JPH05150894A - Coordinate input device - Google Patents

Coordinate input device

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JPH05150894A
JPH05150894A JP31121891A JP31121891A JPH05150894A JP H05150894 A JPH05150894 A JP H05150894A JP 31121891 A JP31121891 A JP 31121891A JP 31121891 A JP31121891 A JP 31121891A JP H05150894 A JPH05150894 A JP H05150894A
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克行 小林
Kiyoshi Kaneko
潔 兼子
Atsushi Tanaka
淳 田中
Yuichiro Yoshimura
雄一郎 吉村
Ryozo Yanagisawa
亮三 柳澤
Shinnosuke Taniishi
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Abstract

PURPOSE:To provide an inexpensive coordinate input device which excels in its operability. CONSTITUTION:A vibration pen 3 contains a vibrator driver circuit 2, a vibrator 4 and a driving power supply B which are needed for generation of the vibrations. A vibration transmitter plate 8 serving as a tablet is provided with plural vibration sensors 6. Then a signal waveform detector circuit 9 and an arithmetic control circuit 1 calculate the transmission distances between the sensors 6 and the input point of the pen 3 based on the output signals of the sensors 6. At the same time, a transmission time difference DELTAt containing plural different components of vibration transmission velocities (V1, V2) from the outputs of the sensors 6 is obtained. The distance 1 between the pen 3 and each sensor 6 is shown as 1=V1.V1=V2.t2=V2.(t1+DELTAt). Therefore t1=V2/(V1- V2).DELTAt is satisfied. Thus the distance 1 can be obtained with calculation of the time difference DELTAt. Then it is possible to obtain the coordinates of the input point of each sensor 6 from the distance 1 between each sensor 6 and the pen 5 and by means of a 3-square theorem.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【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設けられた振動
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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coordinate input device, and more particularly to detecting the vibration input from a vibrating pen by a vibration sensor provided on the vibration transmitting plate to detect the coordinates of the vibrating pen on the vibration transmitting plate. The present invention relates to a coordinate input device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より手書きの文字、図形などをコン
ピュータなどの処理装置に入力する装置として、各種の
入力ペンおよびタブレットなどを用いた座標入力装置が
知られている。この種の装置では、入力された文字、図
形などからなる画像情報は、CRTディスプレイなどの
表示装置やプリンタなどの記録装置に表示、出力され
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, a coordinate input device using various input pens, tablets and the like has been known as a device for inputting handwritten characters, graphics and the like into a processing device such as a computer. In this type of device, the input image information including characters and figures is displayed and output on a display device such as a CRT display or a recording device such as a printer.

【0003】このような座標入力装置のうち、タブレッ
ト型の座標入力装置における座標検出方法として、次に
あげる各種の方式が知られている。
Of these coordinate input devices, the following various methods are known as coordinate detection methods for tablet type coordinate input devices.

【0004】(1)抵抗膜と対向配置されたシート材と
により構成され、押圧された点の抵抗値の変化によりそ
の座標値を検出する方式。
(1) A system which is composed of a resistance film and a sheet material arranged to face each other, and detects the coordinate value of the pressed point by a change in the resistance value thereof.

【0005】(2)対向配置された導電シートなどの電
磁ないし静電誘導をもとに座標位置を検出する方式。
(2) A method of detecting a coordinate position based on electromagnetic or electrostatic induction of a conductive sheet or the like arranged opposite to each other.

【0006】(3)入力ペンからタブレットに伝達され
る超音波振動を基に、入力ペンの座標位置を検出する方
式。
(3) A method of detecting the coordinate position of the input pen based on ultrasonic vibration transmitted from the input pen to the tablet.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
方式を採用した従来の座標入力装置には次のような欠点
がある。すなわち、上述の抵抗膜利用タイプのもの
(1)は抵抗体の均一性がそのまま図形入力の精度を左
右するので、均一性の優れた抵抗体を必要とし、そのた
め特に高精度を必要とする装置は非常に高価となる。
However, the conventional coordinate input device adopting the above-mentioned method has the following drawbacks. That is, in the above-mentioned type (1) using a resistance film, the uniformity of the resistor directly influences the accuracy of the figure input, and therefore a resistor having excellent uniformity is required, and therefore a device requiring particularly high precision. Will be very expensive.

【0008】また、X座標用とY座標用の2枚の抵抗膜
が必要となるので、座標入力面の透明度が低下してしま
う。このため、原稿等に重ねて使用する場合などは、原
稿が見にくくなるという欠点もある。
Further, since two resistance films for the X coordinate and the Y coordinate are required, the transparency of the coordinate input surface is lowered. For this reason, there is also a drawback that the original becomes difficult to see when it is used by overlapping it with the original.

【0009】次に、電磁誘導を利用したタイプのもの
(2)は、電線がマトリックス状に配設されているので
座標入力面が透明にはならず、原稿や表示器などに重ね
て用いるには不適当である。またこの方式による装置の
座標検出精度は、マトリックス状に配設されている電線
の位置、つまり加工精度により直接左右されるので、高
精度な入力装置では非常に高価なものとなる。
Next, in the type (2) utilizing electromagnetic induction, since the electric wires are arranged in a matrix, the coordinate input surface is not transparent, and it can be used by overlapping it on a document or a display. Is inappropriate. Further, the coordinate detection accuracy of the device according to this method directly depends on the positions of the electric wires arranged in a matrix, that is, the processing accuracy, so that a highly accurate input device becomes very expensive.

【0010】これらの方式に比べて超音波による方式
(3)は、入力面であるタブレット上を伝播してくる波
の遅延時間を検出して位置座標を算出する方式であり、
タブレット上にマトリックス状電線等の細工がなんら施
されていないので、コスト的に安価な装置を提供するこ
とが可能である。
Compared to these methods, the ultrasonic method (3) is a method for detecting the delay time of a wave propagating on the tablet which is the input surface and calculating the position coordinates.
Since no work such as a matrix-shaped electric wire is applied on the tablet, it is possible to provide an inexpensive device.

【0011】しかもタブレットに透明な板硝子を用いれ
ば他の方式に比べて透明度の高い座標入力装置を構成す
ることができる。
Moreover, if a transparent plate glass is used for the tablet, a coordinate input device having a higher degree of transparency than other methods can be constructed.

【0012】しかしながら従来の超音波方式の座標入力
装置では、入力ペンで発生した振動が入力ポイントから
センサまでタブレット上を伝播してくる到達遅延時間を
検出して位置座標を算出する方式であったために、基準
となる時間、つまり入力ペンから振動が発生した時間を
知る必要がある。
However, in the conventional ultrasonic coordinate input device, the position coordinate is calculated by detecting the arrival delay time in which the vibration generated by the input pen propagates from the input point to the sensor on the tablet. First, it is necessary to know the reference time, that is, the time when the vibration occurs from the input pen.

【0013】このため、入力ペンにおける振動が発生し
た時間情報を絶えず到達遅延時間を検出する回路に入力
する必要があり、振動を発生する入力ペンは、ケーブル
などによって本体と接続される必要があった。従ってこ
の座標入力装置を用いて文字、図形などを入力する場
合、操作性が悪くなる。
Therefore, it is necessary to constantly input the time information when the vibration occurs in the input pen to the circuit for detecting the arrival delay time, and the input pen generating the vibration needs to be connected to the main body by a cable or the like. It was Therefore, when inputting a character, a figure, etc. using this coordinate input device, the operability becomes poor.

【0014】またその信号を電波などで送信した場合に
は、ペン中に発信器などを内蔵する必要があり、通常の
筆記具と同じ様な形状、重量、操作性を実現するのは困
難であった。
When the signal is transmitted by radio waves or the like, it is necessary to incorporate a transmitter or the like in the pen, and it is difficult to realize the same shape, weight and operability as those of ordinary writing instruments. It was

【0015】本発明の課題は、上記問題を解決し、超音
波振動を利用した座標入力装置において、振動入力ペン
と座標位置検出側との間での信号の授受を不要にするこ
とで、振動ペンと座標位置検出側との接続ケーブルを無
くし、操作性を向上させるとともに、低コストな座標入
力装置を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and in a coordinate input device utilizing ultrasonic vibration, by eliminating the need for exchanging signals between the vibration input pen and the coordinate position detecting side, An object of the present invention is to provide a low-cost coordinate input device while improving the operability by eliminating the connecting cable between the pen and the coordinate position detecting side.

【0016】[0016]

【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
を振動伝達板に設けられた振動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、前記振動伝達板上を伝達された振動をセ
ンサで検出して得られた検出信号波形のうち、伝達速度
の異なる複数の信号成分を抽出する手段と、前記抽出手
段により得られた各信号成分の伝達時間差を求める計時
手段と、前記複数の信号成分の振動伝達板上での伝達速
度、および前記計時手段により計測された時間から前記
振動ペンから振動センサまでの距離を検出し、この検出
距離に基づき前記振動ペンの位置を算出する手段を有す
る構成を採用した。
In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, the vibration transmitted from the vibrating pen is detected by detecting the vibration input from the vibrating pen by a vibration sensor provided on the vibration transmitting plate. In a coordinate input device for detecting coordinates on a plate, means for extracting a plurality of signal components having different transmission speeds from detection signal waveforms obtained by detecting vibrations transmitted on the vibration transmission plate by a sensor. From the vibrating pen from the vibrating pen from the vibrating pen from the time measuring means for obtaining the transmission time difference of each signal component obtained by the extracting means, the transmission speed of the plurality of signal components on the vibration transmission plate, and the time measuring means. A structure having means for detecting the distance to the vibration sensor and calculating the position of the vibrating pen based on the detected distance is adopted.

【0017】[0017]

【作用】以上の構成によれば、異なる信号成分の振動伝
達板上での伝達時間差に基づき、振動伝達距離が検出さ
れるため、入力ペンと検出回路部の振動入力タイミング
を同期させる信号の授受の必要がなくなる。
According to the above construction, since the vibration transmission distance is detected based on the transmission time difference of the different signal components on the vibration transmission plate, the transmission and reception of the signal for synchronizing the vibration input timing of the input pen and the detection circuit section. Eliminates the need for

【0018】[0018]

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づき、本発明を
詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings.

【0019】図1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。
FIG. 1 shows the structure of an information input / output device adopting the present invention.

【0020】図1の情報入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が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。
The information input device of FIG. 1 causes the input tablet consisting of the vibration transmitting plate 8 to input coordinates by the vibrating pen 3, and the display 11 consisting of a CRT arranged on the input tablet in accordance with the input coordinate information. The input image is displayed on.

【0021】図において、符号8で示されたものはガラ
ス板などからなる振動伝達板で振動ペン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。本実施例では振動ペン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検出信号波形
を処理することにより振動ペン3の伝達板8上での座標
を検出する。
In the figure, reference numeral 8 is a vibration transmitting plate made of a glass plate or the like, and transmits the vibration transmitted from the vibrating pen 3 to three vibration sensors 6 provided at its corners. In the present embodiment, the coordinates of the vibration pen 3 on the transmission plate 8 are detected by processing the detection signal waveform of the ultrasonic vibration transmitted from the vibration pen 3 to the vibration sensor 6 via the vibration transmission plate 8.

【0022】振動伝達板8は振動ペン3から伝達された
振動が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。
In order to prevent the vibration transmitted from the vibrating pen 3 from being reflected at the peripheral portion and returning toward the central portion, the vibration transmitting plate 8 has an antireflection material 7 whose peripheral portion is made of silicon rubber or the like. Supported by.

【0023】振動伝達板8はCRT(あるいは液晶表示
器など)、ドット表示が可能な表示器ll上に配置さ
れ、振動ペン3によりなぞられた位置にドット表示を行
うようになっている。
The vibration transmission plate 8 is arranged on a CRT (or a liquid crystal display or the like) and a display device 11 capable of dot display, and is adapted to perform dot display at a position traced by the vibration pen 3.

【0024】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上の位置にドット表示が行われ、振
動ペン3により入力された点、線などの要素により構成
される画像は、あたかも紙に書き込みを行ったように振
動ペンの軌跡の後に現れる。
That is, a dot display is performed at a position on the display 11 corresponding 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 as if it were. Appears after the trace of the vibrating pen as if you were writing on paper.

【0025】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い、振動ペ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
置に振動ペン3を接触させるなどの入力方式を用いるこ
ともできる。振動伝達板8に超音波振動を伝達させる振
動ペン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が
尖ったホーン部5を介して振動伝達板8に伝達する。
Further, according to such a configuration, the display 11
Alternatively, an input method may be used in which a menu is displayed and the menu item is selected by the vibrating pen, or a prompt is displayed to bring the vibrating pen 3 into contact with a predetermined position. The vibrating pen 3 for transmitting ultrasonic vibrations to the vibration transmitting plate 8 includes a vibrator 4 having a piezoelectric element inside.
The ultrasonic vibration generated by the vibrator 4 is transmitted to the vibration transmission plate 8 via the horn portion 5 having a sharp tip.

【0026】振動ペン3には振動子4の駆動のための駆
動回路2、及び電池などからなる電源Bを内蔵し、従来
のように入力タブレット、あるいは装置本体側との電気
的な同期信号の授受を行わない。駆動回路2が発生する
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を介して振動伝達板8に伝達
される。
The vibrating pen 3 has a built-in drive circuit 2 for driving the vibrator 4, and a power source B composed of a battery, etc. Do not give or receive. The electric drive signal generated by the drive circuit 2 is converted into mechanical ultrasonic vibration by the vibrator 4 and transmitted to the vibration transmission plate 8 via the horn unit 5.

【0027】また、振動子4の駆動周波数を振動子4の
共振周波数とすることで、エネルギーの効率良い電気−
機械変換が可能である。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。
Further, by setting the drive frequency of the vibrator 4 to be the resonance frequency of the vibrator 4, it is possible to achieve energy-efficient electricity-
Machine conversion is possible. The vibration sensor 6 provided at the corner of the vibration transmission plate 8 is also composed of a mechanical-electrical conversion element such as a piezoelectric element.

【0028】3つの振動センサ6の各々の出力信号は波
形検出回路9に入力され処理可能な検出信号に変換され
る。演算制御回路1は波形検出回路9で処理された結果
を基に、振動ペン3の振動伝達板8上での座標位置を検
出する。検出された振動ペン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 output signals of each of the three vibration sensors 6 are input to the waveform detection circuit 9 and converted into processable detection signals. The arithmetic control circuit 1 detects the coordinate position of the vibration pen 3 on the vibration transmission plate 8 based on the result processed by the waveform detection circuit 9. The detected coordinate information of the vibrating pen 3 is processed in the arithmetic and control circuit 1 according to the output system of the display 11.

【0029】すなわち、演算制御回路1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ll
の出力動作を制御する。
That is, the arithmetic control circuit 1 uses the video signal processing device 10 to display the display ll based on the input coordinate information.
Control the output behavior of.

【0030】図2は振動ペン3中の振動子4を駆動する
振動子駆動波形を示している。図示のように、振動子駆
動回路2は所定時間おきに振動子4に所定長さの矩形波
パルス列を入力し、振動子4により機械的エネルギーに
変換される。この振動は振動伝達板8上を弾性波振動と
して伝達され、振動センサ6により検出される。
FIG. 2 shows a vibrator driving waveform for driving the vibrator 4 in the vibrating pen 3. As illustrated, the vibrator drive circuit 2 inputs a rectangular wave pulse train of a predetermined length to the vibrator 4 at predetermined intervals, and the vibrator 4 converts the rectangular wave pulse train into mechanical energy. This vibration is transmitted as elastic wave vibration on the vibration transmission plate 8 and detected by the vibration sensor 6.

【0031】このようにして、振動子4に入力された電
気エネルギーは、振動子4で機械エネルギーに変換さ
れ、振動伝達板8を介して振動センサ6で再び電気エネ
ルギーに変換されて出力される。
In this way, the electric energy input to the vibrator 4 is converted into mechanical energy by the vibrator 4 and again converted into electric energy by the vibration sensor 6 via the vibration transmission plate 8 and output. ..

【0032】さて、上記のようにして電気−機械変換さ
れた後、また、機械−電気変換された信号、つまりセン
サ6で検出される信号は、図3に示すように単一の周波
数のスペクトラムとはならない。
After the electro-mechanical conversion as described above, the mechano-electrically converted signal, that is, the signal detected by the sensor 6 is a spectrum of a single frequency as shown in FIG. Does not mean

【0033】これは振動子4に入力された電気的な駆動
周波数に対して、振動子4、ホーン部5を含めた振動ペ
ンの機械的な応答が単一周波数とはならず、種々の振動
モードが応答するためである。また振動子4にホーン部
5等を負荷することによりダンピングされ全体的に帯域
の広い機械的エネルギーが振動ペン4の先から出力され
ている。従って、センサ6で出力される電気信号は、種
々の周波数成分が混じりあった合成波として検出され
る。
This is because the mechanical response of the vibrating pen including the vibrator 4 and the horn portion 5 does not have a single frequency with respect to the electric drive frequency input to the vibrator 4, and various vibrations are generated. This is because the mode responds. Further, by loading the horn portion 5 and the like on the vibrator 4, mechanical energy having a wide band which is damped as a whole is output from the tip of the vibrating pen 4. Therefore, the electric signal output from the sensor 6 is detected as a composite wave in which various frequency components are mixed.

【0034】図4は板上を伝播する弾性波(板波)の一
般的な性質を示したものである。板波の位相速度Vp、
及び群速度Vgは、板の厚さdと波の周波数fの積に依
存していることが良く知られている。先にも述べたとお
り、振動伝達板8上を伝播してくる板波は電気的な駆動
信号に対してダンピングされており周波数帯域の広い信
号となっている。
FIG. 4 shows general properties of elastic waves (plate waves) propagating on the plate. Plate wave phase velocity Vp,
It is well known that the group velocity Vg and the group velocity Vg depend on the product of the plate thickness d and the wave frequency f. As described above, the plate wave propagating on the vibration transmission plate 8 is a signal having a wide frequency band because it is damped with respect to the electric drive signal.

【0035】従ってセンサ6で検出される信号波形は、
時間軸上で比ベてみると、信号波形の先頭部分は伝播速
度が速い周波数の高い波で構成されており、時間がたつ
に連れて徐々に周波数の低い板波がセンサ6に到達して
電気的に変換されて、先に到達していた周波数の高い波
と重畳して出力されることになる。
Therefore, the signal waveform detected by the sensor 6 is
Comparing it on the time axis, the leading part of the signal waveform is composed of a high-frequency wave having a fast propagation speed, and a plate wave having a low frequency gradually reaches the sensor 6 as time passes. It is electrically converted, and superposed on the high-frequency wave that has reached earlier and is output.

【0036】図5は、センサ6で出力された同一の電気
出力信号をバンド幅が40KHzで中心周波数の異なる
バンドパスフィルタを通して処理し、振動ペン4とセン
サ6の間の距離と波の到達遅延時間の関係から群速度V
gをそれぞれ求めた結果である。バンドパスフィルタの
中心周波数が高ければ群速度Vgは速くなり、バンドパ
スフィルタの中心周波数が低くなれば群速度Vgはそれ
と共に低くなっていることがわかる。
In FIG. 5, the same electric output signal output from the sensor 6 is processed through a bandpass filter having a bandwidth of 40 KHz and different center frequencies, and the distance between the vibrating pen 4 and the sensor 6 and the arrival delay of the wave are processed. Group velocity V due to time
These are the results of obtaining g. It can be seen that when the center frequency of the bandpass filter is high, the group velocity Vg is high, and when the center frequency of the bandpass filter is low, the group velocity Vg is also low.

【0037】従ってセンサ6で出力される信号は同じで
あっても、その信号をある中心周波数を設定したバンド
パスフィルタで処理することにより、その中心周波数に
対応した特定の速度の板波を検出することが可能とな
る。さて本発明の実施例において、この座標入力装置は
第一のバンドパスフィルタと、中心周波数が第一のバン
ドパスフィルタよりも低い第二のバンドパスフィルタを
用いて、センサ6で出力した信号を処理する。
Therefore, even if the signals output from the sensor 6 are the same, by processing the signals with a bandpass filter having a certain center frequency set, a plate wave having a specific speed corresponding to the center frequency is detected. It becomes possible to do. Now, in the embodiment of the present invention, this coordinate input device uses a first band-pass filter and a second band-pass filter whose center frequency is lower than that of the first band-pass filter to output the signal output from the sensor 6. To process.

【0038】ここで第一のバンドパスフィルタを用いて
処理された信号波形によって算出される波の速度をV1
とし第二のバンドパスフィルタで処理された信号波形に
よって算出された波の速度をV2とする。また、振動ペ
ン3から振動センサ6のいずれかに板波が到達し、それ
ぞれ処理されて検出されるまでの時間をそれぞれt1、
t2とし、振動ペン3とその振動センサ6までの距離を
ιとすれば、 Δt = t1−t2 …(1) ι = V1・t1= V2・t2 = V2・(t1+Δt)…(2) したがって、 (V1−V2)・t1 = V2・Δt すなわち、 t1 = V2/(V1−V2)・Δt …(3) この(3)式は、第一のバンドパスフィルタによって処
理された到達遅延時間と第二のバンドパスフィルタによ
って処理された到達遅延時間の差、および第一、第二の
バンドパスフィルタにより処理された検出信号波形によ
って算出される速度V1、V2をあらかじめ測定してお
けば、従来のように振動ペン3の振動入力タイミングを
知る必要がないことを示すものである。つまり、時間t
1を計測しなくても、速度の異なる2つの波の到達時間
差Δtを計測することにより、距離lを算出することが
可能となるのである。従って、振動を発生する振動ペン
と、検出回路の同期を取る必要が無く、振動ペンをコー
ドレス化することができるという優れた効果がある。
Here, the velocity of the wave calculated by the signal waveform processed by the first bandpass filter is V1.
And the velocity of the wave calculated by the signal waveform processed by the second bandpass filter is V2. Further, the time until the plate wave reaches from the vibrating pen 3 to any of the vibration sensors 6 and is processed and detected is t1, respectively.
If t2 and the distance between the vibration pen 3 and its vibration sensor 6 are ι, then Δt = t1-t2 (1) ι = V1 · t1 = V2 · t2 = V2 · (t1 + Δt) (2) Therefore, (V1−V2) · t1 = V2 · Δt That is, t1 = V2 / (V1−V2) · Δt (3) This equation (3) is the arrival delay time processed by the first bandpass filter and the If the difference between the arrival delay times processed by the two band pass filters and the speeds V1 and V2 calculated by the detection signal waveforms processed by the first and second band pass filters are measured in advance, As described above, it is not necessary to know the vibration input timing of the vibration pen 3. That is, time t
Even if 1 is not measured, the distance 1 can be calculated by measuring the arrival time difference Δt between two waves having different velocities. Therefore, there is no need to synchronize the vibrating pen that generates vibration with the detection circuit, and the vibrating pen can be made cordless, which is an excellent effect.

【0039】以上から信号波形検出回路9は、図8に示
すように構成すればよい(ここでは、同様に構成された
3つの振動センサ6のための回路のうち1チャンネル分
のみを示してある)。すなわち、振動センサ6から出力
され、前置増幅器91で増幅された信号を特定周波数抽
出回路としての第一のバンドパスフィルタ92を介して
信号処理回路94に入力し、後述の検出基準に基づきそ
の波の到達遅延タイミングを検出し、カウンタ96をス
タートさせる。また、同時に中心周波数が第一のバンド
パスフィルタ92よりも低い特定周波数抽出回路として
の第二のパンドパスフィルタ93を介して信号処理回路
95に入力し同様にして到達遅延タイミングを検出し、
そのタイミングでカウンタ96をストップさせ、両者の
波の到達時間の差Δtを計測する。
From the above, the signal waveform detection circuit 9 may be constructed as shown in FIG. 8 (here, only one channel is shown among the circuits for three vibration sensors 6 which are similarly constructed. ). That is, the signal output from the vibration sensor 6 and amplified by the preamplifier 91 is input to the signal processing circuit 94 via the first bandpass filter 92 serving as a specific frequency extraction circuit, and the signal processing circuit 94 outputs the signal based on a detection reference described later. The arrival delay timing of the wave is detected, and the counter 96 is started. At the same time, the center delay frequency is input to the signal processing circuit 95 via the second bandpass filter 93 as a specific frequency extraction circuit lower than the first bandpass filter 92, and the arrival delay timing is detected in the same manner.
At that timing, the counter 96 is stopped and the difference Δt between the arrival times of the two waves is measured.

【0040】信号処理回路94、95は、下記の動作か
ら明らかなようにエンベロープのピークを検出するエン
ベロープピーク検出回路として構成される。
The signal processing circuits 94 and 95 are configured as envelope peak detecting circuits for detecting the peak of the envelope, as will be apparent from the following operation.

【0041】図6は、信号検出回路9により行われる信
号処理のタイムチャートについて示している。
FIG. 6 shows a time chart of the signal processing performed by the signal detection circuit 9.

【0042】図において符号41は振動ペン中の振動子
を駆動する駆動波形、符号42は振動伝達板を伝わって
きた振動を振動センサ6で検出したときの検出信号波
形、符号42A、42Bはそれぞれ第一のバンドパスフ
ィルタ92、第二のバンドパスフィルタ93でそれぞれ
処理した後の信号波形である。
In the figure, reference numeral 41 is a drive waveform for driving the vibrator in the vibrating pen, reference numeral 42 is a detection signal waveform when the vibration transmitted through the vibration transmitting plate is detected by the vibration sensor 6, and reference numerals 42A and 42B are respectively. The signal waveforms are respectively processed by the first bandpass filter 92 and the second bandpass filter 93.

【0043】これ以降の信号処理は、信号処理回路9
4、95により行なわれる。
The signal processing thereafter is performed by the signal processing circuit 9
4, 95.

【0044】まず、符号43A、43Bはそれぞれのバ
ンドパスフィルタ92、93を経た各検出信号波形の包
絡線であり、それぞれの波の遅延時間を決定するため
に、まず、検出信号波形の包絡線から微分波形44A、
44Bを得て、さらにゼロクロス信号45A、45B
(包絡線のピークに相当)を検出する。
First, reference numerals 43A and 43B are envelopes of the detection signal waveforms that have passed through the bandpass filters 92 and 93, and in order to determine the delay time of each wave, the envelopes of the detection signal waveforms are first. From the differential waveform 44A,
44B is obtained, and zero cross signals 45A and 45B are further obtained.
(Corresponding to the peak of the envelope) is detected.

【0045】そして第一のパンドパスフィルタ92によ
り、処理された検出信号より遅延時間差を測定するカウ
ンタ96をスタートさせ、第二のバンドパスフィルタ9
3で処理された検出信号よりこのカウンタ96をストッ
プさせ遅延時間の差△tの測定を終了する。
Then, the first bandpass filter 92 starts a counter 96 for measuring the delay time difference from the processed detection signal, and the second bandpass filter 9 is started.
The counter 96 is stopped based on the detection signal processed in step 3, and the measurement of the delay time difference Δt is completed.

【0046】信号波形検出回路9は、上記△tを演算制
御回路1に出力する。この遅延時間の差△tより式
(2)、(3)より入力ペンとセンサーの距離ιを求め
ることができる。図7は入力ペンとセンサーの距離を用
いて振動ペン3の位置Pの座標(x、y)を求めるため
の説明図である。
The signal waveform detection circuit 9 outputs the above Δt to the arithmetic control circuit 1. The distance ι between the input pen and the sensor can be obtained from the equations (2) and (3) from the difference Δt in delay time. FIG. 7 is an explanatory diagram for obtaining the coordinates (x, y) of the position P of the vibrating pen 3 using the distance between the input pen and the sensor.

【0047】本実施例の場合、振動伝達板8の角部に3
つの振動センサ6を符号S1からS3の位置に配置して
おり、入力点から振動センサ6までの直線距離ι1、ι
2、ι3を式(2)(3)に基づき算出すれば、3平方
の定理より次式のようにして座標(x、y)を求めるこ
とができる。
In the case of this embodiment, the vibration transmitting plate 8 has three corners.
The two vibration sensors 6 are arranged at positions S1 to S3, and the linear distances from the input point to the vibration sensor 6 are i1, ι
If 2,3 is calculated based on the equations (2) and (3), the coordinates (x, y) can be obtained from the Pythagorean theorem as in the following equation.

【0048】 x=X/2+(ι1+ι2)(ι1−ι2)/2X …(4) y=Y/2+(ι1+ι3)(ι1−ι3)/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6のX、Y軸に沿った距離であ
る。このようにして振動ぺン3の位置座標を検出するこ
とが可能となり、上記処理を繰り返すことによりリアル
タイムで入力座標を順次検出できる。
X = X / 2 + (ι1 + ι2) (ι1-ι2) / 2X (4) y = Y / 2 + (ι1 + ι3) (ι1-ι3) / 2Y (5) Here, X and Y are S2 and S3. Is the distance along the X and Y axes between the vibration sensor 6 at the position of and the sensor 6 at the origin (position S1). In this way, the position coordinates of the vibration pen 3 can be detected, and the input coordinates can be sequentially detected in real time by repeating the above processing.

【0049】以上のように、本実施例によれば、振動ペ
ンの入力タイミングを検出装置側で知る必要なく座標演
算を行えるため、振動伝達板を有する装置本体側と振動
ペンの間でタイミング情報を授受しなくてもよく、振動
ペンをワイヤレス化でき、入力時の操作性を著しく向上
できる。検出制御系には、バンドパスフィルタを用いた
簡単安価な回路を使用でき、また、ケーブルなどの部材
が必要なくなるため、装置のコストダウンを図れる。
As described above, according to the present embodiment, the coordinate calculation can be performed without the need for the detecting device side to know the input timing of the vibrating pen. Therefore, the timing information can be obtained between the vibrating pen and the device main body side having the vibration transmitting plate. It is not necessary to send and receive, and the vibration pen can be made wireless, and the operability at the time of input can be significantly improved. For the detection control system, a simple and inexpensive circuit using a bandpass filter can be used, and since members such as cables are not required, the cost of the device can be reduced.

【0050】以上では透明な振動伝達板を用いること
で、表示器や原稿と重ねて使用される装置を説明した
が、表示器や原稿に重ねて使用する必要がない場合には
不透明な金属などの材質を用いてもかまわない。
In the above description, the transparent vibration transmitting plate is used to explain the apparatus used in combination with the display or the original. However, when it is not necessary to use the display or the original in addition to the original, an opaque metal or the like is used. The material of may be used.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上から明らかなように、本発明によれ
ば、振動ペンから入力された振動を振動伝達板に設けら
れた振動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
動伝達板上を伝達された振動をセンサで検出して得られ
た検出信号波形のうち、伝達速度の異なる複数の信号成
分を抽出する手段と、前記抽出手段により得られた各信
号成分の伝達時間差を求める計時手段と、前記複数の信
号成分の振動伝達板上での伝達速度、および前記計時手
段により計測された時間から前記振動ペンから振動セン
サまでの距離を検出し、この検出距離に基づき前記振動
ペンの位置を算出する手段を有する構成を採用している
ので、異なる信号成分の振動伝達板上での伝達時間差に
基づき、振動伝達距離が検出されるため、入力ペンと検
出回路部の振動入力タイミングを同期させる信号の授受
の必要がなくなり、振動ペンと振動伝達板を含む装置本
体との信号授受がなくなり振動ペンのワイヤレス化が可
能となり、座標入力の際の操作性を著しく向上すること
ができる簡単安価で優れた座標入力装置を提供できる。
As is apparent from the above, according to the present invention, the vibration input from the vibrating pen is detected by the vibration sensor provided on the vibration transmitting plate, and the coordinates of the vibrating pen on the vibration transmitting plate are detected. In the coordinate input device for detecting a plurality of signal components having different transmission speeds from the detection signal waveform obtained by detecting the vibration transmitted on the vibration transmission plate by the sensor, and the extracting means. A time measuring means for obtaining a difference in transmission time of each signal component obtained by, a transmission speed of the plurality of signal components on the vibration transmission plate, and a distance from the vibrating pen to the vibration sensor from a time measured by the time measuring means. Of the vibration pen and the position of the vibrating pen is calculated based on the detected distance, vibration transmission is performed based on the difference in transmission time of different signal components on the vibration transmission plate. Since the separation is detected, there is no need to send and receive a signal that synchronizes the vibration input timing of the input pen and the detection circuit section, and there is no signal exchange between the vibration pen and the device main body including the vibration transmission plate, making the vibration pen wireless. This makes it possible to provide a simple, inexpensive, and excellent coordinate input device that can significantly improve the operability when inputting coordinates.

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

【図1】本発明による座標入力装置の構造を示した説明
図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a structure of a coordinate input device according to the present invention.

【図2】図1の装置の振動子駆動波形および検出信号波
形を示した説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a vibrator driving waveform and a detection signal waveform of the device of FIG.

【図3】図1の装置の検出信号スペクトラムを示した説
明図である。
3 is an explanatory diagram showing a detection signal spectrum of the device of FIG. 1. FIG.

【図4】板波の一般的性質を示した線図である。FIG. 4 is a diagram showing the general properties of plate waves.

【図5】バンドパスフィルタの中心周波数と板波群速度
の関係を示した線図である。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a center frequency of a bandpass filter and a plate wave group velocity.

【図6】図1の装置の振動検出を示したタイミングチャ
ート図である。
6 is a timing chart showing vibration detection of the device of FIG.

【図7】振動センサ配置を示した説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a vibration sensor arrangement.

【図8】信号波形検出回路の構成を示した説明図であ
る。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a configuration of a signal waveform detection circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 演算制御回路 3 振動ペン 4 振動子 B 振動子駆動電源 6 振動センサ 8 振動伝達板 9 信号波形検出回路 10 ビデオ信号処理装置 11 表示器 91 前置増幅器 92、93 バンドパスフィルタ 94、95 信号処理回路 96 カウンタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Arithmetic control circuit 3 Vibration pen 4 Oscillator B Oscillator drive power source 6 Vibration sensor 8 Vibration transmission plate 9 Signal waveform detection circuit 10 Video signal processing device 11 Display 91 Preamplifier 92, 93 Bandpass filter 94, 95 Signal processing Circuit 96 counter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉村 雄一郎 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 柳澤 亮三 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 谷石 信之介 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Yuichiro Yoshimura 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Ryozo Yanagisawa 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Co., Ltd. (72) Inventor Shinnosuke Taniishi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 振動ペンから入力された振動を振動伝達
板に設けられた振動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、 前記振動伝達板上を伝達された振動をセンサで検出して
得られた検出信号波形のうち、伝達速度の異なる複数の
信号成分を抽出する手段と、 前記抽出手段により得られた各信号成分の伝達時間差を
求める計時手段と、 前記複数の信号成分の振動伝達板上での伝達速度、およ
び前記計時手段により計測された時間から前記振動ペン
から振動センサまでの距離を検出し、この検出距離に基
づき前記振動ペンの位置を算出する手段を有することを
特徴とする座標入力装置。
1. A coordinate input device for detecting a vibration input from a vibrating pen by a vibration sensor provided on a vibration transmitting plate to detect coordinates of the vibrating pen on the vibration transmitting plate. Of the detected signal waveform obtained by detecting the transmitted vibration with a sensor, a means for extracting a plurality of signal components having different transmission speeds, and a timing for obtaining a transmission time difference of each signal component obtained by the extracting means. Means, the transmission speed of the plurality of signal components on the vibration transmission plate, and the distance from the vibrating pen to the vibration sensor from the time measured by the time measuring means, and based on this detection distance, A coordinate input device comprising means for calculating a position.
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