JPS5994136A - Method and apparatus for identifying one position freely selected by user from among many positions on surface of mechanical member - Google Patents

Method and apparatus for identifying one position freely selected by user from among many positions on surface of mechanical member

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JPS5994136A
JPS5994136A JP58153992A JP15399283A JPS5994136A JP S5994136 A JPS5994136 A JP S5994136A JP 58153992 A JP58153992 A JP 58153992A JP 15399283 A JP15399283 A JP 15399283A JP S5994136 A JPS5994136 A JP S5994136A
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force
contact
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JP58153992A
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Japanese (ja)
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チヤ−ルズ・マ−チン・ワイン
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RCA Corp
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input 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
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0414Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
    • G06F3/04142Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position the force sensing means being located peripherally, e.g. disposed at the corners or at the side of a touch sensing plate
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63FCARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F3/00Board games; Raffle games
    • A63F3/02Chess; Similar board games

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔背 景〕 この発明は接触点によって電気装置に供給される入力を
決める接触棒、接触板等に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION BACKGROUND This invention relates to contact rods, contact plates, etc. that determine the input power provided to an electrical device by means of contact points.

従来、ある表面の接触した点を判定するにはその表面上
に配列された個別コンデンサの容量変化の感知すなわち
ハムフィールド・ピックアップによっていた。また接触
板感知器には表面上の接触点における音波の反射や十字
交差する赤外線ビームの干渉も用いられて来た。このよ
うな接触棒や接触板は利用者またはその衣服がその表面
に偶然触れたり触れかかったりして誤作動され易く、こ
のため実用上その表面にそれ以下の軽い接触を装置が感
じないような力の閾値を画定し得る装置が極めて望まし
い。これは機械的な力に応動する接触棒や接触板につい
て言えることで、その接触棒や接触板の上に弾性変形す
る薄膜を設けたキーボードによって今までこの問題を解
決して来たが。
Traditionally, the point of contact on a surface has been determined by sensing the capacitance changes of individual capacitors arranged on the surface, ie, Hamfield pickup. Contact plate sensors have also used the reflection of sound waves at contact points on the surface and the interference of criss-crossing infrared beams. Such contact rods or contact plates are susceptible to malfunction due to accidental contact or near contact of the user or his/her clothing, and for this reason it is practical to ensure that the device does not feel any less light contact with the surface. A device that can define a force threshold is highly desirable. This can be said about contact rods and contact plates that respond to mechanical forces, and until now this problem has been solved by keyboards that have thin films that are elastically deformable on top of the contact rods and contact plates.

何回でも高信頼度高精度の入力を生成するキーボ(2) −ドは製作困難で、極めて多くの界面接続を要するため
、無用に高価になってしまう。
A keyboard that generates highly reliable and highly accurate input any number of times is difficult to manufacture and requires an extremely large number of interface connections, making it unnecessarily expensive.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

この発明は接触枠や接触板のような機械的部材の表面の
多数位置から選ばれた位置を識別するのに用いられる。
The invention is used to identify a selected position from among multiple positions on the surface of a mechanical member such as a contact frame or a contact plate.

この発明によれば、その位置がそこに力を印加すること
により選ばれ、その部材に接続された力感知器がその印
加した力の各分力を表わす電気信号を発生し、その電気
信号の相対振幅から選ばれた位置すなわち力を印加した
位置の同一性が計算される。
According to the invention, the position is selected by applying a force thereto, a force sensor connected to the member generates an electrical signal representing each component of the applied force, and From the relative amplitudes, the identity of the selected position, ie the position where the force was applied, is calculated.

〔詳細な説明〕[Detailed explanation]

第1図において、問題の機械的部材は支点11.12で
支持された接触枠10で、その上面に図示のような接触
点を持つことができる。接触枠10が透明材料でできて
おれば、下側の表示画面がこれを透して見え、その表示
画面上に接触点の位置を示すことができる。まずこの発
明の詳細な説明するために、接触枠10が紙面の下方に
重さの成分を持たず、利用者は支点11.12からそれ
ぞれdよ、d2の距(3) 離に自分が選んだ接触点13に下向きの力FAを印加し
たとすると、FAは支点11.12にかかる2つの下向
きの分力(図示せず)に分解される。接触枠10は支点
11.12に印加される上向きの反力F□、F2により
平衡に保たれる。すなわち、接触枠10の平行移動がな
いように力のベクトルF工、F2のスカラー振幅F工、
F2が力のベクトルFAのスカラー振幅FAと次の関係
を有する。
In FIG. 1, the mechanical component in question is a contact frame 10 supported on fulcrums 11, 12, which may have contact points as shown on its upper surface. If the contact frame 10 is made of a transparent material, the lower display screen can be seen through it and the position of the contact point can be indicated on the display screen. First, in order to explain the present invention in detail, the contact frame 10 has no weight component below the plane of the paper, and the user selects a distance (3) from the fulcrum 11 and 12 of d and d2 respectively. If a downward force FA is applied to the contact point 13, FA is resolved into two downward force components (not shown) applied to the fulcrum 11.12. The contact frame 10 is kept in equilibrium by an upward reaction force F□, F2 applied to the fulcrum 11.12. That is, the force vector F, the scalar amplitude F2 of F2,
F2 has the following relationship with the scalar amplitude FA of the force vector FA.

F工+F2−FA(1) また支点11の周シの接触枠10の回転がないようにそ
の点に関する時計方向モーメントFAd工がその点に関
する反時計方向モーメントと次の関係を有する。
F + F2 - FA (1) In order to prevent rotation of the contact frame 10 around the fulcrum 11, the clockwise moment FAd with respect to that point has the following relationship with the counterclockwise moment with respect to that point.

FAdニーF2(d□十d2)(2) すなわち全時計方向モーメントと全反時計方向モーメン
トが相等しい。式(1)を式(2)に代入すると、(F
□十F2)d工=F2(d工+d2)     (3)
、°、d工/(d工+d2)−F2/(F□十F2) 
   (4)従って支点11.12が接触枠ioに印加
すべき力の測定値に基く計算により、接触点13の位置
の支点11、(4) 12間の距離に対する配分を決めることができる。
FAd knee F2 (d□10d2) (2) That is, the total clockwise moment and the total counterclockwise moment are equal. Substituting equation (1) into equation (2), we get (F
□10 F2) d work = F2 (d work + d2) (3)
, °, d-work/(d-work+d2)-F2/(F□10F2)
(4) Therefore, the distribution of the position of the contact point 13 to the distance between the fulcrums 11 and (4) 12 can be determined by calculations based on the measured values of the forces that the fulcrums 11 and 12 should apply to the contact frame io.

式(5)が得られる。Equation (5) is obtained.

x=F/(F工+F2)(5) 第2図では問題の機械的部材がそれぞれ4隅に支点21
.22.23.24を有する矩形の接触板20である。
x = F / (F + F2) (5) In Figure 2, the mechanical components in question have fulcrums 21 at each of the four corners.
.. It is a rectangular contact plate 20 with 22, 23, 24.

接触板20が透明で、利用者の選択のため種々の接触点
を示した表示画面の上にある場合は、その接触板の中心
部に支点がない方がよい。まずこの発明の詳細な説明す
るため接触板20が重さの下向き成分を持たず、利用者
がその選んだ接触点25に下向きの力FAを印加すると
すると、この力は支点21.22.23.24にかかる
下向きの力(図示せず)に分解され、これがそれぞれ接
触板20の平衡を換される。この上向きの力のスカラー
振幅F□、F2、F3、F4の和は利用者の印加した力
のスカラー振幅に等しく、これにより平行・移動が阻止
される。
If the touch plate 20 is transparent and rests on a display screen showing various touch points for user selection, it is better not to have a fulcrum in the center of the touch plate. First, in order to explain the present invention in detail, let us assume that the contact plate 20 does not have a downward component of weight and the user applies a downward force FA to the selected contact point 25. This force is applied to the fulcrum points 21, 22, 23. .24 (not shown), each of which rebalances the contact plate 20. The sum of the scalar amplitudes F□, F2, F3, and F4 of this upward force is equal to the scalar amplitude of the force applied by the user, thereby preventing translation and movement.

F工+F2+F3+F4=FA(6) (5) 距離の説明をするために支点21を装置の原点としてx
y座標系を考える。さらにy軸は支点21から支点24
まで延び、これに平行な距離の成分を支点21.24間
の距離の関数として測定するものとし。
F construction + F2 + F3 + F4 = FA (6) (5) To explain the distance, use the fulcrum 21 as the origin of the device and x
Consider the y coordinate system. Furthermore, the y-axis is from fulcrum 21 to fulcrum 24
The component of the distance extending to and parallel to this shall be measured as a function of the distance between the fulcrums 21.24.

またy軸は支点21から支点22まで延び、これに平行
な距離の成分を支点21.22間の距離の関数として測
定するものとする。このとき力FAが接触板20上の点
(x、y)に印加されたとすると、y軸およびy軸に関
するモーメントの平衡は次式で表わすことができる。
The y-axis extends from the fulcrum 21 to the fulcrum 22, and the distance component parallel to this is measured as a function of the distance between the fulcrums 21 and 22. If the force FA is applied to the point (x, y) on the contact plate 20 at this time, the equilibrium of the y-axis and the moment about the y-axis can be expressed by the following equation.

(F2・1)+(F3・1)−FA−y    (7)
(F ・1)+(F  ・1)=F−x     (8
)3          4         Aモー
メントの軸上にない接触板20の4隅の支点にかかる力
のモーメントの腕の単位スカラー1によるスカラー乗算
を行うと、FAのかかる座標(X、y)をその分力のス
カラー振幅から次のように計算することができる。
(F2・1)+(F3・1)−FA−y (7)
(F ・1)+(F ・1)=F−x (8
) 3 4 When the moment of force applied to the four corner fulcrums of the contact plate 20 that is not on the axis of the moment is scalar multiplied by the unit scalar 1 of the arm, the coordinates (X, y) where FA is applied are It can be calculated from the scalar amplitude as follows.

x=(F  +F  )/(F工+F2+F3+F4)
  (9)   4 y−(F2十F3)/(F工+F2+F3−14’4)
   (10)第3図では問題の機械的部材が支点21
.22.23゜(6) 24で支持され、ここでは重さがないと仮定する直4角
柱30である。(多形式の電子機器の筐体の形状である
だめ、直方体または直4角柱が問題になる。)問題の接
触点が角柱30の頂面だけにあり、利用者の印加する力
FAが横方向の分力のない下向きであれば、その利用者
の力FAの印加点の座標(x、y)の決定は全く角柱3
0を(厚さの厚い)接触板20として行うことができる
。問題は利用者が角柱30の頂面に印加した力に前後方
向の分力があれば、これがxy平面に直角な2方向の角
柱30の高さによI)z軸に関するモーメントを生ずる
ことである。式(7)では接触板20の厚さを無視し得
るものとしてこのモーメントや0と考えている。同様に
角柱300頂面に利用者が印加した力に左右方向の分力
があっても、式(8)では接触板20の厚さが無視し得
るため無視したy軸に関するモーメントを生ずる。
x=(F +F)/(F engineering+F2+F3+F4)
(9) 4 y-(F20F3)/(F-work+F2+F3-14'4)
(10) In Figure 3, the mechanical member in question is the fulcrum 21
.. 22.23° (6) It is a right square prism 30 supported by 24 and here assumed to have no weight. (The problem is that the shape of the casing of an electronic device is a rectangular parallelepiped or a rectangular prism.) The contact point in question is only on the top surface of the prism 30, and the force FA applied by the user is in the lateral direction. If there is no component force of the downward direction, the determination of the coordinates (x, y) of the application point of the user's force FA is completely based on the prism 3.
0 as a (thick) contact plate 20. The problem is that if the force applied by the user to the top surface of the prism 30 has a component force in the front-rear direction, this will generate a moment about the z-axis depending on the height of the prism 30 in two directions perpendicular to the xy plane. be. In equation (7), this moment is considered to be 0, assuming that the thickness of the contact plate 20 can be ignored. Similarly, even if the force applied by the user to the top surface of the prism 300 has a component force in the left-right direction, a moment about the ignored y-axis is generated in equation (8) because the thickness of the contact plate 20 can be ignored.

解される。be understood.

(7) FA −(FA−X・IX)+(FA、−1y)+(F
A、、了2)   α1)従って式(6)、(7)、(
8)は2方向に相当な高さを持つ4角柱に対して正しい
形で次の様に書直せる。
(7) FA - (FA-X・IX) + (FA, -1y) + (F
A, 2) α1) Therefore, equations (6), (7), (
8) can be rewritten in the correct form as follows for a square prism with considerable height in two directions.

F□−2十F2□z十F3−Z十F4、=FA−z  
        Oの(F21・1)+(F3−7・1
)−(F’A−7・y)+(FA−7・1)  (17
)(F3−2・1)+(F4−z・1)−(FA−2・
x) + (FAx・1)C18)。
F□-20F2□z10F3-Z10F4, =FA-z
O's (F21・1) + (F3−7・1
)-(F'A-7・y)+(FA-7・1) (17
)(F3-2・1)+(F4-z・1)−(FA-2・
x) + (FAx・1)C18).

これらの式からFA−9、FA−え並びにFl、F2、
F3、F4の決定がxy座標の計算に必要なことが判石
From these formulas, FA-9, FA-e, Fl, F2,
It is clear that determining F3 and F4 is necessary to calculate the xy coordinates.

FA−7、FA−エは支点21.22,23.24  
にFニー2、F2−z−3−z−”4−zだけでなりF
l−yとFl−X・F2−yとF2−x−F3−yと”
3−x・F4−yと”4−xも(8) 同様に測定する力感知器を取付けることにより測定する
ことができる。従って利用者がFAを印加した点31の
xy座標を得るには式(16)、(17)、(18)を
用いて角柱30が前後左右の平行移動を拘束されている
ことに基く次の2式を解けばよい。
FA-7, FA-E are fulcrum points 21.22, 23.24
F knee 2, F2-z-3-z-"4-z only becomes F
l-y and Fl-X・F2-y and F2-x-F3-y”
3-x・F4-y and "4-x" can also be measured by installing a force sensor that measures in the same way (8). Therefore, to obtain the xy coordinates of point 31 where the user applied FA, Using equations (16), (17), and (18), the following two equations based on the fact that the prism 30 is restrained from moving forward, backward, left, and right in parallel can be solved.

F□、十F2−y十F3−y十F4−y−FA−ア  
       α9)Fl−X十F2−X+F3−X+
F4−X−FA−X          (20)FA
−7とFA−エをそれぞれ1つずつの力感知器で簡単に
感知し得るような構成も可能である。例えば支点21.
22.23%24を角柱30の下の台上におき、その台
と角柱底面の間の剪断力を測定して直接FA−7とFA
−xを決定することもできる。これについては詳細に後
述する。式(16)〜(20)を組合せて解くことによ
り利用者の力印加点31の座標(X、y)を表わす次式
が得られる。
F□, 10F2-y1F3-y1F4-y-FA-A
α9) Fl-X 10F2-X+F3-X+
F4-X-FA-X (20) FA
It is also possible to construct a structure in which force sensor 7 and FA-e can be easily sensed by one force sensor each. For example, the fulcrum 21.
22.23% 24 was placed on a stand below the prism 30, the shear force between the stand and the bottom of the prism was measured, and FA-7 and FA were directly measured.
-x can also be determined. This will be described in detail later. By combining and solving equations (16) to (20), the following equation representing the coordinates (X, y) of the user's force application point 31 is obtained.

(9) 第4図においても問題の機械的部材は直4角柱30であ
るが、問題の接触点が第3図の場合のようにその頂面に
あるのではなく、図の右側に示したその前面にある。こ
の場合も支点21.22.23 、24の感知器がその
支持力をx、y、zの各方向に分解するものとする。こ
こでは力FBの印加点32のXZ座標を求めることにな
る。
(9) In Fig. 4, the mechanical member in question is also a right square prism 30, but the contact point in question is not on its top surface as in Fig. 3, but on the right side of the figure. It's on the front. In this case as well, it is assumed that the sensors at the fulcrums 21, 22, 23 and 24 resolve their supporting forces into the x, y, and z directions. Here, the XZ coordinates of the application point 32 of the force FB are determined.

角柱30のX方向の平行移動、y軸の周りの回転、y軸
の周りの回転およびX方向の平行移動に対する拘束を仮
定することによりそれぞれ式(24)、 (25)。
(24) and (25) by assuming constraints on the translation of the prism 30 in the X direction, rotation around the y axis, rotation around the y axis, and translation in the X direction, respectively.

%式% ) (25) ) (10) FニーX」−F2−x+F3−X十F4−X−FB−X
              (27)Fl−2十F2
−Z十F3−z十F4−z−FB−2(28)これらの
式を点32の座標(X、Z)について解くと次式が得ら
れる。
% formula % ) (25) ) (10) F knee
(27) Fl-20F2
-Z1F3-z1F4-z-FB-2 (28) When these equations are solved for the coordinates (X, Z) of point 32, the following equation is obtained.

以上の結果から、接触点が角柱30のどの側面上にあっ
てもその座標決定が可能で、その側面の1頂点にデカル
ト座標系の原点を選ぶのが反対側の側面の頂点に選ぶよ
り計算が簡単であることが結論される。
From the above results, it is possible to determine the coordinates of the contact point on any side of the prism 30, and it is easier to select the origin of the Cartesian coordinate system at one vertex of that side than to select it at the vertex of the opposite side. It is concluded that it is simple.

接触点配列は角柱30の任意数の側面上におくことがで
きる。理論的には1つの面に力を加えて支点21.22
.23.24の力感知器が他の面に加えられた力と識別
し得ないようにすることができるが、実際上は接触面に
垂直な分力がその面に平行な分(11) 力より大きくなるから、まずF□−エ+F2−x+F3
□十F、□と、F□−9十F2−y十F3□+F4−y
と、F□−2十F2、十F3−Z十F4−Zとの比較に
より最大を決定すると、角柱30の3対の面のどれに接
触したかが決まり、その最大値の符号でその対向面のど
ちらに接触したかが判る。この手順は角柱30のすべて
の面に接触点配列にあるのではないときは適宜簡略化す
ることができる。
The contact point array can be placed on any number of sides of the prism 30. Theoretically, by applying force to one surface, the fulcrum 21.22
.. Although it is possible to make the force sensor in 23.24 indistinguishable from the force applied to another surface, in practice the component of force perpendicular to the contact surface is the component of force parallel to that surface (11). Since it will be larger, first F□-E+F2-x+F3
□10F, □ and F□-90F2-y10F3□+F4-y
By comparing this with F□-20F2, 10F3-Z10F4-Z, it is determined which of the three pairs of faces of the prism 30 it touched, and the sign of the maximum value determines the opposite side. You can tell which side of the surface it touched. This procedure can be conveniently simplified if there is not an array of contact points on all sides of the prism 30.

この発明の実施に関して他に多くの機械的部材があるこ
とが考えられる。3点だけで支持した接触板を用いるこ
ともできるが、4点支持の場合よおいて接触点の水平解
(x、y)Lかない場合は、どの棚に接触したのか不明
である。このような問題は普通接触点の解析を助けるた
め機械的部材を1個でなく複数個用いることにより解決
することができる。すなわち上の本棚型構体の場合はそ
れぞれの棚に対する力を各別に感知すればよい。またこ
の発明の感知方式を他の感知方式と組合せて(12) 不確定性を排除し得ることも言うまでもない。
It is contemplated that there may be many other mechanical components involved in implementing the invention. A contact plate supported at only three points can be used, but if there is no horizontal solution (x, y)L of the contact point, unlike in the case of four-point support, it is unclear which shelf the contact plate has contacted. Such problems can usually be solved by using more than one mechanical element to aid in the analysis of the contact points. In other words, in the case of the bookshelf type structure above, it is sufficient to sense the force applied to each shelf separately. It goes without saying that the sensing method of the present invention can be combined with other sensing methods (12) to eliminate uncertainty.

以上の説明では接触枠10、接触板20まだは角柱30
がパイアスカとじて働らく自身の重量を持つことや他の
目的の重錘のようにそれに設定または印加されるあるパ
イアスカのあることを考慮していない。上述の方式は力
の重畳印加が可能な、すなわち力感知器がそれに印加さ
れた力に対して直線的にまたは実質的に応動する線形方
式と考えることができる。従って上述の接触点の計算は
接触している時間中に感知器にかかった力の微分に基い
て行うことができる。利用者の印加した力と相殺する分
力のもとになる力で、比較的変化の速いパルス状のもの
を、その力のパイアスカと相殺する比較的変化の遅い直
流状の分力から分離し、前者の分力を接触点の座標の計
算に用い、後者の分力をすてることができる。
In the above explanation, the contact frame 10, the contact plate 20, and the prismatic column 30
It does not take into account that it has its own weight acting as a weight or that there is some weight that is set or applied to it like a weight for other purposes. The above-described scheme can be considered a linear scheme in which a superimposed force application is possible, ie the force sensor responds linearly or substantially to the force applied to it. The calculation of the contact point described above can therefore be performed on the basis of the differentiation of the force exerted on the sensor during the contact period. Separate the relatively fast-changing pulse-like force that is the source of the component force that cancels out the force applied by the user from the relatively slow-change DC-like component force that cancels out the force applied by the user. , the former component force can be used to calculate the coordinates of the contact point, and the latter component force can be discarded.

またある接触点識別方式では、力感知器が力を感知する
方向に直角な方向に力を加えてその力が感知されないよ
うにすることもできる。これは例えば接触枠や接触板を
垂直平面上においた場合に(13) 可能である。
In some contact point identification schemes, a force may also be applied in a direction perpendicular to the direction in which the force sensor senses the force so that the force is not sensed. This is possible, for example, when the contact frame or contact plate is placed on a vertical plane (13).

印加された力の微分に基いて操作する場合は、接触が支
点間の領域で行われる限り、接触点の計算を行う前に微
分力の絶対値をとることにより、接触枠または接触板の
支点側の面すなわち反対側の面に接触することができ、
また計算中すべてその微分力の符号を保存することによ
り、支点間の領域以外の接触点を計算することもできる
。例えば両端が1対の支点からはみ出した接触枠の両端
部における「片持梁型」接触位置の検出も可能であシ、
この型の計算は4隅のうち3隅だけで支持された正方形
接触板上の接触点の計算にも便利である0 第5図は接触枠40上の0から9までの10個の接触点
のどれに利用者が力を加えたかを検知する方式を示す。
When operating on the derivative of the applied force, the fulcrum of the contact frame or contact plate can be determined by taking the absolute value of the differential force before calculating the contact point, as long as the contact is made in the area between the fulcrums. can touch the side surface, i.e. the opposite surface,
In addition, by preserving the sign of the differential force throughout the calculation, it is also possible to calculate contact points other than the area between the supporting points. For example, it is also possible to detect a "cantilever type" contact position at both ends of a contact frame where both ends protrude from a pair of fulcrums.
This type of calculation is also useful for calculating contact points on a square contact plate supported by only three of the four corners. This shows a method for detecting which part of the user applied force.

この力の力Fl、F2に対向する分力は、案内43(断
面で示す)を通って動くプランジャ41゜42により伝
達され、基板46(断面で示す)に支えられて水力流体
に満たされた袋44.45を圧縮する。
A component of this force, opposite the force Fl, F2, is transmitted by a plunger 41° 42 moving through a guide 43 (shown in cross section), supported by a base plate 46 (shown in cross section) and filled with hydraulic fluid. Compress bags 44.45.

垂直方向の力の印加中にプラ/ジャ41.42に対しく
14) て接触枠40が孫′れ得るためには、プランジャ41.
42に対する接触枠40の結合が、可塑性接着剤、バネ
、遊動嵌合、テフロン球ソケット接手等のように可撓性
を持つ必要がある。袋44.45内の圧力はそれぞれ管
47.48を介して圧力感知器51.52に伝達され、
その感知器51.52は印加された力の変化をそれぞれ
F□、F2に比例する電気信号の変化に変換する。
In order for the contact frame 40 to be able to rotate against the plunger 41.42 during the application of a vertical force, the plunger 41.
It is necessary that the connection of contact frame 40 to 42 be flexible, such as by a plastic adhesive, a spring, a loose fit, a Teflon ball-and-socket joint, or the like. The pressure within the bags 44, 45 is transmitted via tubes 47, 48 to pressure sensors 51, 52, respectively;
The sensors 51, 52 convert changes in applied force into changes in electrical signals proportional to F□, F2, respectively.

圧力感知器51.52の出力信号に含まれる高周波数の
電気雑音成分は、ロールオフ周波数が充分高くて力F□
、F2の値の変化に対する応答が通過し得るような広帯
・域増幅器53.54の同様の低域通過特性によりそれ
ぞれ平滑化される。圧力感知器51.52の出力信号は
また狭帯域増幅器55.56の入力信号として印加され
る。この増幅器55.56の同様の低域通過特性は、高
い周波数の電気雑音成分を抑圧すると共に、力F□、F
2の値の変化に応答する。
The high-frequency electrical noise components included in the output signals of the pressure sensors 51 and 52 have a sufficiently high roll-off frequency and the force F□
, F2 are smoothed by similar low-pass characteristics of the broadband amplifiers 53, 54, respectively. The output signal of the pressure sensor 51.52 is also applied as the input signal of the narrowband amplifier 55.56. Similar low-pass characteristics of the amplifiers 55 and 56 suppress high-frequency electrical noise components, and the power F□, F
It responds to changes in the value of 2.

広帯域増幅器53と狭帯域増幅器55の出力応答はそれ
ぞれ差動入力増幅器57の非反転入力端子と反転入力端
子に印加される。これによって増幅器57の(15) 出力信号は力F□の変化に換算係数Gで比例し、F□の
バイアス値に対する応答を抑圧する増幅器57の共通モ
ード阻止性能を生ずる。
The output responses of wideband amplifier 53 and narrowband amplifier 55 are applied to the non-inverting and inverting input terminals of differential input amplifier 57, respectively. This causes the (15) output signal of amplifier 57 to be proportional to the change in force F□ by a scaling factor G, resulting in a common mode rejection performance of amplifier 57 that suppresses the response to the bias value of F□.

広帯域増幅器53.54の出力応答は和算回路58で合
計され、狭帯域増幅器55.56の出力応答は和算回路
59で合計される。これらの応答の和は差動入力増幅器
60の非反転入力と反転入力にそれぞれ印加されて力F
□、F2の変化の和に(換算係数Gで)比例する出力信
号を生ずる。
The output responses of the wideband amplifiers 53 , 54 are summed in a summing circuit 58 and the output responses of the narrowband amplifiers 55 , 56 are summed in a summing circuit 59 . The sum of these responses is applied to the non-inverting and inverting inputs of differential input amplifier 60, respectively, to produce a force F.
□, yielding an output signal proportional (with a scaling factor G) to the sum of the changes in F2.

正値信号は下端を切除し、負値信号は上端を切除する直
結差動入力増幅器であるコアリング増幅器61はその非
反転入力に増幅器60の出力信号を受け、この信号がそ
の反転入力に印加された所定の雑音余裕信号を超えたと
きだけそれに応動するようになっている。このコアリン
グ増幅器61の出力はピーク検知器62に印加される。
A coring amplifier 61, which is a direct-coupled differential input amplifier that cuts off the lower end of a positive value signal and cuts off the upper end of a negative value signal, receives the output signal of the amplifier 60 at its non-inverting input, and this signal is applied to its inverting input. It reacts only when a predetermined noise margin signal is exceeded. The output of this coring amplifier 61 is applied to a peak detector 62.

この検知器62は信号が最大の意味で変曲点に達したと
きを感知してキーイング信号を発生し、これによってサ
ンプル・アンド・ホールド回路63.64にΔFよ(F
lの変化)に比例する信号をサンプリングさせると共に
(16) △(F□十F2)すなわちF□十F2の変化に比例する
信号をサンプリングさせる。ここでΔF□と△(F工+
F2)は再び接触枠40に充分な力が印加されてコアリ
ング増幅器61が差動増幅器60から充分な入力を受け
、雑音余裕を超えるようになるまでそのまま保持される
This detector 62 senses when the signal reaches its maximum inflection point and generates a keying signal, which causes the sample-and-hold circuits 63 and 64 to input ΔF and (F
(16) Δ(F□+F2), that is, a signal proportional to the change in F□+F2 is sampled. Here, ΔF□ and △(F +
F2) is held as it is until sufficient force is again applied to the contact frame 40 so that the coring amplifier 61 receives sufficient input from the differential amplifier 60 and exceeds the noise margin.

保持されたサンプル・アンド・ホールド回路64からの
△(F工+F2)は梯子型抵抗分圧器65に印加され、
ここでOlo、1△(F□十F2)、  0.2△(F
□十F2)、0.3△(F□十F2)、0.4△(F□
十F2)、0.5△(F□十F2)、0.6△(F□十
F2)、0.7△(F工+F2)、0.8Δ(Fi十F
2)、0.9△(F工+F2)および△(F□十F2)
の区域比較器66内の各ウィンドー電圧比較器用区域限
界を画定する電圧値を生成する。区域比較器66の10
個のウィンドー比較器の中でそのウィンドーにΔF□が
入るものが、接触枠40上の接触点の接触されたものを
表わす信号を符号器67に供給する。符号器67は一般
にその区域比較器66の出力信号を4ビツトの2進化1
0進出力に符号化する。当業者に公知のように、示され
た接(17) 触点の端にあまり近い点で接触枠40に接触するとき生
ずる誤表示を減するため、区域比較器66の応答の各有
効区域間に保護帯を設けることもできる。
The held Δ(F + F2) from the sample-and-hold circuit 64 is applied to the ladder-type resistor voltage divider 65,
Here, Olo, 1△(F□10F2), 0.2△(F
□10F2), 0.3△(F□10F2), 0.4△(F□
10F2), 0.5△ (F□10F2), 0.6△ (F□10F2), 0.7△ (F + F2), 0.8Δ (Fi10F
2), 0.9△ (F engineering + F2) and △ (F□10F2)
generates voltage values that define the area limits for each window voltage comparator in area comparator 66 of . 10 of area comparators 66
The one of the window comparators whose window contains ΔF□ provides a signal to the encoder 67 representing which of the touch points on the touch frame 40 have been touched. Encoder 67 typically converts the output signal of area comparator 66 into a 4-bit binary
Encode into 0 base power. As is known to those skilled in the art, between each valid area of the response of the area comparator 66, the indicated contact (17) is used to reduce false indications that occur when touching the contact frame 40 at a point too close to the edge of the touch point. A protective band can also be provided.

この発明によって動作する接触枠がキーボード型に配列
し得ることは勿論で、このような配列はキーボードの機
械部品の数を減する上で魅力がある。各種接触枠に付随
する回路中のサンプル・アンド・ホールド回路を多重化
して同じ梯子型抵抗分圧器と区域比較器を用い、1つの
符号器で各キー信号とキーボード全体に対するボード比
較器出力発生用符号化出力とを受けるようにすることも
できる。
It goes without saying that the contact frames operated according to the invention can be arranged in the form of a keyboard, and such an arrangement is attractive in reducing the number of mechanical parts of the keyboard. Multiplex the sample-and-hold circuits in the circuits associated with the various contact frames to use the same ladder resistor divider and area comparator to create one encoder for each key signal and the board comparator output for the entire keyboard. It is also possible to receive encoded output.

この発明によって接触点の座標を計算するためサンプル
ドデータ方式を用いることは魅力的で、この計算は例え
ばインテル社(Intel Corp、)のMC8−4
8系のような標準のマイクロプロセッサの能力に適して
いる。このようなサンプルドデータ方式を使用すると、
F□およびF2′iたはそれとFlの和に対する応答の
比例性を保証するため増幅器の利得と濾波器の応答を整
合させる必要が全くな(18) くなる。この方式の1例は、駒を動かすとき今駒のある
4角を押下げた後移動すべき新しい4角を押し下げるよ
うになった電子式チェス盤に関する用途に適している。
It is attractive to use a sampled data method to calculate the coordinates of the contact points according to the present invention, and this calculation can be performed, for example, on Intel Corp.'s MC8-4.
It is suitable for the capabilities of standard microprocessors such as the 8 series. Using a sampled data method like this,
There is no need to match the amplifier gain and filter response to ensure proportionality of the response to F□ and F2'i or the sum of them and Fl (18). One example of this method is suitable for use with electronic chessboards where, when moving a piece, you press down on the four corners that the piece currently resides on, and then press down on the new four corners to which it is to be moved.

第6図はこのチェス盤と力感知器の構体の構造を示す分
解図である。印刷回路板75の上面に設けた方形金属化
領域71.72.73.74をそれぞれ下側の極板とす
る4個のコンデンサ構体の共通の上側極板となる電気的
に接地された金属板70の上にチェス盤の模様が描かれ
ており、この金属板70ハ印刷回路板75からその4隅
の螺線状圧縮バネ76により分離されている。バネ76
はこれと板70の隅の開孔とこれに整合する印刷回路板
75の透孔とを通るボルト77により保持され、ボルト
77の端部のロックナツト78により圧縮されて、板7
0全印刷回路板75に対し一定の力で押上げている。板
がはずまないようにバネを減振材(図示せず)が取巻い
ている。(実際には、扉の目詰めに用いるような海綿状
材料で、板70の周縁を囲み、バネ76と全部置換する
こともできる。)このようにして方形配列の各(19) 方形金属化領域は方形の板70上のチェス盤模様の各象
限下に保持される。印刷回路板の差込み80.81(第
6図では寸法が若干誇張されている)は方形の金属化領
域71.72.73.74の各対に金属化により接続さ
れている。またこの差込みは圧縮バネ76が圧着され、
そのバネが導電性材料のものであれば板70を接地する
ことになる印刷回路板75上の金属化領域71.72.
73.74の方形配列の周りを囲む2つの接地用金属化
領域82.83に電気的接触ができるようになっている
。このような接地用差込みの代りにまたはそれに加えて
、板70に一端を半田付けした短い導線84を接地用金
属化領域82.83の一方の一画に半田付けすることも
できる。
FIG. 6 is an exploded view showing the structure of the chess board and force sensor. An electrically grounded metal plate serving as a common upper plate of four capacitor structures each having a rectangular metallized area 71, 72, 73, 74 provided on the upper surface of the printed circuit board 75 as a lower plate. A chessboard pattern is drawn on the metal plate 70, which is separated from the printed circuit board 75 by helical compression springs 76 at its four corners. spring 76
is held in place by a bolt 77 that passes through a corner aperture in plate 70 and a matching through hole in printed circuit board 75, and is compressed by a lock nut 78 at the end of bolt 77.
The entire printed circuit board 75 is pushed up with a constant force. A vibration damping material (not shown) surrounds the spring to prevent the plate from bouncing. (Actually, it is also possible to surround the periphery of the plate 70 with a spongy material, such as that used for door filling, and replace the spring 76 altogether.) In this way, each (19) square metallization of the square array A region is maintained under each quadrant of a chessboard pattern on a square board 70. Printed circuit board inserts 80.81 (sizes slightly exaggerated in FIG. 6) are connected by metallization to each pair of rectangular metallization areas 71.72.73.74. In addition, a compression spring 76 is crimped to this insertion.
Metallized areas 71, 72 . on the printed circuit board 75 that would ground the board 70 if the spring were of a conductive material.
Electrical contact can be made to two ground metallization areas 82, 83 surrounding the rectangular array of 73, 74. Alternatively or in addition to such a ground plug, a short conductive wire 84, one end of which is soldered to plate 70, can be soldered to one section of the ground metallization 82.83.

電気的に接地された極板70と金属化領域71.72.
73.74の1つとの間のキャパシタンスは次の公知の
式による値を有する。
Electrically grounded plate 70 and metallized areas 71, 72.
73.74 has a value according to the following well-known formula:

C−ε。A/d             (31)た
だしAは小さい方のコンデンサ極板の面積、dはほぼ平
行な極板間の平均距離、ε。は空間の誘電常数である。
C-ε. A/d (31) where A is the area of the smaller capacitor plate, d is the average distance between approximately parallel plates, and ε. is the dielectric constant of space.

このキャパシタンスは方形金属化領(20) 域71.72%73.74の寸法を小さくしてチェス盤
の4隅の下だけにあるようにして形成することもできる
が、そのキャパシタンスをチェス盤の普通の寸法範囲に
おいて数10ないし数100pFに増大するため、チェ
ス盤の各象限の下−ばいに拡げられている。チェス盤表
面の圧下刃は手前左、向う左、向う右、手前右の各象限
についてそれぞれF□、F2、F3、F4に分解される
が、これが各金属化領域71゜72、73 、74 K
関連する各キャパシタンスC工、C2、C3、C4の距
離d工、d2、d3、d4をそれぞれ減する。
This capacitance can also be formed by reducing the dimensions of the rectangular metallization area (20) so that it lies only under the four corners of the chessboard; Since it increases to tens to hundreds of pF in a common size range, it is extended to the bottom of each quadrant of the chessboard. The rolling blade on the surface of the chess board is decomposed into F
The distances d, d2, d3, and d4 of each associated capacitance C, C2, C3, and C4 are reduced, respectively.

このdの変化△d工、△d2、△d3、△d4はその瞬
間F工、F2 ’ F3 ’ ”4の変化−△Fよ、−
ΔF2、−ΔF3、−ΔF4に比例すると考えられる。
This change in d, △d, △d2, △d3, △d4, is at that moment F, F2 ' F3 ' ``Change in 4 - △F, -
It is considered that it is proportional to ΔF2, -ΔF3, and -ΔF4.

対数形で表されるこれらの各関係を差引すると、実際の
動作を表わすまたは近似する次式が得られる。
Subtracting each of these relationships, expressed in logarithmic form, yields the following equation that represents or approximates the actual behavior.

△C□/C工=−△d□/d□=ΔF工/Fエ    
(3め△C2/C2−−△d2/d2−ΔF2/F2(
33)△C,/C3=−△d3/d3=ΔF3/F3(
3◇△C4/C4=−△d、/d、=ΔF’47F、 
    (35)(21) キャパシタンスと力の関係の非直線性を補償する必要が
あるため、力と圧縮量が比例するバネを実際に使用しな
い場合もあシ、この適自な圧縮バネの設計は当業者に公
知の技術範囲内にある。
△C□/C work=-△d□/d□=ΔF work/F e
(3rd △C2/C2--△d2/d2-ΔF2/F2(
33) △C, /C3=-△d3/d3=ΔF3/F3(
3◇△C4/C4=-△d, /d,=ΔF'47F,
(35) (21) Since it is necessary to compensate for the non-linearity of the relationship between capacitance and force, it may not be possible to actually use a spring whose force is proportional to the amount of compression. It is within the skill of those skilled in the art.

第7図は対局者が手に持ったチェス駒でチェス盤に接触
した点の計算に用いるマイクロプロセッサの入力におい
てキャパシタンスを簡単かつ経済的に測定する方法を示
す。C1、C2,C3,C4は第6図の板70で与えら
れる電気的接地極板と第6図の金属化領域71,72.
73.74でそれぞれ与えられる電気的浮動極板を持つ
コンデンサである。このコンデンサC1、C2,C3、
C4の浮動極板はマイクロプロセッサμPの入力ピンI
PI、IF5、IF5、IF5に直結され、それぞれ抵
抗R1、R2、R3、R4を介して正の動作電圧+Vに
接続されている。抵抗R1、R2゜R3,R4(7)各
抵抗値R,、R2,R3、R4は同じ例えば10MΩと
いう大きさを持つ。電圧+Vは接地電位から光分離れて
いるため、コンデンサCI、C2、C3゜C4は相当な
短時間でnチャンネル電界効果トランジスタ(以後FE
Tと呼ぶ)Qll、C21、C31、(22) C41の閾値電圧(vT)を超える電圧まで充電するこ
とができる。
FIG. 7 shows a simple and economical way to measure capacitance at the input of a microprocessor used to calculate the points of contact with the chessboard by a chess piece held by a player. C1, C2, C3, C4 are electrical ground plates provided by plate 70 of FIG. 6 and metallized areas 71, 72 .
73.74 is a capacitor with electrically floating plates given respectively. These capacitors C1, C2, C3,
The floating plate of C4 is the input pin I of the microprocessor μP.
It is directly connected to PI, IF5, IF5, and IF5, and is connected to the positive operating voltage +V via resistors R1, R2, R3, and R4, respectively. Resistors R1, R2°R3, R4 (7) The respective resistance values R, , R2, R3, and R4 have the same magnitude, for example, 10 MΩ. Since the voltage +V is optically isolated from ground potential, capacitors CI, C2, C3°C4 are connected in a fairly short time to n-channel field effect transistors (hereinafter FE).
(referred to as T) Qll, C21, C31, (22) can be charged to a voltage exceeding the threshold voltage (vT) of C41.

マイクロプロセッサμPは各入力段がその人力ピンIP
I、  IF5.  IF5.  IF5に続くような
慣例上ドレン開放型双方向性構造を持つ形式のものとす
る。
Microprocessor μP has each input stage as its human pin IP
I, IF5. IF5. It is of a type that conventionally has an open drain type bidirectional structure following IF5.

F ET Qll、 C21,C31,C41のゲート
91.92.93.94は、規定のクランプ時点でノく
ルスによシ導通してコンデンサ01%C2,03%C4
からその電荷をそれぞれブリーダ抵抗R1,R2、R3
、R4を介して放電させる。クランプ時息抜マイクロプ
ロセッサμPはソース接地のF E T C12,C2
2、C32、C42の選ばれた1つのゲートに連なるコ
ンデンサC1、C2゜C3、C4の1つがそのFETの
闇値電圧を超える電圧まで再充電されるに要する時間を
計数する。
The gates 91.92.93.94 of FET Qll, C21, C31, and C41 are made conductive by Norculus at the specified clamping time, and the capacitors 01%C2, 03%C4
The charges are transferred to the bleeder resistors R1, R2, and R3, respectively.
, R4. The breather microprocessor μP during clamping is a source-grounded FET C12, C2.
Count the time required for one of the capacitors C1, C2, C3, C4 associated with the gate of a selected one of C2, C32, C42 to be recharged to a voltage above the dark value voltage of that FET.

F E T C12、C22、C32,C42の選ばれ
た1つのゲート電圧がその閾値電圧に達したことはその
ドレン電極96.97%98.99の対応する1つで感
知され、そのドレン電極が選択的にマイクロプロセッサ
μPの計数回路に接続される。次に第8図ないし第13
図のフローチャートについて出力100に接触(23) 点の2進化4ビツトのX座標の4ビツトのX座標を得る
ためのマイクロプロセッサμPを通る情報の流れを考え
る。
F E T That the gate voltage of a selected one of C12, C22, C32, C42 has reached its threshold voltage is sensed by the corresponding one of its drain electrodes 96.97%98.99; It is selectively connected to the counting circuit of the microprocessor μP. Next, Figures 8 to 13
Consider the flow of information through the microprocessor μP to obtain the 4-bit X-coordinate of the binary 4-bit X-coordinate of the point touched (23) on output 100 for the flowchart shown.

第8図は第7図のマイクロプロセッサμPを通る主プロ
グラムの流れを示す。開始接続101後初期設定過程が
行われ、高速平均、低速、平均、プラス△の各信号用の
レジスタに初期値が設定される。
FIG. 8 shows the main program flow through the microprocessor μP of FIG. After the start connection 101, an initialization process is performed in which initial values are set in the registers for the fast average, slow average, average, and plus Δ signals.

次に力の測定過程が行われ、チェス盤型接触板70の4
隅の分力が測定される。このためのサブルーチンは第9
図に示すが、これについては後述する。
Next, a force measurement process is performed, in which 4 of the chessboard-shaped contact plates 70
The corner forces are measured. The subroutine for this is the ninth
This is shown in the figure and will be described later.

第8図の次の過程104は高速および低速平均の計算で
ある。この過程では測定した4つの力のそれぞれのサン
プルの連続高速平均および連続低速平均が第10図につ
いて後述するように計算される。
The next step 104 in FIG. 8 is the calculation of fast and slow averages. In this process, a continuous fast average and a continuous slow average of each sample of the four forces measured are calculated as described below with respect to FIG.

例えば測定したこれらの力の1つのサンプルの連続高速
平均とはそのサンプルの最後2つの連続平均、連続低速
平均とはそのサンプルの最後2個の連続平均である。こ
れらの高速平均と低速平均はサンプルドデータ信号方式
において連続信号方式の比較的広帯域および比較的狭帯
域の低域通過源(24) 波と同様である。
For example, the running fast average of one sample of these forces measured is the last two running averages of that sample, and the running slow average is the last two running averages of that sample. These fast and slow averages are analogous to relatively wideband and relatively narrowband low-pass source (24) waves in continuous signaling in sampled data signaling.

次に合計過程が続き、測定した4つの力の最も新しい4
つの連続高速平均の和を組合せて連続高速合計信号を生
成し、測定した4つの力の最も新しい4つの連続低速平
均の和を組合せて連続低速合計信号を生成する。Δカ計
算過程106では高速合計信号マイナス低速合計信号マ
イナス雑音余裕に応じて△力信号が発生される。この過
程で接触板70に加わった全部の力の差額が閾値を超え
る量の計算が終る。雑音余裕信号は△力信号の計算で行
ったコアリングの程度を決める閾値レベルである。
A summation process then follows, with the most recent 4 of the 4 forces measured.
The sums of the four consecutive fast averages are combined to produce a continuous fast sum signal, and the sums of the four most recent consecutive slow averages of the four forces measured are combined to produce a continuous slow sum signal. In the Δ force calculation step 106, a Δ force signal is generated according to the fast sum signal minus the slow sum signal minus the noise margin. In this process, the calculation of the amount by which the difference in all the forces applied to the contact plate 70 exceeds the threshold value is completed. The noise margin signal is a threshold level that determines the degree of coring performed in the calculation of the Δ force signal.

次にΔ力が正か否かの判定107を行う。否定の場合は
接触板70に利用者が加えた力に関する情報がないこと
を示し、ルーチンループは力の測定過程に戻る。肯定の
場合は接触板70に利用者が力を加えた確率が大きいこ
とを示し、Δ力として正の値が保持され、これが前に保
持された△力の値と判定109において比較されてΔ力
の増減があったか否かが判定される。増大の判定の場合
は判定109(25) の次の比較用の前の値として過程111に更新したΔ力
を保持し、過程112で利用者が加えた力のXy位置の
計算を行う。
Next, a determination 107 is made as to whether the Δ force is positive or not. If negative, it indicates that there is no information regarding the force applied by the user to the contact plate 70, and the routine loop returns to the force measurement process. If it is affirmative, it indicates that there is a high probability that the user applied force to the contact plate 70, and a positive value is held as Δforce, which is compared with the previously held Δforce value in determination 109 to determine Δ. It is determined whether there is an increase or decrease in force. In the case of an increase determination, the Δ force updated in step 111 is held as the previous value for the next comparison in determination 109 (25), and in step 112 the XY position of the force applied by the user is calculated.

減少の判定の場合は判定109における次の比較用の前
の値として過程110に更新したΔ力を保持し、ルーチ
ンループを力の測定過程103に戻す。
In the case of a decrease determination, the Δforce updated in step 110 is held as the previous value for the next comparison in decision 109, and the routine loop returns to the force measurement step 103.

過程112における利用者の印加した力のxy位置の計
算は第11図、第12図および第13図について後述す
る。次に利用者が接触板70に接触した点のXy位置を
過程113において表示その他で利用した後、ルーチン
ループを力の測定過程113に戻す。
The calculation of the xy position of the force applied by the user in step 112 is discussed below with respect to FIGS. 11, 12, and 13. Next, the XY position of the point where the user touched the contact plate 70 is displayed or otherwise utilized in step 113, and then the routine loop returns to the force measurement step 113.

判定107では短時間に加わった力が長時間に加わった
力よシ著しく大きく、チェス盤型接触板70にかかるそ
の重量やその上のチェス駒の重量に起因するようなパイ
アスカを抑圧するときにのみ肯定が行われる。判定10
9によシ利用者の加えた力のxyX座標再計算を利用者
がその力を取除き始めるまで続けることができ、従って
このシリーズにおける最後の計算が測定した力の最も大
きい値で行われ、電気的雑音による誤差が極めて小さく
(26) なる。しかし新しい接触点の最初の計算は利用者が計算
の最適条件を待つ必要なく殆んど直ちに行われる。
Judgment 107 shows that the force applied over a short period of time is significantly greater than the force applied over a long period of time, and is only used when suppressing the pie-scattering caused by the weight of the chessboard-shaped contact plate 70 or the weight of the chess pieces on it. Affirmation is made. Judgment 10
9 can continue to recalculate the xyX coordinates of the force applied by the user until the user begins to remove the force, so that the last calculation in this series is performed with the largest value of the force measured, Errors due to electrical noise are extremely small (26). However, the first calculation of a new touch point is done almost immediately without the user having to wait for the optimal conditions for the calculation.

この発明のある実施例では、利用者の加えた力の尺度で
あるΔ力を計算過程106から求めて表示その他の利用
過程113で計算された接触点位置と共に用いるように
することが望ましいことがある。
In some embodiments of the invention, it may be desirable to determine the Δforce, which is a measure of the force applied by the user, from the calculation step 106 and use it in conjunction with the contact point position calculated in the display or other utilization step 113. be.

これは例えばチェス盤以外の接触板70が例えばスピー
カ配列に供給する信号の振幅を選択的に制御する場合に
望ましい。Δ力の計算までの過程は無符号演算で1つの
向きに行うものとして説明したが、適当に大きなパイア
スカを選び、有符号演算でこれらの過程を行うことによ
シ、利用者の加えた力の方向に関する情報をΔ力の符号
から得ることもできる。このときは過程108の前に絶
対値を取る過程が来る。
This may be desirable, for example, if a contact plate 70 other than a chessboard selectively controls the amplitude of a signal supplied to, for example, a loudspeaker array. The process up to calculating the Δ force was explained as being performed in one direction using unsigned operations, but by selecting an appropriately large pie scale and performing these steps using signed operations, it is possible to calculate the force applied by the user. Information about the direction of can also be obtained from the sign of the Δ force. In this case, the process of taking the absolute value comes before the process 108.

第9図は過程103におけるコンデンサC1、C2、C
3、C4の充電による力の測定の概略を示すフローチャ
ートである。入口接続121後4隅の最初のものを選択
する過程122を行い、次に選ばれたコン(27) デンサを放電する過程123を行う。第7図のQll、
C21、C31、C41をnチャンネルFETとすると
、この過程はそのゲートをすべて大地に対して正にする
ことにより実行される。次に基準クロックサイクルF=
Oで選ばれたコンデンサの充電を始める過程124を行
う。増分器過程125における1クロツクサイクルの遅
れの後、充電完了判定126を行い、コンデンサC1、
C2、C3、C4中の選ばれた1つの電圧を閾値レベル
と比較してこのレベルに達しているか否かを見る。否定
の場合は選ばれたコンデンサの充電に必要なりロックサ
イクル数を測定するサブルーチンのこの部分を繰返し、
さらに1クロツクサイクルだけその選ばれたコンデンサ
を充電した後再度判定126を行う。判定126で肯定
に達したとき、Fのそのときの値は選ばれたコンデンサ
の充電に要する時間を表わすが、これはそのコンデンサ
のキャパシタンスすなわちその両極板の間隔に依存し、
従ってそのコンデンサの極板の一方にかかる分力がFを
貯える過程127で蓄積される。次に4隅全部完了の判
定128を行い、(28) 肯定のときだけ出口接続129に達するが、否定の場合
は次の隅を選ぶ過程130を行い、サブルーチンを過程
123に戻してコンデンサCI、 C2、C3、C4中
次に選ばれたものについて測定した力を表わすFの値を
引出す。
FIG. 9 shows capacitors C1, C2, and C in step 103.
3. It is a flowchart showing the outline of the measurement of force by charging C4. A step 122 of selecting the first of the four corners after the inlet connection 121 is performed, followed by a step 123 of discharging the selected capacitor (27). Qll in Figure 7,
If C21, C31, and C41 are n-channel FETs, this process is performed by making their gates all positive to ground. Then the reference clock cycle F=
Step 124 is performed to start charging the capacitor selected at O. After a one clock cycle delay in incrementer step 125, a charge complete determination 126 is made and capacitor C1,
A selected voltage among C2, C3, and C4 is compared with a threshold level to see if this level has been reached. If not, repeat this part of the subroutine to measure the number of lock cycles required to charge the selected capacitor;
After charging the selected capacitor for one more clock cycle, decision 126 is made again. When a positive decision 126 is reached, the current value of F represents the time required to charge the selected capacitor, which depends on the capacitance of that capacitor or the spacing of its plates;
Therefore, the component force applied to one of the plates of the capacitor is accumulated in the process 127 of storing F. Next, a judgment 128 is made to see if all four corners have been completed, and (28) the exit connection 129 is reached only if it is affirmative, but if it is negative, a step 130 is performed to select the next corner, and the subroutine is returned to step 123 to connect the capacitor CI, Draw the value of F representing the force measured for the next selected one of C2, C3, and C4.

第10図は第8図の主プログラムのフローチャートの過
程104を構成するルーチンを示す。入口接続131の
後1隅で始める過程132を行う。保証過程133では
選ばれた隅に対する力測定値の低速平均が、この低速平
均の前の値から(簡単なビット場所シフトで得られるよ
うに)2 で割ったその値を差引き、力測定値の更新値
を加えて計算される。
FIG. 10 shows a routine that constitutes step 104 of the main program flowchart of FIG. Step 132 is performed starting at one corner after the inlet connection 131. In the guarantee step 133, the slow average of the force measurements for the selected corner is determined by subtracting that value divided by 2 (as obtained by a simple bit place shift) from the previous value of this slow average and calculating the force measurement. Calculated by adding the updated value of

F値の測定には8ビット分解を用いたが、低速平均の2
8による除算に適応するため16ビツト分解を行う。第
8図の主プログラムの流れの初期設定過程102では、
各力測定値に対する低速平均の初期値を刃側定値自身で
与えることもできる。1つの隅について低速平均を計算
した後、他の隅の有無判定134を行い、ここで低速平
均を4隅の全部で計算したか否かを判定する。肯定の場
合は次の隅(29) をとろ過程135を行い、サブルーチンを過程133ま
で戻して次の隅について低速平均を計算する。
8-bit decomposition was used to measure the F value, but the slow average 2
Perform 16-bit decomposition to accommodate division by 8. In the initial setting step 102 of the main program flow in FIG.
The initial value of the slow average for each force measurement value can also be given by the blade side constant value itself. After calculating the low-speed average for one corner, presence/absence determination 134 of other corners is performed, and here it is determined whether the low-speed average has been calculated for all four corners. If yes, the next corner (29) is taken, step 135 is performed, and the subroutine returns to step 133 to calculate the slow average for the next corner.

否定の場合は高速平均の計算を始める。この計算で過程
136.137.138.139はそれぞれ過程132
.133.134.135と同様であるが、過程137
は過程133と平均が長時間(28サンプル)平均でな
く短時間(2サンプル)平均である点で異なる。高速平
均の前の値と力測定値の更新値を加えてこの和を(ビッ
ト位置シフトで行い得るように)2で割る。判定138
が肯定のときは4隅の全部について低速平均と高速平均
の値が計算されており、出口接続140に達する。
If negative, start high-speed average calculation. In this calculation, processes 136, 137, 138, and 139 are respectively processes 132 and 132.
.. Similar to 133.134.135, but with process 137
differs from process 133 in that the average is not a long time (28 samples) average but a short time (2 samples) average. Add the previous value of the fast average and the updated value of the force measurement and divide this sum by two (as can be done with a bit position shift). Judgment 138
When is positive, the slow average and fast average values have been calculated for all four corners and reach the exit connection 140.

第11図は第8図の主プログラムの流れのxy位置の計
算過程112のルーチンのフローチャートである。この
ルーチンの入口接続141では接触板70の4象限のそ
れぞれにおける力測定値に対する低速平均と高速平均か
ら始まる。第6図に示す接触板70の左下、右下、左上
、右上の各象限に対する低速平均をそれぞれ頭字語SB
L、SBR,STL。
FIG. 11 is a flowchart of the routine of the xy position calculation step 112 of the main program flow of FIG. Entry connection 141 to this routine begins with slow and fast averaging for force measurements in each of the four quadrants of contact plate 70. The low speed average for each of the lower left, lower right, upper left, and upper right quadrants of the contact plate 70 shown in FIG. 6 is represented by the acronym SB.
L, SBR, STL.

STRで表わし、対応する高速平均をF B L、 F
BR。
Denoted by STR, the corresponding fast average is F B L, F
B.R.

(30) FTL、FTRで表わす。過程142では接触板70の
左半部の力の差引合計である変数R2が計算され、過程
143では接触板70の右半部の力の差引合計が計算さ
れる。次の位置呼出し接続144では第11図のフロー
チャートの過程142. 14.3で発生した変数R2
、R3から生じる接触板70に、対する利用者の力印加
点のX座標を計算する第12図のサブルーチンを呼出す
。このサブルーチンは接触板70の左と右の力の差引合
計を象限コンデンサの中央から接触板70の左端と右端
まで外挿し、実際に最左端と最右端の外挿の和によるそ
の外挿の最右端の商を計算してXに対応する変数R5を
得る。第11図のルーチンの過程145ヤはR5がXと
して貯えられる。
(30) Expressed as FTL and FTR. In step 142, a variable R2, which is the sum of the forces on the left half of the contact plate 70, is calculated, and in step 143, the sum of the forces on the right half of the contact plate 70 is calculated. The next location call connection 144 is step 142 of the flowchart of FIG. Variable R2 generated in 14.3
, R3, calls the subroutine of FIG. 12 which calculates the X coordinate of the point at which the user applies force to the contact plate 70. This subroutine extrapolates the sum of the left and right forces on the contact plate 70 from the center of the quadrant capacitor to the left and right edges of the contact plate 70, and actually calculates the maximum of that extrapolation by the sum of the left-most and right-most extrapolations. The rightmost quotient is calculated to obtain the variable R5 corresponding to X. In step 145 of the routine of FIG. 11, R5 is stored as X.

次に利用者の力印加点のX座標を計算する。過程146
では接触板70の下半部の力の差引合計に等しいR2を
計算し、過程147では接触板70の上半部の力の差引
合計に等しいR3を計算する。位置呼出し接続148に
よシ第12図のサブルーチンが続き、過程149では得
られたR5の値をX座標として貯える。X、yが計算さ
れると、出口接続150により(31) 第8図の主プログラムの流れの過程113に進む。
Next, calculate the X coordinate of the user's force application point. Process 146
In step 147, R2 is calculated which is equal to the sum of the subtractions of the forces on the lower half of the contact plate 70, and in step 147, R3 is calculated which is equal to the sum of the subtractions of the forces on the upper half of the contact plate 70. The subroutine of FIG. 12 continues via location call connection 148, and step 149 stores the resulting value of R5 as the X coordinate. Once X, y have been calculated, exit connection 150 leads to (31) step 113 of the main program flow of FIG.

第12図は加えられた力の位置を計算するためのサブル
ーチンのフローチャートである。位置決め接続151が
呼出されると、サブルーチンの最初の過程152でまず
変数R5がOに設定される。然る後、コンデンサ71.
72%73.74の各中央に分解された実際の支持力に
等しい接触板70の4隅の理論的支持力が計算される。
FIG. 12 is a flowchart of a subroutine for calculating the location of an applied force. When positioning connection 151 is called, variable R5 is first set to O in the first step 152 of the subroutine. After that, capacitor 71.
Theoretical support forces at the four corners of the contact plate 70 are calculated equal to the actual support forces resolved into each center of 72%73.74.

第13図はこの計算の基礎となる考え方を示す。Figure 13 shows the idea underlying this calculation.

R2、R3は実際に測定された力、R2’、R3′は理
論的な力である。接触板70の断面153はそのy軸ま
たはy軸に沿ったもので、その傾斜は簡単のため図示を
省略した利用者の加えた力による。接触板70の断面1
53の中心から両端までの距離2I!はコンデンサ71
.72.73.74の中心までの距離lの2倍である。
R2 and R3 are actually measured forces, and R2' and R3' are theoretical forces. The cross section 153 of the contact plate 70 is along its y-axis or y-axis, and its inclination is due to the force applied by the user, which is not shown for simplicity. Cross section 1 of contact plate 70
The distance from the center of 53 to both ends is 2I! is capacitor 71
.. It is twice the distance l to the center of 72.73.74.

断面153の傾斜角のためR2、R3はその平均AVよ
りそれぞれR2−AVだけ大きく、またAV−R3だけ
小さくなって断面153の中心から距離lにかかつてい
る。大きさがそれぞれAV+2(R2−AV) とAV
−2(AV−R3) の力R2/、R3’ヲ断(32) 面の中心から21の距離に加え、R2’ 十R3’ =
 R2+R3としても同じ傾斜が得られる。
Because of the inclination angle of section 153, R2 and R3 are each greater than their average AV by R2-AV and smaller by AV-R3 over a distance l from the center of section 153. The size is AV+2 (R2-AV) and AV, respectively.
-2 (AV-R3) force R2/, R3' cutting (32) In addition to the distance of 21 from the center of the surface, R2' + R3' =
The same slope can be obtained by R2+R3.

第12図に戻り、過程154でAV= (R2十R3/
2を計算し、過程155で変数A(第13図のR2’と
AVの差)を(2XR2)−AVに等しいとして計算す
る。
Returning to FIG. 12, in step 154 AV = (R20R3/
2 is calculated, and in step 155, the variable A (the difference between R2' and AV in FIG. 13) is calculated as being equal to (2XR2)-AV.

判定156では計算されたAが0または正で有効か否か
を判定し、Aが負で無効のときは過程157でAK過程
155で得られた値の代シに0を与え、過程158でR
2の補正値(すなわち第13図のR2’に対応する値)
を(A +R2)/2に等しいとして計算する。補正値
R3を決めるための過程159、判定160、過程16
1.162はこのR2の補正値の決定に用いた過程15
5、判定156、過程157.158と同様である。
In judgment 156, it is determined whether the calculated A is 0 or positive and valid. If A is negative and invalid, 0 is given to the value obtained in AK process 155 in step 157, and 0 is given in step 158. R
2 correction value (i.e., the value corresponding to R2' in Figure 13)
is calculated as being equal to (A + R2)/2. Process 159, determination 160, process 16 for determining correction value R3
1.162 is the process 15 used to determine the correction value of R2
5, determination 156, and steps 157 and 158.

過程163では計算値カウントが設定される。これはX
またはX座標を表わすべき2進部分である精度ビットの
数である。ウェア呼出し過程164で第14図のサブル
ーチンのウェア接続171が呼出され、R4を1ビツト
に戻す。過程165では記憶されているR5が1ビット
高位に位置をシフトされ、過(33) 程166ではR4を加えて1ビット多い精度にR5を更
新する。過程167ではカウントを1だけ減じ。
In step 163, a calculated value count is set. This is X
or the number of precision bits that are the binary part that should represent the X coordinate. In the wear call process 164, the wear connection 171 of the subroutine of FIG. 14 is called and returns R4 to 1 bit. In step 165, the stored R5 is shifted to a higher position by one bit, and in step (33) 166, R4 is added to update R5 to have one bit more precision. In step 167, the count is decreased by 1.

カウント判定168ではその新しいカウントが0か否か
を判定する。否定のときはサブルーチンをウェア呼出し
過程164に戻し、肯定の場合はR5を戻シ接続169
に印加する。
In count determination 168, it is determined whether the new count is 0 or not. If negative, the subroutine is returned to the software call process 164, and if affirmative, R5 is returned to the connection 169.
to be applied.

第14図は利用者が力を加えた点のXまたはX座標を指
定する2進部分の各ビットを計算するサブルーチンのフ
ローチャートである。第15図はこの計算に用いる演算
の基礎になる幾何学的考え方を示す。例えばX座標を計
算の対象とする。接触板70の左側の組合せ差額の力R
2を単位長の梁の右端(すなわち1)におき、その右側
の組合せ差額の力R3を左端(すなわち0)におく。初
歩力学でよく知られているモーメント3角形を描くと、
その斜辺は利用者が力を加えた点に対応するX座標X□
の点170で交わる。R2、R3の大きさを比較すると
、この座標を示す2進部分の最高位ビットが、R2がR
3以上のときO、R3未満のとき1であることが判る。
FIG. 14 is a flowchart of a subroutine that calculates each bit of the binary portion specifying the X or X coordinate of the point to which the user applied force. FIG. 15 shows the geometrical concept underlying the operations used in this calculation. For example, let the X coordinate be the subject of calculation. The combined differential force R on the left side of the contact plate 70
2 is placed at the right end (i.e., 1) of a beam of unit length, and the combined difference force R3 on the right side is placed at the left end (i.e., 0). If we draw the moment triangle, which is well known in elementary mechanics,
The hypotenuse is the X coordinate X□ corresponding to the point where the user applied force
intersect at point 170. Comparing the sizes of R2 and R3, the highest bit of the binary part indicating this coordinate is
It can be seen that when R is 3 or more, it is O, and when it is less than R3, it is 1.

(34) X原点からの距離0.IXの部分の最高位ビットはR3
と(R2−R3)/2を比較することにより決めること
ができる。これは頂点170を共有し対辺R3と(R2
−R3)/2を持つ2つの3角形が相似であって、その
R3と(R2−R3)/2から170までの高さの比が
R3と(R2−R3)/2の比に等しいからである。と
のX座標の最高位の次のビットはR2が(R2−R3)
/2よシ大きいとき1と決める。この演算を続け、17
0を頂点とする3角形の底辺となる左右の垂直線を移動
し、この垂直線上の底辺を比較してその高さの比を決定
して2進部分X□における他の分解ビットを画定する。
(34) Distance from X origin 0. The highest bit of the IX part is R3
It can be determined by comparing and (R2-R3)/2. This shares vertex 170 and opposite side R3 and (R2
- Two triangles with R3)/2 are similar, and the ratio of the heights from R3 and (R2-R3)/2 to 170 is equal to the ratio of R3 and (R2-R3)/2. It is. The next highest bit of the X coordinate is R2 (R2-R3)
If it is larger than /2, set it as 1. Continuing this calculation, 17
Move the left and right vertical lines that are the base of the triangle with 0 as the vertex, compare the bases on this vertical line, determine the ratio of their heights, and define other decomposition bits in the binary part X□ .

この演算は雑な除算演算である。This operation is a crude division operation.

第14図のフローチャートに戻ると、ウェア接続171
の次の減算過程でA = R2−R3が決まる。その次
の結果の符号判定173で負のときは、過程174が始
まってAが−A/2に更新され、さらに過程175で残
りのR3がAに゛等しく設定され、過程176でR4が
1と決められて戻シ接続180に達する。また正のとき
は過程177が始まってAがA/2(35) に更新され、次に過程178で残りのR2がAに等しく
設定され、さらに過程179でR4が0と決められて戻
シ接続180に達する。
Returning to the flowchart in FIG. 14, wear connection 171
In the next subtraction process, A = R2-R3 is determined. If the sign check 173 of the next result is negative, step 174 is started and A is updated to -A/2, further step 175 sets the remaining R3 equal to A, and step 176 sets R4 to 1. It is determined that the return connection 180 is reached. If it is positive, step 177 is started and A is updated to A/2 (35), then in step 178 the remaining R2 is set equal to A, and in step 179 R4 is determined to be 0 and returned. Connection 180 is reached.

第16図はこの発明の1実施例で、直方体の筐体200
を持つテレビ受像機が支持金属線201.202.20
3.204により外箱(図示せず)内に懸吊されている
。筐体200上側前面隅の支持線201.202は、筐
体200の前面のテレビジョン表示面が見えるように外
箱前面に残された開放部の上に左右に走る支持棒205
に接続され、上側背面内の支持線203.204は筐体
200の後部に支持棒205と同じ高さに設けた支持棒
208に支持された歪み計206゜207に接続されて
いる。支持棒209は外箱内でさらに少し後方に筐体2
00の底面よシ僅か高い高さに設けられ、これに他の2
つの歪み計211,212が取付けられて、その各前面
板に筐体200の背面下隅に取付けたローラー軸受キャ
スタが接触している。
FIG. 16 shows one embodiment of the present invention, in which a rectangular parallelepiped housing 200
The TV receiver with supporting metal wire 201.202.20
3.204 is suspended within the outer box (not shown). Support lines 201 and 202 at the upper front corner of the housing 200 are connected to support rods 205 that run left and right over the opening left on the front of the outer box so that the television display screen on the front of the housing 200 can be seen.
The support wires 203 and 204 in the upper rear surface are connected to strain gauges 206 and 207 supported by a support rod 208 provided at the rear of the housing 200 at the same height as the support rod 205. The support rod 209 is attached to the housing 2 a little further back inside the outer box.
It is installed at a height slightly higher than the bottom of 00, and the other 2
Two strain gauges 211 and 212 are attached, and a roller bearing caster attached to the lower corner of the back surface of the housing 200 is in contact with each front plate.

歪み計206.207.211.212は抵抗ブリッジ
型でそれぞれ電子前置増幅器を有し、マイクロブ(36
) ロセツサ215に電気入力を供給して筐体200の前面
のテレビジョン表示面の前にあるフェースプレート上に
視聴者が接触した位置を判定する。視聴者はテレビ受像
機に表示されたビデオゲームをしたシある種のテレビジ
ョン表示式電算機図形製作動作で相互作用するときフェ
ースプレートに触れる。マイクロプロセッサ215は普
通筐体200上で支持棒205.208の下の空間に詰
め込まれたゲームその他の支援用電子回路用のシャーシ
(図示せず)内に設けられ、その出力216は半数が筐
体200前面のフェースプレートの接触点のX座標を指
定し、残りがX座標を指定する複数個のビット出力から
成っている。
The strain gauges 206, 207, 211, and 212 are of the resistive bridge type, each with an electronic preamplifier and a microb (36
) Provide electrical input to the processor 215 to determine the location of viewer contact on the faceplate in front of the television display surface on the front of the housing 200. The viewer touches the faceplate when playing a video game displayed on the television receiver and interacts with certain television display computer graphics production operations. The microprocessor 215 is typically housed in a chassis (not shown) for gaming and other support electronics packed into the space below the support rods 205, 208 on the housing 200, and half of its outputs 216 are sent to the housing. It specifies the X coordinate of the contact point of the face plate on the front side of the body 200, and the rest consists of a plurality of bit outputs specifying the X coordinate.

支持線201.202.203.204の長さは数イン
チで、視聴者がテレビジョン表示面のフェースプレート
に触れて生ずる筐体200の各背面下隅のその前隅を通
る軸に対する曲げモーメントによる力だけに反応するよ
うになっている。また歪み計211と212はその前面
板に垂直な方向に伝達された横方向の剪断力の分力にの
み応動する。従って(37) 直方体の前面の接触点の位置決めに要する力感知器の数
は′4個に減る。筐体の無拘束移動の問題のない安価な
無摩擦支持もこの構造の特徴である。
Support lines 201, 202, 203, 204 are several inches long and are capable of bending moment forces of each lower back corner of housing 200 about an axis passing through its front corner caused by a viewer touching the faceplate of a television display surface. It is designed to react only to Strain gauges 211 and 212 also respond only to components of lateral shear forces transmitted perpendicular to their front plates. Therefore, (37) the number of force sensors required for positioning the contact point on the front surface of the rectangular parallelepiped is reduced to '4. This structure also features inexpensive, frictionless support that eliminates the problem of unrestricted movement of the casing.

テレビジョン表示面フェースプレートに視聴者が触れた
点の横座標の決定に関する限り、マイクロプロセッサ2
15の計算は接触枠に沿う位置の場合と同様に進行する
。各支持線は表示面に垂直な分力の歪み計211.21
2への伝達を拘束しないから、水平位置は歪み計211
.212の一方に伝達された力の差額に対する応答をそ
の双方に伝達された力の差額に対する応答で割ることに
よシ計算される。
As far as the determination of the abscissa of the point touched by the viewer on the television display surface faceplate is concerned, the microprocessor 2
15 proceeds in the same way as for positions along the contact frame. Each support line is a strain gauge 211.21 of the component force perpendicular to the display surface.
Since the transmission to 2 is not restricted, the horizontal position is the strain gauge 211.
.. 212 by dividing the response to the difference in force transmitted to one of them by the response to the difference in force transmitted to both.

またテレビジョン表示面フェースプレートに視聴者が触
れた点の縦座標の決定に関する限り、表示面のフェース
プレート上で筐体200の前面上縁の軸からある距離y
だけ下に加えられた力F4によるその軸の周シの曲げモ
ーメントの値はFAyである。この曲げモーメントは支
持線203.204内のこの曲げモーメントF6゛Zo
と平衡する。ただしFoは加えられた力の和2゜は支持
線201.202と筐(38) 体200上縁との接手を通る軸と支持@203.204
と上縁との接手を通る軸との距離である。値FAは歪み
計206,207の出力応答の合計で判るから、これを
歪み計201. 202の出力応答の合計で求めだFo
で割ると、yがそれの既知寸法Y。との比によって得ら
れる。
Also, as far as determining the ordinate of the point at which the viewer touches the television display faceplate is concerned, a certain distance y from the axis of the front upper edge of the housing 200 on the faceplate of the display surface.
The value of the bending moment around that axis due to the force F4 applied below is FAy. This bending moment is equal to this bending moment F6゛Zo in the support line 203.204.
Equilibrium. However, Fo is the sum of the applied forces 2° is the axis passing through the joint between the support line 201.202 and the upper edge of the casing (38) and the support @203.204
and the axis passing through the joint with the upper edge. Since the value FA can be determined by the sum of the output responses of the strain meters 206 and 207, this value is determined by the sum of the output responses of the strain meters 206 and 207. It is found by the sum of the output responses of 202.
Divided by, y is its known dimension Y. It is obtained by the ratio of

必要な力感知器の数はまた歪み計206,207の中間
位置に1個の歪み計をおいてFoを測定することにより
さらに減じられる。すなわち支持線203.204を廃
し、1本の支持線を置換した歪み計と置換される支持線
203.204の接続点の中間の筐体200上縁とに接
続する。この構成で生ずる問題は置換した歪み計が垂直
軸の周りの曲げモーメントに応動しないようにすること
である。第16図の構成における歪み計206.207
のこのような曲げモーメントへの応答は反対向きになシ
、Fo算定時の合計で相殺される。
The number of force sensors required can also be further reduced by placing one strain gauge midway between strain gauges 206 and 207 to measure Fo. That is, the support wires 203 and 204 are eliminated, and one support wire is replaced with the strain gauge and the upper edge of the casing 200 is connected to the middle of the connection point of the replaced support wires 203 and 204. The problem that arises with this configuration is to ensure that the replaced strain gauges do not respond to bending moments about the vertical axis. Strain meters 206 and 207 in the configuration of Figure 16
The response to such a bending moment is opposite, and is canceled out by the sum when calculating Fo.

以上接触棒と接触板の問題を支点に拘束のない梁の機構
により解析したが、この発明は支点に拘束のある梁の機
構によって解析し得る接触棒や接(39) 触板にも拡張することができる。この1例は接触板がプ
ラスチックのテレビジョン筐体の上面であってその上面
がその前、後および両側で水平に拘束されている場合で
ある。この上面の拘束は筐体の前後両側壁を介する上向
きの力とその筐体上面を水平に保つ曲げモーメントによ
る。利用者の加える力は反対向きの力とモーメントに分
解することができ、その力の印加点の計算の基礎として
筐体頂壁下面に取付けた歪み計の測定値を用い、一般の
機械技術者によく知られた拘束梁処理用の面積モーメン
ト法の理論を前後と両側間に適用すればよい。
Although the problem of contact rods and contact plates has been analyzed above using a beam mechanism with no constraints on the fulcrum, this invention can also be extended to contact rods, contacts (39), and contact plates that can be analyzed using a beam mechanism with constraints on the fulcrum. be able to. One example of this is where the contact plate is the top surface of a plastic television housing, and the top surface is constrained horizontally at the front, back, and sides. This restraint of the upper surface is due to an upward force through the front and rear walls of the casing and a bending moment that keeps the upper surface of the casing horizontal. The force applied by the user can be decomposed into forces and moments in opposite directions, and ordinary mechanical engineers can use the measured values of the strain gauges attached to the lower surface of the top wall of the housing as the basis for calculating the point of application of the forces. The well-known theory of area moment method for restrained beam processing can be applied between the front and back and both sides.

利用者の加えた力を分解して接触点を決めるために用い
る力感知器は、ある種の方式ではその力の印加方向を決
定して利用者応動系にさらに入力を追加するために使用
することもできる。
Force sensors used to resolve the force applied by the user and determine the point of contact can also be used in some schemes to determine the direction of application of that force and add further input to the user response system. You can also do that.

特許請求の範囲において、パイアスカは0とすることも
でき、2進数について「並列供給」は2進数が特定の時
点に同時に供給されなくても同じ計算サイクル中に供給
される2進数を含むように(40) 自由に解釈すべきである。
In the claims, Paiska can also be 0, and for binary numbers, "parallel supply" includes binary numbers that are supplied during the same calculation cycle even if the binary numbers are not supplied at the same time at a particular point in time. (40) Should be interpreted freely.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図および第2図は接触棒や接触板に利用者の力が加
わる点をこのような機械的部材の支点の力の分解から進
めてこの発明により計算する方法の理解に有用な図、第
3図および第4図は下面4隅を支持された直方体の頂面
または側面の接触点のこの発明による計算を理解するに
有用な図、第5図は接触棒に沿う接触点の出力表示を行
うためこの発明を実施した装置を示す略示ブロック図、
第6図はこの発明の進渉において利用者が加えた力に応
答する可変キャパシタンスを与える手段を持つチェス盤
装置の分解図、第7図はこの発明により第6図のチェス
盤装置のチェス盤に利用者が力を加えた点を計算するた
めにマイクロプロセッサを用いたそのインターフェース
の回路図、第8図ないし第12図および第14図は上記
計算を示すフローチャート図、第13図および第15図
は上記フローチャート内の過程の理解に有用な図、第1
6図はこの発明によりテレビ受像機のフェースグレート
(41) に利用者が接触した点を計算する力感知器を作動させる
ため外箱内に行ったそのテレビ受像機の取付は法を示す
斜視図である。 40.70・・・機械的部材、41.42・・・支点、
44.51.45.52.53・・・力感知器、62〜
67.103・・・判定手段。 %許出願人   アールシーニー コーポレーション代
理人 清水 哲ほか2名 (42) 手続補正書(方式2 1.事件の表示 特願昭58−153992号 2、発明の名称 機械的部材の表面の多数位置から利用者の選択した任意
の1位置を識別する方法並びに装置住 所  アメリカ
合衆国 ニューヨーク州 10020ニユーヨーク ロ
ックフェラーフラサ306、 補正の対象 図  面 7、補正の内容 図面中、第8図、第9図、第10図、第11図、第12
図および第14図を別紙のものと差替えます(各フロー
チャートを示す図面の内容は変更なし)。 添付書類 図面第8.9.10.11.12.14図 1通販  
1 and 2 are diagrams useful for understanding the method of calculating the point at which a user's force is applied to a contact rod or contact plate according to the present invention by proceeding from decomposition of the force at the fulcrum of such a mechanical member, 3 and 4 are diagrams useful for understanding the calculation according to the present invention of contact points on the top or side surfaces of a rectangular parallelepiped supported at the four corners of the lower surface, and FIG. 5 is an output display of the contact points along the contact bar. a schematic block diagram showing an apparatus embodying the invention for carrying out the
6 is an exploded view of a chessboard device having means for providing a variable capacitance responsive to a force applied by a user in accordance with the present invention; FIG. 7 is an exploded view of the chessboard device of FIG. 8 to 12 and 14 are flow chart diagrams illustrating the above calculations; FIGS. 13 and 15 Figure 1 is a diagram useful for understanding the process in the above flowchart.
Figure 6 is a perspective view showing how the television receiver is installed inside the outer box in order to activate the force sensor that calculates the point at which the user touches the face plate (41) of the television receiver according to the present invention. It is. 40.70... Mechanical member, 41.42... Fulcrum,
44.51.45.52.53...force sensor, 62~
67.103...Determination means. % Applicant RCSNY Corporation Agent Satoshi Shimizu and 2 others (42) Procedural amendment (Form 2) 1. Indication of the case Patent application No. 153992/1982 2, Title of the invention Utilization from multiple positions on the surface of a mechanical member Method of identifying any one position selected by the person and device address 306 Rockefeller-Frasa, New York, New York 10020, United States of America, Drawing to be corrected: Plane 7, Contents of amendment: Drawings, Fig. 8, Fig. 9, Fig. 10 Figure, Figure 11, Figure 12
The figures and Figure 14 will be replaced with those in the attached sheet (the contents of the drawings showing each flowchart will remain unchanged). Attached documents drawings 8.9.10.11.12.14 1 mail order
Up

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)機械的部材の表面の多数位置から利用者の選択し
た任意の1位置を識別する方法であって、上記選択した
位置に印加された力を用いて、上記部材に接続された力
感知器にその印加された力の各分力を表わす電気信号を
発生する段階と、上記電気信号の相対振幅から力の印加
された位置の同一性を計算する段階とを含むことを特徴
とする方法。
(1) A method for identifying any one position selected by a user from among multiple positions on the surface of a mechanical member, the force sensing being connected to the member using a force applied to the selected position. A method comprising the steps of: generating an electrical signal representing each component of the force applied to the device; and calculating the identity of the location of the applied force from the relative amplitude of the electrical signal. .
(2)機械的部材の表面の多数位置から利用者の選択し
た任意の1位置を識別する装置であって、上記機械的部
材にその各支持点で接続され、上記選択した位置に印加
された合計の力の各分力を感知してその各分力を表わす
電気信号を発生する力感知器と、その各電気信号の振幅
から実質的に実時間でその力が印加された上記利用者の
選択した位置の同一性を判定する手段とを含むことを特
徴と(1) する装置。
(2) A device for identifying any one position selected by a user from among multiple positions on the surface of a mechanical member, the device being connected to the mechanical member at each of its support points and applying voltage to the selected position. a force sensor that senses each component of the total force and generates an electrical signal representing each component; and a force sensor that senses each component of the total force and generates an electrical signal representing each component, and the user to whom the force is applied substantially in real time based on the amplitude of each of the electrical signals. (1) A device characterized in that it includes means for determining the identity of a selected position.
JP58153992A 1982-08-23 1983-08-22 Method and apparatus for identifying one position freely selected by user from among many positions on surface of mechanical member Pending JPS5994136A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/410,857 UST104303I4 (en) 1982-08-23 1982-08-23 Mechanically actuated general input controls
US410857 1999-10-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS5994136A true JPS5994136A (en) 1984-05-30

Family

ID=23626523

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58153992A Pending JPS5994136A (en) 1982-08-23 1983-08-22 Method and apparatus for identifying one position freely selected by user from among many positions on surface of mechanical member

Country Status (6)

Country Link
US (1) UST104303I4 (en)
JP (1) JPS5994136A (en)
KR (1) KR840006087A (en)
DE (1) DE3330400A1 (en)
FR (1) FR2532086A1 (en)
GB (1) GB2125971A (en)

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Also Published As

Publication number Publication date
GB2125971A (en) 1984-03-14
KR840006087A (en) 1984-11-21
UST104303I4 (en) 1984-06-05
GB8322212D0 (en) 1983-09-21
DE3330400A1 (en) 1984-02-23
FR2532086A1 (en) 1984-02-24

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