JPS59225439A - 座標入力装置 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は指あるいは指示棒などにより指示した位置の座
標をコンピュータなどに入力する座標入力装置に関する
ものである。

従来例の構成とその問題点 従来コンピュータなどへの座標入力装置としては、高価
であるが精度良く座標が入力可能で図形の入力などに用
いられる、いわゆるディジタイザが用いられてきた。と
ころが最近コンピュータが一般化し、低価格で座標の入
力が可能な入力装置が求められるようになってきた。な
かでもディスプレイを透視し、そのディスプレイに示さ
れた図形を指などで押すことによシデータの入力が可能
な透視型の入力装置が必要とされている。これはコンピ
ュータを操作することに不慣れな人が簡単に操作ができ
るように、あらかじめいくつかの選択肢を用意しておき
、ディスプレイにこれを表示してその１つの上を指など
で押さえることで処理が自動的に行なわれるという方法
が多くとられるようになるためである。このような透視
型座標入力装置としてはライトベンが代表的なものであ
ったが、特別なペンを用いずに指あるいはボールペンな
どで入力できるものがよシ便利であり、現在までいくつ
かの方法が提案されている。

代表的なものとしては透明導電性シートを用いたスイッ
チマトリクス方式、透明砥抗シートを用いた電古、電流
分割方式、レーザ光を用いた方式、表面波の伝達時間を
測定する方式などがある。しかしこれらの装置はいずれ
も装置が複雑となり高価であり、ディスプレイが茜にぐ
い、保守が峻しいなどの理由により普及するには至って
いない。

これらの方式にかわって入力盤の１点に加えられた力の
分力を検出することにより、力が加えられた点の座標を
検出する応力検出型座標入力装置は入力盤としてガラス
板、アクリル板などの均質で全く透明なものが使用でき
、簡単な構成であるために、低価格の座標入力装置とな
る。この原理に基づく装置としては特公昭４９−３４２
４７号公報で入力盤の３点での分力を測定することによ
り力の印加点の座標を検出する方法が提案されている。

この原理を第１図に示す。第１図で１は入力盤、２は力
の印加点で、ここに印加された力をＦとする。３−１〜
３−３は分力の測定点で、ここでの分力をｆ１〜ｆ３　
とする。３−１を座標の原点とし、入力盤の縦の長さを
Ｈ１横の長さを２Ｌとすると、力の印加点２．の座標（
ｘ、ｙ）は次式％式％ （３） 以上のように３点で分力を検出することにより、力の印
加点２の座標（ｘｒｙ）が求められる。ここで問題とな
るのは入力盤１０重さ、温度変化による力検出出力の変
動、入力盤自体が歪ことによる誤差などである。また３
点で入力盤を支えることになるため入力盤が矩形である
場合、第１図の位置４のような点を加圧した時に入力盤
の歪が大きくなり、入力盤が大きくなると強度が大きい
入力盤が必要になるという欠点がある。

発明の目的 本発明は構造が簡単で、高精度、低コストであり、指な
どにより指示した位置の座標をコンピュータなどへ入力
する座標入力装置を提供することにある。

発明の構成 本発明は盤面の１点に加えられた外力の分力を盤面の４
ケ所で検出し、外力の印加点の盤面における座標を検出
して他の機器に前記座標のデータを送信する座標入力装
置である。本発明によれば簡単な構成で、高精度な座標
入力装置が低コストで実現できる。

実施例の説明 第２図に本発明の一実施例における斜視図を示す。第２
図で、１は縦１８８ｍ、横２５２　ｗａｎ　、厚さ３喘
の板ガラスの入力盤、２は外力の印加点、６−１〜６−
４はそれぞノを有効長さ５０　ｗａｎ　、幅１０朋、厚
さ２咽のステンレス類の弾性板である〇この弾性板５−
１〜６−４の一端を入力盤１の各コーナ部に、他の一端
を固定枠（図では省略）に取りつけである。第３図は弾
性板の拡大図を示す。

弾性板６の片面に半導体ストレンゲ−シロが中心線に沿
って有効長さのほぼ中央に固定されている。

本実施例での座標の検出原理を第４図を用いて説明する
。第４図で１は入力盤、２は外力Ｆの印加点、３−１〜
３−４は分力の検出点である。分力の検出点３−１〜３
−４の座標をそれぞれ（”１　＋　　３’Ｉ　Ｌ　（”
２＋　３’２）　＋　（”３＋　７３Ｌ　（”４＋　１
４）とし、分力の大きさをそれぞれｆｌ　＋　ｆ２　＋
　ｆ３　＋　ｆ４とする、と、外力の印加点の座標（Ｉ
＋ｙ）ｒ；を平面内のモーメントのつりあいより次式で
求められる。

但し　Ｆ＝ｆ１＋ｆ２＋ｆ３＋ｆ４　　・・・・・・・
・・（６）ここで分力の検出点３−２を原点とし、４ケ
所の検出点は縦の長さＨ１横の長さＬの長方形の頂点に
あるとすると、 ”　１　”　ｏｒ　３’１　＝　Ｈ ｘ２＝０９ｙ２＝Ｏ ｘ３＝ＬＩｙ３＝。

ｘ＝Ｌ、ｙ４＝Ｈ となり、座標（ｘｒ　ｙ　）は次式で現わされる。

Ｉ＝（ｆ３＋ｆ４）・Ｌ／Ｆ　　　　・・・・・・・・
・・・・・・（７）ｙ　＝　（ｆｌ　＋ｆ４　）・Ｈ／
Ｆ　　　　・・・・・・・・・・・・・・・＠）このよ
うに４点での分力を測定することで外力の印加点の座標
を知ることができる。本実施例では分力ｆ１〜ｆ４ヲ半
導体ストレンゲ−シロの抵抗変化を電圧変化に変換して
得ている。第５図に座標（ｘ、ｙ）を得るための回路の
ブロック図を示す。

第５図で７−１〜７−４は半導体ストレンゲージよりな
る歪検出器、８−１〜８−４は歪検出器の抵抗変化を電
圧変化に変換する変換回路、９−１〜９−３は加熱器、
１０−１　、１０−２は除算器である。この構□成によ
シ式（７）　、　（８）に従ったアナログ出力が得られ
、これをＡ／Ｄコンバータ１１よりデジタルデータとし
てコンピュータなどへ入力する。

特公昭４９−３４２４７号公報によれば、入力盤の４点
以上の点での公訴により外力の印加点の座標を得ること
は不可能であるとされているが、本実施例では分力の検
出を第３図に示すような構造とし、４点で検出される分
力の方向を同一とすることで、４点での検出を可能とし
ている。つまり本実施例では力の検出感度を第３図に示
す半導体ストレンゲ−シロが固定されている面に直交す
る方向に前記した寸法の弾性板を用いることで高めであ
るためである。また高感度の半導体ストレンゲージを用
い、弾性板の先端部の変位が１１１１Ｉ＋＋以下で検出
可能とし、曲げによる検出分力の方向の移動力がほとん
どないようにした。また入力盤の４ケ所のコーナを支え
ているために、入力盤の歪が小さくなり、入力盤の歪に
起因する誤差が小さくなり、入力盤の安定度も３点で検
出する方法に比較して増加している。また温度変化によ
る誤差を少くするために、回路８−１〜８−４の力に比
例する電圧の中で、温度変化による部分を相殺する構成
とした。すなわち変換回路８−１〜Ｂ−４の出力電圧Ｖ
は温度によシ変化する部分ａと力に比例している部分ｋ
ｆ　Ｋわけられ、 ｉ）　＝　ａ　＋　ｋｆ　　　　　　　　　・・・・・
・・・・・・・・・・（９）とあられされる。ここで７
−１〜７−４の歪検出器として、ａの温度に対する変化
が絶対値は等しいが、符号が異なる２組を用いる。つま
り、変換回路８−１〜８−４の出力電圧ｖ１〜ｖ４が次
式であられされるような構成とした。

ｖ１＝ａ十ｋｆ、　　　　　　　　・・・・・・・・・
・・・・・・（１０）’ｌ）２　＝ａ　＋　ｋｆ２　　
　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・（１１）
ｖ３＝ａ十ｋｆ３　　　　　　・・・・・・・・・・・
・・・・（１２）ｖ４＝ａ十ｋｆ４　　　　　　・・・
・・・・・・・・・・・・（１３）すると、（７）　、
　（８）式より座標（ｘ＋ｙ）は、ｘ＝（ｖ３＋ｖ４）
・Ｌ／（ｖ１＋ｖ２＋ｖ３＋ｖ４）・・・・・・・・・
・・・・・・　（１４）ｙ＝（υ１＋ｖ４）・Ｈ／（ｖ
１＋ｖ２＋ｖ３＋υ４）・・・・・・・・・・・・・・
・　（１６）となり、温度により変化する項を含まなく
なる。

これは４ケ所で検出することで初めて可能となることで
ある。これを実現するために本実施例では同じ温度係数
をもつ半導体ストレンゲージを用い、歪に対する抵抗変
化が逆となるように弾性板６の反対の面に固定した。つ
まり検出点３−１．３−３は弾性板の上側に、検出点３
−２．３−４は弾性板の下側に半導体ストレンゲージを
固定した。

これにより従来は温度による影響を除くために差動動作
としなければならず、１ケ所の分力測定点につき２つの
半導体ストレンゲージが必要であったが、本実施例では
１つでよく、全体として４つの半導体ストレンゲージを
用いるだけで温度による影響を小さくできるようになっ
た。温度による影響を小さくするには本実施例以外にも
半導体ストレンゲージ自身の温度依存性が逆であるもの
を使用することで可能である。

本実施例の座標入力装置で、外力の大きさが３０〜２０
０Ｆの範囲において、精度±６１１１Ｉ１１を達成でき
、指による座標入力装置としては十分なものであった・ 本実施例で、歪検出器の出力をアナログ回路により座標
データに変換したが、ディジタル回路あるいはソフトウ
ェアによシ変換することも可能である。また入力盤とし
ては透明でないアルミ板なども使用可能である。

発明の効果 以上の実施例で説明した本発明の座標入力装置を用いる
ことで、低コストで高精度の座標入力装置が得られる。

また４点の分力によシ座標を検出するた峨に５．１点に
かかる応力が少くなシ、信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の応力検出型座標入力装置の原理図、第２
図は本発明の一実施例の斜視図、第３図は弾性板部の拡
大図、第４図は本発明の一実施例の原理図、第６図は本
発明の一実施例のブロック１辺 回路数である。 １・・・・・・入力盤、２・・・・・・外力の印加点、
３−１〜３−４・・・・・・分力の検出点、４・・・・
・・外力の印加点、６−１〜６−４・・・・・・弾性板
、６・・・・・・半導体ストレンゲージ、７−１〜７−
４・・・・・・歪検出器、８−１〜８−４・・・・・・
変換回路、９−１〜９−３・・・・・・加算器、１０−
１．１０−２・・・・・・除算器、１１・・・・・・Ａ
／Ｄコンバータ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第　２　図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 盤面の１点に加えられた外力の分力を盤面の４ケ所で検
   出し、外力の印加点の撃面における座標を検出して他の
   機器に前記座標のデータを送信する座標入力装置。