JPH08292831A - 座標位置入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パーソナルコンピュータやワードプロセッサ
などの情報機器の周辺機器として用いられる座標位置入
力装置に関するものであり、平面上を指やペンで操作
し、その位置を出力できる座標位置入力装置の提供を目
的とするものである。 【構成】 タブレット上に設けた第１の帯状抵抗体群
と、前記第１の帯状抵抗体群の周囲に設けた第２の抵抗
体群と、前記第２の抵抗体群に覆いかぶせ、かつ向い合
う位置に近接電極をとりつけた可動枠と、前記第１の帯
状抵抗体群及び第２の抵抗体群に流れる電流を計測する
電流計測手段とからなり、第１の帯状抵抗群での座標検
出でパーソナルコンピュータ等の画面上のカーソルを絶
対値移動させるとともに、可動枠の操作に連動してカー
ソルの移動可能領域を相対値移動させることを特徴とす
る座標位置入力装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はパーソナルコンピュータ
やワードプロセッサなどの情報機器の周辺機器などで用
いられる座標位置入力装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来例の動作原理の詳細説明図で
操作者の指等による接触位置の検出方法を示す。

【０００３】ここで５１はタブレット、５２はアナログ
スイッチ、５３はＡ／Ｄコンバータ、５４はＭＰＵ、５
５は操作者の指、５６は端子、５７は演算増幅器、５８
はサンプル＆ホールド回路、５９は電流検出抵抗器であ
る。

【０００４】タブレット５１上にはx軸（水平）方向にx
1〜xnの帯状抵抗体（それぞれ抵抗R）が配置してあり、
それぞれの一端はグランドに接続、残るもう一端はアナ
ログスイッチ５２に接続される。このアナログ切り替え
スイッチはＭＰＵ５４の指令により、帯状抵抗体ただ１
つを選択するものとする。なおタブレット５１上の帯状
抵抗体のそれぞれ両端は指を近接させない未使用部を設
けている。この理由は帯状抵抗体の両端に近い部分に指
が触れた場合には、帯状抵抗体と指の接触部容量で形成
する時定数が小さくなってしまうため測定誤差が生じる
ためである。

【０００５】最初に、図示したように帯状抵抗体xnに絶
縁体を介して操作者の指５５が触れられた場合の、y軸
（垂直）方向の指位置検出方法を以下に示す。

【０００６】まず、アナログスイッチ５２で帯状抵抗体
x1を選択し、端子５６に電位Eを与えて帯状抵抗体に電
流を流すと電流Ia1を検出する。続いてアナログスイッ
チ５２を抵抗体x2、x3、・・、xnと順次切り替えて順次
電流Ia2、Ia3、・・、Ianを電流検出抵抗器５９の両端
の電圧で検出してゆく。抵抗体xiを選択した時の電流Ia
iは Iai = E / R (1) として検出され、その時間変化は図７のようになる（実
際には浮遊容量で微小な過渡現象がみられるが図では省
略する）。抵抗体では操作者の指５５が触れられている
ため、指から人体を通ってグラウンドに至る経路が一種
のコンデンサ（容量C）となる。この時の等価回路は図
８のようになる。ここで、アナログスイッチ５２から操
作者の指５５の触れた位置までの距離をy1i（図６中、
上側）、抵抗をR1i、操作者の指５５の触れた位置から
グラウンドまでの距離をy2i（図６中、下側）、抵抗をR
2iとすると次の関係が成り立つ。

【０００７】 R = R1i + R2i (2) y1i : y2i = R1i : R2i (3) また、電流Iaiは、 Iai = E(SCR2i + 1) / [R1i(SCR2i + 1) + R2i] (4) であり、この時間変化は図９のようになる。式(4)より
指の触れた時点（S = ∞）ではIai = E / R1iの電流が
検出できることがわかる。ここでEは既知であるからR1i
が求められ、続いて式(2)よりR2iが求められる。そし
て、指のy軸方向の位置は、式(3)の関係より求められ
る。実際に観測されるIaiの平坦部は過渡応答の十分に
周波数の高い部分に対応している。

【０００８】電流Iaiの検出は、電流Iaiが流れる電流検
出抵抗器５９の両端の電圧によって演算増幅器５７を動
作させ、サンプル＆ホールド回路５８でピーク値（図９
におけるIai = E / R1i）をホールドする。サンプルさ
れたデータはＡ／Ｄコンバータ５３を経て、ＭＰＵ５４
へ入力する。

【０００９】x軸方向の指位置検出は帯状抵抗体xiをス
キャンして浮遊容量以上の過渡応答が存在するものを選
びだす。指の触れた帯状抵抗体xiのうち設定した値以上
の電流値Iai = E / R1iが検出できたもの（以下ONの抵
抗体と略す）を選び出す。検出精度を高くとるため通常
は指の接触幅に比較して十分に細かい間隔で帯状抵抗体
を配置しているためONの抵抗体がただ１つであることは
なく隣接してONの抵抗体が存在する。そして指の圧力や
x軸方向の指の相対位置によって隣接のONの抵抗体の数
は変化する。これらのx座標値は平均、あるいは指の形
状を円形と仮定して中心位置などを求め指の触れたx軸
方向の位置とする。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の座標位置入力装置では、パーソナルコンピュータの
画面上のカーソルの移動に際し、解像度が低い場合には
大きな移動が困難であったり、また解像度が高い場合に
は細かい作業が困難であるという課題があった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の問題
点を解決するために、タブレット上に第２の抵抗体群を
設け、前記第２の抵抗体群に摺動するように近接電極を
設けた可動枠を保持することにより、パーソナルコンピ
ュータの画面上のカーソルの移動を可動枠の操作に連動
してカーソルの移動可能領域の移動を画面に対して相対
値移動することができるものである。

【００１２】

【作用】したがって、本発明によれば、可動枠を設ける
ことにより、座標位置入力の解像度を低く設定してお
き、細かい作業についてはそのまま作業をし、大きな移
動が必要なときには可動枠を操作することで、可動枠の
操作に連動してカーソルの移動可能領域の移動を相対値
移動することができ、カーソルを思い通りに移動させる
ことが可能となるものである。

【００１３】

【実施例】本発明の座標位置入力装置の一実施例を図１
〜図５により説明する。

【００１４】図１において、１は操作者が指などで接触
するタブレットである。２は電流計測手段で、タブレッ
ト１上の抵抗を流れる電流を検出する。３はタブレット
１上の第２の抵抗体である。４は前記第２の抵抗体群３
のそれぞれ垂直な方向と水平な方向の幅方向をそれぞれ
覆う位置に配置される近接電極である。５は前記近接電
極４を取り付けた可動枠である。

【００１５】次に図２によりタブレット１の動作原理の
詳細を説明するが、基本的な位置検出の構成および手段
においては従来例と同等であるので、詳細な説明は省略
する。ここで６はアナログスイッチ、７はＡ／Ｄコンバ
ータ、８はＭＰＵ、９は操作者の指、１０は端子、１１
は演算増幅器、１２はサンプル＆ホールド回路、１３は
電流検出抵抗器である。

【００１６】従来例と同等に、タブレット１上にはx軸
（水平）方向にx1〜xnの第１の帯状抵抗体群（それぞれ
抵抗R）が配置してあり、それぞれの一端はグランドに
接続、残るもう一端はアナログスイッチ６に接続され
る。このアナログスイッチ６はＭＰＵ８の指令により、
第１の帯状抵抗体ただ１つを選択するものとする。

【００１７】y軸（垂直）方向の指位置検出は、まず、
アナログスイッチ６で第１の帯状抵抗体x1を選択し、端
子１０に電位Eを与えて第１の帯状抵抗体に電流を流し
て電流Ia1を検出する。続いてアナログスイッチ６を第
１の帯状抵抗体群x2、x3、・・、xnと順次切り替えて順
次電流Ia2、Ia3、・・、Ianを電流検出抵抗器１３の両
端の電圧によって演算増幅器１１を動作させ、サンプル
＆ホールド回路１２でピーク値をホールドする。サンプ
ルされたデータはＡ／Ｄコンバータ７を経て、ＭＰＵ８
へ入力する。

【００１８】x軸方向の指位置検出は第１の帯状抵抗体x
iをスキャンして浮遊容量以上の過渡応答が存在するも
のを選びだす。指の触れた第１の帯状抵抗体xiのうち設
定した値以上の電流値Iai = E / R1iが検出できたもの
（以下ONの抵抗体と略す）を選び出す。検出精度を高く
とるため通常は指の接触幅に比較して十分に細かい間隔
で第１の帯状抵抗体を配置しているためONの抵抗体がた
だ１つであることはなく隣接してONの抵抗体が存在す
る。そして指の圧力やx軸方向の指の相対位置によって
隣接のONの抵抗体の数は変化する。これらのx座標値は
平均、あるいは指の形状を円形と仮定して中心位置など
を求め指の触れたx軸方向の位置とする。

【００１９】次にタブレット１上の第２の抵抗体３は、
絶縁膜１４を隔てて導電体で構成されている可動枠５に
取り付けられた近接電極４に接触している。前記可動枠
５は二次元方向に操作可能に保持されており、可動枠５
を操作すると、前記y軸（垂直）方向の指位置検出と同
様に、アナログスイッチ６で第２の抵抗体３を選択し、
端子１０に電位Eを与えて第２の抵抗体３に電流を流し
て電流を検出する。ｘ軸（水平）方向とｙ軸（垂直）方
向について電流を検出し、このときの二次元移動量を測
定する。なお、上記実施例では第２の抵抗体群３をｘ軸
およびｙ軸方向にそれぞれ１組づつ設けたが、精度を上
げるために２組以上設けても良い。

【００２０】図では示していないが、第１の帯状抵抗群
での座標検出でパーソナルコンピュータ等の画面上のカ
ーソルを絶対値移動させるとともに、可動枠５の操作に
連動してカーソルの移動可能領域を相対値移動させる画
像表示手段を具備している。

【００２１】第２の抵抗体群３は、第１の帯状抵抗体群
と同一材料を用い、同一パターンで構成することにより
全抵抗値が同じになり、例えば印刷などの場合にタブレ
ット１上に同時に印刷することができ、タブレットその
ものはコストアップなしに構成することができる。ま
た、可動枠５の移動量は第１の帯状抵抗体に比べて短い
ので、第２の抵抗体群の形状は第１の帯状抵抗体に平行
な方向と前記第１の帯状抵抗体に垂直な方向に沿って各
々ジグザグ状に構成することにより、抵抗体そのものの
線幅は狭くなるが全抵抗値が同一でありながら全長が短
縮することができ、ダイナミックレンジが広がるため座
標位置の検出精度を上げることができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明は上記実施例により明らかなよう
に、従来の技術では、パーソナルコンピュータの画面上
のカーソルの移動に際し、解像度が低い場合には大きな
移動が困難であったり、また解像度が高い場合には細か
い作業が困難であるという課題があったが、可動枠を設
けることで、座標位置入力の解像度を低く設定してお
き、細かい作業についてはそのまま作業をし、大きな移
動が必要なときには可動枠を操作することで、可動枠の
操作に連動してカーソルの移動可能領域の移動を画面に
対して相対値移動し、カーソルを思い通りに移動させる
ことができるという効果を有する。また、タブレット上
に第１の抵抗体群と同時に第２の抵抗体を構成するの
で、タブレットそのものはコストアップなしに実現でき
るという効果も有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における一実施例の座標位置入力装置の
斜視図

【図２】本発明における一実施例の座標位置入力装置の
動作説明図

【図３】本発明における一実施例の座標位置入力装置の
タブレットの平面図

【図４】本発明における一実施例の座標位置入力装置の
可動枠の平面図

【図５】本発明における一実施例の座標位置入力装置の
断面図

【図６】従来例における座標位置入力装置の動作説明図

【図７】従来例における座標位置入力装置の無接触時の
検出原理図

【図８】従来例における座標位置入力装置の位置検出の
等価回路図

【図９】従来例における座標位置入力装置の接触時の検
出原理図

【符号の説明】

１ タブレット ２ 電流計測手段 ３ 第２の抵抗体 ４ 近接電極 ５ 可動枠

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀岡 篤史 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】タブレット上に設けた第１の帯状抵抗体群
   と、前記第１の帯状抵抗体群の周囲に垂直な方向と水平
   な方向にそれぞれ沿って設けた一組以上の第２の抵抗体
   群と、前記第２の抵抗体群の各々垂直な方向と水平な方
   向の幅方向をそれぞれ覆う一組以上の近接電極と、前記
   近接電極を取り付けた前記第２の抵抗体に対向配置した
   可動枠と、前記第１の帯状抵抗体群及び第２の抵抗体群
   に流れる電流を計測する電流計測手段とからなり、前記
   第１の帯状抵抗体の長軸方向の座標値については前記第
   １の帯状抵抗体の一部を迂回して近接する物体の対地容
   量を介して流出することによる電流変化値を前記電流計
   測手段によって測定して得られ、前記第１の帯状抵抗体
   の短軸方向の座標値については前記第１の帯状抵抗体に
   特定して電流変化ないし隣接帯状抵抗体相互の電流変化
   により測定して得られ、前記可動枠の二次元移動量を前
   記第２の抵抗体群の電流変化により測定することを特徴
   とする座標位置入力装置。
2. 【請求項２】第２の抵抗体群の形状は前記第１の帯状抵
   抗体に平行な方向と前記第１の帯状抵抗体に垂直な方向
   に沿って各々ジグザグ状に構成したことを特徴とする請
   求項１記載の座標位置入力装置。
3. 【請求項３】第１の帯状抵抗群からの電流変化で得られ
   た座標検出により画面上のカーソルを絶対値移動させる
   とともに、可動枠の操作に連動して第２の抵抗体群から
   の電流変化で得られた情報を、前記カーソルの移動可能
   領域を相対移動に用いる画像表示手段を具備したことを
   特徴とする請求項１または請求項２記載の座標位置入力
   装置。