JP3181581B2 - データ入力装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、一般的に導電性対象の位置決め装置及び方
法に関し、特にコンピュータやその他の機器にデータを
入力する入力装置及び方法に関する。

背景技術 コンピュータ用入力装置は、技術上周知である。よく
知られている「マウス」のような幾つかの種類の入力装
置が使用され、これは技術的用途と非技術的用途の両方
の場合に、「ユーザが親しみ易い」コンピュータ・シス
テムを提供するのに一般的に有効である。これらの装置
が技術上実現してきた人気によって、パソコン産業の爆
発的な成長が促進されたということができるが、その理
由は、これらの装置がユーザがコンピュータにデータを
入力する簡便な手段を提供するからである。

現在、全ての入力装置または「指示装置」の約95％は
マウスである。マウスには一般的に自由な回転面が必要
であり、マウスはこの回転面上にインタフェースするこ
とができる。使用される特定のマウスによって、装置は
自由な回転面と結合し、表面を横切る動きをコンピュー
タに対する入力に変換する。したがって、回転面のため
のスペースを設けることのできないマウスは、いずれの
入力用途にも不適当である。したがって「ラップトッ
プ」コンピュータの現在の、またさらに成長しつつある
普及によって、回転面を必要とするマウス型の技術にと
って深刻な問題が生じている。ラップトップは一般的に
小さな、限られたスペース、例えば航空機内で使用さ
れ、そこでは回転面の十分な空間がない。そのため、コ
ンピュータ用および他の機器用にマウスを使用しないで
指示を行う解決策が長い間痛感されている技術上の必要
性として存在する。

その他、使用法が簡単で、現在のコンピュータと容易
に一体化できる入力および指示装置に対する技術上の必
要性も長い間痛感されている。例えばトラック・ボール
のような従来の機械的なボールまたはシャフトの回転技
術によっても、この長期間痛感されている必要性は解決
されなかった。さらに、新しい指示装置は、様々な場所
に搬送することが可能であり、信頼性の置ける、頑丈な
ものでなければならない。現在のトラック・ボール装置
は、これらの長期間痛感されている必要性を満足せず、
またユーザがこの装置を使い慣れて熟練する必要がある
ので、全く厄介な代物である。

他の種類の指示または入力装置も、技術上使用されて
きた。ロジャース（Rodgers）他の米国特許番号第3,88
6,311号は、時間的に変化する静電界の成分を検出する
書き込みペンを開示している。このロジャース他で開示
された書き込みペンは、静電界を発生する書き込みタブ
レットと併せて使用される。ロジャース他の特許は、格
子を被せた書き込み面と、ボール・ペンと同様の方法で
格子上に書き込む活性針とを有するＸ−Ｙ格子を開示し
ている。第２コラム63行目ないし第３コラム７行目を参
照のこと。針形または「タブレット」の入力装置の他の
例が、同じくロジャース他に付与された米国特許番号第
4,672,154号で開示されている。この第２のロジャース
他の特許は、導電性ペンのカートリッジの先端から方向
性を有する電界を発生するコードの針を開示している。
このペンの先端は、Ｘ−Ｙの座標系を有するディジタイ
ザ・タブレットに容量結合される。第２のロジャース他
の特許で開示された指示装置は、またマウスとして機能
することも可能である。第１コラム65行目ないし68行目
を参照のこと。第２のロジャース他の特許で開示された
針の実施例とマウスの実施例は、いずれもディジタイザ
・タブレットとインタフェースする静電界を発生する活
性装置である。

ロジャース他の特許はディジタル化用の針と、別の回
転面が必要なマウス指示装置を開示している。さらに、
これらの特許は、いずれも活性であり、静電界を発生
し、コンピュータにデータを入力するために、ディジタ
ル化用のタブレットと相互に作用する装置を開示してい
る。この２つのロジャース他の特許で開示された装置は
活性なので、針は導線でタブレットに取り付けられる
か、またはバッテリのような取り換え可能な電源を含む
かのいずれかである。いずれの場合でも、ユーザは、こ
の装置を使用するために嵩ばった装置を把持する必要が
ある。従って、ロジャース他の特許で開示された装置
も、種々の携帯用の用途およびデスクトップ用の用途に
便利で効率的な指示装置および入力装置に対して長期間
痛感されている技術上の必要性を満足していない。

データを入力するため感触性の検出装置を使用するこ
とは、技術上周知のことである。ヨシカワ他の米国特許
番号第4,680,430号を参照のこと。ヨシカワ他の特許
は、指先または他の負荷が接触することによって示され
る平面上の点の座標位置のデータを決定するための座標
検出装置を開示している。ヨシカワ他は、抵抗膜を使用
し、この抵抗膜を通して点の座標位置を検出するアナロ
グ式の装置を教示している。この点の座標位置は、この
位置に負荷のインピーダンスを加えることによって示さ
れる。第３コラム８行目ないし22行目を参照のこと。

ヨシカワ他で開示された装置のような感触性の装置
は、指先と装置との間の電気的接触を必要とする点で、
重大な欠陥を示す。個々の操作者の指の爪が長かった
り、彼らが指や手の回りに他の物を有する場合には、良
好な電気的接触が妨げられて、この装置は適切に機能し
ない。

技術上他のアナログ式の感触装置も存在する。例え
ば、ボビック（Bobick）に付与された米国特許番号第4,
103,252号を参照のこと。ボビックの特許は、検出領域
の境界に位置する電極を開示する。電極の端部に人間が
触れることによって容量性電荷を発生し、発振器の一部
であるRCのネットワークの時定数を変化させる。検出器
の容量の変化によって、RCのネットワークの時定数が変
化し、その結果、発信器の出力信号の周波数が変化す
る。第２コラム８行目ないし20行目を参照のこと。

マツケ（Matzke）に付与された米国特許番号第4,736,
191号は、円の複数の扇形の部分を形成する個々の導電
プレートによって構成された、接触により活性化する制
御装置を開示している。プレートを被覆する誘電層にユ
ーザが触れると、プレートの各扇形の部分が順に充放電
することによってこれを検出し、各扇形部分の増加した
容量を判定する。第２コラム26行目ないし40行目を参照
のこと。

感触性の表示装置もまた技術上使用されてきた。Ng他
に付与された米国特許番号第4,476,463号を参照のこ
と。Ng他の特許は、画面の導電性コーティングの複数の
電気的インピーダンスを測定することによって、導電性
の表示画面のいずれの場所に接触しても、この位置を判
定する表示装置を開示している。インピーダンスは、画
面の異なった端部に置かれた電極に生じる。第２コラム
７行目ないし12行目を参照のこと。Ng他で開示された感
触装置は、コンピュータの表示装置を被覆し、位置情報
を提供するように一般的に設計される。

ホビック、マツケ他およびNg他で開示された感触入力
装置は、コンピュータおよび他の機器用に正確かつ効率
的にデータを入力する感触入力装置に対する長期間痛感
されている技術上の必要性を満足するものではない。上
述ノ特許で開示された装置は、検出領域の境界に位置す
る電極間の距離の一部としての位置を有効に測定するだ
けなので、この長期間痛感されている必要性を満足し得
ない。電極間の距離は比較的大きく、そのため測定した
部分に小さな誤差が発生し、その結果大きな位置の誤差
を招くので、この方法は不正確な測定につながってしま
う。

また別の感触検出装置は、電極の格子を使用し、格子
上のどこかにある対象の位置をディジタル的に決定す
る。マブス（Mabusth）に付与された米国特許番号第4,5
50,221号およびリンパルスキ（Rympalski）他に付与さ
れた米国特許番号第4,639,720号を参照のこと。マブス
の特許は、感触制御装置を開示し、この制御装置は接触
位置を出力信号に変換し、インターリーブされ、間隔が
狭く、重なり合っていない第１および第２導電性プレー
トを指示する基板を有する。これらのプレートは行と列
が位置合わせされ、その結果、１つのアレイの各プレー
トの端部は、他方のアレイのプレートの端部と近接して
いるが、これから間隔が開いている。第１および第２ア
レイは、アレイの容量の変化を測定する容量測定回路に
多重方式で交互に接続される。事実上、このマブスの特
許は容量結合された画素の格子を開示している。

同様に、リンパルスキ他の特許は電子的スケッチ・パ
ッドを開示するが、このパッドは透明な容量性画素のア
レイを有するグラフィック入力パッドを含み、この容量
性画素の容量特性は、導電性の尖った針のパッドが表面
を通過するのに応答して変化する。容量の変化は、所定
の走査速度で行を走査する際に、画素のマトリックスの
列に沿って配置されたバッファによって検出される。

対象の位置の良好な解像度を示す感触入力装置に対し
て長期間痛感されている技術上の必要性は、マブスの特
性またはリンパルスキ他の特許のいずれによっても充足
されない。上述の特許は電極の格子を使用し、「２進」
モードで動作する、即ち各電極を検査し、格子上の１点
に対象が位置するか位置しないかを判定することによっ
て、位置を測定する装置を教示するので、位置測定の解
像度は、たかだか格子の解像度の数倍が限度である。受
け入れ可能な位置の解像度を達成するため、このことは
非常に精巧な電極のパターンを必要とする。しかし、精
巧なパターンの電極はコストが極めて高く、また大抵の
場合、実用的ではない。したがって、コンピュータまた
は他の機器にデータを入力することができる感触検出装
置に対して長期間痛感されている技術上の必要性は、マ
ブスおよびリンパルスキの他の特許によっても満足され
ない。

発明の開示 本発明に従って提供される方法および装置によって、
上述の長期間痛感されていた必要性を満足するデータ入
力装置が提供される。この装置は、少なくとも１つの対
象の位置を検出し、対象の位置に対応する電気的バラン
スを有するパッド手段と、このパッド手段に動作可能に
結合され、その電気的バランスを測定する測定手段によ
って構成される。

本発明に従って、対象の位置を測定する方法がさらに
提供される。これらの方法は、電気的に検出可能なパッ
ドを設けるステップによって構成され、このパッドは、
装置に絶縁基板を提供するための第１および第２側部を
有する絶縁手段、電磁界を発生するために上記の絶縁手
段の第１側部に電気的に結合された第１電極手段、上記
の第１電極手段と連動してさらに電磁界を発生するため
に上記の絶縁手段の第２側部に電気的に結合された第２
電極手段、および上記の第１電極手段と第２電極手段に
動作可能に結合されて第１電極手段と第２電極手段を選
択し、仮想双極電極を繰り返して合成する合成手段によ
って構成される。この方法のステップは、複数の第１電
極手段および第２電極手段の間の電気的バランスを測定
するステップ；少なくとも１つの目標インデックスに基
づいて、対象のおよその位置を計算するステップ、複数
の第１電極手段および第２電極手段の間の測定したバラ
ンスに基づいて、対象の精密な位置を計算するステッ
プ；および対象の最終的な位置を計算するステップによ
ってさらに構成される。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明に従って提供される感触制御装置の
ブロック図である。

第２図は、コンピュータのキーボードとインタフェー
スした本発明に従って提供される感触制御装置である。

第３図は、仮想電極の合成を示す。

第４図は、仮想電極から行われる仮想双極電極の合成
を示す。

第５（ａ）図は、簡単な仮想双極電極を示す。

第５（ｂ）図は、巻き付いた簡単な仮想双極電極を示
す。

第６図は、仮想反復双極電極を示す。

第７図は、仮想電極パッドおよび行と列の合成回路の
ブロック図である。

第８（ａ）図は、本発明に従って提供される仮想電極
パッドの側面図である。

第８（ｂ）図は、第８（ａ）図の線８（ｂ）で切断し
た仮想電極パッドの平面図である。

第９図は、行と列の合成回路のブロック図である。

第10（ａ）図は、本発明によって提供される感触制御
装置による対象位置の検出を示す。

第10（ｂ）図は、第10（ａ）図は線10（ｂ）で切断し
た対象位置の検出を示す。

第11図は、電気的バランス対検出した対象の位置のグ
ラフである。

第12図は、第１図の電気的バランス測定回路の好適な
実施例を示す。

第13図は、仮想双極電極のパッドを示し、このパッド
上には１行の仮想双極電極と２列の仮想双極電極が合成
されている。

第14図は、第13図の構成のバランス対対象位置のグラ
フである。

第15図は、検出された対象の位置に応じて更新された
指標を有するターゲットおよびベース双極電極の範囲を
示す。

第16図は、本発明にしたがって提供される制御アルゴ
リズムのフローチャートの実施例を示す。

第17図は、仮想双極電極のパッドに対する対象の接近
の程度を判定するフローチャートである。

第18図は、対象のｘ位置を判定するフローチャートで
ある。

第19図は、対象のｙ位置を判定するフローチャートで
ある。

第20図は、ｘ位置の指標の更新を行うフローチャート
である。

第21図は、ｙ位置の指標の更新を行うフローチャート
である。

発明を実施するための最良の形態 図に於いて同じ番号は同じ要素を示すが、ここで図を
参照すると、第１図は本発明に従って提供される感触入
力装置であり、これは、仮想電極パッド20、電気的バラ
ンス測定回路30、バランス比率決定回路40および制御回
路50によって構成される。好適な実施例では、仮想電極
パッド20はシート状である。他の好適な実施例では、仮
想電極パッド20は、その上部面と底部面の種々の位置に
「仮想電極」を形成することができる。これらの電極を
「仮想電極」と呼ぶのは、パッド20の両面の別個の導電
ストリップを使用して、「仮想電極」と呼ぶ単独の要素
を形成しているからである。選択した上部面の仮想電極
と選択した底部面の仮想電極との間の電気的バランスを
測定することができる電子回路にこれらの仮想電極を接
続する。

さらに他の好適な実施例では、バランス比率決定回路
40を設けて１つのバランス測定と他のバランス測定の比
率を決定する。制御回路50は、バランスの測定と比率の
付定に適した電極を選択する。制御回路50は、バランス
比率に応答し、検出した対象60の位置の情報を計算す
る。この情報は、電極パッドの表面と平行な１つまたは
２つの軸に沿った位置を含んでもよい。また電極パッド
20の表面と直角の軸に沿った他の「接近」情報を適当な
バランス測定から決定してもよい。制御回路50によって
決定された位置情報は、入力装置使用手段70に供給さ
れ、この入力装置使用手段は、種々の電子装置またはコ
ンピュータ装置のいずれであってもよい。

図には電極パッド20の上面のすぐ近くに指先を置いた
指60が示されている。ｘ方向とｙ方向のある領域上の指
先の位置を仮想電極パッド20によって検出することがで
き、ｚ方向に対するこの指先の接近についても同様であ
る。また検出される対象60は、親指でも、またはいずれ
かの他の導電性の対象であってもよい。座標軸80を参考
として図に示す。

第２図に於いて、本発明に従って設けた感触性の入力
装置90は、通常コンピュータのマウスが実行する機能の
代わりに、オペレータの指の位置をコンピュータに示す
情報を与えることができる。オペレータは、本発明に従
って設けた感触入力装置によって、命令を取り出し、選
択し、または図形によってコンピュータに表示された対
象を処理することができる。装置90は、手で把持するこ
とのできる、または卓上に載置することのできる独立し
たパッドであり、または好適な実施例では、スペース・
バー110の下に位置するコンピュータのキーボード100に
内蔵され、その結果、オペレータがその親指でこれを操
作することができる。他の好適な実施例では、コンピュ
ータの表示スクリーンの画面に取り付けるため、透明な
材料から電極と絶縁体を製作してもよい。

装置90は、どのような種類の電子制御機器にも指の位
置の情報を伝達する。オペレータは、ステレオの音量、
オーブンの温度、電気器具のサイクル時間、自販機の商
品の選択、「ビデオ・ゲーム」の電子的娯楽ゲームの選
択、または電子的試験または測定機器、例えば、オシロ
スコープの機能を制御することができる。もしある用途
に１軸形式の装置が望ましければ、電極パッドは直線形
状でよい。これは、また通常のダイヤルまたは電位差計
のノブのような動作を有する円形または円筒形でもよ
い。

好適な実施例では、検出される対象は実質的に導電性
の対象であれば何でもよい。適当な規模に作られた電極
パッドであれば、本装置は、近くの手、人、自動車また
は１個の機器の位置を検出することができる。本発明に
従って提供される感触制御装置は、さらに「電子黒板」
としても使用することができる。

第３図に於いて、仮想電極120は、ある領域上に配置
された多くの電極帯（電極ストリップ）130によって構
成される。電極帯はシート状の導電性領域である。これ
らの電極帯は絶縁スペース140によって分離されている
が、電極合成回路150によって電気的に接続されてい
る。電極帯間の領域140を含め、接続された電極帯130が
配置された領域を仮想電極領域と定義する。

本明細書全体を通して定義し使用するように、A|Bと
いう表示は、ＡモジューロＢ、即ちＡをＢで割って生じ
た剰余を意味する。角括弧［］は、一般的に多くの同じ
対象または点の１つを選択する指標を括弧で囲む時に使
用する。例えば、Ｃ［ｉ］は「ｉ番目の列」を意味す
る。全ての指標は、予め分かっている行または列の係数
に対して設けるべきである。例えば、もしＭ個の「列」
があれば、Ｃ［ｉ＋１］は、Ｃ［ｉ＋１］|Mと解釈すべ
きである。

第４図は、シートの上面に２「行」の仮想電極160
と、底面に２「列」の仮想電極170を有する仮想電極パ
ッド20の好適な実施例を示す。他の好適な実施例では、
各仮想電極の形状は長方形である。これらの仮想電極は
「長さ」と「幅」を有する。行電極160の幅は、座標系8
0に対してｙ方向にあり、一方列電極170の幅はｘ方向に
ある。２行の仮想電極160は、行の「仮想双極電極」（V
DE）を形成し、180でＲ［ｊ］と表示されている。190で
Ｃ［ｉ］と表示された列VDEをまた形成する。

さらに他の好適な実施例に於いて、VDEは相互の側部
に沿って位置する同じ領域の２つの仮想電極によって構
成される。パッドの端部まで延びている仮想電極は、反
対側の端部に「巻き付く」場合もある。VDEの仮想要素
電極をVDEの正の半分および負の半分と呼ぶ。（本例で
は幅方向の軸に沿った）位置は、VDEの正の半分の方が
負の半分よりも広い、Ｃ［ｉ］の正の半分は200でＣ
［ｉ］〈Ｐ〉と表し、負の半分は210でＣ［ｉ］〈ｎ〉
と表す。Ｃ［ｉ］〈Ｐ〉を220で導線CPに接続し、Ｃ
［ｉ］〈ｎ〉を230で導線CNに接続する。同様に、240R
［ｊ］〈Ｐ〉250でRPに接続し、Ｒ［ｊ］〈ｎ〉260を27
0でRNに接続する。

VDEの「位置」は、位置の線の幅方向の座標として、
即ち、２つの仮想要素電極の間が等距離であるとして定
義する。列のVDEC［０］・・・Ｃ［Ｍ−１］は、それぞ
れ、ｘ［０］・・・ｘ［Ｍ−１］に位置する。行のVDER
［０］・・・Ｒ「Ｎ−１］は、それぞれ、ｙ［０］・・
・ｙ［Ｎ−１］に位置する。

「VDEの間隔」は、隣り合った行（または列、いずれか
適当な方）のVDEの位置の間の距離である。一般的に、V
DEの幅はVDEの間隔よりも大きく、したがってVDEは隣り
合った位置で重なり合ってもよい。

第５図（ａ）および第５（ｂ）は、上述のような２つ
の単純な列のVDEの好適な実施例を示す。１本の位置の
線280があり、左側が負のVDEの半分290、右側が正のVDE
の半分300である。各VDEは、基本的に仮想電極パッド20
の全体をカバーする。第５（ｂ）図では、位置の線はパ
ッドの中央にない。〈ｎ〉の仮想電極290はパッドの左
の端部まで延び、310で右の端部に巻い付いている。他
の好適な実施例では、VDが単に正の半分だけを有する場
合があり、この場合、負の半分の領域とこの負の半分に
対するいずれかの相互容量（mutual capacities）をゼ
ロであると定義している。

第６図は、「サイクリック」列VDEと称するVDEの他の
好適な実施例を示す。サイクリックVDEは、「ファンダ
メンタル」VDEと、軸に沿って周期的に位置する付加的V
DEによって構成される。〈ｎ〉の仮想電極290は、全て
共にCN導線230に電気的に接続される。同様に〈Ｐ〉の
仮想電極300は、全て220でCPに接続される。サイクリッ
クVDEの（ファンダメンタルVDEを含む）要素VDEの数
は、「重複度」と定義される。例に於ける重複度は３で
ある。ファンダメタルVDEの位置280は、サイクリックVD
E全体の位置とする。この位置は、全ての要素VDEの中で
最も低い座標を有する。簡単でサイクリックな行のVDE
は、ここで説明した列のVDEに類似する。

簡単なVDEは、重複度が１に等しいサイクリックVDEの
１特殊例と考えることができる。より多くの重複度を使
用する長所は、同じサイズと同じ数のサイクリックVDE
を有するが、重複度がより少ない仮想電極パッドと比較
して、精度が向上することである。前者の重複度をＡ、
後者の重複度をＢとし、ＡはＢより大きいと仮定する。
前者のVDEの間隔は、後者の分数値B/Aとなる。前者の場
合、VDEの間隔がより狭いので、より高い精度を実現す
ることができる。

重複度が１よりも大きいということは、検出対象の絶
対位置を一義的に決定することが不可能であることを意
味する。位置は１つの要素VDEの位置に対して決定する
ことができるが、どの要素VDEかを決定する方法がな
い。多くの場合、ただ相対的な位置（即ち、位置の変
化）を検出する必要があるだけである。重複度が１より
も大きい場合、１つの測定から次の測定まで、検出する
対象が決してVDEの間隔の半分以上は移動しないだけの
頻度で位置を測定しなければならない。このようにし
て、相対的な位置の変化を一義的に決定することができ
る。もし絶対的位置を測定しなければならないとすれ
ば、１の重複度を使用するればよい。また別の解決法
は、異なったVDE間隔を有する２つの異なったピリオデ
ックVDEを使用することである。

第７図に於いて、仮想電極パッド20は、基板320と基
板320の両面にある複数の電気帯130によって構成され
る。好適な実施例の場合、基板320は絶縁体である。電
極合成回路150は、行合成回路330と列合成回路340によ
って構成される。別の好適な実施例の場合、電極パッド
20は、一般的に350で示すA1ないしA8の線を介して行合
成回路330に接続される。同様に、電極パッド20は、一
般的に360で示すB1ないしB8の線を介して列合成回路340
に接続される。また別の好適な実施例では、パッド20の
上面に８つの電極帯が設けられる。

制御手段50からの命令に基づいて、電極合成回路150
は、選択した電極帯（電極ストリップ）を導線CN、CP、
RNおよびRPに接続し、仮想電極パッドの各側部に１行と
１列のVDEを形成する。制御手段50から信号Ｓが行合成
回路330と列合成回路340に入力され、仮想電極パッド20
に１行のVDEと１列のVDEを選択するよう命令する。各VD
Eの位置は、制御アルゴリズムの要求に従って変化す
る。各VDEの両半分は、電気的バランス測定手段30に接
続される。この接続は、行VDEの正の半分と負の半分に
それぞれ接続された導線RNとRPを介して、および列VDE
の正の半分と負の半分に接続された導線CNとCPを介して
行なわれる。好適な実施例では、電気的測定は、電極帯
間の容量の測定によって行われる。

第８（ａ）図と第８（ｂ）は、仮想電極パッド20を示
す。第８（ａ）図に於いて、平坦な仮想電極帯130が、
一般的に370で示す分離絶縁基板の上部および底部に設
けられる。電極パッド20の上面には薄い被覆絶縁体380
があり、これは検出する対象が電極帯130と基板370に電
気的に接触するのを防止する。これはまた電極帯を腐食
および摩耗から保護する。

他の好適な実施例では、パッド20の全体のサイズは、
高さが約2.54cm、幅が8.89cm、厚さが0.20cmのである。
被覆絶縁体380は、厚さが0.051cmマイラ（MYLAR）シー
トであり、分離絶縁体370は、厚さが0.15cmのエポキシ
・ガラスのプリント回路板の材料である。電極帯130
は、標準のプリント回路板の技術を使用して、分離絶縁
体の両側に製作した中心間の距離が0.51cmで、幅が0.10
cm銅のトレースである。良好な機能性を達成しながら、
寸法を大幅に変更することも可能である。特定の用途と
検出する対象に合わせてトレースの幅、トレース間隔、
および回路板絶縁体と被覆絶縁体の厚さを選択すること
が可能である。上述の寸法は、人間の指先の場合に良好
な結果をもたらす。

第８（ｂ）では、分離絶縁体370の上側に、ｙ軸に直
角に８本の電極帯が設けられている。これらの８個の電
極帯には、A0ないしA7で示した導線を取り付ける。また
別の好適な実施例では、分離絶縁体370の底部に、ｘ軸
に直角に24本の電極帯を設ける。これらの24本の電極帯
を、図示のB0ないしB7で示す導線に接続する。３列の電
極帯を各列の導線に接続すると、重複度３に対応する。
行については、重複度は１である。

第９図は、行の仮想電極合成回路330を具現化する好
適な実施例を示す。一般的に390で示す各電極帯の導線A
0ないしA7を、400で１対の電子スイッチに接続する。好
適な実施例の場合、電子スイッチ400は、CMOSのアナロ
グ・スイッチである。各対の一方または他方のスイッチ
は導電性である。関連する電極帯がVDEの負の半分の一
部であるか正の半分の一部であるかによって、導電スイ
ッチは、この関連する電極帯を導線RNまたはRPのいずれ
かに接続する。

各スイッチ400は、410に示す選択論理ブロックによっ
て制御される。選択論理ブロック410は、信号Ｓの成分
である行の選択信号420に応答する。次の選択表は、第
８図のパッドの全ての可能な行のVDEを合成する選択論
理を示す。 選 択 表 選 択 信 号 Ｒ［０］ Ｒ［１］ Ｒ［２］ Ｒ［３］ Ｒ［４］ A0:国 RP RN RN RN RN A1: RP RP RN RN RN A2: RP RP RP RN RN A3: RP RP RP RP RN A4: RN RP RP RP RP A5: RN RN RP RP RP A6: RN RN RN RP RP A7: RN RN RN RN RP 選 択 表（続き） 選 択 信 号 Ｒ［５］ Ｒ［６］ Ｒ［７］ A0: RP RP RP A1: RN RP RP A2: RN RN RP A3: RN RN RN A4: RN RN RN A5: RP RN RN A6: RP RP RN A7: RP RP RP このようにして、８個の可能なVDE、Ｒ［０］ないし
Ｒ［７］の１つを選択し、パッドの電極帯から合成す
る。列の回路についても、行の回路と同じでよい。

パッドの寸法、VDEを形成する電極帯の数および各軸
に沿ったVDEの重複度は変化してもよい。VDEを合成する
場合に、一部の電極帯を接続しないことも可能である。
これによって、VDEの半分の間にさらに間隔が設けられ
る。パッドは、球状、カップ状、円筒状、これらのいず
れかの部分、または他の平坦でない形状に形成すること
ができる。パッドの両面の軸は、直角である必要はな
い。直交座標以外の軸系を使用してもよい。ラジアル座
標系の場合、（上記の行の仮想電極にきわめて類似し
た）「リング状の」仮想電極はリングの形であり、一
方、（上記の列の仮想電極にきわめて類似した）「くさ
び状の」仮想電極は「パイの部分」の形である。

電気的バランス測定回路30は、「バランス」として定
義される仮想電極パッド20内の仮想行および列電極の間
の電気量を測定する。第１図を参照して、電気的バラン
ス測定回路は導線RP、RN、CP、およびCNになってパッド
20に接続される。好適な実施例では、この電気的バラン
ス測定回路は、仮想行および列電極の間の容量性バラン
ス測定する。従って、電気的バランスの特定という用語
と容量性バランスの測定という用語は、全体を通して互
換的に使用される。

これに限定するものではないが、例えばインダクタン
スのような検出した対象の位置に対応する他の電気量を
本発明に従って設けられた入力装置によって測定するこ
とも可能であることを当業者は認識する。従って、本明
細書の全体を通して使用する「電界」という用語は、静
電界および磁界を含む全ての電磁界を意味すると定義さ
れる。容量性バランス測定回路は、容量性バランスに対
応する信号を出力する。この信号は、バランス比率決定
回路40と制御回路50によって使用される。この出力信号
は、アナログ電圧の形で直接使用される電圧でもよく、
またはA/D変換器によってディジタルの形に変換されて
もよい。

本明細書の全体で使用しているように、容量性バラン
スを理解するには、パッド内の他の全ての電極がアース
されている場合、先ずＭ（Ａ、Ｂ）を定義して仮想電極
ＡとＢの間の周知の相互静電容量を示す。例えば、Ｍ
（Ｃ［ｉ］〈ｐ〉、Ｒ［ｊ］〈ｎ〉）は、VDE Ｃ
［ｉ］の正の半分とVDE Ｒ［ｊ］の負の半分の間の相
互静電容量を示す。次に、下記の式によって与えられる
VDE Ｃ［ｉ］およびＲ［ｊ］、Ｌ（Ｃ［ｉ］、Ｒ
［ｊ］）の間の容量性バランスを定義する。

Ｌ（Ｃ［ｉ］、Ｒ［ｊ］）＝Kfg＊｛Ｍ（Ｃ［ｉ］〈ｐ〉、Ｒ［ｊ］〈ｎ〉） −Ｍ（Ｃ［ｉ］〈ｐ〉、Ｒ［ｊ］〈ｐ〉）＋Ｍ（Ｃ［ｉ］〈ｎ〉、Ｒ［ｊ］
〈ｐ〉） −Ｍ（Ｃ［ｉ］〈ｎ〉、Ｒ［ｊ］〈ｎ〉）｝ Kfgは縮尺定数因子であり、これは、好適な実施例で
は、電気的バランス測定回路30の基準信号の振幅と増幅
器の利得によって決まる。バランスは有用な電気量であ
るが、その理由はこれが、ここで説明するように、導電
性を有する対象の位置を示すからである。

第10（ａ）図を参照して、検出した対象60は、この対
象のｘ位置に適するように合成されたVDEを有する仮想
電極パッド20上に位置する。この対象の位置は、座標
（xF、yF、zF）にある。この対象の位置はこの対象の表
面上の全ての位置の加重平均位置に関係し、ここでパッ
ド20により近い位置にはより大きな加重が加えられてい
る。行のVDE、Ｒ［ｊ］は、その正の半分Ｒ［ｊ］
〈ｐ〉240の中心をこの検出された対象の下のｙ方向に
畧合わせて位置している。

列VDE、Ｃ［ｉ］は、検出した対象のｘ位置に近いｘ
［ｉ］に位置している。このような測定に関してＲ
［ｊ］は「ベース」VDEと呼びＣ［ｉ］は「ターゲッ
ト」VDEと呼ぶ。行および列のVDEは、RNとRP、およびCN
とCPにそれぞれ接続される。ベースとターゲットの間の
分離絶縁体は厚さＤを有する。Ｃ［ｉ］〈ｐ〉とＲ
［ｊ］〈ｐ〉の間の重なり部分は430で示す面積Ａであ
り、これはＣ［ｉ］とＲ［ｊ］電極の半分の部分の間の
他の３つの重なり部分の各々の面積に等しい。

第10（ｂ）図は、ｘ軸に沿った側面図からのこのよう
な状況を示す。指先60は、xFに位置する代表的な検出対
象として示されている。平行板コンデンサの論理からよ
く知られているように、およそＭ（Ｃ［ｉ］〈ｐ〉、Ｒ
［ｊ］〈ｐ〉）＝Ａ＊E/Dであり、ここで、Ｅは分離絶
縁体の誘電定数である。同じ式はＣ［ｉ］とＲ［ｊ］電
極の半分の部分の間の他の３つの相互容量に対しても適
用することができる。これら４つの相互容量は全て畧等
しい。これらの近似は、440で示すフリンジ電界を結合
しているため、Ａ＊E/Dの追加を無視している。もし指
先が存在しなけれた、４つの全てのフリンジ電界は等し
い。このバランスは正確に等しくなる。

Ｌ（Ｃ［ｉ］、Ｒ［ｊ］）＝０ このバランスは、近接している指先60のような導電性
対象によって覆される。ここでは450でxF〈ｘ〉［ｉ］
に位置しているものとして示される指先はＣ［ｉ］
〈ｎ〉のフリンジ電界領域Ｃ［ｉ］〈ｐ〉のフリンジ電
界領域をより以上に遮り、その結果不同が生じる。

Ｍ（Ｃ［ｉ］〈ｐ〉、Ｒ［ｊ］〈ｐ〉） ＜Ｍ（Ｃ［ｉ］〈ｐ〉、Ｒ［ｊ］〈ｎ〉） 指先はＲ［ｊ］〈ｎ〉に接続された領域に実質的に影
響を及ぼさないが、この理由は、この指先のｙの位置
が、Ｒ［ｊ］〈ｎ〉でなくてＲ［ｊ］〈ｐ〉の上にある
からである。従って、 Ｍ（Ｃ［ｉ］〈ｎ〉、Ｒ［ｊ］〈ｐ〉） ＝Ｍ（Ｃ［ｉ］〈ｎ〉、Ｒ［ｊ］〈ｎ〉） 正味の効果は、xF＞ｘ［ｉ］に位置する指先の場合、
次の通りである。

Ｌ（Ｃ［ｉ］、Ｒ［ｊ］）＞０ 同様の分析により、xF＝ｘ［ｉ］の場合、バランスは保
持されＬ（Ｃ［ｉ］、Ｒ［ｊ］）＝０である。同様に、
xF＜ｘ［ｉ］の場合、Ｌ（Ｃ［ｉ］、Ｒ［ｊ］）＜０で
ある。

第11図は、第10（ａ）図および第10（ｂ）図の場合の
ベースとターゲットのVDEの間のバランスＬを指先の位
置xFの関数としてプロットする。プロット460は、指先
がベースVDEの正の半分（yF＝y0）上の中心にあり、パ
ッドに対してできるだけ接近している（zF＝z0）の場合
である。この場合は位置に対する最大の変化量を与え
る。他のプロット470と480は異なったｙまたはより大き
なｚを示す。これらの場合には変化量はより少ないが、
その理由は、指がより少ないフリンジ電界を遮っている
からである。全ての場合、xF＝ｘ［ｉ］の周囲にxFの領
域が存在し、ここで、Ｌは基本的にxFの直線関数であ
る。このことは、ある勾配Ｋに対してＬ＝Ｋ（yF、zF）
＊（xF−ｘ［ｉ］）であることを意味し、この勾配Ｋは
yF、zF、Kfg、並びに電極と検出した対象の形状によっ
て決まる。

第12図は、電気的バランス測定回路30の好適な実施例
のブロック図である。またここに示すのは仮想電極パッ
ド20の単純化した電気的モデルで有り、この仮想電極パ
ッド20は導線RP250、RN270、CP220およびCN230を介して
容量バランス測定回路30に接続されている。このモデル
は、ベースおよびターゲットVDEの半分の部分の間で相
互容量Ｍ（Ｃ〈ｎ〉、Ｒ〈ｐ〉）490、Ｍ（Ｃ〈ｐ〉、
Ｒ〈ｐ〉）500、Ｍ（Ｃ〈ｎ〉、Ｒ〈ｐ〉）510およびＭ
（Ｃ〈ｐ〉、Ｒ〈ｎ〉）250を表す４個のコンデンサに
よって構成される。基本信号源530は交流（AC）基準信
号Ｆを発生し、この基準信号の周波数は位置の測定を行
う場合の周波数よりも実質的に高い。

好適な実施例では、この周波数は約140KHzである。人
間の指先を検出する場合、20KHzないし500KHzの周波数
によって、受け入れ可能な結果を得ることができる。他
の対象を検出する場合には、より幅の広い周波数の範囲
を使用することが可能である。基準信号530は一対の駆
動装置に供給される。一方の駆動装置540は、反転型で
あり導線CPを介して合成された列VDEの正の半分を駆動
する。他の駆動装置550は非反転型であり、導線CNを介
して負の半分を駆動する。CN230は従ってＦの同相のバ
ージョンによって駆動され、一方CP220は負のＦ（−
Ｆ）によって駆動される。

導線RP250とRN270は行VDEの正と負の半分を差動電荷
増幅器560の非反転入力および反転入力にそれぞれ接続
する。差動電荷増幅器560はRPとRNをACの実質的なアー
スに保持し、その結果、各相互静電容量500または520の
両端のAC電圧は−Ｆであり、各相互静電容量490また510
の両端のAC電圧は＋Ｆである。RFに接続された電荷の量
はＦ＊Ｍ（Ｃ〈ｎ〉、Ｒ〈ｐ〉−Ｆ＊Ｍ〈ｐ〉、Ｒ
〈ｐ〉）である。RNに接続された電荷の量は、Ｆ＊Ｍ
（Ｃ〈ｎ〉、Ｒ〈ｎ〉）−Ｆ＊Ｍ（Ｃ〈ｐ〉、Ｒ
〈ｎ〉）である。

電荷増幅器560はAC差動出力電圧Voを発生し、これはR
Pに対して接続された電荷マイナスRNに対して接続され
た電荷を利得因子Ｇで乗じたものに等しい。

Vo＝（Ｆ＊Ｇ）＊｛Ｍ（Ｃ〈ｎ〉、Ｒ〈ｐ〉）−Ｍ（Ｃ〈ｐ〉、Ｒ〈ｐ〉）＋ Ｍ（Ｃ〈ｐ〉、Ｒ〈ｎ〉）−Ｍ（Ｃ〈ｎ〉、Ｒ〈ｎ〉）｝＝Ｌ（Ｃ、Ｒ） VoはここではＬ（ｃ、Ｒ）で示すＣとＲの間のバランス
である。Ｇと、Ｆの大きさは、いずれも定数縮小因子で
ある。積（Ｆ＊Ｇ）は、バランスＬの上の定義では、縮
小因子Kfgである。

好適な実施例では、Voは測定のために２重バランス同
期検出器570に供給される。この検出器570はまた基準と
して入力信号Ｆを使用する。検出器570は、遥かに大き
い振幅を有する電気ノイズ信号の存在する場合には、基
準信号Ｆに同期した信号の振幅を回復する。このような
信号の拒絶は重要であるが、その理由は、仮想電極パッ
ド20の相互静電容量490、500、510および520の両端に結
合された電荷の量は大きさが非常に小さい可能性がある
からである。電荷増幅器560の出力は、従って、所望の
信号以外に大きなノイズ成分Ｎによって構成される。電
荷増幅器560の出力は、従って下記のように示すことが
できる。

Vo′＝Vo＋Ｎ＝Ｌ（Ｃ、Ｒ）＋Ｎ 検出器570の出力は、基準信号Ｆと同期するVoの成分
と比例する信号である。ノイズＮはＦと同期していない
ので、これは検出器の出力信号575に影響を及ぼさず、
従ってこの信号57はＬ（Ｃ、Ｒ）の直接の尺度である。
575の信号Ｌは例えば、ディジタル・フォーマットまた
はシングル・エンドまたはダブル・エンドの電圧、電流
または電荷のような多数の周知の手段のいずれかによっ
て符号化することができる。ダブル・バランス検出器57
0を使用することにより、ノイズと正確性を最小にす
る。更に他の実施例では、シングル・バランス検出器を
使用してもよい。

第13図を参照して、仮想電極パッド20は、隣接する位
置に、このパッドの底面に形成された２つの列VDE、Ｃ
［ｉ］580とＣ［ｉ＋１］590を有する。行VDE、Ｒ
［ｊ］595は上側に形成されている。検出した対象の位
置もまた示されているがこの対象自身は図示されていな
い。この対象のｘ位置xFは２つの列VDE、ｘ［ｉ］とｘ
［ｉ＋１］の間に位置する。

第14図は、第13図のパッドで測定した２つのバランス
の変化を示す。Ｌ［ｉ］はベースＲ［ｊ］とターゲット
Ｃ［ｉ］の間のバランスである。Ｌ［ｉ＋１］はＲ
［ｊ］とＣ［ｉ＋１］の間のバランスである。第11図
は、対象のxFの位置に対応する容量性バランスＬの一般
的な直線の性質を示す。一般的な応答の勾配Ｋは、対象
のyFとzFの位置と共に変化し、また上述した縮小定数Kf
gの影響を有している。第14図のＬ［ｉ］とＬ［ｉ＋
１］は、いずれもｘ［ｉ］とｘ［ｉ＋１］の間の領域に
わたって基本的に直線である。勾配の定数Ｋは両方の尺
度に対して基本的に同じである。これらの尺度は下記の
ように示される。

Ｌ［ｉ］＝Ｋ＊（xF−ｘ［ｉ］）、および Ｌ［ｉ＋１］＝Ｋ＊（xF−ｘ［ｉ＋１］） 好適な実施例では、バランス比率Ｑ［ｉ］は下記のよ
うに定義することができる。

Ｑ［ｉ］＝Ｌ［ｉ］／（Ｌ［ｉ］−Ｌ［ｉ＋１］） Ｑ［ｉ］に対する他の式を作ることも可能であるが、こ
れらは機能的に等価である。Ｌに対する上の式からＱ
［ｉ］を下記のように書き直すことができる。

Ｑ［ｉ］＝（xF−ｘ［ｉ］／（ｘ［ｉ＋１］−ｘ［ｉ］） Ｑ［ｉ］は、xF＝ｘ［ｉ］に於ける対象の０の値から
xF＝ｘ［ｉ＋１］に於ける１まで直線的に変化する。代
数による再構成によって、位置xFに対する式を下記のよ
うに与えることができる。

xF＝Ｑ［ｉ］＊（ｘ［ｉ＋１］−ｘ［ｉ］）＋ｘ
［ｉ］ 位置xFをyFまたはzFと関係なく決定することができるよ
うに、Ｑ［ｉ］を計算するのが有利である。バランス比
率Ｑ［ｉ］は、容量バランスの連続する測定値Ｌ［ｉ］
とＬ［ｉ＋１］を使用してバランス比率決定回路40によ
って計算する。

第13図および第14図に関する議論とバランス比率の定
義は、全て好適な実施例を考慮したものであり、この場
合、指標［ｉ］と［ｉ＋１］を有する２つの隣接したVD
Eを使用してバランス比率を作る。例えば、指標［ｉ］
と［ｉ＋ｎ］を有する２つの隣接しないVDEをまた使用
することも可能であり、この場合ｎは指標をオフセット
したものであると考えられる。

再び第１図を参照して、制御回路50は、バランス測定
回路30と比率決定回路40からバランス測定値Ｌと比率Ｑ
を受け取る。制御回路50は選択信号Ｓを発生し、この信
号は仮想電極パッド20に加えられる。信号Ｓは、行と列
の選択成分を含んでいる。好適な実施例の場合、制御回
路50はマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ま
たはその他のディジタル論理回路である。

制御信号Ｓはいずれの特定の瞬間にもパッド20上に形
成されるべき１行のVDEと１列のVDEを指定する。従っ
て、制御回路は、所定の時刻に特定の列および行のVDE
を指定すなわち選択する。制御回路50は、またバランス
測定回路30とバランス比率決定回路40に信号を供給して
これらの２つの構成要素に測定と計算を実行することを
命じる。これはまた入力装置使用手段70に位置信号Ｐを
供給する。

ここで定義しているように、対象の「およその」位置
とは、隣接するVDEの間の距離に等しい解像度を有する
位置を意味する。対象の「精密な」位置とは、およその
位置に比べて数倍大きい解像度を有する位置を意味す
る。このおよその解像度の特定の倍数は、容量性バラン
ス測定解像度、バランス比率決定解像度および電子的ノ
イズの劣化の影響の関数である。好適な実施例では、こ
の倍数は128である。

Ｍ列のVDEの１つとＮ行のVDEの１つをパッド20から選
択することができると仮定する。好適な実施例では、Ｍ
＝８およびＮ＝８である。第５（ｂ）図で説明し図示し
たように、各VDEは、巻き付くことによってパッドの表
面全体を覆う。

ｉとｊは、「通常の」指標の組と呼ぶことのできるも
のから得たVDEの指標であると仮定する。行VDE Ｒ［ｉ
＋N/2］は、相互に交換した正の半分と負の半分を有す
るＲ［ｉ］と同じである。同様に、Ｃ［ｊ＋M/2］は、
Ｃ［ｊ］の相互に交互したバージョンである。行と列の
両方のVDEの正の半分と負の半分を相互に交換しても、
バランスの測定値には影響を与えない。このことは、バ
ランスＬの定義を思い出すことによって理解することが
できる。動作はバランスの測定値に基づいて行われるの
で、全ての通常の列と行の指標は、それぞれ一貫してM/
2とN/2だけ増加して別の指標を与える。別の指標は、お
よその位置に対応し、これらのおよその位置は、列VDE
の間隔のM/2倍と行VDEの間隔のN/2倍だけ一貫してオフ
セットされている。

他の好適な実施例では、ある特定の時刻に通常または
これと代替する指標が使用されているかどうかを判定す
ることは不可能であるが、使用されている指標の種類は
切り替わらず、一方検出した対象はパッドの近傍に止ど
まっている。更に他の実施例では、位置の変化は通常の
指標と代替の指標で同じである。幸いにして、多くの用
途では位置に於ける変化のみが重要である。もし絶対位
置を決定しなければならないのであれば、相互に互換さ
れた正の半分と負の半分に対して敏感である別の測定値
Ｌ′を下記のしきによって定義することができる。

Ｌ′（Ｃ［ｉ］、Ｒ［ｊ］） ＝Hfg＊｛Ｍ（Ｃ［ｉ］〈ｐ〉、Ｒ［ｊ］〈ｎ〉） ＋Ｍ（Ｃ［ｉ］〈ｐ〉、Ｒ［ｊ］〈ｐ〉） −Ｍ（Ｃ［ｉ］〈ｎ〉、Ｒ［ｊ］〈ｐ〉） −Ｍ（Ｃ［ｉ］〈ｎ〉、Ｒ［ｊ］〈ｎ〉）｝ Ｌ′を決定する測定回路は、Ｌを決定するために使用
する回路の変形である。制御手段は、Ｌ′を使用して好
適な実施例で通常の指標をこれと代替する指標から識別
することができる。

この制御回路の目標は、ベース指標IBとJBおよびター
ゲット指標ITとJTを繰り返し更新し、その結果、検出し
た対象の位置がVDE Ｃ［IB］およびＲ［JB］の正の半
分の中で畧中心を有し、ｘ［IT］とｘ［IT＋１］の間隔
とｙ［JT］とｙ［JT＋１］の間隔の中心に位置すること
である。このことは、対象のおよその位置と関連する。

第15図は、１つの可能な対象のxFの位置と適当なコラ
ムVDEの範囲を示す。この例では、IB＝１であり、IT＝
３である。位置xFはｘ［３］とｘ［４］の間でターゲッ
トVDE Ｃ［３］とＣ［４］のそれぞれに位置する。更
に、xFは、ベースVDE Ｃ［１］の正の半分の中に畧中
心を有している。ｙ位置と行VDEの例もこれと類似して
いる。

第16図は、制御手段が実行するアルゴリズムの好適な
実施例のフローチャートを視す。ステップ600におい
て、制御手段は一般的にｚ方向で行われるパッドに対す
る検出対象の接近の程度Ｗを判定する。対象の位置はス
テップ610で判定され、この対象のｙ位置はステップ620
で判定される。制御手段はステップ630でｘの指標IBとI
Tを更新し、ステップ640でｙの指標JBとJTを更新する。

報告された位置のノイズを小さくするため、位置変更
活動に基づいて報告の速度を変化させるため、または検
出した対象が近接遷移しきい値を通過するにしたがって
疑似的な位置の変更または不正確さを除くため、ステッ
プ650で信号の濾波を行う。信号Ｐは、ステップ660で入
力装置使用手段に送られる。Ｐの１つの成分は、検出す
べき対象とパッドの間の接近の程度Ｗすなわち接触の度
合いを示す。もし接近の程度が十分近ければ、Ｐの他の
成分がこの対象のｘおよびｙ位置を示す。この情報は、
例えば、絶対位置、相対位置、すなわち、最後の信号以
降の対象の位置の変化のような種々の方法で符号化する
ことができる。

上記のステップ600で決定されたＷの値を使用し、対
象がパッドに対して十分接近し、ステップ610と620で判
定されたｘとｙの位置が有意であるかどうかを判定する
ことができる。このことは、Ｗをあるしきい値Wth＞０
と比較することによって行われる。もしＷ＞Wthであれ
ばこの対象は十分接近し、その結果、位置情報は有意で
ある。もしＷ≦Wthであれば、この対象は十分接近して
いないので、この位置情報は有意ではない。この値Wth
は、検出すべき対象を位置の検出の行われることを希望
する近接位置よりも若干遠い近接位置に位置させること
によって、経験的に決定することができる。このような
構成によって、決定したＷの値はWthにとって適した値
である。

好適な実施例の場合、制御手段は、5.5ミリ秒毎にこ
のアルゴリズムを通って１サイクルを完了する。他の期
間は、動作に大きな変更を発生することなく行うことが
できる。この期間は、このシステムの使用する特定の入
力装置使用手段に更に適用することができる。もしパッ
ドの重複度が１より大きければ、この期間は検出した対
象が１つの期間の間ファンダメンタルなVDEの幅の半分
以上決して移動することのないことを保証するために十
分短くなければならない。

第17図は、Ｗを決定するフローチャートを示す。ステ
ップ670で、指標IBに対応する列VDEと指標JBに対応する
行VDEを選択する。ステップ680で、選択した行と列のVD
Eの間のバランスＬを測定するように容量性バランス測
定手段に命令する。ステップ690で、接近の程度を判定
してLNOMマイナスＬに等しい定数であると定義する。検
出すべき対象が存在しない場合には、Ｗがゼロに等しい
ようにLNOMを設定する。対象がパッドに接近するにした
がって、Ｗは増加する。

第18図は、対象のｘの位置の決定方法を詳述する。ス
テップ700で、指標ITに対応する列VDEと指標JBに対応す
る行VDEを選択する。ステップ710で、Ｃ［IT］およびＲ
［JB］の間のバランスＬを測定するように容量性測定回
路に命令する。ステップ720で、指標IT＋ｎに対応する
列VDEと指標JBに対応する行VDEを選択する。数字ｎはオ
フセットしたターゲットの指標である。好適な実施例の
場合、ｎ＝１である。他の好適な実施例では、ｎは１を
超える整数値でよい。

ステップ730で容量性バランス測定回路は、Ｃ［IT＋
ｎ］とＲ［JB］の間のバランスKnを測定する。ステップ
740で、バランス比率決定回路はQx＝L/（Ｌ−Ln）を計
算し、ここでＬとLnは以前に測定した２つのバランスで
ある。

Qxは、ステップ750で、ゼロないし１を含む範囲に限
定される。もしQxがゼロ未満であれば、これはゼロに設
定される。もしQxが１を超えれば、これは１に設定され
る。

ステップ760で、Ｘ位置＝ｘ［IT］＋Qx＊XDを計算す
る。XDは、列VDEの位置ｘ［IT］とｘ［IT＋ｎ］の間の
距離である。Ｘを計算することによって、これらの２つ
の列のVDEの位置の間の位置が補間される。

第19図は、対象のＹ位置の決定を示す。ステップ770
で、指標IBに対応する列VDEを選択し、指標JTに対応す
る行VDEを選択する。ステップ780で、Ｃ［IB］とＲ［J
T］の間の容量性バランスＬを測定する。ステップ790
で、指標IBに対応する列VDEと指標JT＋ｎに対応する行V
DEを選択する。

ステップ800で、容量性バランス測定手段は、Ｃ［I
B］とＲ［JT＋ｎ］の間のバランスLnを測定する。バラ
ンス比率決定手段は、ステップ810でQy＝L/（Ｌ−Ln）
を計算し、ここでＬとLnは今測定した２つのバランスで
ある。ステップ820で、Qyはゼロないし１を含む範囲に
限定される。もしQyがセロ未満であれば、これはゼロに
セットされる。もしQyが１を超えれば、これは１にセッ
トされる。

ステップ830で、対象のｙ位置＝ｙ［JT］＋Qy＊YDを
計算する。YDは行VDEの位置ｙ［IT］とｙ［IT＋ｎ］の
間の距離 である。ｙの位置を計算することにより、これら２つの
行のVDEの位置の間の位置が が補間される。

第20図を参照して、Ｘの指標を更新する。ステップ84
0で、Qxの比率をテストする。もしQxがゼロに等しけれ
ば、検出したｘの位置はＣ［IT］にあるかまたは恐らく
これの左側にある。この場合、現在のITから１を差し引
く。この結果をモジュロＭとし、ここでＭは列VDEの数
である。これによって、左側の次ぎの列に対応するITを
更新する。

ステップ850で、Qxを再びテストする。もしQxが１に
等しければ、検出したｘの位置はＣ［IT＋ｎ］にあるか
または恐らくこれの右側にある。この場合ITに１を加
え、これをモジュロＭとする。これによって、ITを右側
に更新する。

ステップ860で、値IT＋1/2＋n/2＋M/4を丸めて直近の
整数とする。この丸めた値をモジュロＭとしてIBに割り
当てる。これにより、Ｃ［IB］の正の半分が更新された
ｘ［IT］とｘ［IT＋ｎ］の間の領域で畧中心に位置す
る。

第21図を参照して、ｙの指標を更新する。ステップ87
0で、Qyの比率をテストする。もしQyがゼロに等しけれ
ば、この検出したＹの位置はＲ［JT］にあるか恐らくそ
の下にある。この場合、現在のJTから１を差し引く。そ
の結果をモジュロＮとし、ここでＮは行のVDEの数であ
る。これによって、次の下にある行に対応するJTを更新
する。

Qyを再びステップ880でテストする。もしQyが１に等
しければ、検出したＹの位置はＲ［JT＋ｎ］にあるかま
たは恐らくその上に位置する。この場合、JTに１を加え
てモジュロＮとする。これによって、JTを次の上にある
行に更新する。ステップ890で、値JT＋1/2＋n/2＋N/4を
丸めて直近の整数にする。この丸めた値をモジュロＮと
してIBに割り当てる。これにより、Ｒ［IB］の正の半分
が更新されたｙ［JT］とｙ［JT＋ｎ］の間の領域上で殆
ど中心に位置することが保証される。好適な実施例で
は、分数Ａ＋1/2は下位に丸めて整数Ａとする。更に他
の実施例では、Ａ＋1/2は上位に丸めてＡ＋１とする。

上で参照したフローチャートを実行する回路は種々の
方法で実行することが可能である。この回路の全てまた
は一部は１つ以上の用途によって特定の集積回路（ASI
C）に内蔵することができる。好適な実施例の場合、こ
の回路は標準の集積回路、マイクロプロセッサ、マイク
ロコンピュータ、またはその他の電子部品を使用して実
行することができる。

対象の位置を検出するための本発明によって提供され
る方法と装置の幾つかの好適な実施例を説明した。好適
な実施例を開示したが、本発明の精神と範囲の中で種々
の変更が行われることを当業者は認識する。添付の請求
の範囲はこれらの変形例を全て包含するものである。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−241122（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−115118（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−192033（ＪＰ，Ｕ)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】データ入力装置であって、 （ａ）少なくとも１つの対象の位置を感知するためのパ
   ッド手段； 前記パッド手段は、前記対象の位置に応答する電気的バ
   ランスを有し、前記対象が前記パッド手段に接近したと
   き、前記パッド手段に関連したフリンジ電界を乱し、そ
   れにより前記電気的バランスを変化させ、 前記パッド手段は、第１のアレイにおいて間隔があけら
   れた複数の第１の電極ストリップと１以上の第２の電極
   ストリップとを有し、前記第２の電極ストリップは、前
   記第１の電極ストリップに近接して、前記第２の電極ス
   トリップと選択された第１の電極ストリップ間に前記フ
   リンジ電界を確立するために、前記第１の電極上を横切
   って設けられ、それにより、前記パッド手段の容量性バ
   ランスを生成し、 （ｂ）前記パッド手段の電気的バランスを測定するため
   の、前記パッド手段に作動的に結合された電気的バラン
   スの測定手段； を有し、 前記測定手段は、 前記第２の電極ストリップと共に、電界を生成する第１
   の電極ストリップを選択するための制御信号に応答する
   電気的合成手段と、 前記選択された第１の電極ストリップを指定するため
   に、制御信号を前記合成手段に供給するための制御手段
   と、 一方の電気的バランス測定と他方の電気的バランス測定
   の比率を決定するためのバランス比率決定手段とを有
   し、 前記パッド手段の電気的バランスは、前記パッド手段に
   対する対象の位置に応答して変化するように、前記パッ
   ド手段における少なくとも２つの領域に関して測定され
   る、 ことを特徴とするデータ入力装置。
2. 【請求項２】前記測定手段は、 前記制御信号に応答して、前記第１と第２の電極ストリ
   ップを選択するための合成手段であって、相互静電容量
   の減少を測定中に、前記第１と第２の電極ストリップ間
   に前記電界が発生されるべき合成手段と、 選択された第１の電極ストリップを指定するために、前
   記合成手段に制御信号を与えるための制御手段と、 電界を発生するために、選択された前記第１の電極スト
   リップと第２の電極ストリップに電荷を供給する手段
   と、 前記パッド手段の相互静電容量を測定し、前記対象の位
   置を決定するために、前記ストリップに与えられた電荷
   を測定する手段と、 を有することを特徴とする請求項１に記載のデータ入力
   装置。
3. 【請求項３】前記パッド手段は、前記パッド手段に対し
   て絶縁基板を与えるために、第１と第２の側面を有し、
   前記第１の側面上に前記複数の第１の電極ストリップと
   電気的にインターフェースされている絶縁手段と、 更に、前記第２の側面上に絶縁手段とインターフェース
   されている前記第２の電極ストリップを有することを特
   徴とする請求項２に記載のデータ入力装置。
4. 【請求項４】前記パッド手段は、更に、 前記第１の電極ストリップが延びる方向とある角度をな
   して延びる第２のアレイが間隔を置いて配列される複数
   の第２の電極ストリップを有し、その結果、前記第２の
   アレイの各電極ストリップが、前記第２の電極ストリッ
   プによって前記第１の電極ストリップの複数の重なり領
   域を画定するために、前記第１のアレイの各電極ストリ
   ップを横切っており、 前記合成手段は、相互静電容量の減少を測定している間
   に、制御信号に応答して、前記電界が前記第１と第２の
   電極ストリップ間に電界が発生されるべき前記第１と第
   ２の電極ストリップを選択するための手段を有し、 前記電荷を供給する手段は、前記第１と第２のアレイの
   選択された電極ストリップに電荷を供給する手段を有
   し、それにより前記第１のアレイの選択された電極スト
   リップと第２のアレイの選択された電極ストリップ間の
   重なる領域に前記電界を発生することを特徴とする請求
   項３に記載のデータ入力装置。
5. 【請求項５】前記電荷を供給する手段は、更に、 前記第１のアレイの選択された電極ストリップの対に電
   荷を供給して、前記第１のアレイの選択された仮想双極
   電極を形成し、且つ前記第２のアレイの選択された仮想
   双極電極を形成するための手段を有し、前記第１のアレ
   イの各極性の選択された半分と前記第２のアレイの各極
   性の選択された半分間に電界を確立するように、各仮想
   双極電極が、半分は陽極の電極ストリップを、半分は陰
   極の電極ストリップを有していることを特徴とする請求
   項４に記載のデータ入力装置。
6. 【請求項６】対象の位置を感知し、前記対象による電界
   の歪に応答する装置において、前記装置は、 第１及び第２の側面を有し、前記装置に対して絶縁基板
   を備える絶縁手段と、 前記絶縁手段の第１の側面に設けられた複数の第１電極
   手段、 前記第１電極手段と協働して電界を生成するための前記
   絶縁手段の第２の側面に設けられた複数の第２電極手
   段、 前記第１及び第２電極手段の選ばれたものの間の相互静
   電容量を測定するためのバランス測定手段、 前記第１及び第２電極手段に作動的に結合され、制御信
   号に応答して、仮想双極電極を繰返し合成するため、前
   記第１及び第２電極手段手段のあるものを選択し、前記
   第１及び第２電極手段間で静電容量バランスが前記バラ
   ンス測定手段によって測定される合成手段、 前記合成手段に作動的に結合し、前記合成手段に制御信
   号を供給するための制御手段、それにより前記第１及び
   第２電極手段の制御信号が前記合成手段によって選択さ
   れ、且つ 前記バランス測定手段に作動的に結合され、仮想双極電
   極間の電気的バランス比を決定するためのバランス手
   段、 を有することを特徴とする対象の位置を感知し、対象に
   よる電界の歪に応答する装置。
7. 【請求項７】前記請求項６に記載された装置は、更に、
   対象が第１電極手段に接触することを妨げるため、第１
   電極手段上に誘電体絶縁手段を有することを特徴とする
   対象の位置を感知し、対象による電界の歪に応答する装
   置。