JP2000081944A

JP2000081944A - 座標入力装置及びその制御方法

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Publication number: JP2000081944A
Application number: JP25148598A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Tanaka; 淳田中; Hajime Sato; 肇佐藤; Katsuyuki Kobayashi; 克行小林; Yuichiro Yoshimura; 雄一郎吉村; Ryozo Yanagisawa; 亮三柳沢
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-09-04
Filing date: 1998-09-04
Publication date: 2000-03-21

Abstract

(57)【要約】【課題】振動入力波形の形状に基づいて座標検出処理の
過程における補正を行うことを可能とし、振動波形の変
化による座標検出精度への影響が低減する。【解決手段】演算制御回路１は、振動伝達板上に入力さ
れた振動入力ペンからの弾性波振動が振動センサまで到
達する遅延時間を基に、該振動入力ペンにより指示され
た該振動伝達板上の座標位置を算出する。エンベロープ
検出回路３３において振動センサの検出波形信号より生
成されたエンベロープ信号について、レベル測定回路６
１、６２、６３が複数の特定点のレベルを測定する。演
算制御回路１は、測定された複数のレベルに基づいて、
上記遅延時間を補正し、補正された遅延時間でもって座
標値算出を行う。

Description

【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及びそ
の制御方法に関し、特に振動ペンから入力された弾性波
振動を振動伝達板に複数設けられたセンサにより検出
し、振動ペンから振動伝達板に入力された弾性波振動の
伝達時間に基づいて振動ペンによる振動入力点の座標を
検出する座標入力装置及びその制御方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】超音波による座標入力装置としては、特
公平５−６２７７１で開示されているような、入力面で
あるタブレット上を伝播してくる波の遅延時間を検出し
て位置座標を算出する方式が知られている。このような
座標入力装置では、入力面となるタブレット上にマトリ
ックス状電線等の細工を施す必要が無いので、コスト的
に安価な座標入力装置を提供することが可能である。し
かもタブレットに透明な板硝子を用いれば、他の方式の
ものに比べて透明度の高い座標入力装置を構成すること
ができるという長所を有する。

【０００３】上記のごとき座標入力装置による座標検出
処理においては、振動ペンによって振動がタブレットに
入力されてから、当該タブレットの複数のコーナー部分
に設けられたセンサ（圧電素子）によって振動が検出さ
れるまでの遅延時間を計測し、計測された遅延時間に基
づいて振動入力位置から各センサまでの距離を求め、振
動入力位置の座標値を計算している。

【０００４】従って、センサによって取り出される振動
波形のどの部分をもって振動の到着と判定するかは座標
検出精度を左右するものであり、重要である。たとえば
特公平５−６２７７１において開示されている手法で
は、センサによって取り出された信号波形に対して所定
の処理を施して群遅延時間と位相遅延時間を求め、これ
らの遅延時間を用いて各センサと振動入力位置との距離
を計算することにより、座標の検出精度を向上させてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記群遅延時間や位相
遅延時間を決定するためには、検出された振動の信号波
形より特定の位置を検出しなければならない。特に、群
遅延時間を決定するための振動波形上の特定位置は、検
出された振動波形より包絡線（エンベロープ）を獲得し
て、この包絡線に基づいて決定している。従って、群遅
延時間は波形の形状変化による影響を受けやすい。

【０００６】そして、この群遅延時間の変動が大きい場
合には、１波長分の距離を単位とした誤差（波長誤差）
が生じてしまう。このような波長誤差を生じると、座標
値が大きな誤差を含むことになり、座標入力装置として
の精度を著しく低下させることになる。振動波形の形状
は、振動ペンによるタブレットへの振動入力形態（振動
ペンのタブレットに対する角度等）によっても変化して
しまい、誤差発生の要因となる。

【０００７】本発明は上記の問題に鑑みてなされたもの
であり、振動入力波形の形状に基づいて座標検出処理の
過程における補正を行うことを可能とし、振動波形の変
化による座標検出精度への影響を低減し、高精度な座標
検出を可能とすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の一態様による座標入力装置は、たとえば以
下の構成を備える。すなわち、振動伝達板上に入力され
た振動入力ペンからの弾性波振動が振動検出手段まで到
達する遅延時間を基に、該振動入力ペンにより指示され
た該振動伝達板上の座標位置を算出する算出手段と、前
記振動検出手段から得られる検出波形信号のエンベロー
プ信号を生成する生成手段と、前記生成手段によって生
成されたエンベロープ信号における複数の特定点のレベ
ルを測定する測定手段と、前記測定手段で測定された複
数のレベルに基づいて前記算出手段における座標位置算
出の過程に補正を加える補正手段とを備える。

【０００９】また、本発明の他の態様によれば、上記座
標入力装置において実現される座標入力方法が提供され
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の好適な実施形態を説明する。

【００１１】図１は本実施形態による座標入力装置の概
略の構成を示すブロック図である。図１において、１は
装置全体を制御すると共に、座標位置を算出する演算制
御回路である。２は振動子駆動回路であって、振動ペン
３内に格納され、演算制御回路１より出力されるペン駆
動信号により、ペン３内の振動子４（ＰＺＴなどの圧電
素子）を駆動する。振動子４で発生した振動は、ホーン
を通過し、ペン先５を振動させる。

【００１２】８はガラス板等、透明部材からなる、タブ
レットとしての振動伝達板であり、振動ペン３による座
標入力は、この振動伝達板８上をタッチすることで行
う。実際には、図示に実線で示す符号Ａの領域（以下有
効エリア）内を振動ペン３で指定することを行う。

【００１３】この振動伝達板８の外周には、反射した振
動が中央部に戻るのを防止（減少）させるための防振材
７が設けられ、その境界に圧電素子等、機械的振動を電
気信号に変換する振動センサ６ａ〜６ｄが固定されてい
る。

【００１４】センサ６ａ〜６ｄで検出された振動は、前
置増幅器１２ａ〜ｄで増幅され信号波形検出回路９に入
力される。１１は液晶表示器等のディスプレイであり、
振動伝達板の背後に配置されている。振動ペン３により
なぞられた座標値を演算制御回路がパソコン等のホスト
機器に出力し、ホスト機器が同座標に基づいてディスプ
レイ駆動回路１０を駆動することにより、あたかも紙に
ペンで筆記しているように表示を行なうことが可能にな
っている。

【００１５】なお、振動子の振動周波数は振動伝達板８
に板波を発生することが出来る値に選択される。振動伝
達板８を伝播する弾性波は板波であり、表面波などに比
して振動伝達板の表面の傷、障害物等の影響を受けにく
いという利点を有する。

【００１６】演算制御回路１は所定周期毎（例えば１０
ｍｓ毎）に座標取得動作を繰返し、座標出力を行なう。
座標取得動作においては、複数のセンサを順次選択し、
振動ペン３に対して振動発生のための駆動信号を出力す
るとともに選択されたセンサによる弾性波の到達遅延時
間検出を行なう。到達遅延時間は、板波の群速度に基づ
く群遅延時間ｔｇと、位相速度に基づく位相遅延時間ｔ
ｐがあり、両遅延時間を基に、入力ペンと各センサまで
の距離を算出する。

【００１７】図２は本実施形態による信号は系検出回路
９の構成を示すブロック図である。図２において３００
は遅延信号生成ブロックであり、センサより入力される
信号波形に基づいて群遅延信号ｔｇと位相遅延信号ｔｐ
を生成する。また、６００は補正信号生成ブロックであ
り、振動波形の変化に応じた補正を行うための補正信号
を生成し、演算制御回路１に提供する。

【００１８】まず、遅延信号生成ブロック３００の動作
について図３を参照しながら説明する。図３は、遅延信
号生成時の信号処理を説明するためのタイムチャートで
ある。

【００１９】遅延時間測定に於て、まず、演算制御回路
１は、センサセレクト信号をセンサ選択回路３１に対し
出力し、一つのセンサを選択する（選択されたセンサか
らの信号のみがセンサ選択回路３１から出力される）。
次に、演算回路１は、ペン駆動信号を出力すると共に、
その内部タイマ（カウンタで構成されている）による計
時を開始させる。

【００２０】さて、振動ペン３から発生させられた振動
が振動伝達番８を伝わってセンサ６ａ〜６ｄで検出され
る。検出された振動はここで電気信号に変換され信号波
形検出回路９に入力される。センサ選択回路３１は、入
力された各センサからの信号のうち、選択されたセンサ
よりの信号のみを通過させる。図３において、４１は振
動ペンを駆動するための駆動信号パルスであり、４２は
センサ選択回路３１を通過した信号を表している。

【００２１】センサ選択回路３１を通過した信号４２
は、群遅延タイミングを検出するためのエンベロープを
生成する処理系と、位相遅延タイミングを検出するため
の周波数成分信号を生成する処理系の２系統の処理系に
提供される。

【００２２】郡遅延タイミングを検出するための処理系
では、まず、絶対値回路３２により、信号波形のマイナ
ス側の部分をプラス側へ反転させる。そして、エンベロ
ープ検出回路３３により信号波形のエンベロープを抽出
する。図３の信号４２１は抽出されるエンベロープ信号
波形を示す。２階微分回路３４ではエンベロープ検出回
路３３で検出された信号に対して２階微分を施し、信号
４３を得る。

【００２３】一方、位相遅延タイミングを検出するため
の処理系では、センサ選択回路３１より出力された信号
４２を帯域通過フィルタ３７に入力し、周波数成分信号
４４を得る。

【００２４】窓信号発生回路３５は、周波数成分信号４
４と所定の閾値信号４４１とを比較し、周波数成分信号
４４が最初に閾値４４１を越えた時点からの所定期間を
表す窓信号４６、４８を発生する。より具体的には、周
波数成分信号４４と閾値信号４４１とを比較し、比較結
果信号４５を得る。そして、比較結果信号４５の最初の
パルスの立ち上がりから所定時間が経過するまでの間ゼ
ロレベルとなる窓信号４６、４８を生成する。

【００２５】ｔｇ信号検出回路３６では、２回微分回路
３４より出力される信号４３と、窓信号発生回路３５よ
り出力される窓信号４８に基づいて、群遅延タイミング
を表す信号４９を発生する。具体的には、窓信号４８が
ゼロレベルである期間において、信号４３が最初にゼロ
レベルとなるタイミングを検出する。

【００２６】また、ｔｐ信号検出回路３８では、帯域通
過フィルタ３７よりの信号４４と窓検出回路３５よりの
窓信号４６に基づいて位相遅延タイミングを表す信号を
生成する。具体的には、窓信号４６がゼロレベルの期間
における、信号４４の立ち上がり時のゼロクロス点のう
ちの最初のゼロクロス点である。

【００２７】波形整形回路３９では、ｔｇ信号検出回路
３６によるタイミング信号とｔｐ信号検出回路３８によ
るタイミング信号から演算制御回路１において用いられ
るタイミングパルス信号ｔｇ’、ｔｐ’が生成される。

【００２８】演算制御回路１では、波形整形回路３９よ
り入力したタイミングパルス信号ｔｇ、ｔｐとペン駆動
信号４１との間の時間を内部カウンタによって計時し、
これらを振動の伝播にかかった時間（群遅延時間Ｔｇ及
び位相遅延時間Ｔｐ）とする。

【００２９】演算制御回路１では、上述のようにして得
られたＴｇ、Ｔｐから振動入力ペンから、各センサまで
の距離を以下のようにして求める。

【００３０】群速度をＶｇとすれば、ｄ＝Ｖｇ・ｔｇ（１）位相速度をＶｐとすればｄ＝ｎ・λｐ＋Ｖｐ・ｔｐ（２）で与えられる。ここでλｐは波長である。

【００３１】上記２式から整数ｎは、ｎ＝ＩＮＴ［（Ｖｇ・ｔｇ−Ｖｐ・ｔｐ）／λｐ＋１／Ｎ］（３）で与えられる。ここでＩＮＴ［］は整数化をあらわ
す。また、Ｎは“０”以外の実数であり、適当な値を用
いる。たとえば、Ｎ＝２とすれば、変動の半分で整数化
を行えることになる。このように（３）式からｎをもと
め、（２）式を用いることで、精度よく、ペンからセン
サの距離を求めることが出来る。

【００３２】このようにして、得られたｎを用いて
（２）式から各センサからペンまでの距離ｄａ〜ｄｄを
算出する。

【００３３】これら距離ｄａ〜ｄｄに基づき、図４のよ
うに振動ペン３の位置Ｐの座標（ｘ，ｙ）を３平方の定
理から次式のようにして求めることができる。

【００３４】ｘ＝（ｄａ＋ｄｂ）・（ｄａ−ｄｂ）／２Ｘ（５）またはｘ＝（ｄｃ＋ｄｄ）・（ｄｃ−ｄｄ）／２Ｘ（５’）ｙ＝（ｄａ＋ｄｃ）・（ｄａ−ｄｃ）／２Ｙ（６）またはｙ＝（ｄｂ＋ｄｄ）・（ｄｂ−ｄｄ）／２Ｙ（６’）ここでＸ、Ｙはそれぞれ振動センサ６ａ、６ｂ間の距
離、振動センサ６ｃ、６ｄ間の距離である。

【００３５】以上のようにして振動ペン３の位置座標を
リアルタイムで検出することができる。

【００３６】しかしながら、群遅延時間の変動が大きい
場合にはｎの値が次の整数値になり、波長誤差を生じる
ことがある。波長誤差を生じると、座標値が大きな誤差
を含む事になり、座標入力装置としての精度を著しく低
下させてしまう。

【００３７】図５は、本実施形態において振動検出波形
より得たエンベロープ信号を示す図である。図５におい
て、１−１で示した信号は、振動ペン３を用いて標準的
な入力形態で振動伝達板８に振動を入力した場合にエン
ベロープ検出回路３３より得られるエンベロープを示し
ている。図５の（ａ）において、Ａ−１で示されたエン
ベロープは、１−１のエンベロープが得られる振動の入
力形態に比べて、振動入力ペン３による入力圧力（筆
圧）を増加させた場合に得られるものである。このよう
に、筆圧変動では、波形の波高は変化するが、波形自体
の形（エンベロープ）はさほど変化しない。すなわち、
相似形が保たれる。

【００３８】このように波形変形が無ければ（相似形が
保たれれば）、先に説明したような群遅延時間Ｔｇの変
動はあまり発生せず、（３）式のｎの計算において誤差
を生じることは少ない。

【００３９】一方、図５の（ｂ）においてＢ−１で示さ
れたエンベロープは、ペンに傾き（あるいは回転）を与
えて振動入力を行った場合に得られる波形である。この
エンベロープＢ−１と標準時のエンベロープ１−１とを
比べると、波高値の変化だけでなく、エンベロープの形
自体が変化していることがわかる。

【００４０】このようなエンベロープの波形変形は、振
動入力ペンのペン先のばらつきや、ペン角度の変化によ
って生じることが確認されている。Ｂ−１に示されるよ
うな波形変形が生じると、そのエンベロープを用いて検
出が行われる群遅延時間Ｔｇがその影響を受け、誤差を
生じることになる。そして、その誤差量が多くなると、
（３）式のｎの値が間違えて算出されることになり、波
長誤差発生の原因となる。

【００４１】そこで、本実施形態では、補正信号生成ブ
ロック６００を用いて、この波形変形をエンベロープ信
号の複数点のレベルを測定することにより、エンベロー
プの変形量を推定し、群遅延時間Ｔｇの補正を行う。

【００４２】図２に示したように、補正信号生成ブロッ
ク６００は３つのレベル測定回路６１、６２、６３を備
える。各レベル測定回路は、レベル調整回路、サンプル
ホールド回路又はピークホールド回路、及びＡ／Ｄコン
バータによって構成されている。

【００４３】エンベロープ検出回路３３から出力された
信号は各々３つのレベル測定回路６１，６２，６３に入
力される。各々６１ａ，６２ａ，６３ａのレベル調整回
路でレベル調整を施した後に、レベル測定回路６１，６
３ではサンプルホールド回路６１ｂ、６３ｂに、レベル
測定回路６２ではピークホールド回路６２ｂに入力され
る。

【００４４】サンプルホールド回路６１ｂでは、サンプ
ル開始信号１によって、サンプリングを行う。サンプリ
ングタイミングは演算制御回路１から出力され、任意の
タイミングでのエンベロープのレベルをホールドする。
たとえば、タイミング（駆動信号４１の出力時点からの
経過時間を用いる）を変極点付近に設定すれば、図５
（ａ）のＬ−６１のようなレベル情報を測定できる。ま
た、ピークホールド回路６２ｂでは、エンベロープピー
クが測定可能である。更に、ピーク検出後一定時間経過
後にサンプル開始信号２を与えることで、図５の（ａ）
におけるＬ−６３のレベルが得られることになる。この
ようにしてホールドされた信号は、それぞれに対応する
Ａ／Ｄコンバータ６１ｃ、６２ｃ、６３ｃによってディ
ジタルデータに変換され、演算制御回路１に提供され
る。なお、変極点付近のデータをサンプルするには、Ｃ
ＰＵがＴｇ検出のあった時点でサンプルを行なえばよ
い。Ｔｇ信号（図３の４９）はエンベロープ信号を２回
部分したもののゼロクロスを検出しているので、このＴ
ｇ信号のタイミングが変極点付近となるからである。ま
た、上記ＴＧ信号からピークを過ぎる程度の一定の時間
遅れをもたせて、サンプル開始信号２として出力するこ
とで、同じタイミングでのサンプリングが可能となる。

【００４５】以上のようにして得られたレベルＬ−６
１，６２，６３が正常範囲であれば、図５（ａ）に示し
たように一定の関係を保ったままレベル変動する。この
様な時には、Ｔｇの時間補正は必要ない。

【００４６】しかし、振動ペンが傾いたような場合、図
５（ｂ）のＬ−６１’，６２’，６３’のようにそれら
のレベルの関係が崩れて検出される。図５の（ｂ）の場
合、Ｌ６１’とＬ６３’のレベル関係が図５（ａ）の場
合と明らかに異なって検出されている。すなわち、図５
の（ａ）におけるＬ−６１とＬ−６３のレベルはほぼ同
レベルであるのに対して、図５の（ｂ）におけるＬ−６
１’とＬ−６３’のレベルは明らかに異なる。

【００４７】このような場合、以下の（３）式のｎの計
算で、整数化を行わない場合の数値ｎrealとｎの差Δｎ
が変動する。すなわち、 Δｎ＝ｎreal−ｎｎ＝ＩＮＴ［（Ｖｇ・ｔｇ−Ｖｐ・ｔｐ）／λｐ＋１／Ｎ］（３）ｎreal＝（Ｖｇ・ｔｇ−Ｖｐ・ｔｐ）／λｐ（４）このΔｎが例えば０．５をこえて変動するような時、ｎ
の値が誤差を持つことになる。

【００４８】そこで、先のレベルＬ６１，６２，６３の
比を計算し、Δｎの変動と関連付けしたデータをもち、
このデータに従って、Ｔｇを補正すれば、上述のような
Δｎの変動による波長誤差の発生を抑制することが出来
る。

【００４９】図６は本実施形態における演算制御回路１
の内部構成を説明するブロック図である。８１はＣＰＵ
であり、ＲＯＭ８２に格納された制御プログラムを実行
し、座標検出のための演算等を行う。８２はＲＯＭであ
り、各種制御プログラムを格納するとともに、レベルＬ
−６１〜Ｌ−６３とΔｎの変動とを関連づけした補正量
テーブルを格納する。８３はＲＡＭであり、ＣＰＵ８１
が各種処理を実行するに際しての作業領域を提供する。
８４はインターフェースであり、ペン駆動信号や座標値
出力のためのインターフェースとしてきのうするととも
に、信号波形検出回路９（遅延信号生成ブロック３０
０、補正信号生成ブロック６００）、カウンタ８５及び
レベル測定コントローラ８６と、ＣＰＵ８１との間の信
号の授受を行う。なお、インターフェース８４へ入力さ
れる検出レベル１〜３は、上述のＡ／Ｄコンバータ６１
ｃ、６２ｃ、６３ｃより得られるデータである。

【００５０】８５はカウンタであり、振動ペン３の振動
駆動を指示するペンスタート信号（図３の４４）によっ
て不図示のクロックのカウントを開始し、信号波形検出
回路９より信号ｔｇ’、ｔｐ’が入力されるまでのそれ
ぞれのカウント値を保持、出力する。レベル測定コント
ローラ８６は上述のサンプル開始１及びサンプル開始２
に相当する信号を生成し、信号波形検出回路９へ出力す
る。

【００５１】図７は演算制御回路における座標検出処理
の手順を説明するフローチャートである。なお、図７に
示したのは、演算制御回路１のＣＰＵ８１がＲＯＭ８２
に格納されている制御プログラムを実行することで実現
される。

【００５２】まず、ステップＳ１０において、使用すべ
きセンサを選択し、センサ選択回路３１にこれを通知す
る。ステップＳ１１において、振動スタート信号を発行
し、ステップＳ１２で振動到達を待つ。なお、振動到達
は、上述のｔｇ’及びｔｐ’信号の入力によって確認さ
れる。なお、図示していないが、所定時間を過ぎても振
動到達が確認されない場合は、振動入力がなされなかっ
たものとしてそのまま本処理を終了する。

【００５３】振動到達が確認されると、ステップＳ１３
へ進み、カウンタ８５よりｔｇ’及びｔｐ’の入力まで
の時間に相当するカウンタ値を取り込み、群遅延時間Ｔ
ｇ及び位相遅延時間Ｔｐを算出する。更にステップＳ１
４では、各ホールド回路６１ｂ、６２ｂ、６３ｂにホー
ルドされているレベルをＡ／Ｄコンバータを介して取り
込み、レベルＬ−６１、Ｌ−６２、Ｌ−６３とする。そ
して、ステップＳ１５において、これら３つのレベルの
関係と補正量テーブル（ＲＯＭ８２に格納されている）
を参照して補正量ΔＴｇを求める。そして、ステップＳ
１３で得られた群遅延時間Ｔｇを補正量ΔＴｇで補正す
る。その後、ステップＳ１６で、上述のＴｐと補正され
たＴｇとをＲＡＭ８３に格納する。

【００５４】以上のステップＳ１０〜Ｓ１６の処理を各
センサについて行う（ステップＳ１７）。そして、全セ
ンサについて遅延時間Ｔｇとｔｐを得ると、ステップＳ
１８で座標値の算出を行い、出力する。

【００５５】なお、上記実施形態では、Ｔｇそのものを
補正しているがこれに限らない。たとえば、（４）式の
値を計算する際に、Δｎ変動分を差し引き、そののち、
（３）式の様にしてｎの計算を行っても同様の効果をあ
げることが出来る。

【００５６】図８はＬ−６１とＬ−６３の比とΔｎの関
係を直線近似した場合の例であり、このようなデータを
用いて、Ｌ６３／Ｌ６１の値から、Δｎの補正が可能に
なる。なお、この例ではＬ６１，６３を用いているがも
ちろんＬ６２との関係を用いてもよいし、いくつかの組
み合わせを併用することにより、補正精度をさらに向上
することも可能になる。なお、厳密にはＬ６３／Ｌ６１
と補正量は線形の関係にはないが、工業的利用において
は、図８のような一次の関係付け（近似）でも効果があ
る。

【００５７】なお、上記の場合には、ステップＳ１５で
レベル比から補正量を求めてこれをＲＡＭ８３に格納し
ておき、ステップＳ１６ではステップＳ１３で得られた
Ｔｇ、ＴｐをＲＡＭ８３に格納する。そして、ステップ
Ｓ１８の座標算出時に、補正演算を行う。

【００５８】また、上記実施形態では、変極点、ピー
ク、ピーク後の一定時間でレベル測定をしているが、そ
れに限られるものではなく、波形にたいして、同一のタ
イミングで検出出来るのであれば構わない。

【００５９】また、レベル比を用いて直線近似で補正値
を計算した例を例示したが、これに限るものでもなく、
テーブル参照や、数式化して補正しても良い。

【００６０】また、上記実施形態では、各点のレベルに
のみ着眼し、補正を行っているが、距離の影響を考慮し
て、検出までの遅延時間により補正量を変化させること
も有効である。本願で説明している座標入力装置では、
主に板波という振動を用いているが、この板波は分散性
を有する事が知られている。この分散により、検出に用
いている振動がある程度の周波数分布を有しているた
め、厳密には、伝播距離によって、その波形が変形す
る。座標入力装置の構成にもよるが、伝播距離が長くな
るような大型の入力領域を有するような場合、センサの
近傍（距離が近い）と遠方の場合では、波形が異なるこ
とになる。ゆえに、このような場合には、先の補正関係
データを距離（遅延時間）に応じて複数用意しておき、
伝播時間により補正量を変化させることで、より正確な
補正が可能になる。

【００６１】以上のように、本実施形態によれば超音波
振動を利用した座標入力装置において、群遅延時間検出
用のエンベロープ信号の複数の所定個所のレベルを測定
し、それらレベル値の比較結果に基づいて波形の変形の
度合いを推定し、その結果から座標検出に補正が加えら
れる。このため、波長誤差による精度低下を防止でき
る。また、部品ばらつきの許容度が広がるため部品コス
トも削減可能になる。

【００６２】なお、本発明は、複数の機器（例えばホス
トコンピュータ，インタフェイス機器，リーダ，プリン
タなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの
機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ装置
など）に適用してもよい。

【００６３】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そ
のシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵ
やＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを
読出し実行することによっても、達成されることは言う
までもない。

【００６４】この場合、記憶媒体から読出されたプログ
ラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本発明を構成することになる。

【００６５】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディス
ク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ
−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭな
どを用いることができる。

【００６６】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレ
ーティングシステム）などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれることは言うまでもない。

【００６７】さらに、記憶媒体から読出されたプログラ
ムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボード
やコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる
メモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に
基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わ
るＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることは言うまでもない。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
振動入力波形の形状に基づいて座標検出処理の過程にお
ける補正を行うことが可能となる。このため、振動波形
の変化による座標検出精度への影響が低減され、高精度
な座標検出が可能となる。

【００６９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態による座標入力装置の概略の構成を
示すブロック図である。

【図２】本実施形態による信号は系検出回路９の構成を
示すブロック図である。

【図３】遅延信号生成時の信号処理を説明するためのタ
イムチャートである。

【図４】距離ｄａ〜ｄｄに基づいて位置Ｐの座標の算出
を説明する図である。

【図５】本実施形態において振動検出波形より得たエン
ベロープ信号を示す図である。

【図６】本実施形態における演算制御回路１の内部構成
を説明するブロック図である。

【図７】演算制御回路における座標検出処理の手順を説
明するフローチャートである。

【図８】Ｌ−６１とＬ−６３の比とΔｎの関係を直線近
似した場合の一例を示す図である。

【符号の説明】

１演算制御回路２振動子駆動回路３振動入力ペン４振動子５ペン先６ａ〜６ｄ振動センサ７防振材８振動伝達板９信号波形検出回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林克行東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者吉村雄一郎東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者柳沢亮三東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2F068 AA03 BB01 CC00 FF25 QQ21 QQ23 QQ41 5B068 AA04 BB21 BC03 BD02 BD11 BE06 CC12 DD00 DE01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動伝達板上に入力された振動入力ペン
からの弾性波振動が振動検出手段まで到達する遅延時間
を基に、該振動入力ペンにより指示された該振動伝達板
上の座標位置を算出する算出手段と、前記振動検出手段から得られる検出波形信号のエンベロ
ープ信号を生成する生成手段と、前記生成手段によって生成されたエンベロープ信号にお
ける複数の特定点のレベルを測定する測定手段と、前記測定手段で測定された複数のレベルに基づいて前記
算出手段における座標位置算出の過程に補正を加える補
正手段とを備えることを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】前記補正手段は、前記測定手段で測定さ
れた複数のレベルに基づいて前記遅延時間を補正するこ
とを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
【請求項３】前記算出手段は、前記検出手段まで到達
する群遅延時間と位相遅延時間に基づいて前記振動検出
手段までの距離を求め、該距離に基づいて座標位置を算
出するものであり、前記補正手段は、前記測定手段で測定された複数のレベ
ルに基づいて前記群遅延時間を補正することを特徴とす
る請求項１に記載の座標入力装置。
【請求項４】前記算出手段は、前記検出手段まで到達
する群遅延時間と位相遅延時間との時間差に相当する弾
性波振動の波長数を整数化し、位相速度と該位相遅延時
間より求まる距離に前記整数化された波長数分の距離を
加えて該検出手段までの距離とし、該距離に基づいて座
標位置を算出するものであり、前記補正手段は、前記測定手段で測定された複数のレベ
ルに基づいて、前記算出手段における、群遅延時間と位
相遅延時間との時間差に相当する弾性波振動の波長数を
補正することを特徴とする請求項１に記載の座標入力装
置。
【請求項５】前記測定手段は、少なくとも前記エンベ
ロープ信号の変極点付近のレベルを表す第１レベル値
と、該エンベロープのピーク検出から所定時間経過後の
レベルを表す第２レベル値を測定することを特徴とする
請求項１に記載の座標入力装置。
【請求項６】前記補正手段は、前記第１レベル値と前
記第２レベル値との比に基づいて補正量を決定すること
を特徴とする請求項５に記載の座標入力装置。
【請求項７】振動伝達板上に入力された振動入力ペン
からの弾性波振動が振動検出手段まで到達する遅延時間
を基に、該振動入力ペンにより指示された該振動伝達板
上の座標位置を算出する算出工程と、前記振動検出手段から得られる検出波形信号のエンベロ
ープ信号を生成する生成工程と、前記生成工程によって生成されたエンベロープ信号にお
ける複数の特定点のレベルを測定する測定工程と、前記算出工程による座標位置の算出過程で、前記測定工
程で測定された複数のレベルに基づいて補正を加える補
正工程とを備えることを特徴とする座標入力装置の制御
方法。
【請求項８】前記補正工程は、前記測定工程で測定さ
れた複数のレベルに基づいて前記遅延時間を補正するこ
とを特徴とする請求項７に記載の座標入力装置の制御方
法。
【請求項９】前記算出工程は、前記検出工程まで到達
する群遅延時間と位相遅延時間に基づいて前記振動検出
手段までの距離を求め、該距離に基づいて座標位置を算
出するものであり、前記補正工程は、前記測定工程で測定された複数のレベ
ルに基づいて前記群遅延時間を補正することを特徴とす
る請求項７に記載の座標入力装置の制御方法。
【請求項１０】前記算出工程は、前記検出工程まで到
達する群遅延時間と位相遅延時間との時間差に相当する
弾性波振動の波長数を整数化し、位相速度と該位相遅延
時間より求まる距離に前記整数化された波長数分の距離
を加えて該検出工程までの距離とし、該距離に基づいて
座標位置を算出するものであり、前記補正工程は、前記測定工程で測定された複数のレベ
ルに基づいて、前記算出工程における、群遅延時間と位
相遅延時間との時間差に相当する弾性波振動の波長数を
補正することを特徴とする請求項７に記載の座標入力装
置の制御方法。
【請求項１１】前記測定工程は、少なくとも前記エン
ベロープ信号の変極点付近のレベルと、該エンベロープ
のピーク検出から所定時間経過後のレベルとを測定する
ことを特徴とする請求項７に記載の座標入力装置の制御
方法。
【請求項１２】前記補正工程は、前記第１レベル値と
前記第２レベル値との比に基づいて補正量を決定するこ
とを特徴とする請求項１１に記載の座標入力装置の制御
方法。