JPS61157927A - 位置検出装置 - 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、位置指示器で指示したタブレット上の座標値
を検出し得る位置検出装置に関するものである。

（従来技術とその問題点） 従来よりこの種の位置検出装置では、タブレット上の入
力すべき座標位置のみを検出する為に、位置指示器をそ
の位置に置いた時、随時、位置検出回路に所定のタイミ
ング信号を送れるよう構成されていた。このタイミング
信号発生用のスイッチ手段は位置指示器に設置プること
が多かったが、該スイッチ手段のみを設ける場合は、位
置検出回路との間にコードを必要とし、また、コードレ
スとする為、超音波や赤外線を用いてタイミング信号を
伝達する場合は、位置指示器にこれらの送信機や信号発
生回路、電池等を設けなければならず、大型でしかも重
くなる欠点があり、いずれの揚台でも入力時の操作性が
悪くなった。

（発明の目的） 本発明はこのような従来の問題点を除去し、簡単な構成
の位置指定用磁気発生器により、容易に入力操作がなし
得る位置検出装置を提供りることを目的とするものであ
る。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例の概略構成を示すもので、図
中、１は入出カバネル、２は位置指定用磁気発生器（入
力ペン）、３は電源装置、４は制御装置である。

入出カバネル１は、第２図に示１ようにタブレット１０
の上にシールド板１１を介して、バックライト１２並び
に液晶ディスプレイ（表示板）１３が載せられ、これら
が一体的にケース１４に納められ、さらにその上に透光
性のタッチパネル１５が後端側にて開閉自在に重ね合わ
されてなっている。

タブレット部１０は、第３図に示すように上からシール
ド板１１０ａ　１磁性体板１２０ａ　、　　１２０ｂ　
。

導体板１３０ａ　、　　１３０ｂ　、磁性体板１２０ｃ
　、　　１２０ｄ　。

導体板１３０ｃ　、　　１３０ｄ　、　Ｉｔ性体板１２
０ｅ　、　　１２Ｏｆ　。

シールド板１１０ｂの１２層からなっている。

シールド板１１０ａ　、　　１１０ｂ　ハ、ガラス１ボ
キシ等の絶縁性基板１１１の片面に銅板１１２を貼着し
たプリント基板を用いている。

磁性体板１２０ａ〜１２０ｆは、第４図に示すように複
数（図示例では８本）の長尺の磁性体１２１をほぼ平行
に配列し、これを２枚のガラスエポキシ等の絶縁性基板
１２２．１２３の間に挟持し、加熱圧着等により、一体
化してなるものである。ここで、磁性体１２１としては
磁石を接近させても磁化され難く、即ら保持力が小さく
且つ透磁率（μ）の高い材料、例えば直径が約０．１＋
ｕｎの断面円形状のアモルファスワイヤが用いられる。

アモルファスワイヤとしては、例えば（ＦＣｌ−ｘＣＯ
ｘ）１５Ｓｉ１ｏＢ１５（原子％）（ＸＧ、ｔＦｅとＣ
Ｏとの割合を示すもので、０〜１の値をとる。）等が適
している。

導体板１３０ａ〜１３０ｄは、第５図に示すようにガラ
スエポキシ等の絶縁性基板の片面に銅板を貼着したプリ
ント基板１３１にエツチング加工を施し、複数（図示例
では１７本）の両端にランド孔を有する導体１３２を形
成してなるものぐある。

前記磁性体板１２０ａ　、　　１２０ｂ間、１２０Ｇ。

１２０ｃ間、及び１２０ｅ　、　　１２０ｆ聞は加熱圧
着により、また、他の基板間は接着用シートを介して接
着・固定される。この時、磁性体板１２０ａ　、　　１
２０ｃ、　　１２０ｅの磁性体はＹ方向、磁性体板１２
０ｂ。

１２０ｄ　、　　１２０ｆの磁性体はＸ方向に沿って配
置され、導体板１３０ａ　、　　１３０Ｇの導体はＹ方
向に直交する方向、導体板１３０ｂ　、　　１３０ｄの
導体はＸ方向に直交する方向に配置される。

なお、他の製造方法として、２枚の磁性体板をその磁性
体が互いに直交するように加熱圧着し、その両件側にプ
リント基板を接着・固定し、その後、エツチング処理に
より導体を形成し、もしくは形成せず、前記シールド板
１１０ａ　、磁性体板１２０ａ　、　　１２０ｂ　、導
体板１３０ａの粗く導体板１３０ｂ、磁性体板１２０ｃ
　、　　１２０ｄ　、導体板１３０ｃの組、並びに導体
板１３０ｄ　、磁性体板１２０ｅ　、　　１２０ｆ　。

シールド板１１０ｂの組を作成し、これらをさらに接着
・固定するようになしても良い。タブレット１０全体の
厚さは、実際は３〜５ＩＩｌ程度であるが、第３図乃至
第５図では厚さ方向のみを拡大して表わしている。また
、タブレット１０において、磁性体板１２０ａ　、　　
１２０ｂ　、　　１２０ｅ　、　　１２０ｆは、第６図
に示すようにその中の磁性体１２１により励１４１線の
周囲に発生する磁束の通り道を構成し、より大きな電磁
誘導を得るためのものであり、特に設置ノなくても差支
えない。また、シールド板１１０ａ　。

１１０ｂは外部からの通常のノイズの混入、及び外部へ
の誘導雑音の放出を防止するためのものであり、特に設
けなくても差支えない。

導体板１３０ｂと１３０ｄの各導体は、上下に重なり合
う導体同士が一端のランド孔にてスルーホール処理によ
り接続され、磁性体板１２０ｄ中の磁性体１２１の周囲
を巻回するＸ方向の励磁線１４０ａ〜１４０ｉ及び検出
線１５０ａ　〜１５０ｈヲ交ＩＪ’ｔ、　ニ形成する。

励磁線１４０ａ〜１４０１の導体板１３０ｂ側の他端は
、隣接する励磁線１４０ａ〜１４０１の導体板１３０ｄ
側の他端に接続され、即ち直列に接続され、励磁線１４
０ａの他端と励磁線１４０　ｉの他端は制御装置４内の
駆動電流源に接続される。また各検出線ｆ５０ａ　〜１
５０ｈの導体板１３０ｂ側の他端は、それぞれマルチプ
レクサ１８０に接続され、検出線１５０ａ〜１５０ｈの
導体板１３０ｄ側の他端は共通に接地される。

導体板１３０ａと１３０Ｃの各導体は、上下に重なり合
う導体同士が一端のランド孔にてスルーホール処理によ
り接続され、磁性体板１２０Ｃ中の磁性体１２１の周囲
を巻回するＹ方向の励磁１１Ｊ　１６０ａ〜１６０１及
び検出線１７０ａ〜１１０ｈを交互に形成する。励磁線
１６０ａ〜１６０１の導体板１３０ａ側の他端は、隣接
づる励磁線１６０ａ〜１６０：の導体板１３０Ｃ側の他
端に接続され、即ち直列に接続され、励Ｉｉ＠　１６０
ａの他端と励磁線１６０１の他端は駆動電流源に接続さ
れる。また各検出線１１０ａ〜１７０ｈの導体板１３０
ａ側の他端は、それぞれマルチプレクサ１９０に接続さ
れ、検出線１７０ａ〜１７０ｈの導体板１３０Ｃ側の他
端は共通に接地される。

シールド板１１は、非磁性金属、例えばアルミニウム、
銅等の金属板、あるいは合成樹脂性の板材の表面に非磁
性金属を蒸着したもの等が用いられる。

バックライト１２は、例えば透明な面状電極と背面電極
との間に、高誘電率媒質中にけい光体粉末を分散させた
りい光体層を介在させ、該電極間に交ＷＬ電圧を印加し
て発光さける、周知のエレクトＯ・ルミネッセンス（Ｅ
Ｌ）（電界発光）を利用した照明装置が用いられる。な
お、その交流電圧は“電源＆￥１３より供給される。

液晶表示板１３は、例えば交差させた複数の水平電極及
び垂＠電極に液晶媒体を介在した周知の７１−リクス型
表示セルが用いられる。なお、その駆動制御については
後述りる。

タッチパネル１５は、第７図及び第８図に示すように、
ポリエステルフィルム等の透明なベースフィルム２１１
の表面に、酸化インジウム（ＩｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ
３）等の透明な抵抗層（電極）２１２を一様に蒸着した
導電性フィルム２１０を２枚、シリコン樹脂等の透明な
スペーサ２２０を介して対向させ、これをアクリル樹脂
のような透明なベース基板２３０とボリエステルノイル
ム等の保護シート２４０間に挟み、さらにこれらをアル
ミニウム等の非磁性金属の枠２５０で囲うようになした
ものである。該タッチパネル１５は保護シート２４′ｏ
を上方に向け、蝶番２６０を介してその後端側にて、ケ
ース１４の上面に対して開閉自在に取付けられている。

前記タッチパネル１５の一方の抵抗＠　２１２は＋５ｖ
（ハイレベル）の直流電源Ｅに接続され、他方の抵抗層
２１２は接地され又いる。また、電源Ｅに接続された抵
抗層２１２はワンショットマルチバイブレータ２７０に
も接続されでいる。該ワンショットマルチバイブレータ
２１０は入力電圧がハイレベル（＋５Ｖ）からローレベ
ル（Ｏｖ）に変化した時、所定のワンショットパルスを
出力する。

通常、２つの抵抗層２１２，２１２間はスペーサ２２０
により離隔され導通しないから、バイブレータ２１０の
入力電圧ｉよハイレベルを保持するが、保護シート２４
０側より入力ペン２で押圧すれば、抵抗層２１２．２１
２間士が接触し、ローレベルとなりバイブレータ２７０
は所定のワンショットパルスを出力する。なお、該直Ｆ
＆電源Ｅ及びワンショットマルチバイブレータ２７０は
、タッチパネル１５に前記入力ペン２が接触したタイミ
ングを検出するタイミング検出手段を構成する。

なａ３、図示例では透明な柱状のスペーサを使用したも
のを示したが、透明なゲル′状の物質を２枚の導電性フ
ィルム２１０の間に一様に充填し、これをスペーサとな
したものでも良く、この場合には不感知領域が皆無とな
る。

入力ペン２は、例えばペン状の容器の先端に小さな棒磁
石をＮ＃４ｉを下にして植え込んだものであっＣ１タツ
ヂバネル１５を傷イζ１けない為に、その先端部にキｔ
１ツブを付けたものが望ましい。

第一９図は制御装置４の具体的構成を承り回路ブロック
図である。以下、各回路ブロックの説明とともに装置の
動作について詳述する。

制御装置４の電源が投入されると、タブレット１０の励
磁線１４０８〜１４０　ｉ　、　　１６０ａ　〜１６０
　ｉには駆動電流源４１より正弦波交番電流が流、され
る。この時、検出線１５０ａ　〜１５０ｈ及び１７０ａ
〜１７０ｈには前記励磁線１４０ａ　〜１４０　ｉ及び
１６０ａ〜１６０１を流れる交番電流に基づく電１ｉｔ
ｌ誘導により誘導電圧が発生する。この電磁誘導は磁性
体板１２０ａ〜１２０　ｆの磁性体１２１を介して行な
われるため、磁性体１２１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１２１
の透磁率は、外部より加わる磁気バイアスによって大き
く変化する。その変化のようすは磁性体の組成、前記交
番電流の周波数、あるいは磁性体に熱処理等を加えるこ
となどにより異なり、第１０図に示すように所定量の磁
気バイアスを加えた時に最大となるように設定すること
ができる。

従って、この場合、磁性体１２１に前記所定量の磁気バ
イアスを加えると、励磁線１４０ａ〜１４０ｉ。

１６０ａ　〜１６０ｉから検出＠　１５０ａ　〜１５０
ｈ、　　１７０ａ〜１７０ｈへ誘起する電圧が大きくな
る。

今、第１図において、入力ベン２の棒磁石２２の先端を
、検出線１５０ａからＸ方向の距離Ｘ　及び検出線１７
０ａからＹ方向の距離ｙ、だけ隔てた位ＩｆＡ上の入力
面（ここではタッチパネル１５の上面）に押し当て、前
記所定量の磁気バイアスを磁性体１２１に加えているも
のとする（但し、タッチパネル１５を導通させる程に押
付けられてはいないものとする。）。

この時、Ｘ方向の検出線１５０ａ〜１５０ｈには第１１
図に示すような誘１電圧ｖ１〜ｖ８が発生する。第１１
図において、横軸は検出線１５０ａ〜１５０ｈの位置を
それぞれＸ　　’□　Ｘ　ｓ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Ｖ　〜
■８は位置Ａ直下で最大ｉｌｌ　Ｃ極大値）となる。

一方、測定開始のスイッチ（図示せず）をオンし、演算
処理回路４５を動作させると、該演算処理回路４５は出
力バッファ４６を介してマルチプレクサ１８０へ制御信
号を送り、Ｘ方向の検出線１５０ａ〜１５０ｈの誘導電
圧を増幅器４７へ順次入力する。前記各誘導電圧は増幅
器４７で増幅され、検波器４８で整流されて直流電圧に
変換され、更にアナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器
４９にてディジタル値に変換され入力バッファ４４を介
して演算処理回路４５に送出される。演算処理回路４５
では前記各Ｉｌｌ圧（ディジタル値）をメモリ５０に一
時記憶し、これらより位置ΔのＸ方向の座標値Ｘ、を求
める。

座標ｌｉ１×、の算出方法は種々考えられるが、前記誘
導電圧が位置へ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ＭＡ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、を求める方法がある。ここで、例えば、各検出線
１５０８〜１５０ｈの間隔をΔ×とし、第１１図におい
て座標×３から座標×５までを２次函数（図中、実線で
示す）で近似づると、次のようにして算出することかで
きる。まず、各検出線の電圧と座標値よりＶ　　＝ａ　
（ｘ３−ｘ、＞　　＋ｂ　　　−、、−＜月Ｖ　　＝ａ
　（ｘ４−ｘ、）　　＋ｂ　　　・・−・−（２）Ｖ　
　＝ａ　（ｘ５−ｘ、）　　＋ｂ　　　・−・・−（３
）となる。ここで、ａ、ｂは定数（ａ＜Ｏ）である。

また、 ｘ　　−ｘ３＝　７１ｘ　　　　　　　　　−・・−（
４）ｘ５−ｘ３＝２７１ｘ　　　　　　　　−・−・（
５）となる。（４）、（５）式を（２）、（３）式に代
入して整理すると、 ｘ　　＝ｘ　　＋Δｘ／２　（（３Ｖ３−４Ｖ４＋　Ｖ
　　）　／　（Ｖ　　　２Ｖ　　＋Ｖ５）　’ｔ・・・
・・・（６） となる。従って、前記（６）式に検出線１５０ｃ。

１５０ｄ　、　　１５０ｅ　ニｍ起スル’ＦｕｌｌＶ　
３　、　Ｖ　４　、　Ｖ　ｓ、及び検出線１５０Ｃの座
標値×３　（既知）を代入し演算することにより、Ｘ座
標値Ｘ、を求めることができる。

演算処理回路４５は、先ず前記各誘導雷Ｈの中より極大
値（ここでは最大の電圧値）を右する誘導電圧■、を検
出する。ざらに演算処理回路４５はメモリ５０内より前
記誘導電圧■、と、その前後の誘導電圧Ｖｋ−１，Ｖｋ
＋１を取り出し、これらをそれぞれ前記（６）式におけ
る電圧ｖ３゜Ｖ、Ｖ５として（６）式の演点処叩を行な
い、×座標（ｎＸ、を求める。

次に演算処理回路４５は出力バッファ４６を介してマル
チプレクサ１９０に制御信号を送り、Ｙ方向の検出線１
１０ａ〜１１０ｈの誘導電圧を順次入力し、前述と同様
の処理を行ないＹ座標値ｙ、を求める。

このようにして求められたディジタル値のＸ及びＹ座標
値は、一旦、メモリ５０に記憶されるが、上述したよう
な測定及び演算が所定時間毎に繰返され、その値は更新
される。次に、入力ベン２の先端をタッチパネル１５の
上面に押し付【プると、ワンシコットマルヂバイブレー
タ２７０より所定のパルス信号が入力バッファ４４を介
して演算処理回路４５に送出される。演算処理回路４５
はこのパルスを認識すると、その時点における前記ディ
ジタル値のＸ及びＹ座標値が入力値として、処理装置５
１に送出する。以下、これを繰返し、入力ベン２でタッ
チパネル１５を押圧すれば、次々に指示する位置データ
を得ることができる。

一方、処理袋＠５１に送出された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５２を介して
ディスプレイメモリ５３に送出され、一定の順序に従っ
て並べられて配憶されるとともに、表示１ｌＩＩＩ御回
路５２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５４、Ｙ方向ドライバ５５に出力され
る。また、これらのＸ方向ドライバ５４、Ｙ方向ドライ
バ５５には、前記タイミングパルスに同期して走査回路
５６が発生するスキャンニングパルスが入力され、各ド
ライバ５４．５５は液晶表示板１３のＸ方向及びＹ方向
の座標値に対応する電極を馴初し、タブレット１０に指
示した位置を液晶表示板１３の同一位置に表示する。従
って、入出カバネル１の上から入力ベン２で書いた文字
や図形の筆跡が、液晶表示板１３上に光表示によって同
一筆跡にて表示され、この表示が透光性のタッチパネル
１５を通して視認できる。この時、同時にバックライト
１２を作動させれば、周囲が暗い場合でも鮮明な表示が
得られるとともに、シールド板１１によりノイズを遮断
でき、位置検出精度が態化することがない。また、タッ
チパネル１５を聞き、液晶表示板１３と該タッチパネル
１５との間に予め図形等が描かれた帳票を挟み、タッチ
パネル１５の上からその図形等を入力ベン２でなぞれば
、容易に図形等の位置入力が可能となる。また、その入
力結果はその帳票を取り外せば、前記同様に液晶表示板
１３上に表示される。

また、処理装置５１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、
図形処理機能を付加すれば、ＣＡＤ、ＣＡＭ等を利用す
ることもでき、更にまた、メニュー人力装置として利用
することもできる。

なお、処理装置５１を介して公知のプロッタやプリンタ
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１２図は駆＠ＩＩ電流源４１の具体例を示すものであ
る。同図において、４１ａは積分回路であり、演算処理
回路４５のクロックパルス（またはこれを分周したパル
ス）を入力信号とし、これを積分し、三角波信号に変換
する。４１ｂはバンドパスフィルタであり、前記三角波
信号を正弦波信号に変換する。４１Ｇはパワードライバ
であり、オペアンプと電流増幅器とからなっており、前
記正弦波信号を１！流増幅して励Ｗｉ線１４０ａ〜１４
０ｉ。

１６０ａ〜１６０ｉへ送出する。なお、基準（入力）信
号にクロックパルスを用いたのは位置検出回路５００と
同期をとるためである。

第１３図は本発明の他の実施例を示ずらので、ここでは
タッチパネルと液晶表示板を一体化した例を示す。同図
に置いて、３１０は液晶表示板１３の上側の透明基板で
あり、その下面には周知の水平（または垂直）の線状透
明電極３２０が多数説（）られ、その上面には透明な抵
抗層３３０が一様に設けられている。また、該抵抗層３
３０の上部にはスペーサ２２０を介して導電性フィルム
２１０及び保護シート２４０が設けられている。従って
、この実施例によれば、前述した実施例に比べて下側の
ベースフィルムとベース基板を省略づることができ、よ
り構成が門生となり、且つ液晶表示板１３からの表示光
の減少を少なくでき、より鮮明な表示をなし得る。らな
みに、一枚の導電性フィルムの光の透過率は約８０％で
あり、本実施例の場合はこれに相当するが、前記実施例
ではこれが２枚になり、その透過率は約６４％になる。

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２〜６ＩＩＩ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かめられて
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、鳥体等でもよく、あるいは
電磁石でもよい。また、バックライトは必ずしも必要な
ものではなく、表示板も液晶のものに限らず、プラズマ
・ディスプレイ等を用いても良い。

また、実施例は電磁誘導を利用したものについて述べた
が、この他に磁歪振動を利用したものでも良く、要は定
常的な磁場を発生する磁気発生器で指定された位置を検
出する位置検出装置であれば良い。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、タッチパネルに入
力ペンを押圧するのみでタイミング信号を取出すことが
でき、従って、従来のように入力ペンと制御装置との間
にコードを設けたり、入力ペンに超音波や赤外線の発ｉ
器や信号発生回路、電池等を設ける必要がなく、構成簡
単ぐ軽量にでき、通常の筆記具のように自然な感覚で操
作できる。また、タッチパネルとタブレットの間に図形
簀を描いた帳票を４けば、タッチパネルの上から該図形
をトレースして位置入力が可能となる。さらにタッチパ
ネルの下にディスプレイを置いたものでは、図形等を表
示させながら位置入力が可能となり、より操作性が良く
なる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の説明に供するもので、第１図は本発明の
一実施例を示す斜視図、第２図は入出カバネルの概略構
成を示す一部省略拡大断面図、第３図はタブレットの具
体的な構造を示す図、第４図は磁性体板のようすを示す
図、第５図は導体板の斜視図、第６図は励磁線の周囲の
磁束のようすを示す説明図、第７図はタッチパネルの斜
視図、第８図はタッチパネルの主要構成を示す説明図、
第９図は装置要部の回路ブロック図、第１０図は磁気バ
イアス対透磁率の特性図、第１１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１２図は駆
動電流源の具体例を示す電気回路図、第１３図はタッチ
パネルの他の実施例を示す要部所面図である。 １・・・入出カバネル、２・・・入力ペン、３・・・電
源装置、４・・・制御装置、１０・・・タブレット、１
３・・・液晶表示板、１５・・・タッチパネル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）定常的な磁場を発生する位置指定用磁気発生器で
   指定したタブレット上の位置を検出する位置検出装置に
   おいて、前記タブレット上に透光性のタッチパネルを重
   ね合せるとともに、該タッチパネルに前記位置指定用磁
   気発生器が接触したタイミングを検出するタイミング検
   出手段を備えたことを特徴とする位置検出装置。
2. （２）定常的な磁場を発生する位置指定用磁気発生器で
   指定したタブレット上の位置を検出する位置検出装置に
   おいて、前記タブレット上に平面型のディスプレイ並び
   に透光性のタッチパネルを重ね合せるとともに、該タッ
   チパネルに前記位置指定用磁気発生器が接触したタイミ
   ングを検出するタイミング検出手段を備えたことを特徴
   とする位置検出装置。