(57)【要約】      （修正有）【課題】圧力検出を行う共振型スタイラスを提供する。【解決手段】スタイラス端、スタイラス端に適用される圧力に応じて移動する、スタイラス中に位置される少なくとも１つの移動要素、および前記移動要素の運動時に弾性要素に捩り力が適用され、前記弾性要素の捩り力が前記移動要素の運動に対抗し、前記移動要素を前記運動の前に存在した状態に戻すように、前記少なくとも１つの移動要素の外周の周りに適合され、かつスタイラスの外被に連結される少なくとも１つの弾性要素、を含む、デジタイザシステムに使用するためのスタイラスとする。【選択図】図２Ａ
2011123905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタイラス端；
スタイラス端に適用される圧力に応じて移動する、スタイラス中に位置される少なくとも１つの移動要素；
前記移動要素の運動時に弾性要素に捩り力が適用され、前記弾性要素の捩り力が前記移動要素の運動に対抗し、前記移動要素を前記運動の前に存在した状態に戻すように、前記少なくとも１つの移動要素の外周の周りに適合され、かつスタイラスの外被に連結される少なくとも１つの弾性要素、
を含む、デジタイザシステムに使用するためのスタイラス。
【請求項２】
前記弾性要素はＯ−リングである、請求項１に記載のスタイラス。
【請求項３】
前記移動要素は導電性要素である、請求項１または２に記載のスタイラス。
【請求項４】
可変要素の方への前記少なくとも１つの移動要素の運動に応じて変調する可変要素をさらに含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のスタイラス。
【請求項５】
前記導電性要素はフェライトである、請求項４に記載のスタイラス。
【請求項６】
前記可変要素は抵抗器である、請求項４に記載のスタイラス。
【請求項７】
前記可変要素は蓄電器である、請求項４に記載のスタイラス。
【請求項８】
前記可変要素と有効に通信する発振部分をさらに含む、請求項４、６または７のいずれか１項に記載のスタイラス。
【請求項９】
前記スタイラス端上に及ぼされる圧力は、前記可変要素の方への前記少なくとも１つの移動要素の運動を引き起こす、請求項４または６〜８のいずれか１項に記載のスタイラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）項に基づき、ともに「Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｓｔｙｌｕｓ  ｆｏｒ  ａ  Ｄｉｇｉｔｉｚｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ」と称する、２００４年１２月１日に出願した米国特許仮出願第６０／６３１８６２号、および２００５年３月２日に出願した米国特許仮出願第６０／６５７４３９号の利益を主張する。両出願の開示内容は参照として本明細書中に援用される。
【０００２】
発明の分野
本願は、位置検出システムの使用および制御のための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
電磁スタイラスは、デジタイザシステムの使用および制御のために業界で知られている。例えば、参照として本明細書中に援用される米国特許番号第４８７８５５３号は、タブレット型のセンサと共に使用される電磁スタイラスを記載する。センサは、スタイラス内で主に磁気結合によってＥＭ波を共振回路に送信する一組のループコイルを含む。高導電率ループは、供給源によって作動されたときに相対的に高い磁場を提供するのに十分高い電流を与えるために使用される。
【０００４】
スタイラス中の共振回路は、送信されたＥＭ波と同じ周波数で共振する。スタイラスのＥＭ場は、受信された信号と同じ周波数でそれ自身の電磁場を生成し、センサ中のループコイル上で信号を誘導する。この信号は、受信要素によって検出され、それは同時に供給源を置き換えた。この実施の明らかに不利な点は、導電性ループコイルによって送信されたＥＭ波がＥＭスタイラスの共振周波数と同一であるべきであるということである。大半のデジタイザシステムは、スタイラス位置に関する情報を提供するだけではなく、その状態、端に適用される圧力レベル等に関する情報もまた提供する。これらの要求をうまく処理するために、スタイラス内の共振回路に追加の静電容量を接続するための手動スイッチが利用される。さらに、可変静電容量はまた、共振回路に並列で接続される。可変静電容量の静電容量は、スタイラス端に適用される圧力の量に従って変化する。受信器は、スタイラスによって再送信される信号の位相の変化を測定することによって共振周波数の変化を決定する。
【０００５】
開示内容が参照として本明細書中に援用される米国特許第５５６５６３２号は、圧力検出を提供するために可変誘導子を含むスタイラスを記載する。スタイラス端に適用された圧力は、共振周波数の連続的なシフトを引き起こす共振回路のインダクタンスを変化させる。
【０００６】
共振型スタイラスの不利な点は、特に周辺励磁コイルを使用するときに、送信および受信を同時にできないことである。
【０００７】
開示内容が参照として本明細書中に援用される米国特許第５５７１９９７号は、電池式スタイラスを含むＥＭスタイラスの代替的設計を記載する。この場合において、エネルギーは電池によってスタイラスに供給される。しかし、電池式スタイラスの使用は複数の欠点を有する。電池の寿命は有限である。ひとたび電池が弱まると、使用者はデジタイザシステムを使用することができなくなる。電池式スタイラスは、使用者の責任である不断の管理を必要とする。さらに、スタイラスは相対的に重く、その設計は電池の寸法によって制限される。電池式スタイラスのさらなる不利な点は、スタイラスがシステムと同期されないことである。スタイラスがデジタイザと同期されるとき、ノイズ除去などの種々の目的のために位相情報を使用することが可能である。
【０００８】
開示内容が参照として本明細書中に援用される米国特許第６６９０１５６号は、複数の物理的対象物を検出することができる位置決め装置、好ましくは平面スクリーン表示装置上に位置されるスタイラスを記載する。好ましい実施形態の１つは、垂直および水平の導体のマトリックスを含む透明な箔で作られるセンサを記載する。スタイラスは発振回路を含み、それはセンサを囲む周辺コイルによってエネルギーを与えられる。スタイラスの正確な位置は、センサによって感知される信号を処理することによって決定される。
【０００９】
他の参考文献は、ケーブルまたはコードによってデジタイザシステムに電気的に接続されるスタイラスを記載する。この場合、エネルギーはデジタイザへの電気的接続を介してスタイラスに供給される。しかし、これらの設計は使用者がスタイラスを操作することを難しくする。
【発明の概要】
【００１０】
本発明のある例示的実施形態の一局面は、スタイラスに送信された励磁信号からエネルギーを引き出すように設計される少なくとも１つのエネルギーピックアップ回路を利用するスタイラスのようなポインタを提供することに関する。所望により、ポインタは、位置検出システムによって位置が検出されることができるゲーム部品または他の対象物である。所望により、複数のポインタが、位置検出システムに関連して使用される。所望により、スタイラスは、励磁信号から独立した周波数でセンサに信号を送信する送信回路および／または信号発生器に電力を提供するために引き出されたエネルギーを使用する。所望により、スタイラスは、電源部分、発振部分および送信部分からなる。所望により、送信部分は変圧器からなる。所望により、スタイラスは１つより多い電源部分を有する。所望により、スタイラスは送信部分の変圧器の代わりにトランジスタを有する。
【００１１】
本発明の実施形態において、電源部分はエネルギーピックアップ回路および送信器における使用のためにエネルギーを調節する回路からなる。
【００１２】
本発明のある実施形態において、電磁スタイラスは、デジタイザシステムの使用および制御のためのものである。所望により、スタイラスは位置座標、状態、圧力レベル、マウスエミュレーション（例えば、「右クリック」）、および他の関連する使用情報および制御情報のような情報をデジタイザシステムに送るために利用される。所望により、電磁スタイラスは、タブレットパーソナルコンピューター（タブレット「ＰＣ」）、スタイラス使用可能ラップトップ型ＰＣ、携帯情報端末（「ＰＤＡ」）、または携帯電話のような任意の携帯装置のうちの少なくとも１つの使用および制御のためのものである。本発明のある例示的実施形態において、スタイラスはコードレスである。
【００１３】
本発明の実施形態において、電磁スタイラスは、エネルギーピックアップ回路によって再充電される再充電可能な電源を使用する。所望により、スタイラスは安定な電源として再充電可能な電池を使用する。ピックアップ回路を利用する再充電は、交換される必要が無い、より小さい電池の使用を可能にする。
【００１４】
本発明のある例示的実施形態の一局面は、上に記載される駆動方法の１つを利用する感圧スタイラスを提供することに関する。本発明の例示的実施形態において、スタイラスの発振周波数は、スタイラスに使用者が適用した圧力に依存して変更される。所望により、使用者は、スタイラスの外面上に位置される少なくとも１つのボタンを使用してスタイラスに圧力を適用する。所望により、使用者は端をデジタイザ表面に押し込むことによってスタイラスに圧力を適用する。本発明のある例示的実施形態において、圧力の変化はスタイラスによって発せられる周波数の変化を誘発する。所望により、特定の周波数は、デジタイザによって実行可能な特定の命令に対応する。所望により、周波数の範囲は特定の命令に対応する。本発明のある例示的実施形態において、命令は、デジタイザ上で使用される色の変更を含む。所望により、命令は、デジタイザ上に入力されたデータを削除するための消去機能にスタイラスを切り替えることを含む。
【００１５】
本発明の例示的実施形態によれば、波形を発生する発振部分；発振部分を駆動する電源部分；およびエネルギーピックアップ回路であって、回路によって受信される励磁信号から電源部分にエネルギーを供給するエネルギーピックアップ回路；を含む少なくとも１つのポインタ、および波形発生部分によって発生された波形から少なくとも１つのポインタの位置を検出するように作用するセンサを含む検出器を含む位置検出システムが提供される。所望により、励磁信号は、検出器から送信される。所望により、電源は、発振部分を駆動するためにＤＣ電圧を生成する。所望により、エネルギーピックアップ回路は、励磁信号によって励磁されるコイルを含む。所望により、電源部分は、再充電可能な電池をさらに含む。所望により、再充電可能な電池は、エネルギーピックアップ回路によって得られるエネルギーから再充電する。所望により、電源部分は、蓄電器をさらに含む。所望により、蓄電器は、エネルギーピックアップ回路から充電される。本発明のある例示的実施形態において、ポインタは、送信電源部分によって駆動される送信部分をさらに含む。所望により、送信電源部分は、送信電源部分エネルギーピックアップ回路からなり、この回路は励磁信号回路によって励磁され、かつ励磁信号から電源部分にエネルギーを供給する。所望により、送信電源部分エネルギーピックアップ回路は、励磁信号によって励磁されるコイルを含む。所望により、送信電源部分エネルギーピックアップ回路は、再充電可能な電池をさらに含む。所望により、発振部分は、使用者によってポインタ上に及ぼされる圧力に反応する少なくとも１つの可変要素をさらに含む。所望により、圧力が及ぼされ、発振部分によって発生される第１の周波数が第２の周波数に変化する。所望により、検出器上で、第１の周波数は少なくとも１つの第１の実行可能な命令に対応し、第２の周波数は第２の実行可能な命令に対応する。所望により、可変要素は蓄電器である。所望により、可変要素は抵抗器である。所望により、可変要素は誘導器である。所望により、励磁信号は検出器によって発生される。所望により、検出器は表示装置である。所望により、発振部分は、励磁信号から独立した周波数の波形を発生する。所望により、ポインタは、発振部分の波形発生と励磁信号を同期させる、少なくとも１つの同期化回路をさらに含む。所望により、検出器は、パーソナルコンピューター、携帯情報端末、タブレット、または携帯電話のうちの少なくとも１つである。
【００１６】
本発明の例示的実施形態によれば、波形を発生する発振部分；発振部分を駆動する電源部分；エネルギーピックアップ回路であって、回路によって受信される励磁信号から電源部分にエネルギーを供給するエネルギーピックアップ回路；および発振部分によって発生される信号を送信する送信部分を含むポインタが提供される。所望により、電源は、発振部分を駆動するためにＤＣ電圧を生成する。所望により、電源部分は、発振部分の信号発生と励磁信号を同期させる、少なくとも１つの同期化回路をさらに含む。所望により、エネルギーピックアップ回路は、励磁信号によって励磁されるコイルを含む。所望により、電源供給部分は、再充電可能な電池をさらに含む。所望により、再充電可能な電池は、エネルギーピックアップ回路によって得られるエネルギーから再充電する。所望により、電源部分は、蓄電器をさらに含む。所望により、蓄電器は、エネルギーピックアップ回路から充電される。所望により、電源部分は、少なくとも１つの「パワーグッド（ｐｏｗｅｒ−ｇｏｏｄ）」回路をさらに含む。所望により、ポインタは、送信部分を駆動する少なくとも１つの送信電源部分をさらに含む。所望により、送信電源部分は、送信電源部分エネルギーピックアップ回路からなり、この回路は励磁信号回路によって励磁され、かつ励磁信号から電源部分にエネルギーを供給する。所望により、送信電源部分エネルギーピックアップ回路は、励磁信号によって励磁されるコイルを含む。所望により、送信電源部分エネルギーピックアップ回路は、再充電可能な電池をさらに含む。所望により、発振部分は、励磁信号から独立した周波数で信号を発生する。所望により、発振部分は、使用者によってポインタ上に及ぼされる圧力に反応する少なくとも１つの可変要素をさらに含む。所望により、ポインタの外面上に位置されるボタンをさらに含み、ボタンはボタンからポインタ上に及ぼされる圧力に反応する少なくとも１つの可変要素を制御する。所望により、圧力は、ポインタの端からポインタ上に及ぼされる。所望により、圧力が及ぼされるとき、発振部分によって発生される第１の周波数が第２の周波数に変化する。所望により、第２の周波数は、相対的に狭い範囲の周波数のうちの１つである。所望により、第２の周波数は、ポインタの色機能の変化に対応する。所望により、可変要素は蓄電器である。所望により、可変要素は感圧抵抗器である。所望により、可変要素は誘導器である。
【００１７】
本発明の例示的実施形態によれば、ポインタにエネルギーを提供するための方法であって、検出器から励磁信号を送信すること；励磁信号からＤＣ電圧を発生すること；およびＤＣ電圧から発振器を駆動することを含む方法が提供される。
【００１８】
本発明の例示的実施形態によれば、ポインタ端；ポインタ端に位置される少なくとも１つの導電性要素；可変要素の方への少なくとも１つの導電性要素の運動に応じて変調する可変要素；導電性要素の運動時にＯ−リングに捩り力が適用され、Ｏ−リングの捩り力が可変要素の方への導電性要素の運動に対抗するように、少なくとも１つの導電性要素の周りに位置される少なくとも１つのＯ−リングを含むポインタが提供される。所望により、Ｏ−リングの捩り力は、可変要素の方への運動の前に存在した状態に導電性要素を戻す力を提供する。所望により、少なくとも１つの導電性要素はフェライトである。所望により、可変要素は抵抗器である。所望により、可変要素は蓄電器である。本発明のある例示的実施形態において、ポインタは、可変要素と有効に通信する発振部分をさらに含む。所望により、ポインタ端上に及ぼされる圧力は、可変要素の方への少なくとも１つの導電性要素の運動を引き起こす。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
本発明の例示的な非限定的実施形態は、以下の説明において、本明細書に添付される図面を参照しながら記載される。図中、２つ以上の図に現れる同一および類似の構造、要素またはその部分は、一般に、それらが現れる図において同じまたは類似の参照番号で標識されている。図において示される構成要素および特徴の寸法は、主に便宜上および提示の明確さのために選択されており、必ずしも一定の縮小比で示していない。
【００２０】
【図１】図１は、本発明の例示的実施形態によるデジタイザに近接する電磁スタイラスを示す図である。
【００２１】
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の例示的実施形態による電磁スタイラスの電気的構成を示す概略図である。
【００２２】
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の例示的実施形態による同期化回路の構成を示す回路図である。
【００２３】
【図３】図３は、本発明の例示的実施形態による電磁スタイラスの電気的構成を示す概略図である。
【００２４】
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の例示的実施形態による高電圧電磁スタイラスの電気的構成を示す概略図である。
【００２５】
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の例示的実施形態によるスタイラスに送信された例示的な励磁波形である。
【００２６】
【図５】図５は、本発明の例示的実施形態による電源として再充電可能な電池を使用するスタイラス構成を示す概略図である。
【００２７】
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の例示的実施形態による二重電源電磁スタイラスの電気的構成を示す概略図である。
【００２８】
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の例示的実施形態による図６Ａのトランジスタに等価な構成を示す回路図である。
【００２９】
【図７】図７は、本発明の例示的実施形態によるスタイラス端および発振器出力の波形のダイヤグラムである。
【００３０】
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の例示的実施形態による感圧スタイラスの電気的構成を示す概略図である。
【００３１】
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の例示的実施形態による感圧スタイラスを使用して得られた相対的な周波数範囲のダイヤグラムを示す。
【００３２】
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の例示的実施形態による感圧スタイラスの電気的構成を示す概略図である。
【００３３】
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の例示的実施形態による感圧スタイラスを使用して得られた周波数に対する周波数範囲のダイヤグラムを示す。
【００３４】
【図１０】図１０は、本発明の例示的実施形態による感圧スタイラスの概略図である。
【００３５】
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の例示的実施形態による二重電源感圧スタイラスの電気的構成を示す概略図である。
【００３６】
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明の例示的実施形態による発振器の例示的回路図である。
【００３７】
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、本発明の例示的実施形態による一連の抵抗器の電気的構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明は、デジタイザのような位置検出システムに関連して説明される場合に最も良好に理解される。開示内容が参照として本明細書中に援用される「Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｄｉｇｉｔｉｚｅｒ」と称する、米国特許出願第１０／６４９７０８号および米国特許第６６９０１５６号は、平面スクリーン表示装置上に位置されるスタイラスのような、複数の物理的対象物を検出できる位置検出装置を記載する。両方の開示における好ましい実施形態の１つは、垂直および水平の導体のマトリックスを含む透明な箔で作られるセンサを記載する。所望により、電磁スタイラスは、タブレットパーソナルコンピューター（タブレット「ＰＣ」）、スタイラス使用可能ラップトップ型ＰＣ、携帯情報端末（「ＰＤＡ」）、または携帯電話のような任意の携帯装置のうちの１つの使用および制御のためのものである。スタイラスは発振回路を含み、それはセンサを囲む周辺コイルによってエネルギーを与えられる。スタイラスの正確な位置は、センサによって感知される信号を処理することによって決定される。所望により、スタイラスは印字能力と電磁機能とを兼ね備える。
【００３９】
上の開示は、透明なデジタイザを使用して、または受動電磁スタイラスを使用して、デジタイザを表示スクリーン上に配置することを記載するが、本発明は、所望により図１に示されるような本明細書中に記載される装置と共に使用することができる電磁スタイラスであることが理解されるべきである。デジタイザ１００は、極めて高い分解能かつ高い更新速度で、少なくとも１つのポインタの位置を検出するということが理解されるべきである。ポインタは、スタイラス１０２、使用者の指（すなわち、接触）、ゲーム部品、および／またはスクリーンに触れる任意の導電性物体のいずれかであることができる。所望により、ポインタは、スクリーンの上に位置されるだけであり、スクリーンに接触しない。ポインタは、指示するため、塗りつぶすため、書き込むため（手書き認識）、および装置と使用者の相互作用に典型的な任意の他の活動のために使用されることができる。システムは、単一または複数の指接触を検出することができる。システムは、いくつかの電磁対象物を、別個にまたは同時に検出することができる。ある場合において、指接触の検出は、スタイラス検出と組み合わせて使用される。本明細書中に記載されるように、デジタイザシステムと共に使用されることができるポインタは、以下に記載されるようなスタイラスである。
【００４０】
単一電源部分での例示的実施形態
図２Ａは、本発明の例示的実施形態による電磁スタイラス１０２の電気的構成の概略図２００を示す。本発明の例示的実施形態において、ＥＭスタイラス１０２（図１）は、少なくとも３つの主要な部分：電源部分２０２、発振部分２０４、および送信部分２０６を含む。スタイラスの主要な部分に対するこれら３つの呼称は、部分の内部作用の変化にかかわらず、以下の明細書を通して固守される。一般に、図面のうちの１つにおいて示される部分の実施形態は、スタイラスの第２の実施形態における同じ部分と交換可能であるか、またはほぼ交換可能である。
【００４１】
本発明の例示的実施形態において、電源部分２０２は、以下により詳細に記載されるエネルギーピックアップ回路として設計され、それはデジタイザ１００によって送信される電磁波からエネルギーを受信する。送信されたＥＭ波は、誘導器２０８上に電流を誘導し、これは本発明のある例示的実施形態に従ってダイオードブリッジ２２６を通って蓄電器２１０を充電する。誘導器２０８は、送信されたＥＭエネルギーを利用するその能力を規定する寄生容量を有する。寄生容量は、誘導器の共振周波数、所望によりエネルギー受容が最も効果的な周波数を決定する公知の特徴である。
【００４２】
本発明の例示的実施形態において、蓄電器２１０はデジタイザによって送信されたエネルギーを蓄積し、発振部分２０４に位置される発振器２１２への電源として作用する。本発明の例示的実施形態において、発振器２１２の発振周波数は、蓄電器２１０を充電するためにエネルギーピックアップ回路を通してデジタイザによって送信されるＥＭ波から完全に独立している。発振器２１２の出力は、所望により送信部分２０６に連結される。この実施形態において、変圧器２１４は送信部分２０６中に位置され、発振信号の電圧を増幅し、そして本発明のある例示的実施形態において、それをスタイラス端２１６およびスタイラス端２１６を囲む開口２１８と連結させる。本発明の例示的実施形態において、スタイラス１０２は、電場をデジタイザ１００上に位置されるセンサに送信する。しかし、他のスタイラス実施形態は、電場に追加してまたは電場の代わりに磁場を送信してもよい。
【００４３】
本発明の例示的実施形態において、エネルギーピックアップ回路はデジタイザ１００上に位置される周辺コイルから信号を受信する。所望により、エネルギーピックアップ回路は、デジタイザ１００上に位置される少なくとも１つのループコイルから信号を受信する。周辺コイルは、ＥＭ場を生成する特定の周波数のＡＣ信号を送信する。スタイラス１０２が前記ＥＭ場の範囲内に位置されるとき、電流がエネルギーピックアップ回路内の誘導器２０８上に誘導される。誘導された電流はＡＣ電流であるので、ダイオードブリッジ２２６または同等の整流回路が、本発明のある例示的実施形態に従って蓄電器２１０を充電するために使用される。充電された蓄電器２１０は、所望により電圧調節回路２２０に接続され、これは発振器２１２が、固定されかつ安定した電圧供給で提供されることを確実にする。本発明の例示的実施形態において、蓄電器２１０によって生成される電圧レベルは、誘導器２０８上に誘導される電流の量を反映する。誘導器２０８上に誘導された電流は、センサに対するスタイラス位置、スタイラスの傾斜などの種々の要因に依存する。本発明の例示的実施形態において、電圧調節回路２２０は、発振器２１２がその操作のために必要とされる、正しくかつ安定した電圧レベルで提供されることを確実にする。
【００４４】
本発明の例示的実施形態において、スタイラス信号はデジタイザシステムと同期される。デジタイザシステムの操作サイクルは、所望により以下の通りである：
・励磁相
・周辺コイルはセンサの付近にＥＭ場を送信する。
・スタイラス１０２は、指定された蓄電器２１０中に送信されたエネルギーを蓄積する。この時間の間、発振器２１２は使用禁止になる。
・検出相
・デジタイザ１００は周辺コイルを通る送信を停止する。
・発振器２１２は使用可能になり−ＡＣ信号をデジタイザセンサに送信する。
【００４５】
励磁相の間、センサを含む導電性アンテナは、スタイラス１０２にエネルギーを与える同じＥＭ場の影響下にある。これらの条件下では、励磁周波数がスタイラス周波数と異なっていても、検出システムは飽和されているかもしれないので、スタイラス信号をピックアップするのは難しい。したがって、本発明の例示的実施形態において、デジタイザ１００は検出相時にセンサのアンテナをサンプリングする。
【００４６】
別個の励磁相および検出相を使用する別の利点は、発振器２１２が使用禁止であるときその電力消費が最小化されることであり、これは蓄電器２１０の効果的かつ十分な充電を可能にする。他の実施形態は、所望によりスタイラス受信とスタイラス送信を同時に使用する。本発明の例示的実施形態において、検出ユニットの飽和は、スタイラス周波数よりもはるかに高いかまたははるかに低い周波数で励磁信号を送信することによって受信および送信を同時に使用して避けられる。
【００４７】
本発明の例示的実施形態において、発振器２１２に提供される使用可能信号２２２は、電源部分２０２の一部である同期化回路２２４において発生される。本発明の例示的実施形態において、同期化回路２２４は、デジタイザ１００が励磁信号の送信を停止するとすぐに使用可能信号２２２を使用して発振器２１２を起動する。所望により、受信された信号の一部は、同期化回路２２４に転送される。本発明の例示的実施形態において、同期化回路２２４は、誘導器２０８上の発振信号を感知し、ひとたび誘導器２０８上の発振が停止すると発振器２１２を使用可能にする。本発明のある例示的実施形態において、安定した電圧が電圧調節回路２２０によって同期化回路２２４に提供される。
【００４８】
図２Ｂは、本発明の例示的実施形態による同期化回路の回路図２５０を示す。同期化は、所望によりダイオードブリッジ２２６の出力の負荷電流を測定することによって実施される。励磁相が終わるとすぐに、ダイオードブリッジ２２６から蓄電器２１０への電流は途絶える。
【００４９】
本発明の例示的実施形態によれば、同期化回路２２４内の第２の蓄電器２５２は充電され、それが特定のレベルに達したときに蓄電器２５２は発振器２１２を起動する。同期化回路２２４は２つの入力信号を受信し、第１の入力信号２５４は電圧調節回路２２０によって提供される安定な電圧レベルであり、第２の入力信号２５６はダイオードブリッジ２２６の出力である。同期化回路２２４の出力は、発振部分２０４に対して使用可能信号２２２として作用する。好ましい実施形態において、同期化回路２２４の出力は、シュミットトリガー（図示せず）を通って発振器に接続される。第１の入力信号２５４は、蓄電器２５２を充電するために利用される。しかし、第２の入力信号２５６からの入力信号は、トランジスタ２５８を開放し、蓄電器２５２を放電させる。蓄電器２６０は、ＤＣ信号を取り除くために使用され、ＡＣ信号のみをトランジスタの２５８ゲートに到達させる。抵抗器２６２は蓄電器２５２の充電速度を設定する。抵抗器２６２は、第２の入力信号２５６上の入力パルスが依然として存在する限り蓄電器２５２が完全には充電されないことを確実にするように選択される。ひとたび励磁相が終了すると、蓄電器２５２はトランジスタ２５８を通して充電され、使用可能信号２２２が設定される。
【００５０】
本発明のある例示的実施形態において、発振器２１２は、励磁信号の開始後に始まるように、励磁相の開始のような異なる時点に同期される。所望により、励磁信号のパターンは制御される。例えば、励磁信号は、間に信号間隙を有する２つの部分に分けられ、発振は信号間隙内の任意の時点に同期される。
【００５１】
本発明のある例示的実施形態において、送信されたスタイラス信号とデジタイザシステムとの間の同期化を必ずしも必要としない、異なるタイプの感知および／または励磁手段が使用される。これらの場合において、同期化回路２２４は所望により省かれる。
【００５２】
図３を参照すると、本発明の例示的実施形態による電磁スタイラス１０２の電気的構成を描く概略図３００が示される。本発明の例示的実施形態において、デジタイザ１００上の周辺コイルは、特定の周波数のＡＣ信号を送信し、それはデジタイザ上に位置されるセンサの付近にＥＭ場を生成する。スタイラス１０２が前記ＥＭ場の範囲内に位置されるとき、エネルギーピックアップ回路内の誘導器２０８上に電流が誘導される。所望により、誘導器２０８はコイルである。誘導される電流はＡＣ電流であるので、ダイオードブリッジ２２６または同等の整流回路が、蓄電器２１０を充電するために使用される。エネルギーピックアップ回路はまた、上に記載される同期化回路２２４、および本発明のある例示的実施形態において「パワーグッド」回路３０２からなる。本発明のある例示的実施形態によれば、「パワーグッド」回路３０２は、発振器２１２がその操作のために必要とされる正しい電圧レベルで提供されることを確実にする。本発明の例示的実施形態において、発振部分２０４に提供される電圧はＤＣ電圧である。
【００５３】
発振器２１２に提供された使用禁止信号３０４は、「パワーグッド」回路３０２において発生される。本発明の例示的実施形態において、「パワーグッド」回路３０２は、電圧が特定の予め決められた閾値を下回った場合に発振器２１２を使用禁止にする。所望により、閾値は発振器２１２が本発明の実施形態に従って機能するために必要な最小電圧に設定される。「パワーグッド」回路３０２は、蓄電器２１０上に形成される電圧を測定する。所望により、「パワーグッド」回路３０２は、２つの入力信号を受信し、第１の入力信号は電圧調節回路２２０によって提供される安定な電圧レベルであり、第２の入力信号はダイオードブリッジ２２６の出力である。「パワーグッド」回路３０２の出力は、発振部分２０４に対する使用禁止信号３０４である。
【００５４】
本発明の例示的実施形態において、送信部分２０６は、発振器２１２に操作可能に接続されている。本発明の例示的実施形態において、蓄電器３１０は、発振器出力により高いインピーダンスを導入するために、変圧器２１４内の二次コイルに加えられる。静電容量３１０のために、発振器の出力信号は強化される。静電容量３１０および変圧器２１４の結合された衝撃は、本発明の目的のために十分な電場をスタイラス端２１６、２１８に発生する。他の実施形態は、蓄電器３１０の助けなしで変圧器２１４を使用することは十分であることを見出すことができる。
【００５５】
図４Ａにおいて、本発明の例示的実施形態による高電圧電磁スタイラスの概略図４００が描かれる。図４Ａに示される実施形態において、発振器２１２に提供される電圧レベルは、図２Ａに描かれる実施形態よりも有意に高い。本発明の例示的実施形態において、第１の蓄電器４０２および第２の蓄電器４０４は、誘導器２０８によってピックアップされたＥＭエネルギーを蓄積するために直列に配置される。誘導器２０８は、デジタイザ１００によって誘導された、図４Ｂに示されるＥＭ場４５０で発振する。発振の正相４５２の間、第１の蓄電器４０２は第１のダイオード４０６を通して充電される。発振の負相４５４の間、第２の蓄電器４０４は第２のダイオード４０８を通して充電される。本発明のある例示的実施形態において、上記のような「パワーグッド」回路は、発振器２１２がその操作のために必要とされる正しい電圧レベルで提供されることを確実にするために使用される。
【００５６】
本発明の例示的実施形態において、図５に示されるように、再充電可能な電池式スタイラス５００が所望により使用される。再充電可能な電池５０２は、所望によりダイオード５０６、ダイオードブリッジ、または他の整流手段と組み合わせた誘導器５０４のようなエネルギーピックアップ回路によって充電される。追加的にまたは代替的に、電池５０２は、ホスト計算機装置またはデジタイザシステム内の指定された空間において充電されることができる。ある場合において、電池５０２は、固定されかつ安定した電圧を発振器２１２に提供するとき、他の実施形態の電圧調節回路は必要ではない。所望により、太陽電池のような他の電源ユニットが使用される。本発明のある例示的実施形態において、発振器２１２からの信号の発生とデジタイザ１００からの励磁信号を同期させるために、同期化回路が電源部分２０２に加えられる。所望により、電圧が特定の予め決められた閾値を下回る場合に発振器２１２を使用禁止にするために、「パワーグッド」回路３０２が電源部分２０２に加えられる。
【００５７】
１つより多い電源部分での例示的実施形態
図６Ａは、本発明の例示的実施形態による二重電源電磁スタイラスの電気的構成が描かれる概略図６００を示す。本発明のある例示的実施形態において、ＥＭスタイラスは、少なくとも４つの主要な部分：発振器電源部分２０２；発振部分２０４；端電源部分２０２’；および送信部分２０６からなる。本発明の例示的実施形態において、発振器電源部分２０２は、エネルギーピックアップ回路として、所望により本明細書中に記載される他のエネルギーピックアップ回路に類似のものとして設計され、それはデジタイザ１００によって送信された電磁波からエネルギーを受信し、発振部分２０４に供給する。本発明のある例示的実施形態において、上に記載されるような「パワーグッド」回路が、発振器２１２がその操作のために必要とされる正しい電圧レベルで提供されることを確実にするために使用される。発振器２１２の周波数およびデジタイザ１００から発振器電源部分２０２に送信される波形の周波数は、決して相関しない。発振器２１２は、送信部分２０６において見出されるトランジスタ６１０に操作可能に接続される。トランジスタ６１０は、本発明のある例示的実施形態において端２１６に対するオフ／オンスイッチとして機能する。
【００５８】
本発明の例示的実施形態において、以下に記載されるように、電源部分２０２’は蓄電器を充電するために使用される。これは、所望により第１の蓄電器６１８および第２の蓄電器６２０に誘導器６１６からのエネルギーを負荷することによって達成される。本発明の例示的実施形態において、第１の蓄電器６１８および第２の蓄電器６２０は、誘導器６１６によってピックアップされたＥＭエネルギーを蓄積するために直列に配置される。誘導器６１６は、デジタイザ１００によって誘導されたＥＭ場で発振する。発振の正相の間、第１の蓄電器６１８は第１のダイオード６１２を通して充電される。発振の負相の間、第２の蓄電器６２０は第２のダイオード６１４を通して充電される。直列の２つの蓄電器６１８、６２９がダイオード６１２、６１４を通って誘導器６１６に接続されるこの構成は、所望によりコレクタ端子として知られるトランジスタ６１０の端子６２２のうちの１つに相対的に高い電圧を供給するために使用される。この構成は、電圧ダブラーとして公知である。本発明は、本明細書中に記載される電圧ダブラーに限定されず、スタイラス端２１６に十分高い出力電圧を供給するいかなる構成も好適であろう。本発明のある例示的実施形態において、少なくとも９Ｖがスタイラス端２１６に供給される。所望により、１５Ｖまでがスタイラス端２１６に供給される。
【００５９】
本発明の例示的実施形態において、端電源部分２０２’は、コレクタ端子６２２に接続される。発振器出力６２４は、トランジスタ６１０の底部に接続され、トランジスタ内の電流の流れを制御する。コレクタ端子６２２はまた、本発明の例示的実施形態においてスタイラス端２１６に接続される。本発明のある例示的実施形態において、トランジスタ６１０は、二極性接合形トランジスタ（「ＢＪＴ」）である。トランジスタ６１０は、図６Ｂにおいてみられるように出力蓄電器６５２と組み合わせられるスイッチ６５０に類似していると言うことができる。発振器出力６２４は、本発明の例示的実施形態においてスイッチ６５０を制御する。スイッチ６５０が開放されるとき、蓄電器６５２は本発明の例示的実施形態に従って端２１６を操作するのに必要な電圧まで充電される。スイッチ６５０が閉じられるとき、それは蓄電器６５２を放電させる。
【００６０】
本発明の例示的実施形態において、誘導器２０８および６１６は、単一のフェライトコア（図示せず）の周りに結合される。他の実施形態は、誘導器２０８および６１６のそれぞれに１つずつ、２つの別個のフェライトコアを有する。さらに、２つの型のフェライトコアを接続してまたは別個にのいずれかで使用することが可能である。異なる特性の２つのフェライトコアを使用することは、コアをスタイラスの寸法に合わせること、およびエネルギー受容を最大にすることにおいてほとんどの場合有利である。
【００６１】
図７を参照すると、本発明の例示的実施形態による発振器出力６２４での波形およびスタイラス端２１６で生じる波形が、示される。発振器出力６２４が高いときＶ１７０２、電流はトランジスタ６１０を通って流れることができ、トランジスタの内部静電容量を放電７０４させる。発振器出力が低く、７０６であるとき、トランジスタ６１０内の内部静電容量は端電源部分２０２’によって供給される電圧Ｖ２７０８まで充電７１０される。端電源部分２０２’とともにトランジスタ６１０は、所望により本発明のある例示的実施形態において図２Ａに記載される送信部分２０６に取って代わる。この構成は、所望によりスタイラス端２１６における相対的に高い信号振幅（Ｖ２）を確実にしながら、デジタイザ１００によって送信されたエネルギーのより良好な利用を可能にする。本発明は送信部分２０６でのＢＪＴの使用、または出力静電容量の使用に限定されない。スタイラス端２１６での好適なＡＣ信号を可能にするいかなる構成も、所望により送信部分として使用されることができる。
【００６２】
例示的な感圧実施形態
本発明のある例示的実施形態において、スタイラス上に及ぼされる圧力の変化に従って発振周波数を調節することができるスタイラスが提供される。所望により、圧力はスタイラスの端に及ぼされる。追加的にまたは代替的に、圧力はスタイラスの外面上に及ぼされる。所望により、少なくとも１つのボタンが、使用者がスタイラス上に圧力を及ぼすために使用されるためにスタイラスの外面上に位置される。所望により、及ぼされた圧力は、マウスエミュレーション（「右クリック」など・・・）、消去および／または色変化のような異なる機能を達成するために使用される。
【００６３】
図８Ａは、本発明の例示的実施形態による感圧スタイラスの電気的構成を示す概略図８００である。電源および送信部分は、所望により本明細書に詳細に記載されているものに類似している。本発明の例示的実施形態において、蓄電器および抵抗器８０２の組合せは、スタイラスの発振周波数を制御するために使用される。スタイラス端に適用される圧力は、所望により蓄電器８０６に並列に接続される可変蓄電器８０４を変調する。本発明のある例示的実施形態において、追加の蓄電器８０８は機械式スイッチ８１０を通して並列に接続される。機械式スイッチ８１０は、所望によりスタイラス外被上に位置される使用者操作ボタンによって操作される。ボタンは一般的に発振器８１２の発振周波数を変えるために使用されるが、本発明の例示的実施形態において、スタイラスの側面ボタンの機能性は、スタイラスがマウスエミュレーションのために使用されるときに「右クリック」操作を提供することである。本発明の例示的実施形態によれば、３つの蓄電器８０４（Ｃ１）、８０６（Ｃ２）、８０８（Ｃ３）すべての総静電容量は、発振器８１２の発振周波数を決定する。機械式スイッチ８１０がオフであり、回路から蓄電器８０８を除き、端に圧力が適用されていないとき、総静電容量はＣＴｏｔａｌ＝Ｃ１＋Ｃ２と表わされることができる。本発明は可変蓄電器に限定されず；所望により可変インダクタンスが使用される。
【００６４】
図８Ｂは、本発明の例示的実施形態による、感圧スタイラスを使用して獲得される相対周波数範囲の図８５０を示す。機械式スイッチ８１０がオフであるとき、総静電容量は発振周波数を特定の値ｆ１に設定するだろう。可変蓄電器８４０は、所望により静電容量の有限な相対的に小さな範囲内に調整されるので、発振周波数は対応する有限の範囲の周波数［ｆ１・・・・・ｆ２］８５２内で変化する。機械式スイッチ８１０がオンにされるとき、追加の蓄電器８０８が方程式に加えられ、総静電容量の式をＣＴｏｔａｌ＝Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３にする。本発明の例示的実施形態において、追加の蓄電器８０８は周波数範囲の［ｆ３・・・・・ｆ４］８５２へのシフトを、周波数範囲８５２と８５４との間の完全な区別を可能にする方法で生成する。周波数の検出された変化は、変化に対応する動作を実行するための信号をデジタイザ１００に送る。
【００６５】
図９Ａは、可変蓄電器９０２が一次蓄電器９０４に直列で接続されている感圧スタイラスの例示的な実施形態の概略図９００である。スタイラス外被上のボタンは、可変蓄電器９０２を発振回路から除く機械式スイッチ９０６を制御する。機械式スイッチ９０６がオフであるとき、すなわちそれが開放しているとき、総静電容量は：
2011123905.tif 000003
として表わされることができる。本発明のこの例示的実施形態において、周波数は図９Ｂにみられるように、相対的に小さな有限の範囲［ｆ１・・・・・ｆ２］９５２内で変化する。スタイラス端に圧力が適用されないとき、発振器周波数はｆ１９５４またはｆ２９５６のいずれかである。機械式スイッチ９０４がオンであるとき、すなわちそれが閉鎖しているとき、総静電容量は一次蓄電器９０４の静電容量である。本発明の例示的実施形態において、これはｆ３９５８の発振器周波数を生じる。
【００６６】
本発明のある例示的実施形態において、スタイラス周波数を単一の周波数または追加の範囲の周波数のいずれかに変化させるために、複数のボタンが使用されることに注意するべきである。このようなボタンは、消去または色の変化のような機能性を提供するために使用されることができるだろう。
【００６７】
図１０は、感圧スタイラス１０００の例示的実施形態の概略図を示す。本発明のある例示的実施形態において、少なくとも１つの蓄電器と少なくとも１つの抵抗器との組合せが、スタイラス１０００の発振を制御するために使用される。本発明の例示的実施形態において、スタイラス端１００２に適用された圧力は、スタイラス端１００２の付近に位置される可変抵抗器１００４を変調する。可変抵抗器１００４は２つのフェライトの間に位置される。本発明のある例示的実施形態において、誘導器は第１のフェライト１００６の周りに巻きつけられる。第１のフェライト１００６は、所望により凹所を与えられ、そこに可変抵抗器１００４が位置され、所望によりそこに第２のフェライト１００８が位置されることができる。本発明のある例示的実施形態において、スタイラス１０００が使用されていないとき、第２のフェライト１００８の外面に位置されるＯ−リング１０１０は、可変抵抗器１００４に対する過度の力を防ぐために２つのフェライトの間の空間を維持する。所望により、Ｏ−リング１０１０は弾性材料で構築されている。本発明の例示的実施形態において、Ｏ−リング１０１０は、スタイラス端１００２の移動を助ける。例えば、圧力がスタイラス端１００２に適用されたとき、スタイラス端１００２および第２のフェライト１００８は可変抵抗器１００４の方へと移動する。この移動は、端１００２および第２のフェライト１００８の周りに弾性的に位置されるＯ−リング１０１０に捩り力を受けさせる。本発明の例示的実施形態において、スタイラス１００２上の圧力が開放されるとき、Ｏ−リング１０１０はその元の位置に戻り、その捩りエネルギーを開放し、スタイラス端１００２および第２のフェライト１００８の可変抵抗器１００４から離れる移動、およびそれらの元の位置に戻る移動を提供する。他の導電性要素も所望によりフェライトの代わりに使用されることができることに注意するべきである。本発明のある例示的実施形態において、可変抵抗器１００４は発振部分２０４に接続される。所望により、接続は可撓性コードを介して接続される。本発明は、可変抵抗器の特有の位置に限定されない。所望により、可変抵抗器はスタイラスに対して異なる箇所に配置される。
【００６８】
可変抵抗器１００４上に力が適用されない限り、抵抗器１００４の抵抗は「無限」として言及される。本発明の例示的実施形態において、抵抗器１００４の抵抗は、その上に適用される機械的圧力の関数として減少する。
【００６９】
本発明のある例示的実施形態において、可変抵抗器１００４は、所望により図８Ａおよび９Ａに示される実施形態において記載される蓄電器のうちのいくつかまたは全てに代わるものとして使用される。
【００７０】
図１１Ａは、本発明の例示的実施形態による、二重電源の感圧スタイラスの電気的構成を示す概略図１１００である。本発明のある例示的実施形態において、発振部分２０４は発振器２１２への２つの入力信号、すなわち「パワーグッド」回路（例えば図３に描かれる「パワーグッド」回路３０２）からの使用禁止信号１１０４、および同期化回路（例えば図２Ａに描かれる同期化回路２２４）からの使用可能信号１１０６を受信する。所望により１つより多い発振器が使用される。
【００７１】
図１１Ｂは、本発明の例示的実施形態による発振器２１２の例示的な回路図である。それは所望により２つの入力：使用禁止信号１１０４および使用可能信号１１０６を受信する。本発明のある例示的実施形態において、発振器２１２は、回路を駆動するために、電源ユニット、例えば図２Ａの電源部分２０２への操作可能な接続（図示せず）を与えられる。発振器は、所望により少なくとも１つの緩衝装置１１１０、１つの「非」緩衝装置１１１２、１つの蓄電器１１１４、および２つの抵抗器１１１６、１１１８からなる。本発明の例示的実施形態において、第２の抵抗器１１１８は実際は図１１Ｃに示される抵抗器のパターンであり、可変抵抗器１１２０を含む。
【００７２】
図１１Ｃは、本発明の例示的実施形態による、実際には抵抗器のパターンである抵抗器１１１８の電気的構成を示す概略図である。本発明のある例示的実施形態において、可変抵抗器１１２０は、抵抗器１１２２に並列で接続される。２つの抵抗器１１２０（Ｒ１）、１１２２（Ｒ２）は第３の抵抗器１１２４（Ｒ３）に直列で接続される。
【００７３】
追加の抵抗器１１２６（Ｒ４）は、所望により機械式スイッチ１１２８を使用して直列に接続される。スイッチは、スタイラス外被上に位置されるボタンのような制御インターフェースによって操作される。本発明の例示的実施形態において、スタイラスのボタンの機能性は、スタイラスがマウスエミュレーションのために使用されるときに「右クリック」操作を提供することである。４つの抵抗器１１２０、１１２２、１１２４、１１２６すべての総抵抗は、発振器２１２の発振周波数を決定する。機械式スイッチ１１２８がオフであり、回路から追加の抵抗器１１２６を除き、端に圧力が適用されていないとき、総抵抗は：
2011123905.tif 000004
として表わされることができる。本発明の例示的実施形態において、総抵抗は発振周波数を特定の値ｆ１に設定するだろう。可変抵抗器１１２０は、所望により抵抗の有限な範囲内に調整されるので、発振周波数は対応する有限の範囲の周波数［ｆ１・・・・・ｆ２］８５２内で変化する。
【００７４】
機械式スイッチ１１２８がオンにされるとき、追加の抵抗器１１２６が方程式に加えられ、総抵抗の式を：
2011123905.tif 000005
とする。本発明の例示的実施形態において、追加の抵抗器１１２６は周波数範囲の［ｆ３・・・・・ｆ４］８５４へのシフトを生成する。周波数範囲８５２の８５４に対する差は、デジタイザ１００によって２つの間の区別を可能にするために重要である。上記のように、異なって検出された周波数は、所望によりデジタイザにそれらの検出された周波数に関連する命令を実行させる。本発明のある例示的な実施形態において、本明細書中に記載される抵抗器のパターンに機能的に代わるものが使用される。
【００７５】
本発明の例示的実施形態において、発振部分２０４内で温度補償ユニットが使用される。この温度補償ユニットは、本発明の例示的実施形態によれば、温度の変化によるシステムの周波数変化を避けるために、温度の変化が起こったときに補償を担う。温度補償ユニットは、所望により温度の関数としてその抵抗を変化させる可変抵抗器からなる。
【００７６】
本発明は、例示として提供されるその実施形態の限定されない詳細な説明を使用して説明されており、本発明の範囲を限定しようとするものではない。１つの実施形態に関して記載された特徴および／または工程は、他の実施形態で使用されることができること、および本発明の全ての実施形態が、特定の図面において示されたか、または実施形態のうちの１つに関して記載された特徴および／または工程の全てを有するわけではないことが理解されるべきである。記載された実施形態の変形は、当業者が思いつくであろう。さらに、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「有する（ｈａｖｅ）」およびそれらの活用形は、明細書および特許請求の範囲において使用されるとき、「含むが必ずしも限定されない」ということを意味するだろう。
【００７７】
記載された実施形態のうちいくつかは、発明者によって企図される最良の形態を記載し、それゆえ本発明に必須ではない、実施例として記載される構造、行為、または構造および行為の詳細を含むことができるということに注意されたい。本明細書中に記載される構造および行為は、構造または行為が異なっていても同じ機能を実行する、当該分野において公知の均等物によって置き換えられる。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲において使用される要素および限定によってのみ制限される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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