JPH0192826A - 情報入出力装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は情報入出力装置、特に所定方式の表示手段に所
定方式の座標入力装置を重ねて配置してなる情報入出力
装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来より手書きの文字１図形などをコンピュータなどの
処理装置に入力する装置として各種の入力ペンおよびタ
ブレットなどを用いた座標入力装置が知られている。こ
の種の方式では入力された文字１図形などからなる画像
情報はＣＲＴディスプレイなどの表示装置やプリンタな
どの記録装置に出力される。

この種の装置の入力方式として、抵抗膜や透明電極マト
リクスを用いる方式、超音波振動を利用する方式など各
種の方式が用いられている。特に、透明電極を用いる方
式、超音波振動を媒介として入力座標を検出する方式で
は、入力タブレットを光透過材料から構成できるので、
これをＣＲＴ、ＬＣＤ、ＥＬパネルなどの表示器上に配
置して用いることができる。

このような構成を採用することにより、操作者は表示器
の表示をそのまま操作するような感覚で入力を行なえる
、あるいは座標入力装置から入力された情報をリアルタ
イムで同じ座標系を設定した表示器に表示することによ
り紙に通常の筆記具で書き込むような感覚で手書きの文
字、画像を入力できる。

［発明が解決しようとする問題点Ｊ ところが、従来装置に用いられているＣＲＴ、ＬＣＤそ
の他の表示器は、駆動状態においてのみデータを表示す
るものであり、装置の電源を遮断すると表示は消えてし
まう。

したがって、表示内容を保持しようとする場合には、そ
の期間だけ装置の電源をオンにしておく必要がある。し
かし、表示のためだけに電源を投入しておくと消費電力
が増大するという不都合がある。このことは特に電池な
どを電源として用いる装置では問題になる。

［問題点を解決するための手段］ 以上の問題点を解決するために、本発明においては、所
定方式の表示手段に所定方式の座標入力装置を重ねて配
置してなる情報入出力装置において、前記表示手段とし
て駆動遮断後も表示内容を保持するメモリ性表示手段を
用いる構成を採用した。

［作　用］ 以上の構成によれば、メモリ性表示手段により電源遮断
後も表示内容を保持できるので、表示のためだけに装置
の電源を投入状態にしておく必要がない。

［実施例］ 以下、図面に示す実施例に基づき、本発明の詳細な説明
する。

第１図は本発明を採用した情報入出力袋との構造を示し
ている。第１図の情報入出力装置は振動伝達板８からな
る入力タブレットに振動ペン３によって座標入力を行な
わせ、入力された座標情報にしたがって入力タブレット
下に重ねて配置された表示器ｌｌ′に入力画像を表示す
るものである。

本実施例、では、表示器１１′にメモリ性を有するもの
、すなわちＦＬＣＤ（強誘電性液晶ディスプレイ）など
、駆動遮断後も最終的な表示内容を継続して表示できる
装置を用いる。このような表示器を用いることにより１
表示駆動のためだけに装置全体の電源を投入状態にして
おくことが必要なくなる。

さらに第１図において符号８で示されたものはアクリル
、ガラス板などからなる振動伝達板で振動ペン３から伝
達される振動をその角部に３個設けられた振動センサ６
に伝達する０本実施例では振動ペン３から振動伝達板８
を介して振動センサ６に伝達された超音波振動の伝達時
間を計測することにより振動ペン３の振動伝達板８上で
の座標を検出する。

振動伝達板８は振動ペン３から伝達された振動が周辺部
で反射されて中央部の方向に戻るのを防止するためにそ
の周辺部分をシリコンゴムなどから構成された反射防止
材７によって支持されている。

振動伝達板８は、通常のＬＣＤパネルと同様にドツト表
示が可能なＦＬＣＤパネルからなる表示器１１′上に配
置され、振動ペン３によりなぞられた位置にドツト表示
を行なうようになっている。すなわち、検出された振動
ペン３の座標に対応した表示器１１”上の位置にドツト
表示が行なわれ、振動ペン３により入力された点、線な
どの要素により構成される画像はあたかも紙に書き込み
を行なったように振動ペンの軌跡の後に現れる。

また、このような構成によれば表示器１１”にはメニュ
ー表示を行ない、振動ペンによりそのメニュー項目を選
択させたり、プロンプトを表示させて所定の位置に振動
ペン３を接触させるなどの入力方式を用いることもでき
る。

振動伝達板８に超音波振動を伝達させる振動ペン３は、
内部に圧電素子などから構成した振動子４を有しており
、振動子４の発生した超音波振動を先端が尖ったホーン
部５を介して振動伝達板８に伝達する。

第２図は振動ペン３の構造を示している。振動ペン３に
内蔵された振動子４は、振動子駆動回路２により駆動さ
れる。振動子４の駆動信号は第１図の演算および制御回
路１から低レベル・のパルス信号として供給され、低イ
ンピーダンス駆動が可能な振動子駆動回路２によって所
定のゲインで増幅された後、振動子４に印加される。

電気的な駆動信号は振動子４によって機械的な超音波振
動に変換され、ホーン部５を介して振動板８に伝達され
る。

振動子４の振動周波数はアクリル、ガラスなどの振動伝
達板８に板波を発生させることができる値に選択される
。また、振動子駆動の際、振動伝達板８に対して第２図
の垂直方向に振動子４が主に振動するような振動モード
が選択される。また、振動子４の振動周波数を振動子４
の共振周波数とすることで効率のよい振動変換が可能で
ある。

上記のようにして振動伝達板８に伝えられる弾性波は板
波であり、表面波などに比して振動伝達板８の表面の傷
、障害物などの影響を受けにくいという利点を有する。

再び、第１図において、振動伝達板８の角部に設けられ
た振動センサ６も圧電素子などの機械〜電気変換素子に
より構成される。３つの振動センサ６の各々の出力信号
は波形検出回路９に入力され、後段の演算制御回路１に
より処理可能な検出信号に変換される。演算制御回路１
は振動伝達時間の測定処理を行ない、振動ペン３の振動
伝達板８上での座標位置を検出する。

検出された振動ペン３の座標情報は演算制御回路ｌに入
力される。演算制御回路１は入力座標情報に基づいてビ
デオ信号処理装置ｌＯを介して表示器１１”の出力動作
を制御する。

第３図は第１図の演算制御回路ｌの構造を示している。

ここでは主に振動ペン３の駆動系および振動センサ６に
よる振動検出系の構造を示している。

マイクロコンピュータ１１は内部カウンタ、ＲＯＭおよ
びＲＡＭを内蔵している。駆動信号発生回路１２は第１
図の振動子駆動回路２に対して所定周波数の駆動パルス
を出力するもので、マイクロコンピュータ１１により座
標演算用の回路と同期して起動される。

カウンタ１３の計数値はマイクロコンピュータ１１によ
りラッチ回路１４にラッチされる。

一方、波形検出回路９は、振動センサ６の出力から後述
のようにして、座標検出のための振動伝達時間を計測す
るための検出信号のタイミング情報を出力する。これら
のタイミング情報は入力ボート１５にそれぞれ入力され
る。

波形検出回路９から入力されるタイミング信号は入力ボ
ート１５に入力され、ラッチ回路１４内の各振動センサ
６に対応する記憶領域に記憶され、その結果がマイクロ
コンピュータ１１に伝えられる。

すなわち、カウンタ１３の出力データのラッチ値として
振動伝達時間が表現され、この振動伝達時間値により座
標演算が行なわれる。このとき。

判定回路１６は複数の振動センサ６からの波形検出のタ
イミング情報がすべて入力されたかどうか全判定し、マ
イクロコンピュータ１１に報知する。

表示器１１′の出力制御処理は入出力ポート１７を介し
て行なわれる。

第４図は第１図の波形検出回路９に入力される検出波形
と、それに基づく振動伝達時間の計測処理を説明するも
のである。第４図において、符号４１で示されるものは
振動ペン３に対して印加される駆動信号パルスである。

このような波形により駆動された振動ペン３から振動伝
達板８に伝達された超音波振動は振動伝達板８内を通っ
て振動センサ６に検出される。

振動伝達板８内を振動センサ６までの距離に応じた時間
ｔｇをかけて進行した後、振動は振動センサ６に到達す
る。第４図の符号４２は振動センサ６が検出した信号波
形を示している０本実施例において用いられる板波は分
散性の波であり、そのため検出波形のエンベロープ４２
１と位相４２２の関係は振動伝達距離に応じて変化する
。

ここで、エンベロープの進む速度を群速度Ｖｇ、位相速
度をＶｐとする。この群速度および位相速度の違いから
振動ペン３と振動センサ６間の距離を検出することがで
きる。

まず、エンベロープ４２ｉのみに着目すると、その速度
はＶｇであり、ある特定の波形上の点、たとえばピーク
を第４図の符号４３のように検出すると、振動ペン３お
よび振動センサ６の間の距離ｄはその振動伝達時間をｔ
ｇとして ｄ＝Ｖｇ・ｔｇ　　　　　　　　　　　・・・（１）こ
の式は振動センサ６の１つに関するものであるが、同じ
式により他の２つの振動センサ６と振動ペン３の距離を
示すことができる。

さらに、より高精度な座標値を決定するためには、位相
信号の検出に基づく処理を行なう、第４図の位相波形４
２２の特定の検出点、たとえば振動印加から、ピーク通
過後のゼロクロス点までの時間をｔｐとすれば振動セン
サと振動ペンの距離は ｄ＝ｎ・入ｐ＋Ｖｐ・ｔｐ　　　　　　・・・（２）と
なる、ここで入ｐは弾性波の波長、ｎは整数である。

前記の（１）式と（２）式から上記の整数ｎは ｎ−［（Ｖｇ＊ｔｇ−Ｖｐ＊ｔｐ）　／　入ｐ　＋１　
／Ｎ　］　・・・（３）と示される。ここでＮは０以外
の実数であり、適当な数値を用いる。たとえばＮ＝２と
し、±１／２波長以内であれば、ｎを決定することがで
きる。

上記のようにして求めたｎを（２）式に代入することで
、振動ペン３および振動センサ６間の距離を正確に測定
することができる。

第３図に示した２つの振動伝達時間ｔｇおよびｔｐの測
定のため、波形検出回路９はたとえば第５図に示すよう
に構成することができる。

第５図において、振動センサ６の出力信号は前述の増幅
回路５１により所定のレベルまで増幅される。

増幅された信号はエンベロープ検出回路５２に入力され
、検出信号のエンベロープのみが取り出される。抽出さ
れたエンベロープのピークのタイミングはエンベロープ
ピーク検出回路５３によって検出される。ピーク検出信
号はモノマルチバイブレータなどから構成された信号検
出回路５４によって所定波形のエンベロープ遅延時間検
出信号Ｔｇが形成され、演算制御回路ｌに入力される。

また、このＴｇ倍信号タイミングと、遅延時間調整回路
５７によって遅延された元信号から検出回路５８により
位相遅延時間検出信号Ｔｐが形成され、演算制御回路１
に入力される。

すなわち、Ｔｇ倍信号単安定マルチバイブレータ５５に
より所定幅のパルスに変換される。また、フンバレート
レベル供給回路５Ｇはこのパルスタイミングに応じてｔ
ｐ倍信号検出するためのしきい値を形成する。この結果
、コンパレートレベル供給回路５６は第３図の符号４４
のようなレベルとタイミングを有する信号４４を形成し
、検出回路５７に入力する。

すなわち、単安定マルチバイブレータ５５およびコンパ
レートレベル供給回路５６は位相遅延時間の測定がエン
ベロープピーク検出後の一定時間のみしか作動しないよ
うにするためのものである。

この信号はコンパレータなどから構成された検出回路５
８に入力され、第４図のように遅延された検出波形と比
較され、この結果符号４５のようなｔｐ検出パルスが形
成される。

以上に示した回路は振動センサ６の１つ分のちので、他
のそれぞれのセンサに対しても同じ回路が設けられる。

センサの数を一般化してｈ個とすると、エンベロープ遅
延時間Ｔｇｌ−ｈ、位相遅延時間Ｔｐｌ〜ｈのそれぞれ
ｈ個の検出信号が演算制御回路ｌに入力される。

第３図の演算制御回路では上記の７ｇ１〜ｈ、Ｔｐｌ〜
ｈ信号を入力ボート１５から入力し、各々のタイミング
をトリガとしてカウンタ１３のカウント値をラッチ回路
１４に取り込む。前記のようにカウンタ１３は振動ペン
の駆動と同期してスタートされているので、ラッチ回路
１４にはエンベロープおよび位相のそれぞれの遅延時間
を示すデータが取り込まれる。

第６図のように振動伝達板８の角部に３つの振動センサ
６を符号ＳｌからＳ３の位置に配置すると、第４図に関
連して説明した処理によって振動ペン３の位置Ｐから各
々の振動センサ６の位置までの直線距離ｄｌ−ｄ３を求
めることができる。

さらに演算制御回路１でこの直線距１１１ｄｌ−ｄ３に
基づき振動ペン３の位置Ｐの座ｍ（ｘ、ｙ）を３平方の
定理から次式のようにして求めることができる。

！　＝　Ｘ／２　＋　（ｄｉ　＋　ｄ２）　（ｄｌ−ｄ
２）　／　２Ｘ　・−（４）ｙ　　＝　　Ｙ／２　　＋
　　（ｄｉ　　＋　　ｄ３）　　（ｄｌ−ｄ３）　　／
　　２Ｙ　　・・・（５）ここでｘ、ＹはＳ２、Ｓ３の
位置の振動センサ６と原点（位９５１）のセンサのＸ、
Ｙ軸に沿った距離である。

以上のようにして振動ペン３の位置座標をリアルタイム
で検出することができる。

さらに、前述のように検出した座標情報に応じ、ビデオ
信号処理装置１０を介して同じ振動伝達板８と表示座標
系を設定した表示器１１’にドツト表示を行なうことに
より、リアルタイムで入力された手書きの文字、画像な
どを表示出力することができる。

このような構成によれば、表示面と情報入力面が一体化
されているので、小さい視線の移動量で操作性よく情報
入力あるいは入力情報の確認が行なえる。しかも表示器
１１′はメモリ性を有しているから、電源を遮断しビデ
オ信号処理装置１０による表示駆動を遮断しても最終的
な表示内容が表示器１１’上に保持される。

したがって、従来装置のように、単に表示を行なうため
だけに装置の主電源を投入したままにしておく必要がな
く、所望の文字画像データが表示された後ならば、その
まま電源を遮断すれば電力を消費することなく継続して
表示内容を保持できる。このような動作を利用して、掲
示板、カレンダー、ポスターなどの代用として装置を用
いることも考えられる。

この効果は手書きの文字、画像の入力に限定されること
なく、表示器１１’にメニュー、プロンプトなどを表示
したり、データ表示を行なわせたりするような用途にお
いても同じである。

以上では超音波方式の座標入力装置を例示したが、座標
入力方式はこれに限定されることなく、種々の方式を用
いることができる。

第７図は透明電極マトリクスを用いる座標入力装置にＦ
ＬＣＤパネルからなる表示器１１’を組み合わせた例を
示す。

第７図において符号７８．７９で示されるものは上側電
極シート、下側電極シートであり、スペーサ７０を介し
て所定距離離間させて対向配置されている。

上側電極シート７８．下側電極シート７９はそれぞれ弾
性を有するプラスチックフィルムからなり、その対向面
には互いにほぼ直角方向に複数配列された透明電極スト
ライプが設けられている。

したがって１図示のように上側電極シート７８の表面を
指Ｆ（あるいは筆記具、専用の入力ベンなど）で押下し
上側電極シート７８と下側電極シート７９の対向面を接
触させることにより、上側電極シート７８．下側電極シ
ート７９上の電極ストライプがそれぞれ接触し、電極ス
トライプが構成する電極マトリクス上の押下位置に対応
した位置に入力信号を発生することができる。

それほど大きな座標分解能を得ることはできないが、こ
のような方法によっても座標入力が可能で、前記実施例
と同様に入力座標データに基づいて表示器１１′に前述
のような各種の方式で表示を行なうことができる。

このような構成においても、ＦＬＣＤパネルから構成さ
れる表示器１１′は駆動を遮断しても表示内容を継続し
て保持できるから、前記と同様の効果を得ることができ
る。

なお、電源遮断時に表示出力をそのまま保持する電源遮
断モードの他に、装置の表示制御モードの一つとして電
源遮断時に表示内容を消去するモードを設けてもよい、
電源遮断モードをクリアすることにより１機密性のある
データを扱う場合にデータのプライバシー、秘密性を保
護することができる。また、上記の２つのモードをスイ
ッチなどで切り換えて用いるようにすれば用途に応じて
電源遮断後の表示状態を所望に制御でき、装置の付加価
値を高めることができる。

座標入力方式、表示器の方式は上記の実施例に限定され
ることなく、記載した以外の方式を用いてもよいのはも
ちろんである。

［発明の効果］ 以上から明らかなように１本発明によれば、所定方式の
表示手段に所定方式の座標入力装置を重ねて配置してな
る情報入出力装置において、前記表示手段として駆動遮
断後も表示内容を保持するメモリ性表示手段を用いる構
成を採用しているので、表示面と情報入力面を一体化で
き、小さい視線の移動量で操作性よく情報入力あるいは
入力情報の確認が行なえるとともに、メモリ性表示手段
により電源遮断後も表示内容を保持できるので、表示の
ためだけに装置の電源を投入状態にしておく必要がなく
、装置の消費電力を低減できるという優れた効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用した情報入出力装置の構成を示し
た説明図、第２図は第１図の振動ペンの構造を示した説
明図、第３図は第１図の演算制御回路の構造を示したブ
ロック図、第４図は振動ペンと振動センサの間の距離測
定を説明する検出波形を示した波形図、第５図は第１図
の波形検出回路の構成を示したブロック図、第６図は振
動センサの配置を示した説明図、第７図は座標入力装置
の他の実施例を示した説明図である。 １・・・演算制御回路　　　３・・・振動ペン４・・・
振動子　　　　　　６・・・振動センサ８・・・振動伝
達板　　　　１１’・・・表示器５１・・・前置増幅器 １５．１６・・・入力ボート ５２・・・エンベロープ検出回路 ５４．５８・・・信号検出回路 ５９・・・Ａ／Ｄ変換回路　７０・・・スペーサ７８・
・・上側電極シート　７９・・・下側電極シート第３図 第５図 第６図 弛の失商イグｆ１の説明図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）所定方式の表示手段に所定方式の座標入力装置を重
   ねて配置してなる情報入出力装置において、前記表示手
   段として駆動遮断後も表示内容を保持するメモリ性表示
   手段を用いることを特徴とする情報入出力装置。 ２）前記メモリ性表示手段として強誘電性液晶ディスプ
   レイを用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の情報入出力装置。