して
いるが、透明性を必要としない応用のために意図され、
したがって低コストのプリント回路基板製作技術を使用
している。そのような応用の例であるこの実施態様は、
次の点で異なっている。ｘ導電ストリップ２０は、細い
１本のストリップ構造である。ｙストリップ２１は、上
にあるｘストリップのシールディングを補うために多少
広目になっている。書写スタイラス先端２５は、印刷さ
れた書写ボード基部２７の層の上にある一枚の紙２６に
接触して示されている。また層２７は、キャパシティブ
分布のための広がっている層として役立つ。先端２５は
、ハードコピーを供給するために紙上に印をつける図示
しない手段（例えばインクもしくは鉛筆の芯）を付加的
に備えているという点で、先端１８と異なっている。基本的な操作に関する他のデザイン要件−キャパシティ
ブ測定手段、中心軌跡発見方法、広がっている層の厚さ
、ストリップ間隔等−は図１に関連して述べられたもの
と同様のものである。ここの例で使用される特別な構造
のために、個々の導電体２０は、幅０．２ｍｍで、１．
２７ｍｍ間隔で配置されており、また導電体２１は、幅
１ｍｍで、１．２７ｍｍ間隔で配置されている。広がっている層２７は厚さ１．２７ｍｍであり、また分
離層２３は厚さ０．１ｍｍである。０．７ｍｍのボール
先端を有するボールペンカートリッジが使用される。

【００３４】図１及び図２はわざと簡易化した形式にな
っており、デザインのかけがえと同様に色々な製作の見
本として意図される。例えば、作動中の実施態様は、（
１つのシートの対抗面上よりむしろ）個々のガラスシー
ト上に堆積された、分離したｘ及びｙ導電ストリップ構
造に基づいていた。このような２つのシートは、導電体
の面に向けて９０度に置かれ、薄く堆積した絶縁体層を
伴って組み立てられていた。

【００３５】図３は、振幅対時間変換器と組み合わせた
、スタイラス回路における感圧帰還キャパシターの使用
によるスタイラスの近接度及び押圧力と同様に、Ｃ（ｐ
ｉ）及びＣ（ｑｊ）を測定し、アナログリニヤー中心軌
跡発見フィルターの使用によりスタイラスのｘ−ｙ位置
を決定するための好適な方法を示す。ストリップ対スタ
イラス先端のキャパシタンスは、ストリップの脈動に応
答してスタイラス先端に流れる変位電流を測定すること
により決定される。図３ａに示すように、増幅器３０は
、帰還キャパシターＣｆ　による演算積分器として形成
されている。キャパシター４３６は、可変として示され
、スタイラス及びタブレット表面間の押圧力の変化に追
従するための能力を表している。近くのストリップ上に
表れる電圧パルスは、スタイラス先端を介して増幅器入
力に接続し、同じだが反転した形を有する、相応する電
圧パルスを出力ノード３３に生じさせる。例えばストリ
ップｐ５に加えられるパルスの振幅Ｖｓは、振幅−Ｖｓ
（Ｃ（ｐ５）／Ｃｆ　）を有する同形の出力をノード３
３に生じさせる。ここでＣ（ｐ５）は関係キャパシタン
スである。この配置のために、出力信号の振幅は、スタ
イラス先端が表面のより近くに運ばれるにつれて増加し
、それにより、スタイラスプレートと関連したｘ及びｙ
分割仕切りとの間としてのキャパシタープレート間隔を
減少させる。シフトレジスター３６及び３８は、スター
ト信号３５及び１３５と固定周波数クロック信号３４及
び１３４に関連する固定した時間シーケンスにおいて、
ストリップの一定振幅の脈動を助成する。コーナーディ
レイシフトレジスター３７は、表面上の全てのスタイラ
ス位置のためにｘ及びｙ信号間の時間における十分な分
離を保証する。ノード３３における出力信号は、ストリ
ップの位置と時間相関し、それらのキャパシタンス及び
加えられた押圧力と振幅相関する。図のスタイラス位置
のための、ノード３３における、結果として生じる電圧
信号対時間を、図３ｂのプロットに示す。信号１３７は
、ストリップｐ４−ｐ５−ｐ６に加えられた連続パルス
によるものであり、また信号１３８は、ストリップｑ５
−ｑ６上の連続パルスによるものである。他の離れたス
トリップからの信号は、スタイラス対タブレットの間隔
例えば図１の広がっている層の厚さのために、このプロ
ットにおいて企図された出力信号に顕著に寄与しない。

【００３６】ストリップは、一定の速度及び一定の振幅
で連続的に脈動するので、スタート信号に関連するこれ
ら２つの分離した信号の時間中心軌跡は、Ｃ（ｘ）及び
Ｃ（ｙ）の中心軌跡の直線的な量になり、したがってｘ
及びｙ位置の直線的な量となる。スタートと、（ストリ
ップ間隔の寸法）／（クロック周期）の固定した縮尺変
換ファクターで掛けられた最初の中心軌跡の時間との間
の時間差は、第一のストリップｐ１に関するスタイラス
のｘ位置を示す。同様にｙは、シフトレジスター３８へ
のスタート信号１３５（ｘシフトレジスターのスタート
に続く決まった時間）と２番目の中心軌跡の時間との間
の時間差で示される。

【００３７】２つの時間中心軌跡は、ゼロ交差検出器３
２と共同するリニアーフィルター３９の使用により直接
見いだされる。中心軌跡発見フィルターの出力電圧ゼロ
交差の時間は、入力信号の時間中心軌跡に、決まった遅
延時間を加えたものとなる。中心軌跡発見フィルターの
この不変の特性は、ゼロでない信号エネルギーの範囲が
中心軌跡フィルターインパルス応答の時間幅でない入力
信号のために保つ。中心軌跡発見フィルター３９のため
の適切なデザインは、「Ｃｅｎｔｒｏｉｄ　Ｆｉｎｄｉ
ｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｆｏｒ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎ−Ｓ
ｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ」，Ｎｕｃｌｅ
ａｒ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　Ｍｅｔｈｏｄ
ｓ，ｖｏｌ．１７８（２−３），ｐｐ．５４３−５４４
（Ｄｅｃ．１９８０）においてＶ．Ｒａｄｅｋａ及びＲ
．Ａ．Ｂｏｉｅにより述べられている。フィルター３９
のノード１３１において見られる信号１３７及び１３８
に応答する出力は、図３ｃにグラフ的に示す信号３３３
及び３３５から成る。ゼロ交差検出器３２は、ゼロ交差
３３４及び３３６に応答して時間的な論理レベル信号を
生じさせることにより応答する。スタート信号３５とノ
ード１３２でのこれらの信号の出現との間の時間は、ス
タイラスのｘ及びｙ位置を示す。図３ｅのグラフにおけ
るｔｘ　及びｔｙ　として示される２つの電圧パルスは
、ゼロ交差検出器３２の出力である。リニアーフィルタ
ー３９の最大もしくはピーク電圧出力は、近接度プラス
押圧力を入力しかつ測定する信号の強さの量である。

【００３８】時間測定処理フォーマットは、信号３３３
及び３３５の最大値を測定するために振幅対時間変換器
１３０を使用することにより維持される。変換器はウィ
ルキンソン変換器に基づいている。（Ｐｒｏｃｅｅｄｉ
ｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ　Ｐｈｉｌ
ｏｓｏｐｈｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，ｖｏｌ　４６，Ｐ
ａｒｔ　３，ｐｐ　５０８−５１８，（Ｊｕｌｙ　１９
５０）を参照。）変換器は次の方法で入力振幅を測定す
る。図３ｄに示す出力３３８は、入力にその最大値まで
追従する。直線的にかけ下がる過程が始まる時、ピーク
値は検出器３２で信号抽出されるまで一定に維持される
。その出力は一定の割合で傾く。かけ下がりの開始から
交差ゼロボルト３３０及び３３１までに必要な時間は、
ピーク振幅の直線的な量である。出力信号１３２及び出
力信号３３９間の時間差は、信号３３３及び３３５の振
幅の直線的な量であり、したがって近接度（下記に詳述
するように、及びまたは押圧力）である。これらのゼロ
交差に一致する図３ｄのグラフにおける２つの信号は、
パルスｔ（ｘ＋ｚ）　及びｔ（ｙ＋ｚ）　として示され
る。１３２及び３３９における信号は、時間的に間隔を
おかれ、そして１個の出力信号抽出を生じるために「Ｏ
Ｒ］回路３４１に有効に接続される。

【００３９】キャパシタンス変化に応答する押圧力測定
のために提供するスタイラスデザインを、図４ａに示す
。図の配置において、スタイラス先端４１は、電気的に
絶縁する方法でスタイラス本体４６に結合されたスプリ
ング４５で支持されたキャパシタープレート４４を動か
すように、ロッド４０で機械的かつ電気的に結合されて
いる。図示しないベアリングは、先端構造を支持すると
同時に導電ロッド４０の軸に沿ってのみ動かせるように
する。プレート４４は増幅器４８の反転入力端子に電気
的に接続され、また固定プレート４３は出力４９に接続
されている。プレート４３及び４４は、増幅器のための
帰還キャパシターを形成する。スタイラス本体４６及び
タブレット４７の表面間の押圧力は、プレート４３及び
４４を分離し、このゆえに、回路の増加した利得によっ
て出力信号を増加させる原因となる。ガードリングプレ
ート４２は効果を高める。抵抗１４０は、増幅器入力に
バイアス電流を供給するのに役立ち、実施上と同様の大
きさに選択される。特別な装置のために、キャパシター
４３−４４のキャパシタンスは、０から１．５ニュート
ンの範囲内の接触圧力のために１０ピコファラッドから
３ピコファラッドの範囲にわたって変化した。他のキャ
パシター結合構造とスプリング配置を使用しても良い。現在のデザインはペン軸に沿って押圧力の成分を測定す
る。機械的に固定した球状のカップ（第二のキャパシタ
ー電極として役立つ）内に弾力的に支持されたボールス
タイラス先端（第一のキャパシター電極として役立つ）
を伴なっている配置は、ペン角度の広い範囲で一定のタ
ブレット押圧力量を提供できる。

【００４０】ひずみ測定による、代案のスタイラス実施
態様を図４ｂに示す。スタイラス本体４１０とタブレッ
ト２４７の表面間の押圧力は、先端２４１からロッド２
４０及び絶縁体２４３を介してひずみ計２４４に伝達さ
れる。加えられた押圧力は、端子２４５及び２４６間で
測定される示度を変化させる。固定帰還キャパシター４
２０及びバイアス抵抗２４２を有する増幅器２４８から
の出力信号２４９は、先端のｘ，ｙ，ｚ位置を示し、ま
た端子２４５及び２４６は独立の押圧力情報を供給する
。ひずみ形は例えば磁わい装置でも良い。

【００４１】なお、もし広がっている層（例えば図１の
層１６）がゴムもしくは他の柔軟な材料であるなら、押
圧力は、タブレットへの近接における増加として直接測
定し得る。スタイラス先端１８が層１６に接近するにし
たがって、キャパシタンス依存信号振幅は、変化例えば
増加し、固い絶縁体層１６に接触した時最大に達する。しかしながら、柔らかい層はスタイラス押圧力が増加す
ると変形して縮み、その結果信号振幅が接触圧力に比例
してさらに増加し得る。

【００４２】ＲａｄｅｋａとＢｏｉｅは、遅延線デザイ
ンに基づく中心軌跡発見フィルターの実現化を記述して
いる。このフィルターは、応答形式がほとんど完全であ
り、それゆえストリップ間への非常に細い書入れを容易
にする。

【００４３】簡易化した中心軌跡発見フィルターは図５
に関連して記述される。それを使用すると、分割間隔１
．２８ｍｍに対して望ましい解像度０．０８ｍｍを達成
するために、１６のうちの１の書入れをすることができ
た。入力及び出力はノード５０及び５３で読み取られる
。全ての受動素子は、抵抗ｒ及びキャパシタンスｃの倍
数または約数として条件付けられる。ｃ×ｒの積は、周
期すなわち図３のクロック周波数３４の逆数をシフトす
るタブレットシフトレジスターの周期に関連する。ここ
で、ある特定の実施態様において、積ｃ・ｘはクロック
周期２．１μｓｅｃの１／２に等しい。演算増幅器５１
及び５２として一般的に述べられる増幅器は、ナショナ
ルセミコンダクターＬＦ３５１素子であった。入力信号
時間中心軌跡と出力信号ゼロ交差時間間の固定した一致
を伴って記述されたように、１３７及び１３８と類似の
入力信号が各々３３３及び３３５と類似の出力信号を発
生させる点で、このフィルターは図３ａの中心軌跡発見
フィルターとして適する。時間中心軌跡ｔｃ　９６とゼ
ロ交差時間９７を伴う出力の時間中心軌跡間の固定した
関係ｔｆ　は、図９ａ及び９ｂにそれぞれ示される。多
くのだいたいデザインが可能である。どの中心軌跡フィ
ルターにおいても重要な特徴は、応答が信号の時間範囲
上のゼロ交差に関して直線的な傾斜形式を有する度合い
である。高い度合いの書入れは非常に直線的な傾斜を必
要とする。また、それは、直線的に傾斜している範囲外
のフィルター応答の範囲をできるだけ小さくするために
、時間及び雑音要件を処理するのに有利である。

【００４４】中心軌跡発見と近接及び押圧力の測定のた
めに必要な回路網は、図８に示すように、スタイラス８
０内に装備するために十分に小さな容積にまとめても良
い。ここで、先端８１及び感圧素子８２は、８６におい
て出力信号を供給するために増幅器８３、中心軌跡発見
フィルター８４、信号抽出素子８５を含む集積回路に結
合されている。この出力信号は図３の信号３４０と機能
的に等しい。スタイラスは、タブレットからアナログ情
報を受信し、そして有線または無線の方法のどちらでも
、３つのデジタルタイミング信号すなわちｔｘ　とそれ
に続くｔｘ＋ｚ　及びｔｙ　を送信する。また、信号ｔ
ｙ＋ｚ　も送信されるが、使用されない。時間情報のみ
が送信において保存されなければならないことに注目し
よう。この情報は８６として略図的に示すチャンネルを
経て例えば図示しないコンピューターに導かれる。説明
したように、チャンネル８６は、そのようなコンピュー
ターに直接接続されたケーブルでも良いし、または無線
リンクを意味しても良い。チャンネル８６は、ＲＦ送信
機、光ファイバー及びトランシーバー、発光ダイオード
及び無線送信検出器等を伴っても良い。説明されたペン
のために、電力はチャンネル８７を経て導かれる。出力
信号が有線で伝送される場合には、おまけに電力も最も
都合の良いことに有線で供給される。信号が無線リンク
を介して送信される場合には、電力は図示しないバッテ
リーで便利に供給され、そのときにはバッテリーと同様
にチャンネルもスタイラス８０内に納めても良い。

【００４５】タブレット装置は、上記のタブレット及び
ペンと、他の仕事のほかに下記の最小限のタブレット関
連機能を供給するコンピューターまたは制御器とを含む
。制御器は、スタイラス情報が要求される時はいつでも
タブレットへクロック信号及びスタート信号を供給する
。スタート信号は制御器内の３つのデジタルタイマー回
路（または機能的に等価なもの）を動作させる。スタイ
ラス回路からのスタート信号に続く最初の３つのタイミ
ング信号は、タイマーを順番に停止または無力にする。最初の時間量はｘ位置すなわち２番目の時間量と近接及
び押圧力を表わす最初の時間量との間の差を表わし、同
時に３番目の時間量はスタイラス先端のｙ位置を表わす
。タイマークロックはタブレットクロックの倍数すなわ
ち上記実施態様で使用されたような１６倍になっている
と好都合である。この方法は早い、すなわち有効な情報
が書写力に包含されるサイン照合のような仕事における
重要な要素である早さがある。タブレットの総読出し時
間はその直線の寸法に比例する。動作システムは０．７
３ｍｓｅｃ以内に２０ｘ２０ｃｍを読み取る。

【００４６】図６は、本発明に従う初期の形式の製品を
示すのに適当な、ノートブックコンピューター形式の装
置を示す。図示のコンピューター６０は、普通のキーボ
ード６１と共にディスプレイスクリーン６２で構成され
、タブレット６３で補われている。タブレット６３は、
本発明の教えに従って透明かまたは不透明のいずれかの
デザインになっている。タブレット６３への入力は、ス
タイラス例えば図１に示すスタイラス１９を使用して行
われる。最初に製造された装置は、最初の入力のために
キーボード６１を当てにしそうである。タブレット６３
は、単に立場を安定させるために、マウスの代わりに役
立つかも知れない。単純な補助グラフ情報の導入を行な
うために、図示しないスタイラスを供給し得る。もっとあとのデザインは完全にタブレットを当てにし、
キーボードを削除するかもしれない。

【００４７】一般原則入力方法論及び装置は、それぞれ以下に変形が述べられ
る、例１及び例２に関して最初に記述される。

【００４８】例１この方法は、図１に示す透明なガラスシート上の連続し
て駆動される通信線を使用する。これらの実施態様にお
いて、通信線は、図３における素子３６、３７及び３８
で示される８ビットシフトレジスタ集積回路の直列接続
セットで駆動される。ナショナルセミコンダクター７４
ＨＣ１６４Ｍ　　ＣＭＯＳ８ビットシフトレジスタ回路
は、図１及び図２に示すガラスと普通のプリント回路基
板の両方のためのタブレット台に直接面マウントされる
。

【００４９】例２この装置例は、特別なデザインの透明で固いタブレット
の構造に関する。タブレットは、ほぼ３×３インチの機
能的書写範囲を有する平面面積が約４×４インチの、２
個の厚さ１．２７ｍｍのガラスプレートで構成される。各プレートは基板の長さを走る平行な金属線アレイで供
給される。１．２７ｍｍ中心上の線は、約１ｍｍ・１ｍ
ｍの面積のボンディングパッドにおいて途切れる。アレ
イは、厚さ５００Åのチタン、厚さ１０００Åのプラチ
ナ及びパターン描写で求められた厚さ４０００Åの金の
連続する層のスパッターによる堆積で製造される。パタ
ーン描画は、金及びプラチナを除去するためのイオン打
ち出しで求められたポジティブフォトレジストのマスク
された照射と、チタンを除去するための（ＥＤＴＡに置
ける）化学的ウェットエッチングで作り出される。レジ
スト除去及びガラス表面の洗浄のあとに、半田ペースト
が、ボンディングパッド、必要とされたシフトレジスタ
チップ及び適所に接続されたディカップリングキャパシ
タンスに付けられ、そして全体のアセンブリーは、半田
を溶かしてシフトレジスタ回路を取りつけるために空気
内の熱いプレート上で加熱される。

【００５０】直交させて配置した線アレイを備えるこの
ような２つのプレートは、透明なシリコンゴム（ダウコ
ーニング１８４）で分散された、間隔を空けて配置した
直径１２ミクロンのガラス棒の使用により１２ミクロン
の間隔で互いに固着される。製作の変形は終わりがなく
、有望な商業的利点のいくつかは以下の通りである。

【００５１】１．チタン、プラチナ及び金のパターン描
画されていない層の連続するスパッターによる堆積は、
例えば、最初に導電性のためのチタン（約５００Å）の
堆積、、次にフォトレジストでのマスキング、その後ニ
ッケルとその次に金による選択的なメッキに置き換える
ことができる。

【００５２】２．クロムは化学的ウェットエッチングで
堆積かつフォトディファインすることができる。次に、
ボンディングパッドは金メッキをしても良い。

【００５３】３．シリコンゴムは、例えば粘着性の可塑
物、熱可塑性のもの、熱硬化性のものに置き換えること
ができる。

【００５４】４．ハイブリッド集積回路技術（例えばカ
プセルに入れない集積回路をサブストレートに直接ボン
ディングすること）は、既にパッケージされたチップの
面マウントに置き換えることができる。

【００５５】５．透明なまたはそれに関する限りでは不
透明なタブレットの製作は、２個の並置されたプレート
上よりもむしろ１個の支持プレートによることができる
。金属層及び絶縁体は、既に堆積しながらパターン描画
された金属層もしくはパターン描画される金属層でスパ
ッターされるか、スプレーされるか、またはシート状で
層板にされても良い。

【００５６】６．パターン描画された層の製作は、導電
ペーストのシルクスクリーンで行なわれても良く、ある
いは堆積において使用された有機物の担体を追い払うた
めにその後加熱しても良い。

【００５７】検討この発明の範囲内の多数の他の変形が可能である。例え
ば、スタイラス内の感圧キャパシティブ素子の使用が押
圧力を測定する有利な方法とはいえ、他のセンサーを使
用してもよい。これらは、ひずみ計デザインの変形と、
直線電圧変換器の変形と、分離した信号抽出を経て独立
の押圧力情報を供給するために使用し得るようなまたは
上記感圧キャパシターの方法における利得可変素子とし
て使用できるようなそれ以降の変形とを含む。一般に、
１個だけのペンが大抵の応用において一度に使用される
であろう。それにもかかわらず、タブレットと共同する
多数のスタイラスが顕著な有用性を持つ。

【００５８】このような構造は自由自在のコンピュータ
ー「マウス」の並列程度として役立つ。上記スタイラス
回路はペンよりほかの携帯形式を有することができる。図１１ａに示されたこの構造において、３個のスタイラ
ス５００、５０１及び５０２は、それらの各先端がタブ
レットに同時に接触できるような方法でマウスの固い基
部５０３に取りつけられた。接触先端は、辺の長さが３
ｃｍの等辺三角形の各頂点になるように配置されていた
。タブレットのｘ，ｙ及びヨー角度に関連する位置付け
を含む、図１１ｂに示されるようなマウス位置は、３つ
のスタイラス位置から完全に決定され、それと同時に３
つの力の測定はロール及びピッチ方向に加えられる回転
力と同様に下向きの力成分を決定する。

【００５９】他の変形において、ペンまたはスタイラス
は、キャパシタンス信号を受信するタブレットより上に
ある検出器としてより一般的にみなすことができる。例
えば、均一で柔軟な導電シートは分割タブレットより上
に間隔を空けて配置することができる。このシートはす
べての通信線から信号を受信するが、それらの信号の振
幅は一定で独立した位置にある。かくして、中心軌跡フ
ィルターはどんな特別な位置も選択しないであろう。し
かしながら、もし指、ロッド、鉛筆の先端等が分割され
たタブレットに向かって柔軟な薄膜を押したら、シート
は、少数の分割通信線より上のある範囲でタブレットに
より近く局部的にたわみかつゆがむであろう。これらの
通信線が電気的に能動状態にある時、柔軟なシート上の
受信信号はその近くにあるものより（タブレットにより
近いために）大きくなり、中心軌跡フィルターはスタイ
ラスの位置をタブレットに正確に位置させるであろう。

【００６０】図１０は「タッチスクリーン」に関連した
本発明の変形を示す。それは、マウスまたはトラックボ
ールの機能と類似の機能を満たすことができる。それは
、固い材料に基づく本発明の変形に共通な高解像度の目
的を達成するのに利用できるか、または通常のタッチス
クリーンの割合要求しない機能を利用できる。タッチス
クリーンは、比較的粗い位置探索例えばひどい形の上の
位置の探索に一般的に十分利用できる。分離されたもの
として示される構造１００及び１０１は、動作中の装置
において並置される。構造１００は図２の構造に類似し
ている。１．５〜２インチの寸法の見本装置は、不電導
的に分離されたｘ及びｙアレイ１０２及び１０３を備え
ている。図示の装置の通常不透明な変形のために、これ
らのアレイの分割導電体は図２に関連して述べられたも
のと類似していた。構造１０１は、気泡ゴム層１０４と
、信号に応答する導電層１０７と、気泡ゴム層１０５と
、外部パッドからの電気的雑音から導電層１０７をシー
ルドするためのアース板である導電層１０８と、最後に
上部表面層１０６とを含む。位置入力情報は、入力用具
の押圧力、例えばスタイラス１０９または人間の指を接
触させること、により生じるものである。層１０６は、
汚染から構造を保護するようにデザインされ、機能に影
響を及ぼさないようになっている。それは、単に低摩擦
層であり、ことによると厚さ１もしくは数ミルの、総押
圧力５ｇと同じ程度に少ないかも知れないスタイラス押
圧力を伝えるために十分な柔軟性を有する層かも知れな
い。層１０７及び１０８は、各々ことによると１ミルの
厚さで、機能させるために十分な導電性及び柔軟性を有
している。構造は、テストの結果、２０ｇの押圧力で約
５％の厚さ変化が層１０４に表れた。

【図面の簡単な説明】

【図１】次の通りの５つの部分、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅか
らなる。ａは、タブレットと相互作用する入力装置を示す構造の
斜視図である。ｂは、図１の構造の詳細であり、下にあるディスプレイ
に適応する透明性を特に供給するデザインである。ｃは、図１ｂの分割部材の拡大平面図である。ｄは、タブレット上のスタイラス位置ｙの関数としての
キャパシタンスを示している、縦座標上のキャパシタン
スと横座標上の位置ｙの座標におけるプロットである。ｅは、タブレット上のスタイラス位置ｘの関数としての
キャパシタンスを示している、縦座標上のキャパシタン
スと横座標上の位置ｘの座標におけるプロットである。

【図２】スタイラス及びタブレットの斜視図である。本
発明のこの変形は、不透明な書写タブレットにおける使
用にふさわしい形状になっており、普通のプリント回路
基板技術で組み立てることができる。

【図３】ｘ及びｙ線を周期的に脈動することのために適
切に装備され、論じられたように、単位時間当りの力情
報と同様に単位時間当りの位置情報を転換するように設
計された中心軌跡発見フィルター及びウィルキンソン変
換器を含む、スタイラス及びタブレットを示す略図であ
るａを含む。図３はまた、詳細な説明で論じられるよう
に信号情報のためのこれらのパラメーター間の関係を示
す電圧Ｖ及び時間ｔの座標上の、ｂ、ｃ、ｄ、ｅに示さ
れたプロットを含む。

【図４】感圧スタイラスという他の変形を図式的に示し
たものである。ｂのスタイラスが磁わいに依存するのに
対して、ａのスタイラスは感圧帰還キャパシターに基づ
く。

【図５】例えばここに例１に従う１６の要素による分割
サイズより細かい分解能にスタイラス位置の書き入れの
ための能力維持と同時にコスト節約の観点で設計された
中心軌跡発見フィルターの回路図である。

【図６】タッチスクリーンにより補足されるキーボード
を含むノートブックコンピューターの斜視図である。

【図７】詳細な説明で論じられるような装置設計基準に
関する縦座標上の測定された中心軌跡誤差と横座標上の
スタイラス位置間の関係を示しているプロットである。

【図８】独立した感圧スタイラスの線図である。

【図９】例えば図５に示すようなフィルターの使用によ
り、まず検出され次に処理されるキャパシタンス信号位
置情報に関する２つのプロットを示し、ａ及びｂにそれ
ぞれ示す。

【図１０】局部的圧縮と、キャパシタンス測定電極間の
間隔の結果的減少によってきまるタッチスクリーンを示
す斜視図である。

【図１１】位置及び押圧力と同様に、ピッチ、ロール、
ヨーを測定する３個のスタイラスを使用するマウスを示
すａと、ピッチ、ロール、ヨーに対する３個のスタイラ
スのための位置及び押圧力に関する３座標ｂを含む。

【符号の説明】

１８、１９　　　　　　スタイラス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　入力用具並びに該用具に動かされやす
い開放面入力領域を含むタブレットと、前記用具または
領域を含む初期信号発生器と、前記用具または領域の残
りを含む初期信号検出器と、入力領域内の用具の位置決
めが、処理されるべき情報の少なくとも一部並びに前記
位置決め情報を含む最終信号の発生のための供給の決定
因になっており、前記領域は、その領域内の少なくとも
一方向に少なくとも５つのセグメントに電気的に分割さ
れ、各々の前記セグメントは最終信号に含まれる位置決
め情報の分解能より少なくとも１０倍の粗さになってお
り、並びにセグメント内に入力用具の位置を書き込み、
それにより前記分解能を有する位置決め情報における結
果となる手段と、さらに前記初期信号検出器における相
応する時間依存初期信号を発生するための前記初期信号
発生器を電気的に脈動させるための手段を含み、それに
より前記最終信号が生じ、前記情報処理装置の連合ユニ
ットに伝送される情報処理装置において、前記初期信号
が、時間に依存する、ディジタル化されない、アナログ
の初期位置決め情報を含み、前記初期信号検出器が、前
記最終信号における包含のために前記分解能の位置決め
情報を生じるように位置を書き込むための時間変域の中
心軌跡発見フィルターを含むことを特徴とする装置。
【請求項２】　　タブレット及び入力素子は、容量的に
結合され、その結果前記初期信号発生器で発生した信号
が容量結合を含む回路網を介して前記初期信号検出器で
受信され、さらに前記領域がその範囲内で２つの方向に
分割され、それにより初期及び最終位置決め情報の両方
が両方向に関係している情報を含む請求項１記載の装置
。
【請求項３】　　前記２つの方向が本質的に直交とされ
、それにより位置決め情報がｘ及びｙ情報を含む請求項
２記載の装置。
【請求項４】　　前記入力素子が入力の過程において前
記領域の開放面に接触する先端を有するスタイラスを含
み、該スタイラスが前記容量結合に包含される２つのキ
ャパシタープレートのうちの１つとして役立つ素子を含
み、また前記タブレットの電気的分割が導電分割線に基
づく請求項３記載の装置。
【請求項５】　　初期信号発生器が前記タブレットを含
み、また前記装置が周期的形式で前記分割線を連続的に
脈動させるための手段を含む請求項４記載の装置。
【請求項６】　　スタイラスを前記領域にくっつける押
圧力に感応する感圧素子を含み、その結果初期信号が前
記押圧力情報を含む請求項４記載の装置。
【請求項７】　　前記感圧素子が、スタイラスに物理的
に組み込まれ、かつキャパシターを有する請求項６記載
の装置。
【請求項８】　　感圧素子が、スタイラスに物理的に組
み込まれ、かつひずみ計を有する請求項６記載の装置。
【請求項９】　　最終位置決め情報を合体させるディス
プレイを発生させるための連合したディスプレイ装置を
含む請求項４記載の装置。
【請求項１０】　　連合したディスプレイが入力領域で
前記タブレットの下にあり、ディスプレイ装置が、スタ
イラスに応答して出現するようにリアルタイムの位置決
め情報を本質的に具体化し、さらに少なくとも前記入力
領域がそれを介してデイスプレイを眺めることができる
ように十分な透明性を有している請求項９記載の装置。
【請求項１１】　　前記入力用具で導かれるパターンの
可視ディスプレイを生じさせる、タブレットの下にある
ディスプレイ装置を含む請求項４記載の装置。
【請求項１２】　　前記ディスプレイが液晶ディスプレ
イ装置である請求項１１記載の装置。
【請求項１３】　　入力用具と電気的に分割されたタブ
レットの入力領域とのキャパシティブ相互作用により情
報を導く過程と、前記領域に関連する前記用具のための
初期位置データを包含する初期時間依存信号を生じるよ
うに用具またはタブレットを電気的に脈動させる過程と
、電気的分割より良い分解能で位置を確定する最終位置
データを含む最終信号を生じるように、前記初期位置デ
ータを書き込む過程とから成る情報処理方法において、
初期位置データが、アナログ形式でありかつ時間変域の
中心軌跡発見フィルターに入力され、それにより前記最
終位置データを生じさせることを特徴とする方法。
【請求項１４】　　前記入力用具が、処理されるべき情
報の導入の少なくとも一部の時間の間前記入力領域に接
触する先端を有するスタイラスであり、前記時間依存信
号が、前記先端を入力領域にくっつける押圧力に従って
変化する請求項１３記載の方法。
【請求項１５】　　初期信号が、入力領域と接触し続け
る時間期間中の用具の運動を含む情報から成り、その結
果相応して変化する位置データを含む請求項１４記載の
方法。
【請求項１６】　　処理されるべき情報が草書の筆記を
含む請求項１５記載の方法。
【請求項１７】　　処理されるべき情報がサイン照合を
含む請求項１５記載の方法。
【請求項１８】　　前記初期信号がそのような運動中の
用具の速度に依存する情報を含む請求項１５記載の方法
。
【請求項１９】　　入力用具並びに該用具に動かされや
すい開放面入力領域を含むタブレットと、前記用具また
は領域を含む初期信号発生器と、前記用具または領域の
残りを含む初期信号検出器と、入力領域内の用具の位置
決めが、処理されるべき情報の少なくとも一部並びに前
記位置決め情報を含む最終信号の発生のための供給の決
定因になっており、前記領域は、その領域内の少なくと
も一方向に少なくとも５つのセグメントに電気的に分割
され、各々の前記セグメントは最終信号に含まれる位置
決め情報の分解能より少なくとも１０倍の粗さになって
おり、並びにセグメント内に入力用具の位置を書き込み
、それにより前記分解能を有する位置決め情報における
結果となる手段と、さらに前記初期信号検出器における
相応する時間依存初期信号を発生するための前記初期信
号発生器を電気的に脈動させるための手段を含み、それ
により前記最終信号が生じ、前記情報処理装置の連合ユ
ニットに伝送される情報処理装置において、前記入力用
具が、スタイラスを前記領域にくっつける押圧力に感応
する感圧素子を備えたスタイラスから成り、前記感圧素
子が、キャパシタンスの圧力依存変化を起こすように、
前記押圧力に応答する第二のキャパシタープレートに関
連して動く第一のキャパシタープレートを有するキャパ
シターに依存することを特徴とする装置。
【請求項２０】　　キャパシタンスの圧力依存変化が前
記第一のプレートの運動の結果である請求項１９記載の
装置。
【請求項２１】　　前記第一のプレートの運動が２００
ｇの押圧力に対して最大０．５ｍｍである請求項１９記
載の装置。
【請求項２２】　　前記キャパシターが、位置決めのた
めに応答可能な回路網の一部であり、その結果キャパシ
タンスの圧力依存変化が、最終信号内に包含されるもの
として前記位置決め情報の振幅を変化させる請求項１９
記載の装置。
【請求項２３】　　さらに、前記初期信号が、時間に依
存する、ディジタル化されない、アナログの初期位置決
め情報を含み、前記初期信号検出器が、前記最終信号に
おける包含のために前記分解能の位置決め情報を生じる
ように位置を書き込むための時間変域の中心軌跡発見フ
ィルターを含むことを特徴とする請求項１９記載の装置
。
【請求項２４】　　入力用具並びに該用具に動かされや
すい開放面入力領域を含むタブレットと、前記用具また
は領域を含む初期信号発生器と、前記用具または領域の
残りを含む初期信号検出器と、入力領域内の用具の位置
決めが、処理されるべき情報の少なくとも一部並びに前
記位置決め情報を含む最終信号の発生のための供給の決
定因になっており、前記領域は、その領域内の少なくと
も一方向に少なくとも５つのセグメントに電気的に分割
され、各々の前記セグメントは最終信号に含まれる位置
決め情報の分解能より少なくとも１０倍の粗さになって
おり、並びにセグメント内に入力用具の位置を書き込み
、それにより前記分解能を有する位置決め情報における
結果となる手段と、さらに前記初期信号検出器における
相応する時間依存初期信号を発生するための前記初期信
号発生器を電気的に脈動させるための手段を含み、それ
により前記最終信号が生じ、前記情報処理装置の連合ユ
ニットに伝送され、さらに、前記入力用具で導かれるパ
ターンの可視ディスプレイを生じさせる、タブレットの
下にあるディスプレイ装置を含む情報処理装置において
、前記タブレット及び入力用具が容量的に結合され、そ
れにより位置決め情報は、前記タブレットの分割が、平
行に電気的に接続されグループにまとめられた分割線で
範囲を限定される各々の前記セグメントを伴う導電分割
線に基づくことに依存するキャパシタンスであり、前記
グループに包含された各線が、透明性を顕著に妨げるよ
うな不適当な厚さになっており、容量結合の能力がグル
ープ内の線の複合性により保証されていることを特徴と
する装置。
【請求項２５】　　前記領域内で各々のグループにまと
められた分割線が、前記開放面を介して見えるように最
大１０ミクロンの厚さである請求項２４記載の装置。
【請求項２６】　　グループにまとめられた分割線の平
行な電気的接続が、前記領域内の母線から成る請求項２
４記載の装置。
【請求項２７】　　前記初期信号が、時間に依存する、
ディジタル化されない、アナログの初期位置決め情報を
含み、前記初期信号検出器が、前記最終信号における包
含のために前記分解能の位置決め情報を生じるように位
置を書き込むための時間変域の中心軌跡発見フィルター
を含むことを特徴とする請求項２４記載の装置。
【請求項２８】　　入力用具並びに該用具に動かされや
すい開放面入力領域を含むタブレットと、前記用具また
は領域を含む初期信号発生器と、前記用具または領域の
残りを含む初期信号検出器と、入力領域内の用具の位置
決めが、処理されるべき情報の少なくとも一部並びに前
記位置決め情報を含む最終信号の発生のための供給の決
定因になっており、前記領域は、その領域内の少なくと
も一方向に少なくとも５つのセグメントに電気的に分割
され、各々の前記セグメントは最終信号に含まれる位置
決め情報の分解能より少なくとも１０倍の粗さになって
おり、並びにセグメント内に入力用具の位置を書き込み
、それにより前記分解能を有する位置決め情報における
結果となる手段と、さらに前記初期信号検出器における
相応する時間依存初期信号を発生するための前記初期信
号発生器を電気的に脈動させるための手段を含み、それ
により前記最終信号が生じ、前記情報処理装置の連合ユ
ニットに伝送される情報処理装置において、前記入力用
具が、処理されるべき情報の導入の少なくとも一部の時
間の間前記入力領域に接触する先端を有するスタイラス
であり、前記電気的分割が、導電分割線に基づいており
、供給が、位置決め情報の決定因となるスタイラスに接
触しているタブレットの部分に関連して前記線を電気的
に間隔を空けて配置することで行われ、前記間隔は、信
号対ノイズ比に対応する適切な書き込み精度を得るため
に、セグメント寸法の０．２５倍から４倍の範囲内であ
ることを特徴とする装置。
【請求項２９】　　前記間隔が、機能することができる
程度に十分に小さい導電性を有する広がっている層から
なり、前記層の表面が前記領域の開放面と一致している
請求項２８記載の装置。
【請求項３０】　　前記初期信号が、時間に依存する、
ディジタル化されない、アナログの初期位置決め情報を
含み、前記初期信号検出器が、前記最終信号における包
含のために前記分解能の位置決め情報を生じるように位
置を書き込むための時間変域の中心軌跡発見フィルター
を含むことを特徴とする請求項２８記載の装置。
【請求項３１】　　前記入力用具が、前記タブレットと
同時に連結する少なくとも２個のスタイラスから成る請
求項１記載の装置。
【請求項３２】　　前記入力用具が３個のスタイラスか
ら成る請求項３１記載の装置。