KR920006327B1 - 공간좌표 검출장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

공간좌표 검출장치
제1도는 본 발명의 공간좌표 검출장치의 바람직한 예를 도시한 도식도.
제2도는 제1도의 시간조절 발진기의 회로도식.
제3도는 본 발명의 바람직한 예에 사용된 각종의 신호간의 시간관계를 도시한 시간도식.
제4도는 제1도의 도전성 표면과 추진회로의 회로 도식.
제5도는 제1도의 자동 신호 이득율제어 및 아나로그 대 디지탈 변환 회로의 도식도.
제6도는 제1도의 도전성 표면의 구조를 나타낸 개략도.
제7도는 본 발명의 바람직한 예에 사용한 탐침의 개략도.
제8도는 본 발명의 다른 바람직한 예에 사용한 복수 도전성 표면의 사시도.
제9도는 본 발명의 바람직한 예에서 전압(V1및 V2)과 이것은 측정기준이 되는 두 기준점의 관계를 나타내는 개략도.
제10도는 도전성 표면을 구의 일부로한 본 발명의 다른 바람직한 예의 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
134 : 도전층 130 : 지지면
132 : 접착층 138 : 보호층
144 : 변압기 142 : 접착제
146 : 구멍 150 : 포착 안테나
152 : FET 154 : 저항기
160 : 케이블 156 : 패러데이 케이지
158 : 절연재료
본 발명은 연필모양의 탐침(Stylus or probe)과 같은 움직이는 대상물의 공간좌표의 전기적인 표상을 검출 및 측정해내는 장치, 특히 2차원적인 좌표시스템에 대한 대상물의 위치를 그 제3의 수직위치의 변화에는 상관없이 정확하게 측정해 내는 장치에 관한 것이다.
현재, 2차원적인 좌표 시스템(예컨대, X-Y좌표 시스템)에서 대상물의 위치를 측정해내는 기술적인 방법은 여러가지가 있다. 한가지 이러한 방법으로서는 입력기구로서 이른바 "비트-패드(bit-pad)"에 의해서 동작하는 전자탐침을 사용하는 것인데, 이것은 컴퓨터 그래픽 및 컴퓨터 보조 디자인(CAD)시스템에 대하여 기하학적인 좌표를 제공하는데 사용할 수 있는 것이다. 이러한 기구들 중에서 이제는 더 이상 널리 사용되고 있는 것은 아니지만, 랜드 태블릿(Rand Tablet)이라고 하는 것이 있는데, 이것은 수동식 탐침으로 검출해 낼 수 있는 다양한 부호펄스를 지닌 도체들을 2차원(X-Y)적으로 배열해서 사용하는 것이다. 이것으로 임의의 순간에 탐침에 유기된 시간에 따른 특정한 펄스패턴에 의해서 탐침의 ''X-Y"좌표위치를 측정해내는 것이다.
선행기술의 방법에서는 전기적으로 여기시킨 도전성 표면에 대하여 탐침을 직접 접촉시키거나 또는 용량식으로 연관시킴으로써 2차원적인 전위차계와 비슷한 방식으로 탐침의 위치에 관한 전기적인 표상을 얻어낸다. 미 탐침점은 보통의 전위차계에 있어서 와이퍼 접점에 해당하는 것인 반면, 일정한 저항도의 도전성표면은 전위차계의 저항소자에 해당하는 것이다. 보통의 전위차계에 있어서는 와이퍼가 선형적으로 왕복활주하는 반면에 2차원적인 전위차계식 위치 감지기의 경우에는 탐침의 도전성 표면상에서 자유로이 움직일 수 있게 된다. 또 다른 2차원적인 위치 검출방법은 탐침을 강체 또는 선재형 부재에 의해서 한 쌍의 전위차계에 부착시켜 탐침이 "X" 및 "Y"축선을 따라서 활주하여 그 위치가 변함에 따라서 그 전위차계의 저항이 변하도록 하는 것이다. 아울러, 유연한 도전성 막(membrane)을 사용해서 탐침 또는 다른 대상물을 제1차 전위차계 표면에 대하여 눌렀을때 이 표면에 도전성 막이 접촉하도록 할 수 있다. 이러한 방법의 몇가지 예로서는 엘.라이펠 씨의 미국특허 제 3,617,630호, 알.디.브래드쇼 등 제씨의 미국특허 제 3,423,528호, 에이.비.이.엘리스씨의 미국특허 제 3,497,617호, 엘.씨.말라바드씨의 미국특허 제 3,632,874호, 및 일본특허 제 175138호를 들수있다.
더욱 최근의 기구는 탐침에서 발사되는 초음파 펄스가 여러 마이크로폰에 도착하는 시간을 해석하여 그 마이크로폰 배열군으로 형성된 2차원적인 또는 3차원적인 축선조에 대한 탐침의 위치를 특징짓는 디지탈 좌표부호로 변환시키는 것이다. 또 다른 방법은 철합금선의 수직배열군에서 발사된 비교적 서서히 진행하는 마그네토스트릭티브 펄스(magnetostrictive pulse)의 진행시간을 이용하는 것이다. 이 방법에서는 기본적으로 탐침에 코일을 포함시켜 자기펄스의 진행상태를 검출하여 그 위치를 측정해 낸다. 이 방법을 변형시켜 코일 그 자체로 하여금 플럭스펄스를 발사하도록 하여 이것을 "X-Y" 좌표 평면의 주계에서 검출해서 탐침의 위치를 측정해 내기도 한다.
이러한 수 많은 공지의 방법들은 수동식 탐침의 위치를 표시하는 "X-Y"좌표 신호를 측정해내는데 유용한 것들이지만 그 동작원리에 특징적으로 속하는 본질적인 결점을 안고 있다. 탐침과 도전성 표면간의 저항식 접촉에 의한 전위차계식 방법은 그 도전성 표면이나 탐침의 오염이나 마모 또는 기타의 손상으로 인해서 정확도가 떨어지게 된다. 유연한 막에 의한 방법은 그 막이 찢어지거나 잘라져 버리기 쉽다. 음향에 의한 방법은 환경적인 오신호를 받기 쉬움과 아울러, 기본적인 요건인 음향원(통상 스파크 쉼)은 비교적 수명이 짧거나 또는 범위가 제한되어 있다. 마그네토스트릭티브에 의한 방법은 특수한 제조 및 표준화 기술을 요함과 아울러, 주좌표 평면에 대한 수직방향으로 포착 범위가 제한되어 있다. 이러한 수 많은 방법은 불투명한 구조를 요함으로써 어떤 용도에서는 그 유용성에 한계가 있다. 후술할 것이지만 본 발명은 이러한 제반 결점을 해결하는 것이다.
본 발명은 여기된 도전성 표면에 대한 탐침과 같은 움직이는 대상물의 공간좌표에 관한 전기적인 표상을 검출 및 측정해내는 시스템을 개량하는데 그 목적이 있다. 도전성 표면은 평면상으로 하거나, 또는 더욱 일반적으로 어떠한 임의의 형상으로 해도 좋다. 본 발명은 사용자로 하여금 2차원적인 좌표 시스템(예컨대,X-Y)에 대한 대상물의 위치를 그 제3의, 일반적으로 수직좌표(예컨대 높이 "h")에 관계없이 그 "X-Y"좌표의 허용편차에 근사한 범위에 걸쳐서 측정해낼 수 있도록 한다. 아울러, 본 발명은 그 수직좌표의 값도 측정될 수 있도록 한다.
도전성 표면상에 적절한 시간과 주파수로 전압을 걸면 전류가 기본적인 좌표축선(예컨대"X" 및 "Y"축선)에 평행한 방향으로 흘러서 각 위치를 특징짓는 전압조를 형성시킨다. 시간조절 및 스윗치 장치에 의해서 기준점을 변위시켜 그 기준점에 대한 "X" 및 "Y" 전장의 전압을 도전성 표면상에서 탐침을 이동시키면서 검출해 낸다. 그 도전성 표면의 사실상 서로 마주한 측면 또는 모서리에 미리 정한 두 기준점간에 변위시킴으로써 그 도전성 표면상의 임의 지점과 관련된 각 좌표축선에 대한 한쌍의 전압이 발생되도록 하는 것이다.
탐침을 그 도전성 표면과 접속시켜 그 전장과 용량식으로 연결시킴(capacitive coupling)으로써 "X" 및"Y"전압을 검출해내게 된다. 그 기준점을 신속하게 변위시키면 탐침이 사실상 동일한 탐침높이와 주변조건하에서 각 좌표에 대해 두개의 전압치를 검출해 낼 수 있게 된다. 이 전압신호들을 전자 장치에 의해서 적절하게 조건화(條件化)시킨 다음, 가변적인 신호이득율 증폭장치와 제어루프에 의해서 각 신호쌍에 탐침의 수직좌표(즉, 높이" ")의 변화에 따라서 직접적인 관계로 변하는 수식을 승산한다. 이렇게 가변적인 수식을 두 신호쌍에)곱하면 기본적으로 높이와 상관없는 전압신호를 얻어낼 수 있게 된다. 이 최종적인 전압신호를 마이크로프로세서로 처리해서 도전성 표면 상방으로의 높이와는 관계없는 탐침의 위치를 표시하는 "X-Y"좌표를 얻어내게 된다. 아울러, 탐침의 수직방향으로의 위치변화에 따라서 변하는 신호이득항(gainor scaling term)을 관찰해서 탐침의 높이(h)를 정확하게 측정해서 제3의 독립적인 시스템 입력변수로 이용할 수도 있다.
본 발명에서는 단일의 탐침을 가지고서 하나 이상의 도전성표면에 대하여 사용할 수 있기 때문에 사용자가 더욱 큰 융통성을 지닐 수 있게 된다. 공간좌표를 측정해내기 위해서 상기한 과정을 시작하기 전에 사용자가 탐침을 배치시키는 표면은 폴링장치(polling means)에 의해서 결정한다.
이와는 달리, 서로 다른 표면에 서로 다른 여기주파수를 사용해서 주파수 선택방법에 의해서 표면들을 식별해 낼 수도 있다. 또는 서로 다른 표면을 시간 편차 멀티플렉싱 기법에 의해 동작시켜 시간 선택방법에 의해서 표면들을 식별해 낼 수도 있다.
도전성 표면은 투명하게 해서 임의의 모든 형태의 시각매체 및 시각표시장치의 전방에 배치하여 그 시각 매체나 표시장치에 대한 탐침의 좌표를 시각화 시킬 수도 있다.
이러한 등등의 본 발명의 잇점은 최근에 공중에 인식되어 인기가 좋다. 예컨대, 본 발명은 회로 텔레비젼 시청자를 위해서 축구 경기를 도해하고, 월트 디즈니 세계에 있는 에프코트 센터(EPCOT Center)에서 "즉흥척인 예술"을 창조해내는 데에 사용할 수 있다.
본 발명의 기본적인 목적은 2차원적인 도전성표면(예컨대 "X" 및 "Y")에 대한 대상물의 좌표를 그 'X-Y"도전성표면의 칫수와 거의 같은 범위에 걸쳐서 정확하게 측정해 낼 수 있는 장치를 제공함으로써 상기한 바와같은 공지기술의 한계와 기타 결점을 극복해 내는 데에 있다.
본 발명의 또 한 목적은 제3의 수직좌표(예컨대 높이 "h")의 변화로 인한 오차를 사실상 내지 않고서 탐침의 위치를 측정해내는데에 있다.
본 발명의 또 한 목적은 도전성 표면의 신호공급원 변화나 전기적인 비선형성과 같은 시스템 결함으로 인한 오차를 최소화 시키는데에 있다.
본 발명의 또 한 목적은 투명한 폴리카보네이트와 같은 두꺼운 절연재료층으로 완벽하게 보호할 수 있는 단단하고 오염저항성이 있는 탐침위치 검출기구를 제공하는데에 있다.
본 발명의 또 한 목적은 탐침의 도전성 표면에 대한 수직방향으로의 위치를 측정해낼 수 있는 장치를 제공하는데에 있다.
본 발명에 관해서 첨부한 도면을 예로 들어 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 바람직한 예로서 제1도의 도전성 표면(10,12)은 사실상 균일한 전도성의 도전재료로 연속적으로 형성시켜 놓은 표면(예컨대, 투명한 아세테이트나 유리기판상에 적층시켜 놓은 금박층)으로 할 수 있다. 더 일반적으로 말해서 도전성 매체는 예컨대, 금속성, 이온성, 또는 유기성(orgnic)으로 할 수 있으며, 그 표면 기재는 임의의 적당한 물질로 하거나, 또는 도전성 표면 그 자체가 바로 기재가 되도록 할 수도 있다.
이 도전성 표면에 판상의 전류를 형성시키는 것인 바, 우선 전류를 한 좌표축선에 평행한 방향으로 흘려보낸 다음에 그 나머지 좌표축선에 평행한 방향으로 흘려보낸다.
이와는 달리, 서로 다른 주파수의 전류를 동시에 그 두 방향으로 흘려보내는 방법도 있다.
전류를 통과시키는 재료의 저항이 균일하고, 이러한 전류를 보내는 접점이 탐침으로 부터 충분히 멀리 떨어져 있어서 그 도전성표면의 가장자리에 생기는 어떠한 교란신호도 잡히지 않을 정도라면, 탐침과 기준점간의 거리가 증가함에 따라서 전위가 증가하게 된다. 이러한 전위의 증가를 탐침으로 검출해내는 것이다(제1도 참조).
이와는 달리, 저항도가 불균일한 도전성 표면을 이용할 수도 있다. 이 경우 전위는 탐침과 기준점간의 거리가 증가함에 따라서 비선형적으로 증가하게 되나, 여전히 거리의 단함수로 존재하게 되므로, 기준점에 대한 전위와 거리위치간의 유일한 관계가 그대로 유지된다. 따라서, 거리위치는 도전성 표면의 저항함수의 도표에 따라서 측정해 내게 된다. 이러한 저항도표는 예컨대 "CPU2"에 의해서 도달할 수 있는 기억장치 속에 기억시켜 놓을 수 있다(제1도 참조).
저항도가 균일한 평면에 대해서 전류가 "X"방향으로 흐르는 시간만을 고려하여, 기준점의 길이가 "D"가 되는 표면으로 구성된 저항도가 균일한 판을 총전위차(V)로 동작시킨다고 가정하자. 임의의 정한 "X"좌표(Xi)에서의 탐침위치는 다음식으로 표시되는 전압(Vi(X))으로 존재할 것이다.
Figure kpo00001
탐침이 전류판과 실제로 접촉할 경우에는 "K"는 1이 된다. 탐침이 전류판과 용량적으로 연결될 경우에는 "K"는 더 이상 1이 되지 않고, 탐침과 전류판간의 용량적인 연결의 함수 K(h)가 된다. 이러한 연결은 탐침과 전류판간의 거리(h)에 따라서 달라진다. 탐침대 기준점 입력 임피던스와 함께 이것은 그렇지 않을 경우에는 단순한 "V"와 "X"간의 관계를 교란시키는 분압기를 형성시키는데, 그 이유는 "h"가 독립변수라는데에 있다. 이러한 연결이 "h"에 따라서 달라질 때, 기준점(1)에 대해서 임의로 정한 "X"좌표에서 탐침이 경험하는 전압은
Figure kpo00002
가 된다.
본 발명에서는 탐침높이(h)에 관계없이 "X" 및 "Y"좌표위치를 측정해 내기 위해서 "기준점 변위(Reference point shift)"방법을 이용한다. 이 방법에서는 전류판에서 전위강하(potential drop)를 측정하기위한 기준점을 그 전류판의 사실상 서로 마주한 가장자리에 있는 두 기준점 사이에서 기지의 횟수단큼 개폐시킨다. 식(2)이 한 기준점으로 부터 측정한 임의의 "X"좌표에서의 전압을 나타내는 것이라면, 그 반대쪽 가장자리에 있는 제2의 기준점으로부터 측정한 전압은 다음 식:
Figure kpo00003
으로 표시할 수 있다.
상기한 두 전압(V1및 V2)은 임의의 거리(X)와 임의의 높이(h)에서 탐침으로 검출해낼 수 있는 것이다. 이 방법을 사용해서 전적으로 "X"와 상관없는 이들 두 전압의 합계치를 산출해 낼 수 있다. 즉:
Figure kpo00004
"X1+X2"는 탐침의 기준점(1)으로 부터의 "X"축선 거리와 기준점(2)으로 부터의 "X"축선거리를 더한 것이다. 그러므로 "X1+X2"는 기준점(1 및 2)간의 "X"거리에 일치하는 상수로서 사실상 "D"와 일치하는 것이다. 따라서 식(4b)으로 표시한 바와 같이 "V1+V2"는 탐침의 위치와 무관하다.
이 합계치"V(h)V"는 여전히 "h"에 의존하게 되지만, 높이와 상관없는 "X"좌표의 측정치는 이 합계치를 사용해서 신호이득"G(h))"에 대한 자동신호이득제어("AGC") 회로(18) (제1도 참조)를 동작시켜 얻어낼 수 있다. "G(h)"는 탐침높이(h)에 직접적으로 비례하여 변하는 신호이득 함수이다. 따라서 "AGC"회로(18)에 의해서 S=K(h)G(h)가 얻어지게 되는 바, "S"는 상수이다. 예컨대, 탐침(14)이 전류판으로 부터 멀어질수록(h"가 증가할수록) "K(h)"와 "G(h)"는 각각 감소 및 증가하게 되는 바, 왜냐하면 "S"는 모든 "h"에서 상수도 남아있기 때문이다.
이러한 상수관계를 이용해서 탐침높이와 관계없이 "X"좌표의 위치를 표시하는 출력전압을 측정해낼 수있다. 따라서, 식(2)으로 나타낸 임의의 "X"좌표(Xi)에서의 순간적인 탐침전압에 신호 이득"G(h)"을 적용시키면
Figure kpo00005
가 된다. 그러므로, 이 출력전압은 탐침의 높이는 물론, 두 "Vl및 V2"의 측정시에 똑같이 존재하여 신호수준 전압에 영향을 미치게 되는 기타 수 많은 교란인자와 무관한 탐침(14)의 "X"좌표위치의 측정치를 나타낸다. 이 조건은 "Vl및 V2" 측정간에 신속하게 전후로 개폐시킴으로써 쉽게 만족시킬 수 있다.
식(5)의 결과는 "AGC"회로 없이도 컴퓨터로 이 식의 모든 항을 계산해내면 얻어낼 수 있다. 이 경우, 항 "G(h)"은 증폭기의 가변적인 신호이득 보다는 오히려 탐침신호로 부터 측정된 변수를 단순히 표시하는 것이 된다.
지금까지 논한 것은 전류가 "X"방향으로 흐르고 있을 때만을 고려한 것이다. 물론, "Y"좌표는 전류가 "Y"방향으로 흐르고 있을 때에 그와 같은 방식으로 측정해 내면 낸다. 아울러, 알 수 있는 것은 상기한 계산에서 "V1"보다 오히려 "V2" 측정치를 사용할 수 있다는 것이다. 상기한 기준점 변위 방법은 두 지점간의 기준점의 범위만을 설명한 것이지만, 둘 이상의 지점간의 변위에 의해서도 상기한 식과 같은 수식관계에 근거하여 동일한 결과를 얻어낼 수 있음을 알 수 있다.
상술한 바, "AGC"회(18)의 신호이득"G(h)"로는 탐침높이(h)와 관계된 것이다. 그러므로, "X" 및 "Y"좌표 위치와 상관없는 탐침높이의 측정을 표시하는 "G(h)"를 관찰해서 임의의 순간에서의 탐침높이(h)를 측정해낼 수 있게 된다. 따라서 "G(h)"를 측정하는 것은 탐침높이를 또 다른 독립적인 시스템 입력변수로서 사용하기 위한 수단이다. 이러한 제3의 독립적인 입력변수로 부터 얻어낼 수 있는 잇점의 실예로서는 탐침의 궤적을 쫓아서 측정된 좌표를 도형으로 변환시키는 비데오 장치와 함께 본 발명을 사용할 때 형성되는 선의 폭을 조절하고, 그러한 도형에 사용할 수 있는 색의 강도를 변화시키고, 또한 도형적인 심볼의 크기를 변화시킬 수 있다는 것이다.
본 발명의 또 다른 예로서는 상술한 바와같이 "V1+V2의 합계치를 상수값으로 만드는 "AGC"회로(18)를 이용하는 것보다 차라리 전압비(V1/V2)를 사용한다는 것이다. 식(2 및 3)을 검토해 보면 전압비(V1/V2)도 탐침의 높이와는 무관함을 알 수 있다:
Figure kpo00006
이 비는 마이크로 프로세서나 기타 공지의 계산장치에 의해서 간단히 계산해서 "X"좌표의 위치를 측정해낼 수 있다. 이 방법을 사용해서 "V1+V2의 합계치에 의해 식(4b)로 나타낸 바, 상기한 바람직한 예의 방법에서와 같이 제3의 시스템 입력변수를 얻어낼 수 있게 된다.
"X"가 "D"로 접근할 때 그 전압비에 큰 영향을 끼치게 되는 "O" 또는 매우 작은 "V2"로 인한 오차를 방지하기 위해서 "X"의 유효범위를 대략 0.1에서 0.9로 제한하는 것이 바람직하다. 이러한 한계는 "X"가 0.1 보다 작거나 또는 0.9보다 큰 외측가장자리로는 사용자가 접근할 수 없도록 도전성 표면을 설계함으로써 성취해 낼 수 있다.
식(5)과 식(6)은 "X1및 V2"를 "X"의 선형적인 함수로서, 그리고 높이 의존도는 독립적인 함수로서, 그리고 높이 의존도는 독럽적인 함수 "K(h)"로서 가정한 것이다. 그러나, 이러한 선형적인 전압함수는 "Vl및 V2"가 "X"의 단일 함수인한 본 발명을 성공적으로 이용하는데 필수적인 것이 아니다. "V1및 V2"가 비선형 함수인 경우에는 디지탈 색인표와 같은 방법을 이용해서 임의의 "Vl및 V2"에 대한 "X"의 값을 확정할 수 있다.
"X"좌표 기준점(1,2), 도전성표면(10)에 대한 탐침(14)의 위치, 및 전압(V1및 V2)간의 관계를 제9도의 개략적으로 도시하였다.
지금까지 본 발명을 설명한 것은 평면상의 직선형 좌표계를 기준으로한 것이다. 다른 형상의 도체와 좌표계를 사용할지라도 본 발명의 정신을 구현하는 데에는 문제가 없다. 예컨대, 평면 대신에 구나 원주의 일부면을 이용할 수도 있다. 아울러, 이 좌표 검출 방법의 대표적인 용례로서는 수평방피이트의 동작면적을 필요로 하는 것이지마는 수십평방 피이트에 달하는 초대형의 검출 장치에도 본 발명을 성공적으로 이용할 수 있는 것이다. 이러한 대형의 검출기의 경우, 최대 탐침높이(h)는 수피이트 이상이 된다.
본 발명의 바람직한 일예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 상기한 "기준점"방법을 이용하는 실제 회로성분에 관해서 논합과 아울러 단일의 탐침을 여러개의 검출표면에 대해서 똑 같은 방식으로 동작시킬 수 있는 방법에 관해서도 설명할 것이다. 이 결과는 예컨대, 탐침을 한 검출표면(즉, 색채파레트 : Color palette)에 접촉시켜 일반적인 시스템 특성(예컨대, 컴퓨터로 만들어내고자 하는 전자도형의 색채)을 선택해낸 다음, 컬러 디스플레이상에 부착시킨 또 다른 검출면(즉, "캔바스")상에 실제로 도형을 그려낼 때 유리하다.
제1도에서, 산수논리장치를 갖춘 중심처리장치("CPU"2)는 시간조절 발진기(4)와 함께 동작하여 "X 및 Y" 동작과 시간 조절파형(24 및 26)을 각각 시스템에 공급한다. "CPU2" 및 시간조절발진기(4)로 부터 적당한 신호를 받을 경우, 동작 버퍼(drive buffer) (6 및 8)는 변압기(144) (제6도 참조)로 전류를 공급하고, 다시 이 변압기는 검출면(이하 "도전성표면"이라함)으로 "X 및 Y"전류를 공급하게 된다. 제1도의 예에서는 두개의 도전성표면(10 및 12)을 도시하였다. 탐침(probe or stylus) (14)은 표면전위에 대해서 용량식으로 관련을 맺게 된다. 자동 신호 이득("AGC")회로 (18) 및 아날로그 대 디지탈 변환("ADC") 회로(16)가 탐침(14)에서 나오는 출력신호를 "CPU2"에 입력시키기 위해서 적당한 조건에 맞추어서 디지탈화 시킨다.
동작 버퍼(6 및 8)는 각각 도전성 표면(10,12)으로 교류를 공급하는 것이다. 시간조절발진기(4)는 버퍼(6 및 8)로 입력신호를 공급하는 바, 버퍼로 하여금 도전성표면(10 및 12)의 각 가장자리쌍으로 교대로 전류를 공급하도록 하는 것이다. 따라서 전류는 짧은 시간동안에 "X"축선에 직각으로 마주한 한쌍의 가장 자리(예컨대, 제4도의 가장자리 81 및 (5)로 공급된 다음, 다른 짧은 시간동안에 "Y"축선에 직각으로 마주한 한쌍의 가장자리(예컨대, 제4도에서 가장자리 83 및 87)로 공급한다.
전술한 바와같이, 도전성 표면(10 및 12)은 저항도가 균일한 연속적인 도전재료(134) (제6도 참조)로 만든다. 따라서, 어느 순간에 한 쌍의 서로 마주한 가장자리 사이에 판상의 교류전류가 형성된 다음, 또 다른순간에는 다른 한쌍의 서로 마주한 가장 자리 사이에 판상의 교류전류가 형성된다. 그러므로 탐침으로 측정되는 교류전위는 시간과 위치 모두의 변수로서, 전류공급받고 있는 가장자리 쌍과 식(2)으로 표시한 바와같은 탐침(14)의 상대적인 위치에 의존하는 것이다.
본 바람직한 예에서는 전류를 각 도전성 표면의 두 가장자리쌍에 교대로 공급하는 시간 영역 멀티플렉싱(multiplexing)을 도시하였으나, 본 발명을 주파수 멀티플렉싱을 사용해서도 실시할 수 있음을 물론이다. 본 발명은 "X 및 Y"축선을 4분 주기로 동작시켜 실시할 수도 있다.
"기준점 변위" 방법을 실시하기 위해서는 각 축선에 대해서 두개의 기준점을 정해야 한다. 제4도에 도시한 도전성 표면 및 동작회로(48)의 바람직한 예에서는 도전성 표면(82)의 대각선방향으로 마주한 두 모서리(84 및 88)를 한 쌍의 전계효과 트랜지스트(86, 89)에 의해서 각각 교대로 공통전위(또는 접지)로 연결시킨다. 제4도의 예에서는 그 모서리를 하단 좌측("LL")모서리(88)와 상단우측("UR")모서리(84)로 선택하였으나, 다른 지점을 선택해도 좋다. "LL" 모서리(88)를 공통접지에 연결했을 경우에는 그 공통접지에 대한 탐침전위는 탐침(14)이 우측가장자리(81)로 이동함에 따라서 식(2)으로 표시한 바와같이 증가한다. 마찬가지로, 다음에 전류를 "Y"방향으로 흘려보내면 그 공통접지에 대해서 측정한 탐침전위는 탐침이 상부 가장자리(83)쪽으로 이동함에 따라서 증가한다(Y를 변수로한 식(2)로 표시되는 바와같이). 마찬가지로, "UR"모서리(84)로 공통접지에 연결시킬 경우에는 공통접지에 대해서 측정한 탐침의 전위는 탐침이 좌측 가장자리(85) 또는 하방 가장자리(87)쪽으로 이동함에 따라서 증가한다(각각 "X 및 Y"로 변수로한 식(3)). 상술한 바, 탐침(14)을 도전성 표면(82)에서 멀리 떨어지게하면 두"LL" 및 "UR"모서리(88 및 84)에 대해서 각각 측정한 탐침전위와 아울러 시간에 걸친 두 신호의 평균전위가 탐침(14)과 도전성표면(82)간의 용량감소(또는 임피던스 증가)로 인해서 함수("K(h)")로서 표시한 바와같이 감소하게 된다.
제2도에 도시한 시간조절 발진기(4)에 관한 회로는 각각 "X 및 Y"동작과 시간조절 파형(24 및 26)을 시스템에 공급하는 것이다. 이 신호는 다음에서 논할 것이지만, 8비트 2진 계수기(54)의 출력신호(20-27), 및 해독논리기(58)에서 출력되는 "X"동작신호(24), "Y"동작신호(26), 기준신호(28), 샘플신호(30), 변환개시신호(32), "DAO"(42) 및 "DA1"(44)을 포함하는 것이다.
시간조절 발진기(4) (제2도 참조)는 고주파 발진기(52), 8비트 이진 계수기(54) 및 해독논리기(58)로 구성하는 바, 해독논리기는 이진 계수기(54)의 출력신호(56)를 해독하는 것이다. 발진기 주파수는 충분히 높게(예컨대, 1메가헤르츠 정도로)선택하여 도전성 표면에 형성된 교류전장을 용량연결식 탐침(14)에 의해서 쉽게 측정해낼 수 있도록 한다. 이 시간조절 발진기(4)에 들어있는 모든 부품은 시중에서 구할 수 있는 것들이다. 해독논리기(58)는 색인표"PROMS", "PALS" 또는 일련의 논리 성분으로 구성할 수 있다.
제3도는 본 발명의 바람직한 예에서 사용한 각종의 신호간의 시간관게를 도시한 것이다. 이진 계수기(54)에서 해독논리(58)로 출력되는 26및 27신호(60 및 62)의 디지탈 논리상태는(설명을 위해서, 8비트 계수기 54에서 나오는 신호중 상기한 두 가지만을 도시하였음) "X 및 Y"동작파형이 각각 어떻게 교번(交番)되는가를 나타낸다. 제3도에 도시한 바와같이, 26신호가 "1"상태이고 2"신호가 "0" 상태일 때 "Y"동작이 일어나게 된다.
마찬가지로, 두 신호가 모두 "1"상태일때에도 "Y"동작(26)이 일어나게 되며, "X"동작(24)은 다른 두 논리상태에서 일어나게 된다. 따라서, "X"동작(24)이 일어나면 "Y"동작(26)은 멈추고 하는 식으로 동작하게 된다.
"X" 및 "Y"동작파형(24 및 26)을 각각 발생시키고 중단시키고 하는 시간조절발생기(4)에서 나온 윤곽파형(envelope waveform)은 퍼센트 동작주기(duty cycle)를 지니게 하여 각 동작을 동일한 주기 동안에 일어나도록 함과 아울러, 두 파형이 절대로 동시에 일어나지 못하도록 한다. 아울러, 시간조절발생기(4)는 제3도에 도시한 바와 같이 "X 및 Y"동작윤곽주파수의 반주파수로 발진하는 기준파형(28)도 발생시킨다. 이 기준파형(28)은 도전성 표면(82)의 "LL 및 UR"모서리에 각각 연결된 "FETs(89,86)"가 교대로 고저 임피던스 상태로 되도록 제어한다. "FETs"(89 및 86)는 "X 및 Y"파형(24 및 26)이 각각 발생되는 속도의 반에 해당하는 속도로 개폐되므로, 도전성 표면(82)상의 임의의 점에서 전위의 특성은 제3도에 "X1", "Yl", "X2및 "Y2로서 표시한 바와 같이 네개의 시간주기로 나눌 수 있다. 이들 네 시간주기는 모두 동일한 지속시간을 갖는다. 주기 "X1"에서는 "X"동작(24)이 일어남과 아울러 "UR"모서리(84)가 공통 접지로 연결되고, 주기 "Y1"에서는 "Y"동작(26)이 일어남과 아울러 "UR"모서리(84)는 여전히 공통접지로 연결된 상태로 존재하게 된다. 마찬가지로, 주기 "X2및 Y2"에서는 "LL"모실(88)가 공통접지로 연결된다. 주기 "X2"에서는 "X"동작(24)이 일어나고, 주기 "Y2"에서는 "Y2"동작(26)이 일어나게 된다. 이들 네개의 주기순서는 서로 바꾸어 놓을 수 있으나, 본 예에서는 제3도에 도시한 바와 같이 순서를 "X1, Y1, X2, 및 Y2"로 하였으며, "VLL"(64) 및 "VUR(66)은 이 네가지 시간영역에서 각각 "LL"모서리 "FET(89)와 "UR"모서리 "FET"(86)에 걸친 전위(방출에서 공급원)를 나타내는 것이다.
시간조절 발진기(4)는 "CPU"2와 "ADC"16 및 샘플 앤드 홀드 증폭기(126)로 보내는 시간조절신호를 부수적으로 발생시킨다. "ADC"16은 변환동작 개시신호를 받게된다. 시간조절발진기(4)는 샘플 앤드 홀드회로(126) (제5도 참조)를 동작시키는 또다른 신호("샘플"신호)를 발생시키는 바, 이 회로의 출력은 "ADC"16에서 디지탈화 된다. 시간조절 발진기(4)는 "CPU"2로 다른 두개의 신호 "DAO"42 및 "DA1"44를 발생시켜"CPU"2로 하여금 후속의 계산을 쉽게 하도록 하기 위해서 데이타를 읽어 내는 전술한 신호간의 시간조절 관계는 다음에 논할 것이다.
제4도에 제1도의 도전성표면 및 버퍼동작회로(48)에 관해서 더욱 상세하게 도해하였다. 기타 수많은 형태의 동작장치를 이용할 수 있지만 본 바람직한 예에서는 각각 복수의 2차 권선(80 및 94)을 지닌 변압기(78 및 92)를 이용해서 그 도전성 표면(82)에다 필요한 전위차를 형성시켜 놓는다. 전형적인 변압기 배선, 예를들자면 각 표면에서 두쌍의 측면을 두조의 대응 변압기와 옴(ohm : 식으로 접촉시켜 놓는 것이다. 따라서 제4도에 도시한 바람직한 예에서는 변압기(78)의 2차권선(80)을 한쌍의 측면(83-87) (예컨대, Y축선에 직각인)에 접속시키고, 다른 변압기(92)의 2차 권선(94)은 다른 쌍의 측면(81-85) (예컨대, X축선에 직각인)에 접속시켰다. 따라서, 제4도에 도시한 바, 변압기조(92 및 94)는 "X"축선을 동작시키고, 변압기조(78 및 80)은 "Y"축선을 동작시키게 된다.
변압기(92 및 78)의 1차 권선은 각각 "X 및 "Y"동작버퍼(90 및 76)에 접속시킨다. 이들 버퍼는 "X 및 Y"변압기(92,78)를 각각 동작시키기 전에 시간조절 발진기(4)에서 나온 디지탈 동작 구형파 신호를 적절한 상태로 맞추어 놓는다(고주파조파를 제거시켜 버림으로써).
제4도를 보면, 시간조절 발진기(4)에서 나온 "X 및 Y"동작파형(24,26)은"CPU"2에서 나오는 제어신호(79)로 동작하는 논리스위치(74)로 들어간다. 이렇게 해서, "CPU"2는 적절한 시간에 맞추어서 논리스윗치(74)를 개폐함으로써 도전성 표면의 동작을 제어하게 된다. 제1도의 바람직한 예에서는 두개의 이러한 제어신호(20,22)를 각 표면(10,12)을 동작시키기 위한 버퍼(6,8)로 입력시킨다.
제1 및 4도에서 알 수 있는 바, 시간조절 발진기(4)에서 나오는 기준신호(28)는 상술한 바와 같이"FET"버퍼(98 및 102)로 공급한다. 이 기준신호(28)는 "UR"버퍼를 통해서 "UR"모서리 "FET"86의 게이트 전위를 변화시키는 신호를 공급하여 도전성 표면(82)의 "UR"모서리(84)로 향하는 전류를 제어한다. 따라서 "UR", 모서리 "FET" 86는 그러한 신호에 의해서 기준신호(28)와 동시에 고저임피던스 상태로 교번됨과 아울러, 저임피던스 상태에서 공통전위로 연결된다.
기준신호(28)는 인버어터(100)를 거쳐서 "LL FET"버퍼(102)로도 가해진다. 이 "LL FET"버퍼(102)에서 나온 신호는 "LL"모서리 "FET"89의 게이트 전위를 변화시켜 도전성 표면(82)의 "LL"모서리(88)로 향하는 전류를 제어한다. 따라서 "LL"모서리 "FET"89도 고저임피던스 상태로 교번하게 되나, 시간위상이 "UR"모서리 "FET"86와 180도 차이가 나게된다. 이렇게 해서 도전성 표면(82)의 "UR 및 LL"모서리(84 및 88)를 교대로 공통전위와 연결시키는 것이다.
제5도는 "AGC 및 ADC"회로(50)를 도시한 것이다. 상술한 바와 같이, 탐침(14)을 이용해서 도전성표면(82)상에서 교번하는 전위를 검출해 낸다. 탐침(14)은 신호이득 전압제어식 고입력 임피던스 예비 증폭기(제7도)로 구성하다. 이 예비증폭기의 신호이득은 제어전압(34)에 의해서 변화시켜, "ADC"128에 의해 디지탈화 시킨 전압에 "ADC"128의 전체 범위로 이용할 수 있게끔 한다. 신호이득수준 전압(34)은 다음에 논하는 바, 제5도에 도시한 "AGC"회로(108)의 출력으로 형성시킨다.
도전성표면(82)상에서 탐침(14)으로 검출한 교번전압은 탐침(14)과 그 도전성 표면(82)간의 상호 작용점에서의 3차원적인 위치에 대응하는 것이다. 탐침신호 "Vs"(36)는 공지의 교류결합차동 증폭기(ACCoupled differential amplifier) (104)로 가한다. 증폭기(104)의 기준전위는 접지 전위이므로 선택된 기준모서리 신호가 기본적으로 동일하다. 이 증폭된 탐침신호(Vs)를 표준정류기(106)로 정류하여 정류된 탐침신호(VR68)를 발생시킨다.
이어서, 이 정류된 신호(VR68)를 "AGC"적분회로(108)의 합산입력점(116)에서 직류기준전류와 합산한다. "AGC"적분회로(108)는 직류기준저항(114), 합산입력저항(116), 및 캐패시터(120)를 포함하는 것으로서, 이들은 작용증폭기(110)와 아울러 입력을 적분해 내는 적분회로를 구성하는 것들이다. 탐침(14)를 도전성 표면(82)상의 일점에 유지시킬때 "AGC" 적분회로(108)는 그 네개의 탐침신호의 시간평균 합계치, Vx1+Vy1+VX2+Vy2를 상기한 기준위치변위 방법에 따라서 기정의 상수(S)와 일치시킴과 아울러, 탐침의 높이가 변할지라도 이 상수를 그대로 유지시키는 기능을 한다. 상술한 바와 같이, 본 발명에 의해서 측정한 "X 및 Y"좌표위치는 그러한 시간평균 합계치를 일정하게 유지시켰을 경우, 탐침의 높이(h)와는 무관하다.
따라서, 탐침이 대체로 그 도전성 표면(82)의 범위내에 존재할때(예컨대, 탐침 14이 1평방피이트의 표면의 경우, 그 도전성 표면 82에서 1피이드 이상 떨어져 있을때)발생된 신호에 대응하도록 설계한 "AGC"적분회로(108)이 범위내에서, 이 적분회로(108)는 그 네개의 위치의존 전압의 시간 평균 합계치를 상수로 유지시키게 된다.
본 발명의 또다른 바람직한 예로서는 이러한 신호의 합을 상수로 유지시키기 보다는 오히려 탑침(14)에서 도출된 신호의 기본적인 변화범위를 제한하는 데에만 "AGC"증폭기를 사용하는 것이다. 기타 각종의 기술을 동일한 목적을 위해서 이용할 수 있는데, 몇 가지 경우, 측정주파수의 동적인 범위가 충분한 조건에서는 전혀 사용할 필요가 없다.
탐침(14)의 높이가 급격하게 변할 경우에는 "AGC"적분회로(108)의 시간상수가 너무 길어져서 필요한 시간 평균합계치를 유지시킬 수가 없게된다. 그러나, 선택된 시간상수는 충분히 길어서 네개의 시간주기신호 모두의 평균을 적분할 수 있게 된다. 대략 20킬로 헤르츠의 동작 개폐속도에 대해서는 대략 25밀리초의 시간상수로서 충분하다. "CPU2"에 의한 계산은 다음에 논하는 바와 같이, 산출된 "X,Y"위치 값에 영향을 끼치지 않고서 탐침높이를 급하게 변화시킬 수 있게끔 한다.
따라서, "AGC" 적분회로(108)는 네개의 전압신호 합계치의 평균을 연속적으로 적분해서 직류기준전압(112)과 비교해 낸다. 이 평균 전위신호가 시간에 따라 변하면, 이와 대응해서 "AGC"적분회로(108)의 출력도 그 반대방향으로 변한다. 따라서 시간평균 탐침전위가 감소함에 따라 "AGC"적분회로(108)에 의해 발생되는 출력전압이 증가함으로써 탐침레버 증폭기의 신호이득이 감소하게 된다.
"AGC"적분회로(108)에서 나오는 신호이득제어전압신호(34)는 탐침높이(h)에 반비례함으로써 식(5)으로 표시한 바와 같이 "AGC"적분회로(108)에 의해서 표준인자(scale factor)를 일정하게 유지시키게 된다. 이렇게 해서, 두쌍의 출력전압, "Vx1,Vx2" 및 "Vyl,Vy2"에 의해서 "h"와 무관한 "X 및 Y"좌표를 얻어낼 수 있게된다. 정류된 함침신호(VR68)는 아날로그 스윗치(124)로도 흘러가게된다. 이 아날로그 스윗치(124)의 다른 입력단으로는 "AGC"적분회로(108)에서 나온 신호이득제어전압신호(34)가 들어오게된다. 아날로그 스윗치(124)는 "CPU2"에서 나오는 높이제어신호(40)로 제어한다. 이렇게 해서 "CPU2"는 정류된 탐침위치신호(VR68)나, 또는 신호이득제어전압신호(34)를 선택적으로 입력시키게 된다.
아날로그 스윗치(124)의 출력은 샘플 앤드 홀드증폭기(126)로 가게되는 바, 이 증폭기의 게이트는 시간조절발진기(4)가 발생시키는 샘플신호(30)에 의해서 제어한다. 이어서, 샘플앤드 홀드 증폭기(126)는 시간조절 발진기(4)로부터 "변환개시"신호(32)를 받으면 그 출력신호(VSH70)를 "ADC"회로(128)로 통과시킨다.
샘플 앤드 홀드 증폭기(126)와 "ADC"회로(128)에 대한 시간 조절 신호를 제3도에 도시하였다. 샘플신호(30)는 모든 네개의 시간주기에 대해서 발생시키며, 이러한 샘플이 논리 "1"상태로 되면 아날로그 스윗치(124)를 통과한 데이타가 샘플 앤드 홀드증폭기(126)로 들어가게 된다. 이러한 데이타를 뽑아서 유지시킨 다음에 "ADC"회로(128)로 하여금 변환개시신호(32)를 받아서 그 아날로그 데이타신호를 대응 디지탈 신호로 변환시켜 "CPU 2"로 후속의 출력신호를 보내도록 한다. "ADC"회로(128)는 네개의 시간 주기모두에 대한 "VSH"신호(70)를 신속하게 디지탈화시켜 "CPU 2"로 보내서 후속 계산이 이루어지도록 한다. "ADC"회로(128)는 데이타 준비신호(46) ("DR")를 공급하는 바, 이 신호를 사용해서 "CPU2"가 그 데이타 입력시간을 "ADC"회로(128)의 데이타 출력시간과 일치시키게 된다. 제3도에 도시한 바와 같이, 이 "DR"신호(46)는 신호변환이 완료된 다음에 곧 논리 "1"상태로 된다. 샘플 앤드 홀드 증폭기(126)와 "ADC"회로(128)는 공지의 구조로서 시중에서 구할 수 있는 것이다. 그러나, "ADC"회로(128)는 "X 및 Y"동작 주기가 완료될때까지 걸리는 시간보다 짧은 시간주기 중에 변환동작을 하게된다. 본 발명에 적절하게 쓸 수 있는 시중에서 구입할 수 있는"ADC"회로는 플래쉬 타이프나 "SAR"장치이다. 본 발명의 바람직한 예로서는 아날로그장치 "AD 571 JD SAR ADC를 사용하는 것이다. 이 "ADC"의 변환시간은 25마이크로 초이다.
상술한 바와 같이, "CPU 2"에 의해서 판득되는 다른 두 시간 조절신호(DAO, DA1)도 시간조절발진기(4)에 의해서 발생시킨다. 이 신호에 의해서 "CPU 2"가 네개의 시간 주기중에서 어느 것으로부터 데이타를 판독해내는 가를 결정하여 후속의 계산이 용이하게 이루어질 수 있도록 한다. 예컨대, 제3도에 도시한바와 같이, "DA0 및 DA1"신호가 모두 논리 "1"상태일 경우에는 "CPU2"가 "X1"시간 주기로부터 데이타를 판독해 내게한다. 나머지 세개의 시간영역도 같은 방식으로 결정한다.
제3도는 조건을 맞춘 탑침신호의 각 단계의 파형을 도시한 것이다. "Vs36"은 상기한 바와 같이, 증폭기(104)로 가는 탐침신호를 나타낸다. 제3도에서 알 수 있는바, "Vs(36)는 탐침(14)으로 입력되는 신호이득 제어전압(34)과 그 도전성표면의 가장자리에 대한 탐침의 위치에 의존하는 양 만큼 "VLL및 VUR"신호(64 및 66)로부터 각각 달라진다. 신호(VR68)는 상술한바, 표준정류기(precision rectifier) (106)를 통과하여 정류된 "Vs"신호(36)를 나타내는 것이다. "VSH"신호(70)는 샘플앤드 홀드 증폭기(126)에서 "ADC"회로(128)로 통하는 아날로그 신호를 나타내는 것이다. 상술한 바, 샘플신호(30)가 논리 "1"상태로 되면 "VSH"신호(70)가 변해서 샘플 앤드 홀드 증폭기(126)에서 "ADC"회로(128)로 새로 입력된 정보롤 나타내게 된다. 실제 데이타 신호(72)는 "ADC"회로(128)의 디지탈 출력을 표시하는 것이다.
"CPU2"는 시중에서 구할 수 있는 마이크로프로세서나 컴퓨터 성분으로 구성할 수 있다. ("CPU2"는 : (1) "ADC"회로(128) 데이타와 시간조절신호를 판독해 낼 수 있음과 아울러 샘플앤드 홀드 아날로그 스윗치에 대하여 높이제어신호를 발생시킬 수 있는 "I-O"성능; (2) 고속의 계산성능; (3) 버퍼 "RAM" ; 및 (4) 부호기억용 "PROM" 또는 기타 비소멸성(non-volatile) 기억장치를 갖추고 있어야 한다.
예컨대, 본 발명의 바람직한 예로서는 "iSBX 331"고속 부유점 계산 모듈을 갖춘 "Intel ISBC 80/24CPU"판상의 "Intel 8085A" 마이크로 프로세서와 함께 사용하는 것이다. "CPU2"는 두가지 기본 기능을 갖추고 있다. 첫째는 탐침의 높이(h)와 관계없이 "X 및 Y"좌표위치를 측정해 내는데 필요한 고속계산 기능이고, 둘째는 하나의 탐침을 복수의 도전성 표면에 대하여 사용할 수 있게끔 해주는 기능이다. "CPU2"는 그 네개의 전압에 대한 디지탈 값, "VX1,Vyl,VX2및 Vy2을 연달아서 입력시킴으로써 탐침의 신속한 이동에 대처한다. 따라서, 다음과 같은 두 합계치를 산출해 낸다:
Figure kpo00007
이어서, "CPU2"는 기정범위의 상수, "Rx및 Ry"를 그 두 좌표 전압쌍의 각 합계치로 나누어서 그 값을 탐침(14)의 "X 및 Y"좌표위치 측정용 송수로서 사용함으로써 탐침(14)의 높이와 무관한 "X-Y"위치를 측정해 내게된다.
따라서:
Figure kpo00008
이러한 기정범위의 상수는 아날로그 탐침신호를 디지탈화시키는데 사용하는 비트의 수에 의존한다. 예컨대, 탐침신호를 10비트로 디지탈화시킬 경우에는 그 범위상수를 "X 및 Y"값이 에서 1024까지의 범위를 존재할 수 있도록 결정한다.
아울러, "CPU2"는 그 "X 및 Y"좌표에 대해서 보정상수(예컨대, "X"보정 및 "Y"보정)를 가산함으로써 "X 및 Y"좌표를 표준화시키고 변위시킬 수 있다. "CPU2"는 상수 "Rx및 Ry"를 표준화시킴으로써 "X 및 Y"값의 범위도 변화시킬 수 있다.
본 발명의 한 바람직한 예에서는 탐침을 제7도에 도시한 바와 같이 구성한다. 이것은 포착안테나(150)를 "FET"(152)의 게이트에 접속시켜 구성한다. 이 "FET"(152)는 탐침신호에 대해서 상호전도 예비 증폭기로서 작용한다. 이 "FET"(152)의 게이트는 저항기(154)로 바이어스 시켜 놓는다. "FET"(152)의 출력은 차폐시킨 케이블(160)를 통해서 탐침해독회로로 통과한다. 안테나(150)의 일부와 "FET"(152)는 패러데이 케이지(156)로 둘러싼다. 탐침 포착안테나(150)의 일부는 패러데이 케이지의 외측에 존재시켜 검출표면의 출력을 검출해 낼 수 있도록 한다. 전 참침조립체는 필연재료(158)로 에워싼다.
제6도에서, 도전성, 표면(82)의 도전층(134)은 다음에 논할것이지만, 도전성 물질로 만든 연속적인 판 또는 반-연속적인판(예컨대, 망 또는 마이크로-홀 부식)으로 할 수 있다. 이러한 재료는 광학적으로 투명한 것, 반투명한 것 또는 불투명한 것으로 할 수 있다. 도전성 표면(82)을 투명하게 하면 공간좌표의 전기적인 표상을 그래픽 디스플레이에 나타내는 "CRTs"나 배면 스크린 투영장치와 같은 시각적인 표시장치(도시안했음)의 전방에 배치할 수 있기 때문에 유리하다.
본 발명에서 도전층(134)에 적합한 광학적으로 투명한 도전재료로서는 산화주식, 산화인듐 도는 금박을 석영, 유리 또는 광학적인 아세테이트로 형성된 투명한 기판상에 적층시킨 것을 들 수 있다. 와이어메쉬나 부식판은 아주 단단한 대형의 또는 만곡표면을 필요로 하는 상황에 이용할 수 있다.
이러한 표면구성의 바람직한 예를 제6도에 도시하였다. 이것은 압력 감음성 접착제를 사용해서 함께 적층시킨 7개의 층으로 구성한다. 이 도전성 표면(82)은 통상 등급의 투명한 플렉시글라스(plexiglass)로 구성한 지지면(130)상에 구성한다. 접착층(132)은 이중측면 밀라(Mylar) 접착제로서 도전재료층(134)을 지지면(130)에 접합시켜 놓는데 사용한다. 도전 재료층(134)은 광학적인 아세테이트, 기판상에 금박을 적층시켜구성한다. 이 아세테이트 기판은 공칭두께가 7/1000인치 되는 것으로 함과 아울러, 금박은 평방인치당 25옴의 저항도를 지니게끔 적층시킨다.
이 도전성 박막 위에 단일측면 밀라 압력감응성 접착제층(138)을 적층시켜 그 도전성 박막이 긁히거나 기타 마모되지 않도록 보호한다. 이 보호층(138)을 그 도전성 금박층(134)상에 적층시킬 때에는 그 전 주계를 따라서
Figure kpo00009
인치 만큼의 경계부를 남겨두어서 그 변압기(144)와 금박을 서로 쉽게 저항접촉시킬 수 있게끔 한다.
프린트 회로판(140)은 이중측면 접착제(142)에 의해서 그 보호층(138)상에 적층시켜 놓는 것이다. 이 프린트 회로판(140)은 한 가장자리에 변압기(144)를 부착하고 있다. 이 변압기(144)의 2차권선은 프린트 회로판(140)의 주계에 뚫어놓은 구멍(146)을 통해서 접속시킨다. 이중 측면 접착제(142)에도 그 프린트회로판(140)의 구멍들에 맞추어서 그 주계와 중심부에 구멍을 뚫어 놓는다.
변압기의 2차권선과 도전층(134)의 금박간의 저항접촉은 그 주계의 구멍(146)을 시중에서 구할 수 있는 온도전성 에폭시로 채움으로써 성취할 수 있다. 전체 도전성 표면(82)의 두께는
Figure kpo00010
인치 미만으로하고, 그 주계는 통상 수직방향으로는 10인치, 수평방향으로는 15인치로 한다. 본 발명에 있어서, 도전성 표면은 반드시 평면상으로 할 필요는 없다. 예컨대, 제10도의 다른 바람직한 예에서는 도전성표면(82)을 구의 일부로서 한다. 저항접촉은 동작전류를 네개의 구멍군(또는 영역) (170) (즉, 두쌍의 영역)을 통해서 가하여 성취할수 있다.
제6도의 바람직한 예에서는 다섯개의 변압기(144)를 사용해서 도전재료층(134)을 동작시킨다. 각 변압기조가 필요로 하는 2차 권선의 수는 그 표면의 실제크기에 따라서 결정되는 것이다. 더 많은 2차 권선을 사용할수록 더욱 선형적인 동전위선이 그 도전성 표면의 가장자리 근방에 존재하게 되므로, 더욱 연속적인 판상전류가 형성된다. 예컨대, 10인치×15인치 크기의 표면에 대해서는 그 가장자리를 따라서 매 인치당 하나의 2차권선이 존재하게끔 하면 만족스러운 결과를 얻어낼 수 있다. 본 바람직한 매어서는 각 변압기(144)가 하나의 1차 권을 갖춘다. 이렇게 하면 구성하기가 쉽다. 각 변압기의 2차 권선은 더 증가시키거나 감소시킬수도 있다. 따라서 10인치×15인치 표면은 그 10인치 가장자리에는 두개의 변압기를 접속시켜 10개의 2차권선을, 그 15인치 가장자리에는 세개의 변압기를 접속시켜 15개의 2차권선을 갖추도록 할 수 있다. 그 10인치 가장자리에 접속시킨 두 변압기의 두 1차권선은 평행하게 접속시켜 "X"동작버퍼(90)로 동작시킨다(제4도 참조). 마찬가지로, 그 15인치 가장자리에 접속시킨 세변압기의 세개의 1차권선은 평행하게 접속시켜 "Y"동작퍼버(76)에 의해서 동작시킨다.
2차 권선은 도전성 표면(82)에 적당한 순서와 적절한 위상으로 접속시켜 연속적인 판상의 교류가 한 가장자리에서 다른 가장자리로 확실하게 흐를 수 있도록 해야 한다. 변압기(144)는 하나의 중심-테이프식 1차권선과 다섯개의 2차권선으로 구성한다. 변압기(144)는 그 1차 대 2차 권선비가 1대 1이 되도록 하고, 공지의 페라이트 "E-E"보빈 권선형으로 한다.
본 발명의 일예로서 복수도전성 표면을 사용할 경우에는 "CPU2"가 각 도전성 표면에 대하여 "X 및 Y"동작이 차례로 일어나도록 함으로써 어느 전성성 표면상에 탐침(14)이 존재하는 가를 측정해 낸다. 이러한 방식으로 "CPU2"는 표면을 호출해내는 한편, "ADC"128로는 신호이득 제어전압신호(34)를 입력하여 "AGC"적분회로(108)의 포화수준에 근사하는 기정값과 비교작업을 한다. 이러한 포화수준은 탐침(14)이 도전성표면(82)에서 충분히 멀리 떨어져 있을 때에 형성되는 것이다. 신호이득제어 전압신호(34)가 이 기정수준에 도달해서 탐침이 그 호출표면상에 존재하지 않거나 너무 멀리 떨어져 있음을 표시할 경우에는 "CPU2"가 차례로 그 나머지 표면을 호출해내게 된다. 신호 이득제어전압신호(34)가 이러한 포화수준에 이르면, "CPU2"가 상술한 바와 같이"X 및 Y"좌표위치 산출작업을 하게 된다. "CPU2"는 그 신호이득제어전압신호(34)가 그 포화수준에 미치지 못하고 있는 한 그 동작표면 상에 "X 및 Y"동작신호를 유지시킨다.
본 발명의 또다른 예로서는 각 도전성 표면(82)을 서로 다른 기본적인 동작주파수로 동작시킴으로서 복수의 도전성 표면을 해독해내는 것이다. 본 예에서는 탐침신호가 전술한 "AGC"(18) 및 "ADC"(16)와 아울러 톤 해독 회로(도시 안했음)로 통과한 다음, 그 출력신호가 전술한 바와 같이 "CPU2"로 가게 된다. 톤 해독회로는 탐침신호의 기본주파수를 검출해해내는 다작용을 하는 것이다. 탐침신호의 기본 주파수를 그 탐침(14)이 어느 도전성 표면상에 존재하는가에 의존하게 된다. 따라서 "CPU2"는 그 톤 해독 회로의 출력으로부터 탐침(14)이 어느 도전성 표면상에 존재하는 가를 측정해낼 수 있게 된다.
본 발명의 또다른 예로서는 제8도에 도시한 바와 같이 복수의 도전성 표면을 사용해서 3차원 공간에서의 탐침(14)의 위치를 측정해 내는 것이다. 본 예에서는 두개의 도전성 표면(172 및 174)을 도시한 바와 같이 서로 상대적인 각도(ψ)로 배치시켰다. 여기된 도전성 표면(174)에 대한 탐침(14)의 "X" 및 "Y"좌표를 측정해낸 다음, 나머지 도전성 표면(172)에 대한 탐침의 "X 및 Y"좌표를 측정해내는 것이다. 탐침(14)의 3차원적인 위치는 여기된 도전성 표면(174)에 대한 여기된 도전성표면(172)의 수직성분(X,Y)을 계산해서 측정해낸다. 본 발명의 또다른 예로서는 둘 이상의 도전성 표면을 서로 각이지게끔 배치하면 3차원 공간에서의 탐침의 위치를 더욱 정확하게 측정해낼 수 있게 된다는 것이다.
지금까지 설명한 것은 본 발명의 바람직한 예이지마는 본 분야의 숙련기술자라면 본 발명의 정신에서 벗어나지 않고서도 수많은 변형예를 들 수 있음은 자명하다.

Claims (35)

  1. 제 1영역쌍과 제2영역쌍으로 구성된 도전성 표면장치, 이 도전성 표면장치의 제 1영역쌍과 제2영역쌍으로 교대로 전류를 가하는 추진창치, 추진장치가 제1 및 제2영역쌍의 각각에 전류를 가하는 동안 도전성 표면장치의 제1 및 제2지점을 교대로 기준전위와 연결시키는 기준위치변위장치, 이 기준위치변위장치에 의해서 도전성 표면장치상의 제1지점이 기준전위에 연결되어 있을 때에는 그 도전성 표면상의 임의점이 전위와 관련된 제1전위신호를 공급하는 한편 도전성 표면상의 제2지점이 기준전위에 연결되어 있을 때에는 제2전위 신호를 공급하는 탐침장치, 및 상기한 추진장치가 도전성 표면장치의 제1영역쌍에 전류를 공급하고 있을 때에는 제1 및 제2전위신호의 값과 그들간의 관계에 의해서 도전성 표면장치에 대한 탑침장치의 제1좌표위치를 측정해내는 한편 추진장치가 도전성 표면장치의 제2영역쌍에 전류를 공급하고 있을 때에는 제1 및 제2전위신호의 값과 그들간의 관계에 의해서 도전성 표면장치에 대한 탐침장치의 제2좌표위치를 측정해내는 처리장치로 구성한 도전성 표면에 대한 탐침의 공간적인 위치를 측정해내는 장치.
  2. 제1항의 것으로서, 상기한 제1전위신호와 제2전위신호의 합계를 일정하게 유지시키는 한편 탐침장치와 도전성 표면장치간의 수직거리에 따라서 신호이득율이 변하는 신호이득율 제어증폭장치를 아울러 갖추고서 추진장치가 제1영역쌍에 전류를 공급하고 있을 때에는 제1및 제2전위신호의 값과 이들의 일정한 합계치간의 관계에 의해서 처리장치가 제1좌표위치를 측정해내도록 함과 아울러 추진장치가 제2영역쌍에 전류를 공급하고 있을 때에는 제1 및 제2전위신호의 값과 이들의 일정한 합계치간의 관계에 의해서 탐침장치의 제2좌표위치를 측정해내도록 한 장치.
  3. 제1항의 것으로소 상기한 기준전위 변위징치는 도전성 표면장치상의 둘 이상의 지점을 교대로 기준전위에 연결시키고, 이 도전성 표면장치상의 각 지점이 기준전위에 연결될때 탐침장치에 의해서 개별적인 전위신호가 발생되도록함과 아울러, 이들 전위신호와 그 값들 간의 관계에 의해서 처리장치가 제1 및 제2좌표위치를 측정해내도록 한 장치.
  4. 제1항의 것으로서 도전성 표면장치는 비평면성표면으로구성한 장치.
  5. 제1항의 것으로서 상기한 도전성 표면장치는 평면성표면으로 구성한 장치.
  6. 제1항의 것으로서 추진장치는 제1 및 제2영역쌍에 유도결합식으로 전류를 공급하게끔 한 장치.
  7. 제2항의 것으로서 상기한 처리장치는 탐침장치와 도전성 표면장치간의 수직거리를 신호이득을 제어증폭장치의 신호이득에 의해서 측정해내도록 한 장치.
  8. 제2항의 것으로서 도전성 표면장치를 최소한 하나 더 갖추고서 탐침장치가 도전성 표면장치위에 존재하지 않을 경우에는 전류가 그 도전성 표면장치로 공급되어 탐침장치에 의해 제1 및 제2전위신호가 발생되는 동안에 신호이득을 제어증폭장치의 신호이득이 기정치를 초과하는 한편, 상기한 처리장치는 추진장치를 제어하여 상기한 도전성 표면중 하나에 전류를 공급함과 동시에 신호이득율 제어증폭장치의 신호이득을 측정해서 그 신호이득이 그 기정치 미만일 경우에는 그 도전성 표면장치에 대한 탐침장치의 위치를 측정하고, 신호이득이 기정치 이상일 경우에는 처리장치가 추진장치로 하여금 그 도전성 표면장치로 전류를 공급하지 못하도록 함과 아울러 다른 도전성 표면으로는 전류를 공급하도록 함으로써 처리장치에 따라서 각 도전성 표면장치가 선택되도록 함과 아울러 그 도전성 표면에 대한 탐침장치의 위치가 측정되도록 한 장치.
  9. 제1항의 것으로서 탐침창치는 기준 전위에 교대로 연결시키는 제1 및 제2지점에 대하여 각각 제1및 제2전위신호를 도전성 표면장치와의 용량 결합식으로 공급하도록 한 장치.
  10. 제1항의 것으로 제1및 제2영역쌍 각각은 일군의 전기접점을 갖추도록 한 장치.
  11. 제1항의 것으로서 도전성 표면장치상의 다수의 점들과 그 주계간의 임피던스에 대응하는 자료를 기억장치에 기억시켜 처리장치를 이용해서 그 제1 및 제2전위신호에 의해 그 도전성 표면장치상의 위치좌표를 측정해내도록 한 장치.
  12. 제1항의 것으로서 도전성 표면장치는 사실상 장방형으로 하여 기준위치변위장치에 의해서 기준전위로 연결시키는 상기한 바 제1 및 제2지점은 서로 마주한 모서리로 한 장치.
  13. 제1항의 것으로서 추진장치는 최소한 하나의 1차권선과 최소한 하나의 2차권선을 갖춘 제1 및 제2변압기로 구성하여 제1변압기의 1차권선은 도전성 표면장치의 제1영역쌍의 제1영역과 접속시키는 한편 2차권선은 제2영역과 접속시키고, 제2변압기의 1차권선은 도전성 표면장치의 제2영역쌍의 제1영역과 접속시키는 한편 2차권선은 제2영역과 접속시킨 장치.
  14. 제13항의 것으로서 제1및 제2변압기의 2차권선을 하나이상으로 하여 제1변압기의 2차권선은 제1영역쌍의 제2영역에 접속시켜 제1영역쌍의 제1영역과 제2영역사이에 연속적인 판상의 교류전류가 형성되도록 하고, 제2변압기의 2차권선은 제2영역쌍의 제2영역에 접속시켜 제2영역쌍의 제1영역과 제2영역사이에 연속적인 판상의 교류전류가 형성되도록 한 장치.
  15. 제13항의 것으로서 제1및 제2변압기의 1차권선을 하나이상으로 하여 각각 병렬접속시킨 장치.
  16. 제2항의 것으로서 탐침장치는 제1 및 제2전위신호를 정류하여 그것의 시간평균치를 공급하는 정류장치로 구성하고, 신호이득율 제어증폭장치는 자동신호이득을 제어회로장치로 구성하여 그 출력은 제1 및 제2전위신호의 시간평균치에 반비례하도록 한 장치.
  17. 제1항의 것으로서 도전성 표면장치는 폴리머기판에 금박을 적층시켜 구성한 장치.
  18. 제1항의 것으로서 도전성 표면장치는 기판, 도전층, 도전층을 기판에 결합시키는 제1층, 및 도전층을 덮어서 보호하는 것으로서 도전층의 주계부는 노출되게끔하여 전기접속을 할 수 있게끔 하는 크기로 만든 제2층으롤 구성한 장치.
  19. 제1항의 것으로서 탐침장치로부터 도출된 신호의 기본적인 변화범위를 제한하는 신호이득을 제어증폭장치를 아룰러 갖춘 장치.
  20. 도전성 표면장치, 도전송 표면장치를 여기시키기 위한 여기장치, 다수의 기준장치, 각 기준장치를 식별해내는 식별장치, 식별장치로 식별해낸 기준장치에 대응하여 도전성 표면장치에 대한 위치에 따른 신호를 공급하는 탐침장치, 및 탐침장치로부터 공급받은 신호와 여기장치에 응해서 도전성 표면장치에 대한 탐침장치의 위치를 특징짓는 출력신호를 발생시키는 신호처리장치로 구성한 표면에 대한 대상물의 공간적인 좌표를 측정해내는 장치.
  21. 제20항의 것으로서 도전성 표면장치는 대략 직선형의 필요한 작용면적의 경계부를 이루고서 각각 사실상 평행배열상태로 존재하는 제1 및 제2영역쌍을 갖추는 한편, 여기장치에는 각각 최소한 하나의 출력쌍으로 구성하여 사실상 서로 전기적으로 격리시킨 최소한 제1 및 제2출력장치쌍군을 갖추어 놓은 장치.
  22. 제21항의 것으로서 제1 및 제2출력장치쌍군은 각각 변압기권선의 단부로 구성한 장치.
  23. 제21항의 것으로서 제1 및 제2출력장치쌍군은 각각 서로 사실상 전기적으로 격리시킨 최소한 한쌍의 동작성 고체발진기로 구성한 장치.
  24. 제21항의 것으로서 여기장치가 제1주기중에는 제1영역쌍을, 제2주기중에는 제2영역쌍을 여기시키도록 함으로써 신호처리장치로 하여금 제1주기중에는 제1영역쌍에 직각인 좌표축에 대한 탐침의 위치를 특징짓는 신호를 발생시키도록 하는 한편, 제2주기중에는 제2영역쌍에 직각인 좌표축에 대한 탐침의 위치를 특징짓는 신호를 발생시키도록 한 장치.
  25. 제24항의 것으로서 여기장치는 제1 및 제2주기중에 각각 제1 및 제2영역쌍을 여기시킬 수 있도록 스윗치장치를 포함하는 장치.
  26. 한 표면에 대한 한 대상물의 최소한 두개의 공간적인 좌표를 측정해내기 위한 것으로서, 도전성 표면을 제1축선을 따라서 여기시켜 그 도전성 표면의 제1축선부위에 전장을 형성시키고, 그 대상물의 위치와 제1기준점간의 제1전위차를 검출해내고, 그 대상물의 위치와 제2기준점간의 제2전위차를 검출해내고,이 제1및 제2검출전위차를 합계하고, 이 합계를 일정하게 만들기위해서 제1표준변수에 의해 제1 및 제2전위차를 표준화시키고, 표준화시킨 제1전위차에 의해서 제1좌표를 측정해내고, 도전성 표면을 그 제1축선에 사실상 직각인 제2축선을 따라서 여기시켜 그 도전성 표면의 제2축선부위에 전장을 형성시키고, 그 대상물의 위치와 그 제1기준점간의 제3의 전위차를 검출해내고, 그 대상물의 위치와 그 제2기준점간의 제4의 전위차를 검출해내고, 이 제3 및 제4검출전위차를 합계하고, 이 합계를 일정하게 만들기위해서 제2표준변수에 의해서 제3 및 제4검출전위차를 표준화시킨 다음, 그 표준화시킨 제3전위차에 의해서 제2좌표를 측정해내는 단계로 구성한 방법.
  27. 제26항의 것으로서 그 대상물의 그 표면에 대한 수직의 제3공간좌표를 측정해내기 위해서 그 제1 및 제2검출전위차를 표준화시키는 제1표준변수를 관찰해서 이 제1표준변수와 제3공간좌표를 관련짓는 기정 데이타표에 의해 제3공간좌표를 측정해내는 단계를 더 포함하는 방법.
  28. 제26항의 것으로서 제1표준변수와 제2표준변수는 동일하게한 방법.
  29. 한 표면에 대한 탐침의 위치를 해석하여 데이타 처리장치로 입력데이타를 공급하기 위한 것으로서, 도전성 표면장치, 이 도전성 표면장치상에서 움직여서 그 위치에 따른 신호를 발생시키는 탐침장치, 및 이 탐침신호를 받아서 탐침장치의 위치를 특징짓는 출력데이타를 발생시키는 신호처리장치로 구성한 장치.
  30. 제29항의 것으로서 도전성 표면장치는 투명하게 만듦과 아울러 그와 대응하는 표시장치를 더 갖추도록 하여 그 표준장치에 대한 탐침장치의 위치를 눈으로 볼 수 있도록한 장치.
  31. 제30항의 것으로서, 도전성 표면장치를 덮는 제1절연장치 및 탐침장치를 감싸는 제2절연장치를 아울러 갖춤으로써 도전성 표면장치와 탐침장치가 인체와 절연상태로 존재토록한 장치.
  32. 적어도 두 표면에 대한 한 대상물의 최소한 세개의 광간좌표를 측정해내기 위한 것으로서, 제1도전성 표면장치, 제1도전성 표면장치에 사실상 수직하게 인접시킨 제2도전성 표면장치, 이 제1 및 제2도전성 표면장치를 여기시키는 여기장치, 제1 및 제2도전성 표면에 대한 위치신호를 발생시키는 탐침장치, 및 이 탐침신호를 받아서 제1 및 제2도전성 표면장치중 최소한 하나에 대한 탐침장치의 위치를 특징짓는 신호를 발생시키는 신호처리장치로 구성한 장치.
  33. 한 대상물의 한 표면에 대한 공간좌표를 측정해내기 위한 것으로서, 다수의 도전성 표면장치, 이들각 도전성 표면장치를 서로 다른 주파수로 여기시키는 여기장치, 각 도전성 표면장치상의 다수의 기준장치, 각 기준장치를 선택해내기 위한 선택장치, 최소한 하나의 도전성 표면장치의 여기상태에 응하여 선택된 기준장치 및 그 도전성 표면장치에 대한 위치와 아울러 그 도전성 표면장치의 여기주파수에 대응하는 신호를 발생시키는 탐침장치, 탐침신호에 응하여 그 도전성 표면장치의 여기주파수를 검출해서 어느도전성 표면장치가 이 탐침신호에 대응하는가를 측정해내는 해독장치, 및 탐침신호와 여기장치에 응하여 탐침신호에 대응하는 각 도전성 표면장치에 대한 탐침장치의 위치를 특징짓는 출력신호를 발생시키는 신호처리장치로 구성한 장치.
  34. 한 도전성 표면에 대한 탐침의 공간적인 위치를 측정해내기 위한 것으로서, 제1 및 제2영역쌍을 갖춘 도전성 표면장치, 도전성 표면장치의 제1영역쌍에는 제1부파수의 교류를 공급하는 한편 제2영역쌍에는 제2주파수의 교류를 공급하는 추진장치, 추진장치가 제1 및 제2영역쌍에 각각 전류를 공급하는 동안 도전성 표면장치상의 제1 및 제2지점을 교대로 기준전위에 연결시키는 기준위치변위장치, 도전성 표면장치상의 임의의 점의 전위에 관한 전위신호를 발생시키는 것으로서 상기한 기준위치변위장치에 의해서 도전성 표면장치상의 제1지점이 기준전위에 연결되어 있을 때에는 제1전위신호를 발생시키는 한편 그 제2지점이 기준전위에 연결되어 있을 때에는 제2전위신호를 발생시키는 탐침장치, 및 도전성 표면장치의 제1영역쌍에 공급된 제1주파수의 교류로부터 돌출된 제1및 제2전위신호의 값과 이들간의 관계에 의해서 도전성 표면장치에 대한 탐침장치의 제1좌표위치를 측정해내는 한편 도전성 표면장치의 제2영역쌍에 공급된 제2주파수의 교류로부터 도출된 제1 및 제2전이신호의 값과 이들간의 관계에 의해서 도전성 표면장치에 대한 탐침장치의 제2좌표위치를 측정해내는 처리장치로 구성한 장치.
  35. 한 도전성 표면에 대한 탐침의 공간적인 위치를 측정해내기 위한 것으로서, 제1및 제2영역쌍을 갖춘 도전성 표면장치, 상기한 제1및 제2영역쌍에 4분주기로 전류를 공급하여 전류가 그 제1 및 제2영역쌍에 사분의 일 주기의 위상차로 공급되도록 하는 추진장치, 도전성 표면장치상의 임의의 전의 전위에 관한 전위신호를 발생시키는 것으로서 상기한 기준위치 변위장치에 의해서 도전성 표면장치상의 제1지점이 기준전위에 연결되어 있을 때에는 제1전위신호를 발생시키는 한편 그 제2지점이 기준전위에 연결되어 있을 때에는 제2전위신호를 발생시키는 탐침장치, 및 서로 사분의 일주기만큼 간격을 둔 두 위상중 제1위상으로 도전성 표면장치의 제1영역쌍에 공급된 전류로부터 도출된 제1및 제2전위신호의 값과 이들간의 관계에 의해서 도전성 표면장치에 대한 탐침장치의 제1좌표위치를 측정해내는 한편 제2위상으로 그 제2영역쌍에 공급된 전류로부터 도출된 제1 및 제2전위신호의 값과 이들간의 관계에 의해서 도전성 표면장치에 대한 탐침장치의 제2좌표위치를 측정해내는 처리장치로 구성한 장치.
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