JPH08292833A - 座標入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】超音波の伝達遅延を用いた座標入力装置におい
て、消費電力を節減する。 【構成】振動ペン３のスイッチ１４によりセンサ選択モ
ードと非選択モードを切り替える。選択モードの場合、
振動源の最寄りのセンサがセンサ６ａ〜６ｈのうちから
選択され、少なくとも３つのセンサで検出した遅延時間
から座標を算出する。非選択モードの場合、センサ６
ａ，６ｃ，６ｅによって検出した振動の遅延時間より入
力された振動源の座標を算出する。この場合には、その
他のセンサは使用しないため、そのセンサ並びに前置増
幅回路１２に対する電力の供給を停止し、消費電力を節
減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば振動伝達板等
を伝播する振動の伝達遅延時間から指示点座標を検出す
る座標入力装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、振動伝達板に圧電素子等を内蔵し
た振動ペンにより振動入力を行い、振動伝達板に設けた
複数のセンサにより入力点の座標を検出する座標入力装
置が知られている。

【０００３】このような複数のセンサを持つ座標入力装
置では、ペン入力領域に応じて座標演算に用いるセンサ
の組み合わせを選択して変える提案がなされている。こ
の目的は、ペン入力領域によっては、センサから遠距離
による減衰、センサ・防振材位置関係（反射波）により
精度が低下するが、この影響が最も少ないセンサの組み
合わせを選択することにある。例えば、振動源の最寄り
の３点のセンサを用いることで距離による誤差変動を軽
減したり、あるいは、最も早く、或は最も遅く振動が到
達したセンサを基準センサとして選択し、その他のセン
サとの振動の到達遅延時間差から座標を算出するといっ
たような提案がなされている。更に、振動伝達板の構成
に着目して、「振動センサを振動伝達板の角に４つ配置
し、対向する辺の２組の内、防振材を装着する辺の組み
と装着しない組を設け、防振材を装着しない２つの辺の
各々の両端に配置するセンサの２個のセンサで領域分割
された検出領域を検出して、この２つの組を領域により
切り替える」という提案もなされている。その他、補正
の観点から、異なるセンサの組み合わせで座標演算を行
う提案もある。

【０００４】また、回路への電源供給制御による低消費
電力化のために、未入力時間がある一定間経過した時点
で装置に対して部分的に電源の供給を止め、低消費電力
化を図る、いわゆるスリープモードも提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、精度向
上の目的で座標演算に用いるセンサの組み合わせを選択
する上記従来例では、常に全てのセンサに関る回路への
電源供給を行っていたので消費電力が大きくなるという
欠点があった。特に、電子黒板等の大型の座標入力装置
においては、振動伝達板の大型化に伴って、振動振幅減
衰や反射波の影響を低減するためセンサ数を増す必要が
生じるので、全てのセンサに関わる回路への電源を供給
するとその消費電力も大きなものとなり、消費電力の節
減は大きな課題となる。

【０００６】また、従来のスリープモードにおいても、
装置の使用の有無を判定して電源の供給を制限するもの
であり、使用時における低消費電力化を実現するもので
はなかった。

【０００７】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、その第１の目的は、消費電力を節減する機構を設け
ることである。

【０００８】また、第２の目的は、入力する座標入力の
目的に応じて入力精度の高低の指定を行いさらに効果的
な消費電力の節減を実現することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】及び

【作用】上記目的を達成するために、本発明の座標入力
装置は次のような構成からなる。すなわち、振動源から
入力されて振動伝達板を伝達する振動を、振動伝達板上
における少なくとも３ヶ所の振動検知箇所で電気的に検
知し、それに基づいて振動源の座標を入力する座標入力
装置であって、第１のモードと第２のモードとを切り替
えるモード切り替え手段と、第１のモードの場合には振
動源の概略位置に応じた振動検出箇所を選択して選択さ
れた振動検知箇所において検知された振動の遅延時間を
測定し、第２のモードの場合には予め定められた振動検
知箇所において検知された振動の遅延時間を測定する測
定手段と、前記測定手段により測定された振動の遅延時
間に基づいて振動源の座標を算出する算出手段と、第１
のモードの場合には前記振動伝達板上のすべての振動検
知箇所で振動を検知するのに要する電力を供給し、第２
のモードの場合には、前記所定の振動検知箇所で振動を
検知するのに要する電力を供給するよう制御する電源制
御手段とを備える。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面に従って本発明に係わる実施
例を詳細に説明する。

【００１１】図１は本実施例に於ける座標入力装置の構
造の特徴を最もよく表す図である。図中、１は装置全体
を制御すると共に、座標位置を算出する演算制御回路で
ある。２は振動子駆動回路であって、振動ペン３内のペ
ン先を振動させるものである。８はアクリルやガラス板
等、透明部材からなる振動伝達板であり、振動ペン３に
よる座標入力は、この振動伝達板８上をタッチするるこ
とで行う。また、実際には、図示に実線で示す符号Ａの
領域（以下有効エリア）内を振動ペン３で指定する事を
行う。更に、以下の実施例の説明のため、上記有効エリ
アは、Ａ−１〜Ａ−４に分割されている。

【００１２】そして、この振動伝達板８の外周には、反
射した振動が中央部に戻るのを防止（減少）させるため
の防振材７が設けられ、又振動伝達板８の周辺部には圧
電素子等、機械的振動を電気信号に変換する８個の振動
センサ６ａ〜６ｈが角部及び辺の中央に配置固定されて
いる。

【００１３】以上の振動センサ６からの出力信号は、図
に示すような振動センサ６近傍に設けられた前置増幅回
路１２ａ〜１２ｈへ送られ、ここで所定のゲインで増幅
された出力を信号波形検出回路９に送る。更に、各振動
センサ６ａ〜６ｈに対応する前記信号波形検出回路９の
信号を演算制御回路１に送り座標演算を行う。上記、前
置増幅回路１２ａ〜１２ｈへは、電源供給制御回路１３
により個々に電源が供給される。一方、上記振動ペン３
には振動センサ選択モード切り替えスイッチ１４が設け
られ、この切り替えスイッチ１４により、高精度座標入
力モードである振動センサ選択モードと前記高精度座標
入力モードに比べて精度が劣化する振動センサ非選択モ
ードを使用者が選択する。この切り替えスイッチ１４
は、振動ペン３以外の場所に設置してもよく、更には、
本座標入力装置が接続されるホストコンピュータ上のア
プリケーション・ソフト内のメニューに於いて直接切換
えられる様にしてもよい。この切り替えスイッチ１４
は、前記演算制御回路１に接続され、この演算制御回路
１でこのスイッチ１４の選択に従い座標演算に用いるセ
ンサ信号を振動センサ選択モードの上記８個の上記振動
センサ６ａ〜６ｈの内で選択し、前記座標演算を行う。
同時に、スイッチ１４の選択情報は、前記電源供給制御
回路１３に送られ、振動センサ選択モード切り換えに従
い、前置増幅回路１２ａ〜１２ｈへの電源の供給・停止
を行う。振動センサ選択モードの切り替え、及び、これ
に対応する電源の供給・停止に関しては、後で詳述す
る。

【００１４】１１は液晶表示器、及び、その投射型表示
器等のドット単位の表示が可能なディスプレイ、或は、
ＣＲＴ、及び、その投射型表示器であり、振動伝達板の
背後に配置している。そしてディスプレイ駆動回路１０
の駆動により振動ペン３によりなぞられた位置に表示
し、それを振動伝達板８（透明部材からなる）を透かし
てみることが可能になっている。

【００１５】振動ペン３に内蔵された振動子４は、同じ
く振動ペン３に内臓された振動子駆動回路２によって駆
動される。振動子４の駆動信号は演算制御回路１から低
レベルのパルス信号として供給され、振動子駆動回路２
によって所定のゲインで増幅された後、振動子４に印加
される。

【００１６】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、ペン先５を介して振動伝達
板８に伝達される。

【００１７】ここで振動子４の振動周波数はガラスなど
の振動伝達板８に板波を発生することが出来る値に選択
される。また、振動子駆動の際、振動伝達板８に対して
図２の垂直方向に振動するモードが選択される。また、
振動子４の振動周波数をペン先５を含んだ共振周波数と
する事で効率のよい振動変換が可能である。

【００１８】上記のようにして振動伝達板８に伝えられ
る弾性波は板波であり、表面波などに比して振動伝達板
の表面の傷、障害物等の影響を受けにくいという利点を
有する。

【００１９】以上述べた振動伝達板の寸法は、原理的に
は特に制限されているものではないが、本発明の作用に
よる効果は、比較的寸法の大きな振動伝達板に於いて顕
著となるものである。これは、以下の理由による。すな
わち、上記振動伝達板寸法が大きい場合、上記振動伝達
板８に発生した板波の振幅（振動エネルギー）の減衰が
大きくなるため、振動ペン３入力点と振動センサ６の距
離が長い入力領域では信号雑音比（Ｓ／Ｎ）が悪くな
る。これを防ぐため、振動伝達板８に配置固定される振
動センサ６の数を、振動伝達板８が小さい場合に比べて
増加した構成がとられる。振動センサ６やそれに接続さ
れた前置増幅回路１２が多い場合には、後述するよう
に、特定のセンサやそれに関る回路以外への電力の供給
を止めるため、消費電力の節減の効果が大きくなる。従
って、振動センサ６の数の多い比較的寸法の大きな振動
伝達板に於いて、本発明の作用による効果は顕著とな
る。

【００２０】＜演算制御回路の説明＞上述した構成にお
いて、演算制御回路１は所定周期毎（例えば５ｍｓ毎）
に振動子駆動回路２、振動ペン３内の振動子４を駆動さ
せる信号を出力すると共に、その内部タイマ（カウンタ
で構成されている）による計時を開始させる。そして、
振動ペン３により発生した振動は振動センサ６ａ〜６ｈ
迄の距離に応じて遅延して到達する。

【００２１】振動波形検出回路９は各振動センサ６ａ〜
６ｈからの信号を検出する。その出力信号から、後述す
る波形検出処理により各振動センサへの振動到達タイミ
ングを示す信号が生成される。演算制御回路１は各振動
センサ６ａ〜６ｈの信号を入力し、各振動センサ６ａ〜
６ｈの内、振動センサ選択モードの場合には８個全ての
振動センサについて振動検出までの伝達遅延時間の測定
を行い、振動センサ非選択モードの場合は、図１で示す
角部の振動センサ６ａ，６ｃ，６ｅ（詳細は後述する）
による振動伝達遅延時間の測定を行う。振動ペンによる
入力位置の座標算出は、これら振動伝達遅延時間の測定
結果に基づいて行われる。

【００２２】また、演算制御回路１は、この算出された
振動ペン３の位置情報を元にディスプレイ駆動回路１０
を駆動して、ディスプレイ１１による表示を制御した
り、あるいはシリアル，パラレル通信によって外部機器
に座標出力を行う（不図示）。

【００２３】図３は実施例の演算制御回路１の概略構成
を示すブロック図で、各構成要素及びその動作概略を以
下に説明する。

【００２４】図中、３１は演算制御回路１及び本座標入
力装置全体を制御するマイクロコンピュータであり、内
部カウンタ、操作手順を記憶したＲＯＭ、そして計算等
に使用するＲＡＭ、定数等を記憶する不揮発性メモリ等
によって構成されている。

【００２５】３３は不図示の基準クロックを計時するタ
イマ（例えばカウンタなどにより構成されている）であ
って、振動子駆動回路２に振動ペン３内の振動子４の駆
動を開始させるためのスタート信号を入力すると、その
計時を開始する。これによって、計時開始とセンサによ
る振動検出の同期が取られ、振動センサ６により振動が
検出されるまでの遅延時間が測定できることになる。

【００２６】その他各構成要素となる回路は順を追って
説明する。

【００２７】振動波形検出回路９より出力される各振動
センサ６ａ〜６ｈよりの振動到達タイミング信号は、検
出信号入力ポート３５を介してラッチ回路３４ａ〜３４
ｈに入力される。

【００２８】ラッチ回路３４ａ〜３４ｈのそれぞれは、
各振動センサ６ａ〜６ｈに対応しており、対応するセン
サよりのタイミング信号を受信すると、その時のタイマ
３３の計時値をラッチする。こうして各振動センサ６ａ
〜６ｈの内、振動センサ選択モードの場合は、８個全て
の振動センサ、振動センサ非選択モードの場合は、６
ａ，６ｃ，６ｅの振動センサ全ての検出信号の受信がな
されたことを判定回路３６が判定すると、マイクロコン
ピュータ３１にその旨の信号を出力する。

【００２９】ここで、マイクロコンピュータ３１には、
前記切り替えスイッチ１４の信号が入力され、選択モー
ドに基づき、以下に述べる座標演算法の切り替え、電源
供給制御回路、及び、上記判定回路３６への判定切り替
え信号であるセレクト信号を出力する。

【００３０】判定回路３６には、マイクロコンピュータ
３１がこの判定回路３６からの信号を受信すると、ラッ
チ回路３４ａ〜３４ｄから各々の振動センサまでの振動
到達時間をラッチ回路より読み取り、所定の計算を行な
って、振動伝達板８上の振動ペン３の座標位置を算出す
る。

【００３１】そして、Ｉ／Ｏポート３７を介してディス
プレイ駆動回路１０に算出した座標位置情報を出力する
ことにより、例えばディスプレイ１１の対応する位置に
ドット等を表示することができる。あるいはＩ／Ｏポー
ト３７を介しインターフェイス回路に、座標位置情報を
出力することによって、外部機器に座標値を出力するこ
とができる。

【００３２】＜振動伝搬時間検出の説明（図４，図５）
＞以下、振動センサ３までの振動到達時間を計測する原
理について述べる。

【００３３】図４は振動波形検出回路９に入力される検
出波形と、それに基づく振動伝達時間の計測処理を説明
するための図である。なお以下、振動センサ６ａの場合
について説明するが、その他の振動センサ６ｂ〜６ｈに
ついても全く同じである。

【００３４】振動センサ６ａへの振動伝達時間の計測
は、振動子駆動回路２へのスタート信号の出力と同時に
開始することは既に説明した。この時、振動子駆動回路
２から振動子４へは駆動信号４１が印加されている。こ
の信号４１によって、振動ペン３から振動伝達板８に伝
達された超音波振動は、振動センサ６ａまでの距離に応
じた時間ｔｇをかけて進行した後、振動センサ６ａで検
出される。図示の４２で示す信号は振動センサ６ａが検
出した信号波形を示している。

【００３５】この実施例で用いられている振動は板波で
あるため、振動伝達板８内での伝播距離に対して検出波
形のエンベロープ４２１と位相４２２の関係は振動伝達
中に、その伝達距離に応じて変化する。ここでエンベロ
ープ４２１の進む速度、即ち、群速度をＶｇ、そして位
相４２２の位相速度をＶｐとする。この群速度Ｖｇ及び
位相速度Ｖｐから振動ペン３と振動センサ６ａ間の距離
を検出することができる。

【００３６】まず、エンベロープ４２１にのみ着目する
と、その速度はＶｇであり、ある特定の波形上の点、例
えば変曲点や図示４３で示す信号のようにピークを検出
すると、振動ペン３及び振動センサ６ａの間の距離は、
その振動伝達時間をｔｇとして、 ｄ＝Ｖｇ・ｔｇ …（１） で与えられる。この式は振動センサ６ａの一つに関する
ものであるが、同じ式により他の３つの振動センサ６ｂ
〜６ｈと振動ペン３の距離も同様にして表わすことがで
きる。

【００３７】更に、より高精細な座標決定をするため
に、位相信号の検出に基づく処理を行う。位相波形信号
４２２の特定の検出点、例えば振動印加から、ある所定
の信号レベル４６後のゼロクロス点までの時間をｔｐ４
５（信号４７に対し所定幅の窓信号４４を生成し、位相
信号４２２と比較することで得る）とすれば、振動セン
サと振動ペンの距離は、 ｄ＝ｎ・λｐ＋Ｖｐ・ｔｐ …（２） となる。ここでλｐは弾性波の波長、ｎは整数である。

【００３８】前記（１）式と（２）式から上記の整数ｎ
は、 ｎ＝［（Ｖｇ・ｔｇ−Ｖｐ・ｔｐ）／λｐ＋１／Ｎ］ …（３） と表わされる。

【００３９】ここで、Ｎは“０”以外の実数であり、適
当な値を用いる。例えばＮ＝２とすれば±１／２波長以
内のｔｇ等の変動であれば、ｎを決定することができ
る。上記のようにして求めたｎを（２）式に代入するこ
とで、振動ペン３及び振動センサ６ａ間の距離を精度良
く測定することができる。上述した２つの振動伝達時間
ｔｇおよびｔｐの測定のため信号４３及び４５の生成
は、振動波形検出回路９により行われるが、この振動波
形検出回路９は図５に示すように構成される。

【００４０】図５は実施例の振動波形検出回路９の構成
を示すブロック図である。

【００４１】図５において、振動センサ６ａの出力信号
は、前置増幅回路５１により所定のレベルまで増幅され
る。増幅された信号は、帯域通過フィルタ５１１により
検出信号の余分な周波数成分が除かれ、例えば、絶対値
回路及び、低域通過フィルタ等により構成されるエンベ
ロープ検出回路５２に入力され、検出信号のエンベロー
プのみが取り出される。エンベロープピークのタイミン
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。ピーク検出回路はモノマルチバイブレータ等から
構成されたｔｇ信号検出回路５４によって所定波形のエ
ンベロープ遅延時間検出信号である信号ｔｇ（図４信号
４３）が形成され、演算制御回路１に入力される。

【００４２】一方、５５は信号検出回路であり、エンベ
ロープ検出回路５２で検出されたエンベロープ信号４２
１中の所定レベルの閾値信号４６を超える部分のパルス
信号４７を形成する。５６は単安定マルチバイブレータ
であり、パルス信号４７の最初の立ち上がりでトリガさ
れた所定時間幅のゲート信号４４を開く。５７はｔｐコ
ンパレータであり、ゲート信号４４の開いている間の位
相信号４２２の最初の立ち上がりのゼロクロス点を検出
し、位相遅延時間信号ｔｐ４５が演算制御回路１に供給
されることになる。なお、以上説明した回路は振動セン
サ６ａに対するものであり、他の振動センサにも同じ回
路が設けられている。

【００４３】＜回路遅延時間補正の説明＞前記ラッチ回
路によってラッチされた振動伝達時間は、回路遅延時間
ｅｔおよび位相オフセット時間ｔｏｆｆを含んでいる。
これらにより生じる誤差は、振動ペン３から振動伝達板
８、振動センサ６ａ〜６ｈへと行なわれる振動伝達の際
に必ず同じ量が含まれる。

【００４４】そこで、例えば図７の原点Ｏの位置から、
例えば振動センサ６ａまでの距離をＲ１とし、原点Ｏに
て振動ペン３で入力を行ない実測された原点Ｏからセン
サ６ａまでの実測の振動伝達時間をｔｇｚ’，ｔｐ
ｚ’、また原点Ｏからセンサまでの真の伝達時間をｔｇ
ｚ，ｔｐｚとすれば、これらは回路遅延時間ｅｔおよび
位相オフセットｔｏｆｆに関して、 tgz'=tgz+et …（４） tpz'=tpz+et+toff …（５） の関係がある。

【００４５】一方、任意の入力点Ｐ点での実測値ｔ
ｇ’，ｔｐ’は同様に、 tg'=tg+et …（６） tp'=tp+et+toff …（７） となる。この（４）（６），（５）（７）両者の差を求
めると、 tg'-tgz'=(tg+et)-(tgz+et)=tg-tgz …（８） tp'-tpz'=(tp'+et+toff)-(tpz+et+toff)=tp-tpz …（９） となり各伝達時間に含まれる回路遅延時間ｅｔおよび位
相オフセットｔｏｆｆが除去され、原点Ｏの位置から入
力点Ｐの間のセンサ６ａ位置を起点とする距離に応じた
真の伝達遅延時間の差を求めることができ、前記（２）
（３）式を用いればその距離差を求めることができる。

【００４６】振動センサ６ａから原点Ｏまでの距離Ｒ１
はあらかじめ不揮発性メモリ等に記憶してあり既知であ
るので、振動ペン３と振動センサ６ａ間の距離を決定で
きる。他のセンサ６ｂ〜６ｄについても同様に求めるこ
とができる。

【００４７】上記、原点Ｏにおける実測値ｔｇｚ’及び
ｔｐｚ’は出荷時に不揮発性メモリに記憶され、
（２），（３）式の計算の前に（８）（９）式が実行さ
れ精度の高い測定ができる。

【００４８】＜本実施例における振動センサ選択モード
の切り替え、及び、これに対応する電源の供給・停止に
関する説明＞上述の通り、上記振動伝達板寸法が大きい
場合、上記振動伝達板８に発生した板波の振幅（振動エ
ネルギー）の減衰が大きくなるため、振動ペン３入力点
と振動センサ６の距離が長い入力領域ではＳ／Ｎが悪く
なる。例えば、図１に於いて、領域Ａ−２に振動ペン３
で入力した場合、振動センサ６ｃや６ｅに於ける検出信
号は小さくなり、Ｓ／Ｎが低くなる。そこで、このよう
に大型の振動伝達板を用いる構成の場合、図１の様に振
動伝達板の各辺の中央に振動センサ６を配置固定し、例
えば上記領域Ａ−２に振動ペン３で入力した場合は、振
動センサ６ａと６ｂ，６ｈで検出した振動に基づいた距
離を用いることにより、振動センサ６ａ，６ｃ，６ｅを
用いる場合に比べて高Ｓ／Ｎの信号が検出できるため、
精度のよい位置座標検出をすることが出来る。

【００４９】高精度モードである振動センサ選択モード
の場合には、まず、振動ペン３による入力領域を判定
し、その領域に対応して最も振動入力源からの距離が短
い３個の振動センサ６において測定された振動伝達遅延
時間を座標演算に用いる。この領域の判定は、高精度で
行う必要はなく、概略位置がわかればよい。例えば、本
実施例のセンサ配置に於いては、四隅の振動センサ６
ａ，６ｃ，６ｅ，６ｇの振動伝達時間及びこれより求め
られた前記各振動センサと振動ペンとの距離ｄを互いに
比較し、最も距離の短い振動センサが含まれる領域に入
力されたものと決定される。領域決定後、その領域の３
隅に位置する振動センサを、座標算出に用いる振動セン
サとして決定する。従って、この高精度モードである振
動センサ選択モードの場合には、８個の振動センサ６ａ
〜６ｈの信号が必要であり、常時センサ６ａ〜６ｈに関
わる回路へ電源は供給されなければならない。このた
め、前記切り替えスイッチ１４により振動センサ選択モ
ードが選択された場合、演算制御回路１で前記８個の振
動センサ６ａ〜６ｈから振動センサ３個を選んで座標演
算を行うと同時に、この演算制御回路１を通じて、前記
電源供給制御回路１３に信号を送り、前置増幅回路１２
ａ〜１２ｈへの電源供給を行う。

【００５０】これに対し、低精度モードである振動セン
サ非選択モードの場合には、演算制御回路１において、
座標演算に用いる振動センサ６は予め定められており、
（例えば、本実施例に於いては、角部にあるセンサ６
ａ，６ｃ，６ｅ）、振動ペン入力領域による振動センサ
の組み替えは行わず、常にこの３個の振動センサで座標
演算を行う。従って、高精度モードである振動センサ以
外の５個の振動センサに関わる回路へ電源を供給する必
要はない。従って、前記切り替えスイッチ１４により振
動センサ非選択モードが選択された場合、演算制御回路
１で固定された振動センサ３個（６ａ，６ｃ，６ｅ）を
用いて座標演算を行なうと同時に、この演算制御回路１
を通じて、前記電源供給制御回路１３に信号を送り、前
置増幅回路１２ｂ，１２ｄ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈへ
の電源の供給を停止する。

【００５１】センサ選択モードの場合、振動伝達板の大
型化で振動ペンと振動センサ間距離が長くなることによ
る振動減衰に着目して振動センサの組の選択を行った
が、振動伝達板の大型化により特に有効入力エリアの角
部に於いて入力された振動の周囲の振動伝達板端面及び
防振材からの反射波の影響が顕著になるので、この影響
を低減することに着目して、センサ選択モード場合の座
標算出に用いる振動センサの組の選択を行ってもよい。

【００５２】以上の演算制御部１による動作をまとめて
フローチャートとして図６に示した。

【００５３】まず、センサ非選択モードが指定されてい
るか判定し（Ｓ６０１）、選択されている場合には、所
定の３つのセンサ、図１ではセンサ６ａ，６ｃ，６ｅお
よびその前置増幅回路にのみ電力を供給し（Ｓ６０
２）、この３つのセンサを用いて振動検出・座標算出を
行う。

【００５４】一方、センサ選択モードが指定されている
場合、８つのセンサとその前置増幅回路全てに電力を供
給し（Ｓ６０４）、振動入力が行われるとそのおおよそ
の位置を算出して入力された領域を判定し、領域ごとに
対応するセンサによる遅延時間の測定結果を用いて座標
算出を行う（Ｓ６０５）。

【００５５】＜座標位置算出の説明（図７）＞次に実際
に振動ペン３による振動伝達板８上の座標位置検出の原
理を図７を用いて説明する。

【００５６】本実施例においては、振動伝達板８上の図
１における領域Ａ−２に入力が行われた振動センサ選択
モード場合について説明するが、他の３領域に振動の入
力が行われた場合、及び振動センサ非選択モードの場合
についても以下に説明するのと同様に座標を算出するこ
とができる。座標算出式は、３平方の定理から算出され
る。

【００５７】振動センサ６ａ，６ｂ，６ｈを図１の位置
に設けると、先に説明した原理に基づいて、振動入力ペ
ン３の位置Ｐから各々の振動センサ６ａ，６ｂ，６ｈの
位置までの直線距離ｄａ１，ｄｂ１，ｄｈ１を求めるこ
とができる。更に演算制御回路１でこの直線距離ｄａ
１，ｄｂ１，ｄｈ１に基づき、振動入力ペン３である図
６の位置Ｐの座標（ｘ，ｙ）を次式のようにして求める
ことができる。

【００５８】 ｘ＝Ｘ／２＋（ｄａ１＋ｄｂ１）・（ｄａ１−ｄｂ１）／２Ｘ …（１０） ｙ＝Ｙ／２＋（ｄａ１＋ｄｈ１）・（ｄａ１−ｄｈ１）／２Ｙ …（１１） ここで、Ｘ，Ｙはそれぞれ振動センサ６ａ，６ｂ間の距
離、振動センサ６ｃ，６ｄ間の距離である。

【００５９】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。

【００６０】上記第１の実施例に於いては、振動伝達板
の大型化に対応して、振動センサを角部と各辺の中央部
の計８個配置する構成とし、その中からセンサ選択モー
ド場合及びセンサ非選択モード場合に３個を座標算出に
用いる振動センサとして用いたが、振動センサの配置は
上記に限られるものではなく、また、振動センサ総数も
振動伝達板のサイズにより適宜加減させてもよく、更に
は、その中で座標算出に用いる振動センサの数も２個以
上であれば、上記３個に限られるものでもなく、その振
動センサ配置も上記に限られるものではなく、例えば十
字状に配置された辺中央の振動センサ４個を用いてもよ
い。

【００６１】（第２の実施例）上記第１の実施例に於い
ては、振動センサ選択モードの切り替えにより、前置増
幅回路１２ａ〜１２ｈへの電源の供給を制御したが、更
に、信号検出回路９への電源の供給を制御してもよい。
この実施例を図８に示す。信号検出回路を振動センサ６
ａ，６ｃ，６ｅ〜の信号処理用の信号検出回路９ａと６
ｂ，６ｄ，６ｆ，６ｇ，６ｈ〜の信号処理用の信号検出
回路９ｂに分離して構成し、信号検出信号回路９ｂは、
前置増幅回路と同様に電源制御回路１３により電源の供
給・停止が制御される。振動センサ選択モードの場合に
は、信号検出回路９ｂには、電源制御回路１３から電源
の供給され第１の実施例と同様の作用をするが、振動セ
ンサ非選択モードの場合には、信号検出回路９ｂには、
電源制御回路１３から電源の供給が停止され、このモー
ドで実際に信号処理を行う振動センサ６ａ，６ｃ，６ｅ
に関わる信号検出回路９ａのみが電力を消費する。

【００６２】以上の第２の実施例の構成をとることによ
り、信号処理回路に費やす電力を必要最小限にすること
ができ、一層省電力化の効果を大きくすることができ
る。

【００６３】（第３の実施例）上記実施例に於いては、
使用者が所望の精度に応じて、振動センサ選択モードと
振動センサ非選択モードの切り替えを使用者自ら行って
いた。

【００６４】しかし、一般に使用者と相関があるのは、
入力する文字サイズと文字の線の太さである。ここで言
う文字とは、いわゆる文字のほかに、記号やジェスチャ
ーコマンドをも含む。つまり、入力する文字サイズが小
さな場合には、座標入力装置には高精度な座標読取が要
求されるが、比較的大きなサイズの文字の場合には、文
字サイズが小さい場合程には高精度な座標読取が要求さ
れない。また、文字の線の太さに関しても、同様に、比
較的文字の線が太い場合には、文字の線が細い場合程に
は高精度な座標読取が要求されない。特に、入力サイズ
の大きないわゆる電子黒板サイズに於いては、比較的大
きなサイズで太い文字を書くことが多い一方で、場合に
よっては、上記大きな入力サイズの一部のみに小さな文
字を入力することも考えられる。

【００６５】そこで本実施例では、直接モードを指定す
るのではなく、入力しようとする文字サイズと文字の線
の太さを指定することで、振動センサ非選択モードと振
動センサ非選択モードのいずれかのモードを選んで切り
替えを行う手段を設け、これにより振動センサに関わる
回路への電源の制御を行う。

【００６６】本実施例に於いては、図１で示す演算制御
回路１内に組み込まれた、或は、図３で示したＩ／Ｏポ
ート３７を介してホストコンピュータ等の外部機器に組
み込まれた文章作成・作図その他のアプリケーションソ
フトウェア内の文字の設定を図９（ａ）のように行い、
また、線の太さの設定を図９（ｂ）のようにしてメニュ
ーに従って設定する。これら設定を、高精度モードであ
る振動センサ選択モードと低精度モードである振動セン
サ非選択モードとの切り替えと連動させる。このモード
切り替えと座標演算及びセンサに関わる回路への電源の
供給の制御に関しては、前記第１及び第２の実施例と同
様である。

【００６７】使用者は、アプリケーション上の上記文字
サイズ・線の太さを従来と同様の感覚で切り替えるだけ
で、上記振動センサ選択モードの切替ができ、消費電力
の低減を図ることができる。図９（ａ）及び図９（ｂ）
では、このモード切り替えの句切りを使用者が任意に図
示の精度設定用ボリュームを設定できる。すなわち、図
９（ａ）では高精度モードと低精度モードとの境目は３
６ポイントと４８ポイントとの境界にあり、また、図９
（ｂ）においては、その境目は２．０ｍｍと３．０ｍｍ
との境界にあるが、精度設定用ボリュームでそれを変更
することができる。しかし、予め、文字サイズ・線の太
さと必要とされる精度との関係を求め、その再適値で設
定しておいてもよいし、これも、使用者が選択できるよ
うにしてもよい。

【００６８】なお、精度の高低を決定する際に複数の要
因が存在している場合、ひとつでも高精度モードを必要
とする要因があるならば、高精度モードで座標入力を行
わせれば入力文字に要求される精度をみたすことができ
る。たとえば図９のように、文字サイズと線の太さとい
う２つの要因がある場合、何れか一方が高精度モードと
判定されたなら、座標入力は高精度モードで行わせる。

【００６９】本実施例では、振動センサ選択モードの切
り替えに連動させるものとして、文字サイズ・線の太さ
を用いたが、精度の高低に関わるものであれば、フォン
ト、文字形式（スタイル）、線の種類等の切り替えに上
記振動センサ選択モードを連動させてもよい。

【００７０】以上のようにして入力する精度を決定する
ことで、入力する線に要求される精度を、通常の入力時
に行う文字のサイズや太さの指定とともに行うことがで
きるため、オペレータの労力を軽減できるとともに、不
必要に高精度のモードで入力を行うことがないため、消
費電力を節減する効果をいっそう高めることができる。

【００７１】（第４の実施例）第３の実施例では、入力
する文字サイズや文字の線の太さにより、振動センサ非
選択モードと振動センサ非選択モードの切り替えを行う
手段を設け、これにセンサに関わる回路への電源の制御
を行ったが、入力文字・記号サイズ、文字・図形の線の
太さ判別手段を有し、所定の文字・記号サイズ、及び、
文字・図形の線の太さ以上或は越える文字・記号サイ
ズ、線の太さと判別した場合には、振動センサ非選択モ
ードに自動的に切り替え、センサに関わる回路への電源
の制御を行う構成としてもよい。

【００７２】入力文字サイズ判定手段としては、手書き
文字認識技術に於いて周知の技術である文字枠（図１
０）の大きさを所定のサイズと比較して判別を行う。任
意の位置に入力した文字の大きさを文字枠に基づいて判
断するには、いわゆる文字切りという文字と文字の句切
りを判断する必要があるが、これは、入力時間やストロ
ーク間の距離等を用いて判断する。この際、文字枠は、
通常は画面上に表示されない。また、予め、文字入力用
の枠を表示し、使用者がその枠内に収まるように文字を
入力することも考えられるが、この場合は、メニューモ
ード、或は、上記文字入力用の枠をドラッグしてこの大
きさを変化させることにより入力文字の大きさを設定す
るもので、前記第３の実施例で述べた、文字サイズの設
定との連動と同様である。図１等で示す演算制御回路１
内に組み込まれた、或は、図３で示したＩ／Ｏポート３
７を介し外部機器に組み込まれたマイクロコンピュータ
により、任意の文字サイズで入力した文字のサイズを上
記文字枠に基づき所定のサイズと比較し、所定のサイズ
以上の場合は、低精度モードである振動センサ非選択モ
ードに切り替わり、それ以降の作用である、前記電源供
給回路１３を通して座標検出に用いないセンサに関わる
回路への電源の供給を停止する点は前記実施例と同じで
ある。上記切り替え基準となる文字枠サイズは、使用者
が任意に図示の精度設定用ボリュームで設定できる構成
でも、予め、文字サイズ・線の太さと必要とされる精度
との関係を求め、その再適地で設定しておいてもよい
し、これも、使用者が選択できるようにしてもよい。

【００７３】文字の線の太さにより判別する手段とし
て、図１１に示すように、振動ペン３内部に圧力センサ
１４を設け、これにより筆圧を検知し、これを、表示文
字或は図形の線の太さに対応させて変化させる周知の技
術と同様に、この筆圧検知出力信号に所定のしきい値を
設け、このしきい値以上ならば、低精度モードである振
動センサ非選択モードに切り替わり、前記実施例と同様
に、前記電源供給回路１３を通して座標検出に用いない
センサに関わる回路への電源の供給を停止する様にして
もよい。圧力センサとしては、ダイアフラム、感圧ゴ
ム、圧電素子の周波数特性の変動、機械式スイッチ、コ
イルを用いたペン先が引っ込むストローク量検知法、等
のペン先からの圧力を検知するセンサなら方式を問わな
い。

【００７４】以上のように、入力文字・記号サイズ、文
字・図形の線の太さにより、自動的に振動センサ選択モ
ード／非選択モードを切り替えることにより、使用者
が、特に座標入力の精度の高低はもとより精度との相関
性を有する入力文字・記号サイズ、文字・図形の線の太
さを意識して切り替える動作をすることなく、自然な操
作環境を保ちながら、消費電力を節減することができ
る。

【００７５】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても、１つの機器から成る装置に適用
しても良い。また、本発明はシステム或は装置にプログ
ラムを供給することによって達成される場合にも適用で
きることは言うまでもない。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る座標入
力装置は、高精度な座標入力を必要とする場合には、多
くのセンサの内から使用するセンサを選択して座標計算
する振動センサ選択モードに切り替えて振動ペンの入力
領域に応じた振動センサを選択して、選択されたセンサ
に関る回路に電源を供給し、高精度な座標入力を必要と
しない場合には、所定のセンサを用いて座標算出を行う
振動センサ非選択モードに切り替えて座標検出に用いな
い振動センサに関る回路への電源の供給を停止すること
で、必要とされる最小限の電源供給がおこなわれ、消費
電力を節減することができる。

【００７７】更に、入力しようとする書体情報に応じて
入力精度を決定することにより、使用者が、特に座標入
力の精度の高低を意識することなく、必要とされる座標
入力に応じて的確にセンサ選択モード切り替えを行い、
消費電力を効果的に節減することができる。

【００７８】更に、入力文字・記号サイズ、線の太さ判
別手段を有し、所定の文字・記号サイズ、線の太さ以上
と判別した場合には、振動センサ非選択モードに自動的
に切り替えることにより、使用者が、特に座標入力の精
度の高低はもとより精度との相関性を有する入力文字・
記号サイズ、文字・図形の線の太さを意識して切り替え
る動作をすることなく、自然な操作環境を保ちながら、
消費電力を節減することができる。

【００７９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の座標入力装置の特徴を最もよく表わす
図である。

【図２】振動ペンの構成を示す図である。

【図３】実施例に於る演算制御回路の内部構成図であ
る。

【図４】信号処理のタイムチャートである。

【図５】信号検出回路のブロック図である。

【図６】本発明の概略の動作・作用を示すフローチャー
トである。

【図７】座標位置算出のための説明図である。

【図８】本発明の第２の実施例の説明図である。

【図９】本発明の第３の実施例の説明図である。

【図１０】本発明の第４の実施例の説明図である。

【図１１】本発明の第４の実施例の振動ペンの図であ
る。

【符号の説明】

１ 演算制御回路 ２ 振動子駆動回路 ３ 振動入力ペン ４ 振動子 ５ ペン先 ６ａ〜６ｈ 振動センサ ７ 防振材 ８ 振動伝達板 ９ 信号波形検出回路 １２ａ〜６ｈ 前置増幅回路 １３ 電源供給制御回路

フロントページの続き (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 (72)発明者 小林 克行 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 柳沢 亮三 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動源から入力されて振動伝達板を伝達
   する振動を、振動伝達板上における少なくとも３ヶ所の
   振動検知箇所で電気的に検知し、それに基づいて振動源
   の座標を入力する座標入力装置であって、 第１のモードと第２のモードとを切り替えるモード切り
   替え手段と、 第１のモードの場合には振動源の概略位置に応じた振動
   検出箇所を選択して選択された振動検知箇所において検
   知された振動の遅延時間を測定し、第２のモードの場合
   には予め定められた振動検知箇所において検知された振
   動の遅延時間を測定する測定手段と、 前記測定手段により測定された振動の遅延時間に基づい
   て振動源の座標を算出する算出手段と、 第１のモードの場合には前記振動伝達板上のすべての振
   動検知箇所で振動を検知するのに要する電力を供給し、
   第２のモードの場合には、前記所定の振動検知箇所で振
   動を検知するのに要する電力を供給するよう制御する電
   源制御手段とを備えることを特徴とする座標入力装置。
2. 【請求項２】 振動検知箇所は、四角形状の振動伝達板
   の各角部と各辺の中点に設けられており、前記測定手段
   は、第１のモードでは振動源の概略位置を算出してその
   位置に最寄りの少なくとも３ヶ所の振動検知手段を選択
   して選択された振動検知箇所により検知された振動の遅
   延時間を測定し、第２のモードでは少なくとも３ヶ所の
   同一直線上にない予め定められた振動検出箇所における
   振動の遅延時間を測定することを特徴とする請求項１に
   記載の座標入力装置。
3. 【請求項３】 入力しようとする文字図形の要する精度
   を選択する選択手段を更に備え、前記モード切り替え手
   段は、前記選択手段により選択される精度に応じてモー
   ドを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の座標
   入力装置。
4. 【請求項４】 前記選択手段は、文字図形の要する精度
   として、文字図形の大きさと線の太さとを選択すること
   を特徴とする請求項３に記載の座標入力装置。
5. 【請求項５】 入力された文字図形の要する精度を判別
   する判別手段を更に備え、前記モード切り替え手段は、
   前記判別手段により、入力された文字図形の要する精度
   に応じてモードを切り替えることを特徴とする請求項１
   に記載の座標入力装置。
6. 【請求項６】 前記判別手段は、入力された文字図形の
   要する精度として、文字図形の大きさと線の太さとを判
   別し、前記モード切り替え手段は、所定の値を越えてい
   る場合に第２のモードに切り替えることを特徴とする請
   求項５に記載の座標入力装置。