| 【発明の名称】 |
座標入力方式 |
| 【発明者】 |
【氏名】伊藤 勲
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| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】形状を変化させると電気抵抗が変化する柔軟な抵抗変化検出材料を用い、一方向当たりほぼ同一形状の２個一組の形状変化電気抵抗検出部と該形状変化電気抵抗検出部への電圧供給部によって構成したことを特徴とした座標入力方式。
【請求項２】請求項１の抵抗変化検出材料を形状変化電気抵抗検出部に用いた座標入力方式であって、検出部に差動増幅器とアナログ−デジタル変換器とマイクロコンピュータを接続し、該マイクロコンピュータの命令によってデジタル−アナログ変換器を介して前記、形状変化電気抵抗検出部に印加する電圧を帰還する電圧供給部を備えたことを特徴とした座標入力方式。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】コンピュータやゲーム機器に用い、画面上の座標位置を指定する為の座標入力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、これらの入力装置は導電ゴムを用い電極との接触面積の増加減による電気抵抗の変化や、複数の検出コイルで空間の磁界を検出する方法、レーザー光を回転するミラーで走査してその反射光を検出して座標を計算で求める方法や、電極間の距離の変化による電気容量の変化、或は平面状のスイッチの接触位置による電気抵抗などを利用して座標位置信号を入力する方法等が代表的な従来技術である。
【０００３】
【発明が解決しようとしている課題】前述の従来技術によれば複雑で大型な装置となったり、小型安価な方法であっても有接点構造の為、信頼性が悪く過酷な使用には故障になり易い欠点があった。又導電ゴムやスイッチを組み合わせた構造の場合は強く押したり早く操作をしても強さや早さに比例した電気信号が得られない、即ち人間の動作が早くなったり強くしても指定座標位置に早く進まない、実操作と座標信号が操作感覚と一致しない問題があった。これらの解決手段の一つとしてソフトで対処する手段がとられていたが、システム毎に最適化したり、検出部のばらつきや経時変化の保障やソフトの記憶容量などの課題があった。
【０００４】
【課題を解決する為の手段】本発明は前述の問題点を鑑みなされたものであって、ソフトによる処理手段によらず、形状変化によって抵抗変化を発生する複数個のセンサー部と増幅回路部とバイアス供給回路部によって達成するものである。形状変化によって抵抗変化を発生する複数個のセンサー部はシリコンゴムにカーボン粒子を混練し、適当な導電性を持たせた材料で、柔軟性が高く、その形状を容易に変形することが出来る。形状変化によって自体の電気抵抗が上昇する方向に変化し、実用的な電気信号として出力する無接点バルク型の信頼性の高いセンサーを構成するものである。形状変化（与える歪，圧力）に対する抵抗変化は形状変化の大きさと、その時間的な変化に比例して抵抗変化が生じる。従って高速に変形を行った場合は変形量が同じであっても抵抗変化は大きくなる。この理由は導電路を形成しているカーボンストラクチャーが高速度に変形されると遮断されやすくなる為である。これによって座標指定を高速に行えば大きな移動量を高速に入力指定でき、低速で行えば小さな移動量を低速で移動して入力指定することが出来る。センサー部は１軸当たりほぼ同一形状の２個を直列に接続するか対称に作られたセンサーの中点又はセンサーと固定抵抗の接続点から検出出力を取り出す、比較的ばらつきが大きく、温度係数も大きい本センサーであっても２個のセンサーの抵抗値の差を電気信号として取り出すのでソフト処理がなくとも人の実操作感覚にほぼ一致した座標入力装置を達成できる。更にセンサーに印加するバイアス電圧を装置の動作開始時などに座標の原点信号を自動調整して出力させればセンサーのばらつきや温度や経時変化などの環境変化に対しての保障を行うことが出来る安定で安価な座標入力装置を達成できる。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について図面に従って説明する。図１は本発明による座標入力部の原理構成図で図２は本発明の座標入力部の断面構成図を示している。形状変化によって電気抵抗が変化する抵抗変化材料で作られた抵抗変化センサー部４であって、Ｘ軸及びＹ軸用に２組を十字状に配置している。センサー材の固有抵抗は概ね３０Ω−ｃｍから２ＫΩ−ｃｍ硬度４０度程度である。抵抗変化センサー部４の各両端には貫通穴を設けて金メッキを施した接続ピン３によって回路基板５と電気的に接続がされている。抵抗変化センサー部４の上部には傾斜捧１を備えた押圧部２があって、傾斜棒１を任意の方向に傾けると押圧部２が傾けた方向の抵抗変化センサー部４が押されて形状が変形するようになっている。変形度合いが大きいと抵抗変化が大きく、且つ抵抗変化速度が大きいほど抵抗変化が大きい、即ち傾斜棒１を強く傾けたり、早く傾けるほど大きな抵抗変化が得られる。図３は本発明の座標入力方式による構成例を示している。十字状に配置したＸ軸とＹ軸用の２個の抵抗変化センサー部４の中点から抵抗変化によって発生する電圧出力をＹ軸差動増幅器６とＸ軸差動増幅器７に入力し基準電圧との差電圧を増幅する。増幅された出力は２組の８ビットないしは１２ビット程度のＡ／Ｄコンバータ８に入力してデジタル変換される、変換された出力はマイクロコンピュータ１２によって処理される。処理される信号はＤ／Ａコンバータ１３を介してＸ信号、Ｙ信号として出力する、更にＹ軸差動増幅器６とＸ軸差動増幅器７に入力される基準電圧との差電圧が０となるような電圧を２組のＤ／Ａコンバータ１１とオペアンプなどで構成したＹ軸電圧帰還部９、Ｘ軸電圧帰還部１０の電圧供給部を介して帰還する、この帰還電圧は装置を動作させる毎に設定して一定電圧に固定する。これによって抵抗変化センサー部４のばらつきや経時変化があっても初期状態を維持し安定な性能を発揮できる。
【０００６】［別実施形態］以下、別の実施形態を記す。図４は本発明による座標入力部の原理構成図で図５は本発明の座標入力部の断面構成図を示している。形状変化によって電気抵抗が変化する抵抗変化材料で作られた抵抗変化センサー部４であって、Ｘ軸及びＹ軸検出のため十字形状をしている。抵抗変化センサー部４の４箇所の各端と中心部には貫通穴を設けて金メッキを施した接続ピン３によって回路基板５と電気的に接続がされている。抵抗変化センサー部４の上部には傾斜棒１を備えた押圧部２があって、傾斜棒１を任意の方向に傾けると押圧部２が傾けた方向の抵抗変化センサー部４が押されて形状が変形するようになっている。変形度合いが大きいと抵抗変化が大きく、且つ抵抗変化速度が大きいほど抵抗変化が大きい、即ち傾斜棒１を強く傾けたり、早く傾けるほど大きな抵抗変化が得られる、以上は前に述べた実施形態と同じである。図６は本発明の座標入力方式による構成例を示している。十字形状とした抵抗変化センサー部４の中心点は低位の基準電圧Ｅ又は０電圧とし、周辺端部の４箇所に固定抵抗１４を基準電圧Ｖｃｃとの間に接続して抵抗変化によって発生する電圧をＹ軸、Ｘ軸毎に取り出される。この電圧は傾斜捧１を傾けることによって押圧部２が抵抗変化センサー部４を変形する為に生じる抵抗変化に比例して発生する。この抵抗変化に比例した電圧をＹ軸差動増幅器６及びＸ軸差動増幅器７に入力して増幅し差電圧として出力し、Ｘ軸、Ｙ軸毎に設けたＡ／Ｄコンバータ８によってアナログ／デジタル変換される、更にマイクロコンピュータ１２によって処理され、Ｄ／Ａコンバータ１３によってデジタル／アナログ変換されてＸ軸、Ｙ軸信号として出力される。この別実施形態で用いる十字形状の抵抗変化センサー部４は出力電圧の補正を行えば必ずしも十字形状の必要はなく円形等であってもよい。
【０００７】
【発明の効果】本発明によれば柔軟なセンサー材料を変形するのみで座標信号を得ることが出来るので、装置を簡単且つ安価に構成できる。又接点部分が無く接点の損耗などが生じず長寿命で信頼性が高い。更には座標入力の値が操作した大きさ又は強さのみでなく操作速度にも比例した値が得られるので操作感触に合った座標入力を行うことが出来る。従がってソフトによって出力信号を加速度等の条件を加味した変換をする必要が無くそのまま利用することが出来るなどの優れた効果を奏する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９９０２３４３９
【氏名又は名称】株式会社コスモ電元舎
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| 【出願日】 |
平成１４年４月５日（２００２．４．５） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００３−２９６０１７（Ｐ２００３−２９６０１７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年１０月１７日（２００３．１０．１７） |
| 【出願番号】 |
特願２００２−１３７７８９（Ｐ２００２−１３７７８９） |
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