JPH04507316A - データ入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 データ入力の方法および装置 技術分野 本発明は、一般的にデータ入力の方法および装置に関する。さらに詳しくは、本 発明は、コンピュータや他の機器にデータを入力する感触入力装置に関する。

背景技術 ］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ね、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・システムを提供スるのに 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がらで 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人力に変換する。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「ランプトップ」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 刻な問題が生している。ラップトツブは一般的に小さな、限られたスペース、例 えば航空機内で使用さ＆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０例えばトラック・ポ ールのような従来の機械的なポ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がった。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、頑丈なものでなげれ 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ＣＲｏｄ ｇｅｒｓ　）他の米国特許番号節３，８８６，３１１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」の人力 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節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レスの針を開示して 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、針は導線でタブレフトに取り付けられるか、またはパンテ 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節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０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。

技術上池のアナログ式の感触装置も存在する。例えば、ボビング（Ｂｏｂｊｃｋ ）に付与された米国特許番号節４，１０３．２５２号を参照のこと、ボビングの 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。

マツテ（Ｍａ　ｔｚｋｅ　）に付与された米国特許番号節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 号節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しる。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。

ホピック、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、上述の特許で開示さ れた装置は、検出領域の境界に位置する電掻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、を極 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注し、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（Ｍａｂｕｓｅｈ　）に付与された米国特 許番号節４，５５０．２２１号およびリンパルスキ（Ｒｙａ＋ｐａｌｓｋ＋　） 他に付与された米国特許番号節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 ートを支持する基板を育する。これらのプレートは行と列が位置合わせ８に、そ の結果、１つのプ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２７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、マブスの特許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。受は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 た必要性は満足される。データを入力する装置が提供される。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娠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娠このパッドは 、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ｉ！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２１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！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を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、コンビ二一夕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、仮想電極バン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（８１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（８１図の線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１を極のパッドを示し、このパッド上には１行の仮想双極 電極と２列の仮想双８ｉｔ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し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Ｘ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、Ｘ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 図に於いて同し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。好適な実施例にでは、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、仮想電極バンド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 と比率の決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７ｏに供 給さ相へ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Ｘ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ビエータのキーボード１０ ０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０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１３ ０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１３ ０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［コは、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０例えば、 Ｃ［ｔｌは「１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０例えば、もしＭ個の［列」があれば、Ｃ ［ｉ＋１］は、Ｃ［＋＋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０行電極１６０の幅は、座標系８０に対してＸ方向にあり、−刃列電 極１７０の幅はＸ方向にある。２行の仮想電極１６０ば、行の「仮想双極型ｆｆ １Ｊ　（ＶＤＥ）を形成し、１８０でＲ［ｊ］と表示されティる。１９０でＣ［ ＋］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（」場合もある。ＶＤＥの仮想要素電極をＶＤＨ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、ＶＤ Ｈの正の半分の方が負の半分よりも広い、Ｃ［ｔｌ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コ　＜ｎ＞を２３０で導線ＣＮに接続す る。同様に、２４０のＲ［ｊ］　＜Ｐ＞　２５０でＲＰに接続し、Ｒ［ｊ］＜ｎ ＞２６０を２７０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ＶＤＥ　［０１・・・Ｃ［Ｍ−１］ は、それぞｔｌ−ｘ　［０］　・・・ｘ　［Ｍ−ｔｌに位置する。行のＶＤＥＲ ［０１−・・Ｒ［Ｎ−１］は、それぞ娠ｙ［０１・・・ｙ［Ｎ−１１に位置する 。

ｒＶＤＥの間隔」は、隣り合った行（または列、いずれか適当な方）のＶＤＨの 位置の間の距離である。一般的に、ＶＤＨ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うかもしれない。

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ＶＤＨ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（ａ）図では、位置の線はパッドの中央にない、 くｎ〉の仮想電極２９０はパッドの左の端部まで延び、３１０で右の端部に巻き 付いている。

他の好適な実施例では、ＶＤＥ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 ｃａｐａｃｉｔｔｅｓ）をゼロであると定義している。

第７図は、「サイクリック」列ＶＤＥと称するＶＤＨの他の好適な実施例を示す 、サイクリックＶＤＥば、「ファンダメンタルＪ　ＶＤＥと、軸に沿って周期的 に位置する付加的ＶＤＨ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ＶＤＨの（ファンダメンタルＶＤ Ｅを含む）要素ＶＤＥの数は、「重複度」と定義される０例に於ける重複度は３ である。ファンダメンタルＶＤＨの位置２８０は、サイクルツクＶＤＥ全体の位 置となる。この位置は、全ての要素ＶＤＨ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ＶＤＨに類似する。

簡単なＶＤＥは、重複度が１に等しいサイクルツクＶＤＨ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ＶＤＨの間隔は、後者の分数値Ｂ／Ａとなる。前者の 場合、ＶＤＨ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ことが できる。また別の解決法は、異なったＶＤＥ間隔を有する２つの異なったビリオ 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。を極合成回路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、電極バンド２０は、一般的に３５０ で示すＡＩ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 極バンド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に入力さね、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ＶＤＥの位置は１．制御アルゴリズムの要求に従って変化 する。各ＶＤＨ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ＶＤＨ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８５）は、仮想電極パッド２０を示す、第８（→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Ｉ勧ド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８．８９ｃ■、厚さが０．２０ｃｍである。被覆絶縁体３８０は、厚さが０ ．０５１ｃｍのマイラ（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１３ ０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０．５１Ｃ−で、幅が０．１０ｃｍ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８５）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、ＡＯ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ＢＯ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ｌである。

第９図は、行の仮想電極合成回路３３０の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ＡＯ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、ＣＭＯ５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ＶＤＨ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、このきおの電極帯を導線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？３される０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−一沢一一表 １　ｔ 、ＬＩＬｌｌＬ　旦ユ又Ｌ　尺ユに　−Ｒ−Ｌ４１Ａｏ：　ＲＰ　ＲＮ　ＲＮ　 ＲＮ　ＲＮＡ１：　ＲＰ　ＲＰ　ＲＮ　ＲＮ　ＲＮＡ２：　ＲＰ　ＲＰ　ＲＰ　 ＲＮ　ＲＮＡ３：　ＲＰ　ＲＰ　ＲＰ　ＲＰ　ＲＮＡ４：　ＲＮ　ＲＰ　ＲＰ　 ＲＰ　ＲＰＡ５：　ＲＮ　ＲＮ　ＲＰ　ＲＰ　ＲＰＡ６：　ＲＮ　ＲＮ　ＲＮ　 ＲＰ　ＲＰＡ７：　ＲＮ　ＲＮ　ＲＮ　ＲＮ　ＲＰ這−妻Ｕ九１ル ゛　にｗ−一一一一一一− ｌ邸Ｕ−尺工昼Ｌ　尺ｍ ＡＯ：　ＲＰ　ＲＰ　ＲＰ Ａｌ：　ＲＮ　ＲＰ　ＲＰ Ａ２：　ＲＮ　ＲＮ　ＲＰ Ａ３：　ＲＮ　ＲＮ　ＲＮ Ａ４：　ＲＮ　ＲＮ　ＲＮ Ａ５：　ＲＰ　ＲＮ　ＲＮ Ａ６：　ＲＰ　ＲＰ　ＲＮ ＡＴ：　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で合成する。列の回路についても、行の回路と同しでよい 。

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ＶＤＨ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、ＶＤＨ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領した）「＜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バンド 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によってパッド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、電気的バランスの測定という用 語と容量性バラ７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に出 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、バンド 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０例えば、Ｍ（Ｃ［ｉＪ＜ｐ＞、 Ｒ［ｊｌ　＜ｎ＞は、ＶＤＥ　Ｃ［ｉＪ　（Ｄ正の半分とＶＤＥ　Ｒ［ｊｌ（７ ）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ＶＤ Ｅ　Ｃ［ｉＪおよびＲ［ｊｌ、Ｌ　（Ｃ［ｉＪ、Ｒ［ｊｌ）の間の容量性バラン スを定義する。

Ｌ（Ｃ［ｉｌ、Ｒ［ｊｌ）−Ｋｆｇ＊（Ｍ（Ｃ［ｉＪ　＜ｐ＞、Ｒ［ｊｌ　＜ｎ ＞）−Ｍ（Ｃ［ｉＪ　＜ｐ＞　、　Ｒ［ｊｌ　＜ｐ））＋Ｍ（Ｃ［ｉＪ　＜ｎ） 、　Ｒ［ｊｌ　＜ｐ＞）−Ｍ　（Ｃ［ｉＪ　（ｎ＞　、　Ｒ［ｊｌ　＜ｎ＞　） ＩＫｆｇ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（８１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）にあるに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１に関係し、ここでパッド２２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［ｊｌは、その正の半分Ｒ［ｊｌ＜ Ｐ＞２４０の中心をこの検出された対象の下のｙ方向に算合わせて位置している 。

列ＶＤＥ、Ｃ［＋］は、検出した対象のＸ位置に近いｘ　［ｉＪに位！している 。

このような測定に関してＲ［ｊｌは「ベースＪ　ＶＤＥと呼びＣ［ｉＪは「ター ゲット、ＶＤＥと呼ぶ６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［ｉＪ　（ｐ＞とＲ［ｊｌ＜ρ〉の間の重なり部分は４３０で示す面積Ａであ り、これはＣ［ｉＪ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 理論からよく知られているように、およそＭ　（Ｃ［ｉｌ　＜ｐ＞　、Ｒ［ｊｌ 　＜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［ｉｌ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客等しい、これらの近 似は、４４０で示す縞模様の静電界線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ば、４つの全ての縞模様の領域は等しい 。このバランスの結果正確に等しくなる。

Ｌ　（Ｃ［ｉＪ、Ｒ［ｊｌ　）　＝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＞　［ｉＪに位置しているものとして示される指先 はＣ［ｉＪ＜ｎ＞の縞領域よりもＣ［ｔｌ　＜ｐ＞の縞領域をより以上に遮り、 その結果不同が生じる。

Ｍ（［ｔｌ　＜ｐ＞、　Ｒ［ｊｌ　＜ｐ））＜Ｍ（Ｃ［＋］　＜ｐ）、Ｒ［ｊｌ 　＜ｎ＞）指先はＲ［ｊｌ　＜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［ｊｌ＜ｎ）でなくてＲ［ｊｌ＜ ｐ＞の上にあるからである。従って、 Ｍ（Ｃ［ｉＪ　＜ｎ＞　、　Ｒ［ｊｌ　＜ｐ＞＝Ｍ（Ｃ［ｉＪ　＜ｎ＞　、　Ｒ ［ｊｌ　＜ｎ＞）正味の効果は、ｘＦ＞ｘ　［ｉＪに位置する指先の場合、次の 通りである。

Ｌ　（Ｃ［ｉＪ、Ｒ［ｊｌ　）　＞０ 同様の分析により、ｘＦ＝ｘ　［ｔｌの場合、バランスは保持されＬ　（Ｃ［ｉ Ｊ、Ｒ［ｊｌ　）＝Ｏである。同様に、ｘＦ＜ｘ　［ｉＪの場合、Ｌ（Ｃ［ｉＪ 、Ｒ［ｊｌ）〈Ｏである。

第１１図は、第１０（ａ）図および第１０〜）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＝ｙｏ）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＝ｚｏ）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２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 、指がより少ない縞領域の線を遮っているからである。全ての場合、ｘＦ＝χ［ ｉＪ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 　［ｉＪ　）であることを意味し、この勾配には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 仮想電極バッド２０は導線ＲＰ　２５０．　ＲＮ２７’０、ＣＰ２２０およびＣ Ｎ２３０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、 ヘ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＜ｎ＞）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。基準信号ｆｉ５３０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１４０　Ｋ）Ｉｚである０人間の指先を検出 する場合４．２０　ＫＨｚないし５００　ＫＨｚの周波数によって、受は入れ可 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 ＶＤＨの正の半分を駆動する。他方の駆動装置５５０は非反転型であり、導線Ｃ Ｎ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 って駆動さ娠一方ＣＰ２２０は負のＦ　（−Ｆ）によって駆動される。

導線ＲＰ２５０とＲＮ２７０は行ＶＤＨ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Ａ、Ｃ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または５１０ の両端のＡＣ電圧は十Ｆである。ＲＦに接続された電荷の量はＦ＊Ｍ（Ｃａｎ＞ 、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ＲＰ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＝　（ＦＩＧ）＊　（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（ＦＩＧ ）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、温かに大きい振幅を存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、仮想電極バッド２０の相互静電容量４９０．５００．５１０および５２ ０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■０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５７５はＬ 　（Ｃ，Ｒ）の直接の尺度である。５７５の信号しは例えば、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５７０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・２ドの 底面に形成された２つの列ＶＤＥ、Ｃ［ｉコ５８０とＣ［ｉ＋ｌコ５９０を有す る０行ＶＤＥ、Ｒ［ｊｌ　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ＶＤＥＳｘ　［ｉｌとＸ　［ｉ＋１３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　［＋］はベースＲ［ｊｌとターゲットＣ［ｉｌの間のバランスである。Ｌ［ ｉ＋１１はＲ［ｊｌ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 応答の勾配には、対象のＹＦと７．Ｆの位置と共に変化し、また上述した縮小定 数Ｋｆｇの影響を有している。第１４図のＬ　［ｉｌとＬ　［ｉ＋１］は、いず れもｘ　［ｉｌとｘ　［ｉ＋１］の間の領域にわたって基本的に直線である。勾 配の定数に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　［ｉｌ　＝に＊　（ｘＦ−ｘ　［＋］　）、およびＬ　［ｔ＋１］　＝に＊ 　（ｘＦ−ｘ　［ｉ＋１コ）好適な実施例では、バランス比率Ｑ［＋］は下記の ように定義することができる。

Ｑ　［ｉｌ　＝Ｌ　［ｉｌ／（Ｌ　［ｉｌ　−Ｌ　［ｔ＋１］　）Ｑ［＋］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［ｉｌを下記のように書き直すことができる。

Ｑ　［ｉｌ　＝　（ｘＦ−ｘ　［ｉ］／　（ｘ　［ｉ＋１］　−ｘ　［＋］　） Ｑ　［ｉｌは、ｘＦ＝ｘ　［ｉｌ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０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［ｉｌ）＋ｘ［＋］位置ｘＦを３１Ｆ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　［ｉｌは、容量バランスの連続する測定値Ｌ　［ｉｌ 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！ｌ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［ｉｌと［＋＋１］を有する２つの 隣接したＶＤＥを使用してバランス比率を作る。例えば、指標［ｉｌと［ｉ＋ｎ ｌ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りと比率Ｑを受け取る０回扉回路５０は選択信号Ｓを発 生し、この信号は仮想電極バッド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ＶＤ Ｅと１列のＶＤＥを指定する。従って、制御Ｂ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間数である。好適な実施例では、この倍数は１２ ８である。

Ｍ列のＶＤＨの１つとＮ行のＶＤＨ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働）図で説 明し図示したように、各ＶＤＥは、巻き付（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ＶＤＨの指標で あると仮定する０行ＶＤＥ　Ｒ［ｉ＋Ｎ／２］は、相互に交換した正の半分と負 め半分を有するＲ　［ｉｌと同じである。同様に、ｃ［ｊ＋Ｍ／２］は、Ｃ［ｊ ｌの相互に交換したバージボンである１行と列の両方のＶＤＨ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− 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Ｎ／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、−力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［ｉｌ　、　Ｒ［ｊｌ）＝Ｈｆｇ＊　（Ｍ（Ｃ［ｉｌ　＜ｐ）、　Ｒ ［ｊｌ　＜ｎ＞）＋Ｍ（Ｃ［ｉｌ　＜ｐ＞、　Ｒ［ｊｌ　＜ｐ＞　）−Ｍ（Ｃ［ ｊｌ　＜ｎ＞　、　Ｒ［ｊｌ　＜ｐ＞）−Ｍ（Ｃ［ｉｌ　＜ｎ＞　、Ｒ［ｊｌ　 ＜ｎ＞　）ＩＬ′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］の正の半分の中で客中心を有し、ｘ［ｒＴ］とｘ［ＩＴ＋１］の間 隔とｙ　［ＪＴ］と７　［ＪＴ＋１］の間隔の中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Ｉと適当なコラムＶＤＨ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］の正の半分の中に客中心を有している。

ｙ位置と行ＶＤＥの例もこれと［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 を示す。ステップ６００において、制御手段は一般的に２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ｒＢとＩＴ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 って疑偵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＞ｏ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≦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人力装置使用手段に 更に通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ＶＤＨ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ＴＢ 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ＶＤＥ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χの位置の決定方法を詳述する。ステップ７００で、指標Ｉ Ｔ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７１ ０で、Ｃ［ＪＴ］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ば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、これば １に設定される。

ステップ７６０で、Ｘ位置＝ｘ［ＩＴコ＋Ｑｘ＊ＸＤを計算する。ＸＤは、列Ｖ ＤＥの位置χ［ＪＴ］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ｖＤＨ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ＩＥ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。ステラ７′″７ ８０で、Ｃ［ＩＢ］とＲ［ＪＴ］の間の容量性バランスＬを測定する。ステラ７ ７９０で、指標ＩＢに対応する列ＶＤＥと指標ＪＴ＋ｎに対応する行ＶＤＥを選 択する。

ステップ８００で、容量性バランス測定手段は、Ｃ［ＴＢ］とＲ［ＪＴ＋ｎｌ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Ｑ ｙがゼロ未満であれば、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。Ｙ Ｄは行ＶＤＥの位置ｙ［ＪＴ］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ＶＤＨの位置の間の位置が補間される 。

第２０図を参照して、Ｘの指標を更新する。ステップ８４０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［ＪＴ］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ＶＤＨ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＋ｎｌ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［ＪＴ］とｘ　［ＩＴ＋ｎ］の間の領域で翼中心に位 置する。

第２１図を参照して、ｙの指標を更新する。ステップ８７０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（ ＡＳｒＣ）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、マイクロプロセンサ、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。

８（ｂ）　８（ｂ） −ｍ−１＝３４７．８（ａ） 巳０ −ム勾、　１０（ｂ） −Ｔ々５〃 一１ワすＪ２ 、〜ノヲす、／４ 検出した対象の 位置、ｘＦ −ｆ句、１５ 制御アルゴリズム −ｆ々、１６ Ｘの決定　Ｙの決定 終了 ４．２．１２　Ｊ 平成　年　月　日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少くとも１つの対象（６０）の位置を検出するパッド手段（２０）であって 、上記の対象（６０）の位置に対応する電気的バランスを有する上記のパッド手 段（２０）；および 上記のパッド手段（２０）に動作可能に接続され、上記のパッド手段（２０）内 の電気的バランスを測定する測定手段（３０）によって構成されることを特徴と するデータ入力装置（９０）。 ２．上記のパッド手段（２０）は： 電磁界を形成する第１導電手段（１３０）；第１及び第２側部を有し、上記の第 １側部で上記の第１導電手段（１３０）と電気的にインターフェースされ、上記 のパッド手段（２０）用の絶縁基板を設ける絶縁手段（３７０）；および 上記の第２側部で上記の絶縁手段（３７０）とインターフエースされて上記の第 １導電手段（１３０）と協働して電磁界を形成する第２導電手段（１３０）； によって構成されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。 ３．上記の測定手段（３０）と動作可能に接続され、上記の測定したバランスか ら上記の対象（６０）の位置を決定する決定手段（４０）によって更に構成され ることを特徴とする請求の範囲第２項記載の装置。 ４．上記の第１導電手段（１３０）は複数の電極帯（１３０）によって更に構成 され、上記の第２導電手段は少なくとも１つの電極帯（１３０）によって更に構 成されることを特徴とする請求の範囲第３項記載の装置（１３０）。 ５．上記のパッド手段（２０）に動作可能に接続され、上記のパッド手段を構成 する制御手段（５０）；および 上記の制御手段（５０）に電気的に接続され、上記の第１導電手段（１３０）の 電極帯（１３０）を選択すると共に上記の制御手段（５０）の指定に基づいて上 記の第２導電手段（１３０）を選択し、これによって仮想双極電極（１８０、１ ９０）を選択的に形成する電極合成手段（３３０、３４０）；によって更に構成 されることを特徴とする請求の範囲第４項記載の装置（９０）。 ６．上記の装置（９０）は、コンピュータ（７０）のキーボード入力装置（１０ ０）に取り付けられることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置（９０）。 ７．上記の対象（６０）は、電気的に受動的であることを特徴とする請求の範囲 第６項記載の装置（９０）。 ８．対象（６０）の位置を検出し、上記の対象（６０）の電磁界のひずみに応答 する装置（９０）に於いて、上記の装置は；第１及び第２側部を有し、上記の装 置（９０）に対して絶縁基板を設ける絶縁手段（３７０）； 上記の絶縁手段（３７０）の第１側部に電気的に接続され、電磁界を形成する第 １電極手段（１３０）； 上記の絶縁手段（３７０）の第２側部に電気的に接続され、上記の第１電極手段 （１３０）と協働して電磁界を更に形成する第２電極手段（１３０）；および 上記の第１電極手段（１３０）と第２１電極手段（１３０）に動作可能に接続さ れ、第１電極手段（１３０）と第２電極手段（１３０）を選択して上記の仮想双 極電極（１８０、１９０）を反復して合成する合成手段（３３０、３４０）； によって構成されることを特徴とする装置（９０）。 ９．上記の合成手段（３３０、３４０）に動作可能に接続され、第１電極手段（ １３０）と第２電極手段（１３０）のいずれが上記の合成手段（３３０、３４０ ）によって選択されるかを指定する制御手段（５０）によって更に構成されるこ とを特徴とする請求の範囲第８項記載の装置（９０）。 １０．上記の合成手段（３３０、３４０）に動作可能に接続され、上記の第１電 極手段（１３０）と第２電極手段（１３０）の間の電気的バランスを測定する電 気的バランス測定手段（３０）によって更に構成されることを特徴とする請求の 範囲第９項記載の装置（９０）。 １１．上記の電気的バランス測定手段（３０）に動作可能に接続され、上記の仮 想双極電極（１８０、１９０）の間に電気的バランス比率を決定するバランス比 率決定手段（４０）によって更に構成されることを特徴とする請求の範囲第１０ 項記載の装置（９０）。 １２．上記の第１電極手段（１３０）を被覆し、上記の対象（６０）が上記の第 １電極手段（１３０）と接触することを防止する誘電絶縁手段（３８０）によっ て更に構成されることを特徴とする請求の範囲第８項記載の装置（９０）。 １３．上記の装置（９０）は、コンピュータ（７０）のキーボード・データ入力 装置（１００）に取り付けられることを特徴とする請求の範囲第８項記載の装置 （９０）。 １４．対象（６０）の位置を測定する方法に於いて、上記の方法は：電気的に検 出可能なパッド（２０）を設けるステップであって、上記のパッド（２０）は： 第１および第１２側部を有し、装置に対して絶縁基板を設ける絶縁手段（３７０ ）； 上記の絶縁手段（３７０）の第１側部に電気的に接続され、電磁界を形成する第 １電極手段（１３０）； 上記の絶縁手段（３７０）の第２側部に電気的に接続され、前記の第１電極手段 （１３０）と協働して電磁界を更に形成する第２電極手段（１３０）；上記の第 １電極手段（１３０）と第２電極手段（１３０）に動作可能に接続され、第１電 極手段（１３０）と第２電極手段（１３０）を選択して上記の仮想双極電極（１ ８０、１９０）を反復して合成する合成手段（３３０、３４０）； によって構成される上記のステップ； 上記の第１電極手段（１３０）と第２電極手段（１３０）の間の電気的バランス を測定するステップ； 少くとも１つのターゲットの指標に基づいて上記の対象（６０）のおよその位置 を計算するステップ； 上記の第１電極手段（１３０）と第２電極手段（１３０）の間の測定したバラン スに基づいて上記の対象（６０）の精密な位置を計算するステップ；および 上記の対象（６０）の正味の位置を計算するステップ；によって構成されること を特徴とする方法。 １５．上記の対象（６０）の正味の位置は、上記の対象（６０）のおよその位置 と上記の対象（６０）の精密な位置の合計であることを特徴とする請求の範囲第 １４項記載の方法。 １６．上記のターゲットの指標を更新するステップによって更に構成されること を特徴とする請求の範囲第１５項記載の方法。 １７．上記の対象（６０）の精密な位置を計算する上記のステップは：上記の第 １電極手段（１３０）によって形成された第１上部仮想双極電極（１８０、１９ ０）と上記の第２電極手段（１３０）によって形成された下部仮想双極電極（１ ８０、１９０）の間の第１電気的バランスを計算するステップであって、上記の 第１上部および下部仮想双極電極（１８０、１９０）は上記のターゲットの指標 によって決定される上記のステップ；上記の第１電極手段（１３０）によって形 成された第２上部仮想双極電極（１８０、１９０）と上記の第２電極手段（１３ ０）によって形成された下部仮想双極電極（１８０、１９０〕の間の第２電気的 バランスを計算するステップであって、上記の第２上部仮想双極電極（１８０、 １９０）はオフセットされたターゲットの指標によって決定される上記のステッ プ；上記の第１及び第２電気的バランスの間の電気的バランス比率を計算するス テップ；および 上記の電気的バランス比率と上記の仮想双極電極（１８０、１９０）の位置に基 づいて上記の対象（６０）の精密な位置を計算するステップ；によって更に構成 されることを特徴とする請求の範囲第１６項記載の方法。 １８．上記の第１および第２電気的バランスを計算する上記のステップは、上記 の第１電極手段（１３０）と第２電極手段（１３０）の間の静電容量を計算する ステップと上記の電極手段（１３０）の間の静電容量値を代数的に合計するステ ップによって更に構成されることを特徴とする請求の範囲第１７項記載の方法。 １９．上記の電気的バランス比率は下記の関係に従い、▲数式、化学式、表等が あります▼ ここで、Ｑ＝電気的バランス比率 Ｌ＝第１電気的バランス、および ＬＮ＝第２電気的バランス であることを特徴とする請求の範囲第１８項記載の方法。 ２０．上記の対象（６０）の精密な位置は、精密な位置＝（ＸＮ−Ｘ）＊Ｑ の関係によって計算され、 ここで、Ｘ＝第１上部仮想双極電極（１８０、１９０）の位置、およびＸＮ＝第 ２上部仮想双極電極（１８０、１９０）の位置であることを特徴とする請求の範 囲第１９項記載の方法。