JPH0210442B2

JPH0210442B2 -

Info

Publication number: JPH0210442B2
Application number: JP59041376A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Taguchi; Tsugunari Yamanami
Original assignee: Wakomu KK
Current assignee: Wakomu KK
Priority date: 1984-03-06
Filing date: 1984-03-06
Publication date: 1990-03-08
Also published as: EP0159498A1; JPS60186924A; EP0159498B1; DE3573668D1; US4631356A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は磁気ペン等により指定した位置座標を
簡易に入力し、この座標或いはこれに基づく画像
情報を表示し得るデイスプレイ付の座標入力装置
に関するものである。

（従来技術と問題点）従来、手書き文字や図形を記入するタブレツト
と、その筆跡や認識結果を表示するデイスプレイ
とを、独立した別構成並びに別配置した文字等の
入出力装置が提供されているが、タブレツト上に
手書きした文字や図形が正しく認識されて入力さ
れたことを確認するのに、タブレツトの板面とデ
イスプレイ画とを交互に見る必要があり、従つて
手書き文字による文章の入力動作を著しく阻害
し、操作性が悪い。また、文字の訂正、挿入など
の編集時に、カーソルを動かして訂正や挿入すべ
き文字の位置を指定するため、カーソルの現在位
置と目的とする文書中の文字の位置を確認しなが
らカーソルを動かす必要があり、操作性に難点が
あつた。

一方、これに対し、タブレツトとデイスプレイ
とを一体化した入出力装置が例えば特開昭58−
144287号公報等に於いて提案され、表示されてい
る文書中の任意の位置をタブレツト上に於いて、
文字認識回路に接続したスタイラスペンによつて
直接指定し、編集作業、入出力作業を容易化され
ることになつた。つまり、筆記者は入力段階か
ら、タブレツト上に見える入力書式に従つて任意
に文章を記入するだけで、あたかも出力紙面上で
レイアウトを行いながら文書を作成しているのと
同様の操作性を得ることができる。

しかしながら、かかる入出力装置にあつては、
タブレツト上の文字、図形記入部に於ける文字等
の記入の際、文字認識回路とスタイラスペンとを
継ぐコードが邪魔になるほか、記入に際しスタイ
ラスペンをタブレツト上に接触または近接させな
いと、高精度に文字や位置の指定ができないとい
う実用上の問題点があつた。

（発明の目的）本発明は上記従来の問題点に着目して成された
ものであり、タブレツトに対する位置の指定をタ
ブレツトの上方の離れた位置から簡単な操作によ
り行なえるデイスプレイ付の座標入力装置を提供
することを目的とする。

（実施例）第１図は本発明の一実施例の概要を示す斜視図
である。同図において、１００は座標を入力する
ためのタブレツト、２００は座標の指定を行なう
位置指定用磁気発生器（以下、単に磁気ペンと称
す。）、３００はタブレツト１００上に重ね合わさ
れた平面形のデイスプレイ、４００は所定周期の
交番電流（ここでいう交番電流とは正弦波、短形
波、三角波等の全てを含む。）を常時発生する駆
動電流源、５００は磁気ペン２００で指定したタ
ブレツト１００上の座標値を検出する位置検出回
路、６００はデイスプレイ３００を駆動する表示
制御回路、７００は処理装置である。

第２図はタブレツト１００の主要構成を示す一
部切欠分解斜視図、第３図は要部断面図である。
同図において、１１０はＸ方向位置検出部であ
り、長尺の磁性体１１１ａ〜１１１ｅと励磁線１
１２ａ〜１１２ｉと検出線１１３ａ〜１１３ｈと
絶縁シート１１４，１１５とからなつている。各
磁性体１１１ａ〜１１１ｅは絶縁シート１１４，
１１５間にその長手方向をＸ方向に沿う如く互い
に平行に取り付けられている。また、磁性体１１
１ａ〜１１１ｅとしては磁石を接近させても磁化
され難く、即ち保持力が小さく且つ透磁率（μ）
の高い材料、例えばアモルフアス合金、パーマロ
イ合金等が好ましい。アモルフアス合金として
は、例えばFe₇₉B₁₆Si₅（原子％）（保持力0.2ｅ、
透磁率μ＝14000）などが使用できる。また、磁
性体１１１ａ〜１１１ｅは細長い形状をしてお
り、その断面は長手形の薄帯状か円形の線状が望
ましく、薄帯状の場合、幅は数mm〜数10mm程度、
厚さは数μｍ〜数10μｍ程度が製造も容易で且つ
特性も良好である。アモルフアス合金は製造上、
厚さが20〜50μｍの薄いものを作れるので、これ
を切断して薄帯状としても良く、また断面円形の
線状のものも作れるので、これをそのまま適用し
ても良い。

各励磁線１１２ａ〜１１２ｉは、絶縁シート１
１４の上面に配設された部分（以下、上半部と称
す。）と絶縁シート１１５の下面に配設された部
分（以下、下半部と称す。）とが、それらの一端
でそれぞれ連続してなつており、励磁線１１２
ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ，１１２ｅ，
１１２ｆ，１１２ｇ，１１２ｈの下半部の他端
と、励磁線１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ，１１
２ｅ，１１２ｆ，１１２ｇ，１１２ｈ，１１２ｉ
の上半部の他端とがそれぞれ接続され、即ち励磁
線１１２ａ〜１１２ｉは直列に接続され、励磁線
１１２ａの上半部の他端と励磁線１１２ｉの下半
部の他端は駆動電流源４００に接続される。ま
た、各励磁線１１２ａ〜１１２ｉは磁性体１１１
ａ〜１１１ｅの長手方向と直交する如く所定間隔
をおいて互いに平行に配置されている。

各検出線１１３ａ〜１１３ｈは、絶縁シート１
１４の上面に配設された部分（以下、上半部と称
す。）と絶縁シート１１５の下面に配設された部
分（以下、下半部と称す。）とが、それらの一端
でそれぞれ連続してなつており、検出線１１３ａ
〜１１３ｈの上半部の他端はそれぞれ信号選択手
段、例えば公知のマルチプレクサ１３０に接続さ
れ、検出線１１３ａ〜１１３ｈの下半部の他端は
共通に接地される。また、各検出線１１３ａ〜１
１３ｈはそれぞれ励磁線１１２ａ〜１１２ｉのそ
れぞれの間に互いに平行に、且つ磁性体１１１ａ
〜１１１ｅの長手方向と直交する如く配置されて
いる。

１２０はＹ方向位置検出部で、長尺の磁性体１
２１ａ〜１２１ｅと励磁線１２２ａ〜１２２ｉと
検出線１２３ａ〜１２３ｈと絶縁シート１２４，
１２５とからなつており、その細部の構造はＸ方
向位置検出部１１０と同様である。各励磁線１２
２ａ〜１２２ｉは駆動電流源４００に接続され、
各検出線１２３ａ〜１２３ｈの各一端はマルチプ
レクサ１４０に接続され、その他端は共通に接地
される。

前記Ｙ方向位置検出部１２０は非磁性の金属ケ
ース１５０の内部底面に絶縁シート１６０を介し
て取り付けられ、またＸ方向位置検出部１１０は
前記Ｙ方向位置検出部１２０の上に絶縁シート１
６１を介して、その磁性体，励磁線並びに検出線
が互いに直交する如くできるだけ近接して重ね合
わされ、必要に応じて接着剤等で固定される。ま
た、マルチプレクサ１３０，１４０も金属ケース
１５０内部に装着・固定される。更にまた、金属
ケース１５０の上部には非磁性の金属よりなる蓋
１５１が被せられる。

第４図は駆動電流源４００の具体的構成を示す
回路図である。同図において、４０１はフアンク
シヨンジエネレータ、例えばインターシル製
IC.8038であり、コンデンサＣと抵抗Ｒの値で定
まる所定の周波数の正弦波信号を出力する。ま
た、４０２はパワードライバであり、オペアンプ
と差動増幅器とからなつており、前記正弦波信号
を電流増幅して励磁線１１２ａ〜１１２ｉ，１２
２ａ〜１２２ｉへ常時送出する。

第５図は磁気ペン２００の構造を示す断面図、
第６図はその電気回路図である。同図において、
２０１は合成樹脂等からなるペン状の容器であ
り、その一端には先端先細状の棒磁石２０２が軸
方向に摺動自在に収容されている。また、２０３
は操作スイツチで、棒磁石２０２の他端に対向し
て取り付けられている。また、２０４は超音波信
号の送信機、２０５は超音波の送波器で、電池２
０６とともに容器２０１内の適所に収納されてい
る。前記容器２０１を保持しゴムバー２０７を取
り付けた棒磁石２０２の先端を入力面に押し当て
れば、該棒磁石２０２がスライドしてスイツチ２
０３がオンし、これによつて、送信機２０４内の
発振回路２０４ａ及び増幅器２０４ｂが動作し、
送波器２０５より測定開始を示す信号、例えば所
定周波数の連続パルス信号を超音波信号に変えて
発信する。

デイスプレイ３００としては、例えば交差させ
た複数の水平電極及び垂直電極に液晶媒体を介在
した周知のマトリクス型液晶表示パネルが用いら
れる。また、デイスプレイ３００の表示面積はタ
ブレツト１００の入力可能範囲と等しく、その表
示位置がタブレツト１００の座標位置と一致する
ように重ねられている。

第７図は本発明装置の要部を示すブロツク図で
ある。以下、各回路ブロツクの説明と共に装置の
動作について詳述する。

当初、タブレツト１００の各検出線１１３ａ〜
１１３ｈ及び１２３ａ〜１２３ｈには、前記励磁
線１１２ａ〜１１２ｉ及び１２２ａ〜１２２ｉを
流れる交番電流に基づく電磁誘導によりほぼ等し
い誘導電圧が発生している。この電磁誘導は磁性
体１１１ａ〜１１１ｅ及び１２１ａ〜１２１ｅを
介して行なわれるため、磁性体１１１ａ〜１１１
ｅ及び１２１ａ〜１２１ｅの透磁率が大きい程、
前記誘導電圧の電圧値は大きくなる。ところで、
磁性体１１１ａ〜１１１ｅ及び１２１ａ〜１２１
ｅの透磁率は、外部より加わる磁気バイアスによ
つて第８図に示すように変化し、磁気バイアスが
強くなると、該透磁率は急激に小さくなる。従つ
て、磁性体１１１ａ〜１１１ｅ及び１２１ａ〜１
２１ｅに磁気バイアスを加えると、励磁線１１２
ａ〜１１２ｉ，１２２ａ〜１２２ｉから検出線１
１３ａ〜１１３ｈ，１２３ａ〜１２３ｈへ誘起す
る電圧も小さくなる。

今、第１図において、磁気ペン２００の棒磁石
２０２の先端を、検出線１１３ａからＸ方向の距
離x_s及び検出線１２３ａからＹ方向の距離y_sだけ
隔てた位置Ａ上の入力面（ここではデイスプレイ
３００の上面）に押し当て、透磁率が小さくなる
程度の磁気バイアスを磁性体１１１ｂ及び１２１
ｄに加えているものとする。

この時、Ｘ方向の検出線１１３ａ〜１１３ｈに
は第９図に示すような誘導電圧V₁〜V₈が発生す
る。第９図において、、横軸は検出線１１３ａ〜
１１３ｈの位置をそれぞれx₁〜x₈とするＸ方向の
座標位置を示し、縦軸は電圧値を示しているが、
前記各電圧V₁〜V₈は位置Ａの両側で一旦減少し、
その後再度増加して位置Ａ直下では極大値をとる
如くなつている。これは、棒磁石２０２より磁性
体１１１ｂに入射する磁束が、該棒磁石２０２の
真下では磁性体１１１ｂとほぼ直交するため透磁
率への影響が小さく、その両側では磁性体１１１
ｂの長手方向に通る磁束が増加し透磁率が減少す
るためである。

一方、前記磁気ペン２００の棒磁石２０２の先
端が入力面に押し当てられているため、スイツチ
２０３がオンとなり、送波器２０５より測定開始
を示す超音波信号が発発信される。該超音波信号
は受波器５０１で受波され、更に受信器５０２で
増幅・波形整形されて入力バツフア５０３に送出
される。演算処理回路５０４は入力バツフア５０
３より前記測定開始信号を読み取り測定開始を認
識すると、出力バツフア５０５を介して切換回路
５０６及びマルチプレクサ１３０へ制御信号を送
り、Ｘ方向の検出線１１３ａ〜１１３ｈの誘導電
圧を増幅器５０７へ順次入力する。前記各誘導電
圧は増幅器５０７で増幅され検波器５０８で整流
されて直流電圧に変換され、更に、アナログ―デ
イジタル（Ａ／Ｄ）変換器５０９にてデイジタル
値に変換され、入力バツフア５０３を介して演算
処理回路５０４に送出される。演算処理回路５０
４では前記各誘導電圧（デイジタル値）をメモリ
５１０に一時記憶し、これらより位置ＡのＸ方向
の座標値x_sを求める。

座標値x_sの算出方法は種々考えられるが、前記
誘導電圧が位置Ａ直下の電圧を極大値としてその
両側で減少している点に着目して、該位置Ａ付近
の誘導電圧に近似する函数を求め、その函数の極
大値の座標として座標値x_sを求めることができ
る。ここで、例えば各検出線１１３ａ〜１１３ｈ
の間隔をΔxとし、第９図において座標x₃からx₅
までを２次函数（図中、実線で示す）で近似する
と、次のようになる。まず、各検出線の電圧と座
標値より下記の式が成り立つ。

V₃＝ａ（x₃−x_s）²＋ｂ …(1) V₄＝ａ（x₄−x_s）²＋ｂ …(2) V₅＝ａ（x₅−x_s）²＋ｂ …(3) ここで、ａ，ｂは定数（ａ＜０）である。ま
た、 x₄−x₃＝Δx …(4) x₅−x₃＝2Δ …(5) である。(4)，(5)式を(2)，(3)式に代入して整理する
と、 x_s＝x₃＋Δx／２（3V₃−4V₄＋V₅／V₃−2V₄＋V₅） …(6) となる。従つて、前記(6)式に電圧V₃，V₄，V₅と
検出線１１３ｃの座標値x₃（既知）を代入し演算
することにより座標値x_sを求めることができる。

演算処理回路５０４は、まず前記各誘導電圧の
中より極大値付近の電圧値を検出しこれを取り出
す。この検出方法としては、例えば各誘導電圧の
大小を順次比較し、ある電圧、仮りにV_kが直前
の電圧V_k-iより大きく、かつ次の電圧V_k+1よりも
大きい時（V_k-1＜V_k＞V_k+1）に電圧V_kをピーク
点に最も近い電圧、即ち前記V₄として、また電
圧V_k-1及びV_k+1を極大値の前後の電圧、即ち前
記V₃及びV₅として検出することができる。而し
て、前記電圧V_k-1，V_k，V_k+1とこれらに対応す
る検出線の座標値（既知）より前記(6)式の演算処
理を行ない、座標値x_sを得る。このようにして得
られたＸ方向の座標値x_sは処理装置７００に送出
され一時記憶される。

ついで、演算処理回路５０４は出力バツフア５
０５を介して切換回路５０６及びマルチプレクサ
１４０に制御信号を送り、Ｙ方向の検出線１２３
ａ〜１２３ｈの誘導電圧を順次入力し、前述と同
様の処理によつてＹ方向の座標値y_sを求め、これ
を処理装置７００に送出する。以下、これを繰り
返し、次々に指示される位置データを得ることが
できる。

一方、処理装置７００に記憶されたＸ方向及び
Ｙ方向の座標値からなる位置データは、表示制御
回路６００の制御回路６０１を介してデイスプレ
イメモリ６０２に送出され、一定の順序に従つて
並べられて記憶されると共に、制御回路６０１か
らのタイミングパルスにより順次読み出されてＸ
方向ドライバ６０３，Ｙ方向ドライバ６０４に出
力される。また、これらのＸ方向ドライバ６０
３，Ｙ方向ドライバ６０４には、前記タイミング
パルスに同期して走査回路６０５が発生するスキ
ヤンニングパルスが入力され、各ドライバ６０
３，６０４はデイスプレイ３００のＸ方向及びＹ
方向の座標値に対応する電極を駆動し、タブレツ
ト１００上に指示した位置をデイスプレイ３００
上の同一位置に表示する。従つて、タブレツト１
００に重ねたデイスプレイ３００の上から磁気ペ
ン２００で書いた文字や図形の筆跡が、デイスプ
レイ３００上に光表示によつて同一筆跡にて表示
される。

また、処理装置７００に文字編集機能を付加す
れば、入力した文字等を修正したり追加，削除で
き、更にまた、図形処理機能等を付加すれば、
CAD，CAM等に利用することもでき、更にまた
メニユー入力装置として利用することもできる。
なお、処理装置７００を介して公知のプロツタや
プリンタに前記位置データ等を送りそのハードコ
ピーを得ることもできる。

第１０図は磁気ペン２００による位置指定のよ
うすを示すものである。棒磁石２０２の先端から
発せられる磁界は同図に示すように該棒磁石２０
２の中心線の延長上の一点ｒから発する如く近似
される。従つて、磁性体１１１ａ〜１１１ｅ及び
１２１ａ〜１２１ｅより前記ｒまでの距離に相当
する位置に入力面、即ちデイスプレイ３００の上
面３０１を形成し、ゴムカバー２０７の先端が点
ｒに位置するよう形成すれば、棒磁石２０２が磁
性体１１１ａ〜１１１ｅ及び１２１ａ〜１２１ｅ
に対して傾いても（但し、図示例では二点鎖線で
示す磁性体１１１ａを基準とて棒磁石２０２が傾
いた状態にあることを示している。）磁性体の同
一位置に対する磁界の方向は変わらず、その検出
位置も変わらず、従つて、棒磁石２０２の傾きに
影響されず、位置指定が可能となる。なお、実験
では傾きが±30゜以内で、誤差±0.5mm以下を達成
している（入力面の高さ12mm）。

なお、実施例中の磁性体，励磁線及び検出線の
本数は一例であり、これに限定されないことはい
うまでもない。また、検出線の間隔は２〜６mm程
度であれば、比較的精度良く位置検出ができるこ
とが実験により確められている。また、位置指定
用磁気発生器も棒磁石に限定されることはなく、
板，リング，角体等でもよく、あるいは電磁石で
もよい。

また、前記実施例において、測定開始を示す信
号を磁気ペン２００より位置検出回路５００まで
超音波信号を用いて伝送したが赤外線等の光信号
を用いても良い。また、前記測定開始を示す信号
は単に座標検出のタイミングを演算処理回路５０
４に認識させる為のものであるから特に磁気ペン
２００より送ることを要するものではなく、位置
検出回路５００自体に設けたキーボードの他のス
イツチ回路より前記タイミングを認識させる信号
を送る如くなしても良い。

また、デイスプレイ３００の表示面積もタブレ
ツト１００の入力可能範囲と特に等しい必要はな
く、より小さいもの、あるいはより大きいもので
も使用できる。

（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、互いにほ
ぼ平行に配列された複数の長尺の磁性体にそれら
の長手方向と直交する如く励磁線と検出線とを交
互に並設してなるＸ方向及びＹ方向位置検出部
と、前記Ｘ方向及びＹ方向の各検出線にそれぞれ
接続されたＸ方向及びＹ方向の信号選択手段とを
有するタブレツトと、前記Ｘ方向及びＹ方向の各
磁性体に局部的な磁気バイアスを加え且つどこに
も接続されない位置指定用磁気発生器と、前記Ｘ
方向及びＹ方向の各励磁線に所定周期の交番電流
を加える駆動電流源と、前記Ｘ方向及びＹ方向の
信号選択手段より取り出される各誘導電圧から前
記位置指定用磁気発生器による指定位置のＸ方向
及びＹ方向の座標値を算出する位置検出回路とを
具備してなる座標入力装置を備えたため、励磁線
と検出線との間の磁束変化が磁性体内でのみ行な
われ、その結合が密で検出電圧が大きくしかも
SN比が良く、また、外部からの誘導を受けにく
くかつ外部への誘導ノイズの発生が少なく、ま
た、位置指定用磁気発生器は位置検出のためのタ
イミング信号等を装置側へ送る必要がなく、装置
との間をコードレスすることができ、コードがそ
の疲労により断線したり、からみついたり、じや
ましたりすることがなく、従つて、操作性が良
く、位置指定用磁気発生器を任意の位置に容易に
移動させることができ、また、磁性体にわずかの
磁気バイアスを加えるのみで位置指定できるた
め、位置指定用磁気発生器をタブレツトに必ずし
も近接させる必要はなく、数cm以上の間隔をあけ
ても良く、また、磁性体以外の物体、ここではデ
イスプレイを介在させても良く、これらの場合で
も高い分解能で位置検出できる。

また、前記タブレツト上にデイスプレイを重ね
合わせるとともに、該デイスプレイを駆動する表
示制御回路と、これらを制御する処理装置とを設
けたため、従来のタブレツトとデイスプレイとが
別々のものの如く頭を動かしてこれらを交互に見
ることを必要とせず、その入力結果等を直ちに確
認できるとともに、位置指定用磁気発生器による
指定位置とデイスプレイの表示位置との視差がほ
とんどなく、極めて自然な感覚で入力作業を行な
うことができ、また、前述したように位置指定用
磁気発生器とタブレツトとの間隔に対する制約が
少ないため、デイスプレイ上にさらに文字や図形
が記載された原稿を載置して入力することもでき
る等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図
はデイスプレイ付座標入力装置の概要を示す斜視
図、第２図はタブレツトの主要な構成を示す一部
切欠分解斜視図、第３図はタブレツトの要部断面
図、第４図は駆動電流源の具体的構成を示す回路
図、第５図は磁気ペンの構造を示す断面図、第６
図はその電気回路図、第７図は装置要部の回路ブ
ロツク図、第８図は磁気バイアス対透磁率の特性
図、第９図はＸ方向の各検出線に発生する誘導電
圧の一例を示すグラフ、第１０図は磁気ペンによ
る位置指定のようすを示す説明図である。１００…タブレツト、２００…磁気ペン、３０
０…デイスプレイ、４００…駆動電流源、５００
…位置検出回路、６００…表示制御回路、７００
…処理装置。

Claims

【特許請求の範囲】１互いにほぼ平行に配列された複数の長尺の磁
性体にそれらの長手方向と直交する如く励磁線と
検出線とを交互に並設してなるＸ方向及びＹ方向
位置検出部と、前記Ｘ方向及びＹ方向の各検出線
にそれぞれ接続されたＸ方向及びＹ方向の信号選
択手段とを有するタブレツトと、前記Ｘ方向及びＹ方向の各磁性体に局部的な磁
気バイアスを加え且つどこにも接続されない位置
指定用磁気発生器と、前記Ｘ方向及びＹ方向の各励磁線に所定周期の
交番電流を加える駆動電流源と、前記Ｘ方向及びＹ方向の信号選択手段より取り
出される各誘導電圧から前記位置指定用磁気発生
器による指定位置のＸ方向及びＹ方向の座標値を
算出する位置検出回路とを具備してなる座標入力
装置を備え、前記タブレツト上にデイスプレイを重ね合わせ
るとともに、該デイスプレイを駆動する表示制御回路と、これらを制御する処理装置とを設けたことを特徴とするデイスプレイ付座標入力装置。