JPH01116723A - Coordinate input device - Google Patents

Coordinate input device

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JPH01116723A
JPH01116723A JP62273208A JP27320887A JPH01116723A JP H01116723 A JPH01116723 A JP H01116723A JP 62273208 A JP62273208 A JP 62273208A JP 27320887 A JP27320887 A JP 27320887A JP H01116723 A JPH01116723 A JP H01116723A
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JP
Japan
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vibration
pen
input
signal
contact
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Application number
JP62273208A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eisaku Tatsumi
栄作 巽
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPH01116723A publication Critical patent/JPH01116723A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve the reliability of a coordinates input by providing a means to detect the contact condition of a vibrating pen and a means to decide the valid.invalid of inputted coordinates data and constructing so as to fetch only effective coordinates information in a condition in which the vibrating pen is brought into contact with a vibration transmitting plate based on the output of the detecting and deciding means. CONSTITUTION:The title device is provided with the means to detect the contact condition of a vibrating pen 3 with a vibration transmitting plate 8 from the level of a signal detected by a vibration sensor 6 and the means to decide the valid.invalid of the coordinates data inputted from the vibrating pen 3 and constructed so as to fetch only the effective coordinates information inputted in the condition in which the vibrating pen is brought into contact with the vibration transmitting plate based on the output of the detecting and deciding means. Thus, when the vibrating pen is brought into contact with and comes off the vibration transmitting plate, a chattering phenomenon can be prevented from being caused during a pen-up and a pen-down, at the same time, the false detection of coordinates to occur in a condition in which the vibrating pen is brought into light contact with the vibration transmitting plate can be made invalid and only correct coordinates information can be inputted.

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、特に振動ペンから振動伝達板に
入力された振動を振動伝達板に設けられた振動センサに
よって検出し、振動伝達板上での振動伝達時間から振動
入力点の座標を検出する座標入力装置に関するものであ
る。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention detects vibrations input from a coordinate input device, particularly a vibrating pen, to a vibration transmission plate by a vibration sensor provided on the vibration transmission plate. The present invention relates to a coordinate input device that detects the coordinates of a vibration input point from the above vibration transmission time.

[従来の技術] 従来より1手書きの文字1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ノ入力ペンおよび
タブレットなどを用いた座標入力装置が知られている。
[Prior Art] Coordinate input devices using various input pens, tablets, etc. have been known as devices for inputting handwritten characters, figures, etc. to a processing device such as a computer.

この種の方式では、入力された文字、図形などから成る
画像情報はCRTデイスプレィなどの表示装置やプリン
タなどの記録装置に出力される。
In this type of system, input image information consisting of characters, graphics, etc. is output to a display device such as a CRT display or a recording device such as a printer.

この種の装置では、振動入力ペンからタブレットに伝達
される超音波振動を振動伝達板に入力し、入力点から振
動伝達板の所定部位に設けられた振動センサによって検
出し、各センサへの振動伝達時間によって入力点の座標
を同定する構成が知られている。
In this type of device, ultrasonic vibrations transmitted from a vibration input pen to a tablet are input to a vibration transmission plate, detected from the input point by vibration sensors installed at predetermined parts of the vibration transmission plate, and transmitted to each sensor. A configuration is known in which the coordinates of an input point are identified by transmission time.

このよ、うな超音波振動を用いる方式では、入力タブレ
ットをアクリル板やガラス板などの透明材料から構成で
きるので、液晶表示器などに入力タブレットを重ねて配
置し、あたかも紙に画像を書き込むような感覚で使用で
きる、操作感覚の良い情報入力装置を構成できる。
In this type of method that uses ultrasonic vibration, the input tablet can be constructed from a transparent material such as an acrylic plate or glass plate, so the input tablet can be placed on top of a liquid crystal display, etc., as if writing an image on paper. It is possible to configure an information input device that can be used intuitively and has a good operating feel.

[発明が解決しようとする問題点] 第1θ図は従来の超音波振動方式の座標入力装置の構造
を示している。
[Problems to be Solved by the Invention] Figure 1θ shows the structure of a conventional ultrasonic vibration type coordinate input device.

図示のように、入力タブレットは、周辺部を反射波防止
用の防振材7によって支持された振動伝達板8によって
構成される。振動伝達板8の角部には複数(ここでは3
個)の圧電素子などから成る振動センサ6が設けられて
いる。
As shown in the figure, the input tablet is constituted by a vibration transmission plate 8 whose peripheral portion is supported by a vibration isolating material 7 for preventing reflected waves. At the corner of the vibration transmission plate 8, there are a plurality of
A vibration sensor 6 consisting of several piezoelectric elements or the like is provided.

一方、タブレットに振動入力を行なう振動ペン3は、圧
電素子などから成る振動子4とこの振動子の振動を振動
伝達板8に入力するためのホーン5を有する。振動ペン
3は、後述の座標検出処理に同期して振動子駆動回路2
によって駆動される。
On the other hand, a vibrating pen 3 for inputting vibrations to a tablet has a vibrator 4 made of a piezoelectric element or the like, and a horn 5 for inputting vibrations of the vibrator to a vibration transmission plate 8. The vibrating pen 3 uses a vibrator drive circuit 2 in synchronization with coordinate detection processing, which will be described later.
driven by.

振動ペン3によって振動伝達板8の所望位置に振動入力
を行なうと、この振動は振動伝達板8上を距離に応じた
伝達時間を費やして各振動センサ6に入力される。この
場合、センサと入力点の距離は、振動伝達板8に固有の
振動伝達速度と、伝達時間の積により求めることができ
る。
When a vibration is input to a desired position on the vibration transmission plate 8 using the vibration pen 3, this vibration is input to each vibration sensor 6 after a transmission time corresponding to the distance on the vibration transmission plate 8. In this case, the distance between the sensor and the input point can be determined by the product of the vibration transmission speed specific to the vibration transmission plate 8 and the transmission time.

振動センサ6の出力は、前置増幅回路9〜11、振動波
形検出回路12〜14およびラッチ回路15′〜17′
による3系統の処理回路に入力され、振動伝達時間が検
出される。3系統の処理回路は全く同一の構成を有して
いる。ここで、最下役の回路について説明する。
The output of the vibration sensor 6 is transmitted through preamplifier circuits 9 to 11, vibration waveform detection circuits 12 to 14, and latch circuits 15' to 17'.
The vibration transmission time is detected by three processing circuits. The three systems of processing circuits have exactly the same configuration. Here, the circuit for the lowest hand will be explained.

振動センサ6の出力は前置増幅回路9において所定のゲ
インで増幅された後、振動波形検出回路12に入力され
る。振動波形検出回路12は主として検出信号のエンベ
ロープを検出し、それが所定のレベルを越えることで振
動のセンサへの入力を検出する。
The output of the vibration sensor 6 is amplified by a predetermined gain in the preamplifier circuit 9 and then input to the vibration waveform detection circuit 12 . The vibration waveform detection circuit 12 mainly detects the envelope of the detection signal, and detects input of vibration to the sensor when the envelope exceeds a predetermined level.

振動波形検出回路12の検出信号はラッチ回路15′に
入力され、ラッチ回路15”は検出信号の入力タイミン
グで、あらかじめ振動ペン3による振動入力に同期して
スタートされていた計時カウンタ18の出力データを取
り込む。
The detection signal of the vibration waveform detection circuit 12 is input to the latch circuit 15', and at the input timing of the detection signal, the latch circuit 15'' outputs the output data of the time counter 18, which has been started in advance in synchronization with the vibration input from the vibrating pen 3. Incorporate.

従って、各々の振動センサ6の後段に接続されたラッチ
回路15’〜17′には、入力振動が各センサに入力さ
れるまでの振動伝達時間データが格納される。
Therefore, the latch circuits 15' to 17' connected after each vibration sensor 6 store vibration transmission time data until the input vibration is input to each sensor.

前記のように、入力点と振動センサの距離は。As mentioned above, the distance between the input point and the vibration sensor is

振動の振動伝達板8中での伝達速度と時間によって求め
られるが、振動の伝達速度は一定の定数であるから、各
ラッチ回路15′〜17′にラッチされたデータはその
まま距離情報と考えることもできる。
It is determined by the vibration transmission speed in the vibration transmission plate 8 and time, but since the vibration transmission speed is a fixed constant, the data latched in each latch circuit 15' to 17' can be considered as distance information as it is. You can also do it.

振動入力点と各センサの距離dは d=v轡t     ・・・(A) ここでVは振動伝達板中の振動伝達速度、tは振動伝達
時間である。 各ラッチ回路15’〜17′にラッチさ
れた時間ないし距離の情報は、マイクロプロセッサなど
により構成された演算制御回路1に入力され、振動伝達
板8上に設定された座標系上の座標情報に変換される。
The distance d between the vibration input point and each sensor is d=v轡t (A) where V is the vibration transmission speed in the vibration transmission plate, and t is the vibration transmission time. The time or distance information latched by each of the latch circuits 15' to 17' is input to the arithmetic control circuit 1 composed of a microprocessor, etc., and converted into coordinate information on the coordinate system set on the vibration transmission plate 8. converted.

直交座標系を用いる場合には、ラッチされたセンサと入
力点の直線距離に対応した情報を3平方の定理などに基
づ−いて演算処理することにより、座標情報を算出でき
る。
When using an orthogonal coordinate system, coordinate information can be calculated by processing information corresponding to the straight-line distance between the latched sensor and the input point based on the Pythagorean theorem or the like.

以上のようにして座標検出が行なわれ、検出された座標
情報はコンピュータシステムなど他の情報処理装置に入
力され、表示、記録出力、画像編集など種々の処理に°
利用される。
Coordinate detection is performed as described above, and the detected coordinate information is input to other information processing devices such as computer systems, and is used for various processing such as display, recording output, and image editing.
used.

上記のような従来構成においては、波形検出回路でエン
ベロープを検出し、それが所定のしきい値を越えた時の
み波形の存在を検出する゛とともに、距離の計算を行な
っている。ところが、このような方法では、振動ペン3
を振動伝達”板8に軽く押し付けた場合や、振動ペン3
を斜めにした場合、および振動ペン3が振動伝達板8に
触れ始める時(ペンダウン開始時)と離れ始める時(ペ
ンアップ開始時)にエンベロープ信号の波形が一定しな
いため、振動ペン3がペンアップ、ペンダウンを繰り返
しているように解釈されることがある。あるいは、この
ような不安定な状態では座標検知が不可能なために全て
ペンアップと判定され、入力座標が無視されてしまう。
In the conventional configuration as described above, a waveform detection circuit detects the envelope, and only when the envelope exceeds a predetermined threshold value, the existence of the waveform is detected and the distance is calculated. However, with this method, the vibrating pen 3
If you press the “vibration transmission” plate 8 lightly, or if you press the vibration pen 3
When the vibration transmitting plate 8 is tilted, the waveform of the envelope signal is not constant when the vibrating pen 3 starts touching the vibration transmission plate 8 (at the start of pen-down) and when it starts to separate (at the start of pen-up), so the vibrating pen 3 moves up. , it may be interpreted as repeatedly pen-down. Alternatively, in such an unstable state, it is impossible to detect the coordinates, so that all the input coordinates are determined to be pen-up, and the input coordinates are ignored.

この問題を防ぐために振動検出のしきい値レベル を低
く設定すると、今度は弱いエンベロープ信号で距離を計
算することになり、SN比の低下によって座標検出精度
が低下してしまう。
If the vibration detection threshold level is set low to prevent this problem, the distance will be calculated using a weak envelope signal, resulting in a decrease in coordinate detection accuracy due to a decrease in the S/N ratio.

以上のように、エンベロープ信号に対する最適なしきい
値を決定するのは困難であり、したがって、操作者の筆
圧などの条件により座標入力の信頼性が充分確保できな
いという問題があった。
As described above, it is difficult to determine the optimal threshold value for the envelope signal, and therefore, there is a problem in that sufficient reliability of coordinate input cannot be ensured depending on conditions such as the pen pressure of the operator.

[問題点を解決するための手段] 以上の問題点を解決するた−めに、本発明においては、
振動ペンから振動伝達板に入力された振動を振動伝達板
に設けられた振動センサによって検出し、振動伝達板上
での振動伝達時間から振動入力点の座標を検印する座標
入力装置において、前記振動センサにより検出した信号
のレベルから振動ペンの振動伝達板に対する接触状態を
検出する手段と、振動ペンから入力された座標データの
有効・無効を判定する手段を設け、前記検出および判定
手段の出力に基づいて振動ペンが振動伝達板に接触した
状態で入力された有効座標情報のみを取り込む構成を採
用した。
[Means for solving the problems] In order to solve the above problems, in the present invention,
A coordinate input device that detects vibration input from a vibration pen to a vibration transmission plate by a vibration sensor provided on the vibration transmission plate, and verifies the coordinates of a vibration input point from the vibration transmission time on the vibration transmission plate. Means for detecting the contact state of the vibrating pen with the vibration transmission plate from the level of the signal detected by the sensor, and means for determining whether coordinate data input from the vibrating pen are valid or invalid are provided, and the output of the detecting and determining means is Based on this, we adopted a configuration that captures only effective coordinate information input while the vibrating pen is in contact with the vibration transmission plate.

[作 用] 以上の構成によれば、振動ペンの振動伝達板に対する接
触状態および振動検出信号のレベルから得た座標情報の
有効、無効のデータに基づき座標データを取り込むかど
うかを決定できるから、振動ペンに加わる筆圧などの条
件により座標入力の信頼性が低下する問題がない。
[Operation] According to the above configuration, it is possible to determine whether or not coordinate data is to be imported based on the valid/invalid data of the coordinate information obtained from the contact state of the vibrating pen with the vibration transmission plate and the level of the vibration detection signal. There is no problem that the reliability of coordinate input decreases due to conditions such as pen pressure applied to the vibrating pen.

[実施例] 以下、図面に示す実施例に基づき、本発明の詳細な説明
する。
[Example] Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the example shown in the drawings.

第1図(A)は本発明を採用した座標入力装置の構成を
示している0図において従来例と同一または相当する部
材には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
FIG. 1(A) shows the configuration of a coordinate input device employing the present invention. In FIG. 1, members that are the same as or correspond to those of the conventional example are given the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted.

図示のように、装置は従来例とほぼ同様の操作部を有し
ている。すなわち、振動子4を有する振動ペン3と、周
囲を防振材7で支持された3つの振動センサ6を有する
振動伝達板8である。
As shown in the figure, the device has an operating section that is almost the same as that of the conventional example. That is, a vibration pen 3 having a vibrator 4 and a vibration transmission plate 8 having three vibration sensors 6 supported by a vibration isolating material 7 around the vibrator 4.

ここで、第1図(B)に振動ペン3およびその駆動系の
構造を示しておく。
Here, FIG. 1(B) shows the structure of the vibrating pen 3 and its drive system.

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の駆動信号は第1図(A
)の演算制御回路1から低レベルのパルス信号として供
給され、低インピーダンス駆動が可能な振動子駆動回路
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。
A vibrator 4 built into the vibrating pen 3 is connected to a vibrator drive circuit 2.
driven by. The drive signal for the vibrator 4 is shown in Figure 1 (A
) is supplied as a low-level pulse signal from an arithmetic and control circuit 1, and is applied to the vibrator 4 after being amplified by a predetermined gain by a vibrator drive circuit 2 capable of low impedance driving.

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、ホーン5を介して振動伝達板8に伝達さ
れる。
The electrical drive signal is converted into mechanical ultrasonic vibration by the vibrator 4 and transmitted to the vibration transmission plate 8 via the horn 5.

振動子4の振動周波数はアクリル、ガラスなどの振動伝
達板8に板波を発生させることができる値に選択される
。また、振動子駆動の際、振動伝達板8に対して第1図
(B)の垂直方向に振動子4が主に振動するような振動
モードが選択される。また、振動子4の振動周波数を振
動子4の共振周波数とすることで、効率の良い振動変換
が可能である。
The vibration frequency of the vibrator 4 is selected to a value that can generate plate waves on the vibration transmission plate 8 made of acrylic, glass, or the like. Further, when driving the vibrator, a vibration mode is selected in which the vibrator 4 mainly vibrates in a direction perpendicular to the vibration transmission plate 8 as shown in FIG. 1(B). Further, by setting the vibration frequency of the vibrator 4 to the resonance frequency of the vibrator 4, efficient vibration conversion is possible.

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8の表面の傷
、障害物などの影響を受けにくいという利点を有する。
The elastic waves transmitted to the vibration transmission plate 8 as described above are plate waves, which have the advantage that they are less susceptible to the effects of scratches, obstacles, etc. on the surface of the vibration transmission plate 8 compared to surface waves.

第2図に演算制御回路lの構造を示す0図示のように演
算制御回路1はマイクロコンピュータ31と入出力ポー
ト33から構成される。入出力ポート33は入力された
座標情報を他の情報処理装置に出力するために用いられ
る。
FIG. 2 shows the structure of the arithmetic control circuit 1. As shown in FIG. 2, the arithmetic control circuit 1 is composed of a microcomputer 31 and an input/output port 33. The input/output port 33 is used to output input coordinate information to another information processing device.

また、前記の振動子駆動回路2に与えるタイミング信号
を発生させる駆動信号発生回路(発振器などから構成さ
れる)32も演算制御回路1に含まれる。
The arithmetic control circuit 1 also includes a drive signal generation circuit (consisting of an oscillator, etc.) 32 that generates a timing signal to be applied to the vibrator drive circuit 2.

第2図では、前置増幅器、振動波形検出回路、伝達時間
計測回路はそれぞれ1系統分だけ図、示されている0図
示のように、マイクロコンピュータ31は伝達時間計測
回路15〜17、計時カウンタ18のクリアおよび計時
カウンタ18のスタートを制御する。また、振動波形検
出回路12〜14の波形検出タイミングの情報を取り込
み、後述の制御に利用する。
In FIG. 2, only one system of the preamplifier, vibration waveform detection circuit, and transmission time measurement circuit is shown. 18 and the start of the time counter 18. Additionally, information on the waveform detection timing of the vibration waveform detection circuits 12 to 14 is taken in and used for control described later.

ここで、伝達時間計測回路15〜17は従来のような単
なるラッチ回路ではなく、後述のような構成を有する。
Here, the transmission time measuring circuits 15 to 17 are not mere latch circuits as in the prior art, but have a configuration as described below.

計時カウンタ18のスタート信号は駆動信号発生回路3
2のスタート信号と同じもので、この信号がマイクロコ
ンピュータ31から出力されると、駆動信号発生回路3
2は前記の所定周波数のパルス列め出力を開始し、計時
カウンタ18はカウンタクロックの計数を開始する。
The start signal of the time counter 18 is generated by the drive signal generation circuit 3.
It is the same as the start signal in step 2, and when this signal is output from the microcomputer 31, the drive signal generation circuit 3
2 starts outputting the pulse train of the predetermined frequency, and the time counter 18 starts counting the counter clock.

一方、振動伝達板8を介して振動センサ6に入力された
弾性波信号は振動センサ6で再び電気信号に変換され、
前置増幅回路9〜11により増幅された後、振動波形検
出回路12〜14に入力される。振動波形検出回路12
〜14は後述の波形処理によって検出タイミングを決定
し、この検出タイミング信号をトリガ信号として伝達時
間計測回路15〜17が計時カウンタ18の出力を取り
込んでマイクロコンピュータ31に伝達する。
On the other hand, the elastic wave signal input to the vibration sensor 6 via the vibration transmission plate 8 is converted back into an electric signal by the vibration sensor 6.
After being amplified by preamplifier circuits 9 to 11, the signals are input to vibration waveform detection circuits 12 to 14. Vibration waveform detection circuit 12
14 determine the detection timing by waveform processing to be described later, and using this detection timing signal as a trigger signal, transmission time measuring circuits 15 to 17 take in the output of the time counter 18 and transmit it to the microcomputer 31.

一方、振動波形検出回路12〜14の出力はマイクロコ
ンピュータ31にも入力されており、この波形検出タイ
ミングの信号に応じて次回の検出処理タイミングを決定
する。
On the other hand, the outputs of the vibration waveform detection circuits 12 to 14 are also input to the microcomputer 31, and the next detection processing timing is determined according to this waveform detection timing signal.

以上の処理を綴り返し行なうことによって、実時間で振
動ペン3による入力座標を検出することができる。
By repeating the above process, the coordinates input by the vibrating pen 3 can be detected in real time.

第3図は振動波形検出回路12〜14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
るものである。第3図において符号41で示されるもの
は振動ペン3に対して印加される駆動信号パルスである
。このような波形によって駆動された振動ペン3から振
動伝達板8に伝達された超音波振動は、振動伝達板8内
を通って振動センサ6に検出される。
FIG. 3 explains the detected waveforms input to the vibration waveform detection circuits 12 to 14 and the vibration transmission time measurement process based on the detected waveforms. In FIG. 3, reference numeral 41 indicates a drive signal pulse applied to the vibrating pen 3. The ultrasonic vibration transmitted from the vibrating pen 3 driven by such a waveform to the vibration transmission plate 8 passes through the vibration transmission plate 8 and is detected by the vibration sensor 6.

振動伝達板8内を振動センサ6までの距離に応じた時間
tgをかけて進行した後、振動は振動センサ6に到達す
る。第3図の符号42は振動センそのため検出波形のエ
ンベロープ421と位相422の関係は振動伝達距離に
応じて変化する。
After traveling within the vibration transmission plate 8 for a time tg corresponding to the distance to the vibration sensor 6, the vibration reaches the vibration sensor 6. Reference numeral 42 in FIG. 3 is a vibration sensor. Therefore, the relationship between the envelope 421 and phase 422 of the detected waveform changes depending on the vibration transmission distance.

ここで、エンベロープの進む速度を群速度Vg、位相速
度をVpとする。この群速度および位相速度の違いから
、振動ペン3と振動センサ6間の距離を検出することが
できる。
Here, the speed at which the envelope advances is assumed to be group velocity Vg, and the phase velocity is assumed to be Vp. From this difference in group velocity and phase velocity, the distance between the vibrating pen 3 and the vibration sensor 6 can be detected.

まずエンベロープ421のみに着目すると、その速度は
Vgであり、ある特定の波形上の点、例えばピークを第
3図の符号43のように検出すると、振動ペン3および
振動センサ6の間の距離dはその振動伝達時間をtgと
して d=Vg”tg          ・ (1)この式
は振動センサ6の1つに関するものであるが、同じ式に
よって他の2つの振動センサ6と振動ペン3の距離を示
すことができる。
First, focusing only on the envelope 421, its speed is Vg, and when a point on a certain waveform, for example a peak, is detected as indicated by reference numeral 43 in FIG. 3, the distance d between the vibration pen 3 and the vibration sensor 6 is the vibration transmission time tg, and d=Vg"tg ・(1) Although this equation relates to one of the vibration sensors 6, the distance between the other two vibration sensors 6 and the vibration pen 3 is expressed by the same equation. be able to.

さらに、より高精度な座標値を検出するためには1位相
信号の検出に基づく処理を行なう、第3図の位相422
の特定の検出点、例えば振動印加からピーク通過後のゼ
ロクロス点までの時間をtpとすれば、振動センサと振
動ペンの距離はd=n・λp + V p・tp   
  ・・・(2)と成る。ここで入pは弾性波の波長、
nは整数である。
Furthermore, in order to detect coordinate values with higher precision, processing based on the detection of one phase signal is carried out at phase 422 in Fig. 3.
If tp is the time from the specific detection point of vibration application to the zero crossing point after passing the peak, then the distance between the vibration sensor and the vibration pen is d=n・λp + V p・tp
...(2) becomes. Here, input p is the wavelength of the elastic wave,
n is an integer.

前記の(1)式と(2)式から上記の整数nn−[(V
glltg −Vp  11tp) /入p+ 1/N
 ] ・”C3)と示される([]′内整数化)、ここ
でNは0以外の実数であり、適当な数値を用いる0例え
ばN=2とし、±1/2波長以内であれば、nを決定す
ることができる。
From the above equations (1) and (2), the above integer nn-[(V
glltg -Vp 11tp) /input p+ 1/N
] ・”C3) (converted to an integer in []′), where N is a real number other than 0, and an appropriate value is used.For example, if N=2, and within ±1/2 wavelength, n can be determined.

上記のようにして求めたnを(2)式に代入することで
、振動ペン3および振動センサ6間の距離を正確に測定
することができる。
By substituting n determined as above into equation (2), the distance between the vibrating pen 3 and the vibration sensor 6 can be accurately measured.

第3図に示した2つの振動伝達時間tgおよびtpの測
定のため、振動波形検出回路12〜14は例えば第4図
に示すように構成することができる。
In order to measure the two vibration transmission times tg and tp shown in FIG. 3, the vibration waveform detection circuits 12 to 14 can be configured as shown in FIG. 4, for example.

第4図において、振動センサ6の出力信号は前述の前置
増幅回路9〜11に、よって所定のレベルまで増幅され
る。
In FIG. 4, the output signal of the vibration sensor 6 is amplified to a predetermined level by the aforementioned preamplifier circuits 9-11.

増幅された信号はエンベロープ検出回路51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。抽出さ
れたエンベロープのピークのタイミングはエンベロープ
ピーク検出回路53にょって検出される。ピーク検出信
号はモノマルチバイブレータなどから構成された検出回
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Tgが形成され、演算制御回路1に入力される。
The amplified signal is input to an envelope detection circuit 51, and only the envelope of the detection signal is extracted. The timing of the extracted envelope peak is detected by the envelope peak detection circuit 53. The peak detection signal is formed into an envelope delay time detection signal Tg having a predetermined waveform by a detection circuit 54 composed of a mono-multivibrator or the like, and is input to the arithmetic control circuit 1.

また、このTg倍信号タイミングと、遅延時間調整回路
52によって遅延された元信号から検出回路57により
位相遅延時間検出信号Tpが形成され、演算制御回路l
に入力される。
Further, the phase delay time detection signal Tp is formed by the detection circuit 57 from this Tg times signal timing and the original signal delayed by the delay time adjustment circuit 52, and the phase delay time detection signal Tp is generated by the arithmetic control circuit l.
is input.

すなわち、Tg倍信号単安定マルチバイブレータ55に
よって所定幅のパルスに変換される。また、コンパレー
トレベル供給回路56はこのパル・スタイミングに応じ
てtp信号を検出するためのしきい値を形成する。この
結果、コンパレートレベル供給回路56は第3図の符号
44のようなレベルとタイミングを有する信号44を形
成して検出回路57に入力する。
That is, it is converted into a pulse of a predetermined width by the Tg multiplied signal monostable multivibrator 55. Further, the comparator level supply circuit 56 forms a threshold value for detecting the tp signal according to this pulse timing. As a result, the comparator level supply circuit 56 forms a signal 44 having a level and timing as indicated by reference numeral 44 in FIG. 3, and inputs it to the detection circuit 57.

すなわち、単安定マルチバイブレータ55およびコンパ
レートレベル供給回路56は位相遅延時間の測定がエン
ベロープピーク検出後の一定時間のみしか作動しないよ
うにするためのものである。
That is, the monostable multivibrator 55 and the comparator level supply circuit 56 are used to ensure that the phase delay time measurement is activated only for a certain period of time after the envelope peak is detected.

この信号はコンパレータなどから構成された検出回路5
7に入力され、第3図のように遅延された検出波形と比
較され、この結果符号45のようなtp検出パルスが形
成される。
This signal is sent to a detection circuit 5 consisting of a comparator etc.
7 and is compared with the delayed detection waveform as shown in FIG. 3, resulting in a tp detection pulse 45.

以上に示した回路は振動センサ6の1つ分のもので、他
のそれぞれのセンサに対しても同じ回路が設けられる。
The circuit shown above is for one vibration sensor 6, and the same circuit is provided for each of the other sensors.

センサの数を一般化してh個とすると、エンベロープ遅
延時間Tgl〜h、位相遅延時間’rpt−hのそれぞ
れh個の検出信号が演算制御回路lに入力される。
If the number of sensors is generalized to h, then h detection signals each of envelope delay time Tgl to h and phase delay time 'rpt-h are inputted to the arithmetic control circuit l.

以上のようにして振動伝達時間Tg、’rpを検出する
ことができる。
Vibration transmission times Tg and 'rp can be detected in the manner described above.

このようにして得た、 ゛エンベ ロープ遅延時間Tg、位相遅延時間Tpを代入して得た
入力点・センサ間の距離から、入力座標値を決定するこ
とができる。
The input coordinate value can be determined from the distance between the input point and the sensor obtained by substituting the envelope delay time Tg and phase delay time Tp thus obtained.

例えば、第5図のように振動伝達板8の角部に3つの振
動センサ6を符号S1〜S3の位置に配置すると、第4
図に関連して説明した処理によって振動ペン3の位置P
から各々の振動センサ6の位置までの直線距離di−d
3を求めることができる。さらに演算制御回路1でこの
直線距離d1〜d3に基づいて振動ペン3の位置Pの座
標(x 、 y)を、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。
For example, if three vibration sensors 6 are arranged at the positions S1 to S3 at the corners of the vibration transmission plate 8 as shown in FIG.
The position P of the vibrating pen 3 is determined by the process explained in connection with the figure.
The straight line distance di-d from to the position of each vibration sensor 6
3 can be found. Furthermore, the arithmetic and control circuit 1 can determine the coordinates (x, y) of the position P of the vibrating pen 3 based on the linear distances d1 to d3 as shown in the following equation using the 3-square theorem.

!−X/2 ◆(dl+d2) (di−d2) /2
X  = (4)!−Y/2 + (dl+d3) (
di−d3) /2Y  ・・・(5)ここでx、Yは
S2、S3の位置の振動センサ6と原点(位lEs1)
のセンサのx、Y軸に沿った距離である。
! -X/2 ◆(dl+d2) (di-d2) /2
X = (4)! -Y/2 + (dl+d3) (
di-d3) /2Y...(5) Here, x and Y are the vibration sensor 6 at the positions S2 and S3 and the origin (position lEs1)
is the distance along the x and y axes of the sensor.

次に、第4図の回路のうち信号の有効性、およびペンの
状態を判断する構成について述べる。
Next, the configuration of the circuit shown in FIG. 4 for determining the validity of the signal and the state of the pen will be described.

エンベロープ検出回路51が出力する振動検出信号のエ
ンベロープはコンパレータ73によって所定レベルの有
効座標しきい値71と比較され、有効座標レベルを越え
ていれば「l」、少なければ「0」の論理レベルを有す
る信号をANDゲート75に出力し、ここで3回路分の
信号の論理積が取られ、全て「1」だった時のみ制御回
路に振動検出信号が有効であることを知らせる。
The envelope of the vibration detection signal output by the envelope detection circuit 51 is compared with the effective coordinate threshold 71 at a predetermined level by a comparator 73, and if it exceeds the effective coordinate level, the logical level is "l", and if it is less than the effective coordinate level, the logical level is "0". This signal is outputted to an AND gate 75, where the signals of the three circuits are ANDed, and only when all are "1", the control circuit is notified that the vibration detection signal is valid.

同様に、コンパレータ74によってエンベロープをペン
接触しきい値72と比較し、ORゲート76によって3
回路のうち1つの回路でもペンの接触を検出したならば
演算制御回路1に振動ペン3が振動伝達板8に接触中で
あることを知らせる。
Similarly, comparator 74 compares the envelope to pen touch threshold 72 and OR gate 76 compares the envelope to pen touch threshold 72 .
If even one of the circuits detects contact with the pen, it notifies the arithmetic control circuit 1 that the vibrating pen 3 is in contact with the vibration transmitting plate 8.

本実施例の場合、有効座標しきい値71はペン接触しき
い値72よりも高い電圧に設定しである。
In this embodiment, the effective coordinate threshold 71 is set to a higher voltage than the pen contact threshold 72.

ここで、第6図に振動センサ6が出力し得る検出信号の
位相63〜65、およびエンベロープ66〜68、有効
座標電圧71およびペン接触レベル電圧72との関係を
示す。
Here, FIG. 6 shows the relationship between the phases 63 to 65 of the detection signal that can be output by the vibration sensor 6, the envelopes 66 to 68, the effective coordinate voltage 71, and the pen contact level voltage 72.

また、第7図に演算制御回路1がゲート75.76を介
して検出する座標データの有効/無効およびペン接触状
態を示す信号に基づいて決定する入力座標データの有効
性の決定処理を示す、第7図の左側は、ANDゲート7
5、ORゲート76が出力するあり得べき有効座標信号
およびペン接触信号の状態を示している。また右側は演
算制御回路lの内部で有効座標信号およびペン接触信号
により設定されるフラグの状態を示している。座標の有
効性はこのフラグの状態および有効座標信号、ペン接触
信号により決定される。
Further, FIG. 7 shows a process for determining the validity of input coordinate data, which is determined by the arithmetic control circuit 1 based on signals indicating the validity/invalidity of the coordinate data detected via the gates 75 and 76 and the pen contact state. On the left side of Fig. 7, AND gate 7
5 shows the possible states of the valid coordinate signal and pen contact signal output by the OR gate 76. The right side shows the states of flags set within the arithmetic control circuit 1 by the effective coordinate signal and the pen contact signal. The validity of the coordinates is determined by the state of this flag, the valid coordinate signal, and the pen contact signal.

第7図の各検出処理について第6図を参照して説明する
Each detection process shown in FIG. 7 will be explained with reference to FIG. 6.

第7図1段目のように、有効座標信号、ペン接触信号と
もrlJである場合(第6図のエンベロープ66)には
、ペン接触フラグをrlJのペンダウン状態であるとし
、その時入力された座標値も有効とする(第7図1段目
)。
As shown in the first row of Fig. 7, when both the effective coordinate signal and the pen contact signal are rlJ (envelope 66 in Fig. 6), the pen contact flag is set to be the pen down state of rlJ, and the coordinates input at that time are The value is also valid (Figure 7, first row).

第7図の2段−のよ、うにコンパレータ73が出力する
有効座標信号がrlJで、コンパレータ74が出力する
ペン接触信号がrQJの場合は、本発明ではペン接触レ
ベル電圧62が有効座標電圧6エよりも低いのであり得
ない。
As shown in the second row of FIG. It is impossible because it is lower than E.

次に、第7図3段目のようにペン接触信号のみがrlJ
の場合(第6図のエンベロープ67)は、それまでのペ
ン接触フラグがペンダウン「l」であったならそのまま
ペンダウン状態であると判定する。このとき入力座標は
有効とする(第7図1段目に同じ)。
Next, as shown in the third row of Fig. 7, only the pen contact signal is rlJ.
In the case (envelope 67 in FIG. 6), if the pen contact flag up to that point was pen down "l", it is determined that the pen is in the pen down state. At this time, the input coordinates are valid (same as in the first row of FIG. 7).

また、それまでのペン状態フラグがペンアップ「0」で
あったならばまだ完全にペンダウンの状態ではないと判
定する。この時、入力座標データは、無効とする(第7
図3段目)。
Further, if the pen state flag up to that point was "0" for pen up, it is determined that the pen is not completely down. At this time, the input coordinate data is invalidated (7th
Figure 3rd row).

さらに第7図4段目のように、有効座標しきい値、ペン
接触しきい値よりもエンベロープが低い(第6図のエン
ベロープ68)場合、初めてペン状態フラグをペンアッ
プ「0」とする。
Furthermore, as shown in the fourth row of FIG. 7, when the envelope is lower than the effective coordinate threshold and the pen contact threshold (envelope 68 in FIG. 6), the pen state flag is set to pen-up "0" for the first time.

このように3通りに検出情報を処理することにより、ペ
ンアップおよびペンダウンの切換にヒステリシスを持た
せることができる。すなわち、ペン状態フラグに示され
るそれまでの振動ペンの状態に応じて入力座標の有効性
が決定される。従って、振動ペンが振動伝達板に触れた
時および離れた時に、ペンダウンおよびペンアップの間
でチャタリング現象を起こすのを防ぐことができると同
時に、振動ペンが振動伝達板に軽く触れている状態など
に発生する座標の誤検出を無効とすることができ、正確
な座標情報のみを入力できるという優れた効果がある。
By processing the detection information in three ways in this way, it is possible to provide hysteresis in switching between pen-up and pen-down. That is, the validity of the input coordinates is determined according to the previous state of the vibrating pen indicated by the pen state flag. Therefore, when the vibrating pen touches and leaves the vibration transmission plate, it is possible to prevent the chattering phenomenon between pen down and pen up, and at the same time, it is possible to prevent the chattering phenomenon from occurring between the pen down and the pen up. This has the advantage of being able to invalidate erroneous coordinate detections that occur during the process, and allowing only accurate coordinate information to be entered.

また振動ペンが振動伝達板に軽く触れている状態におい
て、座標が計算できなくてもペンダウンであることだけ
は確認できる。
Furthermore, when the vibrating pen is lightly touching the vibration transmission plate, it is possible to confirm that the pen is down even if the coordinates cannot be calculated.

上記実施例ではエンベロープのレベルを検出し、しきい
値と比較することによって有効入力とペン接触状態を検
出しているが、位相のレベルによって有効入力、ペン接
触を検出してもよい。
In the embodiment described above, valid input and pen contact status are detected by detecting the envelope level and comparing it with a threshold value, but valid input and pen contact may also be detected based on the phase level.

例えば第8図に示すように、前置増幅回路9〜11の2
出力を直接判定回路81〜83に入力する。この判定回
路81〜83は第4図の有効座標しきい値71、ペン接
触しきい値72.コンパレータ73、コンパレータ74
と全く同じものである。
For example, as shown in FIG.
The outputs are directly input to determination circuits 81-83. The determination circuits 81 to 83 include an effective coordinate threshold 71, a pen contact threshold 72, . . . in FIG. Comparator 73, comparator 74
is exactly the same.

この構成においては、前記第6図(A)〜(C)に相当
する第9図(A)〜(C)に示すように位相信号63〜
65と有効座標レベル電圧71、およびペン接触レベル
電圧を比較することによって、信号の有効性およびペン
のアップダウンを検知し、論理回路84で3回路分の信
号を所定の論理で結合して演算制御回路lに送る。制御
回路における有効性の判定処理は、前記実施例の第7図
に示したのと同様である。
In this configuration, as shown in FIGS. 9A to 9C, which correspond to FIGS. 6A to 6C, the phase signals 63 to
65, the effective coordinate level voltage 71, and the pen contact level voltage, the validity of the signal and the up/down of the pen are detected, and the logic circuit 84 combines the signals of three circuits with a predetermined logic and calculates the signal. The signal is sent to control circuit l. The validity determination process in the control circuit is the same as that shown in FIG. 7 of the above embodiment.

また、前記各実施例のように判定回路を持たなくても、
ペンのアップおよびダウンにヒステリシスを持たせるこ
とは可能である。これは、演算制御回路lにおいてペン
のアップからダウンへ検出フラグを変更する時には、座
標信号が2回以上入力された場合においてフラグを「l
」 (ペンダウン)にし、また座標信号が2回以上続け
て入力されなかった場合にフラグを「O」 (ペンアッ
プ)にすることにより、ソフトウェア的に行なうことも
できる。
Furthermore, even if the judgment circuit is not provided as in each of the above embodiments,
It is possible to have hysteresis in the up and down of the pen. This means that when changing the detection flag from pen up to pen down in the arithmetic control circuit l, if the coordinate signal is input more than once, the flag is changed to 'l'.
” (pen down), and by setting the flag to “O” (pen up) when the coordinate signal is not input two or more times in a row.

この場合の2回以上という回数を3回、4回、・・・n
回と増やせばヒステリシスを強くすることができるが1
反面その間の座標が無効になるという欠点を持つ。
In this case, the number of times of 2 or more times is 3 times, 4 times,...n
Hysteresis can be strengthened by increasing the number of times, but 1
On the other hand, it has the disadvantage that the coordinates between them are invalid.

また、この方法では座標の有効性についての判断が完全
には行なえないが、コストアップを生じることな〈従来
構成を用いて前述と同様の効果を得ることができる。
Further, although this method cannot completely determine the validity of the coordinates, it is possible to obtain the same effects as described above using the conventional configuration without increasing costs.

[発明の効果] 以上から明らかなように、本発明によれば、振動ペンか
ら振動伝達板に入力された振動を振動伝達板に設けられ
た振動センサによって検出し、振動伝達板上での振動伝
達時間から振動入力点の座標を検出する座標入力装置に
おいて、前記振動センサにより検出した信号のレベルか
ら振動ペンの振動伝達板に対する接触状態を検出する手
段と、振動ペンから入力された座標データの有効・無効
を判定する手段を設け、前記検出および判定手段の出力
に基づいて振動ペンが振動伝達板に接触した状態で入力
された有効座標情報のみを取り込む構成を採用している
ので、振動ペンが振動伝達板に触れた時および離れた時
に、ペンダウンおよびペンアップの間でチャタリング現
象を起こすのを防ぐことができると同時に、振動ペンが
振動伝達板に軽く触れている状態などに発生する座標の
誤検出を無効とすることができ、正確な座標情報のみを
入力できるという優れた効果がある。
[Effects of the Invention] As is clear from the above, according to the present invention, the vibration input from the vibrating pen to the vibration transmission plate is detected by the vibration sensor provided on the vibration transmission plate, and the vibration on the vibration transmission plate is detected. A coordinate input device for detecting the coordinates of a vibration input point from a transmission time, comprising: means for detecting a contact state of a vibration pen with a vibration transmission plate from the level of a signal detected by the vibration sensor; Since a configuration is adopted in which a means for determining validity/invalidity is provided and only valid coordinate information inputted while the vibrating pen is in contact with the vibration transmission plate is taken in based on the output of the detection and determining means, the vibrating pen It can prevent the chattering phenomenon between pen down and pen up when the pen touches and leaves the vibration transmission plate, and at the same time prevents the chattering phenomenon that occurs when the vibration pen lightly touches the vibration transmission plate. This has the excellent effect of invalidating false detections and allowing only accurate coordinate information to be input.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(A)は本発明を採用した座標入力装置の構造を
示したブロック図、第1図(B)は第1図(A)の振動
ペンの構造を示した説明図、第2図は第1図(A)の制
御回路の構成を示したブロック図、第3図は距離検出の
ための信号処理を示した波形図、第4図は振動波形検出
回路の構造を示したブロック図、第5図は第1図(A)
の装置のセンサ配置を示した説明図、第6図(A)〜(
C)はエンベロープを判定するレベルを説明する波形図
、第7図は制御装置における動作テープ相信号判定を示
した波形図、第10図は従来の座標入力装置のブロック
図である。 1・・・制御回路    3・・・振動ペン4・・・振
動子     6・・・振動センナ7・・・防振材  
   8・・・振動伝達板9〜11・・・前置増幅回路 12〜14・・・振動波形検出回路 15〜17・・・伝達時間計測回路 73.74・・・コンパレータ 75・・・ANDゲート 76・・・ORゲート第1図
(B) 第3図 1友中カゼ〉“す”丹η4イ証屓のきり目氏]第5図
FIG. 1(A) is a block diagram showing the structure of a coordinate input device adopting the present invention, FIG. 1(B) is an explanatory diagram showing the structure of the vibrating pen of FIG. 1(A), and FIG. is a block diagram showing the configuration of the control circuit in FIG. 1(A), FIG. 3 is a waveform diagram showing signal processing for distance detection, and FIG. 4 is a block diagram showing the structure of the vibration waveform detection circuit. , Figure 5 is Figure 1 (A)
An explanatory diagram showing the sensor arrangement of the device, Fig. 6(A)-(
C) is a waveform diagram illustrating the level at which the envelope is determined, FIG. 7 is a waveform diagram showing operation tape phase signal determination in the control device, and FIG. 10 is a block diagram of a conventional coordinate input device. 1... Control circuit 3... Vibration pen 4... Vibrator 6... Vibration sensor 7... Vibration isolating material
8... Vibration transmission plates 9-11... Preamplifier circuits 12-14... Vibration waveform detection circuits 15-17... Transmission time measurement circuit 73.74... Comparator 75... AND gate 76...OR gate Diagram 1 (B) Diagram 3 1 Tominaka Kaze〉"Su"tan η4 Ishiken no Kirime] Diagram 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 振動ペンから振動伝達板に入力された振動を振動伝達板
に設けられた振動センサによって検出し、振動伝達板上
での振動伝達時間から振動入力点の座標を検出する座標
入力装置において、前記振動センサにより検出した信号
のレベルから振動ペンの振動伝達板に対する接触状態を
検出する手段と、振動ペンから入力された座標データの
有効・無効を判定する手段を設け、前記検出および判定
手段の出力に基づいて振動ペンが振動伝達板に接触した
状態で入力された有効座標情報のみを取り込むことを特
徴とする座標入力装置。
A coordinate input device that detects vibration input from a vibration pen to a vibration transmission plate by a vibration sensor provided on the vibration transmission plate, and detects coordinates of a vibration input point from a vibration transmission time on the vibration transmission plate. Means for detecting the contact state of the vibrating pen with the vibration transmission plate from the level of the signal detected by the sensor, and means for determining whether coordinate data input from the vibrating pen are valid or invalid are provided, and the output of the detecting and determining means is 1. A coordinate input device that captures only valid coordinate information input while a vibrating pen is in contact with a vibration transmitting plate.
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