JPH0464119A - 座標指示具及び前記座標指示具を用いた座標入力装置 - 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】

本発明は座標指示具と前記座標指示具を用いた座標入力
装置に関し、例えば座標指示具より発せられる振動波を
用いて前記座標指示具により指示された座標を検出する
座標入力装置に関するものである。

【従来の技術】

従来の振動ペン２０の構成を第２図に示す。このような
振動ペン２０は、座標入力板を伝播する弾性波を用いて
指示点座標を検出する座標入力装置で使用される。この
振動ペン２０は、弾性波を伝えろ伝播材２６に弾性波を
発生させるためのペンで、圧電素子等から成る振動子２
４、この振動子２４を駆動する駆動回路２３、駆動回路
２３への駆動信号を制御する制御回路２２、これらに電
力を供給する電池等で構成される電源２１等で構成され
ている。また、２６は電源スィッチで、電源２１より各
部への電力供給をオン、オフすることができる。又、ホ
ーン２５は、振動子２４より発生した機械振動を効率よ
く点状に集束させるものであり、この振動はホーン２５
を介して伝播材である座標入力板（入力タブレット）へ
伝えられる。

【発明が解決しようとする課題】

このような振動ベン２０により座標指示を行う場合は、
オペレータは振動ベン２０の電源スィッチ２６をオンに
して、振動子２４の振動を開始させた後、振動伝播板等
で構成された座標入力面に接触させる。この振動ベン２
０は電源スィッチ２６をオンにすると、再びスイッチ２
６を操作してオフするまで振動を発生し続ける。このた
め、操作者が座標指示のための動作を終了した後も、ス
イッチ２６がオフされない限り不要な駆動を続けるため
、電源２１の電力を無駄に消費することになる。 もちろん、スイッチ２６を各操作毎に頻繁にオフするよ
うにすれば電源２１の無駄な消費は防止できるが、座標
指示の開始・終了の度に、スイッチ２６を操作するのは
振動ペン２０の操作性を著しく低下させることになる。 例えば、座標大力装置を手書き文書入力装置として使用
する場合、手書き入力中と、その文書の構想を練る場合
とで、−々振動ベン２０のスイッチ２６を切り替えるよ
うにすると、著しく不便で作業の妨げとなる。このため
通常は、スイッチ２６は作業が終了するまでオン状態の
ままで、構想を練る時などのように入力以外の時でも振
動ベン２０は駆動された状態になっている。このため、
無駄に電源２１の電力を消費して電源２１の寿命を縮め
るという問題があった。 本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、振動ペン
が座標入力面に接触しているか否かを判断し、その判断
結果に基づいて振動電力を制御することにより、振動ペ
ンの無駄な電力消費を防止するようにした座標指示具と
前記座標指示具を用い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に本発明の座標指示具は以下の
様な構成からなる。即ち、 座標指示板に接触させて前記座標指示板上で座標指示を
行う座標指示具であって、電気信号を機械振動に変換す
る変換手段と、前記変換手段を駆動する駆動手段と、前
記変換手段が前記座標指示板に接触しているか否かを判
別する判別手段と、前記判別手段の判別結果に応じて、
前記駆動手段による前記変換手段の駆動を制御する制御
手段と、前記各手段に電力を供給する電源とを有する。 上記目的を達成するために本発明の座標入力装置は以下
の様な構成からなる。即ち、 座標指示板上で座標指示具により指示された座標位置を
出力する座標入力装置であって、電気信号を機械振動に
変換する変換手段と、前記変換手段を駆動する駆動手段
と、前記変換手段が〜己座標指示板に接触しているか否
かを判別する判別手段と、前記判別手段の判別結果に応
じて前記駆動手段による前記変換手段の駆動を制御する
制御手段と、前記各手段に電力を供給する電源とを有す
る座標指示具と、前記座標指示具より前記座標入力板を
伝播された振動を検知する検知手段と、前記検知手段よ
りの検知信号に基づいて前記座標指示具により指示され
た、前記座標入力板上の座標位置を算出する算出手段と
を有する。

【作用】

以上の構成による座標指示具は、電気信号を機械振動に
変換する変換手段を、駆動手段により駆動する。このと
き、その変換手段が座標指示板に接触しているか否かを
判別し、その判別結果に応じて、駆動手段による変換手
段の駆動を制御するようにしている。 また、他の発明の座標入力装置は、その座標指示具より
伝播された振動波の伝播を検知し、その検知結果に応じ
て、座標指示具により指示された座標位置を検出するよ
うにしている。

【実施例】

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細
に説明する。 〈座標入力装置の説明　（第３）〉 第３図は実施例の座標入力装置の概略構成を示すブロッ
ク図である。 第３図において、３１は振動伝播材で、振動ペン（座標
指示ペン）１００により座標位置が指示される入力タブ
レットを構成している。この振動伝播材３１上で指示さ
れた座標位置情報が、こｑ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等の外部の情報処理装置に出
力される。 ３２〜３４はセンサで、振動伝播材３１伝わって（る弾
性波を検出している。これらセンサにより検出された信
号は、各センサに対応して接続された振動検出回路３５
〜３７に送られ、振動検出信号として座標演算回路３８
に出力される。この座標演算回路３８は、振動検出回路
３５〜３７より得られる信号の時間差、即ち振動伝播材
３１を伝わる弾性波の各センサ３２〜３４への到達時間
差に基づいて、振動伝播材３１の振動ペン１００による
指示点を幾何学演算処理し、振動ペン１００により指示
された振動伝播材３１上の座標値を算出している。 なお、このような振動の伝播時間に基づく幾何学演算は
、尾上守夫氏外著による「アコースティック・エミッシ
ョンの基礎と応用」コロナ柱列等で既に公知の技術であ
る。 〈振動ペンの説明　（第１図）〉 第１図は、本発明の一実施例の振動ペン１００の概略構
成を示すブロック図で、第２図に示す従来の振動ペン２
０と共通する部分は同じ番号で示している。 図において、２４は電気振動を機械振動に変換する圧電
素子等の振動子、２５は振動子２４の機械振動を効果的
に点状に集中するホーンである。 １１は電源で、駆動回路１２、インピーダンス検知回路
１３及び制御回路１４に電力を供給している。１２は駆
動回路で、制御回路１４の指示により振動子２４を駆動
する電気振動を発生している。１３はインピーダンス検
知回路で、駆動回路１２の駆動電流を監視し、振動子２
４のインピーダンスの変化を検知して、その結果検出さ
れた検出信号１５を制御回路１４に出力している。 １４は制御回路で、インピーダンス検知回路１１３より
の検知信号１５を入力し、その検出信号１５の電圧レベ
ルを基準となる比較電圧と比較することにより、振動ペ
ン１００が振動伝播材３１に接触しているかどうかを判
断している。そして、振動ペン１００が振動伝播材３１
に接触していないときは振動子２４の駆動電圧を小さく
し、接触しているときは駆動電圧を太き（するように制
御している。この制御回路１４は、例えばマイクロコン
ピュータ等のＣＰＵ１４０、ＣＰＵ１４０の制御プログ
ラムや各種データを記憶しているＲＯＭ１４１、ＣＰＵ
１４０のワークエリアとして使用されるＲＡＭ１４２等
を備えている。 〈スタイバイモードでの動作説明（第４図）〉第４図は
振動ペン１００が振動伝播材３１に接触していない状態
での、パワーセーブモードにおける各部の波形を示す図
である。 第４図の（Ａ）は駆動回路１２より振動子２４を駆動す
るために出力される駆動出力電圧ｖ６を示し、その出力
電圧レベルはｖｏで示されている、第４図の（Ｂ）は、
駆動回路１２より振動子２４に出力される交流駆動電流
工、を示しており、第４図（Ｃ）はインピーダンス検知
回路１３より出力される検出信号１５の波形を示してお
り、３０５，３０６のそれぞれは、各３０３，３０４の
駆動出力電流を検出し、整流、積分したときの検出信号
１５の電圧波形を示している。 振動ベン１００が入力タブレット（振動伝播材３１）に
接触していない状態では、ホーン２５を介して振動子２
４に圧力が印加されていないため、振動子２４のインピ
ーダンスが高（なる。これにより、駆動電圧Ｖ、３０１
に対応する駆動出力電流■。は３０３に示すようにスパ
イク状の信号波形となり、第４図の３０５で示すように
、これを積分した検出信号１５の電圧レベルが低くなっ
ている。 次に、振動ベン１００を入力タブレット（振動伝播材３
１）に接触させると、ホーン２５を介して振動子２４に
圧力が加えられるため、振動子２４のインピーダンスが
低下する。これにより、駆動出力電圧Ｖｄ３０２に対し
て矩形状の駆動電流３０４が流れ、これを積分した電圧
波形３０６は、前述の波形３０５に比例して大きな電圧
レベルとなる。そして、この検出信号１５の電圧波形３
０５と３０６の間に、基準となる比較電圧Ｖ　ｒ１５を
設定し、この検出信号１５が比較電圧ｖｒｏより大きい
か小さいかにより、振動ベン１００が振動伝播材３１に
接触しているかどうかを検出することができる。 このように、パワーセーブモードにおいては、インピー
ダンス検知回路１３は第４図の（Ｃ）に示すような検出
信号１５を制御回路１４に出力しており、制御回路１４
がこの検出信号１５を基準電圧■、。と比較することに
より、振動ベン１００がタブレットに接触しているか否
かを検知している。 く座標検出モードでの説明　（第５図）〉第５図は振動
ベン１００が座標モード、即ち、振動ベン１００が振動
伝播材３１に接触して、その座標入力面での座標位置が
指示されるときの各部の波形を示す図で、第５図の（Ａ
）、（Ｂ）。 （Ｃ）のそれぞれは第４図と同様の部位の波形を示して
いる。 第５図では、４０１，４０２で示すように、振動子２４
を駆動する駆動電圧Ｖ、は、座標指示を行うための充分
な機械振動を振動子２４に与えられるような電圧レベル
Ｖ＋　　（ｖ、＞ｖ、）で出力されている。ここで、振
動ベン１００を振動伝播材（タブレット）３１に接触し
ている場合は、前述と同様に、振動子２４のインピーダ
ンスが低いので、振動子２４の駆動電流工。は４０３に
示すごとく矩形波の大きな波形となる。これにより、こ
の電流を積分したインピーダンス検知回路１３の検出信
号１５の電圧レベルは、４０５に示す様に比較電圧ｖｒ
＋　（Ｖ、ｌ＞Ｖ、。）より大きな電圧レベルとなる。 そして、ここで振動ベン１００を入力タブレットから離
すと、振動子２４のインピーダンスが高くなり、駆動電
流工。の波形は４０４に示す様に矩形波の小さな波形と
なる。これによりインピーダンス検知回路１３より出力
される検出信号１５は、４０６に示す様に比較電圧■１
．より小さな値となる。これにより、比較電圧ｖ、、１
を適当な電圧値に設定することにより、座標モード、即
ち、振動ベン１００による座標指示中であっても、振動
ベン１００が振動伝播材３１より離反したことを検出す
ることができる。 く制御回路の処理説明　（第６図）〉 第６図は本実施例の振動ベン１００における制御回路１
４の制御動作を示すフローチャートで、この処理を実行
するための制御プログラムはＲＯＭ１４１に記憶されて
いる。 まず、ステップＳ１で駆動回路１２より出力する振動子
２４の駆動電圧ｖ６のレベルがｖのになるように、駆動
回路１２を制御する。これは、例えば駆動回路１２の出
力トランジスタの駆動電圧回路にＤ／Ａコンバータ（図
示せず）を設け、制御回路１４がこのＤ／Ａコンバータ
に適当な値を設定することにより駆動電圧を変更するよ
うにしてもよい。 ステップＳ２ではインピーダンス検知回路１３よりの検
出信号１５を入力し、ステップＳ３で、この検出信号１
５の電圧レベルと基準電圧Ｖ２゜とを比較する。ここで
、検出信号１５のほうが基準電圧レベルよりも小さけれ
ば（例えば第４図の３０５で示したように）振動ベン１
００が振動伝播材３１に接触していないものとしてステ
ップＳ１に戻る。即ち、振動ベン１００がタブレットに
接触していない時は検出信号１５の電圧レベルは■１゜
よりも小さいので、ステップ８１〜Ｓ３を実行し、振動
ベン１００はパワーセーブ・モードの状態のままとなる
。 ここで、振動ベン１００をタブレットに接触するとステ
ップＳ３で検出信号１５の電圧レベルがｖ、、。よりも
大きくなってステップＳ４に進む、ステップＳ４では、
駆動回路１２より出力する駆動電圧Ｖ６の電圧レベルな
Ｖ＋　　（ｖ＋　＞Ｖｏ　）に設定する。これはステッ
プＳ１の場合と同様にして、例えば駆動回路１２のＤ／
ＡコンバータにステップＳ１よりも大きい値を設定する
ことで実現できる。 次にステップＳ５に進み、インピーダンス検知回路１３
の検出信号１５を入力し、ステップＳ６でこの検出信号
１５と比較電圧Ｖ□とを比較する（第４図（Ｃ））。こ
こで、検出信号１５〈比較電圧Ｖ　ｒ　＋であれば、振
動ベン１００はタブレットから離されているため再びス
テップＳ１に戻り、パワーセーブ・モードとなる。 一方、ステップＳ６で検出信号１５≧比較電圧Ｖ　ｒ＋
であれば振動ベン１００はタブレットに接触して座標指
示動作中であるため、再びステップＳ４へ戻る。そして
、制御回路１４は駆動回路１２が電圧レベルＶ１で振動
子２４を駆動するようにして座標モードでの駆動を続行
する。 このように本実施例では、゛パワーセーブモードでは座
標モードのように振動ベン１００の機械振動をタブレッ
トに伝播させる必要がなく、振動子２４のインピーダン
スの変化を検知する為の振動であればよい。このため、
駆動電圧ｖ６は微少の電圧レベルｖ０でよい、このため
、座標指示を行う座標指示モードのときの駆動電圧レベ
ル■、での連続駆動に比べ、大幅な電力低減が計れる。 また、振動ベン１００を入力タブレットに接触させて座
標指示を行う場合は、自動的に座標モードに切換わる。 そして、振動ベン１００がタブレット面より離れて座標
指示が終了すれば、自動的にパワーセーブ・モードに切
換わることができるので、特別な操作が不要となる。 また、振動子２４に電流駆動のコイル等の振動子を用い
る場合も、同様にして座標入力待以外に駆動電流を制御
することにより、パワーセーブを行うことができる。 ［他の実施例］ 振動ベン１００での座標指示を行う時、指示された座標
位置を特定するのに充分な機械振動をタブレットに伝播
する必要がある。このために、振動子２４を数サイクル
の開駆動する必要がある。 これに対し、振動ベン１００がタブレットに接触してい
るか否かを検出するための駆動は、タブレットに振動を
伝播する必要がないため、駆動時間を短くして電源１１
の消費電力を節減することができる。この点に注目した
のが、以下に説明する第２の実施例である。 第７図及び第８図の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は第１の実施例
と同様の部位の波形である。 いま、振動ベン１００は振動伝播材３１（タブレット）
に接触されておらず、パワーセーブモードで駆動されて
いるものとすると、振動子２４の駆動電圧Ｖ、は６０１
に示すように、この実施例では２つのパルス信号で振動
されている。この時、タブレットに振動ベン１００が接
触していないので、振動子２４のインピーダンスは高く
なっており、６０１で示す駆動電圧に対応する駆動電流
工、は６０４で示すように小さくなっている。 また、この時の積分電圧信号である検出信号１５も６０
７で示すように、低レベルで比較電圧Ｖｒｅｆより低い
値となって、パワーセーブモードを保っている。 ここで、振動ベン１００がタブレットに接触すると、−
駆動回路１２より出力される駆動電圧Ｖ。 の６０２に対して、６０５で示すような駆動電流工、が
流れる。この時、振動子２４はホーン２５により押圧さ
れて、そのインピーダンスは低下しているため、駆動電
流工、の電流レベルは太き（なり、積分電圧である検出
信号１５の電圧レベルは、６０８で示すようには比較電
圧Ｖ　ｒｅｆを越える。 これにより振動ベン１００がタブレットに接触したこと
を検出すると、制御回路１４は座標モードに切り替える
。そして、駆動回路１２より出力される駆動電圧ｖ６は
６０３に示すように、座標指示に必要な時間（ここでは
５パルスとしている）だけ出力される。この時、６０６
で示されたように、駆動電流工、は振動ベン１００がタ
ブレットに接触しているため大きな電流が流れ、検出信
号１５も６０９で示すように基準電圧Ｖ　ｒｅｆを越え
ている。これにより、座標モードが保たれる。 ここで、座標入力を中断して振動ベン１００をタブレッ
トから離すと、７０１で示した座標モードでの駆動電圧
ｖ６に対して、７０３で示すように駆動電流工。の電流
レベルが小さくなる。これは、振動子２４のインピーダ
ンスが太き（なっているためである。こうして、検出信
号１５の電圧レベルは７０５で示すように基準電圧Ｖ　
ｒｅｆよりも低くなる。これを検知した制御回路１４は
、再びパワーセーブ・モードに切換え、７０２で示すよ
うに駆動電圧■６を振動ベン１００のインピーダンスの
変化を検知するに必要な時間だけ（ここでは、２パルス
としている）出力して、駆動回路１２を駆動している。 このようにして、７０４で示す駆動電流工、に対して、
７０６で示す積分電圧である検出信号１５が発生する。 ここで、７０６で示した電圧レベルは基準電圧Ｖ　ｒｅ
ｆより低いので、この振動ベン１００はパワーセーブモ
ードを保持することになる。 以上の動作を第９図のフローチャートに従って説明する
。 振動ベン１００がタブレットに接触していない時、振動
ベン１００はステップＳｌｌ〜Ｓ１３のループで動作し
、パワーセーブ・モードで駆動電圧■６は、例えば２パ
ルスで駆動されている（第７図の６０１，６０２）。い
ま振動ベン１００をタブレットに接触すると検出信号１
５＞Ｖｒｅｆとなり、ステップＳ１３よりステップＳ１
４に進む。ステップＳ１４では座標モードに切り替わり
、振動子２４の駆動電圧Ｖ６は座標指示に必要な時間（
ここでは、５パルスとしている）の聞出力される。これ
は前述した第７図の６０３及び第８図の７０１で示され
ている。 ステップＳ１６では積分電圧であるインピーダンス検出
回路１３よりの検出信号１５を入力し、ステップＳ１６
でその電圧レベルをＶ　ｒｅｆと比較し、検出信号１５
≧Ｖ　ｒｅｆであれば座標指示が続けられているため、
座標モードで駆動を続けるためにステップＳ１４に戻る
。 一方、ステップＳ１４で検出信号１５＜Ｖｒｅｆであれ
ば（第８図の７０５）、振動ベン１００はタブレットか
ら離されているので再びステップＳ１１に戻り、パワー
セーブ・モードに切換える（第８図の７０２）ためにス
テップＳｌｌに戻る。 以上説明したように、振動ベン１００がタブレットに接
触していない場合は、振動子を駆動する時間を短（でき
るため、消費電力を低減することができる。 また、実際に振動ベン１００により座標指示された座標
位置を検出する座標モードでの振動子駆動の場合は、指
示座標の移動等を検知する必要があるため、振動子２４
を駆動するサンプリング周期を数１０ｍ５に設定する場
合がある。しかし、パワーセーブ・モードでは振動ベン
１００のインピーダンス変化を検知するために振動子を
駆動しているだけであるため、数１００ｍ５のサンプリ
ング周期でよい。 したがって、パワーセーブ・モードと座標モードでのサ
ンプリング周期を変え、パワーセーブ・モードでのサン
プリング周期を長くすることにより、より振動ベンの消
費電力を低減することができる。 以上説明したように本実施例によれば、電気信号を機械
振動に変換するトランスジューサの電気的インピーダン
スの変化として検知することにより、振動ペンが座標入
力タブレットに接触しているかどうかを検出し、その検
知結果に基づいて、振動ペンがタブレットに接触してい
るときは振動ペンを駆動する電力エネルギーを供給し、
それ以外は振動ペンの操作状況を検出するための微少電
力エネルギーによる駆動を行うようにしたので、操作者
に特別な動作や負担をかけずに、振動ペンの電力消費を
低減できる効果がある。

【発明の効果】

以上説明したように本発明によれば、振動ペンが座標入
力面に接触しているか否かを判断し、その判断結果に基
づいて振動電力を制御することにより、振動ペンの無駄
な電力消費を防止することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の振動ペンの概略構成を示すブロック
図、 第２図は従来の振動ペンの概略構成を示すブロック図、 第３図は振動により座標入力を行う座標入力装置の概略
構成を示すブロック図、 第４図は第１の実施例のパワーセーブ・モードでの動作
を示すタイミング図、 第５図は第１の実施例の座標モードでの動作を示すタイ
ミング図、 第６図は本発明の第１の実施例の振動ペンにおける動作
を示すフローチャート、 第７図は本発明の第２の実施例のパワーセーブモードよ
り座標モードｔ＼の転換を示すタイミング図、 第８図は本発明の第２の実施例の座標モードよりパワー
セーブモードへの転換を示すタイミング図、そして 第９図は本発明の第２の実施例の振動ペンにおける駆動
回路の制御動作を示すフローチャートである。 図中、１１・・・電源、１２・・・駆動回路、１３・・
・インピーダンス検知回路、１４・・・制御回路、１５
・・・検出信号、２４・・・振動子、２５・・・ホーン
、３１・・・振動、伝播材（入力タブレット）、３２〜
３４・・・センサ、３５〜３７・・・振動検出回路、３
８・・・座標演算回路、１００・・・振動ペン、１４０
・・・ＣＰＵ、１４１・・・ＲＯＭ、１４２・・・ＲＡ
Ｍである。 第１図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）座標指示板に接触させて前記座標指示板上で座標
   指示を行う座標指示具であつて、電気信号を機械振動に
   変換する変換手段と、前記変換手段を駆動する駆動手段
   と、 前記変換手段が前記座標指示板に接触しているか否かを
   判別する判別手段と、 前記判別手段の判別結果に応じて、前記駆動手段による
   前記変換手段の駆動を制御する制御手段と、 前記各手段に電力を供給する電源と、 を有することを特徴とする座標指示具。
2. （２）前記判別手段は前記変換手段のインピーダンスの
   変化により前記座標指示板に接触しているか否かを判別
   するようにしたことを特徴とする請求項第１項に記載の
   座標指示具。
3. （３）前記制御手段は前記変換手段が前記座標指示板に
   接触していないときは、前記駆動手段を駆動する駆動エ
   ネルギーを小さくするようにしたことを特徴とする請求
   項第１項に記載の座標指示具。
4. （４）座標指示板上で座標指示具により指示された座標
   位置を出力する座標入力装置であつて、電気信号を機械
   振動に変換する変換手段と、前記変換手段を駆動する駆
   動手段と、前記変換手段が前記座標指示板に接触してい
   るか否かを判別する判別手段と、前記判別手段の判別結
   果に応じて前記駆動手段による前記変換手段の駆動を制
   御する制御手段と、前記各手段に電力を供給する電源と
   を有する座標指示具と、 前記座標指示具より前記座標入力板を伝播された振動を
   検知する検知手段と、 前記検知手段よりの検知信号に基づいて前記座標指示具
   により指示された、前記座標入力板上の座標位置を算出
   する算出手段と、 を有することを特徴とする座標入力装置。