JPH02130612A - Coordinate input device - Google Patents

Coordinate input device

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JPH02130612A
JPH02130612A JP63283861A JP28386188A JPH02130612A JP H02130612 A JPH02130612 A JP H02130612A JP 63283861 A JP63283861 A JP 63283861A JP 28386188 A JP28386188 A JP 28386188A JP H02130612 A JPH02130612 A JP H02130612A
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vibration
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潔 兼子
Katsuyuki Kobayashi
克行 小林
Takeshi Kamono
武志 鴨野
Ryozo Yanagisawa
柳沢 亮三
Shinnosuke Taniishi
谷石 信之介
Yuichiro Yoshimura
雄一郎 吉村
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Abstract

PURPOSE:To input coordinates highly accurately by detecting oscillation, which is inputted by an oscillating pen, by plural sensors to be provided in an oscillation transmitting board and obtaining a coordinate input point based on first and second oscillation transmitting times. CONSTITUTION:A user has an oscillating pen 3 by a hand and inputs the coordinates in a position on an oscillation transmitting board 8. The oscillation transmitting board 8 transmits the ultrasonic oscillation, which is received from the oscillating pen 3, to oscillation sensors 6a-6c. Signals to be detected by the sensors 6a-6c are respectively given to a signal waveform detecting circuit 9 and the detecting circuit 9 obtains the oscillation transmitting speed with a group velocity based on the envelope signal of the respective detecting signals and obtains the transmitting time with a phase velocity based on the detecting signal. An arithmetic control circuit 1 can obtain an exact distance from the coordinate input point to the respective sensors 6a-6c based on the both transmitting times.

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に関し、特に振動ペンにより入力
した振動を振動伝達板に設けた複数の振動センサにより
検出して該振動ペンの振動伝達板上における座標を検出
する座標入力装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a coordinate input device, and more particularly, the present invention relates to a coordinate input device, and in particular, detects vibrations input by a vibrating pen using a plurality of vibration sensors provided on a vibration transmitting plate, and transmits the vibrations of the vibrating pen. The present invention relates to a coordinate input device that detects coordinates on a board.

[従来の技術] この種の装置では群速度に基づく振動伝達時間と位相速
度に基づく振動伝達時間との関係により入力点からの正
確な距離が求められる。従来は、群速度による振動伝達
時間の検出タイミングを基準として位相速度による振動
伝達時間の検出を行なっていた。
[Prior Art] In this type of device, an accurate distance from an input point is determined based on the relationship between the vibration transmission time based on the group velocity and the vibration transmission time based on the phase velocity. Conventionally, the vibration propagation time was detected using the phase velocity based on the detection timing of the vibration propagation time based on the group velocity.

[発明が解決しようとする課題] しかし、一般に検出信号から群速度の特徴点(例えばエ
ンベロープ信号のピーク点)を捕えようとすると、現実
には特徴抽出のための方式上必然的な時間的遅れを生じ
、位相速度による検出との整合がとれない、また時間的
遅れが生じると反射波等の影響を受は易くなる。
[Problem to be solved by the invention] However, in general, when trying to capture the characteristic point of group velocity (for example, the peak point of an envelope signal) from the detection signal, in reality, there is a time delay that is inevitable due to the method for extracting the characteristic. This results in inconsistency with detection based on phase velocity, and when a time delay occurs, it becomes susceptible to the effects of reflected waves, etc.

−・方、位相信号検出系に適当な遅延回路を挿入して位
相信号の検出を遅らせようとすると回路が複雑化し、コ
ストアップにつながる。
On the other hand, if an attempt is made to delay the detection of the phase signal by inserting an appropriate delay circuit into the phase signal detection system, the circuit becomes complicated and costs increase.

本発明は上述した従来技術の欠点を除去するものであり
、その目的とする所は、簡単な構成で正確な入力点座標
を求められる座標入力装置を提供することにある。
The present invention is intended to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art, and its purpose is to provide a coordinate input device that can obtain accurate input point coordinates with a simple configuration.

[課題を解決するための手段] 本発明の座標入力装置は上記の目的を達成するために、
振動ペンにより入力した振動を振動伝達板に設けた複数
の振動センサにより検出して該振動ペンの振動伝達板上
における座標を検出する座標入力装置において、前記検
出した信号のエンベロープ信号に基づいて第1の振動伝
達時間を計測する第1の計測手段と、前記検出した信号
に基づいて第2の振動伝達時間を計測する第2の計測手
段と、前記計測した第1及び第2の振動伝達時間に基づ
いて振動ペンの座標入力点を求める演算手段を備えるこ
とをその概要とする。
[Means for Solving the Problem] In order to achieve the above object, the coordinate input device of the present invention has the following features:
In a coordinate input device that detects vibrations input by a vibrating pen using a plurality of vibration sensors provided on a vibration transmitting plate to detect the coordinates of the vibrating pen on the vibration transmitting plate, a first measuring means for measuring a first vibration transmission time, a second measuring means for measuring a second vibration transmission time based on the detected signal, and the measured first and second vibration transmission times. The outline of the system is to include a calculation means for determining the coordinate input point of the vibrating pen based on the following.

また好ましくは、第2の振動伝達時間が第1の振動伝達
時間を基準とする所定範囲以内にない時は前記第2の振
動伝達時間に波長の整数倍を加えて補正する補正手段を
備えることをその概要とする。
Preferably, a correction means is provided for correcting the second vibration transmission time by adding an integral multiple of the wavelength when the second vibration transmission time is not within a predetermined range based on the first vibration transmission time. The outline is as follows.

[作用] かかる構成において、第1の計測手段は検出した信号の
エンベロープ信号に基づいて第1の振動伝達時間を計測
する。第2の計測手段は検出した信号そのものに基づい
て独立に第2の振動伝達時間を計測する。演算手段は前
記計測した第1及び第2の振動伝達時間に基づいて振動
ペンの座標入力点を求める。
[Operation] In this configuration, the first measuring means measures the first vibration transmission time based on the envelope signal of the detected signal. The second measuring means independently measures the second vibration transmission time based on the detected signal itself. The calculation means determines the coordinate input point of the vibrating pen based on the measured first and second vibration transmission times.

また好ましくは補正手段を備え、該補正手段は第2の振
動伝達時間が第1の振動伝達時間を基準とする所定範囲
以内にない時は前記第2の振動伝達時間に波長の整数倍
を加えて補正する。
Preferably, a correction means is provided, and the correction means adds an integral multiple of the wavelength to the second vibration transmission time when the second vibration transmission time is not within a predetermined range based on the first vibration transmission time. Correct it.

[実施例の説明] 以下、添付図面に従って本発明による実施例を詳細に説
明する。
[Description of Embodiments] Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第1図は実施例の座標入力装置のブロック構成図である
0図において、3は振動ペンであり、使用者が手に持っ
て振動伝達板8上の位置に座標入力を行う、即ち、該振
動ペン3は内部に圧電素子等から成る振動子4を有して
おり、該振動子4が発生する超音波振動を先端の尖った
ホーン部5を介して振動伝達板8に伝達する。2は振動
子駆動回路であり、振動子4をパルス駆動する。8は振
動伝達板であり、例えばアクリル板、ガラス板等から成
っている。該振動伝達板8は振動ベン3から受けた超音
波振動をその角部に設けられた圧電素子等から成る振動
センサ6a〜6cに伝達する。7は反射防止材であり、
例えばシリコンゴム等から成っている。反射防止材7は
振動伝達板8を支持すると共に、該振動伝達板8を伝搬
した超音波振動がその周辺部で反射して中央部の方向に
逆戻りするのを防止する。9は信号波形検出回路であり
、夫々の振動センサ6a〜6cが検出した超音波振動の
検出信号に応じて対応する検出タイミング信号を出力す
る。lは演算・制御回路であり、装置の主制御及び入力
座標の演算を行う。
FIG. 1 is a block configuration diagram of the coordinate input device of the embodiment. In FIG. The vibrating pen 3 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 with a sharp tip. Reference numeral 2 denotes a vibrator drive circuit, which drives the vibrator 4 in pulses. A vibration transmission plate 8 is made of, for example, an acrylic plate or a glass plate. The vibration transmitting plate 8 transmits the ultrasonic vibration received from the vibrating ben 3 to vibration sensors 6a to 6c made of piezoelectric elements or the like provided at its corners. 7 is an anti-reflection material;
For example, it is made of silicone rubber. The anti-reflection material 7 supports the vibration transmission plate 8 and prevents the ultrasonic vibrations propagated through the vibration transmission plate 8 from being reflected at its periphery and returning toward the center. Reference numeral 9 denotes a signal waveform detection circuit, which outputs a detection timing signal corresponding to the detection signal of ultrasonic vibration detected by each of the vibration sensors 6a to 6c. 1 is an arithmetic/control circuit that performs main control of the device and calculates input coordinates.

即ち、振動子駆動回路2に超音波パルス信号を送ると共
に、内部タイマをスタートさせ、かつ信号波形検出回路
9から入力した各検出タイミング信号に基づいて前記パ
ルス信号を送った時点から夫々の振動センサ6a〜6c
に振動が伝わるまでの振動伝達時間を検出し、該検出し
た振動伝達時間情報に基づき振動ベン3の振動伝達板8
上での入力座標(x、y)を求める。
That is, an ultrasonic pulse signal is sent to the vibrator drive circuit 2, an internal timer is started, and the vibration sensors are activated from the time when the pulse signal is sent based on each detection timing signal inputted from the signal waveform detection circuit 9. 6a-6c
The vibration transmission plate 8 of the vibration vent 3 is detected based on the detected vibration transmission time information.
Find the input coordinates (x, y) above.

こうして求めた入力座標(x、y)は更に演算・制御回
路1によって様々に利用される。
The input coordinates (x, y) obtained in this way are further used in various ways by the calculation/control circuit 1.

即ち、演算・制御回路lは求めた入力座標(x。That is, the calculation/control circuit 1 calculates the input coordinate (x.

y)に基づきデイスプレィ駆動回路10を介して表示器
11′の出力動作を様々に制御する。
y), the output operation of the display 11' is variously controlled via the display drive circuit 10.

このため、振動伝達板8は、好ましくはCRTや液晶表
示器等のドツト表示可能な表示器11′上に重ねられ、
例えば振動ベン3によりなぞられた位置にドツト表示を
行う、即ち、振動ベン3の位置に対応した表示器11′
上の位置にドツト表示が行われ、振動ベン3を動かせば
、点や線等の要素により構成される画像があたかも紙に
書いたように振動ベン3の軌跡に従って現れる。あるい
は表示器11’上にメニュー表示を行い、振動ベン3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ベン3を接触させる等の入力
方式を用いることもできる。
For this reason, the vibration transmission plate 8 is preferably placed on a display device 11' capable of displaying dots, such as a CRT or a liquid crystal display.
For example, a dot is displayed at the position traced by the vibrating ben 3, that is, the display 11' corresponds to the position of the vibrating ben 3.
A dot is displayed at the top position, and when the vibrating ben 3 is moved, an image composed of elements such as dots and lines appears along the trajectory of the vibrating ben 3, as if written on paper. Alternatively, an input method may be used in which a menu is displayed on the display 11' and the menu item is selected using the vibrating ben 3, or a prompt is displayed and the vibrating ben 3 is brought into contact with a predetermined position.

第2図は実施例の振動ベン3の構造を示す図である。尚
、第1図と同一構成には同一番号を付しである0図にお
いて、演算・制御回路1からは低レベル(例えば5■等
)の超音波パルス信号が送られる。振動子駆動回路2は
、出力の低インピーダンス駆動が可能な回路であり、低
レベルの入力パルス信号を所定ゲインで増幅して振動子
4に印加する。振動子4は電気的駆動信号を機械的超音
波振動に変換し、該超音波振動はホーン部5を介して振
動伝達板8に伝達される。振動子4の振動周波数はアク
リル板やガラス板等から成る振動伝達板8に板波を発生
させることができる範囲で選択される。また振動子4を
駆動する際には、該振動子4が振動伝達板8の面に対し
て主に垂直方向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。かよう
にして振動伝達板8に伝えられる弾性波は板波であるか
ら、表面波に比して振動伝達板8の表面の傷、障害物等
の影響を受けにくいという利点が有る。
FIG. 2 is a diagram showing the structure of the vibrating vent 3 of the embodiment. Note that in FIG. 0, the same components as in FIG. The vibrator drive circuit 2 is a circuit capable of driving an output with low impedance, and amplifies a low-level input pulse signal with a predetermined gain and applies it to the vibrator 4. The vibrator 4 converts the electrical drive signal into mechanical ultrasonic vibration, and the ultrasonic vibration is transmitted to the vibration transmission plate 8 via the horn portion 5. The vibration frequency of the vibrator 4 is selected within a range that can generate plate waves on the vibration transmission plate 8 made of an acrylic plate, a glass plate, or the like. Further, when driving the vibrator 4, a vibration mode in which the vibrator 4 mainly vibrates in a direction perpendicular to the surface of the vibration transmission plate 8 is selected. Furthermore, by setting the vibration frequency of the vibrator 4 to the resonance frequency of the vibrator 4, efficient vibration conversion is possible. Since the elastic waves thus transmitted to the vibration transmission plate 8 are plate waves, they 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3図は実施例の演算・制御回路1のブロック構成図で
ある0図において、11はマイクロコンピュータ(CP
U)であり、各種の演算及び制御を行う。llaはcp
uiiが実行するプログラムを記憶しているROM、l
lbはCPUIIがワークエリアとして使用するRAM
である。
FIG. 3 is a block configuration diagram of the arithmetic/control circuit 1 of the embodiment. In FIG. 0, 11 is a microcomputer (CP
U) and performs various calculations and controls. lla is cp
ROM that stores programs executed by UII, l
lb is the RAM used by CPU II as a work area
It is.

12は駆動信号発生回路であり、CPUIIからのスタ
ート信号に同期して、振動子駆動回路2に対する所定周
波数の駆動パルス信号を出力するやまた、CPUIIか
らのスタート信号はタイマカウンタ13による計数動作
を開始させる。
Reference numeral 12 denotes a drive signal generation circuit, which outputs a drive pulse signal of a predetermined frequency to the vibrator drive circuit 2 in synchronization with the start signal from the CPU II. Let it start.

一方、信号波形検出回路9は各振動センサ6a〜6cの
検出出力をキャッチして振動伝達時間を計測するための
各種の検出タイミング信号(タイミングパルス信号)を
出力する。これらの信号は、例えば振動センサ6の個数
を一般化して6個とすると、後述するエンベロープ信号
の検出タイミング信号t□〜t、h及び位相信号の検出
タイミング信号t□〜tphを言う。これらの検出タイ
ミング信号は検出信号入力ボート15にパラレル入力す
る。14はラッチ回路であり、各検出タイミング信号の
入力に応じてカウンタ13の内容(振動伝達時間)をラ
ッチし、各振動センサ6a〜6cに対応する記憶領域に
保持する。16は判定回路であり、全振動センサからの
検出タイミング信号が入力されたか否かを判定し、入力
された時はその旨をCPUIIに報知する。これにより
CPU11は各振動センサ6a〜6cに関する全振動伝
達時間に基づき振動ベン3が置かれた座標(x、y)の
演算を行う、17はI10ボートであり、外部回路であ
る所の例えば表示器11’の制御はこのI10ボート1
7を介して行われる。尚、実施例の回路遅延時間、最大
伝達遅延時間等により決定される最大時間を過ぎても判
定回路16からの報知信号が無い時はCPU11は演算
を行わずにリセット信号を出力して上記動作を繰り返す
On the other hand, the signal waveform detection circuit 9 catches the detection outputs of the vibration sensors 6a to 6c and outputs various detection timing signals (timing pulse signals) for measuring vibration transmission time. For example, if the number of vibration sensors 6 is generalized to six, these signals refer to envelope signal detection timing signals t□ to t, h and phase signal detection timing signals t□ to tph, which will be described later. These detection timing signals are input to the detection signal input port 15 in parallel. A latch circuit 14 latches the contents of the counter 13 (vibration transmission time) in response to the input of each detection timing signal, and stores it in a storage area corresponding to each vibration sensor 6a to 6c. Reference numeral 16 denotes a determination circuit that determines whether or not a detection timing signal from all vibration sensors has been input, and when input, notifies the CPU II of this fact. As a result, the CPU 11 calculates the coordinates (x, y) where the vibration bench 3 is placed based on the total vibration transmission time for each vibration sensor 6a to 6c. The control of the device 11' is by this I10 boat 1.
7. Incidentally, when there is no notification signal from the determination circuit 16 even after the maximum time determined by the circuit delay time, maximum transmission delay time, etc. of the embodiment, the CPU 11 outputs a reset signal without performing any calculation and performs the above operation. repeat.

第4図は実施例の振動伝達の態様を説明するタイミング
チャートである。図において、信号41は駆動信号発生
回路12が発生した超音波パルス信号であり、散発のパ
ルスよりなる。これに従って振動子4が超音波振動し、
該超音波振動はホーン部5を介して振動伝達板8に伝わ
る。
FIG. 4 is a timing chart illustrating the mode of vibration transmission in the embodiment. In the figure, a signal 41 is an ultrasonic pulse signal generated by the drive signal generation circuit 12, and is composed of sporadic pulses. According to this, the vibrator 4 vibrates ultrasonically,
The ultrasonic vibrations are transmitted to the vibration transmission plate 8 via the horn section 5.

更にこの超音波振動は振動伝達板8を伝わり、夫々の振
動センサ6a〜6Cに検出される。信号42は振動セン
サ6が検出した信号波形であり、振動伝達の距離に応じ
た分だけ遅れている。実施例の板波は分散性の波であり
、検出波形から抽出したエンベロープ信号421と位相
信号(検出波形)422との相対関係は振動の伝達距離
に応じて変化する。今、エンベロープ信号421の進む
速度を群速度V6、位相信号422の進む速度を位相速
度V、とすると、振動ベン3と各振動センサ6a〜6c
間の距離は群速度v、、位相速度Vpに基づいて求まる
Further, this ultrasonic vibration is transmitted through the vibration transmission plate 8 and detected by each of the vibration sensors 6a to 6C. The signal 42 is a signal waveform detected by the vibration sensor 6, and is delayed by an amount corresponding to the distance of vibration transmission. The plate wave of the embodiment is a dispersive wave, and the relative relationship between the envelope signal 421 extracted from the detected waveform and the phase signal (detected waveform) 422 changes depending on the vibration transmission distance. Now, assuming that the speed at which the envelope signal 421 advances is group velocity V6, and the speed at which the phase signal 422 advances is designated as phase velocity V, the vibration ben 3 and each of the vibration sensors 6a to 6c
The distance between them is determined based on the group velocity v, phase velocity Vp.

まずエンベロープ信号421にのみ着目する。First, we will focus only on the envelope signal 421.

群速度V、による伝搬の検出はエンベロープ信号421
上のある特徴点、例えばピーク点の到着を検出すること
で行う、こうするとエンベロープ信号421のピーク点
を検出するという方式上から特徴点の検出は少なくとも
位相信号422の1波長分遅延することになる。信号4
3はピーク点の検出タイミング信号であり、パルス信号
41の発生時からピーク点検出までの時間tヨは実測の
振動伝達時間である。また群速度V、は既知であるから
、振動ペン3と各振動センサ6a〜60間の距離dは(
1)式で求まる。
Detection of propagation due to group velocity V is performed using envelope signal 421
This is done by detecting the arrival of a certain feature point, for example, the peak point, above.Due to the method of detecting the peak point of the envelope signal 421, the detection of the feature point is delayed by at least one wavelength of the phase signal 422. Become. signal 4
3 is a peak point detection timing signal, and the time t from the time when the pulse signal 41 is generated until the peak point is detected is the actually measured vibration transmission time. Also, since the group velocity V is known, the distance d between the vibration pen 3 and each vibration sensor 6a to 60 is (
1) Determined by formula.

d=V、・tl         ・・・(1)また、
振動ペン3の位置検出精度(タブレット解像度)を高め
る時は位相信号422の検出に基づく処理を加味する。
d=V,・tl...(1) Also,
When increasing the position detection accuracy (tablet resolution) of the vibrating pen 3, processing based on the detection of the phase signal 422 is added.

−例として、位相信号422上のある特定点、即ちパル
ス信号41の発生時点からエンベロープ信号421につ
いての前記ピーク検出後の最初の立ち上がりのゼロクロ
ス点(信号44)までの時間tp  (信号45)を検
出して、振動ペン3と各振動センサ6a〜60間の距離
を(2)式で求めることができる。
- As an example, the time tp (signal 45) from a certain point on the phase signal 422, that is, the time of generation of the pulse signal 41 to the zero-crossing point (signal 44) of the first rising edge after the detection of the peak of the envelope signal 421; By detecting this, the distance between the vibrating pen 3 and each of the vibration sensors 6a to 60 can be determined using equation (2).

d=n・λp +V、  I t111++ (2)こ
こで、λ、:弾性波の波長 n:整数 整数nは(1)及び(2)式から(3)式で求まる。
d=n·λp +V, I t111++ (2) Here, λ: wavelength of elastic wave n: integer Integer n can be found from equations (1) and (2) to equation (3).

・・・ (3) ここで、記号[]はガウス記号である。... (3) Here, the symbol [] is a Gauss symbol.

またNは“0”以外の実数であり、適当な数値を用いる
。例えばN=2とするれば、エンベロープの検出精度が
士%波長以内であればnを決定できる。こうして(3)
式で求めたnを(2)式に代入して正確な距離dを求め
る。
Further, N is a real number other than "0", and an appropriate value is used. For example, if N=2, n can be determined if the envelope detection accuracy is within 1% wavelength. In this way (3)
Substitute n obtained by the formula into formula (2) to find the accurate distance d.

しかし、上述の如くエンベロープ信号421のピーク検
出には少なくとも位相信号422の1波長以上の遅延時
間t、を含むから、エンベロープ信号は実質421′の
如く遅れたことになり、これを位相信号検出の基準とす
るのは好ましくない。そこで位相信号の検出方法を工夫
する。
However, as mentioned above, since the peak detection of the envelope signal 421 includes a delay time t of at least one wavelength of the phase signal 422, the envelope signal is actually delayed as 421', and this is reflected in the phase signal detection. It is not recommended to use it as a standard. Therefore, we devised a method for detecting the phase signal.

第5図は実施例の信号波形検出回路のブロック構成図で
ある。図において、51は前置増幅回路であり、振動セ
ンサ6の出力信号を所定レベルまで増幅する。52はエ
ンベロープ検出回路であり、増幅された信号からエンベ
ロープ信号を取り出ス。53はエンベロープピーク検出
回路であり、エンベロープ信号のピークを検出して、そ
の検出タイミングでt、信号検出回路54をトリガする
。t、信号検出回路54は例えばモノマルチバイブレー
タ回路で構成される。演算・制御回路1はt、検出パル
ス信号43を受信したタイミングにおけるカウンタ13
の出力に基づき群速度V、による振動伝達時間t、を得
る。
FIG. 5 is a block diagram of the signal waveform detection circuit according to the embodiment. In the figure, 51 is a preamplifier circuit that amplifies the output signal of the vibration sensor 6 to a predetermined level. 52 is an envelope detection circuit that extracts an envelope signal from the amplified signal. 53 is an envelope peak detection circuit which detects the peak of the envelope signal and triggers the signal detection circuit 54 at the detection timing. t. The signal detection circuit 54 is composed of, for example, a mono multivibrator circuit. The arithmetic/control circuit 1 counter 13 at the timing when the detection pulse signal 43 is received at t.
Based on the output of , the vibration transmission time t due to the group velocity V is obtained.

一方、55は信号検出回路であり、前置増幅回路51で
増幅された信号のうちの所定レベルのスレッショルド信
号46を超える部分のパルス信号47を形成する。56
は単安定マルチバイブレータであり、最初のパルス信号
47の立ち上りでトリガされた所定時間幅のゲート信号
48を開く。57はt、コンパレータであり、ゲート信
号48が開いている間の検出信号42の最初の立ち上り
のゼロクロス点を検出して時間t、′の検出信号49を
出力する。この時間tP′はエンベロープ信号の検出と
は無関係に検出されたものである。演算・制御回路1は
最初の検出パルス信号49の発生タイミングにおけるカ
ウンタ13の出力に基づき位相速度vpによる伝達時間
1pを求める。かかる波形検出回路の構成は振動センサ
6a〜6cの系毎に設けられており、もって座標入力点
から各振動センサ6a〜6Cまでの正確な距離が求めら
れる。
On the other hand, 55 is a signal detection circuit which forms a pulse signal 47 for a portion of the signal amplified by the preamplifier circuit 51 that exceeds a threshold signal 46 of a predetermined level. 56
is a monostable multivibrator, which opens a gate signal 48 of a predetermined time width triggered by the rise of the first pulse signal 47. A comparator 57 detects the zero-crossing point of the first rising edge of the detection signal 42 while the gate signal 48 is open, and outputs a detection signal 49 at time t,'. This time tP' is detected independently of the detection of the envelope signal. The arithmetic/control circuit 1 determines the transmission time 1p based on the phase velocity vp based on the output of the counter 13 at the timing of generation of the first detection pulse signal 49. The configuration of such a waveform detection circuit is provided for each system of vibration sensors 6a to 6c, so that accurate distances from the coordinate input point to each vibration sensor 6a to 6C can be determined.

ところで、かかる方式では振動ベン3による筆圧、振動
伝達距離等による検出信号422のレベル変化も考慮し
なくてはならない。即ち、上記の如くスレッショルド信
号46のレベルを固定したので、検出信号422のレベ
ルが変化すると最初の検出パルス信号47の発生位置も
変化する。例えば信号42aの検出をミスした場合は時
間t、′の検出信号49は1波長分遅れてしまう。しか
し、この遅れは常に1波長の整数倍数で起こる。そこで
、演算・制御部1でこの遅れを補正する。例えば時間t
、の検出信号43に対して2波長以内の時間にt、′の
検出信号49が検出された時は該時間t、′の検出信号
49をそのまま使用する。しかし2波長以上のずれがあ
る時は時間t8の検出信号43に対して2波長以内の時
間になるように補正する。即ち、実際に検出した時間t
p ′に対して波長の整数倍を加えた値が前記2波長以
内の時間に含まれるように補正し、結果の時間t、′を
演算に使用する。
By the way, in this method, changes in the level of the detection signal 422 due to the pen pressure caused by the vibrating pen 3, the vibration transmission distance, etc. must also be taken into account. That is, since the level of the threshold signal 46 is fixed as described above, when the level of the detection signal 422 changes, the generation position of the first detection pulse signal 47 also changes. For example, if the detection of the signal 42a is missed, the detection signal 49 at time t,' will be delayed by one wavelength. However, this delay always occurs in integer multiples of one wavelength. Therefore, the calculation/control unit 1 corrects this delay. For example, time t
When the detection signal 49 at time t,' is detected within two wavelengths from the detection signal 43 at time t,', the detection signal 49 at time t,' is used as is. However, if there is a shift of two wavelengths or more, the detection signal 43 at time t8 is corrected so that the time is within two wavelengths. That is, the actual detected time t
The value obtained by adding an integral multiple of the wavelength to p' is corrected so that it is included in the time within the two wavelengths, and the resulting time t,' is used for calculation.

尚、上記補正は2波長以内で判断したが、1波長又は3
波長としてもよい。
Note that the above correction was determined within 2 wavelengths, but 1 wavelength or 3 wavelengths
It may also be a wavelength.

演算・制御部lは各検出タイミング信号t□〜tfh及
び1.+〜t、hに従い、カウンタ13の内容をラッチ
回路14に取り込む、CPUI 1はこれらの値により
(2)式及び(3)式に従って振動ベン3と各振動セン
サ間の距離d、〜dhを求める。尚、振動センサの数は
2個以上であれば任意である。
The calculation/control unit l receives each detection timing signal t□ to tfh and 1. The contents of the counter 13 are taken into the latch circuit 14 according to +~t, h, and the CPU 1 uses these values to calculate the distances d, ~dh between the vibration vent 3 and each vibration sensor according to equations (2) and (3). demand. Note that the number of vibration sensors is arbitrary as long as it is two or more.

第6図は実施例の座標演算処理を説明する図である。図
において、振動伝達板8の角部には3つの振動センサ6
a〜6cが設けられており、各振動センサの座標は6a
=S、(0,0)6b=Sa (0,Y) 、 6C=
32 (X、 O)とする。そして3平方の定理に従え
ば、入力点Pの座標(x、y)は(4)式及び(5)式
で求まる。
FIG. 6 is a diagram illustrating the coordinate calculation process of the embodiment. In the figure, three vibration sensors 6 are installed at the corners of the vibration transmission plate 8.
a to 6c are provided, and the coordinates of each vibration sensor are 6a
=S, (0,0)6b=Sa (0,Y), 6C=
32 (X, O). According to the 3-square theorem, the coordinates (x, y) of the input point P can be found using equations (4) and (5).

2         2X ・・・ (4) 2         2Y ・・・ (5) 上述の動作を繰り返す事により、入力座標をリアルタイ
ムに検出できる。
2 2X... (4) 2 2Y... (5) By repeating the above operations, input coordinates can be detected in real time.

尚、上述実施例では時間t、の検出はエンベロープ信号
のピーク点としたがこれに限らない。
In the above embodiment, the time t is detected at the peak point of the envelope signal, but the detection is not limited to this.

他にも例えばエンベロープ信号を2回微分して、2回微
分波形のゼロクロス点(エンベロープ信号の変曲点)を
検出してもよい。これにより時間1gの信号検出も反射
波の影響を受けにくくなる。
Alternatively, for example, the envelope signal may be differentiated twice and the zero-crossing point (point of inflection of the envelope signal) of the twice-differentiated waveform may be detected. This makes signal detection at time 1g less susceptible to the influence of reflected waves.

[発明の効果] 以上述べた如く本発明によれば、第1の計測手段と第2
の計測手段が独立しているので信頼性高い測定が行える
。また反射波の影響を受けにくくできる。更にコンパク
トで高精度な座標入力装置を提供できろ。
[Effect of the invention] As described above, according to the present invention, the first measuring means and the second measuring means
Since the measurement means are independent, highly reliable measurements can be performed. It can also be made less susceptible to the effects of reflected waves. Please provide a more compact and highly accurate coordinate input device.

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

第1図は実施例の座標入力装置のブロック構成図、 第2図は実施例の振動ベン3の構造を示す図、第3図は
実施例の演算・制御回路1のブロック構成図、 第4図は実施例の振動伝達の態様を説明するタイミング
チャート、 第5図は実施例の信号波形検出回路のブロック構成図、 第6図は実施例の座標演算処理を説明する図である。 図中、1・・・演算・制御回路、3・・・振動ペン、4
・・・振動子、6a〜6c・・・振動センサ、8・・・
振動伝達板、11−CPU、 11 a=ROM、  
1 l b・・・RAM、11’・・・デイスプレィで
ある。 第4 図 第5図
FIG. 1 is a block diagram of the coordinate input device of the embodiment, FIG. 2 is a diagram showing the structure of the vibrating ben 3 of the embodiment, FIG. 3 is a block diagram of the arithmetic/control circuit 1 of the embodiment, and FIG. 5 is a block diagram of the signal waveform detection circuit of the embodiment. FIG. 6 is a diagram illustrating the coordinate calculation process of the embodiment. In the figure, 1... calculation/control circuit, 3... vibrating pen, 4
... Vibrator, 6a-6c... Vibration sensor, 8...
Vibration transmission plate, 11-CPU, 11 a=ROM,
1 lb...RAM, 11'...Display. Figure 4 Figure 5

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)振動ペンにより入力した振動を振動伝達板に設け
た複数の振動センサにより検出して該振動ペンの振動伝
達板上における座標を検出する座標入力装置において、 前記検出した信号のエンベロープ信号に基づいて第1の
振動伝達時間を計測する第1の計測手段と、 前記検出した信号に基づいて第2の振動伝達時間を計測
する第2の計測手段と、 前記計測した第1及び第2の振動伝達時間に基づいて振
動ペンの座標入力点を求める演算手段を備えることを特
徴とする座標入力装置。
(1) In a coordinate input device that detects vibration input by a vibrating pen using a plurality of vibration sensors provided on a vibration transmission plate and detects the coordinates of the vibration pen on the vibration transmission plate, an envelope signal of the detected signal is used. a first measuring means for measuring a first vibration transmission time based on the detected signal; a second measuring means for measuring a second vibration transmission time based on the detected signal; and a second measuring means for measuring a second vibration transmission time based on the detected signal; A coordinate input device comprising a calculation means for determining a coordinate input point of a vibrating pen based on vibration transmission time.
(2)第2の振動伝達時間が第1の振動伝達時間を基準
とする所定範囲以内にない時は前記第2の振動伝達時間
に波長の整数倍を加えて補正する補正手段を備えること
を特徴とする請求項第1項記載の座標入力装置。
(2) A correction means for correcting the second vibration transmission time by adding an integral multiple of the wavelength when the second vibration transmission time is not within a predetermined range based on the first vibration transmission time. A coordinate input device according to claim 1.
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