JP2003256135A - Input indicator for coordinate input device, and coordinate input device - Google Patents
Input indicator for coordinate input device, and coordinate input deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、操作者により任意
に指示された位置の座標を検出してホスト装置に入力す
る座標入力装置、特に空中を伝わる超音波を利用して指
示位置の座標を検出する空中超音波方式の座標入力装
置、及びこの装置において操作者が座標を入力する位置
を指示するために用いられる超音波発生手段を備えた入
力指示器に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coordinate input device for detecting coordinates of a position arbitrarily designated by an operator and inputting the coordinates to a host device, and in particular, the coordinates of a designated position using ultrasonic waves transmitted in the air. The present invention relates to an aerial ultrasonic wave type coordinate input device for detection, and an input indicator provided with an ultrasonic wave generation means used for indicating a position where an operator inputs coordinates in this device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、空中超音波方式の座標入力装置が
知られており、例えば特開平8−6703号、特開平9
−167046号、特公平7−62820号などに記載
されている。この装置は、操作者が座標を入力する位置
を指示する入力指示器として超音波発生手段を備えたペ
ン状ないし棒状の入力指示器を用い、この入力指示器の
超音波発生手段から空中に発せられた超音波をそれぞれ
異なる位置に設けられた複数の超音波センサにより検出
し、入力指示器の超音波発生手段から超音波センサまで
の超音波の伝達時間に基づいて、入力指示器の超音波発
生手段の位置、すなわち指示位置の座標を検出(算出)
するものである。これにより2次元的な座標入力のみな
らず3次元的な座標入力も可能である。2. Description of the Related Art Conventionally, an aerial ultrasonic type coordinate input device is known, and is disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication Nos. 8-6703 and 9-9.
No. 167046 and Japanese Patent Publication No. 7-62820. This device uses a pen-shaped or rod-shaped input indicator equipped with ultrasonic wave generating means as an input indicator for indicating the position where the operator inputs coordinates, and the ultrasonic wave generating means of this input indicator emits the sound into the air. The ultrasonic waves of the input indicator are detected based on the transmission time of the ultrasonic wave from the ultrasonic wave generation means of the input indicator to the ultrasonic sensor. Detects (calculates) the position of the generating means, that is, the coordinates of the indicated position
To do. As a result, not only two-dimensional coordinate input but also three-dimensional coordinate input is possible.
【0003】このような空中超音波方式の座標入力装置
の従来の一般的な構成では、入力指示器の超音波発生手
段として圧電素子であるPZT(ジルコン・チタン酸
鉛)などのセラミック振動子が用いられている。In the conventional general structure of such an aerial ultrasonic type coordinate input device, a ceramic vibrator such as PZT (zircon / lead titanate) which is a piezoelectric element is used as an ultrasonic wave generating means of the input indicator. It is used.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、入力指
示器の超音波発生手段にPZTなどのセラミック振動子
を用いた場合には、振動子自体が比較的Q値が大きく、
駆動周波数と振動子の共振周波数とのずれに対する許容
値が小さいので、工業的に管理の負担が大きい。また、
セラミック振動子と空気の音響インピーダンスの差が大
きいので、振動による超音波の放出効率が低く、振動板
等を装着する必要があった。また、セラミック振動子を
超音波発生手段として入力指示器に組み込む場合には、
できるだけ小型のものが望ましいが、セラミック振動子
は共振周波数により寸法が規定されるため、所望の寸法
と使用振動周波数との調整がつかない。また、入力指示
器の先端に制御用のスイッチを設ける場合の構造的な問
題もあるので、セラミック振動子を入力指示器の超音波
発生手段に使用する場合、大きな困難性を伴なってい
た。However, when a ceramic vibrator such as PZT is used as the ultrasonic wave generation means of the input indicator, the vibrator itself has a relatively large Q value,
Since the allowable value for the difference between the drive frequency and the resonance frequency of the vibrator is small, the burden of management is large industrially. Also,
Since the difference in acoustic impedance between the ceramic vibrator and air is large, the ultrasonic wave emission efficiency due to vibration is low, and it is necessary to mount a diaphragm or the like. Also, when incorporating a ceramic vibrator into the input indicator as an ultrasonic wave generation means,
It is desirable that the size is as small as possible, but since the dimensions of the ceramic vibrator are defined by the resonance frequency, it is impossible to adjust the desired size and the used vibration frequency. In addition, there is a structural problem when a control switch is provided at the tip of the input indicator, so that when the ceramic oscillator is used as the ultrasonic wave generating means of the input indicator, great difficulty is involved.
【0005】これに対して、最近、圧電素子として高分
子材料のフィルムから構成される圧電フィルムを円筒形
状にしたものを入力指示器の超音波発生手段として用い
る構成が提案されている。具体的には、図9(a)に示
すように細長い長方形の圧電フィルム20の長手方向両
端の短い辺21,22の部分どうしを接着、樹脂テー
プ、お互いを挟み込む圧着部材などで線状に接合して、
図9(b),(c)に示すように円筒形状にしたものを
超音波発生手段2として用いる構成である。なお、図9
(b),(c)で符号20aは圧電フィルム20の辺2
1,22の部分どうしの線状の接合部であり、圧電フィ
ルム20が長方形であるため、超音波発生手段2の円筒
の軸方向の一端から他端(図中で上端から下端)までそ
の軸方向に沿って延びる一直線状になっている。この超
音波発生手段2は、信号の印加により円周方向に伸縮し
て呼吸振動し、図11(a)に矢印で示すように、外周
面に垂直な方向に放射状に超音波を発生する。なお、図
11(a)では、矢印の方向で超音波の方向、矢印の長
さで超音波の音圧ないし振幅の大きさを示している。On the other hand, recently, there has been proposed a structure in which a piezoelectric film made of a polymer film is used as a piezoelectric element in a cylindrical shape as an ultrasonic wave generating means of an input indicator. Specifically, as shown in FIG. 9A, the portions of the short sides 21 and 22 at both ends in the longitudinal direction of the piezoelectric film 20 having an elongated rectangular shape are bonded to each other linearly by a resin tape, a crimping member sandwiching each other, or the like. do it,
As shown in FIGS. 9B and 9C, a cylindrical shape is used as the ultrasonic wave generating means 2. Note that FIG.
In (b) and (c), reference numeral 20a is the side 2 of the piezoelectric film 20.
Since the piezoelectric film 20 is a rectangular joint between the portions 1 and 22, the piezoelectric film 20 has a rectangular shape, so that the axis of the ultrasonic generator 2 extends from one end to the other end (upper end to lower end in the figure) in the axial direction. It is a straight line that extends along the direction. This ultrasonic wave generation means 2 expands and contracts in the circumferential direction by the application of a signal to cause respiratory vibration, and as shown by the arrow in FIG. 11A, radially generates ultrasonic waves in the direction perpendicular to the outer peripheral surface. In FIG. 11A, the direction of the ultrasonic wave is indicated by the arrow direction, and the sound pressure or amplitude of the ultrasonic wave is indicated by the length of the arrow.
【0006】しかし、このような超音波発生手段2で
は、圧電フィルム20の接合部20aで振動体としての
連続性が無いため、接合部20aの部分で超音波発生効
率の低下、超音波発生レベルの低下が避けられない。そ
して、接合部20aが超音波発生手段2の円筒の軸方向
に沿った一直線状になっているので、その軸方向に沿っ
て接合部20aにより超音波発生レベルが低下する部分
の円周方向の位置が1箇所の位置に揃ってしまう。この
ため、図11(a)に示すように、超音波発生手段2の
軸方向に向かって見て超音波発生手段2の円周方向にお
いて超音波発生レベルが接合部20a以外の部分では均
一であるが接合部20aの1箇所の部分だけ著しく低下
する。However, in the ultrasonic wave generating means 2 as described above, since there is no continuity as a vibrating body at the joint portion 20a of the piezoelectric film 20, the ultrasonic wave generation efficiency is lowered and the ultrasonic wave generation level is generated at the joint portion 20a. Inevitably lowers. Since the joint portion 20a is in a straight line along the axial direction of the cylinder of the ultrasonic wave generating means 2, the ultrasonic wave generation level is lowered along the axial direction by the joint portion 20a in the circumferential direction. The positions are aligned at one position. Therefore, as shown in FIG. 11A, the ultrasonic wave generation level in the circumferential direction of the ultrasonic wave generating means 2 is uniform in the portion other than the joint portion 20a when viewed in the axial direction of the ultrasonic wave generating means 2. However, only one portion of the joint 20a is significantly reduced.
【0007】このように超音波発生手段2の円周方向に
おいて超音波発生レベルが極端に不均一になることによ
り、座標検出時に入力指示器の超音波発生手段2の接合
部20aの向きによって複数の超音波センサの内のいず
れか1つのセンサだけ超音波検出レベルが著しく低下す
る場合があり、座標検出精度の低下要因となるという問
題があった。Since the ultrasonic wave generation level becomes extremely uneven in the circumferential direction of the ultrasonic wave generator 2 as described above, a plurality of ultrasonic wave generators 2 depending on the orientation of the joint portion 20a of the ultrasonic wave generator 2 of the input indicator at the time of coordinate detection. There is a problem in that the ultrasonic wave detection level may be remarkably lowered by only one of the ultrasonic wave sensors, which causes a decrease in coordinate detection accuracy.
【0008】一方、超音波発生手段2は、例えば図16
(a),(b)に示すように、それより小径の円筒状に
形成された入力指示器の先端部14に対して、例えば真
っ直ぐな線状のクリップなどの固定部材12により一部
を挟み込まれて先端部14に対して線状に押し付けられ
て固定される。なお固定部材12は超音波発生手段2の
円筒の軸方向に沿って取り付けられる。On the other hand, the ultrasonic wave generating means 2 is, for example, as shown in FIG.
As shown in (a) and (b), a part is sandwiched by a fixing member 12 such as a straight linear clip with respect to the tip portion 14 of the input indicator formed in a cylindrical shape having a smaller diameter than that. And is pressed linearly against the tip portion 14 and fixed. The fixing member 12 is attached along the axial direction of the cylinder of the ultrasonic wave generating means 2.
【0009】しかしながら、このような構造では、超音
波発生手段2において固定部材12により固定された固
定部で振動体としての連続性が無いため、その固定部で
超音波の発生レベルの低下が避けられない。そして、そ
の固定部が圧電フィルム20の円筒の軸方向に沿った一
直線状になっている。このため、前述した図9の超音波
発生手段2の接合部20aによるのと同様に、図18
(a)に示すように、超音波発生手段2の円周方向にお
いて超音波発生レベルが固定部材12による固定部12
a以外の部分では均一であるが固定部12aの1箇所の
部分だけ著しく低下し、座標検出精度の低下要因となる
という問題があった。However, in such a structure, since the fixed portion fixed by the fixing member 12 in the ultrasonic wave generating means 2 does not have continuity as a vibrating body, a decrease in the ultrasonic wave generation level at the fixed portion is avoided. I can't. The fixed portion is in a straight line along the axial direction of the cylinder of the piezoelectric film 20. Therefore, as in the case of the joint portion 20a of the ultrasonic wave generating means 2 of FIG.
As shown in (a), in the circumferential direction of the ultrasonic wave generation means 2, the ultrasonic wave generation level is fixed by the fixing member 12 to the fixing portion 12.
There is a problem in that the portion other than a is uniform, but is significantly reduced at only one portion of the fixed portion 12a, which causes a reduction in coordinate detection accuracy.
【0010】そこで本発明の課題は、上述した種類の空
中超音波方式の座標入力装置用の入力指示器において、
円筒形状の圧電フィルムからなる超音波発生手段の円周
方向において超音波発生レベルをより均一化することが
できる構成を提供すること、及びその構成の入力指示器
を用いて座標検出を安定して高精度に行なえる空中超音
波方式の座標入力装置を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide an input indicator for an aerial ultrasonic type coordinate input device of the type described above.
To provide a structure capable of making the ultrasonic wave generation level more uniform in the circumferential direction of the ultrasonic wave generating means formed of a cylindrical piezoelectric film, and to stably perform coordinate detection using the input indicator of the structure. An object is to provide an aerial ultrasonic wave coordinate input device that can perform with high accuracy.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明によれば、空中超音波方式の座標入力装置で
座標を入力する位置を指示するために用いられ、超音波
発生手段を有する入力指示器において、前記超音波発生
手段は、1枚または複数枚の圧電フィルムの端部どうし
を線状に接合して円筒形状にしたものとして構成されて
おり、前記端部どうしの線状の接合部は超音波発生手段
の軸方向の一端から他端まで延び、超音波発生手段の円
周の少なくとも一部の円弧の範囲に渡って延びている構
成を採用した。In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, an ultrasonic wave generating means is used to indicate a position for inputting coordinates by an aerial ultrasonic type coordinate input device. In the input indicator having the ultrasonic wave generating means, the one or more piezoelectric films are linearly joined to each other to form a cylindrical shape. The joining portion of (1) extends from one end to the other end in the axial direction of the ultrasonic wave generating means, and extends over at least a part of the arc of the circumference of the ultrasonic wave generating means.
【0012】また、空中超音波方式の座標入力装置で座
標を入力する位置を指示するために用いられる入力指示
器であって、先端部に円筒形状の圧電フィルムからなる
超音波発生手段が固定された入力指示器において、前記
先端部に固定された超音波発生手段の固定部は、超音波
発生手段の円周の少なくとも一部の円弧の範囲に渡って
存在する構成を採用した。An input indicator used to indicate a position for inputting coordinates by an aerial ultrasonic type coordinate input device, in which ultrasonic wave generating means made of a cylindrical piezoelectric film is fixed to a tip end portion. In the input indicator, the fixing portion of the ultrasonic wave generating means fixed to the distal end portion is configured to exist over at least a part of the arc of the circumference of the ultrasonic wave generating means.
【0013】また、上記の本発明に係る入力指示器と、
それぞれ前記入力指示器の超音波発生手段から空中に発
せられた超音波を検出する異なる位置に配置された複数
の超音波検出手段と、該複数の超音波検出手段の超音波
検出信号を処理して該複数の超音波検出手段への超音波
の到達タイミングのそれぞれを示す複数のタイミング信
号を生成する信号処理手段と、前記複数のタイミング信
号により前記入力指示器の超音波発生手段から前記複数
の超音波検出手段までの超音波の伝達時間のそれぞれを
計時する計時手段と、該計時手段により計時された超音
波伝達時間のそれぞれに基づいて、前記入力指示器の超
音波発生手段の位置の座標を算出する演算手段を有する
空中超音波方式の座標入力装置の構成を採用した。Further, the above-mentioned input indicator according to the present invention,
A plurality of ultrasonic wave detecting means arranged at different positions for detecting ultrasonic waves emitted in the air from the ultrasonic wave generating means of the input indicator, and processing the ultrasonic wave detection signals of the plural ultrasonic wave detecting means. Signal processing means for generating a plurality of timing signals indicating respective arrival timings of the ultrasonic waves to the plurality of ultrasonic wave detecting means, and the plurality of timing signals from the ultrasonic wave generating means of the input indicator. Based on each of the time measuring means for measuring each of the ultrasonic wave transmission time to the ultrasonic wave detecting means and each of the ultrasonic wave transmission time measured by the time measuring means, the coordinates of the position of the ultrasonic wave generating means of the input indicator The configuration of the aerial ultrasonic type coordinate input device having a calculation means for calculating is adopted.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、添付図面に従って本発明に
よる空中超音波方式の座標入力装置とその入力指示器の
実施の形態を詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of an aerial ultrasonic type coordinate input device and its input indicator according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
【0015】<装置の全体構成の説明>まず、実施形態
の座標入力装置の全体構成を図1により説明する。図1
において、1は本装置で使用者が座標を入力する位置を
指示するための入力指示器であり、その細長い筐体の先
端部には超音波発生手段2が固定されている。超音波発
生手段2は、細長い平行四辺形状の圧電フィルムの両端
の短辺の部分どうしを線状に接合して円筒形状にしたも
のとして構成されている。符号20aは前記の線状の接
合部である。この超音波発生手段2自体の構造と入力指
示器1の先端部に対する固定構造の詳細は後述する。<Description of Overall Configuration of Device> First, the overall configuration of the coordinate input device according to the embodiment will be described with reference to FIG. Figure 1
In the figure, reference numeral 1 is an input indicator for instructing the position where the user inputs coordinates in the present apparatus, and the ultrasonic wave generating means 2 is fixed to the tip of the elongated housing. The ultrasonic wave generating means 2 is configured as a cylindrical shape by joining the short side portions of both ends of a piezoelectric film having an elongated parallelogram shape in a linear shape. Reference numeral 20a is the above-mentioned linear joint portion. The details of the structure of the ultrasonic wave generating means 2 itself and the fixing structure for the tip portion of the input indicator 1 will be described later.
【0016】入力指示器1の超音波発生手段2は座標入
力装置の本体側に設けられた振動駆動回路4にケーブル
15で接続され、この回路4により駆動され、振動して
超音波を発生する。その超音波は空中を伝播して行く。
その超音波の周波数は、数十〜百kHz程度の可聴帯域
外で所定の有効入力領域において超音波が到達する様な
所定の周波数に選択される。なお、振動駆動回路4は、
空間的、構造的に問題なければ入力指示器1の筐体内に
設けても良く、さらに、電源も入力指示器1に設け、後
述するスタート信号を装置本体と入力指示器1間で赤外
光などで無線通信することにより、入力指示器1のコー
ドレス化も可能である。The ultrasonic wave generating means 2 of the input indicator 1 is connected to a vibration driving circuit 4 provided on the main body side of the coordinate input device by a cable 15 and driven by this circuit 4 to vibrate and generate ultrasonic waves. . The ultrasonic waves propagate in the air.
The frequency of the ultrasonic wave is selected to be a predetermined frequency such that the ultrasonic wave reaches a predetermined effective input area outside the audible band of several tens to hundreds of kHz. The vibration drive circuit 4 is
If there is no problem spatially or structurally, it may be provided in the housing of the input indicator 1, and a power source is also provided in the input indicator 1 so that a start signal to be described later can be transmitted between the main body of the device and the input indicator 1 by infrared light. It is also possible to make the input indicator 1 cordless by wirelessly communicating with each other.
【0017】また、5は、装置全体を制御すると共に、
入力指示器1により指示された位置の座標を算出する演
算制御回路である。この演算制御回路5からスタート信
号が低レベルのパルス信号として振動駆動回路4に供給
され、振動駆動回路4によって所定のゲインで増幅され
た後、駆動信号として超音波発生手段2に印加される。
その駆動信号は超音波発生手段2によって機械的な超音
波振動に変換され、超音波が空中に放出される。Reference numeral 5 controls the entire apparatus and
It is an arithmetic and control circuit that calculates the coordinates of the position designated by the input indicator 1. A start signal is supplied from the arithmetic control circuit 5 to the vibration drive circuit 4 as a low-level pulse signal, amplified by the vibration drive circuit 4 with a predetermined gain, and then applied to the ultrasonic wave generation means 2 as a drive signal.
The drive signal is converted into mechanical ultrasonic vibration by the ultrasonic wave generation means 2, and the ultrasonic wave is emitted into the air.
【0018】6は、その表面が座標入力面となる平面板
であり、ここでは長方形に形成され、その四隅には、超
音波の振動を電気信号に変換する圧電素子等からなる超
音波検出手段である超音波センサ(振動センサ)7a〜
7dが固定されている。なお、平面板6は、ここでは、
その背後に配置されたディスプレイ10の表示面の前面
に配置される前面板とされているが、フロントプロジェ
クタのスクリーンやホワイトボードなどとしてもよい。
また、この平面板6を設けずに、ディスプレイ10の表
示面を座標入力面としてもよい。すなわち、空中超音波
方式の座標入力装置では特定の座標入力面を必要とせ
ず、2次元の座標入力のみならず、3次元の座標入力を
行なえ、ポインターとしても使用できる。Reference numeral 6 is a plane plate whose surface serves as a coordinate input surface, and is formed in a rectangular shape here, and ultrasonic wave detecting means composed of a piezoelectric element or the like for converting ultrasonic vibration into an electric signal at its four corners. Ultrasonic sensor (vibration sensor) 7a
7d is fixed. The flat plate 6 is
Although the front plate is arranged in front of the display surface of the display 10 arranged behind it, it may be a screen of a front projector or a whiteboard.
Further, the display surface of the display 10 may be used as the coordinate input surface without providing the flat plate 6. That is, the aerial ultrasonic wave coordinate input device does not require a specific coordinate input surface and can perform not only two-dimensional coordinate input but also three-dimensional coordinate input and can be used as a pointer.
【0019】超音波センサ7a〜7dは、入力指示器1
の超音波発生手段2から空中を伝播して自らに到達した
超音波を検出し、その超音波の振動を電気信号、すなわ
ち超音波検出信号に変換する。その超音波検出信号は検
出信号処理回路8に入力される。なお、ここでは超音波
センサを4個設けるものとしているが、後述のように2
個あるいは3個でもよい。The ultrasonic sensors 7a to 7d are the input indicators 1.
The ultrasonic wave that propagates through the air from the ultrasonic wave generating means 2 and reaches itself is detected, and the vibration of the ultrasonic wave is converted into an electric signal, that is, an ultrasonic wave detection signal. The ultrasonic detection signal is input to the detection signal processing circuit 8. Note that four ultrasonic sensors are provided here, but as described later,
It may be three or three.
【0020】検出信号処理回路8は、超音波センサ7a
〜7dからの超音波検出信号を後述のように処理して超
音波センサ7a〜7dへの超音波到達タイミングのそれ
ぞれを示す4つの超音波到達タイミング信号(後述する
TK信号)を生成し、演算制御回路5に出力する。演算
制御回路5は、後述のように超音波到達タイミング信号
のそれぞれにより計時される超音波センサ7a〜7dま
での超音波伝達時間のそれぞれに基づいて入力指示器1
の超音波発生手段2の位置の座標を算出する。The detection signal processing circuit 8 includes an ultrasonic sensor 7a.
7d to process ultrasonic wave detection signals as described later to generate four ultrasonic wave arrival timing signals (TK signals described later) indicating respective ultrasonic wave arrival timings to the ultrasonic sensors 7a to 7d, and calculate Output to the control circuit 5. The arithmetic control circuit 5 is based on each of the ultrasonic wave transmission times to the ultrasonic wave sensors 7a to 7d that are timed by the ultrasonic wave arrival timing signals, as will be described later.
The coordinates of the position of the ultrasonic wave generation means 2 are calculated.
【0021】また、10は上記の平面板6の背後に配置
されたディスプレイであり、演算制御回路5の制御によ
りディスプレイ駆動回路11を介して駆動され、例えば
入力指示器1により指示された平面板6の位置にドット
やカーソルなどを表示する。これにより、文字をあたか
も紙に描くようにして画面上で入力する手書き入力や、
マウスで行っているような指示の画面上での直接入力な
どが可能になる。Reference numeral 10 denotes a display arranged behind the above-mentioned flat plate 6, which is driven by a display drive circuit 11 under the control of the arithmetic and control circuit 5 and is designated by the input indicator 1, for example. Display dots, cursors, etc. at position 6. With this, handwriting input to enter characters on the screen as if drawing characters on paper,
It becomes possible to directly input on the screen the instructions that are given with the mouse.
【0022】<演算制御回路5の説明>次に、演算制御
回路5の詳細を説明する。演算制御回路5は所定周期毎
(例えば5ms毎)に振動駆動回路4にスタート信号を
出力して入力指示器1の超音波発生手段2を駆動させる
と共に、その内部のカウンタから構成されたタイマによ
る超音波伝達時間の計時を開始させる。<Explanation of Arithmetic Control Circuit 5> Next, the arithmetic control circuit 5 will be described in detail. The arithmetic control circuit 5 is at a predetermined cycle
A start signal is output to the vibration drive circuit 4 every 5 ms (for example, every 5 ms) to drive the ultrasonic wave generation means 2 of the input indicator 1, and the ultrasonic wave transmission time is started to be counted by the timer composed of the internal counter. Let
【0023】駆動された超音波発生手段2から発生した
超音波は各超音波センサ7a〜7d迄の距離に応じた伝
達時間をかけて各超音波センサ7a〜7dに到達し、検
出される。各センサの超音波検出信号は検出信号処理回
路8に入力される。The ultrasonic waves generated from the driven ultrasonic wave generating means 2 reach the ultrasonic sensors 7a to 7d over a transmission time corresponding to the distance to the ultrasonic sensors 7a to 7d and are detected. The ultrasonic detection signal of each sensor is input to the detection signal processing circuit 8.
【0024】検出信号処理回路8は、各超音波センサ7
a〜7dからの超音波検出信号を後述するように処理し
て超音波到達タイミング信号を生成し、演算制御回路5
に出力する。The detection signal processing circuit 8 is provided for each ultrasonic sensor 7
The ultrasonic detection signals from a to 7d are processed as described later to generate an ultrasonic wave arrival timing signal, and the arithmetic control circuit 5
Output to.
【0025】演算制御回路5は、各センサ毎の超音波到
達タイミング信号を入力し、それに基づいて後述するよ
うに各々の超音波センサ7a〜7dまでの超音波伝達時
間を検出し、その伝達時間から入力指示器1の超音波発
生手段2の位置の座標を算出する。The arithmetic control circuit 5 inputs the ultrasonic wave arrival timing signal for each sensor, detects the ultrasonic wave transmission time to each of the ultrasonic sensors 7a to 7d based on it, and transmits the ultrasonic wave transmission time. From this, the coordinates of the position of the ultrasonic wave generating means 2 of the input indicator 1 are calculated.
【0026】また演算制御回路5は、算出した座標情報
を元にディスプレイ駆動回路10を駆動して、ディスプ
レイ11による表示を制御したり、あるいはシリアルな
いしパラレル通信によって不図示の外部機器に座標情報
を出力したりする。Further, the arithmetic control circuit 5 drives the display drive circuit 10 based on the calculated coordinate information to control the display on the display 11, or the coordinate information to an external device (not shown) by serial or parallel communication. To output.
【0027】次に、演算制御回路5の内部構成とその動
作を図2のブロック図により説明する。Next, the internal structure and operation of the arithmetic control circuit 5 will be described with reference to the block diagram of FIG.
【0028】図2中で31は、演算制御回路5及び本座
標入力装置全体を制御するとともに座標算出の演算を行
なうマイクロコンピュータであり、図示していないが、
制御の処理を行なう主体となるCPU、その制御プログ
ラムを格納したROM、ワーキングエリアとして計算等
に使用されるRAM、定数等の記憶に使用される不揮発
性メモリ、及び内部カウンタ等によって構成されてい
る。In FIG. 2, reference numeral 31 is a microcomputer that controls the arithmetic control circuit 5 and the coordinate input apparatus as a whole and performs arithmetic operations for coordinate calculation.
It is composed of a CPU which is a main body for controlling processing, a ROM storing a control program thereof, a RAM used as a working area for calculations and the like, a non-volatile memory used for storing constants and the like, an internal counter and the like. .
【0029】33は、不図示の基準クロックをカウント
して入力指示器1の超音波発生手段2から各超音波セン
サ7a〜7dまでの超音波伝達時間を計時するカウンタ
から構成されたタイマである。このタイマ33は、マイ
クロコンピュータ31が振動駆動回路4に入力指示器1
の超音波発生手段2を駆動させるために出力するスター
ト信号を入力すると計時のカウントを開始する。これに
よって、タイマ33の計時開始と超音波発生手段2の超
音波発生との同期がとられ、超音波センサ7a〜7dに
より超音波が検出されるまでの超音波伝達時間が測定で
きることになる。Reference numeral 33 is a timer composed of a counter which counts a reference clock (not shown) and measures the ultrasonic wave transmission time from the ultrasonic wave generating means 2 of the input indicator 1 to the ultrasonic sensors 7a to 7d. . In this timer 33, the microcomputer 31 inputs the input signal to the vibration drive circuit 4
When a start signal output to drive the ultrasonic wave generating means 2 is input, counting of time starts. As a result, the start of timing by the timer 33 and the generation of ultrasonic waves by the ultrasonic wave generating means 2 are synchronized, and the ultrasonic wave transmission time until ultrasonic waves are detected by the ultrasonic sensors 7a to 7d can be measured.
【0030】超音波センサ7a〜7dの超音波検出信号
は、入力指示器1の超音波発生手段2から発せられて空
中を伝播した超音波に対応した波形の信号である。そし
て、検出信号処理回路8がその4つの超音波検出信号の
それぞれを処理して生成する4つの超音波到達タイミン
グ信号のそれぞれは、信号入力回路35を介して、超音
波センサ7a〜7dに一対一に対応するラッチ回路34
a〜34dのそれぞれに入力される。The ultrasonic wave detection signals of the ultrasonic wave sensors 7a to 7d are signals having waveforms corresponding to the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic wave generation means 2 of the input indicator 1 and propagated in the air. Then, each of the four ultrasonic wave arrival timing signals generated by the detection signal processing circuit 8 processing each of the four ultrasonic wave detection signals is paired with the ultrasonic sensors 7 a to 7 d via the signal input circuit 35. Latch circuit 34 corresponding to one
It is input to each of a to 34d.
【0031】ラッチ回路34a〜34dは、それぞれ対
応する超音波センサの超音波検出信号から生成された超
音波到達タイミング信号の入力時点でタイマ33の計時
値のデータをラッチする。これにより各超音波センサ7
a〜7dへの超音波伝達時間が計時されることになる。The latch circuits 34a to 34d latch the data of the measured value of the timer 33 at the time of input of the ultrasonic wave arrival timing signal generated from the ultrasonic wave detection signal of the corresponding ultrasonic wave sensor. As a result, each ultrasonic sensor 7
The ultrasonic wave transmission time to a to 7d is timed.
【0032】こうして全ての超音波到達タイミング信号
の入力がなされたことを判定回路36が判定すると、マ
イクロコンピュータ31にその旨の信号を出力する。When the determination circuit 36 determines that all the ultrasonic wave arrival timing signals have been input in this way, it outputs a signal to that effect to the microcomputer 31.
【0033】これを受けたマイクロコンピュータ31
は、ラッチ回路34a〜34dから各々の超音波センサ
までの超音波伝達時間を読み取り、その伝達時間に基づ
いて後述する演算を行なって、平面板6上の入力指示器
1の超音波発生手段2の位置の座標を算出する。そして
I/Oポート37を介してディスプレイ駆動回路11に
算出した座標の情報を出力することにより、例えばディ
スプレイ10上で入力指示器1の超音波発生手段2に対
応する位置にドット等を表示することができる。あるい
はI/Oポート37から不図示のインターフェース回路
を介して外部機器に座標情報を出力することができる。Microcomputer 31 receiving this
Reads the ultrasonic wave transmission time from the latch circuits 34a to 34d to the respective ultrasonic sensors, performs a later-described calculation based on the transmission time, and the ultrasonic wave generation means 2 of the input indicator 1 on the flat plate 6 Calculate the coordinates of the position. Then, by outputting the information of the calculated coordinates to the display drive circuit 11 via the I / O port 37, for example, a dot or the like is displayed on the display 10 at a position corresponding to the ultrasonic wave generating means 2 of the input indicator 1. be able to. Alternatively, the coordinate information can be output from the I / O port 37 to an external device via an interface circuit (not shown).
【0034】<検出信号処理回路8と超音波伝達時間検
出の説明>次に、検出信号処理回路8の構成と信号処
理、及びそれに基づく超音波伝達時間の検出について図
3〜図6により説明する。ここでは超音波センサ7a〜
7dの超音波検出信号のエンベロープから超音波到達タ
イミング信号を生成する場合と、位相から超音波到達タ
イミング信号を生成する場合との2つの実施形態を説明
するものとし、まず前者の場合の実施形態を図3及び図
4により説明する。なお、以下では、超音波センサ7a
に関わる構成と処理について説明するが、他の超音波セ
ンサ7b,7c,7dに関わる構成と処理についても全
く同様であることは勿論である。<Description of Detection Signal Processing Circuit 8 and Detection of Ultrasonic Wave Transmission Time> Next, the configuration and signal processing of the detection signal processing circuit 8 and the detection of the ultrasonic wave transmission time based thereon will be described with reference to FIGS. 3 to 6. . Here, the ultrasonic sensors 7a-
Two embodiments, a case of generating an ultrasonic wave arrival timing signal from an envelope of an ultrasonic wave detection signal of 7d and a case of generating an ultrasonic wave arrival timing signal from a phase, will be described. First, the former case embodiment Will be described with reference to FIGS. 3 and 4. In the following, the ultrasonic sensor 7a
The configuration and processing relating to the above will be described, but it goes without saying that the configurations and processing relating to the other ultrasonic sensors 7b, 7c, 7d are completely the same.
【0035】図3は、検出信号処理回路8の信号処理に
関わる各信号のタイミングチャート図であり、図4は検
出信号処理回路8の構成を示すブロック図である。図4
の構成が超音波センサ7a〜7dのために4組設けられ
るか、あるいは1組だけ設けられてアナログスイッチな
どを介して各センサに時分割で共用される。FIG. 3 is a timing chart of each signal related to the signal processing of the detection signal processing circuit 8, and FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the detection signal processing circuit 8. Figure 4
4 is provided for the ultrasonic sensors 7a to 7d, or only one set is provided and shared by each sensor in a time division manner via an analog switch or the like.
【0036】前述したように、超音波センサ7aへの超
音波伝達時間の計測は、振動駆動回路4へのスタート信
号の出力と同時に開始される。この時、振動駆動回路4
から入力指示器1の超音波発生手段2へ図3に符号41
で示す駆動信号が印加される。この駆動信号41によっ
て駆動された入力指示器1の超音波発生手段2が発生し
た超音波は、超音波センサ7aまでの距離に応じた遅延
時間(伝達時間)をかけて空中を進行した後、超音波セ
ンサ7aで検出される。その超音波検出信号を図3に符
号42で示してある。この超音波検出信号42において
符号Kは超音波の検出波形のエンベロープを示してい
る。As described above, the measurement of the ultrasonic wave transmission time to the ultrasonic wave sensor 7a is started at the same time when the start signal is output to the vibration drive circuit 4. At this time, the vibration drive circuit 4
3 to the ultrasonic wave generating means 2 of the input indicator 1 in FIG.
The drive signal indicated by is applied. The ultrasonic wave generated by the ultrasonic wave generating means 2 of the input indicator 1 driven by the drive signal 41 travels in the air after a delay time (transmission time) corresponding to the distance to the ultrasonic sensor 7a. It is detected by the ultrasonic sensor 7a. The ultrasonic detection signal is indicated by reference numeral 42 in FIG. In the ultrasonic wave detection signal 42, the symbol K indicates the envelope of the ultrasonic wave detection waveform.
【0037】この超音波検出信号42は、図4の検出信
号処理回路8の構成に入力され、まず前置増幅回路51
により所定のレベルまで増幅された後、帯域通過フィル
タ511により余分な周波数成分が除かれてエンベロー
プ検出回路52に入力される。This ultrasonic detection signal 42 is input to the structure of the detection signal processing circuit 8 of FIG.
After being amplified to a predetermined level by, the band pass filter 511 removes an excessive frequency component and inputs it to the envelope detection circuit 52.
【0038】この回路52は、絶対値回路及び低域通過
フィルタ等により構成され、超音波検出信号42から、
その検出波形のエンベロープKに対応するエンベロープ
信号43を取り出す。このエンベロープ信号43は2階
微分回路53とゲート信号生成回路56に入力される。This circuit 52 is composed of an absolute value circuit, a low pass filter, etc., and from the ultrasonic detection signal 42,
An envelope signal 43 corresponding to the envelope K of the detected waveform is taken out. The envelope signal 43 is input to the second differentiation circuit 53 and the gate signal generation circuit 56.
【0039】2階微分回路53はエンベロープ信号43
を2階微分して2階微分信号45を生成し、変曲点検出
回路54に出力する。The second-order differentiating circuit 53 has an envelope signal 43.
2 is differentiated to generate a second-order differential signal 45, which is output to the inflection point detection circuit 54.
【0040】また、ゲート信号生成回路56は、コンパ
レータから構成され、エンベロープ信号43のレベルを
所定の閾値レベル431と比較して、エンベロープ信号
43のレベルが閾値レベル431を上回る期間だけ開く
ローレベルで有効のゲート信号44を生成し、変曲点検
出回路54に出力する。The gate signal generation circuit 56 is composed of a comparator, compares the level of the envelope signal 43 with a predetermined threshold level 431, and opens at a low level for a period in which the level of the envelope signal 43 exceeds the threshold level 431. A valid gate signal 44 is generated and output to the inflection point detection circuit 54.
【0041】変曲点検出回路54は、コンパレータとマ
ルチバイブレータなどから構成され、2階微分信号45
とゲート信号44を比較してゲート信号44が開いてい
る期間において2階微分信号45の正側から負側へのゼ
ロクロス点を超音波検出信号42のエンベロープの最初
の変曲点として検出し、その検出時点で立ち上がる(有
効になる)所定幅のパルスのTK信号(エンベロープK
の遅延時間検出信号)46を生成する。そして、このT
K信号46が超音波検出信号42のエンベロープKから
検出した超音波到達タイミングを示す超音波到達タイミ
ング信号として演算制御回路5に入力される。The inflection point detection circuit 54 is composed of a comparator, a multivibrator, and the like, and has a second-order differential signal 45.
And the gate signal 44 are compared with each other, and the zero cross point from the positive side to the negative side of the second-order differential signal 45 is detected as the first inflection point of the envelope of the ultrasonic detection signal 42 in the period in which the gate signal 44 is open, A TK signal (envelope K with a pulse width of a predetermined width that rises (becomes valid) at the time of detection
Delay time detection signal) 46 of FIG. And this T
The K signal 46 is input to the arithmetic control circuit 5 as an ultrasonic wave arrival timing signal indicating the ultrasonic wave arrival timing detected from the envelope K of the ultrasonic wave detection signal 42.
【0042】そして、演算制御回路5の前述した構成に
おいて、超音波発生手段2の駆動信号41の立ち上がり
時点からTK信号46のパルスの立ち上がり時点までの
時間TKが入力指示器1の超音波発生手段2から超音波
センサ7aまでの超音波伝達時間として計時され、検出
される。In the above-mentioned configuration of the arithmetic control circuit 5, the time TK from the rising time of the drive signal 41 of the ultrasonic wave generating means 2 to the rising time of the pulse of the TK signal 46 is the ultrasonic wave generating means of the input indicator 1. The ultrasonic wave transmission time from 2 to the ultrasonic sensor 7a is measured and detected.
【0043】なお、以上では超音波検出信号42の検出
波形の時間的に先頭よりの部分の検出でTK信号46を
生成するために、そのエンベロープKの変曲点を検出し
たが、エンベロープKのピークを検出してもよい。In the above, the inflection point of the envelope K is detected in order to generate the TK signal 46 by detecting the portion of the detected waveform of the ultrasonic detection signal 42 from the beginning in time. The peak may be detected.
【0044】次に、超音波センサ7a〜7dの超音波検
出信号の位相から超音波到達タイミング信号を生成する
場合の実施形態を図5のタイミングチャートと図6のブ
ロック図により説明する。図5,6において図3,4中
と共通な部分には共通の符号を付してあり、その説明は
省略する。Next, an embodiment in which the ultrasonic wave arrival timing signal is generated from the phases of the ultrasonic wave detection signals of the ultrasonic sensors 7a to 7d will be described with reference to the timing chart of FIG. 5 and the block diagram of FIG. 5 and 6, the same parts as those in FIGS. 3 and 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
【0045】図6の構成で前置増幅回路51、帯域通過
フィルタ511、エンベロープ検出回路52、及びゲー
ト信号生成回路56は図4のものと共通であり、その動
作も同じであるが、異なる点として、帯域通過フィルタ
511により超音波検出信号42から余分な周波数成分
を除いた位相信号47と、ゲート信号生成回路56によ
り生成されたゲート信号44が位相検出回路57に入力
される。この回路57は、ゼロクロスコンパレータ等で
構成され、図5に示すように、ゲート信号44が開いて
いる期間内での位相信号47のゼロクロス点を検出し、
立ち上がりのゼロクロス点で立ち上がり、立下りのゼロ
クロス点で立ち下がるパルス列のTK信号48を生成す
る。これにより位相信号47の波束の中で常に一定の位
置(発数)の位相を安定して検出することができる。In the configuration of FIG. 6, the preamplifier circuit 51, the bandpass filter 511, the envelope detection circuit 52, and the gate signal generation circuit 56 are the same as those of FIG. 4, and their operations are the same, but different points. As a result, the phase signal 47 obtained by removing the extra frequency component from the ultrasonic detection signal 42 by the band pass filter 511 and the gate signal 44 generated by the gate signal generation circuit 56 are input to the phase detection circuit 57. This circuit 57 is composed of a zero-cross comparator, etc., and detects the zero-cross point of the phase signal 47 within the period in which the gate signal 44 is open, as shown in FIG.
A TK signal 48 of a pulse train that rises at the rising zero-cross point and falls at the falling zero-cross point is generated. This makes it possible to stably detect the phase at a constant position (number of shots) in the wave packet of the phase signal 47.
【0046】そして、このTK信号48が超音波検出信
号42の位相から検出した超音波到達タイミングを示す
超音波到達タイミング信号として演算制御回路5に入力
され、その前述した構成において、超音波発生手段2の
駆動信号41の立ち上がり時点からTK信号48の最初
のパルスの立ち上がり時点(ゲート信号44が開いてい
る期間における位相信号47の最初の立ち上がりのゼロ
クロス点)までの時間TKが入力指示器1の超音波発生
手段2から超音波センサ7aまでの超音波伝達時間とし
て計時され、検出される。Then, the TK signal 48 is input to the arithmetic control circuit 5 as an ultrasonic wave arrival timing signal indicating the ultrasonic wave arrival timing detected from the phase of the ultrasonic wave detection signal 42, and in the above-mentioned configuration, the ultrasonic wave generation means is used. 2 from the rising time of the drive signal 41 to the rising time of the first pulse of the TK signal 48 (zero crossing point of the first rising of the phase signal 47 in the period when the gate signal 44 is open). The ultrasonic wave transmission time from the ultrasonic wave generation means 2 to the ultrasonic wave sensor 7a is measured and detected.
【0047】<入力指示器とセンサ間の距離、及び座標
算出の説明>次に、上記のようにして得られる超音波伝
達時間TKにより入力指示器1の超音波発生手段2から
各超音波センサ7a〜7dまでの距離を算出し、さらに
その距離から超音波発生手段2の位置の座標を算出する
方法について説明する。なお、この算出を行なうのは前
述のようにマイクロコンピュータ31である。<Explanation of distance between input indicator and sensor and calculation of coordinates> Next, from the ultrasonic wave generating means 2 of the input indicator 1 to each ultrasonic sensor according to the ultrasonic wave transmission time TK obtained as described above. A method of calculating the distance to 7a to 7d and further calculating the coordinates of the position of the ultrasonic wave generating means 2 from the distance will be described. The microcomputer 31 performs this calculation, as described above.
【0048】まず、入力指示器1の超音波発生手段2か
ら超音波センサ7aまでの距離をLa、超音波の空中伝
播速度をVとすると、Laは次の式により求められる。First, assuming that the distance from the ultrasonic wave generating means 2 of the input indicator 1 to the ultrasonic wave sensor 7a is La and the ultrasonic wave propagation velocity in the air is V, La can be calculated by the following equation.
【0049】La=V・TK (1)
この式は1つの超音波センサ7aに関するものである
が、同じ式により他の3つの超音波センサ7b〜7dと
入力指示器1の超音波発生手段2との距離Lb〜Ldも
同様にして得ることができる。La = VTK (1) This equation relates to one ultrasonic sensor 7a, but the same equation is used for the other three ultrasonic sensors 7b to 7d and the ultrasonic wave generating means 2 of the input indicator 1. The distances Lb to Ld can be similarly obtained.
【0050】次に、これらの距離から入力指示器1の超
音波発生手段2の位置の座標を算出する方法について説
明するが、ここでは説明を簡単にするために、座標入力
面を構成する平面板6上での入力指示器1の超音波発生
手段2の位置の2次元座標(x,y)を算出する方法を
説明する。Next, a method of calculating the coordinates of the position of the ultrasonic wave generating means 2 of the input indicator 1 from these distances will be described. Here, in order to simplify the explanation, a flat plane forming a coordinate input surface will be described. A method of calculating the two-dimensional coordinates (x, y) of the position of the ultrasonic wave generating means 2 of the input indicator 1 on the face plate 6 will be described.
【0051】以上の説明では超音波センサは平面板6の
四隅に4個設けるものとしたが、より簡単な構成とし
て、図7に示すように、平面板6の1辺の両端に2つの
超音波センサ7a,7bだけ設ける構成でも十分に座標
を検出できるので、まず、この構成の場合の座標算出方
法を説明する。なお、超音波センサを4個設ける場合で
も、その内の2個を選択して使用して以下のように座標
を算出することができるのは勿論である。In the above description, four ultrasonic sensors are provided at the four corners of the flat plate 6, but as a simpler configuration, as shown in FIG. 7, two ultrasonic sensors are provided at both ends of one side of the flat plate 6. Since the coordinates can be sufficiently detected even with the configuration in which only the sound wave sensors 7a and 7b are provided, the coordinate calculation method in the case of this configuration will be described first. Even when four ultrasonic sensors are provided, it is needless to say that two of them can be selected and used to calculate the coordinates as follows.
【0052】最初に、先に説明した式(1)により入力
指示器1の超音波発生手段2から振動センサ7a,7b
のそれぞれの位置までの直線距離La,Lbを求める。First, from the ultrasonic wave generating means 2 of the input indicator 1 to the vibration sensors 7a and 7b according to the equation (1) described above.
The straight line distances La and Lb to the respective positions are obtained.
【0053】次に、直線距離La,Lbに基づき、超音
波センサ7a,7b間の距離をXとして、入力指示器1
の超音波発生手段2の位置の座標(x,y)を3平方の
定理から次式のようにして求める。Next, based on the linear distances La and Lb, the distance between the ultrasonic sensors 7a and 7b is set to X, and the input indicator 1
The coordinates (x, y) of the position of the ultrasonic wave generating means 2 are calculated from the Pythagorean theorem as follows.
【0054】
x=X/2+(La+Lb)・(La−Lb)/2X (2)
y=√((La+Lb)・(La−Lb)) (3)
次に、3つの超音波センサの距離情報を用いて座標を算
出する方法を説明する。この場合、図8に示すように平
面板6上面の3つの隅に3つの超音波センサ7a〜7c
を設けてもよいし、四隅に4つの超音波センサ7a〜7
dを設けて4つの内の3つを選択して使用するようにし
てもよい。ここでは、前者の3つ設ける構成として説明
する。X = X / 2 + (La + Lb) · (La−Lb) / 2X (2) y = √ ((La + Lb) · (La−Lb)) (3) Next, distance information of three ultrasonic sensors A method of calculating the coordinates by using will be described. In this case, as shown in FIG. 8, three ultrasonic sensors 7a to 7c are provided at three corners on the upper surface of the flat plate 6.
May be provided, or four ultrasonic sensors 7a to 7 at four corners.
d may be provided and three of four may be selected and used. Here, the former three configurations will be described.
【0055】この場合の座標の演算手順は基本的には超
音波センサが2つの場合と同じであり、まず先に説明し
た式(1)に基づいて、入力指示器1の超音波発生手段
2の位置から各々の超音波センサ7a,7b,7cの位
置までの直線距離La,Lb,Lcを求める。The coordinate calculation procedure in this case is basically the same as that in the case where there are two ultrasonic sensors. First, based on the equation (1) described above, the ultrasonic wave generating means 2 of the input indicator 1 is first described. The linear distances La, Lb, and Lc from the position to the positions of the ultrasonic sensors 7a, 7b, and 7c are obtained.
【0056】次に、超音波センサ7a,7b間の距離を
X、センサ7a,7c間の距離をYとして、距離La,
Lb,Lcに基づいて、入力指示器1の超音波発生手段
2の位置の座標(x,y)を3平方の定理から次式のよ
うにして求める。Next, assuming that the distance between the ultrasonic sensors 7a and 7b is X and the distance between the sensors 7a and 7c is Y, the distance La,
Based on Lb and Lc, the coordinates (x, y) of the position of the ultrasonic wave generating means 2 of the input indicator 1 are calculated from the Pythagorean theorem as follows.
【0057】
x=(La+Lb)・(La−Lb)/2X (4)
y=(La+Lc)・(La−Lc)/2Y (5)
以上のようにして演算制御回路5のマイクロコンピュー
タ31が入力指示器1の超音波発生手段2の位置の座標
を算出することができる。X = (La + Lb) · (La−Lb) / 2X (4) y = (La + Lc) · (La−Lc) / 2Y (5) The microcomputer 31 of the arithmetic control circuit 5 inputs as described above. The coordinates of the position of the ultrasonic wave generating means 2 of the indicator 1 can be calculated.
【0058】以上では、3つの超音波センサの距離情報
を用いて計算しているが、図1に示したように4つの超
音波センサを設ける場合は、残りの1個のセンサの距離
情報を用いて算出座標の確からしさの検証に用いてもよ
い。また、入力指示器とセンサの距離が大きい場合、超
音波検出信号のレベルが低下しノイズの影響を受ける確
率が大きくなるので、4個のセンサの内で入力指示器と
の距離が短い方から2個または3個のセンサを選択して
その距離情報から座標を算出しても良い。入力指示器と
の距離のみならず手の影等で超音波の伝達が遮られた場
合を考慮して、4個のセンサの内で超音波検出信号のレ
ベルが高い方から2個または3個を選択してその距離情
報から座標を算出してもよい。In the above description, the distance information of three ultrasonic sensors is used for calculation, but when four ultrasonic sensors are provided as shown in FIG. 1, the distance information of the remaining one sensor is calculated. It may be used to verify the accuracy of the calculated coordinates. In addition, when the distance between the input indicator and the sensor is large, the level of the ultrasonic detection signal decreases and the probability of being affected by noise increases, so that the distance from the input indicator among the four sensors is shorter. It is also possible to select two or three sensors and calculate the coordinates from the distance information. Considering the case where the transmission of ultrasonic waves is blocked not only by the distance from the input indicator but also by the shadow of the hand, etc., two or three from the one with the highest ultrasonic detection signal level among the four sensors. May be selected to calculate the coordinates from the distance information.
【0059】また、以上では、説明を簡単にするために
2次元座標の算出方法を説明したが、それを3次元座標
の算出に拡張するのは容易であり、説明は省略するが、
座標算出の数式を3次元用の算出数式に変更すればよ
い。つまり、入力指示器1が平面板6から離れた場合に
おいても、入力指示器1から各超音波センサ7a〜7d
までの超音波伝達時間に基づいて、上述した2次元座標
の求め方を3次元座標計算に応用することにより、入力
指示器1の超音波発生手段2から入力板6までの距離Z
を含めた超音波発生手段2の位置の3次元座標(x,
y,z)を容易に算出することができる。ここで、装置
の使用目的により、ハードウェアは3次元入力に対応で
きるものとして、上記の座標算出の演算を切り替えるこ
とにより、2次元座標入力と3次元座標入力を切り替え
る手段を設けてもよい。Further, although the method of calculating the two-dimensional coordinates has been described above for the sake of simplicity, it is easy to extend it to the calculation of the three-dimensional coordinates, and a description thereof will be omitted.
The coordinate calculation formula may be changed to a three-dimensional calculation formula. That is, even when the input indicator 1 is separated from the flat plate 6, the ultrasonic sensors 7a to 7d are separated from the input indicator 1.
By applying the above-described method of obtaining the two-dimensional coordinates to the three-dimensional coordinate calculation based on the ultrasonic wave transmission time up to, the distance Z from the ultrasonic wave generating means 2 of the input indicator 1 to the input plate 6
Including the three-dimensional coordinates (x,
y, z) can be easily calculated. Here, depending on the purpose of use of the device, the hardware may support three-dimensional input, and means for switching between the two-dimensional coordinate input and the three-dimensional coordinate input may be provided by switching the calculation of the coordinate calculation.
【0060】<入力指示器の超音波発生手段の説明>次
に、入力指示器1の超音波発生手段2の詳細を説明す
る。超音波発生手段2は、前述の通り、圧電素子のセラ
ミック振動子に比べて音響インピーダンスが低く、形状
的にも自由度が高い圧電フィルムから構成されている。<Description of Ultrasonic Wave Generating Means of Input Indicator> Next, the ultrasonic wave generating means 2 of the input indicator 1 will be described in detail. As described above, the ultrasonic wave generating means 2 is composed of a piezoelectric film that has a lower acoustic impedance and a higher degree of freedom in shape than the ceramic vibrator of the piezoelectric element.
【0061】具体的には、超音波発生手段2は、図10
(a)に示す圧電フィルム20から構成される。この圧
電フィルム20は、細長い平行四辺形状であって、図中
で左右両端の短辺21,22が上下両端の長辺23,2
4に対して傾斜している。この圧電フィルム20の短辺
21,22の部分どうしを線状に接合して、図10
(b),(c)に示すように円筒形状にして超音波発生
手段2としている。ここで長辺23,24の長さAがほ
ぼ超音波発生手段2の円周の長さになることは勿論であ
る。Specifically, the ultrasonic wave generating means 2 is shown in FIG.
It is composed of the piezoelectric film 20 shown in FIG. The piezoelectric film 20 has an elongated parallelogram shape, and in the figure, the short sides 21 and 22 at the left and right ends are the long sides 23 and 2 at the upper and lower ends.
It is inclined with respect to 4. By connecting the portions of the short sides 21 and 22 of the piezoelectric film 20 linearly,
As shown in (b) and (c), the ultrasonic wave generating means 2 has a cylindrical shape. Of course, the length A of the long sides 23 and 24 is substantially the length of the circumference of the ultrasonic wave generating means 2.
【0062】なお符号20aは短辺21,22の部分ど
うしの線状の接合部であり、円筒形状の超音波発生手段
2の軸方向の一端から他端(図中で上端から下端)まで
前記軸方向に対して傾斜した方向に沿って延びており、
超音波発生手段2の円周において図10(c)に符号C
で示す円弧の範囲に渡って延びている。Reference numeral 20a is a linear joint between the short sides 21 and 22, and the cylindrical ultrasonic wave generator 2 has one end in the axial direction to the other end (upper end to lower end in the figure). It extends along the direction inclined with respect to the axial direction,
In the circumference of the ultrasonic wave generating means 2, reference numeral C is shown in FIG.
It extends over the range of the arc indicated by.
【0063】なお、接合部20aにおける圧電フィルム
20の短辺部分どうしの接合は、接着剤、貼り合わせ用
の樹脂テープ、或いはお互いを挟み込む圧着部材等によ
り行なう。The short side portions of the piezoelectric film 20 in the joint portion 20a are joined to each other with an adhesive, a resin tape for bonding, or a crimping member sandwiching each other.
【0064】圧電フィルム20は、ポリフッ化ビニリデ
ン(PVDF)或いはPVDFとトリフロロエチレンと
の共重合体等の高分子材料の一軸延伸分極フィルムから
構成され、図示していないが、その一軸延伸分極フィル
ムの両面のほぼ全面にアルミニウム等の蒸着、或いは導
電塗料の塗布などにより振動駆動回路4からの駆動信号
を印加するための薄膜の電極を形成して構成される。電
極は、小面積の電極取り出し部を介して圧着或いは導電
塗料その他の手段で振動駆動回路4に接続される。ま
た、圧電フィルム20を構成する一軸延伸分極フィルム
の一軸延伸方向は、超音波発生手段2の円筒形状の円周
方向に沿う方向、すなわち、図10(a)中の圧電フィ
ルム20の長手方向となっている。The piezoelectric film 20 is composed of a uniaxially stretched polarized film of a polymeric material such as polyvinylidene fluoride (PVDF) or a copolymer of PVDF and trifluoroethylene. A thin film electrode for applying a drive signal from the vibration drive circuit 4 is formed by vapor-depositing aluminum or the like or applying a conductive paint on substantially the entire surfaces of both surfaces of the. The electrodes are connected to the vibration drive circuit 4 by pressure bonding or a conductive paint or other means through the electrode lead-out portion having a small area. Further, the uniaxially stretched direction of the uniaxially stretched polarized film forming the piezoelectric film 20 is the direction along the circumferential direction of the cylindrical shape of the ultrasonic wave generating means 2, that is, the longitudinal direction of the piezoelectric film 20 in FIG. Has become.
【0065】一軸延伸分極フィルムから構成される圧電
フィルムの圧電性は、強い異方性を示し、厚み方向に駆
動電圧を印加した場合、一軸延伸方向のひずみが最も大
きくなる。従って、その一軸延伸方向を超音波発生手段
2の円筒形状の円周方向に沿った方向とすることによ
り、超音波発生手段2は、駆動電圧の印加により、その
円筒形状の円周方向の寸法が伸縮して呼吸振動を行な
い、図11(b)に矢印で示すように、外周面に垂直な
方向に放射状に超音波を発生する。なお、先述のように
図11では、矢印の方向で超音波の方向、矢印の長さで
超音波の音圧ないし振幅の大きさを示している。The piezoelectricity of the piezoelectric film composed of the uniaxially stretched polarized film exhibits strong anisotropy, and when a driving voltage is applied in the thickness direction, the strain in the uniaxially stretched direction becomes the largest. Therefore, by setting the uniaxial stretching direction to be the direction along the circumferential direction of the cylindrical shape of the ultrasonic wave generating means 2, the ultrasonic wave generating means 2 can measure the dimension of the cylindrical shape in the circumferential direction by applying the drive voltage. Expands and contracts to perform respiratory vibration, and as shown by the arrow in FIG. 11B, ultrasonic waves are radially generated in a direction perpendicular to the outer peripheral surface. In addition, as described above, in FIG. 11, the direction of the ultrasonic wave is indicated by the direction of the arrow, and the sound pressure or amplitude of the ultrasonic wave is indicated by the length of the arrow.
【0066】ところで、超音波発生手段2の圧電フィル
ム20の両端部どうしを接合した線状の接合部20a
は、接合方法によって、接着剤、樹脂テープ、或いは圧
着部材などにより、一軸延伸方向のひずみにおいての不
連続部分となる。このため、振動減衰による超音波出力
ロスを極力少なくするため、接着剤、樹脂テープ、圧着
部材などの使用を最小限にしても、接合部20aにおい
て空中に発せられる超音波の発生効率の低下は避けられ
ない。By the way, a linear joint portion 20a in which both ends of the piezoelectric film 20 of the ultrasonic wave generating means 2 are joined together.
Becomes a discontinuous portion in the strain in the uniaxial stretching direction due to an adhesive, a resin tape, a pressure bonding member, or the like depending on the joining method. Therefore, in order to minimize the ultrasonic wave output loss due to the vibration damping, even if the use of the adhesive, the resin tape, the pressure bonding member, etc. is minimized, the generation efficiency of the ultrasonic wave emitted in the air at the joint portion 20a does not decrease. Inevitable.
【0067】しかしながら、本実施形態では、接合部2
0aが円筒形状の超音波発生手段2の軸方向の一端から
他端まで前記軸方向に対して傾斜した方向に延びてお
り、図11(b)に示すように、前記軸方向に向かって
見て、接合部20aが超音波発生手段2の円周において
自らの線幅より著しく大きな幅の円弧の範囲(図10
(c)に符号Cで示す範囲)に渡って延びている。この
ため、接合部20aによる超音波発生レベル低下の影響
が先述の従来例の図11(a)のように超音波発生手段
2の円周方向において極めて狭い1箇所に集中せずに、
上記大きな幅の円弧の範囲に分散されて緩和され、図1
1(b)に示すように前記円周方向において接合部20
aによる超音波発生レベルの大きな低下が避けられる。
したがって、従来例に比べて超音波発生手段2の円周方
向において超音波発生レベルをより均一にすることがで
き、この超音波発生手段2を備えた入力指示器1による
座標入力で座標検出をより安定して高精度に行なうこと
ができる。However, in this embodiment, the joint 2
0a extends from one end to the other end in the axial direction of the cylindrical ultrasonic wave generating means 2 in a direction inclined with respect to the axial direction, and as shown in FIG. Then, the joint portion 20a has a range of an arc having a width significantly larger than its own line width on the circumference of the ultrasonic wave generating means 2 (see FIG. 10).
It extends over the range indicated by the symbol C in (c). Therefore, the influence of the lowering of the ultrasonic wave generation level due to the joint portion 20a does not concentrate in one extremely narrow place in the circumferential direction of the ultrasonic wave generating means 2 as shown in FIG.
As shown in FIG.
As shown in FIG. 1 (b), the joint portion 20 is formed in the circumferential direction.
A large decrease in the ultrasonic wave generation level due to a can be avoided.
Therefore, compared to the conventional example, the ultrasonic wave generation level can be made more uniform in the circumferential direction of the ultrasonic wave generation means 2, and coordinate detection can be performed by the coordinate input by the input indicator 1 equipped with this ultrasonic wave generation means 2. It can be performed more stably and with high accuracy.
【0068】なお、上述した超音波発生手段2の圧電フ
ィルムの円筒の円周方向の寸法に関しては、一般に知ら
れている次の共振特性に関する式をもとに決定する。The dimension of the piezoelectric film of the ultrasonic wave generating means 2 in the circumferential direction of the cylinder is determined based on the following generally known equation relating to resonance characteristics.
【0069】
fr=(1/(2πr))√(Y/ρ) (6)
ここで、Yは圧電フィルムのヤング率、ρは密度、rは
円筒の半径である。Fr = (1 / (2πr)) √ (Y / ρ) (6) Here, Y is the Young's modulus of the piezoelectric film, ρ is the density, and r is the radius of the cylinder.
【0070】<超音波発生手段の他の実施形態の説明>
ところで、超音波発生手段2の圧電フィルム20の形状
とそれによる接合部20aの形状は、上述した第1の実
施形態のものに限らず、例えば以下に述べる図12,図
13,図15に示すような第2〜第4の実施形態の形状
としてもよい。<Description of Other Embodiments of Ultrasonic Wave Generation Means>
By the way, the shape of the piezoelectric film 20 of the ultrasonic wave generating means 2 and the shape of the joint portion 20a resulting therefrom are not limited to those of the above-described first embodiment, and are shown in, for example, FIG. 12, FIG. 13, and FIG. 15 described below. The shapes of the second to fourth embodiments may be adopted.
【0071】第2の実施形態
まず第2の実施形態では、図12(a)に示すように、
圧電フィルム20は、平行四辺形であって、接合される
左右両端の辺21,22の長さが上下両端の辺23,2
4の長さAより長く、大体において、辺21,22がそ
れぞれ辺24,23を底辺とする直角三角形のそれぞれ
の斜辺となるような形状となっている。なお、前記の直
角三角形のそれぞれの間に長方形が入る形状としてもよ
い。そして辺21,22の部分どうしを線状に接合して
図12(b)に示す円筒形状の超音波発生手段2が構成
される。その超音波発生手段2の辺21,22どうしの
線状の接合部20aは、超音波発生手段2の軸方向の一
端から他端まで前記軸方向に対して傾斜した方向に沿っ
て延び、長さがAとなる超音波発生手段2の円周の全周
に渡って延びることになる。Second Embodiment First, in the second embodiment, as shown in FIG.
The piezoelectric film 20 has a parallelogram shape, and the lengths of the sides 21 and 22 at the left and right ends to be joined are the sides 23 and 2 at the upper and lower ends.
The length is longer than the length A of 4 and is generally shaped so that the sides 21 and 22 are the hypotenuses of right-angled triangles having the sides 24 and 23 as the bases, respectively. Note that a rectangle may be inserted between each of the right triangles. Then, the portions of the sides 21 and 22 are joined linearly to form a cylindrical ultrasonic wave generating means 2 shown in FIG. The linear joint portion 20a between the sides 21 and 22 of the ultrasonic wave generating means 2 extends from one end to the other end in the axial direction of the ultrasonic wave generating means 2 along a direction inclined with respect to the axial direction and has a long length. Thus, the ultrasonic wave generating means 2 having a size of A extends over the entire circumference of the circumference.
【0072】このような形状による作用効果を図14に
より説明する。図14は、超音波発生手段2の超音波の
発生音圧ないし振幅を接合部20aが無い場合を0とし
て、接合部20aによる超音波の発生音圧ないし振幅の
ロスを縦軸に、横軸に超音波発生手段2の円周方向に展
開した部位をとって模式的に示したものである。The function and effect of such a shape will be described with reference to FIG. In FIG. 14, the sound pressure or amplitude of ultrasonic waves generated by the ultrasonic wave generating means 2 is set to 0 when the joint 20a is not present, and the loss of sound pressure or amplitude of ultrasonic waves generated by the joint 20a is plotted on the vertical axis and the horizontal axis is plotted on the horizontal axis. 2 is a schematic view showing a portion of the ultrasonic wave generating means 2 developed in the circumferential direction.
【0073】ここで、先述した従来例の超音波発生手段
2の図9(c)に示す超音波発生手段2の円周方向にお
ける接合部20aの位置Bにおける上記ロスを示したの
がDである。また、先述した第1の実施形態で、図10
(c)に示す超音波発生手段2の円周方向における接合
部20aの存在範囲Cにおけるロスを示したのがEであ
る。また、上述した第2の実施形態で超音波発生手段2
の円周方向における接合部20aの存在範囲、すなわち
図12(a)に示す長さAの全周の範囲におけるロスを
示したのがFである。Here, D shows the loss at the position B of the joint portion 20a in the circumferential direction of the ultrasonic wave generating means 2 shown in FIG. 9 (c) of the ultrasonic wave generating means 2 of the above-mentioned conventional example. is there. In addition, in the first embodiment described above, FIG.
E shows the loss in the existence range C of the joint portion 20a in the circumferential direction of the ultrasonic wave generating means 2 shown in (c). Also, in the second embodiment described above, the ultrasonic wave generation means 2
It is F that indicates the loss in the existing range of the joint portion 20a in the circumferential direction, that is, in the range of the entire circumference of the length A shown in FIG.
【0074】これを見てわかるように、超音波発生手段
2の円周方向における接合部20aの存在範囲が広くな
るに従い、接合部20aによるロスが小さくなり、全周
に渡る超音波発生レベルの均一性が良くなる。従って、
第2の実施形態によれば、接合部20aによるロスが最
も小さくなり、全周に渡る超音波発生レベルの均一性も
最も良くなり、座標検出精度を向上させることができ
る。As can be seen from this, as the existence range of the joint portion 20a in the circumferential direction of the ultrasonic wave generating means 2 becomes wider, the loss due to the joint portion 20a becomes smaller and the ultrasonic wave generation level over the entire circumference becomes smaller. Improves uniformity. Therefore,
According to the second embodiment, the loss due to the joint portion 20a is the smallest, the uniformity of the ultrasonic wave generation level over the entire circumference is also the best, and the coordinate detection accuracy can be improved.
【0075】第3の実施形態
次に、第3の実施形態では、図13(a)に示すよう
に、超音波発生手段2を構成する圧電フィルム20は、
細長い四辺形であって、対向する長辺23,24は直線
であるが、対向する短辺21,22は曲線になってい
る。短辺21,22の曲線形状は勿論同じ形状である。
この短辺21,22の部分どうしを線状に接合して図1
3(b)に示す円筒形状の圧電フィルム20からなる超
音波発生手段2が構成される。短辺21,22の部分ど
うしの線状の接合部20aの形状は、勿論短辺21,2
2と同じ曲線形状となり、超音波発生手段2の軸方向の
一端から他端まで超音波発生手段2の円周上で符号Cで
示す円弧の範囲に渡って延び、両端に近づくほど超音波
発生手段2の軸方向に対して垂直に近くなり、中央に近
づくほど前記軸方向に平行に近くなる。ただし、中央で
も前記軸方向に平行にならず、少し傾斜している。Third Embodiment Next, in the third embodiment, as shown in FIG. 13A, the piezoelectric film 20 constituting the ultrasonic wave generating means 2 is
It is an elongated quadrilateral, and the opposing long sides 23 and 24 are straight lines, but the opposing short sides 21 and 22 are curved. Of course, the curved shapes of the short sides 21 and 22 are the same.
The short sides 21 and 22 are linearly joined to each other as shown in FIG.
The ultrasonic wave generation means 2 including the cylindrical piezoelectric film 20 shown in FIG. The shape of the linear joint portion 20a between the short sides 21 and 22 is, of course, short.
2 has the same curved shape as that of 2, and extends from one end to the other end in the axial direction of the ultrasonic wave generating means 2 over the range of the arc indicated by the symbol C on the circumference of the ultrasonic wave generating means 2, and the ultrasonic wave is generated as the both ends are approached. It becomes closer to being perpendicular to the axial direction of the means 2, and becomes closer to being parallel to the axial direction as it approaches the center. However, even in the center, it is not parallel to the axial direction and is slightly inclined.
【0076】このような超音波発生手段2の円周上にお
ける接合部20aの存在範囲Cにおける接合部20aに
よる超音波の発生音圧ないし振幅のロスを先述した図1
4に符号Gを付して示してある。ちなみに、ここでは、
比較の便宜上、接合部20aの存在範囲Cは、先述した
図10の第1の実施形態と一致しているものとする。The loss of sound pressure or amplitude of ultrasonic waves generated by the joint 20a in the existing range C of the joint 20a on the circumference of the ultrasonic wave generating means 2 is described above.
4 is denoted by the reference symbol G. By the way, here
For convenience of comparison, it is assumed that the existence range C of the joint 20a matches the first embodiment of FIG. 10 described above.
【0077】図14における第3の実施形態の上記ロス
Gと第1の実施形態のロスEを見てわかるように、第3
の実施形態の場合、範囲Cの中央部においては第1の実
施形態よりロスが大きいが、範囲Cの両端部においては
第1の実施形態よりロスが小さく、しかも変化が緩やか
であり、範囲C以外の範囲との連続性がある。As can be seen from the loss G of the third embodiment and the loss E of the first embodiment shown in FIG.
In the case of the embodiment of the present invention, the loss in the central portion of the range C is larger than that of the first embodiment, but the loss of both ends of the range C is smaller than that of the first embodiment, and the change is gentle. There is continuity with other ranges.
【0078】従って、第3の実施形態によれば、接合部
20aの存在範囲Cの中央部におけるロスの大きさが座
標検出精度上ある一定の許容範囲以内なら、接合部20
aの存在範囲Cの境界前後での急激な超音波発生レベル
の変化を抑えることができるので、急激な座標飛びのよ
うな誤差の発生を防ぎ、座標検出精度を向上させること
ができる。Therefore, according to the third embodiment, if the size of the loss at the center of the existing range C of the joint 20a is within a certain allowable range in terms of coordinate detection accuracy, the joint 20
Since it is possible to suppress a rapid change in the ultrasonic wave generation level before and after the boundary of the existence range C of a, it is possible to prevent the occurrence of an error such as a sudden coordinate jump and improve the coordinate detection accuracy.
【0079】第4の実施形態
次に、第4の実施形態では、図15(a)に示すよう
に、同形状、同寸法の2枚の圧電フィルム20,20′
を接合して図15(b),(c)に示す円筒形状の超音
波発生手段2が構成される。Fourth Embodiment Next, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 15A, two piezoelectric films 20 and 20 'having the same shape and the same size.
Are joined together to form the cylindrical ultrasonic wave generating means 2 shown in FIGS. 15 (b) and 15 (c).
【0080】圧電フィルム20,20′は、それぞれ左
右両端の辺21,22,21′,22′の長さが上下両
端の辺23,24,23′,24′の長さより長く、大
体において、辺21,22,21′,22′がそれぞれ
辺24,23,24′,23′を底辺とする直角三角形
のそれぞれの斜辺となるような形状となっている。な
お、前記の直角三角形のそれぞれの間に長方形が入る形
状としてもよい。そして、圧電フィルム20,20′の
辺21,22′の部分どうし、及び辺22,21′の部
分どうしをそれぞれ線状に接合して円筒形状の超音波発
生手段2が構成される。In the piezoelectric films 20, 20 ', the lengths of the sides 21, 22, 21', 22 'at the left and right ends are longer than the lengths of the sides 23, 24, 23', 24 'at the upper and lower ends, respectively. The sides 21, 22, 21 ', 22' are shaped so as to be the respective oblique sides of a right triangle having the sides 24, 23, 24 ', 23' as the bases. Note that a rectangle may be inserted between each of the right triangles. The portions 21 and 22 'of the piezoelectric films 20 and 20' and the portions 22 and 21 'of the piezoelectric films 20 and 20' are linearly joined to form a cylindrical ultrasonic wave generating means 2.
【0081】超音波発生手段2には、2本の線状の接合
部20a,20a′が形成される。接合部20a,20
a′は、それぞれ超音波発生手段2の円筒の軸方向の一
端から他端まで前記軸方向に傾斜した方向に延び、超音
波発生手段2の円周の半周に渡って延びることになる。
超音波発生手段2の円周上における接合部20a,20
a′の存在範囲は勿論互いに半周分ずれており、両者を
合わせて超音波発生手段2の円周の全周の範囲に接合部
が存在することになる。In the ultrasonic wave generating means 2, two linear joint portions 20a and 20a 'are formed. Joints 20a, 20
Each a ′ extends from one end to the other end in the axial direction of the cylinder of the ultrasonic wave generating means 2 in the direction inclined in the axial direction, and extends over the half circumference of the circumference of the ultrasonic wave generating means 2.
Joints 20a, 20 on the circumference of the ultrasonic wave generating means 2
The range of existence of a'is of course deviated from each other by a half circumference, and the two are combined so that the joint exists in the range of the entire circumference of the ultrasonic wave generating means 2.
【0082】このような第4の実施形態によれば、図1
2の第2の実施形態と同様の作用効果が得られる上に、
超音波発生手段2の軸方向に対する接合部20a,20
a′の傾斜角度を第2の実施形態よりも小さくすること
ができる。従って、超音波発生手段2の製造上における
圧電フィルムの切断加工及び接合作業において取り扱い
が簡便になり、コスト削減効果がある。According to such a fourth embodiment, as shown in FIG.
In addition to obtaining the same effect as the second embodiment of No. 2,
Joining portions 20a, 20 with respect to the axial direction of the ultrasonic wave generating means 2
The inclination angle of a'can be made smaller than that in the second embodiment. Therefore, the handling is simplified in the cutting work and the joining work of the piezoelectric film in the production of the ultrasonic wave generating means 2, and the cost is reduced.
【0083】なお、3枚以上の圧電フィルムを接合して
円筒形状にして超音波発生手段2を構成してもよいこと
は勿論である。Needless to say, the ultrasonic wave generating means 2 may be formed by joining three or more piezoelectric films into a cylindrical shape.
【0084】<超音波発生手段の固定構造の説明>次
に、入力指示器1の先端部に対する超音波発生手段2の
固定構造について、第1〜第6の実施形態を図17〜図
23により説明する。<Description of Fixing Structure of Ultrasonic Wave Generating Means> Next, regarding the fixing structure of the ultrasonic wave generating means 2 to the tip portion of the input indicator 1, the first to sixth embodiments will be described with reference to FIGS. explain.
【0085】第1の実施形態
超音波発生手段2の固定構造の第1の実施形態を図17
(a),(b)により説明する。図17(a),(b)
において、14は、ここでは本体を図示していない入力
指示器1の先端部であり、前述した圧電フィルムからな
る円筒形状の超音波発生手段2より若干小径の円筒部材
として形成されている。この先端部14の外側に超音波
発生手段2が嵌められ、固定部材12により固定され
る。First Embodiment FIG. 17 shows the first embodiment of the fixing structure of the ultrasonic wave generating means 2.
This will be described with reference to (a) and (b). 17 (a), (b)
In the figure, 14 is the tip of the input indicator 1 whose main body is not shown here, and is formed as a cylindrical member having a diameter slightly smaller than that of the cylindrical ultrasonic wave generating means 2 made of the piezoelectric film described above. The ultrasonic wave generating means 2 is fitted on the outer side of the tip portion 14 and fixed by the fixing member 12.
【0086】固定部材12は、例えば金属製のクリップ
状部材であり、全体として円弧状に湾曲した線状に形成
され、先端部14に取り付けられ、超音波発生手段2の
圧電フィルム20の一部を挟んで先端部14の外周面に
弾性的に押し付けて超音波発生手段2を固定する。固定
部材12は超音波発生手段2の軸方向、すなわち先端部
14の軸方向に対して傾斜した方向に取り付けられ、超
音波発生手段2をその軸方向の全幅に渡って先端部14
に対して線状に圧接する。The fixing member 12 is, for example, a metal clip-like member, is formed in a linear shape that is curved in an arc shape as a whole, is attached to the tip portion 14, and is a part of the piezoelectric film 20 of the ultrasonic wave generating means 2. The ultrasonic wave generating means 2 is fixed by elastically pressing it against the outer peripheral surface of the tip portion 14 with the pinch sandwiched therebetween. The fixing member 12 is attached in the axial direction of the ultrasonic wave generating means 2, that is, in the direction inclined with respect to the axial direction of the tip end portion 14, and the ultrasonic wave generating means 2 is extended over the entire width in the axial direction.
It is pressed in a line against.
【0087】超音波発生手段2において固定部材12に
より先端部14に圧接されて固定される固定部は、連続
した線状になり、超音波発生手段2の軸方向の一端から
他端まで前記軸方向に対して傾斜した方向に沿って延び
ることになる。The fixing portion of the ultrasonic wave generating means 2 which is fixed to the tip end portion 14 by pressure contact with the fixing member 12 has a continuous linear shape, and the axial direction of the ultrasonic wave generating means 2 is from the one end to the other end. It will extend along the direction inclined with respect to the direction.
【0088】ここで、その固定部は、固定部材12によ
り、前述した圧電フィルム20の接合部20aと同様
に、超音波発生手段2の圧電フィルム20の一軸延伸方
向のひずみにおいての不連続部分となり、その固定部に
おいて空中に発せられる超音波の発生効率の低下は避け
られない。Here, the fixing portion becomes a discontinuous portion due to the fixing member 12 in the strain in the uniaxial stretching direction of the piezoelectric film 20 of the ultrasonic wave generating means 2, like the joint portion 20a of the piezoelectric film 20 described above. The generation efficiency of ultrasonic waves emitted in the air at the fixed portion is unavoidable.
【0089】しかしながら、本実施形態では、上記固定
部が円筒形状の超音波発生手段2の軸方向の一端から他
端まで前記軸方向に対して傾斜した方向に沿って延びて
おり、図18(b)に示すように、前記軸方向に向かっ
て見て、固定部12aが超音波発生手段2の円周におい
て固定部12a自体の線幅より著しく大きな幅の円弧の
範囲(図17(b)中の符号Cの範囲)に渡って延びて
いる。このため、固定部12aによる超音波発生レベル
低下の影響が先述の従来例の図18(a)のように超音
波発生手段2の円周方向において極めて狭い1箇所に集
中せずに、上記大きな幅の円弧の範囲に分散されて緩和
され、図18(b)に示すように前記円周方向において
固定部12aによる超音波発生レベルの大きな低下が避
けられる。However, in this embodiment, the fixing portion extends from one end to the other end of the cylindrical ultrasonic wave generating means 2 in the axial direction along the direction inclined with respect to the axial direction, as shown in FIG. As shown in b), when viewed in the axial direction, the fixed portion 12a has a circular arc range having a width significantly larger than the line width of the fixed portion 12a itself on the circumference of the ultrasonic wave generating means 2 (FIG. 17 (b)). It extends over the range C). Therefore, the influence of the lowering of the ultrasonic wave generation level due to the fixing portion 12a is not concentrated in one extremely narrow place in the circumferential direction of the ultrasonic wave generating means 2 as shown in FIG. It is dispersed and relaxed in the range of the arc of the width, and as shown in FIG. 18 (b), a large decrease in the ultrasonic wave generation level due to the fixing portion 12a in the circumferential direction can be avoided.
【0090】したがって、従来例の超音波発生手段2の
固定構造に比べて超音波発生手段2の円周方向において
超音波発生レベルをより均一にすることができ、本実施
形態の固定構造で超音波発生手段2を固定した入力指示
器1による座標入力で座標検出をより安定して高精度に
行なうことができる。すなわち、本実施形態の超音波発
生手段2の固定構造によれば、図10で先述した超音波
発生手段2の圧電フィルム20の接合部20aの形状に
関わる第1の実施形態に対応した作用効果が得られる。Therefore, the ultrasonic wave generation level can be made more uniform in the circumferential direction of the ultrasonic wave generating means 2 as compared with the fixing structure of the ultrasonic wave generating means 2 of the conventional example. Coordinates can be detected more stably and with high accuracy by inputting coordinates by the input indicator 1 to which the sound wave generator 2 is fixed. That is, according to the fixing structure of the ultrasonic wave generating means 2 of the present embodiment, the function and effect corresponding to the first embodiment relating to the shape of the bonding portion 20a of the piezoelectric film 20 of the ultrasonic wave generating means 2 described above with reference to FIG. Is obtained.
【0091】なお、以上の説明では、固定部材12は超
音波発生手段2を先端部に対して線状に圧接して固定部
12aが連続した線状になるものとしたが、図17
(c)に示すように、固定部12aが超音波発生手段2
の軸方向に対して傾斜した方向に沿って並ぶ複数の点状
(短い線状や他の形状でもよい)に分散するように、固
定部材12が複数の分散した押圧部を有し、この複数の
押圧部で超音波発生手段2を先端部14に圧接するもの
としてもよい。更に言えば、複数の固定部12aは図1
7(c)のように並んでいる必要は無く、ランダムに分
散していてもよい。これは以下に述べる他の実施形態に
関しても同様である。In the above description, the fixing member 12 is configured such that the ultrasonic wave generating means 2 is linearly pressed against the tip portion to form the fixing portion 12a in a continuous linear shape.
As shown in (c), the fixing portion 12a is the ultrasonic wave generating means 2
The fixing member 12 has a plurality of pressing portions distributed so as to be dispersed in a plurality of dots (which may be a short linear shape or another shape) arranged along a direction inclined with respect to the axial direction of The ultrasonic wave generating means 2 may be brought into pressure contact with the tip portion 14 by the pressing portion. Furthermore, the plurality of fixing portions 12a are not shown in FIG.
It does not need to be lined up like 7 (c), and may be randomly distributed. This also applies to other embodiments described below.
【0092】また、超音波発生手段2の固定方法は上記
の方法に限らず、例えば接着などの他の方法でも良いこ
とは勿論であり、このことも他の実施形態に関して同様
である。The method of fixing the ultrasonic wave generating means 2 is not limited to the above-mentioned method, and it goes without saying that another method such as adhesion may be used, and this also applies to other embodiments.
【0093】また、入力指示器1の先端部14は、中空
の円筒で開口部を有するので、入力指示器1の入力板6
への接触の有無によりペンアップ、ペンダウン等の座標
入力モードを切り替えるスイッチ等を先端部14に組み
込んでもよい。Further, since the tip portion 14 of the input indicator 1 is a hollow cylinder and has an opening, the input plate 6 of the input indicator 1 is provided.
A switch or the like for switching the coordinate input mode such as pen-up or pen-down depending on the presence or absence of contact with the tip may be incorporated in the tip portion 14.
【0094】第2の実施形態
次に、図19は、超音波発生手段2の固定構造の第2の
実施形態を示している。この場合、超音波発生手段2は
入力指示器1の先端部14に対して不図示のコイルスプ
リング状の固定部材ないしは接着などにより固定され、
その固定部12aは線状になり、超音波発生手段2の軸
方向の一端から他端まで前記軸方向に対して傾斜した方
向に延び、しかも超音波発生手段2の円周の全周に渡っ
て延びるようになっている。Second Embodiment Next, FIG. 19 shows a second embodiment of the fixing structure of the ultrasonic wave generating means 2. In this case, the ultrasonic wave generating means 2 is fixed to the distal end portion 14 of the input indicator 1 by a coil spring-shaped fixing member (not shown) or adhesion,
The fixing portion 12a has a linear shape and extends from one end to the other end in the axial direction of the ultrasonic wave generating means 2 in a direction inclined with respect to the axial direction, and over the entire circumference of the circumference of the ultrasonic wave generating means 2. It is designed to extend.
【0095】このような第2の実施形態の固定構造によ
れば、図12で先述した超音波発生手段2の接合部20
aの形状に関わる第2の実施形態に対応した作用効果が
得られる。According to the fixing structure of the second embodiment, the joint portion 20 of the ultrasonic wave generating means 2 described above with reference to FIG. 12 is used.
The operational effect corresponding to the second embodiment relating to the shape of a can be obtained.
【0096】すなわち、図16の従来例、図17の第1
の実施形態、図19の第2の実施形態のそれぞれにおけ
る超音波発生手段2の円周方向における固定部による超
音波の発生音圧ないし振幅のロスは、それぞれ先述した
超音波発生手段2の圧電フィルム20の接合部20aに
よるロスを示した図14における従来例(図9)のD、
第1の実施形態(図10)のE、第2の実施形態(図1
2)のFに対応したものとなる。That is, the conventional example of FIG. 16 and the first example of FIG.
Of the ultrasonic wave generating means 2 in the circumferential direction of the ultrasonic wave generating means 2 in each of the above embodiment and the second embodiment of FIG. D of the conventional example (FIG. 9) in FIG. 14 showing the loss due to the joint portion 20a of the film 20,
E of the first embodiment (FIG. 10) and the second embodiment (FIG. 1)
It corresponds to F of 2).
【0097】つまり、超音波発生手段2の固定構造の第
2の実施形態によれば、固定部12aによるロスが最も
小さくなり、超音波発生手段2の円周の全周に渡る超音
波発生レベルの均一性も最も良くなり、座標検出精度を
向上させることができる。That is, according to the second embodiment of the fixing structure of the ultrasonic wave generating means 2, the loss due to the fixing portion 12a is minimized, and the ultrasonic wave generating level over the entire circumference of the ultrasonic wave generating means 2 is reduced. Is also the best, and the coordinate detection accuracy can be improved.
【0098】第3の実施形態
次に、図20は、超音波発生手段2の固定構造の第3の
実施形態を示している。この場合、超音波発生手段2は
入力指示器1の先端部14に対して不図示の固定部材な
いしは接着などにより固定され、その固定部12aは、
図13で先述した超音波発生手段2の接合部20aの形
状に関わる第3の実施形態における接合部20aに対応
する形状の曲線になっている。Third Embodiment Next, FIG. 20 shows a third embodiment of the fixing structure of the ultrasonic wave generating means 2. In this case, the ultrasonic wave generating means 2 is fixed to the tip portion 14 of the input indicator 1 by a fixing member (not shown) or adhesion, and the fixing portion 12a thereof is
The curve has a shape corresponding to the joint portion 20a in the third embodiment related to the shape of the joint portion 20a of the ultrasonic wave generating means 2 described above with reference to FIG.
【0099】すなわち、固定部12aは、超音波発生手
段2の軸方向の一端から他端まで延び、超音波発生手段
2の円周上で符号Cで示す円弧の範囲に渡って延び、両
端に近づくほど超音波発生手段2の軸方向に対して垂直
に近くなり、中央に近づくほど前記軸方向に平行に近く
なる曲線形状になっている。That is, the fixed portion 12a extends from one end to the other end in the axial direction of the ultrasonic wave generating means 2, extends over the range of an arc indicated by the symbol C on the circumference of the ultrasonic wave generating means 2, and is provided at both ends. The curved shape is such that it becomes closer to being perpendicular to the axial direction of the ultrasonic wave generating means 2 as it approaches, and becomes closer to being parallel to the axial direction as it approaches the center.
【0100】このような固定構造の第3の実施形態によ
れば、超音波発生手段2の円周方向における固定部12
aによる超音波の発生音圧ないし振幅のロス(存在範囲
Cのロス)は、先述した超音波発生手段2の圧電フィル
ム20の接合部20aによるロスを示した図14におけ
る第3の実施形態(図13)のGに対応したものとな
る。従って、接合部20aの形状に関わる第3の実施形
態に対応した作用効果が得られる。According to the third embodiment of the fixing structure as described above, the fixing portion 12 in the circumferential direction of the ultrasonic wave generating means 2 is provided.
The loss of the sound pressure or amplitude of the ultrasonic waves generated by a (the loss of the existing range C) is the loss due to the joint portion 20a of the piezoelectric film 20 of the ultrasonic wave generating means 2 described in the third embodiment in FIG. This corresponds to G in FIG. 13). Therefore, the function and effect corresponding to the third embodiment relating to the shape of the joint portion 20a can be obtained.
【0101】すなわち、超音波発生手段2の円周方向に
おける固定部12aの存在範囲Cの境界前後での急激な
超音波発生レベルの変化を抑えることができ、それによ
り急激な座標飛びのような誤差の発生を防ぎ、座標検出
精度を向上させることができる。That is, it is possible to suppress a sudden change in the ultrasonic wave generation level before and after the boundary of the existing range C of the fixed portion 12a in the circumferential direction of the ultrasonic wave generating means 2, and thereby to prevent a sudden coordinate jump. It is possible to prevent the occurrence of an error and improve the coordinate detection accuracy.
【0102】第4の実施形態
次に、図21(a),(b)は、超音波発生手段2の固
定構造の第4の実施形態を示している。本実施形態は、
先述した超音波発生手段2の接合部20aの形状に関わ
る第1の実施形態(図10)と超音波発生手段2の固定
構造の第1の実施形態(図17)を組み合わせ、超音波
発生手段2の軸方向に対して傾斜した線状の接合部20
aと固定部材12による線状の固定部の位置を一致させ
るものである。Fourth Embodiment Next, FIGS. 21A and 21B show a fourth embodiment of the fixing structure of the ultrasonic wave generating means 2. In this embodiment,
The ultrasonic wave generating means is combined with the first embodiment (FIG. 10) relating to the shape of the joint portion 20a of the ultrasonic wave generating means 2 described above and the first embodiment (FIG. 17) of the fixing structure of the ultrasonic wave generating means 2. The linear joint portion 20 inclined with respect to the axial direction of 2
The position of the linear fixing portion formed by a and the fixing member 12 is made to coincide with each other.
【0103】この場合、特に、固定部材12が超音波発
生手段2の平行四辺形の圧電フィルム20の両端の辺部
分どうしを挟み込んで圧着して接合部20aで接合する
接合部材を兼ねるように構成することにより、部品点数
を削減できると共に、超音波発生手段2の円周上におけ
る超音波発生におけるロス発生箇所(範囲)を最小限に
することができ、且つ超音波発生手段2の円周方向にお
ける超音波発生レベルの均一性も良くすることができ、
座標検出精度を向上させることができる。In this case, in particular, the fixing member 12 serves also as a joining member for joining the parallelogram-shaped piezoelectric film 20 of the ultrasonic wave generating means 2 by sandwiching both side portions at both ends and crimping them together at the joint portion 20a. By doing so, it is possible to reduce the number of parts, minimize the loss occurrence portion (range) in the ultrasonic wave generation on the circumference of the ultrasonic wave generating means 2, and to measure the circumferential direction of the ultrasonic wave generating means 2. It is possible to improve the uniformity of the ultrasonic wave generation level in
The coordinate detection accuracy can be improved.
【0104】第5の実施形態
次に、図22は、超音波発生手段2の固定構造の第5の
実施形態を示している。本実施形態の超音波発生手段2
では、それを構成する円筒形状の圧電フィルム20の軸
方向の一方(図中で下方)に突出する突出部20bが形
成されている。突出部20bは舌状であって、超音波発
生手段2の円周方向に幅を有し、圧電フィルム20の円
筒部分に物理的にも電気的にも連続している。すなわ
ち、振動体として連続している。そして、この突出部2
0bの中央部が円弧状に湾曲した細長い長方形の固定部
材12により入力指示器1の先端部14に固定されてお
り、これにより超音波発生手段2が先端部14に固定さ
れている。超音波発生手段2の固定部材12により固定
された固定部は、固定部材12に対応した形状であり、
固定部材12の長手方向が超音波発生手段2の円周方向
に沿っていることにより、その円周の一部の円弧の範囲
に渡って延びている。Fifth Embodiment Next, FIG. 22 shows a fifth embodiment of the fixing structure of the ultrasonic wave generating means 2. Ultrasonic wave generation means 2 of the present embodiment
In the above, a protruding portion 20b protruding in one axial direction (downward in the drawing) of the cylindrical piezoelectric film 20 forming the same is formed. The protrusion 20b has a tongue shape, has a width in the circumferential direction of the ultrasonic wave generating means 2, and is physically and electrically continuous with the cylindrical portion of the piezoelectric film 20. That is, it is continuous as a vibrating body. And this protrusion 2
The central portion of 0b is fixed to the tip portion 14 of the input indicator 1 by an elongated rectangular fixing member 12 that is curved in an arc shape, whereby the ultrasonic wave generating means 2 is fixed to the tip portion 14. The fixing portion fixed by the fixing member 12 of the ultrasonic wave generating means 2 has a shape corresponding to the fixing member 12,
Since the longitudinal direction of the fixing member 12 is along the circumferential direction of the ultrasonic wave generating means 2, the fixing member 12 extends over a part of the arc of the circumference.
【0105】このような本実施形態によれば、超音波発
生手段2の主たる振動体である円筒部分は先端部14に
対して直接固定せず、突出部20bを固定しているの
で、超音波発生手段2の固定部による超音波発生効率の
影響を低減することができる。また、固定部が超音波発
生手段2の円周の一部の円弧の範囲に渡って延びている
ので、固定部による超音波発生レベルの低下の影響が前
記範囲に分散されて緩和され、円周方向において超音波
発生レベルが均一化される。従って、座標検出精度を向
上することができる。According to the present embodiment as described above, the cylindrical portion, which is the main vibrating body of the ultrasonic wave generating means 2, is not directly fixed to the tip portion 14, but the protruding portion 20b is fixed. It is possible to reduce the influence of the ultrasonic wave generation efficiency due to the fixed portion of the generating means 2. Further, since the fixed portion extends over a part of the circular arc range of the circumference of the ultrasonic wave generating means 2, the influence of the lowering of the ultrasonic wave generation level due to the fixed part is dispersed and mitigated in the range, The ultrasonic wave generation level is made uniform in the circumferential direction. Therefore, the coordinate detection accuracy can be improved.
【0106】第6の実施形態
次に、図23は、超音波発生手段2の固定構造の第6の
実施形態を示している。ここに示す本実施形態は、上述
した図22の第5の実施形態の構成において、超音波発
生手段2の突出部20bを入力指示器1の先端部14に
固定する固定部材12を導電体でT字形状として、超音
波発生手段2の圧電フィルム20の表面の図示していな
い薄膜の電極に圧接等により電気的に接続することによ
り、前記電極を外部(振動駆動回路4)に電気的に接続
するための電極取り出し部を兼ねるように構成したもの
である。Sixth Embodiment Next, FIG. 23 shows a sixth embodiment of the fixing structure of the ultrasonic wave generating means 2. In the present embodiment shown here, in the configuration of the fifth embodiment of FIG. 22 described above, the fixing member 12 that fixes the protruding portion 20b of the ultrasonic wave generating means 2 to the tip portion 14 of the input indicator 1 is a conductor. The electrode is electrically connected to the outside (vibration drive circuit 4) by electrically connecting to a thin-film electrode (not shown) on the surface of the piezoelectric film 20 of the ultrasonic wave generation means 2 by pressure contact or the like as a T-shape. It is configured so as to also serve as an electrode lead-out portion for connection.
【0107】この固定部材12は、符号12′で示すよ
うに突出部20bの裏面側にも設けて、表裏一体で突出
部20bを挟み込んで先端部14に固定するものとして
も良いし、表側の固定部材12のみを一方の極性の電極
の取り出し部として設け、先端部14を導電体とし、こ
れに超音波発生手段2の裏面を固定部で圧接させること
により、先端部14を他方の極性の電極の取り出し部と
しても良い。なお、16,16′は固定部材12,1
2′に接続されたリード線である。As shown by reference numeral 12 ', this fixing member 12 may be provided on the back surface side of the projecting portion 20b so that the projecting portion 20b is sandwiched between the front surface and the back surface and fixed to the tip portion 14, or the front surface portion. Only the fixing member 12 is provided as a take-out portion of the electrode of one polarity, the tip portion 14 is made of a conductor, and the back surface of the ultrasonic wave generating means 2 is pressed against the fixing portion to make the tip portion 14 of the other polarity. It may be used as an electrode take-out portion. Incidentally, 16 and 16 'are fixing members 12 and 1
It is a lead wire connected to 2 '.
【0108】このような本実施形態によれば、超音波発
生手段2の固定部と電極取り出し部を別々に設ける場合
に比べて、それぞれによる振動発生レベル低下の影響を
低減することができる。According to the present embodiment as described above, compared to the case where the fixing portion and the electrode lead-out portion of the ultrasonic wave generating means 2 are provided separately, it is possible to reduce the influence of the reduction in the vibration generation level due to each.
【0109】[0109]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、空中超音波方式の座標入力装置用の入力指示
器であって、1枚または複数枚の圧電フィルムの端部ど
うしを線状に接合して円筒形状にしたものとして構成さ
れた超音波発生手段を有する入力指示器において、前記
端部どうしの線状の接合部による超音波発生レベル低下
の影響を超音波発生手段の円周方向に分散して緩和し、
その円周方向において超音波発生レベルをより均一化す
ることができる。As is apparent from the above description, according to the present invention, an input indicator for a coordinate input device of the aerial ultrasonic system is provided, in which the end portions of one or a plurality of piezoelectric films are connected to each other. In an input indicator having an ultrasonic wave generating means configured as a cylindrical shape by being joined linearly, the influence of the ultrasonic wave generation level lowering due to the linear joint portion between the end portions of the ultrasonic wave generating means Disperses in the circumferential direction and relaxes,
The ultrasonic wave generation level can be made more uniform in the circumferential direction.
【0110】また、先端部に円筒形状の圧電フィルムか
らなる超音波発生手段が固定された入力指示器におい
て、前記先端部に固定された超音波発生手段の固定部に
よる超音波発生レベル低下の影響を超音波発生手段の円
周方向に分散して緩和し、その円周方向において超音波
発生レベルをより均一化することができる。Further, in the input indicator having the ultrasonic wave generating means made of a cylindrical piezoelectric film fixed to the tip portion, the influence of the ultrasonic wave generation level lowering by the fixing portion of the ultrasonic wave generating means fixed to the tip portion. Can be dispersed and relaxed in the circumferential direction of the ultrasonic wave generating means, and the ultrasonic wave generation level can be made more uniform in the circumferential direction.
【0111】そして、このような本発明に係る入力指示
器を用いて座標検出を安定して高精度に行なえる優れた
空中超音波方式の座標入力装置を提供することができ
る。Further, it is possible to provide an excellent aerial ultrasonic wave type coordinate input device which can stably perform coordinate detection with high accuracy by using the input indicator according to the present invention.
【図1】本発明の実施形態における座標入力装置の全体
の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a coordinate input device according to an embodiment of the present invention.
【図2】同装置の演算制御回路の構成を示すブロック図
である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an arithmetic control circuit of the device.
【図3】同装置の検出信号処理回路の第1の実施形態に
おける信号処理に関わる各信号のタイミングチャート図
である。FIG. 3 is a timing chart of each signal involved in signal processing in the first embodiment of the detection signal processing circuit of the same device.
【図4】同装置の検出信号処理回路の第1の実施形態の
構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of a detection signal processing circuit of the same device.
【図5】同装置の検出信号処理回路の第2の実施形態に
おける信号処理に関わる各信号のタイミングチャート図
である。FIG. 5 is a timing chart of each signal related to signal processing in the second embodiment of the detection signal processing circuit of the same device.
【図6】同装置の検出信号処理回路の第2の実施形態の
構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a second embodiment of a detection signal processing circuit of the same device.
【図7】同装置で2つの超音波センサを用いた座標算出
方法を説明する説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a coordinate calculation method using two ultrasonic sensors in the same apparatus.
【図8】同装置で3つの超音波センサを用いた座標算出
方法を説明する説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a coordinate calculation method using the same apparatus using three ultrasonic sensors.
【図9】従来の入力指示器の圧電フィルムからなる超音
波発生手段の圧電フィルムの形状と接合構造を示す説明
図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a shape and a joining structure of a piezoelectric film of an ultrasonic wave generating means including a piezoelectric film of a conventional input indicator.
【図10】本発明による入力指示器の超音波発生手段の
第1の実施形態における圧電フィルムの形状と接合構造
を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory view showing a shape and a joining structure of a piezoelectric film in the ultrasonic wave generating means of the input indicator according to the first embodiment of the present invention.
【図11】従来の超音波発生手段と第1の実施形態の超
音波発生手段の円周方向における圧電フィルム接合部に
よる超音波発生レベル低下の様子を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing how the ultrasonic wave generation level is lowered by the piezoelectric film bonding portion in the circumferential direction of the conventional ultrasonic wave generation means and the ultrasonic wave generation means of the first embodiment.
【図12】超音波発生手段の第2の実施形態における圧
電フィルムの形状と接合構造を示す説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram showing a shape and a bonding structure of a piezoelectric film in a second embodiment of an ultrasonic wave generating means.
【図13】超音波発生手段の第3の実施形態における圧
電フィルムの形状と接合構造を示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing a shape and a bonding structure of a piezoelectric film in a third embodiment of an ultrasonic wave generating means.
【図14】従来の超音波発生手段と本発明の各実施形態
の超音波発生手段のそれぞれの円周方向における圧電フ
ィルム接合部による超音波の発生音圧ないし振幅のロス
を示す線図である。FIG. 14 is a diagram showing a sound pressure or amplitude loss of ultrasonic waves generated by a piezoelectric film joint portion in the circumferential direction of each of the conventional ultrasonic wave generating means and the ultrasonic wave generating means of each embodiment of the present invention. .
【図15】超音波発生手段の第4の実施形態における圧
電フィルムの形状と接合構造を示す説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram showing a shape and a bonding structure of a piezoelectric film in a fourth embodiment of an ultrasonic wave generating means.
【図16】従来の入力指示器の超音波発生手段の固定構
造を示す説明図である。FIG. 16 is an explanatory view showing a fixing structure of ultrasonic wave generating means of a conventional input indicator.
【図17】本発明による入力指示器の超音波発生手段の
固定構造の第1の実施形態とその変形例を示す説明図で
ある。FIG. 17 is an explanatory view showing the first embodiment of the fixing structure of the ultrasonic wave generating means of the input indicator and its modification according to the present invention.
【図18】超音波発生手段の従来の固定構造と第1の実
施形態の固定構造で超音波発生手段の円周方向における
固定部による超音波発生レベル低下の様子を示す説明図
である。FIG. 18 is an explanatory view showing how the ultrasonic wave generation level is lowered by the fixing portion in the circumferential direction of the ultrasonic wave generating means in the conventional fixing structure of the ultrasonic wave generating means and the fixing structure of the first embodiment.
【図19】超音波発生手段の固定構造の第2の実施形態
を示す側面図である。FIG. 19 is a side view showing a second embodiment of the fixing structure of the ultrasonic wave generating means.
【図20】超音波発生手段の固定構造の第3の実施形態
を示す側面図である。FIG. 20 is a side view showing a third embodiment of the fixing structure of the ultrasonic wave generating means.
【図21】超音波発生手段の固定構造の第4の実施形態
を示す説明図である。FIG. 21 is an explanatory view showing a fourth embodiment of the fixing structure of the ultrasonic wave generating means.
【図22】超音波発生手段の固定構造の第5の実施形態
を示す斜視図である。FIG. 22 is a perspective view showing a fifth embodiment of the fixing structure of the ultrasonic wave generating means.
【図23】超音波発生手段の固定構造の第6の実施形態
を示す斜視図である。FIG. 23 is a perspective view showing a sixth embodiment of the fixing structure of the ultrasonic wave generating means.
1 入力指示器 2 超音波発生手段 4 振動駆動回路 5 演算制御回路 6 平面板 7a〜7d 超音波センサ 8 検出信号処理回路 10 ディスプレイ 11 ディスプレイ駆動回路 12 超音波発生手段の固定部材 12a 超音波発生手段の固定部 14 入力指示器の先端部 20,20′ 圧電フィルム 20a,20a′ 圧電フィルムの接合部 31 マイクロコンピュータ 33 タイマ 34a〜34d ラッチ回路 51 前置増幅回路 52 エンベロープ検出回路 53 2階微分回路 54 変曲点検出回路 56 ゲート信号生成回路 57 位相検出回路 1 input indicator 2 Ultrasonic generator 4 Vibration drive circuit 5 Operation control circuit 6 flat plate 7a-7d ultrasonic sensor 8 Detection signal processing circuit 10 display 11 Display drive circuit 12 Fixing member for ultrasonic wave generation means 12a Fixed part of ultrasonic wave generating means 14 Tip of input indicator 20,20 'Piezoelectric film 20a, 20a 'Joint portion of piezoelectric film 31 Microcomputer 33 timer 34a to 34d Latch circuit 51 Preamplifier circuit 52 Envelope detection circuit 53 Second-order differentiation circuit 54 Inflection point detection circuit 56 gate signal generation circuit 57 Phase detection circuit
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 Fターム(参考) 2F068 AA03 AA04 FF04 FF25 GG01 KK14 KK18 LL29 LL30 QQ08 QQ12 5B068 AA04 AA22 AA36 BB21 BD02 BD11 BD17 BE08 CC06 5B087 AA02 CC21 CC26 CC47 Continued front page (72) Inventor Katsuyuki Kobayashi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Non non corporation F term (reference) 2F068 AA03 AA04 FF04 FF25 GG01 KK14 KK18 LL29 LL30 QQ08 QQ12 5B068 AA04 AA22 AA36 BB21 BD02 BD11 BD17 BE08 CC06 5B087 AA02 CC21 CC26 CC47
Claims (11)
入力する位置を指示するために用いられ、超音波発生手
段を有する入力指示器において、 前記超音波発生手段は、1枚または複数枚の圧電フィル
ムの端部どうしを線状に接合して円筒形状にしたものと
して構成されており、前記端部どうしの線状の接合部は
超音波発生手段の軸方向の一端から他端まで延び、超音
波発生手段の円周の少なくとも一部の円弧の範囲に渡っ
て延びていることを特徴とする入力指示器。1. An input indicator having an ultrasonic wave generating means, which is used to indicate a position for inputting coordinates by an aerial ultrasonic wave coordinate input device, wherein one or more ultrasonic wave generating means are provided. The end portion of the piezoelectric film is linearly joined to form a cylindrical shape, and the linear joint portion between the end portions extends from one end to the other end in the axial direction of the ultrasonic wave generating means. An input indicator, which extends over at least a part of the arc of the circumference of the ultrasonic wave generating means.
部どうしの線状の接合部は、超音波発生手段の軸方向の
一端から他端まで前記軸方向に対して傾斜した方向に沿
って延びていることを特徴とする請求項1に記載の入力
指示器。2. The linear joint between the ends of the piezoelectric film of the ultrasonic wave generating means is formed along the direction inclined from the one end to the other end in the axial direction of the ultrasonic wave generating means. The input indicator according to claim 1, wherein the input indicator extends.
部どうしの線状の接合部が超音波発生手段の円周の全周
に渡って延びていることを特徴とする請求項1または2
に記載の入力指示器。3. The ultrasonic wave generating means, wherein the linear joint between the end portions of the piezoelectric film extends over the entire circumference of the ultrasonic wave generating means.
Input indicator described in.
入力する位置を指示するために用いられる入力指示器で
あって、先端部に円筒形状の圧電フィルムからなる超音
波発生手段が固定された入力指示器において、前記先端
部に固定された超音波発生手段の固定部は、超音波発生
手段の円周の少なくとも一部の円弧の範囲に渡って存在
することを特徴とする入力指示器。4. An input indicator used to indicate a position for inputting coordinates by an aerial ultrasonic type coordinate input device, wherein an ultrasonic wave generating means made of a cylindrical piezoelectric film is fixed to a tip portion. In the input indicator, the input indicator is characterized in that the fixing portion of the ultrasonic wave generating means fixed to the tip portion exists over the range of an arc of at least a part of the circumference of the ultrasonic wave generating means. .
発生手段の軸方向に対して傾斜した方向に沿って存在す
ることを特徴とする請求項4に記載の入力指示器。5. The input indicator according to claim 4, wherein the fixing portion of the ultrasonic wave generating means is present along a direction inclined with respect to the axial direction of the ultrasonic wave generating means.
発生手段の円周の全周に渡って存在することを特徴とす
る請求項4または5に記載の入力指示器。6. The input indicator according to claim 4, wherein the fixing portion of the ultrasonic wave generating means is present over the entire circumference of the circumference of the ultrasonic wave generating means.
枚の圧電フィルムの端部どうしを線状に接合して円筒形
状にしたものとして構成されており、前記圧電フィルム
の端部どうしを線状に接合する接合手段が前記超音波発
生手段を前記入力指示器の先端部に固定する固定手段を
兼ねていることを特徴とする請求項4に記載の入力指示
器。7. The ultrasonic wave generation means is configured as a cylindrical shape by joining the ends of one or a plurality of piezoelectric films linearly, and connecting the ends of the piezoelectric film to each other. 5. The input indicator according to claim 4, wherein the joining means for joining in a linear shape also serves as a fixing means for fixing the ultrasonic wave generating means to the tip portion of the input indicator.
の圧電フィルムの軸方向の一方に突出する突出部が形成
されており、該突出部の少なくとも一部が前記固定部と
して前記入力指示器の先端部に固定されたことを特徴と
する請求項4に記載の入力指示器。8. A cylindrical piezoelectric film forming the ultrasonic wave generating means is formed with a protrusion protruding in one axial direction, and at least a part of the protrusion serves as the fixing portion and the input indicator. The input indicator according to claim 4, wherein the input indicator is fixed to the tip of the.
先端部に固定する固定手段が超音波発生手段の電極取り
出し部を兼ねていることを特徴とする請求項4に記載の
入力指示器。9. The input indicator according to claim 4, wherein the fixing means for fixing the ultrasonic wave generating means to the tip portion of the input indicator also serves as an electrode extracting portion of the ultrasonic wave generating means. .
は、一軸延伸分極フィルムであり、その一軸延伸方向が
前記超音波発生手段の円周方向に沿う方向であることを
特徴とする請求項1から9までのいずれか1項に記載の
入力指示器。10. The piezoelectric film of the ultrasonic wave generating means is a uniaxially stretched polarized film, and the uniaxially stretching direction is a direction along the circumferential direction of the ultrasonic wave generating means. 9. The input indicator according to any one of 9 to 9.
に記載の入力指示器と、 それぞれ前記入力指示器の超音波発生手段から空中に発
せられた超音波を検出する異なる位置に配置された複数
の超音波検出手段と、 該複数の超音波検出手段の超音波検出信号を処理して該
複数の超音波検出手段への超音波の到達タイミングのそ
れぞれを示す複数のタイミング信号を生成する信号処理
手段と、 前記複数のタイミング信号により前記入力指示器の超音
波発生手段から前記複数の超音波検出手段までの超音波
の伝達時間のそれぞれを計時する計時手段と、 該計時手段により計時された超音波伝達時間のそれぞれ
に基づいて、前記入力指示器の超音波発生手段の位置の
座標を算出する演算手段を有することを特徴とする座標
入力装置。11. The input indicator according to any one of claims 1 to 10, and the input indicators are arranged at different positions for detecting ultrasonic waves emitted in the air from the ultrasonic wave generation means of the input indicators. A plurality of ultrasonic wave detecting means, and a plurality of ultrasonic wave detecting signals of the plurality of ultrasonic wave detecting means are processed to generate a plurality of timing signals indicating respective arrival timings of the ultrasonic waves to the plurality of ultrasonic wave detecting means. A signal processing means, a clocking means for timing each of the transmission times of the ultrasonic waves from the ultrasonic wave generating means of the input indicator to the plurality of ultrasonic wave detecting means by the plurality of timing signals, and the timekeeping means. A coordinate input device comprising: a calculation means for calculating the coordinates of the position of the ultrasonic wave generation means of the input indicator based on each of the ultrasonic wave transmission times.
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007026121A (en) * | 2005-07-15 | 2007-02-01 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Information input/output system |
JP2008146620A (en) * | 2006-12-12 | 2008-06-26 | Ind Technol Res Inst | Inertial sensing input apparatus and method |
WO2011043362A1 (en) * | 2009-10-07 | 2011-04-14 | 日本電気株式会社 | Ultrasonic transmission device, ultrasonic propagation time measurement system and ultrasonic propagation time measurement method |
JP2014098728A (en) * | 2012-11-13 | 2014-05-29 | Casio Comput Co Ltd | Electronic signboard device and projection method |
WO2022030356A1 (en) * | 2020-08-06 | 2022-02-10 | 株式会社村田製作所 | Deformation amount detection device |
-
2002
- 2002-02-28 JP JP2002052539A patent/JP2003256135A/en active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007026121A (en) * | 2005-07-15 | 2007-02-01 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Information input/output system |
JP2008146620A (en) * | 2006-12-12 | 2008-06-26 | Ind Technol Res Inst | Inertial sensing input apparatus and method |
WO2011043362A1 (en) * | 2009-10-07 | 2011-04-14 | 日本電気株式会社 | Ultrasonic transmission device, ultrasonic propagation time measurement system and ultrasonic propagation time measurement method |
JP5742718B2 (en) * | 2009-10-07 | 2015-07-01 | 日本電気株式会社 | Ultrasonic transmitter, ultrasonic propagation time measurement system, and ultrasonic propagation time measurement method |
US9128565B2 (en) | 2009-10-07 | 2015-09-08 | Nec Corporation | Ultrasonic wave transmitter device, ultrasonic wave propagation time measurement system and ultrasonic wave propagation time measurement method |
JP2014098728A (en) * | 2012-11-13 | 2014-05-29 | Casio Comput Co Ltd | Electronic signboard device and projection method |
WO2022030356A1 (en) * | 2020-08-06 | 2022-02-10 | 株式会社村田製作所 | Deformation amount detection device |
JPWO2022030356A1 (en) * | 2020-08-06 | 2022-02-10 | ||
JP7188654B2 (en) | 2020-08-06 | 2022-12-13 | 株式会社村田製作所 | Deformation detector |
US11982524B2 (en) | 2020-08-06 | 2024-05-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Deformation amount detection device |
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