JPH07175579A - Device and method for coordinate input - Google Patents

Device and method for coordinate input

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JPH07175579A
JPH07175579A JP32040093A JP32040093A JPH07175579A JP H07175579 A JPH07175579 A JP H07175579A JP 32040093 A JP32040093 A JP 32040093A JP 32040093 A JP32040093 A JP 32040093A JP H07175579 A JPH07175579 A JP H07175579A
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JP
Japan
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vibration
arrival
coordinate
time
signal waveform
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JP32040093A
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Japanese (ja)
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Katsuyuki Kobayashi
克行 小林
Ryozo Yanagisawa
亮三 柳沢
Hajime Sato
肇 佐藤
Yuichiro Yoshimura
雄一郎 吉村
Masaki Tokioka
正樹 時岡
Atsushi Tanaka
淳 田中
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Canon Inc
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Abstract

PURPOSE:To provide the device and method for coordinate input which calculate coordinates with high precision. CONSTITUTION:Vibration sensors 5a-5d detect an elastic vibration wave inputted from a vibration pen 3 to a vibration transmission plate 8, a signal waveform detecting circuit 9 detects a specific point on the signal waveform outputted from a vibration sensor, and an arithmetic control circuit 1 detects the arrival time of the vibration from the detection result of the signal waveform detecting circuit 9, extracts an effective constant from plural constants regarding the propagation of the vibration wave set in an internal nonvolatile memory, and calculates the position where the vibration is inputted from the detected propagation time and the extracted constant.

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およびその
方法に関し、例えば、振動ペンから入力された弾性波振
動を振動伝達板上に配設された複数の振動センサにより
検出し、弾性波振動の伝達時間に基づいて振動ペンによ
って指示された位置を算出する座標入力装置およびその
方法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 method therefor, for example, elastic wave vibration input from a vibrating pen is detected by a plurality of vibration sensors arranged on a vibration transmission plate. The present invention relates to a coordinate input device and method for calculating a position designated by a vibrating pen on the basis of the transmission time of.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、振動ペンで発生した振動を入力面
である振動伝達板に入力し、振動伝達板に配設されたセ
ンサにより振動を検出して、振動ペンからセンサまでの
波の到達時間を検知し、振動ペンの位置を出力する座標
入力装置が知られている。この装置は、振動伝達板を伝
播する板波を検出して座標を算出するもので、波の到来
遅延時間として振動の群速度Vgに関わる遅延時間tgと、
振動の位相速度Vpに関わる遅延時間tpの両者を検出して
座標を算出する。この装置が座標算出を行う際に、まず
振動入力ペンと各センサまでの距離を計測する必要があ
るが、図1から3はこの距離計測を説明するための図で
あり、これらの図を用いて、従来の距離算出原理を説明
する。
2. Description of the Related Art Conventionally, vibration generated by a vibrating pen is input to a vibration transmitting plate which is an input surface, and a sensor provided on the vibration transmitting plate detects the vibration so that a wave reaches from the vibrating pen to the sensor. A coordinate input device that detects time and outputs the position of the vibrating pen is known. This device detects the plate wave propagating through the vibration transmission plate and calculates the coordinates, and the delay time tg related to the group velocity Vg of the vibration as the arrival delay time of the wave,
The coordinates are calculated by detecting both the delay time tp related to the phase velocity Vp of the vibration. When this device performs coordinate calculation, it is necessary to first measure the distance between the vibration input pen and each sensor, but FIGS. 1 to 3 are diagrams for explaining this distance measurement. A conventional distance calculation principle will be described.

【0003】図1は、振動検出手段の振動センサが出力
する信号波形と、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。振動ペンを駆動する信号
(a)が印加され、この信号によって振動ペンから振動伝
達板に伝達された振動は、振動センサまでの距離に応じ
た時間をかけて進行した後、振動センサに検出される。
同図(b)は振動センサが検出した信号波形を示す。
FIG. 1 is a diagram for explaining a signal waveform output from a vibration sensor of a vibration detecting means and a vibration transmission time measuring process based on the signal waveform. Signal to drive the vibrating pen
(a) is applied, and the vibration transmitted from the vibrating pen to the vibration transmission plate by this signal progresses for a time corresponding to the distance to the vibration sensor, and then is detected by the vibration sensor.
FIG. 6B shows a signal waveform detected by the vibration sensor.

【0004】この振動は板波であるために、検出波形
(b)のエンベロープ421の伝播速度(群速度Vg)と位
相422の伝播速度(位相速度Vp)とは異なる。従っ
て、振動伝達板内での伝播距離に応じて、検出波形(b)
のエンペロープ421と位相422の関係は変化する。
この群速度Vgに基づく群遅延時間Tgおよび位相速度Vpに
基づく位相遅延時間Tpから、振動ペンと振動センサ間の
距離を検出する。
Since this vibration is a plate wave, the detected waveform
The propagation velocity (group velocity Vg) of the envelope 421 in (b) and the propagation velocity (phase velocity Vp) of the phase 422 are different. Therefore, depending on the propagation distance in the vibration transmission plate, the detected waveform (b)
The relationship between the envelope 421 and the phase 422 changes.
The distance between the vibration pen and the vibration sensor is detected from the group delay time Tg based on the group velocity Vg and the phase delay time Tp based on the phase velocity Vp.

【0005】図2は波形処理を実行する構成を示すブロ
ック図であり、図1と合わせて群遅延時間Tg,位相遅延
時間Tpを検出する方法を説明する。振動センサ50から
出力された信号(b)は、前置増幅回路51により所定レ
ベルまで増幅された後、帯域通過フィルタ58により余
分な周波数成分が除去されて、信号(c)を得る。この信
号(c)のエンベロープに着目すると、その波形が伝播す
る速度は群速度Vgであり、ある特定の波形上の点、例え
ばエンベロープのピークや変曲点を検出すると、群速度
Vgに関わる遅延時間tgが得られる。そこで、信号(c)
は、絶対値回路および低域通過フィルタなどで構成され
るエンベロープ検出回路52へ入力されて、そのエンベ
ロープ(e)が取出される。さらに、このエンベロープ(e)
に対して、予め設定されている閾値sを超える部分のゲ
ート信号(f)を、マルチバイブレータなどで構成される
ゲート信号発生回路56によって発生させる。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration for executing waveform processing. A method for detecting the group delay time Tg and the phase delay time Tp will be described with reference to FIG. The signal (b) output from the vibration sensor 50 is amplified to a predetermined level by the preamplifier circuit 51, and then the bandpass filter 58 removes an excessive frequency component to obtain a signal (c). Focusing on the envelope of this signal (c), the velocity at which the waveform propagates is the group velocity Vg, and when a point on a particular waveform, for example, the peak or inflection point of the envelope is detected, the group velocity is
The delay time tg related to Vg is obtained. So the signal (c)
Is input to the envelope detection circuit 52 including an absolute value circuit and a low-pass filter, and the envelope (e) is extracted. Furthermore, this envelope (e)
On the other hand, the gate signal (f) of the portion exceeding the preset threshold value s is generated by the gate signal generation circuit 56 including a multivibrator.

【0006】以下の説明では、群遅延時間tgをエンベロ
ープの最初の変曲点、つまり後述する信号(d)の立下が
りゼロクロス点で検出する例を説明する。エンベロープ
検出回路52から出力された信号(e)は、エンベロープ
変曲点検出回路53へ入力され、エンベロープの二階微
分波形(d)を得る。マルチバイブレータなどから構成さ
れるtg検出回路54は、この波形(d)とゲート信号(f)と
を比較することにより、所定波形のエンベロープ遅延時
間検出信号であるtg信号(i)を出力する。
In the following description, an example will be described in which the group delay time tg is detected at the first inflection point of the envelope, that is, the trailing zero crossing point of the signal (d) described later. The signal (e) output from the envelope detection circuit 52 is input to the envelope inflection point detection circuit 53 to obtain a second-order differential waveform (d) of the envelope. The tg detection circuit 54 including a multivibrator outputs the tg signal (i) which is the envelope delay time detection signal of a predetermined waveform by comparing the waveform (d) with the gate signal (f).

【0007】一方、位相遅延時間tpに関しては、ゼロク
ロスコンパレータ,マルチバイブレータなどで構成され
るtp検出回路57は、ゲート信号(f)がアクティブであ
る期間、信号(c)の立ち上がりゼロクロスを検出して、
位相遅延時間検出信号であるtp信号(g)を出力する。図
3は、このようにして得られた群遅延時間tg,位相遅延
時間tpとペン−センサ間距離Lとの関係を模式的に示す
図である。
On the other hand, regarding the phase delay time tp, the tp detection circuit 57 composed of a zero-cross comparator, a multivibrator, etc. detects the rising zero-cross of the signal (c) during the period when the gate signal (f) is active. ,
It outputs the tp signal (g) which is the phase delay time detection signal. FIG. 3 is a diagram schematically showing the relationship between the group delay time tg, the phase delay time tp and the pen-sensor distance L thus obtained.

【0008】前述したように、板波を検出するので、群
遅延時間tgは距離Lに対して線型性がよいとはいえな
い。従って、距離Lを式(1)に示すように群遅延時間tgと
群速度Vgとの積として求めた場合、精度の良い結果は得
られない。 L=Vg・tg …(1) そこで、より高精度に座標決定を行うために、線型性の
優れる位相遅延時間tpに基づいて、式(2)による演算を
行う。
Since the plate wave is detected as described above, the group delay time tg cannot be said to have a good linearity with respect to the distance L. Therefore, when the distance L is calculated as the product of the group delay time tg and the group velocity Vg as shown in the equation (1), an accurate result cannot be obtained. L = Vg · tg (1) Therefore, in order to determine the coordinates with higher accuracy, the calculation according to the equation (2) is performed based on the phase delay time tp having excellent linearity.

【0009】L=Vp・tp+n・λp …(2) ただし、λp: 弾性波の波長 n: 整数 つまり、式(2)の右辺第一項は図3の距離L0を示し、求
める距離Lと距離L0との差は、図から明らかなように波
長の整数倍(時間軸ステップの幅T*は信号(c)の一周
期、従ってT*=1/f、距離で表現すれば波長λp)になっ
ている。従って、整数nを求めることによって精度良く
距離Lを求めることができる。そこで、整数nは、式(1)
と式(2)とから式(3)により求められる。
L = Vptp + nλp (2) where λp: wavelength of elastic wave n: integer That is, the first term on the right side of the equation (2) indicates the distance L0 in FIG. As can be seen from the figure, the difference between the distance L0 and the distance L0 is an integral multiple of the wavelength (the width T * of the time axis step is one period of the signal (c), so T * = 1 / f )It has become. Therefore, the distance L can be accurately obtained by obtaining the integer n. Therefore, the integer n is given by the formula (1)
It can be obtained by the equation (3) from the equation (2).

【0010】 n=int{(Vg・tg-Vp・tp)/λp+1/N} …(3) ただし、N: 0以外の実数 例えば、N=2とすると、群遅延時間tgの線型性がよくな
くても、その発生誤差が±λp/2以内であれば、整数nを
精確に決定することができる。このようにして求めた整
数nを式(2)へ代入することで、距離Lを精度良く計測す
ることができる。
N = int {(Vg · tg-Vp · tp) / λp + 1 / N} (3) However, if N: a real number other than 0, for example, N = 2, the linearity of the group delay time tg However, if the generated error is within ± λp / 2, the integer n can be accurately determined. The distance L can be accurately measured by substituting the integer n thus obtained into the equation (2).

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例に
おいては、次のような問題点があった。図1において、
ゲート信号(f)は予め設定された閾値sと信号(c)のエン
ベロープ(e)から得るので、信号(c)のどの部分でゲート
信号(f)が発生するかは、振動ペンの筆圧,傾きまたは
距離Lなどによって変化する信号(c)のレベルに依存す
る。もし、信号(c)のレベルが低下した場合、ゲート信
号(f)の発生は遅れ、位相遅延時間検出信号であるtp信
号(g)も遅延することになる。つまり、信号(c)のレベル
が低い場合はtp信号(g)は遅れ、例えば図1のtp(Low)の
タイミングで立ち上がり、逆に、高い場合はtp信号(g)
は早くなり、例えば図1のtp(High)のタイミングで立ち
上がることになり、tp信号(g)の立ち上がりは信号(c)の
レベルに依存する。
However, the above-mentioned conventional example has the following problems. In FIG.
Since the gate signal (f) is obtained from the preset threshold value s and the envelope (e) of the signal (c), the part of the signal (c) at which the gate signal (f) occurs depends on the pen pressure of the vibrating pen. , It depends on the level of the signal (c) that changes depending on the slope or the distance L. If the level of the signal (c) decreases, the generation of the gate signal (f) is delayed, and the tp signal (g) which is the phase delay time detection signal is also delayed. That is, when the level of the signal (c) is low, the tp signal (g) is delayed, for example, rises at the timing of tp (Low) in FIG. 1, and conversely, when it is high, the tp signal (g) is increased.
Becomes faster, for example, rises at the timing of tp (High) in FIG. 1, and the rise of the tp signal (g) depends on the level of the signal (c).

【0012】このように、tp信号(g)の立ち上がりが信
号(c)のレベルに依存する場合でも、信号(c)の位相周期
(例えばゼロクロス点の間隔)が一定であれば、その影
響は式(3)によって計算された整数nで補正される。しか
し、信号(c)の位相周期は厳密に一定ではなく、このた
め算出された距離Lには誤差が発生することになる。こ
れを防ぐために、位相周期を一定にするということは、
信号(c)のスペクトラムを単一周波数成分にすることと
等価であり、つまり連続した一定周期の正弦波などに相
当する。これを座標検出装置に応用した場合、信号(c)
は時間的に長い信号になり、例えこのような信号を発生
させ得たとしても次の問題が残る。
As described above, even when the rising edge of the tp signal (g) depends on the level of the signal (c), if the phase period of the signal (c) (for example, the interval between zero cross points) is constant, its influence is It is corrected by the integer n calculated by equation (3). However, the phase period of the signal (c) is not strictly constant, so that an error occurs in the calculated distance L. To prevent this, making the phase period constant means
It is equivalent to making the spectrum of the signal (c) into a single frequency component, that is, it corresponds to a continuous sine wave having a constant period. When this is applied to the coordinate detection device, the signal (c)
Becomes a long signal in time, and even if such a signal can be generated, the following problem remains.

【0013】振動ペンから発生された振動は、振動伝達
板を伝播しながら振動センサに到達する(直接波)が、
有限の大きさの振動伝達板端面で反射した波(反射波)
も振動センサに到達する。この直接波に反射波が重畳し
て、信号(c)の位相遅延検出点付近が歪むと座標算出誤
差は極端に大きくなる。この反射波の影響を防ぐために
は、座標入力有効エリアの外周部に充分な無効エリアを
設置する必要がある。従って、信号(C)の安定した周期
部分(一定周期の正弦波とみなせる部分)を検出点とし
て出力する場合、その部分は信号(c)の先頭部分から時
間的に遅い位置になるので、それに合わせて直接波と反
射波の到達時間差を稼ぐために、無効エリアを拡大しな
ければならない。これは、座標入力有効エリアに比べて
装置全体のサイズが大きくなることを意味し、特にペン
入力コンピュータなど可搬性を重視する製品には致命的
な欠点である。
The vibration generated from the vibrating pen reaches the vibration sensor while propagating through the vibration transmission plate (direct wave),
Wave reflected from the end face of vibration transmission plate of finite size (reflected wave)
Also reaches the vibration sensor. When the reflected wave is superimposed on this direct wave and the vicinity of the phase delay detection point of the signal (c) is distorted, the coordinate calculation error becomes extremely large. In order to prevent the influence of this reflected wave, it is necessary to install a sufficient invalid area on the outer peripheral portion of the coordinate input effective area. Therefore, when outputting a stable periodic portion of the signal (C) (portion that can be regarded as a sine wave with a constant period) as the detection point, that portion is located later in time from the beginning of the signal (c). In addition, the ineffective area must be expanded in order to increase the arrival time difference between the direct wave and the reflected wave. This means that the size of the entire device becomes larger than that of the coordinate input effective area, which is a fatal drawback especially for products such as a pen input computer where portability is important.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決することを目的としたもので、前記の課題を解決す
る一手段として、以下の構成を備える。すなわち、座標
指示手段から振動伝達板へ入力された弾性振動波が振動
検出手段へ到達するまでに要した到達時間を基に、該座
標指示手段によって指示された該振動伝達板上の位置を
算出する座標入力方法であって、前記振動検出手段から
出力された信号波形中の所定点を検出して前記到達時間
を検出し、前記信号波形中の前記所定点の位置を判定
し、その判定結果に基づいて、予め設定された前記振動
波の伝播に関する複数の定数の中から有効な定数と、予
め設定された基準距離に関する複数の到達基準時間の中
から有効な到達基準時間とを抽出し、検出された到達時
間と、抽出された定数および到達基準時間とから前記座
標指示手段によって指示された位置を算出することを特
徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is intended to solve the above problems, and has the following structure as one means for solving the above problems. That is, the position on the vibration transmission plate designated by the coordinate designating means is calculated based on the arrival time required for the elastic vibration wave inputted from the coordinate designating means to reach the vibration detecting means. A coordinate input method for detecting a predetermined point in the signal waveform output from the vibration detecting means to detect the arrival time, determining the position of the predetermined point in the signal waveform, and the determination result Based on, the effective constant from among a plurality of preset constants related to the propagation of the vibration wave, and the effective arrival reference time from a plurality of arrival reference time related to a preset reference distance, It is characterized in that the position designated by the coordinate designating means is calculated from the detected arrival time, the extracted constant and the arrival reference time.

【0015】また、座標指示手段から振動伝達板へ入力
された弾性振動波が振動検出手段へ到達するまでに要し
た到達時間を基に、該座標指示手段によって指示された
該振動伝達板上の位置を算出する座標入力装置であっ
て、前記振動検出手段から出力された信号波形中の所定
点を検出して前記到達時間を検出する到達時間検出手段
と、前記信号波形上の前記所定点の位置を判定し、前記
判定手段の判定結果に基づいて予め設定された前記振動
波の伝播に関する複数の定数の中から有効な定数を抽出
する抽出手段と、前記到達時間検出手段によって検出さ
れた到達時間と前記抽出手段によって抽出された定数と
から前記座標指示手段によって指示された位置を算出す
る算出手段とを有することを特徴とする。
Further, based on the arrival time required for the elastic vibration wave inputted from the coordinate designating means to the vibration transmitting plate to reach the vibration detecting means, on the vibration transmitting plate designated by the coordinate designating means. A coordinate input device for calculating a position, the arrival time detecting means for detecting a predetermined point in the signal waveform output from the vibration detecting means to detect the arrival time, and the predetermined point on the signal waveform. Extraction means for determining a position and extracting an effective constant from a plurality of constants relating to the propagation of the vibration wave set in advance based on the determination result of the determination means, and the arrival detected by the arrival time detection means. It has a calculating means for calculating the position designated by the coordinate designating means from the time and the constant extracted by the extracting means.

【0016】[0016]

【作用】以上の構成によれば、振動検出手段から出力さ
れた信号波形中の所定点を検出して到達時間を検出し、
信号波形中の所定点の位置を判定した結果に基づいて、
予め設定された振動波の伝播に関する複数の定数の中か
ら有効な定数と、予め設定された基準距離に関する複数
の到達基準時間の中から有効な到達基準時間とを抽出
し、検出された到達時間と、抽出された定数および到達
基準時間とから前記座標指示手段によって指示された位
置を算出する座標入力装置およびその方法を提供でき、
例えば、検出信号波形の位相周期が一定でなくても、極
めて高精度に振動入力位置の座標を算出することができ
る。しかも、このように構成することで、信号波形の先
頭部分を検出点として用いることができ、座標を入力で
きない無効エリアを小さくすることができ、装置を小型
化することができる。
According to the above construction, the arrival time is detected by detecting a predetermined point in the signal waveform output from the vibration detecting means,
Based on the result of determining the position of a predetermined point in the signal waveform,
Effective arrival reference time is extracted from a plurality of preset constants related to propagation of vibration waves, and effective arrival reference time is extracted from a plurality of arrival reference times related to preset reference distances. And a coordinate input device and method for calculating the position designated by the coordinate designating means from the extracted constant and the arrival reference time,
For example, even if the phase period of the detection signal waveform is not constant, the coordinates of the vibration input position can be calculated with extremely high accuracy. Moreover, with this configuration, the head portion of the signal waveform can be used as the detection point, the invalid area where coordinates cannot be input can be reduced, and the device can be downsized.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明にかかる一実施例の座標入力装
置を図面を参照して詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A coordinate input device according to an embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0018】[0018]

【第1実施例】 [装置の構成]図4は本発明にかかる一実施例の座標入
力装置の構成例を示すブロック図である。同図におい
て、1は演算制御回路で、本実施例全体の制御を司ると
ともに、座標位置を算出する。
First Embodiment [Device Configuration] FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of a coordinate input device according to an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes an arithmetic control circuit, which controls the overall operation of this embodiment and calculates the coordinate position.

【0019】2は振動子駆動回路で、演算制御回路1か
ら供給された低レベルの駆動パルス信号を増幅して、座
標指示手段である振動ペン3へ供給し、振動ペン3に内
蔵された振動子4を駆動して振動を発生させる。発生さ
れた振動は、ペン先5を介して振動伝達板8へ入力され
る。振動伝達板8は、例えばアクリルやガラスなどの透
明部材からなり、振動ペン3による座標入力は、振動伝
達板8上の座標入力有効エリア(以下「有効エリア」と
いう)Aをタッチすることで行われる。なお、振動子4
の振動周波数は、ガラスなどからなる振動伝達板8に板
波を発生させられる値が選択される。さらに、この振動
周波数をペン先5を含んだ共振周波数にすれば、電気的
振動から機械的振動への効率の良い変換が可能になる。
また、振動伝達板8へ伝えられる弾性波は板波であり、
表面波などに比べて振動伝達板8表面の傷や障害物の影
響を受け難い利点を有する。
Reference numeral 2 denotes a vibrator drive circuit, which amplifies a low-level drive pulse signal supplied from the arithmetic control circuit 1 and supplies the amplified drive pulse signal to a vibrating pen 3 which is a coordinate designating means. The child 4 is driven to generate vibration. The generated vibration is input to the vibration transmission plate 8 via the pen tip 5. The vibration transmission plate 8 is made of, for example, a transparent member such as acrylic or glass, and the coordinate input by the vibration pen 3 is performed by touching a coordinate input effective area (hereinafter referred to as “effective area”) A on the vibration transmission plate 8. Be seen. The oscillator 4
As the vibration frequency of, a value that can generate a plate wave on the vibration transmission plate 8 made of glass or the like is selected. Furthermore, if this vibration frequency is set to a resonance frequency including the pen tip 5, efficient conversion from electrical vibration to mechanical vibration becomes possible.
The elastic wave transmitted to the vibration transmission plate 8 is a plate wave,
It has an advantage that it is less susceptible to scratches and obstacles on the surface of the vibration transmission plate 8 as compared with surface waves.

【0020】7は防振材で、振動伝達板8の外周部に設
置され、振動伝達板8の端面で反射された反射波を減衰
させて、反射波が振動伝達板8中央部へ戻るのを防止す
る。6a〜6dはそれぞれ振動センサで、振動伝達板8
の四隅近傍に配設された圧電素子などであり、機械的振
動を電気信号に変換する。9は信号波形検出回路で、振
動センサ6a〜6dから出力され付図示の増幅回路で増
幅された信号を入力して、信号処理を行った結果を演算
制御回路1へ出力する。演算制御回路1は、信号波形検
出回路9から入力された信号によって座標位置を演算す
る。なお、演算制御回路1および信号波形検出回路9の
詳細については後述する。
A vibration isolator 7 is installed on the outer peripheral portion of the vibration transmitting plate 8 to attenuate the reflected wave reflected by the end face of the vibration transmitting plate 8 so that the reflected wave returns to the central portion of the vibration transmitting plate 8. Prevent. 6a to 6d are vibration sensors, and the vibration transmission plate 8
A piezoelectric element or the like disposed near the four corners of the device, which converts mechanical vibration into an electric signal. A signal waveform detection circuit 9 inputs signals output from the vibration sensors 6a to 6d and amplified by an amplification circuit (not shown), and outputs the result of signal processing to the arithmetic control circuit 1. The arithmetic control circuit 1 calculates the coordinate position based on the signal input from the signal waveform detection circuit 9. The details of the arithmetic control circuit 1 and the signal waveform detection circuit 9 will be described later.

【0021】11は液晶表示器などドット単位の表示が
可能なディスプレイで、振動伝達板8の背後に配置され
ている。10はディスプレイ駆動回路で、振動ペン3が
タッチした位置に対応するディスプレイ11の位置へド
ットを表示する。ディスプレイ11に表示されたドット
は、振動伝達板8を透かして視ることができる。 [演算制御回路]演算制御回路1は、所定周期(例えば
5ms)毎に、振動子駆動回路2へ駆動パルス信号を出力
するとともに、その内部タイマによる計時を開始する。
Reference numeral 11 is a display such as a liquid crystal display capable of displaying in dot units, and is arranged behind the vibration transmission plate 8. Reference numeral 10 denotes a display drive circuit, which displays a dot at a position on the display 11 corresponding to the position touched by the vibrating pen 3. The dots displayed on the display 11 can be seen through the vibration transmission plate 8. [Arithmetic Control Circuit] The arithmetic control circuit 1 has a predetermined cycle (for example,
Every 5 ms), a drive pulse signal is output to the oscillator drive circuit 2 and the internal timer starts timing.

【0022】振動ペン3から振動伝達板8へ入力された
振動は、振動センサ6a〜6dそれぞれに、入力位置か
らの距離に応じて遅延して到達する。信号波形検出回路
9は、後述する波形検出処理によって、振動センサ6a
〜6dそれぞれの振動到達タイミングを示す信号を生成
する。演算制御回路1は、信号波形検出回路9から出力
された各タイミング信号によって、各振動センサ6a〜
6dの振動到達時間を検出し、振動ペン3のタッチ位置
を算出するとともに、算出された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にド
ットを表示する。なお、算出された位置情報は、シリア
ル通信やパラレル通信によって外部機器(不図示)へも
出力される。
The vibration input from the vibration pen 3 to the vibration transmission plate 8 arrives at each of the vibration sensors 6a to 6d with a delay depending on the distance from the input position. The signal waveform detection circuit 9 uses the waveform detection processing described below to perform the vibration sensor 6a.
A signal indicating each vibration arrival timing of ~ 6d is generated. The arithmetic and control circuit 1 uses the timing signals output from the signal waveform detection circuit 9 to detect the vibration sensors 6a to 6a.
The vibration arrival time of 6d is detected, the touch position of the vibrating pen 3 is calculated, and the display drive circuit 10 is driven based on the calculated position information to display dots on the display 11. The calculated position information is also output to an external device (not shown) by serial communication or parallel communication.

【0023】図5は演算制御回路1の構成例を示すブロ
ック図である。同図において、31はワンチップマイク
ロコンピュータなどのCPUで、内部カウンタ,制御手順
を記憶するROM,演算などに使用するRAM,定数などを記
憶する不揮発性メモリを備え、本実施例全体の制御を司
る。33はタイマで、例えばカウンタなどで構成され、
基準クロック(不図示)を計時する。タイマ33は、CP
U31から振動子駆動回路2へ供給される駆動パルス信
号によって、計時を開始する。これによって、計時開始
と振動センサ6a〜6dによる振動検出の同期をとり、
振動が検出されるまでの時間(遅延時間)が計測でき
る。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the arithmetic control circuit 1. In the figure, 31 is a CPU such as a one-chip microcomputer, which is provided with an internal counter, a ROM for storing control procedures, a RAM used for arithmetic operations, and a non-volatile memory for storing constants and the like, and controls the entire embodiment. Take charge. 33 is a timer, which is composed of, for example, a counter,
A reference clock (not shown) is clocked. The timer 33 is CP
The driving pulse signal supplied from the U31 to the vibrator driving circuit 2 starts time counting. This synchronizes the start of timing with the vibration detection by the vibration sensors 6a to 6d,
The time until the vibration is detected (delay time) can be measured.

【0024】35は入力ポートで、信号波形検出回路9
から各振動到達タイミング信号が入力される。34a〜
34dはそれぞれラッチ回路で、入力ポート35からの
振動到達タイミング信号を受信すると、その時点でタイ
マ33の計時値をそれぞれラッチする。36は判定回路
で、四つの振動到達タイミング信号が入力ポート35へ
入力されたか否かを判定する。四つの振動到達タイミン
グ信号が入力されたことを示す信号を判定回路36から
受信したCPU31は、各ラッチ回路34a〜34dにラ
ッチされた時間、つまり遅延時間を読取って所定の演算
を実行して、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、算出した座標位置情報を、I/Oポー
ト37を介して、ディスプレイ駆動回路10へ出力する
とともに、インタフェイス(不図示)へ出力することに
よって、外部へ振動ペン3の座標位置を出力する。
Reference numeral 35 is an input port for the signal waveform detection circuit 9
The respective vibration arrival timing signals are input from. 34a ~
Each of the latch circuits 34d receives the vibration arrival timing signal from the input port 35 and latches the measured value of the timer 33 at that time. A determination circuit 36 determines whether or not four vibration arrival timing signals have been input to the input port 35. The CPU 31, which has received the signals indicating that the four vibration arrival timing signals have been input from the determination circuit 36, reads the time latched by each of the latch circuits 34a to 34d, that is, the delay time, and executes a predetermined calculation, The coordinate position of the vibration pen 3 on the vibration transmission plate 8 is calculated. Then, the calculated coordinate position information is output to the display drive circuit 10 via the I / O port 37 and also to the interface (not shown) to output the coordinate position of the vibrating pen 3 to the outside. .

【0025】 [振動到達時間の検出および距離Lの算出]振動伝播時
間の検出方法および距離Lの算出方法については、従来
技術の説明において、図1〜図3を参照して説明したの
で詳細は省略する。なお、図1のtp信号(g)およびtg信
号(i)が、信号波形検出回路9から演算制御回路1へ入
力される信号であり、信号波形検出回路9は、図2に符
号59で示す部分であり、振動センサ一つに対応して一
つ備えてもよいし、アナログスイッチなどを用いて振動
センサの出力を時分割に選択することによって、図2に
符号59で示した構成一つだけにすることもできる。
[Detection of Vibration Arrival Time and Calculation of Distance L] The method of detecting the vibration propagation time and the method of calculating the distance L have been described with reference to FIGS. Omit it. Note that the tp signal (g) and the tg signal (i) in FIG. 1 are signals input from the signal waveform detection circuit 9 to the arithmetic control circuit 1, and the signal waveform detection circuit 9 is indicated by reference numeral 59 in FIG. One part may be provided corresponding to one vibration sensor, or by selecting the output of the vibration sensor in a time division manner by using an analog switch or the like, one configuration shown by reference numeral 59 in FIG. You can do just that.

【0026】さて、前述したように、図1に示した検出
信号波形(c)のレベルは筆圧などにより変化するので、
位相遅延時間tpの検出点も変化してしまう。図6は信号
(c)のレベルが高くなった場合の群遅延時間tg,位相遅
延時間tpと距離Lとの関係を模式的に示す図である。同
図において、実線は信号(c)のレベルが高い状態の関係
を、破線は該レベルが基準値の状態の関係をそれぞれ示
している。
As described above, the level of the detection signal waveform (c) shown in FIG. 1 changes due to the writing pressure, etc.
The detection point of the phase delay time tp also changes. Figure 6 is a signal
It is a figure which shows typically the relationship of the group delay time tg, the phase delay time tp, and the distance L when the level of (c) becomes high. In the figure, the solid line shows the relationship when the level of the signal (c) is high, and the broken line shows the relationship when the level is the reference value.

【0027】表1は、信号(c)の各レベルで得られる位
相遅延時間tpと距離Lとの関係より、最小自乗法によっ
て得た位相速度Vpと周波数f(周波数fの定義は従来技術
の項を参照)との一例を示す。同表において、検出点番
号は検出点の位置を示し、若い番号ほど信号(c)の先頭
に近付くことを表している。
Table 1 shows that the phase velocity Vp and the frequency f obtained by the method of least squares (the definition of the frequency f is defined in the prior art based on the relationship between the phase delay time tp and the distance L obtained at each level of the signal (c). (See section) and an example. In the table, the detection point number indicates the position of the detection point, and the lower the number, the closer to the beginning of the signal (c).

【0028】[0028]

【表1】 この表から明らかなように、最小自乗法によって得られ
た位相速度Vpは、検出点によって異なった値になる。前
述したように、距離Lは、位相遅延時間tp,群遅延時間t
g および予め設定された定数(位相速度Vp,群速度Vg,
周波数f)から計算されるので、同一の定数を用いて距
離Lを計算する場合に位相遅延時間tpの検出点が移動す
ると、その計算結果に誤差が発生し、強いては座標算出
精度を低下させることになる。つまり、本実施例は、こ
の位相遅延時間tpの検出点を特定して、それに対応する
位相速度Vpをによって座標を算出するものである。従っ
て、位相遅延時間tpの検出点毎に設定される定数を、演
算制御部1の不揮発性メモリなどに記憶させ、検出点を
特定して距離Lを算出するのに有効な定数を選択するこ
とによって、精度の良く座標を算出するものである。
[Table 1] As is clear from this table, the phase velocity Vp obtained by the least squares method has different values depending on the detection points. As described above, the distance L is the phase delay time tp, the group delay time t
g and preset constants (phase velocity Vp, group velocity Vg,
Since it is calculated from the frequency f), when the distance L is calculated using the same constant, if the detection point of the phase delay time tp moves, an error will occur in the calculation result, and the coordinate calculation accuracy will be degraded if anything. It will be. That is, in this embodiment, the detection point of the phase delay time tp is specified, and the coordinates are calculated by the phase velocity Vp corresponding to the detection point. Therefore, the constant set for each detection point of the phase delay time tp should be stored in the non-volatile memory of the arithmetic control unit 1 or the like, and a constant effective for calculating the distance L by specifying the detection point should be selected. The coordinate is calculated with high accuracy.

【0029】[検出点の特定]次に、位相遅延時間tpの
検出点特定方法を説明する。図6において、基準レベル
の検出信号波形(c)が入力された場合、ある座標入力点
における群遅延時間tgが求められれば、それに対する位
相遅延時間tpが求められ、基準状態の定数を用いて式
(3)によって整数nを求めることができる。つまり、基準
レベルの信号(c)が入力されれば、群遅延時間tgに対し
て整数nを一義的に求めることができ、例えば振動ペン
3と振動センサ6a〜6d間の距離γにおける群遅延時
間tgと位相遅延時間tp、および式(3)から整数n=βが得
られる。
[Identification of Detection Point] Next, a method of identifying the detection point of the phase delay time tp will be described. In FIG. 6, when the reference level detection signal waveform (c) is input, if the group delay time tg at a certain coordinate input point is found, the phase delay time tp for it is found, and the constant of the reference state is used. formula
The integer n can be obtained by (3). That is, if the signal (c) of the reference level is input, the integer n can be uniquely obtained with respect to the group delay time tg. For example, the group delay at the distance γ between the vibration pen 3 and the vibration sensors 6a to 6d. From the time tg, the phase delay time tp, and the equation (3), the integer n = β is obtained.

【0030】ところが、信号(c)のレベルが大きくなる
と、図1に示したように、群遅延時間tgには変化はない
が位相遅延時間tpがtp(High)になり、式(3)より得られ
る整数nがβ+1になる。従って、群遅延時間tgが得られ
た場合、基準レベルでは整数n=βが得られるのに、信号
(c)のレベルが大きい場合はn=β+1が得られることにな
るので、基準レベルよりもレベルが高く、基準レベルの
検出点よりも一つ前の検出点であることが判定できる。
つまり、群遅延時間tgとそれに対応する基準レベルでの
整数nとの関係を予め求め、この関係を記憶しておけば
検出点を特定することができる。
However, when the level of the signal (c) increases, as shown in FIG. 1, the group delay time tg does not change, but the phase delay time tp becomes tp (High). The obtained integer n becomes β + 1. Therefore, when the group delay time tg is obtained, the integer n = β is obtained at the reference level, but the signal
When the level of (c) is large, n = β + 1 is obtained, so it can be determined that the level is higher than the reference level and is one detection point before the detection point of the reference level.
That is, the detection point can be specified by previously obtaining the relationship between the group delay time tg and the integer n at the corresponding reference level and storing this relationship.

【0031】ここで、式(3)により計算される整数nは基
準レベルでの定数を用いると説明したが、式(3)の性質
上整数化(例えば小数点以下を四捨五入する)している
ので、近似的な定数(例えば基準レベルでの定数)を用
いても、正確に整数nを求めることができる。従って、
式(3)によって近似的な定数を用いて整数nの計算を実行
し、群遅延時間tgと比較することで検出点を特定して、
正確な定数(位相速度Vp,周波数f(=Vp/λp))を予め記
憶した定数の中から抽出することが可能になり、式(2)
によって正確な距離Lを求めることができる。
Although it has been described here that the integer n calculated by the equation (3) uses a constant at the reference level, it is converted into an integer (for example, the fractional part is rounded off) because of the property of the equation (3). , An integer n can be accurately obtained by using an approximate constant (for example, a constant at the reference level). Therefore,
By performing the calculation of the integer n using the approximate constant by the formula (3), specify the detection point by comparing with the group delay time tg,
It becomes possible to extract accurate constants (phase velocity Vp, frequency f (= Vp / λp)) from the constants stored in advance, and formula (2)
An accurate distance L can be obtained by.

【0032】図7は上述した処理の手順例を示すフロー
チャートである。同図において、ステップS1で群遅延
時間tgと位相遅延時間tpを検出し、ステップS2で式
(3)によって整数nを算出し、ステップS3で、群遅延時
間tgと整数nを比較して、位相遅延時間tpの検出点を特
定する。続いて、ステップS4で設定された定数の中か
ら有効な定数を抽出し、ステップS5で抽出された定数
と式(2)によって距離Lを算出し、ステップS6で得られ
た距離Lに基づいて座標を算出する。
FIG. 7 is a flow chart showing a procedure example of the above-mentioned processing. In the figure, the group delay time tg and the phase delay time tp are detected in step S1, and the equation is calculated in step S2.
The integer n is calculated by (3), and the group delay time tg is compared with the integer n in step S3 to specify the detection point of the phase delay time tp. Then, a valid constant is extracted from the constants set in step S4, the distance L is calculated by the constant extracted in step S5 and the equation (2), and based on the distance L obtained in step S6. Calculate the coordinates.

【0033】[座標位置の算出]図8は振動伝達板8上
の振動ペン3の座標位置を算出する原理を説明する図で
ある。同図において、振動伝達板8の四隅近傍に配設さ
れた振動センサ6a〜6dの位置をそれぞれSa〜Sdとす
ると、先に説明した原理に基づいて、振動ペン3の位置
Pから各振動センサの位置Sa〜Sdまでの直線距離da〜dd
を求めることができる。そして、演算制御回路1は、こ
の直線距離da〜ddに基づいて、次式により振動伝達板8
の中央を原点Oとする位置Pの座標(x,y)を算出する。
[Calculation of Coordinate Position] FIG. 8 is a diagram for explaining the principle of calculating the coordinate position of the vibration pen 3 on the vibration transmission plate 8. In the figure, assuming that the positions of the vibration sensors 6a to 6d arranged near the four corners of the vibration transmission plate 8 are Sa to Sd, respectively, the position of the vibrating pen 3 is based on the principle described above.
Linear distance from P to each vibration sensor position Sa to Sd da to dd
Can be asked. Then, the arithmetic control circuit 1 calculates the vibration transmission plate 8 by the following equation based on the linear distances da to dd.
The coordinates (x, y) of the position P with the center O as the origin O are calculated.

【0034】x=(da+db)(da-db)/2X …(4) y=(da+dc)(da-dc)/2Y …(5) ただし、X: Sa-Sb間の距離 Y: Sa-Sc間の距離 なお、上式では、三つの振動センサまでの距離Lから位
置Pの座標を算出する例を説明したが、幾何学的には二
個以上の振動センサによって座標を算出でき、振動セン
サの個数は製品スペックに応じて設定する。なお、本実
施例においては、四つ目の振動センサの距離情報を、得
られた位置Pの座標を検証するのに利用している。ま
た、位置Pと振動センサの位置との距離Lが離れると、検
出レベルが低下してノイズの影響を受け易くなるので、
例えば、検出レベルが大きい三つの振動センサの出力を
選択して、座標Pを算出することもできる。
X = (da + db) (da-db) / 2X (4) y = (da + dc) (da-dc) / 2Y (5) where X: Sa-Sb distance Y : Sa-Sc distance In the above formula, an example of calculating the coordinates of the position P from the distance L to the three vibration sensors was explained, but geometrically the coordinates are calculated by two or more vibration sensors. Yes, the number of vibration sensors is set according to the product specifications. In this embodiment, the distance information of the fourth vibration sensor is used to verify the coordinates of the obtained position P. Further, if the distance L between the position P and the position of the vibration sensor is increased, the detection level is lowered and it is easy to be affected by noise.
For example, the coordinates P can be calculated by selecting the outputs of the three vibration sensors having a high detection level.

【0035】以上説明したように、本実施例によれば、
検出信号波形の位相周期が一定でなくても、極めて高精
度に振動入力位置の座標を算出することができる。しか
も、このように構成することで、信号波形の先頭部分を
検出点として用いることができ、座標を入力できない無
効エリアを小さくすることができ、装置を小型化するこ
とができる。
As described above, according to this embodiment,
Even if the phase cycle of the detection signal waveform is not constant, the coordinates of the vibration input position can be calculated with extremely high accuracy. Moreover, with this configuration, the head portion of the signal waveform can be used as the detection point, the invalid area where coordinates cannot be input can be reduced, and the device can be downsized.

【0036】[0036]

【第2実施例】以下、本発明にかかる第2実施例の座標
入力装置を説明する。なお、第2実施例において、第1
実施例と略同様の構成については、同一符号を付して、
その詳細説明を省略する。本実施例は、第1実施例と異
なる方法で位相遅延時間tpの検出点を特定するものであ
る。
[Second Embodiment] A coordinate input device according to a second embodiment of the present invention will be described below. In the second embodiment, the first
About the same configuration as the embodiment, the same reference numerals are given,
Detailed description thereof will be omitted. In this embodiment, the detection point of the phase delay time tp is specified by a method different from that of the first embodiment.

【0037】まず、検出信号波形(c)のレベルが基準状
態にあるものと仮定して、検出された郡遅延時間tg,位
相遅延時間tpと、基準状態の定数とを用いて幾何学計算
を実行し、その有効性を判定する。つまり、基準状態に
対応する定数と式(1)〜(3)を用いて各振動センサに対応
する距離Lを計算し、式(4),(5)によって座標P(x,y)を算
出する。ここで、さらに次のような計算を実行するが、
図9を参照して具体的に説明する。
First, assuming that the level of the detected signal waveform (c) is in the reference state, a geometric calculation is performed using the detected group delay time tg, the phase delay time tp, and the reference state constant. Run and determine its effectiveness. That is, the distance L corresponding to each vibration sensor is calculated using the constant corresponding to the reference state and the formulas (1) to (3), and the coordinate P (x, y) is calculated by the formulas (4) and (5). To do. Now, perform the following further calculations,
This will be specifically described with reference to FIG.

【0038】図9において、計算された距離da,db,dcが
正しければ、振動ペン3の位置として点P(x,y)が得られ
る。しかし、点Scに配置された振動センサに関する距離
に大きな誤差が含まれ、その距離がdc*と計算されて、
振動ペン3の位置として点P*(x,y')が得られたとする。
この座標P*(x,y')から逆算することによって、振動ペン
3と各振動センサ間の距離を得ることができる。この逆
算によって得られた距離と、遅延時間から計算される距
離とを比較することによって、正しい定数が選択されて
いるか否かを判断でき、不正な定数が選択されたと判断
した場合は、別の定数を選択し、該定数と式(1)〜(3)を
用いて各振動センサに対応する距離Lを計算し、式(4),
(5)によって座標P(x,y)を算出する。
In FIG. 9, if the calculated distances da, db, dc are correct, the point P (x, y) is obtained as the position of the vibrating pen 3. However, a large error is included in the distance regarding the vibration sensor arranged at the point Sc, and the distance is calculated as dc * ,
It is assumed that a point P * (x, y ') is obtained as the position of the vibrating pen 3.
The distance between the vibration pen 3 and each vibration sensor can be obtained by performing back calculation from this coordinate P * (x, y '). By comparing the distance obtained by this back calculation with the distance calculated from the delay time, it can be judged whether the correct constant is selected, and if it is judged that the incorrect constant is selected, another A constant is selected, the distance L corresponding to each vibration sensor is calculated using the constant and the formulas (1) to (3), and the formula (4),
The coordinate P (x, y) is calculated by (5).

【0039】本実施例は、このような計算を繰返し実行
し、すべてのセンサに対して、逆算した距離と遅延時間
から計算される距離とが等しくなった場合、そのときの
座標値を出力する。従って、精度の良い信頼性のある座
標値を得ることができる。以上説明したように、本実施
例によれば、第1実施例と同様の効果を得ることができ
る。
In this embodiment, such calculation is repeatedly executed, and when the distance calculated backward and the distance calculated from the delay time become equal to all the sensors, the coordinate value at that time is output. . Therefore, accurate and reliable coordinate values can be obtained. As described above, according to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

【0040】[0040]

【第3実施例】以下、本発明にかかる第3実施例の座標
入力装置を説明する。なお、第3実施例において、第1
実施例と略同様の構成については、同一符号を付して、
その詳細説明を省略する。以上説明した実施例におい
て、そのラッチ回路34a〜34dにラッチされた振動
伝達時間には、図10に一例を示すように、位相回路遅
延時間etpおよび群回路遅延時間etgが含まれている。さ
らに、これらの時間には、回路による遅延時間の他に、
振動ペン3のペン先5を振動が伝播する時間なども含ま
れている。つまり、振動ペン3と振動センサとの距離が
零の場合でも、群遅延時間tg,位相遅延時間tpは零には
ならない。これらによって生じる誤差は、振動ペン3か
ら振動伝達板8を介して振動センサへの振動伝達の際
に、必ず同量である。
[Third Embodiment] A coordinate input device according to a third embodiment of the present invention will be described below. In the third embodiment, the first
About the same configuration as the embodiment, the same reference numerals are given,
Detailed description thereof will be omitted. In the embodiment described above, the vibration transmission time latched by the latch circuits 34a to 34d includes the phase circuit delay time etp and the group circuit delay time etg as shown in FIG. Furthermore, in these times, in addition to the delay time due to the circuit,
The time when vibration propagates through the pen tip 5 of the vibrating pen 3 is also included. That is, even when the distance between the vibration pen 3 and the vibration sensor is zero, the group delay time tg and the phase delay time tp do not become zero. The errors caused by these are always the same when the vibration is transmitted from the vibration pen 3 to the vibration sensor via the vibration transmission plate 8.

【0041】そこで、例えば図8の原点Oから振動セン
サ6aの位置Saまでの距離Raを、 Ra=√{(X/2)2+(Y/2)2} …(6) として、原点Oにおいて振動ペン3で入力を行い、実測
された原点Oから位置Saまでの振動伝達時間をtg0*,tp
0*、また、原点Oから位置Saまで実際に伝播するのにか
かる時間をtg0,tpzとすれば、 tg0*=tg0+etg …(7) tp0*=tp0+etp …(8) の関係がある。
Therefore, for example, the distance Ra from the origin O in FIG. 8 to the position Sa of the vibration sensor 6a is Ra = √ {(X / 2) 2 + (Y / 2) 2 } ... (6), and the origin O At the vibration pen 3, the vibration transmission time measured from the origin O to the position Sa is tg0 * , tp
0 * Also, if the time it takes to actually propagate from the origin O to the position Sa is tg0, tpz, tg0 * = tg0 + etg… (7) tp0 * = tp0 + etp… (8) is there.

【0042】一方、任意の入力点Pでの実測値tg*,tp
*は、 tg*=tg+etg …(9) tp*=tp+etp …(10) である。式(7)と式(9)の差、式(8)と式(10)の差をそれ
ぞれ求めると、 tg*-tg0*=(tg+etg)-(tg0+etg)=tg-tg0 …(11) tp*-tp0*=(tp+etp)-(tp0+etp)=tp-tp0 …(12) となり、各伝達遅延時間に含まれる位相回路遅延時間et
pおよび群回路遅延時間etgが除去される。つまり、 tg=tg*-tg0* …(13) tp=tp*-tp0* …(14) として、式(1),(2),(3)を用いて距離Lを計算し、その値
に位置Saと原点O間の距離Raを加えることで、振動ペン
3と振動センサ6a間の距離daを正確に求めることがで
きる。
On the other hand, the measured value tg * , tp at an arbitrary input point P
* Is tg * = tg + etg… (9) tp * = tp + etp… (10). Obtaining the difference between Equation (7) and Equation (9) and the difference between Equation (8) and Equation (10), respectively, tg * -tg0 * = (tg + etg)-(tg0 + etg) = tg-tg0 ... (11) tp * -tp0 * = (tp + etp)-(tp0 + etp) = tp-tp0… (12), which is the phase circuit delay time et included in each transmission delay time.
p and the group circuit delay time etg are removed. That is, tg = tg * -tg0 * … (13) tp = tp * -tp0 * … (14), calculate the distance L using the formulas (1), (2), (3), By adding the distance Ra between the position Sa and the origin O, the distance da between the vibration pen 3 and the vibration sensor 6a can be accurately obtained.

【0043】以上の、原点Oにおける実測値tg0*,tp0*
よび各振動センサと原点Oとの距離Ra〜Rdを、出荷時な
どに演算制御部1の不揮発性メモリに記憶して、式(1),
(2),(3)を計算する前に、式(13),(14)を実行することに
より精度の高い計測を行う。さてここで、検出信号波形
(c)のレベルによって位相遅延時間tpの検出点が変化す
ることを考慮して、先に説明した位相回路遅延時間etp
の補正方法について検討してみる。
The measured values tg0 * , tp0 * at the origin O and the distances Ra to Rd between each vibration sensor and the origin O are stored in the non-volatile memory of the arithmetic control unit 1 at the time of shipping, and the expression ( 1),
Before calculating (2) and (3), highly accurate measurement is performed by executing equations (13) and (14). Now, here is the detection signal waveform
Considering that the detection point of the phase delay time tp changes depending on the level of (c), the phase circuit delay time etp
Consider the correction method of.

【0044】検出信号波形(c)中で検出点が変化する領
域の位相周期が同一であれば、式(3)による整数nの計算
で補正されて誤差を生じることはない。しかし、その周
期は先に述べたように同一ではなく、同一と仮定して計
算すれば誤差が生じる。つまり、図10に一例を示すよ
うに、位相回路遅延時間は、検出信号波形(c)が基準レ
ベルのときのetpに対して、レベルが高くなった場合はe
tp(High)になり、この時間差が基準レベルの定数で表さ
れる時間差(=1/f)と一致しないため、誤差を生じること
を意味する。
If the phase period of the region where the detection point changes in the detection signal waveform (c) is the same, no error is caused by the correction in the calculation of the integer n by the equation (3). However, the cycles are not the same as described above, and an error will occur if calculations are made assuming the same. That is, as shown in an example in FIG. 10, the phase circuit delay time is e when the level becomes higher than etp when the detection signal waveform (c) is at the reference level.
It becomes tp (High), and this time difference does not match the time difference (= 1 / f) represented by the constant of the reference level, which means that an error occurs.

【0045】従って、本実施例においては、位相遅延時
間tpの検出点を特定し、それに応じた原点Oから振動セ
ンサまでの実測振動伝達時間tg0*,tp0*を用いて、座標
を算出する。なお、位相遅延時間tpの検出点特定方法は
前述した実施例の方法を用いればよく、検出点毎の原点
Oから振動センサまでの振動伝達時間は、出荷時などに
予め演算制御部1の不揮発性メモリに記憶されている。
Therefore, in this embodiment, the detection point of the phase delay time tp is specified, and the coordinates are calculated using the measured vibration transmission times tg0 * and tp0 * from the origin O to the vibration sensor corresponding thereto. The method for identifying the detection point of the phase delay time tp may be the method of the above-described embodiment.
The vibration transmission time from O to the vibration sensor is stored in advance in the nonvolatile memory of the arithmetic control unit 1 at the time of shipping.

【0046】以上説明したように、本実施例によれば、
各伝達遅延時間に含まれる位相回路遅延時間etpおよび
群回路遅延時間etgが除去することができ、極めて高精
度に振動入力位置の座標を算出することができる。以上
説明したように、本発明は高精度で座標を算出すること
を目的としてなされたものであり、第1実施例で説明し
た定数の変更だけであっても、第3実施例で説明した基
準距離における振動伝達時間値の変更だけであってもか
まわない。また、両者を組合わせて同時に実施してもか
まわないが、どちらか一方の実施のみでも優れた効果を
得ることができる。
As described above, according to this embodiment,
The phase circuit delay time etp and the group circuit delay time etg included in each transmission delay time can be removed, and the coordinates of the vibration input position can be calculated with extremely high accuracy. As described above, the present invention has been made for the purpose of calculating coordinates with high accuracy. Even if only the constants described in the first embodiment are changed, the criteria described in the third embodiment are used. It is also possible to change only the vibration transmission time value in the distance. Further, both may be combined and carried out at the same time, but excellent effects can be obtained by carrying out either one.

【0047】なお、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、一つの機器からなる装置に適
用してもよい。また、本発明は、システムあるいは装置
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。
The present invention may be applied to a system composed of a plurality of devices or an apparatus composed of a single device. Further, it goes without saying that the present invention can be applied to the case where it is achieved by supplying a program to a system or an apparatus.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上、本発明によれば、振動検出手段か
ら出力された信号波形中の所定点を検出して到達時間を
検出し、信号波形中の所定点の位置を判定した結果に基
づいて、予め設定された振動波の伝播に関する複数の定
数の中から有効な定数と、予め設定された基準距離に関
する複数の到達基準時間の中から有効な到達基準時間と
を抽出し、検出された到達時間と、抽出された定数およ
び到達基準時間とから前記座標指示手段によって指示さ
れた位置を算出する座標入力装置およびその方法を提供
でき、例えば、検出信号波形の位相周期が一定でなくて
も、極めて高精度に振動入力位置の座標を算出すること
ができる効果がある。しかも、信号波形の先頭部分を検
出点として用いることができ、座標を入力できない無効
エリアを小さくすることができ、装置を小型化すること
ができる効果もある。
As described above, according to the present invention, the arrival time is detected by detecting the predetermined point in the signal waveform output from the vibration detecting means, and the position of the predetermined point in the signal waveform is determined based on the result. Then, an effective constant is extracted from a plurality of preset constants relating to the propagation of the vibration wave, and an effective arrival reference time is extracted from a plurality of arrival reference times relating to the preset reference distance, and the detected constant detection time is detected. It is possible to provide a coordinate input device and method for calculating the position indicated by the coordinate indicating means from the arrival time, the extracted constant and the arrival reference time, and for example, even if the phase cycle of the detection signal waveform is not constant. There is an effect that the coordinates of the vibration input position can be calculated with extremely high accuracy. Moreover, the leading portion of the signal waveform can be used as the detection point, the invalid area where coordinates cannot be input can be reduced, and the device can be downsized.

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

【図1】振動センサが出力する信号波形と、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。
FIG. 1 is a diagram for explaining a signal waveform output by a vibration sensor and a measurement process of a vibration transmission time based on the signal waveform.

【図2】信号波形処理を実行する構成を示すブロック図
である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration for executing signal waveform processing.

【図3】得られた群遅延時間tg,位相遅延時間tpとペン
−センサ間距離Lとの関係を模式的に示す図である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing the relationship between the obtained group delay time tg, phase delay time tp, and pen-sensor distance L.

【図4】本発明にかかる一実施例の座標入力装置の構成
例を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of a coordinate input device according to an embodiment of the present invention.

【図5】図1の演算制御回路の構成例を示すブロック図
である。
5 is a block diagram showing a configuration example of an arithmetic control circuit in FIG.

【図6】検出信号波形のレベルが高くなった場合の群遅
延時間tg,位相遅延時間tpと距離Lとの関係を模式的に
示す図である。
FIG. 6 is a diagram schematically showing the relationship between the group delay time tg, the phase delay time tp, and the distance L when the level of the detection signal waveform is high.

【図7】本実施例の座標算出処理手順の一例を示すフロ
ーチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing an example of a coordinate calculation processing procedure of the present embodiment.

【図8】本実施例の振動伝達板上の振動ペンの座標位置
を算出する原理を説明する図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating the principle of calculating the coordinate position of the vibrating pen on the vibration transmitting plate according to the present embodiment.

【図9】本発明にかかる第2実施例の位相遅延時間tpの
検出点を特定する方法を説明する図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a method of identifying a detection point of a phase delay time tp according to a second embodiment of the present invention.

【図10】測定された振動伝達時間に含まれる位相回路
遅延時間etpおよび群回路遅延時間etgを示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a phase circuit delay time etp and a group circuit delay time etg included in the measured vibration transmission time.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 演算制御回路 2 振動子駆動回路 3 振動ペン 6a〜6d 振動センサ 7 防振材 8 振動伝達板 9 信号波形検出回路 10 ディスプレイ駆動回路 11 ディスプレイ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Arithmetic control circuit 2 Transducer drive circuit 3 Vibrating pen 6a-6d Vibration sensor 7 Anti-vibration material 8 Vibration transmission plate 9 Signal waveform detection circuit 10 Display drive circuit 11 Display

───────────────────────────────────────────────────── 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 時岡 正樹 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Yuichiro Yoshimura 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Masaki Tokioka 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Incorporated (72) Inventor Atsushi Tanaka 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 座標指示手段から振動伝達板へ入力され
た弾性振動波が振動検出手段へ到達するまでに要した到
達時間を基に、該座標指示手段によって指示された該振
動伝達板上の位置を算出する座標入力方法であって、 前記振動検出手段から出力された信号波形中の所定点を
検出して前記到達時間を検出するとともに、 前記信号波形中の前記所定点の位置を判定し、 その判定結果に基づいて、予め設定された前記振動波の
伝播に関する複数の定数の中から有効な定数と、予め設
定された基準距離に関する複数の到達基準時間の中から
有効な到達基準時間とを抽出し、 検出された到達時間と、抽出された定数および到達基準
時間とから前記座標指示手段によって指示された位置を
算出することを特徴とする座標入力方法。
1. Based on the arrival time required for the elastic vibration wave input from the coordinate designating means to the vibration transmitting plate to reach the vibration detecting means, the position on the vibration transmitting plate is designated by the coordinate designating means. A coordinate input method for calculating a position, wherein the arrival time is detected by detecting a predetermined point in the signal waveform output from the vibration detecting means, and the position of the predetermined point in the signal waveform is determined. Based on the determination result, a constant that is effective from among a plurality of preset constants related to the propagation of the vibration wave, and a valid arrival reference time from a plurality of arrival reference times related to the preset reference distance, The coordinate input method is characterized in that the position designated by the coordinate designating means is calculated from the detected arrival time, the extracted constant and the arrival reference time.
【請求項2】 座標指示手段から振動伝達板へ入力され
た弾性振動波が振動検出手段へ到達するまでに要した到
達時間を基に、該座標指示手段によって指示された該振
動伝達板上の位置を算出する座標入力装置であって、 前記振動検出手段から出力された信号波形中の所定点を
検出して前記到達時間を検出する到達時間検出手段と、 前記信号波形中の前記所定点の位置を判定する判定手段
と、 前記判定手段の判定結果に基づいて、予め設定された前
記振動波の伝播に関する複数の定数の中から有効な定数
と、予め設定された基準距離に関する複数の到達基準時
間の中から有効な到達基準時間とを抽出する抽出手段
と、 前記到達時間検出手段によって検出された到達時間と、
前記抽出手段によって抽出された定数および到達基準時
間とから前記座標指示手段によって指示された位置を算
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。
2. The vibration transmission plate instructed by the coordinate instruction unit based on the arrival time required for the elastic vibration wave input from the coordinate instruction unit to the vibration transmission plate to reach the vibration detection unit. A coordinate input device for calculating a position, the arrival time detection means for detecting a predetermined point in the signal waveform output from the vibration detection means to detect the arrival time, and the predetermined point in the signal waveform Judgment means for judging the position, based on the judgment result of the judgment means, an effective constant from among a plurality of preset constants related to the propagation of the vibration wave, and a plurality of arrival criteria regarding a preset reference distance Extraction means for extracting the effective arrival reference time from the time, and the arrival time detected by the arrival time detection means,
A coordinate input device, comprising: a calculating unit that calculates the position designated by the coordinate designating unit from the constant and the arrival reference time extracted by the extracting unit.
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