JPH0786804B2 - Coordinate input device - Google Patents

Coordinate input device

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JPH0786804B2
JPH0786804B2 JP17999187A JP17999187A JPH0786804B2 JP H0786804 B2 JPH0786804 B2 JP H0786804B2 JP 17999187 A JP17999187 A JP 17999187A JP 17999187 A JP17999187 A JP 17999187A JP H0786804 B2 JPH0786804 B2 JP H0786804B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は座標入力装置、特に振動ペンから振動伝達板に
入力される振動を振動伝達板に設けた振動センサにより
検出し、振動ペンの振動入力点の座標を検出する座標入
力装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention relates to a coordinate input device, and in particular, a vibration sensor provided on a vibration transmitting plate detects vibration input from a vibrating pen to a vibration transmitting plate to detect vibration of the vibrating pen. The present invention relates to a coordinate input device that detects the coordinates of an input point.

[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
の種の方式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
の記録装置に出力される。
[Prior Art] Conventionally, a coordinate input device using various input pens, tablets, and the like has been known as a device for inputting handwritten characters, figures, and the like into a processing device such as a computer. In this type of system, the input image information including characters and figures is output to a display device such as a CRT display or a recording device such as a printer.

この種の装置では、振動入力ペンからタブレットに伝達
される超音波振動を振動伝達板に入力し、入力点から振
動伝達板の所定部位に設けられた振動センサにより検出
し、各センサへの振動伝達時間により入力点の座標を決
定する構成が知られている。
In this type of device, the ultrasonic vibration transmitted from the vibration input pen to the tablet is input to the vibration transmission plate, and is detected from the input point by the vibration sensor provided at a predetermined portion of the vibration transmission plate, and the vibration to each sensor is detected. A configuration is known in which the coordinates of the input point are determined by the transmission time.

このような超音波振動を用いる方式では、入力タブレッ
トをアクリル板やガラス板などの透明材料から構成でき
るので、液晶表示器などに入力タブレットを重ねて配置
し、あたかも紙に画像を書き込むような感覚で使用でき
る操作感覚のよい情報入出力装置を構成できる。
In such a method using ultrasonic vibration, since the input tablet can be made of a transparent material such as an acrylic plate or a glass plate, the input tablet is placed on the liquid crystal display or the like, and it is as if writing an image on paper. It is possible to configure an information input / output device that can be used in the.

[発明が解決しようとする問題点] 上記のような座標入力装置において、振動子、あるいは
振動センサを構成する電気/機械あるいは機械/電気変
換素子としては圧電素子などが用いられる。
[Problems to be Solved by the Invention] In the coordinate input device as described above, a piezoelectric element or the like is used as an electric / mechanical element or a mechanical / electrical conversion element forming a vibrator or a vibration sensor.

このような振動変換素子は、タブレットの振動伝達板、
あるいは振動ペンの先端のホーンなどの部材に接着、圧
接などの方法で固定される。接着により振動変換素子を
固定する場合、接着材により振動伝達特性が変化した
り、また接着材の付着量により振動伝達特性がばらつく
などの問題を生じる。
Such a vibration conversion element is a vibration transmission plate of a tablet,
Alternatively, it is fixed to a member such as a horn at the tip of the vibration pen by a method such as adhesion or pressure contact. When the vibration conversion element is fixed by adhesion, there are problems that the vibration transfer characteristics are changed by the adhesive material and the vibration transfer characteristics are varied depending on the amount of the adhered material.

バネなどを用いた圧接ではこのような大きく振動伝達特
性がばらつく問題は生じないが、素子の端面の粗さなど
により、素子端面とそれが圧接される面の間に空気層が
生じ、圧接条件を管理してもやはり振動伝達特性にばら
つきが生じる。特に、変換素子の端面に電極を設けるた
め、銀ペーストなどを付着させる構造では、端面の形状
を一定に制御するのが困難であるから、振動伝達特性の
ばらつきは大きくなる。
Pressure contact using a spring does not cause such a large variation in vibration transfer characteristics, but due to the roughness of the end face of the element, an air layer is created between the element end face and the surface where it is pressure contacted, and the pressure contact condition Even if the control is performed, the vibration transmission characteristic also varies. In particular, since the electrodes are provided on the end faces of the conversion element, it is difficult to control the shape of the end faces to be constant in a structure in which silver paste or the like is attached, so that the variation of the vibration transfer characteristics becomes large.

したがって、波形処理に基づき振動検出タイミングを決
定し、座標演算を行なう方式では、検出座標値に誤差を
生じ、製品ごとに一定の座標検出精度を確保できなくな
る問題があった。
Therefore, in the method of determining the vibration detection timing based on the waveform processing and performing the coordinate calculation, an error occurs in the detected coordinate value, and there is a problem that a certain coordinate detection accuracy cannot be secured for each product.

振動伝達特性の変化は、振動ペンの振動子の圧接部位
と、タブレットの振動伝達板と振動センサの圧接部位に
おいて生じるので、それぞれの部位で生じる振動伝達特
性のばらつきが小さくても、結果としてかなり大きな特
性のばらつきが生じる。
The change in the vibration transfer characteristics occurs at the pressure contact area of the vibrator of the vibrating pen and the pressure contact area of the vibration transfer plate of the tablet and the vibration sensor. Large variations in characteristics occur.

[問題点を解決するための手段] 以上の問題を解決するために、本発明においては、 振動ペンから振動伝達板に入力される振動を振動伝達板
に設けた振動センサにより検出し、振動ペンの振動入力
点の座標を検出する座標入力装置において、 前記振動ペンの振動子が発生した振動を前記振動伝達板
に伝達するホーン部材と、 前記振動子と前記ホーン部材間に粘性流体を介在させ、
前記振動子と前記ホーン部材を弾性力により圧接保持す
る圧接手段とを有する構成を採用した。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, in the present invention, the vibration input from the vibration pen to the vibration transmission plate is detected by the vibration sensor provided on the vibration transmission plate, and the vibration pen is used. In the coordinate input device for detecting the coordinates of the vibration input point, a horn member for transmitting the vibration generated by the vibrator of the vibrating pen to the vibration transmission plate, and a viscous fluid interposed between the vibrator and the horn member. ,
A structure having the vibrator and the pressure contact means for pressing and holding the horn member by elastic force is adopted.

[作用] 上記構成によれば、振動子とホーン部材間に粘性流体を
介在させた上で、両者が弾性力により圧接保持されるよ
うになっているので、振動子の圧接状態が製品毎に均一
となり、ばらつきのない振動伝達が可能となる。
[Operation] According to the above configuration, the viscous fluid is interposed between the vibrator and the horn member, and both are pressed and held by the elastic force. It becomes uniform, and it is possible to transmit vibrations without variations.

[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。
[Examples] Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples shown in the drawings.

第1図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。第1図の情報入出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。
FIG. 1 shows the structure of an information input / output device adopting the present invention. The information input / output device of FIG. 1 causes the input tablet composed of the vibration transmission plate 8 to input coordinates by the vibrating pen 3, and the display 11 'composed of a CRT arranged on the input tablet in accordance with the input coordinate information. The input image is displayed on.

図において符号8で示されたものはアクリル、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伝達時間を計測
することにより振動ペン3の振動伝達板8上での座標を
検出する。
In the figure, reference numeral 8 is a vibration transmission plate made of acrylic, glass plate or the like, and transmits the vibration transmitted from the vibration pen 3 to the vibration sensor 6 provided at three corners thereof. In this embodiment, the coordinate of the vibration pen 3 on the vibration transmission plate 8 is detected by measuring the transmission time of the ultrasonic vibration transmitted from the vibration pen 3 to the vibration sensor 6 via the vibration transmission plate 8.

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。
The vibration transmitting plate 8 has its peripheral portion supported by an antireflection material 7 made of silicon rubber or the like 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. ing.

振動伝達板8はCRT(あるいは液晶表示器など)など、
ドット表示が可能な表示器11′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なうようにな
っている。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なわれ、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なったように振
動ペンの軌跡の後に現れる。
The vibration transmission plate 8 is a CRT (or a liquid crystal display, etc.),
It is arranged on a display device 11 'capable of dot display, and dot display is performed at a position traced by the vibrating pen 3. 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 the image composed of elements such as points and lines input by the vibrating pen 3 is written on paper. Appears after the locus of the vibrating pen as you did.

また、このような構成によれば表示器11′にはメニュー
表示を行ない、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。
Further, according to such a configuration, a menu is displayed on the display 11 ', and the vibrating pen is used to select the menu item, or a prompt is displayed to bring the vibrating pen 3 into contact with a predetermined position. Can also be used.

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5を介して振動伝達板8に伝達する。
The vibration pen 3 that transmits ultrasonic vibrations to the vibration transmission plate 8 is
It has a vibrator 4 formed of a piezoelectric element or the like inside, and transmits the ultrasonic vibration generated by the vibrator 4 to the vibration transmission plate 8 via a horn 5 having a sharp tip.

第2図は振動ペン3および振動センサ6の構造を示して
いる。
FIG. 2 shows the structures of the vibration pen 3 and the vibration sensor 6.

振動ペン3に内蔵された振動子4は、振動子駆動回路2
により駆動される。振動子4の駆動信号は第1図の演算
および制御回路1から低レベルのパルス信号として供給
され、低インピーダンス駆動が可能な振動子駆動回路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。
The vibrator 4 built in the vibrating pen 3 is the vibrator driving circuit 2
Driven by. The drive signal for the vibrator 4 is supplied as a low-level pulse signal from the arithmetic and control circuit 1 shown in FIG.
After being amplified with a predetermined gain by, it is applied to the vibrator 4.

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5を介して振動伝達板8に伝達さ
れる。
The electric drive signal is converted into mechanical ultrasonic vibration by the vibrator 4, and is transmitted to the vibration transmission plate 8 via the horn 5.

振動子4の振動周波数はアクリル、ガラスなどの振動伝
達板8に板波を発生させることができる値に選択され
る。また、振動子駆動の際、振動伝達板8に対して第2
図の垂直方向に振動子4が主に振動するような振動モー
ドが選択される。また、振動子4の振動周波数を振動子
4の共振周波数とすることで効率のよい振動変換が可能
である。
The vibration frequency of the vibrator 4 is selected to a value capable of generating a plate wave on the vibration transmission plate 8 such as acrylic or glass. Further, when driving the vibrator, the second
A vibration mode in which the vibrator 4 mainly vibrates in the vertical direction in the figure is selected. Further, by setting the vibration frequency of the vibrator 4 as the resonance frequency of the vibrator 4, it is possible to perform efficient vibration conversion.

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8の表面の
傷、障害物などの影響を受けにくいという利点を有す
る。
The elastic wave transmitted to the vibration transmitting plate 8 as described above is a plate wave, and has an advantage that it is less susceptible to scratches and obstacles on the surface of the vibration transmitting plate 8 as compared to surface waves.

一方、振動伝達板8上を伝達される超音波振動は振動伝
達板8の端部に設けられた振動センサ6に入力され、再
度電気信号に変換される。振動センサ6の出力は後述の
波形検出回路9に入力され、座標検出のための波形処理
が行なわれる。
On the other hand, the ultrasonic vibration transmitted on the vibration transmission plate 8 is input to the vibration sensor 6 provided at the end of the vibration transmission plate 8 and converted into an electric signal again. The output of the vibration sensor 6 is input to a waveform detection circuit 9 described later, and waveform processing for coordinate detection is performed.

本実施例では、振動ペン3の振動子4および振動伝達板
8の振動センサ6は、接着ではなく、圧接による方法で
固定される。
In this embodiment, the vibrator 4 of the vibrating pen 3 and the vibration sensor 6 of the vibration transmitting plate 8 are fixed by pressure welding instead of bonding.

振動ペン3の振動子4はバネなどにより発生された圧接
荷重fによりホーン5の後端部に圧接される。一方、振
動センサ6も同様にバネなどの圧接荷重fにより振動伝
達板8に圧接される。
The vibrator 4 of the vibrating pen 3 is pressed against the rear end of the horn 5 by a pressing load f generated by a spring or the like. On the other hand, the vibration sensor 6 is also pressed against the vibration transmitting plate 8 by a pressing load f such as a spring.

この際、振動子4、振動センサ6は、それぞれホーン
5、振動伝達板8とグリーン61を介して圧接される。
At this time, the vibrator 4 and the vibration sensor 6 are brought into pressure contact with the horn 5, the vibration transmission plate 8 and the green 61, respectively.

このグリース61は、稠度190〜390(JIS K2220)程度の
ものを用いる。グリース61は振動子4、振動センサ6を
圧接させる際にそれらの圧接面に付着させておくことに
より振動子4とホーン5および振動センサ6と振動伝達
板8の間に充填される。
The grease 61 has a consistency of 190 to 390 (JIS K2220). The grease 61 is filled between the vibrator 4 and the horn 5, and between the vibration sensor 6 and the vibration transmission plate 8 by being attached to the pressure contact surfaces of the vibrator 4 and the vibration sensor 6 when they are pressed against each other.

このような構造によれば、振動子4、ホーン5の間、お
よび振動センサ6と振動伝達板8の間に圧接面の表面粗
さ、変形などにより従来生じていた空間にグリース61が
充填され、空気層などを生じることなく、両者の実質的
な振動伝達面を完全に密着させることができる。したが
って、振動子4からホーン5へ、あるいは振動伝達板8
から振動センサ6へと効率よく超音波振動を伝達でき、
効率のよりエネルギー変化が可能になる。すなわち、振
動子4の駆動電力、あるいは振動センサ6の検出後の増
幅率などを小さくでき、消費電力を低減できる。
With such a structure, the space between the vibrator 4 and the horn 5, and between the vibration sensor 6 and the vibration transmission plate 8 is filled with the grease 61 in the space conventionally generated due to the surface roughness and deformation of the pressure contact surface. , The substantial vibration transmitting surface of both can be completely brought into close contact with each other without generating an air layer or the like. Therefore, from the oscillator 4 to the horn 5 or the vibration transmission plate 8
From the ultrasonic sensor to the vibration sensor 6 efficiently,
More energy changes in efficiency are possible. That is, the driving power of the vibrator 4 or the amplification factor after detection by the vibration sensor 6 can be reduced, and the power consumption can be reduced.

また、製品ごとに振動子4、ホーン5および振動センサ
6、振動伝達板8の密着度のばらつきを生じることもな
くなるので、後述の波形処理に基づく座標検出処理にお
ける座標検出精度のばらつきをなくすくとができる。振
動子4、ホーン5および振動センサ6、振動伝達板8の
圧接面に介在させる部材はグリースに限定されることな
く、同様の稠度を有するコンパウンドその他の稠度の高
い流体を用いることができる。
Further, since there is no variation in the degree of adhesion of the vibrator 4, the horn 5, the vibration sensor 6, and the vibration transmission plate 8 for each product, it is possible to eliminate the variation in the coordinate detection accuracy in the coordinate detection processing based on the waveform processing described later. You can The members to be interposed on the pressure contact surfaces of the oscillator 4, the horn 5, the vibration sensor 6, and the vibration transmission plate 8 are not limited to grease, and compounds having the same consistency or other fluids of high consistency can be used.

再び、第1図において、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。3つの振動センサ6の各々の出力信号
は波形検出回路6に入力され、後段の演算制御回路1に
より処理可能な検出信号に変換される。演算制御回路1
は振動伝達時間の測定処理を行ない、振動ペン3の振動
伝達板8上での座標位置を検出する。
Again, in FIG. 1, 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. The output signals of the three vibration sensors 6 are input to the waveform detection circuit 6 and converted into detection signals that can be processed by the arithmetic control circuit 1 in the subsequent stage. Arithmetic control circuit 1
Performs the process of measuring the vibration transmission time, and detects the coordinate position of the vibration pen 3 on the vibration transmission plate 8.

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。す
なわち、演算制御回路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11′の出力動作を制御す
る。
The detected coordinate information of the vibrating pen 3 is processed in the arithmetic and control circuit 1 according to the output system by the display 11 '. That is, the arithmetic control circuit controls the output operation of the display 11 'via the video signal processing device 10 based on the input coordinate information.

第3図は第1図の演算制御回路1の構造を示している。
ここでは主に振動ペン3の駆動系および振動センサ6に
よる振動検出系の構造を示している。
FIG. 3 shows the structure of the arithmetic control circuit 1 of FIG.
Here, the structure of the drive system of the vibration pen 3 and the vibration detection system by the vibration sensor 6 is mainly shown.

マイクロコンピュータ11は内部カウンタ、ROMおよびRAM
を内蔵している。駆動信号発生回路12は第1図の振動子
駆動回路2に対して所定周波数の駆動パルスを出力する
もので、マイクロコンピュータ11により座標演算用の回
路と同期して起動される。
Microcomputer 11 has internal counter, ROM and RAM
Built in. The drive signal generation circuit 12 outputs a drive pulse of a predetermined frequency to the vibrator drive circuit 2 of FIG. 1, and is activated by the microcomputer 11 in synchronization with the coordinate calculation circuit.

カウンタ13の計数値はマイクロコンピュータ11によりラ
ッチ回路14にラッチされる。
The count value of the counter 13 is latched in the latch circuit 14 by the microcomputer 11.

一方、波形検出回路9は、振動センサ6の出力から後述
のようにして、座標検出のための振動伝達時間を計測す
るための検出信号のタイミング情報を出力する。これら
のタイミング情報は入力ポート15にそれぞれ入力され
る。
On the other hand, the waveform detection circuit 9 outputs timing information of the detection signal for measuring the vibration transmission time for coordinate detection from the output of the vibration sensor 6 as described later. These pieces of timing information are input to the input ports 15, respectively.

波形検出回路9から入力されるタイミング信号は入力ポ
ート15に入力され、ラッチ回路14内の各振動センサ6に
対応する記憶領域に記憶され、その結果がマイクロコン
ピュータ11に伝えられる。
The timing signal input from the waveform detection circuit 9 is input to the input port 15 and stored in the storage area in the latch circuit 14 corresponding to each vibration sensor 6, and the result is transmitted to the microcomputer 11.

すなわち、カウンタ13の出力データのラッチ値として振
動伝達時間が表示され、この振動伝達時間値により座標
演算が行なわれる。このとき、判定回路16は複数の振動
センサ6からの波形検出のタイミング情報がすべて入力
されたかどうかを判定し、マイクロコンピュータ11に報
知する。
That is, the vibration transmission time is displayed as a latch value of the output data of the counter 13, and the coordinate calculation is performed based on this vibration transmission time value. At this time, the determination circuit 16 determines whether or not all the waveform detection timing information from the plurality of vibration sensors 6 has been input, and notifies the microcomputer 11 of this.

表示器11′の出力制御処理は入出力ポート17を介して行
なわれる。
The output control processing of the display 11 'is performed via the input / output port 17.

第4図は第1図の波形検出回路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も
のである。第4図において符号41で示されるものは振動
ペン3に対して印加される駆動信号パルスである。この
ような波形により駆動された振動ペン3から振動伝達板
8に伝達された超音波振動は振動伝達板8内を通って振
動センサ6に検出される。
FIG. 4 illustrates a detection waveform input to the waveform detection circuit 9 of FIG. 1 and a vibration transmission time measuring process based on the detection waveform. In FIG. 4, reference numeral 41 indicates a drive signal pulse applied to the vibrating pen 3. The ultrasonic vibration transmitted to the vibration transmission plate 8 from the vibration pen 3 driven by such a waveform passes through the inside of the vibration transmission plate 8 and is detected by the vibration sensor 6.

振動伝達板8内を振動センサ6までの距離に応じた時間
tgをかけて進行した後、振動は振動センサ6に到達す
る。第4図の符号42は振動センサ6が検出した信号波形
を示している。本実施例において用いられる板波は分散
性の波であり、そのため検出波形のエンベロープ421と
位相422の関係は振動伝達距離に応じて変化する。
The time corresponding to the distance to the vibration sensor 6 in the vibration transmission plate 8
After traveling through tg, the vibration reaches the vibration sensor 6. Reference numeral 42 in FIG. 4 indicates a signal waveform detected by the vibration sensor 6. The plate wave used in this embodiment is a dispersive wave, and therefore the relationship between the envelope 421 and the phase 422 of the detected waveform changes according to the vibration transmission distance.

ここで、エンベロープの進む速度を群速度Vg、位相速度
をVpとする。この群速度および位相速度の違いから振動
ペン3と振動センサ6間の距離を検出することができ
る。
Here, the speed at which the envelope advances is defined as the group speed Vg, and the phase speed is defined as Vp. The distance between the vibration pen 3 and the vibration sensor 6 can be detected from the difference between the group velocity and the phase velocity.

まず、エンベロープ421のみに着目すると、その速度はV
gであり、ある特定の波形上の点、たとえばピークを第
4図の符号43のように検出すると、振動ペン3および振
動センサ6の間の距離dはその振動伝達時間をtgとして d=Vg・tg …(1) この式は振動センサ6の1つに関するものであるが、同
じ式により他の2つの振動センサ6と振動ペン3の距離
を示すことができる。
First, focusing only on the envelope 421, its speed is V
g, and when a point on a certain specific waveform, for example, a peak is detected as indicated by reference numeral 43 in FIG. 4, the distance d between the vibration pen 3 and the vibration sensor 6 is d = Vg with its vibration transmission time being tg. .Tg (1) This equation relates to one of the vibration sensors 6, but the same equation can indicate the distance between the other two vibration sensors 6 and the vibrating pen 3.

さらに、より高精度な座標値を決定するためには、位相
信号の検出に基づく処理を行なう。第4図の位相波形42
2の特定の検出点、たとえば振動印加から、ピーク通過
後のゼロクロス点までの時間tp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。
Further, in order to determine the coordinate value with higher accuracy, processing based on the detection of the phase signal is performed. Phase waveform 42 in Fig. 4
The distance between the vibration sensor and the vibration pen is given by d = n · λp + Vp · tp (2) if the time is tp from two specific detection points, for example, the vibration application to the zero cross point after passing the peak. Here, λp is the wavelength of the elastic wave, and n is an integer.

前記の(1)式と(2)式から上記の整数nは n=[(Vg・tg−Vp・tp)/λp+1/N] …(3) と示される。ここでNは0以外の実数であり、適当な数
値を用いる。たとえばN=2とし、±1/2波長以内であ
れば、nを決定することができる。
From the expressions (1) and (2), the integer n is expressed as n = [(Vg · tg−Vp · tp) / λp + 1 / N] (3). Here, N is a real number other than 0, and an appropriate value is used. For example, if N = 2 and n is within ± 1/2 wavelength, n can be determined.

上記のようにして求めたnを(2)式に代入すること
で、振動ペン3および振動センサ6間の距離を正確に測
定することができる。
By substituting n obtained as described above into the equation (2), the distance between the vibration pen 3 and the vibration sensor 6 can be accurately measured.

第3図に示した2つの振動伝達時間tgおよびtpの測定の
ため、波形検出回路9はたとえば第5図に示すように構
成することができる。
For measuring the two vibration transmission times tg and tp shown in FIG. 3, the waveform detection circuit 9 can be configured as shown in FIG. 5, for example.

第5図において、振動センサ6の出力信号は前述の増幅
回路51により所定のレベルまで増幅される。
In FIG. 5, the output signal of the vibration sensor 6 is amplified to a predetermined level by the above-mentioned amplifier circuit 51.

増幅された信号は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。抽出され
たエンベロープのピークのタイミングはエンベロープピ
ーク検出回路53によって検出される。ピーク検出信号は
モノマルチバイブレータなどから構成された信号検出回
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
Tgが形成され、演算制御回路1に入力される。
The amplified signal is input to the envelope detection circuit 52,
Only the envelope of the detection signal is taken out. The timing of the peak of the extracted envelope is detected by the envelope peak detection circuit 53. The peak detection signal is an envelope delay time detection signal of a predetermined waveform by the signal detection circuit 54 composed of a mono multivibrator or the like.
Tg is formed and input to the arithmetic and control circuit 1.

また、このTg信号のタイミングと、遅延時間調整回路57
によって遅延された元信号から検出回路58により位相遅
延時間検出信号Tpが形成され、演算制御回路1に入力さ
れる。
Also, the timing of this Tg signal and the delay time adjustment circuit 57
The phase delay time detection signal Tp is formed by the detection circuit 58 from the original signal delayed by and is input to the arithmetic control circuit 1.

すなわち、Tg信号は単安定マルチバイブレータ55により
所定幅のパルスに変換される。また、コンパレートレベ
ル供給回路56はこのパルスタイミングに応じてtp信号を
検出するためのしきい値を形成する。この結果、コンパ
レートレベル供給回路56は第3図の符号44のようなレベ
ルとタイミングを有する信号44を形成し、検出回路57に
入力する。
That is, the Tg signal is converted into a pulse having a predetermined width by the monostable multivibrator 55. Further, the comparator level supply circuit 56 forms a threshold value for detecting the tp signal according to the pulse timing. As a result, the comparator level supply circuit 56 forms the signal 44 having the level and timing as indicated by reference numeral 44 in FIG. 3, and inputs it to the detection circuit 57.

すなわち、単安定マルチバイブレータ55およびコンパレ
ートレベル供給回路56は位相遅延時間の測定がエンベロ
ープピーク検出後の一定時間のみしか作動しないように
するためのものである。
That is, the monostable multivibrator 55 and the comparator level supply circuit 56 are for allowing the measurement of the phase delay time to operate only for a fixed time after the envelope peak is detected.

この信号はコンパレータなどから構成された検出回路58
に入力され、第4図のように遅延された検出波形と比較
され、この結果符号45のようなtp検出パルスが形成され
る。
This signal is detected by the detection circuit 58, which is composed of a comparator.
And is compared with the detection waveform delayed as shown in FIG. 4, and as a result, a tp detection pulse such as reference numeral 45 is formed.

以上に示した回路は振動センサ6の1つ分のもので、他
のそれぞれのセンサに対しても同じ回路が設けられる。
センサの数を一般化してh個とすると、エンベロープ遅
延時間Tg1〜h、位相遅延時間Tp1〜hのそれぞれh個の
検出信号が演算制御回路1に入力される。
The circuit shown above is for one of the vibration sensors 6, and the same circuit is provided for each of the other sensors.
If the number of sensors is generalized to be h, then h detection signals of envelope delay times Tg1 to h and phase delay times Tp1 to h are input to the arithmetic and control circuit 1.

第3図の演算制御回路では上記のTg1〜h、Tp1〜h信号
が入力ポート15から入力し、各々のタイミングをトリガ
としてカウンタ13のカウント値をラッチ回路14に取り込
む。前記のようにカウンタ13は振動ペンの駆動と同期し
てスタートされているので、ラッチ回路14にはエンベロ
ープおよび位相のそれぞれの遅延時間を示すデータが取
り込まれる。
In the arithmetic control circuit of FIG. 3, the above-mentioned Tg1 to h and Tp1 to h signals are input from the input port 15, and the count value of the counter 13 is taken into the latch circuit 14 by using each timing as a trigger. As described above, since the counter 13 is started in synchronization with the driving of the vibrating pen, the latch circuit 14 receives the data indicating the delay time of each of the envelope and the phase.

第6図のように振動伝達板8の角部に3つの振動センサ
6を符号S1からS3の位置に配置すると、第4図に関連し
て説明した処理によって振動ペン3の位置Pから各々の
振動センサ6の位置までの直線距離d1〜d3を求めること
ができる。さらに演算制御回路1でこの直線距離d1〜d3
に基づき振動ペン3の位置Pの座標(x,y)を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。
As shown in FIG. 6, when the three vibration sensors 6 are arranged at the corners of the vibration transmission plate 8 at the positions S1 to S3, the processes described with reference to FIG. The straight line distances d1 to d3 to the position of the vibration sensor 6 can be obtained. Further, in the arithmetic control circuit 1, this linear distance d1 to d3
Based on the above, the coordinates (x, y) of the position P of the vibrating pen 3 can be obtained from the Pythagorean theorem as follows.

x=X/2+(d1+d2)(d1−d2)/2X …(4) y=Y/2+(d1+d3)(d1−d3)/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)のセンサのX、Y軸に沿った距離である。
x = X / 2 + (d1 + d2) (d1-d2) / 2X (4) y = Y / 2 + (d1 + d3) (d1-d3) / 2Y (5) where X and Y are the positions of S2 and S3. This is the distance along the X and Y axes between the vibration sensor 6 and the sensor at the origin (position S1).

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。
As described above, the position coordinates of the vibrating pen 3 can be detected in real time.

[発明の効果] 以上から明らかなように本発明によれば、振動子とホー
ン部材間に粘性流体を介在させた上で、両者が弾性力に
より圧接保持されるようになっているので、振動子の圧
接状態が製品毎に均一となり、ばらつきのない振動伝達
が可能となり、振動伝達板に入力される振動波形を均一
にすることができ、したがって、振動波形処理に基づく
座標検出処理の精度を大きく向上できるという優れた効
果がある。
[Advantages of the Invention] As is apparent from the above, according to the present invention, since the viscous fluid is interposed between the vibrator and the horn member, both are held in pressure contact with each other by elastic force, so that the vibration The pressure contact state of the child is uniform for each product, it is possible to transmit vibrations without variation, and it is possible to make the vibration waveform input to the vibration transmission plate uniform. Therefore, the accuracy of coordinate detection processing based on vibration waveform processing is improved. It has an excellent effect that it can be greatly improved.

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

第1図は本発明を採用した座標入力装置の構成を示した
説明図、第2図は第1図の振動入出力部の構造を示した
説明図、第3図は第1図の演算制御回路の構造を示した
ブロック図、第4図は振動ペンと振動センサの間の距離
測定を説明する検出波形を示した波形図、第5図は第1
図の波形検出回路の構成を示したブロック図、第6図は
振動センサの配置を示した説明図である。 1……演算制御回路、3……振動ペン 4……振動子、6……振動センサ 8……振動伝達板、51……前置増幅器 15、16……入力ポート 52……エンベロープ検出回路 54、58……信号検出回路 59……A/D変換回路
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of a coordinate input device adopting the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the structure of the vibration input / output section of FIG. 1, and FIG. 3 is the arithmetic control of FIG. FIG. 4 is a block diagram showing a circuit structure, FIG. 4 is a waveform diagram showing a detection waveform for explaining the distance measurement between the vibrating pen and the vibration sensor, and FIG.
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the waveform detection circuit in the figure, and FIG. 6 is an explanatory diagram showing the arrangement of vibration sensors. 1 ... Arithmetic control circuit, 3 ... Vibration pen 4 ... Oscillator, 6 ... Vibration sensor 8 ... Vibration transmission plate, 51 ... Preamplifier 15, 16 ... Input port 52 ... Envelope detection circuit 54 , 58 …… Signal detection circuit 59 …… A / D conversion circuit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】振動ペンから振動伝達板に入力される振動
を振動伝達板に設けた振動センサにより検出して、振動
ペンの振動入力点の座標を検出する座標入力装置におい
て、 前記振動ペンの振動子が発生した振動を前記振動伝達板
に伝達するホーン部材と、 前記振動子と前記ホーン部材間に粘性流体を介在させ、
前記振動子と前記ホーン部材を弾性力により圧接保持す
る圧接手段とを有する 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 to a vibration transmitting plate by a vibration sensor provided on the vibration transmitting plate to detect coordinates of a vibration input point of the vibrating pen. A horn member for transmitting the vibration generated by the vibrator to the vibration transmission plate; and a viscous fluid interposed between the vibrator and the horn member,
A coordinate input device comprising: the vibrator and a press-contact means for pressing and holding the horn member by elastic force.
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