JP3171836B2 - 座標入力装置及び方法 - Google Patents

座標入力装置及び方法

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は座標入力装置及び方法、詳しくは座標入力板
上の所望の位置に押圧された座標入力ペンの位置を検出
し、対象機器に出力する座標入力装置及び方法に間する
ものである。
[従来の技術] 近年、オンラインで手書きの文字・図形の認識を行う
システムが次世代のマン・マシンインタフェースを担う
ものとして注目されている。この手書き認識システムに
おいては、座標入力装置と表示装置を重ねて配置し、ペ
ン状の指示器で手書きされた文字や図形の軌跡をそのま
ま表示装置に表示するという構成がとられている。すな
わち、あたかも紙面上に手書きする感覚で文字・図形等
を入力することができる。
[発明が解決しようとする課題] ところで、この様なシステムにおける座標入力装置の
制御は必要とされる分解能で量子化した座標値データを
一定時間毎にサンプリングし、その都度、その座標値デ
ータを記憶装置上の定められたエリアに格納する、もし
くは通信手段を介して主たる情報記憶処理装置に伝送す
る。尚、以下では座標値データの群を点列データとい
う。
さて、文字認識等を行う主たる情報処理装置が上記格
納或いは伝送された点列データをそのままの形で利用す
ることはあまり適切ではない。タブレツト面を透明部材
にすることが容易な抵抗膜方式,超音波振動方式等の座
標入力装置では、ペンアツプ直後及びペンダウン直前等
の筆圧の過渡状態にある時の検出座標はゆらぎが大きい
のであるが、上記点列データにはその筆圧が過渡期のデ
ータも含んでいる。
以上の如き座標値のゆらぎは文字や図形の認識に甚だ
不都合であるから、1文字あるいは一図形の入力が完了
した後、該文字・図形の入力によって得られた点列デー
タからこのようなゆらぎの要素を削除した点列データを
改めて構築しなおし、再構築した点列データを基に文字
・図形等の認識の処理を行なわねばならない。
しかしながらこれには、次のような欠点がある。
1)点列データを記憶しておくエリアの他に、ゆらぎの
要素を削除して再構築した点列データを記憶しておくエ
リアを別に必要とする。
2)漢字などのようにストローク数が多く複雑な構成要
素を持つ文字・図形の場合ゆらぎの要素を削除する処理
に相当の時間を要する。
以上の欠点は結果として例えば文字・図形等の認識率
そしてその速度をも低下させるものである。
本発明はかかる課題に鑑みなされたものであり、簡単
な処理でもって、入力ペンがペンアップ状態からペンダ
ウン状態になった場合、及び、その逆に移行する場合の
筆圧の過度期の座標については出力対象外とすることが
でき、しかも、出力対象に負担をかけず、安定した座標
データを出力することを可能ならしめる座標入力装置及
び方法を提供しようとするものである。
[課題を解決するための手段] この課題を解決するため、例えば本発明の座標入力装
置は以下の構成を備える。すなわち、 入力ペンによる座標入力を所定時間間隔毎にサンプリ
ングするサンプリング手段と、 該サンプリング手段によるサンプリング結果に基づい
て座標値を検出する座標値検出手段と、 検出された座標値を座標値データとして順に記憶する
記憶手段と、 該記憶手段に記憶された座標値データを記憶順に出力
する出力手段と、 前記入力ペンのペンアップ及びペンダウンを判断する
判断手段と、 該判断手段によってペンアップ状態からペンダウン状
態に移行したと判断されてから、サンプリングするタイ
ミングが所定回数に到達した場合、前記座標値検出手段
で座標値の検出を開始し、検出された座標値を座標値デ
ータとして前記記憶手段に順に記憶させ、前記判断手段
によってペンダウン状態からペンアップ状態に移行した
と判断された場合、前記記憶手段に記憶されている未出
力データを破棄する制御手段とを備える。
[実施例] 以下、添付図面に従つて本発明に係る実施例を詳細に
説明する。
第1図は表示装置と座標入力装置とを重ね合わせた一
体型の入力装置を具備する電子機器の構成図である。
図中、10は装置全体の制御を司るCPUである。11は抵
抗膜を用いた透明な入力タブレツトであつて、指示ペン
13によってタブレツト面を押圧指示することで座標入力
を行うものである。この入力タブレツト11は表面にITO
等の材料を蒸着、或いは印刷するなどして抵抗膜を形成
したガラス板11a(下層)とPETフイルム11b(上層)で
構成されており、ガラス板11aとフイルム11b夫々の抵抗
膜面が向き合うように重ねて配置してある。そして、こ
れら両者の間には微少なシリコンゴムなどのスペーサ
(図示せず)が配置されていて、フイルムの表面を押圧
したときだけ押圧点において両者の抵抗膜が接触するよ
うになっている。また、ガラス板、フイルムとも抵抗膜
の両端部には該抵抗膜への電圧の印加ないしは電位の計
測の為の端子として導体パターンが形成されている。
12は抵抗膜の両端へaの一定電圧の印加および電位の
計測を行う押圧点検出回路で、計測された電位の大きさ
により押圧点位置を検知する。
13はCPU10の制御処理手順等を格納しているROM、14は
CPU10のワークエリア及び各種データを格納するRAMであ
る。15は所定周期毎、例えば10msec毎にCPU10に対して
割り込みパルス信号を出力するINT信号発生回路であ
る。17は液晶駆動回路16により駆動される液晶表示板で
あり、先のタブレット11の下側に位置させている。
尚、CPU10は通常時は文字・図形等の認識や文書処理
等の情報処理を行つているのであるが、上記割り込み処
理毎に押圧点検出回路12の制御を行い、指示点座標値の
サンプリングを行うようになつている。また、ROM13に
は上述した文字・図形等の認識処理に係るプログラムを
はじめ、後述する第4図のフローチヤートに係るプログ
ラムも格納されている。
<座標検出の原理の説明(第2図)> 第2図は実施例におけるタブレット11とCPU10そして
押圧点検出回路12の具体的な回路関係を示している。押
圧点検出回路12は図示のトランジスタTr1〜Tr4と抵抗か
ら構成されている。
以下、第2図を参照しながら指示ペン13のアツプ/ダ
ウンの検出原理と座標検出の原理を説明する。
先ず、CPU10よりトランジスタTr1に対してON、トラン
ジスタTr2〜Tr4に対してOFFの信号を出力する。この時
タブレツトが完全に押圧されていれば、タブレット11の
2枚の抵抗膜が接触することにより、ある閾値Vth以上
の電位がX出力に得られる。また、タブレツトに押圧が
ないか不完全であつた場合にはVth未満の電位しかX出
力に表われない。従つて、このX出力電位をA/Dコンバ
ータ21を介してCPU10で計測することでペンのアツプ/
ダウンを判定することができる。
次に座標検出を行う場合の制御について述べる。まず
X軸の座標を検出するにはトランジスタTr1,Tr2に対し
てON、トランジスタTr3,Tr4に対してOFFの信号を送る。
この状態でX入力の電位はタブレツト押圧点のX座標に
依存しており、この電位をA/D変換し取り込むことでX
座標値のデータを得る。すなわち、この変換されたデー
タでもつて指示ペン13のガラス板上の位置(X軸)が検
出できることになる。同様に、Y軸の座標を検出するに
はトランジスタTr1,Tr2に対してOFF、トランジスタTr3,
Tr4に対してONの信号を送り、Y出力の電位データを取
り込む。
<処理概要の説明(第3図)> さて、前述のVthを高めに設定すれば、筆圧が不十分
な時の座標検出をしないようにすることが可能にはな
る。しかしながら、ペンのアツプ/ダウンを判定するこ
とのできるこのVthの大きさはタブレツトの押圧位置に
よつて異なる、個々のセツト毎に異なる、経年変化によ
り下方へ推移する等という特性があるので、あまり高め
に設定すると通常の筆圧時にもペンアツプと誤判定して
いしまうおそれがある。従つて、マージンも考慮する
と、若干低めに設定せざるをえない。このことが、従来
技術の欠点の一因になつているわけである。すなわち、
筆圧の過渡期など筆圧の不十分な時でもペンダウンと判
定され、抵抗膜どうしの接触が不十分のまま座標検出を
行つてしまうわけである。
そこで、本実施例では次のような制御方式を採用する
ことにした。第3図(a)に示すようにRAM14中にカウ
ンタ(1バイト)とn個分の座標値データを記憶するエ
リアを設定する。座標値データをX,Y夫々16ビツトで表
わしたとすると1点の情報を表わすためには4バイト必
要となるから、上記カウンタおよび座標値データ記憶エ
リアのアドレスは図に示すようにl,l+1〜l+4,l+5
〜l+8,…,l+4n−3〜l+4nとなる。カウンタは前述
割り込み処理の時にペンアツプの場合はゼロクリアし、
ペンダウンの場合は1インクリメントし、割り込み処理
を終了する。しかし、ペンダウンの場合でもカウンタの
内容がある値(以下、“K"とする)に達するまでは座標
検出を行わずに、そのまま割り込み処理を終了する。何
回かの割り込み処理を繰り返した後、上記カウンタの内
容が“K"に達したら座標検出を行いサンプリングした座
標値データをアドレスl+1からはじまる記憶エリアに
記憶する。
ペンダウン直後の筆圧過渡的な状態の継続時間は、タ
ブレツトの保持状態、ペンの材質、ユーザの筆記動作に
よつて異なるが、概ね数10msecから100msec程度であ
る。実施例では割り込み処理を10msec毎に行うものであ
るから、“K"の値を5〜10程度にすることで、ペンダウ
ン直後の不確実な座標値データを除去することができ
る。
以後、サンプリングのたびごとに座標値データを記憶
エリア#1に記憶するのであるが、これに先立ち第3図
(b)に示すように記憶エリア#n−1内のデータを記
憶エリア#nへ、記憶エリア#2内のデータを記憶エリ
ア#3へ、そして記憶エリア#1の内容(直前に入力さ
れた座標データ)を記憶エリア#2へというように記憶
エリアをひとつづ移動させる。そして上述した移動処理
の前の記憶エリア#nに記憶しておいた座標値データを
検出座標としてRAM14上に別に定められた点列データ記
憶エリアに出力し、メイン処理へと渡していく。勿論、
サンプリングがn回以下のときには出力すべき座標値デ
ータはまだ存在しないから出力は行わない。サンプリン
グがn回を越えたのを知るには前述カウンタの内容が
“k+n−1"に達したか否かで認知できる。そして“K
+n−1"に達したら、それ以上のインクリメントは行わ
ない。以上述べた処理でもつて、メイン処理に渡す検出
座標の出力は常にn回前のサンプリングデータになるわ
けである。
さて1ストロークの入力が終つてペンアツプが検知さ
れた場合は、カウンタをゼロクリアして割り込み処理を
終了する。このとき記憶エリア#1〜#nに記憶してお
いた座標値データは出力せずに捨て去る。ペンアツプ直
前の筆圧が過渡状態にある継続時間は、概ね数10msec程
度であるから、前述のようにサンプリング周期を10msec
とした場合、nを3〜7程度にすることでペンアツプ直
前の不確実な座標値データを出力データから除去するこ
とができる。
ところで、検出座標の出力は常にn回前のサンプリン
グ座標値とからなる入力から出力までの間にn×サンプ
リング周期だけ遅れが生じることになる。しかし100mse
c程度までの遅れであればユーザが遅れを感じることは
ほとんどない。従つて上記のようにサンプリング周期を
10msec、nを3〜7とした場合には実用上全く問題がな
い。
<処理手順の説明(第4図)> 以上の処理を第4図のフローチヤートにまとめる。
尚、このフローチヤートは先にも説明したように、INT
信号発生回路15よりの信号の受信により実行される割り
込み処理を示している。
先ず、ステツプS101においてペンアツプであるかペン
ダウンであるかを判別する。ペンアツプであつた時はス
テツプS102においてカウンタをゼロクリアし、メインル
ーチンに復帰する。また、ペンダウンであつた時は、ス
テツプS103に進み、カウンタの値と“k+n−1"とを比
較する。この結果、カウンタの値が“k+n−1"未満で
あればまだ座標値データを出力する段階になつていない
ことを示しているからステツプS104以降の処理を行う。
ステツプS104ではまず、カウンタを1インクリメント
する。そして、次のステツプS105においてカウンタの内
容がK未満であるか否かを調べる。K未満のときは、ま
だペンダウン直後の筆圧過渡期であるからそれ以上の処
理は行わず、メインルーチンに復帰する。一方、“K"以
上であるときは筆圧安定期であるからステツプS106,107
に進む。ステツプS106においては、各記憶エリア内のデ
ータを次に記憶エリアへ移動させる。然る後、ステツプ
S107において座標値の検出を行い、この検出座標値デー
タを記憶エリア#1内に記憶させ、メインルーチンに戻
る。
一方、ステツプS103で、カウンタの値が“K+n−1"
に達したことが判明したときには、処理はステツプS108
に進んで、記憶エリアエリア#nに記憶されていた座標
データを検出データとして出力し、上述した処理を行
う。
<他の実施例の説明(第5図,第6図)> 上述した実施例では、ペンダウンの直後およびペンア
ツプの直前での座標データを出力しない場合であつた
が、ペンダウンしているときにも、座標値にゆらぎが発
生することがわかつた。
例えば第5図に示すように点線の毎き筆跡に対しP1,P
2,P3という検出座標値が得られたとする。P2にはノイズ
・量子化誤差・一時的な筆圧不足等々の原因によりゆら
ぎが生じている。このゆらぎの量をみかけ上減少させる
には図からも明らかなようにP2のデータそのものより
も、その点の前後する点との平均値、すなわち、 を出力すれば良い。
従つて前述実施例のように単純に記憶エリア#nの座
標値データを出力データとするのではなく、第6図に示
すように記憶エリア#n,#n−1,#n−2の平均値を出
力するようにすれば、ノイズ等の原因によつて生じるゆ
らぎを減少させることができる。
勿論、平均の対称は3者に限定されるわけではなく、
n個の記憶データのうちの任意のm個でよい。
また、平均(補正)の仕方も相加平均だけでなく、例
えば、 のように重みを付けたり、相乗平均であつても構わな
い。
このようにn個中のm個の平均値を出力データとする
場合、ペンアツプ時に捨て去られるのは#1からn−m
個のデータである。従つてn−mを3乃至7程度にすれ
ば前述実施例の場合と同様、ペンアツプ直前の不確実な
座標値データを出力データから除外できる。
以上説明した様に本実施例によれば、ペンアツプ/ダ
ウン時の不安定な検出座標データを除去して出力するの
で、安定した座標データを出力することが可能となる。
従つて、結果的に認識効率を上げることが可能となる。
また、座標データを出力するとき、そのデータの前後
するデータ群から当該データを補正することにより、ペ
ンダウン中の筆圧変化等の影響を少なくした座標データ
を出力することが可能となる。
尚、実施例で検出データの出力対象を装置自身(メイ
ンルーチン)としたが、外部のホストコンピユータ等で
あつても良いことは勿論である。この場合、本装置は座
標検出だけの装置となるので、メインルーチンでもつて
座標検出を行えば良い(INT信号発生回路15等は不要に
なる)。
また、前述実施例では座標入力装置として抵抗膜方式
のものを例に説明を行つたが、本発明はこれに限定され
るわけではなく、筆圧が不完全だと検出座標値にゆらぎ
を生ずる他の方式(例えば超音波振動方式)の座標入力
装置に広く応用できることは言うまでもない。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、簡単な処理でも
って、入力ペンがペンアップ状態からペンダウン状態に
なった場合、及び、その逆に移行する場合の筆圧の過度
期の座標については出力対象外とすることができ、しか
も、出力対象に負担をかけず、安定した座標データを出
力することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本実施例における電子機器のブロツク構成図、 第2図は押圧点検出と座標検出の原理を説明するための
図、 第3図(a),(b)はRAM中のカウンタと座標データ
を説明する図、 第4図は本実施例における割り込み処理の内容を説明す
るためのフローチヤート、 第5図は座標データの補正の概要を説明するための図、 第6図は補正処理する場合のデータの格納状態を示す図
である。 図中、10……CPU、11……タブレツト、12……押圧点検
出回路、13……ROM、14……RAM、15……INT信号発生回
路、16……液晶表示板、17……液晶駆動回路である。
フロントページの続き (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 特開 昭61−110300(JP,A) 特開 昭59−168583(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力ペンによる座標入力を所定時間間隔毎
    にサンプリングするサンプリング手段と、 該サンプリング手段によるサンプリング結果に基づいて
    座標値を検出する座標値検出手段と、 検出された座標値を座標値データとして順に記憶する記
    憶手段と、 該記憶手段に記憶された座標値データを記憶順に出力す
    る出力手段と、 前記入力ペンのペンアップ及びペンダウンを判断する判
    断手段と、 該判断手段によってペンアップ状態からペンダウン状態
    に移行したと判断されてから、サンプリングするタイミ
    ングが所定回数に到達した場合、前記座標値検出手段で
    座標値の検出を開始し、検出された座標値を座標値デー
    タとして前記記憶手段に順に記憶させ、前記判断手段に
    よってペンダウン状態からペンアップ状態に移行したと
    判断された場合、前記記憶手段に記憶されている未出力
    データを破棄する制御手段と を備えることを特徴とする座標入力装置。
  2. 【請求項2】入力ペンによる座標入力を所定時間間隔毎
    にサンプリングするサンプリング工程と、 該サンプリング工程によるサンプリング結果に基づいて
    座標値を検出する座標値検出工程と、 座標値を座標値データとして順に記憶手段に記憶させ、
    これを記憶順に出力する出力工程と、 前記入力ペンのペンアップ及びペンダウンを判断する判
    断工程と、 該判断工程によってペンアップ状態からペンダウン状態
    に移行したと判断されてから、サンプリングするタイミ
    ングが所定回数に到達した場合、前記座標値検出工程で
    座標値の検出を開始し、検出された座標値を座標値デー
    タとして前記記憶手段に順に記憶させ、前記判断工程に
    よってペンダウン状態からペンアップ状態に移行したと
    判断された場合、前記記憶手段に記憶されている未出力
    データを破棄する制御工程と を備えることを特徴とする座標入力方法。
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