JPH0654462B2 - 座標入力装置 - Google Patents
座標入力装置Info
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- JPH0654462B2 JPH0654462B2 JP60134236A JP13423685A JPH0654462B2 JP H0654462 B2 JPH0654462 B2 JP H0654462B2 JP 60134236 A JP60134236 A JP 60134236A JP 13423685 A JP13423685 A JP 13423685A JP H0654462 B2 JPH0654462 B2 JP H0654462B2
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- force
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- component
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、デイスプレイ面上方に透明なパネルを取り
付け、デイスプレイの指示等にしたがつて前記パネルの
一点を指等で押して操作者の指示を入力するための座標
入力装置に関するものである。
付け、デイスプレイの指示等にしたがつて前記パネルの
一点を指等で押して操作者の指示を入力するための座標
入力装置に関するものである。
従来、この種の装置には、X,Y軸に平行に射出された
平行光線の遮断を検出するものや、電磁誘導を利用する
もの、表面弾性波を利用するもの、膜抵抗を利用するも
の、交差する平行導線の接触をマトリツクスにより検出
するもの、剛体力学を利用した機械力によるものなどが
ある。各案の中では、構造の簡単さ、パネルの選択の容
易さなどの点で機械力形が優れている。この機械力形で
は特公昭49−34247号公報、特願昭59−254
39号公報などが提案されている。
平行光線の遮断を検出するものや、電磁誘導を利用する
もの、表面弾性波を利用するもの、膜抵抗を利用するも
の、交差する平行導線の接触をマトリツクスにより検出
するもの、剛体力学を利用した機械力によるものなどが
ある。各案の中では、構造の簡単さ、パネルの選択の容
易さなどの点で機械力形が優れている。この機械力形で
は特公昭49−34247号公報、特願昭59−254
39号公報などが提案されている。
これらはいずれもパネル面の一点に加えられた力の分力
を板ばねのたわみに変換し、その板ばねの歪量を検出す
るようにしているため、パネル面と板ばねの接触位置
(実質的支持点位置)が変動し、検出値にシステム誤差
を生ずるという欠点がある。
を板ばねのたわみに変換し、その板ばねの歪量を検出す
るようにしているため、パネル面と板ばねの接触位置
(実質的支持点位置)が変動し、検出値にシステム誤差
を生ずるという欠点がある。
一方、上記入力装置がオフイスなどのような比較的保護
された環境とは異なり、街頭等で不特定多数の人々に使
用されるような場合には、その利用者からの故意、不注
意からの粗雑な粗暴な入力操作に耐える必要があるが、
これまでの提案ではこれらを対象としたようなものはな
い。
された環境とは異なり、街頭等で不特定多数の人々に使
用されるような場合には、その利用者からの故意、不注
意からの粗雑な粗暴な入力操作に耐える必要があるが、
これまでの提案ではこれらを対象としたようなものはな
い。
この発明は、上記の点にかんがみてなされたもので、板
ばねを用いた機械力形で見られるような問題がなく、ま
た過大な力の入力による装置の破損を防止でき、街頭等
での使用にも耐えられる座標入力装置を提供することを
目的とするものである。
ばねを用いた機械力形で見られるような問題がなく、ま
た過大な力の入力による装置の破損を防止でき、街頭等
での使用にも耐えられる座標入力装置を提供することを
目的とするものである。
この発明にかかる座標入力装置は、パネル板を3点以上
支持する各支持点における分力を歪に変換する分力歪変
換部材をプラスチツクからなる柱体とし、この分力歪変
換部材にかかる圧縮歪をそれぞれ検知する歪ゲージを設
けたものである。
支持する各支持点における分力を歪に変換する分力歪変
換部材をプラスチツクからなる柱体とし、この分力歪変
換部材にかかる圧縮歪をそれぞれ検知する歪ゲージを設
けたものである。
この発明においては、パネル板を押圧して入力を加える
と各支持点における分力をプラスチツクからなる柱体の
各分力歪変換部材が歪に変換し、この歪が各歪ゲージに
よつて検知され、押圧した入力点が検出される。
と各支持点における分力をプラスチツクからなる柱体の
各分力歪変換部材が歪に変換し、この歪が各歪ゲージに
よつて検知され、押圧した入力点が検出される。
第7図は機械力形の座標検出原理を説明するための図で
あり、20はパネル板を示す。力学によれば剛体に働く
力Fiと、このFiの作用点の位置ベクトルriについ
て、次式がなりたてば剛体のつりあいがとれることが知
られている。(c.f.共立出版社物理学公式) とくに、Fiが平行力である場合には、第(1)式はFiに
垂直な面の座標(x,y)によつて、次式のように表現で
きる。
あり、20はパネル板を示す。力学によれば剛体に働く
力Fiと、このFiの作用点の位置ベクトルriについ
て、次式がなりたてば剛体のつりあいがとれることが知
られている。(c.f.共立出版社物理学公式) とくに、Fiが平行力である場合には、第(1)式はFiに
垂直な面の座標(x,y)によつて、次式のように表現で
きる。
ここで、Fi=|i|であり、xi,yiはFiの(x,y)座
標値である。
標値である。
いま、n点で支持したパネル板20面の一点(xp,yp)
に力Fpを加えた場合(第7図)、各支持点でのパネル
板20に対する反力fi(i=1〜n)とその座標(xi,
yi)について、次式が成り立つ。
に力Fpを加えた場合(第7図)、各支持点でのパネル
板20に対する反力fi(i=1〜n)とその座標(xi,
yi)について、次式が成り立つ。
この式より、力Fpを加えたパネル板20の面の一点の
座標値(xp,yp)をn個の支持点の座標値(xi,yi)およ
び支持点に加えられた反力fiにより次のように求める
ことができる。
座標値(xp,yp)をn個の支持点の座標値(xi,yi)およ
び支持点に加えられた反力fiにより次のように求める
ことができる。
ここで、支持点の数nについては次のような考察ができ
る。パネル面を平面として確定するには幾何学上3点以
上が必要である。ところで、支持点数が3点よりも多く
なると検出面を一平面にするため支持点の高さ調整が必
要になる他、一支持点あたりの反力が少なくなるため歪
ゲージなどによる反力検出出力レベルが低下して雑音レ
ベルに近付き、出力の信頼性が低下するなどの不利な点
が生ずる。しかしながら、3点によつてパネル板20を
支持する場合には、3点によつて作られる3角形の内部
に力が加えられれば各支持点での分力は圧縮力となる
が、3角形の外部に力が加えられると力の印加点に近い
2支持点の作る直線に対して力の印加点と反対側にある
1支持点の分力が引つ張り側になるため、支持点の分力
検出部は圧縮、引つ張りの両応力を検出するように構成
しなければならない。3点で支持する場合に、支持点で
の分力検出を圧縮側のみとするには、力の印加範囲を3
支持点の作る3角形内に限らなければならなくなり、通
常使用されるパネル板20の形状である長方形に対して
は装置を大型化することになる欠点がある、これに対し
て、各支持点での圧縮分力を対象とするこの発明は一般
的な長方形パネルを対象とすることが容易であり、以下
の説明では支持点数を4点として説明することとする。
る。パネル面を平面として確定するには幾何学上3点以
上が必要である。ところで、支持点数が3点よりも多く
なると検出面を一平面にするため支持点の高さ調整が必
要になる他、一支持点あたりの反力が少なくなるため歪
ゲージなどによる反力検出出力レベルが低下して雑音レ
ベルに近付き、出力の信頼性が低下するなどの不利な点
が生ずる。しかしながら、3点によつてパネル板20を
支持する場合には、3点によつて作られる3角形の内部
に力が加えられれば各支持点での分力は圧縮力となる
が、3角形の外部に力が加えられると力の印加点に近い
2支持点の作る直線に対して力の印加点と反対側にある
1支持点の分力が引つ張り側になるため、支持点の分力
検出部は圧縮、引つ張りの両応力を検出するように構成
しなければならない。3点で支持する場合に、支持点で
の分力検出を圧縮側のみとするには、力の印加範囲を3
支持点の作る3角形内に限らなければならなくなり、通
常使用されるパネル板20の形状である長方形に対して
は装置を大型化することになる欠点がある、これに対し
て、各支持点での圧縮分力を対象とするこの発明は一般
的な長方形パネルを対象とすることが容易であり、以下
の説明では支持点数を4点として説明することとする。
第8図(a)は支持点a,b,c,dを結ぶ対角線を座標
軸とし、その交点を座標原点O(0,0)とした長方形
パネルにおける座標検出の説明のための図で、支持点に
よつて作られる長方形の長辺が2a、短辺が2b、対角
線長さが2c=2(a2+b2)1/2であるものとすると、第
(4)式を用いて、力が加えられたパネル板20の面の一
点の座標(xp,yp)はつぎのように求められる。
軸とし、その交点を座標原点O(0,0)とした長方形
パネルにおける座標検出の説明のための図で、支持点に
よつて作られる長方形の長辺が2a、短辺が2b、対角
線長さが2c=2(a2+b2)1/2であるものとすると、第
(4)式を用いて、力が加えられたパネル板20の面の一
点の座標(xp,yp)はつぎのように求められる。
いま、座標系をパネルの左上部を原点とする座標系(x,
y)に変換すると、第(5)式は次式のようになる。(第8
図(b)) 第1図はこの発明の一実施例を示すための斜視図であ
り、10は基板、20はパネル板、30は分力検出部
で、基板10の四隅に設けられている。操作者がパネル
板20より下方に設備された図示しないデイスプレイに
よる操作指示に基づいて、デイスプレイ上方のパネル板
20の面の一点を指等で押して入力し、この入力装置を
4つの支持点に置いた分力検出部30の歪ゲージ出力か
ら求めるものである。
y)に変換すると、第(5)式は次式のようになる。(第8
図(b)) 第1図はこの発明の一実施例を示すための斜視図であ
り、10は基板、20はパネル板、30は分力検出部
で、基板10の四隅に設けられている。操作者がパネル
板20より下方に設備された図示しないデイスプレイに
よる操作指示に基づいて、デイスプレイ上方のパネル板
20の面の一点を指等で押して入力し、この入力装置を
4つの支持点に置いた分力検出部30の歪ゲージ出力か
ら求めるものである。
分力検出部30の構成の詳細を第4図に示す。第4図
で、31は、例えば、金属からなる保護部材で円筒状を
なし、外周と内周にねじ32,33が形成される。34
は固定ナツトである。保護部材31は、その外周のねじ
32を基板10のねじ孔11に螺合し、ねじ32に螺合
させた固定ナツト34を締めることにより基板10に固
定される。35は受け部材で、外周はねじ36を有し、
保護部材31のねじ33に螺合する。37,38,39
はスペーサで、いずれもほぼ同じ外径を有し、スペーサ
39は内径を他のスペーサ37,38より大きく形成し
てある。40は分力歪変換部材であり、各スペーサ37
〜39を貫通し、その底面が受け部材35で支承され
る。分力歪変換部材40の頂部には金属部材41が取り
付けられ、また分力歪変換部材40のスペーサ39内に
位置する部位に、分力歪変換部材40が力Fpの分力fi
から変換した歪を電気抵抗変化に変換する歪ゲージ4
2,43が取り付けられ、それぞれのリード線44,4
5はスペーサ38にモールドされ、端部が外部に導出さ
れる。
で、31は、例えば、金属からなる保護部材で円筒状を
なし、外周と内周にねじ32,33が形成される。34
は固定ナツトである。保護部材31は、その外周のねじ
32を基板10のねじ孔11に螺合し、ねじ32に螺合
させた固定ナツト34を締めることにより基板10に固
定される。35は受け部材で、外周はねじ36を有し、
保護部材31のねじ33に螺合する。37,38,39
はスペーサで、いずれもほぼ同じ外径を有し、スペーサ
39は内径を他のスペーサ37,38より大きく形成し
てある。40は分力歪変換部材であり、各スペーサ37
〜39を貫通し、その底面が受け部材35で支承され
る。分力歪変換部材40の頂部には金属部材41が取り
付けられ、また分力歪変換部材40のスペーサ39内に
位置する部位に、分力歪変換部材40が力Fpの分力fi
から変換した歪を電気抵抗変化に変換する歪ゲージ4
2,43が取り付けられ、それぞれのリード線44,4
5はスペーサ38にモールドされ、端部が外部に導出さ
れる。
また、パネル板20の下面には保護部材21が接着剤等
により取り付けられ、分力歪変換部材40の当接による
パネル板20の保護をはかつている。なお、歪ゲージ4
2,43は分力歪変換部材40にモールドしてもよい。
また、ΔDは保護部材31の上端から出ている分力歪変
形部材40がパネル板20の裏面に設けた保護部材21
と接している部分の長さである。今ΔD以上の歪を与え
る力がパネル板20に加わったとき、保護部材21の下
面が保護部材31の上面に当接して支持されることによ
り分力歪変換部材40に弾性を失わせるような過大な力
が加わっても破壊から守ることができる。
により取り付けられ、分力歪変換部材40の当接による
パネル板20の保護をはかつている。なお、歪ゲージ4
2,43は分力歪変換部材40にモールドしてもよい。
また、ΔDは保護部材31の上端から出ている分力歪変
形部材40がパネル板20の裏面に設けた保護部材21
と接している部分の長さである。今ΔD以上の歪を与え
る力がパネル板20に加わったとき、保護部材21の下
面が保護部材31の上面に当接して支持されることによ
り分力歪変換部材40に弾性を失わせるような過大な力
が加わっても破壊から守ることができる。
第2図は第1図の側面図、第3図は第1図の上面図でパ
ネル板20を取り去つて示した図である。基板10に4
個の円筒状の分力検出部30が取り付けられていて、こ
れらの各分力検出部30は、パネル板20に押下などの
力を受けない状態では、パネル板20の自重による定常
的重量を等分に受けてパネル板20を支えている。
ネル板20を取り去つて示した図である。基板10に4
個の円筒状の分力検出部30が取り付けられていて、こ
れらの各分力検出部30は、パネル板20に押下などの
力を受けない状態では、パネル板20の自重による定常
的重量を等分に受けてパネル板20を支えている。
第5図は分力検出部30の歪ゲージ42,43の出力の
処理回路の例を示したものである。歪ゲージ42と43
は一組となつている歪ゲージ(これをRa〜Rdとする)
各分力検出部30に設けられている。Ioは定電流源の
電流、51〜53は演算増幅器、54はマルチプレク
サ、55はA/Dコンバータ、60は制御部で、I/Oバツフ
ア61,62,メモリ63,CPU64,バス65で構
成される。Roは抵抗器である。
処理回路の例を示したものである。歪ゲージ42と43
は一組となつている歪ゲージ(これをRa〜Rdとする)
各分力検出部30に設けられている。Ioは定電流源の
電流、51〜53は演算増幅器、54はマルチプレク
サ、55はA/Dコンバータ、60は制御部で、I/Oバツフ
ア61,62,メモリ63,CPU64,バス65で構
成される。Roは抵抗器である。
またviは入力電圧、voは前記抵抗器Roの両端の電
圧、Fpminは入力圧力の最小値、va〜vdは各歪ゲージ
42,43の組Ra〜Rdの出力を表わす。
圧、Fpminは入力圧力の最小値、va〜vdは各歪ゲージ
42,43の組Ra〜Rdの出力を表わす。
次に動作について説明する。パネル板20の対角にある
支持点の歪ゲージRaとRd,RbとRcの出力の差が演算
増幅器51,52によつて増幅されて、マルチプレクサ
54に入力される。またすべての歪ゲージRa〜Rdの出
力の初期値からの変化分が演算増幅器53によつて加算
されて、マルチプレクサ54に入力される。マルチプレ
クサ54は制御部60からの指示にしたがつて、入力の
いずれかをA/Dコンバータ55に接続する。A/Dコンバー
タ55は制御部60の指示によつて、入力された計測デ
ータをデイジタル値に変換して出力する。制御部60は
このデイジタル出力から以下に説明する第(6)式を変換
した第(10)式を用いて、入力点の座標(xp,yp)を計算
する。制御部60のデータ処理手順の例を第6図に示
す。
支持点の歪ゲージRaとRd,RbとRcの出力の差が演算
増幅器51,52によつて増幅されて、マルチプレクサ
54に入力される。またすべての歪ゲージRa〜Rdの出
力の初期値からの変化分が演算増幅器53によつて加算
されて、マルチプレクサ54に入力される。マルチプレ
クサ54は制御部60からの指示にしたがつて、入力の
いずれかをA/Dコンバータ55に接続する。A/Dコンバー
タ55は制御部60の指示によつて、入力された計測デ
ータをデイジタル値に変換して出力する。制御部60は
このデイジタル出力から以下に説明する第(6)式を変換
した第(10)式を用いて、入力点の座標(xp,yp)を計算
する。制御部60のデータ処理手順の例を第6図に示
す。
この回路について、処理内容を以下に説明する。いま、
各分力検出部30の歪ゲージ42,43、分力歪変換部
材40を等しいものとし、また歪ゲージ42,43の変
換式である第(7)式を使つて、第(6)式を変換すると、 ここで、Riは各支持点の歪ゲージ42と43を合わせ
た電気抵抗値、RoはRiの基準値、Sは分力歪変換部材
40の断面積、Eは分力歪変換部材40の縦弾性係数、
Kは歪ゲージ42,43のゲージ率を示す。求める座標
(xp,yp)は次式のようになる。
各分力検出部30の歪ゲージ42,43、分力歪変換部
材40を等しいものとし、また歪ゲージ42,43の変
換式である第(7)式を使つて、第(6)式を変換すると、 ここで、Riは各支持点の歪ゲージ42と43を合わせ
た電気抵抗値、RoはRiの基準値、Sは分力歪変換部材
40の断面積、Eは分力歪変換部材40の縦弾性係数、
Kは歪ゲージ42,43のゲージ率を示す。求める座標
(xp,yp)は次式のようになる。
これを整理して、 いま、第5図の回路で演算増幅器51,52への歪ゲー
ジRa〜Rdからの入力電圧は、 Vi=Ri・Io ……(10) であるから、Vo=Ro・Ioとして、第(10)式は次式の
ようになる。
ジRa〜Rdからの入力電圧は、 Vi=Ri・Io ……(10) であるから、Vo=Ro・Ioとして、第(10)式は次式の
ようになる。
以上のようにして、第5図の回路によつて入力指示点の
座標(xp,yp)が求められることが判る。ところで、こ
こでは説明の便宜のため定電流電源を使用したが、定電
圧電源を使用しても、若干の近似を行うことになるもの
の同様の結果が得られる。
座標(xp,yp)が求められることが判る。ところで、こ
こでは説明の便宜のため定電流電源を使用したが、定電
圧電源を使用しても、若干の近似を行うことになるもの
の同様の結果が得られる。
また第(11)式を見れば判るように、xp,ypを求める式は
歪ゲージ42,43の出力電圧の一次式どうしの割算と
なつている。したがつて、歪ゲージ42,43の温度特
性による検出座標値への影響は分子分母で相殺され、精
度の高い結果が得られる。
歪ゲージ42,43の出力電圧の一次式どうしの割算と
なつている。したがつて、歪ゲージ42,43の温度特
性による検出座標値への影響は分子分母で相殺され、精
度の高い結果が得られる。
いま、パネル板20に力Fpが加えられると圧縮分力
fiによつて分力検出部30は圧縮される。分力歪変換
部材40がプラスチツクで製造してあるとすると分力検
出部30の圧縮歪量はほぼ分力歪変換部材40の歪量と
なる。分力歪変換部材40に取り付けた歪ゲージ42,
43の有効計測長さを、分力歪変換部材40の断面積
をS、縦弾性係数をEとすると、分力検出部30の圧縮
歪量Δは次式であたえられる。
fiによつて分力検出部30は圧縮される。分力歪変換
部材40がプラスチツクで製造してあるとすると分力検
出部30の圧縮歪量はほぼ分力歪変換部材40の歪量と
なる。分力歪変換部材40に取り付けた歪ゲージ42,
43の有効計測長さを、分力歪変換部材40の断面積
をS、縦弾性係数をEとすると、分力検出部30の圧縮
歪量Δは次式であたえられる。
いま、fi/Sは分力歪変換部材40に加えられた圧縮応力
σiであることを考えると、 変換出力を大きくするにはか(σi/E)の値を大き
くすればよいことになる。
σiであることを考えると、 変換出力を大きくするにはか(σi/E)の値を大き
くすればよいことになる。
したがつて、同一の歪ゲージに対しては(σi/E)の
値を大きくする必要がある。ところで、σiは入力であ
る圧縮分力fiを大きくすれば大きくなるが、圧縮降伏
応力σyより大きくすることはできない。したがつて、
(σy/E)の大きなものを用いることにより、変換出
力を大きくすることができることになる。
値を大きくする必要がある。ところで、σiは入力であ
る圧縮分力fiを大きくすれば大きくなるが、圧縮降伏
応力σyより大きくすることはできない。したがつて、
(σy/E)の大きなものを用いることにより、変換出
力を大きくすることができることになる。
ここで、σy/Eは弾性を保った最大変形量、すなわ
ち、これ以上変形すると破壊するか、あるいは弾性を失
うということの指標であり、したがって、σy/Eの値
が大きいことは小さな力で大きな変形、すなわち、歪が
生じることとなり、分力歪が検出しやすくなる。また、
圧縮降伏応力σyが小さいとは、小さな力で破壊(ある
いは弾性を失う)に到達する変形すなわち歪を生じると
いうことを意味する。したがって、分力歪の検出しやす
さの視点からはσy/Eを用い、変形量の視点からはσ
yが用いられる。
ち、これ以上変形すると破壊するか、あるいは弾性を失
うということの指標であり、したがって、σy/Eの値
が大きいことは小さな力で大きな変形、すなわち、歪が
生じることとなり、分力歪が検出しやすくなる。また、
圧縮降伏応力σyが小さいとは、小さな力で破壊(ある
いは弾性を失う)に到達する変形すなわち歪を生じると
いうことを意味する。したがって、分力歪の検出しやす
さの視点からはσy/Eを用い、変形量の視点からはσ
yが用いられる。
従来、応力歪変換によく用いられる金属ではこの(σy
/E)の値は第1表に例を示すように比較的小であり、
金属を使用する場合には、板ばね等により歪量を大きく
する必要があつた。これに対し、プラスチツクでは第2
表に例を示すように(σy/E)の値は比較的大きいた
め、直接圧縮分力を検出でき、板ばね等の誤差を生ずる
変換手段を使用しなくてもすむものである。
/E)の値は第1表に例を示すように比較的小であり、
金属を使用する場合には、板ばね等により歪量を大きく
する必要があつた。これに対し、プラスチツクでは第2
表に例を示すように(σy/E)の値は比較的大きいた
め、直接圧縮分力を検出でき、板ばね等の誤差を生ずる
変換手段を使用しなくてもすむものである。
つぎに、パネル板20に加えられる力の分力の最大値
をfi(max)とし、分力歪変換部材40の長さをLとする
と、分力歪変換部材40が分力により圧縮される歪量Δ
Lは次式によつて求められる。
をfi(max)とし、分力歪変換部材40の長さをLとする
と、分力歪変換部材40が分力により圧縮される歪量Δ
Lは次式によつて求められる。
ここで、fi(max)/Sが分力歪変換部材40の圧縮降伏
応力σyよりも大きい場合には分力歪変換部材40は降
伏してしまい分力検出は困難となる。
応力σyよりも大きい場合には分力歪変換部材40は降
伏してしまい分力検出は困難となる。
いま、分力検出部30の近くに保護部材31をおいて、
分力検出部30が保護部材31のパネル側面よりパネル
側へ出ている量をΔDであるようにすると、ΔL/ΔD
の時は保護部材31によつて、パネル板20を支持する
ことになり、分力検出部30を破壊からまもることがで
きる。すなわち、分力検出部30を構成している部分の
うち、パネル板20を直接支えているのは分力歪変換部
材40であり、ΔLは分力歪変換部材40の歪量,ΔD
は保護部材31のパネル板20の両側から出ている分力
歪変換部材40のパネル板20と接している部分の長さ
で実質的には金属部材41の長さである。このため、Δ
L>ΔDとなる力がパネル板20に加わったとき、パネ
ル板20の保護部材21が分力検出部30の保護部材3
1の上面に当接することとなり、その結果として、パネ
ル板20は保護部材31に支持されることにより、分力
歪変換部材40に過大な力が加わっても弾性を失って破
壊したり、パネル板20への過大な力が取り去られて
も、分力歪変換部材40が弾性を失って戻らなくなり、
分力検出ができなくなることから守ることができる。と
ころで、この場合、ΔDの値は第(14)式より、 であればよい。
分力検出部30が保護部材31のパネル側面よりパネル
側へ出ている量をΔDであるようにすると、ΔL/ΔD
の時は保護部材31によつて、パネル板20を支持する
ことになり、分力検出部30を破壊からまもることがで
きる。すなわち、分力検出部30を構成している部分の
うち、パネル板20を直接支えているのは分力歪変換部
材40であり、ΔLは分力歪変換部材40の歪量,ΔD
は保護部材31のパネル板20の両側から出ている分力
歪変換部材40のパネル板20と接している部分の長さ
で実質的には金属部材41の長さである。このため、Δ
L>ΔDとなる力がパネル板20に加わったとき、パネ
ル板20の保護部材21が分力検出部30の保護部材3
1の上面に当接することとなり、その結果として、パネ
ル板20は保護部材31に支持されることにより、分力
歪変換部材40に過大な力が加わっても弾性を失って破
壊したり、パネル板20への過大な力が取り去られて
も、分力歪変換部材40が弾性を失って戻らなくなり、
分力検出ができなくなることから守ることができる。と
ころで、この場合、ΔDの値は第(14)式より、 であればよい。
つぎに、パネル板20と分力検出部30の接点はでき
るだけ接触面積が小さいものであるほうが、分力検出部
30の座標を高精度に規制でき、出力の精度を向上でき
る。しかしながら、分力歪変換部材40をプラスチツク
とすると、降伏応力σyが小さいため変形量が大きくな
り、したがって、保護部材21への接触面積が大きくな
るので、この条件に逆行することとなる。この場合には
分力歪変換部材40のパネル板20側に降伏応力の大き
な金属部材41を接着することにより、これを避けるこ
とができ、精度の向上を図ることができる。
るだけ接触面積が小さいものであるほうが、分力検出部
30の座標を高精度に規制でき、出力の精度を向上でき
る。しかしながら、分力歪変換部材40をプラスチツク
とすると、降伏応力σyが小さいため変形量が大きくな
り、したがって、保護部材21への接触面積が大きくな
るので、この条件に逆行することとなる。この場合には
分力歪変換部材40のパネル板20側に降伏応力の大き
な金属部材41を接着することにより、これを避けるこ
とができ、精度の向上を図ることができる。
一方、パネル板20と分力検出部30との接触部は力
Fpの印加のため、パネル板20がごくわずかにたわむ
ことにより、所期の接触条件から変化するため、パネル
板20も降伏応力以上の応力を受け、変形することにな
りやすい。したがつて、分力検出部30と接触するパネ
ル板20側にも、金属からなる保護部材21をつけるこ
とによつて、パネル板20の変形を防止し、寿命を向上
させることができる。ここで、保護部材21の面積をS
g、パネル板20に加えられる力の分力の最大値をf
i(max),パネル板20の降伏応力をσyとすると、 とする必要がある。
Fpの印加のため、パネル板20がごくわずかにたわむ
ことにより、所期の接触条件から変化するため、パネル
板20も降伏応力以上の応力を受け、変形することにな
りやすい。したがつて、分力検出部30と接触するパネ
ル板20側にも、金属からなる保護部材21をつけるこ
とによつて、パネル板20の変形を防止し、寿命を向上
させることができる。ここで、保護部材21の面積をS
g、パネル板20に加えられる力の分力の最大値をf
i(max),パネル板20の降伏応力をσyとすると、 とする必要がある。
で述べたΔDの調整量は徴小であるので、保護部材
31を円筒状として、その内面にねじ33をつけて、受
け部材35を基板に対して進退させることによつて、Δ
Dの調整を高精度にすることができる。
31を円筒状として、その内面にねじ33をつけて、受
け部材35を基板に対して進退させることによつて、Δ
Dの調整を高精度にすることができる。
また、パネル板20の面は一般に完全な平面ではない
ので、保護部材31を円筒状として、その外面にねじ3
2をつけ、このねじ32によつて保護部材31を基板1
0に対して適切な位置に固定させることにより、各支持
点でのパネル板20と分力検出部30との接触を均等な
条件にして分力検出部30が正しい分力を受けるように
することができる。
ので、保護部材31を円筒状として、その外面にねじ3
2をつけ、このねじ32によつて保護部材31を基板1
0に対して適切な位置に固定させることにより、各支持
点でのパネル板20と分力検出部30との接触を均等な
条件にして分力検出部30が正しい分力を受けるように
することができる。
この発明は以上説明したように、パネル板を支持する3
点以上の支持点に設けられる分力検出部の各分力歪変換
部材をプラスチツクからなる柱体とし、これらの各分力
歪変換部材に歪ゲージを設けたので、剛体力学の原理に
比較的近い形で入力指示位置の座標を検出できるので、
高精度の座標入力が可能となる。また保護部材を設けた
ものは過大入力に対しても耐えることができ、比較的乱
暴な取扱いを受ける街頭等での使用ができるという効果
がある。
点以上の支持点に設けられる分力検出部の各分力歪変換
部材をプラスチツクからなる柱体とし、これらの各分力
歪変換部材に歪ゲージを設けたので、剛体力学の原理に
比較的近い形で入力指示位置の座標を検出できるので、
高精度の座標入力が可能となる。また保護部材を設けた
ものは過大入力に対しても耐えることができ、比較的乱
暴な取扱いを受ける街頭等での使用ができるという効果
がある。
第1図はこの発明の一実施例を示す斜視図、第2図は第
1図に示した実施例の側面図、第3図は第1図に示した
実施例のパネルを取り去つて示した上面図、第4図はこ
の発明の主要部の構成を示す拡大図、第5図は分力検出
部の歪ゲージからの出力の処理回路の例を示す図、第6
図は第5図の制御部が行う座標を求めるためのデータ処
理手順を示すフローチヤート、第7図はn点で支持した
パネル面の一点に力Fpを加えて、その一点の座標を求
める原理を説明するための図、第8図(a)は、4点で支
持した長方形パネルで対角線を座標軸とし、対角線の交
点を座標原点とした場合の説明図、第8図(b)は第8図
(a)の座標系を長方形パネルの左上を原点とする座標系
に変換するための説明図である。 図において、10は基板、20はパネル板、30は分力
検出部、31は保護部材、40は分力歪変換部材、41
は金属部材、42,43は歪ゲージである。
1図に示した実施例の側面図、第3図は第1図に示した
実施例のパネルを取り去つて示した上面図、第4図はこ
の発明の主要部の構成を示す拡大図、第5図は分力検出
部の歪ゲージからの出力の処理回路の例を示す図、第6
図は第5図の制御部が行う座標を求めるためのデータ処
理手順を示すフローチヤート、第7図はn点で支持した
パネル面の一点に力Fpを加えて、その一点の座標を求
める原理を説明するための図、第8図(a)は、4点で支
持した長方形パネルで対角線を座標軸とし、対角線の交
点を座標原点とした場合の説明図、第8図(b)は第8図
(a)の座標系を長方形パネルの左上を原点とする座標系
に変換するための説明図である。 図において、10は基板、20はパネル板、30は分力
検出部、31は保護部材、40は分力歪変換部材、41
は金属部材、42,43は歪ゲージである。
Claims (6)
- 【請求項1】パネル板の板面の一点に加えられた力の分
力を前記パネル板を基板上に支持する3点以上の支持点
において検出し、力の加えられた点の座標を求める分力
検出部を備えた座標入力装置において、前記各支持点に
おいて分力を歪に変換する前記分力検出部の分力歪変換
部材をプラスチックからなる柱体とし、これらの分力歪
変換部材にかかる圧縮歪をそれぞれ検知する歪ゲージを
前記各分力歪変換部材に設けたことを特徴とする座標入
力装置。 - 【請求項2】分力検出部は、分力による圧縮歪量を一定
の値以下に制限して分力歪変換部材を保護するための金
属からなる保護部材に取り囲まれていることを特徴とす
る特許請求の範囲第(1)項記載の座標入力装置。 - 【請求項3】分力歪変換部材は、そのパネル板の板面と
接触する側の部分に金属部材を備えたことを特徴とする
特許請求の範囲第(1)項記載の座標入力装置。 - 【請求項4】パネル板は、分力検出部に当接する部分に
金属からなる保護部材を備えたことを特徴とする特許請
求の範囲第(1)項記載の座標入力装置。 - 【請求項5】分力検出部の保護部材は、分力歪変換部材
と歪ゲージを取り囲む円筒状とし、その内面にねじを切
り、このねじによって前記分力歪変換部材と歪ゲージを
前記保護部材の内部で基板に対して進退できるようにし
た受け部材を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第
(2)項記載の座標入力装置。 - 【請求項6】分力検出部の保護部材は、分力歪変換部材
と歪ゲージを取り囲む円筒状とし、その外面にねじを切
り、このねじによって前記円筒状の保護部材が基板に対
して固定できるように構成したことを特徴とする特許請
求の範囲第(2)項記載の座標入力装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60134236A JPH0654462B2 (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | 座標入力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60134236A JPH0654462B2 (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | 座標入力装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61292732A JPS61292732A (ja) | 1986-12-23 |
JPH0654462B2 true JPH0654462B2 (ja) | 1994-07-20 |
Family
ID=15123603
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60134236A Expired - Fee Related JPH0654462B2 (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | 座標入力装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0654462B2 (ja) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4137710B2 (ja) * | 2003-06-11 | 2008-08-20 | シャープ株式会社 | パネルセンサおよびこれを備えた情報機器 |
JP5197457B2 (ja) * | 2009-03-25 | 2013-05-15 | 三菱電機株式会社 | 座標入力表示装置 |
JP2011154564A (ja) * | 2010-01-27 | 2011-08-11 | Minebea Co Ltd | 電子機器用の入力装置、入力制御方法、及び電子機器。 |
JP2010272143A (ja) * | 2010-08-27 | 2010-12-02 | Elo Touchsystems Inc | 投影型静電容量方式センサおよび感圧タッチセンサを用いたデュアルセンサタッチスクリーン |
JP5392237B2 (ja) * | 2010-11-15 | 2014-01-22 | 株式会社デンソー | タッチパネル表示器のタッチ位置検出装置 |
DE112013005988B4 (de) | 2012-12-14 | 2023-09-21 | Apple Inc. | Krafterfassung durch Kapazitätsänderungen |
US10817096B2 (en) | 2014-02-06 | 2020-10-27 | Apple Inc. | Force sensor incorporated into display |
WO2014124173A1 (en) | 2013-02-08 | 2014-08-14 | Changello Enterprise Llc | Force determination based on capacitive sensing |
US9671889B1 (en) | 2013-07-25 | 2017-06-06 | Apple Inc. | Input member with capacitive sensor |
JP6276867B2 (ja) | 2014-02-12 | 2018-02-07 | アップル インコーポレイテッド | シートセンサ及び容量性アレイを採用する力判定 |
WO2015163843A1 (en) | 2014-04-21 | 2015-10-29 | Rinand Solutions Llc | Mitigating noise in capacitive sensor |
US10006937B2 (en) | 2015-03-06 | 2018-06-26 | Apple Inc. | Capacitive sensors for electronic devices and methods of forming the same |
US9715301B2 (en) | 2015-08-04 | 2017-07-25 | Apple Inc. | Proximity edge sensing |
US10007343B2 (en) | 2016-03-31 | 2018-06-26 | Apple Inc. | Force sensor in an input device |
US10866683B2 (en) | 2018-08-27 | 2020-12-15 | Apple Inc. | Force or touch sensing on a mobile device using capacitive or pressure sensing |
-
1985
- 1985-06-21 JP JP60134236A patent/JPH0654462B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS61292732A (ja) | 1986-12-23 |
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LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |