JPH09190273A

JPH09190273A - 座標入力装置

Info

Publication number: JPH09190273A
Application number: JP197596A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Yoshimura; 雄一郎吉村; Katsuyuki Kobayashi; 克行小林; Masaki Tokioka; 正樹時岡; Ryozo Yanagisawa; 亮三柳沢; Hajime Sato; 肇佐藤; Atsushi Tanaka; 淳田中
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-01-10
Filing date: 1996-01-10
Publication date: 1997-07-22
Also published as: US20010033272A1; US6570558B2

Abstract

(57)【要約】【課題】空中を伝播してくる振動による影響を低減し、
座標の誤検出或いは検出精度の低下を防止する。【解決手段】振動伝達板８の座標入力面側には、振動伝
達板８との間に間隙を有するように弾性の樹脂シート１
２が配置され、接着層１３により固定されている。振動
ペン３による座標の入力、すなわち振動の入力に際して
は、振動ペン３の筆圧により樹脂シート１２が湾曲し、
樹脂シート１２と振動伝達板が接触するように構成され
ている。したがって、振動ペン３による振動は、効率的
に振動伝達板８に伝達される。一方、空中から伝播して
くる振動は、音響インピーダンスの相違により、樹脂シ
ート１２の両側の境界及び振動伝達板８の表面で反射さ
れ、振動伝達板８に入射する振動は著しく低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、座標入力装置に係
り、特に振動伝達板に振動を与え、伝達する振動を前記
振動伝達板に配された複数の振動センサにより検知し、
振動の伝達時間に基づいて振動の入力座標を導出する座
標入力装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、振動伝達板に対し圧電素子等
を内蔵した振動ペンにより振動を入力し、振動伝達板に
設けた複数の振動センサにより振動を検知し、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】この種の座標入力装置においては、振動伝
達板として、ガラスやアルミ等の弾性体の板状部材、或
いは特開昭６３−２４５７１１に記載されたような板状
部材の表面に樹脂シートをラミネートした構成を用いて
いた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、空中を伝幡する音波のうち音圧の大き
なものは振動伝達板に振動を与えるため、この振動が振
動ペンから入力された振動と共にノイズとして振動セン
サによって検出され、座標の算出結果に誤差が生じる一
因となっていた。

【０００５】図１５は、従来の座標入力装置の構成を示
す断面図である。図示の太線の矢印で示すように、振動
ペンからの振動は、振動伝達板を伝達して振動センサに
より検出されるが、図示の細線の矢印で示すように、振
動ペン以外の音源から発せられた振動もまた、空中を伝
幡して振動伝達板に入射される場合がある。以下、この
空中を伝播して入力される振動を空中伝播振動ともい
う。

【０００６】ところで、振動ペンによる振動伝達板への
振動の入力は、振動ペンのペン先を振動伝達板に接触さ
せることによって行われ、この場合、固体から固体へ振
動が伝達するため、音響インピーダンスの整合性が良
く、振動の入射効率が高い。一方、空中伝播振動が振動
伝達板に入射する場合は、気体から固体へ振動が伝達す
るため、音響インピーダンスの整合性が悪く、殆どの振
動が反射し、入射効率が低いため、音圧の低い振動に関
してはノイズの影響は小さい。

【０００７】しかし、比較的音圧の低い人の声等の空中
伝播振動に関してはノイズとしての影響が小さいもの
の、比較的音圧の高い機械音や破裂音等の空中伝播振動
に関してはノイズとしての影響は大きく、座標の算出精
度を劣化させる原因となる。

【０００８】また、従来の座標入力装置においては、所
定の周期で振動ペンを駆動して振動ペンから各振動セン
サまでの振動の伝達時間、すなわち振動伝達時間を計測
するため、音圧の高い空中伝播振動が断続的な場合に
は、それが各振動センサにおいて振動ペンによって振動
を検出するタイミングと異なる限り、座標の検出精度に
影響を与えないが、音圧の高い振動が連続的に発生され
ている場合には、座標の誤検出或いは算出精度の低下を
招くことになる。

【０００９】空中伝播振動に対する対策として容易に考
えられるのは、振動センサにおいて検出される空中伝播
振動の周波数帯域を除去するフィルタ回路を備えること
である。しかし、ノイズ源となる空中伝播振動の周波数
帯域が広帯域である場合には、その周波数帯域の中に振
動ペンによって発生される振動の周波数帯域が含まれる
場合が想定されるし、空中伝播振動の周波数帯域が振動
ペンによって発生される振動の周波数帯域と同一の場合
も想定される。したがって、フィルタ回路によっては、
振動ペンによって発生される振動と同一の周波数帯域の
空中伝播振動の影響を除去し得ず、有効な手段とは言え
ない。

【００１０】また、振動伝達板の表面全体に樹脂シート
等を貼り付けた構成は、書き味、振動伝達板表面の保
護、光の反射防止、割れた場合の飛散防止に関しては効
果的であるが、空中伝播振動に対する有効な対策とはな
らない。例えば、樹脂シートを振動伝達板の表面い張り
付けた場合、樹脂シートと振動伝達板は接着層において
個体と個体で音響的に接合されており、音響インピーダ
ンスの整合性が良く、樹脂シートへ到達した空中伝播振
動が容易に振動伝達板に伝わるからでる。

【００１１】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、空中を伝播してくる振動による影響を低減し、
座標の誤検出或いは検出精度の低下を防止することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る座標入力装置は、振動ペンにより振動
伝達板に対して振動を与え、伝達する振動を前記振動伝
達板に配された複数の振動センサにより検知し、振動の
伝達時間に基づいて振動の入力座標を導出する座標入力
装置であって、弾性を有する板部材と、前記板部材を前
記振動伝達板との間に間隙を設けて支持する支持手段と
を備えることを特徴とする。

【００１３】本発明の好適な実施の態様によれば、例え
ば、前記支持手段は、前記板部材を前記振動伝達板の座
標の入力面側に支持する。

【００１４】また、例えば、前記振動伝達板と前記板部
材との間隙は、前記振動ペンを用いて前記板部材に対し
て筆圧を加えられた部分が変形し、その変形した部分が
前記振動伝達板に接触可能な距離であって、前記振動ペ
ンにより前記板部材の前記変形した部分を介して前記振
動伝達板に振動が与えられる。

【００１５】また、例えば、前記支持手段は、前記振動
伝達板と前記板部材との間隙を維持する多孔質部材を有
する。

【００１６】また、例えば、前記支持手段は、前記振動
伝達板と前記板部材との間隙に封入されたガス圧により
該間隙を維持する。

【００１７】また、例えば、前記支持手段は、前記板部
材を前記振動伝達板に固定する固定部材を有し、該固定
部材は、前記振動伝達板の座標の入力領域よりも外側に
位置する。

【００１８】また、例えば、前記支持手段は、前記板部
材を前記振動伝達板に固定する固定部材を有し、該固定
部材は、前記複数の振動センサよりも外側に位置する。

【００１９】また、例えば、前記板部材は、樹脂シート
である。

【００２０】また、例えば、前記振動伝達板は、金属材
料よりなる。

【００２１】また、例えば、前記支持手段は、前記振動
伝達板の座標の入力面側とその裏側の双方に前記板部材
を支持する。

【００２２】また、例えば、前記支持手段は、複数の前
記板部材を夫々の間に間隙を有するように支持する。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の好適な実施の形態を説明する。図１は、本発明の１つ
の実施の形態に係る座標入力装置の全体構成を示す図で
ある。図２は、本実施の形態に係る座標入力装置の座標
入力部の模式的な断面図である。

【００２４】図中、１は装置全体を制御すると共に入力
座標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の振動子４に駆動信号を供給す
ることによりペン先５を振動させる。８はアクリルやガ
ラス板等の透明部材からなる振動伝達板であり、座標入
力は、振動ペン３を振動伝達板８上に空隙を有するよう
に重ねられた樹脂シート１２に接触せしめことによって
行うことができる。なお、実際に振動を入力する際は、
有効エリアＡ内の所望の位置に振動ペン３を接触せしめ
ることになる。

【００２５】振動伝達板８の外周には、反射した振動が
中央部に戻ることを抑制するための防振材７が設けら
れ、また、振動伝達板８の周辺部には圧電素子等の機械
的振動を電気信号に変換する４個の振動センサ６ａ〜６
ｄが角部に固定配置されている。以下、振動センサ６と
記すときは、振動センサ６ａ〜６ｄを包括的に表現する
ものとする。

【００２６】各振動センサ６からの夫々の出力信号は、
各振動センサ６の近傍に夫々設けられた不図示の前置増
幅回路へ送られ、ここで所定のゲインで増幅された出力
信号が信号波形検出回路９に送られる。さらに各振動セ
ンサ６に対応して信号波形検出回路９において生成され
る振動の検出信号は、演算制御回路１に送られる。演算
制御回路１は、振動子駆動回路２を介して所定の周期で
振動子４を駆動しながら、振動子４を駆動してから信号
波形検出回路９より検出信号を受け取るまでの時間（す
なわち、振動伝達時間）を測定し、振動ペン３が振動伝
達板８に接触した位置から各振動センサ６までの夫々の
距離を得て、得られた各距離より入力座標を算出する。

【００２７】１１は、液晶表示器若しくはＣＲＴ及びそ
れらの投射型表示器等により構成され、振動伝達板８の
背後に配置されたドット単位の表示が可能なディスプレ
イである。ディスプレイ１１は、ディスプレイ駆動回路
１０により駆動され、例えば、振動ペン３によって描か
れた位置を表示する。ユーザは、この表示を振動伝達板
８及び樹脂シート１２を透かして見ることができる。

【００２８】１２は、振動伝達板８上に空隙を有するよ
うに重ねて配置される透明な樹脂シートである。図２の
断面図に示すように、樹脂シート１２は、接着層１３に
より振動伝達板８に固定されると共に接着層１３の厚さ
に相当する空隙を振動伝達板８との間に有する。接着層
１３の位置は、有効エリアＡより外側であることが望ま
しく、さらに図示の如く各振動センサ６の固定位置より
も外側であることがより望ましい。

【００２９】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から供給される低レベルのパルス信
号を振動子駆動回路２において所定のゲインで増幅する
ことによって生成される。そして、電気的な駆動信号
は、振動子４によって機械的な超音波振動に変換され、
ペン先５を介して振動伝達板８に伝達される。

【００３０】振動子４の振動周波数は、ガラスなどの振
動伝達板８に板波を発生させることが可能な値が選択さ
れる。また、振動子４の駆動には、振動伝達板８に対し
て垂直方向に振動するモードが選択される。さらに、振
動子４の振動周波数は、ペン先５を含む振動伝達部材の
共振周波数とすることにより効率の良い振動変換が可能
になる。

【００３１】上記のように、振動伝達板８を伝播する弾
性波は板波であるため、表面波の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。

【００３２】以下、各部の詳細な構成例を説明する。

【００３３】＜演算制御回路の構成例＞演算制御回路１
は、所定の周期（例えば、５ｍｓ）で振動子駆動回路２
を介して振動ペン３内の振動子４を駆動する駆動信号を
出力すると共に、その駆動信号を印加するタイミングで
カウンタを起動して計時を開始する。振動ペン３におい
て発生した振動は、進行する距離に応じて遅延して各振
動センサ６に到達する。

【００３４】信号波形検出回路９は、各振動センサ６か
らの夫々の信号を検出し、各振動センサ６に振動が到達
したことを示す検出信号を生成して演算制御回路１に供
給する。演算制御回路１は、各振動センサ６に対応する
検出信号を取り込み、各検出信号が示す振動の到達タイ
ミングにおけるカウンタの値から各振動センサ６に関す
る振動伝達時間を認識し、それに基づいて各振動センサ
６までの振動伝達距離を算出し、振動ペン３による振動
の入力座標を算出する。

【００３５】また、演算制御回路１は、算出した入力座
標に基づいて、例えばディスプレイ駆動回路１０を駆動
して、例えば入力座標等を表示せしめたり、シリアル、
パラレル通信等によって外部機器に座標出力を行なう。

【００３６】図４は、演算制御回路１の構成例を示すブ
ロック図である。同図において、３１は、演算制御回路
１（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、操作手順を示すプログラムコードや各種定数
（振動伝達速度を含む）を格納した不揮発性メモリ、演
算等に使用するワークメモリ、それらを使用して演算・
制御を実行するＣＰＵ等を有する。

【００３７】３３は、不図示の基準クロック信号に基づ
いて計時動作するカウンタであり、振動子駆動回路２を
介して振動子４を駆動する駆動信号（スタート信号）に
よって起動されて計時動作を開始する。また、カウンタ
３３は、各振動センサ６に関する振動伝達時間を計測
後、リセット信号によって初期化される。これによっ
て、計時動作の開始と振動センサ６（信号波形検出回路
９）による振動の検出における同期が取られ、振動の発
生から各振動センサ６により振動が検出されるまでの遅
延時間（すなわち、振動伝達時間）が測定できることに
なる。

【００３８】信号波形検出回路９から供給される各振動
センサ６に関する検出信号（タイミング信号）は、検出
信号入力回路３５を介してラッチ回路３４ａ〜３４ｈに
入力される。検出信号には、後述するようにＴｐ信号と
Ｔｇ信号の２種類があり、これらはセレクト信号によっ
て切り換えられ、各信号に基づく位相遅延時間、群遅延
時間が計測される。

【００３９】ラッチ回路３４ａ〜３４ｈは、夫々振動セ
ンサ６ａ〜６ｂに対応しており、対応する振動センサ６
より検出信号を受信すると、その時のカウンタ３３の計
時値をラッチする。判定回路３６は、各振動センサ６に
関する全ての検出信号を受け取ったと判定したら、マイ
クロコンピュータ３１にその旨の受信完了信号を出力す
る。マイクロコンピュータ３１は、判定回路３６から受
信完了信号を受信すると、ラッチ回路３４ａ〜３４ｄよ
り各振動センサ６までの振動到達時間を読み取り、所定
の計算を行なって、振動伝達板８上の振動ペン３の座標
を算出する。

【００４０】算出した座標は、Ｉ／Ｏポート３７を介し
てディスプレイ駆動回路１０に出力され、例えばディス
プレイ１１の対応する位置（座標）にドット等を表示す
ることができる。また、算出した座標は、Ｉ／Ｏポート
３７を介して不図示のインターフェース回路に供給して
外部機器に提供することもできる。

【００４１】＜振動伝達距離の算出例＞先ず、振動ペン
３から各振動センサ６までの振動伝達距離を求める原理
について説明する。振動伝達時間の計測は、マイクロコ
ンピュータ３１内のＣＰＵが、不揮発性メモリに格納さ
れたプログラムコードを読み込み、そのプログラムコー
ドに基づいて実行される。

【００４２】図５は、信号波形検出回路９に入力される
信号と、それに基づく振動伝達時間の計測の原理を説明
するための図である。

【００４３】振動ペン３から各振動センサ６までの振動
伝達時間の計測は、前述の如く振動子駆動回路２に対す
る駆動信号（スタート信号）の出力と同時に開始する。
この時、振動子駆動回路２は、振動子４に駆動信号４１
を印加する。駆動信号４１に基づいて発生し、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、各振動
センサ６までの距離に応じた時間ｔｇをかけて進行した
後、各振動センサ６において夫々検出される。図示の信
号４２は、振動センサ６が検出した信号波形の例を示し
ている。

【００４４】本実施の形態においては、板波を使用して
いるため、検出波形のエンベロープ４２１と位相４２２
の関係は、振動伝達板８の内部における振動伝達距離に
応じて変化する。ここで、エンベロープ４２１の進む速
度、すなわち群速度をＶｇとし、位相４２２の進む速
度、すなわち位相速度をＶｐとし、群速度Ｖｇ及び位相
速度Ｖｐから振動ペン３と各振動センサ６との距離を検
出する原理を説明する。

【００４５】先ず、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
えば変極点やピーク点（信号４２、４３参照）を検出す
ると、振動ペン３と各振動センサ６との距離は、その振
動伝達時間（群遅延時間）をｔｇとすると、（１）式で
与えられる。

【００４６】ｄ＝Ｖｇ・ｔｇ・・・（１）さらに、より高精度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なう。位相信号４２２の特定の
検出点、例えば振動の入力から所定の信号レベル４６を
超えた後のゼロクロス点までの時間（位相遅延時間）を
ｔｐ（信号４７に対し所定幅の窓信号４４を生成し、位
相信号４２２と比較して生成した信号４５より得る）と
すれば、振動ペン３と各振動センサ６との距離は、
（２）式で与えられる。ただし、λｐは弾性波の波長、
ｎは整数である。

【００４７】ｄ＝ｎ・λｐ＋Ｖｐ・ｔｐ・・・（２）（１）式と（２）式から上記の整数ｎは、（３）式で与
えられる。

【００４８】ｎ＝［（Ｖｇ・ｔｇ−Ｖｐ・ｔｐ）／λｐ＋１／Ｎ］・・・（３）ただし、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
と各振動センサ６との距離を精度良く測定することがで
きる。

【００４９】上記の群遅延時間ｔｇを示す検出信号Ｔ
ｇ、及び位相遅延時間ｔｐを示す検出信号Ｔｐは、信号
波形検出回路９で生成されて演算制御回路１に供給され
る。

【００５０】図６は、信号波形検出回路９の一部の構成
例を示すブロック図である。なお、図６に示す構成は、
振動センサ６の１つに対応するものであり、実際には各
振動センサ６に対応して４組の構成を有する。

【００５１】同図において、振動センサ６の出力信号
は、その近傍に配された前置増幅回路５１により所定の
ゲインで増幅される。増幅された信号は、帯域通過フィ
ルタ５１１により余分な周波数成分が除かれ（信号４２
参照）、例えば、絶対値回路、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、エ
ンベロープ（信号４２１参照）のみが取り出される。エ
ンベロープのピークのタイミングは、エンベロープピー
ク検出回路５３によって検出される。検出されたエンベ
ロープのピークのタイミングは、単安定マルチバイブレ
ータ等により構成されたＴｇ信号検出回路５４に供給さ
れ、エンベロープの遅延時間の検出を示す信号である検
出信号Ｔｇ（信号Ｔｇ参照）が生成され、演算制御回路
１に供給される。

【００５２】一方、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４２１参照）は、所定レベルの
閾値信号（図４の信号４５参照）を越える部分のパルス
信号（信号４７参照）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（信号４４参照）
を開く。Ｔｐコンパレータ５７は、ゲート信号の開いて
いる間の位相信号（信号４２２参照）のゼロクロス点を
検出信号Ｔｐ（信号Ｔｐ参照）として演算制御回路１に
供給する。この例においては、位相信号の最初の立ち上
がりのゼロクロス点までの時間を位相遅延時間ｔｐとし
ている。

【００５３】演算制御回路１は、前述のように、各振動
センサ６に関する検出信号Ｔｇ及びＴｐに基づいて各振
動センサ６に関する振動伝達時間を取得し、各距離を算
出する。

【００５４】＜回路遅延時間の補正例＞前述の演算制御
回路１内のラッチ回路３４ａ〜３４ｄにおいてラッチさ
れたカウント値（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６を通して振動が伝達する際に同じ量が含ま
れる。

【００５５】図７は、振動伝達板の平面図である。同図
において、原点Ｏにて振動ペン３で振動を入力し、原点
Ｏから振動センサ６ａまでの振動伝達時間（群遅延時
間、位相遅延時間）の実測値をｔｇｚ’、ｔｐｚ’と
し、また原点Ｏから振動センサ６ａまでの真の振動伝達
時間をｔｇｚ、ｔｐｚとすれば、回路遅延時間ｅｔ及び
位相オフセットｔｏｆｆに関して（４）式、（５）式の
関係がある。

【００５６】ｔｇｚ’＝ｔｇｚ＋ｅｔ・・・（４）ｔｐｚ’＝ｔｐｚ＋ｅｔ＋ｔｏｆｆ・・・（５）一方、任意の入力点Ｐ点での実測値ｔｇ’、ｔｐ’に関
しては、（６）式、（７）式の関係がある。

【００５７】ｔｇ’＝ｔｇ＋ｅｔ・・・（６）ｔｐ’＝ｔｐ＋ｅｔ＋ｔｏｆｆ・・・（７）ここで、（４）式と（６）式、（５）式と（７）式の差
を夫々求めると、（８）式、（９）式の関係がある。

【００５８】ｔｇ’−ｔｇｚ’＝（ｔｇ＋ｅｔ）−（ｔｇｚ＋ｅｔ）＝ｔｇ−ｔｇｚ・・・（８）ｔｐ’−ｔｐｚ’＝（ｔｐ＋ｅｔ＋ｔｏｆｆ）−（ｔｐｚ＋ｅｔ＋ｔｏｆｆ）＝ｔｐ−ｔｐｚ・・・（９）すなわち、各振動伝送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までの、振動センサ６ａ位置を起点とす
る真の伝達遅延時間の差を求めることができる。その結
果、（２）式、（３）式より、その距離の差を求めるこ
とができる。

【００５９】振動センサ６ａから原点Ｏまでの距離は、
予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。

【００６０】原点Ｏにおける実測値ｔｇｚ’及びｔｐ
ｚ’は、出荷時に前述の不揮発性メモリに記憶してお
き、（２）式、（３）式の計算の前に、（８）式、
（９）式による計算を実行することにより精度の高い測
定ができる。

【００６１】＜座標の算出例＞次に、振動ペン３によっ
て振動伝達板８上に振動を入力された座標を算出する原
理について図７を参照しながら説明する。座標の算出式
は、３平方の定理より導かれる。

【００６２】図７に示す構成において、振動ペン３の位
置Ｐ（ｘ，ｙ）から振動センサ６ａ〜６ｃまでの夫々の
距離ｄａ、ｄｂ、ｄｃは、前述の如く振動伝達時間と予
めＲＯＭ３１に設定された振動伝達速度とを乗じ、これ
を補正することにより算出することができる。

【００６３】演算制御回路１は、距離ｄａ、ｄｂ、ｄｃ
を算出した後、さらに各距離に基づいて振動ペン３が接
触している座標Ｐ（ｘ，ｙ）を（１０）式、（１１）式
より算出する。

【００６４】ｘ＝Ｘ／２＋（ｄａ＋ｄｂ）・（ｄａ−ｄｂ）／２Ｘ・・・（１０）ｙ＝Ｙ／２＋（ｄａ＋ｄｃ）・（ｄａ−ｄｃ）／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６ａ−６ｃ間の距離である。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。なお、この例では、３つに振動センサ６
ａ〜６ｃまでの各距離より座標を算出するものである
が、振動センサ６ｄまでの距離は、算出した座標の妥当
性を評価するため、或いは座標の算出の精度を向上させ
るために使用することができる。

【００６５】上記の実施の形態は、振動伝達板８の四隅
に振動センサ６を配置した例を示しているが、例えば、
有効エリアＡの各辺の中央部に十字型に振動センサを配
置した構成のように、対向して配置された振動センサに
関して１つの振動伝達時間を定数として使用可能な配置
であれば良い。

【００６６】＜座標入力部の構成例＞前述のように、本
実施の形態に係る座標入力部は、樹脂シート１２を接着
層１３を介して振動伝達板８に固定し、振動伝達板８と
の間に空隙を設けた構成である。また、接着層１３は、
各振動センサ６の固定位置の外側に位置する。

【００６７】図８は、本実施の形態における座標入力部
の構成及びその機能を説明するための断面図である。図
示のような、樹脂シート１２と振動伝達板８との間に空
隙を設けた構成において、空中伝播振動が振動の検出に
用いる周波数を含み、音圧の大きな連続音である場合で
あっても、図示の如く、空中伝播振動の大部分が音響イ
ンピーダンスの相違により樹脂シート１２の表面で反射
する。また、樹脂シート１２と振動伝達板８との間に空
隙が存在し、固体と気体との音響インピーダンスの差が
大きいため、入射した空中伝播振動は、樹脂シート１２
の裏面の空気層との境界で反射し、振動伝達板８の表面
でも反射する。すなわち、空中伝播振動は、空隙をもっ
て配置された樹脂シート１２により、その殆どが遮断さ
れる。

【００６８】一方、振動ペン３によって座標を入力する
とき、すなわち振動を入力するときは、そのペン先５に
加えられる筆圧によって樹脂シート１２が湾曲し、振動
伝達板８と接触する。樹脂シート１２と振動伝達板８の
音響インピーダンスの差は、固体と気体の音響インピー
ダンスの差よりも小さく、振動ペン３による振動は樹脂
シート１２と振動伝達板８との接触部を介して振動伝達
板８に入力される。

【００６９】本実施の形態においては、振動伝達板８と
の間に空隙をもって配置する板部材として樹脂シートを
用いている。この理由は、樹脂シートは、振動ペン３を
接触せしめた位置が局所的に変形して振動伝達板８と接
触する程度の弾性を有するためである。したがって、樹
脂シートの素材は、変形により振動伝達板８に接触し得
る程度の弾性を有するものであれば良く、例えば、ＰＥ
Ｔ、ポリカーボネート等が好適である。また、樹脂シー
トの表面に印刷を施したり、ハードコード処理、ノング
レア処理等の表面処理を施しても良い。さらに、樹脂シ
ートは、ノイズを除去するという意味においては透明で
なくても良い。

【００７０】なお、樹脂シートは振動を伝播する性質を
有するため、従来より振動伝達板として採用されている
が、金属板やガラス板に比して振動の減衰率が大きいた
め、樹脂シート１２に入射した空中伝播振動が樹脂シー
ト１２内を伝播し、筆圧による振動伝達板８との接触部
或いは接着層１３を介して振動伝達板８に伝播すること
による影響は小さいと言える。

【００７１】また、振動伝達板８を金属板やガラス板等
によって構成した場合、振動伝達板８に比して樹脂シー
ト１２の振動伝達速度の方が遅いため、樹脂シート１２
に振動ペン３によって入力された振動が樹脂シート１２
及び接着層１３を介して各振動センサ６に至る振動は、
筆圧による振動伝達板８との接触部或いは接着層１３、
及び振動伝達板８を介して各振動センサ６に至る振動よ
りも遅くなり、樹脂シート１２を伝播する振動の影響は
無視できることになる。

【００７２】以上のように、樹脂シート１２を振動伝達
板８との間に空隙を有するように配置する構成により、
空中伝播振動による影響を効果的に遮断することがで
き、ノイズによる影響を低減する効果が大きい。

【００７３】また、樹脂シートを支持するための接着層
１３の位置は、座標の入力を行うための有効エリアＡよ
り外側であることが望ましく、さらに図示の如く各振動
センサ６の固定位置よりも外側であることが望ましい。
なぜなら、樹脂シート１２を振動が伝播する距離が長く
なるため、樹脂シート１２を介して伝播する振動を減衰
させる効果が大きく、また振動ペン３により入力され、
樹脂シート１２を介して伝播する振動を振動伝達板８を
伝播する振動よりも遅延させる効果が大きいからであ
る。

【００７４】接着層１３は、上記の如く樹脂シート１２
を空隙をもって振動伝達板８に固定する部材であり、実
施の態様により接着剤が塗布されてなる固化層、若しく
は両面テープ、接着剤等により貼り合わされる部分をも
含む。また、接着層１３は、樹脂シート１２の振動を振
動伝達板８に伝達しないよう防振性の部材で構成するこ
とが望ましい。

【００７５】＜樹脂シートの支持例＞樹脂シート１２
は、前述のように接着層１３によって支持することがで
きる。接着層によって樹脂シート１２を支持する場合
は、図１３に示す接着層１３’のように有効エリアＡの
外側に配置することが望ましく、さらには図１３に示す
接着層１３のように振動センサ６の固定位置の外側に配
置することが望ましことは、前述の通りである。しかし
ながら、この構造は本発明の１つの実施の形態に過ぎ
ず、例えば、以下のような構成であっても良い。

【００７６】図１４は、樹脂シート１２を支持するため
の他の構成を示す断面図である。図示の例は、接着層１
３を介して樹脂シート１２を外装部材１４に固定するも
のである。このように、外装部材１４に樹脂シート１２
を固定することにより、樹脂シート１２に入射した空中
伝播振動は、接着層１３、外装部材１４において減衰さ
れ、さらに振動伝達板８は外装部材１４からの影響を受
けないように支持されているため、樹脂シート１２に入
射した空中伝播振動が振動伝達板８に伝播することが効
率的に遮断される。

【００７７】以上のように本実施の形態によれば、振動
伝達板上に空隙を有するように樹脂シートを配置するこ
とにより、空中伝播振動による座標の誤検出若しくは検
出誤差を低減することができる。

【００７８】［実施の形態の応用例１］通常の実施の態
様においては、振動伝達板８の座標入力面側が装置外部
に面し、他方の面は座標入力装置の本体側に面するが、
振動伝達板８の両面が装置外部に面し、空中音源による
空中伝播振動の影響を受け得る場合には、上記の樹脂シ
ート１２を振動伝達板１２の両面に備える構造が望まし
い。

【００７９】図９は、第１の応用例に係る座標入力部の
構成を示す断面図である。図示の構成のように、振動伝
達板８の両面に空隙を介して樹脂シート１２を配置する
ことにより、振動伝達板８の両面から入射する空中伝播
振動の影響を低減することができる。

【００８０】［実施の形態の応用例２］本応用例は、樹
脂シートを多重に設けることにより、空中伝播振動の影
響をより一層低減するものである。図１０は、本応用例
に係る座標入力部の構成を示す断面図である。図示の構
成は、２枚の樹脂シート１２を空隙を有するように配置
し、２つの空隙の存在により空中伝播振動を反射する例
である。ただし、樹脂シート１２の枚数を徒に増やす
と、振動ペン３による振動の入力効率が低下するため、
必要とする振動の検知が困難になる。したがって、樹脂
シートや空隙の厚さ、樹脂シートの弾性、振動センサの
検知能力等を総合的に判断して、この構成を決定する必
要がある。

【００８１】［実施の形態の応用例３］本応用例は、樹
脂シート１２と振動伝達板８との間隙をより安定に維持
するものである。図１１は、本応用例に係る座標入力部
の構成を示す断面図である。樹脂シート１２と振動伝達
板８との間には、多孔質材や発砲体等の空気を含有した
空気含有材質層１４が配置されおり、空気含有材質層１
４は樹脂シート１２を支持する機能を有する。

【００８２】空気含有材質層１４は、弾性を有するた
め、座標の入力位置に関しては筆圧により変形し、樹脂
シート１２に振動ペン３により入力された振動を効率的
に振動伝達板８に伝達可能である。一方、空気含有材質
層１４は、座標の入力位置以外の部分に関しては樹脂シ
ート１２と振動伝達板８との間隙を一定に保つことがで
きる。したがって、空気含有材質層１４は、樹脂シート
１２の自重やユーザが手などを置くこと（以下、手つき
ともいう）により変形して樹脂シート１２と振動伝達板
８とが音響的に接触し、その結果、空中伝播振動が振動
伝達板８に入力されることを防止することができる。

【００８３】換言すると、ペン先５に与えられる筆圧
は、樹脂シート１２の自重、或いは手つき等による圧力
より大きいため、空気含有材質層１４はペン先５によっ
て変形し、その振動は振動伝達板８に容易に伝達され
る。一方、空気含有材質層１４は、音響インピーダンス
が振動伝達板８及び樹脂シート１２よりも著しく小さ
く、上記実施の形態と同様に空中伝播振動を遮断する効
果がある。

【００８４】［実施の形態の応用例４］本応用例は、樹
脂シート１２と振動伝達板８との間隙をより安定に維持
するために、樹脂シート１２と振動伝達板８との間にガ
スを封入するものである。図１２は、本応用例に係る座
標入力部の構成を示す断面図である。樹脂シート１２と
振動伝達板８との間にはガスが封入され、樹脂シート１
２と振動伝達板８との間隙を大気圧よりも高い圧力に維
持されている。したがって、樹脂シート１２の自重、或
いは手つき等により樹脂シート１２と振動伝達板８が接
触することを抑制し、空中伝播振動の影響をより効果的
に遮断することができる。なお、樹脂シート１２と振動
伝達板８との間隙に封入したガスが漏れないように、例
えば前述の接着層１３、外装部材１４等により気密を維
持し得る構造とすることは言うまでもない。

【００８５】なお、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、一つの機器からなる装置に適
用してもよい。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように本発明に拠れば、外
部からの振動の影響を効果的に遮断することができ、入
力座標の誤検出或いは検出誤差を低減することができる
という効果がある。

【００８７】

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の応用例に係る座標入力部の構成を示す断
面図である。

【図２】本実施の形態に係る座標入力装置の座標入力部
の模式的な断面図である。

【図３】振動ペンを座標入力部に接触させた状態を示す
断面図である。

【図４】演算制御回路の構成例を示すブロック図であ
る。

【図５】信号波形検出回路に入力される信号と、それに
基づく振動伝達時間の計測の原理を説明するための図で
ある。

【図６】信号波形検出回路の一部の構成例を示すブロッ
ク図である。

【図７】振動伝達板の平面図である。

【図８】本実施の形態に係る座標入力部の構成及びその
機能を説明するための断面図である。

【図９】第１の応用例に係る座標入力部の構成を示す断
面図である。

【図１０】第２の応用例に係る座標入力部の構成を示す
断面図である。

【図１１】第３の応用例に係る座標入力部の構成を示す
断面図である。

【図１２】第４の応用例に係る座標入力部の構成を示す
断面図である。

【図１３】樹脂シートの支持例を示す断面図である。

【図１４】樹脂シートの他の支持例を示す断面図であ
る。

【図１５】従来の座標入力装置の構成を示す断面図であ
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信号波形伝達回路１２樹脂シート１３接着層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者柳沢亮三東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (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)発明者田中淳東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動入力手段により振動伝達板に対して
振動を与え、伝達する振動を前記振動伝達板に配された
複数の振動センサにより検知し、振動の伝達時間に基づ
いて振動の入力座標を導出する座標入力装置であって、弾性を有する板部材と、前記板部材を前記振動伝達板との間に間隙を設けて支持
する支持手段と、を備えることを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】前記支持手段は、前記板部材を前記振動
伝達板の座標の入力面側に支持することを特徴とする請
求項１に記載の座標入力装置。
【請求項３】前記振動伝達板と前記板部材との間隙
は、前記振動ペンを用いて前記板部材に対して筆圧を加
えられた部分が変形し、その変形した部分が前記振動伝
達板に接触可能な距離であって、前記振動入力手段によ
り前記板部材の前記変形した部分を介して前記振動伝達
板に振動が与えられることを特徴とする請求項２に記載
の座標入力装置。
【請求項４】前記支持手段は、前記振動伝達板と前記
板部材との間隙を維持する多孔質部材を有することを特
徴とする請求項３に記載の座標入力装置。
【請求項５】前記支持手段は、前記振動伝達板と前記
板部材との間隙に封入されたガス圧により該間隙を維持
することを特徴とする請求項３に記載の座標入力装置。
【請求項６】前記支持手段は、前記板部材を前記振動
伝達板に固定する固定部材を有し、該固定部材は、前記
振動伝達板の座標の入力領域よりも外側に位置すること
を特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記
載の座標入力装置。
【請求項７】前記支持手段は、前記板部材を前記振動
伝達板に固定する固定部材を有し、該固定部材は、前記
複数の振動センサよりも外側に位置することを特徴とす
る請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の座標入
力装置。
【請求項８】前記板部材は、樹脂シートであることを
特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載
の座標入力装置。
【請求項９】前記振動伝達板は、金属材料よりなるこ
とを特徴とする請求項８に記載の座標入力装置。
【請求項１０】前記支持手段は、前記振動伝達板の座
標の入力面側とその裏側の双方に前記板部材を支持する
ことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
【請求項１１】前記支持手段は、複数の前記板部材を
夫々の間に間隙を有するように支持することを特徴とす
る請求項１に記載の座標入力装置。