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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Koordinateneingabevorrichtung mit
einer Positionsangabevorrichtung, die eine bessere Handhabbarkeit aufweist
und die Eingabe von Koordinaten-Daten mit einem hohen Grad an Präzision
gestattet. Spezieller befaßt sich die vorliegende Erfindung mit einem
Koordinateneingabegerät, das in der Lage ist, handgeschriebene Zeichen und
Muster über, beispielsweise, ein Telefonnetz zu übertragen.
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Als hausinterner Stand der Technik ist ein Koordinateneingabegerät bekannt,
das ein magnetostriktives Übertragungsmedium, eine
Positionsangabevorrichtung, eine auf einem Ende des magnetostriktiven Übertragungsmediums oder
dem freien Ende der Positionsangabevorrichtung angeordnete Treiberspule
und eine auf dem freien Ende der Positionsangabevorrichtung oder einem
Ende des magnetostriktiven Übertragungsmediums angeordnete
Detektionsspule aufweist, wobei der Treiberspule ein Stromimpuls zugeführt wird, um
eine magnetostriktive Schwingungswelle in dem magnetostriktiven
Übertragungsmedium zu erzeugen, und die sich durch das magnetostriktive
Übertragungsmedium ausbreitende Schwingungswelle eine Spannung in der
Detektionsspule induziert, womit die Position der Positionsangabevorrichtung
durch Verarbeitung des Zeitintervalls zwischen dem Anlegen des Treiber-
Stromimpulses und der Erfassung der induzierten Spannung mit Hilfe von
geeigneten Verarbeitungsmitteln bestimmt wird.
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In einem anderen bekannten Koordinateneingabegerät, EP-A-0 159 498,
eingereicht durch dieselbe Anmelderin, sind mehrere Treiberleitungen und
mehrere Detektionsleitungen orthogonal zueinander angeordnet, so daß sie
eine Matrix bilden. Im Betrieb wird eine Position durch eine
Positionsangabevorrichtung erfaßt, die ein magnetisches Teil wie etwa Ferrit aufweist, und
ein Treiberstrom wird den aufeinanderfolgenden Treiberleitungen zugeführt,
während die aufeinanderfolgenden Detektionsleitungen durchgescannt
werden, wodurch die angegebene Position als die Position auf der
Detektionsleitung bestimmt wird, in der eine besonders hohe Spannung induziert wird.
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Das Positionserfassungsgerät des zuerst genannten Typs zeigt einen
beträchtlich
hohen Grad von Genauigkeit bei der Positionserfassung, erfordert jedoch
in unerwünschter Weise ein Kabel zum Austausch von Zeitsignalen zwischen
der Positionsangabevorrichtung und der Verarbeitungseinrichtung und
anderen Teilen des Gerätes. Infolgedessen wird die Handhabung in
unerwünschter Weise durch das Vorhandensein des Kabels eingeschränkt. Außerdem
muß die Positionsangabevorrichtung senkrecht zu dem magnetostriktiven
Übertragungsmedium und dicht an dem magnetostriktiven
Übertragungsmedium gehalten werden.
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Der zweite Typ des Gerätes ist insofern vorteilhaft, als er einen drahtlosen
Aufbau ermöglicht. Unglücklicherweise wird jedoch die Auflösung durch den
Abstand der Leitungen bestimmt. Um eine hohe Auflösung zu erreichen, muß
der Abstand der Leitungen verringert werden. Ein kleinerer Abstand der
Leitungen beeinträchtigt jedoch das Signal/Rausch-Verhältnis und die Stabilität,
so daß bei der Verbesserung der Auflösung Schwierigkeiten auftreten.
Außerdem ist es im allgemeinen schwierig, die Positionen unmittelbar über den
Kreuzungspunkten der Treiberleitungen und der Detektionsleitungen zu
erfassen. Es ist auch zu bemerken, daß die Positionsangabevorrichtung sehr
dicht an die Leitungen herangebracht werden muß. Es ist auch bekannt,
Musterdaten beispielsweise über ein Telefonnetz zu übertragen. In einem
solchen Fall werden die Musterdaten entweder in der Form von analogen Daten
über Faksimile oder nach der Umwandlung in vorgegebene digitale Daten
durch einen Bildscanner und einen Personal Computer in der Form einer
Modulations/Demodulationsschaltung (Modem) übertragen.
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Das Faksimilegerät und der Bildscanner können jedoch nur die Zeichen und
Muster lesen, die auf ein Blatt gezeichnet oder gedruckt sind, und es gibt
keine Mittel zur direkten Übertragung der handgeschriebenen Buchstaben
und Muster oder zum Löschen oder Korrigieren des Dateninhalts. Außerdem
wird zum Lesen der Daten eine unpraktikabel lange Zelt benötigt.
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EP-A-0 181 560 beschreibt ein Koordinateneingabegerät, das kombiniert ist
mit einer auf dem Tablett überlagerten planaren Anzeigeeinrichtung und
einer Modulations- und Demodulationsschaltung, die die eingegebenen
Koordinaten-Daten in ein für eine Übertragung über eine Übertragungsleitung
geeignetes Signal umwandelt. Mit dieser Vorrichtung ist es somit möglich,
Zeichen und Muster, die von Hand auf dem Tablett geschrieben wurden, direkt
durch ein Telefonnetz zu übertragen und gleichzeitig diese Zeichen oder
Muster auf der Anzeigeeinrichtung zu überprüfen. Außerdem kann die
Anzeigeeinrichtung zur Ausgabe von Mustern oder Zeichen verwendet werden, die
über das Telefonnetz empfangen werden.
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Das Koordinateneingabesystem dieser bekannten Vorrichtung umfaßt einen
drahtlosen Positionsangabe-Magnetfelderzeuger zum lokalen Erhöhen der
elektromagnetischen Kopplung zwischen Erregungsleitungen und
Detektionsleitungen, die in dem Tablett vorgesehen sind.
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Ein alternatives Koordinateneingabesystem mit einer drahtlosen
Positionsangabevorrichtung wird beschrieben in dem Dokument EP-A-0 259 894, das
zum Stand der Technik gemaß Artikel 54 (3) EPÜ gehört. Das in diesem
Dokument beschriebene System umfaßt:
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ein Tablett mit einem X-Positions-Detektionsteil mit mehreren parallel
in X-Richtung angeordneten Spulenschleifen und einem
Y-Positions-Detektionsteil mit mehreren parallel in Y-Richtung angeordneten Spulenschleifen,
wobei die X-Positions- und Y-Positions-Detektionsteile einander überlagert
sind,
eine Positionsangabevorrichtung mit einem Schwingkreis, der eine Spule
und Kondensatoren zur Erzeugung von Resonanz bei einer vorgegebenen
Frequenz aufweist, und
eine Positionserfassungsschaltung mit X- und Y-Richtungs-Wählmitteln
zum aufeinanderfolgenden Auswählen einer der X-Richtungs-Spulenschleifen
und Y-Richtungs-Spulenschleifen, Sendemitteln zum Treiben der
ausgewählten X- und Y-Richtungs-Spulenschleifen mit einem Wechselspannungssignal
der vorgegebenen Frequenz, Empfangsmitteln zum Detektieren einer
Induktionsspannung mit einer Frequenz, die im wesentlichen die gleiche ist wie
die vorgegebene Frequenz, unter einer Vielzahl von in den ausgewählten
X-Richtungs- und Y-Richtungs-Spulenschleifen erzeugten Spannungen, X- und
Y-Sende/Empfangs-Umschaltmitteln zum Verbinden jeder der ausgewählten
X- und Y-Richtungs-Spulenschleifen abwechselnd mit den Sendemitteln und
den Empfangsmitteln, und Steuermitteln zur Bestimmung der durch die
Positionsangabevorrichtung angegebenen Position in X- und Y-Richtung anhand
der in den X-Richtungs- und Y-Richtungs-Spulenschleifen induzierten
Spannungen.
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Diese bekannte Vorrichtung ermöglicht eine ausgezeichnete Handhabbarkeit
der Positionsangabevorrichtung und gestattet es, Koordinaten-Daten mit
hoher Präzision einzugeben, ist jedoch nicht mit einer Anzeigeeinrichtung und
mit Mitteln zum Übertragen der eingegebenen Daten über ein Telefonnetz
ausgestattet.
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Die vorliegende Erfindung, die in den unabhängigen Ansprüchen angegeben
ist, schafft ein Koordinateneingabegerät, das das oben beschriebene
Koordinateneingabesystem verwendet und außerdem in der Lage ist,
handgeschriebene Buchstaben und Muster über eine Übertragungsleitung wie etwa ein
Telefonnetz zu übertragen und es dem Benutzer ermöglicht, die
handgeschriebenen Buchstaben und Muster visuell auf einer Anzeigeeinrichtung zu
überprüfen.
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Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung.
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Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die die Umrisse des
erfindungsgemäßen Koordinateneingabegerätes zeigt;
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Fig. 2 ist eine Darstellung eines Details des
Positionsdetektionsteils des Tabletts zur Bestimmung der Position in X- und
Y-Richtung;
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Fig. 3 ist ein Schnitt durch einen Griffel;
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Fig. 4 ist eine Darstellung eines Details des Schwingkreises und
der Positionserfassungsschaltung des Griffels;
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Fig. 5 ist eine Darstellung einer Anzeige-Steuerschaltung und
eines Akustik-Kopplers;
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Fig. 6 ist ein Wellenform-Diagramm und zeigt die Wellenform von
verschiedenen Signalen, die an verschiedenen Teilen der
in Fig. 4 gezeigten Anordnung auftreten;
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Fig. 7(a), 7(b) u. 7(c) sind Zeitdiagramme, die die Grundzüge des
Vorgangs der Positionserfassung in der
Positionserfassungsschaltung Illustrieren;
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Fig. 8 ist eine Darstellung der von den Spulenschleifen
aufgenommenen Spannung; und
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Fig. 9 ist ein Zeitdiagramm zur Illustration des Vorgangs der
Positionserfassung und des Vorgangs der Unterscheidung von
Zuständen in den zweiten und nachfolgenden
Erfassungszyklen.
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Zuerst bezugnehmend auf Fig. 1, die die Umrisse des erfindungsgemäßen
Koordinateneingabegerätes zeigt, umfaßt das Gerät ein Tablett 1 zur
Aufnahme von eingegebenen Koordinaten-Daten, eine Positionsangabevorrichtung 2
zur Angabe einer Position auf dem Tablett, beispielsweise einen Griffel, eine
flache planare Anzeigeeinrichtung 3, die dem Tablett 1 überlagert ist, eine
Positionserfassungsschaltung 4 zur Erfassung der Koordinatenwerte der mit
dem Griffel auf dem Tablett angegebenen Position, eine Steuerschaltung 5 zur
Ansteuerung der Anzeigeeinrichtung 3, eine Verarbeitungseinheit 6 und eine
Modulations- und Demodulationsschaltung 7 für die Umwandlung des
Datensignals in ein Übertragungssignal und für die umgekehrte Umwandlung, z. B.
einen Akustik-Koppler, ein Telefon 8 und ein Telefonnetz 9.
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Fig. 2 zeigt Einzelheiten des X-Richtungs-Positionsdetektionsteils 11 und
eines Y-Richtungs-Positionsdetektionsteils 12 zur Bestimmung der
angegebenen Position in X- und Y-Richtung, welche Positionsdetektionsteile 11 und
12 das Tablett 1 bilden.
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Der X-Richtungs-Positionsdetektionsteil 1 1 wird gebildet durch eine Vielzahl
von, beispielsweise 48, Spulenschleifen 11-1, 11-2, . . . , 11-48, die sich
parallel zueinander in X-Richtung erstrecken und so angeordnet sind, daß
benachbarte Spulenschleifen einander teilweise überlappen. In ähnlicher Weise wird
der Y-Richtungs-Positionsdetektionsteil durch eine Vielzahl von,
beispielsweise 48, Spulenschleifen 12-1, 12-2, . . . , 12-48 gebildet, die sich parallel
zueinander in Y-Richtung erstrecken und so angeordnet sind, daß die
benachbarten Spulenschleifen einander teilweise überlappen. Der
X-Richtungs-Positionsdetektionsteil
11 und der Y-Richtungs-Positionsdetektionsteil 12 sind
einander überlagert und stehen in enger Berührung miteinander, obgleich
beide Positionsdetektionsmittel aus Gründen der Deutlichkeit getrennt
voneinander dargestellt sind. Die X-Richtungs- und
Y-Richtungs-Positionsdetektionsmittel sind in ein Gehäuse eingeschlossen, das aus einem metallischen
Material hergestellt ist.
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Obgleich in dem gezeigten Ausführungsbeispiel jede Spulenschleife durch
eine einzige Windung gebildet wird, können die Spulenschleifen mehrere
Windungen aufweisen. Die Positionsdetektionsteile können erhalten werden,
indem eine Vielzahl paralleler Nuten durch Ätzen in einer an sich bekannten
gedruckten Schaltungsplatine gebildet und durch Brückenleitungen
verbunden werden, wodurch eine Vielzahl von Spulenschleifen vervollständigt wird.
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Fig. 3 ist eine Darstellung der Einzelheiten des Aufbaus eines Griffels 2. Der
Griffel 2 hat ein Gehäuse oder einen Schaft 21, der aus einem
nichtmetallischen Material wie etwa Kunststoff hergestellt ist. Der Schaft 21 nimmt im
Inneren verschiedene Teile auf, einschließlich einer Mine wie etwa einer
Kugelschreibermine, eines Ferritkerns 23 mit einer Bohrung, die die Mine 22
verschiebbar aufnimmt, einer Schraubenfeder 24, eines Schalters 251, einer
um den Ferritkern 23 gewickelten Spule 252 und eines Schwingkreises 25,
der durch eine Spule 252 und Kondensatoren 253 und 254 gebildet wird.
Eine Kappe 26 ist am hinteren Ende des Griffels 2 angebracht.
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Wie aus Fig. 4 hervorgeht, sind die Spule 252 und der Kondensator 253 in
Serie geschaltet, so daß sie einen an sich bekannten Resonanzkreis bilden.
Die Zahlenwerte der Induktivität der Spule 252 und der Kapazität des
Kondensators 253 sind so gewählt, daß eine Resonanz (Abstimmung) im
synchronisierten Zustand der Spannung und des Stromes bei einer vorgegebenen
Frequenz f&sub0; stattfindet. Der Kondensator 254 ist durch einen Schalter 251
mit beiden Enden des Kondensators 253 verbunden. Wenn der Schalter 251
eingeschaltet ist, wird die Phase des Stromes in dem oben genannten
Resonanzkreis verzögert, und die Phase eines später erwähnten Empfangssignals
wird um einen vorgegebenen Winkel verzögert. Beim Gebrauch der
Positionsangabevorrichtung erfaßt der Benutzer den Griffel 2 an dem Schaftteil 21 und
drückt das Ende der Mine 22 auf die Oberfläche der Anzeigeeinheit 3.
Infolgedessen drückt das hintere Ende der Mine 23 die Schraubenfeder 24
zusammen,
wodurch der Schalter 251 eingeschaltet wird. Die Anzeigeeinheit 3
kann eine Anzeigetafel sein, die ein bekanntes matrixförmiges Flüssigkristall-
Anzeigeelement aufweist, das aus mehreren orthogonal angeordneten
horizontalen und vertikalen Elektroden, einem Flüssigkristallmedium zwischen
den Elektroden und einer auf der Rückseite des Elements angebrachten
reflektierenden und für elektrische Wellen durchlässigen Schicht aufgebaut ist.
Die reflektierende Schicht kann durch eine Schicht aus einem Weißpigment
wie Titanoxid oder eine Platte aus Kunststoff wie etwa weißem
Polyethylenterephtalat gebildet sein. Die Anzeigeeinheit 3 hat einen Anzeigebereich,
der im wesentlichen mit der Fläche des Koordinateneingabebereiches des
Tabletts 1 übereinstimmt und ist so auf das Tablett 1 aufgelegt, daß die
Koordinatenpositionen auf der Anzeigeeinheit 3 den Koordinatenpositionen auf
dem Tablett 1 entsprechen.
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Fig. 4 zeigt die Einzelheiten der Positionserfassungsschaltung 4 zusammen
mit dem Schwingkreis 25. Die Positionserfassungsschaltung 4 hat ein
Steuermittel oder eine Steuerschaltung 401, Wählmittel- oder Schaltungen 402x,
402y und Sende/Empfangs-Umschaltmittel oder -schaltungen 403x, 403y.
Die Positionserfassungsschaltung 4 umfaßt weiterhin eine Zeitgeberschaltung
404, eine X-Y-Umschalt-Schaltung 405 und Treiberschaltungen 406x, 406y,
die zusammen Sende/Empfangs-Mittel bilden. Die
Positionserfassungsschaltung 4 umfaßt weiterhin Empfangsmittel, die durch Verstärker 407x, 407y,
eine Empfangszeitumschalt-Schaltung 408, einen Bandpaßfilter (BPF), einen
Detektor 410, Phasendetektoren (PSD) 411, 412 und Tiefpaßfilter 413, 414
und 415 gebildet werden.
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Fig. 5 zeigt Einzelheiten der Anzeige-Steuerschaltung 5 und einen Akustik-
Koppler 7. Die Anzeige-Steuerschaltung 5 umfaßt eine Steuerschaltung 501,
einen Anzeige-Speicher 502, einen X-Richtungs-Treiber 503, einen
Y-Richtungs-Treiber 504 und eine Scanschaltung 505. Der Akustik-Koppler 7 weist
eine Modulationsschaltung 701, einen Lautsprecher 702, ein Mikrophon 703
und eine Demodulationsschaltung 704 auf.
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Nachfolgend wird die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels beschrieben.
Die Beschreibung beginnt zunächst mit der Beschreibung der Art und Weise,
in der eine elektrische Welle zwischen dem Tablett 1 und dem Griffel 2
ausgetauscht wird, sowie des Signals, das als Ergebnis des Signalaustausches
erhalten wird, unter Bezugnahme auf Fig. 6.
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Die Steuerschaltung 401 wird gebildet durch einen an sich bekannten
Mikroprozessor oder eine äquivalente Einrichtung. Die Steuerschaltung 401 ist
dazu ausgelegt, verschiedene Steuerungen vorzunehmen, wie etwa die
Steuerung der Zeltgeber-Schaltung 404, die Steuerung der Wählschaltungen 402x,
402y, um sie in die Lage zu versetzen, die jeweiligen Spulenschleifen in dem
Tablett 1 umzuschalten, und die Steuerung der X-Y-Umschalt-Schaltung 405
und der Empfangszeitumschalt-Schaltung 408 zum Umschalten der
Richtung, in der die Position zu erfassen ist. Die Steuerschaltung 401 führt
außerdem eine Analog/Digital-(A/D)-Wandlung der Ausgabewerte der Tiefpaßfilter
413 bis 415 sowie eine später beschriebene arithmetische Operation zur
Berechnung der Koordinatenwerte der durch den Griffel 2 angegebenen
Position aus. Die Steuerschaltung 401 unterscheidet weiterhin die Zustände der
Schalter und führt verschiedene Verarbeitungen in Übereinstimmung mit
den erfaßten Zuständen der Schalter aus.
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Die Wählschaltung 402x ist dazu eingerichtet, aufeinanderfolgend eine aus
der Vielzahl der X-Richtungs-Spulenschleifen 11-1, 11-2, . . . , 11-48
auszuwählen, während die Wählschaltung 402y aufeinanderfolgend eine aus der
Vielzahl der Y-Richtungs-Spulenschleifen 12-1, 12-2, . . . , 12-48 auswählt.
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Diese Wählschaltungen 402x, 402y sind dazu eingerichtet, in
Übereinstimmung mit der Information von einer Steuerschaltung 401 zu arbeiten.
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Die Sende/Empfangs-Umschalt-Schaltung 403x ist dazu eingerichtet, eine
der X-Richtungs-Spulenschleifen, die durch die Wählschaltung 402x
ausgewählt wurde, abwechselnd mit der Treiberschaltung 406x und dem
Verstärker 407x zu verbinden. In ähnlicher Weise ist die
Sende/Empfangs-Umschalt-Schaltung 403y dazu eingerichtet, eine der
Y-Richtungs-Spulenschleifen, die durch die Wählschaltung 402y ausgewählt wurde, abwechselnd mit
der Treiberschaltung 406y und dem Verstärker 407y zu verbinden. Diese
Sende/Empfangs-Umschalt-Schaltungen 403x, 403y arbeiten in
Übereinstimmung mit einem später beschriebenen Sende/Empfangs-Umschaltsignal.
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Die Zeitgeberschaltung 404 erzeugt verschiedene Signale, einschließlich
eines Rechteckwellen-Signals A mit einer vorgegebenen Frequenz f0, z. B. 500
kHz,
eines Signals A' (nicht gezeigt), das durch Verzögerung des
Rechteckwellen-Signals A um eine vorgegebene Phase gebildet wird, eines
Sende/Empfangs-Umschaltsignals B mit einer vorgegebenen Frequenz, z. B.
15,625 kHz, und eines Empfangs-Zeltsignals C.
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Das Rechteckwellen-Signal A wird einerseits an die
Phasendetektionsschaltung 411 übermittelt und andererseits durch ein nicht gezeigtes Tiefpaßfilter
in ein Sinuswellen-Signal umgewandelt. Außerdem wird das Rechteckwellen-
Signal A durch die X-Y-Umschalt-Schaltung 405 einer der
Treiberschaltungen 406x und 406y zugeführt. Andererseits wird das verzögerte
Rechteckwellen-Signal A' der Phasendetektionsschaltung 412 zugeführt, während das
Sende/Empfangs-Umschaltsignal B den
Sende/Empfangs-Umschalt-Schaltungen 403x, 403y zugeführt wird. Das Empfangs-Zeitsignal C wird der
Empfangszeit-Umschalt-Schaltung 408 zugeführt.
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Es wird hier angenommen, daß die Steuerschaltung 401 ein Signal zum
Auswählen der X-Richtung an die X-Y-Umschalt-Schaltung 405 und die
Empfangszeitsignal-Umschalt-Schaltung 408 übermittelt. In einem solchen Fall
wird das Sinuswellen-Signal der Treiberschaltung 406x zugeführt, so daß es
in ein Gleichgewichts- oder Balance-Signal umgewandelt wird, das dann an
die Sende/Empfangs-Umschalt-Schaltung 403x übermittelt wird. Die
Sende/Empfangs-Umschalt-Schaltung 403x arbeitet in Übereinstimmung mit
dem Sende/Empfangs-Umschaltsignal B, um entweder die Treiberschaltung
406x oder den Verstärker 407x anzuschließen. Deshalb wird das Signal, das
der Wählschaltung 402x von der Sende/Empfangs-Umschalt-Schaltung 403x
zugeführt wird, in ein Signal D umgewandelt, das intermittierend Pulse von
500 kHz in einem vorgegebenen Zeitintervall T (= 1/2 fk) bildet, das in
diesem Fall 32 us beträgt.
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Das Signal D wird durch die Wählschaltung 402x in eine der Spulenschleifen
11-i (i = 1, 2, . . . , 48) in dem X-Richtungs-Positionsdetektionsteil 11 des
Tabletts 1 eingespeist, so daß die Spulenschleife 11-i eine dem Signal D
entsprechende elektrische Welle erzeugt.
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Es wird hier ebenso angenommen, daß der Griffel 2 in der Nähe der
Spulenschleife 11-i des Tabletts 1 gehalten wird, so daß er dem Tablett 1 jenseits
der Anzeigeeinheit 3 im wesentlichen senkrecht zu dem Tablett 1, d. h. in
Benutzungsstellung,
gegenüberliegt. In einem solchen Fall erregt die
elektrische Welle die Spule 252 des Griffels 2, so daß eine mit dem Signal D
synchrone Induktionsspannung E in dem Schwingkreis 25 erzeugt wird.
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In der Periode, in der das Signal D keinen Impuls aufweist, d. h., in der
Periode zum Empfang eines Signals, wird die Spulenschleife 11-i so umgeschaltet,
daß sie an dem Verstärker 407x angeschlossen ist, so daß die elektrische
Welle von der Spulenschleife 11-i unverzüglich unterdrückt wird, während
die Induktionsspannung E infolge des Energieverlustes in dem Schwingkreis
25 allmählich ab klingt.
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Unterdessen erzeugt der in Übereinstimmung mit der Induktionsspannung E
in dem Schwingkreis 25 fließende elektrische Strom eine elektrische Welle,
die von der Spule 252 ausgesandt wird. Diese elektrische Welle erregt die
Spulenschleife 11-i, die an den Verstärker 407x angeschlossen ist, so daß in
der Spulenschleife 11-i eine Spannung induziert wird, die der elektrischen
Welle von der Spule 252 entspricht. Die Induktionsspannung wird dem
Verstärker 407x über die Sende/Empfangs-Umschalt-Schaltung 403 nur
während der Empfangsperiode zugeführt und bildet ein Empfangssignal F. Das
Empfangssignal F wird einer Empfangszeitumschalt-Schaltung 408 zugeführt.
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Die Empfangszeitumschalt-Schaltung 408 empfängt entweder das Signal zum
Wählen der X-Richtung oder das Signal zum Wählen der Y-Richtung. In
diesem Fall wird das Signal zum Wählen der X-Richtung zusammen mit dem
Empfangszeitsignal G empfangen, das durch Invertieren des
Sende/Empfangs-Umschaltsignals B gebildet wird. Die Empfangszeitumschalt-Schaltung
408 gibt das Empfangssignal F aus, wenn der Pegel des Signals G hoch (H)
ist, gibt aber keinerlei Signal aus, wenn der Pegel des Signals G niedrig (L)
ist, wodurch ein Signal G erhalten wird, das praktisch dasselbe ist wie das
Empfangssignal F.
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Das Signal G wird dem Bandpaßfilter 409 zugeführt, der eine Mittenfrequenz
f0 hat, so daß er ein Signal H mit einer Amplitude h, die der Energie einer
Frequenzkomponente f0 des oben erwähnten Signals G entspricht, an den
Detektor 410 und die Phasendetektoren 411, 412 durchläßt. Tatsächlich
werden mehrere Impulse des Signals G in den Filter 409 eingegeben und
durch den Filter zusammengeführt und an den Detektor 410 und die
Phasendetektoren 411, 412 übermittelt.
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Das in den Detektor 410 eingegebene Signal H wird detektiert und
gleichgerichtet, so daß es zu einem Signal 1 wird, das in den Tiefpaßfilter 413
eingegeben wird, der eine hinreichend niedrige Sperrfrequenz hat, so daß das
Signal in ein Gleichspannungssignal J mit einem Spannungswert Vx
umgewandelt wird, der im wesentlichen 1/2 der oben genannten Amplitude h
entspricht. Das so gebildete Gleichspannungssignal J wird an die
Steuerschaltung 401 übermittelt.
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Der Spannungswert Vx des oben genannten Signals J hat einen Wert, der zu
dem Abstand zwischen dem Griffel 2 und der Spulenschleife 11-i
proportional ist, und ändert sich entsprechend der Umschaltung der Spulenschleife
11-1. Die Steuerschaltung 401 arbeitet so, daß sie den von jeder
Spulenschleife erhaltenen Spannungswert Vx in einen entsprechenden Digitalwert
umwandelt und dann an den so erhaltenen Digitalwerten eine arithmetische
Operation ausführt, durch die die durch den Griffel 2 angegebene Position in
X-Richtung berechnet wird. Entsprechend wird der Koordinatenwert der
Position in Y-Richtung in derselben Weise berechnet.
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Andererseits empfängt der Phasendetektor 411 das zuvor erwähnte
Rechteckwellen-Signal A. Wenn der Schalter 251 ausgeschaltet worden ist und die
Phase des Signals H im wesentlichen mit der Phase des Rechteckwellen-
Signals A übereinstimmt, liefert daher der Phasendetektor 411 ein Signal,
das durch Invertieren des Signals H zur positiven Seite erhalten wird, d. h.
ein Signal, das praktisch dasselbe ist wie das Signal I. Dieses Signal wird
durch den Tiefpaßfilter 414, der dem zuvor beschriebenen ähnlich ist, in ein
Gleichspannungssignal (im wesentlichen dasselbe wie das Signal J)
umgewandelt, das einen Spannungswert besitzt, der im wesentlichen 1/2 der
Amplitude h entspricht, und dieses Signal wird an die Steuerschaltung 401
übermittelt.
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Der Phasendetektor 412 empfängt als Detektionssignal das Rechteckwellen-
Signal A'. Wenn der Schalter 251 ausgeschaltet worden ist, wie oben
beschrieben wurde, während die Phase des Signals H der Phase des
Rechteckwellen-Signals A' um einen vorgegebenen Winkel voreilt, liefert der
Phasendetektor
412 ein Signal, das sowohl positive als auch negative Komponenten
aufweist. Dieses Signal wird durch den Tiefpaßfilter 415 in ein
Gleichspannungssignal umgewandelt und an eine Steuerschaltung 401 übermittelt. Da
das Ausgangssignal von der Phasendetektionsschaltung 412 sowohl positive
als auch negative Komponenten hat, ist der Spannungswert des
Ausgangssignals des Tiefpaßfilters 415 relativ klein im Vergleich zu dem
Spannungswert, der durch den Tiefpaßfilter 414 erhalten wird. Wenn der Schalter 251
des Griffels 2 in diesem Zustand eingeschaltet wird, wird die Phase des in
dem Schwingkreis 25 fließenden elektrischen Stromes gegenüber der
Induktionsspannung E verzögert, so daß die Phase des Empfangssignals F
ebenfalls um einen vorgegebenen Winkel verzögert wird. Genauer gesagt wird die
Phase des Empfangssignals F im wesentlichen gleich der Phase des
Rechteckwellen-Signals A'.
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Als Ergebnis wird das Ausgangssignal H des Bandpaßfilters 409 durch den
Phasendetektor 411 in ein Signal geändert, das sowohl positive als auch
negative Komponenten aufweist. Gleichzeitig wird die Spannung des
Ausgangssignals des Tiefpaßfilters 414 im wesentlichen gleich derjenigen des
Ausgangssignals vom Tiefpaßfilter 415, das erhalten wird, wenn der vorgenannte
Schalter 251 ausgeschaltet ist. Dieses Signal ist jedoch durch den
Phasendetektor 412 zur positiven Seite invertiert worden. Andererseits liefert der
Tiefpaßfilter 415 ein Ausgangssignal, das ein Gleichspannungssignal mit
einem Spannungswert ist, der im wesentlichen 1/2 der Amplitude h
entspricht, wie zuvor erläutert wurde.
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Folglich liefert der Tiefpaßfilter 414 ein Ausgangssignal mit einem
vorgegebenen Spannungswert, wenn der Schalter 251 ausgeschaltet ist, während,
wenn der Schalter 251 eingeschaltet ist, ein vorgegebener Spannungswert
am Ausgang des Tiefpaßfilters 415 erhalten wird. Die Steuerschaltung 401
kann deshalb den Zustand des Schalters 251 unterscheiden, d. h., ob dieser
Schalter ein oder aus ist, indem sie die Ausgabewerte der Tiefpaßfilter 414
und 415 überprüft.
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Die in der oben erläuterten Weise unterschiedene Information, die den Ein- oder
Aus-Zustand des Schalters 251 angibt, wird beispielsweise als die
Information benutzt, die unter einer Vielzahl von Sätzen von Koordinatenwerten,
die sich auf die Positionsangabe beziehen, die Werte kennzeichnet, die
tatsächlich
eingegeben werden sollen.
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Nachfolgend wird speziell unter Bezugnahme auf Fig. 7 bis 9 der Vorgang
der Positionserfassung in der Positionserfassungsschaltung 4 und der Zustand
des Griffels 2 beschrieben. Die Einzelheiten der Unterscheidung des
Zustands des Schalters 251 sowie die Arbeitsweise des gesamten Gerätes
ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Wenn ein Positionserfassungsbefehl
durch die Verarbeitungsschaltung 6 an die Positionserfassungsschaltung 4
gegeben wird, so übermittelt die Steuerschaltung 401 ein Signal zur Auswahl
der X-Richtung an die X-y-Umschalt-Schaltung 405 und die
Empfangszeitumschalt-Schaltung. Gleichzeitig liefert die Steuerschaltung 401 an die
Wählschaltung 402x eine Information, die die Wählschaltung 402x in die Lage
versetzt, die erste Spulenschleife 11-1 unter den Spulenschleifen 11-1 bis
11-48 des Tabletts 1 auszuwählen, und verbindet diese Spulenschleife 11-1
mit der Sende/Empfangs-Umschalt-Schaltung 403x.
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Die Sende/Empfangs-Umschalt-Schaltung 403x führt eine Umschaltung
durch, um die Spulenschleife 11-1 abwechselnd mit der Treiberschaltung
406x und dem Verstärker 407 zu verbinden, in Übereinstimmung mit dem
zuvor erwähnten Sende/Empfangs-Umschaltsignal B. Unterdessen erzeugt
die Treibeschaltung 406 in der Sendeperiode von 32 us 16 Perioden des
Sinuswellen-Signals von 500 kHz, wie in Fig. 7(a) gezeigt ist.
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Die Umschaltung zwischen Senden und Empfangen wird für jede
Spulenschleife, d. h. für die hier beschriebene Spulenschleife 11-1, sieben mal
wiederholt, wie in Figur (7b) gezeigt ist. Die Gesamtdauer von 7 Zyklen von
Senden und Empfangen entspricht der Periode der Auswahl der einzelnen
Spulenschleife, die 448 us beträgt.
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In diesem Zustand erzeugt der Verstärker 407x eine Induktionsspannung in
jeder der sieben Empfangsperioden für jede der Spulenschleifen. Die so
erhaltenen Induktionsspannungen werden durch die Empfangszeitumschalt-
Schaltung 408 in den Bandpaßfilter 409 eingegeben, so daß sie durch diesen
gemittelt werden, und werden über den Detektor 410, die Phasendetektoren
411, 412 und die Tiefpaßfilter 413 bis 415 an die Steuerschaltung 401
übermittelt. Der von dem Tiefpaßfilter 413 erhaltene Ausgabewert wird
vorübergehend als die Meßspannung gespeichert, d. h. als die Spannung Vx1, die zu
dem Abstand zwischen dem Griffel 2 und der Spulenschleife 11-1
proportional ist. (Tatsächlich werden die Analogwerte der Ausgangssignale der
Tiefpaßfilter 414 und 415 ebenfalls in Digitalwerte umgewandelt, aber diese
Digitalwerte werden nicht benutzt.)
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Nachfolgend übermittelt die Steuerschaltung 401 an die Wählschaltung 402x
eine Information, die die Wählschaltung 402x in die Lage versetzt, die
nächste Spulenschleife 11-2 auszuwählen, so daß die Spulenschleife 11-2 an die
Sende/Empfangs-Umschalt-Schaltung 402x angeschlossen wird, wodurch
eine Meßspannung Vx2 erhalten wird, die zu dem Abstand zwischen dem
Griffel 2 und der Spulenschleife 11-2 proportional ist. Die Steuerschaltung 401
speichert dann diese Meßspannung Vx2. In ähnlicher Weise werden die
aufeinanderfolgenden Spulenschleifen 11-3 bis 11-48 an die Sende/Empfangs-
Umschalt-Schaltung 403x angeschlossen, so daß die Meßspannungen
Vx1-Vx48, die zu den Abständen zwischen dem Griffel 2 und den jeweiligen
Spulenschleifen proportional sind, gespeichert werden. In Fig. 7(c) ist jedoch
nur ein Teil dieser Meßspannungen in einer analogen Weise gezeigt.
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Die Meßspannungen sind tatsächlich nur von einigen Spulenschleifen auf
beiden Seiten der Position (xp), in der sich der Griffel befindet, erfaßbar, wie
aus Fig. 8 hervorgeht.
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Nachfolgend übermittelt die Steuerschaltung 401 sowohl an die
X-Y-Umschalt-Schaltung 405 als auch die Empfangszeitumschalt-Schaltung 408 ein
Signal zum Auswählen der Y-Richtung, wodurch die Wählschaltung 402y und
die Sende/Empfangs-Umschalt-Schaltung 403y in der gleichen Weise wie
oben beschrieben betätigt werden, so daß aufeinanderfolgend die
Spulenschleifen 12-1 bis 12-48 ausgewählt werden. Folglich werden die durch eine
A/D-Umwandlung der Ausgangssignale der Tiefpaßfilter 413 erhaltenen
Meßspannungen, die den Abständen zwischen dem Griffel 2 und den jeweiligen
Spulenschleifen 12-1 bis 12-48 entsprechen, vorübergehend in der
Steuerschaltung 401 gespeichert. Die Steuerschaltung 401 berechnet dann die
Koordinatenwerte, die der Position des Griffels 2 in Y-Richtung entsprechen.
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Nachfolgend übermittelt die Steuerschaltung 401 ein Signal an die
Wählschaltung 402x (oder 402y), um diejenige Spulenschleife 11-i (oder 12-i)
auszuwählen, die von den Spulenschleifen 11-1 bis 11-48 in der X-Richtung
(oder den Spulenschleifen 12-1 bis 12-48 in der Y-Richtung) den höchsten
Spannungswert geliefert hat. Die Steuerschaltung 401 wiederholt dann das
Senden und Empfangen der elektrischen Welle mehrere Male, z. B. sieben
mal, und führt eine A/D-Umwandlung der von den Tiefpaßfiltern 414 und
415 erhaltenen Ausgabewerte aus. Die Steuerschaltung 401 führt dann eine
Bestimmung aus, welches der Ausgangssignale der Tiefpaßfilter 414 und 415
größer als ein vorgegebener Wert ist und unterscheidet so den Zustand, d. h.
ein oder aus, des Schalters 251. Das Ergebnis der Unterscheidung des
Zustands des Schalters 251 wird zusammen mit den Koordinatenwerten, die
der Position des Griffels 2 in X- und Y-Richtung entsprechen, an die
Verarbeitungseinrichtung 6 übermittelt.
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Wenn der erste Zyklus der Positionserfassung und Zustandsunterscheidung
wie beschrieben abgeschlossen ist, beginnt die Steuerschaltung 401 eine
zweite und nachfolgende Positionserfassungsoperationen. Genauer gesagt
übermittelt die Steuerschaltung 401 an die Wählschaltung 402x Information
zum Auswählen einer vorgegebenen Anzahl von Spulenschleifen, z. B. 10
Spulen, auf jeder Seite der Spulenschleife, die unter den
X-Richtungs-Spulenschleifen 11-1 bis 11-48 die größte Meßspannung geliefert hat. Ähnlich
übermittelt die Steuerschaltung 401 an die Wählschaltung 402y eine Information
zum Auswählen einer vorgegebenen Anzahl von Spulenschleifen, z. B. 10
Spulen, auf jeder Seite der Spulenschleife, die unter den
Y-Richtungs-Spulenschleifen 12-1 bis 12-48 die größte Meßspannung geliefert hat. Dann wird
die Erfassung der Position des Griffels 2 sowohl in X- als auch in Y-Richtung
und die Unterscheidung des Ein/Aus-Zustands des Schalters 251, in der
gleichen Weise durchgeführt, wie oben beschrieben wurde, und die so
erhaltenen Koordinatenwerte und das Ergebnis der Unterscheidung werden an die
Verarbeitungseinrichtung 6 übermittelt, um die Daten zu erneuern. Die
Steuerschaltung 401 wiederholt dann diesen Vorgang.
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Mit dem Ausdruck "Niveauüberprüfung" in Fig. 9 ist ein Vorgang gemeint,
bei dem überprüft wird, ob der größte Wert der Meßspannung den zuvor
erwähnten Detektionspegel erreicht hat, und überprüft wird, welche der
Spulenschleifen den größten Wert geliefert hat. Wenn der Detektionspegel nicht
erreicht worden ist, wird die nachfolgende Berechnung der
Koordinatenwerte abgebrochen und eine Operation ausgeführt, um die Mitte der Gruppe der
Spulenschleifen einzustellen, die im nächsten Zyklus des
Positionserfassungsvorgangs
und des Zustandsunterscheidungsvorgangs auszuwählen sind.
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Ein Verfahren zur Bestimmung des Koordinatenwertes in der X- oder
Y-Richtung, d. h., des zuvor genannten Koordinatenwertes xp, besteht darin, daß
eine geeignete Funktion verwendet wird, die die Wellenform in der Nähe des
Maximalwertes der Meßspannungen Vx1 bis Vx48 approximiert, und der
Koordinatenwert des Maximalwertes dieser Funktion bestimmt wird.
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Zum Beispiel kann mit Bezug auf Fig. 7(c) eine Kurve, die den größten Wert
Vx3 der Meßspannung und die Meßspannungen Vx2 und Vx4 auf beiden
Seiten des größten Meßspannungswertes Vx3 verbindet, durch eine
quadratische Funktion approximiert werden. Unter Verwendung dieser
quadratischen Funktion kann der Koordinatenwert wie folgt bestimmt werden.
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Vx2 = a(x2-xp)²+b (1)
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Vx3 = a(x3-xp)²+b (2)
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Vx4 = a(x4-xp)²+b (3),
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wobei die Koordinatenwerte der Mitten der Spulenschleifen 11-1 bis 11-48
jeweils mit x1 bis x48 bezeichnet sind, während der Abstand mit Δx
bezeichnet ist.
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In diesen Formeln bezeichnen die Symbole a und b jeweilige Konstanten, die
die Bedingung (a < 0) erfüllen.
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Dabei sind die folgenden Bedingungen erfüllt:
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x3-x2 = Δx (4)
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x4-x2 = 2Δx (5)
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Die folgende Formel (6) wird erhalten, indem die Formeln (4) und (5) in die
Formeln (2) und (3) eingesetzt werden:
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xp = x2 + Δx/2 {(3Vx2 - 4Vx3 + Vx4)/Vx2 - 2Vx3 + Vx4)} (6)
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Es ist deshalb möglich, den Koordinatenwert xp, der der Position des Griffels
2 entspricht, zu bestimmen, indem die größte Meßspannung und die
Meßspannungen von den Spulenschleifen auf beiden Seiten der Spulenschleife,
die die größte Spannung liefert, aus den Meßspannungen Vx1 bis Vx48
herausgesucht werden und die Berechnung der Formel (6) ausgeführt wird,
unter Verwendung der Werte dieser Meßspannungen und der (bekannten)
Koordinatenwerte der Spulenschleife, die unmittelbar vor der Spulenschleife
liegt, die die größte Spannung ergeben hat.
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Von den Koordinatenwerten der sowohl in X- als auch in Y-Richtung
angegebenen Position werden die Werte, die an die Verarbeitungseinrichtung (6)
übermittelt worden sind, zusammen mit dem Ergebnis der Unterscheidung
des Zustands des Schalters 251, in einem nicht gezeigten Speicher
gespeichert und einem Anzeige-Speicher 502 in der Anzeige-Steuerschaltung 5
zugeführt. Diese Werte werden in eine vorgegebene Reihenfolge gebracht und
in dem Anzeige-Speicher gespeichert. Die gespeicherten Werte werden
sequentiell in Übereinstimmung mit Zeitimpulsen von der Steuerschaltung 501
gelesen und an den X-Richtungs-Treiber 503 übermittelt. Der X-Richtungs-
Treiber 503 und der Y-Richtungs-Treiber 504 erhalten Scanimpulse, die
durch eine Scanschaltung 505 synchron mit den Zeitimpulsen der
Steuerschaltung 501 erzeugt werden, und die Treiber 503 und 504 treiben die
Elektroden auf der Anzeigeeinheit 3, die den Koordinatenwerten der
angegebenen Position entsprechen, sowohl in X- als auch in Y-Richtung, wodurch
die angegebene Position an demselben Punkt auf der Anzeigeeinheit 3
angezeigt wird, wie der Punkt auf dem Tablett 1, der durch den Griffel 2
bezeichnet wurde.
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Folglich werden Buchstaben oder Muster, die durch den Ort des Griffels 2
bezeichnet werden, der im Ein-Zustand gehalten wurde und auf der auf dem
Tablett 1 überlagerten Anzeigeeinheit 3 bewegt wurde, durch helle (starke)
Linien auf der Anzeigeeinheit 3 dargestellt.
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Andererseits werden die Koordinatenwerte der angegebenen Position in
X- und Y-Richtung, die in der Verarbeitungseinrichtung 6 gespeichert sind, und
andere auf der Grundlage dieser koordinatenwerte gebildete Daten an die
Modulationsschaltung 701 des Akustik-Kopplers 7 übermittelt, damit sie in
Signale eines akustischen Bandes moduliert und durch einen Lautsprecher
702 in akustische Signale umgewandelt werden, so daß sie über ein Telefon 8
und ein Telefonnetz an die Gegenstelle gesendet werden. Wenn die
Gegenstelle dasselbe Koordinateneingabegerät hat wie das des beschriebenen
Ausführungsbeispiels, werden die Buchstaben und Muster auf der Anzeigeeinheit
der Gegenstelle angezeigt. Andererseits werden Koordinatenwerte und
Daten, die von der Gegenstelle übermittelt wurden, durch das Mikrofon 703
und die Demodulationsschaltung 704 in die Verarbeitungseinrichtung 6
eingegeben und vorübergehend in der letzteren gespeichert. Die so
gespeicherten Koordinatenwerte und die Daten werden dann über die
Anzeige-Steuerschaltung 5 in der gleichen Weise wie zuvor beschrieben auf der
Anzeigeeinheit 3 angezeigt.
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Die Verarbeitungseinrichtung 6 kann so ausgelegt sein, daß sie eine
Edierfunktion zum Edieren von Buchstaben und/oder eine
Musterverarbeitungsfunktion zum Verarbeiten von Mustern aufweist. In einem solchen Fall
können die über das Tablett 1 eingegebenen Buchstaben und Muster nach Wahl
korrigiert, hinzugefügt oder gelöscht werden, und das Ergebnis einer solchen
Bearbeitung oder Musterverarbeitung kann gleichzeitig auf der Anzeigeeinheit
3 des Koordinateneingabegerätes dieser Station und auf der Anzeigeeinheit 3
der Gegenstelle angezeigt werden.
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Die Anordnung kann so sein, daß das Tablett 1 oder ein anderer Teil des
Gerätes mit einem Mikrofon versehen ist, während die
Verarbeitungseinrichtung 6 mit einer akustischen Erkennungsfunktion ausgestattet ist, so daß
verschiedene Befehle stimmlich eingegeben werden können. Es ist auch
möglich, die Verarbeitungseinrichtung 6 mit einer
Buchstabenerkennungsfunktion auszustatten, so daß sie als Klarschriftleser verwendet werden kann.
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Es ist nicht stets erforderlich, daß die Fläche des Eingabeberelchs auf dem
Tablett 1 und die Anzeigefläche der Anzeigeeinheit 3 gleich sind. Die Größe
des Eingabeberelches des Tabletts 1 kann nämlich kleiner oder größer sein
als die Größe der Anzeigefläche der Anzeigeeinheit 3. Außerdem ist es nicht
zwingend, daß die Anzeigeeinheit 3 auf dem Tablett 1 überlagert ist.
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Die Anzahlen der in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendeten
Spulenschleifen sowie die Art und Weise, in der diese Spulenschleifen
angeordnet sind, ist lediglich als Beispiel zu verstehen und kann nach Bedarf
variiert werden.