JP3122509B2 - Coordinate input device and method - Google Patents

Coordinate input device and method

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JP3122509B2
JP3122509B2 JP456492A JP456492A JP3122509B2 JP 3122509 B2 JP3122509 B2 JP 3122509B2 JP 456492 A JP456492 A JP 456492A JP 456492 A JP456492 A JP 456492A JP 3122509 B2 JP3122509 B2 JP 3122509B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば弾性振動伝達遅
延時間を利用して振動源の位置を特定し、座標入力を行
わせる座標入力装置及び方法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 apparatus and method for specifying the position of a vibration source by utilizing, for example, an elastic vibration transmission delay time and performing coordinate input.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より手書きの文字や図形などをコン
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位置が
知られている。この種の装置では、入力された文字や図
形などからなる画像情報は、CRTディスプレイなどの
表示装置やプリンタなどの記録装置に表示あるいは出力
される。このような座標入力装置のうち、タブレット型
の座標入力装置における座標検出方法として、次にあげ
るような各種の方式が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, coordinate input positions using various input pens, tablets, and the like have been known as devices for inputting handwritten characters and figures to a processing device such as a computer. In this type of apparatus, input image information including characters and figures is displayed or output on a display device such as a CRT display or a recording device such as a printer. Among such coordinate input devices, the following various methods are known as a coordinate detection method in a tablet-type coordinate input device.

【0003】(1)抵抗膜と対向配置されたシート材と
により構成され、押圧された点の抵抗値の変化によりそ
の座標値を検出する方式。
[0003] (1) A method comprising a resistance film and a sheet material arranged opposite to each other, and detecting the coordinate value of the pressed point by a change in the resistance value.

【0004】(2)対向配置された導電シートなどの電
磁ないし静電誘導をもとに座標位置を検出する方式。
(2) A method of detecting a coordinate position on the basis of electromagnetic or electrostatic induction of a conductive sheet or the like arranged opposite to each other.

【0005】(3)入力ペンからタブレットに伝達され
る超音波振動を基に、入力ペン座標位置を検出する方
式。
(3) A method of detecting the coordinate position of the input pen based on the ultrasonic vibration transmitted from the input pen to the tablet.

【0006】しかし、これらの方式を採用した従来の座
標入力装置には次のような欠点がある。すなわち、上述
の抵抗膜利用タイプのもの(1の場合)は抵抗体の均一
性がそのまま図形入力の精度を左右するので、均一性の
優れた低抗体を必要とし、大型の装置になるほどその制
作は困難なものとなり、高精度を必要とする装置には不
向きである。また、X座標用とY座標用の2枚の抵抗膜
が必要となるので、座標入力面の透明度が低下してしま
う。このため、原稿等に重ねて使用する場合などは、原
稿が見にくくなるという欠点もある。
However, the conventional coordinate input device employing these methods has the following disadvantages. That is, in the case of the above-described type using a resistive film (in the case of 1), since the uniformity of the resistor directly affects the accuracy of graphic input, a low antibody having excellent uniformity is required. Is difficult and is not suitable for a device requiring high accuracy. Further, since two resistive films for the X coordinate and the Y coordinate are required, the transparency of the coordinate input surface is reduced. For this reason, there is also a disadvantage that the original is difficult to see when the original is used by being overlapped with the original.

【0007】次に、電磁誘電を利用したタイプのもの
(2の場合)は、電線がマトリックス状に配設されてお
り、その座標検出精度はマトリックス状に配設されてい
る電線の位置、つまり加工精度により直接左右されるの
で、高精度な入力装置では非常に高価なものとなる。
Next, in the case of the type utilizing electromagnetic induction (case 2), the wires are arranged in a matrix, and the coordinate detection accuracy is determined by the position of the wires arranged in a matrix, that is, Since it is directly affected by the processing accuracy, a highly accurate input device becomes very expensive.

【0008】これらの方式に比べて超音波による方式
は、入力面であるタブレット上を伝播してくる波の遅延
時間を検出して位置座標を算出する方式であり、タブレ
ット上にマトリックス状電線等の細工がなんら施されて
いないので、コスト的に安価な装置を提供することが可
能である。しかもタブレットに透明な板硝子を用いれば
他の方式に比べて透明度の高い座標入力装置を構成する
ことができる。
[0008] Compared to these methods, the method using ultrasonic waves is a method of detecting the delay time of a wave propagating on a tablet, which is an input surface, and calculating position coordinates. Since no modification has been made, it is possible to provide an inexpensive device. Moreover, if a transparent plate glass is used for the tablet, a coordinate input device having higher transparency than other methods can be configured.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
超音波方式の座標入力装置では、センサで出力される波
の検出信号波形は、振動入力ペンとセンサの距離で波の
減衰により振幅レベルが変化するばかりでなく、操作者
による入力ペンの筆圧の大小にも大きく依存する。従っ
て検出信号波形が或る一定レベル以上となったところを
信号検出の特定点として遅延時間を検出した場合(その
レベルはノイズと区別するためにある一定以上の値が必
要である)、検出信号波形の先頭部分が検出されずに、
検出信号波形のレベルに依存して、2周期目(図8b)
あるいは3周期目(図8c)が検出され、座標を誤検出
してしまうという欠点が生じる。この解決方法として検
出信号波形のレベルを一定にする方法が電気的に可能で
あるが、回路部品の個数が増し、結果的にコストが大幅
に増してしまう新たな問題が生じる他、増幅率を決定す
るために参照する信号データが必要となり、全ての入力
データが座標算出に用いることができない、つまり座標
算出のサンプリングレートが低下するという問題が生じ
る。これらの問題を考慮すると遅延時間を検出するため
には、検出信号波形の振幅レベルに依存しない方法が必
要となる。
However, in the conventional ultrasonic coordinate input device, the detection signal waveform of the wave output from the sensor varies in amplitude level due to the attenuation of the wave depending on the distance between the vibration input pen and the sensor. Not only does it depend on the pen pressure of the input pen by the operator, but also greatly depends on the input pressure. Therefore, when the delay time is detected as a specific point of signal detection where the detection signal waveform becomes a certain level or more (the level needs to be a certain value or more to distinguish it from noise), the detection signal Without detecting the beginning of the waveform,
Second cycle (FIG. 8B) depending on the level of the detection signal waveform
Alternatively, the third cycle (FIG. 8C) is detected, and a disadvantage occurs in that coordinates are erroneously detected. As a solution to this, it is electrically possible to make the level of the detection signal waveform constant. However, there is a new problem that the number of circuit components increases, resulting in a significant increase in cost, and an increase in the amplification factor. Signal data to be referred to is required for determination, and all input data cannot be used for coordinate calculation, that is, the sampling rate for coordinate calculation is reduced. In consideration of these problems, a method that does not depend on the amplitude level of the detection signal waveform is required to detect the delay time.

【0010】超音波を利用する座標入力装置に於て、振
動伝達板の板厚よりもその板上を伝播する弾性波の波長
が大きくなると群速度と位相速度の異なる板波が伝播す
ることが良く知られている。この波を用いた場合、位相
遅延時間の検出点を一定レベル以上となった点とし、ま
た群遅延時間を検出信号波形の包絡線のピークを各々検
出ポイントとして、距離と波の到達遅延時間の関係を模
式的に示すと図9のようになる。群遅延時間は連続では
あるものの揺らぎ幅の大きい関係を示し、位相遅延時間
は階段状の関係を示す。この様な関係を示すのは位相速
度と群速度が異なるという板波の性質に起因している。
この時、群遅延時間のみによる距離算出では精度良く測
定することが不可能であり、位相遅延時間で距離算出を
行う場合は、たとえ検出信号波形のレベルを電気的に一
定にして音波の減衰、筆圧の依存性の影響を取り除いた
としても、図9に示すように位相遅延時間と距離の関係
は階段状のままであり、同図において遅延時間としてt
0 という値が出力された場合、距離がl1なのかl2な
のか判定することができなくなるという欠点が生じる。
In a coordinate input device utilizing ultrasonic waves, if the wavelength of an elastic wave propagating on a vibration transmission plate becomes larger than the thickness of the plate, a plate wave having a different group velocity and phase velocity may propagate. Well known. When this wave is used, the detection point of the phase delay time is set to a point equal to or higher than a certain level, and the group delay time is set to each detection point at the peak of the envelope of the detection signal waveform. FIG. 9 schematically shows the relationship. The group delay time has a continuous but large fluctuation width relationship, and the phase delay time has a stair-like relationship. Such a relationship is due to the property of the plate wave that the phase velocity and the group velocity are different.
At this time, it is impossible to measure accurately with distance calculation based only on the group delay time, and when calculating the distance with the phase delay time, even if the level of the detection signal waveform is electrically constant, attenuation of sound waves, Even if the influence of pen pressure dependency is removed, the relationship between the phase delay time and the distance remains stair-like as shown in FIG.
When a value of 0 is output, there is a disadvantage that it is not possible to determine whether the distance is l1 or l2.

【0011】この問題を解決するために群速度による遅
延時間と位相速度による遅延時間の両方を検出して座標
を算出する方法がとられている。しかし、ペンの傾きや
速度定数の変化などによって主に群速度の変動が生じた
場合、振動入力源とセンサ間の距離に波長単位の距離誤
差(波長誤差)が生じて、座標値精度を大幅に低下させ
る原因になる。
In order to solve this problem, a method has been adopted in which both the delay time due to the group velocity and the delay time due to the phase velocity are detected to calculate the coordinates. However, if the group velocity mainly fluctuates due to changes in the tilt of the pen or changes in the velocity constant, a distance error (wavelength error) occurs in units of wavelength in the distance between the vibration input source and the sensor, and the coordinate value accuracy is greatly increased. Cause a decrease.

【0012】この波長誤差の発生による精度の低下を防
止するために、誤差の発生を検出し、その時の座標出力
を停止すると座標のサンプリングの間隔が開いてしまう
ために入力操作の使用感を低下させるという問題があっ
た。
In order to prevent a decrease in accuracy due to the occurrence of the wavelength error, if the occurrence of the error is detected and the coordinate output at that time is stopped, the coordinate sampling interval is widened and the usability of the input operation is reduced. There was a problem of letting it.

【0013】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、波長誤差の発生を抑えつつしかも使用感が低下する
こともない座標入力装置及び方法を提供することを目的
とする。
The present invention has been made in view of the above conventional example, and has as its object to provide a coordinate input apparatus and method which suppress the occurrence of wavelength errors and do not reduce the usability.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の座標入力装置は次のような構成からなる。す
なわち、振動を伝播する座標入力面に複数の振動センサ
を配設し、振動を発生する座標指示具と前記センサそれ
ぞれとの距離を振動の到達時間から計測し、前記座標指
示具による前記座標入力面上の有効入力領域内の指示点
を座標値として演算出力する座標入力装置であって、前
記距離を基に座標値を算出する算出手段と、前記算出さ
れた座標値と前記計測されたそれぞれの距離とから波長
誤差の有無を判定する判定手段と、前記判定結果に応じ
て、前記それぞれの距離に各々所定の誤差補正値を組み
込んで前記距離を補正する補正手段とを備え、前記複数
の振動センサは、座標値の算出の基となった距離が波長
誤差を含んでいる場合でも当該座標値について前記判定
手段により波長誤差なしと判定されてしまう判定不能領
域が前記有効入力領域外に形成されるように配置され、
前記補正された距離を基に算出された座標が、前記判定
手段により誤差なしと判定されるか、所定回数に達する
まで座標の算出を繰り返す。また、本発明の座標入力方
法は次のような構成からなる。すなわち、複数の振動セ
ンサを配設した振動を伝播する座標入力面において、振
動を発生する座標指示具と前記センサそれぞれとの距離
を振動の到達時間から計測し、前記座標指示具による前
記座標入力面上の有効入力領域内の指示点を座標値とし
て演算出力する座標入力方法であって、前記距離を基に
座標値を算出する算出工程と、前記算出された座標値と
前記計測されたそれぞれの距離とから波長誤差の有無を
判定する判定工程と、前記判定結果に応じて、前記それ
ぞれの距離に各々所定の誤差補正値を組み込んで前記距
離を補正する補正工程とを備え、前記複数の振動センサ
は、座標値の算出の基となった距離が波長誤差を含んで
いる場合でも当該座標値について前記判定工程により波
長誤差なしと判定されてしまう判定不能領域が前記有効
入力領域外に形成されるように配置され、前記補正され
た距離を基に算出された座標が、前記判定工程により誤
差なしと判定されるか、所定回数に達するまで座標の算
出を繰り返す。
In order to achieve the above object, a coordinate input device according to the present invention has the following configuration. That is, a plurality of vibration sensors are arranged on a coordinate input surface that propagates vibration, the distance between the coordinate pointing device that generates vibration and each of the sensors is measured from the arrival time of the vibration, and the coordinate input by the coordinate pointing device is performed. A coordinate input device that calculates and outputs a designated point in an effective input area on a surface as a coordinate value, wherein a calculating unit that calculates a coordinate value based on the distance, the calculated coordinate value and the measured Determining means for determining the presence or absence of a wavelength error from the distance, and correcting means for correcting the distance by incorporating a predetermined error correction value into each of the distances according to the determination result, Even when the distance from which the coordinate value is calculated includes a wavelength error, the vibration sensor sets the effective input area in which an undeterminable area in which the coordinate value is determined to have no wavelength error by the determination unit. It is arranged to be formed outside the region,
The calculation of the coordinates is repeated until the coordinates calculated based on the corrected distance are determined to have no error by the determination means or the number of times reaches a predetermined number. Further, the coordinate input method of the present invention has the following configuration. That is, on a coordinate input surface that propagates vibration provided with a plurality of vibration sensors, a distance between a coordinate pointing device that generates vibration and each of the sensors is measured from the arrival time of the vibration, and the coordinate input by the coordinate pointing device is performed. A coordinate input method of calculating and outputting a designated point in an effective input area on a surface as a coordinate value, wherein a calculating step of calculating a coordinate value based on the distance, the calculated coordinate value and the measured A determination step of determining the presence or absence of a wavelength error from the distance, and a correction step of correcting the distance by incorporating a predetermined error correction value into each of the distances according to the determination result; Even if the distance from which the coordinate value is calculated includes a wavelength error, the vibration sensor has a previously undeterminable region in which the coordinate value is determined to have no wavelength error by the determination step. Valid input is arranged to be outside the area in the formation, the corrected coordinates calculated distance on the basis of the said determined either step it is determined that no error, the repeated calculation of the coordinate reaches a predetermined number of times.

【0015】[0015]

【作用】上記構成により、座標指示具で指示された点か
ら各センサまでの距離を測定し、その距離を基に座標値
を算出する。その後算出した座標値が誤差を含んでいる
か判定し、誤差があれば所定の補正値により前記距離を
補正する。新たな距離が得られたなら、その値から新た
な座標値を算出する。以上を誤差が含まれていないと判
定されるまで行う。
With the above arrangement, the distance from each point designated by the coordinate pointing device to each sensor is measured, and the coordinate value is calculated based on the distance. Thereafter, it is determined whether the calculated coordinate value includes an error, and if there is an error, the distance is corrected by a predetermined correction value. When a new distance is obtained, a new coordinate value is calculated from the value. The above is repeated until it is determined that no error is included.

【0016】[0016]

【実施例】【Example】

[実施例1]図1は本実施例に於ける座標入力装置の構
造を示している。図中、1は装置全体を制御すると共
に、座標位置を算出する演算制御回路である。2は振動
子回路であって、振動ペン3内のペン先を駆動させるも
のである。8はアクリルやガラス板等、透明部材からな
る振動伝達板であり、振動ペン3による座標入力は、こ
の振動伝達板8上をタッチすることで行う。また実際に
は、図示に実線で示す符号Aの領域(以下、有効エリ
ア)内を振動ペン3で指定する事で行う。そして、この
振動伝達板8の外周には、反射した振動が中央部に戻る
のを防止(減少)させるための防振材7が設けられ、そ
の境界に圧電素子等、機械振動を電気信号に変換する振
動センサ6a〜6dが固定されている。
[Embodiment 1] FIG. 1 shows the structure of a coordinate input device in this embodiment. In the figure, reference numeral 1 denotes an arithmetic control circuit for controlling the entire apparatus and calculating a coordinate position. Reference numeral 2 denotes a vibrator circuit for driving a pen tip in the vibrating pen 3. Reference numeral 8 denotes a vibration transmission plate made of a transparent member such as an acrylic or glass plate. The coordinate input by the vibration pen 3 is performed by touching the vibration transmission plate 8. Actually, the operation is performed by designating the area within the area indicated by the symbol A indicated by the solid line in the drawing (hereinafter referred to as an effective area) with the vibration pen 3. A vibration isolator 7 is provided on the outer periphery of the vibration transmission plate 8 to prevent (reduce) the reflected vibration from returning to the central portion. The converting vibration sensors 6a to 6d are fixed.

【0017】9は各振動センサ6a〜6dで振動を検出
した信号を演算制御回路1に出力する信号波形回路であ
る。11は液晶表示器等のドット単位の表示が可能なデ
ィスプレイであり、振動伝達板の背後に配置している。
そしてディスプレイ駆動回路10の駆動により振動ペン
3によりなぞられた位置にドットを表示し、それを振動
伝達板8(透明部材からなる)を透してみる事が可能に
なっている。
Reference numeral 9 denotes a signal waveform circuit for outputting a signal obtained by detecting a vibration by each of the vibration sensors 6a to 6d to the arithmetic and control circuit 1. Reference numeral 11 denotes a display such as a liquid crystal display capable of displaying in units of dots, and is disposed behind the vibration transmission plate.
By driving the display drive circuit 10, dots are displayed at the positions traced by the vibration pen 3, and the dots can be seen through the vibration transmission plate 8 (made of a transparent member).

【0018】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
は演算制御回路1から低レベルのパルス信号として供給
され、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 incorporated in the vibrating pen 3 is driven by the vibrator driving circuit 2. The driving signal of the vibrator 4 is supplied as a low-level pulse signal from the arithmetic and control circuit 1, amplified by the vibrator driving circuit 2 with a predetermined gain, and applied to the vibrator 4.

【0019】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、ペン先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 transmitted to the vibration transmitting plate 8 via the pen tip 5.

【0020】ここで振動子4の振動周波数はガラスなど
の振動伝達板8に板波を発生する事が出来る値に選択さ
れる。また、振動子駆動の際、振動伝達板8に対して図
2の垂直方向に振動するモードが選択される。また、振
動子4の振動周波数をペン先5を含んだ共振周波数とす
る事で効率の良い振動変換が可能である。
Here, the vibration frequency of the vibrator 4 is selected to a value at which a plate wave can be generated on the vibration transmission plate 8 such as glass. In addition, when the vibrator is driven, a mode of vibrating in the vertical direction in FIG. Further, by setting the vibration frequency of the vibrator 4 to the resonance frequency including the pen tip 5, efficient vibration conversion is possible.

【0021】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、表面波などに比して振動伝達板
の表面の傷,障害物等の影響を受けにくいという利点を
有する。
The elastic wave transmitted to the vibration transmitting plate 8 as described above is a plate wave, and has an advantage that the surface of the vibration transmitting plate is less susceptible to scratches, obstacles, and the like than surface waves. .

【0022】<演算制御回路の説明>上述した構成に於
いて、演算制御回路1は所定周期毎(例えば5ms毎)
に振動子駆動回路2,振動ペン3内に振動子4を駆動さ
せる信号を出力すると共に、その内部タイマ(カウンタ
で構成されている)による計時を開始させる。そして、
振動ペン3より発生した振動は、振動センサ6a〜6d
迄の距離に応じて遅延して到達する。
<Description of Arithmetic Control Circuit> In the above-described configuration, the arithmetic control circuit 1 operates every predetermined period (for example, every 5 ms).
A signal for driving the vibrator 4 is output to the vibrator driving circuit 2 and the vibrating pen 3 and time counting by the internal timer (constituted by a counter) is started. And
The vibrations generated by the vibration pen 3 are transmitted to the vibration sensors 6a to 6d.
It arrives with a delay depending on the distance up to.

【0023】振動波形検出回路9は各振動センサ6a〜
6dからの信号を検出して、後述する波形検出処理によ
り各振動センサへの振動到達タイミングを示す信号を生
成するが、演算制御回路1は各センサ毎のこの信号を入
力し、各々の振動センサ6a〜6dまでの振動到達時間
の検出、そして振動ペンの座標位置を算出する。
The vibration waveform detecting circuit 9 includes the vibration sensors 6a to 6a.
6d, and a signal indicating the timing of arrival of vibration at each vibration sensor is generated by a waveform detection process described later. The arithmetic and control circuit 1 inputs this signal for each sensor and outputs the signal to each vibration sensor. Detecting the vibration arrival time from 6a to 6d and calculating the coordinate position of the vibration pen.

【0024】また演算制御回路1は、この算出された振
動ペン3の位置情報を基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,パラレル通信によって外部機器に座
標出力を行なう(不図示)。
The arithmetic and control circuit 1 drives the display drive circuit 10 based on the calculated position information of the vibration pen 3 to control the display on the display 11,
Alternatively, coordinates are output to an external device by serial or parallel communication (not shown).

【0025】図3は実施例の演算制御回路1の概略構成
を示すブロック図で、各構成要素及びその動作概略を以
下に説明する。
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the arithmetic and control circuit 1 according to the embodiment. Each component and its operation will be outlined below.

【0026】図中、31は演算制御回路1及び本座標入
力装置全体を制御するマイクロコンピュータであり、内
部カウンタ,操作手順を記憶したROM、そして計算等
に使用するRAM、定数等を記憶する不揮発性メモリ等
によって構成されている。
In the figure, reference numeral 31 denotes a microcomputer for controlling the arithmetic control circuit 1 and the entire coordinate input device, and includes an internal counter, a ROM for storing operation procedures, a RAM for use in calculations and the like, and a nonvolatile for storing constants and the like. It is composed of a memory and the like.

【0027】33は不図示の基準クロックを計時するタ
イマ(例えばカウンタなどにより構成されている)であ
って、振動子駆動回路2に振動ペン3内の振動子4の駆
動を開始させるためのスタート信号を入力すると、その
計時を開始する。これによって、計時開始とセンサによ
る振動検出の同期がとられ、センサ(6a〜6d)によ
り振動が検出されるまでの遅延時間が測定できることに
なる。
Reference numeral 33 denotes a timer (not shown) for measuring a reference clock (not shown), for example, which is a start for causing the vibrator driving circuit 2 to start driving the vibrator 4 in the vibrating pen 3. When a signal is input, the timing starts. As a result, the start of timing and the detection of vibration by the sensor are synchronized, and the delay time until vibration is detected by the sensors (6a to 6d) can be measured.

【0028】信号波形検出回路9より出力される各振動
センサ6a〜6dよりの振動到達タイミング信号は、検
出信号入力ポート35を介してラッチ回路34a〜34
dに入力される。
The vibration arrival timing signals from the vibration sensors 6a to 6d output from the signal waveform detection circuit 9 are supplied to the latch circuits 34a to 34 via the detection signal input port 35.
is input to d.

【0029】ラッチ回路34a〜34dのそれぞれは、
各振動センサ6a〜6dに対応しており、対応するセン
サよりのタイミング信号を受信すると、その時のタイマ
33の計時値をラッチする。こうして全ての検出信号の
受信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。
Each of the latch circuits 34a to 34d
It corresponds to each of the vibration sensors 6a to 6d, and when a timing signal from the corresponding sensor is received, the time value of the timer 33 at that time is latched. When the determination circuit 36 determines that all the detection signals have been received in this way, it outputs a signal to that effect to the microcomputer 31.

【0030】マイクロコンピュータ31がこの判定回路
36からの信号を受信すると、ラッチ回路34a〜34
dから各々の振動センサまでの振動到達時間をラッチ回
路より読み取り、所定の計算を行なって、振動伝達板8
上の振動ペン3の座標位置を算出する。
When the microcomputer 31 receives the signal from the determination circuit 36, the latch circuits 34a-34
From the latch circuit, the vibration arrival time from d to each vibration sensor is read, and a predetermined calculation is performed.
The coordinate position of the upper vibration pen 3 is calculated.

【0031】そして、I/Oポート37を介してディス
プレイ駆動回路10に算出した座標位置情報を出力する
ことにより、例えばディスプレイ11の対応する位置に
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を介しインターフェース回路に、座標位置情報を
出力することによって、外部機器に座標値を出力するこ
とができる。
Then, by outputting the calculated coordinate position information to the display drive circuit 10 via the I / O port 37, for example, a dot or the like can be displayed at a corresponding position on the display 11. Alternatively, by outputting the coordinate position information to the interface circuit via the I / O port 37, the coordinate value can be output to the external device.

【0032】<振動伝搬時間検出の説明(図4,図5)
>以下、振動センサ3までの振動到達時間を計測する原
理に付いて説明する。
<Description of Vibration Propagation Time Detection (FIGS. 4 and 5)
Hereinafter, the principle of measuring the vibration arrival time up to the vibration sensor 3 will be described.

【0033】図4は、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とを説
明するための図である。なお、以下、振動センサ6aの
場合に付いて説明するが、その他の振動センサ6b,6
c,6dについても全く同じである。
FIG. 4 is a diagram for explaining a detection waveform input to the signal waveform detection circuit 9 and a process of measuring a vibration transmission time based on the detection waveform. Hereinafter, the case of the vibration sensor 6a will be described, but other vibration sensors 6b, 6
The same applies to c and 6d.

【0034】振動センサ6aへの振動伝達時間の計測
は、振動子駆動回路2へのスタート信号の出力と同時に
開始することは既に説明した。この時、振動子駆動回路
2から振動子4へは駆動信号41が印加されている。こ
の信号41によって、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、振動センサ6aまでの距離に応
じた時間tgをかけて進行した後、振動センサ6aで検
出される。図示の42で示す信号は振動センサ6aが検
出した信号波形を示している。
It has already been described that the measurement of the vibration transmission time to the vibration sensor 6a starts simultaneously with the output of the start signal to the vibrator drive circuit 2. At this time, the drive signal 41 is applied from the transducer drive circuit 2 to the transducer 4. The ultrasonic vibration transmitted from the vibration pen 3 to the vibration transmission plate 8 by the signal 41 advances over a time tg corresponding to the distance to the vibration sensor 6a, and is detected by the vibration sensor 6a. A signal indicated by reference numeral 42 indicates a signal waveform detected by the vibration sensor 6a.

【0035】この実施例で用いられている振動は板波で
あるため振動伝達板8内での伝播距離に対して検出波形
のエンベロープ421と位相422の関係は振動伝達中
に、その伝達距離に応じて変化する。ここでエンベロー
プ421の進む速度、即ち、群速度をVg、そして位相
422の位相速度をVpとする。この群速度Vg及び位
相速度Vpから振動ペン3と振動センサ6a間の距離を
検出することができる。
Since the vibration used in this embodiment is a plate wave, the relationship between the envelope 421 and the phase 422 of the detected waveform depends on the propagation distance in the vibration transmission plate 8 during the transmission of the vibration. Will change accordingly. Here, the traveling speed of the envelope 421, that is, the group velocity is Vg, and the phase velocity of the phase 422 is Vp. The distance between the vibration pen 3 and the vibration sensor 6a can be detected from the group velocity Vg and the phase velocity Vp.

【0036】まず、エンベロープ421にのみ着目する
と、その速度はVgであり、ある特定の波形上の点、例
えば変曲点や図示43で示す信号のようにピークを検出
すると、振動ペン3及び振動センサ6aの間の距離は、
その振動伝達時間をtgとして、d=Vg・tg
…(3)で与
えられる。この式は振動センサ6aの一つに関するもの
であるが、同じ式により他の3つの振動センサ6b〜6
dと振動ペン3の距離にして表すことができる。
First, focusing only on the envelope 421, the speed is Vg. When a point on a specific waveform, such as an inflection point or a signal shown in FIG. The distance between the sensors 6a is
Assuming that the vibration transmission time is tg, d = Vg · tg
.. Given by (3). Although this equation relates to one of the vibration sensors 6a, the other three vibration sensors 6b-6
It can be expressed as the distance between d and the vibration pen 3.

【0037】更に、より高精度な座標決定をするため
に、位相信号の検出に基づく処理を行なう。位相波形信
号422の特定の検出点、例えば振動印加から、ある所
定の信号レベル46後のゼロクロス点をまでの時間をT
p45(信号47に対し所定幅の窓信号44を生成し、
位相信号422と比較することで得る)とすれば、振動
センサと振動ペンの距離は、 d=Vp・Tp+n・λp …(1) となる。ここでλpは弾性波の波長、nは整数である。
Further, in order to determine coordinates with higher accuracy, processing based on detection of a phase signal is performed. The time from a specific detection point of the phase waveform signal 422, for example, the application of vibration to a zero-cross point after a certain signal level 46 is represented by T.
p45 (a window signal 44 having a predetermined width is generated for the signal 47,
(Compared with the phase signal 422), the distance between the vibration sensor and the vibration pen is as follows: d = Vp · Tp + n · λp (1) Here, λp is the wavelength of the elastic wave, and n is an integer.

【0038】前記(1)式と(2)式から上記の整数n
は、 n=int[(Vg・Tg−Vp・Tp)/λp+1/N] …(2) と表される。
From the above equations (1) and (2), the above integer n
Is represented as n = int [(Vg · Tg−Vp · Tp) / λp + 1 / N] (2)

【0039】ここで、Nは“0”以外の実数であり、適
当な値を用いる。例えば、N=2とすれば±1/2波長
以内のtg等の変動であれば、nを決定することができ
る。上記のようにしてもとめたnを(2)式に代入する
ことで、振動ペン3及び振動センサ6a間の距離を精度
良く測定することができる。上述した2つの振動伝達時
間tgおよびtpの測定のため信号43及び45の生成
は、振動波形検出回路9により行なわれるが、この振動
波形検出回路9は図5に示すように構成される。
Here, N is a real number other than "0", and an appropriate value is used. For example, if N = 2, then n can be determined if it is a change such as tg within ± 1/2 wavelength. The distance between the vibration pen 3 and the vibration sensor 6a can be accurately measured by substituting the determined n into the equation (2). The generation of the signals 43 and 45 for measuring the two vibration transmission times tg and tp described above is performed by the vibration waveform detection circuit 9, which is configured as shown in FIG.

【0040】図5は実施例の振動波形検出回路9の構成
を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the vibration waveform detection circuit 9 of the embodiment.

【0041】図5において、振動センサ6aの出力信号
は、前置増幅回路51により所定のレベルまで増幅され
る。増幅された信号は、帯域通過フィルタ511により
検出信号の余分な周波数成分が除かれ、例えば、絶対値
回路及び、低域通過フィルタ等により構成されるエンベ
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。エンベロープピークのタイミン
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。ピーク検出回路はモノマルチバイブレータ等から
構成されたtg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である信号tg(図4信号
43)が形成され、演算制御回路1に入力される。
In FIG. 5, the output signal of the vibration sensor 6a is amplified by a preamplifier circuit 51 to a predetermined level. The amplified signal is filtered by a band-pass filter 511 to remove extra frequency components from the detection signal. The amplified signal is input to, for example, an envelope detection circuit 52 including an absolute value circuit and a low-pass filter. Only those are retrieved. The timing of the envelope peak is detected by the envelope peak detection circuit 53. In the peak detection circuit, a signal tg (signal 43 in FIG. 4), which is an envelope delay time detection signal having a predetermined waveform, is formed by a tg signal detection circuit 54 composed of a monomultivibrator or the like, and input to the arithmetic and control circuit 1.

【0042】一方、55は信号検出回路であり、エンベ
ロープ検出回路52で検出されたエンベロープ信号42
1中の所定レベルの閾値信号46を越える部分のパルス
信号47を形成する。56は単安定マルチバイブレータ
であり、パルス信号47の最初の立ち上がりでトリガさ
れた所定時間幅のゲート信号44を開く。57はTpコ
ンパレータであり、ゲート信号44の開いている間の位
相信号422の最初の立ち上がりのゼロクロス点を検出
し、位相遅延時間信号tp45が演算制御回路1に供給
されることになる。尚、以上説明した回路は振動センサ
6aに対するものであり、他の振動センサにも同じ回路
が設けられている。
On the other hand, reference numeral 55 denotes a signal detection circuit, and the envelope signal 42 detected by the envelope detection circuit 52.
A pulse signal 47 of a portion exceeding a predetermined level threshold signal 46 in 1 is formed. Reference numeral 56 denotes a monostable multivibrator, which opens the gate signal 44 having a predetermined time width triggered by the first rising of the pulse signal 47. Numeral 57 denotes a Tp comparator which detects a zero crossing point at the first rising of the phase signal 422 while the gate signal 44 is open, and the phase delay time signal tp45 is supplied to the arithmetic and control circuit 1. The circuit described above is for the vibration sensor 6a, and the same circuit is provided for other vibration sensors.

【0043】<回路遅延時間補正の説明>前記ラッチ回
路によってラッチされた振動伝達時間は、回路遅延時間
etおよび位相オフセツト時間toffを含んでいる。
これら遅延時間には回路の電気的な遅延時間のみなら
ず、駆動から検出までの経路における固定的で物理的な
遅延時間も含まれる。これらにより生じる誤差は、振動
ペン3から振動伝達板8、振動センサ6a〜6dへと行
なわれる振動伝達の際に必ず同じ量が含まれる。
<Description of Circuit Delay Time Correction> The vibration transmission time latched by the latch circuit includes a circuit delay time et and a phase offset time toff.
These delay times include not only an electrical delay time of the circuit but also a fixed and physical delay time in a path from driving to detection. The errors caused by these always include the same amount when the vibration is transmitted from the vibration pen 3 to the vibration transmission plate 8 and the vibration sensors 6a to 6d.

【0044】そこで、例えば図6の原点Oの位置から、
例えば振動センサ6aまでの距離をR1(=x/2)と
し、原点Oにて振動ペン3で入力を行ない実測された原
点Oからセンサ6aまでの実測の振動伝達時間をtg
z′,tpz′、また原点Oからセンサまでの真の伝達
時間をtgz,tpzとすれば、これらは回路遅延時間
etおよび位相オフセットtoffに関して、 tgz'=tgz+et …(4) tpz'=tpz+et+toff …(5) の関係がある。
Therefore, for example, from the position of the origin O in FIG.
For example, the distance to the vibration sensor 6a is R1 (= x / 2), an input is made at the origin O with the vibration pen 3, and the actually measured vibration transmission time from the origin O to the sensor 6a is tg.
Assuming that the true transmission times from the origin O to the sensor are tgz and tpz, the circuit delay time et and the phase offset toff are as follows: tgz '= tgz + et (4) tpz' = tpz + et + toff (5)

【0045】一方、任意の入力点P点での実測値tg′
tp′は同様に、 tg'=tg+et …(6) tp'=tp+et+toff …(7) となる。この(4)(6),(5)(7)両者の差を求
めると、 tg'-tgz'=(tg+et)-(tgz+et)=tg-tgz …(8) tp'-tpz'=(tp+et+toff)-(tpz+et+toff)=tp-tpz …(9) となり、各伝達時間に含まれる固有遅延時間etおよび
位相オフセットtoffが除去され、原点Oの位置から
入力点Pの間のセンサ6a位置を起点とする距離に応じ
た真の伝達遅延時間の差を求めることができ、前記
(1)(2)式を用いればその距離差を求めることがで
きる。
On the other hand, an actual measurement value tg 'at an arbitrary input point P
Similarly, tp 'is tg' = tg + et (6) tp '= tp + et + toff (7) When the difference between (4), (6) and (5) (7) is obtained, tg′−tgz ′ = (tg + et) − (tgz + et) = tg−tgz (8) tp′-tpz '= (tp + et + toff)-(tpz + et + toff) = tp-tpz (9), and the inherent delay time et and the phase offset toff included in each transmission time are removed, and from the position of the origin O The difference between the true transmission delay times according to the distance from the position of the sensor 6a between the input points P can be obtained, and the distance difference can be obtained by using the above equations (1) and (2).

【0046】振動センサ6aから原点Oまでの距離はあ
らかじめ不揮発性メモリ等に記憶してあり既知であるの
で、振動ペン3と振動センサ6a間の距離を決定でき
る。他のセンサ6b〜6dについても同様に求めること
ができる。
Since the distance from the vibration sensor 6a to the origin O is previously stored in a nonvolatile memory or the like and is known, the distance between the vibration pen 3 and the vibration sensor 6a can be determined. The same applies to the other sensors 6b to 6d.

【0047】上記、原点Oにおける実測値tgz’及び
tpz’は出荷時に不揮発性メモリに記憶され、
(1),(2)式の計算の前に(8),(9)式が実行
され精度の高い測定ができる。
The actual measured values tgz 'and tpz' at the origin O are stored in a non-volatile memory at the time of shipment.
Before the calculations of the equations (1) and (2), the equations (8) and (9) are executed, and highly accurate measurement can be performed.

【0048】<座標位置算出の説明(図6)>次に実際
に振動ペン3による振動伝達板8上の座標位置検出の原
理を説明する。
<Description of Coordinate Position Calculation (FIG. 6)> Next, the principle of actually detecting the coordinate position on the vibration transmitting plate 8 by the vibration pen 3 will be described.

【0049】今、振動伝達板8上の4辺の中点近傍に4
つの振動センサ6a〜6dを符号S1〜S4の位置に設
けると、先に説明した原理に基づいて、振動ペン3の位
置Pから各々の振動センサ6a〜6dの位置までの直線
距離da〜ddを求めることができる。更に演算制御回
路1でこの直線距離da〜ddに基づき、振動ペン3の
位置Pの座標(x,y)の3平方の定理から次式のよう
にして求めることができる。
Now, at the vicinity of the midpoint of the four sides on the vibration transmitting plate 8,
When the two vibration sensors 6a to 6d are provided at the positions of the symbols S1 to S4, the linear distances da to dd from the position P of the vibration pen 3 to the positions of the vibration sensors 6a to 6d are based on the principle described above. You can ask. Further, based on the linear distances da to dd, the arithmetic control circuit 1 can obtain the following equation from the theorem of the square of the coordinates (x, y) of the position P of the vibration pen 3 as follows.

【0050】 x=(da+db)・(da−db)/2X …(10) y=(dc+dd)・(dc−dd)/2Y …(11) ここで、Xは振動センサ6a,6b間の距離、Yは振動
センサ6c,6d間の距離である。
X = (da + db) · (da−db) / 2X (10) y = (dc + dd) · (dc−dd) / 2Y (11) where X is the distance between the vibration sensors 6a and 6b. , Y is the distance between the vibration sensors 6c and 6d.

【0051】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。このように、セ
ンサa,bによってx座標が、センサc,dによってy
座標が各々独立に算出される。
As described above, the position coordinates of the vibration pen 3 can be detected in real time. As described above, the x coordinate is obtained by the sensors a and b, and the y coordinate is obtained by the sensors c and d.
The coordinates are calculated independently of each other.

【0052】(2)式によって算出されるペン−センサ
間距離が正しい場合には、以下の式が成立する。
If the pen-sensor distance calculated by the equation (2) is correct, the following equation is established.

【0053】 Da2 −(X/2+x)2 −y2 ≦Eth …(12) Dc2 −(Y/2+y)2 −x2 ≦Eth …(13) Da :ペン−センサ6a間距離 Dc :ペン−センサ6c間距離 Eth:判定しきい値 ここで、判定しきい値Ethは、論理的には零である。Da 2 − (X / 2 + x) 2 −y 2 ≦ Eth (12) Dc 2 − (Y / 2 + y) 2 −x 2 ≦ Eth (13) Da: distance between pen and sensor 6 a Dc: pen -Distance between sensors 6c Eth: judgment threshold value Here, the judgment threshold value Eth is logically zero.

【0054】あるペン−センサ間の距離がペンの傾きに
よって波長誤差を持った場合、上記(12),(13)
式の関係は崩れ、左辺は誤差にしたがった値を持つ。こ
れは、各座標値が独立に算出されている為である。これ
を用いることで、実際上の他の誤差を鑑みてEthを波
長誤差発生時の値以下に設定し、(12),(13)式
が成立するか否かによって波長誤差発生を判定出来る。
When the distance between a certain pen and a sensor has a wavelength error due to the tilt of the pen, the above (12) and (13)
The relationship between the equations is broken, and the left side has a value according to the error. This is because each coordinate value is calculated independently. By using this, Eth is set to be equal to or less than the value at the time of occurrence of the wavelength error in consideration of other practical errors, and the occurrence of the wavelength error can be determined based on whether the expressions (12) and (13) are satisfied.

【0055】また、この判定手法を用いて波長誤差の補
正を行うことも出来る。
Further, the wavelength error can be corrected using this determination method.

【0056】今、各センサ出力の距離誤差を1波長に限
定し、(2)式のnが、n,n+1の場合について説明
する。
Now, a case where the distance error of each sensor output is limited to one wavelength and n in the equation (2) is n, n + 1 will be described.

【0057】各センサの距離出力に対して、n,n+1
の誤差の組合せは正しいもの(全ての出力がnの場合)
を含め16通りになる。誤差を含む15通りの組み合わ
せに対して、出力距離から1波長分の長さを順次減算
し、座標計算,誤差判定を行って正しい組合せを決定す
る。
For the distance output of each sensor, n, n + 1
Is correct (when all outputs are n)
, Including 16 types. For 15 combinations including an error, the length for one wavelength is sequentially subtracted from the output distance, coordinate calculation and error determination are performed, and a correct combination is determined.

【0058】つまり、各センサ−ペン間の距離Da,D
b,Dc,Ddに対して、係数A,B,C,Dを次の様
に15通り定義する。
That is, the distances Da, D between each sensor and the pen
For b, Dc, and Dd, 15 types of coefficients A, B, C, and D are defined as follows.

【0059】 [A,B,C,D]=[1,0,0,0] [0,1,0,0] [1,1,0,0] [0,0,1,0] [1,0,1,0] [0,1,1,0] [1,1,1,0] [0,0,0,1] …(14) [1,0,0,1] [0,1,0,1] [1,1,0,1] [0,0,1,1] [1,0,1,1] [0,1,1,1] [1,1,1,1] この[A,B,C,D](以下補正係数と称する)を用
いて以下の式により距離補正を行い、座標計算し、誤差
判定を合格するまで、上記全ての組合せについて計算を
繰返し行う。
[A, B, C, D] = [1, 0, 0, 0] [0, 1, 0, 0] [1, 1, 0, 0] [0, 0, 1, 0] [ [1,0,1,0] [0,1,1,0] [1,1,1,0] [0,0,0,1] (14) [1,0,0,1] [0 [1,1,0,1] [1,1,0,1] [0,0,1,1] [1,0,1,1] [0,1,1,1] [1,1,1,1] 1] Using [A, B, C, D] (hereinafter referred to as a correction coefficient), perform distance correction according to the following equation, calculate coordinates, and repeat the calculation for all of the above combinations until the error determination is passed. Do.

【0060】 Da=Da−(A*λ) …(15) Db=Db−(B*λ) …(16) Dc=Dc−(C*λ) …(17) Dd=Dd−(D*λ) …(18) ; λ:振動の波長 式(15)〜(18)で補正した後に式(12)・(1
3)の判定を合格した組合せの座標値が正しい座標値で
ある。
Da = Da− (A * λ) (15) Db = Db− (B * λ) (16) Dc = Dc− (C * λ) (17) Dd = Dd− (D * λ) ) (18); λ: wavelength of vibration After correction by equations (15) to (18), equation (12) · (1)
The coordinate value of the combination that passes the determination of 3) is the correct coordinate value.

【0061】図7に上記誤差検出及び補正処理を行う際
の演算制御回路1による処理手順のフローチャートを示
す。
FIG. 7 shows a flowchart of a processing procedure by the arithmetic and control circuit 1 in performing the error detection and correction processing.

【0062】まず、オペレータによってペン3で座標を
指示されると、センサ6で振動を検出して伝達遅延時間
を原データとして得る(S71)。
First, when coordinates are designated by the pen 3 by the operator, vibration is detected by the sensor 6 and the transmission delay time is obtained as original data (S71).

【0063】原データを元にnの計算(式2)を含む距
離計算を行った後(S72)、ペン3の座標計算を行う
(S73)。この第一回目の座標計算は、ステップS7
1で取得されたデータのままの計算である。
After performing the distance calculation including the calculation of n (formula 2) based on the original data (S72), the coordinates of the pen 3 are calculated (S73). This first coordinate calculation is performed in step S7.
The calculation is performed with the data obtained in step 1 as it is.

【0064】計算された座標値について、上記(12)
・(13)式を用いて誤差判定を行い(S74)、判定
結果が合格であればその座標を出力し(S75→S7
7)、次の座標点データ取得へ進む。
With respect to the calculated coordinate values, (12)
An error determination is made using equation (13) (S74), and if the determination result is acceptable, the coordinates are output (S75 → S7).
7), proceed to the next coordinate point data acquisition.

【0065】判定結果が不合格の場合、上記(14)表
の順番に従い、式(15)〜(18)によって距離補正
を行う(S75→S76→S78→S73)。この時、
すべての組合せについて終了しても([1,1,1,
1]迄終っていた場合)なお不合格の場合には補正不能
と判定し、座標出力を行わずに次のデータ取得に進む
(S78−YES)。
If the result of the determination is rejected, the distance is corrected in accordance with the equations (15) to (18) in the order of the table (14) (S75 → S76 → S78 → S73). At this time,
Even if all combinations are completed ([1,1,1,
1]) If the rejection is not satisfied, it is determined that correction is impossible, and the process proceeds to the next data acquisition without performing coordinate output (S78-YES).

【0066】こうして距離補正・座標計算・誤差判定を
判定合格するまで、または組合せ終了まで繰返す。
In this way, the distance correction, coordinate calculation, and error judgment are repeated until the judgment is passed or until the combination is completed.

【0067】以上説明したフローチャートに沿った処理
を行うことで、誤差判定結果に基き距離補正を行って座
標列の欠落なしに、精度のよい座標出力を行うことが出
来る。
By performing the processing in accordance with the above-described flowchart, it is possible to perform distance correction based on the error determination result, and perform accurate coordinate output without missing a coordinate sequence.

【0068】上記説明は、1波長誤差についてのみの記
述であるが、これに限定されるものではなく、更に複数
の波長誤差にも対応するものである。その際には組合せ
の数を増やし、上記説明と同様に補正,座標計算,判定
を行えばよい。例えば、n,n+1,n+2までの2波
長分の誤差まで補正しようとするならば、補正係数
[A,B,C,D]の組み合わせを、{0,1}でなく
{0,1,2}を要素として作成する。したがって、判
定の際に試行する組み合わせは24 −1=15通りから
4 −1=80通りに増えることになる。このようにす
れば補正不能という結論が出るケースが減少し、座標列
の欠落をより少なくすることができる。
The above description is only for one wavelength error. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to a plurality of wavelength errors. In that case, the number of combinations may be increased, and correction, coordinate calculation, and determination may be performed in the same manner as described above. For example, if it is intended to correct up to an error of two wavelengths up to n, n + 1, n + 2, the combination of the correction coefficients [A, B, C, D] is changed to {0, 1,} instead of {0, 1}. Create} as an element. Therefore, the number of combinations to be tried at the time of determination is increased from 2 4 −1 = 15 to 3 4 −1 = 80. By doing so, the number of cases in which a conclusion that correction is impossible is reduced, and the missing coordinate sequence can be further reduced.

【0069】また、本実施例では板波非対称波について
説明したが、これに限定されるものではなく、複数の距
離基準をもち、座標計算を行う装置であれば本実施例を
応用することができる。
Although the present embodiment has been described with respect to a plate wave asymmetric wave, the present invention is not limited to this, and any apparatus which has a plurality of distance references and performs coordinate calculation can be applied to this embodiment. it can.

【0070】[0070]

【他の実施例】[Other embodiments]

[実施例2]上述の実施例に於いては、距離補正の順番
は補正係数(14)で予め決定されていたが、この組合
せの順番を並べかえる手段を持つことで、補正完了まで
の時間を短縮することが出来る。
[Embodiment 2] In the above embodiment, the order of the distance correction is determined in advance by the correction coefficient (14). Can be shortened.

【0071】(2)式で得られるnは整数化されて用い
られているが、整数化前の値と整数化後の値の差をΔn
として表せば、 Δn=n−int(n) …(19) となる。
Although n obtained by the equation (2) is used after being converted into an integer, the difference between the value before conversion into an integer and the value after conversion into an integer is Δn.
Δn = n−int (n) (19)

【0072】このΔnは±0.5の範囲の値を取り、±
0.5の範囲を越えたときに、波長誤差が発生する。
This Δn takes a value in the range of ± 0.5,
When it exceeds the range of 0.5, a wavelength error occurs.

【0073】上記実施例1の様に、nの判定範囲をn,
n+1とした場合、波長誤差が生じるときはΔnの値は
+0.5を越える。
As in the first embodiment, the determination range of n is n,
When n + 1 is set, when a wavelength error occurs, the value of Δn exceeds +0.5.

【0074】また、Δnを−0.5+αと表すと、αの
値が0〜+0.5程度であるとすれば、+1波長分の波
長誤差を生じている距離データではΔnの値がマイナス
である確率が高い。
If Δn is expressed as −0.5 + α, assuming that the value of α is about 0 to +0.5, the value of Δn is minus in the distance data having a wavelength error of +1 wavelength. There is a high probability.

【0075】そこで、補正係数(14)を順番に用いる
とA,B,C,Dの順で+1波長分の補正が行われるた
め、(15)〜(18)式で用いる係数A〜DをΔnの
小さい順に並べ換えることで、判定に合格する組合せを
より早く見いだすことができ、判定終了までの繰返し回
数を少なくすることで演算時間の短縮が図れる。
If the correction coefficient (14) is used in order, the correction for +1 wavelength is performed in the order of A, B, C, and D. Therefore, the coefficients A to D used in the equations (15) to (18) are By rearranging in order of small Δn, a combination that passes the determination can be found earlier, and the calculation time can be reduced by reducing the number of repetitions until the end of the determination.

【0076】今、ペンとセンサ6a〜6dとの距離をそ
れぞれ計算した際のΔn相互の関係が、 Δnb<Δnd<Δna<Δnc …(20) ; Δni:センサiにおけるΔn であったとすると、(15)〜(18)式は Da=Da−(C*λ) …(15′) Db=Db−(A*λ) …(16′) Dc=Dc−(D*λ) …(17′) Dd=Dd−(B*λ) …(18′) の様に係数が並べ替えられ、あとは前述の通りに、補
正,判定を行えばよい。
Now, assuming that the relationship between Δn when calculating the distances between the pen and the sensors 6a to 6d is Δnb <Δnd <Δna <Δnc (20); Δni: Δn in the sensor i, Expressions (15) to (18) are as follows: Da = Da− (C * λ) (15 ′) Db = Db− (A * λ) (16 ′) Dc = Dc− (D * λ) (17 ′) Dd = Dd- (B * [lambda]) (18 ') The coefficients are rearranged, and correction and determination may be performed as described above.

【0077】上記例に於いては、各係数の並べ替えを行
ったが、補正係数(14)の各組の順番を並べ替えても
同様な効果が得られる。
In the above example, the coefficients are rearranged. However, the same effect can be obtained by rearranging the order of each set of the correction coefficients (14).

【0078】また、本実施例はΔnに着目して補正係数
の並べ替えを行った例であるが、それ以外の基準、例え
ば信号レベル等に従って並べ替えを行うことも可能であ
る。以上のように誤差の有無の判定結果に基いて距離補
正を行う事で、ペン傾き等によって発生する波長誤差を
補正し、上記傾きや端面反射等の各種変動に対しても、
安定で高精度な座標出力を座標列の欠落なしに行うこと
が可能になった。 [実施例3]実施例1の座標入力装置において、センサ
と有効エリアの関係が適切に設定されていない場合、上
述判定式(12),(13)に於いて、実際に波長誤差
が生じた場合においても、判定不能になってしまう場合
がある。図10はその例を示したものである。
Although the present embodiment is an example in which the correction coefficients are rearranged by focusing on Δn, the rearrangement may be performed in accordance with another reference, for example, a signal level. As described above, by performing the distance correction based on the determination result of the presence or absence of the error, the wavelength error generated by the pen tilt or the like is corrected, and even for various variations such as the tilt and the end face reflection,
It has become possible to perform stable and high-precision coordinate output without missing a coordinate sequence. [Third Embodiment] In the coordinate input device of the first embodiment, when the relationship between the sensor and the effective area is not properly set, a wavelength error actually occurs in the above-described determination formulas (12) and (13). In such a case, the determination may not be possible. FIG. 10 shows an example.

【0079】センサ6a及び6cの距離出力da,dc
がそれぞれ波長λの誤差を持ち、本来のPの座標(x,
y)が波長誤差の為にP’(x',y’)と算出された場
合、有効エリアAとセンサ位置の関係が適正でないと、
波長誤差を生じているにもかかわらず上記(12)(1
3)の判定に合格してしまい、誤った座標出力がなされ
る。本来の正しい座標P(x,y)においては式(1
2)の左辺は0であり、次式のようになる。
The distance outputs da and dc of the sensors 6a and 6c
Each have an error of wavelength λ, and the original coordinates of P (x,
If y) is calculated as P ′ (x ′, y ′) due to the wavelength error, if the relationship between the effective area A and the sensor position is not appropriate,
Although (12) (1)
The judgment of 3) is passed, and erroneous coordinate output is performed. At the original correct coordinates P (x, y), the expression (1)
The left side of 2) is 0, which is expressed by the following equation.

【0080】 Da2 −(X/2+x)2 −y2 =0 …(12′) 式(13)についても同様である。Da 2 − (X / 2 + x) 2 −y 2 = 0 (12 ′) The same applies to equation (13).

【0081】 Dc2 −(Y/2+y)2 −x2 =0 …(13′) 判定不能点は、式(12′)・(13′)を点P’
(x’,y’)についても満たしている。したがって判
定不能点は次式(19),(20)によって規定され
る。
Dc 2 − (Y / 2 + y) 2 −x 2 = 0 (13 ′) The undetermined point is calculated by using the equation (12 ′) · (13 ′) as the point P ′
(X ′, y ′) is also satisfied. Therefore, the undetermined point is defined by the following equations (19) and (20).

【0082】 (x'2+y'2)−(x2 +y2 )=(x’−x)X …(19) (x'2+y'2)−(x2 +y2 )=(y’−y)Y …(20) ここで、x’,y’は波長誤差を含んだ距離から算出さ
れた座標値、x,yは本来の正しい座標値、X,Yは各
座標を決定するセンサ間の距離である。(19),(2
0)式は、波長誤差によってずれた座標と本来の正しい
座標との距離が、座標算出に用いられたセンサ間の距離
と正誤両座標の差との積に等しい場合、式(12),
(13)が成立つ条件である。
(X ′ 2 + y ′ 2 ) − (x 2 + y 2 ) = (x′−x) X (19) (x ′ 2 + y ′ 2 ) − (x 2 + y 2 ) = (y′− y) Y (20) Here, x 'and y' are coordinate values calculated from the distance including the wavelength error, x and y are original correct coordinate values, and X and Y are between sensors for determining each coordinate. Is the distance. (19), (2)
Equation (0) is obtained when the distance between the coordinates shifted by the wavelength error and the original correct coordinates is equal to the product of the distance between the sensors used for the coordinate calculation and the difference between the correct and incorrect coordinates.
The condition (13) is satisfied.

【0083】判定式で用いられた、判定しきい値Eth
を考慮すれば判定不能領域は、 - Eth<(x'2+y'2)-(x2+y2)-(x'-x)・X<Eth …(19′) - Eth<(x'2+y'2)-(x2+y2)-(y'-y)・Y<Eth …(20′) の座標位置となり、しきい値Ethが大きければ、当然
その範囲は拡大する。図11の111,112はEth
を適当にとったときに(19′),(20′)が各々成
立する座標領域を示し、この交点が判定不能の領域とな
る。
The judgment threshold value Eth used in the judgment formula
Indeterminable region Considering the, - Eth <(x '2 + y' 2) - (x 2 + y 2) - (x'-x) · X <Eth ... (19 ') - Eth <(x ' 2 + y' 2 )-(x 2 + y 2 )-(y'-y) · Y <Eth (20 ′). If the threshold value Eth is large, the range is naturally expanded. . In FIG. 11, 111 and 112 are Eth
Is properly taken, (19 ') and (20') indicate the coordinate areas where each of them is satisfied, and the intersection points are areas where determination is impossible.

【0084】この様な領域を有効エリア内に生じさせな
いためには、式(19′),(20′)に基づいて判定
不能領域が有効エリア外になるようセンサ位置を決め、
X,Yを決定すればよい。
In order to prevent such an area from being generated in the effective area, the sensor position is determined based on equations (19 ') and (20') so that the undetermined area is outside the effective area.
X and Y may be determined.

【0085】図12は式(19),(20)にしたがっ
てセンサ間距離を変更した場合の判定不能領域を示して
いる。121,122の交点は有効エリア外になり、全
領域において判定可能になっている。この場合はXを長
くしYを短くする事で対応しているが、センサ位置に規
制がある場合、有効エリアを変更する事で対応してもよ
い。
FIG. 12 shows an undetermined area when the distance between the sensors is changed according to the equations (19) and (20). The intersection of 121 and 122 is outside the effective area and can be determined in all areas. In this case, X is lengthened and Y is shortened. However, if there is a restriction on the sensor position, it may be handled by changing the effective area.

【0086】以上のように、波長誤差により生じた、正
しい座標位置からの距離と、センサ間の距離とによって
規定される誤差判定不能領域が、入力を行う有効領域外
に形成される様にセンサを設けることにより、全有効領
域に於いて正確な座標が算出可能になる。
As described above, the sensor in which the error-impossible area defined by the distance from the correct coordinate position and the distance between the sensors caused by the wavelength error is formed outside the effective input area. Is provided, accurate coordinates can be calculated in the entire effective area.

【0087】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても、1つの機器から成る装置に適用
しても良い。また、本発明はシステム或は装置にプログ
ラムを供給することによって達成される場合にも適用で
きることは言うまでもない。
The present invention may be applied to a system composed of a plurality of devices or an apparatus composed of one device. Needless to say, the present invention can be applied to a case where the present invention is achieved by supplying a program to a system or an apparatus.

【0088】以上説明したように、本発明に係る座標入
力装置及び方法は、波長誤差の発生を抑えつつしかも使
用感が低下することもないという効果がある。
As described above, the coordinate input device and method according to the present invention have an effect that the occurrence of wavelength errors is suppressed and the usability is not reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】座標入力装置のブロック構成図である。FIG. 1 is a block diagram of a coordinate input device.

【図2】振動ペンの構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a vibration pen.

【図3】実施例に於ける演算制御回路の内部構成を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing an internal configuration of an arithmetic control circuit in the embodiment.

【図4】信号処理のタイミングチャートである。FIG. 4 is a timing chart of signal processing.

【図5】信号波形検出回路のブロック図である。FIG. 5 is a block diagram of a signal waveform detection circuit.

【図6】座標系入力装置の座標系を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a coordinate system of the coordinate system input device.

【図7】補正手順のフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart of a correction procedure.

【図8】遅延時間と信号波形レベルの関係説明図であ
る。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a relationship between a delay time and a signal waveform level.

【図9】体波の位相遅延時間と群遅延時間の距離に対す
る説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram for a distance between a phase delay time and a group delay time of a body wave.

【図10】判定不能点の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of a determination impossible point.

【図11】判定不能領域の説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of an undeterminable area.

【図12】座標入力有効領域から判定不能領域を排除す
る説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram for excluding an undeterminable area from a coordinate input effective area;

【符号の説明】 1 演算制御回路、 2 振動子駆動回路、 3 振動入力ペン、 4 振動子、 5 ペン先、 6a〜6d 振動センサ、 7 防振材、 8 振動伝達板、 9 信号波形検出回路である。[Description of Signs] 1 Arithmetic control circuit, 2 Vibrator drive circuit, 3 Vibration input pen, 4 Vibrator, 5 Pen tip, 6a to 6d Vibration sensor, 7 Anti-vibration material, 8 Vibration transmission plate, 9 Signal waveform detection circuit It is.

───────────────────────────────────────────────────── 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 (56)参考文献 特開 平2−130612(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06F 3/03 340 G06F 3/03 380 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (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 (56) References JP-A-2-130612 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G06F 3/03 340 G06F 3/03 380

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 振動を伝播する座標入力面に複数の振動
センサを配設し、振動を発生する座標指示具と前記セン
サそれぞれとの距離を振動の到達時間から計測し、前記
座標指示具による前記座標入力面上の有効入力領域内
指示点を座標値として演算出力する座標入力装置であっ
て、 前記距離を基に座標値を算出する算出手段と、 前記算出された座標値と前記計測されたそれぞれの距離
とから波長誤差の有無を判定する判定手段と、 前記判定結果に応じて、前記それぞれの距離に各々所定
の誤差補正値を組み込んで前記距離を補正する補正手段
とを備え、前記複数の振動センサは、座標値の算出の基となった距
離が波長誤差を含んでいる場合でも当該座標値について
前記判定手段により波長誤差なしと判定されてしまう判
定不能領域が前記有効入力領域外に形成されるように配
置され、 前記補正された距離を基に算出された座標が、前記判定
手段により誤差なしと判定されるか、所定回数に達する
まで座標の算出を繰り返すことを特徴とする座標入力装
置。
1. A plurality of vibration sensors are provided on a coordinate input surface for propagating vibration, and a distance between a coordinate pointing device for generating vibration and each of the sensors is measured from an arrival time of the vibration. A coordinate input device that calculates and outputs a designated point in an effective input area on the coordinate input surface as a coordinate value, wherein a calculating unit that calculates a coordinate value based on the distance, the calculated coordinate value and the measurement Determining means for determining the presence or absence of a wavelength error from each of the distances, and correcting means for correcting the distance by incorporating a predetermined error correction value into each of the distances according to the determination result, The plurality of vibration sensors are used to calculate a distance based on which a coordinate value is calculated.
Even if the separation contains a wavelength error,
The judgment means judges that there is no wavelength error.
Arranged so that the undefined area is formed outside the valid input area.
Is location, the corrected coordinates calculated distance on the basis of the said or it is determined that no error by the determining means, the coordinate input device and repeating the calculation of the coordinate reaches a predetermined number of times.
【請求項2】 前記座標の各成分は、異なるセンサと前
記指示具との距離から、それぞれ独立に算出されること
を特徴とする請求項1に記載の座標入力装置。
2. The coordinate input device according to claim 1, wherein each component of the coordinates is calculated independently from a distance between a different sensor and the pointing device.
【請求項3】 前記誤差は振動の波数を量子化する際の
量子化誤差であり、該量子化誤差の値にしたがって、前
記それぞれの距離を補正する組合せを決定することを特
徴とする請求項1に記載の座標入力装置。
3. The method according to claim 2, wherein the error is a quantization error when quantizing a wave number of the vibration, and a combination for correcting the respective distances is determined according to a value of the quantization error. 2. The coordinate input device according to 1.
【請求項4】 前記補正を行った組合せの数が所定数に
達した場合、座標出力を行わないことを特徴とする請求
項1に記載の座標入力装置。
4. The coordinate input device according to claim 1, wherein when the number of the corrected combinations reaches a predetermined number, coordinate output is not performed.
【請求項5】 複数の振動センサを配設した振動を伝播
する座標入力面において、振動を発生する座標指示具と
前記センサそれぞれとの距離を振動の到達時間から計測
し、前記座標指示具による前記座標入力面上の有効入力
領域内の指示点を座標値として演算出力する座標入力方
法であって、 前記距離を基に座標値を算出する算出工程と、 前記算出された座標値と前記計測されたそれぞれの距離
とから波長誤差の有無を判定する判定工程と、 前記判定結果に応じて、前記それぞれの距離に各々所定
の誤差補正値を組み込んで前記距離を補正する補正工程
とを備え、前記複数の振動センサは、座標値の算出の基となった距
離が波長誤差を含んでいる場合でも当該座標値について
前記判定工程により波長誤差なしと判定されてしまう判
定不能領域が前記有効入力領域外に形成されるように配
置され、 前記補正された距離を基に算出された座標が、前記判定
工程により誤差なしと判定されるか、所定回数に達する
まで座標の算出を繰り返すことを特徴とする座標入力方
法。
5. On a coordinate input surface on which a plurality of vibration sensors are arranged and which propagates vibration, a distance between a coordinate pointing device that generates vibration and each of the sensors is measured from the arrival time of the vibration, and the distance is measured by the coordinate pointing device. Valid input on the coordinate input surface
A coordinate input method of calculating and outputting a designated point in a region as a coordinate value, comprising: a calculating step of calculating a coordinate value based on the distance; and a wavelength from the calculated coordinate value and the measured distance. a determination step of determining whether the error, according to the judgment result, wherein each and a correction step of correcting the distance by incorporating a predetermined error correction value to the respective distances, the plurality vibration sensors are coordinates Distance from which the value was calculated
Even if the separation contains a wavelength error,
It is determined that there is no wavelength error in the determination step.
Arranged so that the undefined area is formed outside the valid input area.
Is location, the corrected distance coordinates calculated on the basis of the said determined either step it is determined that no error, the coordinate input method comprising repeating the calculation of the coordinate reaches a predetermined number of times.
【請求項6】 前記座標の各成分は、異なるセンサと前
記指示具との距離から、それぞれ独立に算出されること
を特徴とする請求項5に記載の座標入力方法。
6. The coordinate input method according to claim 5, wherein each component of the coordinates is independently calculated from a distance between a different sensor and the pointing device.
【請求項7】 前記誤差は振動の波数を量子化する際の
量子化誤差であり、該量子化誤差の値にしたがって、前
記それぞれの距離を補正する組合せを決定することを特
徴とする請求項5に記載の座標入力方法。
7. The method according to claim 1, wherein the error is a quantization error when quantizing a wave number of the vibration, and a combination for correcting the respective distances is determined according to the value of the quantization error. 5. The coordinate input method according to 5.
【請求項8】 前記補正を行った組合せの数が所定数に
達した場合、座標出力を行わないことを特徴とする請求
項5に記載の座標入力方法。
8. The coordinate input method according to claim 5, wherein the coordinate output is not performed when the number of the corrected combinations reaches a predetermined number.
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