JPH0922326A - Coordinates input device - Google Patents

Coordinates input device

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JPH0922326A
JPH0922326A JP16977495A JP16977495A JPH0922326A JP H0922326 A JPH0922326 A JP H0922326A JP 16977495 A JP16977495 A JP 16977495A JP 16977495 A JP16977495 A JP 16977495A JP H0922326 A JPH0922326 A JP H0922326A
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JP
Japan
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vibration
input point
sensors
input
output
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Withdrawn
Application number
JP16977495A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Tanaka
淳 田中
Yuichiro Yoshimura
雄一郎 吉村
Katsuyuki Kobayashi
克行 小林
Masaki Tokioka
正樹 時岡
Hajime Sato
肇 佐藤
Ryozo Yanagisawa
亮三 柳沢
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact coordinates input device. SOLUTION: Near the corners on a vibration propagating object 8, vibration sensors 6a and 6b having directivity are arranged along the sides. When vibrations are impressed by a vibrating pen 3, the sensors detect those vibrations, but since the sensors have directivity, the output signals of the sensors change their values corresponding to the direction of an input point. Since two sensors in different directions are combined, their output ratio corresponds to the direction of the input point. Besides, the distance to the input point is found from the delay time from the input of vibrations to the detection and the propagation speed of vibrations as well and that distance and the direction can be outputted as the coordinate values of the input point.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は座標入力装置、特に
振動ペンから入力された弾性波振動を振動伝達板に設け
られたセンサにより検出し、振動ペンによる振動入力点
の座標を検出する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 a device for detecting elastic wave vibration input from a vibrating pen by a sensor provided on a vibration transmitting plate and detecting coordinates of a vibration input point by the vibrating pen. It is a thing.

【0002】[0002]

【従来の技術】超音波による座標入力装置は、特公平5
−62771などで、提案されているように、入力面で
あるタブレット上に複数の振動検出手段(センサ)を設
置し振動入力手段により、入力された振動を検出し、そ
の伝播に要した時間と伝播速度より、センサと振動入力
手段までの、距離を算出し、入力位置座標を検出する方
式である。そのため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 disclosed in Japanese Patent Publication No.
As proposed in 62771, etc., a plurality of vibration detection means (sensors) are installed on the tablet which is the input surface, the input vibration is detected by the vibration input means, and the time required for its propagation is In this method, the distance between the sensor and the vibration input means is calculated from the propagation velocity, and the input position coordinates are detected. Therefore, since no work such as a matrix-shaped electric wire is applied on the tablet, 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】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
座標算出は、図7に示すように、複数の場所に設置され
たセンサ(7a〜7d)によって、その伝播遅延時間を
測定し速度から距離算出を行い、センサ間の距離をもと
に幾何学的に座標算出を行っていた。例えば、x座標は x=(da^2−db^2/2X) のように算出される(ただしx^yにおいては、yは指
数を表す)。
However, in the conventional coordinate calculation, as shown in FIG. 7, the sensors (7a to 7d) installed at a plurality of places measure the propagation delay time and calculate the distance from the velocity. Then, the coordinates were geometrically calculated based on the distance between the sensors. For example, the x coordinate is calculated as x = (da ^ 2-db ^ 2 / 2X) (however, in x ^ y, y represents an index).

【0004】そのため、伝播体周辺に複数のセンサを設
置する場所が必要であり、また端面反射を打ち消すため
のエリアを必要とするため、入力エリア以外に、ある程
度以上のスペースが必要となり、大きなものになってし
まって携帯型の装置等には使いにくいといった問題があ
った。
Therefore, a place for installing a plurality of sensors around the propagating body is required, and an area for canceling the end face reflection is required. Therefore, a certain amount of space is required in addition to the input area. Therefore, there is a problem that it is difficult to use for a portable device or the like.

【0005】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、座標入力面を有効に使用でき、コンパクトな座標入
力装置を提供することを目的とする。また、コンパクト
であるとともに、安価な座標入力装置を提供することを
目的とする。
The present invention has been made in view of the above conventional example, and an object of the present invention is to provide a compact coordinate input device which can effectively use the coordinate input surface. Another object of the present invention is to provide a coordinate input device that is compact and inexpensive.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の座標入力装置は次のような構成から成る。す
なわち、入力された振動を伝播する伝播部材と、前記伝
播部材に伝播する振動を検出する、指向性を有する振動
検出手段と、前記振動検出手段によって検出された振動
から、振動入力点の方向を導出する方向導出手段と、前
記振動検出手段によって検出された振動の伝播時間を計
測し、振動入力点までの距離を導出する距離導出手段
と、前記振動入力点の方向及び距離に基づいて振動入力
点座標を出力する出力手段とを備える。
In order to solve the above-mentioned problems, the coordinate input device of the present invention has the following structure. That is, the direction of the vibration input point is determined from the propagation member that propagates the input vibration, the vibration detection unit that has the directivity that detects the vibration that propagates to the propagation member, and the vibration that is detected by the vibration detection unit. Direction derivation means for deriving, distance deriving means for measuring the propagation time of the vibration detected by the vibration detection means and deriving the distance to the vibration input point, and vibration input based on the direction and distance of the vibration input point And output means for outputting the point coordinates.

【0007】又は、入力された振動を伝播する伝播部材
と、前記伝播部材に伝播する振動を前記振動伝播体上の
少なくとも2ヶ所の検出点で検出する、指向性を有する
振動検出手段と、前記振動検出手段によって検出された
振動から、前記各検出点における振動入力点の方向を導
出する方向導出手段と、前記各検出点における振動入力
点の方向に基づいて振動入力点座標を出力する出力手段
とを備える。
Alternatively, a propagating member for propagating the inputted vibration, and a vibration detecting means having directivity for detecting the vibration propagating to the propagating member at at least two detection points on the vibration propagating body, Direction derivation means for deriving the direction of the vibration input point at each of the detection points from the vibration detected by the vibration detection means, and output means for outputting the vibration input point coordinates based on the direction of the vibration input point at each of the detection points. With.

【0008】上記構成により、振動入力点から伝播する
振動を検出して振動入力点までの方向と距離とを導出
し、それを求める座標値として出力する。
With the above configuration, the vibration propagating from the vibration input point is detected, the direction and distance to the vibration input point are derived, and the derived values are output as the coordinate values to be obtained.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】図1は本実施形態における座標入
力装置の構造を示している。図中、1は装置全体を制御
すると共に、座標位置を算出する演算制御回路である。
振動子駆動回路2は振動ペン3内に配置され、振動子4
を振動させることでペン先を振動させる。振動伝達体8
はアクリルやガラス板等、透明部材からなる。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。振動伝達板8の外周には、反射した振動が
中央部に戻るのを防止(減少)させるための防振材7が
設けられ、本実施形態では左上部に機械的振動を電気信
号に変換する振動センサ6a〜6bが固定されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows the structure of a 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.
The vibrator driving circuit 2 is arranged in the vibrating pen 3, and the vibrator 4
The pen tip is vibrated by vibrating. Vibration transmitter 8
Is made of a transparent material such as acrylic or glass plate. The input of coordinates by the vibration pen 3 is performed by touching the vibration transmission plate 8. A vibration isolator 7 is provided on the outer periphery of the vibration transmission plate 8 to prevent (reduce) the reflected vibration from returning to the central portion. In the present embodiment, mechanical vibration is converted into an electrical signal at the upper left portion. The vibration sensors 6a-6b are fixed.

【0010】検出回路5は振動センサ6a〜6bで検出
した振動を処理し、結果を演算制御回路1に出力する。
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によって所定ゲインで増幅された後、振動子4
に印加される。
The detection circuit 5 processes the vibration detected by the vibration sensors 6a-6b and outputs the result to the arithmetic control circuit 1.
The vibrator 4 built in the vibrating pen 3 is the vibrator driving circuit 2
Driven by The drive signal for the vibrator 4 is supplied as a low-level pulse signal from the arithmetic control circuit 1 and amplified by the vibrator drive circuit 2 with a predetermined gain, and then the vibrator 4
Is applied to

【0011】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、ペン先を介して振動伝達板
8に伝達される。
The electric drive signal is converted into mechanical ultrasonic vibration by the vibrator 4, and is transmitted to the vibration transmission plate 8 via the pen tip.

【0012】振動子4の振動周波数をペン先を含んだ共
振周波数とすることで効率のよい振動変換が可能であ
る。
By making the vibration frequency of the vibrator 4 a resonance frequency including the pen tip, efficient vibration conversion is possible.

【0013】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、表面波等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。
The elastic wave transmitted to the vibration transmitting plate 8 as described above is a plate wave, and has an advantage that it is less susceptible to scratches and obstacles on the surface of the vibration transmitting plate as compared to surface waves. .

【0014】上述した構成に於いて、演算制御回路1は
所定周期毎(例えば10ms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より発生した
振動は振動センサ6a〜6bまでの距離に応じて遅延し
て到達する。
In the above-mentioned configuration, the arithmetic control circuit 1 outputs a signal for driving the vibrator 4 in the vibrator driving circuit 2 and the vibrating pen 3 at every predetermined cycle (for example, every 10 ms), and the internal timer ( (Consisting of counters) to start timing. Then, the vibration generated by the vibrating pen 3 arrives with a delay depending on the distance to the vibration sensors 6a to 6b.

【0015】振動センサ6a〜6bは、各々に入射する
角度に対して指向性を有している。図中、破線が指向性
方向を示す。各センサの長軸方向の長さは、概ね伝播す
る振動の半波長に等しく、この軸方向から振動入力に対
して、出力が最高になるように構成されている。これら
振動センサを、図2に示したように、指向する方向が9
0度をなすように配置した場合、その入射角度によっ
て、それぞれのセンサ出力の大きさが異なって出力され
ることになる。
The vibration sensors 6a-6b have directivity with respect to the angle of incidence on each of them. In the figure, the broken line indicates the directivity direction. The length of each sensor in the major axis direction is approximately equal to the half wavelength of the propagating vibration, and the output is configured to be the maximum with respect to the vibration input from this axial direction. As shown in FIG. 2, these vibration sensors have a directivity direction of 9
When they are arranged so as to form 0 degree, the respective sensor outputs have different magnitudes depending on the incident angle.

【0016】図2中、矢印1の方向から振動が入射した
場合には、各センサの指向性によりセンサ6aの出力が
大きく、センサ6bの出力はそれに比して小さく出力さ
れる。逆に、矢印3の方向から入射した場合には、セン
サ6bの出力の方が大きくなる。それぞれの中央である
矢印2の方向からの振動入射に対しては、両センサの出
力はほぼ同程度の値となる。
In FIG. 2, when vibration enters from the direction of arrow 1, the output of the sensor 6a is large and the output of the sensor 6b is smaller than that due to the directivity of each sensor. On the contrary, when the light enters from the direction of arrow 3, the output of the sensor 6b becomes larger. With respect to the vibration incident from the direction of the arrow 2 which is the center of each, the outputs of both sensors have almost the same value.

【0017】振動波形検出回路5は各振動センサ6a〜
6b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入射角および振動到達タイミングを
示す信号を生成するが、演算回路1はこの角度および、
振動到達時間から振動ペンの座標位置を算出する。また
演算制御回路1は、この算出された振動ペン3の位置情
報を、シリアル或は、パラレル通信によって外部機器
(ホスト機器等)に座標出力を行う(不図示)。
The vibration waveform detection circuit 5 includes vibration sensors 6a to 6a.
The signal from 6b is detected, and a signal indicating the incident angle to each vibration sensor and the vibration arrival timing is generated by the waveform detection processing described later.
The coordinate position of the vibrating pen is calculated from the vibration arrival time. Further, the arithmetic control circuit 1 outputs coordinates of the calculated position information of the vibrating pen 3 to an external device (host device or the like) by serial or parallel communication (not shown).

【0018】図3は実施形態の検出回路5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. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the detection circuit 5 of the embodiment, and each component and its operation outline will be described below.

【0019】図中、増幅回路31a,31bはセンサ出
力を所定のゲインで増幅する。増幅されたセンサ出力
は、絶対値回路や低域通過フィルタなどで形成される包
絡線検出回路32a,32bにて、エンベロープ検出さ
れる。検出されたエンベロープは、ピークホールド回路
33a,33bによって、ピークホールドされる。この
ピークホールド回路は、次回の検出のためのリセット信
号が演算制御回路1から送られてくるまで、或は、後段
でのA/D変換が終了するまで、信号を保持する。保持
された2つのセンサからの電圧値は、公知の除算回路等
で構成された電圧比出力回路34に入力される。電圧比
出力回路34では、各々の出力電圧の比を出力する。一
般に弾性波を用いた座標入力回路等では、入力時の筆圧
によってかなりのレベル変動が生じる。そのため、各セ
ンサ出力の電圧値のみからでは、角度を特定できない。
そのために、本実施形態では、2つのセンサ出力の出力
電圧比をもって角度情報として検出している。検出され
た電圧比は、A/Dコンバータ35によって、デジタル
値に変換され、演算制御回路1内のマイクロコンピュー
タに入力される。マイクロコンピュータは、この値をも
とに、振動の入射角度を算出する。入射角度の算出は、
あらかじめ角度毎に作成しておいたテーブルを参照して
もよいし、或は角度に対する比出力を、最大から最小ま
での数値に規格化し、それに対応する計算値で表わして
もよく、適宜設計事項として各種算出方式を選択すれば
よい。
In the figure, amplifier circuits 31a and 31b amplify the sensor output with a predetermined gain. The amplified sensor output is envelope-detected by envelope detection circuits 32a and 32b formed by an absolute value circuit, a low-pass filter, or the like. The detected envelope is peak-held by the peak-hold circuits 33a and 33b. The peak hold circuit holds the signal until the reset signal for the next detection is sent from the arithmetic control circuit 1 or until the A / D conversion in the subsequent stage is completed. The held voltage values from the two sensors are input to the voltage ratio output circuit 34 configured by a known division circuit or the like. The voltage ratio output circuit 34 outputs the ratio of each output voltage. Generally, in a coordinate input circuit or the like using elastic waves, a considerable level fluctuation occurs due to the writing pressure at the time of input. Therefore, the angle cannot be specified only from the voltage value of each sensor output.
Therefore, in the present embodiment, the output voltage ratio of the two sensor outputs is detected as the angle information. The detected voltage ratio is converted into a digital value by the A / D converter 35 and input to the microcomputer in the arithmetic control circuit 1. The microcomputer calculates the incident angle of vibration based on this value. The calculation of the incident angle is
You may refer to the table created for each angle in advance, or you may normalize the specific output for each angle to a numerical value from maximum to minimum and represent it with a corresponding calculated value. Various calculation methods may be selected as

【0020】例えば、図2においては、センサ6a,6
bの出力グラフ(a),(b),(c)が示されてい
る。これは、それぞれ振動の入射方向1,2,3それぞ
れに対応している。グラフ(a)の出力比が得られれ
ば、振動の入射方向は矢印1の方向であるし、グラフ
(b)の出力比が得られれば矢印2の方向から入射した
振動であると判定される。このように出力比のグラフを
数値化し、それと入射角度を対応させた表を予め作成し
ておけばよい。
For example, in FIG. 2, the sensors 6a, 6
Output graphs (a), (b), and (c) of b are shown. This corresponds to each of the incident directions 1, 2, 3 of the vibration. If the output ratio of the graph (a) is obtained, it is determined that the vibration is incident in the direction of the arrow 1, and if the output ratio of the graph (b) is obtained, it is the vibration that is incident from the direction of the arrow 2. . In this way, the graph of the output ratio is converted into a numerical value, and a table in which the graph is associated with the incident angle may be created in advance.

【0021】また、電圧比出力回路34も、本実施形態
では除算器を用いた構成にしているが、これを用いず
に、例えば図3で、センサ6a,6bそれぞれについて
の検出系毎に、A/D変換器を設けても同様に構成でき
る。
Further, the voltage ratio output circuit 34 is also configured to use a divider in this embodiment, but without using this, for example, in FIG. 3, for each detection system for each of the sensors 6a and 6b, The same configuration can be achieved by providing an A / D converter.

【0022】本実施形態では、上記検出角度と、伝播遅
延時間を用いて、座標算出する方法について説明する。
In the present embodiment, a method of calculating coordinates using the detected angle and the propagation delay time will be described.

【0023】<振動伝搬時間検出の説明(図4,図5)
>以下、振動センサ3までの振動伝達時間を計測する原
理について説明する。
<Description of Vibration Propagation Time Detection (FIGS. 4 and 5)
> Hereinafter, the principle of measuring the vibration transmission time to the vibration sensor 3 will be described.

【0024】図4は振動波形検出回路5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。尚以下、振動センサ6aで距離算
出する場合について説明する。距離算出は、信号レベル
の大きい方を用いるというように、切り換えて行っても
よいし、又、両者の平均を用いてもよい。その様な場合
6bの検出についても全く同じである。
FIG. 4 is a diagram for explaining a detection waveform input to the vibration waveform detection circuit 5 and a vibration transmission time measuring process based on the detection waveform. Hereinafter, a case where the vibration sensor 6a calculates the distance will be described. The distance calculation may be performed by switching such that one having a higher signal level is used, or the average of both may be used. In such a case, the same applies to the detection of 6b.

【0025】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。これら計測は、いわゆるデジタル回路で構成
されたカウンタによって実現は容易である。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。この駆動信号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。図示の信号42は振動センサ6a
が検出した信号波形を示している。
The measurement of the vibration transmission time to the vibration sensor 6a starts at the same time when the start signal is output to the vibrator drive circuit 2. These measurements can be easily realized by a counter composed of so-called digital circuits. A drive signal 41 is applied from the oscillator drive circuit 2 to the oscillator 4. The ultrasonic vibration transmitted from the vibration pen 3 to the vibration transmission plate 8 by the drive 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 42 shown is the vibration sensor 6a.
Shows the signal waveform detected by.

【0026】この実施形態で用いられている振動は板波
であるため、振動伝達板8内での伝播距離に対して、検
出波形のエンベロープ421と位相422の関係は振動
伝達中にその伝達距離に応じて変化する。ここでエンベ
ロープ421の進む群速度をVg、そして位相422の
位相速度をVpとする。この群速度Vg及び位相速度V
pから振動ペン3と振動センサ6a間の距離を検出する
ことができる。
Since the vibration used in this embodiment is a plate wave, the relationship between the envelope 421 and the phase 422 of the detected waveform with respect to the propagation distance in the vibration transmission plate 8 is the transmission distance during the vibration transmission. Change according to. Here, the group velocity of the envelope 421 traveling is Vg, and the phase velocity of the phase 422 is Vp. This group velocity Vg and phase velocity V
The distance between the vibration pen 3 and the vibration sensor 6a can be detected from p.

【0027】まず、エンベロープ421にのみ着目する
と、その速度はVgであり、波形上のある特定の点、例
えば変曲点を、エンベロープ421の2階微分信号43
のゼロクロス点により検出すると、振動ペン3及び振動
センサ6aの間の距離は、その変曲点までの振動伝達時
間を図示49のtgとして、 d=Vg・tg …(1) で与えられる。もちろんこの距離だけを用いて座標決定
することは可能である。しかし、より高精度な座標決定
をする為に、位相信号の検出に基づく処理を行う。
First, focusing only on the envelope 421, its speed is Vg, and a specific point on the waveform, for example, an inflection point, is determined by the second-order differential signal 43 of the envelope 421.
When it is detected by the zero cross point of, the distance between the vibration pen 3 and the vibration sensor 6a is given by d = Vg · tg (1) with the vibration transmission time to the inflection point as tg of 49 in the figure. Of course, it is possible to determine the coordinates using only this distance. However, in order to determine the coordinates with higher accuracy, processing based on the detection of the phase signal is performed.

【0028】位相波形信号422の特定の検出点、例え
ば振動印加から、ある所定の信号レベル441に達した
後のゼロクロス点までの時間をtp47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。なお、tp47は、所定の信号レベルを越えた
ことを示す信号45に対し所定幅の窓信号44を生成
し、位相信号422を、後述の帯域通過フィルタ511
に入力して得られる窓信号44と比較することで得る。
ここでλpは弾性波の波長、nは整数である。
Assuming that the time from a particular detection point of the phase waveform signal 422, for example, vibration application to the zero cross point after reaching a certain predetermined signal level 441 is tp47, the distance between the vibration sensor and the vibration pen is d = N · λp + Vp · tp (2) The tp 47 generates a window signal 44 having a predetermined width with respect to the signal 45 indicating that the predetermined signal level is exceeded, and outputs the phase signal 422 to the band pass filter 511 described later.
It is obtained by comparing with the window signal 44 obtained by inputting into the.
Here, λp is the wavelength of the elastic wave, and n is an integer.

【0029】前記(1)式と(2)式から上記の整数n
は、 n=[(Vg・tg−Vp・tp)/λp+1/N] …(3) と表される。
From the above equations (1) and (2), the above integer n
Is expressed as n = [(Vg · tg−Vp · tp) / λp + 1 / N] (3).

【0030】ここで、Nは“0”以外の実数であり、適
当な値を用いる。例えば、N=2とすれば±1/2波長
以内のtg等の変動であれば、nを決定することができ
る。上記のようにして求めたnを(2)式に代入するこ
とで、振動ペン3及び振動センサ6a間の距離を精度良
く測定することができる。上述した2つの振動伝達時間
tgおよびtpの測定のため信号43及び45の生成
は、振動波形検出回路5により行われるが、この振動波
形検出回路5は図5に示すように構成される。
Here, N is a real number other than "0", and an appropriate value is used. For example, if N = 2, then n can be determined if there is a variation such as tg within ± 1/2 wavelength. By substituting n obtained as described above into the equation (2), the distance between the vibration pen 3 and the vibration sensor 6a can be accurately measured. The signals 43 and 45 are generated by the vibration waveform detection circuit 5 for measuring the two vibration transmission times tg and tp described above, and the vibration waveform detection circuit 5 is configured as shown in FIG.

【0031】図5は実施形態の振動波形検出回路5の構
成を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the vibration waveform detection circuit 5 of the embodiment.

【0032】図5において、振動センサ6aの出力信号
は、前置増幅回路51により所定のレベルまで増幅され
る。増幅された信号は、帯域通過フィルタ511により
検出信号の余分な周波数成分が除かれ、例えば、絶対値
回路及び、低域通過フィルタ等により構成されるエンベ
ロープ検出回路52に入力され、検出信号のエンベロー
プのみが取り出される。又、この回路では、tg,tp
検出回路で用いられる窓信号の出力も行われる。エンベ
ロープのタイミングは、2回微分回路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など
から構成されたtg信号検出回路54によって所定波形
のエンベロープ遅延時間検出信号である信号tg(図4
信号43)が形成され、演算制御回路1に入力される。
In FIG. 5, the output signal of the vibration sensor 6a is amplified to a predetermined level by the preamplifier circuit 51. The amplified signal is filtered by a band-pass filter 511 to remove extra frequency components from the detection signal. The amplified signal is input to, for example, an envelope detection circuit 52 including an absolute value circuit and a low-pass filter. Only those are retrieved. Also, in this circuit, tg, tp
The window signal used in the detection circuit is also output. The envelope timing is detected by the twice differentiating circuit 53. The peak detection circuit is a signal tg (FIG. 4) which is an envelope delay time detection signal of a predetermined waveform by the tg signal detection circuit 54 composed of a mono-multivibrator.
The signal 43) is formed and input to the arithmetic and control circuit 1.

【0033】一方、tp信号検出回路55は、エンベロ
ープ検出回路52で検出された窓信号をもとに、信号4
4の位相信号47のゼロクロス点を検出し、位相遅延時
間信号tpが演算制御回路1に供給されることになる。
この信号により、遅延時間を測定し、センサから振動入
力点までの距離を算出する。
On the other hand, the tp signal detection circuit 55 outputs the signal 4 based on the window signal detected by the envelope detection circuit 52.
The zero crossing point of the phase signal 47 of 4 is detected, and the phase delay time signal tp is supplied to the arithmetic control circuit 1.
With this signal, the delay time is measured and the distance from the sensor to the vibration input point is calculated.

【0034】遅延時間内の、誤差成分等は、特公平5−
62771号の記載などの公知の方法により、行えば、
精度のよい距離検出が可能になる。
For the error component and the like within the delay time,
According to a known method such as the description of No. 62771,
It enables accurate distance detection.

【0035】このように、振動入力点までの距離dが分
かれば、例えば極座標のまま出力するなら、座標点を角
度θとともに、(θ,d)で出力することも可能である
し、又、直交座標系に座標変換して(x,y)として出
力することも可能である。
Thus, if the distance d to the vibration input point is known, for example, if polar coordinates are output, it is also possible to output the coordinate points together with the angle θ at (θ, d). It is also possible to convert the coordinates into an orthogonal coordinate system and output as (x, y).

【0036】[0036]

【第2実施形態】図6は本発明のもうひとつの実施形態
を示す図であり、上部角部ではなく、中央部に、3つの
異方性を有するセンサを配したものである。
[Second Embodiment] FIG. 6 is a view showing another embodiment of the present invention, in which three anisotropic sensors are arranged in the central portion instead of the upper corner portion.

【0037】この場合には、6A,6B,6Cのレベル
比から角度を算出すればよい。
In this case, the angle may be calculated from the level ratio of 6A, 6B and 6C.

【0038】図6では、各センサの背面からの入射と、
開口方向から入射する振動との差を設けるために、セン
サの背面方向に、防振作用を持つ部材6D(樹脂、ゴム
材等からなる)を設け、指向性をより強調するように構
成してある。
In FIG. 6, incidence from the back surface of each sensor,
In order to provide a difference with the vibration that is incident from the opening direction, a member 6D (made of resin, rubber material, etc.) having a vibration damping effect is provided in the back direction of the sensor, and the directivity is further emphasized. is there.

【0039】以上説明においては、角柱のセンサを用い
て説明してきたが、もちろん指向性を有するセンサであ
れば、円、楕円、その他のどのような形状でも構わな
い。
In the above description, a prism-shaped sensor has been used for explanation, but of course, any shape such as a circle, an ellipse or any other shape may be used as long as the sensor has directivity.

【0040】又、分極方向を制御することで、異方性を
生じせしめ、利用することも可能である。
By controlling the polarization direction, anisotropy can be generated and used.

【0041】[0041]

【第3実施形態】第2実施形態においては、検出された
角度と、伝播遅延時間より得られる距離から座標を求め
る例について説明してきた。ここでは、遅延時間を用い
ずに角度のみから座標算出を求める例について説明す
る。
Third Embodiment In the second embodiment, an example has been described in which the coordinates are obtained from the detected angle and the distance obtained from the propagation delay time. Here, an example will be described in which the coordinate calculation is obtained only from the angle without using the delay time.

【0042】図8は第1の実施形態と同様の機構を右上
角にも設け、2箇所で角度検出を行った例であり、両セ
ンサ間の距離(座標)が既知であれば、両者の角度が交
差する点を計算することで座標値が得られる。
FIG. 8 shows an example in which a mechanism similar to that of the first embodiment is provided in the upper right corner and angle detection is performed at two locations. If the distance (coordinates) between both sensors is known, both of them are detected. Coordinates are obtained by calculating the points where the angles intersect.

【0043】例えば、センサ間の距離をX、各々で検出
された角度をθ,φとすれば、図8のような座標系にお
いて、 x=X・tanφ/(tanθ+tanφ) y=X/(1/tanθ−1/tanφ) で計算される。
For example, if the distance between the sensors is X and the angles detected by each are θ and φ, then x = X · tanφ / (tan θ + tanφ) y = X / (1 in the coordinate system as shown in FIG. / Tan θ-1 / tan φ).

【0044】このように構成することで、伝播遅延時間
を計測するための構成が不要となり、回路構成が簡単に
なり、安価な装置を提供できるという効果が、さらに得
られる。
With this structure, the structure for measuring the propagation delay time is unnecessary, the circuit structure is simplified, and an inexpensive device can be provided.

【0045】また、検出回路を左右のセンサで時分割に
用いても、更に低コスト化が図れる。
Further, the cost can be further reduced even if the detection circuit is used for the time division by the left and right sensors.

【0046】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.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、入射
角度に対する異方性を有するセンサを複数用い出力の比
を検出することで、筆圧等のレベル変動に関係無く、角
度検出が行え、センサ設置箇所を少なくできるため、無
効エリアをあまり必要とせず、コンパクトな座標入力装
置を提供できる。
As described above, according to the present invention, by using a plurality of sensors having anisotropy with respect to the incident angle and detecting the ratio of outputs, the angle can be detected irrespective of level fluctuations such as writing pressure. Since the number of sensor installation locations can be reduced, it is possible to provide a compact coordinate input device that does not require much invalid area.

【0048】また、角度検出のみで、座標算出する構成
を取れば、回路の簡素化が図れ、低コストという大きな
メリットがある。
If the coordinate calculation is performed only by detecting the angle, the circuit can be simplified and the cost can be reduced.

【0049】[0049]

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

【図1】座標入力装置のブロック構成図である。FIG. 1 is a block configuration diagram of a coordinate input device.

【図2】入射角度とレベルの説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of incident angles and levels.

【図3】検出回路ブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a detection circuit.

【図4】信号処理のタイムチャートである。FIG. 4 is a time chart of signal processing.

【図5】遅延時間検出回路のブロック図である。FIG. 5 is a block diagram of a delay time detection circuit.

【図6】他の実施形態を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing another embodiment.

【図7】従来の座標算出の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of conventional coordinate calculation.

【図8】座標算出の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of coordinate calculation.

【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 検出回路 6a〜6b 振動センサ 7 防振材 8 振動伝達板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 arithmetic control circuit 2 oscillator drive circuit 3 vibration input pen 4 oscillator 5 detection circuit 6a-6b vibration sensor 7 vibration isolator 8 vibration transmission plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 時岡 正樹 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (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 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Masaki Tokioka 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Hajime Sato 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Incorporated (72) Inventor Ryozo Yanagisawa 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力された振動を伝播する伝播部材と、 前記伝播部材に伝播する振動を検出する、指向性を有す
る振動検出手段と、 前記振動検出手段によって検出された振動から、振動入
力点の方向を導出する方向導出手段と、 前記振動検出手段によって検出された振動の伝播時間を
計測し、振動入力点までの距離を導出する距離導出手段
と、 前記振動入力点の方向及び距離に基づいて振動入力点座
標を出力する出力手段と、を備えることを特徴とする座
標入力装置。
1. A vibration input point that propagates an input vibration, a directional vibration detection unit that detects the vibration that propagates to the propagation member, and a vibration input point based on the vibration detected by the vibration detection unit. Based on the direction and distance of the vibration input point, the direction deriving means for deriving the direction of the And an output unit for outputting the coordinates of the vibration input point.
【請求項2】 前記振動検出手段は、それぞれの指向す
る方向が所定の角度を成すように配置した指向性を有す
る少なくとも2つの振動センサを含み、前記方向導出手
段は、前記各出力センサが振動を検出したその出力比に
基づいて方向を導出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 vibration detecting means includes at least two vibration sensors having directivities arranged so that the respective directing directions form a predetermined angle, and the direction deriving means causes each of the output sensors to vibrate. The coordinate input device according to claim 1, wherein the direction is derived based on the output ratio of the detected.
【請求項3】 前記距離導出手段は、振動が入力されて
から検出されるまでの遅延時間と振動の伝播する速度と
に基づいて振動入力点までの距離を導出することを特徴
とする請求項1又は2に記載の座標入力装置。
3. The distance deriving means derives the distance to the vibration input point based on the delay time from the input of the vibration to the detection of the vibration and the propagation speed of the vibration. The coordinate input device according to 1 or 2.
【請求項4】 前記振動入力点の方向と距離とで表され
た極座標系を、直交座標系に変換する変換手段を更に備
え、前記出力手段は直交座標系で振動入力点の座標を出
力することを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載
の座標入力装置。
4. A conversion means for converting a polar coordinate system represented by the direction and distance of the vibration input point into a rectangular coordinate system, wherein the output means outputs the coordinates of the vibration input point in the rectangular coordinate system. The coordinate input device according to any one of claims 1 to 3, wherein
【請求項5】 前記振動伝播体は矩形形状であり、前記
振動検出手段は、前記振動伝播体の隅部付近に、指向す
る方向がそれぞれ直交する矩形の辺に沿うように配置さ
れた2つのセンサを含むことを特徴とする請求項2に記
載の座標入力装置。
5. The vibration propagating body has a rectangular shape, and the vibration detecting means is provided in the vicinity of a corner of the vibration propagating body so as to extend along two sides of a rectangle in which directions of orientation are orthogonal to each other. The coordinate input device according to claim 2, further comprising a sensor.
【請求項6】 前期振動伝播体は矩形形状であり、前記
振動検出手段は、前記振動伝播体の1辺の中央付近に、
指向する方向がそれぞれ90度ずつ異なるように配置さ
れた3つの振動センサを含むことを特徴とする請求項2
に記載の座標入力装置。
6. The vibration propagating body has a rectangular shape, and the vibration detecting means is provided near the center of one side of the vibration propagating body.
3. The vibration sensor according to claim 2, wherein the vibration sensors include three vibration sensors arranged so that the directions thereof are different by 90 degrees.
The coordinate input device described in.
【請求項7】 入力された振動を伝播する伝播部材と、 前記伝播部材に伝播する振動を前記振動伝播体上の少な
くとも2ヶ所の検出点で検出する、指向性を有する振動
検出手段と、 前記振動検出手段によって検出された振動から、前記各
検出点における振動入力点の方向を導出する方向導出手
段と、 前記各検出点における振動入力点の方向に基づいて振動
入力点座標を出力する出力手段と、を備えることを特徴
とする座標入力装置。
7. A propagating member that propagates the input vibration, and a vibration detecting unit having directivity that detects the vibration propagating to the propagating member at at least two detection points on the vibration propagating body, Direction derivation means for deriving the direction of the vibration input point at each of the detection points from the vibration detected by the vibration detection means, and output means for outputting the vibration input point coordinates based on the direction of the vibration input point at each of the detection points And a coordinate input device.
【請求項8】 前記振動検出手段は、各検出点につい
て、それぞれの指向する方向が所定の角度を成すように
配置した指向性を有する少なくとも2つの振動センサを
含み、前記方向導出手段は、前記各出力センサが振動を
検出したその出力比に基づいて方向を導出することを特
徴とする請求項7に記載の座標入力装置。
8. The vibration detecting means includes at least two vibration sensors having directivities arranged so that the respective directing directions at respective detection points form a predetermined angle, and the direction deriving means comprises: 8. The coordinate input device according to claim 7, wherein each output sensor derives the direction based on the output ratio of the detected vibration.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004104808A3 (en) * 2003-05-19 2005-12-22 3M Innovative Properties Co Vibration sensing touch input device
JP2006275570A (en) * 2005-03-28 2006-10-12 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Plate wave sensor

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