JPH075974A - 超音波座標入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は超音波座標入力装置に関し、信号検出
の精度、および信頼性を高めることを目的とする。 【構成】超音波伝搬体１と、超音波伝搬体１上の適宜位
置を指示して該超音波伝搬体１に超音波を送信する超音
波送信手段２と、超音波伝搬体１の適宜の少なくとも２
ヵ所以上に配置される超音波受信部３とを有し、前記超
音波受信部３での受信信号により超音波入力手段２によ
る超音波伝搬体１上の指示位置を特定する超音波座標入
力装置であって、前記各超音波受信部３は、超音波伝搬
体１の表裏面に対峙して配置される２個の圧電振動子
４、４と、前記圧電振動子４を超音波伝搬体１に押し付
けて超音波伝搬体１上に保持する挟圧体５とから構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、情報処理装置等に使用
される超音波座標入力装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報処理装置への入力手段として
種々のタイプが開発されており、とりわけ、表示パネル
へのポインティングディバイスとして、超音波を利用し
た入力ペンが注目されている。

【０００３】超音波入力ペンによる情報処理装置への入
力は、図５に示すように、超音波送信手段２である入力
ペンにより表示パネルの適宜位置を指示することにより
行われる。

【０００４】表示パネルには、超音波受信部３、３が２
ヵ所以上（図示の例では２カ所）に配置されており、該
表示パネルを超音波伝搬体１として伝搬される超音波が
超音波受信部３において受信されるまでの時間により入
力ペンの表示パネル上の指示位置が特定される。

【０００５】すなわち、図示の例において、入力ペンに
よる指示位置をＰ（ｘ，ｙ）、超音波受信部３の位置を
それぞれＡ（０，０）、Ｂ（ａ，０）、音速をＣ、Ｐ−
Ａ間の超音波の伝搬時間をｔ₁、Ｐ−Ｂ間の伝搬時間を
ｔ₂とすると、 （Ｃ・ｔ₁）² ＝ ｘ² ＋ ｙ² ・・・（１） （Ｃ・ｔ₂）² ＝ （ｘ−ａ）² ＋ ｙ² ・・・（２） （２）−（１）より、 ｘ ＝ { Ｃ²（ｔ₁ ² − ｔ₂ ²）＋ａ²}／（２ａ）・・・（３） （１）、（３）より、 ｙ ＝ [Ｃ²・ｔ₁ ² −{ａ²＋Ｃ²（ｔ₁ ² −ｔ₂ ²）}²／４ａ²]^1/2・・（４） としてＰの座標が特定される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記超音波
受信部３は、超音波が操作板を伝搬する際に発生するＬ
ａｍｂ波の中でＳ0波やＡ0波を積極的に検出するため
に、例えば、図６に示すように、一対の圧電振動子４、
４を超音波伝搬体１の表裏面に接着することにより形成
されているが、圧電振動子４を正確に対向させて接着固
定することが困難であり、接着位置の相互のずれによ
り、検出信号の位相がずれて表裏の圧電振動子４により
受信した波を加算することが困難となり、最悪の場合、
相互に打ち消し合って信号を検出できないという問題が
発生しやすいという欠点を有するものであった。

【０００７】なお、図６において矢印は分極方向を示
し、図６（ａ）は、Ｓ0波を検出するための回路構成
を、図６（ｂ）はＡ0波を積極的に検出するための回路
構成をそれぞれ示す。

【０００８】本発明は、以上の欠点を解消すべくなされ
たものであって、信号検出の精度、および信頼性の高い
超音波座標入力装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば上記目的
は、実施例に対応する図１に示すように、超音波伝搬体
１と、超音波伝搬体１上の適宜位置を指示して該超音波
伝搬体１に超音波を送信する超音波送信手段２と、超音
波伝搬体１の適宜の少なくとも２ヵ所以上に配置される
超音波受信部３とを有し、前記超音波受信部３での受信
信号により超音波入力手段による超音波伝搬体１上の指
示位置を特定する超音波座標入力装置であって、前記各
超音波受信部３は、超音波伝搬体１の表裏面に対峙して
配置される２個の圧電振動子４、４と、前記圧電振動子
４を超音波伝搬体１に押し付けて超音波伝搬体１上に保
持する挟圧体５とからなる超音波座標入力装置を提供す
ることにより達成される。

【００１０】

【作用】本発明において、超音波受信部３は、超音波伝
搬体１の表裏面に配置される圧電振動子４と、挟圧体５
とから構成され、圧電振動子４は、挟圧体５により押し
付けて超音波伝搬体１に装着される。超音波伝搬体１を
挟みつけるようにして圧電振動子４を装着することによ
り、接着剤等を使用して圧電振動子４を超音波伝搬体１
に装着する場合に比して、装着効率が向上し、かつ、位
置精度も高めることが可能になる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の望ましい実施例を添付図面に
基づいて詳細に説明する。図１に本発明の実施例を示
す。この実施例は、情報処理装置におけるポインティン
グディバイスとして構成されたものを示すもので、例え
ば本体の情報表示パネルが超音波伝搬体１として使用さ
れる。

【００１２】なお、情報表示パネルの上に、Ｌａｍｂ波
が発生しやすい厚さの超音波伝搬体（例えばガラス）を
構成しても同じ効果を得ることができるのは言うまでも
ない。

【００１３】一方、上記超音波伝搬体１に超音波を送信
する超音波送信手段２は、指示操作性を考慮してペン形
状に形成され、その先端には、図示しない圧電振動子が
設けられる。

【００１４】上記超音波送信手段２の超音波伝搬体１上
の指示座標を特定するために、超音波伝搬体１上には、
挟圧体５と圧電振動子４からなる少なくとも２組以上の
超音波受信部３、３が形成される。

【００１５】圧電振動子４は、図２に示すように、正四
角柱形状、あるいは円柱形状に形成されたジルコン酸チ
タン酸（ＰＺＴ）系圧電セラミック等の表裏面に電極１
２を形成して構成される。この圧電振動子４の形状は、
適宜選択が可能であるが、図２（ａ）に示すように、平
面視正方形状とした場合には、製作が容易になり、図２
（ｂ）に示すように、円形にした場合には、受信感度を
無指向性とすることができる。また、圧電振動子４の平
面視形状を正方形、あるいは円形とした場合には、その
一辺Ｌ、あるいは直径Ｄを圧電振動子４を伝搬する超音
波の波長の半分に設定すると、受信感度をより向上させ
ることができる。なお、図２において矢印は圧電振動子
４の分極方向を示す。

【００１６】挟圧体５は、バネ性を有する材料により形
成される側面視略Ｕ字形状の部材であり、その自由端に
は、圧電振動子４を固定するための押圧部９が形成され
る。２個の圧電振動子４、４を超音波伝搬体１の表裏面
に正確に対向させて位置させるために、上記押圧部９
は、正確に正対する位置に設けられる。

【００１７】上記押圧部９の押さえ面６には、接着等の
適宜手段により圧電振動子４が固着される。この場合、
押さえ面６に、図３に示すような適宜の位置決め手段７
を形成しておくと、より、取り付け位置の精度を高める
ことができる。なお、位置決め手段７としては、図３に
示すように押さえ面６に凹部を形成する以外に、隅部に
ボスを突出させる等、適宜の構成を採用することが可能
である。

【００１８】また、圧電振動子４と挟圧体５の押さえ面
６との境界部にエポキシ樹脂、シリコン・ゴム等の弾性
材料層８を介在させたり、あるいは、これら弾性材料を
接着剤として使用すると、該弾性材料層８がバッキング
として機能して超音波の裏面に放射する不要な音波を抑
えることができる。

【００１９】したがってこの実施例によれば、圧電振動
子４が固定された挟圧体５により超音波伝搬体１を挟み
付けると、圧電振動子４は、挟圧体５の弾性により所定
の押圧力で超音波伝搬体１に圧接された状態で、該超音
波伝搬体１に装着される。

【００２０】なお、以上の説明においては、圧電振動子
４を予め挟圧体５に固着しておく場合を示したが、図３
に示すように、挟圧体５に位置決め手段７を形成してお
く場合には、圧電振動子４を超音波伝搬体１上に載置
し、これら圧電振動子４を挟圧体５の押さえ面６で押さ
え付けるようにしてもよく、この場合には、押さえ面６
側には、弾性材料層８のみを接着しておけばよい。

【００２１】図４に本発明の第２の実施例を示す。な
お、本実施例の説明において、上述した実施例と同一の
構成は、図中に同一の符号を付して説明を省略する。こ
の実施例において、挟圧体５は、超音波伝搬体１を隔て
て互いに対峙するネジ保持部１０ａを備えた本体部１０
と、各ネジ保持部１０ａに進退可能に螺合される押圧ネ
ジ１１とを備える。

【００２２】各押圧ネジ１１は一端に操作用の摘み部１
１ａを、他端に押圧部９を有しており、摘み部１１ａを
操作することにより、押圧部９を互いに接近させること
ができるように構成される。

【００２３】したがってこの実施例において、先ず、超
音波伝搬体１の表裏面に圧電振動子４を載置した後、摘
み部１１ａを操作することにより圧電振動子４は所定圧
で超音波伝搬体１上に装着される。

【００２４】なお、本実施例においても、圧電振動子４
を予め押圧部９上に接着しておくことや、押圧部９との
境界に弾性材料層８を配置することは可能であり、さら
に、押圧体に位置決め手段７を設けることも可能であ
る。

【００２５】また、挟圧体５の本体を図示しない適宜の
補助手段により超音波伝搬体１が保持される筺体等に固
定しておいた場合には、上下の圧電振動子４の超音波伝
搬体１への圧接力を変化させることができ、例えば分極
強度のばらつきによる受信感度のばらつきを圧接力で調
整することも可能となる。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
による超音波座標入力装置によれば、２個の圧電振動子
を正確な対称位置に装着することができるので、座標検
出精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す図で、（ａ）は全体斜視
図、（ｂ）はその要部側面図である。

【図２】圧電振動子を示す図である。

【図３】図１の変形例を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施例を示す図である。

【図５】従来例を示す図である。

【図６】圧電振動子の接続状態を示す図である。

【符号の説明】

１ 超音波伝搬体 ２ 超音波送信手段 ３ 超音波受信部 ４ 圧電振動子 ５ 挟圧体 ６ 押さえ面 ７ 位置決め手段 ８ 弾性材料層 ９ 押圧部 １０ 本体部 １０ａ ネジ保持部 １１ 押圧ネジ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超音波伝搬体（１）と、 超音波伝搬体（１）上の適宜位置を指示して該超音波伝
   搬体（１）に超音波を送信する超音波送信手段（２）
   と、 超音波伝搬体（１）の適宜の少なくとも２ヵ所以上に配
   置される超音波受信部（３）とを有し、 前記超音波受信部（３）での受信信号により超音波送信
   手段（２）による超音波伝搬体（１）上の指示位置を特
   定する超音波座標入力装置であって、 前記各超音波受信部（３）は、超音波伝搬体（１）の表
   裏面に対峙して配置される２個の圧電振動子（４、４）
   と、 前記圧電振動子（４）を超音波伝搬体（１）に押し付け
   て超音波伝搬体（１）上に保持する挟圧体（５）とから
   なる超音波座標入力装置。
2. 【請求項２】前記挟圧体（５）の圧電振動子（４）の押
   さえ面（６）には、圧電振動子（４）の位置決め手段
   （７）が形成される請求項１記載の超音波座標入力装
   置。
3. 【請求項３】前記挟圧体（５）の圧電振動子（４）の押
   さえ面（６）と圧電振動子（４）との境界部には弾性材
   料層（８）が介在する請求項１または２記載の超音波座
   標入力装置。
4. 【請求項４】前記圧電振動子（４）は、平面視円形に形
   成される請求項１、２または３記載の超音波座標入力装
   置。
5. 【請求項５】前記圧電振動子（４）の直径は、前記圧電
   振動子（４）を伝搬する超音波の波長の略２分の１であ
   る請求項４記載の超音波座標入力装置。
6. 【請求項６】前記圧電振動子（４）は、平面視正方形状
   に形成され、かつ、その１辺は、前記圧電振動子（４）
   を伝搬する超音波の波長の略２分の１である請求項１、
   ２または３記載の超音波座標入力装置
7. 【請求項７】前記挟圧体（５）は、バネ性を有する材料
   により形成されるとともに、該挟圧体（５）には、超音
   波伝搬体（１）の表裏面に対峙する一対の押圧部（９）
   が設けられ、 前記押圧部（９）により圧電振動子（４）を超音波伝搬
   体（１）に押し付けて保持する請求項１、２、３、４、
   ５または６記載の超音波座標入力装置。
8. 【請求項８】前記挟圧体（５）は、超音波伝搬体（１）
   を隔てて互いに対峙するネジ保持部（１０ａ）を備えた
   本体部（１０）と、 ネジ保持部（１０ａ）に進退可能に螺合される押圧ネジ
   （１１）とを有し、 前記押圧ネジ（１１）により圧電振動子（４）を超音波
   伝搬体（１）に押し付けて保持する請求項１、２、３、
   ４、５または６記載の超音波座標入力装置。