JP2512840B2

JP2512840B2 - 座標入力装置

Info

Publication number: JP2512840B2
Application number: JP10519891A
Authority: JP
Inventors: 真人中谷; 直也西野; 征夫木原
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 1991-04-11
Filing date: 1991-04-11
Publication date: 1996-07-03
Anticipated expiration: 2011-07-03
Also published as: JPH04313781A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ガラス板のような操
作板の表面にペンのような形態をした指示器でもって振
動を加え、その振動を操作板の周辺部分に設置した複数
個の振動センサで検出し、その検出信号から指示器によ
る指示点（振動印加点）の座標値を演算する座標入力装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】アコースティック・エミッション（Ａ
Ｅ）計測の原理を応用したこの種の座標入力装置は、特
開昭６３−２４４０６８号公報に解説されているよう
に、複写機のガラス板上に原稿を載置し、その原稿の上
から指示器を当てて原稿の部分複写領域を指定するよう
な応用に適している。

【０００３】従来のこの種の座標入力装置では、操作板
の表面の周辺部分に複数個の振動センサを設置してお
き、適当な励振手段を内蔵したペン（指示器）でもって
操作板に振動を加えたタイミングとその振動を各センサ
で検出したタイミングとの差に基づいて指示点（振動を
加えた点）の座標値を演算している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この種の座標入力装置
においては、振動センサ（圧電素子）から出力される振
動検出信号は、図３のような交流の振動波形になる。従
来の装置では、この交流信号と単極性の適宜なしきい値
Ａとをレベル比較して、振動検出タイミングを判定して
いた。そのため次のような問題があった。（１）交流振動波形の片側の極性でのみレベル弁別して
いるので、振動周波数の半サイクル分の誤差がでるのは
避けられず、精度を向上させることができなかった。（２）センサ出力の片側の極性でのみレベル弁別してい
るので、複数個のセンサの極性を揃えて回路に接続する
必要があり、回路の実装作業に手間がかかる。（３）指示器による振動の加えかたが適切でなかったり
すると、センサ出力の振動波形のレベルがゆっくりと増
加するので、あるセンサ出力について振動検出タイミン
グとした波形サイクルと、他のセンサ出力について振動
検出タイミングとした波形サイクルとが異なることが多
くなる。このことによる誤差が従来装置では非常に大き
かった。

【０００５】この発明は前述した従来の問題点に鑑みな
されたもので、その目的は、センサの極性を無視して実
装することができ、従来より誤差の少ない座標入力装置
を実現することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこでこの発明では、振
動が伝搬する操作板と、この操作板面の周辺部分に設置
された複数個の振動センサと、操作板面の任意の位置に
当接させ、その位置に所定周波数の振動パルスを加える
指示器と、複数個の前記振動センサによる振動検出タイ
ミングを判定するタイミング判定手段と、この判定手段
により判定された前記各振動センサの振動検出タイミン
グを比較演算して前記指示器による振動印加点の座標値
を求める演算手段とを備えた座標入力装置において、前
記タイミング判定手段に、前記振動センサから出力され
る交流の検出信号を全波整流して脈波に変換する全波整
流回路を設け、この全波整流回路によって全波整流され
た検出信号をそのまま前記タイミング判定手段で直接に
しきい値とレベル比較することにより前記振動検出タイ
ミングを検出する。さらに第２の発明では、前記タイミ
ング判定手段に全波整流された検出信号と異なる二つの
しきい値Ａ、Ｂとをレベル比較して、小さなしきい値Ａ
を越えたタイミングと大きなしきい値Ｂを越えたタイミ
ングとの間の時間を検出する手段と、前記の時間が規定
値より大きい場合に該当の前記検出信号を無効にする手
段とを設けた。

【０００７】

【作用】前記センサの出力を全波整流することで、振動
波形の両極性ともレベル弁別・タイミング判定に有効に
活かされるので、精度が向上する。またセンサの極性は
意味が無くなるので、実装時にこれを考慮する必要がな
い。

【０００８】さらに、なんらかの原因でセンサ出力の振
動波形のレベル増加が緩やかになった場合、前述のよう
に座標値の演算精度は保証されなくなるが、この場合に
は前記しきい値Ａ、Ｂを越えたタイミングの時間差が前
記規定値より大きくなり、このときの振動波形は無効と
なり、次に印加される振動の検出処理に移行する。

【０００９】

【実施例】図１にこの発明の一実施例による座標入力装
置の概略構成を示している。１はガラス板からなる操作
板であり、これの表面の４辺付近の中央部分にそれぞれ
振動センサ３，４，５，６が設置されている。ここで振
動センサ３と４を結ぶ方向をＸ軸、振動センサ５と６を
Ｙ軸とし、操作板１上の位置をこの直交座標系で表現す
る。２は人が手でもって操作するペンのような形態の指
示器である。指示器２には、起振源としての圧電セラミ
ックスと、これを所定周波数で駆動する駆動回路と、ス
イッチと、電源電池などを内蔵している。指示器２の先
端を操作板１の表面に押し当ててスイッチを入れると、
指示器２から振動パルスが所定の周期で間欠的に発生
し、その振動が操作板１の表面にそって伝搬する。各振
動センサ３〜６がこの振動を検出し、図３のような交流
の振動波形を出力する。

【００１０】各振動センサ３〜６から出力される振動検
出信号はそれぞれ、プリアンプ７を介して全波整流回路
８に入力されて、図２に示すような全波整流された振動
波形となる。全波整流回路８は、反転アンプ８１と、二
つのダイオード８２、８３と、反転加算器８４とから構
成されている。

【００１１】各振動センサ３〜６の全波整流された振動
検出信号は、コンパレータ９ａで小さい方のしきい値Ａ
と比較されるとともに、コンパレータ９ｂで大きい方の
しきい値Ｂと比較される。振動検出信号（全波整流され
た信号）のレベルが初めてしきい値Ａを越えた時点でフ
リップフロップ１０がセットされ、続いてしきい値Ｂを
越えた時点でフリップフロップ１０がリセットされる。
タイマ１１は、フリップフロップ１０がセットされてい
る時間Ｔをカウントする。このようすを図２に示してい
る。

【００１２】一方、各振動センサ３〜６の出力について
の各コンパレータ９ｂの出力が、各センサでの振動検出
タイミング信号として座標演算部１３に入力される。座
標演算部１３は、これらの振動検出タイミングを周知の
アルゴリズムで処理して、指示器２による指示点の座標
値を求める。

【００１３】また、各振動センサ３〜６の出力について
の各タイマ１１でカウントした前記時間Ｔが、無効判定
部１２に入力される。無効判定部１２は、各カウント時
間Ｔが予め設定されている規定値以内か否かをチェック
し、各カウント時間Ｔのうちのいずれかが規定値を超え
た場合は、座標演算部１３に対して、今回の振動検出信
号による座標演算を無効にする旨を指令する。なお、フ
リップフロップ１０およびタイマ１１をクリヤする制御
は無効判定部１２が行い、次回の振動検出信号の処理に
備える。

【００１４】図２の（Ａ）のように、振動検出信号の立
ち上がりが急峻な場合（これが好ましい状態である）、
タイマ１１によるカウント時間Ｔは小さく、座標値の演
算は有効である。これに対して図２の（Ｂ）のように、
振動検出信号の立ち上がりが緩やかな場合（操作板１に
対する指示器２の加圧力が不足した場合などに生じやす
い）、タイマ１１によるカウント時間Ｔが規定値より大
きくなり、座標値の演算は無効となる。

【００１５】

【発明の効果】この発明では、振動センサの交流の検出
出力を全波整流してから信号処理するようにしたので、
振動検出波形の正負の両サイクルとも信号処理に有効に
活用され、測定精度が向上する。また、全波整流するこ
とで振動センサの接続極性は自由になり、従来のように
複数の振動センサの接続極性を揃えて実装するという面
倒が無くなる。また、操作板の外周端部やこれに取り付
けられた防振材で反射した反射波によって振動センサの
検出する振動が干渉されたり、外部振動などの影響を受
けるなどして雑音を含んでしまって、そのエンベロープ
が歪んてしまっても、全波整流した振動の検出信号をそ
のままタイミング判定手段で直接にしきい値とレベル比
較することにより振動検出タイミングを検出するため、
検出信号がしきい値を越えていれば確実に振動検出タイ
ミングを検出でき、高精度な座標値測定を実現できる。

【００１６】さらに、全波整流した振動検出信号を大小
二つのしきい値でレベル弁別するとともに、両しきい値
を越える間の時間が長すぎる場合にはその振動検出信号
による座標値の演算処理を無効にするので、指示器によ
り正しく振動を印加できなかった状態での不正確な座標
値が出力されない。したがって装置の信頼性が高まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による座標入力装置の概略
構成図

【図２】同上装置の動作説明用の波形図

【図３】従来の装置の問題点を説明するための波形図

【符号の説明】

１操作板２指示器３〜６振動センサ８全波整流回路９ａ，９ｂコンパレータ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】振動が伝搬する操作板と、この操作板面
の周辺部分に設置された複数個の振動センサと、操作板
面の任意の位置に当接させ、その位置に所定周波数の振
動パルスを加える指示器と、複数個の前記振動センサに
よる振動検出タイミングを判定するタイミング判定手段
と、この判定手段により判定された前記各振動センサの
振動検出タイミングを比較演算して前記指示器による振
動印加点の座標値を求める演算手段とを備えた座標入力
装置であって、前記タイミング判定手段は、前記振動セ
ンサから出力される交流の検出信号を全波整流して脈波
に変換する全波整流回路を含み、この全波整流回路によ
って全波整流された検出信号をそのまま前記タイミング
判定手段で直接にしきい値とレベル比較することにより
前記振動検出タイミングを検出することを特徴とする座
標入力装置。
【請求項２】前記タイミング判定手段は、前記全波整
流回路で全波整流された検出信号と異なる二つのしきい
値Ａ、Ｂとをレベル比較して、小さなしきい値Ａを越え
たタイミングと大きなしきい値Ｂを越えたタイミングと
の間の時間を検出する手段と、前記の時間が規定値より
大きい場合に該当の前記検出信号を無効にする手段とを
含んでいることを特徴とする請求項１記載の座標入力装
置。