JPH01201714A - Coordinates input device - Google Patents

Coordinates input device

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JPH01201714A
JPH01201714A JP63025595A JP2559588A JPH01201714A JP H01201714 A JPH01201714 A JP H01201714A JP 63025595 A JP63025595 A JP 63025595A JP 2559588 A JP2559588 A JP 2559588A JP H01201714 A JPH01201714 A JP H01201714A
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JP
Japan
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input
vibration
pen
vibrating pen
posture
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Application number
JP63025595A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Kaneko
潔 兼子
Noriyuki Suzuki
範之 鈴木
Yuichiro Yoshimura
雄一郎 吉村
Shinnosuke Taniishi
谷石 信之介
Katsuyuki Kobayashi
克行 小林
Shigeki Mori
重樹 森
Atsushi Tanaka
淳 田中
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Priority to JP63025595A priority Critical patent/JPH01201714A/en
Publication of JPH01201714A publication Critical patent/JPH01201714A/en
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Abstract

PURPOSE:To operate the title device variously in accordance with the posture of an oscillating pen by detecting the posture of the oscillating pen at the time of input from the longitudinal wave of an oscillation transmitted to an oscillation transmitting plate. CONSTITUTION:An information input/output device inputs coordinates to an input tablet consisting of an oscillation transmitting plate 8 by an oscillating pen 3 and displays in accordance with input coordinates information by an annunciator 11' arranged over the input tablet. Oscillation sensors 102 are provided at the two corner parts of the oscillation transmitting plate 8, their outputs are inputted to an oscillating pen angle detecting circuit 101 and information about oscillation transmitting time to the oscillation sensor 102 is given to an arithmetic and control circuit 1. Thus, the posture of the oscillating pen 3 at the time of the input is detected from the longitudinal wave component of the oscillation and the a coordinate value is corrected in accordance with the posture of the pen. Further, information inputted by this posture is ignored or various processings such as switching an input mode are executed.

Description

【発明の詳細な説明】 [&楽土の利用分野] 本発明は座標入力装置、特に振動ペンから入力された振
動を振動伝達板に複数設けられたセンサにより検出して
前記振動ペンの振動伝達板上で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] [Fields of Use of Rakudo] The present invention detects vibrations input from a coordinate input device, particularly a vibrating pen, using a plurality of sensors provided on a vibration transmitting plate, and detects vibrations input from a vibration transmitting plate of the vibrating pen. The present invention relates to a coordinate input device that detects coordinates on the top.

[従来の技術] 従来より手書きの文字、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装置が知られている。こ
の種の方式では入力された文字、図形などからなる画像
情報はパーソナルコンピュータなどの情報処理装置に入
力される、あるいは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。
[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. In this type of system, image information consisting of input characters, figures, etc. is input to an information processing device such as a personal computer, or output to a display device such as a CRT display, or a recording device such as a printer.

従来では、種々の検出方式により座標検出が行なわれて
いるが、特に、振動伝達板からなる入力タブレットに振
動ペンを用いて超音波振動を入力し、振動伝達板上での
振動伝達時間から入力点の座標を検出する方式がある。
Conventionally, coordinate detection has been performed using various detection methods, but in particular, ultrasonic vibrations are input using a vibrating pen to an input tablet made of a vibration transmission plate, and the input is based on the vibration transmission time on the vibration transmission plate. There is a method to detect the coordinates of a point.

振動伝達板の所定位置には複数の振動センサが設けられ
、これらの振動センサへ振動が入力されるまでの伝達時
間により入力点からセンサへの直線距離が算定され、さ
らに算定された直線距離から所定の座標系における座標
値が算出される。
A plurality of vibration sensors are installed at predetermined positions on the vibration transmission plate, and the straight-line distance from the input point to the sensor is calculated based on the transmission time until vibration is input to these vibration sensors, and then from the calculated straight-line distance. Coordinate values in a predetermined coordinate system are calculated.

このような超音波振動を用いる検出方式では、装置の構
造が比較的簡単である、入力タブレットにガラスなどの
透明材料を用いることができるので原稿や表示装置に入
力タブレットを重ねて使用できるなどの利点がある。
This type of detection method using ultrasonic vibration has a relatively simple device structure, and because the input tablet can be made of transparent material such as glass, the input tablet can be stacked on a document or display device. There are advantages.

[発明が解決しようとする課題] しかし、上記従来例では、振動伝達板に振動を加える振
動ペンの入力時の傾斜角度が座標人力精度に影ツを与え
る問題がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above-mentioned conventional example, there is a problem in that the inclination angle at the time of input of the vibrating pen that applies vibration to the vibration transmitting plate affects the coordinate accuracy manually.

振動ペン内部には圧電素子などからなる振動子が設けら
れ、この振動子の振動はペン先のホーン部などを介して
振動伝達板に入力される0通常、振動ペンは汗通の筆記
具などと同様にタブレットに対しである程度傾斜した状
態で操作されるため、振動子の振動は振動伝達板の厚み
方向に対しであるベクトル方向をもって入力されること
になる。
A vibrator made of a piezoelectric element is installed inside the vibrating pen, and the vibrations of this vibrator are input to the vibration transmission plate through the horn part of the pen tip.Normally, a vibrating pen is used as a writing instrument that does not allow sweat. Similarly, since the tablet is operated at a certain degree of inclination, the vibration of the vibrator is input in a certain vector direction with respect to the thickness direction of the vibration transmission plate.

このため、振動ペンの入力点から振動センサまで振動伝
達板中を伝播する過程において、振動の位相が逆転して
しまい、振動センサの振動検出タイミングに 誤差を生
じ、座標検出精度を低下させるという問題があった。
As a result, the phase of the vibration is reversed in the process of propagating through the vibration transmission plate from the input point of the vibrating pen to the vibration sensor, causing an error in the vibration detection timing of the vibration sensor and reducing coordinate detection accuracy. was there.

従来装置dでは、振動ペンの入力時の姿勢を認識する手
段は設けられておらず、従って振動ペン3の姿勢により
検出座標の有効性を判定することも不可能であった◆ 本発明は以上の問題に鑑みてなされたもので、振動ペン
の入力時の姿勢を検出し、装置の制御に役立てるように
することを課題としている。
In the conventional device d, there was no means for recognizing the posture of the vibrating pen during input, and therefore it was impossible to determine the validity of the detected coordinates based on the posture of the vibrating pen 3◆ The present invention is as follows. This was developed in view of the above problems, and the objective is to detect the posture of a vibrating pen during input and make it useful for controlling the device.

[課題を解決するための手段] 以上の課題を解決するために、本発明においては、振動
ペンから入力された振動を振動伝達板に複数設けられた
センサにより検出して前記振動ペンの振動伝達板上での
座標を検出する座標入力装置において、前記振動伝達板
を伝達される振動の縦波成分を検出する手段と、この検
出手段の出力信号の位相の状態に応じて振動ペンの入力
時の姿勢を検出する制御手段を設けた構成を採用した。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, in the present invention, vibrations input from a vibrating pen are detected by a plurality of sensors provided on a vibration transmission plate, and the vibrations of the vibrating pen are transmitted. A coordinate input device that detects coordinates on a plate includes means for detecting a longitudinal wave component of vibration transmitted through the vibration transmission plate, and a means for detecting a longitudinal wave component of vibration transmitted through the vibration transmission plate, and a method for inputting a vibrating pen according to a phase state of an output signal of the detection means. We adopted a configuration that includes a control means to detect the posture of the robot.

[作用] 以」−の構成によれば、振動伝達板に伝達される振動の
縦波成分から振動ペンの入力時の姿勢を検出することが
できるから、振動ペンの姿勢に応じて種々の動作が可能
になる。
[Function] According to the configuration described below, since the posture of the vibrating pen at the time of input can be detected from the longitudinal wave component of the vibration transmitted to the vibration transmission plate, various operations can be performed depending on the posture of the vibrating pen. becomes possible.

[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図は本発明を採用した情報入出力装置の構造を示し
ている。第1図の情報入出力装置は振動伝達板8からな
る入力タブレットに振動ペン3によって座標入力を行な
わせ、入力された座標情報にしたがって入力タブレット
に重ねて配置されたCRTからなる表示器11’に入力
画像を表示するものである。
FIG. 1 shows the structure of an information input/output device employing the present invention. The information input/output device shown in FIG. 1 inputs coordinates using a vibrating pen 3 to an input tablet consisting of a vibration transmission plate 8, and a display 11' consisting of a CRT placed over the input tablet according to the input coordinate information. The input image is displayed on the screen.

図において符号8で示されたものはアクリル、カラス板
などからなる振動伝達板で振動ペン3から伝達される振
動をその角部に3個設けられた振動センサ6に伝達する
0本実施例では振動ペン3から振動伝達板8を介して振
動センサ6に伝達された超音波振動の伝達時間を計測す
ることにより振動ペン3の振動伝達板8上での座標を検
出する。
In the figure, the reference numeral 8 denotes a vibration transmission plate made of acrylic, glass plate, etc., which transmits vibrations transmitted from the vibrating pen 3 to vibration sensors 6 provided at three corners thereof. By measuring the transmission time of the ultrasonic vibration transmitted from the vibrating pen 3 to the vibration sensor 6 via the vibration transmitting plate 8, the coordinates of the vibrating pen 3 on the vibration transmitting plate 8 are detected.

振動伝達板8は振動ペン3から伝達された振動が周辺部
で反射されて中央部の方向に戻るのを防l卜するために
その周辺部分をシリコンゴムなどから構成された反射防
止材7によって支持されている。
The vibration transmitting plate 8 is provided with an anti-reflection material 7 made of silicone rubber or the like around its periphery in order to prevent vibrations transmitted from the vibrating pen 3 from being reflected at the periphery and returning toward the center. Supported.

振動伝達板8はCRT(あるいは液晶表示器など)など
、ドツト表示が可能な表示器11’上に配置され、振動
ペン3によりなぞられた位置にドツト表示を行なうよう
になっている。すなわち、検出された振動ペン3の座標
に対応した表示器11°上の位置にドツト表示が行なわ
れ、振動ペン3により入力された点、線などの要素によ
り構成される画像はあたかも紙に書き込みを行なったよ
うに振動ペンの軌跡の後に現れる。
The vibration transmission plate 8 is disposed on a display device 11' capable of displaying dots, such as a CRT (or liquid crystal display), and displays dots at the position traced by the vibrating pen 3. In other words, a dot is displayed at a position 11 degrees above the display corresponding to the detected coordinates of the vibrating pen 3, and the image composed of elements such as points and lines input by the vibrating pen 3 is as if written on paper. Appears after the trajectory of the vibrating pen as if it were done.

また、このような構成によれば表示器11’にはメニュ
ー表示を行ない、振動ペンによりそのメニュー項目を選
択させたり、プロンプトを表示させて所定の位置に振動
ペン3を接触させるなどの人力方式を用いることもでき
る。
Further, according to such a configuration, a menu is displayed on the display 11', and the menu item is selected using the vibrating pen, or a prompt is displayed and the vibrating pen 3 is brought into contact with a predetermined position. You can also use

振動伝達板8に超音波振動を伝達させる振動ペン3は、
内部に圧電素子などから構成した振動子4を有しており
、振動子4の発生した超音波振動を先端が尖ったホーン
部5を介して振動伝達板8に伝達する。
The vibrating pen 3 transmits ultrasonic vibration to the vibration transmitting plate 8,
It has a vibrator 4 made of a piezoelectric element or the like inside, and transmits ultrasonic vibrations generated by the vibrator 4 to a vibration transmission plate 8 via a horn portion 5 having a sharp tip.

第2図は振動ペン3の構造を示している。振動ペン3に
内蔵された振動子4は、振動子駆動回路2により駆動さ
れる。振動子4の駆動信号は第1図の演算および制御回
路l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。
FIG. 2 shows the structure of the vibrating pen 3. A vibrator 4 built into the vibrating pen 3 is driven by a vibrator drive circuit 2. The drive signal for the vibrator 4 is supplied as a low-level pulse signal from the arithmetic and control circuit l shown in FIG. is applied to

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、ホーン部5を介して振動板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 diaphragm 8 via the horn section 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2図
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よ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 the vertical direction in FIG. 2 with respect to the vibration transmission plate 8. Also, the vibration frequency of the vibrator 4 is set to
Efficient vibration conversion is possible by setting the resonance frequency to .

」二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 in section 2 are plate waves, which have the advantage that they are less affected by scratches on the surface of the vibration transmission plate 8, obstacles, etc. compared to surface waves. .

再び、第1図において、振動伝達板8の角部に設けられ
た振動センサ6も圧電素子などの機械〜電気変換素子に
より構成される。3つの振動センサ6の各々の出力信号
は波形検出回路6に入力され、後段の演算制御回路lに
より処理可能な検出信号に変換される。演算制御回路l
は振動伝達時間の測定処理を行ない、振動ペン3の振動
伝達板8上での座標位置を検出する。
Again, in FIG. 1, the vibration sensor 6 provided at the corner of the vibration transmission plate 8 is also constituted by a mechanical to electrical conversion element such as a piezoelectric element. The output signals of each of the three vibration sensors 6 are input to the waveform detection circuit 6, and are converted into detection signals that can be processed by the subsequent arithmetic control circuit 1. Arithmetic control circuit
performs vibration transmission time measurement processing and detects the coordinate position of the vibrating pen 3 on the vibration transmission plate 8.

検出された振動ペン3の座標情報は演算制御回路lにお
いて表示器11’による出力方式に応じて処理される。
The detected coordinate information of the vibrating pen 3 is processed in the arithmetic control circuit 1 according to the output method by the display 11'.

すなわち、演算制御回路は入力座標情報に基づいてビデ
オ信号処理装置lOを介して表示器11”の出力動作を
制御する。
That is, the arithmetic control circuit controls the output operation of the display 11'' via the video signal processing device 1O based on the input coordinate information.

また、本実施例では、振動伝達板8の2つの角部の位置
には厚み方向に振動センサ102.102が設けられて
いる。振動センサ102は振動センサ6と同様に圧電素
子などから構成される。
Further, in this embodiment, vibration sensors 102 and 102 are provided at two corner positions of the vibration transmission plate 8 in the thickness direction. Like the vibration sensor 6, the vibration sensor 102 is composed of a piezoelectric element or the like.

振動センサ102の出力は振動ペン角度検出回路101
に入力され、振動センサ102への振動伝達時間の情報
が演算制御回路lに与えられる。振動ペン角度検出回路
101の構造については後述する。
The output of the vibration sensor 102 is transmitted to the vibration pen angle detection circuit 101.
, and information on the vibration transmission time to the vibration sensor 102 is given to the arithmetic control circuit l. The structure of the vibrating pen angle detection circuit 101 will be described later.

振動センサ102は振動伝達板8に入力された振動の縦
波成分を主として検出する。一方、先の座標検出のため
の振動センサ6は主として横波成分を検出する。演算制
御回路lでは吟振動センサ102が検出した縦波成分の
位相状態に基づき振動ペン3の入力時の傾斜角度を検出
し、振動センサ6側で得られたペンの傾斜角度に基づき
種々の制御を行なう、この制御に関しては後述する。
The vibration sensor 102 mainly detects the longitudinal wave component of the vibration input to the vibration transmission plate 8. On the other hand, the vibration sensor 6 for detecting the coordinates described above mainly detects transverse wave components. The arithmetic control circuit 1 detects the tilt angle of the vibrating pen 3 at the time of input based on the phase state of the longitudinal wave component detected by the vibration sensor 102, and performs various controls based on the tilt angle of the pen obtained by the vibration sensor 6 side. This control will be described later.

:jS3図は第1図の演算制御回路lの構造を示してい
る。ここでは主に振動ペン3の駆動系および振動センサ
6による振動検出系の構造を示している。振動センサ1
02側の出力を用いた座標値補正に関しては後述する。
:jS3 shows the structure of the arithmetic and control circuit l shown in FIG. Here, the structure of the drive system of the vibrating pen 3 and the vibration detection system using the vibration sensor 6 are mainly shown. Vibration sensor 1
The coordinate value correction using the output from the 02 side will be described later.

マイクロコンピュータ11は内部カウンタ、ROMおよ
びRAMを内蔵している。駆動信号発生回路12は第1
図の振動子駆動回路2に対して所定周波数の駆動パルス
を出力するもので、マイクロコンピュータ11により座
標演算用の回路と同期して起動される。
The microcomputer 11 includes an internal counter, ROM, and RAM. The drive signal generation circuit 12
It outputs a drive pulse of a predetermined frequency to the vibrator drive circuit 2 shown in the figure, and is activated by the microcomputer 11 in synchronization with the coordinate calculation circuit.

カウンタ13の計数値はマイクロコンピュータ11によ
りラッチ回路14にラッチされる。
The count value of the counter 13 is latched into the latch circuit 14 by the microcomputer 11.

一方、波形検出回路9は、振動センサ6の出力から後述
のようにして、座標検出のための振動伝達時間を計測す
るための検出信号のタイミング情報を出力する。これら
のタイミング情報は入力ポート15にそれぞれ入力され
る。
On the other hand, the waveform detection circuit 9 outputs timing information of a detection signal for measuring vibration transmission time for coordinate detection from the output of the vibration sensor 6 as described later. These timing information are input to input ports 15, respectively.

波形検出回路9から入力されるタイミング信号は入カポ
−)15に入力され、ラッチ回路14内の各振動センサ
6に対応する記憶領域に記憶され、その結果がマイクロ
コンピュータ11に伝えられる。
A timing signal inputted from the waveform detection circuit 9 is inputted to an input capacitor 15, stored in a storage area corresponding to each vibration sensor 6 in the latch circuit 14, and the result is transmitted to the microcomputer 11.

すなわち、カウンタ13の出力データのラッチ値として
振動伝達時間が表現され、この振動伝達時間値により座
標演算が行なわれる。このとき、判定回路16は複数の
振動センサ6からの波形検出のタイミング情報がすべて
入力されたかどうかをI定し、マイクロコンピュータ1
1に報知する。
That is, the vibration transmission time is expressed as a latch value of the output data of the counter 13, and coordinate calculation is performed using this vibration transmission time value. At this time, the determination circuit 16 determines whether all waveform detection timing information from the plurality of vibration sensors 6 has been input, and determines whether the microcomputer 1
Notify 1.

表示器11′の出力制御処理は人出力ボート17を介し
て行なわれる。
Output control processing for the display device 11' is performed via the human output boat 17.

第4図は第1図の波形検出回路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a14処理を説明す
るものである。:h’S4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り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. 4 explains the detected waveform input to the waveform detection circuit 9 of FIG. 1 and the total processing a14 of the vibration transmission time based on the detected waveform. :h'S4 In the diagram, what is indicated by the reference numeral 41 is a drive signal pulse applied to the vibrating pen 3. The ultrasonic vibrations transmitted from the vibrating pen 3 driven by such a waveform to the vibration transmitting plate 8 are transmitted to the vibration transmitting plate 8.
It passes through the inside 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4図の符号42は振動センサ6が検出した信号波
形を示している。未実施例において用いられる板波は分
散性の波であり、そのため検出波形のエンベロープ42
1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. 4 indicates a signal waveform detected by the vibration sensor 6. The plate wave used in the non-example is a dispersive wave, so the envelope 42 of the detected waveform
The relationship between 1 and phase 422 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偉いから
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. Since the group velocity and phase velocity are high, 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、たとえばピーク
を第4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t
gとして d=Vg  争  t   g           
                 ・・・  (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
じ式により他の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 the reference numeral 43 in FIG. 4, the distance between the vibration pen 3 and the vibration sensor 6 d is the vibration transmission time t
As g, d=Vg conflict t g
... (1)
Although this equation relates to one of the vibration sensors 6, the distances between the other two vibration sensors 6 and the vibration pen 3 can be indicated by the same equation.

さらに、より高精度な座標値を決定するためには、位相
信号の検出に基づく処理を行なう、第4図の位相波形4
22の特定の検出点、たとえば振動印加から、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拳入p+Vp番tp      …(2)となる
、ここでλPは弾性波の波長、nは整数である。
Furthermore, in order to determine coordinate values with higher precision, the phase waveform 4 shown in FIG.
22 specific detection points, for example, if the time from vibration application to the zero cross point after passing the peak is tp, the distance between the vibration sensor and the vibration pen is d=n fist p+Vp number tp...(2), where where λP is the wavelength of the elastic wave, and n is an integer.

前記の(1)式と(2)式から上記の整数nは n=[(Vglltg−Vplltp) /入P +l
/N ]  −(3)と示される。ここでNはO以外の
実数であり、適当な数値を用いる。たとえば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 n is n = [(Vglltg - Vplltp) / input P + l
/N ] − (3). Here, N is a real number other than O, and an appropriate value is used. For example, if N=2, n can be determined if it is within ±1/2 wavelength.

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、波形検出回路9はたとえば第512に示すよ
うに構成することができる。
In order to measure the two vibration propagation times tg and tp shown in FIG. 3, the waveform detection circuit 9 can be configured as shown at 512, for example.

第5図において、振動センサ6の出力信号は前述の増幅
回路51により所定のレベルまで増幅される。
In FIG. 5, the output signal of the vibration sensor 6 is amplified to a predetermined level by the amplification circuit 51 described above.

増幅された信号は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。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によって検出される。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Tgが形成され、演算制御回路lに入力される。
The amplified signal is input to the envelope detection circuit 52, and only the envelope of the detection signal is extracted. The timing of the peak of the extracted envelope is detected by the envelope peak detection circuit 53. From the peak detection signal, an envelope delay time detection signal Tg having a predetermined waveform is formed by a signal detection circuit 54 composed of a mono-multivibrator or the like, and is input to an arithmetic control circuit l.

また、このTg倍信号タイミングと、遅延時間調整回路
57によって遅延された元信号から検出回路58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1
に入力される。
Further, a phase delay time detection signal Tp is formed by the detection circuit 58 from this Tg times signal timing and the original signal delayed by the delay time adjustment circuit 57, and the arithmetic control circuit 1
is input.

すなわち、Tg倍信号単安定マルチバイブレータ55に
より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t
p倍信号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
のようなしベルとタイミングを有する信号44を形成し
、検出回路58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 outputs t according to this pulse timing.
A threshold value for detecting a p-fold signal is formed. As a result, the comparator level supply circuit 56 is connected to the reference numeral 44 in FIG.
A signal 44 having a timing similar to the above is generated and inputted to the detection circuit 58.

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
8に入力され、第4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.
8 and is compared with the delayed detection waveform as shown in FIG.

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-h and phase delay time "rpt-h" are input to the arithmetic control circuit l.

第3図の演算制御回路では上記のTgl〜h、Tpl−
h信号を入力ボート15から入力し、各々のタイミング
をトリガとしてカウンタ13のカウント値をラッチ回路
14に取り込む、前記のようにカウンタ13は振動ペン
の駆動と同期してスタートされているので、ラッチ回路
14にはエンベロープおよび位相のそれぞれの遅延時間
を示すデータが取り込まれる。
In the arithmetic control circuit of FIG. 3, the above Tgl~h, Tpl-
The h signal is input from the input port 15, and the count value of the counter 13 is taken into the latch circuit 14 using each timing as a trigger.As mentioned above, the counter 13 is started in synchronization with the driving of the vibrating pen, so the latch circuit The circuit 14 receives data indicating the respective delay times of the envelope and the phase.

第6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Slから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ff1Pか
ら各々の振動センサ6の位置までの直線孔tllIdl
〜d3を求めることができる。
When three vibration sensors 6 are arranged at the corners of the vibration transmission plate 8 at positions S1 to S3 as shown in FIG. Straight hole tllIdl to the position of vibration sensor 6
~d3 can be obtained.

さらに演算制御回路lでこの直線孔#dl−d3に基づ
き振動ペン3の位Up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。
Furthermore, the coordinates (x, y) of the position Up of the vibrating pen 3 can be determined by the arithmetic and control circuit 1 based on the straight hole #dl-d3 using the following equation from the theorem of three squares.

x=X/2  令 (di  +  d2  )(di
  −d2  )  /2X−(4)!=Y/2◆(d
i◆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
(位置31)のセンサのX、Y軸に沿った距離である。
x=X/2 (di + d2) (di
-d2) /2X-(4)! =Y/2◆(d
i◆d3)(di-d3)/2Y...(5)
Here, X and Y are the distances along the X and Y axes between the vibration sensor 6 at the positions S2 and S3 and the sensor at the origin (position 31).

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。
As described above, the position coordinates of the vibrating pen 3 can be detected in real time.

次に、入力時の振動ペン3の傾斜角度を検出する構成に
つき説明する。
Next, a configuration for detecting the inclination angle of the vibrating pen 3 at the time of input will be described.

第7図に振動センサ102の検出波形を示す。FIG. 7 shows a detected waveform of the vibration sensor 102.

前述のように、この検出波形は振動ペン3で入力された
振動の縦波成分である。
As described above, this detected waveform is the longitudinal wave component of the vibration input by the vibrating pen 3.

第7図は、同一の入力点から振動ペン3を垂直に立てて
入力した場合の検出波形1O−3と、振動ペン3を約4
5°程度傾は命入力した検出波形104を示している0
図から明らかなように、このように傾斜角度を換えると
振動ペン3の角度により検出波形の位相が完全に逆転す
るまではいかないが、かなりずれることがわかる。
Figure 7 shows the detected waveform 1O-3 when inputting from the same input point with the vibrating pen 3 standing vertically, and the detected waveform 1O-3 when the vibrating pen 3 is input by about 4
The tilt of about 5° indicates the detected waveform 104 of life input.
As is clear from the figure, when the inclination angle is changed in this way, the phase of the detected waveform is not completely reversed depending on the angle of the vibrating pen 3, but it is considerably shifted.

従って、第8図のようにしきい値105.106を設け
て検出波形103,104の位相関係を比較すれば、ペ
ンの傾斜角度に応じた検出量を作れる。つまり、ペンを
垂直に立てた場合はしきい値105で得られた信号10
7の方が、しきい値10Bで得られた信号108よりも
時間的に早く得られている。ペンを約45°程度傾けた
場合は、逆にしきい値106で得られた信号110の方
がしきい値105で得られた信号109よりも早く得ら
れている。どの時間差の検出によって、ペンの傾きを検
出できる。
Therefore, if thresholds 105 and 106 are provided as shown in FIG. 8 and the phase relationship between the detected waveforms 103 and 104 is compared, a detected amount corresponding to the tilt angle of the pen can be created. In other words, when the pen is held vertically, the signal 10 obtained at the threshold value 105 is
7 is obtained earlier in time than the signal 108 obtained at the threshold value 10B. When the pen is tilted by about 45 degrees, on the contrary, the signal 110 obtained at the threshold value 106 is obtained earlier than the signal 109 obtained at the threshold value 105. By detecting the time difference, the tilt of the pen can be detected.

従って、第1図振動ペン角度検出回路101は第9図に
示すように構成される。第9図では1つの振動センサ1
02側の振動ペン角度検出回路の構成を主に示している
Therefore, the vibrating pen angle detection circuit 101 shown in FIG. 1 is configured as shown in FIG. In Figure 9, one vibration sensor 1
Mainly shows the configuration of the vibrating pen angle detection circuit on the 02 side.

図示のように振動センサ6の出力は前置増幅器111を
介して2つの比較器112.113に入力される。これ
らの比較器112.113は上記のしきい値105.1
06と入力信号を比較する。比較器112.113の出
力によりフリップフロップ114,115がそれぞれセ
ットされる。フリップフロップ114.115の出力は
フリップフロップ116のクリアおよびクロック入力端
子にそれぞれ入力される。従って、フリップフロップ1
16はフリップフロップ114.115の出力により、
それぞれリセット、セットされる。
As shown, the output of the vibration sensor 6 is input via a preamplifier 111 to two comparators 112 and 113. These comparators 112.113 are connected to the above threshold 105.1
06 and the input signal. Flip-flops 114 and 115 are set by the outputs of comparators 112 and 113, respectively. The outputs of flip-flops 114 and 115 are input to the clear and clock input terminals of flip-flop 116, respectively. Therefore, flip-flop 1
16 is the output of flip-flops 114 and 115,
Reset and set respectively.

もうひとつの振動センサ102側にも上記と同様の回路
が設けられ、これらの回路の出力はORゲート117を
介して演算制御回路lに入力される。
Circuits similar to those described above are also provided on the side of the other vibration sensor 102, and the outputs of these circuits are input to the arithmetic control circuit l via the OR gate 117.

第10図は振動ペンを垂直、あるいはそれに近い状態岳
4で゛入力を行なった場合の第9図の各素子の動作を示
している。
FIG. 10 shows the operation of each element in FIG. 9 when an input is made with the vibrating pen in a vertical position or a position close to the vertical position.

この場合、振動センサ102から前置増幅器Illで得
た信号103を比較器112,113を通して信号10
7,108を得る。それぞれの最初のパルスの立ち上が
りでフリー2プフロツプ114.115の出力に信号1
20.121を得る。
In this case, the signal 103 obtained from the vibration sensor 102 by the preamplifier Ill is passed through the comparators 112 and 113 to generate the signal 10.
Get 7,108. At the rising edge of each first pulse a signal 1 is applied to the output of the free 2 flop 114, 115.
We get 20.121.

この場合、フリップ70ツブ115の出力が後から蒔立
ち上がっているため、フリップフロップ116はセット
され、その出力はハイレベルとなる。
In this case, since the output of the flip-flop 70 knob 115 is raised later, the flip-flop 116 is set and its output becomes high level.

一方、振動ペン3がある程度傾斜した状態で入力が行な
われると、比較器112,113の検出タイミングが位
相反転により第11図のように逆転する。これによりフ
リップフロップ114.115は第11図の符号123
,124のようにセットされる。この場合には4−フリ
ップフロラ2プ114が後からセットされるため、フリ
ップフロップ116は符号125のようにリセットされ
る。
On the other hand, if input is performed with the vibrating pen 3 tilted to some extent, the detection timings of the comparators 112 and 113 are reversed as shown in FIG. 11 due to phase inversion. As a result, the flip-flops 114 and 115 are connected to the reference numeral 123 in FIG.
, 124. In this case, since the 4-flip flop 114 is set later, the flip-flop 116 is reset as indicated by reference numeral 125.

以上のようにして振動ペン3の傾斜状態により、第10
図、第11図の信号122(垂直ないしそれに近い場合
)、ないし125(傾斜している場合)の波形がフリッ
プフロップ116により形成される。従って、ORゲー
ト117を介して演算制御回路lにいずれかの振動セン
サ102を介して振動ペン3の垂直状態が検出された場
合にはハイレベルの信号が、またいずれの振動センサ1
02も振動ペン3の垂直状態を検出していない場合には
ローレベルの信号が出力される。
As described above, depending on the tilted state of the vibrating pen 3, the 10th
The waveforms of signals 122 (for vertical or near-vertical cases) to 125 (for inclined cases) in FIGS. Therefore, when the vertical state of the vibrating pen 3 is detected via any of the vibration sensors 102, a high level signal is sent to the arithmetic control circuit l via the OR gate 117,
02 also outputs a low level signal when the vertical state of the vibrating pen 3 is not detected.

振動センサ6で検出している伝播遅延時間も当然ペン角
度にある程度影響を受けているので、前記のように検出
したペン角度の検出信号に基づいて伝播1!延時間の真
偽を判定することによって、座標計算の際の精度を向上
できる。
Since the propagation delay time detected by the vibration sensor 6 is naturally affected to some extent by the pen angle, propagation 1! is determined based on the pen angle detection signal detected as described above. By determining whether the elapsed time is true or false, the accuracy during coordinate calculation can be improved.

たとえば、振動ペン3が垂直以外の体勢で入力された座
標値を無視したり、あるいは振動ペン3が垂直以外の体
勢で入力された座標値のかわりにその前後の座標値(x
i、y1)および(x2、y2)の平均値(xl+x2
/2、yl+y2/2)を採用するような補間処理微行
なってもよい。
For example, the vibrating pen 3 may ignore coordinate values input in a position other than vertical, or the vibrating pen 3 may ignore coordinate values input in a position other than vertical, or may replace the coordinate values (x
i, y1) and (x2, y2) average value (xl+x2
/2, yl+y2/2) may be used.

あるいは、振動ペン3が垂直でない場合には、ブザー音
などを発生して操作者に注意を促すようにしてもよい。
Alternatively, if the vibrating pen 3 is not vertical, a buzzer or the like may be generated to alert the operator.

また、振動ペン3の傾斜角度による縦波の位相反転は、
傾斜方向によっても異なる。このことを利用して、座標
用センサとペン傾斜角度検出用センサを逐次切り換えて
、ペン傾斜角度検出で位相逆転がないセンサで座標演算
を行なうようにしてもよい。
In addition, the phase inversion of the longitudinal wave due to the inclination angle of the vibrating pen 3 is as follows.
It also varies depending on the direction of inclination. Taking advantage of this, the coordinate sensor and the sensor for detecting the pen tilt angle may be sequentially switched so that the coordinate calculation is performed using the sensor that detects the pen tilt angle and has no phase reversal.

また、検出した振動ペン3の傾斜角度に基づき、入力モ
ードの切換を行なうこともできる0例えば振動ペン3が
垂直状態では文字入力モード、45°程度に傾斜させた
場合には編集モードのページめくり、メニュー選択など
の動作を行なうようにしてもよい。
In addition, the input mode can be switched based on the detected tilt angle of the vibrating pen 3. For example, if the vibrating pen 3 is vertical, it will be in character input mode, and if it is tilted at about 45 degrees, it will be in page turning mode in editing mode. , menu selection, etc. may also be performed.

さらに、以上では2つの振動センサ102を右利き用、
左利き用の傾斜センサとして用いているが、1個だけで
振動ペンの傾斜検出を行なってもよい。
Furthermore, in the above, the two vibration sensors 102 are for right-handed and
Although it is used as a left-handed tilt sensor, only one sensor may be used to detect the tilt of the vibrating pen.

一ヒ記実施例では、ペン角度の判定をフリップフロップ
などを用いてハードウェア的に行なっていたが、比較器
112,113からの信号を直接マイクロプロセッサな
どのソフトウェア演算により処理してもかまわない。
In the embodiment described above, the pen angle was determined using hardware such as a flip-flop, but the signals from the comparators 112 and 113 may be directly processed by software calculations using a microprocessor or the like. .

また、縦波弾性波を使用する装置では、座標位置演算用
のセンサからの信号そのままをペン角度判定に使用する
こともできる9例えば、4つの振動センサを座標演算の
ための縦波センサとして振動伝達板8の厚み部分に設け
た装置では、座標位置計算は少なくとも2つのセンナで
計算できるから、4つのセンサのうち2つを座標位置計
算、他の2つをペン傾斜角度のセンサとして使用し、座
標計算の補正に用いることも考えられる。このような構
成では、従来とほぼ同じハードウェア構成により、振動
ペン3の傾斜角度に基づく種々の制御が可能になる。
In addition, in a device that uses longitudinal elastic waves, the signal from the sensor for coordinate position calculation can be used as it is to determine the pen angle.9 For example, four vibration sensors can be used as longitudinal wave sensors for coordinate calculation. Since the device installed in the thickness of the transmission plate 8 can calculate the coordinate position using at least two sensors, two of the four sensors are used to calculate the coordinate position, and the other two are used as sensors for the pen inclination angle. , it is also possible to use it for correction of coordinate calculations. With such a configuration, various controls based on the inclination angle of the vibrating pen 3 can be performed using substantially the same hardware configuration as the conventional one.

以上では振動ペンの角度を検出する振動センサを2個用
いた例を示したが、このセンサの数は1個でも良く、ま
た2個よりも多くてもかまわない。
Although the above example uses two vibration sensors for detecting the angle of the vibration pen, the number of sensors may be one or more than two.

[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
ら入力された振動を振動伝達板に複数設けられたセンサ
により検出して前記振動ペンの振動伝達板上での座標を
検出する座標入力装置において、前記振動伝達板を伝達
される振動の縦波成分を検出する手段と、この検出手段
の出力信号の位相の状態に応じて振動ペンの入力時の姿
勢を検出する制御手段を設けた構成を採用しているので
、振動伝達板に伝達される振動の縦波成分から振動ペン
の入力時の姿勢を検出することができるから、振動ペン
の姿勢に応じて座標値を補正する、振動ぺ5論定の姿勢
により入力された情報を無視する、振動ペンの姿勢によ
り入力モードを切り換えるなどの種々の処理が可能にな
るという優れた利点がある。
[Effects of the Invention] As is clear from the above, according to the present invention, vibrations input from a vibrating pen are detected by a plurality of sensors provided on the vibration transmitting plate, and the coordinates of the vibrating pen on the vibration transmitting plate are determined. A coordinate input device for detecting a vibration transmitting plate includes means for detecting a longitudinal wave component of vibrations transmitted through the vibration transmission plate, and detecting a posture of a vibrating pen at the time of input according to a phase state of an output signal of the detection means. Since the configuration is equipped with a control means, the posture of the vibrating pen at the time of input can be detected from the longitudinal wave component of the vibration transmitted to the vibration transmission plate, so the coordinate values can be adjusted according to the posture of the vibrating pen. It has an excellent advantage of being able to perform various processes such as correcting the vibration, ignoring input information depending on the posture of the vibrating pen, and switching input modes depending on the posture of the vibrating pen.

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

第1図は本発明を採用した座標入力装置の構成を示した
説明図、第2図は第1図の振動ペンの構造を示した説明
図、第3図は第1図の演算制御回路の構造を示したブロ
ック図、第4図は振動ペンと振動センサの間の距離測定
を説明する検出波形を示した波形図、第5図は第1図の
波形検出回路の構成を示したブロック図、第6図は振動
センサの配置を示した説明図、第7図は振動ペン角度検
出のための振動センサの出力信号を示した波形図、第8
図は振動ペン角度の判定処理の説明図、第9図は第1図
のペン角度検出回路のブロック図、第10図、第11図
はペン角度検出回路の動作を示したタイミングチャート
図である。 1・・・演算制御回路 3・・・振動ペン4・・・振動
子    6.102・・・振動センサ8・・・振動伝
達板 101・・・振動ペン角度検出回路 111・・・前置増幅器 112.113・・・比較器 114〜116・・・フリップフロップ117・・・O
Rゲート 0突出rm> 涜扉制@[]路のアD、、70 第3図 第5図 第6図 第82 △拳し杢a時のダイミレゲラ【−目j 第10図 〜し不資鶴時のダイミンブナダ、ト回 第11図
Fig. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of a coordinate input device adopting the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram showing the structure of the vibrating pen shown in Fig. 1, and Fig. 3 is an explanatory diagram showing the structure of the vibrating pen shown in Fig. 1. A block diagram showing the structure, FIG. 4 is a waveform diagram showing detected waveforms to explain distance measurement between the vibrating pen and the vibration sensor, and FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the waveform detection circuit in FIG. 1. , Fig. 6 is an explanatory diagram showing the arrangement of the vibration sensor, Fig. 7 is a waveform diagram showing the output signal of the vibration sensor for detecting the angle of the vibrating pen, and Fig. 8 is an explanatory diagram showing the arrangement of the vibration sensor.
9 is a block diagram of the pen angle detection circuit shown in FIG. 1, and FIGS. 10 and 11 are timing charts showing the operation of the pen angle detection circuit. . 1... Arithmetic control circuit 3... Vibrating pen 4... Vibrator 6.102... Vibration sensor 8... Vibration transmission plate 101... Vibrating pen angle detection circuit 111... Preamplifier 112.113...Comparators 114-116...Flip-flops 117...O
R gate 0 protrusion rm> Sacred door system @[] Road A D,, 70 Figure 3 Figure 5 Figure 6 Figure 82 △Daimilegera when fisting a Daimin Bunada of Time, Figure 11

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1)振動ペンから入力された振動を振動伝達板に複数設
けられたセンサにより検出して前記振動ペンの振動伝達
板上での座標を検出する座標入力装置において、前記振
動伝達板を伝達される振動の縦波成分を検出する手段と
、この検出手段の出力信号の位相の状態に応じて振動ペ
ンの入力時の姿勢を検出する制御手段を設けたことを特
徴とする座標入力装置。
1) In a coordinate input device that detects vibrations input from a vibrating pen using a plurality of sensors provided on a vibration transmitting plate to detect the coordinates of the vibrating pen on the vibration transmitting plate, A coordinate input device comprising: means for detecting a longitudinal wave component of vibration; and a control means for detecting a posture of a vibrating pen at the time of input according to a phase state of an output signal of the detecting means.
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