JP3167801B2 - 座標入力装置及びその方法 - Google Patents
座標入力装置及びその方法Info
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- JP3167801B2 JP3167801B2 JP22177092A JP22177092A JP3167801B2 JP 3167801 B2 JP3167801 B2 JP 3167801B2 JP 22177092 A JP22177092 A JP 22177092A JP 22177092 A JP22177092 A JP 22177092A JP 3167801 B2 JP3167801 B2 JP 3167801B2
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/043—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using propagating acoustic waves
- G06F3/0433—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using propagating acoustic waves in which the acoustic waves are either generated by a movable member and propagated within a surface layer or propagated within a surface layer and captured by a movable member
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- G—PHYSICS
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- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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- G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
- G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
- G06F3/03545—Pens or stylus
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- Acoustics & Sound (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は座標入力装置及び方法、
特に入力された振動を検出し、振動源の位置を特定する
ことで座標位置を入力する座標入力装置及び方法に関す
る。
特に入力された振動を検出し、振動源の位置を特定する
ことで座標位置を入力する座標入力装置及び方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、超音波振動を媒体として座標入力
を行う方式があった。この座標入力方式を採用した装置
では、座標入力面を形成するタブレット（ここでは、振
動伝達材料）としてガラスや金属などを用い、そのタブ
レット上の所定位置に複数の振動センサを配設してあ
る。
を行う方式があった。この座標入力方式を採用した装置
では、座標入力面を形成するタブレット（ここでは、振
動伝達材料）としてガラスや金属などを用い、そのタブ
レット上の所定位置に複数の振動センサを配設してあ
る。
【０００３】そして、振動子を有した入力ペンでもって
タブレットの所望の位置を指示することにより、そのペ
ン先から発生する振動をタブレット上を伝播させる。各
々の振動センサはこの振動を検出するが、検出するまで
の時間は入力ペンと各々の振動センサとの距離によって
異なる。換言すれば、入力ペンから振動が発せられてか
ら各振動センサで検出されるまでの振動伝達遅延時間を
測定することにより、各々の振動センサから入力ペンに
よる指示箇所までの距離が求められ、ひいては入力ペン
の指示箇所の座標位置を求めることが可能となる。
タブレットの所望の位置を指示することにより、そのペ
ン先から発生する振動をタブレット上を伝播させる。各
々の振動センサはこの振動を検出するが、検出するまで
の時間は入力ペンと各々の振動センサとの距離によって
異なる。換言すれば、入力ペンから振動が発せられてか
ら各振動センサで検出されるまでの振動伝達遅延時間を
測定することにより、各々の振動センサから入力ペンに
よる指示箇所までの距離が求められ、ひいては入力ペン
の指示箇所の座標位置を求めることが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】入力ペンから振動が発
せられてから各振動センサで検出されるまでの振動伝達
遅延時間を測定することにより、各々の振動センサから
入力ペンによる指示箇所までの距離を求める際に、厳密
には前記振動伝達遅延時間は、振動が入力ペン内を伝播
してペン先に到達するまでの時間を含んでいる。この入
力ペン内部の伝達遅延時間は、複数の振動センサの振動
伝達遅延時間全てに等しく含まれるために、座標算出の
際にはオフセット分として差し引いて演算される。
せられてから各振動センサで検出されるまでの振動伝達
遅延時間を測定することにより、各々の振動センサから
入力ペンによる指示箇所までの距離を求める際に、厳密
には前記振動伝達遅延時間は、振動が入力ペン内を伝播
してペン先に到達するまでの時間を含んでいる。この入
力ペン内部の伝達遅延時間は、複数の振動センサの振動
伝達遅延時間全てに等しく含まれるために、座標算出の
際にはオフセット分として差し引いて演算される。
【０００５】しかし、問題となるのは、温度等の環境変
化により入力ペン内部の振動伝達遅延時間が変化してし
まい、誤って座標算出してしまうことである。というの
も、振動伝達板に用いるガラス等と比較して、入力ペン
のペン先に用いる樹脂（ペンの書き味を良くするために
選ばれる）は音速が遅いだけでなく音速の温度変化も激
しいために、入力ペン内部での振動伝達遅延時間の温度
変化の量は、振動伝達板のそれと比べて桁違いに大きく
なる。
化により入力ペン内部の振動伝達遅延時間が変化してし
まい、誤って座標算出してしまうことである。というの
も、振動伝達板に用いるガラス等と比較して、入力ペン
のペン先に用いる樹脂（ペンの書き味を良くするために
選ばれる）は音速が遅いだけでなく音速の温度変化も激
しいために、入力ペン内部での振動伝達遅延時間の温度
変化の量は、振動伝達板のそれと比べて桁違いに大きく
なる。
【０００６】また、前記振動伝達遅延時間は、入力ペン
から振動が発せられたタイミングから計時されるため
に、入力ペンの振動は同期がとられている必要がある。
よって、ワイヤレスな入力ペンであっても、本体との同
期をとるための無線通信手段が別に必要となり、コスト
アップの要因となる。本発明は上記従来例に鑑みて成さ
れたもので、環境変化に伴う座標入力の精度の低下を防
止することを目的とする。よって、さらに本発明は、低
コストなワイヤレス入力ペンを実現することを目的とす
る。
から振動が発せられたタイミングから計時されるため
に、入力ペンの振動は同期がとられている必要がある。
よって、ワイヤレスな入力ペンであっても、本体との同
期をとるための無線通信手段が別に必要となり、コスト
アップの要因となる。本発明は上記従来例に鑑みて成さ
れたもので、環境変化に伴う座標入力の精度の低下を防
止することを目的とする。よって、さらに本発明は、低
コストなワイヤレス入力ペンを実現することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するために本発明は次のような構成から成る。
するために本発明は次のような構成から成る。
【０００８】点状の振動源より振動伝達板に振動を入力
し、該振動を検出して振動源の座標を算出する座標入力
装置であって、前記振動伝達板に設けられた複数の振動
検出手段と、前記複数の振動検出手段のうちの１つの振
動検出手段を基準とし、該基準となる振動検出手段が振
動により発生した群遅延時間信号を検出した時間と、他
の振動検出手段が前記振動により発生した群遅延時間信
号を検出した時間との差を測定する第１の測定手段と、
前記複数の振動検出手段のうちの１つの振動検出手段を
基準とし、該基準となる振動検出手段が前記振動により
発生した位相遅延時間信号を検出した時間と、他の振動
検出手段が前記振動より発生した位相遅延時間信号を検
出した時間との差を測定する第２の測定手段と、前記第
１及び第２測定手段により測定された時間の差を基に、
振動源の位置を算出する手段とを備える
し、該振動を検出して振動源の座標を算出する座標入力
装置であって、前記振動伝達板に設けられた複数の振動
検出手段と、前記複数の振動検出手段のうちの１つの振
動検出手段を基準とし、該基準となる振動検出手段が振
動により発生した群遅延時間信号を検出した時間と、他
の振動検出手段が前記振動により発生した群遅延時間信
号を検出した時間との差を測定する第１の測定手段と、
前記複数の振動検出手段のうちの１つの振動検出手段を
基準とし、該基準となる振動検出手段が前記振動により
発生した位相遅延時間信号を検出した時間と、他の振動
検出手段が前記振動より発生した位相遅延時間信号を検
出した時間との差を測定する第２の測定手段と、前記第
１及び第２測定手段により測定された時間の差を基に、
振動源の位置を算出する手段とを備える
【０００９】あるいは、所定の周期で矩形波の信号を発
するタイマ手段と、前記矩形波の立ち上がりと立ち下が
りのエッジをパルス信号に変換する手段と、前記パルス
信号を整流する整流手段とを有する振動入力ペンと、前
記発振手段により入力された振動を検出して座標位置を
算出する算出手段とを備える。
するタイマ手段と、前記矩形波の立ち上がりと立ち下が
りのエッジをパルス信号に変換する手段と、前記パルス
信号を整流する整流手段とを有する振動入力ペンと、前
記発振手段により入力された振動を検出して座標位置を
算出する算出手段とを備える。
【００１０】
［実施例１］図１は本発明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は振動ペン３
に内蔵された振動子駆動回路であって、振動ペン内の振
動子４を駆動しペン先５を振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
上をタツチすることで行う。つまり、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、振動ペン３で発生した振動が振動伝達板８に
入射され、入射されたこの振動を計測、処理をすること
で振動ペン３の位置座標を算出することができるように
したものである。
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は振動ペン３
に内蔵された振動子駆動回路であって、振動ペン内の振
動子４を駆動しペン先５を振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
上をタツチすることで行う。つまり、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、振動ペン３で発生した振動が振動伝達板８に
入射され、入射されたこの振動を計測、処理をすること
で振動ペン３の位置座標を算出することができるように
したものである。
【００１１】伝達してきた波が振動伝達板８の端面で反
射し、その反射波が中央部に戻るのを防止（減少）する
ために、振動伝達板８の外周には防振材７が設けられ、
図１に示すように防振材の内側近傍に圧電素子等、機械
的振動を電気信号に変換する振動センサ６ａ〜６ｄが固
定されている。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検出回
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）を透かしてみるこ
とが可能になっている。
射し、その反射波が中央部に戻るのを防止（減少）する
ために、振動伝達板８の外周には防振材７が設けられ、
図１に示すように防振材の内側近傍に圧電素子等、機械
的振動を電気信号に変換する振動センサ６ａ〜６ｄが固
定されている。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検出回
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）を透かしてみるこ
とが可能になっている。
【００１２】図２に示すように、振動ペン３に内蔵され
た振動子４は、ペン電源２１、ペンタイマ２２と発振回
路２３とで構成された振動子駆動回路２によって駆動さ
れる。振動子４の駆動信号は、ペンタイマ２２によって
発せられる任意の周期で繰り返すパルス信号を、発振回
路２３によって所定のゲインで増幅された後、振動子４
に印可される。駆動信号の前記繰り返しのタイミングは
特に演算制御回路１と同期はとられていない。ペンタイ
マ２２と発振回路２３は同じく振動ペンに内蔵された電
池等で構成されるペン電源２１によって電力が供給され
る。電気的な駆動信号は振動子４によって機械的な振動
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。
た振動子４は、ペン電源２１、ペンタイマ２２と発振回
路２３とで構成された振動子駆動回路２によって駆動さ
れる。振動子４の駆動信号は、ペンタイマ２２によって
発せられる任意の周期で繰り返すパルス信号を、発振回
路２３によって所定のゲインで増幅された後、振動子４
に印可される。駆動信号の前記繰り返しのタイミングは
特に演算制御回路１と同期はとられていない。ペンタイ
マ２２と発振回路２３は同じく振動ペンに内蔵された電
池等で構成されるペン電源２１によって電力が供給され
る。電気的な駆動信号は振動子４によって機械的な振動
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。
【００１３】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
る事で効率のよい振動変換が可能である。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。
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
る事で効率のよい振動変換が可能である。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。
【００１４】＜演算制御回路の説明＞上述した構成にお
いて、所定周期毎（例えば５ｍｓ毎）に振動子駆動回路
２は、振動ペン３内の振動子４を駆動させる信号を出力
する。そして、振動ペン３より発生した振動は振動伝達
板８上を伝播し、振動センサ６ａ〜６ｄ迄の距離に応じ
て遅延して到達する。
いて、所定周期毎（例えば５ｍｓ毎）に振動子駆動回路
２は、振動ペン３内の振動子４を駆動させる信号を出力
する。そして、振動ペン３より発生した振動は振動伝達
板８上を伝播し、振動センサ６ａ〜６ｄ迄の距離に応じ
て遅延して到達する。
【００１５】信号波形検出回路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
り基準となる振動センサ６ａと、６ｂ〜６ｄへの振動到
達タイミングの各時間差を示す信号を生成するが、演算
制御回路１には各センサの組合せ毎のこの時間差信号が
入力され、基準となる振動センサ例えば６ａとそれ以外
の振動センサ６ｂ〜６ｄまでの振動到達時間の差を計時
し、そして振動ペンの座標位置を算出する。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う（不図
示）。
６ｄからの信号を検出して、後述する波形検出処理によ
り基準となる振動センサ６ａと、６ｂ〜６ｄへの振動到
達タイミングの各時間差を示す信号を生成するが、演算
制御回路１には各センサの組合せ毎のこの時間差信号が
入力され、基準となる振動センサ例えば６ａとそれ以外
の振動センサ６ｂ〜６ｄまでの振動到達時間の差を計時
し、そして振動ペンの座標位置を算出する。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う（不図
示）。
【００１６】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。
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。
【００１７】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ユータであり、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。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、基準となるセンサ、本実施例では振動
センサ６ａと、その他の振動センサ６ｂ〜６ｄとの振動
伝達遅延時間差信号を入力する。タイマ３３はセンサ６
ａと６ｂ〜６ｄ間の振動が検出されるまでの遅延時間の
差を測定することになる。
装置全体を制御するマイクロコンピユータであり、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。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、基準となるセンサ、本実施例では振動
センサ６ａと、その他の振動センサ６ｂ〜６ｄとの振動
伝達遅延時間差信号を入力する。タイマ３３はセンサ６
ａと６ｂ〜６ｄ間の振動が検出されるまでの遅延時間の
差を測定することになる。
【００１８】その他各構成要素となる回路は順を追って
説明する。
説明する。
【００１９】信号波形検出回路９より出力される各振動
センサ６ａと６ｂ〜６ｄとの振動到達タイミングの差信
号は、検出信号入力ポート３５を介してラッチ回路３４
ｂ〜３４ｄに入力される。ラッチ回路３４ｂ〜３４ｄの
それぞれは、各振動センサ６ｂ〜６ｄに対応しており、
対応するセンサとセンサ６ａとの到達遅延時間の差信号
を受信している間のタイマ３３の計時値をラッチする。
こうして全ての差信号の受信がなされたことを判定回路
３６が判定すると、マイクロコンピユータ３１にその旨
の信号を出力する。マイクロコンピユータ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３４ｂ
〜３４ｄから各々の振動到達時間差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。そして、Ｉ／Ｏポート３
７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を介しインターフエース回路
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。
センサ６ａと６ｂ〜６ｄとの振動到達タイミングの差信
号は、検出信号入力ポート３５を介してラッチ回路３４
ｂ〜３４ｄに入力される。ラッチ回路３４ｂ〜３４ｄの
それぞれは、各振動センサ６ｂ〜６ｄに対応しており、
対応するセンサとセンサ６ａとの到達遅延時間の差信号
を受信している間のタイマ３３の計時値をラッチする。
こうして全ての差信号の受信がなされたことを判定回路
３６が判定すると、マイクロコンピユータ３１にその旨
の信号を出力する。マイクロコンピユータ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３４ｂ
〜３４ｄから各々の振動到達時間差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。そして、Ｉ／Ｏポート３
７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を介しインターフエース回路
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。
【００２０】＜振動伝播時間検出の説明（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。
＞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。
【００２１】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を説明
するための図である。尚以下、振動センサ６ａと６ｂの
差を検出する場合に付いて説明するが、その他の振動セ
ンサ６ｃ，６ｄについても全く同じである。信号波形検
出回路９とは全く同期がとられていない周期で振動子駆
動回路２から振動子４へ駆動信号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ｔgaをかけて進行した後、振動センサ６
ａで検出される。図示の４２で示す信号は振動センサ６
ａが検出した信号波形を示している。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４
２２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。
出波形と、それに基づく振動伝達時間の計測処理を説明
するための図である。尚以下、振動センサ６ａと６ｂの
差を検出する場合に付いて説明するが、その他の振動セ
ンサ６ｃ，６ｄについても全く同じである。信号波形検
出回路９とは全く同期がとられていない周期で振動子駆
動回路２から振動子４へ駆動信号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ｔgaをかけて進行した後、振動センサ６
ａで検出される。図示の４２で示す信号は振動センサ６
ａが検出した信号波形を示している。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４
２２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。
【００２２】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
えばエンベロープ４２１の２回微分波形４２３のゼロク
ロス点、すなわちエンベロープ波形の変曲点を検出する
と、振動ペン３及び振動センサ６ａの間の距離ｄa は、
その振動伝達時間をｔgaとして、 ｄa ＝Ｖg ・ｔga （１） 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
〜６ｄと振動ペン３の距離も同様にして表すことができ
る。振動センサ６ａと振動ペン３との距離ｄa と６ｂと
ペン３との距離ｄｂとの距離差Δｄｂは、同様に検出さ
れるセンサ６ｂについての振動到達タイミング４３（ｔ
gb）との差、すなわち、振動伝達時間の差４３１（Δｔ
gb）により、次式で与えられる。
と、その速度はＶg であり、ある特定の波形上の点、例
えばエンベロープ４２１の２回微分波形４２３のゼロク
ロス点、すなわちエンベロープ波形の変曲点を検出する
と、振動ペン３及び振動センサ６ａの間の距離ｄa は、
その振動伝達時間をｔgaとして、 ｄa ＝Ｖg ・ｔga （１） 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
〜６ｄと振動ペン３の距離も同様にして表すことができ
る。振動センサ６ａと振動ペン３との距離ｄa と６ｂと
ペン３との距離ｄｂとの距離差Δｄｂは、同様に検出さ
れるセンサ６ｂについての振動到達タイミング４３（ｔ
gb）との差、すなわち、振動伝達時間の差４３１（Δｔ
gb）により、次式で与えられる。
【００２３】 Δｄb ＝Ｖg ・ｔgb−Ｖg ・ｔga＝Ｖg ・Δｔgb （２） 更に、より高精細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４
４後のゼロクロス点までの時間をｔpa（コンパレート後
の信号４７の最初の立ち上がり点に対し所定幅の窓信号
４８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、 ｄa ＝ｎa ・λp ＋Ｖｐ・ｔpa （３） となる。ここでλp は弾性波の波長、ｎa は整数であ
る。ここでも、センサ６ａと６ｂの距離差Δｄb を、同
様に検出したセンサ６ｂのゼロクロス点ｔpbとの差Δｔ
pbで表すと、 Δｄb ＝ｎb ・λp ＋Ｖp ・ｔpb−（ｎa ・λp ＋Ｖp ・ｔpa） ＝（ｎb −ｎa ）・λp ＋Ｖp ・（ｔpb−ｔpa） ＝ｎb ’・λp ＋Ｖp ・Δｔpb （４） となる。ｎb ’は、ｎb やｎa と同様整数の値を持つ。
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４
４後のゼロクロス点までの時間をｔpa（コンパレート後
の信号４７の最初の立ち上がり点に対し所定幅の窓信号
４８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、 ｄa ＝ｎa ・λp ＋Ｖｐ・ｔpa （３） となる。ここでλp は弾性波の波長、ｎa は整数であ
る。ここでも、センサ６ａと６ｂの距離差Δｄb を、同
様に検出したセンサ６ｂのゼロクロス点ｔpbとの差Δｔ
pbで表すと、 Δｄb ＝ｎb ・λp ＋Ｖp ・ｔpb−（ｎa ・λp ＋Ｖp ・ｔpa） ＝（ｎb −ｎa ）・λp ＋Ｖp ・（ｔpb−ｔpa） ＝ｎb ’・λp ＋Ｖp ・Δｔpb （４） となる。ｎb ’は、ｎb やｎa と同様整数の値を持つ。
【００２４】前記（２）式と（４）式から上記の整数ｎ
b ’は、 ｎb ’＝int[（Ｖg ・Δｔgb−Ｖp ・Δｔpb）／λp ＋１／Ｎ］（５） と表される。
b ’は、 ｎb ’＝int[（Ｖg ・Δｔgb−Ｖp ・Δｔpb）／λp ＋１／Ｎ］（５） と表される。
【００２５】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、ｎb ’を決定することが
できる。上記のようにしてもとめたｎb ’を（４）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
離と、ペン３とセンサ６ｂ間の距離の差Δｄb を精度良
く測定することができる。上述した２つの振動伝時間の
差Δｔg およびΔｔｐの測定のため信号４３１及び４９
１の生成は、信号波形検出回路９により行なわれるが、
この信号波形検出回路９は図５に示すように構成され
る。
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、ｎb ’を決定することが
できる。上記のようにしてもとめたｎb ’を（４）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
離と、ペン３とセンサ６ｂ間の距離の差Δｄb を精度良
く測定することができる。上述した２つの振動伝時間の
差Δｔg およびΔｔｐの測定のため信号４３１及び４９
１の生成は、信号波形検出回路９により行なわれるが、
この信号波形検出回路９は図５に示すように構成され
る。
【００２６】図５は実施例の信号波形検出回路９の構成
の一部を示すブロック図である。図５は、振動センサ６
ａと６ｂの到達遅延時間差Δｔgb，Δｔpaを検出する部
分を示しており、６ａと６ｃ，６ａと６ｄについての同
じ回路構成要素を信号波形検出回路９は含んでいる。図
５において、振動センサ６ａ，６ｂ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。エンベロープ変曲点のタイミングは、
エンベロープ変曲点検出回路５３によって検出される。
変曲点検出回路５３出力はモノマルチバイブレータ等か
ら構成されたΔｔg 信号検出回路５４によって２センサ
間のエンベロープ遅延時間検出差信号である信号Δｔg
（図４信号４３１）が形成され、演算制御回路１に入力
される。
の一部を示すブロック図である。図５は、振動センサ６
ａと６ｂの到達遅延時間差Δｔgb，Δｔpaを検出する部
分を示しており、６ａと６ｃ，６ａと６ｄについての同
じ回路構成要素を信号波形検出回路９は含んでいる。図
５において、振動センサ６ａ，６ｂ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。エンベロープ変曲点のタイミングは、
エンベロープ変曲点検出回路５３によって検出される。
変曲点検出回路５３出力はモノマルチバイブレータ等か
ら構成されたΔｔg 信号検出回路５４によって２センサ
間のエンベロープ遅延時間検出差信号である信号Δｔg
（図４信号４３１）が形成され、演算制御回路１に入力
される。
【００２７】一方、５５は信号検出回路であり、まず振
動センサ６ａで検出された信号波形４２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４８を開く。５７はΔｔp 信号検出回路であ
り、ゲート信号４８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、同様に振動
センサ６ｂで検出した信号を入力すれば、２センサ間の
位相遅延時間差信号Δｔp ４５２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と６ｂに対するものであり、他の２通りの振動セン
サの組合せにも同じ回路が設けられている。
動センサ６ａで検出された信号波形４２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４８を開く。５７はΔｔp 信号検出回路であ
り、ゲート信号４８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、同様に振動
センサ６ｂで検出した信号を入力すれば、２センサ間の
位相遅延時間差信号Δｔp ４５２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と６ｂに対するものであり、他の２通りの振動セン
サの組合せにも同じ回路が設けられている。
【００２８】＜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。
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。
【００２９】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の位置まで直線距
離ｄa 〜ｄd とすると、センサ６ａとペン３との距離ｄ
a とその他のセンサとペン３との距離ｄb 〜ｄd の距離
差Δｄb 〜Δｄd を求めることができる。更に演算制御
回路１でこの直線距離差ｄa 〜ｄd に基づき、振動ペン
３の位置Ｐの座標（ｘ，ｙ）を３平方の定理から次のよ
うにして求めることができる。
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の位置まで直線距
離ｄa 〜ｄd とすると、センサ６ａとペン３との距離ｄ
a とその他のセンサとペン３との距離ｄb 〜ｄd の距離
差Δｄb 〜Δｄd を求めることができる。更に演算制御
回路１でこの直線距離差ｄa 〜ｄd に基づき、振動ペン
３の位置Ｐの座標（ｘ，ｙ）を３平方の定理から次のよ
うにして求めることができる。
【００３０】まず、算出されるΔｄb 〜Δｄd でｄb 〜
ｄd を表すと、 ｄb ＝Δｄb ＋ｄa （６） ｄc ＝Δｄc ＋ｄa （７） ｄd ＝Δｄd ＋ｄa （８） となる。
ｄd を表すと、 ｄb ＝Δｄb ＋ｄa （６） ｄc ＝Δｄc ＋ｄa （７） ｄd ＝Δｄd ＋ｄa （８） となる。
【００３１】 ｄa 2 ＝ｘ2 ＋ｙ2 （９） ｄb 2 ＝（Δｄb ＋ｄa ）2 ＝ｘ2 ＋（Ｙ−ｙ）2 （１０） ｄc 2 ＝（Δｄc ＋ｄa ）2 ＝（Ｘ−ｘ）2 ＋（Ｙ−ｙ）2 （１１） ｄd 2 ＝（Δｄd ＋ｄa ）2 ＝（Ｘ−ｘ）2 ＋ｙ2 （１２） となる。ここで、Ｘ，Ｙはそれぞれ振動センサ６ａ，６
ｂ間の距離、振動センサ６ｃ，６ｄ間の距離である。
ｂ間の距離、振動センサ６ｃ，６ｄ間の距離である。
【００３２】次に、（１０）−（９），（１１）−（１
２）より Δｄb 2 ＋２ｄa ・Δｄb ＝Ｙ2 −２Ｙ・ｙ （１３） Δｄc 2 −Δｄd 2 ＋２ｄa ・（Δｄc −Δｄd ） ＝Ｙ2 −２Ｙ・ｙ （１４） となり、両式の差をとってｄa を求めると次式となる。
２）より Δｄb 2 ＋２ｄa ・Δｄb ＝Ｙ2 −２Ｙ・ｙ （１３） Δｄc 2 −Δｄd 2 ＋２ｄa ・（Δｄc −Δｄd ） ＝Ｙ2 −２Ｙ・ｙ （１４） となり、両式の差をとってｄa を求めると次式となる。
【００３３】 ｄa ＝−（ｄb2＋Δｄd2−Δｄc2）／（Δｄd ＋Δｄb −Δｄc ）（１５） この式が成り立つのは右辺分母がゼロでないときであ
り、ゼロの時の解き方は後で述べる。式（１５）を、
（１４）に代入してｙは次式のように求まる。
り、ゼロの時の解き方は後で述べる。式（１５）を、
（１４）に代入してｙは次式のように求まる。
【００３４】 ｙ＝Ｙ／２−Δｄb 2 ／２Ｙ＋ Δｄb・( Δｄb2＋Δｄd2−Δｄc2）／（Δｄd ＋Δｄb −Δｄc)／Ｙ （１６） 同様な方法でｘを求めると、 Ｘ＝Ｘ／２−Δｄd 2 ／２Ｘ＋ Δｄd・( Δｄb2＋Δｄd2−Δｄc2）／（Δｄd ＋Δｄb −Δｄc)／Ｘ （１７） となる。但し、（１７）が成り立つのも、 Δｄd ＋Δｄb −Δｄc ≠０ （１８） の時である。
【００３５】では、（１８）式の条件を満たさない時に
ついて検討する。（６）〜（８）式を代入すると、右辺
が０の時とは、 ｄd ＋ｄb ＝ｄc ＋ｄa （１９） であり、これは、ｘ＝Ｘ／２またはｙ＝Ｙ／２の時であ
り、ｄa ＝ｄd かつｄb＝ｄc あるいはｄa ＝ｄb かつ
ｄc ＝ｄd の時にのみ成立する。現実には信号波形検出
回路９の時間分解能が存在するために、ある幅（≒）を
持ってゼロの値をとることになる。
ついて検討する。（６）〜（８）式を代入すると、右辺
が０の時とは、 ｄd ＋ｄb ＝ｄc ＋ｄa （１９） であり、これは、ｘ＝Ｘ／２またはｙ＝Ｙ／２の時であ
り、ｄa ＝ｄd かつｄb＝ｄc あるいはｄa ＝ｄb かつ
ｄc ＝ｄd の時にのみ成立する。現実には信号波形検出
回路９の時間分解能が存在するために、ある幅（≒）を
持ってゼロの値をとることになる。
【００３６】（１８）式が成立しないと判定した時は、
座標算出処理上サブルーチンに飛んで、若干複雑ではあ
るが、ｘあるいはｙの２次方程式をたてて解くことにす
る。まず、ｘ＝Ｘ／２の時、（この時は、Δｄb ＝Δｄ
c である）（９）〜（１２）は次の２式となる。
座標算出処理上サブルーチンに飛んで、若干複雑ではあ
るが、ｘあるいはｙの２次方程式をたてて解くことにす
る。まず、ｘ＝Ｘ／２の時、（この時は、Δｄb ＝Δｄ
c である）（９）〜（１２）は次の２式となる。
【００３７】 ｄa 2 ＝Ｘ2 ／４＋ｙ2 （２０） （Δｄb ＋ｄa ）2 ＝Ｘ2 ／４＋（Ｙ−ｙ）2 （２１） （２１）−（２０）より求められたｄa を（２０）に代
入して、ｙは次式と求まる。
入して、ｙは次式と求まる。
【００３８】 ｙ＝（Ｙ±sqrt（Ａ））／２ （２２） ここで、 Ａ＝Δｄb 2 ・（１＋Ｘ2 ／（Ｙ2 −Δｄb 2 ）） （２３） （２２）の符号はΔｄb ＞０の時“−”で、Δｄb ＜０
の時“＋”である。また、"sqrt(X)" はＸの平方根を与
える関数である。
の時“＋”である。また、"sqrt(X)" はＸの平方根を与
える関数である。
【００３９】同様に、ｙ＝Ｙ／２の時は、ｘは次の通り
求まる。
求まる。
【００４０】 ｘ＝（Ｘ±sqrt（Ｂ））／２ （２４） ここで、 Ｂ＝Δｄd 2 ・（１＋Ｙ2 ／（Ｘ2 −Δｄd 2 ）） （２５） 但し、（２４）の符号はΔｄd ＞０の時“−”で、Δｄ
d ＜０の時“＋”である。
d ＜０の時“＋”である。
【００４１】このようにして、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。
リアルタイムで検出することができる。
【００４２】以上説明したように、得られるセンサ間の
振動到達時間の差信号から直接座標をリアルタイムにも
とめることが可能となり、ペン内部を振動が伝播する時
間（到達遅延時間のオフセット分）が、２センサ間で相
殺されることにより無視されるため、ペン内部（特にペ
ン先）での振動伝達時間の温度変化の影響を受けること
がないため、環境変化による誤入力や精度低下がないと
いう効果が得られる。また、振動入力ペンによる振動の
入力を座標入力装置本体とは非同期に行うことができる
ため、振動入力ペンをコードレスとすることができる。
振動到達時間の差信号から直接座標をリアルタイムにも
とめることが可能となり、ペン内部を振動が伝播する時
間（到達遅延時間のオフセット分）が、２センサ間で相
殺されることにより無視されるため、ペン内部（特にペ
ン先）での振動伝達時間の温度変化の影響を受けること
がないため、環境変化による誤入力や精度低下がないと
いう効果が得られる。また、振動入力ペンによる振動の
入力を座標入力装置本体とは非同期に行うことができる
ため、振動入力ペンをコードレスとすることができる。
【００４３】なお、本実施例では、振動ペン３が本体と
コードレスなペンとしたが、コードを接続し、本体から
駆動信号を送信する構成としてもよいことは、言うまで
もない。
コードレスなペンとしたが、コードを接続し、本体から
駆動信号を送信する構成としてもよいことは、言うまで
もない。
【００４４】また、基準とする振動センサはセンサ６ａ
でなくとも良く、振動伝達板上の所望のセンサを基準と
して他のセンサにおいて振動到達時間の差を測定し、そ
の測定値を基にして座標を算出することができるのはも
ちろんである。
でなくとも良く、振動伝達板上の所望のセンサを基準と
して他のセンサにおいて振動到達時間の差を測定し、そ
の測定値を基にして座標を算出することができるのはも
ちろんである。
【００４５】
［実施例２］本実施例の構成は、座標入力装置全体の構
成及び振動ペンの構成は実施例１と同じながら、信号波
形検出回路９の構成が異なっている。 ＜演算制御回路の説明＞図７は、本実施例における演算
制御回路１の概略構成を示した図である。構成そのもの
は実施例１と同じながら、入出力信号が異なっている。
図７においては、マイクロコンピュータ３１に信号波形
検出回路９からの信号ｔｗa 〜ｔｗd が入力され、マイ
クロコンピュータ３１はこれらｔｗ信号を比較してもっ
とも早く振動が到達したセンサをセンサ６ａ〜６ｄの中
から基準センサとして選択し、基準センサに対応した信
号ｓｗを信号波形検出回路９に出力する。
成及び振動ペンの構成は実施例１と同じながら、信号波
形検出回路９の構成が異なっている。 ＜演算制御回路の説明＞図７は、本実施例における演算
制御回路１の概略構成を示した図である。構成そのもの
は実施例１と同じながら、入出力信号が異なっている。
図７においては、マイクロコンピュータ３１に信号波形
検出回路９からの信号ｔｗa 〜ｔｗd が入力され、マイ
クロコンピュータ３１はこれらｔｗ信号を比較してもっ
とも早く振動が到達したセンサをセンサ６ａ〜６ｄの中
から基準センサとして選択し、基準センサに対応した信
号ｓｗを信号波形検出回路９に出力する。
【００４６】タイマ３３は基準センサとその他のセンサ
間の振動が検出されるまでの振動伝達遅延時間差信号を
測定する。
間の振動が検出されるまでの振動伝達遅延時間差信号を
測定する。
【００４７】振動波形検出回路９から入力される基準セ
ンサと他のセンサとの振動到達タイミングの差信号は、
検出信号入力ポート３５を介してラッチ回路３４ｂ〜３
４ｄに入力される。ラッチ回路３４ｂ〜３４ｄのそれぞ
れは、基準センサ以外の各振動センサに対応しており、
対応するセンサと基準センサとの到達遅延時間差信号を
受信している間のタイマ３３の計時値をラッチする。こ
うしてすべての差信号の受信が成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。マイクロコンピユータ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３４ｂ
〜３４ｄから各々の振動到達時間差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。そして、Ｉ／Ｏポート３
７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を介しインターフエース回路
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。 ＜振動伝播時間検出の説明＞振動伝播時間の検出は、実
施例１とほとんど同じ手順で行われるが、実施例１では
特定のセンサを基準にして基準となるセンサと他のセン
サとの検知する振動遅延時間の差を検出しているが、本
実施例では特定のセンサを基準とせず、ひとつの振動を
最も早く振動を検出したセンサを基準として遅延時間を
検出する。
ンサと他のセンサとの振動到達タイミングの差信号は、
検出信号入力ポート３５を介してラッチ回路３４ｂ〜３
４ｄに入力される。ラッチ回路３４ｂ〜３４ｄのそれぞ
れは、基準センサ以外の各振動センサに対応しており、
対応するセンサと基準センサとの到達遅延時間差信号を
受信している間のタイマ３３の計時値をラッチする。こ
うしてすべての差信号の受信が成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。マイクロコンピユータ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３４ｂ
〜３４ｄから各々の振動到達時間差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。そして、Ｉ／Ｏポート３
７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を介しインターフエース回路
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。 ＜振動伝播時間検出の説明＞振動伝播時間の検出は、実
施例１とほとんど同じ手順で行われるが、実施例１では
特定のセンサを基準にして基準となるセンサと他のセン
サとの検知する振動遅延時間の差を検出しているが、本
実施例では特定のセンサを基準とせず、ひとつの振動を
最も早く振動を検出したセンサを基準として遅延時間を
検出する。
【００４８】図８は、信号波形検出回路９の構成の一部
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【００４９】図において、各センサごとに信号処理部６
０〜６３があり、信号処理部内では、振動センサの出力
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
検出信号の余分な信号が取り除かれ、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に入力されて、検出信号のエンベロープのみが取
り出される。エンベロープ変曲点のタイミングは、エン
ベロープ変曲点検出回路５３によって検出される。
０〜６３があり、信号処理部内では、振動センサの出力
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
検出信号の余分な信号が取り除かれ、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に入力されて、検出信号のエンベロープのみが取
り出される。エンベロープ変曲点のタイミングは、エン
ベロープ変曲点検出回路５３によって検出される。
【００５０】一方、信号検出回路５５は、まず振動セン
サ６ａで検出された信号波形４２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。単
安定マルチバイブレータ５６は、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４
８（ｔｗ）を開く。各センサからのゲート信号ｔｗａ〜
ｔｗｄは演算制御回路１にも入力される。演算制御回路
１で最も早く（あるいは最も遅く）振動が到達したセン
サとしてたとえばセンサ６ａが選択された場合、演算制
御回路のマイクロコンピュータ３１はｓｗ信号としてセ
ンサａを基準とする旨の出力をする。演算制御回路１か
らのｓｗ信号により、マルチプレクサ５７がスイッチン
グされ、センサ６ａとその他のセンサとの３通りの信号
の組み合わせが選択され、Δｔｐ信号検出回路５８とΔ
ｔｇ信号検出回路５９とに出力される。
サ６ａで検出された信号波形４２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。単
安定マルチバイブレータ５６は、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４
８（ｔｗ）を開く。各センサからのゲート信号ｔｗａ〜
ｔｗｄは演算制御回路１にも入力される。演算制御回路
１で最も早く（あるいは最も遅く）振動が到達したセン
サとしてたとえばセンサ６ａが選択された場合、演算制
御回路のマイクロコンピュータ３１はｓｗ信号としてセ
ンサａを基準とする旨の出力をする。演算制御回路１か
らのｓｗ信号により、マルチプレクサ５７がスイッチン
グされ、センサ６ａとその他のセンサとの３通りの信号
の組み合わせが選択され、Δｔｐ信号検出回路５８とΔ
ｔｇ信号検出回路５９とに出力される。
【００５１】そして、モノマルチバイブレータ等から構
成されたとΔｔｇ信号検出回路５９では、基準となるセ
ンサ６ａとその他のセンサとの間のエンベロープ遅延時
間検出差信号Δｔｇ１〜Δｔｇ３を形成され（図４では
基準センサ６ａと６ｂとの差；信号４３１）、演算制御
回路１に入力される。
成されたとΔｔｇ信号検出回路５９では、基準となるセ
ンサ６ａとその他のセンサとの間のエンベロープ遅延時
間検出差信号Δｔｇ１〜Δｔｇ３を形成され（図４では
基準センサ６ａと６ｂとの差；信号４３１）、演算制御
回路１に入力される。
【００５２】また、Δｔｐ検出回路５８では、選択され
た基準センサ６ａのゲート信号４８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、同様に振動センサ６ｂで検出した信号を入力して２
センサ間の位相遅延時間差信号Δｔｐ１が演算制御回路
１に供給されることになる。なお、以上説明した信号
は、振動センサ６ａと６ｂとに対するものであり、他の
２通りの振動センサの組み合わせにも同じ手順で信号Δ
ｔｐ２及びΔｔｐ３が形成される。
た基準センサ６ａのゲート信号４８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、同様に振動センサ６ｂで検出した信号を入力して２
センサ間の位相遅延時間差信号Δｔｐ１が演算制御回路
１に供給されることになる。なお、以上説明した信号
は、振動センサ６ａと６ｂとに対するものであり、他の
２通りの振動センサの組み合わせにも同じ手順で信号Δ
ｔｐ２及びΔｔｐ３が形成される。
【００５３】以上のようにして得られた信号群は、実施
例１と同じ意味を有する信号群であり、たとえばセンサ
６ａを基準とするならば、実施例１で説明した式（１）
〜（２５）によって座標を得ることができる。また、基
準となるセンサが６ｂ〜６ｄである場合にも、同じ要領
で座標を算出することができる。
例１と同じ意味を有する信号群であり、たとえばセンサ
６ａを基準とするならば、実施例１で説明した式（１）
〜（２５）によって座標を得ることができる。また、基
準となるセンサが６ｂ〜６ｄである場合にも、同じ要領
で座標を算出することができる。
【００５４】以上説明したように、得られるセンサ間の
振動伝達時間の差信号から座標を直接リアルタイムに求
めることが可能となり、ペン内部を振動が伝播する時間
（到達遅延時間のオフセット分）が、２センサ間で相殺
されることにより無視されるため、ペン内部（特にペン
先）での振動伝達時間の温度変化の影響を受けることが
ないため、環境変化による誤入力や精度低下がないとい
う効果がある。
振動伝達時間の差信号から座標を直接リアルタイムに求
めることが可能となり、ペン内部を振動が伝播する時間
（到達遅延時間のオフセット分）が、２センサ間で相殺
されることにより無視されるため、ペン内部（特にペン
先）での振動伝達時間の温度変化の影響を受けることが
ないため、環境変化による誤入力や精度低下がないとい
う効果がある。
【００５５】また、基準となるセンサに最も早く振動が
到達したセンサ或は最も遅く到達したセンサを判定して
選択するため、得られる時間差信号（Δｔｐ，Δｔｇ）
がすべて同符号となり、電気的な検出がし易いばかりで
なく、Δｄの符号判定が不要なので座標算出の手順が簡
単になる。 ［実施例３］第３の実施例として、実施例１の座標入力
装置と同様、装置本体は図１の構成であり、振動ペン３
は図２の構成である。ただし、振動入力ペンに於て異な
る座標入力装置を説明する。
到達したセンサ或は最も遅く到達したセンサを判定して
選択するため、得られる時間差信号（Δｔｐ，Δｔｇ）
がすべて同符号となり、電気的な検出がし易いばかりで
なく、Δｄの符号判定が不要なので座標算出の手順が簡
単になる。 ［実施例３］第３の実施例として、実施例１の座標入力
装置と同様、装置本体は図１の構成であり、振動ペン３
は図２の構成である。ただし、振動入力ペンに於て異な
る座標入力装置を説明する。
【００５６】図９は本実施例による信号波形検出回路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ための図である。信号４２以下は実
施例１と同じながら、信号４０及び信号４１が異なって
いる。
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ための図である。信号４２以下は実
施例１と同じながら、信号４０及び信号４１が異なって
いる。
【００５７】矩形波４０は、振動ペン３のペンタイマ２
２で発生された、信号波形検出回路９とは非同期のパル
ス幅の大きな信号である。この矩形波４０は、発信回路
２３により整流処理された後、振動子４へと駆動信号４
１として印加される。振動子４から振動伝達板８に伝達
された振動の処理については実施例１と同じものである
のでここでは省き、振動ペン３における駆動信号の整流
処理について説明する。 ＜駆動信号の整流処理＞振動ペン３の駆動回路２で行わ
れる矩形波４０の整流処理について述べる。
２で発生された、信号波形検出回路９とは非同期のパル
ス幅の大きな信号である。この矩形波４０は、発信回路
２３により整流処理された後、振動子４へと駆動信号４
１として印加される。振動子４から振動伝達板８に伝達
された振動の処理については実施例１と同じものである
のでここでは省き、振動ペン３における駆動信号の整流
処理について説明する。 ＜駆動信号の整流処理＞振動ペン３の駆動回路２で行わ
れる矩形波４０の整流処理について述べる。
【００５８】図１０に駆動回路２の中の発振回路２３の
出力段に設ける整流回路の例を示す。ひとつのトランス
とダイオードの組み合わせで簡単に駆動信号の処理が可
能である。この整流回路によって、矩形波４０は駆動信
号４１’に変換される。矩形波４０の波形のままで振動
子４を駆動した場合、検出される信号は駆動信号が立ち
上がりで始まるときと、立ち下がりで始まるときとで検
出波形の位相が１８０度ずれる。しかし、整流処理によ
って駆動信号４１’のように、いずれの駆動タイミング
も立ち上がりで始まるため検出波形の位相ずれがなくな
る。
出力段に設ける整流回路の例を示す。ひとつのトランス
とダイオードの組み合わせで簡単に駆動信号の処理が可
能である。この整流回路によって、矩形波４０は駆動信
号４１’に変換される。矩形波４０の波形のままで振動
子４を駆動した場合、検出される信号は駆動信号が立ち
上がりで始まるときと、立ち下がりで始まるときとで検
出波形の位相が１８０度ずれる。しかし、整流処理によ
って駆動信号４１’のように、いずれの駆動タイミング
も立ち上がりで始まるため検出波形の位相ずれがなくな
る。
【００５９】このため、振動子４を駆動する駆動波形を
常に同じ波形にすることができ、誤検出を起こさずに周
波数の低いタイマにより振動ペン３を駆動することがで
き、ペン３の消費する電力を小さくすることができる。
常に同じ波形にすることができ、誤検出を起こさずに周
波数の低いタイマにより振動ペン３を駆動することがで
き、ペン３の消費する電力を小さくすることができる。
【００６０】なお、図１１（ａ）のように、ペン３にノ
ック式の電源スイッチを設けたり、図１１（ｂ）のよう
に、ホーン５に感圧式の電源スイッチを設けたりするこ
とにより、ペン３を使用するときに限り電源電力を供給
し、消費電力をより低減することができる。
ック式の電源スイッチを設けたり、図１１（ｂ）のよう
に、ホーン５に感圧式の電源スイッチを設けたりするこ
とにより、ペン３を使用するときに限り電源電力を供給
し、消費電力をより低減することができる。
【００６１】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
きることはいうまでもない。
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
きることはいうまでもない。
【００６２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる座
標入力装置及び方法によれば、群遅延時間信号と位相遅
延時間信号を有する板波において、環境変化に伴う座標
入力の精度の低下を防止することが可能となる。
標入力装置及び方法によれば、群遅延時間信号と位相遅
延時間信号を有する板波において、環境変化に伴う座標
入力の精度の低下を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】座標入力装置の概略説明図である。
【図２】振動ペンの概略説明図である。
【図３】演算制御回路の構成を示すブロック図である。
【図４】信号処理のタイミングチャートである。
【図５】信号波形検出回路の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図６】座標位置算出のための説明図である。
【図７】他の実施例における演算制御回路の構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図８】他の実施例における信号波形検出回路の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図９】他の実施例における信号処理のタイミングチャ
ートである。
ートである。
【図１０】整流回路の図である。
【図１１】振動ペンの外観図である。
【図１２】座標入力装置の概略説明図および信号波形検
出回路の構成を示すブロック図である。
出回路の構成を示すブロック図である。
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 ペン先、 ６ 振動センサ、 ７ 防振材、 ８ 振動伝達板、 ９ 信号波形検出回路、 １０ ディスプレイ駆動回路、 １１ ディスプレイである。
───────────────────────────────────────────────────── 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 田中 淳 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 実開 昭64−7340（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G06F 3/03
Claims (11)
- 【請求項１】 点状の振動源より振動伝達板に振動を入
力し、該振動を検出して振動源の座標を算出する座標入
力装置であって、 前記振動伝達板に設けられた複数の振動検出手段と、 前記複数の振動検出手段のうちの１つの振動検出手段を
基準とし、該基準となる振動検出手段が振動により発生
した群遅延時間信号を検出した時間と、他の振動検出手
段が前記振動により発生した群遅延時間信号を検出した
時間との差を測定する第１の測定手段と、前記複数の振動検出手段のうちの１つの振動検出手段を
基準とし、該基準となる振動検出手段が前記振動により
発生した位相遅延時間信号を検出した時間と、他の振動
検出手段が前記振動より発生した位相遅延時間信号を検
出した時間との差を測定する第２の測定手段と、 前記第１及び第２測定手段により測定された時間の差を
基に、振動源の位置を算出する手段とを備えることを特
徴とする座標入力装置。 - 【請求項２】 前記複数の振動検出手段のうち、ひとつ
の振動について最も早く検出した振動検出手段を判定す
る判定手段を更に備え、該判定手段により最も早く振動
を検出したと判定された振動検出手段を前記基準となる
振動検出手段とすることを特徴とする請求項１記載の座
標入力装置。 - 【請求項３】 前記基準となる振動検出手段はあらかじ
め定められていることを特徴とする請求項１記載の座標
入力装置。 - 【請求項４】 所定の周期で矩形波の信号を発するタイ
マ手段と、前記矩形波の立ち上がりと立ち下がりのエッジをパルス
信号に変換する手段と、 前記パルス信号を整流する整流手段と を有する振動入力
ペンと、 前記発振手段により入力された振動を検出して座標位置
を算出する算出手段とを備えることを特徴とする座標入
力装置。 - 【請求項５】 前記振動入力ペンは電力を供給する電源
手段を更に有し、前記発振手段と前記算出手段とは電気
的に接続されていないことを特徴とする請求項４記載の
座標入力装置。 - 【請求項６】 前記振動入力ペンは前記電源手段により
供給される電力を継断するスイッチ手段を更に備えるこ
とを特徴とする請求項５記載の座標入力装置。 - 【請求項７】 点状の振動源より振動伝達板に振動を入
力し、該振動を検出して振動源の座標を算出する座標入
力方法であって、 前記振動伝達板に設けられた複数の振動検出手段のうち
の１つの振動検出手段を基準とし、該基準となる振動検
出手段が振動により発生した群遅延時間信号を検出した
時間と、他の振動検出手段が前記振動により発生した群
遅延時間信号を検出した時間との差を測定する第１の測
定工程と、前記複数の振動検出手段のうちの１つの振動検出手段を
基準とし、該基準となる振動検出手段が前記振動により
発生した位相遅延時間信号を検出した時間と、他の振動
検出手段が該振動より発生した位相遅延時間信号を検出
した時間との差を測定する第２の測定工程と、 前記第１及び第２測定工程により測定された時間の差を
基に、振動源の位置を算出する工程とを備えることを特
徴とする座標入力方法。 - 【請求項８】 前記複数の振動検出手段のうち、ひとつ
の振動について最も早く検出した振動検出手段を判定す
る判定工程を更に備え、該判定工程により最も早く振動
を検出したと判定された振動検出手段を前記基準となる
振動検出手段とすることを特徴とする請求項７記載の座
標入力方法。 - 【請求項９】 前記基準となる振動検出手段はあらかじ
め定められていることを特徴とする請求項７記載の座標
入力方法。 - 【請求項１０】 所定の周期で矩形波の信号を発するタ
イマ手段と、前記矩形波の立ち上がりと立ち下がりのエ
ッジをパルス信号に変換する手段と、前記パルス信号を
整流する整流手段とを有する振動ペンにより入力された
振動を検出し、座標位置を算出することを特徴とする座
標入力方法。 - 【請求項１１】 前記振動入力ペンは、電源手段と、該
電源手段により供給される電力を継断するスイッチ手段
とを更に備えることを特徴とする請求項１０記載の座標
入力方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22177092A JP3167801B2 (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | 座標入力装置及びその方法 |
| DE69324417T DE69324417T2 (de) | 1992-08-20 | 1993-08-17 | Vorrichtung und Verfahren zur Koordinateneingabe und Oszillationsgenerator |
| EP93113154A EP0584695B1 (en) | 1992-08-20 | 1993-08-17 | Coordinate input apparatus and method, and oscillation generating apparatus |
| US08/458,459 US5539160A (en) | 1992-08-20 | 1995-06-02 | Coordinate input apparatus and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22177092A JP3167801B2 (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | 座標入力装置及びその方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0667794A JPH0667794A (ja) | 1994-03-11 |
| JP3167801B2 true JP3167801B2 (ja) | 2001-05-21 |
Family
ID=16771933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22177092A Expired - Fee Related JP3167801B2 (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | 座標入力装置及びその方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5539160A (ja) |
| EP (1) | EP0584695B1 (ja) |
| JP (1) | JP3167801B2 (ja) |
| DE (1) | DE69324417T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6005248B1 (ja) * | 2015-11-27 | 2016-10-12 | 株式会社フロムアイコーポレーション | ブラジャー |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5565893A (en) * | 1993-05-07 | 1996-10-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Coordinate input apparatus and method using voltage measuring device |
| JP3243100B2 (ja) * | 1994-01-12 | 2002-01-07 | キヤノン株式会社 | 温度移相回路及び座標入力装置 |
| DE19549493B4 (de) * | 1994-04-06 | 2005-03-24 | Fujitsu Ltd., Kawasaki | Anordnung zur Detektion der Position eines kabellosen Stiftes auf einem Tablett |
| FR2725513B1 (fr) * | 1994-10-06 | 1996-12-20 | Univ Paris Curie | Dispositif d'acquisition de coordonnees de la pointe d'un stylet en deplacement sur une plaque |
| US6236391B1 (en) * | 1995-01-24 | 2001-05-22 | Elo Touchsystems, Inc. | Acoustic touch position sensor using a low acoustic loss transparent substrate |
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| US7091958B1 (en) | 1995-07-20 | 2006-08-15 | Kabushiki Kaisha Sega Enterprises | Image processing device, image processing method, input device used therin, game device and recording medium |
| US5761087A (en) * | 1996-01-10 | 1998-06-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Coordinate input device and a control method therefor |
| JPH09190268A (ja) | 1996-01-11 | 1997-07-22 | Canon Inc | 情報処理装置およびその方法 |
| US6225986B1 (en) | 1997-01-06 | 2001-05-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Coordinate input apparatus and its control method |
| JPH11249803A (ja) | 1998-03-03 | 1999-09-17 | Canon Inc | 座標入力装置及びその制御方法、コンピュータ可読メモリ |
| JP5335574B2 (ja) * | 2009-06-18 | 2013-11-06 | キヤノン株式会社 | 画像処理装置及びその制御方法 |
| JP5322806B2 (ja) * | 2009-06-29 | 2013-10-23 | Ｋｄｄｉ株式会社 | ポインティングシステム |
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| US11157099B2 (en) * | 2019-08-05 | 2021-10-26 | Adx Research, Inc. | Electronic writing device and a method for operating the same |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3504334A (en) * | 1968-10-16 | 1970-03-31 | Stromberg Datagraphix Inc | Rectangular coordinate indicating system employing cordless stylus |
| US3587022A (en) * | 1969-11-21 | 1971-06-22 | Fasco Industries | Thermostatic switches and process and apparatus for calibrating same |
| US3857022A (en) * | 1973-11-15 | 1974-12-24 | Integrated Sciences Corp | Graphic input device |
| GB2042726A (en) * | 1979-03-07 | 1980-09-24 | Bransbury R | Pattern Logging Device |
| DE3779019D1 (de) * | 1986-06-27 | 1992-06-17 | Canon Kk | Koordinateneingabegeraet. |
| US5097415A (en) * | 1987-03-24 | 1992-03-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Coordinates input apparatus |
| US4887245A (en) * | 1987-04-06 | 1989-12-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Coordinates input apparatus |
| JP2535626B2 (ja) * | 1989-10-27 | 1996-09-18 | キヤノン株式会社 | 座標入力装置 |
| US5308936A (en) * | 1992-08-26 | 1994-05-03 | Mark S. Knighton | Ultrasonic pen-type data input device |
-
1992
- 1992-08-20 JP JP22177092A patent/JP3167801B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-08-17 EP EP93113154A patent/EP0584695B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-08-17 DE DE69324417T patent/DE69324417T2/de not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-06-02 US US08/458,459 patent/US5539160A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6005248B1 (ja) * | 2015-11-27 | 2016-10-12 | 株式会社フロムアイコーポレーション | ブラジャー |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69324417T2 (de) | 1999-11-04 |
| JPH0667794A (ja) | 1994-03-11 |
| EP0584695A3 (en) | 1994-04-13 |
| US5539160A (en) | 1996-07-23 |
| DE69324417D1 (de) | 1999-05-20 |
| EP0584695B1 (en) | 1999-04-14 |
| EP0584695A2 (en) | 1994-03-02 |
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Legal Events
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