JP3258432B2 - 電圧測定装置及びそれを用いた座標入力装置 - Google Patents

電圧測定装置及びそれを用いた座標入力装置

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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に関し、特
に、例えば振動ペン等の振動入力源から発生された振動
を振動伝達板に設けられた振動センサにより検出して前
記信号ペンの指示座標を検出する座標入力装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】通常この種の装置においては、振動ペン
から発生した振動が振動伝達板の所定位置に設けられた
各振動センサに到達するまでに要する時間を計測し、そ
の計時値でもって振動ペンと各振動センサとの距離、ひ
いては振動ペンによる指示座標を算出していた。
【0003】特に、振動ペンと座標入力装置本体が、電
源線や信号線で結ばれていないワイヤレス(wireless)
なタイプでは、振動ペン自体が電源及び発振器、駆動回
路等を内蔵している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記ワイヤレスの振動
ペンを備えた座標入力装置においては、内部の電源が電
池などの消耗品である場合、電池の劣化により振動ペン
として機能しなくなる。そのために、機能が低下あるい
は機能不全におちいった場合には、電池の交換が必要で
ある。この際、振動ペンの機能不全におちいった時に、
本体側の故障か、振動ペンの電池劣化かを容易に判断で
きることが望ましい。すなわち、振動ペン内の電池の劣
化を使用者に知らせる機能を、振動ペン自身が備えるこ
とである。しかし、例えば充電式の電気剃刀のように、
電池残量を液晶等で表示する機能を振動ペンに持たせる
と、振動ペン内に実装する電気部品点数が増加し、振動
ペンの形状が大型になるとともに、消費電力が増加する
ために電池の消費スピードが上がってしまう。また、別
途電池の劣化を本体側に通信する手段を設けた上で、本
体側で電池劣化を表示する構成としたところで、同じ問
題が生じる。
【0005】本発明は上記従来例に鑑みて成されたもの
で、小型・低消費電力でありながら振動入力源の電源電
力の残量を使用者に通知する電力測定装置及びそれを用
いた座標入力装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段及び作用】この目的を達成
するために本発明の電圧測定装置は、電源から供給され
る電源電圧に応じた周期で間欠的に音響的な振動を発生
する振動発生手段の前記電源電圧を測定する電圧測定装
置であって、前記振動発生手段により発生された音響的
な振動を検出する、前記振動発生手段とは電気的に独立
した検出手段と、該検出手段により検出された音響的な
振動の間隔に基づいて前記電源電圧を測定する測定手段
とを備える。
【0007】また、本発明の座標入力装置は次のような
構成からなる。
【0008】電源から供給される電源電圧に応じた周期
で間欠的に音響的な振動を発生する振動発生手段と、該
振動発生手段により発生した音響的な振動を伝達する振
動伝達手段と、前記振動伝達手段に伝達された音響的な
振動を検出する、前記振動発生手段とは電気的に独立し
た振動検出手段と、該振動検出手段により検出する音響
的な振動の間隔に基づいて前記電源電圧を測定する測定
手段と、前記振動検出手段により検出した音響的な振動
に基づいて前記振動発生手段の位置を検出する位置検出
手段とを備える。
【0009】
【実施例】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、
座標糸を算出する演算制御回路である。2は振動子駆動
回路であって、振動ペン3内のペン先を振動させるもの
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上をタッチすることで行う。つまり、図中
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。
【0010】伝播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)を透かしてみる事
が可能になっている。
【0011】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(図2)。振動
子4の駆動信号は、ペンタイマ22によって発っせられ
る任意の周期で繰り返すパルス信号を、発振回路によっ
て所定のレベルや電力に増幅された後に、振動子4に印
加される。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2
2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。
【0012】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う利点を有する。
【0013】<演算制御回路の説明>上述した構成に於
いて、所定周期幅毎(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上を伝搬し、振動センサ6a〜6dまでの距離に
応じて遅延して到達する。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〜6
d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には各センサの組み合わせ毎の
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、或はシリア
ル、パラレル通信によって外部機器に座標出力を行う。
【0014】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。
【0015】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。33は不図示の基準クロックを
計時するタイマ(例えばカウンタ等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
達時間差を入力する。タイマ33は前記時間差を計時、
測定する。
【0016】その他各構成要素となる回路は順を追って
説明する。
【0017】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タ6aとの到達遅延時間との差信
号が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、マイクロコンピュータ31にそ
の旨の信号を出力する。
【0018】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34b〜34
dから各々の振動到達遅延時間差をラッチ回路より読み
取り、所定の計算を行って、振動伝達板8上の振動ペン
3の座標位置を算出する(座標算出は、地震の震源地特
定と同様に幾何学的に求めるが、詳細の説明は省略す
る)。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に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。
【0019】さらに、マイクロコンピュータ31は判定
回路36からの信号を受信すると、内部カウンタ38へ
信号を出力する。内部カウンタ38は、信号を受け取る
と、計時を終了し、計時カウンタ値をデータとしてマイ
クロコンピュータ31に出力し、さらに新たに計時をリ
スタートする。すなわち、内部カウンタ38は、振動の
到達する時間間隔、つまり振動の駆動繰り返し周期を測
定していることになる。内部カウンタ38の出力値、す
なわち測定された駆動繰り返し周期はマイクロコンピュ
ータ31に入力され、前記出力値が所定の値を越えた
時、或は、下回った時に、あらかじめ定められたプログ
ラム、例えばディスプレイ11に「電池が消耗しまし
た」と表示するなどの処理を実行する。
【0020】振動センサ6までの振動到達時間差を計測
する原理について簡単に説明する(不図示)。
【0021】振動センサ6での検出波形上のピーク位置
や、所定のレベル(振幅)を越えた時間、または検出信
号の位相を検出し、複数のセンサ間でのタイミング差か
ら、振動到達時間差を計測する。
【0022】例えば、高精度な振動到達時間差の検出に
ついては、既出願済の発明(特願平4−221770)
で詳しく触れているので、省略する。
【0023】<振動ペンの構成>図4は、振動子駆動回
路2内のペンタイマ22部の構成の一例である。電圧制
御型発振器(VCO)221は、振動子4に印加する駆
動信号の繰り返し周期の矩形波を発振する。VCO22
1は、電源の電圧値に比例する電圧値が周波数制御用端
子に入力されるため、電源の電圧値の変化に応じて発振
周波数が変化する。矩形波信号は、矩形波の立ち上がり
或は立ち下がりのタイミングで所定のパルス幅のパルス
を出力する単安定マルチバイブレータ222に入力され
る。ここで、所定のパルス幅とは先に述べた、振動子4
の振動周波数を決定する値であり、必要な周波数をfと
すると、パルス幅は1/2f(sec.)によって求められ
る。
【0024】単安定マルチバイブレータ222の出力は
発振回路23に送られ、所定の振幅レベルに増幅した
り、必要な電流値を得るためにパワー増幅された後に振
動子4に印加される。
【0025】このような構成により、電源21の電圧に
応じてVCO221から出力される矩形波の周波数は変
化し、その周波数に従った時間間隔で振動子4から振動
パルスが出力される。その振動が振動伝達板8に伝えら
れ、センサ6を介して演算・制御回路1に入力される
と、前に説明したとおり、内部カウンタ38により振動
の到達する時間間隔が測定される。電源電圧の変化は、
この内部カウンタ38の測定する振動の時間間隔として
マイクロコンピュータ31に入力されることになる。
【0026】なお、本実施例では、ワイヤレスの座標入
力装置について説明したが、振動ペン内部に電源を備え
たワイヤード(線付き)の座標入力装置でも良いことは
言うまでもない。
【0027】さらに、本実施例では、音響的な振動を介
した超音波方式の座標入力装置について説明したが、他
の方式(静電結合や電磁誘導等)でペンで周期的に信号
を発生させる場合にも有効であることは言うまでもな
い。それら方式では、空気やガラス等の媒質を挟んで、
電波の発生手段としての入力ペンと、入力面上に形成さ
れたコイル形状の導体パターン等からなる検出手段、そ
れらの間に介在する電波(或は電界)としての波動の点
等で異なる。
【0028】また、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。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本願発明は、振動
発生手段により発生された音響的な振動を検出する、振
動発生手段とは電気的に独立した検出手段により音響的
な振動を検出し、検出された振動の間隔に基づいて電源
電圧を測定するので、電気的に独立した電源電圧を測定
することが可能である。
【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】ペンタイマの構成を示す概略説明図である。
【図5】座標入力装置及び入力ペンタイマの構成を示す
ブロック図である(要約書の選択図)。
【符号の説明】
1 演算制御回路 3 振動ペン 6 振動センサ 9 信号検出回路
───────────────────────────────────────────────────── 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 佐藤 肇 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4−277814(JP,A) 特開 昭63−118824(JP,A) 実開 平2−82559(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06F 3/03 340 G01H 11/06 G01R 19/165

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源から供給される電源電圧に応じた周
    期で間欠的に音響的な振動を発生する振動発生手段の前
    記電源電圧を測定する電圧測定装置であって、 前記振動発生手段により発生された音響的な 振動を検出
    する、前記振動発生手段とは電気的に独立した検出手段
    と、 該検出手段により検出された音響的な振動の間隔に基づ
    いて前記電源電圧を測定する測定手段とを備えることを
    特徴とする電圧測定装置。
  2. 【請求項2】 前記測定手段により測定した間隔を所定
    値と比較して前記間隔の変化の有無を判定する判定手段
    と、該判定手段による判定結果に基づいて所定のメッセ
    ージを出力する出力手段とを更に備えることを特徴とす
    る請求項1記載の電圧測定装置。
  3. 【請求項3】 電源から供給される電源電圧に応じた周
    期で間欠的に音響的な振動を発生する振動発生手段と、 該振動発生手段により発生した音響的な振動を伝達する
    振動伝達手段と、 前記振動伝達手段に伝達された音響的な振動を検出す
    、前記振動発生手段とは電気的に独立した振動検出手
    段と、 該振動検出手段により検出する音響的な振動の間隔に基
    づいて前記電源電圧を測定する測定手段と、 前記振動検出手段により検出した音響的な振動に基づい
    て前記振動発生手段の位置を検出する位置検出手段とを
    備えることを特徴とする座標入力装置。
  4. 【請求項4】 前記測定手段により測定した間隔を所定
    値と比較して前記間隔の変化の有無を判定する判定手段
    と、該判定手段による判定結果に基づいて所定のメッセ
    ージを出力する出力手段とを更に備えることを特徴とす
    る請求項3記載の座標入力装置。
JP10664193A 1993-05-07 1993-05-07 電圧測定装置及びそれを用いた座標入力装置 Expired - Fee Related JP3258432B2 (ja)

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