JPH0410023A - Vibrating pen for input of coordinates - Google Patents

Vibrating pen for input of coordinates

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JPH0410023A
JPH0410023A JP2111979A JP11197990A JPH0410023A JP H0410023 A JPH0410023 A JP H0410023A JP 2111979 A JP2111979 A JP 2111979A JP 11197990 A JP11197990 A JP 11197990A JP H0410023 A JPH0410023 A JP H0410023A
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克行 小林
Yuichiro Yoshimura
雄一郎 吉村
Atsushi Tanaka
淳 田中
Shinnosuke Taniishi
谷石 信之介
Ryozo Yanagisawa
柳沢 亮三
Kiyoshi Kaneko
潔 兼子
Takeshi Kamono
武志 鴨野
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Abstract

PURPOSE:To transmit the vibration energy generated by a piezoelectric element to a horn part with high efficiency by using a K33 mode columnar piezoelectric element which applies the both end faces of the piezoelectric element as the electrodes and holding together the horn part and an electrode plate as well as this plate and the piezoelectric element respectively with the pressure contact adhesive force. CONSTITUTION:A K33 mode is applied to a vibrator 4 of a vibrating pen, and an electrode plate 34 is provided between one of both sides of the vibrator 4 and a horn 5. The grease is applied between the horn 5 and the plate 34 as well as between the plate 34 and the element 4. Then the plate 34 and the element 4 are fixed with pressure by means of a spring 36 which is used to take out the other electrode of the element 4. As a result, a perfectly axial symmetrical pen is obtained and at the same time a vibrating pen is produced with high efficiency without using any adhering means. Thus no process control is required for the adhesion and the productivity is improved for the vibrating pen.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 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位置座標を検出する
座標入力装置に使用する振動ペンに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Fields] 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, and transmits the vibrations of the vibrating pen. This invention relates to a vibrating pen used in a coordinate input device that detects position coordinates on a board.

[従来の技術] 従来、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
達板上での位置座標を検出する座標入力装置用の振動ペ
ンの振動発生源として電気機械変換素子である圧電素子
か、用いられていた。圧電素子の振動モートは代表的な
ものとして分極方向と振動方向か直角なモート(K31
モート)と、分極方向と振動方向か平行なモート(K3
3モート)かある。第7図(a)は、K31モートの円
筒形圧電素子を用いた例である。円筒型圧電素子41に
対し、電極バネ8361と電極バネG371はある一部
て、ある圧接力て導通されている。第7図(b)はに3
1モートの円柱形圧電素子を用いた例である。この場合
、圧電素子の振動方向は径方向であり、ホーン部52に
効率良く振動エネルギーを伝達するためには、どうして
も接着をする必要があった。第7図(C)は、K33モ
ートの円柱形圧電素子を用いた例である。この場合圧電
素子の電極は素子の両端面てあり、電極ビン72、電極
板71て電力を供給されている。電極板71はホーン部
72か導電性部材(例えばアルミ等の金属)であれば、
必要としないか、この場合金属ホーンにより入力面であ
る伝播体を傷付けるという欠点かあり、特願昭62−2
73963号のようにホーンを樹脂で構成する場合には
必要となってくる。従来この電極板71は効率良く振動
を伝えるためにこの樹脂ホーン72に接着して用いられ
ていた。
[Prior Art] Conventionally, a vibrating pen for a coordinate input device detects vibrations input from a vibrating pen using a plurality of sensors provided on a vibration transmitting plate to detect position coordinates of the vibrating pen on a vibration transmitting plate. A piezoelectric element, which is an electromechanical transducer, was used as a vibration generation source. A typical vibration mote of a piezoelectric element is a moat (K31) in which the polarization direction and the vibration direction are perpendicular to each other.
moat) and a moat (K3) parallel to the polarization direction and vibration direction.
3 motes). FIG. 7(a) is an example using a cylindrical piezoelectric element of K31 moat. A certain part of the electrode spring 8361 and the electrode spring G371 are electrically connected to the cylindrical piezoelectric element 41 with a certain pressing force. Figure 7(b) Hani 3
This is an example using a 1-moat cylindrical piezoelectric element. In this case, the vibration direction of the piezoelectric element is the radial direction, and in order to efficiently transmit vibration energy to the horn portion 52, it is necessary to bond the piezoelectric element. FIG. 7(C) is an example using a cylindrical piezoelectric element of K33 moat. In this case, the electrodes of the piezoelectric element are located on both end faces of the element, and power is supplied through the electrode bin 72 and the electrode plate 71. If the electrode plate 71 is a horn part 72 or a conductive member (for example, metal such as aluminum),
Either it is not necessary, or in this case there is a drawback that the metal horn damages the propagating body which is the input surface, so the patent application No. 62-2
This is necessary when the horn is made of resin as in No. 73963. Conventionally, this electrode plate 71 was used by being glued to this resin horn 72 in order to efficiently transmit vibrations.

[発明か解決しようとしている課題] しかしながら、上記従来例ては以下のような欠点を有し
ていた。K31モート、円筒形圧電素子の場合、電極を
側面から圧接、もしくはハンダ等の手段により取り出し
ていたのて、圧電素子の物理的振動特性か変化し、圧電
素子の軸芯に対して均一な振動特性か得られなくなる。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the above conventional example had the following drawbacks. In the case of the K31 moat and cylindrical piezoelectric element, the electrodes are removed from the side by pressure contact or soldering, which changes the physical vibration characteristics of the piezoelectric element, resulting in uniform vibration relative to the axis of the piezoelectric element. You will no longer be able to obtain the characteristics.

その結果、振動ベンのペン先から発せられる振動か、伝
播体中に入射した時に、その伝播体中に励起された波の
速度か方向により異なった現象となって現われ指向性が
生し、結果として精度の良い座標入力装置を構成するこ
とかてきなくなるという欠点を有す。
As a result, different phenomena appear depending on the speed or direction of the vibration emitted from the tip of the vibrating pen or the wave excited in the propagating body when it enters the propagating body, resulting in directivity. This method has the disadvantage that it is difficult to construct a highly accurate coordinate input device.

また、K3131モート形、に33モ一ト円柱形の場合
において、振動伝達効率を上げるために、また素子に電
力を供給するために必ず接着という手段を用いていた。
In addition, in the case of the K3131 moat type and the 33 moto cylindrical type, bonding was always used to increase vibration transmission efficiency and to supply power to the element.

座標入力装置の精度を保つためには振動入力ペンの共振
特性を均一にする必要かあり、接着層の厚さ管理等のた
めに生産性を低下させるばかりか、接着層に気泡かてき
た場合、また接着か部分的に不完全になった場合等にお
いて前述の指向性か現われ、歩留りを低下させるという
欠点を有していた。
In order to maintain the accuracy of the coordinate input device, it is necessary to make the resonance characteristics of the vibration input pen uniform, and this not only reduces productivity due to the need to control the thickness of the adhesive layer, but also prevents air bubbles from forming in the adhesive layer. Furthermore, when the adhesion becomes partially incomplete, the above-mentioned directivity appears, resulting in a reduction in yield.

[課題を解決するための手段(及び作用)]本発明によ
れば、圧電素子の両端面を電極とするに33モ一ド円柱
形圧電素子を用いて、ホーン部と圧電素子の間に電極板
をはさみこみホーン部と電極板、電極板と圧電素子の間
にそれぞれグリースを塗布し、反対側の電極の圧接力で
この電極板をはさみつけることで、圧電素子に電力を供
給し、圧電素子て発生した振動エネルギーを効率良くホ
ーンに伝達するとともに、接着という手段を用いずに軸
対称な振動入力ペンを構成することがてきるのて、振動
入力ペンの指向性という問題を排除することかてき、し
かも生産性をも向上させることがてきるようにしたもの
である。
[Means for Solving the Problems (and Effects)] According to the present invention, a 33-mode cylindrical piezoelectric element is used, with both end surfaces of the piezoelectric element serving as electrodes, and an electrode is provided between the horn portion and the piezoelectric element. Apply grease between the horn part and the electrode plate, and between the electrode plate and the piezoelectric element. By sandwiching the electrode plate with the pressure contact force of the electrode on the opposite side, power is supplied to the piezoelectric element, and the piezoelectric element In addition to efficiently transmitting the vibration energy generated by the vibration input pen to the horn, it is possible to construct an axially symmetrical vibration input pen without using adhesive means, thereby eliminating the problem of directivity of the vibration input pen. Moreover, it is possible to improve productivity.

[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情報入出力装置の構造を示し
ている。第1図の情報入出力装置は振動伝達板8からな
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したかって入力タブレット
に重ねて配置されたCRTからなる表示器11′に入力
画像を表示するものである。
FIG. 1 shows the structure of an information input/output device employing the present invention. The information input/output device shown in FIG. 1 inputs coordinates using a vibrating pen 3 to an input tablet consisting of a vibration transmitting plate 8, and displays input coordinate information on a display 11 consisting of a CRT placed over the input tablet. ′ is used to display the input image.

図において符号8て示されたものはアクリル、ガラス板
などからなる振動伝達板て振動ベン3から伝達される振
動をその角部に3個設けられた振動センサ6に伝達する
。本実施例ては振動ベン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
ることにより振動ベン3の振動伝達板8上での座標を検
出する。
In the figure, a vibration transmission plate indicated by the reference numeral 8 is made of an acrylic or glass plate, and transmits the vibration transmitted from the vibration ben 3 to three vibration sensors 6 provided at its corners. In this embodiment, the coordinates of the vibration ben 3 on the vibration transmission plate 8 are detected by measuring the transmission time of the ultrasonic vibration transmitted from the vibration ben 3 to the vibration sensor 6 via the vibration transmission plate 8.

振動伝達板8は振動ベン3から伝達された振動か周辺部
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。
The vibration transmitting plate 8 has its peripheral portion supported by an anti-reflection material 7 made of silicone rubber or the like in order to prevent the vibration transmitted from the vibration vent 3 from being reflected at the peripheral portion and returning toward the central portion. ing.

振動伝達板8はCRT(あるいは液晶表示器など)など
、ドツト表示か可能な表示器11′上に配置され、振動
ベン3により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
に対応した表示器11′上の位置にドツト表示か行なわ
れ、振動ベン3により入力された点、線なとの要素によ
り構成される画像はあたかも紙に書き込みを行なったよ
うに振動ベンの軌跡の後に現われる。
The vibration transmitting plate 8 is arranged on a display device 11' capable of displaying dots, such as a CRT (or liquid crystal display), and displays dots at the position traced by the vibrating ben 3. That is, a dot is displayed at a position on the display 11' that corresponds to the detected coordinates of the vibrating pen 3, and an image composed of elements such as points and lines input by the vibrating pen 3 is displayed as if it were on paper. It appears after the vibrating Ben's trajectory as if it were written.

また、このような構成によれば表示器11′にはメニュ
ー表示を行ない、振動ベン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を接触させるなどの入力方式を用いることもてき
る。
Further, according to such a configuration, a menu is displayed on the display 11', and the menu item is selected using the vibrating bezel, or a prompt is displayed and the vibrating ben 3 is brought into contact with a predetermined position. You can also use

振動伝達板8に超音波振動を伝達させるペン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か尖ったホーン部5
を介して振動伝達板8に伝達する。
The pen 3 that transmits ultrasonic vibrations to the vibration transmission plate 8 has a vibrator 4 made of a piezoelectric element inside, and transmits the ultrasonic vibrations generated by the vibrator 4 to a horn portion 5 with a sharp tip.
The vibration is transmitted to the vibration transmission plate 8 via.

第2図は振動ベン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、前記の振動子駆動回路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lから低レベルのパルス信号として供給され、
低インピータンス駆動か可能な振動子駆動回路2によっ
て所定のケインて増幅された後、振動子4に印加される
FIG. 2 shows the structure of the vibrating vent 3. A vibrator 4 built into the vibrator 3 is driven by the vibrator drive circuit 2 described above. The drive signal for the vibrator 4 is supplied as a low-level pulse signal from the arithmetic and control circuit l shown in FIG.
After being amplified by a predetermined gain by a vibrator drive circuit 2 capable of low impedance driving, the signal is applied to the vibrator 4.

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、ホーン部5を介して振動板8に伝達され
る。
The electrical drive signal is converted into mechanical ultrasonic vibration by the vibrator 4 and transmitted to the diaphragm 8 via the horn section 5.

第2図の振動子4は、円柱状のものて 2−(b)図の様に、K33モートの振動子である。The vibrator 4 in Fig. 2 is a cylindrical one. As shown in Figure 2-(b), it is a K33 mote vibrator.

該振動子4は、位置決め部材32と、すきま嵌合てホー
ン部5に対し軸芯か合う様に位置決めされている。また
位置決め部材32及びホーン部5は、ペン先保護部材3
3とそれぞれ外径てすきま嵌合され、それぞれ軸芯か合
う様に位置決めされている。振動子4のグランド側電極
は、電極板341位置決め部材32.導通リンク38.
電極バネG37を通して、回路につながれている。また
振動子4の信号側電極は、電極ピン35.電極バネS3
6を通して回路につながれている。さらに、ペン筐体3
1とペン先保護部材33は、導通リンク38てネジ部を
介して一体になっている。このとき、ペン先はペン先保
護部材33てペン筐体31に支持されていることになる
The vibrator 4 is positioned with a clearance fit with the positioning member 32 so that its axis is aligned with the horn portion 5. Further, the positioning member 32 and the horn portion 5 are connected to the pen tip protection member 3.
3 and 3 are fitted with a clearance on their outer diameters, and are positioned so that their respective axes are aligned. The ground side electrode of the vibrator 4 is connected to the electrode plate 341 positioning member 32. Conduction link 38.
It is connected to the circuit through an electrode spring G37. Further, the signal side electrode of the vibrator 4 is connected to the electrode pin 35. Electrode spring S3
It is connected to the circuit through 6. Furthermore, the pen housing 3
1 and the pen tip protection member 33 are integrated through a conductive link 38 via a threaded portion. At this time, the pen tip is supported by the pen housing 31 by the pen tip protection member 33.

本実施例において電極板34は厚さ0.02a+mの銅
箔を用いており、電極板34は、その両面をグリースを
介してホーン部5と振動子4により、はさみつけられて
おり、電極バネ536により電極ピン35を介して、圧
着固定されている。本実施例においては導通な取るため
に電極板4は位置決め部材32を介してネジによる圧接
力ても固定されている。
In this embodiment, the electrode plate 34 is made of copper foil with a thickness of 0.02a+m, and the electrode plate 34 is sandwiched between the horn part 5 and the vibrator 4 through grease on both sides, and the electrode plate 34 is sandwiched between the horn part 5 and the vibrator 4 through grease. 536 through the electrode pin 35. In this embodiment, the electrode plate 4 is fixed via a positioning member 32 by pressure contact force using a screw to ensure continuity.

第2図に示す様に、振動ベン3の構造は完全に軸芯に対
称形となり、ハンダ付けなどによる振動子4の共振特性
か変化したり、あるいはハンダ付けてなくとも一部で圧
接して電極を取り出したときの共振特性(モード)の変
化によるペンの指向性か現われることはない。さらに、
ペン先をネジ部をゆるめることで簡単に交換できる。
As shown in Fig. 2, the structure of the vibrator 3 is completely symmetrical about the axis, and the resonance characteristics of the vibrator 4 may change due to soldering or the like, or even if it is not soldered, it may be partially pressed. Directivity of the pen due to changes in resonance characteristics (mode) when the electrode is taken out does not appear. moreover,
The pen tip can be easily replaced by loosening the screw.

このようにして振動伝達板8に伝達される振動の特性か
画一的なものになるのて、後述の座標検出処理のための
振動検出信号の波形を一定の形状に制御することかでき
、座標検出精度を大きく向上てきる。
In this way, the characteristics of the vibration transmitted to the vibration transmission plate 8 are uniform, so that the waveform of the vibration detection signal for the coordinate detection processing described later can be controlled to a constant shape. This greatly improves coordinate detection accuracy.

再び、第1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
より構成される。3つの振動センサ6の各々の出力信号
は波形検出回路6に入力され、後段の演算制御回路lに
より処理可能な検出信号に変換される。演算制御回路l
は振動伝達時間の測定処理を行ない、振動ベン3の振動
伝達板8上での座標位置を検出する。
Again, in FIG. 1, the vibration sensor 6 provided at the corner of the vibration transmission plate 8 is also constituted by a mechanical to electrical 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 6, and are converted into detection signals that can be processed by the subsequent arithmetic control circuit 1. Arithmetic control circuit
performs vibration transmission time measurement processing and detects the coordinate position of the vibration ben 3 on the vibration transmission plate 8.

検出された振動ベン3の座標情報は演算制御回路1にお
いて表示器11′による出力方式に応じて処理される。
The detected coordinate information of the vibrating vent 3 is processed in the arithmetic control circuit 1 according to the output method by the display 11'.

すなわち、演算制御回路は入力座標情報に基づいてビデ
オ信号処理装置10を介して表示器11’の出力動作を
制御する。
That is, the arithmetic control circuit controls the output operation of the display 11' via the video signal processing device 10 based on the input coordinate information.

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

ここては主に振動ベン3の駆動系および振動センサ6に
よる振動検出系の構造を示している。
This mainly shows the structure of the drive system of the vibrating ben 3 and the vibration detection system using the vibration sensor 6.

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1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
出力するものて、マイクロコンピュータ11により座標
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 outputs a drive pulse of a predetermined frequency to the vibrator drive circuit 2 shown in FIG. 1, 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
りラッチ回路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ク情報および、筆圧検出の
ための信号レベル情報を出力する。これらのタイミンク
およびレベル情報は入力ポート15および17にそれぞ
れ入力される。
On the other hand, the waveform detection circuit 9 obtains timing information of a detection signal for measuring vibration transmission time for coordinate detection and signal level information for pen pressure detection from the output of the vibration sensor 6 as described later. Output. These timing and level information are input to input ports 15 and 17, respectively.

波形検出回路9から入力されるタイミンク信号は入力ポ
ート15に入力され、判定回路16によりラッチ回路1
4内の計数値と比較され、その結果かマイクロコンピュ
ータ11に伝えられる。すなわち、カウンタ13の出力
テークのラッチ値として振動伝達時間か表現されこの振
動伝達時間値により座標演算か行なわれる。
The timing signal input from the waveform detection circuit 9 is input to the input port 15, and the latch circuit 1 is input by the determination circuit 16.
4 and the result is transmitted to the microcomputer 11. That is, the vibration transmission time is expressed as the latch value of the output take of the counter 13, and coordinate calculations are performed based on this vibration transmission time value.

表示器11′の出力制御処理は入出力ボート18を介し
て行なわれる。
Output control processing for the display 11' is performed via the input/output port 18.

第4図は第1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4図において符号41て示されるものは振
動ベン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ベン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。
FIG. 4 explains the detected waveform input to the waveform detection circuit 9 of FIG. 1 and the vibration transmission time measurement process based on the detected waveform. What is indicated by reference numeral 41 in FIG. 4 is a drive signal pulse applied to the vibrating vent 3. Ultrasonic vibrations transmitted from the vibration ben 3 driven by such a waveform to the vibration transmission plate 8 pass through the vibration transmission plate 8 and are detected by the vibration sensor 6.

振動伝達板8内を振動センサ6までの距離に応した時間
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4図の符号42は振動センサ6か検出した信号波
形を示している。
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. 4 indicates a signal waveform detected by the vibration sensor 6.

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して変化する。
The plate wave used in this example is a dispersive wave,
Therefore, the relationship between the envelope 421 and the phase 422 of the detected waveform changes depending on the vibration transmission distance.

ここて、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かで
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.

ます、エンベロープ゛421のみに着目すると、その速
度はVgてあワ、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、振動ベン3
および振動センサ6の間の距離dはその振動伝達時間を
tgとして d=Vg−tg              ・・・ 
(1)この式は振動センサ6の1つに関するものである
か、同し式により他の2つの振動センサ6と振動ベン3
の距離を示すことかできる。
If we focus only on the envelope 421, its velocity is Vg.If a point on a particular waveform, for example a peak, is detected as indicated by the reference numeral 43 in FIG.
and the distance d between the vibration sensor 6 is d=Vg-tg, where the vibration transmission time is tg...
(1) This equation relates to one of the vibration sensors 6, or the same equation applies to the other two vibration sensors 6 and the vibration sensor 3.
Can show the distance between

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。
Furthermore, in order to determine coordinate values with higher precision, processing based on phase signal detection is performed.

第4図の位相波形422の特定の検出点、たとえは振動
印加から、ピーク通過後のセロクロス点までの時間なt
pとすれは振動センサと振動ベンの距離は d=n−人p+Vp +tp    −(2)となる。
A specific detection point of the phase waveform 422 in FIG.
The distance between the vibration sensor and the vibration bench is d=n-person p+Vp+tp-(2).

ここて入pは弾性波の波長、nは整数である。Here, p 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= [(Vg4g−Vp−tp)/入p+1/N  
]   =・(3)と示される。ここてNは0以外の実
数てあり適当な数値を用いる。たとえばN=2とし、±
1/2波長以内であれば、nを決定することかできる。
From the above equations (1) and (2), the above integer n is n= [(Vg4g-Vp-tp)/input p+1/N
] =・(3). Here, N is a real number other than 0, and an appropriate value is used. For example, if N=2, ±
If it is within 1/2 wavelength, n can be determined.

上記のようにして求めたnを(2)式に代入することて
、振動ベン3および振動センサ6間の距離を正確に測定
することかてきる。
By substituting n obtained in the above manner into equation (2), 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
定のため、波形検出回路9はたとえば第5図に示すよう
に構成することかできる。
In order to measure the two vibration transmission times tg and tp shown in FIG. 3, the waveform detection circuit 9 can be configured as shown in FIG. 5, for example.

第5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により所定のレベルまて増幅される。
In FIG. 5, 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か取り出される。抽出さ
れたエンベロープのピークのタイミンクはエンベロープ
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タ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か形成され、演算制御回路1に入力される6 また、このTg倍信号タイミンクと、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により
位相遅延時間検出信号Tpか形成され、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 extracted envelope peak is detected by the envelope peak detection circuit 53. The peak detection signal is formed into an envelope delay time detection signal Tg of a predetermined waveform by a signal detection circuit 54 composed of a mono multivibrator, etc., and is inputted to the arithmetic control circuit 16. A phase delay time detection signal Tp is formed by the detection circuit 58 from the original signal delayed by the adjustment circuit 57, and then sent to the arithmetic control circuit 1.
is input.

すなわち、Tg倍信号単安定マルチバイブレータ55に
より所定幅のパルスに変換される。また、コンパレート
レベル供給回路56はこのパルスタイミングに応してt
p信号を検出するための閾値な形成する。この結果、コ
ンパレートレベル供給回路56は第3図の符号44のよ
うなレベルとタイミンクを有する信号44を形成し、検
出回路57に入力する。
That is, it is converted into a pulse of a predetermined width by the Tg multiplied signal monostable multivibrator 55. Further, the comparator level supply circuit 56 outputs t in accordance with this pulse timing.
A threshold value for detecting the p signal is formed. As a result, the comparator level supply circuit 56 forms a signal 44 having a level and timing as indicated by reference numeral 44 in FIG. 3, and inputs it to the detection circuit 57.

すなわち、単安定マルチバイブレータ55およびコンパ
レートレベル供給回路56は位相遅延時間の測定かエン
ベロープピーク検出後の一定時間のみしか作動しないよ
うにするためのものである。
That is, the monostable multivibrator 55 and the comparator level supply circuit 56 are designed to operate only for a certain period of time after measuring the phase delay time or detecting the envelope peak.

この信号はコンパレータなどから構成された検出回路5
8に入力され、第4図のように遅延された検出波形と比
較され、この結果符号45のようなtp検出パルスか形
成される。
This signal is sent to a detection circuit 5 consisting of a comparator etc.
8 and is compared with the delayed detection waveform as shown in FIG.

以上に示した回路は振動センサ6の1つ分のものて、他
のそれぞれのセンサに対しても同し回路か設けられる。
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、エンヘロープ遅
延時間Tgl〜h1位相遅延時間Tpl〜hのそれぞれ
h個の検出信号か演算制御回路lに入力される。
If the number of sensors is generalized to h, then h detection signals of each of the envelope delay times Tgl to h1 and the phase delay times Tpl to h are input to the arithmetic control circuit l.

第3図の演算制御回路では上記のTgl〜h、”rpt
−h信号を入力ポート15から入力し、各々のタイミン
ク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は振動子
の駆動と同期してスタートされているのて、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. 3, the above Tgl~h, "rpt
-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. Since the counter 13 is started in synchronization with the driving of the vibrator as described above, the latch circuit 14 receives data indicating the respective delay times of the envelope and the phase.

第6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SlからS3の位置に配置すると、第4図に関
連して説明した処理によって振動ペン3の位!Pから各
々の振動センサ6の位置までの直線距離d1〜d3を求
めることかできる。さらに演算制御回路lてこの直線距
離di〜d3に基づき振動ベン3の位置Pの座標(x、
y)を3平方の定理から次式のようにして求めることが
てきる。
When three vibration sensors 6 are arranged at the corners of the vibration transmission plate 8 at positions S1 to S3 as shown in FIG. 6, the processing described in connection with FIG. The straight-line distances d1 to d3 from P to the position of each vibration sensor 6 can be determined. Furthermore, the coordinates (x,
y) can be obtained from the 3-square theorem as shown in the following equation.

x=X/2  + (dl  ◆ d2)(di  −
d2)/2X  ・・・ (4)y−Y/2  +(d
l  +d3)(di  −d:1)  /2Y  ・
・・ (5)ここでX、YはS2、S3の位置の振動セ
ンサ6と原点(位置S1)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 +(d
l + d3) (di - d: 1) /2Y ・
(5) Here, X and Y are the distances along the X and Y axes between the vibration sensor 6 at the positions S2 and S3 and the sensor at the origin (position S1).

以上のようにして振動ベン3の位置座標をリアルタイム
で検出することかてきる。
As described above, the position coordinates of the vibrating vent 3 can be detected in real time.

[発明の効果] 以上説明した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、前記振動ペンの振動子にに
33モードを用い、振動子の電極であるところの一方の
面と、ホーンの間に電極板を設け、ホーンと電極板、電
極板と圧電素子の間にそれぞれフリースを塗布し、圧電
素子のもう一方の電極を取り出すためのバネて、電極板
を圧電素子とともに、圧着固定することにより、完全な
軸対称ペンを構成するとともに、接着という手段を用い
ないて振動ペンを構成することかてきるので、ペンの指
向性という問題を排除することかてき、しかも接着に関
する工程管理、例えば気泡の混入、接着不完全という検
査、接着層の厚さ、管理等がなくなり、生産性を向上さ
せることかてきるというすぐれた効果かある。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, vibrations input from a vibrating pen are detected by a plurality of sensors provided on a vibration transmitting plate, and the coordinates of the vibrating pen on the vibration transmitting plate are determined. In the coordinate input device to be detected, a 33 mode is used for the vibrator of the vibrating pen, an electrode plate is provided between one surface of the vibrator which is the electrode and the horn, and the horn and the electrode plate are connected to each other. By applying fleece between each piezoelectric element, using a spring to take out the other electrode of the piezoelectric element, and crimping and fixing the electrode plate together with the piezoelectric element, a completely axially symmetrical pen is constructed. Since it is possible to construct a vibrating pen without using any other means, it is possible to eliminate the problem of directivity of the pen, and also to control the process of adhesion, such as inspection for air bubbles, incomplete adhesion, and thickness of the adhesive layer. This has the great effect of eliminating management and improving productivity.

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

第1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図は第1図の演算制御回路の構造を示したフ
ロック図、第4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5図は第1図
の波形検出回路の構成を示したフロック図、第6図は振
動センサの配置を示した説明図、第7図(a)〜(C)
は従来例の説明図である。 1・・・演算制御回路 3・・・振動ペン 4・・・振動子 5・・・ホーン部 6・・・振動センサ 8・・・振動伝達板 15.16・・・入力ボート 51・・・前置増幅器 52・・・エンヘローブ検出回路 54.58・・・信号検出回路 詭5図 濱1偽り脚回路のプロ1.り図 (寂田回路) 第1−l−図
Fig. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of an information input/output device adopting the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram showing the structure of the vibrating pen shown in Fig. 1, and Fig. 3 is an explanatory diagram showing the structure of the vibrating pen shown in Fig. 1. Figure 4 is a waveform diagram showing the detected waveform explaining distance measurement between the vibrating pen and the vibration sensor, and Figure 5 is a flock diagram showing the configuration of the waveform detection circuit in Figure 1. Figure 6 is an explanatory diagram showing the arrangement of vibration sensors, Figures 7 (a) to (C)
is an explanatory diagram of a conventional example. 1... Arithmetic control circuit 3... Vibration pen 4... Vibrator 5... Horn section 6... Vibration sensor 8... Vibration transmission plate 15.16... Input boat 51... Preamplifier 52...enherobe detection circuit 54.58...signal detection circuit 5 Figure Hama 1 False leg circuit professional 1. Diagram (Jakuta circuit) Diagram 1-l-

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用の振動ペンに於て、 振動を発生する振動発生素子と、前記振動発生素子から
発生された振動を振動伝達板に伝達させるホーン部材と
前記ホーン部材と前記振動発生素子の間に介在した電極
部材には、その両面がグリース等の粘性部材が塗布され
、前記振動発生素子及び前記電極部材を前記ホーン部材
に対して圧接する圧接部材とを有することを特徴とする
請求項1記載の座標入力用振動ペン。 2)前記圧接部材はバネ部材であることを特徴とし、も
う一方の電極を兼ねることを特徴とする請求項1記載の
座標入力用振動ペン。
[Scope of Claims] 1) A vibrating pen for 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 with a sensor provided on the vibration transmitting plate. A vibration generating element that generates vibrations, a horn member that transmits the vibrations generated from the vibration generating element to the vibration transmission plate, and an electrode member interposed between the horn member and the vibration generating element, the 2. The coordinate input vibrating pen according to claim 1, further comprising a pressure contact member having both surfaces coated with a viscous member such as grease and pressing the vibration generating element and the electrode member against the horn member. 2) The vibrating pen for coordinate input according to claim 1, wherein the pressure contact member is a spring member and also serves as the other electrode.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04136733U (en) * 1991-06-11 1992-12-18 富士電気化学株式会社 Coordinate input device indicator

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