(57)【要約】【課題】位置指示器がタブレットに押し付けられていない状態でも、位置指示器の位置を検出でき、かつ安価で小型な座標入力装置を提供する。【解決手段】タブレット容器１６には、導電性の磁性粉末を収納する微小容器１４が、２次元方向に複数配列されている。タブレット１８の裏面が複数の微小容器１４に対向しており、裏面上に配線パターンが設けられ、配線パターンは、互いに電気的に独立している複数の配線３２，　３４を含み、配線３２，　３４は、粉末が付着したときに隣接する複数の配線３２，　３４が短絡するように配置されている。ペンは永久磁石を含み、永久磁石は、タブレット１８の表面側から微小容器１４に収納された粉末を引き寄せて、粉末を配線３２，　３４に付着させて、隣接する配線３２，　３４を短絡させる。配線３２，　３４が短絡されることによりペンの位置が検出される。【選択図】　　　　図２
2004054541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の磁性粉末を収納する微小容器が、２次元方向に複数配列されているタブレット容器と、
裏面が該複数の微小容器に対向しており、該裏面上に配線パターンが設けられ、該配線パターンは、互いに電気的に独立している複数の配線を含み、該配線は、前記粉末が付着したときに隣接する複数の配線が短絡するように配置されているタブレットと、
該タブレットの表面側から前記微小容器に収納された前記粉末を引き寄せて、該粉末を前記配線に付着させて、隣接する前記配線を短絡させる磁性体を含む位置指示器とを含み、該配線が短絡されることにより該位置指示器の位置が検出されることを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、前記位置指示器は、前記検出された位置のうち、特定の位置を指定する特定位置指定手段を含むことを特徴とする座標入力装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の装置において、前記粉末は強磁性体であり、前記配線は、第１の方向に配列された配線群と、該第１の方向に直交する第２の方向に配線された配線群とを含むことを特徴とする座標入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、座標入力装置に関するものであり、特に、位置指示器がタブレットに押し付けられていない状態でも、位置指示器の位置を検出することが可能な座標入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
手書き文字や手書き図形の入力装置として用いられる座標入力装置は通常、平板状のタブレットと、タブレット上で文字や図形を書くための入力用ペンからなる。座標入力装置は幼児用教育教材にも広く利用されている。
【０００３】
このような幼児用教育教材としては、例えば、株式会社セガトイズ社製、商品名「キッズコミュニケーション　ＰＩＣＯ」がある。この幼児用教育教材は、座標入力装置のタブレットを内蔵する本体部と、半導体メモリが組み込まれたカートリッジが挿入可能なふた部と、本体部に接続された入力用ペンであるタッチペンとを有する。ふた部は本体部に、回転可能なヒンジにより取り付けられており、ノートパソコンのふた部と同様に開閉される。ノートパソコンを使用するときには、ふた部の裏側にある液晶表示部が使用者から見える角度までふた部を開けるが、本教材を使用するときも、ふた部の裏側が幼児から見える角度までふた部を開ける。
【０００４】
ふた部にも、座標入力装置のタブレットが埋め込まれており、上記タッチペンを用いて、座標入力が可能である。カートリッジは絵本と一体化しており、カートリッジの半導体メモリには、絵本の内容に関連した情報が記憶されている。
【０００５】
本教材を使用するときは、上述のようにふた部を開けて、カートリッジを、ふた部の裏側にある所定のコネクタに差し込んで本教材と接続する。その後、絵本をふた部の裏側の上で開いて、絵本に記載されているキャラクタにタッチペンで触れると、接触した位置を検出する。そして、タッチペンで触れたキャラクタを判定し、当該キャラクタに関連するデータを半導体メモリから読み出す。
【０００６】
読み出された情報は、本教材に接続されたテレビジョン画面に表示される。また、絵本のキャラクタに関連する情報を、上記本体部のタブレットとタッチペンとを用いて、手書き入力し、入力された情報を前記テレビジョン画面に表示する。このように、幼児の興味を引きつつ教育を行うことができるため、本教材は、効果的な教材を提供することができ、有用なものである。
【０００７】
このような座標入力装置は、例えば、特開平７−４４３０１号公報に記載の電磁誘導方式の座標入力装置を用いている。この電磁誘導方式の座標入力装置は、タブレット内でＸＹ方向にそれぞれ複数設けられた閉ループ回路と、位置指示器とを有する。閉ループ回路には順次、走査電流が流される。位置指示器がタブレットに近づいたとき、走査電流による誘導電流を発生するためのコイルやコンデンサ等が位置指示器に内蔵されている。
【０００８】
位置指示器がタブレットの近傍にあると、上記誘導電流が、上記閉ループ回路にさらに誘導電流を生じさせることを利用して、位置指示器の位置をタブレットの閉ループ回路で検出するものである。位置指示器にはまた、位置指示器がタブレットに押し付けられたときに、押し付けられたことを検出するスイッチが設けられており、押し付けられたときは上記誘導電流とは異なる特性の第２の誘導電流を発生するようになっており、これにより特定すべき座標を指示する指示入力を行うことを可能としている。
【０００９】
電磁誘導方式の座標入力装置においては、位置指示器がタブレットに押し付けられていない状態でも、位置指示器がタブレット上もしくはその近傍にあると、位置指示器の位置を検出でき、特定すべき座標を指示する指示入力を行う前に、当該座標を表示画面に表示して、使用者に当該座標を確認させることができる。特に手書き文字や手書き図形の入力装置として利用する場合に、すでに入力されて表示画面に表示されている部分と、特定すべき座標との関係を確認することができ、意図した通りの手書き文字や手書き図形の入力ができる等、有用な座標入力装置であるといえる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる座標入力装置は、タブレット内の回路と位置指示器との間に電磁誘導を行わせて座標位置の検出を行わせるものであるため、高価でかつ大型にならざるを得ない。特に、位置指示器は、タブレット内の閉ループ回路の電流に基づいて誘導電流を発生させ、これをタブレットに伝達するための回路を必要とし、さらに当該位置指示器をタブレットに対して押し付けたときに異なる誘導電流を発生させる回路を有する必要があるため、高価なものとならざるを得ない。特に上記した幼児用教育教材にあっては、安価で小型な座標入力装置の実現が望まれる。
【００１１】
本発明は、位置指示器がタブレットに押し付けられていない状態でも、位置指示器の位置を検出でき、かつ安価で小型な座標入力装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、座標入力装置はタブレット容器とタブレットと位置指示器とを含み、タブレット容器は、導電性の磁性粉末を収納する微小容器が２次元方向に複数配列されており、タブレットは裏面が複数の微小容器に対向しており、裏面上に配線パターンが設けられ、配線パターンは、互いに電気的に独立している複数の配線を含み、配線は、粉末が付着したときに隣接する複数の配線が短絡するように配置されており、位置指示器は、タブレットの表面側から微小容器に収納された粉末を引き寄せて、粉末を配線に付着させて、隣接する配線を短絡させる磁性体を含み、配線が短絡されることにより位置指示器の位置を検出することを特徴とする。本発明の座標入力装置によれば、位置指示器がタブレットに押し付けられていない状態でも、位置指示器の位置を検出することが可能である。
【００１３】
また本発明の装置において、位置指示器は、検出された位置のうち、特定の位置を指定する特定位置指定手段を含むことが好ましい。この場合、検出した位置を表示装置に表示させて確認した後、検出された位置のうち特定の位置を指定することができ、特に手書き文字や手書き図形の入力装置として利用する場合に、すでに入力された表示画面に表示されている部分との位置関係の確認を行うことができ、意図した通りの手書き文字や手書き図形の入力ができる。
【００１４】
さらに、本発明の装置において、粉末を強磁性体とし、配線は、第１の方向に配列された配線群と、第１の方向に直交する第２の方向に配線された配線群とを含むようにすることができる。強磁性体を用いることにより、位置指示器とタブレット表面との距離が離れている場合でも、位置を検出することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に添付図面を参照して、本発明による座標入力装置の実施例を詳細に説明する。なお、本発明と直接関係のない部分については、図示および説明を省略する。ここで、信号の参照符号はその現れる接続線の参照符号で表す。
【００１６】
図１は、本実施例に係る座標入力装置１０のブロック図である。座標入力装置１０は、位置指示器であるペン３０がタブレット１８に押し付けられていない状態でも、位置指示器のＸＹ座標を検出できるものである。具体的には、本実施例では座標入力装置１０は、ペン３０がＸ方向の何番目の配線と、Ｙ方向の何番目の配線との交点にあるかを示す数値の組（Ｘ，　Ｙ）を出力する。ここで、Ｘ，　Ｙのとる値は、本実施例では１〜２００の範囲の整数とする。すなわち、Ｘ方向およびＹ方向の配線数は２００とする。
【００１７】
座標入力装置１０の出力は、配線数に限られるものではなく、ある基準点から測った交点のＸＹ座標を出力として採用することもできる。配線の位置は設計段階や製造段階で確定しているため、Ｘ方向の何番目の配線と、Ｙ方向の何番目の配線との交点であるかがわかれば、ＸＹ座標を算出することは容易である。
【００１８】
座標入力装置１０は、強磁性体粉末を含む微小容器とこれに対向して設けられた配線パターンを有するタブレットからなるタブレット部１２と、配線パターンを構成する配線３２，　３４を順次、選択する選択信号４８，　５０を供給するためのカウンタ２０，　２２、分周器２４、発振器２６と、短絡された配線３２，　３４を検出する処理部２８と、位置指示器であるペン３０とを含む。
【００１９】
タブレット部１２は、図２に示すように、導電性の磁性粉末を収納する微小容器１４が２次元方向に複数配列されているタブレット容器１６と、裏面が複数の微小容器１４に対向しており裏面上に配線パターンが設けられているタブレット１８からなる。図２は、タブレット部１２をタブレット容器１６とタブレット１８に分解した分解斜視図である。
【００２０】
配線パターンは、互いに電気的に独立している複数の配線３２，　３４を含み、この配線３２，　３４は、微小容器１４内の粉末が付着したときに隣接する複数の配線３２，　３４が短絡するように、Ｘ方向に配列された２００本の配線３２と、Ｘ方向に直交するＹ方向に配線された２００本の配線３４とを含む。
【００２１】
なお、配線３２，　３４は、必ずしも直交させる必要はなく、たとえば、Ｘ方向の配線３２に対して、Ｙ方向の配線３４を斜めに交差させてもよい。この場合、対向する微小容器１４も、配線３２，　３４の向きに対応して斜めに配列することが好ましい。微小容器を斜めに配列するためには、個々の微小容器をひし形として、これらの微小容器を多数、２次元に配列すればよい。
【００２２】
図２の例では、配線３２，　３４はそれぞれ等間隔に配列する。たとえば配線３２の中心間の間隔は２．０ｍｍ、配線３４の中心間の間隔は１．５ｍｍである。ただし、等間隔に限られるものではない。タブレット１８のＸＹ方向の多数の配線３２，３４は、例えば図３の部分拡大図に示すように、Ｘ方向配線３２と、Ｙ方向配線３４が絶縁層３８を介して互いに電気的に独立しており、かつ各々の配線３２，　３４の一部、たとえば上面４０が露出されている。上面４０を露出させる場合、露出部分は、上面４０の全体、もしくは、配線３２，　３４の交点３６の周辺部のみとすることができる。
【００２３】
Ｘ方向配線３２と絶縁層３８は、ベース４２上に接着されており、Ｙ方向配線３４は絶縁層３８に接着されている。図２，３においては、各配線３２，　３４は、１本の線からなる。しかし、これに限られるものではなく、各配線３２，　３４が、複数の線からなることとしてもよい。この場合、１本の線が断線しても、他方の線により短絡を検知することができるため、装置の信頼性が高まる。
【００２４】
一方、微小容器１４は、配線パターンに合わせて、長方形の容器がＸＹ方向に多数配列されている。微小容器１４は、たとえば縦と横の長さがそれぞれ１．５ｍｍおよび２．０ｍｍ程度の微少容器であり、プラスチックの射出成形等により製造される。微少容器１４の開口とタブレット１８のＸＹ方向の多数の配線３２，　３４は各々が対応するように配置されており、例えば、微少容器１４の開口の中心と、配線３２，　３４の交点３６が一致するように配置されている。
【００２５】
微少容器１４の各々には、導電性かつ強磁性の粉末が収納されている。タブレット１８は、配線３２，　３４の交点３６がタブレット容器１４の開口の中心に対向して位置するように、タブレット容器１４を覆っているため、タブレット１８の表面側から例えば永久磁石を接触させると、導電性かつ強磁性の粉末がタブレット１８の裏面側に吸引されて配線パターンに接触する。粉末は、ＸＹ方向の配線３２，　３４の交点近傍において少なくともその一部が露出されている配線３２，　３４に接触して、配線３２，　３４の一部同志を電気的に短絡させる。
【００２６】
タブレット容器１６の微少容器１４の開口と、タブレット１８のＸＹ方向の多数の配線３２，　３４の交点３６は、一対一に対応することが望ましいが、これに限られるものではなく、たとえば、一対複数、複数対複数のように対応してもよい。
【００２７】
また、タブレット１８の表面から永久磁石等を接近させて、強磁性粉末を吸着するとき、単一の微小容器１４内の粉末のみを永久磁石等が吸引して、この微小容器１４に対応しているタブレット１８の一つの交点３６のみを短絡させるようにしてもよいが、必ずしもこれに限られるものではない。たとえば、永久磁石等を接近させたときにその周辺の複数の微小容器１４内の導電性かつ強磁性粉末を、これらの微小容器１４に対応する複数のＸＹ配線３２，　３４の交点３６に同時に吸着させるようにしてもよい。この場合、位置の検出精度は１個の微小容器１４の大きさよりも大きいことになる。
【００２８】
タブレット１８は、その周辺部に設けたＸ選択部４４と、Ｙ選択部４６とを含む。Ｘ選択部４４は、Ｘ選択信号４８を入力されて、Ｘ選択信号４８に従ってＸ方向配線３２を１つずつ順次選択し、Ｙ選択部４６は、Ｙ選択信号５０を入力されて、Ｘ選択信号５０に従ってＹ方向配線３４を１つずつ順次選択する。Ｘ選択部４４と、Ｙ選択部４６の詳細は後述する。さらにＸ選択部４４には、選択されたＸ方向配線３２に所定の電圧を印加するための電圧線５２が接続されている。この所定の電圧は、たとえば５Ｖである。Ｙ選択部４６には、選択されたＹ方向配線３４に所定の電圧を印加するための電圧線５４が接続されている。この所定の電圧は、たとえば０Ｖである。
【００２９】
図１に戻ると、タブレット１８のＸ方向配線３２は、Ｘ選択部４４に接続されている。Ｘ選択部４４は、いわゆるマルチプレクサであり、Ｘ方向配線３２を順次選択して、選択されたＸ方向配線３２を電圧線５２に接続するものである。Ｘ選択部４４は、Ｘ方向配線３２を順次選択するために、カウンタ２０からＸ選択信号線４８によりＸ選択信号４８を入力されて、選択したＸ方向配線３２を電圧線５２に接続する。Ｘ選択信号線４８は、８ビットのデータを送信するために、たとえば８本の信号線からなる。
【００３０】
Ｘ選択信号４８はＸ選択部４４のスイッチ５８に送られる。Ｘ選択信号４８は、Ｘ方向配線３２を指定するために、０から１９９の範囲の値を取るデジタル信号であり、一定周期で０から１ずつ増加して１９９になると、また０に戻り、１ずつ増加することを繰り返す。０から１９９までの１サイクルに要する時間は、たとえば０．１秒である。
【００３１】
スイッチ５８は、Ｘ選択信号４８を受けて、Ｘ方向配線３２がそれぞれ接続されている端子５６のうち、Ｘ選択信号４８が示す番号に対応する端子５６を端子６０に接続する。端子６０は電圧線５２に接続されている。電圧線５２は抵抗６２を介して端子６４に接続している。端子６４には、図示しない電源部により、たとえば５Ｖが印加されている。この結果、選択されたＸ方向配線３２に５Ｖが印加される。
【００３２】
タブレット１８のＹ方向配線３４は、Ｙ選択部４６に接続されている。Ｙ選択部４６は、マルチプレクサであり、Ｙ方向配線３４を順次選択して、選択されたＹ方向配線３４を電圧線５４に接続するものである。Ｙ選択部４６は、Ｙ方向配線３４を順次選択するために、カウンタ２２からＹ選択信号線５０によりＹ選択信号５０を入力されて、選択されたＹ方向配線３４を電圧線５４に接続する。Ｙ選択信号線５０は、８ビットのデータを送信するために、たとえば８本の信号線からなる。
【００３３】
Ｙ選択信号５０はＹ選択部４６のスイッチ６６に送られる。Ｙ選択信号５０は、Ｙ方向配線３４を指定するために、０から１９９の範囲の値を取るデジタル信号であり、一定周期で０から１ずつ増加して１９９になると、また０に戻り、１ずつ増加することを繰り返す。
【００３４】
０から１９９までの１サイクルに要する時間は、Ｘ選択信号４８が１サイクルに要する時間０．１秒の１／２００　以下に設定されており、たとえば０．５ミリ秒である。このため、Ｘ選択信号４８により、１本のＸ方向配線３２が選択されている期間中に、Ｙ選択信号５０により、２００本のＹ方向配線３４が順次選択される。Ｙ選択信号５０は、Ｘ選択信号４８と同期が取られており、１本のＸ方向配線３２が選択されている期間中に、Ｙ選択信号５０は０から順に１ずつ増加して１９９になる。
【００３５】
スイッチ６６は、Ｙ選択信号５０を受けて、Ｙ方向配線３４がそれぞれ接続されている端子６８のうち、Ｙ選択信号５０が示す番号に対応する端子６８を端子７０に接続する。端子７０は電圧線５４に接続されている。電圧線５４は本実施例では接地されている。この結果、選択されたＹ方向配線３４に０Ｖが印加される。
【００３６】
上記のように構成されている結果、Ｘ方向配線３２が、Ｙ方向配線３４と短絡していないときにＸ選択信号４８により選択されると、Ｘ方向配線３２に印加されている電圧は５Ｖである。Ｘ方向配線３２が微小容器１４内の磁性粉末により、Ｙ方向配線３４と短絡されているときに、当該Ｘ方向配線３２が選択されると、Ｙ方向配線３４の電圧は０Ｖであるために、Ｘ方向配線３２の電圧も０Ｖとなる。したがって、選択されたＸ方向配線３２とＹ方向配線３４の組について、Ｘ方向配線３２の電圧を検出することにより、選択されたＸ方向配線３２とＹ方向配線３４が短絡しているかどうかを判定することができる。判定は本実施例の場合、０．１秒でタブレット部全体の交点３６について行なうことができる。１秒間当たりでは、１０回の判定が可能である。
【００３７】
Ｘ選択信号４８は、本実施例では次のように生成する。発振器２６はたとえば周波数４００ＫＨｚのクロック出力７２を分周器２４に出力する。分周器２４は、入力されたクロック出力７２を１／２００に分周して、周波数２ＫＨｚのクロック出力７４を生成して、カウンタ２０に出力する。
【００３８】
カウンタ２０は、入力されたクロック出力７４を計数することにより、０から１９９までのデジタル信号を順次、生成し、Ｘ選択信号４８としてＸ選択部４４と処理部２８に出力する。カウンタ２０は１９９まで計数すると、Ｘ選択信号４８を０にリセットして、クロック出力７４の計数を繰り返す。Ｙ選択信号５０は、発振器２６が出力するクロック出力７２をカウンタ２２で計数することにより、生成される。カウンタ２２も１９９まで計数すると、Ｙ選択信号５０を０にリセットして、クロック出力７２の計数を繰り返す。
【００３９】
カウンタ２０，　２２が出力するＸ選択信号４８、Ｙ選択信号５０は処理部２８にも送られる。処理部２８は、タブレット１８のＸＹ配線における短絡位置の検出を行うものである。さらに、処理部２８は、ペン３０のスイッチ７６が押されたかどうかも検出する。処理部２８は、電圧線５２の電圧をモニターし、電圧が０Ｖのときは、そのときに処理部に入力されている選択信号４８，　５０の値をペン３０の位置座標として信号線７８に出力する。電圧線５２の電圧が５Ｖであるときは、短絡がないことを示すために、たとえば存在しない位置座標（２００，　２００）をペンの位置座標として信号線７８に出力する。この位置座標がマイコンや表示駆動回路等に入力される。
【００４０】
処理部２８は、座標入力装置１０の使用開始時に、図示しない座標入力装置１０の電源スイッチが投入されたときに、発振器２６と、分周器２４と、カウンタ２０，　２２との間の同期を取るために、発振器２６、分周器２４、カウンタ２０，　２２のリセットを行なう。
【００４１】
また処理部２８は、ペン３０のスイッチ７６に接続している電圧線８０の電圧をモニターし、電圧が０Ｖのときは、ペン３０のスイッチ７６が押されたと判定し、ペン３０が押されたことを示す信号８２を信号線８２から出力する。信号８２は、たとえば、ペン３０が押されていないときは、低レベルの電圧、ペン３０が押されたときは、高レベルの電圧である。ペン３０が押した位置の情報に関しては、ペン３０が押されたときには配線３２，　３４が短絡しているため、信号線７８から、ペン３０が押した位置の位置座標が出力されている。
【００４２】
処理部２８に接続している電圧線８０は、抵抗８４を介して既述の端子６４に接続している。端子６４には５Ｖが印加されている。電圧線８０は、ペン３０のスイッチ７６の一方の端子８６に接続している。スイッチ７６の他方の端子８８は、電圧線９０に接続しており、電圧線９０は本実施例では接地されている。電圧線８０は抵抗８４を介して端子６４に接続されているため、スイッチ７６が押されていないとき、すなわち「開」のときは電圧線８０の電圧は５Ｖである。スイッチ７６が押されたとき、すなわち「閉」のときは電圧線８０の電圧は０Ｖである。
【００４３】
ペン３０の構造を図４に示す。図４はペン３０の断面図である。ペン３０は、永久磁石９２を含む位置指示器である。永久磁石９２は、タブレット１８の表面側から微小容器１４に収納された粉末を引き寄せて、粉末を配線３２，　３４に付着させ、隣接する配線３２，　３４を短絡させる。具体的には、ペン３０は、ペン型の容器内を上下にスライド可能な永久磁石９２を含む。そして、ペン先端部９４がタブレット１８の表面に接近すると、タブレット容器１６の微小容器１４内に収納された導電性の強磁性粉末を永久磁石９２が吸引して、タブレット１８のＸＹ配線３２，　３４に接触させる。配線３２，　３４は短絡し、ＸＹ座標を検出することが可能となる。ペン３０は、検出された位置のうち、特定の位置を指定するスイッチ７６も含む。
【００４４】
永久磁石９２はペン３０内をスライド可能である。図に示す永久磁石９２の位置は、永久磁石９２が最も外側にスライドされた、すなわち、永久磁石９２の先端に取り付けられたペン先端部９４がタブレット１８に押し付けられていない状態である。ペン先端部９４がタブレット１８に押し付けられていないときは、ばね９６が永久磁石９２を押すことにより、この状態が保持される。ばね９６は、たとえばコイルばねであり、永久磁石９２と、ばね受け部９８との間に保持されている。
【００４５】
永久磁石９２の磁力を強めることにより、タブレット１８の表面とペン先端部９４との間に数ページの絵本を介在させても、ＸＹ座標を検出することが可能である。なお、永久磁石９２の代わりに電磁石を用いることも可能である。
【００４６】
永久磁石９２の、ペン先端部９４がある端部とは反対の端部には軸部１００が設けられている。軸部１００はコイルばね９６を貫通している。軸部１００は、ペン先端部９４がタブレット１８の表面に押し付けられると、永久磁石９２とともに、ばね９６に抗してスライドすることができる。軸部１００が、ペン３０の後部端部に向かってスライドすると、軸部１００の先端は、ペン３０内に取り付けられているスイッチ７６の凸部１０２を押す。凸部１０２が押されると、スイッチ７６は「閉」状態となる。スイッチ７６は、凸部１０２が押されていないときは、「開」状態である。スイッチ７６には電圧線８０，　９０が接続されており、電圧線８０，　９０により、上述のようにスイッチ７６の開閉状態がモニターされる。
【００４７】
このように、タブレットに位置指示器を押し付ける操作を、操作者が座標を決定した操作と解釈して、スイッチＯＮ情報としてマイコン等に出力すれば、タブレットの配線の短絡により同時に得られる位置座標を、操作者が決定した位置座標としてテレビジョン受像機等の表示器に表示させることができる。例えば、位置指示器をタブレットに押し付けた状態のまま、手書き文字あるいは手書き図形を描画することにより、表示器上に当該文字、図形を描写することができる。
【００４８】
次に、座標入力装置１０の動作を概略的に説明する。座標入力装置１０の使用開始時に、図示しない座標入力装置１０の電源スイッチが投入されると、処理部２８は、発振器２６と、分周器２４と、カウンタ２０，　２２との間の同期を取るために、発振器２６、分周器２４、カウンタ２０，　２２のリセットを行なう。
【００４９】
リセット後、発振器２６は４００ＫＨｚのクロック７２の生成を開始し、生成されたクロック７２を分周器２４とカウンタ２０，　２２に出力する。分周器２４は、入力されたクロック７２を１／２００に分周し、２ＫＨｚのクロック７４を生成し、生成されたクロック７４をカウンタ２０に出力する。
【００５０】
カウンタ２０は入力されたクロック７４を計数して０から１９９の値を取るＸ選択信号４８を生成し、生成されたＸ選択信号４８をタブレット１８のＸ選択部４４と処理部２８に出力する。一方、カウンタ２２は入力されたクロック７２を計数して０から１９９の値を取るＹ選択信号５０を生成し、生成されたＹ選択信号５０をタブレット１８のＹ選択部４６と処理部２８に出力する。
【００５１】
Ｘ選択部４４は、Ｘ選択信号４８に従ってＸ方向配線３２のうちの１つを電圧線５２に接続する。Ｙ選択部４６は、Ｙ選択信号５０に従ってＹ方向配線３４のうちの１つを電圧線５４に接続する。このときペン３０が、選択された配線３２，　３４の交点３６の近傍にある場合、ペン３０内の永久磁石９２によって、交点３６に対向するタブレット容器１６の微小容器１４内の強磁性粉末が当該交点３６に吸引される。
【００５２】
粉末は導電性を有するため、交点３６において、選択された配線３２，　３４は短絡する。短絡することにより、Ｘ方向配線３２の電圧は０Ｖになる。Ｘ方向配線３２は電圧線５２を介して処理部２８に接続されているため、処理部２８は、Ｘ方向配線３２の電圧が０Ｖであることを検知する。処理部２８は、０Ｖであることを検知すると、そのときに処理部２８に入力されているＸ選択信号４８とＹ選択信号５０の値をペン３０の位置座標として信号線７８に出力する。
【００５３】
ペン３０が、選択された配線３２，　３４の交点３６の近傍にない場合、選択された配線３２，　３４は短絡しておらず、電圧線５２の電圧は５Ｖである。このときは、短絡がないことを示すために、処理部２８は、位置座標（２００，　２００）をペンの位置座標として信号線７８に出力する。
【００５４】
選択された配線３２，　３４の交点３６の近傍にペン３０があり、さらにペン３０がタブレット１８に押し付けられてスイッチ７６が「閉」状態であるときは、処理部２８は「閉」状態であることを電圧線８０の電圧から検知する。そして、ペン３０が押し付けられたことを示す高レベルの信号８２を信号線８２から出力する。ペン３０がタブレット１８に押し付けられていないときは、スイッチ７６は「開」状態であり、そのとき処理部２８は「開」状態であることを電圧線８０の電圧から検知する。そして、ペン３０が押し付けられていないことを示す低レベルの信号８２を信号線８２から出力する。
【００５５】
このように本実施例によれば、位置指示器がタブレットに押し付けられていない状態でも、位置指示器の位置を検出でき、かつ安価で小型な座標入力装置を提供することができる。
【００５６】
次に、本実施例の座標入力装置を幼児用教育教材に適用した一例を図５により説明する。本教材１０４は、本実施例に係る座標入力装置のタブレット部１２を内蔵する本体部１０６と、半導体メモリが組み込まれたカートリッジ１０８が挿入可能なふた部１１０と、本体部１０６に接続された入力用ペンであるペン３０とを有する。ふた部１１０は本体部１０６に、回転可能なヒンジ１１２により取り付けられており、ノートパソコンのふた部と同様に開閉される。ノートパソコンを使用するときには、ふた部の裏側にある液晶表示部が使用者から見える角度までふた部を開けるが、本教材１０４を使用するときも、ふた部１１０の裏側が幼児から見える角度まで、図５のようにふた部１１０を開ける。
【００５７】
ふた部１１０にも、本発明に係る座標入力装置のタブレット部が埋め込まれているが、図示は省略する。このタブレット部についても上記タッチペン３０を用いて、座標入力が可能である。カートリッジ１０８は絵本１１４と一体化しており、カートリッジ１０８内の半導体メモリには、絵本１１４の内容に関連した情報が記憶されている。
【００５８】
本教材１０４を使用するときは、上述のようにふた部１１０を開けて、カートリッジ１０８のコネクタ１２６を、ふた部１１０の裏側にあるコネクタ１１６に差し込んで本教材１０４と接続する。その後、絵本１１４をふた部１１０の裏側の上で開いて、絵本１１４に記載されているキャラクタにタッチペン３０で触れると、接触した位置を検出する。そして、位置情報から、タッチペン３０で触れたキャラクタを判定し、当該キャラクタに関連するデータを半導体メモリから読み出す。キャラクタに関連するデータとしては、たとえば、キャラクタの発言がある。
【００５９】
読み出された情報は、映像ケーブル１２２と音声ケーブル１２４とにより本教材１０４に接続されたテレビジョン１２０の画面に表示される。また、絵本１１４のキャラクタに関連する情報を、上記本体部１０６のタブレット１８とタッチペン３０とを用いて、手書き入力し、入力された情報をテレビジョン１２０の画面に表示する。
【００６０】
【発明の効果】
このように本発明の座標入力装置によれば、位置指示器としての永久磁石等がタブレットに押し付けられているかどうかにかかわらず、タブレット容器の微少容器に収納された導電性の磁性粉末をタブレットのＸＹ配線の交点に吸引して、タブレットのＸＹ配線の交点を短絡することができるため、位置指示器の位置を検出できる。そして位置を確定させる前に、確定させたい位置を表示画面に表示させて確認することもできる。特に手書き文字や手書き図形の入力装置として利用する場合に、すでに入力されて表示画面に表示されている部分と、確定させたい位置との位置関係を確認することができ、意図した通りの手書き文字や手書き図形の入力ができる。
【００６１】
また、タブレット容器の微少容器は１ｍｍ角よりも小さく形成することは容易である。タブレットの配線間隔も１ｍｍよりもさらに小さくすることができ、配線の高集積化も容易である。また、位置検出のためのＸＹ選択部、発振器、カウンタ、処理部などの個々の周辺回路の構成は、極めて簡易であることから、小型で安価な位置検出回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る座標入力装置の一実施例のブロック図である。
【図２】図１の実施例のタブレット部をタブレット容器とタブレットとに分解して示す分解図である。
【図３】図１の実施例におけるタブレットのＸＹ方向配線の部分拡大図である。
【図４】図１の実施例のペンの断面図である。
【図５】図１の実施例の座標入力装置を適用した幼児用教育教材の一実施例の斜視図である。
【符号の説明】
１０　座標入力装置
１２　タブレット部
１４　微小容器
１６　タブレット容器
１８　タブレット
３０　ペン
３２　Ｘ方向配線
３４　Ｙ方向配線
【図１】
2004054541.tif 000003
【図２】
2004054541.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004054541.tif 000006
【図５】
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