JPH0973357A

JPH0973357A - 座標入力装置

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Publication number: JPH0973357A
Application number: JP23002095A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Yoshimura; 雄一郎吉村; Masaki Tokioka; 正樹時岡; Hajime Sato; 肇佐藤; Atsushi Tanaka; 淳田中; Ryozo Yanagisawa; 亮三柳沢; Katsuyuki Kobayashi; 克行小林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-09-07
Filing date: 1995-09-07
Publication date: 1997-03-18

Abstract

(57)【要約】【課題】振動伝達板に振動を与えて座標を入力する座標
入力装置において、振動ペンに接続する信号線を減ら
し、振動ペンの操作性を向上させる。また、振動ペンを
駆動する電力を低減する。【解決手段】振動子駆動回路２は、グランドレベル−信
号線１２間に振動子４の駆動信号を供給する。振動子４
のプラス電極には、信号線１２が接続され、マイナス電
極には、導電性のペン先５が接続されている。また、振
動伝達板８の表面は接地されている。係る構成におい
て、振動ペン３のペン先５を振動伝達板８に接触させる
と、振動子４のマイナス電極が接地されて振動子４に駆
動信号が印加される。その結果、振動子４は振動を発生
し、ペン先５を介して振動伝達板８に振動が入力され
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て座標を入力する座標
入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、振動伝達板に対し、圧電素子
等の振動子を内蔵した振動ペンにより振動を入力し、振
動伝達板に設けられた複数の振動センサにより、振動伝
達板を伝わってくる振動を夫々検出して、振動伝達時間
から振動ペンと各振動センサとの夫々の距離を算出し、
算出した各距離から幾何学的な演算によって振動の入力
点の座標を求め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は、振動ペンによる
振動の入力から、各振動センサによって振動を検出する
までの振動伝達時間を計測するためのタイマを有し、振
動ペンを振動せしめるための駆動信号を与えるタイミン
グで当該タイマを起動し、各振動センサによって振動を
検知したタイミングにおける夫々のカウント値から、各
振動センサまでの振動伝達時間を求める。

【０００４】したがって、振動ペンと本体とは電気的に
接続されている必要があった。この接続の形態は２種類
に大別される。その１つは、振動子に駆動信号を供給す
る駆動回路が本体側に備えられた形態であり、この場
合、振動ペンと本体とは、接地線と駆動信号線との２本
の信号線によって接続される。また、他の形態は、振動
ペン側に駆動回路を備えた形態であり、この場合、振動
ペンと本体とは、駆動回路を制御する制御信号線と、電
源線及び接地線の３本の信号線によって接続される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように、振動ペンと本体とを接続する信号線が複数に及
ぶと、信号線やそれを接続する端子等も必要になりコス
トが高くなるという欠点があった。また、信号線が複数
に及ぶと、それらを被覆してなるペンコードの腰が固く
なり、座標を入力する際における振動ペンの取り回しが
悪くなり、操作上好ましくなかった。

【０００６】一方、振動ペンをコードレス化するために
は、上記の座標入力方式では、振動ペンに電源を内蔵す
る必要があり、その結果として振動ペンが重量化、大型
化し必ずしも操作性が向上するとは言い難く、また、コ
ードレス方式においては、振動の入力位置から各振動セ
ンサまでの夫々の距離の差分から入力座標を演算するた
め、演算の過程で誤差が拡大し、精度が低下するという
問題があった。

【０００７】さらに、両者共に、実際に振動ペンを振動
伝達板に接触させて座標を入力する場合だけでなく、振
動ペンが振動伝達板に接触していない場合においても、
所定の周期で振動ペンが駆動されるため、電力を不要に
消費するという問題点があった。

【０００８】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、振動ペンに接続する信号線を減らすことを目的
とする。

【０００９】また、これに付随して、振動ペンの操作性
を向上させること、振動ペンを駆動する電力を低減する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点に鑑
みてなされたものであり、一対の電極を有する振動子に
よって振動を発生する振動ペンを振動伝達板に接触させ
て座標を入力する座標入力装置であって、前記振動伝達
板の振動入力面と前記振動子の一方の電極との間に、前
記振動子の駆動信号を供給する駆動信号供給手段を備
え、前記振動ペンは、前記振動子の他方の電極と電気的
に接続されたペン先端部を有することを特徴とする。

【００１１】本発明の好適な実施の態様に従えば、前記
ペン先端部を包囲する絶縁部材よりなり、所定の圧力に
より前記ペン先端部を表出せしめる入力制御手段を更に
備えることが望ましい。

【００１２】また、例えば、前記入力制御手段は、前記
ペン先端部を被覆する弾性の絶縁部材であって、所定の
圧力により変形し前記ペン先端部が突出する突出孔を有
することが望ましい。

【００１３】また、例えば、前記駆動信号供給手段は、
前記振動伝達板の振動入力面を接地して前記駆動信号を
供給することが望ましい。

【００１４】また、前記振動子は、圧電素子であること
が望ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。

【００１６】［発明の第１の実施の形態］図１は、本実
施の形態における座標入力装置の構成例を示す図であ
る。同図において、演算制御回路１は、座標入力装置全
体を制御する制御回路であり、振動ペン３によって入力
した座標を算出し、ディスプレイ１１等に出力する。振
動子駆動回路２は、演算制御回路１より入力されるパル
ス信号を増幅し、振動子４を駆動することによって振動
ペン３のペン先５を振動させる回路であり、駆動信号線
１２により振動ペン１２と電気的に接続されている。

【００１７】振動伝達板８は、アルミニウム板、鉄板、
ＳＵＳ板等の導電性金属部材、或いは、ガラス板、樹脂
材板の表面に導電層を設けた材料よりなる振動伝達板で
あり、電気的に接地されている。座標の入力は、振動ペ
ン３を振動伝達板８上の有効領域Ａ内の所望の位置に接
触させることによって行う。振動ペン３は、後述するよ
うに、振動伝達板８に接触し、駆動信号が印加されたと
きにペン先５に振動を発生し、この振動が振動伝達板８
を伝播し、振動センサ６ａ〜６ｄに達する。

【００１８】振動伝達板８の外周には、反射した振動が
中央部に戻るのを抑制するための防振材７が設けられ、
また振動伝達板の周辺部には、機械的な振動を電気信号
に変換する圧電素子等の振動センサ６ａ〜６ｄが４隅に
配置されている。

【００１９】振動センサ６ａ〜６ｄからの夫々の出力信
号は、前置増幅回路（図５参照）へ送られ、ここで所定
のゲインで増幅された出力は、信号波形検出回路９に供
給される。そして、信号波形検出回路９は、振動が到達
したタイミングを示すタイミング信号（Ｔｇ、Ｔｐ）を
出力する。演算制御回路１は、このタイミング信号から
各振動センサ６ａ〜６ｄにおける振動伝達時間を得て、
それらから振動を入力された座標を算出する。

【００２０】ディスプレイ１１は、実施の態様により、
座標入力部である振動伝達板８の背後に設けられるディ
スプレイであり、例えば、液晶表示器やＣＲＴ若しくは
それらの投射型表示器等によって構成される。ディスプ
レイ１１を備える場合は、振動伝達板８を、ガラス板や
樹脂材板の表面に導電層を設けた透明部材によって構成
すべきことは言うまでもない。

【００２１】ディスプレイ駆動回路１０は、演算制御回
路１の指示に基づいて、例えば振動ペン３によって入力
された座標等をディスプレイ１１に表示する駆動回路で
ある。以下、各部の詳細を説明する。

【００２２】＜座標入力部の構成例＞図２は、振動ペン
の駆動機構の一例を示す図である。演算制御回路１は、
低レベルのパルス信号を振動子駆動回路２に供給し、振
動子駆動回路２は、所定の増幅率でこのパルス信号を増
幅した駆動信号を、信号線１２を介して振動子４に供給
する。ただし、振動子４は、プラス電極側（図面では、
上部の電極）が信号線１２によって振動子駆動回路２の
駆動信号出力端子に接続されているだけであり、マイナ
ス電極側（図面では、下部の電極）は、金属等の導電材
料からなるペン先５（振動伝達部材）に接続されている
に過ぎない。

【００２３】前述のように、振動伝達板８は接地されて
いる（少なくとも、振動入力面側に接地した面があれば
良い）。したがって、振動子４には、振動ペン３のペン
先５を振動伝達板８上に接触したときに駆動信号が印加
され、ペン先５を振動伝達板８に接触させない限り、振
動子４は駆動されず、常時振動ペン３が駆動される従来
の構成に比べ、電力の消費を抑えることができる。

【００２４】なお、本実施の形態は、接地した振動伝達
板８と、信号線１２により振動子４に駆動信号を印加す
る構成であるが、信号線１２と振動伝達板８との電位差
によって駆動信号を印加する構成であれば、振動伝達板
８を接地する必要はない。

【００２５】図３は、振動ペンのペン先端部の構成例を
示す図である。この例においては、振動子４として圧電
素子を用いている。振動子４には、プラス（＋）電極側
に信号線１２が接続される。この接続は電気的にされれ
ば十分であり、例えばハンダ等で信号線１２を固定して
も、バネ等により導電性部材を付勢して、押さえ接触さ
せてもよい。また、マイナス（−）電極側には、金属等
の導電材料からなるペン先５（振動伝達部材）が接続さ
れている。この接続は、駆動信号を印加するため、電気
的な接続が必要であると同時に、振動を伝えるための振
動伝達部材として機能する機械的な接続が必要である。

【００２６】したがって、ペン先５と振動子４とは、電
気的な接触を十分に行うためには導電性接着剤を用いる
ことが望ましいが、振動子４とペン５とを十分な圧力で
押さえ付け、電気的な接触を維持したまま固定できるの
であれば、導電性を持たない接着剤で固定しても良い。
また、上記と同様の接続が得られのであれば圧着でも良
い。

【００２７】ペン先５は、振動子４の振動を効率的に振
動伝達板８に伝えるため、例えば、円錐形状やホーン形
状の他、先端の尖った形状の部材を用いるのが望まし
い。また、ペン先５の少なくとも先端部は、前述のよう
に、導電性の振動伝達板８と接触し、振動子４のマイナ
ス電極と電気的に導通可能な構成とするため、金属等の
導電性部材より構成されている。ペン先５は、例えば、
その全体が導電性部材により形成されても良いし、振動
子４のマイナス電極と振動伝達板８とが電気的に導通可
能な構成であれば、（ｂ）に示すように、樹脂材のよう
な非導電部材（絶縁部材）の表面に導電材で被覆しても
良いし、（ｃ）に示すように、軸中心を導電材によって
構成しても良いし、同様な機能を有する他の構成であっ
ても良い。以上のように、ペン先５の構成には自由度が
あり、所望の形状や振動特性等に応じて適切な構成を選
択することができる。

【００２８】ペン先５が振動伝達板８と接触し、駆動信
号が振動子４に対して印加されると、その駆動信号（電
気信号）は、機械的な超音波振動に変換され、ペン先５
を介して振動伝達部材８に伝達される。なお、振動子４
が発生する振動周波数は、振動伝達板８に板波を発生す
ることが可能な値を選択することが望ましい。板波は、
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。更に、振動子４
が発生する振動周波数を、振動伝達部材（ペン先５、振
動伝達板８を含む）の共振周波数とすることにより、効
率良く振動変換を行うことが可能である。

【００２９】＜演算制御回路の構成例＞演算制御回路１
は、タイマ回路を内蔵しており、所定の周期毎（例え
ば、５ｍｓｅｃ毎）に前述のパルス信号を振動子駆動回
路２に出力するタイミングで、このタイマ回路を起動
し、パルス信号にしたがって発生した超音波振動（振動
ペン３が振動伝達板８に接触しているときに発生）が振
動伝達板８を伝播して各振動センサ６ａ〜６ｄに到達し
たことを示すタイミング信号（Ｔｇ、Ｔｐ）を検知し
て、そのカウント値から各振動センサ６ａ〜６ｄについ
ての群遅延時間ｔｇ及び位相遅延時間ｔｐを得る。

【００３０】そして、これらの振動伝達時間より、振動
の入力位置から各振動センサ６ａ〜６ｄまでの夫々の振
動伝達距離を算出し、算出した各振動伝達距離より幾何
学的な演算を行って入力座標を算出する。

【００３１】また、演算制御回路１は、算出した入力座
標に基づいて、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、その入力座
標を例えば、シリアル通信やパラレル通信等によって外
部機器に出力する。

【００３２】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、マイクロコンピュータ
３１は、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、以下に示す制御手順を格納したＲＯＭ、演
算等を行う際のワークメモリとして機能するＲＡＭ、制
御の際に参照する定数（振動伝達時間の補正用の定数等
を含む）等を記憶する不揮発性メモリ等によって構成さ
れている。

【００３３】タイマ３３は、不図示の基準クロックにし
たがって計時動作するタイマ（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に前
述のパルス信号を供給すると、それをスタート信号とし
て計時動作を開始する。これによって、タイマ３３によ
る計時開始と、振動ペン３による振動の入力との同期を
とり、各振動センサ６ａ〜６ｄにより振動が検出される
までの夫々の遅延時間を測定することができる。なお、
前述のように、振動子４に対して実際に振動子駆動回路
によって駆動信号が印加されるのは、ペン先５が振動伝
達板８に接触しているときに限られている。

【００３４】振動波形検出回路９から入力される、各振
動センサ６ａ〜６ｄについての振動到達のタイミング信
号（各振動センサに付いて、Ｔｇ、Ｔｐ）は、検出信号
入力回路３５によってラッチ信号に加工されラッチ回路
３４ａ〜３４ｄに入力される。ラッチ回路３４ａ〜３４
ｄは、夫々振動センサ６ａ〜６ｄに対応しており、対応
する振動センサに関するタイミング信号（Ｔｇ、Ｔｐ）
を受信すると、各ラッチ回路３４ａ〜３４ｄは、タイミ
ング信号（Ｔｇ、Ｔｐ）の各々についてタイマ３３の出
力（計時値）をラッチする。

【００３５】そして、全てのタイミング信号（Ｔｇ及び
Ｔｐ×４センサ）を受信したことを判定回路３６によっ
て検知し、これに基づいてラッチ回路３４ａ〜３４ｄか
ら、各振動センサ６ａ〜６ｄに関する計時値、すなわち
振動伝達時間（ｔｇ、ｔｐ）を読み取り、それに基づい
て振動を入力した座標を算出する。算出した座標値は、
例えば、Ｉ／Ｏポート３７を介してディスプレイ１１上
の対応する位置にドット等として表示することができ
る。また、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することによって、外部装置に出力
することもできる。

【００３６】＜振動伝達時間の計測例＞以下、振動の入
力位置から各振動センサ６ａ〜６ｄまでの振動伝達時間
の計測例を説明する。図５は、振動伝達時間の計測に関
する信号波形の一例を示す図である。以下、振動センサ
６ａに関して説明するが、他の振動センサ６ｂ〜６ｄに
関しても全く同様であり、各振動センサ６ａ〜６ｄに対
応して設けられた回路は、夫々並列に動作する。

【００３７】振動の入力位置から振動センサ６ａまで振
動伝達時間の計測は、前述のように、振動子駆動回路２
にパルス信号を供給するときに、それをスタート信号と
してタイマ３３を起動することによって開始する。この
時、振動ペン３のペン先５が振動伝達板８に接触してい
たら、振動ペン３（振動子４）に対して駆動信号が印加
され、振動伝達板８に振動が入力される。したがって、
ペン先５が振動伝達板８に接触していない場合には、当
然に意図する振動を振動センサ６ａ〜６ｄによって検知
することはできないため、ペン先５が振動伝達板９に接
触するまで、入力座標の算出を行う必要はない。以下で
は、振動が振動伝達板８に適正に入力された場合につい
て説明する。

【００３８】振動伝達板８に適正に入力された超音波振
動（信号４１は駆動信号若しくはパルス信号）は、その
入力位置から振動センサ６ａまでの振動伝達距離に応じ
た振動伝達時間をかけて進行し、振動センサ６ａによっ
て検知される。信号４２は、振動センサ６ａによって検
出された検出信号を示している。

【００３９】本実施の形態において使用される振動は板
波であるため、検出信号４２のエンベロープ４２１と位
相４２２の関係は、振動の伝達中に、その伝達距離に応
じて変化する。ここで、エンベロープ４２１の進む速
度、すなわち、群速度をＶｇ、位相４２２の進む速度、
すなわち、位相速度をＶｐとする。演算制御回路１は、
この既知の群速度Ｖｇ及び位相速度Ｖｐを用いて、振動
伝達時間より振動ペン３と振動センサ６ａ間の振動伝達
距離を算出することができる。

【００４０】先ず、エンベロープ信号４２１にのみ着目
すると、その速度はＶｇであり、エンベロープ信号４２
１の所定の点、例えば変極点やピーク点を検出し、振動
の入力から検出までの時間、すなわち群遅延時間をｔｇ
（信号Ｔｇ参照）とすると、振動ペン３と振動センサ６
ａとの間の概略距離ｄ’は、ｄ’＝Ｖｇ・ｔｇ・・・式（１）で与えられる。なお、式（１）を用いて、他の３つの振
動センサ６ｂ〜６ｄに関する振動伝達距離についても同
様に算出することができる。

【００４１】さらに、より高精度な座標決定をするため
に、位相信号４２２の検出に基づく処理を行う。例え
ば、振動の入力から、エンベロープ信号４２１が所定の
閾値信号４６を超えた後における位相信号４２２のゼロ
クロス点までの時間、すなわち位相遅延時間をｔｐ（信
号Ｔｐ参照；信号４７に対し所定幅の窓信号４４を生成
し、位相信号４２２と比較することで得る）とすれば、
振動ペン３と振動センサ６ａとの距離ｄは、ｄ＝ｎ・λｐ＋Ｖｐ・ｔｐ・・・式（２）となる。ただし、λｐは弾性波の波長、ｎは整数であ
る。ここで、ｄ’＝ｄとすると、整数ｎは、ｎ＝［（Ｖｇ・ｔｇ−Ｖｐ・ｔｐ）／λｐ＋１／Ｎ］・・・式（３）と表わされる。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（すなわち、式
（２）が連続性を有する領域を決定）することができ
る。

【００４２】式（３）より求めたｎの値を式（２）に代
入することにより、不連続であるが精度の高い位相遅延
時間ｔｐを用いて、振動ペン３と振動センサ６ａ間の距
離ｄを精度良く測定することができる。振動伝達時間で
ある群遅延時間ｔｇ及び位相遅延時間ｔｐの測定のため
タイミング信号Ｔｇ及びＴｐの生成は、信号波形検出回
路９により行われる。以下、信号波形検出回路９の構成
例を説明する。

【００４３】図６は、信号波形検出回路９の構成例を示
すブロック図である。同図において、振動センサ６ａの
出力信号は、前置増幅回路５１により所定の増幅率で増
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に対応）、
例えば絶対値回路や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（信号４２１に対応）が取り出される。エンベロ
ープ・ピーク検出回路５３は、取出されたエンベロープ
信号を、例えば２回微分することによりエンベロープの
ピークを示す信号（２回微分信号）を生成し、Ｔｇ信号
生成回路５４に供給する。Ｔｇ信号生成回路５４は、例
えば、単安定マルチバイブレータ等から構成され、２回
微分信号から所定幅のゲート信号を生成し、そのゲート
信号が開いている期間における２回微分信号のゼロクロ
ス点よりエンベロープのピーク点の検出信号である信号
Ｔｇを生成する。なお、振動センサ６ａ〜６ｄの夫々で
検出される信号に基づいて夫々生成される信号Ｔｇを、
信号Ｔｇａ〜Ｔｇｄとする（演算制御回路１の入力信
号）。

【００４４】トリガ信号検出回路５５は、エンベロープ
検出回路５２で検出されたエンベロープ信号（信号４２
１に対応）が所定レベル（閾値信号４６に対応）を越え
る部分のパルス信号（信号４７に対応）を生成する。単
安定マルチバイブレータ５６は、トリガ信号検出回路５
５で生成したパルス信号によってトリガされた所定の時
間幅のゲート信号（信号４４に対応）を生成する。Ｔｐ
信号生成回路５７は、例えばコンパレータ等によって構
成され、単安定マルチバイブレータ５６より入力される
ゲート信号が開いている期間における、帯域通過フィル
タ５１１の出力信号（信号４２２に対応）をパルス変換
し、位相信号の検出信号である信号Ｔｐを生成する。な
お、振動センサ６ａ〜６ｄの夫々で検出される信号に基
づいて夫々生成される信号Ｔｐを、信号Ｔｐａ〜Ｔｐｄ
とする（演算制御回路１の入力信号）。

【００４５】前述のように、演算制御回路１は、信号Ｔ
ｇ（Ｔｇａ〜Ｔｇｄ）及び信号Ｔｐ（Ｔｐａ〜Ｔｐｄ）
のタイミングより、振動の入力位置から各振動センサ６
ａ〜６ｄに至る夫々の振動伝達時間（群遅延時間ｔｇ、
位相遅延時間ｔｐ）を得ることができる。

【００４６】＜回路遅延時間の補正例＞前述のラッチ回
路３４ａ〜３４ｄにおいてラッチされる計時値、すなわ
ち振動伝達時間は、振動子駆動回路２、振動センサ６
（６ａ〜６ｄ）、信号波形検出回路９、演算制御回路１
内における電気信号の伝播遅延等による回路遅延時間ｅ
ｔ及び位相オフセット時間ｔｏｆｆを含んでいる。これ
らの誤差は、振動ペン３から振動伝達板８を介して振動
センサ６（６ａ〜６ｄ）に至る経路、すなわち振動の入
力位置に拘わらず一定である。

【００４７】そこで、例えば図７の原点Ｏから、例えば
振動センサ６ａまでの距離をＲ１とし、原点Ｏに振動ペ
ン３で振動を入力し、原点Ｏから振動センサ６ａまでの
振動伝達時間の実測値をｔｇｚ’（群遅延時間）、ｔｐ
ｚ’（位相遅延時間）、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との関係
は、ｔｇｚ’＝ｔｇｚ＋ｅｔ・・・式（４）ｔｐｚ’＝ｔｐｚ＋ｅｔ＋ｔｏｆｆ・・・式（５）で与えられる。一方、任意の入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）にお
ける実測値ｔｇ’及びｔｐ’は、ｔｇ’＝ｔｇ＋ｅｔ・・・式（６）ｔｐ’＝ｔｐ＋ｅｔ＋ｔｏｆｆ・・・式（７）となる。ここで、式（４）と式（６）、式（５）と式
（７）の差は、ｔｇ’−ｔｇｚ’＝(ｔｇ＋ｅｔ)−(ｔｇｚ＋ｅｔ) ＝ｔｇ−ｔｇｚ・・・式（８）ｔｐ’−ｔｐｚ’＝(ｔｐ’＋ｅｔ＋ｔｏｆｆ)−(ｔｐｚ＋ｅｔ＋ｔｏｆｆ) ＝ｔｐ−ｔｐｚ・・・式（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が除去される。さらに、式（８）
及び（９）を変形すると、ｔｇ＝ｔｇ’＋（ｔｇｚ−ｔｇｚ’）・・・式（１０）ｔｐ＝ｔｐ’＋（ｔｐｚ−ｔｐｚ’）・・・式（１１）となる。ここでｔｇｚ、ｔｐｚは、式（１）〜式（３）
から理論的に算出できる値であり、また、ｔｇｚ’、ｔ
ｐｚ’は、例えば出荷時に実測して求めることができる
値であり、これらはマイクロコンピュータ３１に備えら
れた不揮発性メモリ等に記憶して置くことにより、式
（１０）及び（１１）を用いて、群遅延時間ｔｇ及び位
相遅延時間ｔｐを補正し、この結果を用いて式（２）及
び（３）より精度良く振動伝達距離を算出することがで
きる。なお、他の振動センサ６ｂ〜６ｄについても同様
である。

【００４８】＜座標の算出例＞次に、前述した例に基づ
いて算出した、振動の入力位置から各振動センサ６ａ〜
６ｄに至る各振動伝達距離を用いて、振動の入力座標を
算出する例を説明する。

【００４９】図７は、振動の入力座標の算出例を説明す
る図である。同図において、Ｐ（ｘ，ｙ）は、振動の入
力座標である。また、ｄａ〜ｄｄは、振動の入力座標Ｐ
（ｘ，ｙ）から各振動センサ６ａ〜６ｄまでの夫々の振
動伝達距離であり、演算制御回路１は、前述の例にした
がって算出することができる。そして、さらに演算制御
回路１は、ｄａ〜ｄｄを基に入力座標Ｐ（ｘ，Ｙ）の算
出を行う。振動センサ６ａ−６ｂ間距離をＸ、振動セン
サ６ａ−６ｃ間距離をＹとすると、振動の入力座標Ｐ
（ｘ，ｙ）は、ｘ＝（ｄａ＋ｄｂ）・（ｄａ−ｄｂ）／２Ｘ・・・式（１２）ｙ＝（ｄａ＋ｄｃ）・（ｄａ−ｄｃ）／２Ｙ・・・式（１３）で与えられる。これにより、演算制御回路１は、リアル
タイムで振動の入力座標を算出することができる。

【００５０】なお、式（１２）及び（１３）は、３個の
振動センサによって計測した、各振動伝達距離に基づい
て座標を算出する例であるが、少なくとも２個の振動セ
ンサを備えることにより座標の算出を行うことができ
る。また、振動センサの配置に関しても上記の例に限定
されるものではなく、例えば、辺の中央に十字状に４個
の振動センサを配置しても良い。

【００５１】上記の例は、振動子駆動回路を本体側に備
えた構成例であるが、振動ペン側に振動子駆動回路を内
蔵する構成にすることもできる。この場合、前述のよう
に振動伝達板から接地電位を供給する構成にすることに
より、振動ペンに接続される信号線を、振動子駆動回路
を制御する制御線と、電源線の２本にすることができ
る。

【００５２】以上のように、本実施の形態によれば、本
体と振動ペンとを接続する接地線を削除することができ
る。その結果、ペンコードに含まれる信号線の本数を減
らすことができるため、ペンコードを柔らかくすること
ができ、振動ペンの取り回し（操作）が容易になる。

【００５３】また、ペンコードやその接続端子の製造コ
ストを下げることができる。

【００５４】また、振動ペンのペン先を振動伝達板に接
触させたとき、すなわち、座標を入力するときのみ振動
子に駆動信号が印加されるため、振動子の駆動に供する
電力消費を低減することができる。

【００５５】また、コードレス方式は、振動の入力位置
から各センサまでの夫々の距離の差分から入力座標を演
算するために演算の過程で誤差が拡大し、精度が低下す
るが、本実施の形態によれば、座標算出の精度を維持し
たまま、操作性を向上させることができる。

【００５６】［発明の第２の実施の形態］上記の第１の
実施の形態においては、振動ペン３の導電性の先端部が
露出した構成について説明したが、本実施の形態におい
ては、筆圧を加えることによって、振動ペン３の導電性
の先端部が突出して振動伝達板８と電気接続される（駆
動信号が印加される）構成について説明する。、図８
は、本実施の形態における振動ペンの構成例を示す図で
ある。同図において、（ａ）は振動ペン３に筆圧を加え
ない状態を、（ｂ）は振動ペン３に筆圧を加えた状態を
示している。１３は、ペン先５の先端部の表面に設けら
れた、粘弾性の材料、或いは弾性を有し圧力によって変
形する樹脂等の材料からなる絶縁性被服部材であって、
ペン先５の先端部に、切り欠き、或いは孔が設けられて
いる。この切り欠き、或いは孔は、筆圧によって変形
し、ペン先５の先端部と振動伝達板８とを電気的に接触
せしめることができる。

【００５７】絶縁性被服部材１３は、座標を入力してい
ない時、すなわち、振動ペン３の先端部（ペン先５）が
振動伝達板８に接触していない時には、（ａ）に示すよ
うに、ペン先５の先端部を覆う状態になる（この状態で
は、振動子４に接地電位が供給されないため、当然に振
動子４は駆動されない）。一方、座標の入力時において
は、振動ペン３の先端部を振動伝達板８に押し当てるこ
とにより、絶縁性被服部材１３は、先端部において筆圧
により変形する。絶縁性被覆部材１３は、被覆部材１３
の先端部に設けられた切り欠き、或いは孔の周辺が部分
的に外側に押しやられ、振動ペン３の先端部が突き出る
ように変形する。そして、この筆圧が一定値を越える
と、絶縁性被服部材１３の変形が進み、（ｂ）に示すよ
うに、振動ペン３の先端部が振動伝達板８と接触し、振
動子４のマイナス電極側と振動伝達板８は、電気的に接
触し駆動信号が印加される。

【００５８】以上のように、絶縁性被服部材１３は、頻
繁に圧力が加えられ変形するため、繰り返し変形に絶え
得る、復元性のある材料を選択する必要がある。

【００５９】なお、上記の構成は、ペン先に絶縁性被服
部材を設けた例であるが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、一定値以上の筆圧を加えることによって、
例えばバネ等の弾性部材の変形により、振動子の電極と
振動伝達板とが電気的に接触する構造においても同様の
効果を奏する。

【００６０】以上の構成により、振動ペンを誤って振動
伝達板に接触させた場合においても、その接触の圧力が
所定の圧力を超えない限り、振動子が駆動されないた
め、振動子の駆動に供する消費電力を抑制することがで
きる。また、所定の筆圧を加えなければ振動が発生しな
いため、安定に座標を入力することができる。

【００６１】また、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、単体の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実施される場合にも適用できること
は言うまでもない。この場合、本発明に係るプログラム
を格納した記憶媒体が本発明を構成することになる。そ
して、該記憶媒体からそのプログラムをシステム或は装
置に読み出すことによって、そのシステム或は装置が、
予め定められた仕方で動作する。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、振
動ペンに接続する信号線を減らすことができるという効
果がある。

【００６３】また、これに付随して、振動ペンの操作性
を向上させることができるという効果がある。

【００６４】また、これに付随して、振動ペンを駆動す
る電力を低減することができるという効果がある。

【００６５】

【図面の簡単な説明】

【図１】座標入力装置の構成例を示す図である。

【図２】振動ペンの駆動機構の一例を示す図である。

【図３】第１の実施の形態における振動ペンのペン先端
部の構成例を示す図である。

【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】振動伝達時間の計測に関する信号波形の一例を
示す図である。

【図６】信号波形検出回路の構成例を示すブロック図で
ある。

【図７】振動の入力座標の算出例を説明する図である。

【図８】第２の実施の形態における振動ペンの構成例を
示す図である。

【符号の説明】

１演算制御回路２振動子駆動回路３振動入力ペン４振動子５ペン先振動伝達部材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１０ディスプレイ駆動回路１１ディスプレイ１２駆動信号線１３絶縁性被覆部材

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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の電極を有する振動子によって振動
を発生する振動ペンを振動伝達板に接触させて座標を入
力する座標入力装置であって、前記振動伝達板の振動入力面と前記振動子の一方の電極
との間に、前記振動子の駆動信号を供給する駆動信号供
給手段を備え、前記振動ペンは、前記振動子の他方の電極と電気的に接
続されたペン先端部を有することを特徴とする座標入力
装置。
【請求項２】前記ペン先端部を包囲する絶縁部材より
なり、所定の圧力により前記ペン先端部を表出せしめる
入力制御手段を更に備え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】前記入力制御手段は、前記ペン先端部を
被覆する弾性の絶縁部材であって、所定の圧力により変
形し前記ペン先端部が突出する突出孔を有することを特
徴とする請求項２に記載の座標入力装置。
【請求項４】前記駆動信号供給手段は、前記振動伝達
板の振動入力面を接地して前記駆動信号を供給すること
を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記
載の座標入力装置。
【請求項５】前記振動子は、圧電素子であることを特
徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の
座標入力装置。