JPH0413719Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、手書き文字や図形の入力位置の座標
を検出する座標入力装置に関するものである。

〔従来技術〕

コンピユータ端末機器や手書き文字図形通信端
末機器などには、データタブレツトやデジタイザ
などと呼ばれる手書き文字や図形などの入力位置
の座標を検出する、座標入力装置が使用されてい
る。

この種の座標入力装置には、入力座標位置をダ
イオードを使用してデジタル量子化して検出する
デイジタル方式のものと、抵抗膜が被着されてい
る二枚の抵抗シートを使用して、入力座標位置を
抵抗膜上のＸ，Ｙ座標としてアナログ的に検出す
るアナログ方式のものとがある。

前者のデイジタル方式のものは回路構成が複雑
化し、製造費用の面でも不利なので、近年は主と
して後者のアナログ方式のものが使用されてい
る。

このアナログ方式の座標入力装置には二種類の
ものがあり、二枚の抵抗シートの入力面を交流電
源駆動の電気ペンで押圧する静電結合式のもの
と、二枚の抵抗シートを指示ペンで押圧して入力
座標位置を電圧や電流で検出する接触方式のもの
とが提案されている。

従来提案されている接触方式の座標入力装置の
構成及び動作を、第３図及び第４図を使用して説
明する。

ここで、第３図は従来提案されている座標入力
装置の構成を示す一部切開平面図であり、第４図
は第３図のＡ−Ａ断面図である。

ほぼ正方形板状のポリエステルフイルムなどで
形成される第１の絶縁フイルム１上に、蒸着、ス
パツタリング等の手段で酸化インジウムなどの薄
い第１の抵抗膜２が被着されて第１の抵抗シート
３が形成されている。この第１の抵抗シート３に
おいて、第１の抵抗膜２の両端部には互いに平行
に第１の集電電極４が延長形成されている。ま
た、第１の抵抗膜２上にはこれら二つの第１の集
電電極４に平行に、複数の補助電極５が延長形成
されている。

同様にして、第２の絶縁フイルム６上に第２の
抵抗膜７が被着されて第２の抵抗シート８が形成
され、第２の抵抗シート８において第２の抵抗膜
７の両端部には互いに平行に第２の集電電極９が
形成されている。また、第２の抵抗膜７上には第
２の集電電極９に平行に、複数の補助電極１０が
形成されている。

このように形成された第１及び第２の抵抗シー
ト３及び８が、第１及び第２の集電電極４及び９
を互いに直交させて対向配設され、枠状の絶縁ス
ペーサ１１によつて周辺部を固定されている。

前記第１の抵抗シート３側において、一方の第
１の集電電極４の一端が、スイツチ１２を介して
電池１３の正極に接続され、電池１３の負極はア
ースされている。また、この一方の第１の集電電
極４の一端には、取出端子t₂が設けられている。
また、他方の第１の集電電極４の一端は、スイツ
チ１４を介してアースされている。

同様にして、前記第２の抵抗シート８側におい
て、一方の第２の集電電極９の一端がスイツチ１
２を介して電池１３の正極に接続され、電池１３
の負極はアースされている。またこの一方の第２
の集電電極９の一端には、取出端子t₃が設けられ
ている。さらに、他方の第２の集電電極９の一端
は、スイツチ１４を介してアースされている。

前述のスイツチ１２及び１４は、例えばコンピ
ユータ制御されて直流定電圧Ｅを、第１及び第２
の抵抗シート３及び８の第１及び第２の集電電極
４及び９に交互に印加するように構成されてい
る。

いま、スイツチ１２を端子t₅側に切換え、スイ
ツチ１４を端子t₆側に切換えて、第１の抵抗シー
ト３に直流電圧Ｅを印加し、第２の抵抗シート８
をオープン状態にして、第２の抵抗シート８上か
ら任意の点ｐを指示ペンで加圧し、各抵抗シート
３及び８の第１及び第２の抵抗膜２及び７の点ｐ
の箇所を点接触させる。すると第１の抵抗シート
３の抵抗膜２にはｘ方向に電位勾配が生じて、第
１の抵抗膜２上の点ｐに分圧された電圧e_xが生
じ、この電圧e_xは第２の抵抗シート８の第２の集
電電極９から取出端子t₃により検出される。ここ
で点ｐの座標を（ｘ，ｙ）、第１の抵抗シート３
の両集電電極４間の距離をＬとすると、第１の抵
抗膜２の単位面積当たりの抵抗値が均一である条
件下で次式が成り立つ。

e_x／Ｅ＝ｘ／Ｌ ……(1) 従つて、e_xを求めることによつて点ｐのｘ座標
が求まる。また、ｘ座標検出後スイツチ１２及び
１４を切換えることにより、直接電圧を第２の抵
抗シート８に切換え接続し、第１の抵抗シート３
をオープン状態にすると、前記同様の検出原理で
点ｐのｙ座標が第１の抵抗シート３の集電電極４
の電圧e_yを取出端子t₂によつて検出することがで
きる。

第１及び第２の抵抗膜２及び７上に形成される
補助電極５及び１０は、それぞれの抵抗膜上で等
電位位置を形成し、抵抗膜上の等電位線の歪みを
補正する機能を有する。

即ち、入力座標を正確に検出するためには、第
１及び第２の抵抗膜２及び７の膜厚は全面にわた
つて一定に設定し、単位面積当たりの抵抗値を、
抵抗膜上のいずれの位置でも一定に保持する必要
がある。しかしながら、現実問題としては、第１
及び第２の抵抗膜２及び７を等膜に形成すること
が難しくて、どうしても膜厚に若干のバラツキが
生じる。また、抵抗膜２及び７には製造工程途上
や使用中に傷が付いて部分的に不連続箇所が生じ
ることがある。そのため、例えば第１の抵抗シー
ト３の第１の抵抗膜２の膜厚が不均一であり、ま
た一部に不連続があると、第１の抵抗膜２上の等
電位線は、第１の集電電極４には平行でなくなる
ため、第１の抵抗膜２上の同一ｘ座標位置でも、
ｙ座標位置が異なると測定電圧値が異なることに
なつて(1)式が成立しなくなるおそれがある。

この場合に、前記の如く補助電極５及び１０が
それぞれ第１及び第２の抵抗膜２及び７上に形成
されていると、例えば前述の第１の抵抗膜２上で
の測定に際して、補助電極５が第１の抵抗膜２上
に等電位位置を強制的に設定する。従つて、補助
電極５に挟まれた第１の抵抗膜２の領域に、前述
のような膜厚不均一或いは傷の存在によつて、単
位面積当たりの抵抗値が変化することにより等電
位線の歪みが存在しても、その領域を挟む補助電
極５によつて両側に等電位位置が強制的に設定さ
れ、等電位線の歪みはこれらの等電位位置間に圧
縮される。第２の抵抗膜７上でも、同様にして補
助電極１０によつて等電位線の歪みが矯正され
る。

このようにして、膜厚不均一或いは傷の存在に
よつて生ずる抵抗膜上の等電位線の歪みは、隣接
する領域に影響を及ぼさずに圧縮され、全体的に
等電位線の直線性が大幅に改善されることにな
る。

〔考案が解決しようとする問題点〕

前述のように、従来提案されている座標入力装
置によると、補助電極を設けることによつて抵抗
膜の膜厚の不均一性や傷の存在による等電位線の
歪みを矯正して、座標入力位置の高精度の測定を
行うことができる。

しかし、従来提案されている座標入力装置で
は、集電電極に生じる電位勾配の補正を行うこと
ができないので、仮に抵抗膜の膜厚が均一であり
且つ抵抗膜上に傷が存在しないとしても、集電電
極とこれに隣接する補助電極間には、等電位線の
歪みが存在する。

即ち、第５図に示すようにAg印刷で形成され
る集電電極は、断面積ｓに比して長さが極めて
大きな形状に形成されるので、高精度の測定の実
現のためには集電電極の抵抗をも考慮に入れる必
要がある。この傾向は製造費用の面で集電電極の
幅は余り大きくできないので、座標入力装置が大
型化して集電電極の長さが長くなる程著しいもの
となる。

第５図において、集電電極４の電池１３に接続
される一端の電位をe₁、集電電極４の他端の電位
をe₄，Agの抵抗率をρ、電池１３の電圧をＥと
すると、次式が成立する。

e₁＝Ｅ ……(2) e₄＝Ｅ−i₀・ρ・／ｓ ……(3) 但し、(3)式においてはi₀は集電電極４を流れる
電流である。

明らかに、(2)，(3)式よりe₁＞e₄であり、集電電
極４の長手方向の電位e₂，e₃を求めれば、同様に
してe₁＞e₂＞e₃＞e₄となる。このために、集電電
極４上の各電位e₁〜e₄の点からは、それぞれ異な
る電流密度の電流i₁〜i₄（i₁＞i₂＞i₃＞i₄）が抵抗膜
２に流入する。

従つて、集電電極４とこれに隣接する補助電極
５間に挟まれた抵抗膜２上の領域２Ｄの等電位線
の分布は第５図に点線で示すようになり、仮に抵
抗膜の膜厚が均一で且つ傷が抵抗膜に存在しない
としても、上記領域２Ｄでは等電位線は大きく乱
れることになる。

このように領域２Ｄで等電位線が大きく乱れる
と、この影響が集電電極４に隣接する補助電極５
に及び、該補助電極５の長手方向に微少電位偏差
が生ずる。そして高精度測度が要求される場合に
は、測定の基準電位が設定される前記補助電極５
の電位偏差は微少であつても、測定に悪影響を及
ぼすことになる。

本考案は、前述せるような従来提案されている
座標入力装置の現状に鑑みてなされたものであ
り、その目的は集電電極に生じる電位勾配による
等電位線の乱れが存在しても、互いに平行に配設
される集電電極に隣接する補助電極表面での微少
電位偏差を大幅に減少させることができて、高精
度の測定を行うことが可能な、座標入力装置を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

前記せる目的を達成するために、本考案では第
１の抵抗膜の両端に互いに平行に第１の集電電極
を形成し、第２の抵抗膜の両端に互いに平行に第
２の集電電極を形成し、これら第１及び第２の集
電電極を互いに直交させて前記第１及び第２の抵
抗膜を対向配設し、前記第１及び第２の抵抗膜に
それぞれ前記第１及び第２の集電電極に平行に複
数の補助電極を形成した座標入力装置において、
前記第１及び第２の集電電極にそれぞれ隣接する
隣接補助電極相互間領域を使用領域とすると共
に、前記第１及び第２の集電電極と前記隣接補助
電極間領域を不使用領域とし、且つ前記隣接補助
電極の幅が他の補助電極の幅よりも広く設定され
た構成となつている。

〔作用〕

本考案では、直流電圧が印加される第１及び第
２の集電電極に隣接する隣接補助電極の幅が、他
の補助電極の幅よりも広く設定されているため、
集電電極と隣接補助電極内の不使用領域で電位偏
差が補正され、隣接補助電極のこれと隣接する補
助電極側において、微少電位偏差は大幅に減少さ
れる。従つて、隣接補助電極を基準にして高精度
の座標入力位置の測定を行うことが可能となる。

〔実施例〕

以下本考案の実施例を、第１図及び第２図を用
いて詳細に説明する。

ここで、第１図は本考案の一実施例に係る座標
入力装置の平面図、第２図はその座標入力装置に
備えられる隣接補助電極での電位分布を示す説明
図である。なお、第１図及び第２図では第１の抵
抗シート３側のみが図示されているが、すでに第
３図及び第４図を用いて説明した従来提案されて
いる座標入力装置と同様に、本考案の実施例では
集電電極９を集電電極４と直交させて第２の抵抗
シート８が、第１の抵抗シート３に対向配設され
た構成となつている。

第１図に第１の抵抗シート３側を示すように、
本考案の実施例では第１の集電電極４に隣接して
配設される隣接補助電極５Ｎの幅ｄが、他の補助
電極d₀に比して幅広に設定されている。

座標入力の測定時において、電池１３の直流電
圧を第１の集電電極４の一端に印加すると、すで
に述べたように第１の集電電極４の抵抗率によつ
て生じる電圧降下のために、第５図に点線で示す
ように等電位線に歪みが生じる。この等電位線の
歪みによつて、第１の集電電極４とこれに隣接す
る隣接補助電極５Ｎ間の第１の抵抗膜２の領域２
Ｎの隣接補助電極５Ｎ側の端部には、第２図に示
すように４点を選べばそれぞれの電位はE₁′乃至
E₄′となり、これらには明らかに次式の関係があ
る。

E₁′＞E₂′＞E₃′＞E₄′ ……(4) このために、隣接補助電極５Ｎの領域２Ｎと接
する表面に長手方向にそれぞれ異なる電位分布が
設定されている。隣接補助電極５Ｎの抵抗率を考
慮に入れると、第２図に点線で示すように隣接補
助電極５Ｎ内においてこれらの電位分布点間に電
流が流れるので、隣接補助電極５Ｎ内の等電位線
は領域２Ｎ側ではかなり乱れている。

従つて、隣接補助電極５Ｎの幅が狭いと第１の
抵抗膜２側の隣接補助電極５Ｎの表面に電位偏差
が生じることになり、隣接補助電極５Ｎを測定の
基準電位面として使用する上で望ましくない。そ
こで、本考案では隣接補助電極５Ｎの幅ｄが、他
の補助電極の幅d₀より広く設定されている。

また、互いに平行に形成される第１の集電電極
４と、これらに隣接する隣接補助電極５Ｎ間の第
１の抵抗膜２の領域２Ｎ部分は、入力操作が行わ
れない不使用領域とされている。従つて、互いに
平行に配設される隣接補助電極５Ｎ間の第１の抵
抗膜２領域が入力操作が行われる使用領域となつ
ている。

さらに、上記実施例ではアースされる第１の集
電電極４に隣接する隣接補助電極５Ｎの幅もｄと
され、他の補助電極５の幅d₀よりも広く設定され
ているので、抵抗シート３は互いに平行に形成さ
れる第１の集電電極４間の抵抗分布が、第１の集
電電極の長手方向に直角な方向で嵌密に対称に形
成され、精度のよい座標入力位置の測定が可能な
構成となつている。

ここで、例えばA3版サイズの座標入力装置に
おける、第１及び第２の集電電極とそれぞれの隣
接補助電極間の全抵抗値は0.5〜20Ω、また互い
に対向する集電電極間の全抵抗値は1000Ω程度で
ある。さらに、前記のA3版サイズでは、第１及
び第２の集電電極の幅は２mm、隣接補助電極の幅
は１〜２mm、その他の補助電極の幅は0.5mm以下
に形成されている。当然のことながら、座標入力
装置の寸法、接続されるインタフエースボードに
よつて、前記の各電極幅及び抵抗値は異なる値を
取ることになる。

その他の構成は、第３図及び第４図を用いてす
でに説明した従来提案されている座標入力装置と
同一なので、その重複説明は省略する。

なお、以上では第１の抵抗シート３について説
明したが、第２の抵抗シートについても全く同一
の構造のものが形成され、第１及び第２の抵抗シ
ートが第１及び第２の集電電極を互いに直交させ
て、互いに対向配設された構成となつている。

次に、このような構成の本考案の実施例の動作
を説明する。

座標入力のｘ座標の測定に際しては、スイツチ
１２を端子t₅側にまたスイツチ１４を端子t₆側に
切換えることにより、第１の抵抗膜２に接続され
ている第１の集電電極４間に電池１３の電圧を印
加する。この電池１３の電圧の印加によつて、電
池１３に接続される第１の集電電極４には、第２
図に示すようにE₁乃至E₄の電位が、電位偏差を
持つて分布発生する。

第１の抵抗膜２の領域２Ｎには、第１の集電電
極４の電位分布に対応して、第２図で点線で示す
ように等電位線が歪んで形成されるので、領域２
Ｎの隣接補助電極５Ｎ側の領域２Ｎの端部には、
E₁′乃至E₄′の電位分布が生じる。これらの電位
E₁′乃至E₄′間には(4)式が成立し、且つ次式で示
される関係がある。

E₁＞E₁′，E₂＞E₂′，E₃＞E₃′， E₄＞E₄′ ……(5) 隣接補助電極５Ｎ内では、隣接補助電極５Ｎの
領域２Ｎ側に与えられる電位分布のために、その
抵抗率を考慮に入れると第２図に点線で一部を示
すような電流が発生する。

このような電流の発生により、隣接補助電極５
Ｎの領域２Ｎ側では、等電位線が大きく乱れる
が、隣接補助電極５Ｎの幅が充分に大きく取つて
あるために、隣接補助電極５Ｎの次の補助電極５
側の表面では等電位線は隣接補助電極５Ｎの長手
方向に殆ど平行となる。

従つて、隣接補助電極５Ｎの次の補助電極５側
の表面はほぼ等電位面となり、この隣接補助電極
５Ｎを基準電位にして座標入力の押圧点のｘ座標
に対応する電圧信号e_xを取出端子t₃から、極めて
精度よく検出することができる。

押圧点のｙ座標の測定は、すでに第３図を用い
て説明したように、スイツチ１２を端子t₄側にま
たスイツチ１４を端子t₇側に切換えて、第２の抵
抗シートの第２の集電電極間に電池１３の電圧を
印加し、押圧点のｙ座標に対応する電圧信号e_yを
取出端子t₂から測定する。

このようにして、従来提案されている方式に比
して、第１及び第２の集電電極４及び９に隣接す
る隣接補助電極５Ｎ及び１０Ｎの抵抗率に基づく
隣接補助電極上に生ずる微少電位偏差をも補正し
て、極めて高精度の座標入力位置の測定を行うこ
とができる。

〔考案の効果〕

以上詳細に説明したように、本考案によると第
１及び第２の抵抗膜に形成される第１及び第２の
集電電極に隣接する隣接補助電極を他の補助電極
に比べて幅広とすることにより、隣接補助電極上
に生ずる微少電位偏差を大幅に減少させて、座標
入力の高精度の測定が可能な座標入力装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る座標入力装置
の平面説明図、第２図はその座標入力装置に備え
られる隣接補助電極での電位分布を示す説明図、
第３図は従来提案されている座標入力装置の構成
を示す一部切開平面図、第４図は第３図のＡ−Ａ
断面図、第５図はその座標入力装置における集電
電極の電位分布の影響を示す説明図である。 １……第１の絶縁フイルム、２……第１の抵抗
膜、２Ｎ……不使用領域、３……第１の抵抗シー
ト、４……第１の集電電極、５……補助電極、５
Ｎ……隣接補助電極。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 第１の抵抗膜の両端に互いに平行に第１の集電
   電極を形成し、第２の抵抗膜の両端に互いに平行
   に第２の集電電極を形成し、これら第１及び第２
   の集電電極を互いに直交させて前記第１及び第２
   の抵抗膜を対向配置し、前記第１及び第２の抵抗
   膜にそれぞれ前記第１及び第２の集電電極に平行
   に複数の補助電極を形成した座標入力装置におい
   て、前記第１及び第２の集電電極にそれぞれ隣接
   する補助電極相互間領域を使用領域とすると共
   に、前記第１及び第２の集電電極と前記隣接補助
   電極間領域を不使用領域とし、且つ前記隣接補助
   電極の幅が他の補助電極の幅よりも広く設定され
   てなることを特徴とする座標入力装置。