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KR920003177B1 - 정전패턴결합 디지타이져 - Google Patents

정전패턴결합 디지타이져 Download PDF

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KR920003177B1
KR920003177B1 KR1019860001192A KR860001192A KR920003177B1 KR 920003177 B1 KR920003177 B1 KR 920003177B1 KR 1019860001192 A KR1019860001192 A KR 1019860001192A KR 860001192 A KR860001192 A KR 860001192A KR 920003177 B1 KR920003177 B1 KR 920003177B1
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KR
South Korea
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electrode
pattern
digitizer
signal
coupling
Prior art date
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Application number
KR1019860001192A
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KR860006729A (ko
Inventor
케이. 다완 사티쉬
Original Assignee
케이. 다완 사티쉬
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 케이. 다완 사티쉬 filed Critical 케이. 다완 사티쉬
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Abstract

내용 없음.

Description

정전패턴결합 디지타이져
제1도는 본 발명의 1실시예로서, 컴퓨터와 함께 사용되는 디지타이져의 일부 개요도.
제2도는 제1도의 2-2선에 대한 단면도로서, 디지타이져에 갖추어진 디지타이져 타블릿의 일부 및 커서의 단면도.
제3도는 제1도의 3-3선에 대한 단면도로서, 디지타이져 타블릿의 횡단면도.
제4도는 제3도에 도시된 디지타이져 타블릿의 부분 확대도.
제5도는 제1도에 도시된 디지타이져 전자장치의 개략적인 회로도.
제6도는 제5도에 도시된 회로의 동작을 설명하기 위한 출력파형도 이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
6 : 커서도트 10 : 디지타이져
20 : 커서 21 : 하우징
22 : 측벽부 25 : 코오드
26 : 신호입력선 28 : 동축도전체
30 : 결합전극 31 : 절연층
32 : 차폐전극 34 : 중앙개구부
35 : 십자선 37 : 누름스위치
40 : 디지타이져 타블릿 41 : 상단면
42 : 상부절연층 43 : 하부절연층
44 : 접지층 45 : 플라스틱저면부
48 : 케이블 50 : 패턴전극(X축 전극)
51~54 : 줄무늬 58 : X축 버스
59 : X축 신호선 60 : 패턴전극(Y축 전극)
61 : 톱니 68 : Y축 버스
70 : 평형전극 80 : 둘레차폐전극
105 : 구형파발진기 120 : X축 신호처리회로
122 : 전류-전압증폭기 131 : 연산증폭기
140 : Y축 신호처리회로 145 : 평형신호처리회로
150 : 마이크로프로세서 155 : 아날로그/디지탈변환기.
[발명의 이용분야]
본 발명은 디지타이져 타블릿(Digitizer tablet)의 패턴전극과 커서(cursor)나 타블릿상의 가동철필을 상호 정전결합시켜 타블릿상의 커서위치를 나타내는 신호를 발생시킬 수 있도록 된 정전패턴결합 디지타이져에 관한 것이다.
[종래의 기술 및 문제점]
초기의 디지타이져는 제한된 아암을 갖는 기계적 장치였는데 반해, 최근의 디지타이져는 자유롭게 움직일 수 있는 커서를 구비하여, 그 커서와 디지타이져 타블릿간의 여러 결합상태, 즉 전자기결합이나 정전기결합, 음향결합등을 이용하도록 되어 있다. 또 타블릿상의 신호들은 자성원리나 저항성표면, 또는 여타 도전체에 의해 제어되고 있는데, 일반적으로 상기 장치들은 다수의 X축 도전체와 Y축 도전체 또는 저항성필름으로부터 출력되는 신호를 감시함으로써 소정의 동작을 실행하도록 되어 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 디지타이져는 각 도전체들로부터의 신호들이나 또는 저항층주변의 몇몇 지점으로부터의 신호들을 각각 개별적으로 처리하도록 되어 있었기 때문에 그의 구조가 복잡하고 제조비용이 많이 드는 문제점이 있었다.
[발명의 목적]
본 발명은 상기한 문제점을 고려하여 발명된 것으로, 그 주된 목적은 주변간섭에 영향을 받지 않으면서도 구조가 간단하며 제작비용이 적게들고 정확하게 동작하도록 된 디지타이져를 제공하고자 함에 있다.
[발명의 구성]
상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 디지타이져는, 2-좌표계의 각 좌표에 대한 분리패턴전극을 갖춘 디지타이져 타블릿과, 전기장을 디지타이져 타블릿의 패턴전극에 결합시켜 주는 결합전극을 갖추고서 디지타이져 타블릿의 표면상에서 이동할 수 있도록 된 커서를 구비하여 구성되여, 전기전인 신호를 패턴전극과 전기적으로 결합된 결합전극에 공급한 후 그에 따른 패턴전극의 신호를 이용하여 커서의 위치에 대한 좌표를 계산하도록 된 것이다.
[작용]
본 발명은 상기한 것처럼 2-좌표계의 각 좌표에 대한 패턴전극을 갖춘 디지타이져 타블릿과, 가동결합전극을 갖춘 커서로 이루어져, 전기장결합을 이용하여 타블릿상에 있는 커서의 위치를 탐지할 수 있도록 된것인데, 여기서 상기 2-좌표계는 전형적인 X-Y 좌표계이고, 상기 커서는 디지타이져 타블릿상에서 이동이 가능하면서 입력신호를 인가받게 되는 결합전극을 포함하고 있는 가동하우징으로 이루어져 있다. 또한, 상기 결합전극은 디지타이져 타블릿속에 매립된 톱니형 패턴전극과 스트라이프(stripe) 패턴전극에 전기적으로 필드결합(field couple)되어 있는데, 여기서 톱니형이나 스트라이프 패턴전극은 그중 한 패턴전극이 커서의 X축 위치를 검지하기 위한 것이고 다른 패턴전극은 커서의 Y축 위치를 검지하기 위한 것으로, 이 톱니형과 스트라이프 패턴전극은 인쇄회로기판상에다 간편하게 동일 평면적으로 설치되고, 또한 타블릿표면을 매끄럽게 하기 위한 절연물층으로 피복되게 된다. 그리고 상기한 패턴전극상의 신호들은 커서의 위치를 검지할 수 있도록 처리되게 된다.
이를 보다 상세히 설명하면, 상기 디지타이져 타블릿에는 X축 신호와 Y축 신호 및 평형신호를 발생시키는 3개의 결합전극이 마련되어 있는 바, 여기서 X축 결합전극은 타블릿의 한쪽 측면으로부터 다른쪽 측면, 예를들어 타블릿의 왼쪽에서 오른쪽으로 갈수록 폭이 증가됨과 더불어 수직으로 전개되면서 배열된 다수의 도전성 장방형 스트라이프들로 구성되어져 있고, Y축 결합전극은 X축 스트라이프에 Y축 톱니무늬가 삽입되도록 수직으로 배열된 다수의 도전성 톱니들로 구성되어 있는데, 이때 X축에서의 커서이동은 Y축 전극의 정전결합에 거의 영향을 주지 않고, Y축에서의 커서이동 또한 X축 전극의 정전결합에 거의 영향을 주지 않도록 되어 있다.
그리고, 평형전극이 상기한 X축 전극과 Y축 전극에 의해 피복되지 않은 디지타이져 타블릿의 영역을 피복시키면서 형성되어 있고, 주변차폐전극이 X축 전극과 Y축 전극 및 평형전극을 둘러싸도록 설치되어 있으며, 상기 X축 전극과 Y축 전극 및 평형전극의 하부 바닥에는 이 전극의 하부를 차폐시켜 주는 평면하부 차폐전극이 설치되어 있다.
또한, 디지타이져 타블릿의 표면상에서 이동이 가능하도록 되면서 커서하우징내에 설치된 커서전극은 보통 10KHZ~1MHZ 정도의 주파수를 발생시키는 발진기에 연결되어 있는데, 이 커서전극은 전기적신호를 X축 전극과 Y축 전극 및 평형전극에 결합시켜 주는 것이고, 이 커서내의 결합전극위에 차폐전극이 설치되게 된다.
한편, 상기 커서와 타블릿의 오른쪽으로 이동하거나 혹은 더 오른쪽에 배치되어 그에 대응되는 X축 전극의 스트라이프폭이 보다 넓어지게 되면 이때는 이 커서에 결합된 X축 전극의 표면영역이 증가되게 됨으로써 보다 많은 전기적 신호가 X축 전극으로 전달되어지고, 이와 마찬가지로 커서가 타블릿의 하측으로 이동하여 그에 대응되는 톱니의 폭이 보다 넓어지게 되면 커서에 결합된 Y축 전극의 표면영역이 증가되게 됨으로써 보다 많은 전기적 신호가 Y축 전극으로 전달되게 된다. 또한 X축 전극과 Y축 전극 및 평형전극은 작은 분리공간을 제외하고는 모든 타블릿영역을 완전히 덮고 있기 때문에 X축 전극과 Y축 전극 및 평형전극 상의 신호들의 총합(이하 합성신호라 칭함)은 커서의 위치와는 무관하게 되는 반면에 발진신호의 진폭, X축 전극과 Y축 전극 및 평형전극에 대한 커서전극의 근접정도, 커서전극과 X축 그리고 Y축과 평형전극간에 있는 물질의 절연상수에 우선적으로 관계하게 된다.
한편, 커서의 X축 좌표는 X축 전극신호를 X축과 Y축 및 평형전극의 합성신호로 나눈 값에 비례하고, 이와 마찬가지로 커서의 Y축 좌표는 Y축 전극신호를 X축과 Y축 및 평형전극의 합성신호로 나눈 값에 비례하게 되는 바, 이러한 비율측정기술을 사용하게 되면 디지타이져 타블릿과 그들 사이에 있는 절연체에 대한 커서의 근접정도와는 무관하게 커서의 위치를 정확하게 측정할 수 있게 된다.
또한, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 디지타이져에 있어서는, 이 디지타이져가 단일주파수에서 동작하기 때문에 3개의 전극신호에 대한 적기적인 처리가 동기검출방식으로 수행되게 된다. 따라서 신호대 잡음비(S/N비)가 매우 커져서 외부잡음신호가 클지라도 이를 차단할 수 있게 되고, 또 오직 3개의 신호만 이용하기 때문에 상대적으로 각 전극이 간단하게 됨은 물론 비용도 절감할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 디지타이져에 있어서는 커서의 역방향기능도 이루어질 수 있는 바, 즉 입력신호를 순차적으로 X축과 Y축 및 평형전극에 입력시킨 다음 그에 따른 출력신호를 커서로부터 동기적으로 검출할 수도 있게 된다.
이상과 같이 작용하는 본 발명에 따르면, 정확하면서도 저렴한 가격으로 제작할 수 있도록 된 디지타이져를 제공할 수 있게 된다.
[실시예]
이하, 도면을 참조해서 본 발명의 최선실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 디지타이져(10)는 제1도~제6도에 도시되어 있는 바, 그 구성은 커서(20)와 타블릿(40)및, 커서(20)로 입력신호를 송출한 후 그 입력신호에 대해 타블릿(40)으로부터 출력되는 신호를 처리하도록 된 디지타이져 전자장치(100)로 이루어져 있다.
제1도에 도시된 바와 같이, 디지타이져(10)는 일반적으로 컴퓨터(2)에 대한 입력장치로서 사용되고 있는 것이고, 상기 컴퓨터(2)는 모니터(3)를 갖추고 있는 것이다. 여기서 상기 모니터(3)는 디스플레이화면상에 부호 4와 5로 도시된 바와 같이 타블릿(40)상의 커서(20)의 위치를 나타내는 좌표값을 수치로 표시해 줌과 더불어 타블릿(40)상의 커서(20)의 위치에 의해 제어되는 화면상의 위치를 부호 6으로 도시된 커서도트(cursor dot)로 표시하는데 사용된다. 그리고, 디지타이져(10)는 필요하다면 커서조종기능을 수행할 수도 있도록 되어 있다.
제2도는 커서(20)와 타블릿(40)의 일부분에 대한 단면도를 나타낸 것으로, 여기서 상기 커서(20)는 측벽부(22)를 갖춘 하우징(21)을 구비하여 구성된 것으로서, 디지타이져 타블릿(40)의 표면위에서 미끄럼운동을 하도록 되어 있고, 또 상기 하우징(21)에는 디지타이져 타블릿(40)과 거의 평행하게 금속이나 여타 도전물질로 제조된 결합전극(30)이 설치됨과 더불어 이 결합전극(30)과는 절연층(31)에 의해 분리되도록 된 그라운드 또는 차폐전극(32)이 설치되어 있는데, 여기서 상기 차폐전극(32)의 주변가장자리를 결합전극(30)보다 어느정도 넓게하여 결합전극(30)의 옆쪽으로 돌출시키도록 하는 것이 좋다.
그리고, 도면에 도시된 코오드(25)는 커서(20)를 디지타이져 전자장치(100)에 연결시켜 주는 것으로서, 이는 결합전극(30)의 일단(27)에 연결된 신호입력선(26)과 차폐전극(32)의 일단(29)에 연결된 동축도전체(28; coaxial surrounding conductor)로 이루어져 있는데, 상기 신호입력선(26)을 통해 결합전극(30)으로 특정신호가 공급되게 된다.
또한, 상기 결합전극(30)과 절연층(31) 및 차폐전극(32)은 환형(annular shape)으로 이루어져 있고, 더욱이 하우징(21)에는 위치를 정할 때 이용되게 되는 십자선(35 ; 제5도에 도시)이 있는 중앙개구부(34)가 형성되어 있는데, 여기서 상기 십자선(35)은 커서(20)를 특정지점에 위치시키고자 할 때 이용되는 것으로, 이는 결합전극(30)의 중심에 위치한다. 또한, 상기 결합전극(30)은 되도록 원형으로 하는 것이 좋은데, 그렇다고 해서 그에 따른 커서(20)의 방위측정에 어떤 영향을 끼치는 것은 아니다.
그리고 제1도에 도시된 바와 같이, 커서하우징(21)은 사용자가 손으로 잡기에 편리한 모양으로 형성되어 있으며, 또 컴퓨터가 갖추어진 디지타이져(10)인 경우에는 컴퓨터(2)와의 신호전송을 위한 일련의 누름스위치(37)를 설치할 수도 있다.
한편, 디지타이져 타블릿(40)은 보통 장방형으로 형성되면서 커서(20)가 이동하게 되는 부분인 상단면(41)은 평면으로 제작되는데, 이 상단면(41)상의 커서위치는 전술한 바와 같은X-X 직각좌표계의 좌표값으로 표시되게 된다. 즉, 디지타이져 타블릿(40)은 커서(20)에 각각 결합되게 되는 패턴전극(50)(60)을 구비하여 구성된 것으로서, 디지타이져 타블릿(40)상에 있는 커서(20)의 위치를 나타내는 신호를 발생시키게된다.
또한 디지타이져 타블릿(40)은 제2도에 도시된 바와 같이 이 디지타이져 타블릿(40)의 도전전극을 포함하고 있는 전극층(A)(제3도 및 제4도에 상세히 도시)을 갖추고 있고, 이 전극층(A)상에는 그 상부면을 매끄럽게 하기 위하여 폴리에틸렌, ABS 플라스틱, 마일라 또는 테프론등과 같은 절연물질로 이루어진 상부절연층(42)이 각 전극들을 피복하도록 설치되어 있다. 또 상기 전극층(A)의 하부에는 또다른 절연층(43)이 구비되어 전극층(A)을 도전성 접지층(44)으로부터 분리시켜 줌으로써, 본질적인 것은 아니지만 외부잡음을 차폐시키도록 되어 있으며, 여기에 플라스틱저면부(45)를 설치해 줌으로써 디지타이져 타블릿(40)이 완성되게 된다. 또, 상기한 구조로 된 디지타이져 타블릿(40)은 케이블(48)과 접지층(또는 평면접지전극; 44)에 연결된 접지차폐부(도시되지 않음) 및 나중에 설명한 다른 도전체들에 의해 디지타이져 전자장치(100)에 연결되게 된다.
제3도 및 제4도는 제1도에 일부만 도시되어 있는 디지타이져 타블릿(40)의 전극층(A)을 상세히 도시해 놓은 도면으로, 디지타이져 타블릿(40)중에서 특히 전극층 (A)에는 X축에 대한 패턴전극(50)과 Y축에대한 패턴전극(60) 및 평형신호를 공급하기 위한 평형전극(70)이 갖추어져 있는데, 이들 전극은 대체로 전체적인 모양이 장방향으로 설계되면서 둘레차폐전극(80)에 의해 양호하게 둘러 싸인 구성으로 되어 있다.
또한, X축 전극(50)은 다수의 스트라이프, 예컨대 스트라이프(51-54)들로 구성되어 있는 바, 이러한 스트라이프들은 X축 버스(58)에 의해 타블릿(40)의 상부 한쪽 가장자리를 따라 일체로 접속됨과 더불어, 타블릿(40)전체에 걸쳐 버스(58)로부터 하측방향으로 확장되어 있고, 또 이들 각 스트라이프들은 상호 평행하면서, 균등하게 사이가 띄어지도록 된 중심선을 갖는 한편, 타블릿의 한쪽 측변에서 다른쪽 측변으로 갈수록 점차적으로 폭이 넓어져서 스트라이프(52)의 폭이 인접한 스트라이프인 스트라이프 (51)의 폭보다 넓게되고, 또 스트라이프(53)의 폭은 인접한 스트라이프인 스트라이프 (52)의 폭보다 더 넓도록 설정되어 있다.
그리고, 이러한 스트라이프에 축적된 전기적 신호는 버스(58)를 통해 디지타이져 타블릿 케이블(48)중의 한도선인 X축 신호선(59)으로 전달되게 된다.
한편, Y축 패턴전극(60)은 각각 톱니형 패턴으로 형성되면서 X축 패턴전극(또는 스트라이프 패턴전극; 50)의 스트라이프 사이마다 끼워지도록 구성된 것으로서, 이러한 Y축 패턴전극(또는 톱니형 패턴전극; 60)은 디지타이져 카블릿(40)에 전반적으로 확장되어진 다수의 톱니(61)들로 구성되어 있는데, 이 톱니(61)들도 Y축 버스(68)에 의해 타블릿(40)의 가장자리에서 서로 연결되도록 되어 있다. 그리고 각각의 톱니(61)는 Y축 버스(68) 영역에서부터 X축 버스(58) 영역으로 폭이 좁은 단자종단(64)까지 확장되면서 엣지(62)(63)를 갖추고 Y축 전극(60)을 길게 늘인 좁은 영역으로 구성되어 있는데, 이 톱니(61)들은 인접된 스트라이프를 매개하여 균등하게 분할되어 있다. 또, Y축 전극(60)은 케이블(48)의 일부인 도선(69)을 통하여 디지타이져 전자장치(100)에 연결되어 있다.
또한 상기와 같은 디지타이져 타블릿(40)의 전극층(A)에는 X축 패턴전극과 Y축 패턴전극의 스트라이프와 톱니사이에 남아 있게 되는 전극층의 표면을 덮도록 평형전극(70)이 추가로 갖추어져 있다. 즉, 이를 제3도를 참조해서 다시 설명하면, 평형전극(70)은 길게 늘여진 레그(leg), 예를들어 X축 스트라이프(51)의 양옆에 설치되어 있는 레그(71)(72)와 그 옆의 인접한 톱니(61)의 양 측면에 설치되어 있는 레그(72)(73)등과 같이 레그(71)(72)(73)들이 길게 연장된 형태로 형성되어 있는데, 여기서 평형전극(70)의 레그들은 인접된 X축 버스(58)와 Y축 버스(68)에 연결된 것으로, 예를들어 레그(71)(72)는 스트라이프(51)의 종단과 Y축 버스(68)사이에 있는 참조부호 74로 표시된 부분에 연결되어 있고, 또 평형전극(70)은 케이블(48)의 일부인 도선(75)에 의해 디지타이져 전자장치(100)에 연결되어 있다.
더욱이 전극층(A)에는 X축 전극과 Y축 전극 및 평형전극의 둘레를 감싸면서 전개된 차폐전극(80)이 갖추어져 있는데, 이 차폐전극(80)은 제3도에 도시된 바와 같이 케이블(48)의 차폐부에 연결되게 된다. 그리고 디지타이져 타블릿(40)은 X축 전극과 Y축 전극의 각 스트라이프와 톱니영역에 의해 규정되는 유효표면을 갖추고 있는데, 이 디지타이져의 유효표면은 X축 버스와 Y축 버스 및 둘레차폐전극을 포함하지 않게 된다.
한편, 상기한 Y축 전극(60)과 X축 전극(50) 및 평형전극(70)은 어느 정도의 소정간격만큼 서로 분리되어 개별적으로 도전되도록 되어 있는데, 이러한 간격은 제4도에 잘 나타나 있다. 즉, 제4도에 도시된 바와같이 Y축 전극(60)의 톱니(61)와 X축 전극(50)의 스트라이프(51)(52) 및 평형전극(70)의 레그(71)(72)(73)의 사이와 같은 모든 인접전극의 가장자리에는 참조부호 S로 표시된 작은 간격이 갖추어져 있다.
또한 제3도는 설명을 위해 매우 크게 확대시켜 개략적으로 도시한 것으로, 실제로는 스트라이프와 톱니 및 그들간의 간격은 도면에 도시한 것보다 매우 미세한 간격으로 되어 있다. 즉 상기 실시예에서는 1인치당 거의 5개의 X축 패턴 스트라이프와 5개의 Y축 패턴 톱니가 갖추어지게 되고, 또 실제로 하나의 X축 스트라이프에서부터 인접된 X축 스트라이프로 증가되어지는 스트라이프의 폭은 거의 0.001인치(inch)정도로 되게 된다.
그리고 커서(20)의 결합전극(30)은 그 전기장이 다수, 적어도 보통 5개의 스트라이프와 톱니를 덮을 수 있도록 타블릿으로부터 어느정도의 간격만큼 떨어진 크기로 되어 있다. 따라서 주어진 임의 시간에 패턴전극의 몇몇 소자가 커서(20)에 연결되게 됨으로써 각 소자에 관련된 커서(20)의 위치가 결과적인 신호의 인자로 되지 않는다.
또한, 만일 필요하다면 커서(20)대용으로 펜과 같은 형태의 포인터(pointer)를 포함하는 링형상 또는 다른 적절한 형상의 전극이 구비된 철필과 같은 것을 사용할 수 있는데, 이와 같은 철필에서는 그 전극으로부터 철필과 타블릿전극간을 결합시키는 전기장이 방출될 수 있도록 전극과 타블릿전극사이의 간격을 충분히 유지시켜 줌으로써 어떤 특정한 스트라이프나 톱니에 대한 평균효과를 얻을 수 있다.
그리고 상기 X축 전극(50)과 Y축 전극(60), 평형전극(70) 및 차폐전극(80)은 인쇄회로기판상에 구리나 은, 도전성 잉크 또는 어떤 다른 도전체를 도포시켜 형성시킬 수 있고, 상기 인쇄회로기판은 디지타이져 타블릿(40)의 절연층을 구성하게 되는데, 이러한 상기 전극들에 대한 또다른 제작기술로는 마일러(Mylar)나 그와 유사한 물질로 된 얇은 필름위에 도전성 잉크로 전극을 인쇄하고 그 위에다 절연층(43)이나 디지타이져 타블릿(40)의 상부절연층(42)에 대해 전극들을 인쇄한 필름을 첨가하는 기술이 있다. 따라서 본 발명에 따른 장점중의 하나가 도전소자의 정확한 저항값에 구애를 받지 않는 것에 있기 때문에 도전전극의 두께에 있어서 어떤 양만큼의 변동이 있을지라도 디지타이져의 출력에서는 에러가 발생되지 않는다는 것을 고려해 볼 때, 상기와 같은 기술을 사용하여 적은 제조비용으로도 디지타이져 타블릿 제작할 수 있게 된다.
한편, 디지타이져(10)는 커서(20)의 결합전극(30)과 디지타이져 타블릿(40)의 X축 패턴전극(50), Y축 패턴전극(60) 및 평형전극(70)간의 정전결합에 의해 동작하게 되는 바, 이와 같이 된 본 발명에서 입력신호는 커서(20)로 인가되어 타블릿의 전극에 결합되게 됨으로써 타블릿전극상의 결과적인 신호가 타블릿상에 있는 커서의 위치에 대한 X축 좌표와 Y축 좌표를 산출하기 위해 처리되게 된다.
이하 제5도와 제6도를 참조해서 상기 동작을 수행하기 디지타이져(10)의 회로동작을 설명한다.
제5도에서 커서(20)는 도면 좌측에 도시된 디지타이져 타블릿(40)상에 도시되어 있는데, 여기서 커서(20)와 타블릿(40)은 개략적으로 도시한 것으로 특히 타블릿(40)은 실제적으로는 더 길게 늘여지게 되고, 커서(20)는 타블릿(40)에 비해 더욱 작은 것이며, 타블릿(40)의 우측에 도시된 회로는 디지타이져(10)의 디지타이져 전자장치(100)내에 설치되어 있는 것이다.
그리고 X축 좌표는 커서(20)로부터 스트라이프패턴으로 된 X축 패턴전극(50)까지 결합된 신호에 의해 주어지는 것이고, Y축 좌표는 커서(20)로부터 톱니패턴으로 된 Y축 패턴전극(60)까지 결합된 신호에 의해 주어지는 것이며, 평형전극(70)은 다음에서 ＂B＂로 표시되는 제3신호를 발생시킨다. 그리고 X축 전극(50)과 Y축 전극(60) 및 평형전극(70)으로부터 출력되는 신호의 합은 커서(20)로부터 결합된 총신호의 크기 또는 세기를 나타내는 것이다. X축 좌표와 Y축 좌표의 절대치는 다음과 같다.
X 좌표는 X/(X+Y+B)에 비례,
Y 좌표는 Y/(X+Y+B)에 비례,
여기서 X는 X축 신호이고, Y는 Y축 신호이며, B는 평형신호이다.
이와 같은 비율측정법은 커서(20)와 디지타이져 타블릿(40)간의 거리변동에 기인하는 에러를 제거시킨다.
다시 제5도에 대해 설명하면, 위와 같은 비율을 측정하는 디지타이져 전자장치(100)에는 10KHZ에서 1 MHZ정도 범위의 고정주파수로 된 구형파출력신호(110)를 발생시키는 구형파발진기(105)가 구비되어 있는데, 이 구형파발진기(105)는 그의 발진에 대한 부하량을 제한하기 위한 저항(108)을 통해 발진신호를 출력시켜 인덕터(106)와 캐패시터(107)로 구성된 LC 동조회로를 구동시키고, 이 LC 동조회로소자(106)(107)는 코오드(25)의 도선(26)을 통해 결합전극(30)을 구동시키기 위한 복합전압이득을 공급한다.
또 커서신호는 제6도에 도시된 참조부호 115의 파형도와 같은 것으로서, 이는 LC동조회로의 동작에 의해 구형파 발진기(105)의 출력신호(110)가 90° 위상천이된 것이고, 결합전극(30)의 전기장에 의한 신호는 타블릿(40)상의 커서(20)의 위치에 따라 X축 및 Y축 전극에 결합되는 신호와 동일한 강도를 가지고 디지타이져 타블릿(40)의 X축 전극(50)과 Y축 전극(60) 및 평형전극(30)에 결합되게 되는데, 특히 상기한 바와 같은 전극의 배열에 있어서, 커서(20)가 하부가장자리 가까이에 있게 되는 Y축 패턴전극(60)의 톱니가 보다 넓어졌을 경우에는 보다 큰 Y축 신호가 발생되게 되고, 이와 마찬가지로 커서(20)가 타블릿의 오른쪽 측면 가까이에 있게 되어 X축 패턴전극(50)의 스트라이프폭이 보다 넓어졌을 경우에는 보다 큰 X축 신호가 발생되게 된다.
그리고 X축 전극(50)과 Y축 전극(30) 및 평형전극(30)에서 출력된 신호는 각각 도선(59)(69)(75)으로 인가되어 제5도와 제6도에 도시된 바와 같이 처리되게 되는데, 이때 X축 신호는 참조부호 120으로 도시된 블록에서 처리되게 되고, Y축 신호와 평형신호도 X축 신호처리회로와 동일하게 구성된 블록(140)(145)에서 각각 처리되게 된다.
즉, X축 전극(50)에서 출력되어 도선(59)으로 인가되는 신호는 전류-전압증폭기(122)에 의해 제6도에 도시된 신호(125)와 같이 증폭되게 되는데, 이러한 신호는 결합효과에 의해 90°위상천이되게 된다. 이어, 상기와 같이 증폭된 AC 신호는 캐패시터(123)와 저항(126)(127)으로 구성된 고역통과필터에 의해 60사이클 선주파수잡음(line frequency noise)이 제거된 다음 스위치(130)에 의해 구형파발진기(105)의 주파수에 동기적으로 스위칭되어 연산증폭기(131)의 입력단으로 인가되게 된다.
본 발명에 따른 디지타이져(10)에서의 신호처리의 중요한 특징은 X축 전극신호와 Y축 전극신호 및 평형 전극신호를 동기시켜 처리한다는 것으로, 즉 블럭(120)내에 도시된 X축 신호처리회로에 있어서 X축 신호는 구형파발진기(105)의 출력주파수에 따라 스위칭되는 스위치(130)를 통해서 연산증폭기(131)에 공급되게 되는데 이때 상기 구형파출력신호는 커서(20)에 입력되게 되는 입력신호도 발생시키게 된다.
따라서 이와 같은 신호의 동기처리방식은 잡음이나 또는 다른 모든 주파수에서의 다른 픽업(pick up)을 제거해서 신호대 잡음비가 매우 높은 신호로 되게 함으로써, 디지타이져 타블릿(40)상에 커서(20)의 좌표위치를 결정할 때의 정확도를 향상시키게 된다.
또한 캐패시터(132)와 저항(133)은 연산증폭기(131)로부터의 출력신호에 대한 AC 리플을 감소시키기 위한 필터로서 작용함으로써 커서(20)의 X축 위치를 나타내는 안정한 전압신호를 ＂XDC＂라고 표시되어 있는 신호선(134)상으로 출력시키게 된다. 또 제6도에 있어서, P지점에서의 X축 신호는 참조부호 136으로 도시되어 있는데, 이는 스위치(130)가 접속될 때 참조부호 138로 도시된 바와 같이 가상접지로 끌어내려지는 참조부호 137로 도시된 정극성부분(positive portion)을 포함하고 있다. 또한, 연산증폭기(131)의 입력단인 Q지점에서는 캐패시터(132)와 저항(133)을 통한 궤환에 의해 가상접지상태가 유지되게 된다.
그리고, 연산증폭기(131)의 전압이득은 주포 ＂저항(126)/저항(133)＂의 값에 의해 결정되고, 그 출력은 상기한 바와 같이 타블릿(40)상에 있는 커서(20)의 X축 위치를 나타내는 값을 갖는 DC 신호로 된다. 즉, 이와 같은 X축 신호처리회로(120)의 출력신호는 제6도에 도시된 파형(135)과 같이 된다. 또한 Y축 전극신호와 평형전극신호도 상기와 동일하게 처리되어 진다.
이어 X축 신호처리회로(120)와 Y축 신호처리회로(140) 및 평형신호처리회로 (145)의 출력신호는 마이크로프로세서(150)로 인가되어 다음과정의 처리동작이 이루어지고, 특히 상기 출력신호들은 마이크로프로세서(150)에 의해 동작되는 스위치 (151)(152)(153)에 의해 아날로그/디지탈변환기(155)로 순차 입력되어 아날로그신호로부터 디지탈신호로 변환되게 되는데, 이때 샘플링속도는 디지타이져 전자장치 (100)의 마이크로프로세서(150)에서 컴퓨터(2; 제1도 참조)로 전송하는 10~120HZ의 주파수와 일치한다. 그리고 마이크로프로세서(150)는 상기한 비율측정 기술과 공식에 의거 커서(20)의 위치를 연산하여 그 위치값을 표시하기 위해 컴퓨터(2)로 전송하게 된다.
아울러 디지타이져(10)는 입력신호를 X축 전극과 Y축 전극 및 평형전극으로 순차 입력시키면서 출력전극으로 커서전극을 이용할 수도 있는데, 이러한 방식에서의 동작도 상기한 바와 같이 동기적으로 수행되므로 신호대 잡음비가 높은 신호를 얻을 수 있음과 더불어, 취급하는 3가지 신호들간에 필요한 구별을 계속할 수 있게 된다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지로 변형시켜 실시할 수 있다.

Claims (27)

  1. 2-좌표계의 제1좌표를 변화시키는 패턴으로 된 제1 패턴전극과 2-좌표계의 제2좌표를 변화시키는 패턴으로 된 제2 패턴전극으로 이루어진 디지타이져 타블릿(40)과, 상기 디지타이져 타블릿(40)의 제1 및 제2패턴전극과 정전결합하게 되는 결합전극(30)을 갖춤과 더불어 디지타이져 타블릿상에서 이동할 수 있도록 된 커서(20), 상기 커서(20)의 결합전극(30)에 전기적 신호를 입력시켜 이 결합전극 (30)이 상기 제1 및 제2패턴전극과 정전결합되게 함으로써 상기 제1 및 제2 패턴전극상의 전기적 신호가 각각 2-좌표계에서의 커서(20)위치를 나타내도록 해 주는 신호발생수단을 갖추고서, 상기 제1 및 제2 패턴전극의 전기적 신호로 부터2-좌표계에서의 커서(20)위치를 산출해 내도록 된 전자장치(100)를 구비하여 구성된 정전패턴결합 디지타이져.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1패턴전극과 제2패턴전극이 동일 평면상에 형성되어진 것을 특징으로 하는 정전패턴결합 디지타이져.
  3. 제2항에 있어서, 상기 2-좌표계가 X-Y 직각좌표계로 구성됨과 더불어, 상기 제1 패턴전극과 제2패턴전극중 한 패턴전극은 서로 끝단이 연결되면서 타블릿의 한쪽 측면에서 그의 반대쪽 측면에 이르기까지 점차적으로 그 폭이 증가되도록 된 복수의 도전성 스트라이프(51~54)로 구성되고, 다른 패턴전극이 상기 스트라이프들의 사이에 끼워지면서 그 한쪽 끝이 서로 연결된 복수의 긴 톱니(61)들로 구성되어, 하나의 패턴전극으로부터 X축 신호가 출력되고, 다른쪽 패턴전극으로부터 Y축 신호가 출력되도록 되어진 것을 특징으로 하는 정전패턴결합 디지타이져.
  4. 제3항에 있어서, 상기 스트라이프 패턴전극(50)과 상기 톱니형 패턴전극(60)사이의 동일평면영역에 평형전극(70)이 형성되고, 이에 따라 상기 스트라이프 패턴전극(50)과 톱니형 패턴전극(60) 및 평형전극(70)에서 출력되어지는 신호가 디지타이져 타블릿(40)의 종합신호로 합성되며, 커서(20)의 X축 좌표는 X축 신호를 상기 종합신호로 나눈값에 비례하고, 커서의 Y축 좌표는 Y축 신호를 상기 종합신호로 나눈값에 비례하도록 되어있는 것을 특징으로 하는 정전패턴결합 디지타이져.
  5. 제4항에 있어서, 상기 커서(20)의 안에 있는 결합전극의 전기장이 환형으로 되면서 적어도 4개의 스트라이프와 톱니들에 방사될 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 하는 정전패턴결합 디지타이져.
  6. 제4항에 있어서, 상기 커서(20)의 결합전극(30)에는 디지타이져 타블릿(40)의 표면까지 뚫린 중앙개구부(34)가 형성되어 있으며, 이 중앙개구부(34)에는 전극의 중심부를 나타내도록 마크(35)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정전패턴결합 디지타이져.
  7. 제4항에 있어서, 상기 스트라이프 패턴전극(50)과 톱니형 패턴전극(60) 및 평형전극(70)의 동일 평면상에 이 스트라이프 패턴전극(50)과 톱니형 패턴전극(60) 및 평형전극(70)을 주변간섭으로부터 차폐시키기 위해 이 스트라이프 패턴전극(50)과 톱니형 패턴전극(60) 및 평형전극(70)을 둘러싸는 둘레차례전극(80)이 형성된 것을 특징으로 하는 정전패턴결합 디지타이져.
  8. 제5항에 있어서, 상기 커서(20)에, 절연층(31)에 의해 상기 결합전극(30)과는 분리되면서 디지타이져 타블릿(40)으로부터 상기 결합전극(30)의 반대측에 설치되어 주변간섭으로부터 커서(20)의 결합전극(30)을 차폐시키도록 된 차폐전극(32)이 추가고 갖추어진 것을 특징으로 하는 정전패턴결합 디지타이져.
  9. 제8항에 있어서, 커서(20)의 차폐전극(32)이 커서(20)의 결합전극(30)보다 더 넓어서 결합전극(30)밖으로 돌출되도록 하우징에 설치된 것을 특징으로 하는 정전패턴결합 디지타이져.
  10. 제3항에 있어서, 상기 디지타이져 타블릿(40)에 커서(20)의 결합전극(30)으로부터 스트라이프 패턴전극(50)과 톱니형 패턴전극(60) 및 평형전극(70)의 반대측상에 위치됨과 더불어, 디지타이져 타블릿(40)의 절연층(43)에 의해 상기 스트라이프 패턴전극(50)과 톱니형 패턴전극(60) 및 평형전극(70)과는 분리된 평면 접지전극(44)이 추가로 갖추어진 것을 특징으로 하는 정전패턴결합 디지타이져.
  11. 제4항에 있어서, 상기 스트라이프 패턴전극(50)의 스트라이프(51~54)는 균등하게 서로 분리됨과 더불어 그의 폭이 0.001인치씩 점차적으로 증가되도록 형성하고, 톱니형 패턴전극(60)의 톱니(61)도 균등하게 서로 분리되면서 형성된 것을 특징으로 하는 정전패턴결합 디지타이져.
  12. 제11항에 있어서, 스트라이프 패턴전극(50)과 톱니형 패턴전극(60)의 줄무늬 (51~54)와 톱니(61)가 적어도 1인치당 4개씩 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전패턴결합 디지타이져.
  13. 제4항에 있어서, 상기 디지타이져 타블릿(40)의 스트라이프 패턴전극(50) 및 톱니형 패턴전극(60)과 그 사이의 평형전극(70)에 절연물질로 된 제1 및 제2절연물층(42)(43)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전패턴결합 디지타이져.
  14. 제13항에 있어서, 상기 스트라이프 패턴전극(50)과 톱니형 패턴전극(60) 및 평형전극(70)이 상기 제1절연물층(42)과 제2절연물층(43)중의 어느 한 절연물층에 도전물질을 도포시켜 이루어진 것임을 특징으로 하는 정전패턴결합 디지타이져.
  15. 제13항에 있어서, 상기 스트라이프 패턴전극(50)과 톱니형 패턴전극(60)과 평형전극(70)이 제1절연물층(42)과 제2 절연물층(43)사이에 절연물질을 전개시켜서 형성한 얇은 필름위에 도전성 잉크를 인쇄함으로써 형성된 것임을 특징으로 하는 정전패턴결합 디지타이져.
  16. 제13항에 있어서, 상기 디지타이져 타블릿(40)에, 제1절연물층(42)과 제2절연물층(43) 사이에 위치됨과 더불어, 스트라이프 패턴전극(50)과 톱니형 패턴전극(60) 및 평형전극(70)을 둘러싸도록 형성된 둘레 차폐전극(80)이 추가로 갖추어진 것을 특징으로 하는 정전패턴결합 디지타이져.
  17. 제13항에 있어서, 상기 디지타이져 타블릿(40)에 그 위에서 커서(20)가 이동하게 되는 제1졀연물층(42)이 갖추어져 있고, 상기 스트라이프 패턴전극(50)및 톱니형 패턴전극(60)과 평형전극(70)을 반대측으로 상기 제2절연물층(43)이 전반적으로 피복되어 있는 평면접지전극(44)이 갖추어져 구성된 것을 특징으로 하는 정전패턴결합 디지타이져.
  18. 제4항에 있어서, 상기 커서(20)의 결합전극(30)에 전기적인 교류전류신호가 입력되고, 스트라이프 패턴전극(50)과 톱니형 패턴전극(60) 및 평형전극(70)으로부터의 전기적인 출력신호도 상기 입력신호와 동일한 주파수인 교류신호이며, 상기 스트라이프 패턴전극(50)과 톱니형 패턴전극(60) 및 평형전극(70)으로부터의 출력신호가 입력신호가 동기적으로 검출됨으로써 주변간섭이 최소화되어 디지타이져 타블릿(40)의 출력단에 높은 신호대 잡음비가 제공되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 정전패턴결합 디지타이져.
  19. 제18항에 있어서, 상기 입력신호와 주파수가 10KHZ~1MHZ의 범위인 것을 특징으로 하는 정전패턴 결합 디지타이져.
  20. 2-좌표계의 제1좌표를 변화시키는 패턴으로 된 제1패턴전극과 2-좌표계의 제2좌표를 변화시키는 패턴으로 된 제2패턴전극으로 이루어진 디지타이져 타블릿(40)과, 상기 디지타이져 타블릿(40)의 제1 및 제2패턴전극과, 정전결합하게 되는 결합전극(30)을 갖추고서 디지타이져 타블릿(40)상에서 이동할 수 있도록 된 커서(20), 상기 디지타이져 타블릿(40)의 제1 및 제2패턴전극에 전기적 신호를 교번적으로 입력시켜 커서(20)의 결합전극(30)에 정전결합시킴으로써 커서(20)의 결합전극(30)상의 신호가 2-좌표계의 각 좌표에서의 커서(20)위치를 교번적으로 나타내도록 해 주는 신호발생수단을 갖추고서, 상기 제1및 제2패턴전극으로부터 커서(20)의 결합전극(30)으로 정전결합된 신호를 이용하여 2-좌표계에서의 커서(20)위치를 산출하도록 된 전자장치(100)를 구비하여 구성된 정전패턴결합 디지타이져.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제1패턴전극과 제2패턴전극이 동일편면상에 형성되어진 것을 특징으로 하는 정전패턴결합 디지타이져.
  22. 제21항에 있어서, 상기 2-좌표계가 X-Y 직각좌표계로 구성됨과 더불어, 상기 제1패턴전극과 제2패턴전극중 한 패턴전극은 서로 끝단이 연결되면서 타블릿의 한쪽 측면에서 그의 반대쪽 측면에 이르기까지 점차적으로 그 폭이 증가되도록 된 복수의 도전성 스트라이프(51~54)로 구성되고, 다른 패턴전극이 상기 스트라이프(51~54)들의 사이에 끼워지면서 그 한쪽 끝이 서로 연결된 복수의 긴 톱니(61)들로 구성되어 하나의 패턴전극(50)으로부터 커서의 결합전극(30)으로 X축 신호가 출력되고, 다른쪽 패턴전극(60)으로부터 커서의 결합전극(30)으로 Y축 신호가 출력되도록 되어진 것을 특징으로 하는 정전패턴결합 디지타이져.
  23. 제22항에 있어서, 상기 스트라이프 패턴전극(50)과 상기 톱니형 패턴전극(60)사이의 동일 평면영역에 평형전극(70)이 형성되고, 이에 따라 상기 스타라이프 패턴전극(50)과 톱니형 패턴전극(60) 및 평형전극(70)에서 출력되어지는 신호가 디지타이져 타블릿(40)의 종합신호로 합성되며, 커서(20)의 X축 좌표는 X축 신호를 상기 종합신호로 나눈값에 비례하고, 커서(20)의 Y축 좌표는 Y축 신호를 상기 종합신호로 나눈 값에 비례하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 정전패턴결합 디지타이져.
  24. 제23항에 있어서, 상기 스트라이프 패턴전극(50)과 톱니형 패턴전극(60) 및 평형전극(70)에 전기적인 교류전류신호가 입력되고, 상기 커서(20)의 결합전극(30)으로부터의 전기적인 출력신호도 상기 입력신호와 동일한 주파수를 갖는 교류신호이며, 상기 커서(20)의 결합전극(30)으로부터의 출력신호가 입력신호와 동기적으로 검출됨으로써 주변간섭이 최소화되어, 디지타이져 타블릿(40)의 출력단에 높은 신호대 잡음비가 제공되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 정전패턴결합 디지타이져.
  25. 2-좌표계의 제1좌표를 변화시키는 패턴으로 되어진 제1패턴전극과 2-좌표계의 제2좌표를 변화시키는 패턴으로 된 제2패턴전극으로 이루어진 디지타이져 타블릿과, 상기 디지타이져 타블릿의 제1및 제2패턴전극과 정전결합하게 되는 결합전극을 갖추고서 상기 디지타이져 타블릿상에서 이동할 수 있도록 된 철필, 상기 철필의 결함전극에 전기적 신호를 입력시켜 이 철필이 상기 제1 및 제2패턴 전극과 정전결합되게 함으로써 상기 제1및 제2패턴전극상의 전기적 신호가 각각 2-좌표계에서의 철필위치를 나타내도록 해주는 신호발생수단을 갖추고서, 상기 제1및 제2패턴전극의 전기적 신호로부터 2-좌표계에서의 철필위치를 산출해 내는 전자장치로 구성된 정전패턴결합 디지타이져.
  26. 2-좌표계의 제1좌표를 변화시키는 패턴으로 된 제1패턴전극과 2-좌표계의 제2좌표를 변화시키는 패턴으로 된 제2패턴전극으로 이루어진 디지타이져 타블릿과, 상기 디지타이져 타블릿의 제1 및 제2패턴전극과 정전결합하게 되는 결합전극을 갖추고서 상기 디지타이져 타블릿상에서 이동할 수 있도록 된 철필, 상기 디지타이져 타블릿의 제1 및 제2패턴전극에 전기적 신호를 교반적으로 입력시켜 철필의 결합전극상의 전기적인 신호와 정전결합시킴으로써 커서의 결합전극상의 신호가 2-좌표계의 각 좌표에서 철필의 위치를 교번적으로 나타내도록 해주는 신호발생수단을 갖추고서, 상기 제1 및 제2패턴전극으로부터 철필의 결합전극으로 정전결합된 신호를 이용하여 2-좌표계에서 철필의 위치를 산출하도록 된 전자장치로 구성된 정전패턴결합 디지타이져.
  27. 제26항에 있어서, 상기 제1패턴전극과 제2패턴전극이 동일평면상에 형성되어진 것을 특징으로 하는 정전패턴결합 디지타이져.
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