JPH02128213A - Coordinate input device - Google Patents

Coordinate input device

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JPH02128213A
JPH02128213A JP63281255A JP28125588A JPH02128213A JP H02128213 A JPH02128213 A JP H02128213A JP 63281255 A JP63281255 A JP 63281255A JP 28125588 A JP28125588 A JP 28125588A JP H02128213 A JPH02128213 A JP H02128213A
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JP
Japan
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vibration
vibrator
horn
pen
input
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Pending
Application number
JP63281255A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuyuki Kobayashi
克行 小林
Ryozo Yanagisawa
柳沢 亮三
Yuichiro Yoshimura
雄一郎 吉村
Kiyoshi Kaneko
潔 兼子
Takeshi Kamono
武志 鴨野
Shinnosuke Taniishi
谷石 信之介
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Publication of JPH02128213A publication Critical patent/JPH02128213A/en
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Abstract

PURPOSE:To improve the precision of coordinate operation by setting the surface coarse and the surface waviness of at least one of the contact surfaces of a vibration transmitting member (horn) and a vibrator provided in a vibration pen to be less than a prescribed value. CONSTITUTION:The vibration pen 3 transmitting ultrasonic vibration to the vibration transmitting board 8 has the vibrator 4 inside it, and it transmits ultrasonic vibration which the vibrator 4 is generated to the vibration transmitting board 8 through the horn 5 whose tip is sharp. For manufacturing the horn 5, it is controlled that the contact surface coarse of the horn 5 comes to be less than 6S(JIS B 0601) and a surface waviness width comes to be within the range of the surface coarse in the contact surface with the vibrator 4. Consequently, the adhesion of the vibrator 4 and the horn 5 is improved, and vibration generated in the vibrator 4 can efficiently be transmitted to the horn 5. Thus, the precision of coordinate operation improves.

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] [Industrial Application Field] 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. 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。
[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あるいは
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フて検出し
、各センサへの振動伝達時間によって入力点の座標を決
定する。
In this type of device, ultrasonic vibrations transmitted from a vibrating pen to a tablet are input to a vibration transmission plate, detected from the input point by a vibration sensor installed at a predetermined part of the vibration transmission plate, and transmitted to each sensor. The coordinates of the input point are determined by the vibration transmission time.

振動ペンは振動子として圧電素子などを用い、振動子の
振動は振動伝達効率を向上させるためホーン形状などを
有するペン先により振動伝達板に伝達される。従来では
、振動ペンの振動発生源である振動子とペン先は接着に
より固定されるのが普通であった。
A vibrating pen uses a piezoelectric element or the like as a vibrator, and the vibration of the vibrator is transmitted to a vibration transmission plate by a pen tip having a horn shape or the like to improve vibration transmission efficiency. Conventionally, the vibrator, which is the vibration generation source of a vibrating pen, and the pen tip were usually fixed by adhesive.

[発明が解決しようとする課B] しかしながら、上記従来例では接着材の量によってペン
先の先端で得られる振動特性が異なり、この結果個々の
ペンについてその振動特性を測定し、伝播速度などの定
数を補正する必要があった。つまり、接着面における接
着材の量、接着層の厚みおよび接着材の分布、また接着
の際に接着面からはみ出した接着材の量によって振動子
およびペン先の両者で合成される全体の振動伝達系の共
振特性が変化する。
[Problem B to be solved by the invention] However, in the conventional example described above, the vibration characteristics obtained at the tip of the pen tip differ depending on the amount of adhesive, and as a result, the vibration characteristics of each pen are measured and the propagation speed etc. It was necessary to correct the constant. In other words, the overall vibration transmission that is synthesized by both the vibrator and the pen tip depends on the amount of adhesive on the adhesive surface, the thickness of the adhesive layer, the distribution of the adhesive, and the amount of adhesive that protrudes from the adhesive surface during bonding. The resonance characteristics of the system change.

従って、センサで検出される信号波形が個々の入力ペン
によって異なり、精度の高い入力装置を構成するために
は振動ペン1本1本について振動特性を測定する必要が
あり、コストの非常に高いものとなる欠点があった。
Therefore, the signal waveform detected by the sensor differs depending on each input pen, and in order to construct a highly accurate input device, it is necessary to measure the vibration characteristics of each vibrating pen, which is extremely costly. There was a drawback.

また、振動ペンを大量に生産する場合、全ての振動ペン
が同一特性となるのが望ましいのはもちろんであるが、
その場合には振動子、ペン先の接着材の量および接着方
法の管理および制御には細心の注意が必要であり、コス
ト高になる上、歩留りの改善も期待できないという問題
がある。
Also, when producing vibrating pens in large quantities, it is of course desirable that all vibrating pens have the same characteristics;
In this case, careful attention must be paid to the management and control of the amount of adhesive for the vibrator and the pen tip, as well as the adhesive method, resulting in high costs and problems in that no improvement in yield can be expected.

本発明の課題は、上記の問題点を解決し、超音波振動方
式の座標入力装置において面倒な製造工程を必要とせず
、良好な振動伝達特性をもつ振動ペンを得られるように
することである。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to make it possible to obtain a vibrating pen with good vibration transmission characteristics without requiring a complicated manufacturing process in an ultrasonic vibration type coordinate input device. .

[課題を解決するための手段] 上記の課題を解決するため、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、前記振動ペンに振
動発生用の振動子とこの振動子の振動を振動伝達板に伝
達する振動伝達部材が設けられ、この振動伝達部材と前
記振動子の互いの接触面の少なくとも一方の表面粗さ及
び表面うねりを所定値以下に設定した構成を採用した。
[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 the vibration transmitting plate, and the vibration transmitting plate of the vibrating pen is In the coordinate input device for detecting the coordinates of A configuration was adopted in which the surface roughness and surface waviness of at least one of the mutually contacting surfaces of the two were set to below predetermined values.

[作 用] 上記の構成によれば、振動子と振動伝達板に振動伝達を
行なう伝達部材の間で効率よく振動伝達を行なえるよう
になる。
[Function] According to the above configuration, vibration can be efficiently transmitted between the vibrator and the transmission member that transmits vibration to the vibration transmission plate.

[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。
[Example] Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the example shown in the drawings.

第3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3図の装置は座標検出のみならず、入力情報
の表示も行なう。すなわち、図示した装置は振動伝達板
8から成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従って入力タブレ
ットに重ねて配置されたCRTから成るデイスプレィ1
1′に入力画像を表示するものである。
FIG. 3 shows the structure of an information input/output device employing the present invention. The device shown in FIG. 3 not only detects coordinates but also displays input information. That is, the illustrated device inputs coordinates to an input tablet consisting of a vibration transmission plate 8 using a vibrating pen 3, and displays a display 1 consisting of a CRT placed over the input tablet according to the input coordinate information.
The input image is displayed at 1'.

図において符号8で示されたものはアクリル、ガラス板
などから成る振動伝達板で、振動ペン3から伝達される
振動をその角部に3個設けられた撮動センサ6に伝達す
る。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
することによって、振動ペン3の振動伝達板8上での座
標を検出する。
The reference numeral 8 in the figure is a vibration transmission plate made of acrylic, glass, etc., which transmits vibrations transmitted from the vibrating pen 3 to three imaging sensors 6 provided at its corners. In this embodiment, the coordinates of the vibrating pen 3 on the vibration transmitting plate 8 are detected 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.

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止するために、振動伝達板8は
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。
In order to prevent the vibration transmitted from the vibrating pen 3 from being reflected at the periphery and returning toward the center, the periphery of the vibration transmission plate 8 is supported by an anti-reflection material 7 made of silicone rubber or the like. has been done.

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デイスプレィ11′上に配置され
、振動ペン3によって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の座標に対応したデイスプレィ11′上の位置にドツ
ト表示が行なわれ、振動ペン3によって入力された点、
線などの要素によって構成される画像はあたかも紙に書
込を行なったように振動ペンの軌跡の後に現れる。
The vibration transmitting plate 8 is placed on a display 11' such as a CRT (or liquid crystal display) capable of displaying dots, and displays dots at the position traced by the vibrating pen 3. That is, a dot is displayed at a position on the display 11' corresponding to the detected coordinates of the vibrating pen 3, and a point input by the vibrating pen 3 is displayed.
An image composed of elements such as lines appears after the trajectory of the vibrating pen, as if it were written on paper.

またこのような構成によれば、デイスプレィ11′には
メニュー表示を行ない、振動ペンによってそのメニュー
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入力方式を用いるこ
ともできる。
Further, according to such a configuration, a menu is displayed on the display 11', and input methods such as having the vibrating pen select the menu item or displaying a prompt and touching the vibrating pen 3 at a predetermined position can be performed. It can also be used.

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
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 5 with a sharp tip.

振動ペン3に内蔵された振動子4は、振動子駆動回路2
によって所定の周波数で駆動される。振動子駆動回路2
が発生する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、上記のように構成されたホー
ン5を介して振動伝達板8に伝達される。
A vibrator 4 built into the vibrating pen 3 is connected to a vibrator drive circuit 2.
is driven at a predetermined frequency. Vibrator drive circuit 2
The electrical drive signal generated is converted into mechanical ultrasonic vibration by the vibrator 4, and transmitted to the vibration transmission plate 8 via the horn 5 configured as described above.

振動子4の振動周波数はアクリル、ガラスなどから構成
された振動伝達板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。
The vibration frequency of the vibrator 4 is selected to a value that can generate plate waves in the vibration transmission plate 8 made of acrylic, glass, or the like. Further, when driving the vibrator, a vibration mode in which the vibrator 4 mainly vibrates in a direction perpendicular to the vibration transmission plate 8 is selected.

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。
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、表面波などに比べて振動伝達板8の表面の傷
や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 of being less affected by scratches and obstacles on the surface of the vibration transmission plate 8 than surface waves.

第1図、第2図は本発明における、振動ペン中の振動子
とその電極の構造を示している。
FIGS. 1 and 2 show the structure of a vibrator and its electrodes in a vibrating pen according to the present invention.

両図に示されるように、本実施例で用いた振動子4は円
筒状の圧電素子で、分極は円筒の内側と外側で行なわれ
ており、圧電横効果を利用したもの(印加電界方向と変
位方向が直角)である。
As shown in both figures, the vibrator 4 used in this example is a cylindrical piezoelectric element, and polarization is performed inside and outside the cylinder, making use of the piezoelectric transverse effect (the direction of the applied electric field and direction of displacement is perpendicular).

符号5は振動子4の振動を増幅して振動伝達板8に振動
を入力するペン先(ホーン形状を有する。以下このペン
先を単にホーンという)、符号25はホーン5を固定し
、座標入力ペン本体を構成するペンホルダである。
Reference numeral 5 denotes a pen tip (has a horn shape. This pen tip is simply referred to as a horn) that amplifies the vibration of the vibrator 4 and inputs the vibration to the vibration transmission plate 8. Reference numeral 25 fixes the horn 5 and inputs the coordinates. This is a pen holder that makes up the pen body.

符号24は外側電極23および内側電極21を振動子4
に対して位置決めする位置決め部材であり、かつその外
周は本実施例の場合ペンホルダ25に嵌合されており、
振動子4の位置決めも兼ねている。
Reference numeral 24 connects the outer electrode 23 and the inner electrode 21 to the vibrator 4.
It is a positioning member for positioning against the pen holder 25, and its outer periphery is fitted into the pen holder 25 in this embodiment,
It also serves to position the vibrator 4.

符号22は外側電極23と接触している圧縮バネで、内
側電極21のバネ部とともに振動子4をホーン5に圧着
させている。
A compression spring 22 is in contact with the outer electrode 23 and presses the vibrator 4 onto the horn 5 together with the spring portion of the inner electrode 21 .

本実施例においてホーン5を製造する場合、振動子4と
の接触面においてホーン5の接触面粗さが6S (JI
S  B  0601)以下になるように、また、表面
うねり幅がこの表面粗さの範囲内となるように管理して
いる。これにより振動子4とホーン5との密着性が高ま
り、振動子4で発生する振動をホーン5に効率よく伝達
することができ、ホーン先端での振動振幅が充分に得ら
れるようになる。
When manufacturing the horn 5 in this embodiment, the contact surface roughness of the horn 5 on the contact surface with the vibrator 4 is 6S (JI
S B 0601) or less, and the surface waviness width is controlled to be within this surface roughness range. This increases the adhesion between the vibrator 4 and the horn 5, allowing the vibrations generated by the vibrator 4 to be efficiently transmitted to the horn 5, and making it possible to obtain a sufficient vibration amplitude at the tip of the horn.

ここで、上記の表面粗さの条件を6.3S以下に設定し
た理由につき説明する。第1表に振動ペン3の振動子4
とペン先のホーン5の間の振動伝達に関する実験結果を
示す。
Here, the reason why the above-mentioned surface roughness condition was set to 6.3S or less will be explained. Table 1 shows the vibrator 4 of the vibrating pen 3.
Experimental results regarding vibration transmission between the pen tip and the horn 5 of the pen tip are shown below.

第1表 (単位μ) ここでは、振動出力特性が不良な2つの振動ペンと良好
な2つの振動ペンが用意され、それらの振動ペンのペン
先のホーン5の表面の特性、すなわち最大山高さ、最大
6深さ、測定値R,lR,,R,を測定した。
Table 1 (unit μ) Here, two vibrating pens with poor vibration output characteristics and two vibrating pens with good vibration output characteristics are prepared, and the characteristics of the surface of the horn 5 of the pen tip of these vibrating pens, that is, the maximum peak height , up to 6 depths, measured values R,lR,,R, were measured.

測定値R,,R,,R,は次のようなものである。The measured values R,,R,,R,are as follows.

Rx :断面曲線から基準長さだけ抜き取った部分の平
均線に平行な2直線で抜き取り部分を挟んだ時、この2
直線の間隔を断面曲線の縦倍率の方向に測定したもの。
Rx: When the sampled part is sandwiched between two straight lines parallel to the average line of the part extracted by the standard length from the cross-sectional curve, these two
The distance between straight lines is measured in the direction of the vertical magnification of the cross-sectional curve.

R2=断面曲線から基準長さだけ抜き取った部分の平均
線に平行な直線のうち高い方から3番目の山頂を通るも
のと、深い方から3番目の谷底を通るものを選び、この
2木の直線の間隔を断面曲線の縦倍率の方向に測定した
もの。
R2=Choose the line that passes through the third peak from the highest and the line that passes through the bottom of the third valley from the highest among the straight lines parallel to the average line of the part extracted by the reference length from the cross-sectional curve, and calculate the line between these two trees. The distance between straight lines is measured in the direction of the vertical magnification of the cross-sectional curve.

R1:粗さ曲線からその中心線の方向に測定長さ1の部
分を抜き取り、この抜き取り部分の中心線をX軸、縦倍
率の方向をY軸とし、粗さ曲線をy=f (x)で表わ
した時、次の式で与えられるR1の値を言う。
R1: Pick out a part of measurement length 1 from the roughness curve in the direction of its center line, set the center line of this cut out part as the X axis, the direction of vertical magnification as the Y axis, and make the roughness curve y = f (x) When expressed as , the value of R1 is given by the following formula.

また、第1表において出力特性が不良の振動ペンとは、
振動伝達板上の所定点で入力を行ない、所定の振動セン
サによりある程度以上の検出電圧を得られなかったもの
である。
Also, in Table 1, the vibrating pens with poor output characteristics are:
An input was made at a predetermined point on the vibration transmission plate, and a detected voltage above a certain level could not be obtained by the predetermined vibration sensor.

具体的には実験に用いた同−測定系において第1表の2
つの良好な振動ペン(番号3.4)では1.5〜1.6
vの出力ゲインが得られたのに対して2つの不良の振動
ペン(番号1.2)では0.8〜1.0v程度と良好な
ペンの半分から2/3程度の極端に低い出力電圧しか得
られていない。
Specifically, in the same measurement system used in the experiment, 2 in Table 1
1.5-1.6 for one good vibrating pen (number 3.4)
While an output gain of V was obtained, the two defective vibrating pens (number 1.2) had an extremely low output voltage of about 0.8 to 1.0 V, about half to 2/3 of that of the good pens. I've only gotten so much.

第1表の各振動ペンのペン先のホーンの振動子との圧接
面の各測定値から明らかなように、この圧接面の凹凸が
極端なほど振動センサで得られる信号強度が低下する。
As is clear from the measured values of the pressure contact surface of the pen tip of each vibrating pen in Table 1 with the vibrator of the horn, the more uneven the pressure contact surface is, the lower the signal strength obtained by the vibration sensor is.

出願人は不図示の振動ペンに関しても多数測定を行なっ
たが、表面粗さ63前後を境として急激に振動伝達効率
が低下することがわかった。ここで、もちろん、各振動
ペンの駆動条件、振動子とホーンの圧接条件などは全て
のペンに間して同一であり、特に振動子とホーンの圧接
条件を変えてみても上記の境界値を境に振動伝達効率が
極端に変化することは同じであった。
The applicant also conducted a number of measurements on a vibrating pen (not shown), and found that the vibration transmission efficiency drops sharply at a surface roughness of around 63. Of course, the driving conditions for each vibrating pen, the pressure contact conditions between the vibrator and the horn, etc. are the same for all pens, so even if you change the pressure contact conditions between the vibrator and the horn, the above boundary value will not be maintained. It was also the case that the vibration transmission efficiency changed drastically at the boundary.

ホーン5の表面粗さ、表面うねりが上記の値以上に大き
くなるとホーン5先端での振動振幅が低下し、第3図に
符号8で示す振動伝達板に入射される振動エネルギーが
大幅に低下する。この結果、振動伝達板8上を伝播して
センサ6に到達した機械的エネルギーは小さなものであ
り、自ずとセンサから出力される電気的エネルギーも少
なく、その結果振動センサ6で得られる検出信号のS/
N比が低下して座標演算の精度が低下するが、ホーン5
の振動子4との接触面の粗さ、うねりを以上のように設
定することにより効率よく振動入力を行なえ、後述の座
標演算を高精度に実施できる。
When the surface roughness and surface waviness of the horn 5 become larger than the above-mentioned values, the vibration amplitude at the tip of the horn 5 decreases, and the vibration energy incident on the vibration transmission plate shown by reference numeral 8 in FIG. 3 decreases significantly. . As a result, the mechanical energy propagating on the vibration transmission plate 8 and reaching the sensor 6 is small, and the electrical energy output from the sensor is also small, and as a result, the S of the detection signal obtained by the vibration sensor 6 is small. /
Although the N ratio decreases and the accuracy of coordinate calculation decreases, the horn 5
By setting the roughness and waviness of the contact surface with the vibrator 4 as described above, vibration input can be performed efficiently, and the coordinate calculation described below can be performed with high accuracy.

また、振動伝達効率の向上により、振動子4の駆動エネ
ルギー、あるいは振動センサ6の出力信号の増幅率の低
下などにより消費電力を低減することがで診る、あるい
は同じ振動子4の駆動エネルギー、振動センサ6の出力
増幅率においてはより遠距離の振動伝達が可能となり、
入力面の大型化などに容易に対応できるなどの利点もあ
る。
In addition, by improving the vibration transmission efficiency, power consumption can be reduced by reducing the drive energy of the vibrator 4 or the amplification factor of the output signal of the vibration sensor 6, or by reducing the drive energy of the same vibrator 4, the vibration The output amplification factor of sensor 6 enables vibration transmission over a longer distance,
Another advantage is that it can easily accommodate larger input surfaces.

ホーン5の振動子4との接触面の粗さは、接触面にラッ
プ加工を施すことなどにより上記の僅に制御することか
できる。
The roughness of the contact surface of the horn 5 with the vibrator 4 can be slightly controlled by applying lapping to the contact surface.

以下、振動波形検出系および座標演算処理系の構成、作
用につき説明する。
The configuration and operation of the vibration waveform detection system and coordinate calculation processing system will be explained below.

再び第3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
って構成される。3つの振動センサ6の各々の出力信号
は波形検出回路9に入力され、後段の演算制御回路1に
よフて処理可能な検出信号に変換される。演算制御回路
1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。
Referring again to FIG. 3, the vibration sensor 6 provided at the corner of the vibration transmission plate 8 is also constituted by a mechanical/electric 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 9, and are converted into detection signals that can be processed by the subsequent arithmetic control circuit 1. The arithmetic control circuit 1 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1に
おいてデイスプレィ11′による出力方式に応じて処理
される。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回路10を介してデイスプレィ11
′の出力動作を制御する。
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'. That is, the arithmetic control circuit outputs the display 11 via the video signal processing circuit 10 based on the input coordinate information.
’ output operation is controlled.

次に座標処理系の構造、動作につき詳述する。Next, the structure and operation of the coordinate processing system will be explained in detail.

第4図は第3図の演算制御回路1の構造を示している。FIG. 4 shows the structure of the arithmetic control circuit 1 of FIG.

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3
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によって
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
ってラッチ回路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。
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.

波形検出回路9から入力されるタイミング信号は入力ボ
ート15に入力され、判定回路16によってラッチ回路
14内の計数値と比較され、その結果がマイクロコンピ
ュータ11に伝えられる。
The timing signal input from the waveform detection circuit 9 is input to the input port 15 and compared with the count value in the latch circuit 14 by the determination circuit 16, 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って
座標演算が行なわれる。
That is, the vibration transmission time is expressed as a latch value of the output data of the counter 13, and coordinate calculations are performed using this vibration transmission time value.

デイスプレィ11′の出力制御処理は、入出力ボート1
7を介して行なわれる。
The output control process of the display 11' is carried out by the input/output port 1.
This is done via 7.

第5図は第3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測処理を説明するも
のである。第5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。
FIG. 5 explains the detected waveform input to the waveform detection circuit 9 of FIG. 3 and the vibration transmission time measurement process based on the detected waveform. In FIG. 5, reference numeral 41 indicates a drive signal pulse applied to the vibrating pen 3. In FIG.

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。
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5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。本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4
21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. 5 indicates a signal waveform detected by the vibration sensor 6. The plate wave used in this example is a dispersive wave, so the envelope 4 of the detected waveform
The relationship between 21 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
5図の符号43のように検出すると、振動ベン3および
振動センサ6の間の距sIdはその振動伝達時間をtg
として d士v g −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, if we focus 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. is the vibration transmission time tg
As d person v g −t g ,,・(
1) This formula relates to one of the vibration sensors 6, but the same formula applies to the other two vibration sensors 6 and the vibration pen 3.
can show the distance of

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5図の位相波形42
2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:l++n・λp+VP e tp
      *jll (2)となる。ここでλpは弾
性波の波長、nは整数である。
In order to determine even more precise coordinate values, the phase waveform 42 shown in FIG. 5 is processed based on phase signal detection.
2 specific detection point, for example, if the time from vibration application to the zero crossing point after passing the peak is tp, then the distance between the vibration sensor and the vibration pen is d:l++n・λp+VP e tp
*jll (2). Here, λp is the wavelength of the elastic wave, and n is an integer.

前記の(り式と(2)式から、上記の整数nは N=  [(Vg  −tg −Vp  −tp) /
  λp+1/Nl・・・ (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。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 equation (2) and equation (2), the above integer n is N= [(Vg -tg -Vp -tp) /
It is expressed as λp+1/Nl... (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)式に代入することに
よって、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5図に示した2つの振動伝達時間tgおよびtpの測
定は、波形検出回路9によって行なわれる。波形検出回
路9は第6図に示すように構成される。
Measurement of the two vibration transmission times tg and tp shown in FIG. 5 is performed by the waveform detection circuit 9. The waveform detection circuit 9 is constructed as shown in FIG.

第6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によって所定のレベルまで増幅される。
In FIG. 6, 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ク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1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. The peak detection signal is formed into an envelope delay time detection signal Tg having a predetermined waveform by a signal detection circuit 54 composed of a mono-multi-by-break circuit, etc., 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
57によって遅延された元信号から検出回路58によっ
て位相遅延時間検出信号’rpが形成され、演算制御回
路1に入力される。
Furthermore, a phase delay time detection signal 'rp 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 is input to the arithmetic control circuit 1.

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Tp1〜hのそれぞれ
h個の検出信号が演算制御回路1に入力される。
If the number of sensors is generalized to h, then h detection signals of envelope delay times Tgl to h and phase delay times Tp1 to h are input to the arithmetic and control circuit 1, respectively.

第4図の演算制御回路では上記の7g1〜h、Tp1〜
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. 4, the above 7g1~h, Tp1~
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7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5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@di〜d3を求め
ることができる。
When the 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 straight line distance @di~d3 to the position of the vibration sensor 6 can be determined.

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。
Furthermore, the arithmetic control circuit 1 determines the coordinates (X) of the position P of the vibrating pen 3 based on the linear distances d1 to d3.

y)を三平方の定理から次式のようにして求めることが
できる。
y) can be obtained from the Pythagorean theorem as follows.

x−x/2+ (dl+d2)(di−d2) /2X
  ・・・(4)Y −Y/2 + (di + d3
) (di −d3) /2Y  ・・・(5)ここで
X、YはS2、S3の位置のホーン5と原点(位置St
)のセンサのX、Y軸に沿った距離である。
x-x/2+ (dl+d2)(di-d2) /2X
...(4) Y −Y/2 + (di + d3
) (di - d3) /2Y ... (5) Here, X and Y are the horn 5 at the positions S2 and S3 and the origin (position St
) is the distance along the X and Y axes of the sensor.

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

上記実施例では振動伝達板8による入力タブレットをC
RTによるデイスプレィtt’に重ねて用いる構成を示
したが、入力タブレットとデイスプレィはこのように重
ねて配置される必要はなく、別体であっても構わない。
In the above embodiment, the input tablet by the vibration transmission plate 8 is C
Although a configuration has been shown in which the input tablet and the display are overlapped with the display tt' by RT, it is not necessary to arrange the input tablet and the display overlapping in this way, and they may be separate bodies.

また、表示器は液晶表示器など、他の表示方式のもので
あってもよい。
Further, the display may be of another display type, such as a liquid crystal display.

また、以上の実施例では、振動ペンのホーン5の振動子
4との接触面の表面粗さを管理する例を示したが、もち
ろん振動子側のホーン5との接触面の粗さを同様に管理
しても良い、これにより両者の間の振動伝達効率を著し
く向上することができ、より大きな効果を期待できる。
In addition, in the above embodiment, an example was shown in which the surface roughness of the contact surface of the horn 5 of the vibrating pen with the vibrator 4 is managed, but of course, the roughness of the contact surface with the horn 5 on the vibrator side is also controlled. By doing so, the vibration transmission efficiency between the two can be significantly improved, and even greater effects can be expected.

また、振動子4とホーン5の間にグリースなどの物質を
充填することにより両者の音響インピーダンスをマツチ
ングさせて、さらに効率の良い振動エネルギーを得るこ
ともできる。
Further, by filling a substance such as grease between the vibrator 4 and the horn 5, the acoustic impedances of the two can be matched, and even more efficient vibration energy can be obtained.

[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
センナ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、前記振動ペンに
振動発生用の振動子とこの振動子の振動を振動伝達板に
伝達する振動伝達部材が設けられ、この振動伝達部材と
前記振動子の互いの接触面の少なくとも一方の表面粗さ
を所定値以下に設定した構成を採用しているので、振動
子と振動伝達部材の間で効率よく振動伝達を行なえるよ
うになり、座標演算精度を向上できる、振動子駆動エネ
ルギーや検出信号の増幅率の低減などにより低消費電力
化が可能であり、また大型の入力面にも容易に対応でき
、さらに製品の品質管理も容易になるなどの優れた利点
がある。
[Effects of the Invention] As is clear from the above description, 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 vibrations are transmitted on the vibration transmitting plate of the vibrating pen. In the coordinate input device for detecting the coordinates of the vibrating pen, the vibrating pen is provided with a vibrator for generating vibration and a vibration transmitting member that transmits the vibration of the vibrator to a vibration transmitting plate, and the vibration transmitting member and the vibrator are connected to each other. Since the structure is such that the surface roughness of at least one of the contact surfaces is set to a predetermined value or less, vibration can be efficiently transmitted between the vibrator and the vibration transmission member, improving coordinate calculation accuracy. It is possible to reduce power consumption by reducing the transducer drive energy and the amplification factor of the detection signal, and it also has excellent features such as being able to easily accommodate large input surfaces and facilitating product quality control. There are advantages.

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

第1図は本発明による振動ペンの構造を示した断面図、
第2図は第1図の振動ペンの分解斜視図、第3図は本発
明を採用した情報入出力装置の構成を示した説明図、第
4図は第3図の演算制御回路の構造を示したブロック図
、第5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6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7図は振動センサ
の配置を示した説明図である。 1・・・演算制御回路 3・・・振動ペン4・・・振動
子    6・・・振動センサ8・・・撮動伝達板  
51・・・前置増幅器15.16・・・入力ボート 52・・・エンベロープ検出回路 54.58・・・信号検出回路 59・・・A/D変換回路 係動び〉のerめ口 第1図 1むσ佑11条甲ビじjのブb、7別0第4図 V巨倚E暇り定を示しT:j疫」4躬 第5図
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a vibrating pen according to the present invention;
Fig. 2 is an exploded perspective view of the vibrating pen shown in Fig. 1, Fig. 3 is an explanatory diagram showing the configuration of an information input/output device employing the present invention, and Fig. 4 shows the structure of the arithmetic control circuit shown in Fig. 3. 5 is a waveform diagram showing a detected waveform explaining distance measurement between the vibrating pen and the vibration sensor, and FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the waveform detection circuit shown in FIG. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the arrangement of vibration sensors. 1... Arithmetic control circuit 3... Vibration pen 4... Vibrator 6... Vibration sensor 8... Imaging transmission board
51...Preamplifier 15.16...Input port 52...Envelope detection circuit 54.58...Signal detection circuit 59...A/D conversion circuit Figure 1: 11 Articles 11, 7, 0, 4, 4, 5, 4, 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】 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
動ペンに振動発生用の振動子とこの振動子の振動を振動
伝達板に伝達する振動伝達部材が設けられ、この振動伝
達部材と前記振動子の互いの接触面の少なくとも一方の
表面粗さを所定値以下に設定したことを特徴とする座標
入力装置。 2)前記振動伝達部材と前記振動子の互いの接触面の少
なくとも一方の表面のうねり幅を表面粗さ以下に設定し
たことを特徴とする請求項第1項に記載の座標入力装置
[Scope of Claims] 1) A coordinate input device that detects the coordinates of the vibrating pen on the vibration transmitting plate by detecting the vibration input from the vibrating pen using a plurality of sensors provided on the vibration transmitting plate. The pen is provided with a vibrator for generating vibrations and a vibration transmission member that transmits the vibrations of the vibrator to a vibration transmission plate, and the surface roughness of at least one of the mutual contact surfaces of the vibration transmission member and the vibrator is set to a predetermined surface roughness. A coordinate input device characterized in that the coordinates are set to a value less than or equal to a value. 2) The coordinate input device according to claim 1, wherein the waviness width of at least one of the mutual contact surfaces of the vibration transmission member and the vibrator is set to be equal to or less than the surface roughness.
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