JP2503062B2 - Coordinate input device - Google Patents
Coordinate input deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は座標入力装置、特に振動ペンから振動伝達板
に入力される振動を振動伝達板に設けた振動センサによ
り検出し、振動ペンの振動入力点の座標を検出する座標
入力装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention relates to a coordinate input device, and in particular, a vibration sensor provided on a vibration transmitting plate detects vibration input from a vibrating pen to a vibration transmitting plate to detect vibration of the vibrating pen. The present invention relates to a coordinate input device that detects the coordinates of an input point.
[従来の技術] 従来より手書きの文字、図形などをコンピュータなど
の処理装置に入力する装置として、各種の入力ペンおよ
びタブレットなどを用いた座標入力装置が知られてい
る。この種の装置から、入力された文字、図形などから
成る画像情報はCRTディスプレイなどの表示装置あるい
はプリンタなどの記録装置に出力される。[Prior Art] Conventionally, a coordinate input device using various input pens, tablets, and the like has been known as a device for inputting handwritten characters, graphics, and the like into a processing device such as a computer. From this type of device, the input image information consisting of characters and figures is output to a display device such as a CRT display or a recording device such as a printer.
この種の装置では、振動入力ペンからタブレットに伝
達される超音波振動を振動伝達板に入力し、入力点から
振動伝達板の所定部位に設けられた振動センサによって
検出し、各センサへの振動伝達時間によって入力点の座
標を決定する構成が知られている。In this type of device, the ultrasonic vibration transmitted from the vibration input pen to the tablet is input to the vibration transmission plate, and is detected by the vibration sensor provided at a predetermined part of the vibration transmission plate from the input point, and the vibration to each sensor is detected. A configuration is known in which the coordinates of the input point are determined by the transmission time.
このような超音波振動を用いる方式では、入力タブレ
ットをアクリル板やガラス板などの透明材料ばかりでな
く、金属などの導電性材質でも構成できるので、液晶表
示器などに入力タブレットを重ねて配置し、あたかも紙
に画像を書き込むような感覚で使用できる操作感覚のよ
い情報入出力装置を構成できる。また通常の不透明なタ
ブレットとしても、パターン状の電極を用いなくても、
簡単安価に情報入力装置を構成できる。In such a method using ultrasonic vibration, the input tablet can be made of not only a transparent material such as an acrylic plate or a glass plate but also a conductive material such as a metal. It is possible to configure an information input / output device that can be used as if writing an image on paper and has a good operational feel. Also, as a normal opaque tablet, without using patterned electrodes,
The information input device can be configured easily and inexpensively.
[発明が解決しようとする課題] 上記のような座標入力装置において、振動子、あるい
は振動センサを構成する電気/機械あるいは機械/電気
変換素子としては圧電素子などが用いられる。このよう
な振動変換素子は、タブレットの振動伝達板、あるいは
振動ペンの先端のホーンなどの部材に接着、圧接などの
方法で固定される。[Problems to be Solved by the Invention] In the coordinate input device as described above, a piezoelectric element or the like is used as an electric / mechanical element or a mechanical / electrical conversion element forming a vibrator or a vibration sensor. Such a vibration conversion element is fixed to the vibration transmission plate of the tablet or a member such as a horn at the tip of the vibration pen by a method such as adhesion or pressure contact.
バネなどを用いた圧接では、素子の端面の粗さなどに
よって素子端面とそれが圧接される面の間に空気層が生
じ、圧接条件を管理してもやはり振動伝達特性にバラツ
キが生じる。特に、変換素子の端面に電極を設けるた
め、銀ペーストなどを付着させる構造では、端面の形状
を一定に制御するのが困難であるから、振動伝達特性の
バラツキは大きくなる。In the pressure contact using a spring or the like, an air layer is generated between the element end surface and the surface on which the element is pressure-contacted due to the roughness of the element end surface, and the vibration transfer characteristics also vary even if the pressure-contact condition is managed. In particular, since the electrodes are provided on the end faces of the conversion element, it is difficult to control the shape of the end faces to be constant in a structure in which silver paste or the like is attached, so that the variation in the vibration transfer characteristics becomes large.
従って、波形処理に基づいて振動検出タイミングを決
定して座標演算を行なう方式では、検出座標値に誤差を
生じ、製品ごとに一定の座標検出精度を確保できなくな
る問題があった。Therefore, in the method of determining the vibration detection timing based on the waveform processing and performing the coordinate calculation, an error occurs in the detected coordinate value, and there is a problem that a certain coordinate detection accuracy cannot be secured for each product.
振動伝達特性の変化は、振動ペンの振動子の圧接部位
と、タブレットの振動伝達板と振動センサの圧接部位に
おいて生じるので、それぞれの部位で生じる振動伝達特
性のバラツキは小さくても、結果としてはかなりの大き
な特性のバラツキが生じてしまう。The change in the vibration transfer characteristics occurs at the pressure contact area of the vibrator of the vibrating pen and the pressure contact area of the vibration transfer plate of the tablet and the vibration sensor, so even if the variation in the vibration transfer characteristics at each part is small, the result is as follows. Significant variation in characteristics will occur.
そのため、圧接部位における特性のバラツキを小さく
するために、振動伝達板と振動センサとの間にグリース
を充填することが提案されているが、電気的なノイズ対
策あるいは検出の安定性、精度向上のために振動セン
サ、振動伝達板それぞれを別の経路でケースのグランド
に落さなければならず、構成が複雑になるため装置の組
立性が悪化し、コスト高となるという問題があった。Therefore, it has been proposed to fill grease between the vibration transmission plate and the vibration sensor in order to reduce the variation in the characteristics at the pressure contact portion, but it is necessary to prevent electrical noise or to improve the stability and accuracy of detection. Therefore, each of the vibration sensor and the vibration transmission plate has to be dropped to the ground of the case through another route, which complicates the configuration and deteriorates the assemblability of the device, resulting in a high cost.
本発明の課題は上記の問題点を解決することである。 An object of the present invention is to solve the above problems.
[課題を解決するための手段] 上記の課題を解決するため、本発明においては、振動
ペンから振動伝達板に入力される振動を振動伝達板に設
けた振動センサにより検出し、前記振動ペンの振動入力
点の座標を検出する座標入力装置において、前記振動伝
達板の表面に、前記振動センサの接触面積より広い面積
で形成された導電層と、該導電層と前記センサの電極間
に設けられた導電性の粘性流体を介してセンサと導通を
得る構成を採用した。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, in the present invention, the vibration input from the vibrating pen to the vibration transmitting plate is detected by a vibration sensor provided on the vibration transmitting plate, and In a coordinate input device for detecting the coordinates of a vibration input point, a conductive layer formed on the surface of the vibration transmission plate in an area larger than the contact area of the vibration sensor, and provided between the conductive layer and the electrode of the sensor. We adopted a configuration to obtain continuity with the sensor via a conductive viscous fluid.
[作用] 上記の構成によれば、振動伝達板の表面に形成された
導電層と、該導電層と振動センサの電極間に設けられた
導電性の粘性流体とを介して、振動伝達板と振動センサ
が結合されているので、振動伝達板、振動センサのいず
れかを電気的に接地すればよい。[Operation] According to the above configuration, the vibration transmission plate is formed via the conductive layer formed on the surface of the vibration transmission plate and the conductive viscous fluid provided between the conductive layer and the electrode of the vibration sensor. Since the vibration sensor is coupled, either the vibration transmission plate or the vibration sensor may be electrically grounded.
[実施例] 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細に説
明する。[Examples] Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples shown in the drawings.
第1図は本発明を採用した情報入出力装置の構造を示
している。図示した装置は振動伝達板8から成る入力タ
ブレットに振動ペン3によって座標入力を行なわせ、入
力された座標情報に従って入力タブレットに重ねて配置
されたCRTから成るディスプレイ11′に入力画像を表示
するものである。FIG. 1 shows the structure of an information input / output device adopting the present invention. The device shown in the figure makes the input tablet composed of the vibration transmission plate 8 perform coordinate input by the vibrating pen 3 and displays the input image on the display 11 'composed of the CRT arranged on the input tablet according to the inputted coordinate information. Is.
図において符号8で示されるものはアクリル、ガラス
板などから成る振動伝達板で、振動ペン3から伝達され
る振動をその角部に3個設けられた振動センサ6に伝達
する。本実施例では振動ペン3から振動伝達板8を介し
て振動センサ6に伝達された超音波振動の伝達時間を計
測することによって、振動ペン3の振動伝達板8上での
座標を検出する。In the figure, reference numeral 8 is a vibration transmission plate made of acrylic, glass plate or the like, and transmits the vibration transmitted from the vibration pen 3 to the vibration sensor 6 provided at three corners thereof. In this embodiment, the coordinate of the vibration pen 3 on the vibration transmission plate 8 is detected by measuring the transmission time of the ultrasonic vibration transmitted from the vibration pen 3 to the vibration sensor 6 via the vibration transmission plate 8.
振動ペン3から伝達された振動が周辺部で反射されて
中央部の方向に戻るのを防止するために、振動伝達板8
はその周辺部分をシリコンゴムなどから構成された反射
防止材7によって支持されている。In order to prevent the vibration transmitted from the vibrating pen 3 from being reflected in the peripheral portion and returning toward the central portion, the vibration transmitting plate 8
The peripheral portion thereof is supported by an antireflection material 7 made of silicon rubber or the like.
振動伝達板8はCRTあるいは液晶表示器など、ドット
表示が可能なディスプレイ11′上に配置され、振動ペン
3によってなぞられた位置にドット表示を行なうように
なっている。すなわち、検出された振動ペン3の座標に
対応したディスプレイ11′上の位置にドット表示が行な
われ、振動ペン3によって入力された点、線などの要素
によって構成される画像はあたかも紙に書込を行なった
ように振動ペンの軌跡の後に現れる。The vibration transmitting plate 8 is arranged on a display 11 'capable of dot display, such as a CRT or a liquid crystal display, and dot display is performed at a position traced by the vibration pen 3. That is, a dot display is performed at a position on the display 11 'corresponding to the detected coordinates of the vibrating pen 3, and an image composed of elements such as points and lines input by the vibrating pen 3 is written as if on paper. Appears after the locus of the vibrating pen as you did.
またこのような構成によれば、ディスプレイ11′には
メニュー表示を行ない、振動ペンによってそのメニュー
項目を選択させたり、プロンプトを表示させて所定の位
置に振動ペン3を接触させるなどの入力方式を用いるこ
ともできる。Further, according to such a configuration, a menu is displayed on the display 11 'and an input method such as selecting a menu item with the vibrating pen or displaying a prompt to bring the vibrating pen 3 into contact with a predetermined position. It can also be used.
振動伝達板8に超音波振動を伝達させる振動ペン3
は、内部に圧電素子などから構成した振動子4を有して
おり、振動子4の発生した超音波振動を先端が尖ったホ
ーン部5を介して振動伝達板8に伝達する。Vibration pen 3 for transmitting ultrasonic vibrations to the vibration transmission plate 8
Has an oscillator 4 formed of a piezoelectric element or the like inside, and transmits the ultrasonic vibration generated by the oscillator 4 to the vibration transmission plate 8 via the horn portion 5 having a sharp tip.
第2図は振動ペン3および振動センサ6の構造を示し
ている。FIG. 2 shows the structures of the vibration pen 3 and the vibration sensor 6.
振動ペン3に内蔵された振動子4は、振動子駆動回路
2によって駆動される。振動子4の駆動信号は第1図の
演算および制御回路1から低レベルのパルス信号として
供給され、低インピーダンス駆動が可能な振動子駆動回
路2によって所定のゲインで増幅された後、振動子4に
印加される。The vibrator 4 built in the vibrating pen 3 is driven by the vibrator driving circuit 2. The drive signal for the vibrator 4 is supplied as a low-level pulse signal from the arithmetic and control circuit 1 in FIG. 1, amplified by a predetermined gain by the vibrator drive circuit 2 capable of low impedance driving, and then the vibrator 4 Applied to.
電気的な駆動信号は振動子4によって機械的な超音波
振動に変換され、ホーン部5を介して振動伝達板8に伝
達される。The electric drive signal is converted into mechanical ultrasonic vibration by the vibrator 4, and is transmitted to the vibration transmission plate 8 via the horn unit 5.
振動子4の振動周波数は振動伝達板8に板波を発生さ
せることができる値に選択される。また、振動子駆動の
際、振動伝達板8に対しては第2図の垂直方向に振動子
4が主に振動するような振動モードが選択される。ま
た、振動子4の振動周波数を振動子4の共振周波数とす
ることで、効率のよい振動変換が可能である。The vibration frequency of the vibrator 4 is selected to a value that allows the vibration transmission plate 8 to generate a plate wave. Further, when the vibrator is driven, a vibration mode in which the vibrator 4 mainly vibrates in the vertical direction of FIG. 2 is selected for the vibration transmission plate 8. Further, by setting the vibration frequency of the vibrator 4 to the resonance frequency of the vibrator 4, it is possible to perform efficient vibration conversion.
上記のようにして振動伝達板8に伝えられる弾性波は
板波であり、表面波などに比べて振動伝達板8の表面の
傷や障害物などの影響を受けにくいという利点を有す
る。The elastic wave transmitted to the vibration transmitting plate 8 as described above is a plate wave, and has an advantage that it is less susceptible to scratches or obstacles on the surface of the vibration transmitting plate 8 as compared to surface waves.
一方、振動伝達板8上を伝達される超音波振動は振動
伝達板8の端部に設けられた振動センサ6に入力され、
再び電気信号に変換される。振動センサ6の出力は後述
の波形検出回路9に入力され、座標検出のための波形処
理が行なわれる。On the other hand, the ultrasonic vibration transmitted on the vibration transmission plate 8 is input to the vibration sensor 6 provided at the end of the vibration transmission plate 8,
It is converted into an electric signal again. The output of the vibration sensor 6 is input to a waveform detection circuit 9 described later, and waveform processing for coordinate detection is performed.
本実施例においては、振動伝達板8の振動センサ6は
接着ではなく、バネなどの圧接荷重fによって振動伝達
板8に圧接される。In the present embodiment, the vibration sensor 6 of the vibration transmission plate 8 is pressed against the vibration transmission plate 8 by a pressure contact load f such as a spring, not by adhesion.
この際、振動センサ6は振動伝達板8と導電性グリー
ス61を介して圧接される。この導電性グリース61は、稠
度190〜390(JIS K2220)程度のものを用いる。導電性
グリース61は振動センサ6を圧接させる際にそれらの圧
接面に付着させておくことによって、振動センサ6と振
動伝達板8との間に充填される。At this time, the vibration sensor 6 is pressed against the vibration transmission plate 8 via the conductive grease 61. The conductive grease 61 has a consistency of 190 to 390 (JIS K2220). The conductive grease 61 is filled between the vibration sensor 6 and the vibration transmission plate 8 by adhering to the pressure contact surfaces when the vibration sensor 6 is pressed.
このような構造によれば、振動センサ6と振動伝達板
8の間に圧接面の表面粗さ、変形などによって従来生じ
ていた空間に導電性グリース61が充填され、空気層など
を生じることなく両者の実質的な振動伝達面を完全に密
着させることができる。従って、振動伝達板8から振動
センサ6へと効率よく超音波振動を伝達でき、効率のよ
いエネルギー変換が可能になる。すなわち、振動センサ
6の検出後の増幅率などを小さくでき、消費電力を低減
できる。According to this structure, the conductive grease 61 is filled between the vibration sensor 6 and the vibration transmission plate 8 due to the surface roughness and deformation of the pressure contact surface, so that an air layer is not generated. The substantial vibration transmitting surfaces of both can be brought into close contact with each other. Therefore, ultrasonic vibrations can be efficiently transmitted from the vibration transmission plate 8 to the vibration sensor 6, and efficient energy conversion can be performed. That is, the amplification factor after detection by the vibration sensor 6 can be reduced, and the power consumption can be reduced.
また、製品ごとに振動センサ6、振動伝達板8の密着
性のバラツキを生じることもなくなるので、後述の波形
処理に基づく座標検出処理における座標検出精度のバラ
ツキをなくすことができる。振動センサ6、振動伝達板
8の圧接面に介在させる部材は導電性グリースに限定さ
れることなく、同様の稠度および導電性を有するコンパ
ウンドその他の稠度の高い流体を用いることができる。Further, since there is no variation in the adhesion of the vibration sensor 6 and the vibration transmission plate 8 for each product, it is possible to eliminate the variation in the coordinate detection accuracy in the coordinate detection processing based on the waveform processing described later. The member to be interposed between the pressure contact surfaces of the vibration sensor 6 and the vibration transmission plate 8 is not limited to conductive grease, and a compound having similar consistency and conductivity or other fluid having high consistency can be used.
さらにノイズなどの防止で、振動伝達板8の静電気消
去などのために設けられた導電性部位62を導電性グリー
ス61を通して振動センサ6と共通グランドラインでアー
スする。前記導電性部位62は、振動センサ6付近の部分
のみでなく、ITOなどの透明体であれば全体を導電性部
位としてもよいことは言うまでもない。Further, in order to prevent noise and the like, the conductive portion 62 provided for eliminating static electricity of the vibration transmission plate 8 is grounded to the vibration sensor 6 through the conductive grease 61 through the common ground line. It goes without saying that the conductive portion 62 is not limited to the portion in the vicinity of the vibration sensor 6 but may be the entire conductive portion if it is a transparent body such as ITO.
なお、以上では、振動伝達板8と振動センサ6の間に
介在させる材質として、導電性グリースを例示したが、
この材質は導電性接着剤などであってもよい。この場合
には圧接機構が必要なくなり、装置の構成がより簡単安
価になる。In the above description, conductive grease is used as the material to be interposed between the vibration transmission plate 8 and the vibration sensor 6, but
This material may be a conductive adhesive or the like. In this case, the pressure contact mechanism is not necessary, and the device configuration is simpler and cheaper.
再び第1図において、振動伝達板8の角部に設けられ
た振動センサ6も圧電素子などの機械/電気変換素子に
よって構成される。3つの振動センサ6の各々の出力信
号は信号波形検出回路9に入力され、後段の演算制御回
路1によって処理可能な検出信号に変換される。演算制
御回路1は振動伝達時間の測定処理を行ない、振動ペン
3の振動伝達板8上での座標位置を検出する。Referring again to FIG. 1, the vibration sensor 6 provided at the corner of the vibration transmission plate 8 is also composed of a mechanical / electrical conversion element such as a piezoelectric element. The output signal of each of the three vibration sensors 6 is input to the signal waveform detection circuit 9 and converted into a detection signal that can be processed by the arithmetic control circuit 1 in the subsequent stage. The arithmetic control circuit 1 performs the measurement process of the vibration transmission time, and detects the coordinate position of the vibration pen 3 on the vibration transmission plate 8.
検出された振動ペン3の座標情報は、演算制御回路1
においてディスプレイ11′による出力方式に応じて処理
される。すなわち、演算制御回路は入力座標情報に基づ
いてディスプレイ駆動回路10を介してディスプレイ11′
の出力動作を制御する。The detected coordinate information of the vibrating pen 3 is used as the arithmetic control circuit 1.
The display 11 'processes according to the output method. That is, the arithmetic and control circuit uses the input coordinate information to display 11 'through the display drive circuit 10.
Control the output behavior of.
第3図は第1図の演算制御回路1の構造を示してい
る。ここでは、主に振動ペン3の駆動系および振動セン
サ6による振動検出系の構造を示している。FIG. 3 shows the structure of the arithmetic control circuit 1 of FIG. Here, the structure of the drive system of the vibration pen 3 and the vibration detection system by the vibration sensor 6 is mainly shown.
マイクロコンピュータ11は内部カウンタ、ROMおよびR
AMを内蔵している。駆動信号発生回路12は第1図の振動
駆動回路2に対して所定周波数の駆動パルスを出力する
もので、マイクロコンピュータ11によって座標演算用の
回路と同期して起動される。Microcomputer 11 has an internal counter, ROM and R
Built-in AM. The drive signal generation circuit 12 outputs a drive pulse having a predetermined frequency to the vibration drive circuit 2 shown in FIG. 1, and is activated by the microcomputer 11 in synchronization with the coordinate calculation circuit.
カウンタ13の計数値はマイクロコンピュータ11によっ
てラッチ回路14にラッチされる。The count value of the counter 13 is latched in the latch circuit 14 by the microcomputer 11.
一方、信号波形検出回路9は振動センサ6の出力から
後述のようにして座標検出のための振動伝達時間を計測
するための検出信号のタイミング情報を出力する。これ
らのタイミング情報は、入力ポート15にそれぞれ入力さ
れる。On the other hand, the signal waveform detection circuit 9 outputs the timing information of the detection signal for measuring the vibration transmission time for coordinate detection from the output of the vibration sensor 6 as described later. These pieces of timing information are input to the input port 15, respectively.
信号波形検出回路9から入力されるタイミング信号は
入力ポート15に入力され、ラッチ回路14内の各振動セン
サ6に対応する記憶領域に記憶され、その結果がマイク
ロコンピュータ11に伝えられる。The timing signal input from the signal waveform detection circuit 9 is input to the input port 15 and stored in the storage area in the latch circuit 14 corresponding to each vibration sensor 6, and the result is transmitted to the microcomputer 11.
すなわち、カウンタ13の出力データのラッチ値として
振動伝達時間が表現され、この振動伝達時間値によって
座標演算が行なわれる。この時、判定回路16は複数の振
動センサ6からの波形検出のタイミング情報が全て入力
されたかどうかを判定し、マイクロコンピュータ11に報
知する。That is, the vibration transmission time is expressed as a latch value of the output data of the counter 13, and the coordinate calculation is performed based on this vibration transmission time value. At this time, the determination circuit 16 determines whether or not all the timing information for waveform detection from the plurality of vibration sensors 6 has been input, and notifies the microcomputer 11 of this.
ディスプレイ11′の出力制御処理は、入出力ポート17
を介して行なわれる。The output control processing of the display 11 'is performed by the input / output port 17
Through.
第4図は第1図の信号波形検出回路9に入力される検
出波形と、それに基づく振動伝達時間の計測処理を説明
するものである。第4図において符号41で示されるもの
は振動ペン3に対して印加される駆動信号パルスであ
る。このような波形によって駆動された振動ペン3から
振動伝達板8に伝達された超音波振動は、振動伝達板8
内を通って振動センサ6に検出される。FIG. 4 illustrates a detection waveform input to the signal waveform detection circuit 9 of FIG. 1 and a vibration transmission time measuring process based on the detection waveform. In FIG. 4, reference numeral 41 denotes a drive signal pulse applied to the vibration pen 3. The ultrasonic vibration transmitted from the vibrating pen 3 driven by such a waveform to the vibration transmission plate 8 is
The vibration sensor 6 is detected through the inside.
振動伝達板8内を振動センサ6までの距離に応じた時
間tgをかけて進行した後、振動は振動センサ6に到達す
る。第4図の符号42は、振動センサ6が検出した信号波
形を示している。本実施例において用いられる板波は検
出波形のエンベロープ421と位相422の関係は振動伝達距
離に応じて変化する。After traveling within the vibration transmission plate 8 for a time tg corresponding to the distance to the vibration sensor 6, the vibration reaches the vibration sensor 6. Reference numeral 42 in FIG. 4 indicates a signal waveform detected by the vibration sensor 6. In the plate wave used in the present embodiment, the relationship between the envelope 421 of the detected waveform and the phase 422 changes according to the vibration transmission distance.
ここで、エンベロープの進む速度を群速度Vg、位相速
度をVpとする。この群速度および位相速度の違いから、
振動ペン3と振動センサ6間の距離を検出することがで
きる。Here, the speed at which the envelope advances is defined as the group speed Vg, and the phase speed is defined as Vp. From this difference in group velocity and phase velocity,
The distance between the vibration pen 3 and the vibration sensor 6 can be detected.
まずエンベロープ421のみに着目すると、その速度はV
gであり、ある特定の波形上の点、例えばピークを第4
図の符号43のように検出すると、振動ペン3および振動
センサ6の間の距離dはその振動伝達時間をtgとして d=Vg・tg …(1) この式は振動センサ6の1つに関するものであるが、
同じ式によって他の2つの振動センサ6と振動ペン3の
距離を示すことができる。First, focusing only on the envelope 421, its speed is V
g, a point on a particular waveform, for example, a peak
When detected as indicated by reference numeral 43 in the figure, the distance d between the vibration pen 3 and the vibration sensor 6 is d = Vg · tg (1) with the vibration transmission time being tg. This formula relates to one of the vibration sensors 6. In Although,
The same equation can be used to indicate the distance between the other two vibration sensors 6 and the vibration pen 3.
さらにより高精度な座標値を決定するためには、位相
信号の検出に基づく処理を行なう。第4図の位相波形42
2の特定の検出点、例えば振動印加からピーク通過後の
ゼロクロス点までの時間とtpとすれば、振動センサと振
動ペンの距離は d=n・λp+Vp・tp …(2) となる。ここでλpは弾性波の波長、nは整数である。In order to determine the coordinate value with higher accuracy, processing based on the detection of the phase signal is performed. Phase waveform 42 in FIG.
If two specific detection points, for example, the time from the vibration application to the zero cross point after passing the peak and tp, the distance between the vibration sensor and the vibration pen is d = n.lambda.p + Vp.tp (2). Here, λp is the wavelength of the elastic wave, and n is an integer.
前記の(1)式と(2)式から、上記の整数nは N=[(Vg・tg−Vp・tp)/λp+1/N] …(3) と示される。ここでNは0以外の実数であり、適当な数
値を用いる。例えばN=2とし、±1/2波長以内であれ
ば、nを決定することができる。From the expressions (1) and (2), the integer n is expressed as N = [(Vg · tg−Vp · tp) / λp + 1 / N] (3). Here, N is a real number other than 0, and an appropriate value is used. For example, if N = 2 and n is within ± 1/2 wavelength, n can be determined.
上記のようにして求めたnを(2)式に代入すること
によって、振動ペン3および振動センサ6間の距離を正
確に測定することができる。By substituting n obtained as described above into the equation (2), the distance between the vibration pen 3 and the vibration sensor 6 can be accurately measured.
第3図に示した2つの振動伝達時間tgおよびtpの測定
のため、信号波形検出回路9は例えば第5図に示すよう
に構成することができる。In order to measure the two vibration transmission times tg and tp shown in FIG. 3, the signal waveform detection circuit 9 can be constructed as shown in FIG. 5, for example.
第5図において、振動センサ6の出力信号は前述の増
幅回路51によって所定のレベルまで増幅される。In FIG. 5, the output signal of the vibration sensor 6 is amplified to a predetermined level by the above-mentioned amplifier circuit 51.
増幅された信号はエンベロープ検出回路52に入力さ
れ、検出信号のエンベロープのみが取り出される。抽出
されたエンベロープのピークのタイミングはエンベロー
プピーク検出回路53によって検出される。ピーク検出信
号はモノマルチバイブレータなどから構成された信号検
出回路54によって所定波形のエンベロープ遅延時間検出
信号Tgが形成され、演算制御回路1に入力される。The amplified signal is input to the envelope detection circuit 52, and only the envelope of the detection signal is extracted. The timing of the peak of the extracted envelope is detected by the envelope peak detection circuit 53. The peak detection signal is formed into an envelope delay time detection signal Tg having a predetermined waveform by a signal detection circuit 54 composed of a mono multivibrator or the like, and input to the arithmetic control circuit 1.
また、このTg信号のタイミングと、遅延時間調整回路
57によって遅延された元信号から検出回路58によって位
相遅延時間検出信号Tpが形成され、演算制御回路1に入
力される。Also, the timing of this Tg signal and the delay time adjustment circuit
The phase delay time detection signal Tp is formed by the detection circuit 58 from the original signal delayed by 57 and is input to the arithmetic control circuit 1.
すなわち、Tg信号は単安定マルチバイブレータ55によ
って所定幅のパルスに変換される。また、コンパレート
レベル供給回路56はこのパルスタイミングに応じてtp信
号を検出するためのしきい値を形成する。この結果、コ
ンパレートレベル供給回路56は第4図の符号44のような
レベルとタイミングを有する信号を形成し、遅延時間調
整回路57に入力する。That is, the Tg signal is converted into a pulse having a predetermined width by the monostable multivibrator 55. Further, the comparator level supply circuit 56 forms a threshold value for detecting the tp signal according to the pulse timing. As a result, the comparator level supply circuit 56 forms a signal having a level and timing as indicated by reference numeral 44 in FIG. 4, and inputs it to the delay time adjustment circuit 57.
すなわち、単安定マルチバイブレータ55およびコンパ
レートレベル供給回路56は位相遅延時間の測定がエンベ
ロープピーク検出後の一定時間のみしか作動しないよう
にするためのものである。That is, the monostable multivibrator 55 and the comparator level supply circuit 56 are for allowing the measurement of the phase delay time to operate only for a fixed time after the envelope peak is detected.
この信号はコンパレータなどから構成された検出回路
58に入力され、第4図のように遅延された検出波形と比
較され、この結果符号45のようなtp検出パルスが形成さ
れる。This signal is a detection circuit composed of a comparator, etc.
It is input to 58 and compared with the detection waveform delayed as shown in FIG. 4, and as a result, a tp detection pulse such as reference numeral 45 is formed.
以上に示した回路は振動センサ6の1つ分のもので、
他のそれぞれのセンサに対しても同じ回路が設けらられ
る。センサの数を一般化してh個とすると、エンベロー
プ遅延時間Tg1〜h、位相遅延時間Tp1〜hのそれぞれh
個の検出信号が演算制御回路1に入力される。The circuit shown above is for one of the vibration sensors 6,
The same circuit is provided for each of the other sensors. If the number of sensors is generalized to be h, the envelope delay time Tg1 to h and the phase delay time Tp1 to h are h, respectively.
The individual detection signals are input to the arithmetic control circuit 1.
第3図の演算制御回路では上記のTg1〜h、Tp1〜h信
号を入力ポート15から入力し、各々のタイミングをトリ
ガとしてカウンタ13のカウント値をラッチ回路14に取り
込む。前記のようにカウンタ13は振動ペンの駆動と同期
してスタートされているので、ラッチ回路14にはエンベ
ロープおよび位相のそれぞれの遅延時間を示すデータが
取り込まれる。In the arithmetic control circuit of FIG. 3, the signals Tg1 to h and Tp1 to h are input from the input port 15, and the count value of the counter 13 is fetched into the latch circuit 14 with each timing as a trigger. As described above, since the counter 13 is started in synchronization with the driving of the vibrating pen, the latch circuit 14 receives the data indicating the delay time of each of the envelope and the phase.
第6図のように振動伝達板8の角部に3つの振動セン
サ6を符号S1〜S3の位置に配置すると、第4図に関連し
て説明した処理によって振動ペン3の位置Pから各々の
振動センサ6の位置までの直線距離d1〜d3を求めること
ができる。さらに、演算制御回路1でこの直線距離d1〜
d3に基づいて振動ペン3の位置Pの座標(x,y)を三平
方の定理から次式のようにして求めることができる。As shown in FIG. 6, when the three vibration sensors 6 are arranged at the corners of the vibration transmission plate 8 at the positions S1 to S3, the vibration pen 3 is moved from the position P to each position by the process described with reference to FIG. The straight line distances d1 to d3 to the position of the vibration sensor 6 can be obtained. Further, in the arithmetic control circuit 1, this linear distance d1 ~
Based on d3, the coordinates (x, y) of the position P of the vibrating pen 3 can be obtained from the Pythagorean theorem as follows.
x=X/2+(d1+d2)(d1−d2)/2X …(4) y=Y/2+(d1+d3)(d1−d3)/2Y …(5) ここでX、YはS2、S3の位置のセンサ6と原点(位置S
1)のセンサ6との間のX、Y軸に沿った距離である。x = X / 2 + (d1 + d2) (d1-d2) / 2X ... (4) y = Y / 2 + (d1 + d3) (d1-d3) / 2Y ... (5) where X and Y are the positions of S2 and S3. Sensor 6 and origin (position S
It is the distance between the sensor 6 of 1) along the X and Y axes.
以上のようにして、振動ペン3の位置座標をリアルタ
イムで検出することができる。As described above, the position coordinates of the vibration pen 3 can be detected in real time.
なお、以上ではディスプレイ11′上に配置するため、
振動伝達板8を透明材料から構成する例を示したが、振
動伝達板8は不透明でもよく、ディスプレイ11′を設け
ない振動伝達板8は金属などの導電性材質でよいことは
言うまでもない。この際導電性部位62は必要なく、直接
振動伝達板8あるいは振動センサ6をアースすればよ
い。In the above, since it is placed on the display 11 ',
Although the example in which the vibration transmitting plate 8 is made of a transparent material has been shown, it goes without saying that the vibration transmitting plate 8 may be opaque and the vibration transmitting plate 8 without the display 11 'may be made of a conductive material such as metal. At this time, the conductive portion 62 is not necessary, and the vibration transmission plate 8 or the vibration sensor 6 may be directly grounded.
[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、振
動ペンから振動伝達板に入力される振動を振動伝達板に
設けた振動センサにより検出し、前記振動ペンの振動入
力点の座標を検出する座標入力装置において、前記振動
伝達板の表面に、前記振動センサの接触面積より広い面
積で形成された導電層と、該導電層と前記センサの電極
間に設けられた導電性の粘性流体を介してセンサと導通
を得る構成を採用している。従って、振動伝達板の表面
に形成された導電層と、該導電層と振動センサの電極間
に設けられた導電性の粘性流体とを介して、振動伝達板
と振動センサが結合されているので、振動伝達板、振動
センサのいずれかを電気的に接地すればよいため装置の
構成が簡略化され、組立性が向上し製造コストを低減で
きるという優れた効果がある。[Effects of the Invention] As is apparent from the above description, according to the present invention, the vibration input from the vibrating pen to the vibration transmitting plate is detected by the vibration sensor provided on the vibration transmitting plate, and the vibration input of the vibrating pen is performed. In a coordinate input device for detecting the coordinates of a point, a conductive layer formed on the surface of the vibration transmitting plate in an area larger than the contact area of the vibration sensor, and a conductive layer provided between the conductive layer and the electrode of the sensor. It employs a configuration that obtains electrical continuity with the sensor through a viscous fluid that is volatile. Therefore, the vibration transmission plate and the vibration sensor are coupled through the conductive layer formed on the surface of the vibration transmission plate and the conductive viscous fluid provided between the conductive layer and the electrode of the vibration sensor. Since the vibration transmission plate or the vibration sensor may be electrically grounded, the structure of the device is simplified, the assembling property is improved, and the manufacturing cost can be reduced.
第1図は本発明を採用した座標入力装置の構成を示した
説明図、第2図は第1図の振動入出力部の構造を示した
説明図、第3図は第1図の演算制御回路の構造を示した
ブロック図、第4図は振動ペンと振動センサの間の距離
測定を説明する検出波形を示した波形図、第5図は第1
図の波形検出回路の構成を示したブロック図、第6図は
振動センサの配置を示した説明図である。 1……演算制御回路、2……振動子駆動回路 3……振動ペン、4……振動子 5……ホーン部、6……振動センサ 7……反射防止材、8……振動伝達板 9……信号波形検出回路 11……マイクロコンピュータ 13……カウンタ、14……ラッチ回路 15……入力ポート、16……判定回路FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of a coordinate input device adopting the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the structure of the vibration input / output section of FIG. 1, and FIG. 3 is the arithmetic control of FIG. FIG. 4 is a block diagram showing a circuit structure, FIG. 4 is a waveform diagram showing a detection waveform for explaining the distance measurement between the vibrating pen and the vibration sensor, and FIG.
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the waveform detection circuit in the figure, and FIG. 6 is an explanatory diagram showing the arrangement of vibration sensors. 1 ... Arithmetic control circuit, 2 ... Oscillator drive circuit 3 ... Vibration pen, 4 ... Oscillator 5 ... Horn part, 6 ... Vibration sensor 7 ... Antireflection material, 8 ... Vibration transmission plate 9 …… Signal waveform detection circuit 11 …… Microcomputer 13 …… Counter, 14 …… Latch circuit 15 …… Input port, 16 …… Judgment circuit
フロントページの続き (72)発明者 吉村 雄一郎 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 小林 克行 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 柳沢 亮三 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内Front Page Continuation (72) Inventor Yuichiro Yoshimura 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Katsuyuki Kobayashi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Ryozo Yanagisawa 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.
Claims (1)
を振動伝達板に設けた振動センサにより検出し、前記振
動ペンの振動入力点の座標を検出する座標入力装置にお
いて、 前記振動伝達板の表面に、前記振動センサの接触面積よ
り広い面積で形成された導電層と、 該導電層と前記センサの電極間に設けられた導電性の粘
性流体を介してセンサと導通を得ることを特徴とする座
標入力装置。1. A coordinate input device for detecting a vibration input from a vibrating pen to a vibration transmitting plate by a vibration sensor provided on the vibration transmitting plate to detect coordinates of a vibration input point of the vibrating pen. A conductive layer formed on the surface of the sensor in a larger area than the contact area of the vibration sensor, and electrical continuity with the sensor via a conductive viscous fluid provided between the conductive layer and the electrode of the sensor. And coordinate input device.
Priority Applications (1)
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JP28125388A JP2503062B2 (en) | 1988-11-09 | 1988-11-09 | Coordinate input device |
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JPH02128211A JPH02128211A (en) | 1990-05-16 |
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