JPS6029966B2

JPS6029966B2 - 図形入力装置

Info

Publication number: JPS6029966B2
Application number: JP57045979A
Authority: JP
Inventors: 登美夫岸本; 裕一佐藤; 尚彦釜江
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1982-03-23
Filing date: 1982-03-23
Publication date: 1985-07-13
Also published as: JPS58163082A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は入力された図形などの位置座標を検出する図形
入力装置に関するものである。

従来、この種の図形入力装置の位置検出原理としては、
抵抗体または抵抗シートにかかる電圧あるいは抵抗シー
トに流れる電流を検出する原理のものが知られている。

そして、抵抗体を用いる方法は安価であるため図形入力
装置に使われている。しかしながら、従来の方法では入
力面の大きさを大形化したり、あるいは高分解能化を図
る場合には抵抗体に発生する雑音や検出時に生ずる雑音
などのため、精度のよい図形入力装置を構成することは
困難であった。

さらに、従来方式において入力された点の位置座標だけ
しか原理的に検出することができず、入力された点の大
きさの情報を得ることは本質的に不可能であった。した
がって、電子黒板あるいは遠隔黒板と呼称されるシステ
ムに従来方式の図形入力装置を適用したとしても、分解
館や検出精度が劣っていたり、また、チヨークで書いた
場合の太さの情報を表現することができないため、自然
さを欠くという欠点があった。本発明は以上の点に鑑み
、このような問題を解決すると共に、かかる欠点を除去
すべ〈なされたもので、その目的は増幅器や抵抗の精度
が一定でも、入力面の大きさに比例して分解能を向上さ
せることができ、また、位置座標のみならず入力点の幅
も検出することができる図形入力装置を提供することに
ある。

このような目的を達成するため、本発明は位置座標を検
出するための抵抗体を分割するとともに、入力点の位置
とその大きさを検出するようにしたもので、．以下、図
面に基づき本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明による図形入力装置の一実施例を示す構
成図である。

図において、１は入力パッド、２は検出回路、１０１は
保護シート、１０２および１０３は第１および第２の電
極シート、１０４は感圧ゴムである。本発明は第１図に
示すように、入力パッド１および検出回路２から構成さ
れ、入力パッド１は保護シート１０１，第１の電極シー
ト１０２，感圧ゴムシート１０４および第２の電極シー
ト１０３の順に配置されたシートから形成されている。

そして、入力パッド１は第２図に示すように構成されて
いる。第１図に示す入力パッド１の構成図である第２図
において第１図と同一符号のものは相当部分を示し、１
１０，１２０はシート基板、１３川ま線電極である。第
１および第２の電極シート１０２，１０３はそれぞれシ
ート基板１１０，１２０とこのシート基板１１０，１２
０の上に等間隔で稿状に形成された線電極１３０および
第１図に示す第１，第２の電極シート１０２，１０３の
詳細図である第３図に示す検出抵抗ブロック（以下、抵
抗ブロックと略称する）１５０、リード電極１６０，１
６１，リード端子１７０から構成され、この第１の電極
シート１０２と第２の電極シート１０３の配置関係は第
２図に示すように、第２の電極シート１０３は第１の電
極シート１０２を裏返し‘こして、かつ９００回転した
位置である。したがって、この第１および第２の両電極
シート１０２，１０３の線電極１３０は感圧ゴムシート
１０４を介して向き合っており、さらにその方向は直交
している。そして、この第１の電極シート１０２または
第２の電極シート１０３上の線電極１３０は第３図に示
すように、一定の本数毎に一様な電気抵抗をもった抵抗
ブロック１５川こ接続されており、この抵抗ブロック１
５０の両端にはリード電極１６０，１６１が取り付けら
れている。

また、このリード電極１６０，１６１からリード線がで
ており、このリード線はリード端子１７０１こ接続され
ている。そして、第１図および第２図に示す保護シート
１０１，第１の電極シート１０２および感圧ゴムシート
１０４は手書き入力による筆圧を下面に伝えられるよう
に可榛性を有している。

このように、圧力を加えて入力するための入力面と、こ
の入力面に重なり合う箇所を含む範囲において互に絶縁
して平行に配列した複数の細長い導電体を有しその導電
体の一端が電気抵抗が一様な抵抗体に複数本接続されそ
の抵抗体が複数設けられる可犠牲のある第１の電極シー
ト１０２と、この第１の電極シート１０２の下面にあっ
て互に絶縁して平行に配列した複数の導電体を有しこの
導電体の一端が電気抵抗が一様な抵抗体に複数本接続さ
れその抵抗体が複数設けられ、かつ上記第１の電極シー
ト１０２の導電体の方向と電極シートの導電体の方向が
直交するように配置された必ずしも可孫性を有しない第
２の電極シート１０３を備えている。

つぎにこの第１図〜第３図に示す実施例の動作を説明す
る。

まず、保護シート１０１に筆記入力による押圧があると
、その押圧により感圧ゴムシート１０４は入力された点
の近傍が押圧される。ここで、この感圧ゴムシート１０
４は圧力が加わらない状態では極めて高い絶縁性を有し
ているが、圧力が加わると圧力が印加された箇所のみが
厚み方向に非常によい導電性を示す、一種のスイッチの
働きをする。そして、押圧がないときの入力パッド１の
等価回路は第４図のように表わされる。

この第４図において、１５１は微小抵抗である。第１お
よび第２の電極シート１０２，１０３上の線電極はそれ
ぞれ横方向，縦方向の導線で表現される。また、抵抗ブ
ロック１５０は微小抵抗１５１に分割され、この抵抗ブ
ロック１５０は横方向（×方向）にｍ個、縦方向（Ｙ方
向）にｍ個接続される。また、各抵抗ブロックにおいて
、第３図に示すように、抵抗ブロック１５０の両端に取
り付けられたりード電極１６０，１６１からのりード線
の１つの端子をａ（第４図参照）とし、他の端子はｂ（
第４図参照）である。このように、入力パッド１上の線
電極１３０はＸ方向についてはＸ，，Ｘ２・・・Ｘｍの
いずれかに属し、Ｙ方向についてはＹ，，Ｙ２…Ｙｍの
ブロックのいずれかに属する。つぎに、筆記入力による
押圧がある場合には、そのときの等価回路を示す第５図
のように、押圧された領域１８０内の格子点で線電極が
接触する。この第５図では４点の場合を例示したもので
ある。いま、説明を容易にするため、第５図をアナログ
モデルに置き替えたときの等価回路を示す第６図のよう
に、第４図の個別抵抗を連続抵抗として簡単化する。

第６図において、ＲＸ，，ＲＸ２・・・ＲＸｍおよびＲ
Ｙ，，ＲＹ２・・・ＲＹｍは連続抵抗とした抵抗である
。このように、簡単化しても、線電極の間隔に相当する
ディジタル的な変化を無視すれば、原理としては同じこ
とである。

したがって、以後、第６図に示す等価回路のモデルを用
いて説明することにする。さて、押圧された領域１８０
（第５図参照）を含む×方向およびＹ方向のブロックに
おいて、押圧された領域１８０の右端の位置は第６図に
示すように、×方向の属するブロックの右端から翻って
距離ｘのところにあり、その長さ（入力された領域の大
きさ（幅））を△ｘとする。

また、Ｙ方向については、第６図に示すように、押圧さ
れた領域１８０の上端の位置をｙとし、その長さ（入力
された領域の大きさ（幅））を△ｙとする。以上述べた
入力パッド１を検出回路例である第７図に示す検出回路
２（第１図参照）に接続する。この検出回路２は複数の
抵抗体においてどの抵抗体に電流が流れているかを検出
する手段を構成する電流検出器２２０，，２２０２・・
・２２０ｍと抵抗体の両端に発生する電圧を検出する蓋
動増幅器２１０，，２１０２…２１０ｍおよび抵抗体へ
流れる電流経路を切換える手段を構成するスイッチ２３
０１，２３０２…２３０ｍからなる検出ユニットがｘ方
向および後述する検出ユニットがＹ方向に対して、抵抗
ブロック毎に接続されている。‐また、一定の電流を供
給する手段を構成する定電流源４００の１つの端子は抵
抗体へ流れる電流経路が切換える手段を構成するスイッ
チ４１０（ＳＷ，）を介してＸ方向の検出ユニットに接
続され、他の端子は抵抗体へ流れる電流経路を切換える
手段を構成するスイッチ４２０（ＳＷ２）を介してＹ方
向の検出ユニットに接続されている。

そして、このＹ方向の検出ユニットは電流検出器３２０
１，３２０２…３２０ｍと差動増幅器３１０，，３１０
２…３１０ｍおよびスイッチ３３０１，３３０２・・・
３３０ｍから構成され、これら各電流検出器３２０，〜
３２０肌差動増幅器３１０，〜３１０ｍ，スイッチ３３
０，〜３３０ｍはＸ方向の検出ユニットの各電流検出器
２２０，〜２２０肌差動増幅器２１０，〜２１０肌ス
イッチ２３０１〜２３０ｍにそれぞれ対応している。な
お、この第７図において、ＤＸ，，ＤＸ２・・・ＤＸｍ
およびＤＹ，，ＤＹ２・・・ＤＹｍは電流検出器２２０
，〜２２０ｍおよび電流検出器３２０，〜３２０ｍの電
流検出信号を示したものであり、ＶＸ，，ＶＸ２・・・
ＶＸｍおよびＶＹ，，ＶＹ２・・・ＶＹｍは差動増幅器
２１０，〜２１０ｍおよび差動増幅器３１０．〜３１０
ｍの出力電圧、ＧＸ，，ＧＸ２…ＧＸｍおよびＧＹ，，
ＧＹ２・・・ＧＹＭはスイッチ２３０，〜２３０ｍおよ
びスイッチ３３０・〜３３０ｍを制御する制御信号を示
したものである。つぎにこの第７図に示す検出回路の動
作を説明する。

まず、第７図において、スィッテ４１０（ＳＷ，）の穣
点をｔ，側に、スイッチ４２０（ＳＷ２）の接点ら側に
それぞれ閉成すると、筆記入力があれば、定電流源４０
０からの電流１はスイッチ４１０（ＳＷ，）の接点ｔ，
を経て、Ｘ方向の抵抗ブロックの１つの抵抗ブロックを
通り、さらに、Ｙ方向の１つの抵抗ブロックを流れ、ス
イッチ４２０（ＳＷ２）の接点ｔ３を経てアースに流れ
る。したがって、筆記入力があるときには、×方向・Ｙ
方向，それぞれ１つの抵抗ブロックにだけしか電流が流
れない。いま、この電流が流れる抵抗ブロックの番号を
×方向についてはｉ、Ｙ方向についてはｉとし、それら
のブ。

ツクの粗をＢ（ｉ，ｉ）と呼称する。このＢ（ｉ，ｉ）
のブロックの組において、ｉをｉ番目のブロックとし、
ｉをｉ番目のブロックとした検出回路例である第８図に
示すように、スイッチ４１０（ＳＷ，），４２０（ＳＷ
２）の接点をそれぞれＳＷ，→ｔ，，ＳＷ２→らと閉成
し、スイッチ２３０ｉ（ＳＸｉ）およびスイッチ３３０
ｊ（ＳＹｉ）は開放状態にしておく。

この状態において、定電流源４００からの電流１はスイ
ッチ４１０（ＳＷ，）を経て電流検出器２２０ｉを通り
、さらに点Ｐを経て電流検出器３２０ｊを通り、スイッ
チ４２０（ＳＷ２）を通ってアースに流れる。そして、
電流検出器２２０ｉ，３２０ｊは電流を検出すると、電
流検出信号ＤＸ；，ＤＹｊを“１”にセットする。ここ
で、非反転入力端（十）が電流検出器２２０ｉの出力端
に接続されると共に抵抗ＲＸ；の一端に接続され、反転
入力端（一）がスイッチ２３０ｉ（ＳＸｉ）に接続され
ると共に抵抗ＲＸｉの他端に接続される差動増幅器２１
０は高入力インピーダンスであるので、この差動増幅器
２１０ｉの出力は１・ｘに比例する。したがって、差敷
増幅器２１０ｉの出力電圧ＶＸｉはＶＸｉ＝山ｘとなる
。ここで、Ａは比例定数である。一方、Ｙ方向のブロッ
クにおいては、差動増幅器３１０ｊの入力端は×方向の
ブロックの差動増幅器２１０ｉと同様に、その非反転入
力端歌十）は電流検出器３２０ｊに接続されると共に抵
抗ＲＹｊの一端に接続され、反転入力端（一）はスイッ
チ３３０ｊ（ＳＹｊ）に接続されると共に抵抗ＲＹｊの
池端に接続されている。そして、このＹ方向についても
同様に差動増幅器３１０ｊの出力電圧ＶＹｊはＶＹｊ＝
山ｙとなる。つぎに、抵抗ＲＸｉにおける長さ（入力さ
れた領域の大きさ（幅））△×を求めるために、スイッ
チ４１０（ＳＷ，），４２０（ＳＷ２）の接点をそれぞ
れＳＷ，→ｔ，，ＳＷ２→ｔ４とし、スイッチ２３
０（ＳＸｉ）をオンにする。

すりと、定電流源４００からの電流１はスイツテ４１０
（ＳＷ，）を経て、電流検出器２２０ｉ，抵抗ＲＸｉ，
スイッチ２３０ｉ（ＳＸｉ）を通ってアースに流れる。
このとき、Ｙ方向にはスイッチ４２０（ＳＷ２）の接点
がｔ４側に投入されているので、Ｙ方向に電流は流れな
い。したがって、差動増幅器２１０；の出力には（Ｌ−
△ｘ）１に比例した電圧が現われる。すなわち、差動増
幅器２１０ｉの出力電圧ＶＸｉはＶＸｉｉＡ（Ｌ−△ｘ
）１である。

こで、Ｌは抵抗ＲＸｉ最大長である。つぎに抵抗ＲＹｊ
における長さ（入力された領域の大きさ（幅））Ａｙを
求めるため、スイッチ４１０（ＳＷ，），４２０（ＳＷ
２）の接点をそれぞれＳＷ，→ら，ＳＷ２→ｔ４とし、
スイッチ３３０ｉ（ＳＹｊ）をオンとする。そして
、この場合には前述の△×の場合と同様に、差動増幅器
３１０ｊの出力電圧ＶＹｊはＶＹｊ＝Ａ（Ｌ−△ｙ）１となる。

以上述べたように、まず、入力面に押圧があると、電流
検出信号ＤＸ，，ＤＸ２・・・ＤＸｍおよび電流検出信
号ＤＹ，，ＤＹ２・・・ＤＹｍを監視することにより、
入力のあったブロックＢ（ｉ，ｊ）が決定される。

つぎに、ブロックＢ（ｉ，ｊ）において、前述のように
して、ブロック内での位置座標（ｘ，ｙ）ｉ，ｊと入力
された領域の大きさ（△ｘ，△ｙ）ｉ，ｊを知ることが
できる。したがって、入力面上の絶対座標（Ｘ，Ｙ）は
×＝ｘ＋（ｉ−１）ＬＹ＝ｙ＋（ｊ−１）Ｌとなるので、入力点の位置と幅を求めることができる。

以上本発明を×方向とＹ方向のブロック数や抵抗の最大
長Ｌを同じとした場合を例にとって説明したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、異っていても差し支
えない。また、座標ｘ，ｙおよび入力された領域の大き
さ（幅）△×，△ｙはアナログ的であるが、量子化器な
どを接続することによってディジタルな量として求める
ことは容易である。上記実施例においては、入力パッド
１として第１の電極シート１１０と第２の電極シート１
２０の間に感圧ゴムシート１０４を挟持した場合を例に
とって説明したが、感圧ゴムシートを挟まずに、スベー
サを設けたり、間隙を設けるなどして、押圧がないとき
には第１および第２の電極シート１１０，１２０が接触
せず、押圧があったときに接触するように構成すること
もできる。

さらに、第２の電極シート１２０は下面に圧力を伝える
必要はないため、必ずしも可榛・性を有している必要は
ない。以上説明したように、本発明は位置座標を検出す
るため抵抗体を分割するとともに、入力点の位置とその
大きさを検出するようにしたので、増幅器や抵抗の精度
が一定でも、入力面の大きさに比例して分解能を向上さ
せることができ、また、位置座標のみならず、入力点の
幅も検出することができる利点がある。

そして、電子黒板などのように大画面の入力装置として
適用すれば、高分解能をもっと同時に、入力された点の
大きさの情報を得ることができるので、黒板のの自然ご
が増すなどの利点がある。このようにに、本発明によれ
ば従来のこの種の装置に比して多大の効果があり、入力
された図形等の位置座標を検出する図形入力装置として
は独自のものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による図形入力装置の一実施例を示す構
成図、第２図は第１図の実施例における入力パッドに係
る部分の実施例を示す構成図、第３図は第１図の実施例
における電極シートに係る部分の詳細を示す説明図、第
４図は第１図に示す入力パッドの等価回路を示す説明図
、第５図は第１図に示す入力パッドが入力による押圧が
されたときの等価回路を示す説明図、第６図は第５図を
アナログモデルに置き換えたとき等価回路を示す説明図
、第７図は本発明に用いる検出回路の実施例を示す回路
図、第８図は第７図に示す検出回路の一部を抽出して示
した回路図である。１……入力パッド、２・・・…検出回路、１０２，１０
３・・・・・・電極シート、１３０・・・線電極、１５
０・・・・・・抵抗ブロック、１５１・・・・・・微小
抵抗、１８０・・・・・・入力のあった領域、２１０・
〜２１０ｍ，３１０，〜３１０ｍ・・・・・・差動増幅
器、２２０，〜２２０肌３２０１〜３２０ｍ・・・・
・・電流検出器、２３０，〜２３０ｍ，３０，〜３３
０ｍ・”…スイッチ、４００．・・・・・定電流源、４
１０，４２０・・・・・・スイッチ。第３図第１図第２図第４図第５図第６図第８図第７図

Claims

【特許請求の範囲】１圧力を加えて入力するための入力面と、この入力面
に重合する箇所を含む範囲において互に絶縁して平行に
配列した複数の導電体を有しこの導電体の一端が電気抵
抗が一様な抵抗体に複数本接続されその抵抗体が複数設
けられている可撓性のある第１の電極シートと、この第
１の電極シートの下面にあつて互に絶縁して平行に配列
した複数の導電体を有しこの導電体の一端が電気抵抗が
一様な抵抗体に複数本接続されその抵抗体が複数本設け
られかつ前記第１の電極シートの導電体の方向と電極シ
ートの導電体の方向が直交するように配置された必ずし
も可撓性を有しない第２の電極シートと、前記第１およ
び第２の電極シートの抵抗体に一定の電流を供給する手
段と、前記第１および第２の電極シートの複数の抵抗体
においてどの抵抗体に電流が流れているかを検出する手
段と、前記第１および第２の電極シートの抵抗体に発生
する電圧を検出する手段とからなることを特徴とする図
形入力装置。２第１および第２の電極シートの抵抗体に発生する電
圧を検出する手段は、前記抵抗体に一定の電流を供給す
る定電流源からの一定の電流を検出する電流検出器と、
前記抵抗体の両端の電圧を検出する差動増幅器と、前記
電流検出器から前記抵抗体へ流れる電流経路を切換える
スイツチとからなつていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の図形入力装置。