JPH0836455A - 座標入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】振動の検出効率を上げ、不要な振動の影響を低
減した、超音波方式の座標入力装置を提供する。 【構成】振動伝達板８上の複数箇所に振動センサ６を設
け、また、振動伝達板８の周縁部には振動の反射を防止
する防振材７を設ける。また、記伝達板８上の所定の有
効領域Ａで入力された所定の波長の振動が、前記振動セ
ンサ６に直接到達することを妨げず、しかも振動センサ
６の取付け部位を通過した振動を、その波長の整数倍だ
け位相がずれて再び振動センサ６に到達するように反射
する反射板１２を設ける。振動伝達板８に入力された振
動は、直接振動センサ６に到達して検出されると共に、
前記反射板１２により反射されて振動センサに到達す
る。この振動は直接振動センサ６に到達した振動に対し
て、波長の整数倍だけ位相が遅れている。このため、振
動センサ６は、直接波と反射波とが合成されて増幅され
た振動を検出することができ、振動の検知効率を向上さ
せ、不要な振動の影響を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、座標入力装置、特に振
動伝達板上の振動伝達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】このような座標入力装置では、振動を検出
するため振動伝達板の周辺部に複数の振動センサを装着
していた。この振動センサ周りの構成に関する従来例は
以下の様である。

【０００４】振動伝達板周辺部には、そこからの反射に
よる不要振動を吸収・減衰させるためにゴム・樹脂材等
による防振材を装着し、その防振材自身による反射波の
影響を軽減するために、上記振動センサを防振材の境界
上或は一定距離（以上）離して装着する等の提案がなさ
れている。また、振動センサの位置とは関係無く、反射
面を一定距離離して複数面設け、反射波どうしの干渉に
より反射波を軽減させるという提案もなされている。こ
の軽減の作用は、反射波の半波長（の整数倍）位相がず
れている不要の振動モードの影響を軽減するものであ
る。１検出点に複数の振動センサを配置するという提案
もなされている。この軽減の作用は、直接波の同一振動
伝達時間（位相）信号の干渉処理によるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記振動伝達板上の振
動伝達時間から指示点座標を検出する座標入力装置に於
ては、振動伝達板上を伝達する振動の振幅は非常に微小
なものであるため、圧電素子等の振動センサでこの振動
を検知する際の効率を高めることが重要な技術課題とな
る。

【０００６】しかしながら、従来、振動センサの構成に
於て振動検知効率の増大を実現するものは無かった。そ
して、２次元的な領域の振動入力に対して単一の振動セ
ンサに於て不要振動（他モード振動、反射波等）の影響
を軽減する構成は無かった。

【０００７】本発明は上記従来例に鑑みて成されたもの
で、検出振動の振動検知効率を増大すると共に、不要振
動の影響を低減した高精度で、しかも簡単な構成により
低コストに実現される座標入力装置がを提供することを
目的とする。

【０００８】

【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、振動伝達体
上の複数箇所に振動センサを設け、また、振動伝達体の
周縁部には振動の反射を防止する防振材を設ける。ま
た、記伝達体上の所定の有効領域で入力された所定の波
長の振動が、前記振動センサに直接到達することを妨げ
ず、しかも振動センサの部位を通過した振動を、その波
長の整数倍だけ位相がずれて再び振動センサに到達する
ように反射する反射部を設ける。振動伝達体に入力され
た振動は、直接振動センサに到達して検出されると共
に、前記反射部により反射されて振動センサに到達す
る。この振動は直接振動センサに到達した振動に対し
て、波長の整数倍だけ位相が遅れている。このため、振
動センサは、直接波と反射波とが合成されて増幅された
振動を検出することができ、振動の検知効率を向上さ
せ、不要な振動の影響を低減する。

【０００９】また、前記反射部は、振動センサを中心と
して、前記所定の波長の２分の１の整数倍の距離を半径
とする円弧形状である。

【００１０】また、前記反射部は、振動伝達体に接合さ
れた板材や、振動伝達体に刻まれた溝や、前記防振材
や、振動伝達体端部の形状によって形成された、音響イ
ンピーダンスの不連続面である。

【００１１】

【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。

【００１２】図１は本実施例に於る座標入力装置の構造
を示している。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。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が設けられる。
防振材又は振動伝達板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振動センサ６ａ〜６ｄが固
定されている。この振動センサ近傍で有効エリアからの
振動入力面の反対面に、振動センサ中心から半波長の距
離を半径とした曲面状の反射板１２ａ〜１２ｄを配置す
る。この振動センサ近傍周囲の構成及び作用については
後で詳述する。更に、各振動センサ６ａ〜６ｄ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に出
力する。１１は液晶表示機等のドット単位の表示が可能
なディスプレイであり、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ドットを表示し、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。

【００１３】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。電気的な駆動信号は振
動子４によって機械的な振動に変換され、ペン先５を介
して振動伝達板８に伝達される。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】＜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〜６ｄ
迄の距離に応じて遅延して到達する。

【００１７】信号波形検出回路９は各振動センサ６ａ〜
６ｄからの信号を検出して、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を生
成するが、演算制御回路１に各センサ毎のこの信号を入
力し、各々の振動センサ６ａ〜６ｄまでの振動伝達時間
の検出、そして振動ペンの座標位置を算出する。

【００１８】また、演算回路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）。

【００１９】図３は演算制御回路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。

【００２０】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，処理手順を記憶した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。

【００２１】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、センサ（６ａ〜６ｄ）によ
り振動が検出されるまでの遅延時間が測定できる事にな
る。

【００２２】その他各構成要素となる回路は順を追って
説明する。

【００２３】信号波形検出回路９より出力される各振動
センサ６ａ〜６ｄ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
ｄに入力される。ラッチ回路３４ａ〜３４ｄのそれぞれ
は、各振動センサ６ａ〜６ｄ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。
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伝達時間を読み取り、所定の計算
を行って、振動伝達板８上の振動ペン３の座標位置を算
出する。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３
７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。

【００２４】＜振動伝播時間検出の説明（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
理について説明する。

【００２５】図４は信号波形検出回路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，６ｃ，
６ｄについても全く同じである。

【００２６】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。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内での伝達距
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。

【００２７】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ｄ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
〜６ｄと振動ペン３の距離も同様にして表わすことがで
きる。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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、信号波形検出回路９により行われるが、この信号波
形検出回路９は図５に示すように構成される。

【００３１】図５は実施例の信号波形検出回路９の構成
を示すブロック図である。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】＜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〜６ｄへと行なわれる振動伝達の際
に必ず同じ量が含まれる。

【００３５】そこで、例えば図６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６ａまでの真の伝達時間を
ｔｇｚ，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。

【００３６】一方、任意の入力点Ｐ点での実測値ｔｇ′
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。

【００３７】振動センサ６ａから原点Ｏまでの距離はあ
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。

【００３８】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。

【００３９】＜座標位置算出の説明（図６）＞次に実際
の振動ペン３による振動伝達板８上の座標位置検出の原
理を説明する。今、振動伝達板８上の４辺の中点近傍に
４つの振動センサ６ａ〜６ｄを符号Ｓ１〜Ｓ４の位置に
設けると、先に説明した原理に基づいて、振動ペン３の
位置Ｐから各々の振動センサ６ａ〜６ｄの位置までの直
線距離ｄａ〜ｄｄ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ｄａ〜ｄｄに基づき、振動ペン
３の位置Ｐの座標（ｘ，ｙ）の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。

【００４０】 ｘ＝（ｄａ＋ｄｂ）・（ｄａ−ｄｂ）／２Ｘ …（１０） ｙ＝（ｄｃ＋ｄｄ）・（ｄｃ−ｄｄ）／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。

【００４１】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。

【００４２】＜振動センサ周囲構成＞以下、本実施例の
座標入力装置のセンサ周囲構成に関して図７（ａ）〜
（ｃ）及び図８を用いて述べる。上記の通り、本実施例
の装置の構成に於ては、複数の振動センサを装着する
が、ここではセンサ周囲構成の説明のため、図７（ａ）
に於ては振動伝達板８の四隅に配置した振動センサの内
の１つであるセンサ６に関して示す。前述の通り、振動
ペン３で振動入力された振動が振動センサへ入射する直
接波の範囲は、図に示す有効リアＡの２つの角部ａ１，
ａ２から振動センサ６を結ぶ線に挟まれる角度Ｂが最大
になる様な範囲である。振動センサ周囲構成の拡大図を
図７（ｂ）に示す。振動センサ６の近傍で前記有効エリ
アＡからの直接波の振動入力方向の反対側、つまり、振
動センサ６に対して有効エリアＡと反対側に、図の様な
曲面状の反射板１２を配置する。この反射板１２の形状
は、振動センサ６の中心を中心とし、この中心から前記
振動伝達板８を伝達する振動波の半波長の距離λ／２を
半径とした円の一部の曲面形状をなすものである。この
反射板１２は、少なくとも図７（ｂ）の角度Ｂの対頂角
Ｃに相当する範囲で、前記直接波の振動センサ６への伝
達経路にかからない、つまり直接波のセンサ６への伝達
を妨げない範囲に設ける。図７（ｃ）は、図７（ｂ）の
Ｄ−Ｄ’線による断面図である。反射板１２は、図７
（ｃ）に示される様に振動伝達板８の表面上に装着され
る部材により構成する。この反射板１２は、振動伝達板
８との装着部に於て反射波を発生させることを目的とす
るので、部材の材質は、効率よく反射波を発生させる材
質が選択されることが望ましい。媒体中に伝播する振動
波の反射波は、周知のようにその媒体中の音響インピー
ダンスの変動により発生する。従って、振動伝達板の表
面に固体部材を装着することにより、音響インピーダン
スの小さな気体（空気）が接している非装着部との間に
音響インピーダンスに変動つまり不連続面が生じ、ここ
で反射波が発生する。つまり、本実施例に於て、反射板
の材質として金属・硬質樹脂等の音響インピーダンスの
比較的大きな部材が選択されることがのぞましい。但
し、上記反射板１２の材質は上記材質に限定されるもの
ではなく、上記反射板の装着構成に於ては、上記説明の
通り、振動伝達板表面上になにがしかの固体部材を装着
しさえすれば、必ず反射波を発生するので、上記反射板
の位置による装着構成に於ては、次に述べる本実施例の
作用により、振動検知効率を向上することができ、ま
た、不要振動の影響を軽減できる。

【００４３】＜振動検知効率向上作用＞次に、上記説明
した、反射板１２を装着した座標入力装置に於る作用に
ついて述べる。まず、振動検知効率向上に関して、横軸
を時間軸、縦軸を振動振幅とした場合の振動センサ６に
よる検出波形を示した図８を用いて説明を行う。前記反
射板１２を装着した構成とすることにより、振動センサ
６には、図に示す直接波と反射板により反射した反射波
とが常に検出される。直接波の伝達経路と反射波の伝達
経路の差は、センサ６から１／２波長だけ離れた反射板
までの往復分、つまり１波長である。従って、振動セン
サ６で検出される振動伝達時間としては、図に示すよう
に反射波が直接波より１周期分遅れて検出される。前記
の通り、反射板は、２つの角部と振動センサとを結ぶ線
に挟まれる角度Ｂが最大になる様な範囲で、振動センサ
近傍で前記有効エリアからの直接波の振動入力方向の反
対側に、振動センサの中心から半波長の一定距離を半径
とした円の一部の曲面形状をなすので、有効エリア全域
からの振動入力に対して、常に反射波が直接波より１周
期分遅れて検出される。そして、実際の振動センサに
は、上記直接波と反射波は合成されて検出される。直接
波と反射波は、位相が１周期分ずれているので、直接波
の先頭１周期分及び反射波の最後尾１周期分（実際の検
出は波形の前方で行うので影響は少ない）を除き各位相
で振幅は合算され、図８に示すように、全体としての振
幅が大きくなって検出効率が増大する。もちろん、合成
された波形の位相は合成前の直接波及び反射波と同じで
あり、基本的に合成波の波形も、前記先頭部等の一部を
除き、直接波と同じである。また、前記先頭部の波形変
形は、波形自体が常に一定に保たれ振動ペン入力領域に
よる変形はないので、検出精度には影響しない。また、
前述の通り、反射率が大きく反射波が大きい方が合成波
振幅増大には望ましいが、反射波の振幅が直接波の振幅
より小さくても、直接波と反射波の振幅は実質的には一
定に保たれるので波形変形による検出精度への影響はな
い。

【００４４】＜不要振動の影響軽減作用＞本実施例の座
標入力装置で、板状の振動体を伝播する振動は、周波数
と振動伝達板８の板厚により伝播速度が決定される、板
波と言われる振動であり、板波対称波と板波非対称波の
２つのモードが存在する。例えば、板波非対称波を座標
検出に用いる場合、従来のセンサ構成で検出される検出
波形は不要なモードである板波対称波が重畳し、歪んだ
波形が検出され、精度低下の原因となっていた。本発明
の実施例に於ては、この不要なモード振動の影響を軽減
することができる。この作用について、振動センサによ
る検出波の縦軸を拡大して表示した図９を用いて説明を
行う。前記の通り、振動伝達板８の表面に振動センサ６
を装着する構成に於ては、図に示すように板波非対称波
が板波対称波に比べて検出しやすい。図では解りやすく
するため２つのモードの検出波を時間軸上離して示して
いるが、実際の振動検出に於て、特に振動伝達時間の差
が少ない近距離から中距離にかけて、この２つのモード
の波は干渉を起こし、板波非対称波を検出する際に波形
変形を起こす。検出点が遠い場合には、板波非対称波は
板波対称波に比べて伝播速度が遅いため時間軸上図に示
すように板波対称波の後に検出される。

【００４５】本実施例に於ては、検出波のモードを板波
非対称とすると、前記振動センサ６近傍に装着する反射
板１２のセンサ６からの距離を板波非対称波の波長の１
／２に設定する。この様な振動センサ周囲構成とするこ
とにより、板波非対称波に関する検出波は、上記＜振動
検知効率向上作用＞のところで述べた作用によりちょう
ど１周期位相がずれた直接波と反射波が合成され増幅さ
れる。一方、不要振動である板波対称波は、上記板波非
対称波と振動伝播速度が異なる為、板波非対称波の波長
に基づいて設定された上記構成に於ては、図中、円ｃ
１，ｃ２内に示すように、直接波と反射波はちょうど１
周期分のずれとはならず、従って、直接波と反射波との
合成波は歪んだ波形となり、その振幅は、合成前の直接
波と反射波の振幅の合計よりも減少する。結局、板波非
対称波に対する板波対称波の比率は、本実施例の振動セ
ンサ周辺部の構成をとることにより低下し、不要振動に
よる波形変形等の影響が低減する。

【００４６】

【他の実施例】以上は、振動センサ近傍の反射板を振動
伝達板表面の片面に設けた場合の実施例を示したが、反
射板１２の構成は、これに限るものではなく、様々な構
成が考えられる。これらの例を以下に説明する。

【００４７】＜複数反射板＞図１０に示すように、振動
伝達板８上の振動センサ６から等距離同形状で表裏両面
に反射板１２を設け構成してもよい。このような反射面
を増やした構成とすることにより、より大きな反射波を
得ることができ、従って前記作用により、振動検出率を
より増大することができる。

【００４８】＜防振材による反射板構成＞上述のように
振動伝達板８の表面に固体部材の反射板１２を装着する
ことにより反射波が発生するが、振動伝達板８の外周に
装着された反射した振動が中央部に戻るのを防止（減
少）するための防振材７の装着端面によっても反射波が
発生する。従って、この防振材７を利用して、図１１
（ａ）（ｂ）に示すように、防振材７の端面が、振動セ
ンサ６の中心を中心とし、この中心から前記振動伝達板
８を伝達する振動波の半波長の距離を半径とした円の一
部である曲面形状になるよう構成してもよい。この構成
は、別途反射板用に部材を設ける必要がないので、部品
点数を少なく、従来の防振材と一体に構成することがで
きる。尚、前記反射部材に関しても同様であるが、反射
面は反射波の散乱等により反射波振動振幅減少の原因と
なる凹凸が存在せず、なだらかな面であることが望まし
い。図には示さないが、従来の提案にあるように、上記
反射面とはならない他の領域に装着された防振材７につ
いては、逆に有効領域から入力された振動をその防振材
装着面で振動センサ６に向けて反射波を発生させないよ
うに、防振材形状を鋸状等に凹凸を設けた構成にするの
が望ましい。

【００４９】＜振動伝達板に設けた反射溝＞上記実施例
に於て、直接波と合成させる反射波の発生手段として、
振動伝達板表面に部材を装着して反射板として用いた
が、振動伝達板８に加工を施し、反射面としてもよい。
図１２（ａ），（ｂ）に、振動伝達板８上に凹状の反射
溝１３を設け、これを反射面とした構成を示す。振動伝
達板８を伝播する振動波は、前述の振動伝達板の表面に
固体部材を装着する場合と同様に、振動伝達板８の厚み
変動によっても媒体中の音響インピーダンスの不連続面
が生じ、反射する。従って、図に示すように前記反射板
１２の場合と同様に、振動センサ６の中心を中心とし、
この中心から前記振動伝達板を伝達する振動波の半波長
の距離を半径とした円の一部の曲面形状に、振動伝達板
８に凹状の溝を構成する。この振動伝達板に凹状の溝に
於て、比較的音響インピーダンスの大きな振動伝達板自
体と空気との境界面となるため、前記実施例のうち振動
伝達板の表面に振動伝達板より音響インピーダンスが小
さい固体部材を装着する場合に比べて音響インピーダン
スの変動は大きくなり、従って、発生する反射波が大き
くなり、前記振動検知効率向上作用及び不要振動の影響
軽減作用をより効果的に行うことができる。

【００５０】＜振動伝達板端面による反射面の形成＞上
記反射面を振動伝達板端面によって形成した他の実施例
を図１３（ａ），（ｂ）に示す。図に示すように、振動
センサ中心を中心とし、この中心から前記振動伝達板を
伝達する振動波の半波長の距離を半径とした円の一部の
曲面形状の振動伝達板端面（図１３（ｂ）中では符号Ｄ
で示される端面）となるように振動伝達板を構成する。
振動伝達板端面による反射波は、上記反射溝の場合と同
様に振動伝達板端面に於る音響インピーダンスの変動は
大きく、発生する反射波が大きくなり、前記振動検出効
率向上作用及び不要振動の影響軽減作用をより効果的に
行うことができる。更に、これは上記反射溝の場合にも
あてはまるが、反射面に於る音響インピーダンスの変動
点が鋭いので、より正確な直接波と反射波との合成によ
る効果を得ることができる。当然ながら、前記実施例に
比べて振動伝達板の角部の領域が不要となるので、装置
の小型化が可能となる。反射面以外の振動伝達板端面に
は不要反射波の発生を防ぐため、前記防振材を装着する
のが好ましいが、例えば図１３（ｂ）中で符号Ｅで示さ
れる端面部分に関しては、図に示す有効エリアとの関係
に於ては、反射角度に於て端面Ｅの反射波が振動センサ
に入射することはなく、防振材を装着しなくてもよい。

【００５１】＜反射面の位置＞以上の実施例に於ては、
振動センサ中心を中心とし、この中心から前記振動伝達
板を伝達する振動波の半波長の距離に半径とした円の一
部の反射面を設定したが、センサ中心と反射面との距離
を半波長の整数倍距離に設定してもよい。この場合、半
波長の場合に比べて合成波の振幅増幅率は低下するもの
の、半波長の整数倍距離に対応して１周期の整数倍だけ
位相の異なる反射波と直接波との合成となり、前記効果
発生条件を満足することができる。

【００５２】＜他の振動センサ位置に対する振動センサ
周囲構成＞上記実施例に於ては、振動伝達板の角部に振
動センサを装着した場合について述べたが、本発明に対
応する振動センサ位置は上記に限定されるものではな
く、振動センサを振動伝達板の他の領域に装着した場合
についても、反射板或は上記反射面を、２つの角部と振
動センサとを結ぶ線に挟まれる角度が最大になる様な範
囲に対応して、振動センサ近傍で前記有効エリアからの
直接波の振動入力方向の反射側で前記直接波の振動セン
サへの伝達経路にかからない範囲に設ければ良い。例え
ば、振動センサを辺部に設けた場合の振動センサ周囲構
成は、図１４に示すようになる。

【００５３】また、上記振動伝達板８は、表示器と重ね
ないで座標入力装置単体で使用する場合には透明部材で
ある必要はなく、アルミ板・鉄板等の金属板を用いても
よい。

【００５４】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。

【００５５】

【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、振動ペンからの直接波と反射波との干渉作用
により、振動の検知効率を向上し、不要な振動による影
響を低減することができるので、検出誤差の少ない高精
度の位置座標検出をすることができるという効果があ
る。更に、直接波と反射波との干渉作用により作用する
よう構成するため、簡単な構成により低コストで実現す
ることができるという効果がある。

【００５６】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の座標入力装置の全体構成の特徴を最も
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】座標系入力装置の座標系を示す図である。

【図７】実施例の振動センサ周囲構成を示す図である。

【図８】実施例の作用の説明図である。

【図９】実施例の作用の説明図である。

【図１０】実施例の他の実施例の振動センサ周囲構成を
示す図である。

【図１１】他の実施例の振動センサ周囲構成を示す図で
ある。

【図１２】他の実施例の振動センサ周囲構成を示す図で
ある。

【図１３】他の実施例の振動センサ周囲構成を示す図で
ある。

【図１４】他の実施例の振動センサ位置に対応する振動
センサ周囲構成を示す図である。

【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〜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 １２ａ〜１２ｄ 反射板 １３ 反射溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 佐藤 肇 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

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定波長の振動を入力する入力手段と、 該入力手段により入力された振動を伝達する振動伝達体
   と、 該振動伝達体の複数の検出箇所において前記入力手段に
   より入力された振動を検出する検出手段と、 前記振動伝達体上において、前記検出箇所に対して振動
   の入射方向の反対側に、前記検出箇所を中心とし、前記
   所定波長の半分の整数倍の距離を半径として設けた円弧
   形状の振動反射部と、 前記検出手段により検出された振動の遅延時間に基づい
   て、前記入力手段により振動が入力された位置の前記振
   動検出体上における位置を算出する算出手段と、を備え
   ることを特徴とする座標入力装置。
2. 【請求項２】 前記振動伝達体上には前記入力手段によ
   る振動入力が有効となる有効領域を設け、前記反射部の
   円弧形状は、前記有効領域より前記検出箇所へ直接伝播
   する振動を妨げず、前記有効領域より前記検出箇所を通
   る振動を該検出箇所へと反射する位置に設けることを特
   徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
3. 【請求項３】 前記反射部は、前記振動伝達体に設けた
   音響インピーダンスの不連続面であることを特徴とする
   請求項１または２に記載の座標入力装置。
4. 【請求項４】 前記反射部は、前記振動伝達体に接合し
   た円弧形状の板材で形成され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】 前記振動伝達体周辺部による振動の反射
   を防止する防振部材を更に備え、前記反射部は、前記防
   振材端面により形成されることを特徴とする請求項３に
   記載の座標入力装置。
6. 【請求項６】 前記反射部は、前記振動伝達体に形成し
   た円弧形状の溝部で形成されることを特徴とする請求項
   ３に記載の座標入力装置。
7. 【請求項７】 前記反射部は、前記振動伝達体に端部を
   円弧形状に形成して成ることを特徴とする請求項３に記
   載の座標入力装置。