JPH10307667A - 座標入力装置用入力ペン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定した伝達特性で振動を伝達でき、しかも
操作性がよく、高精度に座標を検出させることが可能な
座標入力装置用入力ペンを提供する。 【解決手段】 ペン先１２から振動伝達板上に入力され
る振動子４の振動が振動検出手段に到達するまでの遅延
時間に基づき振動入力点の座標位置が算出される。ペン
先はホルダー１３に保持され、ペン先に振動子の振動を
伝達する振動伝達部材５は、バネ１３６によりペン先の
方向に付勢される。このような構成では、振動伝達部材
がペン先の方向に移動してペン先に圧接されるので、ペ
ン先の交換時保持位置がずれても、所定の当接力で振動
伝達部材をペン先に接触させることができ、振動子の振
動を安定した伝達特性でペン先に伝達することができ
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、座標入力装置用入
力ペン、特に振動入力ペンから入力された弾性波振動を
振動伝達板に複数設けられたセンサにより検出し振動入
力ペンから振動伝達板に入力された弾性波振動の伝達時
間に基づき振動入力ペンによる振動入力点の座標を検出
する座標入力装置用の入力ペンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、座標入力装置として様々な方
式のものが提案されているが、構造が簡単でしかも信頼
性の高い方式として振動伝達を利用して、その波の伝播
遅延時間を計測して座標を算出する方式が知られてい
る。この方式で用いられる振動入力ペンに要求される性
能は、十分な振動エネルギーを発生し振動伝達板にその
エネルギを安定して入力することができること、また当
然のことながら文字等の情報を入力するための筆記具と
しての性能、形状を有することである。この点に鑑み
て、例えば高精度な座標検出を可能とする完全軸対称振
動ペン、あるいは耐摩耗性の優れた樹脂をペン先に用
い、耐久性に優れたペン等、多くの提案がなされてい
る。

【０００３】さらには、操作者が座標入力を行った場
合、振動入力ペンのペン先は振動伝達板との摩擦により
摩耗し、摩耗量が大きくなってくるとペン先が太くなる
ので、操作性が悪化するばかりでなく、振動伝達板と振
動入力ペンのペン先の接触面積が大きくなり、座標を検
出する分解能が実質的に低下する（つまりペン先が接触
している部分（面積）内のどこの点を出力するかが特定
することができなくなる）。

【０００４】この間題を解決するためにペン先を交換す
ることが必要となってくるが、従来例ではペン先を取り
外せば振動子等の構成要素が同時に分解され、市場での
メンテナンスが容易でなかった。またペン全体を交換す
ることも考えられるが、交換コストが高くなり、ランニ
ングコストが高くなるという欠点を有する。そこで、上
記課題を解決するために、特開平６−１１９１０２号公
報に見られるような構成が提案され、ペン先とホルダー
とをネジ締結する構成とすることで、操作者自身による
ペン先交換を可能としていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、『ペン
先摩耗』を考慮してペン先を交換する上記従来入力ペン
では、次のような欠点を有していた。

【０００６】ペン先の交換は操作者の使用頻度に応じて
適宜、操作者自身が行う行為である。従って、ペン先を
交換する際のネジの締め付けトルクは、そのままでは当
然管理することができず、ネジの締め付けを強くする
人、あるいは女性に代表されるように締め付けが弱い人
等、ユーザによってまちまちであった。

【０００７】ネジの締め付けトルクを『管理できない』
ということは、この種の座標入力装置において次のよう
な課題が生じることになる。

【０００８】先にも述べたが、振動入力ペンが果たす機
能としては、操作者が座標を入力するという行為によっ
て、入力ペン内の素子で発生した振動を効率良く振動伝
達板に入力することである。前述の素子で発生した振動
は、振動伝達部材であるホーン、及び樹脂性のペン先を
介して振動伝達板に入力されるので、ペン先先端部（ペ
ン先においてペン先と振動伝達板が接触する部分）で安
定した振動を得るためには、その振動伝達経路での振動
ロスを管理しなければならない。

【０００９】しかしながら、ペン先固定のためのネジ締
結がユーザによって行われる、つまり、ホーン部とペン
先の当接面の圧接力が管理できない状態となるので、そ
この部分の振動伝達効率は管理できないことになる。つ
まり、締め付け力が弱ければ、振動の伝達効率は低下
（弱すぎれば、ほとんど通過しない）し、締め付け力を
高めて行くと良好に振動が伝達できるようになってく
る。伝達効率が低下した状態では、ペン先端部から振動
伝達板に入力される振動エネルギーは相対的に低下して
いるので、それを補うために操作者は高い筆圧で座標を
入力（筆圧を高くすれば、振動伝達板とペン先端部での
入射効率を向上できる）しなければならなくなり、操作
性が著しく低下するという欠点が生じていた。

【００１０】さらに、締め付けトルクが異なる状態はホ
ーン部、あるいはペン先の応力状態が異なることを意味
するので、トルクの状態によってペン先先端部の振動特
性も異なることになる。この影響は、センサで検出され
る信号波形を変形させるので、座標入力装置自身の座標
算出精度を低下させるという欠点を引き起こす。

【００１１】従って、本発明は、このような問題点を解
決するためになされたもので、安定した伝達特性で振動
を伝達でき、しかも操作性がよく、高精度に座標を検出
させることが可能な座標入力装置用入力ペンを提供する
ことをその課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、ペン先部材から振動伝達板上に入力され
た振動子の振動が振動検出手段に到達するまでの遅延時
間に基づき振動入力点の座標位置を算出する座標入力装
置用入力ペンにおいて、ペン先部材を保持する保持部材
と、ペン先部材に対して軸方向に移動可能で振動子の振
動をペン先部材に伝達する振動伝達部材と、前記振動伝
達部材をペン先部材に移動させ圧接させる圧接手段とを
備える構成を採用した。

【００１３】このような構成では、振動伝達部材がペン
先部材の方向に移動してペン先部材に圧接されるので、
ペン先部材の交換時保持位置がずれても、所定の当接力
で振動伝達部材をペン先部材に接触させることができ、
振動子の振動を安定した伝達特性でペン先部材に伝達す
ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に従って本発明に
係わる実施の態様を詳細に説明する。

【００１５】＜ペン構成（図１）＞図１は、本発明の一
実施形態に係わる振動入力ペンの要部構造を説明するた
めの図である。図１において、振動入力ペン３に内蔵さ
れた振動子４は、後述する振動子駆動回路２により駆動
される。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、振動伝達部材５を介してペン先
１２に伝達され、ペン先１２と後述の振動伝達板が接触
することによって振動伝達板に振動が入射される。振動
子４は円板状であり、本実施形態では分極方向と振動方
向が平行な厚み振動モードが利用されていて、接着によ
り振動伝達部材５の大端面５ａに取り付けられている。

【００１６】振動伝達部材５は、本実施形態の場合アル
ミニウム製（音波を効率良く伝達することが目的であっ
て、ステンレス等の他の金属であってもよい）であっ
て、ホルダー１３（ホルダーの外周に例えばゴムを被覆
して、グリツプ感を向上させてもよいことはいうまでも
ない）によってその軸芯が一致するように位置決めさ
れ、電極バネ１３６を介して導電性のボルト１３５によ
って固定される。振動子４の一方の電極は振動伝達部材
５、電極バネ１３６、及びボルト１３５を介して振動子
駆動回路２に接続されている。またもう一方の電極は、
電極バネ１３７を通して振動子駆動回路２に接続されて
いる。振動子駆動回路２はペン３の筺体内に格納するよ
うにしてもよいし、後述する処理回路等と同一基板上に
配置するようにしてもよい。

【００１７】ペン先１２は、振動伝達部材５の小端面と
その軸が一致するように位置決めされ、ペン先１２はホ
ルダー１３とネジ締結により固定される。このようにネ
ジ締結することでユーザ自身が市場において適宜ペン先
を交換した場合でも、所定の位置までネジ込まれ、ペン
先１２はホルダー１３に対し固定、位置決めされる。ペ
ン先１２がホルダー１３に対しネジ込まれる際、振動伝
達部材５はその小端面５ｂがペン先１２に当接し、ネジ
込まれるとともに振動伝達部材５はペンの軸方向に移動
し、電極バネ１３６の反力によって振動伝達部材５とペ
ン先１２の接触圧が常に一定になるように構成される。

【００１８】このように構成することで、振動伝達部材
５とペン先１２の接触圧が一定となり、常に安定した振
動伝達が得られ、ペン先１２の先端部で得られる振動エ
ネルギー、及び振動特性が一定に保たれるので、後述す
るセンサで得られる検出信号波形が安定し、操作性のよ
い、しかも高精度な座標入力装置を構成できるようにな
った。

【００１９】以上は、ペン先１２とホルダー１３の締結
方法としてネジ締結の実施例について説明したが、例え
ばペン先１２とホルダー１３を爪を用いたスナップ固定
等、ユーザが簡単に行える他の手段を用いてもよいこと
はいうまでもない。

【００２０】＜座標入力装置全体の構成＞図２は、本実
施態様における座標入力装置の装置全体の構成について
説明する説明図である。図中１は装置全体を制御すると
共に、座標位置を算出する演算制御回路である。２は振
動子駆動回路であって、振動入力ペン３内に内蔵されて
いる振動子４を振動させるものであり、振動伝達部材
５、ペン先１２を介して発生した振動を振動伝達板８に
入力する。

【００２１】振動伝達板８はアクリルやガラス板等、透
明部材からなり、振動入力ペン３による座標入力は、こ
の振動伝達板８上の座標入力有効エリア（以下有効エリ
ア、図中実線で示す符号Ａの領域）をタッチすることで
行う。また振動入力ペン３で入力された振動が振動伝達
板８の端面で反射し、振動が中央部に戻るのを防止（反
射波を減衰）するための防振材７が、振動伝達板８の外
周に設けられている。図示されるように振動伝達板８の
周辺部には圧電素子等、機械的振動を電気信号に変換す
る振動センサ６ａ〜６ｄが固定されている。振動センサ
６からの信号は不図示の増幅回路で増幅された後、信号
波形検出回路９に送られ、信号処理を行いその結果を演
算制御回路１に出力し、座標を算出する。なお信号波形
検出回路９、演算制御回路１については、その詳細を別
途後述することとする。

【００２２】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さ
れる。そしてディスプレイ駆動回路１０の駆動により振
動入力ペン３によりなぞられた位置にドットを表示し、
ぞれを振動伝達板８（例えばガラス等の透明部材からな
る場合）を透してみることが可能になっている。

【００２３】振動入力ペン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によって機械的な超音波振動に変換され、ペン
先１２を介して振動伝達板８に伝達される。

【００２４】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できる値に選択
される。またこの時振動子４の振動周波数を、振動伝達
部材５、ペン先１２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となる。

【００２５】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、表面波などに比べて振動伝達板
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。

【００２６】＜演算制御回路の説明＞上述した構成にお
いて、演算制御回路１は所定周期毎（例えば、５ｍｓ
毎）に振動子駆動回路２に振動入力ペン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、振動入力ペン３より発生した振動は振動セ
ンサ６ａ〜６ｄ迄の距離に応じて遅廷して到達する。

【００２７】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は各センサ毎のこの信号を入
力し、各々の振動センサ６ａ〜６ｄまでの振動到達時間
の検出、そして振動入力ペンの座標位置を算出する。

【００２８】また演算制御回路１は、この算出された振
動入力ペン３の位置情報を元にディスプレイ駆動回路１
０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
（不図示）に座標出力を行なう。

【００２９】図３は、演算制御回路１の概略構成を示す
ブロック図で、各構成要素及びその動作概略を以下に説
明する。

【００３０】図中３１は、演算制御回路１及び本座標入
力装置全体を制御するマイクロコンピュータであり、内
部カウンタ、操作手順を記憶したＲＯＭ、そして計算等
に使用するＲＡＭ、定数等を記憶する不揮発性メモリ等
によって構成されている。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に振動入力ペン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とられ、センサ
（６ａ〜６ｄ）により振動が検出されるまでの遅延時間
が測定できることになる。

【００３１】その他各構成要素となる回路は順を追って
説明する。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
信号入力回路３５を介してラッチ回路３４ａ〜３４ｄ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、そのときのタイ
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。

【００３２】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〜３４
ｄから各々の振動センサまでの振動到達時間をラッチ回
路より読み取り、所定の計算を行なって、振動伝達板８
上の振動入力ペン３の座標位置を算出する。そしてＩ／
Ｏポート３７を介してディスブレイ駆動回路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
ース回路に、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。

【００３３】＜振動伝搬時間検出の説明（図４、図５）
＞図４は信号波形検出回路９に入力される検出波形と、
それに基づく振動伝達時間の計測処理を説明するための
図である。尚以下、振動センサ６ａの場合に付いて説明
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。

【００３４】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、振動入力ペン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。

【００３５】この実施例で用いられている振動は前述の
とおり板波であるため、検出波形のエンベロープ４２１
の伝播する速度（群速度Ｖｇ）と位相４２２の伝播する
速度（位相速度Ｖｐ）が異なる。従って、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。本実施形態では、この群速度Ｖｇに基づ
く群遅延時間ｔｇ、及び位相速度Ｖｐに基づく位相遅延
時間ｔｐから、振動入力ペン３と振動センサ６ａ間の距
離を検出している。

【００３６】図５は信号波形検出回路９のブロック図で
あり、図４とあわせて群遅延時間ｔｇ、位相遅廷時間ｔ
ｐを検出するための手段について説明する。

【００３７】振動センサ６ａの出力信号４２は、前置増
幅回路５１により所定のレベルまで増幅された後、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、信号４４を得る。この信号のエンベロープに
着目すると、その波形が伝播する音速は群速度Ｖｇであ
り、ある特定の波形上の点、例えばエンベロープのピー
クやエンベロープの変曲点を検出すると、群速度Ｖｇに
関わる遅延時間ｔｇが得られる。そこで前置増幅回路５
１で増幅され、帯域通過フィルタ５１１を通過した信号
は、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４５のみが取り出される。さらに
このエンベロープ４５に対して予め設定されている閾値
レベル４４１を越える部分のゲート信号４６が、マルチ
バイブレータ等で構成されたゲート信号発生回路５６に
より形成される。

【００３８】群速度Ｖｇに関わる群遅延時間ｔｇを検出
するためには、先に述べたようにエンベロープのピー
ク、もしくは変曲点等を検出すればよいが、本実施形態
の場合、エンベロープの最初の変曲点（後述する信号４
３の立ち下がりゼロクロス点）を検出している。そこで
エンベロープ検出回路５２で出力された信号４５はエン
ベロープ変曲点検出回路５３に入力され、エンベロープ
の２回微分波形４３を得る。この微分波形信号４３は前
述のゲート信号４６との比較結果より、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ｔｇ信号
４９が形成され、演算制御回路１に入力される。

【００３９】一方、位相速度Ｖｐに関わる位相遅延時間
ｔｐについて説明すると、５７は位相遅延時間ｔｐを検
出するためのゼロクロスコンパレータ、マルチバイブレ
ータ等で構成されたｔｐ信号検出回路であり、ゲート信
号４６が開いている間の位相信号４４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ｔｐの信号４
７が演算制御回路１に供給される。

【００４０】以上の説明はセンサ１個に対するものであ
ったが、他の振動センサにも同じ回路が設けられていて
もかまわないし、アナログスイッチ等を用いてセンサを
時分割で選択し、回路の共有化を行ってもよいことはい
うまでもない。

【００４１】＜振動ペンとセンサ間の距離算出の説明
（図６）＞このようにして得られた群遅延時間ｔｇと位
相遅延時間ｔｐとから振動入力ペンと各センサまでの距
離をそれぞれ算出する方法について説明する。図６は本
実施形態により得られる群遅延時間ｔｇ、位相遅延時間
ｔｐとペン−センサ間距離Ｌの関係をそれぞれ模式的に
示したものである。本実施形態では検出波として板波を
用いているので、群遅延時間ｔｇは線形性がよいとはい
えない。従って振動入力ペン３及び振動センサ６ａの間
の距離Ｌを（１）式に示されるように群遅延時間ｔｇと
群速度Ｖｐの積として求めた場合、精度よく距離Ｌを求
めることができない。

【００４２】 Ｌ＝Ｖｇ・ｔｇ …（１） そこで、より高精度な座標決定をするために、線形性の
優れる位相遅延時間ｔｐに基づき（２）式により演算処
理を行なう。

【００４３】 Ｌ＝Ｖｐ・ｔｐ＋ｎ・λｐ …（２） ここでλｐは弾性波の波長、ｎは整数である。つまり
（２）式、右辺第１項は、図６において距離Ｌ０を示す
ものであり、求めたい距離Ｌと距離Ｌ０の差は図から明
らかなように波長の整数倍（時間軸上で階段の幅Ｔ＊
は、信号波形４４の１周期、従ってＴ＊＝１／周波数、
また距離で表せば階段の幅は波長λｐ）となっている。
従って整数ｎを求めることによって精度よくペン−セン
サ間距離Ｌを正確に求めることができる。そこで前述の
（１）式と（２）式から上記の整数ｎは、（３）式によ
り求めることができる。

【００４４】 ｎ＝ｉｎｔ［（Ｖｇ・ｔｇ−Ｖｐ・ｔｐ）／λｐ＋１／２］ …（３） 先にも述べたように、検出波として板波を用いているの
で、群遅延時間ｔｇの距離に対する線形性がよいとは言
えず、式（３）において整数化を実行しているのはこの
ためである。正確な整数Ｎを求めるための必要十分条件
は式（４）から導出される式（５）に示され、 ｎ*＝（Ｖｇ・ｔｇ−Ｖｐ・ｔｐ）／λｐ …（４） ΔＮ＝ｎ*−ｎ≦０．５ …（５） つまり、発生する誤差量が±１／２波長以内であれば、
群遅延時間ｔｇの線形性がよくなくても、整数ｎを正確
に決定することができることを示すものである。上記の
ようにしてもとめたｎを（２）式に代入することで、振
動入力ペン３及び振動センサ６ａ間の距離Ｌを精度よく
測定することができる。

【００４５】この式は振動センサ６ａの一つに関するも
のであるが、同じ式により他の３つの振動センサ６ｂ〜
６ｄと振動入力ペン３の距離も同様にして得ることがで
きる。

【００４６】＜回路遅廷時間補正の説明＞前記ラッチ回
路によってラッチされた振動伝達時間は、位相回路遅延
時間ｅｔｐおよび群回路遅延時間ｅｔｇ（図６参照、ま
たこれらの時間は回路遅延時間の他に振動入力ペン３の
ペン先５中を振動が伝播する時間等をも含む）を含んで
いる。これらにより生じる誤差は、振動入力ペン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。

【００４７】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Ｒａ（＝ｓｑｒ
｛（ｘ／２）の２乗＋（Ｙ／２）の２乗｝、図７参照）
とし、原点Ｏにて振動入力ペン３で入力を行ない実測さ
れた原点Ｏからセンサ６ａまでの実測される振動伝達時
間をｔｇ０*,ｔｐ０*また原点Ｏからセンサまで伝播体
上を波が実際伝播するのにかかる伝達時間をｔｇ０、ｔ
ｐ０とすれば、 ｔｇ０*＝ｔｇ０＋ｅｔｇ …（６） ｔｐ０*＝ｔｐ０＋ｅｔｐ …（７） の関係がある。

【００４８】一方、任意の入力点Ｐ点での実測値ｔｇ
*、ｔｐ*は同様に、 ｔｇ*＝ｔｇ＋ｅｔｇ …（８） ｔｐ*＝ｔｐ＋ｅｔｐ …（９） となる。この（６）式と（８）式、（７）式と（９）式
の差を各々求めると、 ｔｇ*−ｔｇ０*＝（ｔｇ＋ｅｔｇ）−（ｔｇ０＋ｅｔｇ）＝ｔｇ−ｔｇ０ …（１０） ｔｐ*−ｔｐ０*＝（ｔｐ＋ｅｔｐ）−（ｔｐ０＋ｅｔｐ）＝ｔｐ−ｔｐ０ …（１１） となり各伝達時間に含まれる位相回路遅延時間ｅｔｐお
よび群回路遅延時間ｅｔｇが除去され、距離Ｒａを波が
伝播する時間と距離ｄａを波が伝播する時間の正確な時
間差を求めることができ、よって前記（１）、（２）、
（３）式を用いれば、距離Ｒａと距離ｄａの距離差を求
めることができる。つまり ｔｇ＝ｔｇ*−ｔｇ０* …（１２） ｔｐ＝ｔｐ*−ｔｐ０* …（１３） として（１）、（２）、（３）式を用いて距離を計算
し、その値に振動センサ６ａから原点Ｏまでの距離Ｒａ
を加えることで、振動入力ペン３と振動センサ６ａまで
の距離を正確に求めることができる。従って振動センサ
６ａから原点Ｏまでの距離Ｒａ、及びその点で計測され
た時間ｔｇ０*、ｔｐ０*をあらかじめ不揮発性メモリ等
に記憶しておけば、振動入力ペン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。

【００４９】＜座標位置算出の説明（図７）＞次に実際
に振動入力ペン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。

【００５０】今図７に示されるように、振動伝達板８上
の４隅に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
入力ペン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。
更に演算制御回路１でこの直線距離ｄａ〜ｄｄに基づ
き、振動入力ペン３の位置Ｐの座標（ｘ、ｙ）を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。

【００５１】 ｘ＝（ｄａ＋ｄｂ）・（ｄａ−ｄｂ）／２Ｘ （１４） ｙ＝（ｄａ＋ｄｃ）・（ｄａ−ｄｃ）／２Ｙ （１５） 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間の距離であり、以上のよう
にして振動入力ペン３の位置座標をリアルタイムで検出
することができる。

【００５２】また、上記計算では３つのセンサまでの距
離情報を用いて計算しているが、本実施形態では４個の
センサが設置されており、残りのセンサ１個の距離情報
を用いて出力座標の確からしさの検証に用いている。も
ちろん、例えば最もペン−センサ間距離Ｌが大きくなっ
たセンサの距離情報（距離Ｌが大きくなるので検出信号
レベルが低下しノイズの影響を受ける確率が大きくな
る）を用いず残りのセンサ３個で座標を算出してもよ
い。また本実施形態では４個のセンサを配置し、３個の
センサで座標を算出しているが、幾何学的には２個以上
のセンサで座標算出が可能であり、製品スペックに応じ
てセンサの個数が設定されることはいうまでもない。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による座標
入力装置用入力ペンは、振動伝達部材がペン先部材の方
向に移動してペン先に圧接されるので、ペン先摩耗等に
よりユーザがペン先を交換し、その場合ペン先部材の保
持位置がずれても、所定の当接力で振動伝達部材をペン
先に接触させることができ、従って、ペン先部材の先端
部で得られる振動エネルギーは安定しており、振動子の
振動を安定した伝達特性でペン先に伝達することができ
る。更には、振動特性そのものが安定するので検出信号
波形の歪みが無くなり、座標算出精度が向上するという
優れた効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】振動入力ペンの概略構成を示す構成図である。

【図２】座標入力装置の構成を示すブロック図である。

【図３】図２の演算制御回路の内部構成を詳細に示す構
成図である。

【図４】信号処理のタイムチャートである。

【図５】信号波形検出回路の構成を示すブロック図であ
る。

【図６】ペン−センサ間距離と遅延時間の関係を示す線
図である。

【図７】座標算出を説明する説明図である。

【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 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 １２ ペン先 １３ ホルダー １３６、１３７ 電極バネ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ペン先部材により振動伝達板上に入力さ
   れた振動子からの振動が振動検出手段に到達するまでの
   遅延時間に基づき振動入力点の座標位置を算出する座標
   入力装置用入力ペンにおいて、 ペン先部材を保持する保持部材と、 ペン先部材に対して軸方向に移動可能で振動子の振動を
   ペン先部材に伝達する振動伝達部材と、 前記振動伝達部材をペン先部材に移動させ圧接させる圧
   接手段と、 を備えたことを特徴とする座標入力装置用入力ペン。
2. 【請求項２】 前記圧接手段は、振動伝達部材をペン先
   部材にほぼ一定の接触圧で圧接させることを特徴とする
   請求項１に記載の座標入力装置用入力ペン。
3. 【請求項３】 前記ペン先部材がネジ止めにより保持部
   材に保持されることを特徴とする請求項１または２に記
   載の座標入力装置用入力ペン。