JPH06314153A - 放射ピックアップスタイラス及びその較正方法、ならびに中空円筒形導体と球形端子電極の第１と第２の検出状態の較正方法 - Google Patents

放射ピックアップスタイラス及びその較正方法、ならびに中空円筒形導体と球形端子電極の第１と第２の検出状態の較正方法

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JPH06314153A
JPH06314153A JP5629794A JP5629794A JPH06314153A JP H06314153 A JPH06314153 A JP H06314153A JP 5629794 A JP5629794 A JP 5629794A JP 5629794 A JP5629794 A JP 5629794A JP H06314153 A JPH06314153 A JP H06314153A
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conductor
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    • G06F3/03545—Pens or stylus

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ペンベースコンピュータシステムにおいてワ
ークパッドの表面に対しスタイラスの傾斜方向をより正
確に検出する。 【構成】 同軸導体アセンブリ７５は外部円筒形表面を
備えた絶縁スリーブ８２によって包囲される中央導体８
０を有するスタイラスハウジング２０のチップ部分４に
取り付けられる。中央導体８０はスリーブ８２の終端面
を越えて軸方向に延出する端部を有する。同軸導体アセ
ンブリ７５は絶縁スリーブ８２の外部表面に支持され且
つ基準電位に電気接続される第１の中空円筒形導体８４
と、スリーブ８２の外部表面に支持され且つ第１の中空
円筒形導体８４と離間関係にあって第１の導体８４より
もスリーブ８２の終端面により近い第２の中空円筒形導
体８６と、さらに中央導体８０の端部に取り付けられ且
つ第２の導体８６と離間関係にある球形端子電極２９を
有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は概してデータ処理システ
ムに係り、特に、ペンベースコンピュータシステム用の
入出力装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】関連アメリカ特許ならびに特許出願のリスト（以下はＩ
ＢＭ社に譲渡され、且つ参照によってここに組み込まれ
る） １．ＵＳＰ（米国特許）４６８６３３２ タイトル： Combined Finger Touch and Stylus Detect
ion System for Use onthe Viewing Surface on a Visu
al Display Device（視覚表示装置の視覚表示面で使用
するための結合フィンガータッチ・スタイラス検出シス
テム） ２．ＵＳＰ５００７０８５ タイトル： Remotely Sensed Personal Stylus（遠隔感
知パーソナルシステム） ３．ＵＳＰ５１１７０７１ タイトル： Stylus Sensing System（スタイラス感知シ
ステム） ４．ＵＳ特許出願シリアル番号第０７／７７８４３１号
（１９９１年１０月１６日出願） タイトル： Touch Overlay for Improved Touch Sensit
ivity （改良形タッチ感度のためのタッチオーバレイ） ５．ＵＳ特許出願シリアル番号第０７／３５１２２７号
（１９８９年５月１５日出願） タイトル： Flat Touch Screen Workpad for a Data Pr
ocessing System （データ処理システムのためのフラッ
トタッチスクリーンワークパッド） ６．ＵＳ特許出願シリアル番号第０７／９６９８６４号
（１９９２年１０月３０日出願） タイトル： Architecture for Communication of Remot
e Devices to a Digitizing Display （遠隔装置のディ
ジタル化ディスプレイに対する通信のためのアーキテク
チュア）
【０００３】ペンベースのコンピュータシステムは、従
来技術において、例えば、上記のＵＳＰ４６８６３３
２、に記載されている。該システムでは、タッチオーバ
レイメンブレン（薄膜）は、ピックアップスタイラスと
対話するために、コンピュータモニタ等のディスプレイ
装置の視覚表示面上に位置される。該特許に記載されて
いるピックアップスタイラスは、ワイヤ（配線）によっ
てペンベースコンピュータシステムに接続される。ペン
ベースコンピュータシステムはタッチオーバレイに放射
信号を生成する。放射信号はスタイラスによってピック
アップされて、ワイヤを介してペンベースコンピュータ
に送り戻される。コンピュータはさらに、オーバレイに
対するスタイラスの相対Ｘ−Ｙ位置を計算する。スタイ
ラスのオーバレイに対する相対近接値Ｚは、オーバレイ
から放射された電磁エネルギーからのスタイラスによっ
てピックアップされる信号の振幅によって決められる。
スタイラスピックアップアンテナの改良装置は上記のＵ
ＳＰ５１１７０７１に記載されている。該特許では、ス
タイラスのチップのアンテナ形状は小さな球体であり、
その形状によって、オーバレイのプレーナ面に対するス
タイリスの相対方向（オリエンテーション）を考慮する
ことなく均一の信号強度をピックアップすることが可能
である。ＵＳＰ５００７０８５に示されるように、スタ
イラスとペンベースコンピュータシステムとのケーブル
接続を除去することによってスタイラスに対してさらな
る改良がなされている。ＵＳＰ５００７０８５では、オ
ーバレイによって発せられる無線周波放射線からピック
アップされたスタイラスアンテナによって検出される信
号は、赤外線、マイクロ波放射線、又は異なる周波数の
無線周波放射線の何れかによってスタイラスからペンベ
ースコンピュータシステムに結合される電磁検出器に送
り戻される第２の信号に変換される。ペンベースコンピ
ュータシステムに対する別の改良システムは、上記アメ
リカ特許出願シリアル番号第０７／３５１２２７号に記
載されている。該アメリカ特許出願では、フラットタッ
チスクリーンワークパッドはコンピュータディスプレイ
モニタとタッチオーバレイメンブレンとの組み合わせに
代用される。また、該アメリカ特許出願では、放射ピッ
クアップスタイラスは、オーバレイメンブレンから放射
される電磁放射線を受信するべく、ワイヤによってフラ
ットなスクリーンワークパッドに接続されており、この
ワイヤはピックアップスタイラスからの検出信号をフラ
ットタッチスクリーンワークパッドに含まれる電子回路
装置（エレクトロニクス）に送り返す。
【０００４】ここに含まれている本発明の記載におい
て、「ディジタル化ディスプレイ」という言葉は一般
に、前記ＵＳＰ５００７０８５に記載されているコンピ
ュータディスプレイモニタとタッチオーバレイメンブレ
ンの組み合わせ、もしくは、前記アメリカ特許出願シリ
アル番号第０７／３５１２２７号に記載されているワー
クパッドディスプレイとオーバレイ、を示すために使わ
れることになる。
【０００５】上記のＵＳＰ５００７０８５には、遠隔感
知パーソナルスタイラスによってピックアップされる電
磁信号を放射するディジタル化ディスプレイを有するペ
ンベースコンピュータシステムが記載されている。スタ
イラスのチップのアンテナはディスプレイオーバレイか
ら放射された電磁信号をピックアップし、これらの信号
を、ペンベースコンピュータシステムに返送するための
適切な形式に変換する。スタイラスによってピックアッ
プされる信号の相対信号強度は、スタイラスのチップの
オーバレイに対する相対分離距離Ｚを推論するために使
用される。変換された信号は、スタイラス内の送信回路
と送信アンテナによってペンベースコンピュータシステ
ムに送り戻される。スタイラスチップとオーバレイの表
面との接点を決定するための技術は、スタイラスのチッ
プによってピックアップされる電磁信号の相対信号強度
を測定することによるものである。
【０００６】この従来技術の問題は、ワークパッド表面
へのスタイラスの実際のタッチダウンの検出がそれほど
敏感ではないことである。通常の手書き（ハンドライテ
ィング）では、書き手（ライター）の筆圧がシグニチャ
ー（署名）を書く過程の間にどのように変化するかを考
慮する。ペンによって紙に付加される圧力は紙にシグニ
チャーを書く過程にわたって変化し、時には紙の表面か
らのペンのわずかな持ち上がりも含む。放射ピックアッ
プスタイラスによってディジタル化ディスプレイ上にシ
グニチャーを書くプロセスは、ディスプレイスクリーン
上に所期の形状を正確に再生するものではない。スタイ
ラスがディジタル化ディスプレイの表面からわずかに持
ち上げられる場合、スタイラスチップの表面からの離隔
は従来技術のシステムでは検出されない。その結果が、
ユーザのシグニチャーの「墨入れ」描画に残る疑似トレ
ース及びアーチファクトになることは、スタイラスがデ
ィジタル化ディスプレイの表面から事実上わずかに離れ
ていることをシステムが検出できないという理由による
ものである。この問題は上記のアメリカ特許出願シリア
ル番号第０７／９６９８６４号によって解消されてい
る。
【０００７】従来技術のスタイラス構成はチップとディ
ジタル化ディスプレイ面との線形（リニア）変位を決定
するために適しているが、シグニチャー検証等の応用、
漢字文字を書くためのカリグラフィ、及びスタイラスの
角度が重要になるその他応用に対して、従来技術のスタ
イラス構造は必要な角度情報を提供するのに適切ではな
い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ペン
ベースコンピュータシステムにおいて手書きの文字及び
スクリプトの表示の正確度を向上させることである。
【０００９】本発明の別の目的は、ペンベースコンピュ
ータシステムにおいてワークパッドの表面に対してスタ
イラスの傾斜（チルト）方向をより正確に検出すること
である。
【００１０】本発明のさらに別の目的は、スタイラスと
ペンベースコンピュータシステムとの間でディジタル情
報を転送するためのデータ処理アーキテクチュアを提供
することである。
【００１１】本発明のさらにまた別の目的は、スタイラ
スとペンベースコンピュータシステムとの間で接触及び
角度情報を通信するためのデータ処理システムを提供す
ることである。
【００１２】本発明のなおまた別の目的は、ディジタル
化ディスプレイの平面に対するスタイラスの傾斜方向を
決定するための改良技術を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】これらの及びその他の目
的、特徴と利点は、遠隔ディジタル化ディスプレイとの
通信のためのスタイラス傾き検出装置によって達成され
る。傾斜方向感度を有する、ディジタル化ディスプレイ
用放射ピックアップスタイラスが開示される。アセンブ
リは同軸導体アセンブリを機械的に支持するための中空
チップ部分を有するスタイラスハウジングを備えてい
る。同軸導体アセンブリは、外部円筒表面を備えた絶縁
スリーブによって包囲される中央導体を有するハウジン
グのチップに取り付けられる。中央導体はスリーブの終
端面を越えて軸方向に延出する端部を有する。同軸導体
アセンブリは、絶縁スリーブの外部表面に支持され且つ
基準電位に電気接続される第１の中空円筒形導体部分を
有する。同軸導体アセンブリは、絶縁スリーブの外部表
面に支持され且つ第１の中空円筒形導体と離間関係にあ
る第２の中空円筒形導体をさらに有する。第２の中空円
筒形導体は、第１の中空円筒形導体よりもスリーブの終
端面により近接している。同軸導体アセンブリは、中央
導体の端部に取り付けられ且つ第２の中空円筒形導体と
離間関係にある球形端子電極をさらに有する。
【００１４】第１の検出状態では、第２の中空円筒形導
体は選択的に基準電位に接続され、球形端子電極はこれ
に応じて放射フィールド検出器に接続されて、球形端子
電極のディジタル化ディスプレイの面からの第１の距離
を測定する一方、電磁信号を放射する。第２の検出状態
では、第２の中空円筒形導体は放射フィールド検出器に
接続され、球形端子電極は基準電位に接続されて、ディ
ジタル化ディスプレイの面に対する同軸導体アセンブリ
の傾斜方向値を測定する。このように、放射ピックアッ
プスタイラスの傾斜方向は改良された方法で測定するこ
とができる。
【００１５】さらに本発明によって、同軸導体アセンブ
リは、スタイラスとディジタル化ディスプレイとの明確
な接触を検出するために圧力変換器を使用する接触検出
機構内に取り付けられる。機械的接触が接触検出機構に
よって検出される場合に球形端子電極と第２の中空円筒
形導体によって検出される相対信号強度の較正調整によ
って、ディジタル化ディスプレイの面に対する他の位置
でのスタイラスのチップ位置と傾斜方向の測定が正確に
実行できる。
【００１６】また、本発明の一つの態様（請求項１に対
応）は、傾斜方向感度を有するディジタル化ディスプレ
イ用放射ピックアップスタイラスであって、同軸導体ア
センブリを機械的に支持するための中空チップ部分を有
するスタイラスハウジングと、ディジタル化ディスプレ
イに対する前記ハウジングの傾斜を測定するための、中
空円筒形導体によって包囲される中央導体を有する前記
ハウジングの前記チップに取り付けられる前記同軸導体
アセンブリと、を有し、前記同軸導体アセンブリは、前
記中央導体の端部に取り付けられ且つ前記中空円筒形導
体に対し離間関係にあるとともに、前記ハウジングの前
記ディジタル化ディスプレイからの距離を測定するため
の球形端子電極をさらに有し、前記スタイラスハウジン
グの前記中空チップ部分は、前記同軸導体アセンブリを
収容するエンベロープ部分を有する、前記ディジタル化
ディスプレイに機械的に接触するための機械的接触セン
サをさらに有し、前記機械的接触センサと、前記球形端
子電極と、前記中空円筒形導体とに接続される、前記傾
斜測定と前記距離測定を較正するための較正手段を有す
る。
【００１７】さらに、本発明の別の一態様（請求項２に
対応）は、傾斜方向感度を有するディジタル化ディスプ
レイ用放射ピックアップスタイラスを備えたデータ処理
システムであって、前記スタイラスは同軸導体アセンブ
リを有するスタイラスハウジングを有し、前記同軸導体
アセンブリは、電磁信号を放射するディジタル化ディス
プレイからの距離を検出器によって測定するための球形
端子電極と、前記ディジタル化ディスプレイの面に対し
て前記同軸導体アセンブリの傾斜方向値を前記検出器に
よって測定するための中空円筒形導体と、を有し、前記
スタイラスハウジングは、前記同軸導体アセンブリを収
容するエンベロープ部分を有する、前記ディジタル化デ
ィスプレイに機械的に接触するための機械的接触センサ
をさらに有する、前記データ処理システムにおいて、第
１の放射ピックアップ信号強度を前記球形端子電極で測
定する一方、前記ディジタル化ディスプレイを前記接触
センサの前記エンベロープ部分に機械的に接触させる工
程と、第２の放射ピックアップ信号強度を前記円筒形導
体で測定する一方、前記ディジタル化ディスプレイに対
する前記スタイラスハウジングの所定の傾斜方向を維持
する工程と、前記第１及び第２の放射ピックアップ信号
強度に応答して前記放射フィールド検出器を調整する工
程と、を有するスタイラスの較正方法である。
【００１８】また、本発明の別の一態様（請求項３に対
応）は、傾斜方向感度を有するディジタル化ディスプレ
イ用放射ピックアップスタイラスであって、同軸導体ア
センブリを機械的に支持するための中空チップ部分を有
するスタイラスハウジングを有し、外部円筒形表面を備
えた絶縁スリーブによって包囲される中央導体を有する
前記ハウジングの前記チップに取り付けられる前記同軸
導体アセンブリを有し、前記中央導体は前記スリーブの
終端面を越えて軸方向に延出する端部を有し、前記同軸
導体アセンブリは前記絶縁スリーブの前記外部表面に支
持され且つ基準電位に電気接続される第１の中空円筒形
導体部分を有し、前記同軸導体アセンブリは、前記第１
の中空円筒形導体と離間した関係にある前記絶縁スリー
ブの前記外部表面に支持され且つ前記第１の中空円筒形
導体よりも前記スリーブの前記終端面により近接した第
２の中空円筒形導体をさらに有し、前記同軸導体アセン
ブリは、前記中央導体の前記端部に取り付けられ且つ前
記第２の中空円筒形導体と離間した関係にある球形端子
電極をさらに有し、前記第２の中空円筒形導体は前記基
準電位に接続され、前記球形端子電極は第１の検出状態
で放射フィールド検出器に接続されて、電磁信号を放射
するディジタル化ディスプレイの面からの前記球形端子
電極の第１の距離を測定し、前記第２の中空円筒形導体
は前記放射フィールド検出器に接続され、前記球形端子
電極は第２の検出状態の前記基準電位に接続されて、前
記ディジタル化ディスプレイの面に対する前記同軸導体
アセンブリの傾斜方向値を測定する、ディジタル化ディ
スプレイ用放射ピックアップスタイラスである。
【００１９】また、本発明の別の一態様は、請求項３記
載の本発明において、前記電磁信号を放射するための埋
設された複数の放射電極を有するディジタル化ディスプ
レイと、大きさＷの周期的離間距離を有する前記放射電
極と、前記値Ｗよりも小さく又はほぼ等しい直径値を有
する前記球形端子電極と、前記値Ｗよりも小さく又はほ
ぼ等しい直径値を有する前記第２の中空円筒形導体と、
をさらに有する傾斜方向感度を有するディジタル化ディ
スプレイ用放射ピックアップスタイラスである。
【００２０】また、本発明の別の一態様は、請求項３記
載の本発明において、前記同軸導体アセンブリを収容す
るエンベロープ部分を有する、前記ディジタル化ディス
プレイに機械的に接触するための機械的接触センサをさ
らに有する、前記スタイラスハウジングの前記中空チッ
プ部分と、前記機械的接触センサと、前記球形端子電極
と、前記第２の中空円筒形導体とに結合される、前記第
１の検出状態と前記第２の検出状態を較正するための較
正手段と、をさらに有する傾斜方向感度を有するディジ
タル化ディスプレイ用放射ピックアップスタイラスであ
る。
【００２１】また、本発明の別の一態様（請求項６に対
応）は、データ処理システムにおける、傾斜方向感度を
有するディジタル化ディスプレイ用放射ピックアップス
タイラスであって、同軸導体アセンブリを有するスタイ
ラスハウジングと、外部円筒形表面を備えた絶縁スリー
ブによって包囲される中央導体を有する前記ハウジング
のチップに取り付けられる前記同軸導体アセンブリと、
を有し、前記同軸導体アセンブリは、前記絶縁スリーブ
の前記外部表面に支持される中空円筒形導体部分と、前
記中央導体の前記端部に取り付けられ且つ前記中空円筒
形導体に対し離間した関係にある球形端子電極と、をさ
らに有し、前記中空円筒形導体は前記基準電位に接続さ
れ、前記球形端子電極は第１の検出状態にある放射フィ
ールド検出器に接続されて、電磁信号を放射するディジ
タル化ディスプレイからの前記球形端子電極の第１の距
離を測定し、前記中空円筒形導体は前記放射フィールド
検出器に接続され、前記球形端子電極は第２の検出状態
にある前記基準電位に接続されて、前記ディジタル化デ
ィスプレイの面に対する前記同軸導体アセンブリの傾斜
方向値を測定する、データ処理システムにおけるディジ
タル化ディスプレイ用放射ピックアップスタイラスであ
る。
【００２２】また、本発明の別の一態様は、請求項６記
載の本発明において、前記同軸導体アセンブリを収容す
るエンベロープ部分を有する、前記ディジタル化ディス
プレイに機械的に接触するための機械的接触センサをさ
らに有する前記スタイラスハウジングの前記中空チップ
部分と、前記機械的接触センサと、前記球形端子電極
と、前記中空円筒形導体と、に結合される、前記第１の
検出状態と前記第２の検出状態を較正するための較正手
段と、をさらに有する傾斜方向感度を有するディジタル
化ディスプレイ用放射ピックアップスタイラスである。
【００２３】また、本発明の別の一態様は、請求項６記
載の本発明において、前記電磁信号を放射するための埋
設された複数の放射電極を有するディジタル化ディスプ
レイと、大きさＷの周期的離間距離を有する前記放射電
極と、前記値Ｗよりも小さく又はほぼ等しい直径値を有
する前記球形端子電極と、前記値Ｗよりも小さく又はほ
ぼ等しい直径値を有する前記中空円筒形導体と、をさら
に有する傾斜方向感度を有するディジタル化ディスプレ
イ用放射ピックアップスタイラスである。
【００２４】本発明のさらに別の一態様（請求項９に対
応）は、傾斜方向感度を有するディジタル化ディスプレ
イ用放射ピックアップスタイラスを有するデータ処理シ
ステムにおいて、前記スタイラスは同軸導体アセンブリ
を有するスタイラスハウジングを有し、前記同軸導体ア
センブリは、基準電位に選択的に接続される中空円筒形
導体と、第１の検出状態にある放射フィールド検出器に
接続される球形端子電極と、を有し、電磁信号を放射す
るディジタル化ディスプレイからの前記球形端子電極の
第１の距離を測定し、前記中空円筒形導体は前記放射フ
ィールド検出器に選択的に接続され、前記球形端子電極
は第２の検出状態にある前記基準電位に接続されて、前
記ディジタル化ディスプレイの面に対する前記同軸導体
アセンブリの傾斜方向値を測定し、前記スタイラスハウ
ジングは、前記同軸導体アセンブリを収容するエンベロ
ープ部分を有する、前記ディジタル化ディスプレイに機
械的に接触するための機械的接触センサをさらに有す
る、前記データ処理システムにおいて、前記第１の状態
の第１の放射ピックアップ信号強度を測定するととも
に、前記ディジタル化ディスプレイを前記接触センサの
前記エンベロープ部分に機械的に接触させる工程と、前
記第２の状態の第２の放射ピックアップ信号強度を測定
するとともに、前記ディジタル化ディスプレイに対して
前記スタイラスハウジングの所定の傾斜方向を維持する
工程と、前記第１と第２の放射ピックアップ信号強度に
応答して前記放射フィールド検出器を調整する工程と、
を有するディジタル化ディスプレイ用放射ピックアップ
スタイラスを有するデータ処理システムにおける中空円
筒形導体と球形端子電極の第１と第２の検出状態の較正
方法である。
【００２５】また、本発明の別の一態様は、請求項９記
載の本発明において、前記ディジタル化ディスプレイ
は、前記電磁信号を放射するために埋設され且つ大きさ
Ｗの周期的離間距離を有する複数の放射電極からの前記
信号を放射し、前記球形端子電極は、前記値Ｗよりも小
さい又はほぼ等しい直径値を有する前記放射信号を検出
し、前記中空円筒形導体は、前記値Ｗよりも小さい又は
ほぼ等しい直径値を有する前記放射信号を検出すること
を有する、中空円筒形導体と球形端子電極の第１と第２
の検出状態の較正方法である。
【００２６】
【実施例】図１は遠隔装置のディジタル化ディスプレイ
への通信のための構成の全体構成図である。ここに説明
されているディジタル化ディスプレイは、前記従来技術
のＵＳＰ５００７０８５、ＵＳＰ４７６４８８５、及び
ＵＳＰ４６８６３３２において詳細に説明されている。
【００２７】図２には、パーソナルコンピュータ７２、
ディジタル化ディスプレイ又はワークパッドタブレット
２２、及びスタイラス２０を有するペンベースコンピュ
ータシステムが示されている。パーソナルコンピュータ
７２は、システムバスによって中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）、キーボード、ディスプレイモニタ、ディスクドラ
イブバルク記憶装置、ローカルエリアネットワーク（Ｌ
ＡＮ）アダプタ、及びタブレット２２に接続されるメモ
リを有する。パーソナルコンピュータ７２のメモリは、
オペレーティングシステムプログラム、デバイスドライ
バプログラム及びアプリケーションプログラムを記憶
し、これらプログラムはＣＰＵで実行される実行可能な
指示のシーケンスである。パーソナルコンピュータ７２
のＬＡＮアダプタは、パーソナルコンピュータ７２を他
のコンピュータ及び他のネットワークに接続することの
できるローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）に接続し
ている。スタイラス２０は、周波数変調無線信号、振幅
変調無線信号、変調光学信号、又は赤外線信号であり得
る電磁リンクによってタブレット２２と通信する。
【００２８】図１に示される構造は２つの主要部分に分
割される。第１の部分はスタイラス２０であり、第２の
部分はタブレット又はディジタル化ディスプレイ２２で
ある。スタイラス２０は、例えば、機械的接触検出ブラ
ンチとしてのブランチ２４であり得る第１のブランチを
含む。第２のブランチは、例えば位置検出ブランチとし
てのブランチ２６であり得る。
【００２９】接触検出ブランチ２４は圧力検出器３８を
有し、これは図３と図４に詳細に示されている。圧力検
出器３８には、圧力検出器回路４２に接続される出力を
有する信号増幅器４０が接続されている。圧力検出器４
２の出力はアナログ・ディジタル変換器４４に進み、ア
ナログ・ディジタル変換器４４は、圧力検出機構３８に
よって図１の静電タブレット５４の前面に付加される圧
力を表示するディジタル数を出力する。アナログ・ディ
ジタル変換器４４の出力はさらに、マルチプレクサ３６
の第１の入力に付加される。
【００３０】図３と図４には、スタイラス２０が示され
ており、特に、機械的接触機構３８の詳細が示されてい
る。圧力変換器１０は、例えば、Interlink Electronic
s （米国カリフォルニア州、サンタバーバラ）によって
製造されているような力感知抵抗（ＦＳＲ）変換器材料
から成る層を有する。このような材料は、その表面に力
が付加されることによって圧縮されると、その抵抗を変
化させる。プリント回路板１１上の電導電極は、完全な
回路がＦＳＲ変換器レイヤ１０によってプリント回路板
１１上の各導体間で形成されるように、ＦＳＲ変換器レ
イヤ１０の表面の別の部分に接触する。プリント回路板
１１上の電極は変換器１０に押圧されて、電気回路が完
成される。
【００３１】図１に示される演算増幅器４０がオンにな
り、但しスタイラス２０がまだ使用状態にならない場
合、電圧はスタイラス端子と導電電極１１を介してＦＳ
Ｒ変換器１０を横切って印加されることになる。次に、
スタイラス２０のチップ４がタブレット面５４に対し押
圧されると、ＦＳＲ変換器レイヤ１０は２つの対向部品
の各表面間で圧縮される。第１の部品はスタイラスチッ
プ４として変位可能であり、これは圧力がスタイラスチ
ップ４上に加えられるとわずかに変位される。圧縮機構
の他の部品は固定であり、図３と図４に示されるハウジ
ング２によって所定位置に保持されるプリント回路板１
１である。ＦＳＲ変換器レイヤ１０が圧縮されると、そ
の電気抵抗は、電流及び電圧の少なくとも一方の変化が
演算増幅器４０に接続される出力において生じられるよ
うに変化する。この変化を用いて圧力検出器４２をトリ
ガすることによって、圧力感知データを獲得する。さら
に図３と図４のスタイラス２０の中空チップ４内には、
図１に示されるピックアップアンテナ２９が含まれ、こ
のピックアップアンテナ２９はタブレット５４の放射電
極５６と５８に放射により接続されている。
【００３２】上記で引用されているＵＳＰ５１１７０７
１に記載されるアンテナデバイス２９は位置検出ブラン
チ２６にあって、静電タブレット５４の導体５６と５８
から放射される電磁信号をピックアップする。アンテナ
２９の出力は増幅器３０を介して信号強度検出器３２に
接続されている。信号強度検出器３２の出力は次にアナ
ログ・ディジタル変換器３４に入力される。アナログ・
ディジタル変換器３４への出力は、静電タブレット５４
の導体５６と５８から放射された信号に対してアンテナ
２９によって検出される信号強度のディジタル表示であ
る。静電タブレット５４から放射された信号は、先の関
連技術としてのＵＳＰ４６８６３３２に説明されている
ように、アンテナ２９によって検出されると位置情報を
表現する。
【００３３】信号強度検出器３２の出力はアナログ・デ
ィジタル変換器３４に入力され、アナログ・ディジタル
変換器３４はさらに、マルチプレクサ３６への第２の入
力に対する数として、静電タブレット５４上のスタイラ
ス２０の相対位置のディジタル表現を出力する。
【００３４】マルチプレクサ３６は、図５に示される概
略図ではマルチプレクサ３６’として示されている。そ
こでは、マルチプレクサ３６又は３６’は図６に示され
るようなデータフレームに多数の時分割シーケンスを生
成し、それらが送信器４６に入力されていることが理解
できる。マルチプレクサはデータストリームのオーダ及
び内容を変更するように制御可能である。図１に戻っ
て、圧力検出器Ａ／Ｄ変換器４４と位置検出Ａ／Ｄ変換
器３４から交互に出力される多数の多重化データストリ
ームは周波数シフトキー（ＦＳＫ）送信器４６に入力さ
れる。送信器４６の出力はさらに、スタイラス２０内の
アンテナ４８に入力される。スタイラス２０は次に、圧
力検出機構３８上の印加圧力を含む情報とアンテナ装置
２９からのＸ−Ｙ位置情報を放射する。このデータスト
リームはアンテナ４８から放射され、本発明に従ってタ
ブレット又はディジタル化ディスプレイ２２の埋設アン
テナ６２によって検出される。
【００３５】図３と図４にはさらに、チップハウジング
４内の球形の端子電極２９に対し離間した関係で示され
ている中空の円筒形導体８６が示されている。円筒形導
体８６はチップスイッチ８８に電気接続され、チップス
イッチ８８はさらに球形電極チップ２９から電気接続さ
れる。チップスイッチ８８の出力はさらに増幅器３０の
入力に接続されている。本発明によると、球形チップ２
９と円筒形導体８６による放射検出の選択された組み合
わせによって、チップスイッチ８８を介して切り換えら
れるように、ディジタル化ディスプレイ５４の面に対し
てスタイラス２０に対するリニア変位測定及び相対傾斜
方向の測定がともに実行される。
【００３６】図５には、図１のマルチプレクサ３６と置
換可能なマルチプレクサ３６’が示されている。図５に
示されるマルチプレクサ３６’は、そこに接続される４
つの入力装置、即ち、圧力検出器４２、信号強度検出器
３２、パーソナル識別番号記憶装置１０４、及びＲＡＭ
１０６、を有する。圧力検出器４２はスタイラス２０の
チップ４から入力された印加圧力信号をアナログ・ディ
ジタル変換器４４に転送し、アナログ・ディジタル変換
器４４は入力Ａ上で印加圧力のディジタル表示をマルチ
プレクサ３６’へ出力する。信号強度検出器３２はＸ−
Ｙ関連位置情報とＺ分離情報をアンテナ２９から受信
し、それをアナログ・ディジタル変換器３４に入力す
る。変換器３４は、Ｘ−Ｙ位置情報とＺ分離情報のディ
ジタル表示を入力Ｂを介してマルチプレクサ３６’に出
力する。信号強度検出器３２はその信号を増幅器３０か
ら受信し、増幅器３０はさらにチップスイッチ８８の出
力からその信号を受信する。チップスイッチ８８は図１
０に示されるように、アンテナ球形電極２９と円筒形導
体８６の両者に接続されている。図５の信号強度検出器
はＸ−Ｙ関連位置情報とＺ分離情報を円筒形導体８６か
ら受信し、それをアナログ・ディジタル変換器３４に入
力する。変換器３４は、マルチプレクサ３６’へ入力Ｂ
を介して、ディジタル化ディスプレイ５４の面に対する
円筒形導体８６のＸ−Ｙ位置及びＺ分離のディジタル表
示を出力する。円筒形導体８６と、もしくは球形端子２
９が増幅器３０に接続されるかは、スイッチ８８によっ
て決定される検出状態の機能である。マルチプレクサ３
６’からチップスイッチ８８への出力Ｊは、球形端末素
子２９もしくは円筒形導体素子８６を増幅器３０に接続
することの選択的スイッチングを行なう。個人識別番号
記憶装置１０４は、読み出し専用記憶装置、又は識別デ
ィジタル番号を入力Ｃ上でマルチプレクサ３６’に対し
出力する書き込み可能ＥＰＲＯＭでもよい。ＲＡＭ１０
６は、ディジタル情報として入力Ｄ上でマルチプレクサ
３６’へ出力される情報を記憶することができる。
【００３７】図６は、図５のマルチプレクサ３６’から
スタイラス２０のアンテナ４８で送信用の送信器４６に
対し出力される多重化データストリームの波形図を示
す。図６の波形図には、第１の時間フレーム中の多重化
出力Ａ１、Ｂ、Ｃ１及びＤ１が示され、これらは図５の
マルチプレクサ３６’に対してラインＡ、Ｂ、Ｃ及びＤ
にわたってそれぞれ出力される。図６の波形図はさら
に、データワードＡ２、Ｂ * 、Ｃ２及びＤ２の同様なシ
ーケンスが図５の入力Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ上にそれぞれ出
力される際の第２の時間フレームを示す。
【００３８】ディジタル化ディスプレイ２２は、例え
ば、ペンベースコンピュータシステムに接続される従来
のディスプレイモニタ又はワークパッド上に重畳される
透明なオーバレイであってもよい。オーバレイには、例
えば、埋設アンテナ６２が設けられていることもある。
あるいは、アンテナ６２は透明なオーバレイに近似した
ものであってもよいが、但し、スタイラス２０のアンテ
ナ４８から転送される多重化データストリームの検出を
可能にするために十分に近く設けられる。
【００３９】スタイラス２０はアンテナ４８によって圧
力検出器３８とＸ−Ｙ検出器２９からディジタル化ディ
スプレイ２２のアンテナ６２に情報を伝送する。ディジ
タル化ディスプレイ２２のアンテナ６２は、増幅器６２
を介してＦＳＫ受信器６６に接続されている。受信器６
６の出力は次にマイクロプロセッサ６８に入力される。
マイクロプロセッサ６８は、例えば、スタイラス２０の
検出器３８によって検出される接触圧力を表示する個々
の数と、これとは別に、静電タブレット５４に対するス
タイラスのＸ−Ｙ位置の所在を表示する数を取り出すこ
とができる。これら数値はさらにマイクロプロセッサ６
８によってペンベースコンピュータシステム７２に転送
される。
【００４０】さらに、スタイラス２０は送信／受信スイ
ッチ５０を有し、該スイッチ５０はアンテナ４８をＦＳ
Ｋ送信器４６又はスタイラス２０のＦＳＫ受信器５２に
接続する。受信器５２がアンテナ４８に接続されている
と、スタイラス２０はディジタル化ディスプレイ２２の
アンテナ６２から放射される電磁信号の形式の情報を受
信することができる。この動作モードにおいて、ＦＳＫ
送信器７０はマイクロプロセッサ６８から増幅器７２に
ディジタル情報を転送し、増幅器７２はディジタル化デ
ィスプレイ２２のアンテナ６２にそのディジタル情報を
入力する。マイクロプロセッサ６８からのディジタル情
報を含むアンテナ６２からの放射電磁信号は、スタイラ
ス２０のアンテナ４８に放射される。アンテナ４８はさ
らに送信／受信スイッチ５０を介してＦＳＫ受信器５２
に接続され、受信器５２は受信されたディジタル情報を
ディジタル化ディスプレイ２２からマルチプレクサ３６
に入力する。マルチプレクサ３６はさらにそのディジタ
ル情報を、例えば、スタイラス２０の記憶装置７６、又
は図５のＲＡＭ１０６に入力する。このようにして、デ
ィジタル情報はタブレット又はディジタル化ディスプレ
イ２２から転送されて、スタイラス２０に受信され且つ
そこに記憶することができる。
【００４１】図３と図４に示されるスタイラス２０の側
部断面図には、圧力接触部分３８の機械部品が詳細に示
されている。スタイラス２０は、チップ４が静電タブレ
ット５４と機械的に接触状態である場合、及びそうでな
い場合を正確に判断するように設計されている。しかし
ながら、チップ接触部分３８はさらに幾つかの圧力の中
間状態を出力することができる。例えば、スタイラス２
０の接触部分３８は、圧力の４個のバイナリビットによ
って表現される１６種のレベルを出力することができ
る。１６種の圧力レベルを、描画のシェーディング（陰
影付け）、カーソルの移動を早くしたり遅くしたりする
こと、太線及び細線を描画すること、及びその他の描画
応用に対して使用することができる。図３と図４に示さ
れるスタイラス２０の構成によって、３０グラム乃至３
００グラムの力の範囲を検出するためにハウジング２内
でプローブチップ４を長手方向に非常にわずかに変位す
ることができる。スタイラス２０は、前記Interlink 社
製造による力感知レジスタとしての変換材料を使用する
ことができる。
【００４２】図３に示される接触部分３８の設計によっ
て、低圧の検出を防止することになる摩擦が除去され
る。これによってまた、スタイラスはその非接触状態に
戻ってリラックスすることができ、チップ４がディスプ
レイ５４の表面からちょうど離れるのを検出する際の読
み取りの混同を避けることができる。図３に示される設
計によると、また、力感知レジスタ１０の動的範囲（ダ
イナミックレンジ）が最大化されるように力感知レジス
タ１０には非常に低いプレロード（予荷重）圧力が印加
される。さらに、図３に示される接触部分３８の設計は
軸方向又は長手方向よりはむしろ横方向の力の検出を最
小限にする。
【００４３】図３のチップ４は、上記関連技術のＵＳＰ
５１１７０７１に記載されているように、静電センサ２
９のボールを保持するブラス（黄銅）シャフトとコーン
３との間に自在に浮動する。ブッシュ８と９は摩擦を最
小限にするテトラフルオロエチレンから形成される。
【００４４】ガスケット６は、最小量のプレロード圧力
を設定するように非常に低いジュロメーター（硬度）ゴ
ムから作られている。少しのプレロード圧力もないと、
チップ４はコーン３内部で周辺を移動し、スタイラス２
０が移動され、回転され、振動され且つ傾斜されると、
誤った読み取りを生成する。しかしながら、ガスケット
６が硬すぎると、結果として、弱い力を検出するスタイ
ラスの感度を低減させてスタイラスの動的範囲を縮小す
ることになる。
【００４５】チップ４はハウジング２の軸線に沿って軸
方向の力を検出する。ペンチップ４は、前記ＵＳＰ５１
１７０７１と図４に示されているように、Ｘ−Ｙ位置決
定に使用される静電感知素子２９を含む。力感知レジス
タ１１はメンブレンスイッチ装置に使用される種類のも
のである。力感知レジスタ１１は、力感知レジスタ１１
に適度に接触するのに使用される小円形プリント回路板
１０に近接する。
【００４６】力感知レジスタ１１は、チップによってそ
こに印加される圧力によって決まる種々の抵抗値を生成
する。力感知レジスタ１１は、例えば、１．４ボルトの
基準電圧源によってバイアスされ得るので、そのため、
装置を横切る差動電圧は演算増幅器４０によって増幅す
ることができる。出力電圧を調整して、静電ピックアッ
プ装置２９に対する増幅器３０のＸ−Ｙ位置決めの範囲
に対して出力電圧を整合することができる。このよう
に、共通のアナログ・ディジタル変換回路は、圧力検出
器４２によって出力される圧力と、図１の信号強度検出
器３２によって出力された信号強度をともにディジタル
化するために使用することもできる。このような代替実
施例では、１個のアナログ・ディジタル変換器を備えた
圧力検出器４２と信号検出器３２との適切な切り換え
は、共通のアナログ・ディジタル変換器へ入力されるア
ナログ信号のアナログ多重化を実行するために行なわれ
ることがある。図３の符号８は、スタイラス２０のチュ
ービング（管材）２に取り付けられるコーン３と同心円
的配列状態にチップ４を維持するためのブッシュであ
る。図３に示されるセパレータ５は、圧力検出電気回路
４２をスタイラス２０の信号強度検出電気回路３２から
分離するために使用することができる。図３と図４に示
されるスタイラス２０のチップ４とは反対側の端部７
は、光学文字認識のための光学入力、又はバーコード検
出のための光学入力、を光学的に保持することができ
る。あるいは、端部７は視覚出力をユーザに提示する液
晶ディスプレイを保持することができる。
【００４７】本発明の別の実施例では、記憶装置７６は
図５の１０４などの読み出し専用記憶装置でもよく、こ
れは個人識別番号、パスワード、その他のセキュリティ
情報を記憶し、これらはペンベースコンピュータ７２に
おける処理のためにスタイラス２０からディジタル化デ
ィスプレイ２２に転送することができ、スタイラス又は
スタイラスのユーザを検査することになる。
【００４８】図７は、タブレット又はディジタル化ディ
スプレイ２２と対応付けられるピックアップスタイラス
２０のワークパッド実施例の詳細図である。図８はワー
クパッド２２の側面図である。図７と図８はワークパッ
ド２２のハウジング内の埋設アンテナ６２の相対配置を
示している。横方向及び縦方向の導体５６と５８を備え
た静電タブレット５４がアンテナ６２に対してどのよう
に位置されるかが理解できる。ワイヤ７４はワークパッ
ド２２をペンベースコンピュータシステムに接続する。
【００４９】図９はスタイラスに対するチップ３８の側
部断面図であり、特に同軸導体アセンブリの構成を示し
ている。図１０は同軸導体アセンブリの側面図を示し、
チップスイッチ８８に対する電気接続を示している。デ
ィジタル化ディスプレイ５４に対する放射ピックアップ
スタイラス２０には、本発明による傾斜方向感度機能が
備えられている。スタイラスハウジング２０は、図９に
示される同軸導体アセンブリ７５を機械的に支持するた
めの中空のチップ部分３８を有する。
【００５０】ハウジング２０のチップ３８に取り付けら
れる同軸導体アセンブリ７５は、外部円筒形表面を備え
た絶縁スリーブ８２によって包囲される中央導体８０を
有する。中央導体８０は、スリーブ８２の終端面８５を
越えて軸方向に延出する端部を有する。同軸導体アセン
ブリ７５は、絶縁スリーブ８２の外部表面に支持され、
且つ図１０に示されるようにアース電位としての基準電
圧に電気接続される第１の中空円筒形導体８４を有す
る。同軸導体アセンブリ７５は、第１の中空円筒形導体
８４に対する離間関係において、図９に示されるような
絶縁スリーブ８２の外部表面に支持される第２の中空円
筒形導体８６をさらに有する。２つの導体間のスペース
は図９のＧとして示され、例えば、０．００５インチ
（０．１２７ｍｍ）の値を有することになる。円筒形絶
縁スリーブの直径は、例えば、０．０６２インチ（１．
５７２８ｍｍ）であり、同軸導体８４と同軸導体８６の
壁厚は例えば、０．００６インチ（０．１５２４ｍｍ）
である。
【００５１】第２の中空円筒形導体８６は、第１の中空
円筒形導体８４よりもスリーブ８２の終端面８５により
近接して位置される。同軸導体アセンブリ７５は、中央
導体８０の端部に取り付けられ且つ第２の中空円筒形導
体８６に対して離間した関係の球形端子電極２９を有す
る。第２の導体８６の端部近位から電極２９の球形面の
最近接部分までの距離Ｌは例えば、０．０４５インチ
（１．１４３ｍｍ）である。第２の中空円筒形導体８６
の軸方向の長さは例えば、０．０５０インチ（１．２７
ｍｍ）である。球形端子電極２９の球部の半径は例え
ば、０．０３１インチ（０．７８７４ｍｍ）である。タ
ブレット又はディジタル化ディスプレイの隣接する電極
５６間の離間距離Ｗは本実施例では、０．１２５インチ
（３．１７５ｍｍ）である。
【００５２】本発明に従って、２つの測定状態は同軸導
体アセンブリ７５に対して提供することができる。第１
の測定状態は、球形端子電極がディジタル化ディスプレ
イ５４からの放射された電磁信号を検出することを可能
にすることによって、チップ３８の第１の位置を設定す
る。第２の状態では、第２の中空円筒形導体８６を用い
てディジタル化ディスプレイ５４の面からの相対距離を
測定して、スタイラス２０の傾斜方向の測定を行なう。
【００５３】本発明によると、第１の検出状態では、図
１０に示されるチップスイッチ８８について、円筒形電
極８６のスイッチ電極９０はアース電位９４に接続さ
れ、一方、球形端子電極２９はスイッチ素子９２を介し
て検出増幅器３０端子９６に接続される。球形電極２９
はこのように、タブレット又はディジタル化ディスプレ
イ５４から放射される電磁信号のピックアップアンテナ
としての働きをする。この第１の検出状態では、第２の
中空円筒形導体８６は基準アース電位に接続され、球形
端子電極２９は放射フィールド検出器３０に接続されて
いることによって、電磁信号を放射するディジタル化デ
ィスプレイ５４の面からの球形端子電極の第１の距離Ｈ
を測定する。
【００５４】さらに本発明によると、第２の検出状態で
は、球形端子電極２９は図１０に示されるようにスイッ
チ素子９２から端子９８を介してアース電位に接続さ
れ、これに対応して円筒形導体８６はスイッチ素子９０
を介して端子９６に接続され、端子９６は検出増幅器３
０に接続される。このようにして、円筒形導体８６の重
心は、ディジタル化ディスプレイ５４から放射されてい
る電磁信号に対して、電極８６を原因とする位置の電荷
中心としての働きをする。この第２の検出状態では、第
２の中空円筒形導体８６は放射フィールド検出器３０に
接続され、球形端子電極２９は基準アース電位に接続さ
れて、ディジタル化ディスプレイ５４の面に対する同軸
導体アセンブリの傾斜方向値を測定する。このようにし
て、ディジタル化ディスプレイ５４の面に対するスタイ
ラス２０の傾斜方向を測定するための改良技術が提供さ
れる。
【００５５】圧力検出器４２によって提供される機械的
接触情報で同軸導体アセンブリを較正することによっ
て、正確な位置座標と傾斜方向値がディジタル化ディス
プレイ５４の面に対する他の位置と他の方向でのスタイ
ラスに対して測定可能である。
【００５６】図３はスタイラス２０の断面図を示し、特
にディジタル化ディスプレイ５４に近接して位置される
チップ３８を示している。図４は図３のアセンブリをさ
らに詳細に示した図であり、特にスイッチ８８に接続さ
れる球形アンテナ２９とさらにスイッチ８８に接続され
る円筒形アンテナ８６の組み合わせを示している。スイ
ッチ８８の出力が増幅器３０の入力に接続されているこ
とは理解できる。
【００５７】図６は時間Ｔ１前の第１の時間フレームの
際に転送される情報パケットＡ１、Ｂ、Ｃ１及びＤ１の
多重化シーケンスを示すタイミング図である。パケット
Ｂはチップスイッチ８８の事前設定によって球形アンテ
ナ２９から生じる。時間Ｔ１では、信号Ｊは受信器５２
で受信されて、マルチプレクサ３６’を介してチップス
イッチ８８に送られ、円筒形アンテナ８６が接続される
ようにその状態を切り換える。図６の時間Ｔ２の後に、
ディジタルパケットの第２のフレームは送信器４６によ
ってＡ２、Ｂ* 、Ｃ２及びＤ２のシーケンスで転送され
る。Ｂ＊はチップスイッチ８８を介して円筒形アンテナ
８６から受信される測定情報である。
【００５８】図９はディジタル化ディスプレイ５４を断
面図によって示し、ディジタル化ディスプレイ５４に埋
設された５本の放射ライン５６、即ち、ラインＬ１、Ｌ
２、Ｌ３、Ｌ４及びＬ５、があることが理解できる。例
えば、隣接するラインＬ４とＬ５との間の相互離間距離
は大きさＷである。ここに示される本実施例のライン５
６では、大きさＷは０．１２５インチ（３．１７５ｍ
ｍ）であり、それら放射線の周波数は４０キロヘルツで
ある。
【００５９】最適な結果を得るべく、球形端子２９の直
径は大きさ離Ｗよりも小さい。円筒形導体８６の直径は
さらに、最適結果を得るべく大きさＷよりも小さくされ
る。
【００６０】図１１はある傾斜角度での通常使用の際の
スタイラス２０の方向を示す。その傾斜角度は、ディジ
タル化ディスプレイ５４の面に垂直であり且つ円筒形ハ
ウジング２０の軸線を通る面上で、円筒形ハウジング２
０の軸とディジタル化ディスプレイ５４の面との間の角
度として定義される。図１１はさらに、図１４に関連し
て述べられるように第１の較正段階の間のスタイラス２
０の一般的な方向を示している。
【００６１】図１２は、ディジタル化ディスプレイ５４
の表面にその側面を下側に置いたスタイラス２０の側部
断面図であり、これによってスタイラス２０の円筒形軸
はディジタル化ディスプレイ５４の面に対して実質的に
平行である。この方向は図１４に関連して後述されるよ
うに第２の較正段階に対応する。
【００６２】図１３は、スタイラスの較正値を設定する
ための別の配置を示し、特にディジタル化ディスプレイ
５４の面に垂直に取り付けられる垂直ピラー５５に対し
端部３８のチップ４を押し当てた状態を示している。
【００６３】図１４は、図１のマイクロプロセッサ６
８、又はマイクロプロセッサ６８に接続される図２のペ
ンベースパーソナルコンピュータ７２で実行するコンピ
ュータプログラムにおいて実行可能な演算ステップのシ
ーケンスのフローダイアグラムである。図１４は、スタ
イラス２０の較正方法を示し、位置座標Ｘ０、Ｙ０、Ｚ
０、及びディジタル化ディスプレイ５４の面に対する傾
斜角度Ｔの較正をともに可能にする。
【００６４】図１４のフローダイアグラムにある較正方
法はステップ２００から始まり、球形２９の較正を開始
する。ステップ２０２では、おそらくパーソナルコンピ
ュータ７２のキーボードから警告信号をユーザに入力さ
せ、較正段階１を開始する。さらにステップ２０４で
は、図１１に示されるように、座標Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０を
有するディジタル化ディスプレイ上の所定の位置におい
て、ユーザにチップ４をディジタル化ディスプレイ５４
上に接触させる。
【００６５】チップ４はディジタル化ディスプレイ５４
と機械的に接触状態にあるので、圧力検出器４２とアナ
ログ・ディジタル変換器４４は信号Ａをマルチプレクサ
３６’に出力し、マルチプレクサ３６’はそれを送信器
４６とアンテナ４８を介して静電タブレット２２のデー
タアンテナ６２に転送する。ステップ２０６では、圧力
変換器１０からＡ出力を受信する。さらに、応答して、
ステップ２０７は、データアンテナ６２とタブレット２
２から、スタイラス２０のアンテナ４８と受信器５２へ
の転送によってＪ信号をスイッチ８８に送信する。Ｊ信
号はマルチプレクサ３６’を通過してチップスイッチ８
８に進み、球形２９を増幅器３０に接続するように設定
する。
【００６６】さらに図１４のステップ２０８では、図１
１に示されるような球形２９の重心に対する測定位置Ｘ
１、Ｙ１、Ｚ１である、球形２９からのＢ出力を記録す
る。この情報はアンテナ４８を介してタブレット２２の
データアンテナに転送され、マイクロプロセッサ６８に
受信され、さらにペンベースコンピュータシステム７２
に送ることができる。さらに、ステップ２１０では、球
形２９に対する位置修正の計算が実行される。デルタ
（delta)Ｘ１の値は、Ｘ座標に沿った位置でのエラーで
あり、デルタＹ１の値はＹ座標に沿った位置のエラーで
あり、また、デルタＺ１の値は、所定位置Ｘ０、Ｙ０、
Ｚ０に対する球形アンテナ２９に対するＺ座標に沿った
位置でのエラーである。
【００６７】Ｄｅｌｔａ Ｘ１ ＝ Ｘ１ − Ｘ０ Ｄｅｌｔａ Ｙ１ ＝ Ｙ１ − Ｙ０ Ｄｅｌｔａ Ｚ１ ＝ Ｚ１ − Ｚ０
【００６８】さらにステップ２１２では、図１２に示さ
れるように、ユーザはディスプレイ５４の上面にスタイ
ラス２０をその側面が下側になるように置く。これは、
スタイラス２０の円筒形ハウジングの円筒形軸をディジ
タル化ディスプレイ５４の面に対し平行に置くことにな
る。さらにステップ２１４では、ユーザは、例えば、パ
ーソナルコンピュータ７２のキーボードを介して第２の
警告信号を入力し、これは較正段階２を意味する。さら
に図１４のステップ２１５では、ステップ２１４でユー
ザが警告信号を入力した後、Ｊ信号がタブレット２２の
データアンテナ６２からスタイラス２０に転送されて、
マルチプレクサ３６’を通過してチップスイッチ８８に
進み、球形２９を増幅器３０に接続する第１の状態にチ
ップスイッチを切り換える。このステップは、球形２９
から増幅器３０への適切な接続が較正段階２のシーケン
スの最初に維持されることを保証するために実行され
る。さらに、ステップ２１６では、球形２９から出力さ
れたＢ信号が、球形２９の重心の測定位置Ｘ２、Ｙ２、
Ｚ２に対して記録される。
【００６９】さらにステップ２１８では、タブレット２
２のアンテナ６２はＪ信号をチップスイッチ８８に転送
し、スイッチ８８の状態を第２の状態に変更することに
よって、シリンダ８６を増幅器３０に接続する。さらに
ステップ２２０では、データパケットＢ＊は円筒形アン
テナ８６から出力されて、増幅器３０とアナログ・ディ
ジタル変換器３４、及びマルチプレクサ３６’と送信器
４６を介してタブレット２２のデータアンテナ６２に転
送される。出力Ｂ＊は、シリンダ８６の重心の測定位置
Ｘ３、Ｙ３、Ｚ３で円筒形アンテナ８６に対して記録さ
れる。
【００７０】さらに、ステップ２２２では、マイクロプ
ロセッサ６８又はそれに接続されるパーソナルコンピュ
ータ７２は、シリンダ８６の電荷中心、一般にはその重
心、から、球形２９の電荷中心、一般にはその重心、ま
での距離デルタＤを計算する。この距離デルタＤは以下
のように計算される。
【００７１】 Delta D = √｛(X3 - X2)2 + (Y3 - Y2)2 ｝
【００７２】さらに、図１４の較正プログラムはステッ
プ２２４に進み、マイクロプロセッサ６８又はそれに接
続されるペンベースパーソナルコンピュータ７２の何れ
かにおいて実行するメインプログラムに戻る。
【００７３】ディジタル化ディスプレイ５４に関連した
スタイラス２０の通常動作の際に、チップ４の位置とデ
ィジタル化ディスプレイ５４の面に対するスタイラス２
０の相対傾斜方向をともに測定することが望ましいとさ
れる場合、図１５に示される演算ステップのシーケンス
が実行される。これらのステップは、マイクロプロセッ
サ６８又はそれに接続されるペンベースパーソナルコン
ピュータ７２の何れかに存在するコンピュータプログラ
ムの指示のシーケンスにおいて具体化される。
【００７４】図１５のフローダイアグラムはステップ２
３０から始まり、傾斜機能を備えた通常のスタイラスの
使用を開始する。ステップ２３２では、図１１に示され
るようにユーザはディスプレイ５４の表面にチップ４を
タッチダウンさせる。ステップ２３４では、Ａ信号は圧
力変換器１０の圧力検出器４２から受信される。さらに
ステップ２３４では、チップ４のタッチダウンからのＡ
信号の受信に応答して、Ｊ信号はタブレット２２からス
タイラス２０に送られてスイッチ８８の状態を切り換え
ることによって、チップ位置測定のために増幅器３０に
球形アンテナ２９を接続させるようにする。またステッ
プ２３６では、Ｂデータパケットは球形アンテナ２９か
ら出力されて、座標Ｘ４、Ｙ４、Ｚ４は球形アンテナ２
９の重心の測定位置に対して記録される。
【００７５】これに応答して、ステップ２３８はタブレ
ット２２からスタイラス２０に対しＪ信号を送信して、
チップスイッチ８８の状態を切り換えることによって、
円筒形アンテナ８６を増幅器３０に接続させることがで
きる。さらにステップ２４０では、円筒形アンテナ８６
から出力されたＢ＊はタブレット２２によってスタイラ
ス２０から受信され、Ｘ５、Ｙ５、Ｚ５のシリンダ８６
の重心の位置に対する座標は記録される。
【００７６】さらに、図１５のフローダイアグラムのス
テップ２４２はチップ４のチップ位置の計算を演算す
る。チップ位置座標はＸ６、Ｙ６、Ｚ６である。
【００７７】Ｘ６ ＝ Ｘ４ − ｄｅｌｔａ Ｘ１ Ｙ６ ＝ Ｙ４ − ｄｅｌｔａ Ｙ１ Ｚ６ ＝ Ｚ４ − ｄｅｌｔａ Ｚ１
【００７８】スタイラス２０のチップ４の位置の演算
は、図１４のフローダイアグラムで実行される較正ステ
ップによって決定されるように、チップの接触点に対し
て球形アンテナ２９の重心のオフセットに対して修正さ
れている。
【００７９】さらに図１５のステップ２４４では、傾斜
角度Ｔはディジタル化ディスプレイ５４の面に対するス
タイラス２０の円筒軸の方向に対して計算される。傾斜
角度Ｔはディジタル化ディスプレイ５４の面上にスタイ
ラスの円筒軸の水平投射から演算される。水平投射はデ
ルタＨの絶対値を有する。
【００８０】 Delta H = √｛(X5 - X4)2 + (Y5 - Y4)2 ｝
【００８１】さらに傾斜角度Ｔはディジタル化ディスプ
レイの面に円筒軸の投射のアークコサインとして計算さ
れ、図１４の較正フローダイアグラムで計算されたよう
なシリンダの重心と球形の重心との間の演算距離の値デ
ルタＤに対して選択される。傾斜角度Ｔの演算は以下の
通りである。
【００８２】 Ｔ ＝ ＡＲＣＣＯＳ（ｄｅｌｔａＨ／ｄｅｌｔａＤ）
【００８３】ディジタル化ディスプレイ５４の面上のチ
ップ４のタッチダウン地点の、及びＸ６、Ｙ６、Ｚ６の
座標に対するこれらの演算と、ディジタル化ディスプレ
イの面に対するスタイラスの円筒軸の傾斜角度Ｔの演算
は、その所期目的のためにペンベースコンピュータ７２
のアプリケーションプログラムによって利用される。実
例のアプリケーションはシグニチャー検証、漢字塗装文
字等のカリグラフィの推論、及び、スタイラスの傾斜方
向が特定のアプリケーションに対して有意義である他の
アプリケーションに対して適用される。
【００８４】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、ペンベースコンピュータシステムにおいてワークパ
ッドの表面に対しスタイラスの傾斜方向をより正確に検
出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の全体構成図である。
【図２】ペンベースコンピュータシステムを示す図であ
る。
【図３】スタイラスによってディジタル化ディスプレイ
の表面に入力される圧力をピックアップするための圧力
感知機構をスタイラスの端部に有するスタイラスの一例
を示す機械上の側面図である。
【図４】図３のスタイラスの詳細な機械上の側面図であ
る。
【図５】多重化されて、スタイラスから対応付けられる
ディジタル化ディスプレイに埋設されたアンテナに転送
され得るディジタル情報の複数のソースの一例を示す概
略ブロック図である。
【図６】図５のマルチプレクサ３６’から送信器４６へ
の出力の波形図である。
【図７】ワークパッド２２の上面図である。
【図８】ワークパッド２２の側面図である。
【図９】傾斜方向感度を提供するための同軸導体アセン
ブリの機能を示す、スタイラス用のスタイラスチルト３
８の詳細断面図である。
【図１０】スイッチ８８を示す電気概略図を含む、同軸
導体アセンブリの側面図である。
【図１１】通常使用の際のある傾斜角度におけるスタイ
ラス２０の方向を示す図である。
【図１２】ディジタル化ディスプレイ５４の表面に側面
を下側に置いたスタイラス２０の側部断面図である。
【図１３】ディジタル化ディスプレイ５４の平面に垂直
に取り付けられる垂直ピラー５５に対して端部３８のチ
ップ４を押し当てた状態を示す図である。
【図１４】図１のマイクロプロセッサ６８、又はマイク
ロプロセッサ６８に接続される図２のペンベースパーソ
ナルコンピュータ７２で実行するコンピュータプログラ
ムにおいて実行可能な演算ステップのシーケンスのフロ
ーダイアグラムである。
【図１５】傾斜機能を備えた通常のスタイラスの使用を
開始するステップから始まる演算ステップのシーケンス
を示すフローダイアグラムである。
【符号の説明】
４ チップ ２０ スタイラスハウジング ２９ 球形端子電極 ５４ ディジタル化ディスプレイ ７５ 同軸導体アセンブリ ８０ 中央導体 ８２ 絶縁スリーブ ８４ 第１の中空円筒形導体 ８６ 第２の中空円筒形導体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ガイ エフ． ヴェリエ アメリカ合衆国33486、フロリダ州ボカ ラトン、サウスウエスト サーティーンス アヴェニュー 54 (72)発明者 マイケル グレイ アメリカ合衆国21403、メリーランド州ア ナポリス、タイマン ドライヴ 503

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 傾斜方向感度を有するディジタル化ディ
    スプレイ用放射ピックアップスタイラスであって、 同軸導体アセンブリを機械的に支持するための中空チッ
    プ部分を有するスタイラスハウジングと、 ディジタル化ディスプレイに対する前記ハウジングの傾
    斜を測定するための、中空円筒形導体によって包囲され
    る中央導体を有する前記ハウジングの前記チップに取り
    付けられる前記同軸導体アセンブリと、を有し、 前記同軸導体アセンブリは、前記中央導体の端部に取り
    付けられ且つ前記中空円筒形導体に対し離間関係にある
    とともに、前記ハウジングの前記ディジタル化ディスプ
    レイからの距離を測定するための球形端子電極をさらに
    有し、 前記スタイラスハウジングの前記中空チップ部分は、前
    記同軸導体アセンブリを収容するエンベロープ部分を有
    する、前記ディジタル化ディスプレイに機械的に接触す
    るための機械的接触センサをさらに有し、 前記機械的接触センサと、前記球形端子電極と、前記中
    空円筒形導体とに接続される、前記傾斜測定と前記距離
    測定を較正するための較正手段を有する、ディジタル化
    ディスプレイ用放射ピックアップスタイラス。
  2. 【請求項２】 傾斜方向感度を有するディジタル化ディ
    スプレイ用放射ピックアップスタイラスを備えたデータ
    処理システムであって、前記スタイラスは同軸導体アセ
    ンブリを有するスタイラスハウジングを有し、前記同軸
    導体アセンブリは、電磁信号を放射するディジタル化デ
    ィスプレイからの距離を検出器によって測定するための
    球形端子電極と、前記ディジタル化ディスプレイの面に
    対して前記同軸導体アセンブリの傾斜方向値を前記検出
    器によって測定するための中空円筒形導体と、を有し、
    前記スタイラスハウジングは、前記同軸導体アセンブリ
    を収容するエンベロープ部分を有する、前記ディジタル
    化ディスプレイに機械的に接触するための機械的接触セ
    ンサをさらに有する、前記データ処理システムにおい
    て、 第１の放射ピックアップ信号強度を前記球形端子電極で
    測定する一方、前記ディジタル化ディスプレイを前記接
    触センサの前記エンベロープ部分に機械的に接触させる
    工程と、 第２の放射ピックアップ信号強度を前記円筒形導体で測
    定する一方、前記ディジタル化ディスプレイに対する前
    記スタイラスハウジングの所定の傾斜方向を維持する工
    程と、 前記第１及び第２の放射ピックアップ信号強度に応答し
    て前記放射フィールド検出器を調整する工程と、 を有するスタイラスの較正方法。
  3. 【請求項３】 傾斜方向感度を有するディジタル化ディ
    スプレイ用放射ピックアップスタイラスであって、 同軸導体アセンブリを機械的に支持するための中空チッ
    プ部分を有するスタイラスハウジングを有し、 外部円筒形表面を備えた絶縁スリーブによって包囲され
    る中央導体を有する前記ハウジングの前記チップに取り
    付けられる前記同軸導体アセンブリを有し、前記中央導
    体は前記スリーブの終端面を越えて軸方向に延出する端
    部を有し、 前記同軸導体アセンブリは前記絶縁スリーブの前記外部
    表面に支持され且つ基準電位に電気接続される第１の中
    空円筒形導体部分を有し、 前記同軸導体アセンブリは、前記第１の中空円筒形導体
    と離間した関係にある前記絶縁スリーブの前記外部表面
    に支持され且つ前記第１の中空円筒形導体よりも前記ス
    リーブの前記終端面により近接した第２の中空円筒形導
    体をさらに有し、 前記同軸導体アセンブリは、前記中央導体の前記端部に
    取り付けられ且つ前記第２の中空円筒形導体と離間した
    関係にある球形端子電極をさらに有し、 前記第２の中空円筒形導体は前記基準電位に接続され、
    前記球形端子電極は第１の検出状態で放射フィールド検
    出器に接続されて、電磁信号を放射するディジタル化デ
    ィスプレイの面からの前記球形端子電極の第１の距離を
    測定し、 前記第２の中空円筒形導体は前記放射フィールド検出器
    に接続され、前記球形端子電極は第２の検出状態の前記
    基準電位に接続されて、前記ディジタル化ディスプレイ
    の面に対する前記同軸導体アセンブリの傾斜方向値を測
    定する、 ディジタル化ディスプレイ用放射ピックアップスタイラ
    ス。
  4. 【請求項４】 前記電磁信号を放射するための埋設され
    た複数の放射電極を有するディジタル化ディスプレイ
    と、 大きさＷの周期的離間距離を有する前記放射電極と、 前記値Ｗよりも小さく又はほぼ等しい直径値を有する前
    記球形端子電極と、 前記値Ｗよりも小さく又はほぼ等しい直径値を有する前
    記第２の中空円筒形導体と、 をさらに有する請求項３記載の傾斜方向感度を有するデ
    ィジタル化ディスプレイ用放射ピックアップスタイラ
    ス。
  5. 【請求項５】 前記同軸導体アセンブリを収容するエン
    ベロープ部分を有する、前記ディジタル化ディスプレイ
    に機械的に接触するための機械的接触センサをさらに有
    する、前記スタイラスハウジングの前記中空チップ部分
    と、 前記機械的接触センサと、前記球形端子電極と、前記第
    ２の中空円筒形導体とに結合される、前記第１の検出状
    態と前記第２の検出状態を較正するための較正手段と、 をさらに有する請求項３記載の傾斜方向感度を有するデ
    ィジタル化ディスプレイ用放射ピックアップスタイラ
    ス。
  6. 【請求項６】 データ処理システムにおける、傾斜方向
    感度を有するディジタル化ディスプレイ用放射ピックア
    ップスタイラスであって、 同軸導体アセンブリを有するスタイラスハウジングと、 外部円筒形表面を備えた絶縁スリーブによって包囲され
    る中央導体を有する前記ハウジングのチップに取り付け
    られる前記同軸導体アセンブリと、を有し、 前記同軸導体アセンブリは、前記絶縁スリーブの前記外
    部表面に支持される中空円筒形導体部分と、前記中央導
    体の前記端部に取り付けられ且つ前記中空円筒形導体に
    対し離間した関係にある球形端子電極と、をさらに有
    し、 前記中空円筒形導体は前記基準電位に接続され、前記球
    形端子電極は第１の検出状態にある放射フィールド検出
    器に接続されて、電磁信号を放射するディジタル化ディ
    スプレイからの前記球形端子電極の第１の距離を測定
    し、 前記中空円筒形導体は前記放射フィールド検出器に接続
    され、前記球形端子電極は第２の検出状態にある前記基
    準電位に接続されて、前記ディジタル化ディスプレイの
    面に対する前記同軸導体アセンブリの傾斜方向値を測定
    する、 データ処理システムにおけるディジタル化ディスプレイ
    用放射ピックアップスタイラス。
  7. 【請求項７】 前記同軸導体アセンブリを収容するエン
    ベロープ部分を有する、前記ディジタル化ディスプレイ
    に機械的に接触するための機械的接触センサをさらに有
    する前記スタイラスハウジングの前記中空チップ部分
    と、 前記機械的接触センサと、前記球形端子電極と、前記中
    空円筒形導体と、に結合される、前記第１の検出状態と
    前記第２の検出状態を較正するための較正手段と、 をさらに有する請求項６記載の傾斜方向感度を有するデ
    ィジタル化ディスプレイ用放射ピックアップスタイラ
    ス。
  8. 【請求項８】 前記電磁信号を放射するための埋設され
    た複数の放射電極を有するディジタル化ディスプレイ
    と、 大きさＷの周期的離間距離を有する前記放射電極と、 前記値Ｗよりも小さく又はほぼ等しい直径値を有する前
    記球形端子電極と、 前記値Ｗよりも小さく又はほぼ等しい直径値を有する前
    記中空円筒形導体と、 をさらに有する請求項６記載の傾斜方向感度を有するデ
    ィジタル化ディスプレイ用放射ピックアップスタイラ
    ス。
  9. 【請求項９】 傾斜方向感度を有するディジタル化ディ
    スプレイ用放射ピックアップスタイラスを有するデータ
    処理システムにおいて、前記スタイラスは同軸導体アセ
    ンブリを有するスタイラスハウジングを有し、前記同軸
    導体アセンブリは、基準電位に選択的に接続される中空
    円筒形導体と、第１の検出状態にある放射フィールド検
    出器に接続される球形端子電極と、を有し、電磁信号を
    放射するディジタル化ディスプレイからの前記球形端子
    電極の第１の距離を測定し、前記中空円筒形導体は前記
    放射フィールド検出器に選択的に接続され、前記球形端
    子電極は第２の検出状態にある前記基準電位に接続され
    て、前記ディジタル化ディスプレイの面に対する前記同
    軸導体アセンブリの傾斜方向値を測定し、前記スタイラ
    スハウジングは、前記同軸導体アセンブリを収容するエ
    ンベロープ部分を有する、前記ディジタル化ディスプレ
    イに機械的に接触するための機械的接触センサをさらに
    有する、前記データ処理システムにおいて、 前記第１の状態の第１の放射ピックアップ信号強度を測
    定するとともに、前記ディジタル化ディスプレイを前記
    接触センサの前記エンベロープ部分に機械的に接触させ
    る工程と、 前記第２の状態の第２の放射ピックアップ信号強度を測
    定するとともに、前記ディジタル化ディスプレイに対し
    て前記スタイラスハウジングの所定の傾斜方向を維持す
    る工程と、 前記第１と第２の放射ピックアップ信号強度に応答して
    前記放射フィールド検出器を調整する工程と、 を有するディジタル化ディスプレイ用放射ピックアップ
    スタイラスを有するデータ処理システムにおける中空円
    筒形導体と球形端子電極の第１と第２の検出状態の較正
    方法。
  10. 【請求項１０】 前記ディジタル化ディスプレイは、前
    記電磁信号を放射するために埋設され且つ大きさＷの周
    期的離間距離を有する複数の放射電極からの前記信号を
    放射し、 前記球形端子電極は、前記値Ｗよりも小さい又はほぼ等
    しい直径値を有する前記放射信号を検出し、 前記中空円筒形導体は、前記値Ｗよりも小さい又はほぼ
    等しい直径値を有する前記放射信号を検出することを有
    する、請求項９記載の中空円筒形導体と球形端子電極の
    第１と第２の検出状態の較正方法。
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