JPH0132133Y2

JPH0132133Y2 -

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Publication number: JPH0132133Y2
Application number: JP1984199384U
Authority: JP
Priority date: 1984-12-29
Filing date: 1984-12-29
Publication date: 1989-10-02
Also published as: JPS61115240U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、液晶デイスプレイと位置検出用のタ
ブレツトとを組合せたデイスプレイ付き座標入力
装置に関するものである。

（従来の技術）従来のこの種の位置検出装置としては、液晶デ
イスプレイの上に透光性材よりなるタブレツトを
重ね合せたものや、電磁結合式のタブレツトの上
に液晶デイスプレイを重ね合せたもの等があつ
た。

（考案が解決しようとする問題点）前者の装置では、液晶デイスプレイから発生す
るノイズの影響をさけるため、液晶デイスプレイ
とタブレツトとの間を５mm以上離す必要があり、
タブレツトの筆記面と液晶デイスプレイの表示面
とが離れることになるので、入力ペンのペン先と
液晶デイスプレイに表示されるその軌跡との間に
ズレが生じ、入力操作に違和感が生じた。

また、後者の装置では、タブレツトと入力ペン
とを接近させる必要があるため、デイスプレイを
極く薄く構成し、かつこれをタブレツトに密接さ
せて重ねなければならないので、ノイズの影響を
避けることが困難であつた。

また、後者においてバツクライトを使用する場
合、極く薄型のもの、例えば電界発光（EL）を
利用した平面形のライトを用いるが、該ELライ
トはそれ自体、200V，400Hz程度の電源を必要と
するため、さらにノイズの影響が大きくなる恐れ
があつた。

さらにまた、ノイズの影響を避けるため、シー
ルド板をタブレツトと液晶デイスプレイとの間に
介在させると、前者の装置では表示そのものが見
えなくなり、また、後者の装置では位置検出が不
可能となる等の問題点があつた。

（考案の目的）本考案はこのような従来の問題点を除去し、薄
型で操作性が良く、かつバツクライトを内蔵し、
位置検出精度の高いデイスプレイ付き座標入力装
置を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段）本考案では前記問題点を解決するため、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
たタブレツト上の位置を検出する位置検出装置に
おいて、該タブレツト上に非磁性金属よりなるシ
ールド板を介して、バツクライト並びに液晶デイ
スプレイを重ね合せた。

（作用）前記構成によれば、非磁性金属のシールド板に
より、位置検出に拘りなく液晶デイスプレイ及び
バツクライトからのノイズを遮断でき、薄型に構
成でき、また通常の筆記と同様な感覚で違和感な
く操作できるとともに、バツクライトにより暗い
所での使用が可能になる。

（実施例）第１図は本考案の一実施例の概略構成を示すも
ので、図中、１は入出力パネル、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。

入出力パネル１は、第２図に示すようにタブレ
ツト１０の上にシールド板１１を介して、バツク
ライト１２並びに液晶デイスプレイ（表示板）１
３が載せられ、これらが一体的にケース１４に納
められてなつている。また、ケース１４の後部に
は赤外線透過窓１５があり、その内部には後述す
る赤外線受光ダイオードが設けられている。

タブレツト部１０は、第３図に示すように上か
らシールド板１１０ａ、磁性体板１２０ａ，１２
０ｂ、導体板１３０ａ，１３０ｂ、磁性体板１２
０ｃ，１２０ｄ、導体板１３０ｃ，１３０ｄ、磁
性体板１２０ｅ，１２０ｆ、シールド板１１０ｂ
の12層からなつている。

シールド板１１０ａ，１１０ｂは、ガラスエポ
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１
２１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の間に挾持
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、即ち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0.1mmの
断面円形状のアモルフアスワイヤが用いられる。
アモルフアスワイヤとしては、例えば（Fe_1-x
Co_x）₇₅Si₁₀B₁₅（原子％）（ｘはFeとCo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であ
る。

前記磁性体板１２０ａ，１２０ｂ間、１２０
ｃ，１２０ｄ間、及び１２０ｅ，１２０ｆ間は加
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１
２０ａ，１２０ｃ，１２０ｅの磁性体はＹ方向、
磁性体板１２０ｂ，１２０ｄ，１２０ｆの磁性体
はＸ方向に沿つて配置され、導体板１３０ａ，１
３０ｃの導体はＹ方向に直交する方向、導体板１
３０ｂ，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、
その両外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の組、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。タブレツト１０全体の厚さは、実
際は３〜５mm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、
タブレツト１０において、磁性体板１２０ａ，１
２０ｂ，１２０ｅ，１２０ｆは、第６図に示すよ
うにその中の磁性体１２１により励磁線の周囲に
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、特に設けなくても
差支えない。また、シールド板１１０ａ，１１０
ｂ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〜１５０
ｈを交互に形成する。励磁線１４０ａ〜１４０ｉ
の導体板１３０ｂ側の他端は、隣接する励磁線１
４０ａ〜１４０ｉ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１４０ａの
他端と励磁線１４０ｉ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１５０ａ〜
１５０ｈ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１５０
ａ〜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方向の励磁線
１６０ａ〜１６０ｉ及び検出線１７０ａ〜１７０
ｈを交互に形成する。励磁線１６０ａ〜１６０ｉ
の導体板１３０ａ側の他端は、隣接する励磁線１
６０ａ〜１６０ｉの導体板１３０ｃ側の他端に接
続され、即ち直列に接続され、励磁線１６０ａの
他端と励磁線１６０ｉの他端は駆動電流源に接続
される。また各検出線１７０ａ〜１７０ｈの導体
板１３０ａ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。

バツクライト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
末を分散させたけい光体層を介在させ、該電極間
に交流電圧を印加して発光させる、周知のエレク
トロ・ルミネツセンス（EL）（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
は電源装置３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
平電極及び垂直電極に液晶媒体を介在した周知の
マト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する。

第７図は入力ペン２の構造を示す断面図、第８
図はその電気回路図である。同図において、２１
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２２が軸方向に摺動
自在に収容されている。また、容器２１の他端側
には周方向に亘つて透明なプラスチツク等からな
る赤外線透過窓２３が設けられ、その内側には円
錐体の周面にクロムメツキ等を施した反射体２４
と、赤外線発光ダイオード２５とが収納されてい
る。２６ａ，２６ｂは操作スイツチで、操作スイ
ツチ２６ａは容器２１の先端側の一側に取付けら
れ、操作スイツチ２６ｂは棒磁石２２の他端に対
向して取付けられている。また、２７は信号発生
回路、２８は電池で、容器２１内の適所に収納さ
れている。信号発生回路２７は、測定開始、位置
入力等の制御装置４に対する複数（ここでは３通
り）の命令を幾つかのパルス信号の組合せによる
複数のコード信号にそれぞれ変換するもので、デ
コーダ２７ａとコード信号発生器２７ｂとダイオ
ード駆動用トランジスタ２７ｃとを備え、操作ス
イツチ２６ａ，２６ｂのオン・オフの組合せに従
つて、コード信号を発生し、発光ダイオード２５
を駆動する。而して、操作スイツチ２６ａをオン
すると、測定開始のコードを示す赤外線信号がダ
イオード２５より反射体２４、透過窓２３を介し
て発信され、そのままカバー２９を取り付けた棒
磁石２２の先端を入力面に押し当てると、該棒磁
石２２がスライドしてスイツチ２６ｂがオンし、
位置入力のコード信号を示す赤外線信号が発信さ
れる如くなつている。

第９図は制御装置４の具体的構成を示す回路ブ
ロツク図である。以下、各回路ブロツクの説明と
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、タブレツト
１０の励磁線１４０ａ〜１４０ｉ，１６０ａ〜１
６０ｉ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〜
１４０ｉ及び１６０ａ〜１６０ｉを流れる交番電
流に基づく電磁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〜１２０ｆの磁
性体１２１を介して行なわれるため、磁性体１２
１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つて大きく
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。従つて、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，１６０
ａ〜１６０ｉから検出線１５０ａ〜１５０ｈ，１
７０ａ〜１７０ｈへ誘起する電圧が大きくなる。

今、第１図において、入力ペン２の棒磁石２２
の先端を、検出線１５０ａからＸ方向の距離X_s
及び検出線１７０ａからＹ方向の距離Y_sだけ隔
てた位置Ａ上の入力面（ここでは液晶表示板１３
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。

この時、Ｘ方向の検出線１５０ａ〜１５０ｈに
は第１１図に示すような誘導電圧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直下で最大値
（極大値）となる。

一方、この時、入力ペン２のスイツチ２６ａを
オンすると、発光ダイオード２５より、測定開始
のコードを示す赤外線信号が発信される。該赤外
線信号は入出力パネル１の赤外線透過窓１５内に
設けられた赤外線受光ダイオード４２で受信さ
れ、更に受信機４３で増幅・波形整形され、元の
コード信号に変換され、更に測定開始の命令信号
に戻され、入力バツフア４４に送出される。演算
処理回路４５は入力バツフア４４より前記命令信
号を読み取り、測定開始を認識すると、出力バツ
フア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
イジタル（Ａ／Ｄ）変換器４９にてデイジタル値
に変換され入力バツフア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
各誘導電圧（デイジタル値）をメモリ５０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を求める方法がある。
ここで、例えば、各検出線１５０ａ〜１５０ｈの
間隔をΔxとし、第１１図において座標x₃から座
標x₅までを２次函数（図中、実線で示す）で近似
すると、次のようにして算出することができる。
まず、各検出線の電圧と座標値より V₃＝ａ（x₃−x_s）²＋ｂ ……(1) V₄＝ａ（x₄−x_s）²＋ｂ ……(2) V₅＝ａ（x₅−x_s）²＋ｂ ……(3) となる。ここで、ａ，ｂは定数（ａ＜０）であ
る。

また、 x₄−x₃＝Δx ……(4) x₅−x₃＝2Δx ……(5) となる。(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)式に検出線１５０ｃ，１
５０ｄ，１５０ｅに誘起する電圧V₃，V₄，V₅、
及び検出線１５０ｃの座標値x₃（既知）を代入し
演算することにより、Ｘ座標値x_sを求めることが
できる。

演算処理回路４５は、先ず前記各誘導電圧の中
より極大値（ここでは最大の電圧値）を有する誘
導電圧V_kを検出する。さらに演算処理回路４５
はメモリ５０内より前記誘導電圧V_kと、その前
後の誘導電圧V_k-1，V_k+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，V₄，V₅とし
て(6)式の演算処理を行ない、Ｘ座標値x_sを求め
る。

次に演算処理回路４５は出力バツフア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１７０ａ〜１７０ｈ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_s
を求める。

このようにして求められたデイジタル値のＸ及
びＹ座標値は、一旦、メモリ５０に記憶される
が、前記測定開始を示す信号が出されている間、
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、入力ペン２の
先端を入力面に強く押し付け、スイツチ２６ｂを
オンすると、発光ダイオード２５より位置入力の
コードを示す赤外線信号が発信され、受光ダイオ
ード４２、受信機４３、入力バツフア４４を介し
て演算処理回路４５に認識されると、その時点に
おける前記デイジタル値のＸ及びＹ座標値が入力
値として、処理装置５１に送出される。以下、こ
れを繰返し、次々に指示する位置データを得るこ
とができる。

一方、処理装置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を介してデイスプレイメモリ５３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
ともに、表示制御回路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５
４、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が発生するスキヤ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駆動
し、タブレツト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。従つて、入出力パネ
ル１の上から入力ペン２で書いた文字や図形の筆
跡が、液晶表示板１３上に光表示によつて同一筆
跡にて表示される。この時、同時にバツクライト
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、位置検出精度が悪化すること
がない。

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５１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１２図は駆動電流源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のクロツクパルス（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
パスフイルタであり、前記三角波信号を正弦波信
号に変換する。４１ｃ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つており、前記
正弦波信号を電流増幅して励磁線１４０ａ〜１４
０ｉ，１６０ａ〜１６０ｉへ送出する。なお、基
準（入力）信号にクロツ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。

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、角体等でもよく、あるいは電磁石でもよ
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。

（考案の効果）以上説明したように本考案によれば、入出力パ
ネルを薄型に構成でき、液晶表示板上で入力ペン
を操作するのみで、任意の文字や図形等を高精度
に入力でき、その入力結果を表示板上で直ちに確
認できるとともに、バツクライトにより、周囲が
暗い場合でも鮮明な表示が得られ、またシールド
板によりノイズを遮断でき、位置検出精度が悪化
することがない。液晶表示板をタブレツト上に重
ねたため、表示文字などが視差によつて二重に見
えるような不都合がなく、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
ない。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
発生器を磁性体に近接させる必要がなく、有効読
取り高さを大きくとることができ、また、強磁性
体以外の金属の間に挾むこともできる。更に、タ
イミング検出等の信号を必要とせず位置指定用磁
気発生器をコードレスとすることもでき、操作性
が良い等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の説明に供するもので、第１図は
本考案の一実施例を示す斜視図、第２図は入出力
パネルの一部省略拡大断面図、第３図はタブレツ
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図は入力ペンの構造を示す断面図、第８図は
その電気回路図、第９図は装置要部の回路ブロツ
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である。１……入出力パネル、２……入力ペン、３……
電源装置、４……制御装置、１０……タブレツ
ト、１１……シールド板、１２……バツクライ
ト、１３……液晶表示板。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

定常的な磁場を発生する位置指定用磁気発生器
で指定したタブレツト上の位置を検出する位置検
出装置において、該タブレツト上に非磁性金属よ
りなるシールド板を介して、バツクライト並びに
液晶デイスプレイを重ね合せたことを特徴とする
デイスプレイ付き座標入力装置。