JPS60150121A - デイスプレイ付座標入力装置 - 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】 （技術分野） 本発明は手書き文字や図形を電話回線等を介して伝送し
、又伝送された図形を直ちに表示し得るディスプレイ付
座標入力装置に関するものである。

（従来技術と問題点） 従来より電話回線・等を利用して図形データを送る装、
置としてファクシミリ装置があるが、この場合は既に用
紙上に自がれた又は印刷、された文字、、や図形等を送
ることができるのみで、手書きの文字や図形を直接伝送
したり、あとから削除や訂正を行なうことは不可能であ
り、また伝送に時間を要し実時間性に乏しい等の欠点が
あった。

（発明の目的ン 本光明は上記従来の欠点を除去するため、座標入力用の
タブレットと、該タブレット上に重ね合わされた平面形
のディスプレイを備え、該タブレットより入ノＪした図
形データをディスプレイ上に表示づると共に変復調回路
を介して相手方へ送るようになしたもので、その目的と
するところは手書き文字や図形を直ちに伝送し、また表
示し得るディスプレイ付座標入力装置を提供することに
ある。以下、図面につい“Ｃ詳細に説明する。

〈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は座標をパノＪする為のタブレツ
１〜．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”１．、）、３００はタブ
レフ１〜１００上に重ね合わされた平面形のディスプレ
イ、４００は磁気ペン２００で指定したタブレット１０
０上の座標値を検出づる位置検出回路、５００はディス
プレイ２００を駆動覆る表示制御回路、６００は処理装
置、７００はｆ−夕信号を伝送信号に変換し、又その逆
変換を行なう変復調回路、例えば音饗カプラ、８００は
電話器、９００は電話回線である。

第２図はタブレット１００の構造を示す平面図、第３図
は第２図Δ−Ａ′線に沿う断面図である。同図において
、１０１はＸ方向の磁歪伝達媒体、１０２はＹ方向の磁
歪伝達媒体であり、それぞれ複数本互いにほぼ平行に配
置される。磁歪伝達媒体１０１．１０２は強磁性体であ
れば使用できるが、強い磁歪振動波を発生させる為に磁
歪効果の大きな材料たとえば鉄を多聞に含むアモルファ
ス合金が特に望ましい。又、磁石を接近させても磁化さ
れ難い保持力の小さな材料が好ましい。

アモルファス合金としては、例えばＦｅ　ＣＯ，ｇ７ Ｂ１４　Ｓ　１１（原子％）　、ＦｅＺＩ　ＢＤ、５　
Ｓ　’３．Ｓ　ｃ２（原子％）等が使用できる。磁歪伝
達媒体１０１゜１０２は細長い形状をしており、その断
面は長方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。アモルファス合金
は製造」二、厚さが２０〜５０μｍの薄いものが作れる
ので、これを薄板状或は線状に切断づれば良い。本実施
例では、ＦＪ１Ｂ＋３５Ｓｉ３．５Ｃ２（原子％）から
成る幅２ｍ’ｍ、厚さ０．０２ｍｍ□め磁歪伝達媒体を
使用している。

１’０３，１０４は、合成樹脂等から成る細長円筒状の
補強材で、前記磁歪伝達媒体　１０１゜１０２をそれぞ
れその内部に収容している。

１０５は磁歪伝達媒体１０１の一端の補強材１０３上に
配設されたＹ方向第１電磁変換器、例えばＸ方向第１コ
イルである。このＸ方向第１コイル１０５は隣接する補
強材１０３間でひねられ、隣接する磁歪伝達媒体１０１
毎に逆方向に巻回されてＪ３す、コイル１０５に電流を
流した時に各磁歪伝達媒体１０１に対応した部分より生
起される磁束、又はコイル１０５に一方向の磁束が加わ
った時に前記各部分に生起する電圧が逆方向となる如く
しである。このため、コイル１０５にパルス電流を流し
た時に発生ずるパルス雑音や外部からの誘導がコイル１
０５の隣接する各部分の間で互いに打ら消し合って弱め
られる。なお、巻回数は図示例では１回であるが、２回
以上にしても良い。

このＸ方向第１］イル１０５は瞬時的磁場変動を発生し
て磁歪伝達媒体１０１の各々の巻回部位に磁歪振動波を
生起させる為のものであり、コイル１０５の一端は、後
述する位置検出回路４００内のパルス電流発生器に接続
され、その他端は接地される。

また、１０６は磁歪伝達媒体１０２の一端の補強材１０
４上に配設されたＹ方向第１電磁変換器、例えばＹ方向
第１コイルであり、隣接する補強材１０４間でひねられ
、隣接する磁歪伝達媒体１０２毎に逆方向に巻回されて
いる。このＹ方向第１コイル１０６の一端は、コイル１
０５と同様に、パルス電流発生器に接続され、他端は接
地される。なお、作用についてはコイル１０５と同様で
ある。

１０７．１０８は基準位置指定用磁気発生器、例えば内
磁石であり、磁歪伝達媒体１０１のＸ方向第１コイル１
０５の巻回部分、及び１１歪伝達媒体１０２のＹ方向第
１コイル１０６の巻回部分に長手方向に平行なバイアス
磁界をそれぞれ加える為のものである。このようにバイ
アス磁界を印加づるのは、少ない電流で大きな磁歪振動
波の発生を可能にＪると共に、この磁歪振動波の発生位
置を指定づる為である。即ち、磁歪伝達媒体１０１゜１
０２の電気機械結合係数（Ｉｌ機械的エネルギーら電気
的エネルギー、又は電気的エネルギーから機械的エネル
ギーへの変換効率を承り係数）は例えば第４図に示すよ
うにあるバイアス磁界のとき最大となるから、このよう
な磁気バイアスを、Ｘ方向第１］イル１０５．Ｙ方向第
１コイル１０６の巻回部分に印加しておくことにより効
率良く磁歪振動波を発生することができる。

１０９は磁歪伝達媒体１０１の広い範囲にわたって補強
材１０３上に配設されたＸ方向第２電磁変換器、例えば
コイルである。該コイル１０９は各磁歪伝達媒体１０１
上に全て同一方向（この実施例では左巻き）に巻回され
、且つ隣接するコイル同士で接続の極性が逆になる如く
直列に接続されている。従って、全てのコイル１０９に
一方向の磁束が加わった時に各コイル１０９に生起する
電圧、電流の方向、又はコイル１０９全体に電流を流し
た時に各コイル１０９に生起される磁束の方向が隣接覆
るコイル同士で逆方向となり、外部からの誘導や雑音が
隣接するコイル間′Ｃ互いに打ち消し合って弱められる
。

前記コイル１０９の巻きピッチはＸ方向第１コイル１０
５に近接している側の一端より反対側の他端に向って徐
々に密に巻回されており、磁歪振動波の減衰により誘導
電圧が小さくなるのを補なっている。一般的に誘導起電
力を高める為には巻きビッヂは大きい方が好ましい。こ
のＸ方向第２コイル１０９は磁歪伝達媒４．１０１を伝
搬する磁歪振動波による誘導電圧を検出する為のもので
あり、一端は位置検出回路４００のパルス検出器に接続
され、又他端は接地され、巻回された領域が位置検出領
域となる。

また、１１０Ｉ；［歪伝達媒体１０２の広い範囲にわた
って補強材１０４上に配設されたＹｈ方向２電磁変換器
、例えばコイルであり、該ツーイル１１０は各磁歪伝達
媒体１０２上に全て同一方向（この実施例Ｃは左巻き）
に巻回され、且つ隣接づる］イル同士で接続の極性が逆
になる如く直列に接続されている。また、このコイル１
１０の巻きビッヂはＹ方向第１コイル１０４に近接して
いる側の一端より反対側の他端に向って徐々に密に巻回
されており、その一端は位置検出回路４００のパルス検
出器に接続され、他端は接地されている。なお、作用に
ついてはコイル１０９と同様である。

前述したＸ７ｊ向の磁歪伝達媒体１０１と補強’＋４１
０３とＸ方向第１コイル１０５とＸ方向第２二１イル１
０９とから成るＸ方向の位置検出部は、非磁性の金属ケ
ー、ｊ１１１の内部底面に設けた窪みに挿入され、又、
磁歪伝達媒体１０２と補強材１０４とＹ方向第１コイル
１０６とＹ方向第２コイル１１０とから成るＹ方向の位
置検出部は前記Ｘ方向の位置検出部の上に直交覆るよう
重ね合わされ、必要に応じて接着剤等で固定される。ま
た、基準位置指定出角磁石１０５．１０６は磁歪伝達媒
体１０１．１０２の端部に対向づるように金属ウーース
１１１の内部底面に固定されるが、磁歪伝達媒体１０１
．１０２の上方、下方、側方に並列に配置しても良い。

金属ケース１１１の上部には非磁性の金属より成る蓋１
１２が被せられる。

第５図は磁気ペン２００の１ｉｆｔ造を示す断面図であ
る。同図に４３いて、２０１ｔよ円筒形の棒磁石であり
、ペン状の容器２０２の先端にＮ極を下にして取り付け
られている。また２０３は測定開始を示す所定の信号を
発生ずる信号発生器であり、操作スイッチ２０４をオン
することにより動作し、前記測定開始を示す信号を超音
波の送波器２０５より後述する位置検出回路４００内の
受渡器へ超音波信号に変えて送出する。

ディスプレイ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間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、ディスプ
レイ３００の表示面積はタブレット１０００入力可能範
囲とほぼ等しく、その座標位置がタブレツ＋−ｉ　ｏ　
ｏの座標位置と−Ｆ！、ツるよう−Ｆ下に重ねられてい
る。

第６図は装置全体の構成を示す回路ブロック図Ｃある。

以Ｆ、本発明の装置の動作について詳；ホ　リ　る　。

今、…気ペン２００がデ゛イスプレイ３００をｒｉ　Ｌ
　Ｔ、タブレット１００のＸ方向第１コイル１０５の一
１イル而中心からＸ軸Ｉｊ向の距１ＩＩ１文、の磁歪伝
達媒体１０１上、またＹ方向第１コイル１０６の丁１イ
ル而中心からＹ軸方向の距離又、の磁歪伝達媒体１０２
１にあり、電気）幾械結合係数が大きくなる程度の磁気
を磁歪伝達媒体１０１，１０２に加えているものとする
。

このような状態において、磁気ペン２００の操作スイッ
チ２０４をオンすると、送波器２０５より測定開始を承
り超音波信号が発信される。該超音波信号は、受波器４
０１で受信され電気信号に変換され、受信器４０２で増
幅、波形整形されて、入力バッファ４０３に送出される
。制御回路４０４は入力バッファ４０３より前記測定開
始信号を読み取り、測定開始を認識し、出力バッファ４
０５を介してカウンタ４０６をリセットすると共にＸ方
向用パルス電流発生器４０７を動作させる。カウンタ４
０６はクロック発生器４０８のり［ｌツクパルス（パル
ス繰り返し周波数は、例えば１００ＭＨ２）のカウント
を開始する。

Ｘ方向用パルス電流発生器４０７が動作しパルス電流が
Ｘ方向第１コイル１０５に印加されると、Ｘ方向第１コ
イル１０５で瞬時的磁場変動が発生し、これが原因で磁
歪伝達媒体１０１のＸ方向第１コイル１０５の巻回部分
Ｃ磁歪振動波が生起づる。この磁歪振動波は磁歪伝達媒
体１０１固有の伝搬速度（約５０００Ｍ秒）で磁歪伝達
媒体１０１を長手方向に沿って伝搬づる。そして、この
伝搬中にＪ３いて、磁歪振動波が存在する磁歪伝達媒体
１０１の部位でその部位の電気機械結合係数の大きさに
応じて機械的エネルギーから磁気的エネルギーへの変換
が行なわれ、その為Ｘ方向第２コイル１０９に誘導起電
力が発生づ−る。

第７図はＸ方向第２コイル１０９に発生ずる誘導起電力
の時間的変化の一例をＸ方向第１コイル１０５にパルス
電流を印加した時刻を１＝０として図示したものである
。同図に示すように、誘導起電力の振幅は時刻（＝０直
後と時刻（０から【１〜１２秒軽過したあたりＣ大きく
なり、他の時刻では小さくなる。時刻ｔ＝Ｑ直後で誘導
起電力の振幅が大きくなるのは、Ｘ方向第１コイル１０
５とＸ方向第２コイル１０９間の電磁誘導作用によるし
の（゛あり、時刻１＝１．〜ｔ２において１ザイクルの
誘導起電］Ｊ（磁歪振動波による誘導電圧）の振幅が大
きくなるのは、Ｘ方向第１コイル１０５の巻回部分Ｃ発
生した磁歪振動波が、磁歪伝達媒体１０１を伝搬し′Ｃ
磁気ペン２００の直下付近に到達し、その部分で電気機
械結合係数が大きくなった為である。磁気ペン２００を
磁歪伝達媒体の長手方向Ｘ方向に沿って移動させると磁
歪撮動波による誘Ｓ電圧もそれに応じて時間軸上を移動
りる。

従って、時刻ｔｏから（、〜ｔ２までの時間を測定する
ことにより磁気ペン２００で指定されたＸ方向の位置、
即ち距ｍｕ、を算出することができる。位置を算出する
為の伝搬時間とし−Ｃは、たとえば、第７図に示すよう
に磁歪振動による誘導電圧の振幅が閾値−Ｅｌ　より小
さくなった時点ｔ３．閾１ｆｉＥ１より大きくなった時
点【４を使用しても良く、又、ゼロクロス点ｔ５を使用
しても良い。

１１η述したＸ方向第２コイル１０９で発生づる誘１起
電力はＸ方向用パルス検出器４０９に入力される。Ｘ方
向用パルス検出器４０９は増幅器。

比較器等からなっており、誘導起電）ｊが例えば前述し
た閾値［、より大きい間、即ら磁歪振動波に　′よる誘
導電圧の正極性部分を検出したときにその出力をハイレ
ベルとする。制御回路４０４は入力バッフ７’　４０３
を介してこのハイレベルの信号を読み込むと、出力バッ
フ１４ｏ５を介してカウンタ４０Ｇにストップ信号を出
力しカラン（〜を停止づる。この時〕Ｊウンタ４０６に
はＸ方向第１コイル１０５にパルス電流が加えられ１ｃ
時刻からＸ方向第２コイル１０９に磁歪振動波による誘
導電圧が現われるまでの時間に相当するディジタル値が
得られる。また、この値は、磁歪振動波が毎秒約５０．
００１１１の速さで進むことにより、Ｘ方向第１コイル
１０５から磁気ペン２００までのＸ方向の距ｍ犯に対応
したものとなる。このようにしてディジタル値としてカ
ウンタ４０６に得られたＸ方向位置データは入力バッフ
ァ４０３を介して制御回路４０４に読み込まれ、更に処
理装＠６００に送出され−ｖｉｋ憶される。

ついで制御回路４０４は再度カウンタ４０６をリセット
しＹ方向用パルス電流発生器４１０を動作し、Ｙ方向用
パルス検出器４１１の出力を監視し、前記同様にして磁
気ペン２００のＹ方向位岡データを得て、これを処理装
置６００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＠６００に記憶されたＸ方向データ及びＹ方
向データからなる位置データは、表示制御回路５００の
ディスプレイメモリ５０１に送出され、一定の順序に従
って並べられて記憶され□　ると共に、制御回路５０２
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５０３゜Ｙ方向ドライバ５０４に出力され
る。ま・たこれらのＸ方向ドライバ５０３．Ｙ方向ドラ
イバ５０４には、制御回路５０２のタイミングパルスに
同期して走査回路５０５が発生ずるスキャニングパル、
スが入力され、各ドライバ５０３．５０４はディスプレ
イ３００の前記Ｘ方向及びＹ方向の位置データに対応す
゛る電極を駆動し、タブレット１００上に指示した位置
をディスプレイ３００上の同一位置に表示する。従って
タブレット１００上に重ねたディスプレイ３００の上か
ら磁気ペン２００で書いた文字や図形の筆跡がディスプ
レイ３００上に光表示によって、同一筆跡にて表示され
る。

また一方、前記処理装＠６００に記憶された位置データ
は音響カプラ７００の変調回路７０１に送出され音声帯
域の信号に変調され、更にスピーカ７０２で音声信号に
変換され、電話４１８００゜電話回線９００を介して相
手方に送出される。ここで相手方がこれまで説明したデ
ィスプレイ付座標入力装置であればそのディスプレイに
前記同様の文字や図形を表出させることができる。また
、相手方より送られた位置データは、マイクロホン７０
３、復調回路７０４を介して処理装＠６００に一時記憶
され、その後前記同様に表示制御回路５００を介してデ
ィスプレイ３００に表示させることができる。またこの
時、処理装置６００に文字編集、図形処理機能を付加す
れば、タブレット１００に入力した文字や図形を修正し
たり、追加、削除したものをディスプレイ３００及び相
手方のディスプレイに同時に表示づることが可能となる
。

これまで説明した実施例ではＸ方向第１コイル１０５．
Ｙ方向第１コイル１０６を磁歪振動波の発生用に使用し
、Ｘ方向第２コイル１０９．Ｙ方向第２コイル１１０を
磁歪振動波の検知用とし“（使用したが、逆としても良
くその場合には磁気ペン２００直下で磁歪振動波が発生
し、第２コイル１０９，１１０で誘導圧力が発生するこ
とになる。

なお、本発明では磁場（磁束）変動をｆｆ１ｆｆ。

電流等の変化に変換し、又は電圧、Ｗｌ流等の変化を磁
場変動に変換する素子、装置を、電磁変換器と呼ぶもの
とする。実施例では電磁変換器としてコイルを用いたが
、これに限られることはなく、特にＸ方向第１コイル、
Ｙ方向第１コイルの代りに磁気ヘッドを用いれば外部に
漏れる磁束が極めて少なくなり、より高精度な座□標位
置の検出が可能となる。

（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
配列しｌｃ複数の磁歪伝達媒体をＸ方向及びＹ方向にほ
ぼ直交する様に重ね合わせ、且つ、これらの広い範囲に
わたって電磁変換器を配設してなるタブレッ１−と、該
タブレットの位置検出範囲とほぼ同一の表示面積を有し
、且つ、タブレット上に重ね合わされた平面形ディスプ
レイと、前記タブレットの磁歪伝達媒体の局部的な電気
１幾械結合係数を大きくする程度の磁気を発生する位置
指定用磁気発生器と、前記タブレットの電磁変換器にパ
ルス電流を印加して前記各磁歪伝達媒体の基準位置又は
前記位置指定用磁気発生器で指定した（ｆ／、　Ｐ？に
磁歪振動波を生起さけ、該磁歪振動波が生起してから前
記電磁変換器の前記位置指定用磁気発生器で指定した位
置又は基準位置に磁歪撮動波による誘導電圧が現われる
までの時間を検知づることにより位置指定用磁気発生器
の指定座標値を検出づる位置検出回路と、座標値に対応
する位置を表示りるよう前記ディスプレイを駆動覆る表
示制御回路と、前記座標値によるデータを伝送回線に適
応覆−る信号に変換し、又その逆変換を行なう変復調回
路と、これらを制御する処理装置とからなるので、タブ
レットから充分に離れた位置より位置指定用磁気発生器
でディスプレイ下部のタブレットへ座標位置の入力が高
精度に実行で′さ、こうして人力した位置を直ちにディ
スプレイ上で明確に確認でき、従来の別構成のタブレツ
１〜とディスプレイとを備えたものの如く頭を動かして
交互に見るという不便さがなく、また入力した手書ぎ文
字や図形を直ちに電話回線等を介して他の装置へ送出で
き、更にまた他の装置から送られた手書き文字や図形を
直ちにディスプレイ上で表示でき、従来のファクシミリ
装置のように用紙を必要とせず、迅速な位置データの処
理が可能となる。

まｌＣディスプレイをタブレフ１〜上に重ねたため、表
示文字等が視差によって二重に見える様な不都合がなく
操作性に違和感が生じない。また位置指定用磁気発生器
は従来のように磁場変動を加えた、あるいは磁場変動を
検出したタイミングを取り出す必要がないため、コード
レスとづることができ座標入力の操作性を大幅に改善り
ることができる。

また位置指定用磁気発生器はわずかのバイアス磁界をタ
ブレットに与えるのみでよいから、特にタブレッ１〜に
近接させる必要はなく、ディスプレイ−Ｖに磁性体の金
属以外のものを乗せ、更にその上から座標入力すること
ができ、またディスプレイの種類や厚さ等についても比
較的自由度が大きい等の利点がある。

【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図はディス
プレイ付座標入力装置の概要を示す斜視図、第２図はタ
ブレットの構造を示す平面図、第３図は１２図Ａ−Ａ−
線に沿う断面図、第４図は磁気バイアス対電気機械結合
係数の特性図、第５図は磁気ペンの構造を示す断面図、
第６図は装置全体の回路ブロック図、第７図はＸ方向第
２コイル１０９に弁士ずる誘導起電力の時間的変化の一
例を示す線図である。 １００・・・・・・タブレット、　２００・・・・・・
磁気ペン３００・・・・・・ディスプレイ ４００・・・・・・位置検出回路 ５００・・・・・・表示制御回路 ０００・・・・・・処理装置、　７００・・・・・・音
響カプラ８００・・・・・・電話器、９００・・・・・
・電話回線。 第４図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 互いにほぼ平行に配列し勾複数の磁歪伝達媒体をＸ方向
   及びＹ方向にほぼ直交する様に重ね合ね、せ、且つ、こ
   れらの広い範囲にわたって電磁変換器を配設してなるタ
   ブレットと、該タブレットの位置検出範囲とほぼ同一９
   表示面積を有し、且つ、タブレット上に重ね合わされた
   平面形ディスプレイと、前記タブレットの磁歪伝達媒体
   の局部的な、電気機械結合係数を大きくする程度の磁気
   を発生器る位置指定用磁気発生器と、前記タブレットの
   電磁変換器にパフ１ス電碑を印加して前記各磁歪伝達媒
   体の基準位置又は前記位置指定用磁気発生器で指定した
   位置に磁歪振動波を生起さす、該磁歪振動波が生起して
   から前記電磁変換器の前記位置指定用磁気発生器で指定
   した位置又は基準位置に磁歪振動波による誘導電圧が現
   われるまでの時間を検知づることにより位置指定用磁気
   発生器の指、定座標値を検出゛す°る位置検出回路と、
   座標値に対応する位置を表示するよう前記ディスプレイ
   を駆動Ｊる表、水制御回路と、前記座標値によるデータ
   を伝送回線に適応する信号に変換し、又その逆変換を行
   なう変復調回路と、これらを制御する処理装置とからな
   るディスプレイ付座標入力装置。