JPH02133816A - Coordinate input device - Google Patents

Coordinate input device

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Publication number
JPH02133816A
JPH02133816A JP63286833A JP28683388A JPH02133816A JP H02133816 A JPH02133816 A JP H02133816A JP 63286833 A JP63286833 A JP 63286833A JP 28683388 A JP28683388 A JP 28683388A JP H02133816 A JPH02133816 A JP H02133816A
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JP
Japan
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vibration
pen
circuit
signal
sensor
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Application number
JP63286833A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Kamono
武志 鴨野
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPH02133816A publication Critical patent/JPH02133816A/en
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Abstract

PURPOSE:To drive a vibration pen only in a period needed for input of coordinates and to decrease the power consumption by detecting a down- movement of the pen via a pressure detecting means and, controlling the drive of the pen based on the detecting result of the pressure detecting means. CONSTITUTION:A pressure sensor 90 contained in a vibration pen consists of a piezoelectric element, etc. Then the surface of a vibration transmission plate 8 serving as a tablet surface is pointed by the vibration pen for execution of the input of coordinates. Thus the sensor 90 outputs an electric signal in accordance with the level of the pressure applied to the top of the vibration pen. When the electric signal exceeds a fixed level, a pen-down detecting circuit 19 outputs a detection signal to a control circuit. Then the control circuit produces a signal to a vibrator driving circuit 2 and starts the drive of the vibration pen. In such a way, the vibration pen is driven only in a period needed for input of coordinates. Thus the power consumption is decreased.

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、弾性波振動を用いて指示点座標を検出する座標入
力装置として、第7図に示すような構成の装置が知られ
ている。第7図の座標入力装置は振動伝達板78から成
る入力タブレットに振動ペン73によって座標入力を行
ない、入力された座標情報をこの座標入力装置が接続さ
れているパーソナルコンピュータなどの情報処理装置に
出力するものである。
[Prior Art] A device having a configuration as shown in FIG. 7 is conventionally known as a coordinate input device that detects the coordinates of a pointed point using elastic wave vibration. The coordinate input device shown in FIG. 7 inputs coordinates to an input tablet consisting of a vibration transmission plate 78 using a vibrating pen 73, and outputs the input coordinate information to an information processing device such as a personal computer to which this coordinate input device is connected. It is something to do.

振動ペン73は弾性波を伝える振動伝達板78中に弾性
波を発生させるためのペンで、振動子74、ホーン75
、およびその支持体から構成される。また、符号72で
示すものはこのペンの駆動回路、符号76は振動伝達板
78中を伝わってくる弾性波を検出するための圧電素子
(振動センサ)、符号77は振動伝達板78端面での反
射を防止するための防振材である。
The vibrating pen 73 is a pen for generating elastic waves in a vibration transmission plate 78 that transmits elastic waves, and includes a vibrator 74 and a horn 75.
, and its support. Also, reference numeral 72 indicates a drive circuit for this pen, reference numeral 76 indicates a piezoelectric element (vibration sensor) for detecting elastic waves transmitted through the vibration transmission plate 78, and reference numeral 77 indicates a drive circuit for the pen, and reference numeral 77 indicates a piezoelectric element (vibration sensor) for detecting elastic waves transmitted through the vibration transmission plate 78. It is an anti-vibration material to prevent reflections.

さて、弾性波は振動伝達板78中をある伝達速度Vで伝
わってくるので、ペンの指示点とセンサ間の距@dは d=v−t  (ただしtは伝達時間)・・・(1)で
示される。■は伝播材に用いる物質に固有な定数である
ので、dを知るためにはtを計測すればよい、振動波形
検出回路83〜85、ラッチ回路86〜88.および計
時カランタフ9は、この伝達時間tを計測するための回
路である。
Now, since the elastic wave propagates through the vibration transmission plate 78 at a certain transmission speed V, the distance @d between the pointing point of the pen and the sensor is d=v-t (where t is the transmission time)...(1 ). (2) is a constant unique to the substance used as the propagation material, so to know d, it is sufficient to measure t.Vibration waveform detection circuits 83-85, latch circuits 86-88. The clock carantuff 9 is a circuit for measuring this transmission time t.

制御装置71は振動ペン73を駆動すると同時に、計時
カウンタ79を0からスタートさせる。
The control device 71 drives the vibrating pen 73 and simultaneously starts the time counter 79 from zero.

振動ペン73で発生した振動は距離に応じた時間、すな
わち伝達時間tを経て振動センサ76に到達する。振動
センサ76によって振動は電気信号に変換され、前置増
幅回路80〜83を経て振動波形検出回路83〜85に
至る。振動波形検出回路は振動の伝達を検知すると、振
動検出信号をラッチ回路86〜88へ出力する。ラッチ
回路は、この振動検出信号をトリガとして振動波形検出
回路79の出力を読み込む。
The vibration generated by the vibrating pen 73 reaches the vibration sensor 76 after a time corresponding to the distance, that is, a transmission time t. The vibration is converted into an electrical signal by the vibration sensor 76, and the signal is sent to vibration waveform detection circuits 83-85 via preamplifier circuits 80-83. When the vibration waveform detection circuit detects the transmission of vibration, it outputs a vibration detection signal to the latch circuits 86 to 88. The latch circuit reads the output of the vibration waveform detection circuit 79 using this vibration detection signal as a trigger.

制御装置71は、このようにして計測した伝達時間から
(1)式に基づいてそれぞれのセンサとペンの指示点の
距離を算出し、その後幾何学的計算を行なフて座標値を
得る。
The control device 71 calculates the distance between each sensor and the indicated point of the pen from the thus measured transmission time based on equation (1), and then performs geometric calculation to obtain coordinate values.

また、ペンの駆動を行なってから最大伝達時間、すなわ
ち座標入力の有効エリア内においてセンサ・指示点間の
距離が最大である時の伝達時間、回路遅延時間などから
決定される時間を過ぎても振動波形が検出されない場合
には、ペンアップの場合であるので伝達時間の計測を打
ち切り、振動ペン73駆動以降の前述の制御を繰り返す
In addition, even if the maximum transmission time after the pen is driven, that is, the transmission time when the distance between the sensor and the indicated point is maximum within the effective area of coordinate input, the time determined from the circuit delay time, etc. If the vibration waveform is not detected, it means that the pen is up, so measurement of the transmission time is discontinued, and the above-described control after driving the vibration pen 73 is repeated.

以上の動作を繰り返して、指示点座標が検出される。By repeating the above operations, the indicated point coordinates are detected.

[発明が解決しようとする課題] 上記従来例においては、振動ペンの駆動によフて発生す
る振動をセンサで検出することによってペンダウンを検
知している。すなわち、ペンダウンを検知するために断
続的ではあるが常に振動ペン73を駆動する必要があっ
た。
[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional example described above, down-down of the pen is detected by using a sensor to detect vibrations generated when the vibrating pen is driven. That is, in order to detect pen down, it was necessary to constantly drive the vibrating pen 73, albeit intermittently.

つまり従来装置ではペンダウン検知のためだけにペン駆
動を行なっており、無駄な電力を消費するという欠点を
有している。
In other words, the conventional device drives the pen only to detect pen down, which has the disadvantage of wasting power.

また、ペン先にスイッチを備え、このスイッチの開閉に
よってペンダウンを検知するようにした座標入力装置も
考案されているが、スイッチを開閉する際のストローク
が書き味に違和感を与えるといった欠点を有している。
In addition, a coordinate input device has been devised that has a switch on the pen tip and detects when the pen is down by opening and closing the switch, but this has the drawback that the strokes when opening and closing the switch give an unpleasant writing feel. ing.

本発明の課題は以上の問題を解決することである。The object of the present invention is to solve the above problems.

[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、座標入力時に振
動ペンが振動伝達板に圧接された際に振動ペンの先に印
加される圧力を検出する手段を設け、この圧力検出手段
の出力に応じて振動ペンの振動発生を制御する構成を採
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. In a coordinate input device that detects coordinates on a board, means is provided for detecting the pressure applied to the tip of the vibrating pen when the vibrating pen is pressed against the vibration transmission plate during coordinate input, and the output of this pressure detecting means is We adopted a configuration that controls the vibration generation of the vibrating pen depending on the situation.

[作 用] 以上の構成によれば、操作者が座標入力のために振動ペ
ンを振動伝達板上に下ろしたこと(ペンダウン)を圧力
検出手段を介して検出することができ、この検出結果に
応じて振動ペンの駆動を制御できる。
[Function] According to the above configuration, it is possible to detect, via the pressure detection means, that the operator has lowered the vibrating pen onto the vibration transmission plate for inputting coordinates (pen down), and this detection result can be detected. The drive of the vibrating pen can be controlled accordingly.

[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座標入力装置の構成を示して
いる0図において符号8は振動を弾性波として伝える振
動伝達板、符号6は弾性波を検出する圧電素子(以下セ
ンサという)、符号9〜11は振動センサ6からの信号
を増幅する前置増幅回路、符号12〜14は増幅信号中
のある点を特定し、伝達時間に依存した検出信号を発生
する振動波形検出回路、符号15〜17は前記検出信号
をトリガとして計時カウンタ18の出力、すなわち伝達
時間情報をラッチするラッチ回路である。
FIG. 1 shows the configuration of a coordinate input device employing the present invention. In FIG. 0, reference numeral 8 indicates a vibration transmission plate that transmits vibrations as elastic waves, and reference numeral 6 indicates a piezoelectric element (hereinafter referred to as a sensor) that detects elastic waves. Reference numerals 9 to 11 are preamplifier circuits that amplify the signal from the vibration sensor 6, and reference numerals 12 to 14 are vibration waveform detection circuits that identify a certain point in the amplified signal and generate a detection signal that depends on the transmission time. Reference numerals 15 to 17 indicate latch circuits that use the detection signal as a trigger to latch the output of the time counter 18, that is, the transmission time information.

符号4は振動発生用の圧電素子(以下振動子という)、
符号5は振動を増幅するホーンで、全体として振動ペン
3を構成する。符号2は振動子4を駆動する振動子駆動
回路である。
Reference numeral 4 is a piezoelectric element for generating vibration (hereinafter referred to as a vibrator),
Reference numeral 5 denotes a horn that amplifies vibration, and constitutes the vibrating pen 3 as a whole. Reference numeral 2 denotes a vibrator drive circuit that drives the vibrator 4.

符号1は各回路の制御や座標値の計算を行なう制御装置
、また符号7は振動伝達板8の端面での反射を防止する
防振材である。
The reference numeral 1 designates a control device that controls each circuit and calculates coordinate values, and the reference numeral 7 designates a vibration isolating material that prevents reflection at the end face of the vibration transmission plate 8.

符号90はペン先に加わる圧力を電気信号に変換する圧
力センサ、符号19は圧力センサ90が出力する電気信
号を基にペンダウンの検出信号を発生するペンダウン検
出回路である。
Reference numeral 90 is a pressure sensor that converts the pressure applied to the pen tip into an electrical signal, and reference numeral 19 is a pen-down detection circuit that generates a pen-down detection signal based on the electrical signal output by the pressure sensor 90.

本実施例における座標入力装置は、振動伝達板8を入力
タブレットとして振動ベン3によって指示点の座標入力
を行ない、入力された座標情報をこの座標入力装置が接
続されているパーソナルコンピュータなどの情報処理装
置に出力するようになっている。
The coordinate input device in this embodiment uses the vibration transmitting plate 8 as an input tablet to input the coordinates of a designated point using the vibrator 3, and the input coordinate information is processed by a personal computer or the like to which this coordinate input device is connected. It is designed to output to the device.

第2図は振動ペン3の構造を示している。振動ベン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1から低レベルのパルス信号として供給され、低イン
ピーダンス駆動が可能な振動子駆動回路2によって所定
のゲインで増幅された後、振動子4に印加される。
FIG. 2 shows the structure of the vibrating pen 3. A vibrator 4 built into the vibrator 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 1 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8に伝達
される。
The electrical drive signal is transmitted by the vibrator 4 to the mechanical 8.

前記の圧力センサ90は、コの字形の断面を有する装着
部材90aとペン軸内部の構造部材の間に配置されてい
る。装着部材90aはコの字の内側に振動子4を収納し
た状態で圧力センサ9oとホーン5を結合している。圧
力センサ9oは振動子4と同様に圧電素子などから構成
される。
The pressure sensor 90 is disposed between a mounting member 90a having a U-shaped cross section and a structural member inside the pen shaft. The mounting member 90a couples the pressure sensor 9o and the horn 5 with the vibrator 4 housed inside the U-shape. Like the vibrator 4, the pressure sensor 9o is composed of a piezoelectric element or the like.

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 .

上記のようにして振動伝達板8に伝えられる弾性波は板
波であり、表面波などに比して振動伝達板8の表面の傷
、障害物などの影響を受けにくいという利点を有する。
The elastic waves transmitted to the vibration transmission plate 8 as described above are plate waves, which have the advantage that they are less susceptible to the effects of scratches, obstacles, etc. on the surface of the vibration transmission plate 8 compared to surface waves.

次に、第1図を用いて制御回路1が各回路に対して行な
う全体的な制御および各回路の動作について述べる。
Next, the overall control that the control circuit 1 performs on each circuit and the operation of each circuit will be described using FIG.

制御回路1はまずペンダウン検出信号を待機し、ペンダ
ウン検出回路19が検出信号の出力を行なうまでは何の
制御も行なわない。そしてユーザが何らかの座標入力を
行なおうとして振動ベン3でタブレット面である振動伝
達板8の表面を指示すると、振動ベン3のペン先に加わ
る圧力によって圧力センサ90はこの圧力レベルに応じ
た電気信号を出力する。この電気信号がある一定レベル
を越えると、ペンダウン検出回路19は検出信号を制御
回路1に出力する。制御回路1はこの検出信号を受は取
ると、まずクリア信号を計時カウンタ18に対して送出
する。計時カウンタ18はカウント値をクリアした後に
スタート信号入力待ちの状態となる。
The control circuit 1 first waits for a pen down detection signal and does not perform any control until the pen down detection circuit 19 outputs the detection signal. Then, when the user points to the surface of the vibration transmission plate 8, which is the tablet surface, with the vibrating ben 3 in order to input some coordinates, the pressure applied to the pen tip of the vibrating ben 3 causes the pressure sensor 90 to generate an electric current corresponding to this pressure level. Output a signal. When this electric signal exceeds a certain level, the pen down detection circuit 19 outputs a detection signal to the control circuit 1. When the control circuit 1 receives this detection signal, it first sends a clear signal to the time counter 18. After the time counter 18 clears the count value, it enters a state of waiting for input of a start signal.

次に制御回路1は計時カウンタ18にスタート信号を送
り、同時に振動子4の共振周波数の繰返周期を蒜つパル
ス列から成る駆動信号を発生して振動子駆動回路2に出
力する。また、振動波形検出回路14は必要とされる分
解能に応じた周期のクロックに対してカウントを開始す
る。制御回路1から出力された信号は振動子駆動回路2
で増幅され、ペンの振動子4を駆動する。
Next, the control circuit 1 sends a start signal to the time counter 18, and at the same time generates a drive signal consisting of a pulse train that corresponds to the repetition period of the resonant frequency of the vibrator 4, and outputs it to the vibrator drive circuit 2. Further, the vibration waveform detection circuit 14 starts counting for a clock having a period corresponding to the required resolution. The signal output from the control circuit 1 is sent to the vibrator drive circuit 2.
and drives the pen's vibrator 4.

さて、ペンの撮動によフて発生した弾性波は振動伝達板
8を伝わって振動センサ6に到達し、ここで電気信号に
変換されて前置増幅回路9〜11を経て振動波形検出回
路12〜14に至る。ここで振動波形が検出され、この
検出信号がラッチ回路15〜17に出力される。ラッチ
回路では、この検出信号をトリガとして計時カウンタ1
8の出力を取り込む。振動波形検出信号は、制御回路1
に対しても出力される。制御回路1はこの検出信号に基
づいてラッチ回路に保持されたデータを取り込む。
Now, the elastic waves generated by the pen's photography travel through the vibration transmission plate 8 and reach the vibration sensor 6, where they are converted into electrical signals and passed through preamplifier circuits 9 to 11 to the vibration waveform detection circuit. 12 to 14. Here, the vibration waveform is detected, and this detection signal is output to the latch circuits 15-17. In the latch circuit, this detection signal is used as a trigger to control the clock counter 1.
Take in the output of 8. The vibration waveform detection signal is sent to the control circuit 1.
It is also output for . The control circuit 1 takes in the data held in the latch circuit based on this detection signal.

このようにして、それぞれのセンサに対する伝達時間が
計測される。制御回路1はそれぞれのセンサに対する伝
達時間のデータから距離計算、幾何学的計算を行なって
座標値を算出する。得られた座標値はホストの情報処理
装置に転送される。
In this way, the transmission time for each sensor is measured. The control circuit 1 calculates coordinate values by performing distance calculations and geometric calculations from the transmission time data for each sensor. The obtained coordinate values are transferred to the host information processing device.

次いで、連続して入力される次の入力点の座標値を求め
るため、前述の計時カウンタ18クリア動作からの制御
を繰り返す。
Next, in order to obtain the coordinate values of the next input point that are input continuously, the control from the above-described time counter 18 clearing operation is repeated.

さて、ペンの駆動を行なってから、すなわちスタート信
号を出力してから最大伝達時間、回路遅延時間より決定
される時間を過ぎても信号波形検出信号が出力されない
場合は振動ペン3が振動伝達板8から離れている状態、
すなわちペンアップの状態であるから伝達時間の計測を
打ち切り、再びペンダウン検出回路19が検出信号を出
力するまで待機状態になる。なお、この時間の計測には
制御回路1の内部カクンタを用いる。
Now, if the signal waveform detection signal is not output even after the time determined by the maximum transmission time and circuit delay time after driving the pen, that is, outputting the start signal, the vibration pen 3 A state away from 8,
That is, since the pen is in the pen-up state, measurement of the transmission time is discontinued and the pen-down detection circuit 19 enters a standby state until it outputs a detection signal again. Note that an internal kakunta of the control circuit 1 is used to measure this time.

以上の制御処理を行なうことによって、ペンアップ時に
振動ペンの駆動を行なわず、ペンダウン時のみ駆動を行
なって、指示点座標をリアルタイムで検出することがで
きる。
By performing the above control processing, the vibrating pen is not driven when the pen is up, but is driven only when the pen is down, and the indicated point coordinates can be detected in real time.

次に波形検出および座標演算の詳細につき説明する。Next, details of waveform detection and coordinate calculation will be explained.

第3図は第1図の波形検出回路12〜14に入力される
振動センサ6からの信号波形と、それに基づく振動伝達
時間の計測処理を説明するものである。第3図において
符号41で示されるものは振動ペン3に対して印加され
る駆動信号パルスである。このような波形により駆動さ
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までの距離に
応じた時間tgをかけて進行した後、振動センサ6に到
達する。第3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
421と位相422の関係は振動伝達距離に応じて変化
する。
FIG. 3 explains the signal waveform from the vibration sensor 6 that is input to the waveform detection circuits 12 to 14 shown in FIG. 1 and the vibration transmission time measurement process based on the signal waveform. In FIG. 3, reference numeral 41 indicates a drive signal pulse applied to the vibrating pen 3. The ultrasonic vibration transmitted from the vibration pen 3 driven by such a waveform to the vibration transmission plate 8 passes through the vibration transmission plate 8 and takes a time tg corresponding to the distance to the vibration sensor 6, and then The vibration sensor 6 is reached. Reference numeral 42 in FIG. 3 indicates a signal waveform detected by the vibration sensor 6. The plate wave used in this embodiment is a dispersive wave, and therefore the relationship between the envelope 421 and phase 422 of the detected waveform changes depending on the vibration transmission distance.

ここで、エンベロープの進む速度を群速度Vg、位相速
度をVpとする。この群速度および位相速度の違いから
振動ベン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. The distance between the vibration sensor 3 and the vibration sensor 6 can be detected from the difference in group velocity and phase velocity.

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111dはその振動伝達時間
をtgとしてd = 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、同じ式により他の2つの振動センサ
6と振動ベン3の距離を示すことができる。
First, if we focus only on the envelope 421, its velocity is Vg, and when a point on a certain waveform, for example a peak, is detected as indicated by reference numeral 43 in FIG. 111d is d = V g −t g where the vibration transmission time is tg
- (1) Although this equation relates to one of the vibration sensors 6, the distances between the other two vibration sensors 6 and the vibration ben 3 can be expressed using 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・λp+Vp−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, processing based on phase signal detection is performed. Phase waveform 4 in Figure 4
If the time from 22 specific detection points, for example, vibration application to the zero cross point after passing the peak, is tp, then the distance between the vibration sensor and the vibration pen is d=n·λp+Vp−tp (2). Here, 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−[(
Vg−tg−Vp−tp)/λp+I/Nl・・・(3
) と示される。ここでNは0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、群遅延時間tgのゆ
らぎが±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-[(
Vg-tg-Vp-tp)/λp+I/Nl...(3
). Here, N is a real number other than 0, and an appropriate value is used. For example, if N=2 and the fluctuation of the group delay time tg is within ±1/2 wavelength, n can be determined.

上記のようにして求めたnを(3)式に代入することで
、振動ベン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 obtained as described above into equation (3), the distance between the vibration vent 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
定は、第1図の波形検出回路12〜14によって行なわ
れる。振動波形検出回路は、第4図に示すように構成す
ることができる。
The two vibration transmission times tg and tp shown in FIG. 3 are measured by the waveform detection circuits 12 to 14 shown in FIG. The vibration waveform detection circuit can be configured as shown in FIG.

第4図において、振動センサ6の出力信号は前置増幅回
路9〜11を経て絶対値回路、ローパスフィルタなどか
ら構成されるエンベロープ検出回路51に入力され、検
出信号のエンベロープのみが取り出される。抽出された
エンベロープのピークのタイミングは微分回路などから
構成されるエンベロープピーク検出回路53によって検
出され、このピーク検出信号からコンパレータなどから
構成された信号検出回路54によってエンベロープ遅延
時間検出信号T8が形成され、演算制御回路1、ラッチ
回路15へ出力される。
In FIG. 4, the output signal of the vibration sensor 6 is inputted via preamplifier circuits 9 to 11 to an envelope detection circuit 51 comprising an absolute value circuit, a low-pass filter, etc., and only the envelope of the detection signal is extracted. The timing of the extracted envelope peak is detected by an envelope peak detection circuit 53 composed of a differentiating circuit, etc., and an envelope delay time detection signal T8 is generated from this peak detection signal by a signal detection circuit 54 composed of a comparator etc. , the arithmetic control circuit 1, and the latch circuit 15.

また、遅延時間調整回路52によりて遅延された元信号
からコンパレータなどから構成されるTp検出回路57
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、ラッチ回路工ノ 15へ出力される。Tp検出回路57は枦ノマルチバイ
ブレータ55、コンパレートレベル供給回路56によっ
てTg倍信号検出後ある一定時間しか作動しないように
調整されており、これによってピーク後のゼロクロス点
検出が可能なようになっている。
Further, a Tp detection circuit 57 consisting of a comparator and the like is detected from the original signal delayed by the delay time adjustment circuit 52.
A phase delay time detection signal "rp" is formed and output to the arithmetic control circuit 1 and the latch circuit 15.The Tp detection circuit 57 detects the Tg multiplied signal by the multivibrator 55 and the comparator level supply circuit 56. It is adjusted to operate only for a certain period of time, making it possible to detect the zero cross point after the peak.

ここで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、位相伝達時間Tp1〜hのそ
れぞれh個の検出信号が出力される。前述のように計時
カウンタ18は振動ペン3の駆動と同期してスタートさ
れているので、ラッチ回路15から17にはエンベロー
プおよび位相のそれぞれの伝達時間を示すデータが取り
込まれる。さらに、制御回路1は各々の検出信号に基づ
いてラッチ回路15〜17の保持データをそのつど取り
込む。このようにして、各センサに対するエンベロープ
および位相伝達時間を測定する。
Here, if the number of sensors is generalized to h, then h detection signals are output for each of the envelope delay times Tgl to h and the phase transfer times Tp1 to h. As described above, since the time counter 18 is started in synchronization with the driving of the vibrating pen 3, the latch circuits 15 to 17 receive data indicating the transmission times of the envelope and the phase. Further, the control circuit 1 takes in the data held in the latch circuits 15 to 17 each time based on each detection signal. In this way, the envelope and phase transit time for each sensor are measured.

座標値を検出するには、センサが振動伝達板8の一辺に
設けられるのであれば、センサの数は最低2個であり、
また必要に応じてそれ以上の数を設けることも可能であ
る。たとえば、第5図に示すように振動伝達板8の角部
にSl、S2、S3の3つのセンサを配置し、第3図に
関連して説明した処理により振動ベン3の位置Pから各
々のセンサの位置までの直線路111dl〜d3を求め
ることができる。
In order to detect coordinate values, if a sensor is provided on one side of the vibration transmission plate 8, the number of sensors is at least two,
Moreover, it is also possible to provide a larger number of them if necessary. For example, as shown in FIG. 5, three sensors Sl, S2, and S3 are arranged at the corners of the vibration transmission plate 8, and each sensor is detected from the position P of the vibration vent 3 by the process explained in connection with FIG. Straight paths 111dl to d3 to the sensor positions can be determined.

さらに、制御回路1によりこの直線路1idl〜d3に
基づき次のような演算を行なうことにより、振動ベン3
の入力点Pの座i(x、y)を求めることができる。
Furthermore, the control circuit 1 performs the following calculation based on the straight paths 1idl to d3, thereby controlling the vibration vent 3.
The locus i(x, y) of the input point P can be found.

x=X/2+ (ct 1 +d 2)(d 1−d 
2) /2X・・・(4) y=y/2+  (dl+d3)(di−d3)/2Y
・・・(5) ここでxlYはS2、S3の位置の振動センサ6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+ (ct1+d2)(d1-d
2) /2X...(4) y=y/2+ (dl+d3)(di-d3)/2Y
(5) Here, xlY is the distance along the X and Y axes between the vibration sensor 6 at the positions S2 and S3 and the sensor at the origin (position St).

本実施例によれば振動ベン3のペンダウンの際に振動ベ
ン3のペン先に加わる圧力を検出する手段によりペンダ
ウンを検出し、振動ベン3の駆動を開始するようにして
いるので、座標入力に必要な期間のみ振動ベン3の駆動
を行ない、消費電力を低減することができる。
According to this embodiment, when the pen of the vibrating ben 3 is brought down, the pen down is detected by the means for detecting the pressure applied to the pen tip of the vibrating ben 3, and the driving of the vibrating ben 3 is started, so that coordinate input is possible. Power consumption can be reduced by driving the vibrating vent 3 only for a necessary period.

また、ペンダウンの検出はスイッチ操作などを必要とせ
ず、自動的に行なわれるので操作が簡単である。さらに
、ペンダウンは従来のように機械式のスイッチなどによ
り検出されるのではなく、スイッチストロークなども存
在しないため書き味を損なわないという利点もある。
Furthermore, pen-down detection is performed automatically without requiring any switch operation, so the operation is simple. Furthermore, pen-down is not detected by a mechanical switch or the like as in the past, and there is no switch stroke, so there is an advantage that the writing quality is not affected.

以上では、ペンダウンを検出するため、独立した圧力セ
ンサを用いた例を示したが、第6図のような構成により
、振動ベン3の振動子4そのものを圧力センサとして用
いることができる。振動子4を圧電素子から構成するこ
とにより、その出力を介して振動子4に加わる圧力を検
出できる。
In the above example, an independent pressure sensor is used to detect pen down, but with the configuration shown in FIG. 6, the vibrator 4 of the vibrator 3 itself can be used as a pressure sensor. By configuring the vibrator 4 from a piezoelectric element, the pressure applied to the vibrator 4 can be detected through its output.

第6図では、振動ベン3の振動子4を振動子として利用
するか、圧力センサとして利用するかはアナログスイッ
チ21により切り換えられる。座標検出期間ではアナロ
グスイッチ21によりペンダウン検出回路20が振動子
4に接続され、ペンダウン検出に基づき行なわれる座標
入力期間では振動子駆動回路2が振動ベン3に接続され
る。
In FIG. 6, whether the vibrator 4 of the vibrator 3 is used as a vibrator or a pressure sensor is switched by an analog switch 21. During the coordinate detection period, the analog switch 21 connects the pen down detection circuit 20 to the vibrator 4, and during the coordinate input period based on the pen down detection, the vibrator drive circuit 2 is connected to the vibrating ben 3.

ペンダウン検出回路20は振動子4の出力信号が一定レ
ベルを越えた際にペンダウン検出信号を出力するように
構成しておけばよい、その他の構成は前述の実施例と同
様である。
The pen-down detection circuit 20 may be configured to output a pen-down detection signal when the output signal of the vibrator 4 exceeds a certain level, and the other configurations are the same as in the previous embodiment.

このような構成によれば、振動子4そのものを圧力セン
サとして利用できるから構成がより簡単安価になるとい
う優れた効果がある。
According to such a configuration, since the vibrator 4 itself can be used as a pressure sensor, there is an excellent effect that the configuration is simpler and cheaper.

なお、圧力センサとしては圧電素子に限らず、磁歪セン
サ、ストレインゲージなど種々の素子を利用できるのは
いうまでもない。
It goes without saying that the pressure sensor is not limited to a piezoelectric element, and various other elements such as a magnetostrictive sensor and a strain gauge can be used.

[発明の効果] 以上から明らかなように、本発明によれば、振動ベンか
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、座標入力時に振動ペン
が振動伝達板に圧接された際に振動ペンの先に印加され
る圧力を検出する手段を設け、この圧力検出手段の出力
に応じて振動ペンの振動発生を制御する構成を採用して
いるので、振動ペンのペンダウンを圧力検出手段を介し
て検出することができ、この検出結果に応じて振動ペン
の駆動を制御できる。従って、座標入力に必要な期間の
み振動ペンの駆動を行なうなどの制御により低消費電力
で効率のよい座標入力装置を提供することができる。
[Effects of the Invention] As is clear from the above, according to the present invention, the vibration input from the vibration pen is detected by a plurality of sensors provided on the vibration transmission plate, and the coordinates of the vibration pen on the vibration transmission plate are determined. In a coordinate input device that detects Since the configuration for controlling the generation of vibration is adopted, pen-down of the vibrating pen can be detected via the pressure detection means, and the driving of the vibrating pen can be controlled according to the detection result. Therefore, it is possible to provide an efficient coordinate input device with low power consumption through control such as driving the vibrating pen only during the period necessary for inputting coordinates.

【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図は距離検出のための信号波形を示した波形図
、第4図は振動波形検出回路の構成を示した回路図、第
5図は振動センサの配置を示した説明図、第6図は異な
る座標入力装置の実施例を示した説明図、第7図は従来
の座標入力装置の構造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・・・振動伝達板  
9〜11・・・前置増幅回路12〜14・・・振動波形
検出回路 15〜1フ・・・ラッチ回路 19.20・・・ペンダウン検出回路 21・・・アナログスイッチ 90・・・圧カセンサ ル恢ψ刀ハ゛υlり官Q月臣り 第2図 第3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 in Fig. 1, and Fig. 3 is an explanatory diagram showing a signal waveform for distance detection. 4 is a circuit diagram showing the configuration of the vibration waveform detection circuit, FIG. 5 is an explanatory diagram showing the arrangement of the vibration sensor, and FIG. 6 is an explanation showing an example of a different coordinate input device. 7 are explanatory diagrams showing the structure of a conventional coordinate input device. 1... Arithmetic control circuit 3... Vibration pen 4... Vibrator 6... Vibration sensor 8... Vibration transmission plate
9 to 11... Preamplifier circuit 12 to 14... Vibration waveform detection circuit 15 to 1 flap... Latch circuit 19.20... Pen down detection circuit 21... Analog switch 90... Pressure sensor Figure 2 Figure 3

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、座標入
力時に振動ペンが振動伝達板に圧接された際に振動ペン
の先に印加される圧力を検出する手段を設け、この圧力
検出手段の出力に応じて振動ペンの振動発生を制御する
ことを特徴とする座標入力装置。
1) In a coordinate input device that detects the coordinates of the vibration pen on the vibration transmission plate by detecting the vibration input from the vibration pen using a plurality of sensors provided on the vibration transmission plate, the vibration pen transmits the vibration when inputting the coordinates. 1. A coordinate input device comprising means for detecting pressure applied to the tip of the vibrating pen when pressed against a plate, and controlling generation of vibration of the vibrating pen in accordance with the output of the pressure detecting means.
JP63286833A 1988-11-15 1988-11-15 Coordinate input device Pending JPH02133816A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009069963A1 (en) * 2007-11-30 2009-06-04 Pen Laboratory Inc. Apparatus and digital pen for on/off switching and pressure sensing

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WO2009069963A1 (en) * 2007-11-30 2009-06-04 Pen Laboratory Inc. Apparatus and digital pen for on/off switching and pressure sensing

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