JPH07334292A - 超音波座標入力装置 - Google Patents
超音波座標入力装置Info
- Publication number
- JPH07334292A JPH07334292A JP6125497A JP12549794A JPH07334292A JP H07334292 A JPH07334292 A JP H07334292A JP 6125497 A JP6125497 A JP 6125497A JP 12549794 A JP12549794 A JP 12549794A JP H07334292 A JPH07334292 A JP H07334292A
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Abstract
信号双方を利用して、容易に座標値を算出する。 【構成】 座標指示器に超音波信号及び電磁波信号を同
時に発生させる回路を設け、本体側で受信した電磁波信
号から指数曲線信号を発生させ、超音波信号と比較させ
ることにより座標計算を行う。
Description
発せられる電磁波と超音波との伝達時間差より指示点座
標を検出する超音波座標入力装置に関するものである。
やカーソル形状等の座標指示器を用い、タブレット状の
入力点座標をコイルによる電磁誘導により座標検出する
もの、あるいは、抵抗膜により、押下されたタブレット
状の1点の抵抗値の変化により、当該部分の座標検出を
するもの、または、ペンやカーソルから伝達される超音
波振動の所定位置までの伝達時間により、座標検出する
もの等が知られている。
座標入力装置について図5を参照し、以下に座標検出動
作を説明する。図5は、座標入力装置の簡単な回路構成
を示すブロック図であり、座標指示器とタブレットとが
ワイヤで接続された超音波座標入力装置の場合、制御信
号を出力するCPU503からは最低2つのカウンター
517A、517Bと駆動回路504とを同時にスター
トさせるための開始信号を出力する。
3からの開始信号を受けて圧電素子505に駆動信号を
出力し、これを振動させる。 前記駆動回路からの駆動
信号により圧電素子505で発生した振動エネルギー
は、ホーン501を介して振動伝達板502に入射され
る。
ネルギーは超音波の振動波として振動伝達板502を介
して伝搬され、前記振動伝達板502に設けられた少な
くとも2つのセンサー507A、507Bでそれぞれ検
出される。センサー507A、507Bで検出された各
超音波信号はセンサー507A、507Bに対応して設
けられた前置増幅回路508A、508Bを介してそれ
ぞれ増幅され、波形検出回路511A、511Bに入力
される。
は、各センサーで検出した超音波信号を波形処理し、所
定の波形成分の到達タイミングを検出すると同時に、前
記波形検出回路511A、511Bからはカウンター5
17A、517Bを停止させるための信号が出力され、
カウンター517A、517Bは停止する。
503で監視されており、前記CPU503では前記カ
ウンタの停止と共にカウンタ値、換言すれば、超音波信
号の各センサー間の超音波検出時間情報から入力点の座
標を算出する。
超音波振動を利用した座標入力装置には、以下の課題が
あった。 (1)座標指示器がタブレットに対してワイヤレス方式
である場合は、少なくともセンサ、前置増幅回路、波形
検出回路及びカウンタがそれぞれ3セット必要となり、
この結果、回路構成ならびに、超音波信号の検出が複雑
となり、処理時間が長くなることが考えられる。 (2)ワイヤレス方式の場合、振動伝達板の板面に対す
る操作者の手の置き方、座標指示器の持ち方、操作時の
振動伝達板への押圧、温度あるいは設置条件等の使用環
境により、座標値を誤検出する可能性があった。 (3)座標指示器がワイヤ接続方式の場合は、操作性が
悪く、コストもかかり、CPUからは、定期的に開始信
号を発生する必要があることから消費電流が大きくなっ
てしまう。
させる手段と、該超音波に同期して発生する電磁波から
なる基準信号発生手段と、前記超音波信号を検出する検
出手段と、前記電磁波を検出する手段と、超音波の距離
特性および温度特性を考慮した超音波に対する基準信号
を生成する手段と、前記超音波の検出信号からノイズ信
号カットする信号処理手段と、超音波信号と基準信号と
を比較する比較手段と、基準信号受信時以降、前記超音
波信号が前記基準信号に対して信号レベルが大きくなっ
た最初の時点からゼロクロスまでの時間を算出する手段
とを備えることにより、簡単な回路構成で高速処理かつ
高精度な超音波座標入力装置を実現するものである。
設けられた起動スイッチを操作することにより、制御回
路から開始信号が昇圧回路に出力され、電池電圧を昇圧
する。同時に、前記制御回路からの一定周期の超音波お
よび電磁波発生パルスを前記昇圧電圧レベルで駆動回路
を介して圧電素子およびコイルに印加することにより座
標指示器から超音波および電磁波を発生する。
段として設けられたセンサあるいはコイルで検出する。
超音波においては、前置増幅回路、フィルター、超音波
増幅回路等により信号処理を施し、一方、電磁波におい
ては、受信した電磁波を電磁波増幅回路により増幅し、
波形整形回路による波形整形を行って基準信号としての
波形生成を施し、前記超音波増幅回路からの出力と比較
回路で比較し、起動スイッチを操作後、最初に検出した
電磁波信号をスタート信号とし、前記超音波信号が基準
信号より大きくなった最初の時点で、かつ超音波信号が
ゼロクロスした時点を最後とした電磁波に対する超音波
の遅延時間をカウンタにより算定し、既知の複数のセン
サー等の検出手段間の距離と各センサー毎の超音波信号
の遅延時間から超音波発信源の位置を特定し、発振源で
ある座標指示器の座標値を算出する超音波座標検出装置
を得るものである。
ブロック図である。図面において、座標指示器側はスイ
ッチSW、電池1、昇圧回路2、制御回路3、駆動回路
4、圧電素子5、コイル6により構成されている。
圧回路2を介して制御回路3には部分的に常時電源が供
給されている。スイッチSWがオンの状態になると、制
御回路3からは周期的な所定のパルス幅の信号が駆動回
路4に出力されると共に、昇圧回路2に対してスタート
信号が出力され、前記昇圧回路2からは駆動回路4に対
して圧電素子5およびコイル6を駆動するためのドライ
ブ電圧が発生する。
回路4は、前記昇圧回路2の出力電圧レベルで圧電素子
5とコイル6に同時に供給する。一方、制御回路3に
は、座標指示器の消費電流低減のために、一定時間スイ
ッチがオンになっている場合に作動するオートパワーオ
フ回路を有すると共に、スイチッチオフ後、一定の時間
経過しないとスイッチオン動作をしないタイマー回路
と、座標指示器の傾きや操作ミスによるスイッチのオフ
タイミングが速まることを防ぐためにある一定のオフデ
ィレイ回路とを有している。
上がり特性を改善し、座標指示器の応答性を良くするた
め、複数段の回路構成となっており、該昇圧回路の第1
段目からは前記制御回路3に対して常時電源を供給して
いる。一方、最終段の昇圧は、スイッチSWにより起動
される。
の2つのセンサー7A、7B、該センサー7A、7Bに
接続された前置増幅回路8A、8B、該前置増幅回路8
A、8Bに接続されたフィルター9A,9B、該フィル
ター9A,9Bに接続された超音波増幅回路10A,1
0B、比較回路11A,11Bと、電磁波を検出するた
めのコイル12、電磁波増幅回路13、波形整形回路
4、波形生成回路15、制御回路16、カウンタ17と
で構成されている。
器のスイッチSWをオンすることにより座標指示器の圧
電素子5からは超音波信号が、またコイル6からは電磁
波信号がそれぞれ出力され、超音波信号は、本体に組み
込まれたセンサー7により検出され、電磁波信号はコイ
ル12により検出される。しかしながら、検出された超
音波信号は信号レベルが低いため、ノイズによる誤動作
が発生する可能性がある。したがって、検出信号は前置
増幅回路8A,8Bにより増幅され、さらに、該当する
超音波周波数以外の信号を除去するためのフィルター9
A,9Bに入力される。さらに、これら信号の飽和を防
止するため、超音波増幅回路10A,10Bで再度増幅
される。
ターン形成されたコイル12を介して受信するが、コイ
ル12には並列に図示しないコンデンサを接続し、雑音
フィルターを構成している。次に、電磁波の信号レベル
を高めるために電磁波増幅回路13を介して差動増幅
し、その出力を波形整形回路14によりパルス信号に変
換し、このパルスのたち下がりをカウンタ17A,17
Bのスタート信号としている。
傾き、方向により、パルス幅、パルス数が変化するた
め、制御回路16により一定のパルス幅の1パルスに変
換している。波形生成回路15では、前記制御回路16
から出力信号を、一定のバイアスを持った指数曲線信号
に変換している。これは、超音波信号の空気中の伝搬に
おける距離に対し、指数曲線的に振幅レベルが変化する
ためであると同時に、雑音により誘導されたゼロクロス
を排除するためでもある。
11Bに入力され、前記超音波信号と比較される。ま
た、ゼロクロス検出は、前記比較回路11において超音
波信号と基準電圧との比較によって行われる。すなわ
ち、超音波信号レベルが前記指数曲線信号レベルより大
きくなった最初の時点以降の超音波のゼロクロス時点で
カウンタ17は停止し、カウンタ値が制御回路16にフ
ィードバックされる。制御回路16ではカウンタ値から
超音波信号の遅延時間を確認し、センサー7A,7Bが
配置された既知の距離と前記カウンタ値から入力点、す
なわち座標値を算出する。
ー7A、7B間の既知の距離とは、”y”のことであ
り、入力点”P”から各センサー間の距離”x1”、”
x2”は、前記カウンタ値と超音波の1秒あたりの空気
中の遅延時間から算定できる。この”y”、”x
1”、”x2”により、入力点”P”の座標が決定され
る。
波形ならびにタイミングチャートをそれぞれ図2
(A)、図2(B)に示す。すなわち、超音波信号18
と指数曲線信号19の信号振幅は比較器23で比較さ
れ、その結果、比較器23から出力される信号がスレッ
シュ信号21となる。また、超音波信号18と基準電位
との信号振幅を比較器22で比較し、該比較器22の出
力がゼロクロス信号20となる。一方、タイミングチャ
ートにおいて、指数曲線信号19は、図1の波形整形回
路14からの出力信号の立ち下がりで最大振幅となり、
以降指数曲線的に減衰する。
に対して一定の遅延時間後に現れ、”A”点にて指数曲
線信号19より大きい振幅となり、”B”点にてゼロク
ロスしている。スレッシュ信号21は、超音波信号18
が指数曲線信号19より大きい時に”H”となり、ゼロ
クロス信号20は、基準電位以下のときに”H”とな
る。カウンタ停止は、スレッシュ信号21の最初の立ち
上がり後のゼロクロス信号20の立ち上がりである。こ
の指数曲線信号19の立ち上がりからゼロクロス信号2
0の最初の立ち上がり迄の時間”X”がカウンタ値から
制御回路にて算出される。
ンタ17のビット数を増やし、クロックのスピードを早
くすることで入力点の座標の分解能を向上できるばかり
でなく、電磁波信号ならびに超音波信号のサンプリング
発生周期を短くすることで座標指示器の追従性を良くす
ることができ、切り換え回路を具備することでタブレッ
トのサイズに併せてサンプリング周期と前記カウンタ値
をS/Wで切り換えることも可能となる。
を開示するものであり、実施例1に対してセンサー20
7をさらに増設すると共に、回路の縮小をはかるために
2チャンネル単位での切り替えを可能にした例である。
号処理回路をもって何れかのセンサが超音波信号を誤検
出した場合でも、常に安定した座標検出が可能となる。
すなわち、本発明の基本構成において、座標検出は2つ
のセンサの検出信号によって行われるが、操作ミスある
いは誤動作等を考慮すると、さらに1つ乃至複数のセン
サを設け、これらのセンサーのうち、何れかのセンサー
が信号検出不能になった時、リアルタイムに他のセンサ
ーに切り換えて、確実な信号検出を行うことができる。
EL”信号にて選択されたセンサー207の内、1つも
しくは2つが操作者の手の置き方や座標指示器の持ち方
等により誤検出した場合に、次のサンプリング時以降
に、”SEL”信号を切り換えて別の2つのセンサー2
07の組み合わせにより座標検出することにより、前記
課題を解決できる。また、常時特定のセンサー207が
誤検出している場合は、アラーム等により操作者に認識
させ、センサー207の交換を促すことも可能である。
信号処理回路を設ければ任意のセンサー207の組合せ
にて座標検出が可能となる。
電磁波信号とを同時に発生させるための電磁波信号およ
び超音波信号の発生回路を持ち、本体側の受信側には、
前記超音波信号と電磁波信号とをそれぞれ受信するセン
サーおよびコイルを持ち、電磁波信号からは指数曲線信
号を発生する回路を、また超音波信号のための信号処理
回路をされぞれ持ち、これら超音波信号と前記電磁波信
号に基づいた指数曲線信号を比較した結果から座標計算
を行う制御回路を持つことにより、以下の効果を有す
る。 (1)2つだけのセンサーによる超音波検出ができるた
め、回路の縮小化、コスト低減化、処理の簡素化が実現
できる。 (2)耐環境性に優れている。(内外の雑音を排除でき
る。) (3)操作性、信頼性、低消費電力化が実現できる。 (4)高分解能が実現でき、追従性がよくなる。 (5)座標入力面のサイズに合わせた座標検出性能の最
適化が可能。
す機能ブロック図である。
イミングチャートである。
Claims (4)
- 【請求項1】 電池等の駆動エネルギー源を有し、超音
波信号および電磁波信号を同時に出力する座標指示器
と、超音波信号を検出するセンサーにより前記座標指示
器からの超音波信号を検出した後、該超音波信号を増幅
する前置増幅回路と、該前置増幅回路で増幅された超音
波信号の内、不要信号のみを除去するフィルター回路
と、該フィルター回路からの出力信号を増幅する超音波
増幅回路と、コイルで検出された電磁波信号を増幅する
電磁波増幅回路と、該電磁波増幅回路からの出力信号を
デジタル信号に変換する波形整形回路と、該波形整形回
路からの出力信号を規定のパルス信号に変換する制御回
路と、該制御回路からの出力信号を基準として指数曲線
を発生する波形生成回路と、前記超音波増幅回路からの
出力信号と波形生成回路からの出力信号を入力し、これ
ら2つの信号を比較する比較回路と、前記制御回路から
の出力信号を基準信号として、前記比較回路からの出力
信号により電磁波信号の超音波信号に対する遅延時間を
カウントするカウンタ回路とを有する超音波座標入力装
置。 - 【請求項2】 電磁波信号に対し、超音波の伝達特性お
よび温度特性に最適な一定のバイアスを持つ指数曲線波
形を発生させる波形生成回路を有し、該波形生成回路か
ら出力される波形信号に対して超音波信号の最初の最大
振幅以降、最初のゼロクロス時点をポイントとして座標
算出することを特徴とする請求項1記載の超音波座標入
力装置。 - 【請求項3】 超音波検出用センサーは、少なくとも3
つ以上設けられ、切替え回路を介して切り換えられるこ
とを特徴とする請求項1記載の超音波座標入力装置。 - 【請求項4】 センサーは、少なくとも常時2つが使用
状態にあることを特徴とする請求項3記載の超音波座標
入力装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6125497A JPH07334292A (ja) | 1994-06-07 | 1994-06-07 | 超音波座標入力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6125497A JPH07334292A (ja) | 1994-06-07 | 1994-06-07 | 超音波座標入力装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07334292A true JPH07334292A (ja) | 1995-12-22 |
Family
ID=14911574
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6125497A Pending JPH07334292A (ja) | 1994-06-07 | 1994-06-07 | 超音波座標入力装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07334292A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100347519C (zh) * | 2002-01-31 | 2007-11-07 | 富士通株式会社 | 用于坐标输入的超声波长度测量设备和方法 |
-
1994
- 1994-06-07 JP JP6125497A patent/JPH07334292A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100347519C (zh) * | 2002-01-31 | 2007-11-07 | 富士通株式会社 | 用于坐标输入的超声波长度测量设备和方法 |
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Legal Events
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A521 | Written amendment |
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A02 | Decision of refusal |
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