JPH0337708A - 座標入力装置 - 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、入力ペンを座標入力盤上に押圧指示して座標
位置を入力する座標入力装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、手書文字や図形などをコンピュータの様なデータ
処理装置に入力する装置として、入力ペンやタブレット
を使用した種々の座標入力装置が知られている。この種
の座標入力措置としては、抵抗膜を蒸着した透明タブレ
ットと液晶等の表示装置とを重ね合わせた入出カ一体型
デジタイザ、あるいは超音波を利用した超音波デジタイ
ザ等が多用されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の構成による座標入力装置においては入力ペン
の押圧力の強弱により、以下に示す様な不具合があった
。

（１）押圧力が弱い場合 センサなどの受信波形が外来ノイズ等の影響で変形され
たり、変動を受は易くなる。このような場合には、入力
ペンの押下にも係らず、ペンアップ状態と判定されたり
、あるいは誤った入力が検出されるということがあった
。

（２）押圧力が過大の場合 検出される信号が大きくなり、回路が飽和して正常な入
力位置が検出不能となると共に、入力ペンやタブレット
の劣化や破損を招くことがあった。

従って、適正な押圧力の範囲で、入力ペンをタブレット
面に押圧指示する必要がある。しかしながら、上述した
従来例では、入力ペンが不適正な力で押圧されていても
、使用者に何ら報知する手段を持っていなかった。また
、押圧力が弱い場合などに、適正な押圧力以下であるこ
とと、ペンアップ状態とを区別することができなかった
。

本発明は上記従来例に鑑みなされたもので、入力指示器
の操作時に、入力指示器による押圧力が適正のときに、
タブレット上の指示位置の入力を有効にすることにより
、座標入力誤差を低減した座標入力装置を提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するための、本発明の座標入力装置は以
下の構成から成る。

座標入力盤上を入力指示器で押下して指示することによ
り座標位置情報を入力する座標入力装置において、前記
入力指示器で指示された座標位置を検出する位置検出手
段と、前記入力指示器の押圧状態を検出する押圧状態検
出手段と、前記押圧状態検出手段の出力に基づき前記入
力指示器の押圧力が適正かどうか判定する演算制御手段
と、前記演算制御手段の判定結果に基づいて、押圧力が
適正のときに前記位置検出手段よりの位置出力を有効に
する手段とを備える。

［作用］ 以上の構成において、入力指示器の押圧状態を検出し、
その検出に基づき入力指示器の押圧力が適正かどうか判
定する。そして、この判定結果に基づいて、押圧力が適
正のときに、入力指示器で指示された座標位置を検出す
るように動作する。

［実施例］ 以下添付図面に従い、本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例の感圧式の座標入力装置の概
略構成を示すブロック図である。

図中、５は例えば抵抗膜を用いたタブレット（座標入力
盤）であり、入力ペン６によりタブレット面を押圧指示
することで、座標位置の入力を行なうものである。タブ
レット５は、表面にＩＴ○等の材料を蒸着あるいは印刷
等により抵抗膜を形成したガラス体とＰＥＴＥィルムと
で構成されており、ガラス板とＰＥＴＥィルムそれぞれ
の抵抗膜面が向き合う様に重ねて配置されている。更に
、両者間には微少なシリコリズム等のスペーサ（図示せ
ず）が配置されていて、フィルムの表面を押圧した場合
、その押圧点において両者の抵抗膜が接触する様になっ
ている。また、ガラス板、ＰＥＴＥィルムいずれの抵抗
膜においても、両端部にはその抵抗膜への電圧の印加及
び電位の計測のための端子（電極）として、導体パター
ンが形成されている。

３は押圧点検出回路で、抵抗膜の両端へ一定電圧の印加
及び電位の計測を行い、この計測された電位の大きさに
より、押圧点位置を検知する。２はタブレット５が不適
正な力で押圧された場合、使用者に警報を発する報知回
路である。この報知回路２には、報知手段として例えば
ブザーあるいはスピーカ等が含まれている。４は押圧値
検出回路で、タブレット５に押下された入力ペン６の押
圧力を計測する。７はカウンタ回路で、入力ペン６によ
る押圧力が弱い場合、所・定時間を計時するためのもの
である。１は演算制御部で、ＣＰＵ。

ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、入力ペン６による押圧位置の
計算、押圧状態の判定及び装置全体の制御を行なう。

次にタブレット５の入力面を押圧することにより、指示
点入力を行う場合について説明する。

第３図（ａ）に示す様に、ガラス板並びにＰＥＴＥィル
ムに形成された抵抗膜の両端をそれぞれＡ、Ｂ並びにＣ
，Ｄとする０両抵抗膜は初めは接触していないが、入力
ペン６で押圧指示されると押圧点において接触する。こ
の押圧点ＥのＸ軸の座標を検出するには、第３図（ｂ）
に示す様にＡＢ間に一定の電圧を印加しておき、Ｃ（あ
るいは０点）の電位を基にＥ点の電位を計測する。

一方、Ｙ軸の座標値を検出するには、第３図（ｃ）に示
す様に、ＣＤ間に一定の電圧を印加しておき、Ａ点（あ
るいはＢ点）の電位を基にＥ点の電位を計測する。

以上の動作を交互に行なうことで、指示点Ｅの座標位置
をＸ軸、Ｙ軸の電位として検出して取り出すことができ
る。ここで、入力ペン６の押圧力は一様ではなく、押圧
力が不足すると指示点Ｅにおける接触が不完全となり、
出力電圧が不安定となる。

次に第４図を参照して、押圧値検出回路４（第１図）に
より入力ペン６の押圧力を検出する場合について説明す
る。

図中、３０はタブレット５を指示する支持台、３１　（
３１Ａ、３１Ｂ）は押圧力に応じた電圧に変換して出力
するロードセル等の圧電変換素子である。この圧電変換
素子３１は支持台３０とタブレット５の間に複数配置さ
れる。３２は前置増幅器で、圧電変換素子３１の出力電
圧を増幅して演算制御部１に出力している。

即ち、係る構成において、タブレット５に入力ペン６が
押圧されると、圧電変換素子３１に押圧力に応じた電圧
が発生し、この電圧を前置増幅管３２で増幅し押圧信号
として演算制御部ｌに出力する。演算制御部ｌでは、入
力された押圧信号と内蔵されているＲＡＭ等にあらかじ
め格納された既知の値と比較することにより、押圧力を
検出することができる。

ここで、第５図により、押圧値検出回路４で検出された
入力ペン６の押圧力Ｐの判定基準について説明する＊Ｐ
ｔｈは入力ベン６の押下状態（ペンアップあるいはペン
ダウン）のレベルを示す閾値で、Ｐ　＞　Ｐ　ｔｈの場
合はペンダウン、Ｐ≦ｐｔｈの場合はペンアップと判定
される。ペンアップは入力ベン６が押圧されていない状
態を表わす、また、Ｐ　ｍｌｎ及びＰ、□はそれぞれ、
入力ベン６の所要の押圧力の検出下限値及び検出上限値
を示す。押圧力ＰがＰ　ｔｈ”　Ｐ　ｓｉｎの範囲を押
圧不足状態とし、Ｐ≧Ｐ、□の状態を押圧過大状態とし
て、これらの状態が検出された時は警報が発生され、座
標位置の入力処理は行なわない様にする。一方、押圧力
ＰがＰ−ｔｏ＜Ｐ≦Ｐ□８の範囲にある時は適正な押圧
力であると判定して座標の入力処理を行なう。

上記押圧力の判定レベルＰ　ｔｈ、　Ｐ−＋ｎ、　Ｐお
、Ｘ等は、あらかじめ演算制御部１内のＲＯＭ等に格納
されている。

次に第２図に示すフローチャートにより、前述の実施例
の演算制御部ｌにおける処理動作を説明する。

まずステップ５１００で、入力ベン６によりタブレット
５を押圧指示されると、押圧値検出回路４によりその押
圧値が検出され、そのときの押圧力Ｐを入力する。ステ
ップ５ｌｏｔではステップ５１００で入力された押圧力
Ｐを、あらかじめ設定されたペンアップまたは、ペンダ
ウン判定の下限値り、。（第５図の検出下限値Ｐｔｈに
相当）と比較し、Ｐ≦Ｄ　ｓｌｎであればペンアップ、
ＰＡＤｓｉｎであればペンダウンと判定する。ペンアッ
プと判定された場合は、制御終了となり、入力待機状態
となる。

ステップ５ＩＯＩでペンダウンと判定された場合はステ
ップ５１０２へ進み、押圧力Ｐと検出下限値Ｐ　ｓｉｎ
が比較され、Ｐ≦Ｐ　ｍｌｎであれば、押圧不足と判定
されてステップ５１０６へ進む。ステップ５１０２にお
いて押圧力ＰがＰ　ｓｌｒ＋より大きい（Ｐ＞Ｐ−＋ｆ
ｉ）と判定された場合にはステップ５１０３に進む、ス
テップ５１０３では、押圧力Ｐと検出上限値が比較され
、Ｐ≧Ｐ、□であれば筆圧過大と判定されてステップ５
１０５へ進む、ステップ５１０３で押圧力Ｐが、Ｐ＜Ｐ
□８と判定されると、押圧力Ｐはｐ、ｉｎ＜ｐ＜ｐ、、
。

で適正押圧状態にあることになり、次にステップ５１０
４へ進む。

ステップ５１０４では押圧点検出回路３より入力される
座標位置情報により、座標位置の計算、表示等の入力処
理を行なう。入力処理後、ステップ５１０８へ進み、カ
ウンタ回路７をゼロクリア（リセット）して制御を終了
する。

上述のステップ５１０２で、押圧力Ｐが押圧不足（Ｐ≦
ｐ、、ｏ）と判定された場合は、（１）筆圧（押圧）不
足の入力が続いている状態（２）ペンダウンよりペンア
ップ、ペンアップよりペンダウンの過渡的な場合 の２つが考えられる。この状態にある時は以下の工程を
とる。

押圧力ＰはＰ≦ｐＨｌＩ’１％即ち押圧不足であるから
ステップ５１０６へ進み、カウンタ回路７をインクリメ
ントさせステップ５１０７へ進む、ステップ５１０７で
はカウンタ７による計数値が所定値Ｋに達したか否か判
定する。ステップ５１０７で計数値がＫになるとステッ
プ５１０５へ進み、報知回路２の例えばブザーを駆動し
、押圧不足であることを報知する。報知後はステップ５
１０８へ進み、カウンタ回路７をゼロクリアして制御を
終了する。ステップ５１０７で計数値が所定値Ｋに達し
ないと判定された場合はステップ５１０２に戻り、押圧
値Ｐを再びチエツクする。

また上述のステップ５１０３で押圧過大（Ｐ≦Ｐ、□）
と判定された時もステップ５１０５へ進んで警告を発し
た後、ステップ５１０８へ進み、カウンタ回路７をゼロ
クリアして制御を終了する。

以上の様な一連の制御を行うことによって、入力ペン６
が不適正な押圧力で操作された場合は使用者に報知を行
い、適正な押圧力で操作された場合のみ座標位置の入力
として処理できる座標入力装置が得られる。

またタブレット面に手等をついた場合にも入力対象とす
る押圧点に対して押圧面積が広いので通常入力と分離で
き、手付き防止回路としても動作させることができる。

［他の実施例（第６図、第７図）］ 前述の実施例では抵抗膜方式の座標入力装置について説
明したが、超音波方式の座標入力装置を用いても良い。

第６図において、１８は超音波センサである圧電素子１
６Ａ、１６Ｂ、１６ｃを入力面の周辺部に配置したタブ
レットである。１７はタブレット１８周辺を包囲する様
に配置された弾性波を吸収する反射防止部材である。１
３は超音波振動子１４及びペン先１５から成る入力ペン
、１２は振動子駆動回路で、入力ペン１３に設けられた
超音波振動子１４を駆動している。１９は受信波形検出
回路で、各センサよりの超音波受信信号を入力して検出
している。２０は各センサよりの超音波検出信号のピー
ク値を検出するピーク値検出回路である。１１はＣＰＵ
や、ＣＰＵの制御プログラムや各種データを記憶してい
るＲＯＭ、ＣＰＵのワークエリアとして使用され、ＲＡ
Ｍ等で構成される演算制御部である。

振動子駆動回路１２が演算制御部１１のスタート信号に
より作動されることによりパルス信号を発生する。この
パルス信号は、コードを介して入力ペン１３の超音波振
動子１４に印加されて振動子１４が駆動され、ペン先１
５より超音波が発振される。この状態で、ペン先１５を
タブレット１８の入力面上に押圧すると、ペン先１５よ
り発振された超音波が弾性波としてタブレット８上を伝
播され、その超音波信号がセンサ１６Ａ、１６、．１６
Ｃにより受信される０弾性波が押圧点から各センサに受
信されるまでに遅延時間ｔｌが生じるので、これをスタ
ート信号と同期させて、受信波形検出回路１９により受
信して測定する。

受信波形検出回路１９の出力は演算制御部１１で演算さ
れ、ペン先１５の指示点の座標位置が検出できる。

第７図は上述の超音波座標入力装置に関連する波形図及
び押圧レベルの関係を示す図である。同図、４１は振動
子駆動回路１２により入力ペンｌ３に加えられるパルス
波形を示し、４３はセンサにより出力される受信波形を
示している。４２は入力ペン１３の押圧レベルの範囲を
示すものである。

ペン先１５を一定の押圧力Ｐで押圧した場合、押圧点と
各センサとの距離に応じて伝播波形は減衰し、また受信
される伝播遅延時間も変化するので、標準押圧力による
伝播波形のピーク値■１．。

と遅延時間ｔ、どの関係を予め測定し、演算制御部１１
のテーブルエリア１１に格納しておく。上記テーブルエ
リアのデータを用い受信波形検出回路１９で検出される
弾性波の遅延時間ｔｌ及びピーク値検出回路２０で検出
されるピーク値Ｖｐをそれぞれ比較する。

入力ペン１３の押圧状態には、前述の実施例を同様に次
の４つの状態が考えられる。

（１）　Ｖ　９　＜　Ｖ　、ｎ：押圧が不足している状
態（２）Ｖｐ＞Ｖ、、、：押圧が過大な状態（３）Ｖ、
Ｉｎ≦Ｖｐ≦ｙ、１、 （４）ペンアップ状態 適正な押圧操作をする場合には、前述の実施例のフロー
チャート（第２図により同様に制御することができる。

即ち、（１）及び（２）の状態はステップ５１０２及び
ステップ５１０３に相当し、この時は不適正な押圧力で
あるから、使用者に報知を行い座標の入力処理は行わな
い。また、（３）の状態の時は適正押圧力と判定され、
押圧位置の座標入力処理が行われる（第２図のステップ
５１０２，１０３，１０４への工程に相当）。

（４）の状態の場合は、弾性波の伝播遅延時間ｔ３が予
め設定された一定時間ｔ　ｓａｗと比較される。そして
、１．＞１．、、の時はペンアップ。

ｔ　ｇ　＜　ｔ　＠。の時はペンダウンと判定される（
第２図のステップ５ＩＯＩに相当）。

上述した実施例においては、前述の実施例の圧電変換素
子を用いた押圧値検出回路４が不要となり、より簡単な
構成で本発明を実現できる。

なお、本実施例では、抵抗膜方式及び超音波方式の座標
入力装置の場合で説明したが、本発明はこれらに限定さ
れるものではなく、座標位置を入力する際、入力ペンの
押圧力の影響を受ける他の方式の座標入力装置にも広く
応用できるものである。

以上説明したように本実施例によれば、入力ペンが適正
な圧力範囲以上の力で押圧されているときにオペレータ
に報知することにより、入力ペンやタブレットなどの劣
化や破損を防止できる。

また、適正な押圧力で入力ペンが押圧されているときに
座標入力処理を行うようにすることにより、筆圧による
影響を排除した良好な座標検出ができる効果がある。

さらに、入力ペンの筆圧が適正範囲以下であることによ
り、ペンアップ状態と検知されるのを防止できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、入力指示器の操作
時に、入力指示器による押圧力が適正のときに、タブレ
ット上の指示位置の入力を有効にすることにより、座標
入力誤差を低減できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における抵抗膜方式の座標入力
装置の概略構成を示すブロック図、第２図は本実施例の
処理動作を説明したフローチャート、 第３図は抵抗膜方式のタブレットにおける座標位置の検
出法を説明するための図、 第４図は押圧値を検出する構成を説明するための概略構
成図、 第５図は入力ペンの適正押圧レベル範囲を説明するため
の図、 第６図は本発明の他の実施例における超音波座標入力装
置の概略構成を示すブロック図、そして第７図は第６図
の他の実施例におけるセンサ検知信号の波形と押圧レベ
ルを説明するための図である。 図中、１．１１・・・演算制御部、２・・・報知回路、
３・・・押圧点検出回路、４・・・押圧値検出回路、５
゜Ｉ８・・・タブレット、６，１３・・・入力ペン、７
・・・カウンタ回路、１２・・・振動子駆動回路、１４
・・・振動子、１５・・・ペン先、１９・・・受信波形
検出回路、Ｏ・・・ピーク値検出回路、３０・・・支持
台、３１Ａ３１、・・・圧電素子、３２・・・前置増幅
器である。 （Ｃ） ♀こＰ 第５図 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）座標入力盤上を入力指示器で押下して指示するこ
   とにより座標位置情報を入力する座標入力装置において
   、 前記入力指示器で指示された座標位置を検出する位置検
   出手段と、 前記入力指示器の押圧状態を検出する押圧状態検出手段
   と、 前記押圧状態検出手段の出力に基づき前記入力指示器の
   押圧力が適正かどうか判定する演算制御手段と、 前記演算制御手段の判定結果に基づいて、押圧力が適正
   のときに前記位置検出手段よりの位置出力を有効にする
   手段と、 を備えることを特徴とする座標入力装置。
2. （２）前記押圧状態検出手段の出力に基づいて押圧状態
   を報知する報知手段をさらに含むことを特徴とする請求
   項第１項に記載の座標入力装置。