JPH0196715A

JPH0196715A - 座標入力装置

Info

Publication number: JPH0196715A
Application number: JP62253821A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Date; 厚伊達; Noriyuki Suzuki; 範之鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-10-09
Filing date: 1987-10-09
Publication date: 1989-04-14
Anticipated expiration: 2010-06-21
Also published as: JPH0758456B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は座標人力装置、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人
力装置に関するものである。

［従来の技術］従来より、手書き文字や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、各種入力ペンおよびタ
ブレットを使用した座標入力装置が知られている。その
中で超音波振動を利用した座標入力装置として、入力ペ
ンから振動伝達板に伝達される超音波振動の伝播時間を
検出し、入力ペンの座標位置を検出する座標人・刃装置
としては、第４図に示すような構成のものが考案されて
いる。

振動ペン１４３は弾性波を伝える振動伝達板１４６の中
に弾性波を発生させるためのペンで、振動発生圧電素子
（振動子）１４２を内部に有している。また、符号１４
１はこのペンの駆動回路である。符号１４４は振動伝達
板１４６を伝わってくる弾性波を検出するための圧電素
子から成る振動センサである。符号１４５は振動伝達板
１４６端面での反射を防止する防振材である。

次に第５図において、符号１４９はペン駆動波形である
。符号１５０はセンサにおける検出波形で、各センサご
とに第４図の前置増幅回路１３０〜１３２によって所定
のゲインで増幅された後、振動波形検出回路１３３．１
３４．１３５範入力される。振動波形検出回路では第５
図のエンベローフ波形１５３を抽出し、エンベロープの
ピーク点１５１および前記ピーク点後最初の検出波形の
ゼロクロス点１５２を検出し、検出信号を第４図のラッ
チ回路１３６．１３７．１３８に入力する。ラッチ回路
では駆動信号と同期してスタートされている計時カウン
タ１３９の計時結果を前記検出信号によってラッチし、
第５図の位相遅延時間ｔｐ、および群遅延時間ｔｇとし
て制御装置１４０に出力する。制御装置では前記ｔｐ、
ｔｇをもとに、以下の計算によってペン入力位置Ｐ（ｘ
％ｙ）の座標を検出する。

第６図は第４図の振動セ°ンサ１４４の配置を模式的に
示している。第６図において、振動センサ位置ＳＯとＳ
ｌ、Ｓｌの距離なｒｘ、ｒｙ。

５Ｏ１Ｓ１、ＳｌとＰ　（ｘ、ｙ）の距離なｄＯ５ｄ１
、ｄ２、あらかじめ測定された弾性波の位相速度をＶｐ
としてで与えられる。ここでτ０、τ１、τ２は前記ｔｐ、お
よびあらかじめ測定された弾性波の周波数をｆとおくとで表される（添字１＝０〜２はセンサを示す）。

上式のｎはあらかじめ測定された弾性波の群速度Ｖｇお
よび上記ｔｇよりで与えられる整数となる（ＩＮＴ［］は整数化を示す）
。

従って、従来では第５図のエンベロープ波形１５３を作
り、ｔｇｔ、ｔｐｔを測定することによって座標値を算
出していた。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、上記実施例では伝達振動の検出点での周
波数を知る手段がなく、あらかじめ別の手段によって測
定された周波数によって算出された定数として扱ってい
たため、実際に振動伝達板内を伝わる弾性波の周波数が
変化した時には検出座標（Ｘ％ｙ）と実際の入力点の座
標の間にずれを生じることがあった。

［問題点を解決するための手段］上記の問題を解決するため、本発明では、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振動セ
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、前記振動伝達板上
で伝達される振動波の振動伝達時間を測定する手段と、
前記振動伝達板上で伝達される振動波の振動周期を測定
する手段と、前記振動伝達時間および振動周期測定手段
により測定された振動伝達時間および振動周期を用いて
前記振動伝達板上での振動ペンによる振動入力点の座標
を検出する手段を設けた構成を採用した。

［作　用］以上の構成によれば、座標演算を行なう場合、従来のよ
うに固定値の振動周波数を用いず、実際に測定した振動
周期に基づき座標演算を行なうので、より正確な座標検
出処理が可能になる。

［実施例］以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。

第１図は本発明を採用した情報入力装置の構造を示して
いる。第１図の情報入力装置は振動伝達板１２２からな
る入力タブレットに振動ペン１１８によって座標入力を
行なわせるものである。

第１図において符号１２２はアクリル、ガラス板などか
ら成る振動伝達板で、振動ペン１１８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１２３に伝達する。本実施例では振動ペン１１８から
振動伝達板１２２を介して振動センサ１２３に伝達され
た超音波振動の伝達時間および振動周期を計測すること
によって振動ペン１１８の振動伝達板１２２上での座標
を検出する。

振動伝達板１２２は振動ペン１１８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へ戻るのを防止する
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１２１によって支持される。

振動伝達板１２２に超音波振動を伝達させる振動ペン１
１８は内部に圧電素子などから構成した振動子１１９を
有しており、振動子１１９の発生した超音波振動を先端
が尖ったホーン部１２０を介して振動伝達板１１９に伝
達する。

振動ペン１１８に内蔵された振動子１１９は振動子駆動
回路１１７によって駆動される。振動子１１９の駆動信
号は制御回路１１６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
１１７によって所定のゲインで増幅された後、振動子１
１９に印加される。

電気的な駆動信号は振動子１１９によって機械的な超音
波振動に変換され、ホーン部１２０を介して振動板１２
２に伝達される。

振動子１１９の振動周波数はアクリル、ガラスなどの振
動伝達板１２２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１２２に
対して垂直方向に振動子１１９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１１９の振動周波
数を振動子１１９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。

上記のようにして振動伝達板１２２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１２２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。

また、第１図において振動伝達板１２２の角部に設けら
れた振動センサ１２３も、圧電素子などの機械／電気変
換素子によって構成される。３つの振動センサ１２３の
各々の出力信号は前置増幅回路１００．１０１．１０２
に入力され、所定のゲインで増幅された後、各々振動波
形検出回路１０５．１０８．１１１および遅延回路１０
４．１０７．１１０に人力される。

振動波形検出回路は、第２図に示すように構成される。

第２図は振動波形検出回路の１つの系統についてのみ示
している。第２図において前置増幅回路１００より入力
された信号はエンベロープ検出回路２０５に人力され、
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ビ
ーク検出回路２０４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２０３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、ラッチ回路１１３に人力され
る。

また、このＴｇ傷信号遅延時間調整回路２００によって
遅延された元信号から、コンパレータ検出回路２０６に
よって位相遅延時間検出信号”ｒｐが形成され、ラッチ
回路１１３に人力される。

以上に示した回路は振動センサ１２３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。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ＴｇＯ〜（ｈ−Ｂ、位相遅延時間”ｒｐｏ〜
（ｈ−１）のそれぞれｈ個の検出信号がラッチ回路に入
力される。

再び第１図において、ラッチ回路１１３〜１１５では上
記の検出信号ＴｇＯ〜２を各々トリガとして、計時回路
１１２の計時値をラッチ回路１１３〜１１５に取り込む
。計時回路１１２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１１３〜１１５には各々の
センサの振動波形の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。

一方、前置増幅回路１００〜１０２からの出力信号は、
上記振動波形検出回路とは別に遅延回路１０４．１０フ
、ｔｔｏに入力され、各振動波形検出回路によって処理
に必要な時間と同等な時間だけ遅延された後、振動周期
測定回路１０３．１０６．１０９に入力される。

第３図は振動周期検出回路を示すブロック図で、３系統
のうちの１系統を示している。遅延回路１１０から入力
された検出波形はコンパレータ３０１に入力され、波形
の振幅の中心をゼロ基準とした時に検出波形が負の側か
ら増加してゼロ線を横切るタイミングを検出する。

この検出信号は、ゼロクロス信号としてカウンタ３０２
とワンショットパルス発生回路３０３に入力される。カ
ウンタ３０２は入力信号の振動周期に比べて充分に速い
発振を元にカウンタを動作させてカウント動作を行なう
ものである。該カウンタはコンパレータ３０１から入力
されるゼロクロス信号によってカウント値をクリ゛アし
、ゼロからカウントアツプを始める。

また、カウント値はラッチ回路３０４に常に出力されて
いる。ワンショットパルス発生回路３０３ではコンパレ
ータ３０１の出力によってカウント値をラッチ回路３０
４にラッチするためのパルス信号を生成する０以上の動
作によって、入力信号が負の側から増加してゼロ線を横
切るととの時間、すなわち振動周期がラッチ回路３０４
に次々にラッチされる。

このラッチ回路３０４の出力はラッチ回路１１４に入力
されていて、ラッチ回路１１４では前記位相遅延時間検
出信号Ｔｐ２をトリガとしてラッチ回路１１３の出力を
ラッチする。この出力は制御装置１１６に出力される。

このカウント値は検出信号の位相検出時の振動周期なの
で、逆数を制御装置１１６で求め、振動検出信号の周波
数ｆ２を求めることができる。同様に他のセンサに関す
る検出信号のｆｌ、ｆＯも求めることができる。

以上の方法で求められたＴｇｉ、Ｔｐｉおよびｆｉから
、以下の計算を制御装置１１６で行なうことによって座
標を決定する。

ただしＩＮＴは整数化、ｖｇは群速度、ｖｐは位相速度
、ｉは各センサの番号、本実施例では０〜２となる。上
記ｎより距離ｄｉとリニアな関係にある見かけ上の位相
遅延時間τｌは、ｄｉをペンとセンサ間の距離として（ｉ＝ｏ、１．２・・・）と示され、このｆｌより座標値を、求めるが、前記第６
図においてＳＯと５１の距離をｒｘ％ＳＯと８２の距離
をｒｙとして、次式によって算出される。

この式によフて算出された座標値は、座標検出点ドおけ
る周波数をもとに算出されたものとなる。

以上説明したように、振動伝達板を伝播する振動波の実
測値を用いて上記振動ペンの座標を計算することによっ
て、誤差の少ない正確な座標検出が可能となる。

［発明の効果］以上の説明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
振動センナにより検出して前記撮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
達板上で伝達される振動波の振動伝達時間を測定する手
段と、前記振動伝達板上で伝達される振動波の振動周期
を測定する手段と、前記振動伝達時間および振動周期測
定手段により測定された振動伝達時間および振動周期を
用いて前記振動伝達板上での振動ペンによる振動入力点
の座標を検出する手段を設けた構成を採用しているので
、座標演算を行なう場合、従来のように固定値の振動周
波数を用いず、実際に測定した振動周期に基づき座標演
算を行なうので、より正確な座標検出処理が可能となる
という優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用した座標入力装置のブブロツタ図
、第４図は従来の超音波式座標人力装置のブロック図、
第５図は駆動波形と検出波形を示す波形図、第６図はペ
ンとセンサの距離関係を示した説明図である。１００〜１０２・・・前置増幅回路１０５．１０８．１１１・・・振動波形検出回路１０３
．１０６．１０９・・・振動周期測定回路１１６・・・
制御回路１１７・・・振動子駆動回路１１８・・・振動ペン１２２・・・振動伝達板１２３・・・センサ

Claims

【特許請求の範囲】

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
れた振動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
動伝達板上で伝達される振動波の振動伝達時間を測定す
る手段と、前記振動伝達板上で伝達される振動波の振動
周期を測定する手段と、前記振動伝達時間および振動周
期測定手段により測定された振動伝達時間および振動周
期を用いて前記振動伝達板上での振動ペンによる振動入
力点の座標を検出する手段を設けたことを特徴とする座
標入力装置。