JPH0844486A - Coordinate input device and method for correcting coordinate error - Google Patents

Coordinate input device and method for correcting coordinate error

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JPH0844486A
JPH0844486A JP17921594A JP17921594A JPH0844486A JP H0844486 A JPH0844486 A JP H0844486A JP 17921594 A JP17921594 A JP 17921594A JP 17921594 A JP17921594 A JP 17921594A JP H0844486 A JPH0844486 A JP H0844486A
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vibration
transmission distance
distance
coordinate
error
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JP17921594A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaki Tokioka
正樹 時岡
Ryozo Yanagisawa
亮三 柳沢
Atsushi Tanaka
淳 田中
Katsuyuki Kobayashi
克行 小林
Hajime Sato
肇 佐藤
Yuichiro Yoshimura
雄一郎 吉村
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Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

PURPOSE:To provide a coordinate input device capable of executing accurate coordinate input. CONSTITUTION:Vibration inputted from a vibration pen 3 to a vibration transmitting plate 8 is detected by a vibration sensor 6 and a transmission distance from a vibration source and coordinates based upon the distance are calculated by a signal waveform detecting circuit 9 and an arithmetic and control circuit 1. The detected coordinates are checked by the detected transmission distance to judge whether an error is included or not. When an error is included, the length of one wavelength is added to the transmission distance of a sensor having the highest probability of including an error and most close to the vibration source out of plural calculated transmission distances, its coordinates are calculated again and the judgement of an error is repeated. A sensor most far from the vibration source can also be selected as a sensor corresponding to a transmission distance including an error. Thus error detection controlling preparatory correction can quickly be executed by simple constitution and accurate coordinate input can be attained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は座標入力装置、特に入力
された弾性波振動を振動伝達板の複数箇所で検出し、振
動が入力された位置から検出されるまでの伝達時間に基
づき、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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coordinate input device, and more particularly, to detecting an input elastic wave vibration at a plurality of points on a vibration transmitting plate, and then based on the transmission time from the input position to the detection The present invention relates to a coordinate input device that detects the coordinates of an input point.

【0002】[0002]

【従来の技術】超音波による座標入力装置は、入力面で
あるタブレット上を伝播してくる波の遅延時間を検出し
て位置座標を算出する方式であり、タブレット上にマト
リックス状電線、等の細工がなんら施されていないの
で、コスト的に安価な装置を提供することが可能であ
る。しかもタブレットに透明な板硝子を用いれば他の方
式に比べて透明度の高い座標入力装置を構成することが
できる。
2. Description of the Related Art A coordinate input device using ultrasonic waves is a method of calculating a position coordinate by detecting a delay time of a wave propagating on a tablet which is an input surface. Since no work is done, it is possible to provide an inexpensive device. Moreover, if a transparent plate glass is used for the tablet, it is possible to construct a coordinate input device having higher transparency than other methods.

【0003】かかる座標入力装置においては、タブレッ
トに所定周波数の振動パルスを入力し、その振動をタブ
レット上の複数箇所で検出して振動が入力されてから検
出されるまでの遅延時間を測定し、その遅延時間と振動
の伝播速度とによって振動が入力された位置から各振動
検出箇所までの距離を求め、その距離から座標を算出し
ていた。
In such a coordinate input device, a vibration pulse having a predetermined frequency is input to the tablet, the vibration is detected at a plurality of points on the tablet, and the delay time from the input of the vibration to the detection is measured, According to the delay time and the propagation velocity of vibration, the distance from the position where the vibration is input to each vibration detection point is obtained, and the coordinates are calculated from the distance.

【0004】ここで、タブレットを伝播する振動は、図
9に示したような波形であり、振動の伝播速度にも、エ
ンベロープの伝播する群速度vgと、位相の進む位相速
度vpとが存在している。従って、検出する振動の遅延
時間にもエンベロープ信号の伝播遅延について検出され
る群遅延時間tgと、位相信号の伝播遅延についてに位
相遅延時間tpとがある。振動ペンからタブレットに振
動が入力された場合、タブレット上の所定位置の振動セ
ンサでタブレットを伝播する振動を検知するが、振動ペ
ン−振動センサ間距離dは、検出されたエンベロープ信
号の速度vg,遅延時間tgとにより下記のような式で
表わされる。
Here, the vibration propagating through the tablet has a waveform as shown in FIG. 9, and the propagation velocity of the vibration also has a group velocity vg in which the envelope propagates and a phase velocity vp in which the phase advances. ing. Therefore, the delay time of the detected vibration includes the group delay time tg detected for the propagation delay of the envelope signal and the phase delay time tp for the propagation delay of the phase signal. When vibration is input to the tablet from the vibrating pen, the vibration sensor at a predetermined position on the tablet detects the vibration propagating through the tablet. The distance d between the vibrating pen and the vibration sensor is the velocity vg of the detected envelope signal, It is expressed by the following formula by the delay time tg.

【0005】 d=Vg・tg …(P1) さらに、より高精細な座標位置を決定するために、位相
信号の検出に基づく処理を行う。位相信号の特定の検出
点、例えば振動ペンによる振動の印加から、振動センサ
により検出される信号レベルがある所定のレベルを越え
た後のゼロクロス点までの時間を遅延時間tpとすれ
ば、振動センサと振動ペンの距離dは、 d=n・λp+Vp・tp …(P2) となる。ここで、λpは弾性波の波長、nは整数であ
る。
D = Vg · tg (P1) Furthermore, in order to determine the coordinate position with higher resolution, processing based on the detection of the phase signal is performed. If the delay time tp is the time from the specific detection point of the phase signal, for example, the application of vibration by the vibrating pen to the zero cross point after the signal level detected by the vibration sensor exceeds a certain level, the vibration sensor And the distance d of the vibrating pen is: d = n · λp + Vp · tp (P2) Here, λp is the wavelength of the elastic wave, and n is an integer.

【0006】前記(P1)式と(P2)式から上記の整
数nは、 n=int[(Vg・tg−Vp・tp)/λp+1/N] …(P3) と表わされる。
From the equations (P1) and (P2), the integer n is expressed as n = int [(Vg · tg-Vp · tp) / λp + 1 / N] (P3).

【0007】ここで、Nは“0”以外の適当な実数値を
用いる。例えばN=2.0とすれば±1/2波長以内の
誤差を持ったtgやtpの検出値が得られても、正しく
(P2)式nの値を決定することができる。上記のよう
にして求めたnを(P2)式に代入することで、振動ペ
ンと振動センサとの距離dを精度良く測定することがで
きる。
Here, N is an appropriate real value other than "0". For example, if N = 2.0, even if the detected values of tg and tp having an error within ± 1/2 wavelength are obtained, the value of the equation (P2) n can be correctly determined. By substituting the value n obtained as described above into the expression (P2), the distance d between the vibrating pen and the vibration sensor can be accurately measured.

【0008】振動センサが、同一直線上に重ならないよ
うに少なくとも3つタブレット上に配置されていれば、
振動ペンと振動センサとの位置が3つ求められ、3平方
の定理から座標を算出することができる。
If at least three vibration sensors are arranged on the tablet so that they do not overlap on the same straight line,
Three positions of the vibration pen and the vibration sensor are obtained, and the coordinates can be calculated from the Pythagorean theorem.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の座標入力装置では、ノイズや物理的原因によって指
示点を誤検出してしまうことがしばしばあり、このよう
な誤検出点は入力した文字や図形の筆記形状を変形させ
てしまうため、誤検出点を除去する技術が非常に重要で
ある。
However, in the above-mentioned conventional coordinate input device, the pointing point is often erroneously detected due to noise or a physical cause, and such erroneous detection point is the input character or figure. The technique for removing the false detection points is very important because it deforms the writing shape of.

【0010】誤検出を判定する従来技術として、算出し
た座標値から各振動センサまでの振動伝達距離を逆算し
得られた情報を検査することで誤検出を設定し誤った入
力点座標を削除する構成がある。
As a conventional technique for determining erroneous detection, erroneous detection is set by deleting the vibration transmission distance from each calculated coordinate value to each vibration sensor and inspecting the obtained information to delete erroneous input point coordinates. There is a configuration.

【0011】超音波方式の座標入力装置は、検出原理と
して振動(超音波)を介在させる方式であるために、他
の高精度な座標入力方式のように電磁波を介在させな
い。よって、外部からの電磁波ノイズには原理的に影響
を受けにくい特徴を備えており、技術的進展に伴い現在
では物理的な原因による誤検出のみが問題として残って
いる。
Since the ultrasonic type coordinate input device is a system in which vibration (ultrasonic wave) is interposed as a detection principle, electromagnetic waves are not interposed unlike other highly accurate coordinate input systems. Therefore, the electromagnetic wave noise from the outside has a characteristic that it is not easily affected by the principle, and at present, due to technological progress, only the false detection due to the physical cause remains as a problem.

【0012】従来の超音波方式において、物理的な誤検
出の原因は次の点である。 1)振動伝達板8の入力面全体で、振動位相速度(V
p)が不均一性であるために発生する座標算出誤差(周
波数によって伝播速度が異なる)。振動伝達板8の板厚
の不均一さや、振動(板波)の速度の分散性(周波数に
よって伝播速度が異なること)等が位相速度変化の原因
である。 2)前述の(P3)式よりnが誤って算出されることで
発生する距離誤差で数mm以上の誤差。主に検出された
群遅延時間が、距離と伝達時間との線形関係から崩れた
時で、原因は振動伝達板端面からの反射波の重畳、検出
波形の伝達距離に応じた変形、及び、ペン角度による波
形変形がある(詳細は後述)。
The causes of physical erroneous detection in the conventional ultrasonic system are as follows. 1) On the entire input surface of the vibration transmission plate 8, the vibration phase velocity (V
Coordinate calculation error (propagation speed varies depending on frequency) that occurs because p) is non-uniform. The non-uniformity of the thickness of the vibration transmission plate 8 and the dispersion of the velocity of vibration (plate wave) (the propagation velocity differs depending on the frequency) are the causes of the phase velocity change. 2) An error of several millimeters or more due to a distance error that occurs when n is erroneously calculated from the expression (P3). Mainly when the detected group delay time collapses from the linear relationship between distance and transmission time, the causes are superposition of reflected waves from the end face of the vibration transmission plate, deformation according to the transmission distance of the detected waveform, and pen There is waveform deformation due to angle (details will be described later).

【0013】これら以外にも、検出する振動(Lamb
波Aoモード)とは異なるモードの振動(Lamb波S
oモード)を誤って検出したり、検出レベルが所定の範
囲を超えた時に、所定の位相波形信号の特定点から波長
分検出点がずれることで発生する誤差などが考えられる
が、振動センサや振動ペンの特性の向上や検出レベルの
影響を受け難い回路構成を採用することで、容易に回避
できる。
In addition to these, the vibration to be detected (Lamb
Wave vibration (Lamb wave S)
o mode) is erroneously detected, or when the detection level exceeds a predetermined range, an error may occur due to the deviation of the detection point by the wavelength from the specific point of the predetermined phase waveform signal. This can be easily avoided by adopting a circuit configuration that is not easily affected by the characteristics of the vibrating pen and the detection level.

【0014】1)の誤検出は誤差量自体が最大でサブミ
リ程度であることから、座標入力装置の性能仕様として
それだけの誤差を見込んだ形で利用することで問題には
ならない。しかし、2)の誤検出は、誤差量が波長オー
ダ単位で発生するために、実際に座標入力装置を利用し
た際に不連続点として現れ、座標値を削除する(座標値
を出力しない)か座標値の補正が必要である。そのた
め、誤って算出されたnを補正するために、算出した座
標値から各振動センサまでの振動伝達距離を逆算し得ら
れた情報を検査し誤検出と判定したら、複数の振動セン
サのnの値を1つずつ変えていく(+1or−1)方法
が提案されている。補正して得られた算出距離から求め
た座標位置を、その度に最検査して正しく検出された判
定とされるまで前記nの値の補正処理を行う。但し、所
定の回数補正処理を行ったら、座標の誤検出のままでも
処理を中断する構成である。
The erroneous detection of 1) has a maximum error amount of about sub-millimeter. Therefore, it does not pose a problem if it is used in consideration of such an error as the performance specification of the coordinate input device. However, the error detection of 2) occurs as a discontinuous point when the coordinate input device is actually used because the error amount occurs in units of wavelength order, and the coordinate value is deleted (the coordinate value is not output). Correction of coordinate values is necessary. Therefore, in order to correct the n calculated in error, the vibration transmission distance to each vibration sensor is calculated backward from the calculated coordinate value, and the obtained information is inspected. A method of changing the value one by one (+1 or-1) has been proposed. The coordinate position obtained from the calculated distance obtained by the correction is re-examined each time, and the correction processing of the value of n is performed until it is determined that the coordinate is correctly detected. However, after the correction processing is performed a predetermined number of times, the processing is interrupted even if the coordinate is erroneously detected.

【0015】しかし、従来のn値の補正方法では、補正
に膨大な処理手順が必要となり、座標入力サンプリング
・レートの低下、或は、高速処理可能な高価な演算制御
回路が必要となる問題がある。というのも、複数の振動
センサから得られる振動伝達遅延時間(tg及びtp)
のいずれが誤検出されたか不明であるために、例えば4
つの振動センサ6a〜6dのうち、振動センサ6dで誤
検出された場合、振動センサ6aから1つずつ順にn値
を補正処理し、振動センサを補正して正しく座標検出さ
れるまでに4回のn値補正・検出手順を要する。さら
に、n値が必ずプラス側に振れる(誤検出される)とは
限らず、±のn値補正を考慮すると倍の8回のn値補正
・検査手順を要することになる。そしてさらに、振動セ
ンサの複数が誤検出されることも少なくないために、複
数の振動センサの組み合わせのn値の補正・検査手順で
も想定すると膨大な手順量を要することが明らかであ
る。
However, in the conventional n-value correction method, a huge amount of processing procedure is required for the correction, the coordinate input sampling rate is lowered, or an expensive arithmetic control circuit capable of high-speed processing is required. is there. This is because the vibration transmission delay time (tg and tp) obtained from multiple vibration sensors
For example, it is not possible to determine which of the
When the vibration sensor 6d erroneously detects one of the two vibration sensors 6a to 6d, the n values are sequentially corrected one by one from the vibration sensor 6a, and the correction is performed four times before the vibration sensor is corrected and the coordinate is correctly detected. N-value correction / detection procedure is required. Further, the n value does not always shift to the plus side (erroneously detected), and if the ± n value correction is taken into consideration, the n value correction / inspection procedure which is doubled 8 times is required. Further, since it is not uncommon for a plurality of vibration sensors to be erroneously detected, it is clear that a huge amount of procedure is required if the n value correction / inspection procedure for a combination of a plurality of vibration sensors is assumed.

【0016】n値の誤検出(以下、n飛びと呼ぶ)の原
因を、以下に図に使って説明する。まず振動センサの検
出信号の伝達距離に伴う波形変形の原因である。図8
(a)に振動センサの検出信号をスペクトルアナライザ
で分析した周波数特性を示す。これは振動ペンの駆動信
号の繰返しパルス周波数を500kHzとした時であ
り、振動ペンの固有振動周波数の1つが500kHzで
あるために、図示の通り周波数ピークは500kHzと
なる。しかし、500kHz近傍に複数のピークも併せ
て存在し、単一周波数の振動が伝播しているとは言い難
い。
The cause of erroneous detection of n value (hereinafter referred to as n jump) will be described below with reference to the drawings. First, it is the cause of waveform deformation associated with the transmission distance of the detection signal of the vibration sensor. FIG.
Frequency characteristics obtained by analyzing the detection signal of the vibration sensor with a spectrum analyzer are shown in (a). This is when the repetitive pulse frequency of the drive signal of the vibrating pen is set to 500 kHz, and since one of the natural vibration frequencies of the vibrating pen is 500 kHz, the frequency peak is 500 kHz as shown in the figure. However, it is difficult to say that vibrations of a single frequency are propagated because a plurality of peaks also exist near 500 kHz.

【0017】先にも述べたが、超音波方式の座標入力装
置で使用する振動は板波であり、かつ、図2の構成で振
動センサで検出するものは、板波の中のLamb波のA
oモードの振動である。板波は、伝播する振動伝達板の
板厚と振動自体の周波数に応じて伝播スピードが異な
る。図8(b)に板波の伝播速度の周波数特性を示す。
図でガラスの板厚が1mmで一定だとすると、振動の周
波数が600〜700kHzに変化すると、位相伝播速
度Vpが120m/s程度、群伝播速度Vpが90m/
s程度変化することが判る。図8(a)のような複数の
周波数成分の振動が、図8(b)のようなスピードで伝
播すると波形変形が発生する。
As described above, the vibration used in the ultrasonic coordinate input device is a plate wave, and the one detected by the vibration sensor in the configuration of FIG. 2 is the Lamb wave in the plate wave. A
This is o-mode vibration. The propagation speed of the plate wave differs depending on the thickness of the propagating vibration transmitting plate and the frequency of the vibration itself. FIG. 8B shows frequency characteristics of the propagation velocity of the plate wave.
Assuming that the glass plate thickness is constant at 1 mm in the figure, when the vibration frequency changes from 600 to 700 kHz, the phase propagation velocity Vp is about 120 m / s and the group propagation velocity Vp is 90 m / s.
It can be seen that it changes about s. When vibrations of a plurality of frequency components as shown in FIG. 8A propagate at the speed as shown in FIG. 8B, waveform deformation occurs.

【0018】図9に、振動ペン=振動センサ間距離Lを
変化させた時に振動センサで検出される信号波形を示
す。近距離と遠距離で明らかに信号波形が異なってい
る。図8(b)で説明したように周波数によって伝播速
度が異なる為、振動が伝播するにつれ、速度の速い高い
周波数成分が波形前方に広がり、遅い成分が後方に広が
る。すなわち、遠距離で検出波形が時間軸上で広がって
いくことになる。実際にピーク位置を特定点として群遅
延時間tgとして検出すれば、ピーク位置は中心周波数
成分500kHzの振動の群速度に従って距離に比例し
て動くので、線形なtgが得られる。
FIG. 9 shows a signal waveform detected by the vibration sensor when the distance L between the vibration pen and the vibration sensor is changed. The signal waveforms are clearly different between near and far. As described with reference to FIG. 8B, since the propagation velocity differs depending on the frequency, as the vibration propagates, the high frequency component having a high velocity spreads to the front of the waveform and the slow component spreads to the rear. That is, the detected waveform spreads on the time axis at a long distance. If the peak position is actually detected as the group delay time tg with the specific point, the peak position moves in proportion to the distance according to the group velocity of the vibration of the center frequency component of 500 kHz, so that a linear tg is obtained.

【0019】しかし、ピーク位置を検出しようとする
と、振動センサは食べれッと周辺部に設けられるため
に、ピークよりも速く進行する振動成分がタブレット端
部で反射して干渉する。装置の小型化しようとすると、
反射の影響を受けにくい波形の前方の点でtgを検出す
るのが望ましい。そのために、エンベロープの変曲点を
検出するのが従来の方法であった。図9でピーク位置と
変曲点位置の時間差が、伝達距離に比例してΔt1から
Δt2へと増加すれば、ピーク位置が距離に比例して移
動し、変曲点も比例して移動するはずである。しかし、
実際の振動センサの検出信号波形ではそうはならない。
However, when the peak position is to be detected, the vibration sensor is provided in the peripheral portion so that the vibration component traveling faster than the peak is reflected and interferes at the tablet end. When trying to miniaturize the device,
It is desirable to detect tg at a point in front of the waveform that is less susceptible to reflection. Therefore, the conventional method is to detect the inflection point of the envelope. If the time difference between the peak position and the inflection point position increases from Δt1 to Δt2 in proportion to the transmission distance in FIG. 9, the peak position should move in proportion to the distance and the inflection point should also move in proportion. Is. But,
This is not the case with the actual detection signal waveform of the vibration sensor.

【0020】図10に、振動伝達距離(振動ペン=振動
センサ間距離)と検出されるtgとtpの値をプロット
した図を示す。位相遅延時間tpと振動伝達距離Lとの
関係は階段状の不連続な平行で等間隔な直線群A1〜A
4となり、群遅延時間tgと振動伝達距離Lとの関係は
図のように湾曲した曲線Bとなる。群遅延時間tgのそ
ばの漸近線Cはピーク位置を示す直線(理想tg)であ
る。前述のように変曲点によりtgを検出しており、か
つ、波形変形のしかたが線形でない(図9のΔtが伝達
距離に比例してない)ため、群遅延時間tgが直線とな
らない。この原因は、図8のように、伝播する振動の周
波数分布が対象形でないことと、それら複数の周波数成
分の振動が同時に振動ペンから振動伝達板へ伝わらない
ためと考えられる。後者の原因は、振動ペン直下に振動
センサを配置し、得られる時間軸上の波形を観察する
と、波形前方に低い周波数成分(400kHz付近)、
波形後方に高い成分(500kHz以上)が分布してい
ることから容易に確認できる。これは、振動ペン3内部
での多重反射の結果、ペン先から振動が発せられるため
だと考える。
FIG. 10 shows a plot of vibration transmission distance (vibration pen = distance between vibration sensors) and detected values of tg and tp. The relationship between the phase delay time tp and the vibration transmission distance L is a stepwise discontinuous parallel group of straight lines A1 to A.
4, the relationship between the group delay time tg and the vibration transmission distance L is a curved curve B as shown in the figure. The asymptote C near the group delay time tg is a straight line (ideal tg) indicating the peak position. As described above, tg is detected from the inflection point, and the method of waveform deformation is not linear (Δt in FIG. 9 is not proportional to the transmission distance), so the group delay time tg does not become a straight line. It is considered that this is because the frequency distribution of the propagating vibration is not symmetrical as shown in FIG. 8 and the vibrations of the plurality of frequency components are not simultaneously transmitted from the vibrating pen to the vibration transmitting plate. The reason for the latter is that when a vibration sensor is placed directly below the vibrating pen and the obtained waveform on the time axis is observed, a low frequency component (around 400 kHz) in front of the waveform,
It can be easily confirmed because a high component (500 kHz or more) is distributed behind the waveform. It is considered that this is because vibration is emitted from the pen tip as a result of multiple reflection inside the vibrating pen 3.

【0021】図9でのようにして検出したtg,tpを
用いて前述の(P3)式よりn値を求め、整数化(in
t処理)する前との差ΔNを次式で算出してそれを図1
1に示す。
Using tg and tp detected as shown in FIG. 9, the n value is obtained from the above equation (P3) and converted into an integer (in
The difference ΔN from that before processing (t processing) is calculated by the following equation and is calculated as shown in FIG.
It is shown in FIG.

【0022】 ΔN = (Vg・tg-Vp・tp)/λp-int[Vg・tg-Vp・tp)/λp+1/2] …(P4) 図11では、振動ペン=振動センサ間距離が125mm
の地点Oを実測して補正することで、点OにおけるΔN
がゼロとなっている。
ΔN = (Vg · tg-Vp · tp) / λp-int [Vg · tg-Vp · tp) / λp + 1/2] (P4) In FIG. 11, the distance between the vibrating pen and the vibration sensor is 125 mm
By actually measuring and correcting the point O in
Is zero.

【0023】図11で明らかなように、群遅延時間tg
の非線形性の影響が、近距離と遠距離でΔNがマイナス
側に振る結果となって現れる。ところで、前述したn飛
びの誤検出とは、図11でΔNが不連続な点(或は直
線)として存在する症状であり、図11ではもちろんN
飛びは発生していない。しかし、例えば波形変形が極端
に大きくなり、図11の湾曲が極端に曲がれば、近距離
と遠距離で−0.5を超えて、プラス側(+0.5)か
ら折り返された不連続な別の曲線としてプロットされる
ことになる。
As is apparent from FIG. 11, the group delay time tg
The influence of the non-linearity appears as a result of ΔN swinging to the negative side at a short distance and a long distance. By the way, the above-mentioned erroneous detection of n jumps is a symptom that ΔN exists as a discontinuous point (or straight line) in FIG.
No jumps have occurred. However, for example, if the waveform deformation becomes extremely large and the curvature of FIG. 11 is extremely bent, it exceeds −0.5 at a short distance and a long distance, and the discontinuous difference is returned from the plus side (+0.5). Will be plotted as a curve.

【0024】しかし、群遅延時間tgの非線形性を単独
の要因としてn飛びが発生することは考えにくい。これ
に加えて、振動伝達板端面からの反射波の重畳による波
形変形の影響や、ペンを傾ける(ペン角度を変える)こ
とで波形が変形するなどの要因が加算されて、n飛びが
発生する。
However, it is unlikely that n jumps will occur due to the non-linearity of the group delay time tg as a sole factor. In addition to this, factors such as the influence of waveform deformation due to the superposition of reflected waves from the end surface of the vibration transmission plate and the waveform deformation due to tilting the pen (changing the pen angle) are added, resulting in n jumps. .

【0025】n飛びの発生する仕組みについて、図10
で再度模式的に説明する。図10で理想的な図示の漸近
線Cのような関係が得られたと仮定する。ペンがL1を
指示したとき、直線A3上のtpがあわせて得られる。
直線A1から数えて2つ目だから、nの値は2である。
もし、ペンの筆圧が極端に強くなり検出信号レベルが極
端に大きくなると、tpは直線A4の直線の延長線の値
が得られ、先ほどより小さな値となる。しかし、それで
もnの値は3となるので、tg,tpから算出されるL
は、(P2)式より正しく求まる。すなわち、距離に応
じてtgの値は一意的に決まるが、tpの値は位相速度
Vpと波長λp(波長=位相検出波形中のゼロクロス点
の間隔)により決定される階段状の平行線の延長線にあ
る可能性もあり、複数の値を持つことがあるが、正しく
nの値が算出されれば算出距離は一意的に決定できる。
逆に表現すれば、1つの位相遅延時間tpが得られて
も、直線A3との交点として得られるL1と、直線A1
の延長線との交点として得られるL0等の2つ以上の伝
達距離である可能性がある。しかし、群遅延時間tgの
値によって距離L1が真の値と算出できるわけである。
The mechanism of occurrence of n jumps is shown in FIG.
Will be schematically described again. It is assumed that the relationship shown by the ideal asymptote C in FIG. 10 is obtained. When the pen indicates L1, the tp on the straight line A3 is also obtained.
The value of n is 2 because it is the second one counted from the straight line A1.
If the writing pressure of the pen becomes extremely strong and the detection signal level becomes extremely large, the value of tp will be the value obtained by extending the straight line of the straight line A4, and will be a smaller value. However, since the value of n still becomes 3, L calculated from tg and tp
Can be correctly obtained from the equation (P2). That is, the value of tg is uniquely determined according to the distance, but the value of tp is an extension of a step-like parallel line determined by the phase velocity Vp and the wavelength λp (wavelength = interval between zero cross points in the phase detection waveform). It may be on a line and may have multiple values, but if the value of n is calculated correctly, the calculated distance can be uniquely determined.
In other words, even if one phase delay time tp is obtained, L1 obtained as an intersection with the straight line A3 and the straight line A1.
It is possible that there are two or more transmission distances such as L0 obtained as an intersection with the extension line of However, the distance L1 can be calculated as a true value based on the value of the group delay time tg.

【0026】しかし、実際には群遅延時間と伝達距離と
の関係が実線のように非線形であると、群遅延時間tg
によって、直線A1〜A4いずれの階段に対応するtp
であるか最終的に決まる時に、誤って違う階段として算
出してしまうことになる。理想的な状態(群速度Vgが
一定で距離に線形な遅延時間tgが得られる状態)から
の大きなずれが、n飛びである。ΔNの値を検査したと
しても、座標入力時には必ずΔNの値は+0.5〜−
0.5の範囲にあるため(式(P4)より)、n飛びの
発生を判定することは困難である。
However, in reality, if the relationship between the group delay time and the transmission distance is non-linear as shown by the solid line, the group delay time tg.
Therefore, tp corresponding to any of the straight lines A1 to A4
When it is finally decided, it will be wrongly calculated as a different staircase. A large deviation from an ideal state (a state in which the group velocity Vg is constant and a delay time tg linear to the distance is obtained) is n jumps. Even if the value of ΔN is inspected, the value of ΔN is always +0.5 to − when inputting coordinates.
Since it is in the range of 0.5 (from the formula (P4)), it is difficult to determine the occurrence of n jumps.

【0027】ΔNは、その値がゼロから離れるほどn飛
びの可能性が増大するので、n飛びの可能性を示す指数
的なものと言えるが、ΔNのtg非線形による発生分は
図11のように近距離と遠距離でマイナス側に発生す
る。というのは、図7の原点Oで実測して補正する構成
であるため、伝達距離中間距離付近(百数十mm)でΔ
Nはゼロである。
Since the possibility of n jumps increases as the value thereof deviates from zero, it can be said that ΔN is exponential indicating the possibility of n jumps. However, the amount of ΔN generated by tg nonlinearity is as shown in FIG. It occurs on the minus side at short and long distances. This is because the measurement is performed at the origin O in FIG. 7 and the correction is performed, so that Δ near the transmission distance intermediate distance (hundreds of tens of mm)
N is zero.

【0028】ところで、他のΔN発生要因はというと、
まず第1に、振動伝達板端面からの反射波の干渉によ
り、プラスマイナスにΔNは振れる。なぜなら、位相及
びピークの位置が異なる複数の波(ほぼ同じ周波数)が
重畳しており、指示座標位置により干渉距離が変化する
ので、その相対位相差(干渉距離)に応じて、tgは時
間軸上で前後する結果となるためである。
By the way, the other factors causing ΔN are as follows:
First, due to the interference of the reflected wave from the end surface of the vibration transmitting plate, ΔN swings in plus and minus. This is because a plurality of waves having different phase and peak positions (substantially the same frequency) are superimposed, and the interference distance changes depending on the designated coordinate position. Therefore, tg is the time axis according to the relative phase difference (interference distance). This is because the results will be mixed up and down.

【0029】第2に、ペンの傾きにより発生するΔNも
プラスマイナスに振れる値となる。つまり、振動センサ
の方向に振動ペンが倒れた角度でΔNはマイナスに振
れ、逆に倒れるとΔNはプラスに振れる。すなわち、ペ
ンが傾くと、振動伝達方向によって振動検出波形(のエ
ンベロープ)が異なり、ある方向では時間軸上で短い波
形で、また別の方向では時間軸上で伸びた波形となるこ
とが判っている。
Secondly, ΔN generated by the tilt of the pen also has a value that swings plus or minus. That is, when the vibrating pen tilts toward the vibration sensor, ΔN swings negatively, and when it tilts backward, ΔN swings positively. That is, when the pen is tilted, the vibration detection waveform (envelope) differs depending on the vibration transmission direction. In one direction, it becomes a short waveform on the time axis, and in another direction it becomes a waveform extended on the time axis. There is.

【0030】第3に、ペンが垂直に支持されている時で
も、第2のような症状は僅かだが残っている。ペン指向
性と呼んでいるが、全く完全な軸対象の素材及び形状に
振動ペンを構成することは不可能であるため、僅かだが
振動の伝達する方向により波形が異なることとなる。ど
の方向を基準とするかで、ΔNはプラスにもマイナスに
も振れる。
Third, even when the pen is vertically supported, the second symptom remains, though slightly. Although it is called pen directivity, it is impossible to construct a vibrating pen with a material and a shape that are perfectly symmetrical with respect to an axis. Therefore, the waveform varies slightly depending on the direction of vibration transmission. Depending on which direction is used as a reference, ΔN swings either positively or negatively.

【0031】第4に、信号波形を検出する回路の性能の
問題がある。理想的な回路であれば、いかなる検出信号
レベルでも検出信号のエンベロープ上の特定点=変曲点
を安定に検出するが、実際の回路ではわずかにレベルに
よって群遅延時間tgが変動する。この第4を原因とし
たΔNは、最大でも0.05以下で大きな問題ではな
い。
Fourth, there is a problem in the performance of the circuit that detects the signal waveform. An ideal circuit stably detects a specific point = inflection point on the envelope of the detection signal at any detection signal level, but in an actual circuit, the group delay time tg slightly varies depending on the level. ΔN due to the fourth factor is 0.05 or less at the maximum, which is not a big problem.

【0032】これらΔN発生の要因を整理すると、ΔN
がプラスマイナスいずれの値を取るか不明な要因である
ことがわかり、これらの他の要因を総合し最悪値を同じ
符号で加算すると、ΔNが0.5近い値となることが判
っている。
The factors that cause ΔN are summarized as follows.
It is known that it is uncertain whether it takes a positive or negative value, and when these other factors are combined and the worst value is added with the same sign, it is known that ΔN becomes a value close to 0.5.

【0033】以上、従来の超音波方式の座標入力装置で
は、n飛びという数mmオーダの座標誤検出が発生する
ことがあり、誤差を含んだ座標値を検出するのは容易で
あるが、座標値を正しく補正するには複雑で時間のかか
る処理が必要であるという問題があった。
As described above, in the conventional ultrasonic type coordinate input device, there are cases where the coordinate misdetection of several millimeters of n jumps occurs, and it is easy to detect the coordinate value including an error, but There is a problem that a complicated and time-consuming process is required to correct the value correctly.

【0034】[0034]

【課題を解決するための手段】及び[Means for Solving the Problems] and

【作用】上記課題を解決するために、本発明の座標入力
装置は、振動を伝播する振動伝達体の複数の振動検出位
置を定め、振動を発生する座標指示具と前記振動検出位
置のそれぞれとの距離を振動の到達時間から計測し、前
記座標指示具による前記振動伝達体上の座標入力面での
指示点を座標値として演算出力するとともに、前記距離
を基に座標値を算出する算出手段と、前記算出された座
標値と前記計測されたそれぞれの距離とから波長誤差の
有無を判定し、前記振動の到達時間から前記座標指示具
に最も近い位置の前記振動検出位置を選定し、選定され
た振動検出位置より得られた座標指示具までの距離を波
長単位で補正することで、簡単な構成で座標の誤検出を
判定し、誤差を補正することができる。
In order to solve the above-mentioned problems, a coordinate input device of the present invention defines a plurality of vibration detection positions of a vibration transmitting body for propagating vibration, and a coordinate indicator for generating vibration and each of the vibration detection positions. Means for calculating the coordinate value based on the distance while measuring the distance from the arrival time of the vibration, calculating and outputting the point designated by the coordinate indicator on the coordinate input surface on the vibration transmitting body as the coordinate value. And, the presence or absence of a wavelength error is determined from the calculated coordinate value and the measured distances, and the vibration detection position closest to the coordinate indicator is selected from the arrival time of the vibration. By correcting the distance from the generated vibration detection position to the coordinate indicating tool in wavelength units, it is possible to determine erroneous detection of coordinates with a simple configuration and correct the error.

【0035】また、前記振動検出位置で検出された検出
信号の包絡線信号の所定点を検出して、当該所定点を基
準として振動の群速度に基づく群遅延時間を検出する第
1の検出手段と、前記検出信号のゼロクロス点を基準と
して、振動の位相速度に基づく位相遅延時間を検出する
第2の検出手段とを備え、前記第1の検出手段により検
出された群速度に基づく振動の伝達時間と、前記第2の
検出手段により検出された位相速度に基づく振動の伝達
時間とに基づいて、前記振動入力手段の位置座標を導出
する座標入力装置であって、前記波長誤差は振動の波数
を量子化する際の量子化誤差であり、該量子化誤差の値
に従って前記距離を補正する。
Also, a first detecting means for detecting a predetermined point of the envelope signal of the detection signal detected at the vibration detecting position and detecting a group delay time based on the group velocity of vibration with reference to the predetermined point. And a second detecting means for detecting a phase delay time based on the phase velocity of vibration with reference to the zero-cross point of the detection signal, and transmission of vibration based on the group velocity detected by the first detecting means. A coordinate input device for deriving a position coordinate of the vibration input means based on time and a transmission time of vibration based on a phase velocity detected by the second detection means, wherein the wavelength error is a wave number of vibration. Is a quantization error in quantizing, and the distance is corrected according to the value of the quantization error.

【0036】さらに、前記波長誤差の補正は、1波長分
距離を加算することで行う。
Further, the correction of the wavelength error is performed by adding the distance for one wavelength.

【0037】また、前記位置座標の算出は、振動伝達距
離が遠距離である場合の前記包絡線所定点の距離に応じ
た移動から求めた群速度を用いて距離を算出するもので
あり、前記第1の検出手段は、振動伝達距離が長距離で
ある場合に前記量子化誤差が小さくなるように、検出基
準位置を遠方に設定されている。
The position coordinates are calculated by using the group velocity obtained from the movement corresponding to the distance of the envelope predetermined point when the vibration transmission distance is a long distance. The first detection means sets the detection reference position to a distant position so that the quantization error becomes small when the vibration transmission distance is long.

【0038】[0038]

【実施例】図2に本実施例の超音波方式の座標入力装置
の概略構成ブロック図を示す。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上をタッチすること
で行う。つまり、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で指定する事で、振動ペン
3の位置座標を算出することができるようにしたもので
ある。
FIG. 2 is a block diagram showing the schematic arrangement of an ultrasonic coordinate input device according to this embodiment. In the figure, reference numeral 1 denotes an arithmetic control circuit for controlling the entire apparatus and calculating a coordinate position. Reference numeral 2 denotes a vibrator drive circuit for vibrating the pen tip inside the vibrating pen 3. Reference numeral 8 is a vibration transmission plate made of a transparent member such as acrylic or glass plate. Coordinates are input by the vibration pen 3 by touching the vibration transmission plate 8. That is, the position coordinates of the vibrating pen 3 can be calculated by designating with the vibrating pen 3 an area (hereinafter referred to as an effective area) indicated by a solid line A in the figure.

【0039】伝播してきた波が振動伝達板8の端面で反
射し、その反射波が中央部に戻るのを防止する(減少さ
せる)ために、振動伝達板8の外周には防振材7が設け
られ、図2に示すように防振材の内側近傍に圧電素子
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。9は各振動センサ6a〜6dで
振動を検出した信号を演算制御回路1に出力する信号波
形検出回路である。11は液晶表示器等のドット単位の
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。
In order to prevent (reduce) the propagating wave from being reflected at the end surface of the vibration transmitting plate 8 and returning to the central portion, the vibration isolator 7 is provided on the outer periphery of the vibration transmitting plate 8. As shown in FIG. 2, a vibration sensor 6a for converting mechanical vibration into an electric signal, such as a piezoelectric element, is provided near the inside of the vibration isolator as shown in FIG.
6d is fixed. Reference numeral 9 denotes a signal waveform detection circuit that outputs a signal in which vibration is detected by each of the vibration sensors 6a to 6d to the arithmetic control circuit 1. Reference numeral 11 is a display such as a liquid crystal display capable of displaying in dot units, and is arranged behind the vibration transmission plate. Then, by driving the display drive circuit 10, it is possible to display a dot at a position traced by the vibrating pen 3 and see it through the vibration transmission plate 8 (made of a transparent member).

【0040】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。
The vibrator 4 built in the vibrating pen 3 is driven by the vibrator driving circuit 2. The drive signal for the vibrator 4 is supplied as a low-level pulse signal from the arithmetic control circuit 1, amplified by a predetermined gain by the vibrator drive circuit 2, and then applied to the vibrator 4. The electric drive signal is converted into mechanical vibration by the vibrator 4, and is transmitted to the vibration transmission plate 8 via the pen tip 5.

【0041】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3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。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。
Here, 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 glass. When the vibrator is driven, a mode in which the vibration transmitting plate 8 vibrates in the vertical direction of FIG. 3 is selected. Also,
By setting the vibration frequency of the vibrator 4 to the resonance frequency including the pen tip 5, efficient vibration conversion can be performed. The elastic wave transmitted to the vibration transmission plate 8 as described above is a plate wave,
It has the advantage that it is less susceptible to scratches, obstacles, etc. on the surface of the vibration transmission plate as compared to surface waves.

【0042】<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5msec
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伝達板8上を
伝播し、振動センサ6a〜6d迄の距離に応じて遅延し
て到達する。
<Description of Arithmetic and Control Circuit> In the above-mentioned configuration, the arithmetic and control circuit 1 has a predetermined cycle (for example, 5 msec).
Every time), a signal for driving the vibrator driving circuit 2 and the vibrator 4 in the vibrating pen 3 is output, and the internal timer (which is composed of a counter) starts timing. Then, the vibration generated by the vibrating pen 3 propagates on the vibration transmission plate 8 and arrives with a delay according to the distance to the vibration sensors 6a to 6d.

【0043】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3の位置情報を基にディスプレ
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)。
The signal waveform detecting circuit 9 includes the vibration sensors 6a to 6a.
The signal from 6d is detected, and a signal indicating the vibration arrival timing to each vibration sensor is generated by the waveform detection processing described later. This signal for each sensor is input to the arithmetic control circuit 1, and each vibration sensor is input. Detection of the vibration transmission time from 6a to 6d, and driving the display drive circuit 10 based on the position information of the vibration pen 3 to control the display on the display 11, or output the coordinates to an external device by serial or parallel communication. (Not shown).

【0044】図4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。
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the arithmetic control circuit 1. Each component and its operation outline will be described below.

【0045】図中、31は演算制御回路1及び座標入力
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など
によって構成されている。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。
In the figure, 31 is a microcomputer which controls the arithmetic control circuit 1 and the coordinate input device as a whole, and is a nonvolatile memory which stores an internal counter, a ROM storing a processing procedure, a RAM used for calculation and the like, a constant and the like. It is composed of memory. Reference numeral 33 is a timer (not shown) that counts a reference clock (for example, is composed of a counter), and inputs a start signal to the vibrator driving circuit 2 to start driving the vibrator 4 in the vibration pen 3. Then, the timing starts. As a result, the start of timing and the vibration detection by the sensor are synchronized, and the sensor (6a
It is possible to measure the delay time until the vibration is detected by ~ 6d).

【0046】その他各構成要素となる回路は順を追って
説明する。
The circuits that are the other constituent elements will be described in order.

【0047】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ラッチ回路より読み取
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。
The vibration arrival timing signals from the vibration sensors 6a to 6d output from the signal waveform detection circuit 9 are latched via the detection signal input port 35 to the latch circuits 34a to 34.
It is input to d. Each of the latch circuits 34a to 34d corresponds to each of the vibration sensors 6a to 6d, and when receiving a timing signal from the corresponding sensor, it latches the measured value of the timer 33 at that time. When the determination circuit 36 determines that all the detection signals have been received,
A signal to that effect is output to the microcomputer 31.
When the microcomputer 31 receives the signal from the determination circuit 36, the vibration transmission time from the latch circuits 34a to 34d to each vibration sensor is read from the latch circuit, a predetermined calculation is performed, and the vibration on the vibration transmission plate 8 is vibrated. Pen 3
Calculate the coordinate position of. Then, by outputting the calculated coordinate position information to the display drive circuit 10 via the I / O port 37, it is possible to display a dot or the like at a corresponding position on the display 11, for example. Alternatively, the coordinate value can be output to an external device by outputting the coordinate position information to the interface circuit via the I / O port 37.

【0048】<振動伝達時間検出の説明(図5,図6)
>次に、振動ペン3から振動センサ6a〜6dまでの振
動伝達時間を計測する原理について述べる。
<Description of Vibration Transmission Time Detection (FIGS. 5 and 6)
> Next, the principle of measuring the vibration transmission time from the vibration pen 3 to the vibration sensors 6a to 6d will be described.

【0049】図5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。
FIG. 5 is a diagram for explaining a detection waveform input to the signal waveform detection circuit 9 and a vibration transmission time measuring process based on the detection waveform. In addition, although the case of the vibration sensor 6a will be described below, other vibration sensors 6b, 6c,
The same is true for 6d.

【0050】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。ここ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43と位相42との関係
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43の進む速度、即ち、群速度をVg、
そして位相42の進む速度、位相速度をVpとする。こ
の群速度Vg及び位相速度Vpが既知であれば、振動伝
達時間より振動ペン3と振動センサ6a間の距離を算出
することができる。
It has already been described that the measurement of the vibration transmission time to the vibration sensor 6a starts simultaneously with the output of the start signal to the vibrator drive circuit 2. At this time, the drive signal 41 is applied from the vibrator drive circuit 2 to the vibrator 4. The ultrasonic vibration transmitted from the vibration pen 3 to the vibration transmission plate 8 by the signal 41 progresses for a time tg corresponding to the distance to the vibration sensor 6a, and then is detected by the vibration sensor 6a. The signal indicated by 42 in the figure shows the signal waveform detected by the vibration sensor 6a. Since the vibration used here is a plate wave, the relationship between the envelope 43 and the phase 42 of the detected waveform with respect to the transmission distance in the vibration transmission plate 8 changes according to the transmission distance during the vibration transmission. To do. Here, the traveling speed of the envelope 43, that is, the group speed is Vg,
The speed at which the phase 42 advances and the phase speed are set to Vp. If the group velocity Vg and the phase velocity Vp are known, the distance between the vibration pen 3 and the vibration sensor 6a can be calculated from the vibration transmission time.

【0051】まず、エンベロープ43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
エンベロープ43の2回微分波形である信号44の最初
のゼロクロス点をエンベロープ43の変曲点として検出
すると、振動ペン3と振動センサ6aとの間の距離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。
First, focusing only on the envelope 43, its speed is Vg, and a point on a certain specific waveform, for example, the first zero-cross point of the signal 44, which is the second differential waveform of the envelope 43, is the inflection point of the envelope 43. , The distance d between the vibration pen 3 and the vibration sensor 6a is detected.
Is given by d = Vg · tg (1) with its vibration transmission time being tg. Although this formula relates to the vibration sensor 6a, the other three vibration sensors 6b to 6d are expressed by the same formula.
The distance between the vibrating pen 3 and the vibrating pen 3 can be similarly expressed.

【0052】さらに、より高精細な座標位置を決定する
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42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431後のゼロクロス点までの時間をt
p’47(レベル431を超えた時間より所定幅の窓信
号46を生成し、位相信号42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(式中ではtpで、回路等の遅延時間をtp′か
ら引いた値)。ここで、λpは弾性波の波長、nは整数
である。
Further, in order to determine a finer coordinate position, processing based on the detection of the phase signal is performed. A time from a specific detection point of the phase waveform signal 42, for example, vibration application to a zero cross point after a certain predetermined signal level 431 is t.
p'47 (obtained by generating a window signal 46 of a predetermined width from the time when it exceeds the level 431 and comparing it with the phase signal 42)
Then, the distance between the vibration sensor and the vibration pen is: d = nλp + Vptp (2) (in the formula, tp is a value obtained by subtracting the delay time of a circuit or the like from tp '). Here, λp is the wavelength of the elastic wave, and n is an integer.

【0053】前記(1)式と(2)式から上記の整数n
は、 n=int[(Vg・tg−Vp・tp)/λp+1/N] …(3) と表わされる。
From the above equations (1) and (2), the above integer n
Is expressed as n = int [(Vg · tg−Vp · tp) / λp + 1 / N] (3).

【0054】ここで、Nは“0”以外の適当な実数値を
用いる。例えばN=2.0とすれば±1/2波長以内の
誤差を持ったtgやtpの検出値が得られても、正しく
(2)式nの値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。
Here, N is an appropriate real value other than "0". For example, if N = 2.0, even if the detected values of tg and tp having an error within ± 1/2 wavelength are obtained, the value of the equation (2) n can be correctly determined. By substituting N obtained as described above into the equation (2), the vibration pen 3
Also, the distance between the vibration sensors 6a can be accurately measured.

【0055】ところで、実際に信号波形検出回路9によ
り計時されるのは、振動ペン3内部や回路での遅延時間
分のオフセットを含んだtg′,tp′であるが、
(2)式や(3)式に代入する際に、そのオフセット分
を差し引いてtg,tpに直しておく必要がある。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45及び47の生成は信号波形検出回路9は図
6のように構成される。
By the way, what is actually measured by the signal waveform detection circuit 9 is tg 'and tp' which include the offset for the delay time in the vibrating pen 3 and in the circuit.
When substituting into the equation (2) or the equation (3), it is necessary to subtract the offset amount and restore it to tg and tp. Due to the above-mentioned measurement of the two vibration transmission times tg 'and tp', the generation of the signals 45 and 47 is performed by the signal waveform detection circuit 9 as shown in FIG.

【0056】図6は座標入力装置の信号波形検出回路9
の構成を示すブロック図である。図6において、振動セ
ンサ6aの出力信号は、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。エンベロープ変曲点のタイミング
は、エンベロープ変曲点検出回路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5信号
45)が形成され、演算制御回路1に入力される。
FIG. 6 shows a signal waveform detection circuit 9 of the coordinate input device.
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of FIG. In FIG. 6, the output signal of the vibration sensor 6a is filtered by the band pass filter 511 to remove excess frequency components of the detection signal, and is input to the envelope detection circuit 52 including, for example, an absolute value circuit and a low pass filter. , Only the envelope of the detection signal is taken out. The timing of the envelope inflection point is detected by the envelope inflection point detection circuit 53. In the peak detection circuit, a signal tg '(signal 45 in FIG. 5), which is an envelope delay time detection signal having a predetermined waveform, is formed by the tg signal detection circuit 54 composed of a mono-multivibrator or the like, and is input to the arithmetic control circuit 1.

【0057】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43
中の所定レベルの閾値信号431を超える部分のパルス
信号を形成する。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46を開く。57はtpコンパレー
タであり、ゲート信号46の開いている間の位相信号4
2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tp′47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。
On the other hand, 55 is a signal detection circuit, which is the envelope signal 43 detected by the envelope detection circuit 52.
The pulse signal of the portion exceeding the threshold signal 431 of the predetermined level is formed. 56 is a monostable multivibrator, which opens the gate signal 46 of a predetermined time width triggered by the first rising edge of the pulse signal. 57 is a tp comparator, which is a phase signal 4 while the gate signal 46 is open.
The first rising zero-cross point of 2 is detected, and the phase delay time signal tp′47 is supplied to the arithmetic control circuit 1. The circuit described above is for the vibration sensor 6a, and the same circuit is provided for other vibration sensors.

【0058】<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。
<Description of Circuit Delay Time Correction> The vibration transmission time latched by the latch circuit includes a circuit delay time et and a phase offset time toff.
The error caused by these is always included in the same amount when the vibration is transmitted from the vibration pen 3 to the vibration transmission plate 8 and the vibration sensors 6a to 6d.

【0059】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(=X/2)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tg
z′,tpz′、また原点Oからセンサまでの真の伝達
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。
Therefore, for example, from the position of the origin O in FIG.
For example, assuming that the distance to the vibration sensor 6a is R1 (= X / 2), the measured vibration transmission time from the origin O to the sensor 6a measured by inputting with the vibration pen 3 at the origin O is tg.
z ′, tpz ′, and tgz, tpz, which are the true transmission times from the origin O to the sensor, tgz ′ = tgz + et (4) tpz ′ = with respect to the circuit delay time et and the phase offset toff. tpz + et + toff ... (5).

【0060】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。
On the other hand, the measured value tg 'at an arbitrary input point P
Similarly, tp 'is tg' = tg + et (6) tp '= tp + et + toff (7). When the difference between (4), (6), (5) and (7) is calculated, tg'-tgz '= (tg + et)-(tgz + et) = tg-tgz (8) tp'-tpz Since '= (tp' + et + toff)-(tpz + et + toff) = tp-tpz (9), the circuit delay time et and the phase offset toff included in each transmission time are removed, and from the position of the origin O. It is possible to obtain the difference in the true transmission delay time according to the distance from the position of the sensor 6a between the input points P as the starting point.
The distance difference can be obtained by using the equation (3).

【0061】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。
Since the distance from the vibration sensor 6a to the origin O is stored in advance in a non-volatile memory or the like and is known, the distance between the vibration pen 3 and the vibration sensor 6a can be determined. The other sensors 6b to 6d can be similarly obtained.

【0062】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。
The measured values tgz 'and tpz "at the origin O are stored in the nonvolatile memory at the time of shipment,
The equations (8) and (9) are executed before the calculation of the equations (2) and (3), and highly accurate measurement can be performed.

【0063】<座標位置算出の説明(図7)>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。
<Description of Coordinate Position Calculation (FIG. 7)> Next, the principle of actual detection of the coordinate position on the vibration transmission plate 8 by the vibration pen 3 will be described. Now, if four vibration sensors 6a to 6d are provided at positions S1 to S4 near the midpoints of four sides on the vibration transmission plate 8, each of the vibration sensors 3a to 6d from the position P of the vibrating pen 3 based on the principle described above. The linear distances da to dd to the positions of the vibration sensors 6a to 6d can be obtained. Further, the arithmetic control circuit 1 can obtain the value from the linear distances da to dd by the following formula from the Pythagorean theorem of the coordinates (x, y) of the position P of the vibrating pen 3.

【0064】 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。
X = (da + db) · (da−db) / 2X (10) y = (dc + dd) · (dc−dd) / 2Y (11) where X and Y are vibration sensors 6a and 6b, respectively. And the distance between the vibration sensors 6c and 6d.

【0065】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が、ここで求めた
座標には、前述したようにn飛びによる誤差が含まれて
いる可能性がある。そこで、下記の要領で誤差の補正を
行う。
As described above, the position coordinates of the vibrating pen 3 can be detected in real time, but the coordinates obtained here may include an error due to n jumps as described above. Therefore, the error is corrected according to the following procedure.

【0066】<座標位置の補正(図12)>図1は、上
記手順で座標計算する際に、n飛びによる誤差の検出及
び補正処理を行う際の演算制御回路1による処理手順の
フローチャートを示す。
<Correction of Coordinate Position (FIG. 12)> FIG. 1 shows a flowchart of a processing procedure by the arithmetic control circuit 1 when detecting and correcting an error due to n jumps when calculating coordinates in the above procedure. .

【0067】まず、オペレータによって振動ペン3で座
標を指示されると、1つの振動センサで振動を検出して
伝達遅延時間tg′とtp′とを検出データとして得、
メモリに保存された原点Oでの伝達遅延時間に従ってt
offを削除しtg,tpの原データに変換する(ステ
ップS11)。これは、式(8),(9)に即した処理
である。
First, when the operator designates the coordinates with the vibrating pen 3, the vibration is detected by one vibration sensor to obtain the transmission delay times tg 'and tp' as detection data.
According to the transmission delay time at the origin O stored in the memory, t
Off is deleted and converted into original data of tg and tp (step S11). This is processing according to equations (8) and (9).

【0068】次に、原データtg,tpを元に式(3)
によってnの計算を行い、振動センサ=振動ペン間距離
dを式(2)により算出する(ステップS12)。
Next, based on the original data tg and tp, the equation (3) is used.
Then, the distance n between the vibration sensor and the vibration pen is calculated by the equation (2) (step S12).

【0069】この処理を複数の振動センサについて行
い、各振動センサ=振動ペン間距離より振動センサ3の
指示座標を式(10),(11)により求める(ステッ
プS13)。この第1回目の座標計算は、ステップS1
1で取得されたデータのままの計算である。
This processing is performed for a plurality of vibration sensors, and the designated coordinates of the vibration sensor 3 are obtained from the respective vibration sensors = distance between the vibrating pens by the equations (10) and (11) (step S13). This first coordinate calculation is performed in step S1.
The calculation is the same as the data acquired in 1.

【0070】第1回目の計算を終えたなら、式(1
0),(11)により計算された座標値について、以下
の式を用いて誤差判定を行う(ステップS14)。
When the first calculation is completed, the equation (1
For the coordinate values calculated by 0) and (11), error determination is performed using the following formula (step S14).

【0071】 Da2−(X/2+x)2−y2≦Eth …(13) Dc2−(Y/2+y)2−x2≦Eth …(14) Da:ペン=センサ6a間距離 Dc:ペン=センサ6c間距離 Eth:判定しきい値 ここで、図7を参照すれば分かるように、正しい座標が
算出されていれば両式とも右辺は0となるはずだが、判
定しきい値Ethはn飛び以外の座標誤差も考慮して、波
長誤差(n飛び)発生時の最小値以下の値に設定する。
すなわち、これらの式が満足されない場合には、算出さ
れた座標にはn飛びによる波長誤差が含まれていると判
断できる。
Da 2 − (X / 2 + x) 2 −y 2 ≦ Eth (13) Dc 2 − (Y / 2 + y) 2 −x 2 ≦ Eth (14) Da: Pen = Sensor 6a Distance Dc: Pen = Distance between Sensors 6c Eth: Judgment Threshold Here, as can be seen from FIG. 7, the right side of both equations should be 0 if the correct coordinates are calculated, but the judgment threshold Eth is n. A coordinate error other than the jump is also taken into consideration, and the value is set to a value equal to or smaller than the minimum value when the wavelength error (n jumps) occurs.
That is, when these expressions are not satisfied, it can be determined that the calculated coordinates include a wavelength error due to n jumps.

【0072】計算された座標値について、上記(1
3),(14)式を用いて誤差判定を行い(ステップS
14)、判定結果が合格(式13,14がともに成立)
であればその座標を出力し(ステップS18)、次の座
標点取得へ進む。
Regarding the calculated coordinate values, the above (1
Error determination is performed using the equations (3) and (14) (step S
14), the judgment result is passed (formulas 13 and 14 are both satisfied).
If so, the coordinates are output (step S18), and the process proceeds to the next coordinate point acquisition.

【0073】判定結果が不合格の場合、すなわち、式
(13),(14)のいずれかが不成立の場合、ステッ
プS15で補正済みか判定し、1回目の座標値であるか
ら補正処理へ進む(ステップS15−NO)。
If the result of the determination is "NO", that is, if either of the equations (13) and (14) is not satisfied, it is determined in step S15 whether or not the correction has been completed, and the coordinate value is the first time, so the process proceeds to the correction process. (Step S15-NO).

【0074】補正処理は、まず全てのセンサから得た遅
延時間データを比較し、最も振動ペン3に近いセンサ
(最近センサ)を選定する(ステップS16)。最も近
いセンサは、図11によればtg非線形性の影響による
ΔNがマイナスに振れている可能性が最も高い。他の要
因のΔNも発生しているはずなので、必ず最近センサが
n飛びしているとは限らないが、tgの非線形性による
ΔNが一番大きい(最悪値で比較して)ので、可能性が
一番高い。よって、次の補正処理として、最近センサに
対する式(2)におけるn値に1を加える(ステップS
17)。マイナス方向にn飛びしていれば、ステップS
17における補正処理により正しいn値が得られる。
In the correction process, first, the delay time data obtained from all the sensors are compared, and the sensor closest to the vibrating pen 3 (the latest sensor) is selected (step S16). According to FIG. 11, the closest sensor is most likely to have a negative ΔN fluctuation due to the influence of tg nonlinearity. Since the other factor, ΔN, should have occurred, the sensor may not always fly n times recently, but ΔN due to the non-linearity of tg is the largest (compared with the worst value). Is the highest. Therefore, as the next correction process, 1 is added to the n value in the equation (2) for the latest sensor (step S
17). If n jumps in the negative direction, step S
The correct n value is obtained by the correction process in 17.

【0075】nの値を補正したなら、補正処理したn値
を使い再度座標計算し(ステップS13)、再度判定す
る(ステップS14)。ここで、合格したなら、すなわ
ち、式(13),(14)を満足すれば座標出力する
(ステップS18)が、もし不合格となった場合は補正
済みであるため座標出力せずに、次の座標点取得へ進む
(ステップS15→ステップS11)。
When the value of n is corrected, the corrected n value is used to calculate the coordinates again (step S13) and the judgment is made again (step S14). Here, if the result is passed, that is, if the formulas (13) and (14) are satisfied, the coordinate is output (step S18), but if the result is not passed, the coordinate is not output and the coordinate is not output. (Step S15 → Step S11).

【0076】以上説明したフローチャートに沿った処理
を行うことで、誤差判定結果に基づき距離補正を行い精
度の良い座標出力を、簡単な処理で迅速に行うことがで
きる。しかも、これらの処理は演算制御装置による処理
で済むため、マイクロコンピュータ31によりプログラ
ムを実行して実現することができ、ハードウエアは従来
のままにしておくことが可能である。
By performing the processing in accordance with the flowchart described above, distance correction can be performed based on the error determination result, and accurate coordinate output can be quickly performed by simple processing. In addition, since these processes can be performed by the arithmetic and control unit, they can be realized by executing the program by the microcomputer 31, and the hardware can be left as it is.

【0077】また、本実施例ではtg,tpを使った高
精度な方式において説明したが、tgだけを使った方式
でn値の補正の変わりに1波長分の時間をtgに加えて
補正することでも、1波長以上の誤差を持った座標出力
を行わない座標入力装置が得られることは言うまでもな
い。
In the present embodiment, the high precision method using tg and tp has been described, but in the method using only tg, the time for one wavelength is added to tg for correction instead of the correction of the n value. Of course, it goes without saying that a coordinate input device that does not output coordinates with an error of one wavelength or more can be obtained.

【0078】さらに、本実施例では、板波非対称波(L
amb波Aoモード)について説明したが、これに限定
されるものではなく、複数の距離基準を持ち、座標計算
を行う装置であれば本実施例を応用することができる。 [実施例の変形例]前述の実施例においては、1回の補
正処理で終了としていたが、図11から容易に類推でき
るように、振動伝達距離が長い時にも同じ様なtg非線
形性によるマイナスのΔNが発生する。よって、最近セ
ンサの次にn飛びの可能性が高いセンサは、振動ペンに
よる入力点から最も遠い位置にある振動センサ(最遠セ
ンサ)であると言える。実際に、最近センサと同時に最
遠センサまでn飛びすることが少なくない。よって、先
の補正処理でも判定が合格しないときに、最遠センサの
n値も補正することで、補正後の合格率の向上を図った
処理手段として、図12のフローチャートを示す。図に
おいて、図1と同じ符号のステップは同じ処理を行う。
Further, in this embodiment, the plate wave asymmetric wave (L
Although the amb wave Ao mode) has been described, the present invention is not limited to this, and this embodiment can be applied to any device that has a plurality of distance references and performs coordinate calculation. [Modification of Embodiment] In the above-described embodiment, the correction processing is completed once, but as can be easily inferred from FIG. 11, even if the vibration transmission distance is long, the same tg nonlinearity causes a minus. ΔN occurs. Therefore, it can be said that the sensor that has the highest possibility of n jumps next to the sensor recently is the vibration sensor (farthest sensor) located farthest from the input point by the vibration pen. In fact, it is not uncommon for recent sensors to fly n to the farthest sensor at the same time. Therefore, the flowchart of FIG. 12 is shown as a processing means for improving the pass rate after correction by correcting the n value of the farthest sensor when the determination does not pass even in the previous correction processing. In the figure, steps having the same reference numerals as in FIG. 1 perform the same processing.

【0079】図示の通り、1回目の最近センサの補正処
理したn値を使い再度座標計算し(ステップS13)、
再度判定する(ステップS14)。ここまでは図1の処
理と同じ要領である。不合格となった時は、ステップS
20へ進み、最遠センサの選定(ステップS20)と補
正処理(ステップS21)を行う。ここでの補正は、図
11からも理解できるとおり、nに1を加えて、1波長
分長くする方向に補正する。この後再び座標計算を行
い、合格であれば座標出力、不合格であれば取得したデ
ータを放棄して次の入力データ取得へ進む。
As shown in the figure, the coordinates are calculated again using the n value that has been subjected to the first correction process of the latest sensor (step S13),
The determination is made again (step S14). Up to this point, the procedure is the same as the processing in FIG. If it fails, step S
20, the farthest sensor is selected (step S20) and correction processing (step S21) is performed. As can be understood from FIG. 11, the correction here is performed by adding 1 to n and increasing the wavelength by one wavelength. After this, the coordinate calculation is performed again. If the result is acceptable, the coordinate output is performed. If not, the acquired data is abandoned and the process proceeds to the next input data acquisition.

【0080】この例では補正処理が2回と増えたが、従
来の補正方法に比べれば大幅な処理手順短縮が実現でき
る。従来は順番にセンサを補正していくので、2センサ
のn飛びを補正するのに、最悪15回目で合格となるこ
とになる(最短で2回目)。また、上記実施例と比べて
も、手間は余計にかかるが、補正の対象とするセンサを
最近のものと最遠のものとにしたため、補正により正し
く得られるケースが増え、新たにサンプリングし直し
て、計算しなおす手間と比べれば、必ずしも処理が遅く
なるとはいえず、逆に速くすることもできる。 [もう1つの変形例]さらに、補正による判定合格(座
標出力する)可能性を高め、かつ、補正処理手順も1回
ですむ実施例について述べる。
In this example, the number of correction processes is increased to two, but a significant reduction in processing procedure can be realized as compared with the conventional correction method. Conventionally, since the sensors are corrected in order, it is necessary to correct the n jump of two sensors in the worst 15th pass (the shortest second time). Further, compared with the above-mentioned embodiment, it takes extra time, but since the sensors to be corrected are the latest one and the farthest one, the number of cases that can be correctly obtained by the correction increases, and new sampling is performed again. Then, compared with the time and effort of recalculating, it cannot be said that the processing is always slow, and conversely, the processing can be speeded up. [Another Modification] Further, an embodiment will be described in which the possibility of passing judgment (correction output) by correction is increased and the correction processing procedure only needs to be performed once.

【0081】図11は、従来の回路遅延時間補正の方法
により検出した伝達遅延時間より得られるΔNであるこ
とは前述した。ところで、図7からも明らかなように、
振動ペンの指示座標が図2の有効エリアAのどの位置に
あっても、最近センサ以外のセンサとの振動伝達距離が
極端に小さくなることはない。具体的には図7のセンサ
配置で、X=250mmとするならば、50mm以下の
ペン=センサ間距離となり図11のようにΔNが大きく
なる振動センサは、2つ以上存在しない。しかし、逆に
最遠センサ以外にも、伝達距離が長くなるセンサは存在
する。つまり、遠距離でのΔNの発生の問題は複数のセ
ンサに存在する可能性はあるが、近距離でのΔNの発生
は1センサに限った問題であると言える。
As described above, FIG. 11 shows ΔN obtained from the transmission delay time detected by the conventional circuit delay time correction method. By the way, as is clear from FIG.
The vibration transmission distance to a sensor other than the recent sensor does not become extremely small no matter where the pointing coordinate of the vibrating pen is located in the effective area A in FIG. Specifically, in the sensor arrangement of FIG. 7, if X = 250 mm, there is no more than two vibration sensors having a pen = sensor distance of 50 mm or less and having a large ΔN as shown in FIG. However, conversely, there are sensors other than the farthest sensor that have a long transmission distance. That is, the problem of ΔN generation at a long distance may exist in a plurality of sensors, but it can be said that the generation of ΔN at a short distance is a problem limited to one sensor.

【0082】よって、図13に示すようなn算出方法を
取る手段が望ましい。図11(従来)で使用している群
速度Vgは、全距離にわたっての平均値であり、実際の
tgとの関係は図10で示す通りである。図13は、中
間より遠距離で得られる群遅延時間tgの曲線の漸近線
Cの傾きを群速度Vgとして(P4)式で使い(座標算
出処理式(3)でも使う)、かつ、遠距離(図では20
0mm)位置での振動伝達時間を基準として回路遅延時
間補正を行った時に求めたΔNのプロットである。
Therefore, it is desirable to use means for calculating n as shown in FIG. The group velocity Vg used in FIG. 11 (conventional) is an average value over the entire distance, and the relationship with the actual tg is as shown in FIG. FIG. 13 shows that the slope of the asymptote C of the curve of the group delay time tg obtained at a long distance from the middle is used as the group velocity Vg in the expression (P4) (also used in the coordinate calculation processing expression (3)) and the long distance. (20 in the figure
It is a plot of ΔN obtained when the circuit delay time is corrected with reference to the vibration transmission time at the 0 mm position.

【0083】図13で判るように、tg非線形性により
マイナスに大きくΔNが振れるのは、振動伝達距離で5
0mm以下である。50mm以下に存在する振動センサ
は図7のセンサ配置構成で1センサのみであるため、
「n飛びの可能性は最近センサに集中する」効果となっ
て現れる。よって、補正処理手順としては、図1に示し
た処理手順(最近センサに対する1回だけの補正処理)
で十分な確率で座標補正が実現する。
As can be seen from FIG. 13, the large negative deviation of ΔN due to tg nonlinearity is due to the vibration transmission distance of 5
It is 0 mm or less. Since the vibration sensor existing below 50 mm has only one sensor in the sensor arrangement configuration of FIG. 7,
The effect of “the possibility of n jumps is recently concentrated on the sensor” appears. Therefore, as the correction processing procedure, the processing procedure shown in FIG. 1 (correction processing only once for the latest sensor)
The coordinate correction is realized with a sufficient probability.

【0084】遠距離(図では200mm)位置での振動
伝達時間を基準として回路遅延時間補正を行い、かつ、
中間から遠距離で得られるtgの曲線の漸近線の傾きを
Vgとして座標算出処理を行うことで上記効果が得られ
る。
The circuit delay time is corrected with reference to the vibration transmission time at a long distance (200 mm in the figure) position, and
The above effect can be obtained by performing the coordinate calculation process with the gradient of the asymptote of the curve of tg obtained from the middle to the long distance as Vg.

【0085】なお、回路遅延時間補正の際に、各振動セ
ンサから等距離にある点(例えば、図原点O)を使わ
ず、1つの振動センサに1つずつ補正用の座標点を用意
するのは、求めたペン=センサ間距離から座標を算出す
る際の座標変換処理が複雑になるので、(3)式中のN
値を変えて図13で原点O(125mm位置)でΔNが
所定のマイナス値を予め持つような計算式を用意しても
良い。このするほうが、座標算出処理が簡単になる。
When correcting the circuit delay time, a point equidistant from each vibration sensor (for example, origin O in the figure) is not used, and one correction coordinate point is prepared for each vibration sensor. Is complicated because coordinate conversion processing when calculating coordinates from the obtained pen-sensor distance becomes N.
By changing the value, a calculation formula may be prepared such that ΔN has a predetermined negative value at the origin O (125 mm position) in FIG. This makes the coordinate calculation process easier.

【0086】また、振動センサと振動ペンとの中間より
遠距離で実測して得られるtgから得られる曲線の漸近
線Cの傾きをVgとしなくても、従来のVgに所定の値
を加え、大きく見積った値をVgとしておいても良い。
Further, even if the gradient of the asymptotic line C of the curve obtained from tg obtained by measuring at a distance farther than the middle between the vibration sensor and the vibration pen is not Vg, a predetermined value is added to the conventional Vg, A large estimated value may be set as Vg.

【0087】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。
The present invention may be applied to a system composed of a plurality of devices or an apparatus composed of a single device. Further, it goes without saying that the present invention can be applied to the case where it is achieved by supplying a program to a system or an apparatus.

【0088】[0088]

【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、距離検出時の波長誤差の発生がランダムで
はなく、群遅延時間tgの非線形性の影響を受け、最も
近いセンサでマイナス側に誤差が発生することが最も多
いことに着目し、座標誤検出を判定し、検出箇所からの
距離をプラス側に1波長分補正することで、迅速に高精
度な座標出力が常に安定して得られ、しかも簡単な構成
であるという効果を奏する。
As described above, in the coordinate input device according to the present invention, the wavelength error at the time of distance detection is not random, but is affected by the non-linearity of the group delay time tg, and the nearest sensor is negative. Focusing on the fact that errors occur most often on the side, the error in detecting coordinates is determined, and the distance from the detection location is corrected by one wavelength to the positive side, so that high-precision coordinate output is always stable. The effect is that it is obtained by a simple structure.

【0089】[0089]

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

【図1】実施例における演算制御回路の処理フローチャ
ートである。
FIG. 1 is a processing flowchart of an arithmetic control circuit according to an embodiment.

【図2】実施例の座標入力装置のブロック構成図であ
る。
FIG. 2 is a block configuration diagram of a coordinate input device according to an embodiment.

【図3】振動ペンの構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a vibrating pen.

【図4】演算制御回路の内部構成図である。FIG. 4 is an internal configuration diagram of an arithmetic control circuit.

【図5】実施例の信号処理のタイムチャートである。FIG. 5 is a time chart of signal processing according to the embodiment.

【図6】実施例の信号波形検出回路のブロック図であ
る。
FIG. 6 is a block diagram of a signal waveform detection circuit according to an embodiment.

【図7】座標系入力装置の座標系を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a coordinate system of a coordinate system input device.

【図8】検出信号の周波数特性図および板波の伝播速度
の周波数特性図である。
FIG. 8 is a frequency characteristic diagram of a detection signal and a frequency characteristic diagram of a propagation velocity of a plate wave.

【図9】振動伝達距離に応じた波形変形の説明図であ
る。
FIG. 9 is an explanatory diagram of waveform deformation according to a vibration transmission distance.

【図10】tg非線形の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of tg nonlinearity.

【図11】従来の遅延時間補正及び座標演算方法で得ら
れる整数化誤差(ΔN)を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an integerization error (ΔN) obtained by a conventional delay time correction and coordinate calculation method.

【図12】他の手順による演算制御回路の処理フローチ
ャートである。
FIG. 12 is a processing flowchart of an arithmetic control circuit according to another procedure.

【図13】整数化誤差(ΔN)の他の例を示す図であ
る。
FIG. 13 is a diagram showing another example of an integer error (ΔN).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Arithmetic control circuit 2 Vibrator drive circuit 3 Vibration input pen 4 Vibrator 5 Pen tip 6a-6d Vibration sensor 7 Vibration isolator 8 Vibration transmission plate 9 Signal waveform detection circuit

───────────────────────────────────────────────────── 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 吉村 雄一郎 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Katsuyuki Kobayashi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Hajime Sato 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Incorporated (72) Inventor Yuichiro Yoshimura 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 振動伝達体上の所望の入力位置に所定波
長の振動を入力する入力手段と、 前記振動伝達体の複数の検出位置で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、 前記検出位置のそれぞれについて、前記入力位置から前
記検出位置各々までの伝達距離を、前記入力手段により
振動が入力されてから前記検出手段により検出されるま
での遅延時間に基づいて算出する距離算出手段と、 該距離算出手段により算出された伝達距離に基づいて前
記入力位置の座標を算出する座標算出手段と、 該座標算出手段により算出された座標と前記距離算出手
段により算出された伝達距離とに基づいて、前記座標に
含まれる誤差が許容量か否か判定する判定手段と、 該判定手段による判定に基づいて、入力位置からの伝達
距離に所定量を越える誤差を含む検出位置の候補を、伝
達距離に応じて選択する選択手段と、 該選択手段により選択された候補の検出位置における伝
達距離を、前記所定波長単位で補正する補正手段と、 該補正手段により補正された伝達距離を用いて座標を補
正すべく制御する制御手段と、を備えることを特徴とす
る座標入力装置。
1. Input means for inputting vibration of a predetermined wavelength to a desired input position on a vibration transmission body, and detection means for detecting vibration input by said input means at a plurality of detection positions of said vibration transmission body. A distance calculation for calculating the transmission distance from the input position to each of the detection positions for each of the detection positions, based on a delay time from when the vibration is input by the input unit to when the vibration is detected by the detection unit. Means, coordinate calculation means for calculating the coordinates of the input position based on the transmission distance calculated by the distance calculation means, coordinates calculated by the coordinate calculation means, and transmission distance calculated by the distance calculation means. Determination means for determining whether or not the error included in the coordinate is an allowable amount based on the above, and a predetermined amount for the transmission distance from the input position based on the determination by the determination means. Selecting a detection position candidate including an error depending on the transmission distance, a correction unit correcting the transmission distance at the detection position of the candidate selected by the selection unit in the predetermined wavelength unit, and the correction unit. Control means for controlling to correct the coordinates by using the transmission distance corrected by the means, the coordinate input device.
【請求項2】 前記距離算出手段は、前記検出手段によ
り検出した振動の群遅延時間と群速度とから算出した距
離に応じて位相遅延時間と位相速度とから波長単位で伝
達距離を算出し、前記補正手段は前記波長単位で算出し
た伝達距離に含まれる波長単位の誤差を補正することを
特徴とする請求項1に記載の座標入力装置。
2. The distance calculating means calculates a transmission distance in wavelength units from the phase delay time and the phase speed according to the distance calculated from the group delay time and the group speed of the vibration detected by the detecting means, The coordinate input device according to claim 1, wherein the correction unit corrects an error in a wavelength unit included in the transmission distance calculated in the wavelength unit.
【請求項3】 前記選択手段は、入力位置からの伝達距
離が最も短い検出位置を、伝達距離に誤差を含む検出位
置の候補として選択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. The coordinate input device according to claim 1, wherein the selection unit selects a detection position having the shortest transmission distance from the input position as a candidate for a detection position including an error in the transmission distance. .
【請求項4】 前記選択手段は、入力位置からの伝達距
離が最も短い検出位置を、伝達距離に誤差を含む検出位
置の第1の候補として選択し、入力位置からの伝達距離
が最も長い検出位置を第2の候補として選択することを
特徴とする請求項1に記載の座標入力装置。
4. The selecting means selects the detection position having the shortest transmission distance from the input position as a first candidate for the detection position having an error in the transmission distance, and detects the longest transmission distance from the input position. The coordinate input device according to claim 1, wherein the position is selected as the second candidate.
【請求項5】 前記距離算出手段は、所定の伝達距離に
おいて算出した伝達距離に誤差を含まないように予め補
正しておくことを特徴とする請求項1乃至4いずれかに
記載の座標入力装置。
5. The coordinate input device according to claim 1, wherein the distance calculating means preliminarily corrects a transmission distance calculated at a predetermined transmission distance so as not to include an error. .
【請求項6】 振動伝達体上の所望の入力位置に所定波
長の振動を入力し、入力位置から前記振動伝達体の複数
の検出位置までの伝達距離を、前記入力手段により振動
が入力されてから前記検出手段により検出されるまでの
遅延時間に基づいて算出して前記入力位置の座標を算出
する座標入力装置における座標誤差補正方法であって、 算出された座標と前記伝達距離とに基づいて、前記座標
に含まれる誤差が許容量か否か判定する判定工程と、 該判定工程による判定に基づいて、入力位置からの伝達
距離に所定量を越える誤差を含む検出位置の候補を、伝
達距離に応じて選択する選択工程と、 該選択工程により選択された候補の検出位置における伝
達距離を、前記所定波長単位で補正する補正工程と、 該補正工程により補正された伝達距離を用いて座標を補
正すべく制御する制御工程と、を備えることを特徴とす
る座標誤差補正方法。
6. A vibration having a predetermined wavelength is input to a desired input position on the vibration transmitting body, and a vibration is input by the input means to a transmission distance from the input position to a plurality of detection positions of the vibration transmitting body. A coordinate error correction method in a coordinate input device for calculating the coordinates of the input position by calculating based on the delay time from the detection to the detection means, the method being based on the calculated coordinates and the transmission distance. , A determination step of determining whether or not the error included in the coordinates is an allowable amount, and based on the determination in the determination step, a detection position candidate including an error that exceeds a predetermined amount in the transmission distance from the input position is determined as the transmission distance. A selection step of selecting according to the correction step, a correction step of correcting the transmission distance at the detection position of the candidate selected by the selection step in units of the predetermined wavelength, and a transmission distance corrected by the correction step. Coordinate error correction method characterized by and a control step of controlling to correct the coordinates used.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005069892A (en) * 2003-08-25 2005-03-17 Toyota Motor Corp System for computing self-position of moving object
JP2012021932A (en) * 2010-07-16 2012-02-02 Nec Infrontia Corp Detection circuit and detector

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