JPH03276223A - 超音波座標入力方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は超音波座標入力装置、さらに超音波の伝播を利
用する距離計測技術を取り入れた各種応用装置一般に関
するものである。

［従来の技術］ 超音波距離計測の応用装置として考案されたものの一つ
に超音波座標入力装置がある。

第１２図は一般に考案されている超音波座標入力装置の
概略図である。１は座標指示具（以後ペンと呼ぶ）であ
り、内部に圧電素子が組み込まれていて先端より所望の
超音波信号を発信する発信器である。２ａ、２ｂ、２ｃ
はセンサであり、ペンから発せられた超音波信号を伝播
体３を介して受信する受信器である。３は伝播体で超音
波の伝播媒体となるガラス、アルミ化等が用いられる。

４は防振材でセンサ２ａ〜２ｃにペン１からの直接波以
外の反射波が混入しないようにする目的で設定されてい
る。以上のような構成をとる超音波座標入力装置におい
て、２個以上の複数の各センサと指示点の距離より指示
点の座標が計算される。

センサと指示点の距離算出方法はさまざまなものが考案
されているが、基本的にはペンから発せられた超音波信
号のセンサまでの到達時間によって算出する。群速度と
位相速度とが異なる横超音波を用いる場合、受信波形に
対しエンベロープをとり群到達時間を求めて大まかな距
離計算を行ない、さらに精度を求められる場合には適当
な位置の位相を検知し、位相到達時間を求めてより細か
い精度を出している。

次に、群到達時間と位相到達時間の２つの時間情報から
ペン・センサ間の距離γを算出する手順を説明する。ま
ず、第９図で示すような電圧をペン内の圧電素子に印加
した場合、センサの受信信号波形は第１４図で示すよう
になる。これに対しそのピーク位置を群到達時間ｔ８と
して検出する場合には、第１５図のようにセンサ出力信
号に対して初段増幅器５．全波整流器６．ローパスフィ
ルタ７、微分回路８の各回路を通し、微分信号のゼロク
ロスをコンパレータ９によって検出し、その時刻を群到
達時間ｔ１として認識する。

これにより、γ＝ｖ、・ｔ、からｒを算出することがで
きるが、エンベロープをもとに時間を検出するという方
法によるため、信号出力の大きさやフィルタ特性の影響
でどうしてもある程度のゆらぎ△ｔが発生する。従って
一般的には、特定の位相ゼロクロス・ポイントを検出し
て時間を決定する方がよりゆらぎの少ない値を得ること
ができる。

そこで、群到達時間ｔ、決定直後の位相ゼロクロス・ポ
イントというように検出ポイントを規定すると、■、≠
■、であり距離γと共に群の中の位相がずれるため、位
相到達時間ｔ、として第１６図に示すような階段状のも
のが観測される。この段は位相の検出ポイントの移動を
示すもので、各段のつなぎ目は信号の周期Ｔだけ平行移
動したものとなる。■、とＶ、が等しく常に一定の位相
検出ポイントを観測できる場合には、このような階段は
できず直線ａのような位相到達時間ｔ、が得られる。

従って、階段状に得られるｔ、を元の直線ａに変換すれ
ばよい。

つまり、 により求めることができるが、ｖｇ＃ｖｐの場合いは距
離ｒとともに群の中の位相がずれるためにｔｐとして第
１０図に示すような階段状のものが観測され変換作業が
必要となる。この段は位相の検出ポイントの移動を示す
もので格段のつなぎめは信号の周期Ｔだけ平行移動した
ものである。

■、とＶ、が等しく常に一定の位相検出ポイントを観測
できる場合にはこのような階段はできず直線ａのような
ｔ、が得られる。したがって階段状にえられるｔ、をも
との直線に変換してやればよい。

つまり、 ｔｐａ　Ｌ９（Ｖｇ／Ｖｐ）　ｊｇ−ｔｏｆ（ｔｏｅ　
：オフセット値）であるが、群到達時間ｔ、はゆらぎが
大きいのでｔｐ＋　＝＝（ＩＴｊａ＋、　（ｖｇ／ｖｐ
）　ｔｇ−ｔｅｒ−ｔｐ　　（ｎは整数）という性質を
利用して ｔｐａ　　”　ｔｐ”ＴＸ　Ｉｎｔ　（ｔｐ＋／Ｔ＋０
．　ｓ）＝　ｔ９＋ＴＸ　Ｉｎｔ［（（ｖｇ／ｖｐ）　
ｔｌ−ｔｏｆ−ｔｌ）／Ｔ＋０．５１とする手続きをと
ればよい。

このｔｐａを用い、ペン・センサ間距離ｒは次式％式％ ｒ＝ｖ、・ｔ４ａ−ｒｏｒ　　（ｒｏｆ：オフセット値
）＝　Ａｔ、＋Ｂ　Ｘ　Ｉｎｔ（Ｃｔ、＋Ｄｔ、＋Ｅ＋
０．５）＋ＦＡ　：　ｖ。

Ｂ：ｖ、　・Ｔ冨λ Ｃ：　　（ｖＪｌ／Ｖ　、）／Ｔ’ｆ・（ｖ　＝／ｖ　
ｐ　）Ｄ　ニー１／Ｔ−ｆ Ｅ　：　−ｔ、ｆ／Ｔ Ｆ　　：　　−ｒｏｔ ここで、１．．１．測定の開始時期であるが、これはペ
ンと伝播体との密着具合によって各センサで検出される
波形のレベルが変わることを利用して規定している。す
なわち、ペンが伝播体に押しつけられ相互の密着度が増
して検出波形レベルがある基準値より大きくなった時に
、入力状態と判断して１．．１．の測定を開始する。

第１７図にその回路例を示す。第１７図は最近用いられ
ているｔ、・ｔ、規定用回路のブロック図である。又、
第１８図（ａ）、（ｂ）には第１７図の回路の各部にお
ける信号を示す。

第１７図において、１０は受信波形の位相状態を検出す
るための受信波ゼロクロス・コンパレータ、１１はロー
パス・フィルタ７から出力されるエンベロープ出力があ
る基準レベル以上の大きさになっている間に“ｈｉｇｈ
”出力を維持する基準レベル・コンパレータ、１２は微
分回路８の出力がある基準レベル以上の大きさになって
いる間に“ｈｉｇｈ”出力を維持する基準レベル・コン
パレー夕である。ローパス・フィルタ７から出力された
エンベロープ波形■は微分回路８と基準レベル・コンパ
レータ１１に取り込まれる。第１微分回路８に取り込ま
れたエンベロープ波形は微分波形となって出力され、基
準レベル・コンパレータ１２と第２微分回路８′とに入
力される。そして第２微分回路８′の出力がゼロクロス
・コンパレータ９に入力される。ゼロクロス・コンパレ
ータ９は入力された微分波形の立ち下がりのゼロクロス
を検出し“ｈｉｇｈ”レベルを出力、さらに立上がりの
ゼロクロスを検出して“Ｊｌｏｗ　　レベルを出力する
。これによって得られる出力が■である。

一方、基準レベル・コンパレータ１２は、入力された１
次微分波形が基準よりも高いレベルにある間“ｈｉｇｈ
”レベルの出力を行う。これによって得られた出力信号
が０である。ｔ、はペン駆動信号の発信から信号■と■
の出力の論理積から得られる出力信号■の立上がりまで
の時間をカウントして測定される。すなわち、第１微分
回路８から出力された１次微分波形が基準レベル・コン
パレータ１２に設定された基準レベルよりも大きくなら
なければｔ、は出力されないようになっている。また信
号０と■の論理積をとることによって、■に表れるノイ
ズによるコンパレータ出力を排除し、常に正しいｔ、測
定できるようにしている。

このようにすることによりｔｌの規定ポイントはローパ
ス・フィルタフの出力の最初の変曲点となり、微分回路
１段の場合に比べて反射の影響を受けにくいより前の位
置で規定されるようになっている。すなわち、ベン１か
ら発せられる超音波信号は、直接センサ２に入るものと
、伝播体３上の防振材４で反射してセンサ２に入るもの
とがあり、両者の交路差によって、反射波が直接波に重
なってくる場合がある。この重なり具合は、両者の交路
差が短くなるにつれて反射波が直接波の前のほうに重な
るようになるため、反射波の影響をなるべく受けないよ
うｔ　ｇ　、　ｔ　ｐを測定するにはｔ、及び１．の規
定ポイントを信号波形のなるべく前のほうでとるのが望
ましい。また、このようにすることにより、伝播体３上
の無効領域（ｔｇ、ｔｐの規定ポイントに反射波が重な
り、正しい１．．１ｐの測定ができなくなる領域）に対
する有効領域の面積比を大きくとることができる。

以上の原理はｔ、にも用いられている。但し、ｔ、測定
の場合は、受信波形をゼロクロス・コンパレータ１０に
入力することによって得られた出力信号■と、基準レベ
ル・コンパレータ１１の出力信号■との論理積から得ら
れる出力信号０の最初の立下がりを検出して１ｐを規定
している。

この理由として、ｔ、測定の場合は、基準レベル・コン
パレータの出力が“ｈｉｇｈ”レベルにならない場合を
除けば、ｔ、用ゼロクロス・コンパレータ出力信号■の
立上がりは、必ず出力信号Ｏが“ｈｉｇｈ“状態を維持
している間に起こるのに対し、ｔ、の場合は、ｔ、用ゼ
ロクロス・コンパレータ出力信号■が“ｈｉｇｈ”にな
ったのちに出力信号０が立上がる場合も起り得るため、
出力信号０の立上がりでは正常なｔ、を規定できない場
合があるからである。そこで、１ｐ測定の場合は、出力
０の立下がりを検出してｔ２を規定するようにしている
。

［発明が解決しようとしている課題］ しかしながら、上記従来の超音波による座標入力は超音
波信号の伝播時間をもとにペン・センサ間距離を計算し
、これより指示点座標値を求める方式であることから伝
播時間の正確さが座標精度そのものとなり、何らかの外
因で伝播時間が揺らぐと誤差が生じる。外因として最も
大きなものの一つに伝播体への手付きがある。

座標入力時にペンを握った手が伝播体に触れることを無
くすのはほとんど不可能であるし、またもう一方の手も
多くの場合伝播体のいずれかの場所に置かれることにな
る。ペンとセンサの信号経路上にある程度以上の力で手
が置かれると信号波形が変化したり、ゲインが大きく下
がったりする。そのため前述の従来例のように信号の波
形に依存するような時間計測を行なうと伝播時間がゆら
いで誤差をまねくし、またゲインが大きく変化すると回
路系の非線形性よりどうしても伝播時間が変動してしま
い、これもまた誤差をまねくこととなる。

本発明は、前記従来の欠点を除去し、手付き等伝播体上
の干渉物による誤入力を無くした超音波座標入力装置を
提供する。

［課題を解決するための手段］ この課題を解決するために、本発明の超音波座標入力装
置は、座標指示具から発信された超音波信号を伝播体上
の所定の位置に設置された複数センサで検出し、前記超
音波信号が発信されてから検出されるまでの伝播時間か
ら指示点座標を認識する超音波座標入力装置であって、
座標入力時に伝播体上に干渉物が置かれたことによる超
音波振動の異常伝播状態を検知する異常検知手段を備え
る。

ここで、前記異常検知手段は、超音波振動の信号レベル
を検出するレベル検出手段と、ペンと各センサ間の大ま
かな距離を算出する距離算出手段と、前記信号レベルと
ペン−センサ間距離との依存性から、全てのセンサが同
一の関係式上にあるか否かに基づいて異常と判断する判
断手段とを備える。

又、前記異常検知手段は、超音波振動の信号レベルを検
出するレベル検出手段と、ペンと各センサ間の大まかな
距離を算出する距離算出手段と、ペンの押付は圧が所定
の規準値以上であることを検知する筆圧検知手段と、筆
圧がある規準値に達した時の信号レベルとペン−センサ
間距離との関係式を規準式として、各センサの信号レベ
ルが該規準式から得られる信号レベルに満たない時に異
常伝播状態と判断する判断手段とを備える。

更に、前記異常検知手段は、信号レベルとペン−センサ
間距離との依存性を表すデータ。

関係式又は定数を、各センサ共通に又は各センサ別に記
憶するデータテーブルを備える。

［作用コ かかる構成において、伝播体上の干渉物による信号の異
常伝播を、それぞれのセンサの出力信号の大きさ、また
は各センサ間の出力信号の大きさのバランスから検知す
る手段を設け、異常伝播検出時には異常時処理を施すこ
とにより、伝播体上の干渉物による異常入力を回避する
ようにしたものである。

［実施例］ 以下添付図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第１図は本実施例の超音波座標入力装置の構成を示すブ
ロック図である。図中、１００はベン１を駆動するベン
駆動回路、１０１は第１０図に示したようなベン１の駆
動波形を生成する駆動波形生成回路、２００はセンサ２
ａ〜２ｃよりの受信信号からｔ６及びｔ、を規定するｔ
ｌ・ｔ。

規定用回路、２０１はｔｌ及びｔ、に基づいて超音波の
伝播時間を規定するためのカウンタ回路である。２ｏ２
はセンサ２ａ〜２ｃを切り替える切替回路、２０３は１
．−１．規定用回路からの信号により筆圧縮を検出する
筆圧検出回路である。又、３００は駆動波形生成回路１
０１の波形生成の制御及びカウンタ回路２０１の出力か
らの距離の計算を行うと共に切替回路２０２を切り替λ
なから筆圧検出回路２０３より筆圧を入力し、伝播体上
の障害物を認知し、所定の処理を行うｃｐｕ、３０１は
ＣＰＵ３００の制御プログラムを格納するＲＯＭ、３０
２は補助記憶用のＲＡＭであり、４００は計算された距
離に基づいて、信号の飽和状態を報知すると共に例えば
座標等を出力する出力部である。

まず、本実施例の筆圧検出の原理を説明する。

第９Ａ図はベン１とセンサ２との間の距離Ｘ［ｍｍ］と
センサ２で受信した信号レベルＡ　［Ｖ］（もしくは、
それに基づいた別の信号の信号レベル、例えば増幅回路
５．ローパスフィルタ７、微分回路８などの出力信号）
との関係をベン１の伝播体３への押付は圧（筆圧）　　
［ｇｆ］をパラメータとして表したグラフである。この
関係は、一般に知られている球面波の音圧の距離Ｘに対
する減衰を押付は圧をパラメータにして表したものと同
等であり、従ってこの減衰の様子は八〇 Ａ＝□ｅ−ｒｘ ・・・　（１） Ａｏ、ｒは定数 で表わされる。八〇はｅ　−”／ｘ　＝　１となるとき
にベンｌの筆圧により定まる定数である。

第９Ｂ図に伝播体３上のある一点におけるベン１の筆圧
と信号レベルとの関係を表したグラフを示す。これはベ
ンｌのペン先と伝播体３の密着度が増すと信号レベルが
上昇することを示しており、ベンが傾いている状態では
信号レベルが上がらない事をも意味している。以上第９
Ａ図。

第９Ｂ図に示される特性により、ベン１．センサ２間の
距離Ｘとその時の信号レベルＡとからベン１の押付は状
態及び筆圧を検出することができる。

第１０図、第１１図はこれをさらに詳しく説明する説明
図である。ある距離Ｘ、にベン１が押し付けられた時、
このＸ、をまず信号レベルに関係なく測定する。この時
測定するＸ、は、ベン１の斜め状態の入力であったり手
付き状態の入力であったりする可能性があるため正確な
値ではない場合もあるが、センサ２で信号が受信できる
場合であれば、いずれの状態であっても整数値ｎの値が
一２〜＋２程度ずれるだけであるので、大まかな距離測
定は可能である。このような状態で測定されたＸ、に対
して、その時の信号（振幅）レベルＡを測定する。その
結果、第１０図に示すように信号レベルが八〇。。であ
れば１００ｇｆ。

Ａ　ａｚｏｏであれば２００ｇｆ、Ａ、ｓｏａであれば
３００ｇｆ、・・・というように筆圧を知ることができ
る。

より具体的に説明する０例えば筆圧が２００ｇｆ以上で
あることを検出する場合について示す。まず距離Ｘ、の
点にベン１を押し付け、その時の信号レベルＡａａ。０
を測定する。このＸ。

とＡ、、。。を式（１）に代入して筆圧２００ｇｆにお
ける定数ＡＯ（以下Ａ。２゜。と表す、）を求める。こ
れにより Ａ　Ｑ、０Ｏ Ａ（Ｘ）！。。＝　　　　　　　　ｅ−”　　　−・・
　（２）が得られ、実際に距離Ｘにベン１を押付けた時
の信号レベルＡ　（ｘ）と式（２）から得られるＡ（Ｘ
）ｚｏｏとを比較して、 Ａ　（ｘ）≧Ａ　（ｘ　）　ｚｏｏならば、筆圧は２０
０ｇｆ以上であり。

Ａ　（ｘ）　＜Ａ　（Ｘ）　ｚｏｏであれば、２００ｇ
ｆ以下である、 ものとして検出できる。

第１１Ａ図に上記筆圧検出手段を実施した回路ブロック
図を示す。本実施例は、ローパスフィルタ７の出力信号
を筆圧検出に利用した例で、図中２．５〜１３は従来例
と同様であり、１５はローパスフィルタフの出力信号の
ピーク値をホールドするピークホールド回路、１６はピ
ークホールド回路１５がホールドしたローパスフィルタ
７の出力信号のピーク値をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバ
ータ、３００はｔヨ・ｔ、のカウントデータからベン１
とセンサ２間の距離を演算したり、ベン駆動開始信号を
発生したり、ピークホールド回路１５をリセットしたり
、Ａ／Ｄコンバータ１６を制御したり、情報を出力部４
００　（例えばＬＣＤ）に表示させたり、演算結果を外
部に送信したすするＣＰＵである。

上記構成において、各部の信号の発生タイミングを示し
たのが第１１Ｂ図である。ｔはベン１からの超音波振動
がセンサ２で検出されるまでに充分なある一定時間であ
る。ベンが駆動されてからｔ時間後にＳＴＣ信号が発生
し、Ａ／Ｄ変換が開始され、変換終了を示した。Ｃ信号
を受けてピークホールド回路１５がリセットされる。

ＣＰＵ３００はＡ／Ｐコンバータ１６のデータから信号
レベルを読出し、ｔ、・ｔ、カウントデータから距離Ｘ
を演算し、これらの結果を式（２）に代入することによ
りベン１の筆圧が２００ｇｆ以上であるか否かを判断す
る。

本実施例は上記筆圧検出手段を応用して手付きによる異
常状態を検出しようとするものであって、上記筆圧検出
手段の他に複数センサの切替え手段、及び異常状態を検
出する制御手段を設けたものである。

第２図に本実施例の超音波座標入力装置のブロック図を
示す。図中１８は切替回路で、ＣＰＵ３００か６（７）
ＳＬＣＴ信号に従ッテ、使用センサを選択するセンサ２
ａ、２ｂ、２ｃは超音波座標入力装置の伝播体３上の所
定位置に設定されたセンサである。

第３図に第２図の制御フローチャートを示す。

ステップＳ３１で選択するセンサを指定するための定数
Ｎに０を、各センサが受は取る信号レベルが規定値以上
であることを示す変数Ａ、Ｂ、Ｃに１をセットする。ス
テップＳ３２でＮ−Ｎ＋１を実行し、選択するセンサ番
号を指定する。本実施例では３つのセンサを設置し切換
える例を示すので、Ｎを１〜３と切換えることによって
使用センサを区別する。ステップＳ３３でステップＳ３
２において設定されたセンサ番号Ｎに従って使用するセ
ンサを切換える。ステップＳ３４で選択したセンサの信
号レベルとその時のペン・センサ間距離との関係から筆
圧を予測し、その結果から筆圧があらかじめ設定してお
いた基準レベルよりも高いか否かを判断する。

判断の結果筆圧レベルが低いと判断された場合は、その
使用しているセンサ番号を確認した上でステップＳ３５
〜Ｓ３９においてそのセンサに対する変数（Ａ、Ｂ、Ｂ
のいずれか）に例えばＯを書き込む、ステップＳ４０は
全てのセンサにおいて筆圧不足を検出したか否かの判断
を行うルーチンでＡ＝Ｂ＝Ｃ＝Ｏであれば全センサにお
いて筆圧不足を検出したことになる。ここで、もしＡ、
Ｂ、Ｃの変数のうちのいずれか１つでも“１”　すなわ
ち筆圧が充分であるものと判断された場合は筆圧不足と
判断されたセンサとペンとの間に、超音波振動の伝播を
妨害する干渉物（例えば手など）が存在するもとと判断
し、ステップＳ４１で警告音の鳴動、警告内容の表示等
を行い、オペレータに座標入力をやり直すように促す。

またステップＳ４３により全センサで筆圧が充分である
ことが検出された場合にはステップＳ４４で座標演算を
行い、ステップＳ４５で演算結果を外部機器に送信した
り表示したりする。

またステップＳ４３でＡ、Ｂ、Ｃの変数のうちいずれか
１つでも“Ｏ“であった場合、ステップＳ４１に進んで
手付き状態の警告を行う。

以上の制御を簡単に説明すると、複数センサのうち全て
のセンサで筆圧が充分と判断された場合は座標入力を実
行し、また全センサで筆圧不足と判断された場合は未入
力状態と判断して正式な入力状態を期待する。一方、一
つ以上のセンサで筆圧が充分であると判断された場合、
又は一つ以上のセンサで筆圧不足と判断された場合には
異常入力状態を検出し、その旨を表示及び警告すること
によってオペレータに正常入力状態での再入力を促すも
のである。

［第２の実施例］ 第４図に第２の実施例の回路のブロック図を示す。図中
、１９はペンドライブ回路でＣＰＵ３００からのＰＥＮ
ＤＲＶ信号を受けて所定の電圧１周波数、波数のペン駆
動信号を発生する。

２０はペンドライブ回路１９からの信号を受けて超音波
振動を発生するためのペン振動子であり、２工はペン先
にかかる圧力がある一定値異常であるときにＯＮ状態と
なる圧力スイッチである。

上記構成において、手付き状態で超音波振動が妨害され
たときの受信信号レベルと、そうでない時の信号レベル
との差が顕著に表れるように圧力スイッチ２１のＯＮ圧
力を設定しておく。

以上の構成要件における制御フローチャートを第５図に
示す。ステップＳ５１で選択するセンサ番号を設定する
変数ＮをＯとする。ステップＳ５２で選択するセンサ番
号をインクリメントし、ステップＳ５３で前記ステップ
Ｓ５２において設定されたＮに基づいて使用するセンサ
を切替える。ステップＳ５４で選択したセンサの受信信
号レベルと、圧力スイッチ２１がＯＮする筆圧での信号
レベル演算式から予測される信号レベルとを比較して、
実際の受信信号レベルが予測信号レベルよりも低い場合
は、手付き等による異常状態での入力であるものと判断
し、ステップＳ５５でその旨を表示したり、警告音を鳴
動したりしてオペレータに正常状態での再入力を行うよ
う促す。

又、ステップＳ５４で実際の信号レベルが予測した信号
レベル以上である場合は、ステップＳ５８により上記制
御を全センサに関して行い、全てのセンサで異常が検出
されなかった場合は、ステップＳ５７で座標値を演算し
て演算結果をステップＳ５８で表示したり外部機器に送
信したりする。

以上説明したように水弟２の実施例によれば、手付き等
の異常状態を検出するために必要な筆圧検出は、ベン１
の先端に設けられた圧力スイッチがある一定以上の圧力
で押されない限りＯＮ状態とならないことで代用されて
おり、これによりペン−センサ間に干渉物が置かれたこ
とによる超音波伝播の異常状態検出は、実際の受信信号
レベルが予測した信号レベルよりも低くなったことを検
出することのみで行うことができ、第１の実施例の場合
のように異常状態検出を行うたびに全センサの信号レベ
ルとペン−センサ間距離を測定して筆圧を予測する必要
がなく、異常検出のための制御が簡単にできる。

尚、以上第１の実施例、第２の実施例では各センサ特性
のばらつきをも考慮でき、かつ筆圧管理をも兼ねた場合
の異常伝播検知方法を説明したが、各センサのばらつき
が無視できる程度であり、筆圧管理も不必要な場合は、
各センサのペン−センサ間距離及び検出信号レベルを測
定し、全てのセンサが単一の関係式上（信号レベルとペ
ン−センサ間距離の）にある場合は正常、そうでない場
合は異常伝播状態として検知する事もできる。

［第３の実施例］ 以上の実施例の場合、各センサのばらつきが影響する場
合がある。つまり、センサの特性や伝播体への取付は状
態等の違いにより、同じ筆圧、同じ距離においても得ら
れる信号レベルがセンサによって異なる場合があり、こ
の違いが大きくなると正常であっても異常状態として検
出してしまう可能性がある。

そこで第３の実施例では受信信号レベルの基準値を演算
する式（１）の定数Ａｏを第７図に示すように各センサ
ごとに定め、これを制御プログラム中のデータテーブル
に書き込んでおき、逐次読み出して式（１）に代入し、
演算に利用するようにしたことにより、各センサ出力に
ばらつきがある場合でも常に正しい異常状態検出を可能
にした場合を説明する。

この場合の制御は第６図の部分フローチャートに示すよ
うに、ステップＳ６１で選択するセンサ番号を決定して
ステップＳ６２でセンサをセレクトしたのちに、ステッ
プＳ６３でそのセンサ番号に対応する演算定数Ａａを選
び式（１）に代入し、これを用いてステップＳ６４で基
準レベル演算を実行するようにすればよい。

また、第１の実施例に本実施例を応用する場合、第７図
に示すように複数の定数へ〇を筆圧に関しても用意して
おき、これを選択することによって入力状態と判断する
筆圧レベルを設定可能にすることもできる。

さらに第８図のようにある距離範囲に対する各センサの
信号レベルを記憶するデータテーブルを用意すれば、こ
のデータテーブルから得られる基準信号レベルと、実際
に測定される信号レベルとを比較することによって筆圧
レベルや異常入力状態を検出することもできる。

以上説明したように、座標指示具の筆圧レベルを予測、
又は規定する手段を備えた超音波座標入力装置において
、センサ手段からの出力信号もしくは該出力信号に基づ
いた他の信号の信号レベルを読取る信号レベル読取り手
段を設け、筆圧レベルがある規定値以上である時、その
筆圧レベルとペン−センサ間距離とから予測される信号
レベルと信号レベル読取り手段により測定される信号レ
ベルとを比較し、測定した信号レベルが予測される信号
レベルよりも低いことを検出したときにペン−センサ間
の伝播体上に超音波の伝播を妨げる干渉物があるものと
判断し、そのときの座標入力を禁止し、干渉物の存在を
オペレータに報知せしめるようにしたことによって、干
渉物の存在による誤座標の入力を防ぎ、干渉物の排除及
び再入力を促せる効果がある。

［発明の効果］ 本発明により、手付き等伝播体上の干渉物による誤入力
を無くした超音波座標入力装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の超音波座標入力装置の構成を示すブ
ロック図、 第２図は本実施例の電気回路のブロック図、第３図は第
２図の制御フローチャート、第４図は第２の実施例の電
気回路のブロック図、 第５図は第４図の制御フローチャート、第６図は第３の
実施例を説明するフローチャート、 第７図は第３の実施例におけるテーブルの構成を示す図
、 第８図は第３の実施例における他のテーブルの構成を示
す図、 第９Ａ図は筆圧をパラメータにした距離Ｘと信号レベル
Ａとの関係を示した図、 第９Ｂ図は筆圧と信号レベルＡとの関係を示した図、 第１０図は筆圧予測手段の説明図、 第１１Ａ図は筆圧検出手段の電気回路ブロック図、 第１１Ｂ図はそのタイミングチャート、第１２図は座標
入力装置の概略図、 第１３図はペン駆動信号を示す図、 第１４図はセンサの受信信号を示す図、第１５図はｔ５
・ｔ、規定回路の概略図、第１６図は距離算出方法の説
明図、 第１７図は従来のｔ６　・ｔ２規定用回路のブロック図
、 第１８図（ａ）、（ｂ）は回路動作を説明する各出力信
号の図である。 図中、１・・・座標指示具（ペン）、２．２ａ〜２ｃ・
・・センサ、５・・・増幅器、６・・・全波整流回路、
７・・・ローパスフィルタ、１５・・・ピークホールド
回路、１６・・・Ａ／Ｄコンバータ、１８−・・マルチ
プレクサ、２０・・・ペン振動子、２１・・・圧力スイ
ッチ、１００・・・ペン駆動回路、１０１・・・駆動波
形生成回路、２００・・・ｔ６・ｔ、規定用回路、２０
１・・・カウンタ回路、２０２・・・切替回路、０ ３・・・筆圧検出管路、 １ １　・・・ＲＯＭ。 ２　・・・ＲＡＭ。 ３０２　ａ・・・ 筆圧しきい値、 ４００・・・ＬＣＤである。 特 許 出 願 人 キ ャ ノ ン 株 式 ％式％（１） （ 第６図 と 第１２図 第１４図 第１８図（０）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）座標指示具から発信された超音波信号を伝播体上
   の所定の位置に設置された複数センサで検出し、前記超
   音波信号が発信されてから検出されるまでの伝播時間か
   ら指示点座標を認識する超音波座標入力装置であつて、 座標入力時に伝播体上に干渉物が置かれたことによる超
   音波振動の異常伝播状態を検知する異常検知手段を備え
   ることを特徴とする超音波座標入力装置。
2. （２）前記異常検知手段は、超音波振動の信号レベルを
   検出するレベル検出手段と、ペンと各センサ間の大まか
   な距離を算出する距離算出手段と、前記信号レベルとペ
   ン−センサ間距離との依存性から、全てのセンサが同一
   の関係式上にあるか否かに基づいて異常と判断する判断
   手段とを備えることを特徴とする請求項第１項記載の超
   音波座標入力装置。
3. （３）前記異常検知手段は、超音波振動の信号レベルを
   検出するレベル検出手段と、ペンと各センサ間の大まか
   な距離を算出する距離算出手段と、ペンの押付け圧が所
   定の規準値以上であることを検知する筆圧検知手段と、
   筆圧がある規準値に達した時の信号レベルとペン−セン
   サ間距離との関係式を規準式として、各センサの信号レ
   ベルが該規準式から得られる信号レベルに満たない時に
   異常伝播状態と判断する判断手段とを備えることを特徴
   とする請求項第１項記載の超音波座標入力装置。
4. （４）前記異常検知手段は、信号レベルとペン−センサ
   間距離との依存性を表すデータ，関係式又は定数を、各
   センサ共通に又は各センサ別に記憶するデータテーブル
   を更に備えることを特徴とする請求項第２項又は第３項
   記載の超音波座標入力装置。