JPH0683519A

JPH0683519A - 座標入力装置

Info

Publication number: JPH0683519A
Application number: JP23235192A
Authority: JP
Inventors: Masaki Tokioka; 正樹時岡; Kiyoshi Kaneko; 潔兼子; Ryozo Yanagisawa; 亮三柳沢; Katsuyuki Kobayashi; 克行小林; Yuichiro Yoshimura; 雄一郎吉村; Atsushi Tanaka; 淳田中
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-08-31
Filing date: 1992-08-31
Publication date: 1994-03-25
Anticipated expiration: 2017-02-12
Also published as: EP0585842B1; DE69323455D1; US5570299A; EP0585842A2; EP0585842A3; JP3255980B2; DE69323455T2

Abstract

(57)【要約】【目的】反射波の影響を減らし、精度の高い振動を利用
した座標入力装置を実現する。【構成】振動源から入力された振動をセンサ６により検
出すると、帯域通過フィルタ５１１を通して、高次のロ
ーパスフィルタで構成したエンベロープ検出回路５２に
より振動源の振動周波数成分を十分抑制したエンベロー
プを検出する。このエンベロープは、ピークゲイン周波
数が振動源の振動周波数以上に設定された微分回路を含
む変曲点検出回路５３によって２階微分されるが、前記
設定によりエンベロープの周波数は検出回路５３が備え
た微分回路の微分限界周波数を十分下回るため、１階の
微分につき位相が９０度進んだ信号として出力される。
このため、２階微分出力のゼロクロス点はエンベロープ
の本来の変曲点を示す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は座標入力装置、特に振動
ペンから発生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、前記振動ペンの指示座標を検出
する座標入力装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、この種の装置においては、振動ペ
ンから発生した振動が振動伝達板の所定の位置に設けら
れた各振動センサに到達するまでに要する時間を計測
し、その計時値でもって振動ペンと各振動センサとの距
離、ひいては振動ペンによる指示座標を算出していた。

【０００３】ところで、振動センサに振動が到達したこ
とを示すためには、その振動センサが振動を検出し発生
させた検出信号から、振動センサに振動が到達したこと
を示すタイミング信号を生成する必要がある。そして、
装置を司る主演算部は、各振動センサの振動検出に基づ
くこの振動到達タイミング信号を受信することで振動が
到達するまでの計時を完了させ、座標位置の算出を処理
している。

【０００４】ここで、タイミング信号をどのようにして
生成するかが問題となるが、従来では振動の群速度に対
応した伝達遅延時間、或は群速度と位相速度に対応した
伝達遅延時間を計測することで行っていた。いずれにせ
よ、群速度に対応する伝搬遅延時間を正確に計測するた
めに、検出信号波形のエンベロープを生成し、そのエン
ベロープのピーク位置、或は変曲点位置を検出してタイ
ミング信号を生成していた。そして、このピーク位置に
対応する信号を生成するために、波形のエンベロープを
微分し、または変曲点位置に対応する信号を生成するの
に２回の微分処理を行った上で、振動ペンでの振動発生
のタイミングから、前記１回微分波形または２回微分波
形の最初のゼロクロス点までを群速度に対応した振動伝
達遅延時間として計時を行っていた。

【０００５】ピーク位置検出（１回微分）より変曲点検
出（２回微分）が望まれる利点は、エンベロープ波形で
の変曲点の位置がピーク位置より時間軸上で前方である
ため、振動伝達板端面などからの不要反射波が直接検出
波に少しズレて重なっても、検出点が前方である方が反
射波の影響が受けにくいため、振動伝達板ひいては装置
そのものを小型にすることができるという点である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記微
分を行う回路は、ある定められた周波数ｆ_h 以下の周波
数の入力信号について同じ微分処理性能（すなわち、正
弦波に対してπ／２位相がすすむ）を示すと考えられて
いたため、周波数ｆ_h がエンベロープの立ち上がり部分
の周波数より高ければ良く、さらに微分回路の入出力の
振幅比が変わらないよう微分回路の増幅率が０ｄＢ（ユ
ニティゲイン）となる周波数をエンベロープの波形の周
波数に一致させる構成としていた。

【０００７】しかし、ここで問題となるのは、微分回路
の微分特性すなわち伝達位相特性は、実際にはｆ＜＜ｆ
_h となる周波数ｆの信号に対してπ／２位相がすすみ、
ｆが大きくなりｆ_h に近づくにしたがって位相すすみ量
はπ／２より徐々に小さくなる。そのため、上記の構成
では得られる１回微分波形のゼロクロス点が入力信号
（エンベロープ）のピークに、また２回微分波形のゼロ
クロス点が入力信号の変曲点に必ずしも対応しないこと
があった。

【０００８】というのも、振動の群速度に対応した遅延
時間の検出点が微分処理以前のエンベロープ波形のどの
位置に相当するか評価せず、微分回路による微分処理で
あるから、検出点（１回目のゼロクロス点）は、１回微
分でエンベロープのピーク位置、２回微分で変曲点を検
出しいると判断していたにすぎなかった。本発明にあた
って、後述する検出点評価方法に従って検出点位置を求
めたところ、２回微分により変曲点検出を狙っていて
も、実際にはピーク位置付近を検出しているにすぎなか
ったということが判明した。このため、振動センサによ
り検出する振動が、振動伝達板周縁部による反射波の影
響を強く受け、座標検出誤差を軽減することができなか
った。

【０００９】また、微分特性がπ／２より小さい場合、
入力信号のレベル変動により、微分波形のゼロクロス点
が時間軸上で前後する問題が生ずることがあった。これ
は、検出距離や振動ペンの入力筆圧の変化によって振動
センサでの検出レベルが変動すると、到達遅延時間の計
時値が変化し、座標の誤検出につながるという問題があ
った。

【００１０】本発明は上記従来例に鑑みて成されたもの
で、反射波の影響による座標検出誤差を小さくし、正確
に座標入力できる座標入力装置を提供する事を目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は以下に示す構成を備える。

【００１２】点状の振動源より振動伝達板に入力された
振動を複数のセンサで検出し、検出された振動の振動源
からの伝達遅延時間を測定して該伝達遅延時間基づき前
記振動源の前記振動伝達板上における座標位置を算出す
る座標入力装置であって、前記センサにより検出した振
動のエンベロープ信号を生成する生成手段と、前記エン
ベロープ信号を少なくとも１階微分して信号を出力する
微分手段と、前記振動源で振動を発生してから前記微分
手段による出力信号のゼロクロス点までを前記伝達遅延
時間として測定する手段とを備え、前記微分手段は、前
記振動源の振動の周波数と同じか又は高い周波数にピー
クゲイン周波数を設定した微分回路を有し、前記生成手
段は高次のフィルタを有する。

【００１３】

【作用】上記構成により、センサで検出した振動から、
高次のフィルタにより振動源の周波数の振動を強く抑制
したエンベロープを生成し、そのエンベロープを振動源
の振動周波数以上にピークゲイン周波数が設定された微
分回路により微分して、振動減周波数の振動を抑制しつ
つ９０度位相が進んだ出力信号を得、振動源での振動発
生から前記出力信号のゼロクロス点までを測定する。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の実施例である座標入力装置の
構造を示している。図中、１は装置全体を制御すると共
に、座標位置を算出する演算制御回路である。２は振動
子駆動回路であって、振動ペン３内のペン先を振動させ
るものである。８はアクリルやガラス板等、透明部材か
らなる振動伝達板であり、振動ペン３による座標入力
は、この振動伝達板８上をタッチすることで行う。つま
り、図示に実線で示す符号Ａの領域（以下有効エリア）
内を振動ペン３で指定する事で、振動ペン３で発生した
振動が振動伝達板８に入射され、入射されたこの振動を
計測、処理をすることで振動ペン３の位置座標を算出す
ることができるようにしたものである。伝播してきた波
が振動伝達板８の端面で反射し、その反射波が中央部に
戻るのを防止（減少）するために、振動伝達板８の外周
には防振材７が設けられ、図１に示すように防振材の内
側近傍に圧電素子等、機械的振動を電気信号に変換する
振動センサ６ａ〜６ｄが固定されている。９は各振動セ
ンサ６ａ〜６ｄで振動を検出した信号を演算制御回路１
に出力する信号波形検出回路である。１１は液晶表示器
等のドット単位の表示が可能なディスプレイであり、振
動伝達板の背後に配置している。そしてディスプレイ駆
動回路１０の駆動により振動ペン３によりなぞられた位
置にドットを表示し、それを振動伝達板８（透明部材か
らなる）を透かしてみることが可能になっている。

【００１５】振動ペン３に内蔵された振動子４は、振動
子駆動回路２によって駆動される。振動子４の駆動信号
は演算制御回路１から低レベルのパルス信号として供給
され、振動子駆動回路２によって所定のゲインで増幅さ
れた後、振動子４に印加される。電気的な駆動信号は振
動子４によって機械的な振動に変換され、ペン先５を介
して振動伝達板８に伝達される。

【００１６】ここで振動子４の振動周波数はガラスなど
の振動伝達板８に板波を発生する事が出来る値に選択さ
れる。また、振動子駆動の際、振動伝達板８に対して図
２の垂直方向に振動するモードが選択される。また、振
動子４の振動周波数をペン先５を含んだ共振周波数とす
る事で効率のよい振動変換が可能である。上記のように
して振動伝達板８に伝えられる弾性波は板波であり、表
面波などに比して振動伝達板の表面の傷、障害物等の影
響を受けにくいという利点を有する。

【００１７】＜演算制御回路の説明＞上述した構成にお
いて、演算制御回路１は所定周期毎（例えば５ｍｓ毎）
に振動子駆動回路２、振動ペン３内の振動子４を駆動さ
せる信号を出力すると共に、その内部タイマ（カウンタ
で構成されている）による計時を開始させる。そして、
振動ペン３より発生した振動は振動伝達板８上を伝播
し、振動センサ６ａ〜６ｄ迄の距離に応じて遅延して到
達する。

【００１８】信号波形検出回路９は各振動センサ６ａ〜
６ｄからの信号を検出して、後述する波形検出処理によ
り各振動センサへの振動到達タイミングを示す信号を生
成するが、演算制御回路１に各センサ毎のこの信号を入
力し、各々の振動センサ６ａ〜６ｄまでの振動到達時間
の検出、そして振動ペンの座標位置を算出する。また演
算制御回路１は、この算出された振動ペン３の位置情報
を基にディスプレイ駆動回路１０を駆動して、ディスプ
レイ１１による表示を制御したり、あるいはシリアル、
パラレル通信によって外部機器に座標出力を行なう（不
図示）。

【００１９】図３は実施例の演算制御回路１の概略構成
を示すブロック図で、各構成要素及びその動作概略を以
下に説明する。

【００２０】図中、３１は演算制御回路１及び本座標入
力装置全体を制御するマイクロコンピユータであり、内
部カウンタ、操作手順を記憶したＲＯＭ、そして計算等
に使用するＲＡＭ、定数等を記憶する不揮発性メモリ等
によって構成されている。３３は不図示の基準クロック
を計時するタイマ（例えばカウンタなどにより構成され
ている）であって、振動子駆動回路２に振動ペン３内の
振動子４の駆動を開始させるためのスタート信号を入力
すると、その計時を開始する。これによって、計時開始
とセンサによる振動検出の同期が取られ、センサ（６ａ
〜６ｄ）により振動が検出されるまでの遅延時間が測定
できることになる。

【００２１】その他各構成要素となる回路は順を追って
説明する。

【００２２】信号波形検出回路９より出力される各振動
センサ６ａ〜６ｄよりの振動到達タイミング信号は、検
出信号入力ポート３５を介してラッチ回路３４ａ〜３４
ｄに入力される。ラッチ回路３４ａ〜３４ｄのそれぞれ
は、各振動センサ６ａ〜６ｄに対応しており、対応する
センサよりのタイミング信号を受信すると、その時のタ
イマ３３の計時値をラッチする。こうして全ての検出信
号の受信がなされたことを判定回路３６が判定すると、
マイクロコンピユータ３１にその旨の信号を出力する。
マイクロコンピユータ３１がこの判定回路３６からの信
号を受信すると、ラッチ回路３４ａ〜３４ｄから各々の
振動センサまでの振動到達時間をラッチ回路より読み取
り、所定の計算を行なって、振動伝達板８上の振動ペン
３の座標位置を算出する。そして、Ｉ／Ｏポート３７を
介してディスプレイ駆動回路１０に算出した座標位置情
報を出力することにより、例えばディスプレイ１１の対
応する位置にドット等を表示することができる。あるい
はＩ／Ｏポート３７を介しインターフェース回路に、座
標位置情報を出力することによって、外部機器に座標値
を出力することができる。

【００２３】＜振動伝播時間検出の説明（図４，図５）
＞以下、振動センサ３までの振動到達時間を計測する原
理に付いて説明する。

【００２４】図４は信号波形検出回路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
するための図である。尚以下、振動センサ６ａの場合に
付いて説明するが、その他の振動センサ６ｂ，６ｃ，６
ｄについても全く同じである。

【００２５】振動センサ６ａへの振動伝達時間の計測
は、振動子駆動回路２へのスタート信号の出力と同時に
開始することは既に説明した。この時、振動子駆動回路
２から振動子４へは駆動信号４１が印加されている。こ
の信号４１によって、振動ペン３から振動伝達板８に伝
達された超音波振動は、振動センサ６ａまでの距離に応
じた時間ｔｇをかけて進行した後、振動センサ６ａで検
出される。

【００２６】図示の４２で示す信号は振動センサ６ａが
検出した信号波形を示している。この実施例で用いられ
ている振動は板波であるため、振動伝達板８内での伝播
距離に対して検出波形のエンベロープ４３と位相４２と
の関係は、振動伝達中にその伝達距離に応じて変化す
る。ここでエンベロープ４３の進む速度、即ち、群速度
をＶｇ、そして位相４２の位相速度をＶｐとする。この
群速度Ｖｇ及び位相速度Ｖｐから振動ペン３と振動セン
サ６ａ間の距離を検出することができる。

【００２７】まず、エンベロープ４３にのみ着目すると
その速度はＶｇであり、ある特定の波形上の点、例えば
エンベロープ４３の２回微分波形である信号４４の最初
のゼロクロス点をエンベロープ４３の変曲点として検出
すると、振動ペン３と振動センサ６ａとの間の距離は、
その振動伝達時間をｔｇとして、ｄ＝Ｖｇ・ｔｇ（１）で与えられる。この式は振動センサ６ａの一つに関する
ものであるが、同じ式により他の３つの振動センサ６ｂ
〜６ｄと振動ペン３の距離も同様にして表すことができ
る。

【００２８】更に、より高精細な座標決定をするため
に、位相信号の検出に基づく処理を行なう。位相波形信
号４２の特定の検出点、例えば振動印加から、ある所定
の信号レベル４３１後のゼロクロス点までの時間をｔｐ
４７（レベル４３１を超えた時間より所定幅の窓信号４
６を生成し、位相信号４２と比較することで得る）とす
れば、振動センサと振動ペンの距離は、ｄ＝ｎ・λｐ＋Ｖｐ・ｔｐ（２）となる。ここでλｐは弾性波の波長、ｎは整数である。
前記（１）式と（２）式から上記の整数ｎは、ｎ＝ｉｎｔ［（Ｖｇ・ｔｇ−Ｖｐ・ｔｐ）／λｐ＋１／Ｎ］（３）と表される。

【００２９】ここで、Ｎは“０”以外の実数であり、適
当な値を用いる。例えば、Ｎ＝２とすれば±１／２波長
以内のｔｇ等の変動であれば、ｎを決定することができ
る。上記のようにしてもとめたｎを（２）式に代入する
ことで、振動ペン３及び振動センサ６ａ間の距離を精度
良く測定することができる。

【００３０】ところで、実際に信号波形検出回路９によ
り計時されるのは、振動ペン内部や回路での遅延時間分
のオフセットを含んだｔｇ’，ｔｐ’であるが、（２）
式や（３）式に代入する際に、そのオフセット分を差し
引いてｔｇ，ｔｐに直しておく必要がある。上述した２
つの振動伝達時間ｔｇ’およびｔｐ’の測定のため、信
号４５及び４７の生成は信号波形検出回路９により行わ
れるが、この信号波形検出回路９は図５に示すように構
成される。

【００３１】図５は実施例の信号波形検出回路９の構成
を示すブロック図である。図５において、振動センサ６
ａの出力信号は、前置増幅回路５１により所定のレベル
まで増幅される。増幅された信号は、帯域通過フィルタ
５１１により検出信号の余分な周波数成分が除かれ、例
えば、絶対値回路及び低域通過フィルタ等により構成さ
れるエンベロープ検出回路５２に入力され、検出信号の
エンベロープのみが取り出される。エンベロープ変曲点
のタイミングは、エンベロープ変曲点検出回路５３によ
って検出される。ピーク検出回路はモノマルチバイブレ
ータ等から構成されたｔｇ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である信号ｔｇ
（図４信号４５）が形成され、演算制御回路１に入力さ
れる。

【００３２】一方、５５は信号検出回路であり、エンベ
ロープ検出回路５２で検出されたエンベロープ信号４３
中の所定レベルの閾値信号４３１を越える部分のパルス
信号を形成する。５６は単安定マルチバイブレータであ
り、パルス信号の最初の立ち上がりでトリガされた所定
時間幅のゲート信号４６を開く。５７はｔｐコンパレー
タであり、ゲート信号４６の開いている間の位相信号４
２の最初の立ち上がりのゼロクロス点を検出し、位相遅
延時間信号ｔｐ４７が演算制御回路１に供給されること
になる。尚以上説明した回路は振動センサ６ａに対する
ものであり、他の振動センサにも同じ回路が設けられて
いる。

【００３３】＜座標位置算出の説明（図６）＞次に実際
に振動ペン３による振動伝達板８上の座標位置検出の原
理を説明する。

【００３４】今、振動伝達板８上の４辺の中点近傍に４
つの振動センサ６ａ〜６ｄを符号Ｓ１〜Ｓ４の位置に設
けると、先に説明した原理に基づいて、振動ペン３の位
置Ｐから各々の振動センサ６ａ〜６ｄの位置までの直線
距離ｄａ〜ｄｄを求めることができる。更に演算制御回
路１でこの直線距離ｄａ〜ｄｄに基づき、振動ペン３の
位置Ｐの座標（ｘ，ｙ）の３平方の定理から次式のよう
にして求めることができる。

【００３５】ｘ＝（ｄａ＋ｄｂ）・（ｄａ−ｄｂ）／２Ｘ（４）ｙ＝（ｄｃ＋ｄｄ）・（ｄｃ−ｄｄ）／２Ｙ（５）ここで、Ｘ，Ｙはそれぞれ振動センサ６ａ，６ｂ間の距
離、振動センサ６ｃ，６ｄ間の距離である。

【００３６】以上のようにして振動ペン３の位置座標を
リアルタイムで検出することができる。

【００３７】＜微分回路の説明＞エンベロープ変曲点検
出回路５３は、微分回路を２段直列に接続して構成され
ている。理想的な入出力微分特性をの微分回路が持つと
すれば、２回の微分処理により、検出波形のエンベロー
プ４３の立ち上がり部分の変曲点は、２回微分後の微分
波形４４の最初のゼロクロス点に正確に対応することに
なる。図７に１段微分回路の一例の回路構成図と概略周
波数特性図とを示す。微分限界周波数ｆ_Hとピークゲイ
ン周波数ｆ_p とは図示の抵抗とコンデンサとで設定でき
る。

【００３８】実際の微分回路は、図７（ｂ）に示すよう
に理想的な微分回路とは異なった特性を示している。図
の点線は微分後の位相進みに関する特性図であるが、入
力される信号の周波数（中心周波数成分）ｆが、微分限
界周波数ｆ_H に近いと出力信号の位相は９０度（π／
２）より小さくなり、先に述べた理想微分回路とはずれ
てしまう。位相の進み方が小さいということは、２回微
分後の微分波形４４のゼロクロス点は、入力信号である
エンベロープ４３の変曲点より時間的に後方の部位に相
当する。このことは、検出の際に反射波の影響を受けや
すいという問題となる。

【００３９】上記問題は、微分限界周波数ｆ_H によって
検出点がどのように変わるかを評価してみるとわかりや
すい。図８に検出点の判定のために新たに使用した評価
ツールの概略構成図と評価データとを示す。図８（ａ）
に示す様に、振動伝達板８の一端面に反射防振材７を装
着しない完全反射面（図中の右端面）を設ける。振動ペ
ン３を振動センサ６から徐々に遠ざかる方向で、かつ完
全反射面に垂直な線上に移動させる。そして、振動セン
サ６によって得られる検出信号を信号波形検出回路９に
入力しｔｇを得る。得られたｔｇを移動距離を横軸にと
りプロットすると図８（ｂ）のグラフを得る。完全反射
面からの反射波の影響でグラフ上の線形関係が崩れる位
置がわかる。反射の影響が現れるペンの位置から完全反
射端面までの距離をＬとすると、Ｌは検出波形のｔｇ検
出点と相関関係にあり、Ｌが短いほど検出点が前方（エ
ンベロープの変曲点により近く）になり、反射波の影響
を受けにくいことになる。すなわち、群速度をＶｇ（＝
l₀/t₀ ）とすれば、端面から距離Ｌ離れた点へ端面から
の反射波が到達するのに要する時間は２Ｌ／Ｖｇであ
る。この時間は検出する振動波形が立ち上がってからｔ
ｇ検出点までの時間であり、Ｌの値が小さいほどこの時
間が短い、つまり検出波形において検出点は時間的によ
り前方にある事が分かる。

【００４０】図９に、振動伝達板８を伝達する振動の中
心周波数ｆ＝５００ｋＨ_Z で、エンベロープの立ち上が
り部分の周波数が４０ｋＨ_Z の時、微分限界周波数ｆ_H
の値を変化させたときの図８の評価方法による距離Ｌの
評価結果を示す。図からもわかる通り、ｆ_H が４０ｋＨ
_Z より充分大きい時、具体的にはｆ_H ≧ｆ＝５００ｋＨ
_Z でＬがほぼ一定となることがわかる。

【００４１】また、検出波形のピーク位置や変曲点は、
群速度に対応して距離に線形な関係で変化するが、微分
回路の伝達位相特性が９０度からずれる（２段なのでπ
からずれる）時には変曲点を検出しているわけではない
ので、群速度Ｖｇの勾配からずれて線形な関係からはず
れたり、検出波形のレベルの大小によって微分波形４４
のゼロクロス点が時間軸上で前後することにより、座標
検出精度を低下させる問題となる。これは、Ｖｐが周波
数によって変化する（分散性と呼ばれる）ために、検出
波形全体の形が伝搬距離によって変わってしまうことも
原因の一つとなる。

【００４２】これまで述べてきたように、ｆ_H の値をエ
ンベロープの周波数にたいして充分大きく設定すれば、
微分回路の位相伝達特性がより理想に近づき、反射波の
影響を受け難く、かつ検出波のレベル変動により誤検出
が生ずるなどの問題は生じなくなる。実際には、ｆ_H の
値は図９からもわかる様にｆ_H ≧ｆ／２＝２５０ＫＨｚ
でも同じ効果が得られるので、ｆ_H ＝ｆ／２までを含
む。

【００４３】実用微分動作領域の上限である微分限界周
波数ｆ_H はピークゲイン周波数ｆ_p付近で生じるため、
ピークゲイン周波数ｆ_p を振動の中心周波数ｆあるいは
それ以上に設定すれば、エンベロープの周波数ｆ_e は微
分限界周波数ｆ_H に対してｆ _H ＞ｆ_e を十分に満たし、
１回微分後の位相の進角が９０度を大きく下回る事はな
い。

【００４４】しかし、さらに問題となるのは微分回路前
段のエンベロープ検出回路５２の特性である。エンベロ
ープ検出回路５２はローパスフィルタやバンドパスフィ
ルタなどで構成され、検出信号波形４２の包絡線（エン
ベロープ）の周波数成分（ｆ _e ）は無損失で（或は増幅
して）通過させ、それより高い周波数成分ｆ（振動の中
心周波数成分）はカット、すなわち高い減衰率で通過さ
せ、エンベロープを出力として得る。これを言い替えれ
ば、エンベロープの周波数ｆ_e と中心周波数ｆの伝達特
性にはαｄＢの差を設けているに過ぎない。すなわち、
もし後段のエンベロープ変曲点検出回路５３での周波数
ｆ_e とｆの伝達特性の差が−αｄＢであるならば、出力
信号波形はエンベロープ検出回路入力のもとの波形に近
くなる。すなわち、微分回路の特性を最適にするために
微分限界周波数ｆ_H の値を大きくすると、中心周波数ｆ
での微分回路の振幅伝達特性も大きくなるので、前段の
エンベロープ検出回路５２のｆ_e とｆの振幅伝達特性の
差＝αｄＢを大きくしておく必要がある。具体的には、
エンベロープ検出回路５２を構成するローパスフィル
タ、或はバンドパスフィルタを高次のものにすることで
カットオフ周波数以上、或は帯域より高い周波数での通
過ロスを大きくさせることで、簡単にエンベロープ周波
数ｆ_e と中心周波数ｆの振幅伝達特性の差αｄＢを大き
くすることが可能となる。

【００４５】ここで、本構成においては、微分回路のユ
ニティゲイン（増幅率＝０ｄＢ）の周波数ｆｃは、必要
な出力振幅が得られる様に設定して良いのは言うまでも
ない。

【００４６】以上説明したように、エンベロープ変曲点
検出回路を構成する微分回路の微分限界周波数ｆ_H を、
ピークゲイン周波数ｆ_p を検出する振動の中心周波数ｆ
程度かそれ以上に充分大きくすることで、中心周波数程
度あるいはそれ以下（ｆ_H ≧ｆ）とする。さらに、エン
ベロープ検出回路を高次のローパスフィルタ、或はバン
ドパスフィルタで構成することで、反射波の影響を受け
ないで伝播してきた振動の群遅延時間を検出でき、かつ
検出レベルの変動による誤検出もなくなるという効果が
得られる。

【００４７】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても１つの機器から成る装置に適用し
ても良い。また、本発明は、システム或は装置にプログ
ラムを供給することによって達成される場合にも適用で
きることはいうまでもない。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る座標
入力装置は、反射波の影響による座標検出誤差を小さく
し、正確に座標入力できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】座標入力装置の概略説明図である。

【図２】振動ペンの概略説明図である。

【図３】演算制御回路の構成を示すブロック図である。

【図４】信号処理のタイミングチャートである。

【図５】信号波形検出回路の構成を示すブロック図であ
る。

【図６】座標位置算出のための説明図である。

【図７】微分回路特性の説明図である。

【図８】群遅延時間ｔｇ検出点の評価方法の説明図であ
る。

【図９】微分限界周波数ｆ_H に対するｔｇ検出点位置の
特性図である。

【符号の説明】

１演算制御回路、２振動ペン、６振動センサ、８振動伝達板、９信号波形検出回路、５２エンベロープ検出回路、５３エンベロープ変曲点検出回路である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林克行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)発明者田中淳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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】点状の振動源より振動伝達板に入力され
た振動を複数のセンサで検出し、検出された振動の振動
源からの伝達遅延時間を測定して該伝達遅延時間に基づ
き前記振動源の前記振動伝達板上における座標位置を算
出する座標入力装置であって、前記センサにより検出した振動のエンベロープ信号を生
成する生成手段と、前記エンベロープ信号を少なくとも１回微分して信号を
出力する微分手段と、前記振動源で振動を発生してから前記微分手段による出
力信号のゼロクロス点までを前記伝達遅延時間として測
定する手段と、を備え、前記微分手段は、前記振動源の振動の周波数と同じか又
は高い周波数にピークゲイン周波数を設定した微分回路
を有し、前記生成手段は高次のフィルタを有する事を特
徴とする座標入力装置。
【請求項２】前記微分手段は、前記微分回路により前
記エンベロープ信号の２回微分を行い、前記エンベロー
プ信号の変曲点をゼロクロス点とする信号を出力する事
を特徴とする請求項１記載の座標入力装置。
【請求項３】前記フィルタはローパスフィルタである
事を特徴とする請求項１記載の座標入力装置。
【請求項４】前記フィルタはバンドパスフィルタであ
る事を特徴とする請求項１記載の座標入力装置。