JPH11249796A - Input pen - Google Patents

Input pen

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JPH11249796A
JPH11249796A JP5373098A JP5373098A JPH11249796A JP H11249796 A JPH11249796 A JP H11249796A JP 5373098 A JP5373098 A JP 5373098A JP 5373098 A JP5373098 A JP 5373098A JP H11249796 A JPH11249796 A JP H11249796A
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JP
Japan
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vibration
layer
tip
input pen
pen
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Withdrawn
Application number
JP5373098A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuyuki Kobayashi
克行 小林
Yuichiro Yoshimura
雄一郎 吉村
Ryozo Yanagisawa
亮三 柳沢
Atsushi Tanaka
淳 田中
Hajime Sato
肇 佐藤
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an input pen which can improve its operability, can reduce the occurrence of its directivity and also can easily be replaced by using a vibration generation element and a vibration transmission member and attaching a pen point member of a specific layer structure to the tip of the vibration transmission member. SOLUTION: A vibrator 4 contained in a vibration input pen is driven by a vibrator drive circuit 2. Electric drive signals are converted into mechanical ultrasonic vibrations by the vibrator 4 and transmitted to a pen point tip 12 via a vibration transmission member 5. When the tip 12 touches a vibration transmission plate, the vibrations are passed onto the vibration transmission plate. The tip part of the member 5 is formed into a columnar part of radius R2, and the tip of the columnar part has a shape including a hemispherical part of radius R2. The tip 12 contains a 1st layer having rubber elasticity and a 2nd layer of resin that is formed outside the 1st layer. It is desirable to use styrene thermoplastic elastomer to the 1st layer, to use polypropylene to the 2nd layer and to unify both layers via the double color molding.

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、振動伝達板を伝播
する振動に基づいて入力位置を決定する座標入力装置の
入力に用いる入力ペンに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an input pen used for input of a coordinate input device for determining an input position based on vibration propagating through a vibration transmitting plate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、座標入力装置としては、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、その入力ペンが指示する座標を
検出するものが知られている。このような座標入力装置
の入力ペンのペン先としては、例えば、特願昭62−2
73963号に記載されている。この記載にあるペン先
は、樹脂であるポリアミドイミドによって構成され、
(1)座標入力の際の摩擦などによる耐摩耗性に優れ
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a coordinate input device, there has been known a coordinate input device which detects an elastic wave vibration input from an input pen by a plurality of sensors provided on a vibration transmission plate and detects coordinates indicated by the input pen. ing. As a pen tip of an input pen of such a coordinate input device, for example, Japanese Patent Application No.
No. 73963. The pen tip in this description is constituted by a polyamideimide which is a resin,
(1) It is excellent in wear resistance due to friction or the like when inputting coordinates.

【0003】(2)入力ペン内で発生した振動を減衰さ
せずに効率良く振動を伝達することができる。
(2) Vibration can be transmitted efficiently without attenuating the vibration generated in the input pen.

【0004】という特性を満足するものであった。The above characteristics were satisfied.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の座標入力装置の入力ペンのペン先は、その材料に樹
脂であるポリアミドイミドを用いているので、モールド
成形を可能とし、大量生産にも優れた構成とすることが
できる利点が見込まれていたが、その成形された入力ペ
ンのペン先においては、以下のような問題点を生じてい
た。
However, since the nib of the input pen of the above-mentioned conventional coordinate input device uses polyamideimide which is a resin as its material, it can be molded and is excellent in mass production. However, the following problems have occurred in the tip of the formed input pen.

【0006】成形されたペン先を組み込んだ入力ペンを
振動伝達板に垂直に当接し、入力ペンの軸を中心に入力
ペンを回転させると、センサで検出される信号の波形が
変化する現象が見いだされた。つまり、入力ペンより入
力された振動が、振動伝達板上の入力点を中心として波
紋状に伝播して行く際、入力ペンの方向によって検出さ
れる信号の波形が異なる現象が発生している。この現象
は、指向性と呼ばれ、以下に説明するような弊害をもた
らすことになる。
When the input pen incorporating the formed pen tip is vertically abutted on the vibration transmission plate and the input pen is rotated about the axis of the input pen, the waveform of the signal detected by the sensor changes. Was found. That is, when the vibration input from the input pen propagates in a ripple shape around the input point on the vibration transmission plate, a phenomenon occurs in which the waveform of the signal detected differs depending on the direction of the input pen. This phenomenon is called directivity and causes the following adverse effects.

【0007】従来の座標入力装置では、音波の伝達時間
と波の音速を用いて距離を導出することを基本原理とす
るため、伝播体内において音速が一定であることはもと
より、センサで検出される検出信号波形は常に同一形状
で有ることが望まれる。つまり、図8に示されるよう
に、たとえ、同一点で振動を入力したとしても、検出さ
れた信号波形が異なれば、検出される伝播時間が異なっ
てしまう。つまり、図中、伝播遅延時間1と伝播遅延時
間2は同一点で振動を入力しているので、本来同一の値
を検出しなければならないが、何等かの要因によって波
形変形が起こると、両者の値が異なることになる。その
結果、座標入力装置は、あたかも異なる点から入力され
た振動を検出するような誤検出をしてしまうことにな
る。これは、座標入力装置の精度を低下させることを意
味し、信頼性の高い座標入力装置を実現するためには、
常に同一の検出信号波形を検出できるような構成が必要
とされる。
In the conventional coordinate input device, since the basic principle is to derive the distance using the transmission time of the sound wave and the sound speed of the wave, not only the sound speed is constant in the propagation body but also the sensor detects the sound speed. It is desired that the detection signal waveform always has the same shape. That is, as shown in FIG. 8, even if vibration is input at the same point, if the detected signal waveform is different, the detected propagation time will be different. In other words, in the drawing, the propagation delay time 1 and the propagation delay time 2 input vibration at the same point, and therefore, the same value should be originally detected. Will be different. As a result, the coordinate input device performs an erroneous detection such as detecting vibration input from a different point. This means that the accuracy of the coordinate input device is reduced, and in order to realize a highly reliable coordinate input device,
A configuration that can always detect the same detection signal waveform is required.

【0008】このように、入力ペンの指向性の発生は、
この種の座標入力装置の座標算出精度を低下させるもの
であり、高精度で信頼性の高い座標入力装置を実現する
ためには何等かの対策が必要とされている。
As described above, the directivity of the input pen is generated as follows.
This is to reduce the coordinate calculation accuracy of this type of coordinate input device, and some measures are required to realize a highly accurate and highly reliable coordinate input device.

【0009】更には、この種の入力ペンでは振動を伝達
させることが必須の仕様であり、そのために比較的硬い
材料の樹脂が選定されていた。しかしながら、この『硬
い』と言う性質は、ユーザの観点から次のような弊害を
生むことになる。座標入力面は、入力ペンによって入射
された振動を振動検出素子まで伝達する役目を担うの
で、ガラスあるいはアルミニウム等の金属が選択されて
いた。従って、上述の入力ペンを用いてユーザが座標を
入力する時には、『コツコツ』といったような感触を生
み、座標入力時の操作感を低下させる要因となり、例え
ば、長時間の使用に対して疲れやすといったような弊害
を発生させていた。
Further, in this type of input pen, it is an essential specification to transmit vibration, and a resin of a relatively hard material has been selected for that purpose. However, this “hard” property causes the following adverse effects from the user's point of view. Since the coordinate input surface has a function of transmitting the vibration incident by the input pen to the vibration detecting element, glass or a metal such as aluminum has been selected. Therefore, when the user inputs coordinates using the above-described input pen, a touch such as “click” is generated, which causes a decrease in the operational feeling at the time of inputting coordinates. Such an adverse effect has occurred.

【0010】更に別の課題として、この種の座標入力装
置の入力ペンは、操作者の筆記によりそのペン先は常に
摩耗する(耐摩耗性の優れた樹脂を用いていることで耐
久性を改善することはできるが、恒久的にはいずれ摩耗
することになるので、ペン先を交換可能に構成すること
が望まれる。その従来例として、特開平06−1191
02に示されるような構成が知られている。この構成で
問題となるのが、振動伝達部材からペン先へ伝達される
音波の損失である。つまり、上記従来例で、ネジの締め
付けトルク(これは、振動伝達部材とペン先の接合面の
圧接力に関係する)を管理しなければ通過する音波のエ
ネルギーは一定とならない。極言すれば、ネジの締め付
けトルクが十分に得られていないと、ペン先に振動を伝
達することができなくなり、座標を入力できなくなると
いう弊害が発生する。ユーザ自身でネジの締め付けトル
クを管理するような仕様は、顧客満足度を低下させるの
で、その改善案としてユーザ自身でペン先を交換した場
合でも、振動伝達部材とペン先の接合面の圧接力一定と
するペン先が提案されている。しかし、このペン先の場
合は、ユーザ自身によるペン先交換においても、常に安
定した振動が得られるような構成が必要となり、コスト
アップの原因となっていた。
As another problem, the input pen of this type of coordinate input device is always worn by the operator's writing (the durability is improved by using a resin having excellent wear resistance). However, it is desired that the pen tip be replaceable, since it will eventually wear out permanently.
No. 02 is known. The problem with this configuration is the loss of sound waves transmitted from the vibration transmitting member to the pen tip. In other words, in the above-described conventional example, the energy of the sound wave passing through is not constant unless the tightening torque of the screw (this is related to the pressure contact force between the vibration transmitting member and the pen tip) is controlled. In other words, if the tightening torque of the screw is not sufficiently obtained, it becomes impossible to transmit vibration to the pen tip, and it becomes impossible to input coordinates. Specifications that control the tightening torque of the screw by the user themselves reduce customer satisfaction. Therefore, even if the user replaces the pen tip by himself, the pressure contact force between the vibration transmitting member and the pen tip is improved. A fixed nib has been proposed. However, in the case of this pen tip, even when the pen tip is exchanged by the user himself, a configuration that always obtains a stable vibration is required, which causes an increase in cost.

【0011】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、座標入力装置の入力ペンにおいて、操作性を
向上し、また、その指向性の発生を軽減でき、更に交換
を容易に行うことができる入力ペンを提供することを目
的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems. In an input pen of a coordinate input device, operability can be improved, the occurrence of directivity can be reduced, and replacement can be performed easily. It is an object to provide an input pen that can be used.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による入力ペンは以下の構成を備える。即
ち、振動伝達板を伝播する振動に基づいて入力位置を決
定する座標入力装置の入力に用いる入力ペンであって、
振動を発生させる振動発生素子と、前記振動発生素子で
発生した振動を伝達する振動伝達部材と、前記振動伝達
部材の先端部に装着され、少なくとも粘弾性を有する材
料から形成される第1層と、その外側を樹脂材料から形
成される第2層によって成形される層構造を有するペン
先部材とを備える。
An input pen according to the present invention for achieving the above object has the following arrangement. That is, an input pen used for input of a coordinate input device that determines an input position based on vibration propagating through the vibration transmission plate,
A vibration generating element that generates vibration, a vibration transmitting member that transmits vibration generated by the vibration generating element, and a first layer that is attached to a distal end of the vibration transmitting member and that is formed of a material having at least viscoelasticity. And a nib member having a layer structure formed on the outside by a second layer formed of a resin material.

【0013】また、好ましくは、前記第1層は、スチレ
ン系熱可塑性エラストマーから形成され、前記第2層
は、ポリプロピレンから形成される。
Preferably, the first layer is formed from a styrene-based thermoplastic elastomer, and the second layer is formed from polypropylene.

【0014】また、好ましくは、前記第1層は、アクリ
ロニトロブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴ
ム等のゴム材、あるいはオレフィン系、ウレタン系、ポ
リエステル系、ポリアミド系、塩化ビニル系等のエラス
トマーのいずれかあるいはその組み合わせから形成され
る。
Preferably, the first layer is made of a rubber material such as acrylonitrobutadiene rubber, chloroprene rubber, butyl rubber, or an elastomer such as olefin, urethane, polyester, polyamide, or vinyl chloride. Or a combination thereof.

【0015】また、好ましくは、前記第2層は、ポリア
セタール、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアミド
イミド、ABSのいずれかあるいはその組み合わせから
形成される。
[0015] Preferably, the second layer is formed of any one of polyacetal, polyimide, polycarbonate, polyamideimide, and ABS, or a combination thereof.

【0016】また、好ましくは、前記振動伝達部材は、
半球形状の先端部を有し、前記ペン先部材の第1層は、
半球状の穴底を有し、前記穴底の半径は、前記先端部の
半径よりも小さい。
[0016] Preferably, the vibration transmitting member includes:
It has a hemispherical tip, and the first layer of the nib member is:
It has a hemispherical hole bottom, and the radius of the hole bottom is smaller than the radius of the tip.

【0017】また、好ましくは、前記第1層の肉厚は、
0.5〜2mmである。
Preferably, the thickness of the first layer is:
0.5 to 2 mm.

【0018】また、好ましくは、前記振動伝達部材は、
平面形状の先端部を有し、前記ペン先部材の第1層は、
平面形状の穴底を有し、前記穴底の半径は、前記先端部
の半径よりも小さい。
[0018] Preferably, the vibration transmitting member includes:
It has a flat-shaped tip, and the first layer of the nib member includes:
It has a planar bottom, and the radius of the bottom is smaller than the radius of the tip.

【0019】また、好ましくは、前記振動伝達部材は、
球形状の先端部を有し、前記ペン先部材の第1層は、球
形状の穴底を有し、前記穴底の半径は、前記先端部の半
径よりも小さい。
[0019] Preferably, the vibration transmitting member comprises:
The pen tip member has a spherical tip, and the first layer of the pen tip member has a spherical hole bottom, and the radius of the hole bottom is smaller than the radius of the tip.

【0020】また、好ましくは、前記第2層は、前記第
1層の先端部の外側に半球形状となるように成形され
る。
Preferably, the second layer is formed outside the tip of the first layer so as to have a hemispherical shape.

【0021】また、好ましくは、前記第1層は、前記第
2層の穴底の内側に半球形状となるように成形される。
Preferably, the first layer is formed into a hemispherical shape inside the bottom of the hole of the second layer.

【0022】また、好ましくは、前記ペン先部材は、2
色成形によって製造される。
Preferably, the pen point member has a 2
Manufactured by color molding.

【0023】また、好ましくは、前記第1層及び前記第
2層は、接着材によって接着される。
Preferably, the first layer and the second layer are bonded by an adhesive.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態について詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0025】まず、本発明の振動入力ペンを用いた座標
入力装置の装置全体構成について、図2を用いて説明す
る。
First, the overall configuration of a coordinate input device using a vibration input pen according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0026】<座標入力装置の説明(図2)>図2は本
発明の実施形態の座標入力装置の構成を示す図である。
<Description of Coordinate Input Device (FIG. 2)> FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the coordinate input device according to the embodiment of the present invention.

【0027】図2において、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る。尚、振動子4に
よって発生した振動は、振動伝達部材5、ペン先チップ
12を介して振動伝達板8に入力される。
In FIG. 2, reference numeral 1 denotes an arithmetic and control circuit for controlling the entire apparatus and calculating a coordinate position. A vibrator driving circuit 2 vibrates the vibrator 4 incorporated in the vibration input pen 3. The vibration generated by the vibrator 4 is input to the vibration transmitting plate 8 via the vibration transmitting member 5 and the pen tip 12.

【0028】振動伝達板8はアクリルやガラス板等の透
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(図中実線で示
す符号Aの領域:以下、有効エリアと呼ぶ)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。
The vibration transmission plate 8 is made of a transparent member such as an acrylic or glass plate, and the coordinate input by the vibration input pen 3 is applied to a coordinate input effective area on the vibration transmission plate 8 (the area indicated by a solid line A in FIG. Hereafter, this is performed by touching an effective area. Further, the vibration input member 3 for reflecting the vibration input by the vibration input pen 3 on the end face of the vibration transmission plate 8 and preventing the vibration from returning to the center (attenuating the reflected wave) is provided on the vibration transmission plate 8. Is provided on the outer periphery.

【0029】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振動センサ6a〜6dが
固定されている。振動センサ6a〜6dからの信号は、
増幅回路(不図示)で増幅された後、信号波形検出回路
9に送られる。そして、信号波形検出回路9で信号処理
を行い、その処理結果を演算制御回路1に出力し、座標
を算出する。尚、信号波形検出回路9、演算制御回路1
の詳細については、別後述する。
At the periphery of the vibration transmission plate 8, vibration sensors 6a to 6d for converting mechanical vibration of a piezoelectric element or the like into electric signals are fixed. The signals from the vibration sensors 6a to 6d are
After being amplified by an amplifier circuit (not shown), it is sent to a signal waveform detection circuit 9. Then, the signal waveform detection circuit 9 performs signal processing, outputs the processing result to the arithmetic and control circuit 1, and calculates coordinates. The signal waveform detection circuit 9 and the arithmetic control circuit 1
The details of will be described later.

【0030】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8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
より振動入力ペン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(例えば、ガラス等の透明部
材からなる場合)を透してみる事が可能になっている。
Reference numeral 11 denotes a display such as a liquid crystal display capable of displaying in units of dots, which is arranged behind the vibration transmission plate 8. Then, by driving the display drive circuit 10, dots are displayed at positions traced by the vibration input pen 3, and the dots can be seen through the vibration transmission plate 8 (for example, when made of a transparent member such as glass). It has become.

【0031】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の電気
的な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、ペン先チップ12を介して振動伝達板8に伝達さ
れる。また、振動子駆動回路2は、振動入力ペン3内に
内蔵されていても良く、あるいは本体制御基板に実装さ
れていてもよいことは言うまでもない。
The vibrator 4 built in the vibration input pen 3 is
It is driven by the vibrator drive circuit 2. The electric drive signal of the vibrator 4 is supplied as a low-level pulse signal from the arithmetic and control circuit 1, amplified by the vibrator drive circuit 2 with a predetermined gain, and applied to the vibrator 4. The electric drive signal is converted into mechanical ultrasonic vibration by the vibrator 4 and transmitted to the vibration transmission plate 8 via the pen tip 12. Further, it goes without saying that the vibrator driving circuit 2 may be built in the vibration input pen 3 or may be mounted on the main body control board.

【0032】ここで、振動子4の振動周波数は振動伝達
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、このときの振動子4の振動周波数を、振動伝達部材
5、ペン先チップ12を含んだ共振周波数とすることで
効率の良い振動変換が可能となる。更に、本発明の振動
入力ペン3は、前述の板波に限定されることなく、例え
ば、振動伝達板8を伝播する表面波を検出波として利用
する場合、振動入力ペン3が発生する振動の周波数を、
振動伝達板8の厚みに対して十分高い値(振動伝達板8
を伝播する波の波長λが板の厚みに対して十分小さくな
るような状態)に設定すれば良く、その場合であっても
本発明の振動入力ペン3の構造が有効な手段となり得
る。
Here, the vibration frequency of the vibrator 4 is selected to a value at which a plate wave can be generated on the vibration transmission plate 8. Further, by setting the vibration frequency of the vibrator 4 at this time to the resonance frequency including the vibration transmitting member 5 and the pen tip 12, efficient vibration conversion becomes possible. Furthermore, the vibration input pen 3 of the present invention is not limited to the above-described plate wave, and for example, when a surface wave propagating through the vibration transmission plate 8 is used as a detection wave, the vibration input pen 3 generates vibration. Frequency
A sufficiently high value for the thickness of the vibration transmission plate 8 (the vibration transmission plate 8
In such a state that the wavelength λ of the wave propagating through the plate becomes sufficiently small with respect to the thickness of the plate). Even in such a case, the structure of the vibration input pen 3 of the present invention can be an effective means.

【0033】次に、演算制御回路1の詳細について、図
3を用いて説明する。
Next, details of the arithmetic control circuit 1 will be described with reference to FIG.

【0034】<演算制御回路の説明(図3)>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までの距離に応じて遅延して到達す
る。
<Explanation of Operation Control Circuit (FIG. 3)> In the above-described configuration, the operation control circuit 1 operates at predetermined intervals (for example,
At every 5 ms), a signal for driving the vibrator 4 in the vibration input pen 3 is output to the vibrator drive circuit 2 and the internal timer (constituted by a counter) starts counting time. Then, the vibration generated by the vibration input pen 3 arrives with a delay according to the distance to the vibration sensors 6a to 6d.

【0035】振動波形検出回路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6a〜6dへの振動到達タイミングを
示す信号を生成する。また、演算制御回路1は各振動セ
ンサ6a〜6d毎にこの信号を入力し、各振動センサ6
a〜6dまでの振動到達時間を検出する。この検出され
た振動到達時間により振動入力ペン3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入
力ペン3の座標位置を元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 vibration waveform detection circuit 9 is provided with each vibration sensor 6a
66d are detected, and a signal indicating the timing of arrival of vibration at each of the vibration sensors 6aa6d is generated by a waveform detection process described later. The arithmetic and control circuit 1 inputs this signal to each of the vibration sensors 6a to 6d,
The vibration arrival time from a to 6d is detected. The coordinate position of the vibration input pen 3 is calculated based on the detected vibration arrival time. The arithmetic control circuit 1 drives the display drive circuit 10 based on the calculated coordinate position of the vibration input pen 3 to control the display on the display 11,
Alternatively, coordinates are output to an external device by serial or parallel communication (not shown).

【0036】図3は本発明の実施形態の演算制御回路の
詳細な構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a detailed configuration of the arithmetic and control circuit according to the embodiment of the present invention.

【0037】図3において、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、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は基準クロック(不図
示)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。
In FIG. 3, reference numeral 31 denotes a microcomputer for controlling the arithmetic control circuit 1 and the entire coordinate input device, and includes an internal counter, a ROM for storing operation procedures, a RAM for use in calculations and the like, and a nonvolatile for storing constants and the like. It is composed of a non-volatile memory and the like. Reference numeral 33 denotes a timer (for example, constituted by a counter or the like) for measuring a reference clock (not shown), which is a start for causing the vibrator driving circuit 2 to start driving the vibrator 4 in the vibration input pen 3. When a signal is input, the timing starts.

【0038】振動波検出回路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〜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
振動センサよりの振動到達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(これに
より、振動入力ペン3で入力された振動が振動センサ6
a〜6dにより検出されるまでの遅延時間が測定でき
る)。こうして、各振動センサ6a〜6dで振動タイミ
ング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。
The vibration arrival timing signals from the vibration sensors 6a to 6d output from the vibration wave detection circuit 9 are supplied to the latch circuits 34a to 34d via the detection signal input port 35.
Is input to Each of the latch circuits 34a to 34d corresponds to each of the vibration sensors 6a to 6d, and when receiving a vibration arrival timing signal from the corresponding vibration sensor, latches the time value of the timer 33 at that time (in this way, the vibration The vibration input by the input pen 3 is a vibration sensor 6
a to 6d can be measured until it is detected). When the determination circuit 36 determines that the vibration sensors 6a to 6d have received the vibration timing signal in this way, it outputs a signal to that effect to the microcomputer 31.

【0039】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から各振動センサ6a〜6dまでの振動到達時間を、
対応するラッチ回路34a〜34dより読み取る。次
に、読み取った振動到達時間に基づいて所定の計算を行
い、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を介してインタ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。
When the microcomputer 31 receives the signal from the determination circuit 36, the latch circuits 34a-34
d to each of the vibration sensors 6a to 6d,
The data is read from the corresponding latch circuits 34a to 34d. Next, a predetermined calculation is performed based on the read vibration arrival time, and the coordinate position of the vibration input pen 3 on the vibration transmission plate 8 is calculated. Then, by outputting the calculated coordinate position information to the display drive circuit 10 via the I / O port 37, for example, a dot or the like can be displayed at a corresponding position on the display 11. Alternatively, by outputting the coordinate position information to the interface circuit via the I / O port 37, the coordinate values can be output to the external device.

【0040】次に、振動伝達時間検出の過程及び信号波
形検出回路9の詳細な構成について、図4、図5を用い
て説明する。
Next, the process of detecting the vibration transmission time and the detailed configuration of the signal waveform detection circuit 9 will be described with reference to FIGS.

【0041】<振動伝搬時間検出の説明(図4、図5)
>図4は本発明の実施形態の振動波形検出回路に入力さ
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。
<Description of Vibration Propagation Time Detection (FIGS. 4 and 5)
FIG. 4 is a diagram for explaining a detection waveform input to the vibration waveform detection circuit according to the embodiment of the present invention and a process of measuring a vibration transmission time based on the detection waveform.

【0042】尚、ここでは、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ので、その詳細については省
略する。
Although the case of the vibration sensor 6a is described here, the other vibration sensors 6b, 6c, 6d
Is exactly the same, and the details are omitted.

【0043】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
の駆動信号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。
As described above, the measurement of the vibration transmission time to the vibration sensor 6a is started 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 transducer drive circuit 2 to the transducer 4. The ultrasonic vibration transmitted from the vibration input pen 3 to the vibration transmission plate 8 by the drive signal 41 progresses over a time corresponding to the distance to the vibration sensor 6a, and then the vibration sensor 6a
Is detected by The illustrated signal 42 indicates a signal waveform detected by the vibration sensor 6a.

【0044】本実施形態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42
1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42
1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。
Since the vibration used in this embodiment is a plate wave as described above, the envelope 42 of the detected waveform is used.
1 is different from the speed at which the phase 422 propagates (the group speed Vg). Therefore, the envelope 42 of the detected waveform with respect to the propagation distance in the vibration transmission plate 8
The relationship between 1 and the phase 422 changes during vibration transmission according to the transmission distance. In the present embodiment, the distance between the vibration input pen 3 and the vibration sensor 6a is detected from the group delay time tg based on the group velocity Vg and the phase delay time tp based on the phase velocity Vp.

【0045】図5は本発明の実施形態の信号波形検出回
路の詳細な構成を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a detailed configuration of the signal waveform detection circuit according to the embodiment of the present invention.

【0046】以下、図4を参照しながら、群遅延時間t
g、位相遅延時間tpを検出するための過程について説
明する。
Hereinafter, the group delay time t will be described with reference to FIG.
g, a process for detecting the phase delay time tp will be described.

【0047】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る。その
後、帯域通過フィルタ511により検出信号の余分は周
波数成分が除かれ、信号44を得る。この信号44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51で増幅され、帯域通過フィルタ5
11を通過した信号は、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。更に、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
を、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が生成する。
The output signal 42 of the vibration sensor 6a is amplified to a predetermined level by the preamplifier circuit 51. Thereafter, the excess frequency component of the detection signal is removed by the band-pass filter 511, and the signal 44 is obtained. Focusing on the envelope of the signal 44, the sound speed at which the waveform propagates is the group velocity Vg. When a point on a specific waveform, for example, a peak of the envelope or an inflection point of the envelope is detected, the sound velocity is related to the group velocity Vg. The delay time tg is obtained. Therefore, the signal is amplified by the preamplifier circuit 51 and
The signal passing through 11 is input to an envelope detection circuit 52 composed of an absolute value circuit, a low-pass filter, and the like, and only the envelope 45 of the detection signal is extracted. Further, a gate signal 46 of a portion exceeding a predetermined threshold level 441 for the envelope 45 is used.
Is generated by a gate signal generation circuit 56 composed of a multivibrator or the like.

【0048】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良いが、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の立ち下がりのゼロクロス点)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回微分波形信号43を得る。この2回微分波形
信号43は、ゲート信号46との比較により、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t
g信号49が生成され、演算制御回路1に入力される。
In order to detect the group delay time tg relating to the group velocity Vg, the peak or inflection point of the envelope may be detected as described above. Inflection point (signal 4 described later)
3 falling zero crossing point). Therefore, the signal 45 output from the envelope detection circuit 52 is input to the envelope inflection point detection circuit 53 to obtain a twice differentiated waveform signal 43 of the envelope. The twice differentiated waveform signal 43 is compared with the gate signal 46, and is detected as an envelope delay time detection signal having a predetermined waveform by a tg signal detection circuit 54 composed of a multivibrator or the like.
A g signal 49 is generated and input to the arithmetic and control circuit 1.

【0049】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信号検出回路である。tp信号
検出回路57は、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47を演算制御回路1に供給す
る。
On the other hand, the phase delay time tp relating to the phase speed Vp will be described. Reference numeral 57 denotes a tp signal detection circuit composed of a zero cross comparator, a multivibrator, and the like for detecting the phase delay time tp. The tp signal detection circuit 57 detects the first rising zero-crossing point of the phase signal 44 while the gate signal 46 is open,
The signal 47 of the phase delay time tp is supplied to the arithmetic and control circuit 1.

【0050】以上の説明は、振動センサ6aに対するも
のであったが、他の振動センサ6b〜6d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
ても良いことは言うまでもない。
The above description has been made with respect to the vibration sensor 6a. However, the same circuit may be provided in the other vibration sensors 6b to 6d, and the sensors may be selected in a time-division manner using analog switches or the like. Needless to say, the circuits may be shared.

【0051】次に、振動入力ペン3と振動センサ6a〜
6d間の距離を算出する方法について、図6を用いて説
明する。
Next, the vibration input pen 3 and the vibration sensors 6a to 6a
A method of calculating the distance between 6d will be described with reference to FIG.

【0052】<振動入力ペンとセンサ間の距離算出の説
明(図6)>上述のようにして得られた群遅延時間tg
と位相遅延時間tpに基づいて、振動入力ペン3と各振
動センサ6a〜6dまでの距離をそれぞれ算出する方法
について説明する。
<Explanation of calculation of distance between vibration input pen and sensor (FIG. 6)> Group delay time tg obtained as described above
A method of calculating the distance between the vibration input pen 3 and each of the vibration sensors 6a to 6d based on the phase delay time tp and the vibration input pen 3 will be described.

【0053】図6は本発明の実施形態の群遅延時間t
g、位相遅延時間tpとペン−センサ間距離Lの関係を
示す図である。
FIG. 6 shows the group delay time t according to the embodiment of the present invention.
g is a diagram illustrating a relationship between a phase delay time tp and a pen-sensor distance L. FIG.

【0054】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は線形性が良いとは言えな
い。従って、振動入力ペン3及び振動センサ6a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、精度良く距離Lを求め
ることができない。
In this embodiment, since a plate wave is used as a detection wave, the group delay time tg cannot be said to have good linearity. Therefore, when the distance L between the vibration input pen 3 and the vibration sensor 6a is obtained as the product of the group delay time tg and the group velocity Vp, as shown in Expression (1), the distance L cannot be obtained with high accuracy.

【0055】 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
理を行う。
L = Vg · tg (1) Therefore, in order to determine coordinates with higher accuracy, arithmetic processing is performed by equation (2) based on the phase delay time tp having excellent linearity.

【0056】 L=Vp・tp+n・λp (2) ここでλpは弾性波の波長、nは整数である。(2)式
の右辺第1項は、図6に示す距離L0を示すものであ
り、求める距離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良く振動入力ペン3及び
振動センサ6a間の距離Lを正確に求めることができ
る。そこで、上述の(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。
L = Vp · tp + n · λp (2) where λp is the wavelength of the elastic wave, and n is an integer. The first term on the right side of the equation (2) indicates the distance L0 shown in FIG. 6, and the difference between the obtained distance L and the distance L0 is an integral multiple of the wavelength (the width of the staircase on the time axis) as is apparent from the figure. T * is one cycle of the signal waveform 44, and therefore, T * = 1 / frequency, and the width of the staircase is expressed by the distance is the wavelength λp). Accordingly, the distance L between the vibration input pen 3 and the vibration sensor 6a can be accurately obtained by obtaining the integer n. Therefore, the above-mentioned integer n can be obtained by the equation (3) from the above-described equations (1) and (2).

【0057】 n=int[(Vg・tg−Vp・tp)/λp+1/2] (3) 式(3)で整数化を実行するのは、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
が良いとは言えないからである。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の線形性が良くなくても、整数nを正確
に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、振動入力ペン3及び振動セ
ンサ6a間の距離Lを精度良く測定することができる。
N = int [(Vg · tg−Vp · tp) / λp + /] (3) In the equation (3), the integer is executed because the plate wave is used as the detection wave, and thus the group delay This is because the linearity of the time tg with respect to the distance cannot be said to be good. A necessary and sufficient condition for obtaining an accurate integer N is represented by Expression (5) derived from Expression (4).
N * = (Vg · tg−Vp · tp) / λp (4) ΔN = n * −n ≦ 0.5 (5) That is, if the generated error amount is within ± 1/2 wavelength ,
Even if the linearity of the group delay time tg is not good, the integer n can be accurately determined. The distance L between the vibration input pen 3 and the vibration sensor 6a can be accurately measured by substituting n obtained as described above into the equation (2).

【0058】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。
This equation relates to one of the vibration sensors 6a, but the same equation is used for the other three vibration sensors 6b to 6b.
The distance between 6d and the vibration input pen 3 can be obtained in the same manner.

【0059】次に、回路遅延時間を補正する方法につい
て、図6、図7を用いて説明する。 <回路遅延時間補正の説明>ラッチ回路34a〜34d
によってラッチされた振動伝達時間tg、tpには、位
相回路遅延時間etp及び群回路遅延時間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のペン先チップ12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〜6
dへと行なわれる振動伝達の際に必ず同じ量が含まれ
る。
Next, a method for correcting the circuit delay time will be described with reference to FIGS. <Description of circuit delay time correction> Latch circuits 34a to 34d
The vibration transmission times tg and tp latched by the phase circuit delay time etp and the group circuit delay time etg (FIG. 6)
These times include, in addition to the circuit delay time, the time during which vibration propagates through the pen tip 12 of the vibration input pen 3). The error caused by these is
From the vibration input pen 3 to the vibration transmission plate 8, the vibration sensors 6a to 6
The same amount is always included in the transmission of vibration to d.

【0060】そこで、例えば、図7の原点Oの位置か
ら、振動センサ6aまでの距離をRa(=sqr{(X
/2)2+(Y/2)2}、図7参照)とする。そし
て、原点Oにて振動入力ペン3で入力を行い、原点Oか
ら振動センサ6aまで実測される振動伝達時間をtg0
*、tp0*とする。また、原点Oから振動センサ6a
まで振動伝達板8上を板波が実際に伝播するのにかかる
伝達時間をtg0、tp0とすれば、 tg0*=tg0+etg (6) tp0*=tp0+etp (7) の関係がある。
Therefore, for example, the distance from the position of the origin O in FIG. 7 to the vibration sensor 6a is Ra (= sqrq (X
/ 2) 2+ (Y / 2) 2} (see FIG. 7). Then, an input is made with the vibration input pen 3 at the origin O, and the vibration transmission time actually measured from the origin O to the vibration sensor 6a is tg0.
*, Tp0 *. In addition, the vibration sensor 6a starts from the origin O.
Assuming that tg0 and tp0 are transmission times required for the plate wave to actually propagate on the vibration transmission plate 8, there is a relationship of tg0 * = tg0 + etg (6) tp0 * = tp0 + etp (7)

【0061】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) となる。これにより、各伝達時間に含まれる位相回路遅
延時間etp及び群回路遅延時間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る。よって、
(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。これにより、振動入力ペン3と振動センサ6
a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及び原点Oで計
測された時間tg0*、tp0*を、あらかじめ不揮発
性メモリ等の記憶媒体に記憶しておけば、振動入力ペン
3と振動センサ6a間の距離を決定できる。他の振動セ
ンサ6b〜6dについても、同様の手順で求めることが
できる。
On the other hand, an actual measurement value tg at an arbitrary input point P
Similarly, * and tp * are as follows: tp * = tp + etg (8) tp * = tp + etp (9) When the differences between the expressions (6) and (8), and the expressions (7) and (9) are obtained, tg * −tg0 * = (tg + etg) − (tg0 + etg) = tg−tg0 (10) tp * − tp0 * = (tp + etp) − (tp0 + etp) = tp−tp0 (11) As a result, the phase circuit delay time etp and the group circuit delay time etg included in each transmission time are removed, and an accurate time difference between the time when the wave propagates through the distance Ra and the time when the wave propagates through the distance da can be obtained. . Therefore,
Using the equations (1), (2), and (3), the distance difference between the distance Ra and the distance da can be obtained. In other words, tg = tg * -tg0 * (12) tp = tp * -tp0 * (13) The distance is calculated using equations (1), (2), and (3), and the vibration sensor 6a From the point O to the origin O
Add. Thereby, the vibration input pen 3 and the vibration sensor 6
The distance to a can be determined accurately. Therefore, if the distance Ra from the vibration sensor 6a to the origin O and the times tg0 * and tp0 * measured at the origin O are stored in advance in a storage medium such as a nonvolatile memory, the vibration input pen 3 and the vibration sensor 6a The distance between them can be determined. The other vibration sensors 6b to 6d can be obtained in the same procedure.

【0062】次に、振動入力ペン3による振動伝達板8
上の座標位置算出の原理について、図7を用いて説明す
る。
Next, the vibration transmission plate 8 by the vibration input pen 3
The principle of the above coordinate position calculation will be described with reference to FIG.

【0063】<座標位置算出の説明(図7)>図7は本
発明の実施形態の座標位置検出の原理を説明するための
図である。
<Description of Coordinate Position Calculation (FIG. 7)> FIG. 7 is a diagram for explaining the principle of coordinate position detection according to the embodiment of the present invention.

【0064】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を設けると、先に説
明した手順に基づいて、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。
As shown in FIG. 7, when the four vibration sensors 6a to 6d are provided at the four corners on the vibration transmission plate 8, each of the vibration sensors 6a to 6d is moved from the position P of the vibration input pen 3 based on the procedure described above. Linear distance da to the position of the vibration sensors 6a to 6d
dd can be determined. Further, the arithmetic control circuit 1 can obtain the coordinates (x, y) of the position P of the vibration input pen 3 from the three-square theorem based on the linear distances da to dd as in the following equation.

【0065】 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。
X = (da + db) · (da−db) / 2X (14) y = (da + dc) · (da−dc) / 2Y (15) where X and Y are between the vibration sensors 6a and 6b, respectively. The distance is the distance between the vibration sensors 6c and 6d, and the position coordinates of the vibration input pen 3 can be detected in real time as described above.

【0066】また、上記計算では3つの振動センサまで
の距離を用いて計算しているが、本実施形態では4個の
振動センサ6a〜6dが設置されているので、それらの
振動センサの内、3個の振動センサまでの距離を用いて
振動入力ペン3の座標の算出に用い、残りの振動センサ
までの距離を用いて座標の確からしさの検証に用いるこ
とができる。また、最も振動入力ペン3−振動センサ間
の距離Lが大きくなった振動センサの距離(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)を用いずに、残りの3個の振動
センサまでの距離を用いて振動入力ペン3の座標を算出
しても良い。
In the above calculation, the calculation is performed using the distances to the three vibration sensors. In the present embodiment, since four vibration sensors 6a to 6d are provided, of these vibration sensors, The distance to the three vibration sensors can be used to calculate the coordinates of the vibration input pen 3, and the distance to the remaining vibration sensors can be used to verify the certainty of the coordinates. Also, without using the distance of the vibration sensor in which the distance L between the vibration input pen 3 and the vibration sensor is the largest (the detection signal level is reduced because the distance L is increased and the probability of being affected by noise is increased), The coordinates of the vibration input pen 3 may be calculated using the distances to the remaining three vibration sensors.

【0067】尚、本実施形態では、4個の振動センサを
配置し、3個の振動センサまでの距離を用いて振動入力
ペン3の座標を算出しているが、幾何学的には2個以上
の振動センサまでの距離を用いれば振動入力ペン3の座
標を算出するこが可能であり、製品スペックに応じて振
動センサの個数が設定されることは言うまでもない。次
に、振動入力ペン3の詳細について、図1を用いて説明
する。
In the present embodiment, four vibration sensors are arranged, and the coordinates of the vibration input pen 3 are calculated using the distances to the three vibration sensors. The coordinates of the vibration input pen 3 can be calculated by using the distance to the vibration sensor described above, and it goes without saying that the number of vibration sensors is set according to the product specifications. Next, details of the vibration input pen 3 will be described with reference to FIG.

【0068】<ペン構成(図1)> <振動入力ペン構成(図1)>図1は本発明の実施形態
の振動入力ペンの要部構造を示すの図である。
<Pen Configuration (FIG. 1)><Vibration Input Pen Configuration (FIG. 1)> FIG. 1 is a diagram showing the main structure of a vibration input pen according to an embodiment of the present invention.

【0069】図1(a)において、振動入力ペン3に内
蔵された振動子4は、前述した振動子駆動回路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
ン先チップ12に伝達される。そして、ペン先チップ1
2と振動伝達板8が接触することによって振動伝達板8
に振動が入射される。振動子4は、本実施形態の場合、
円板状で分極方向と振動方向が平行な厚み振動モードが
利用されており、接着手段により振動伝達部材5の大端
面に取り付けられている。振動伝達部材5は、本実施形
態の場合、アルミニウム製(振動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
良い)であって、導電性のホルダー13によってその軸
芯が一致するように位置決めされ、絶縁性のボルト13
5によって固定される。尚、ホルダー13の外周に、例
えば、ゴム性の絶縁物を被覆して、グリップ感を向上さ
せても良いことは言うまでもない振動子4の一方の電極
は、振動伝達部材5、ホルダー13及び電極バネB13
7を介して振動子駆動回路2につながれている。また、
もう一方の電極は、電極バネA136を通して振動子駆
動回路2につながれている。
In FIG. 1A, a vibrator 4 built in the vibration input pen 3 is driven by the vibrator driving circuit 2 described above. The electric drive signal is converted into mechanical ultrasonic vibration by the vibrator 4 and transmitted to the pen tip 12 via the vibration transmitting member 5. And pen tip 1
When the vibration transmission plate 8 comes into contact with the vibration transmission plate 8,
Vibration is incident on. In the case of the present embodiment, the vibrator 4
A disk-shaped thickness vibration mode in which the polarization direction and the vibration direction are parallel to each other is used, and is attached to the large end surface of the vibration transmission member 5 by an adhesive means. In the case of the present embodiment, the vibration transmission member 5 is made of aluminum (for the purpose of efficiently transmitting vibration, and may be another metal such as stainless steel). The bolts 13 are positioned so that their axes match.
5 fixed. Needless to say, the outer periphery of the holder 13 may be coated with, for example, a rubber insulator to improve the grip feeling, and one of the electrodes of the vibrator 4 is composed of the vibration transmitting member 5, the holder 13, and the electrode. Spring B13
7 is connected to the vibrator drive circuit 2. Also,
The other electrode is connected to the vibrator drive circuit 2 through an electrode spring A136.

【0070】振動伝達部材5の先端部は、半径R2の円
柱部に、その先端が半径R2の半球部を有する形状とな
っている。また、ペン先チップ12は、図1(b)に示
されるように第1層がゴム弾性を有する部材で、その外
側に樹脂による第2層が形成されている。本実施形態の
場合、第1層にスチレン系熱可塑性エラストマーを、第
2層にポリプロピレンを用いており、2色成形により一
体的に製造される。ペン先チップ12は先端部がRlの
半球状の穴底を有する先端部が閉じたキャップ状の形状
をしており、振動伝達部材5の先端部の半径R2とペン
先チップ12の穴底の半径R1の関係は以下を満足する
ように構成されている。
The distal end of the vibration transmitting member 5 has a cylindrical portion having a radius R2 and a distal end having a hemispherical portion having a radius R2. Further, as shown in FIG. 1B, the pen tip tip 12 has a first layer made of a member having rubber elasticity, and a second layer made of resin is formed outside the first layer. In the case of the present embodiment, a styrene-based thermoplastic elastomer is used for the first layer, and polypropylene is used for the second layer, and they are integrally manufactured by two-color molding. The pen tip 12 has a hemispherical hole bottom with a tip R1 and has a closed cap-like shape. The radius R2 of the tip of the vibration transmitting member 5 and the radius of the hole bottom of the pen tip 12 are determined. The relationship of the radius R1 is configured to satisfy the following.

【0071】 Rl<R2 (16) 従って、ペン先チップ12に振動伝達部材5を圧入する
と、ペン先チップ12のゴム弾性を有する第1層は容易
に変形して、その弾性力をもって両者が一体に構成され
る。また、その先端部の拡大図及び装着状態を示す図を
それぞれ図1(b)、(c)に示す。この時、振動伝達
部材5を圧入することで、ペン先チップ12の穴底径R
1は、図1(b)、(c)に示すように弾性変形してR
2になるとともに、両者の接触面は密着状態となる。従
って、振動伝達部材5を伝わってきた振動を安定してペ
ン先チップ12に伝達することができる。本実施形態で
は、ペン先チップ12の第1層にスチレン系熱可塑性エ
ラストマーを用いたが、弾性変形の大きな材料、例え
ば、NBR(アクリロニトリルブタジエンゴム)、CR
(クロロプレンゴム)、IIR(ブチルゴム)等のゴム
材、あるいはオレフィン系、ウレタン系、ポリエステル
系、ポリアミド系、塩化ビニル系等々のエラストマーで
あってよい。これらのゴム等々のエラストマーは、他の
材料に比べ低いヤング率をもち、きわめて特異な弾性、
いわゆるゴム(状)弾性(rybber-likeelasticity)を
有する物質である。
R1 <R2 (16) Accordingly, when the vibration transmitting member 5 is press-fitted into the pen tip tip 12, the rubber elastic first layer of the pen tip tip 12 is easily deformed, and the two layers are integrally formed by the elastic force. It is composed of FIGS. 1B and 1C show an enlarged view of the tip and a view showing the mounted state, respectively. At this time, by press-fitting the vibration transmitting member 5, the hole bottom diameter R of the nib tip 12 is adjusted.
1 is elastically deformed as shown in FIGS.
At the same time, the two contact surfaces are in close contact with each other. Therefore, the vibration transmitted through the vibration transmitting member 5 can be transmitted to the pen tip 12 stably. In the present embodiment, the styrene-based thermoplastic elastomer is used for the first layer of the nib tip 12, but a material having a large elastic deformation, for example, NBR (acrylonitrile butadiene rubber), CR
(Chloroprene rubber), IIR (butyl rubber) and other rubber materials, or elastomers such as olefin, urethane, polyester, polyamide and vinyl chloride. These rubbers and other elastomers have lower Young's modulus than other materials,
It is a substance having so-called rubber (like) elasticity (rybber-likeelasticity).

【0072】一般にこれらの物質は、音波を伝達すると
いう観点では吸収が大きく非常に不利な物質であり、逆
に防振材として利用されているのが普通である。従っ
て、本発明に採用されたペン先チップ12の第1層の肉
厚については、十分な留意が必要であり、本実施形態の
場合、約0.5〜2mm程度のものが利用されている。
一方、これらの物質はヤング率が小さく、容易に変形す
ることができるので、ペン先チップ12を振動伝達部材
5に圧入することで、両者を容易に密着させることが可
能である。密着性を高めると言うことは、2つの部材間
で振動を伝達させると言う意味で非常に有利であり、こ
の観点では好ましい材料と言うことができる。ペン先チ
ップ12の第1層の肉厚及び両者の密着性を十分考慮し
て実施した本発明の振動入力ペン3で、振動伝達板8に
入射される振動は、図14に示す従来例の振動入力ペン
に比べ、同一条件下で3〜5倍程度得ることができるよ
うになり、安定した振動を伝達、入力することができる
ようになった。
In general, these substances are very disadvantageous because they have a large absorption from the viewpoint of transmitting sound waves, and are usually used as anti-vibration materials. Therefore, it is necessary to pay sufficient attention to the thickness of the first layer of the nib tip 12 employed in the present invention. In the present embodiment, a thickness of about 0.5 to 2 mm is used. .
On the other hand, since these substances have a small Young's modulus and can be easily deformed, they can be easily brought into close contact with each other by press-fitting the nib tip 12 into the vibration transmitting member 5. Enhancing the adhesion is very advantageous in that vibration is transmitted between the two members, and can be said to be a preferable material from this viewpoint. In the vibration input pen 3 according to the present invention, which has been performed in consideration of the thickness of the first layer of the nib tip 12 and the adhesion between them, the vibration incident on the vibration transmission plate 8 is the same as that of the conventional example shown in FIG. As compared with a vibration input pen, it is possible to obtain about 3 to 5 times under the same conditions, and it is possible to transmit and input a stable vibration.

【0073】尚、着脱の容易さ、着脱を繰り返しても振
動伝達の不安定除去が可能であると言う観点で、エラス
トマーが最適な部材であることを説明したが、その部材
を直接、振動伝達板8に接触させると、次のような弊害
を生むことになる。ゴム弾性を有する部材はヤング率が
小さいために、小さい応力で大変形を起こす。従って、
そのような部材をペン先部材とすると、操作者の筆圧に
応じてペン先が変形し、振動伝達板8と接触する面積が
大きく変わることになる。これは、細かい座標入力を困
難にするばかりでなく、座標算出の分解能を低下させ
る。また、一般にこの種の部材は表面の摩擦係数が大き
く、座標を連続して入力するような場合には、ペン先が
引っかかるような感触を操作者に与え、長時間の入力に
対して握力の低下、あるいは疲労感の蓄積を感じさせる
ことになる。従って、これらの課題を解決するために、
ペン先チップ12を2層構造とし、ペン先端部の変形を
無くし、摩擦抵抗の小さい、耐摩耗性に優れる樹脂を、
ゴム弾性を有する第1層の外側に設けている。
It has been described that the elastomer is the most suitable member in view of the easiness of attachment / detachment and the possibility of unstable removal of vibration transmission even after repeated attachment / detachment. Contact with the plate 8 causes the following adverse effects. Since a member having rubber elasticity has a small Young's modulus, a large deformation is caused by a small stress. Therefore,
If such a member is a pen tip member, the pen tip is deformed in accordance with the pen pressure of the operator, and the area in contact with the vibration transmission plate 8 changes greatly. This not only makes fine coordinate input difficult, but also reduces the resolution of coordinate calculation. In general, this type of member has a large coefficient of friction on the surface, and when inputting coordinates continuously, gives the operator a feeling that the pen tip is caught, and gives a grip force for a long time input. You will feel reduced or accumulated fatigue. Therefore, in order to solve these issues,
The pen tip tip 12 has a two-layer structure, eliminates deformation of the pen tip, and has a small frictional resistance and excellent wear resistance.
It is provided outside the first layer having rubber elasticity.

【0074】ペン先チップ12の第2層は、本実施形態
の場合、ポリプロピレンを用いているが、比較的耐摩耗
性に優れ、振動伝達板8を傷つけないような樹脂で有れ
ば良く、例えば、ポリアセタール、ポリイミド、ポリカ
ーボネート、ポリアミドイミド、ABSが採用可能であ
る。
In the present embodiment, the second layer of the pen tip 12 is made of polypropylene. However, the second layer may be made of a resin which has relatively excellent wear resistance and does not damage the vibration transmitting plate 8. For example, polyacetal, polyimide, polycarbonate, polyamideimide, and ABS can be adopted.

【0075】この時、上述の第1層に採用したエラスト
マーに比べ、第2層は硬い材料で構成されるので、筆記
時のペン先チップ12の先端部の変形は無くなり、細か
い座標入力を可能とする。一方で、ペン先チップ12の
第2層が比較的硬い材料で構成されるので、座標入力の
際に衝撃を感じるようになる場合(特に速い筆記速度で
座標を入力した場合には、『コツコツ』といった操作感
が発生し、操作者に違和感を感じさせる)があるが、こ
の問題に対し、ペン先チップ12のゴム弾性を有する第
1層が、吸収材となり、操作性の良い入力ペンを構成し
ている。
At this time, since the second layer is made of a harder material than the elastomer used for the first layer, deformation of the tip of the pen tip 12 during writing is eliminated, and fine coordinate input is possible. And On the other hand, since the second layer of the nib tip 12 is made of a relatively hard material, an impact may be felt at the time of inputting coordinates (particularly, when inputting coordinates at a high writing speed, the "click-and-click" ), Which makes the operator feel uncomfortable). However, the first layer having the rubber elasticity of the nib tip 12 serves as an absorbing material. Make up.

【0076】また、本実施形態の場合、2層構造のペン
先チップ12を2色成形によって製造しているが、両者
を接着によって製造(この場合、接着材を1層とすれば
3層構造のペン先チップと言うことになる)しても良い
ことは言うまでもない。
In the present embodiment, the pen tip 12 having a two-layer structure is manufactured by two-color molding, but both are manufactured by bonding (in this case, if the adhesive is made one layer, the three-layer structure is used). It goes without saying that the pen tip may be used).

【0077】また、筆記によるペン先摩耗で、第2層の
樹脂が摩耗し、第1層のエラストマーが露出した時に、
ペン先を自由に、ユーザ自身によって交換できるような
仕様としてもよいことは言うまでもないが、樹脂を被覆
することによってペン先チップ12の耐久性を改善する
ことも可能である。
Also, when the resin of the second layer is worn by the pen tip wear by writing and the elastomer of the first layer is exposed,
Needless to say, the pen tip can be freely replaced by the user himself, but it is also possible to improve the durability of the pen tip 12 by coating with a resin.

【0078】以上説明したように、本実施形態では、実
使用時において、ペン先チップ12の摩耗、あるいは破
損等々により、ペン先チップ12を交換する必要が生じ
た場合において、ペン先チップ12の第1層のゴム弾性
を利用して、ペン先チップ12を振動伝達部材5に簡単
に装着することができる。つまり、ユーザにとってメン
テナンスが容易な振動入力ペン3を提供することができ
る。この利点の他に、前述の交換作業において、ペン先
チップ12と振動伝達部材5の部材間の密着性が自然と
生まれるので、振動伝達部材5を伝播してきた振動を効
率良く、安定した状態でペン先チップ12に伝達するこ
とができる。つまり、ユーザによるペン先チップ12の
交換でも、振動入力ペン3の振動特性の変化が無く、安
定した振動を振動伝達板8に入射できるので、高精度な
座標入力を恒久的に保証することができる優れた利点が
得られるようになった。また、ペン先チップ12を2層
構造とすることで、操作性の良い振動入力ペン3の提供
を可能としている。
As described above, in the present embodiment, when it is necessary to replace the nib tip 12 due to wear or breakage of the nib tip 12 in actual use, the nib tip 12 may be replaced. The pen tip 12 can be easily attached to the vibration transmitting member 5 by utilizing the rubber elasticity of the first layer. That is, it is possible to provide the vibration input pen 3 that is easy for the user to maintain. In addition to this advantage, in the above-described replacement work, since the adhesion between the pen tip 12 and the vibration transmitting member 5 is naturally created, the vibration transmitted through the vibration transmitting member 5 can be efficiently and stably maintained. It can be transmitted to the nib tip 12. In other words, even if the user replaces the pen tip 12, there is no change in the vibration characteristics of the vibration input pen 3, and stable vibration can be made incident on the vibration transmission plate 8, so that highly accurate coordinate input can be permanently guaranteed. Now you can get some great benefits. In addition, by providing the pen tip 12 with a two-layer structure, it is possible to provide the vibration input pen 3 with good operability.

【0079】更に、このような構成を実施することで、
以下に説明する優れた効果も得られるようになった。
Further, by implementing such a configuration,
The excellent effects described below have also been obtained.

【0080】本発明の座標入力装置は上述したように板
波を検出波として用い、群速度Vgに関わる群遅延時間
tg、位相速度Vpに関わる位相遅延時間tpを計測す
ることで、振動発生源と各振動センサまでの距離をまず
導出することを基本原理としている。そして、その距離
算出式として式(1)〜(3)を用いること、そしてそ
れを用いる際の必要条件として式(5)が示された。
As described above, the coordinate input device of the present invention measures the group delay time tg relating to the group velocity Vg and the phase delay time tp relating to the phase velocity Vp by using the plate wave as the detection wave. The basic principle is to first derive the distance to each vibration sensor. The formulas (1) to (3) are used as the formulas for calculating the distance, and the formula (5) is shown as a necessary condition for using the formulas.

【0081】上記の点を鑑み、図9に示す測定器を用い
て、振動入力ペン3から発生した振動の測定を行った。
この測定器は、振動入力ペン3から発生した振動が振動
入力点を中心に波紋状に広がって行く際に、どのような
挙動を示すか定量化するためのものである。
In view of the above, the vibration generated from the vibration input pen 3 was measured using the measuring device shown in FIG.
This measuring device is for quantifying the behavior when the vibration generated from the vibration input pen 3 spreads in a ripple shape around the vibration input point.

【0082】この測定器による測定法について詳細に説
明すれば、振動伝達板8の中心部にセンサを配置し、そ
のセンサの位置を中心に振動入力ペン3を等距離で円周
状に走査する。振動入力ペン3がセンサの回りを一周す
る際、360回、等間隔で振動入力ペン3を駆動する。
そして、センサで検出された信号を、上述の実施形態で
示した演算制御回路1等の処理回路を用いて処理し、各
測定点での群遅延時間tg、位相遅延時間tpを各々検
出する(角度1度毎に、遅延時間の計測を行う)。各測
定点で得られた遅延時間tg、位相遅延時間tpより、
式(5)に示される整数化誤差ΔNを求めると、振動入
力ペン3が1周する毎に360個の整数化誤差△Nが得
られる。そして、この整数化誤差△Nの最大値と最小値
の差を、振動入力ペン3が1周した際の振動入力ペン3
の指向性を示す数値と定義し、その測定を複数種類のペ
ン先チップのサンプルを振動入力ペン3に装着して繰返
し測定した。
The measuring method using this measuring device will be described in detail. A sensor is arranged at the center of the vibration transmission plate 8 and the vibration input pen 3 is scanned at equal distances around the sensor position in a circumferential shape. . When the vibration input pen 3 makes a round around the sensor, the vibration input pen 3 is driven 360 times at equal intervals.
Then, the signal detected by the sensor is processed using the processing circuit such as the arithmetic and control circuit 1 shown in the above embodiment, and the group delay time tg and the phase delay time tp at each measurement point are detected ( The delay time is measured for each angle of 1 degree). From the delay time tg and the phase delay time tp obtained at each measurement point,
When the integer error ΔN shown in the equation (5) is obtained, 360 integer errors △ N are obtained every time the vibration input pen 3 makes one rotation. Then, the difference between the maximum value and the minimum value of the integer error △ N is determined by the vibration input pen 3 when the vibration input pen 3 makes one rotation.
The measurement was repeatedly performed by mounting samples of a plurality of types of nib tips on the vibration input pen 3.

【0083】測定対象となる振動入力ペン3のペン先チ
ップ12の素材は、従来より用いられていたポリアミド
イミド(以下、PAIと称する)と液晶性ポリマー(以
下、LCPと称する)、そして、本実施形態に採用され
たNBRの3種類である。PAI製のペン先及びLCP
製のペン先を採用した従来のペン先12a及びペン構造
は図14に示してある。
The material of the pen tip 12 of the vibration input pen 3 to be measured is a conventionally used polyamideimide (hereinafter, referred to as PAI), a liquid crystal polymer (hereinafter, referred to as LCP), and There are three types of NBR adopted in the embodiment. PAI nib and LCP
FIG. 14 shows a conventional pen tip 12a and a pen structure employing a pen tip manufactured by Nissan.

【0084】PAI、LCPは、振動子4で発生した振
動を伝達することができ、かつ座標入力の際に入力面で
ある振動伝達板8を傷つけないと言う観点で選択され
る。そして、各サンプルを上述の測定器を用いて指向性
を測定(各サンプルで各々ペン先を繰り返し着脱し、繰
り返し測定する)した所、従来のペン構造に比べ、指向
性は格段に小さく(従来例に比ベ1/4〜1/7)する
ことができた。
PAI and LCP are selected from the viewpoint that the vibration generated by the vibrator 4 can be transmitted and that the vibration transmission plate 8 as the input surface is not damaged when inputting coordinates. When the directivity of each sample was measured using the above-mentioned measuring instrument (the pen tip was repeatedly attached and detached for each sample, and then repeatedly measured), the directivity was significantly smaller than the conventional pen structure (conventionally, 1/4 to 1/7 of the example).

【0085】上述した整数化誤差ΔN(許容値0.5)
は、本発明が課題としているこの指向性で発生する他、
群遅延時間tgの距離に対する非線形性あるいはノイズ
等によりも発生するので、指向性はできるだけ小さくす
ることが装置の信頼性を向上させることになる。これ
は、整数化誤差ΔNの許容値0.5(許容値0.5を超
えると、誤検出する)に対し、十分なマージンを保証す
ることができる優れた効果が得られるようになった。無
論、マージンを有する仕様とすることができると言うこ
とは、製造上の管理は容易となり、検査等の工程を大幅
に削除できる優れた効果も得ることができることは言う
までもない。
The above-mentioned integer error ΔN (allowable value 0.5)
Occurs in this directionality that the present invention is the subject,
Since it also occurs due to non-linearity or noise with respect to the distance of the group delay time tg, reducing the directivity as much as possible will improve the reliability of the device. As a result, an excellent effect of ensuring a sufficient margin with respect to the allowable value 0.5 of the integer error ΔN (erroneous detection when the allowable value exceeds 0.5) can be obtained. Needless to say, the fact that a specification having a margin can be obtained makes it easy to manage the manufacturing process, and it is possible to obtain an excellent effect of greatly eliminating steps such as inspection.

【0086】更には、指向性が改善されたと言うこと
は、先にも述べたように振動入力ペン3の向きによる波
形の変形がでなくなることを意味するので、振動入力ペ
ン3の向きによらず高精度に座標を算出できる優れた効
果が得られると言うことは、以上の説明より明らかであ
る。
Further, the fact that the directivity is improved means that the waveform is not deformed due to the direction of the vibration input pen 3 as described above. It is clear from the above description that an excellent effect of calculating coordinates with high accuracy can be obtained.

【0087】また、本発明の他の実施形態として、例え
ば、図10、図11の構成も可能である。各々説明を加
えると、まず、図10において、振動伝達部材5の先端
部を平面形状とした場合に、ペン先チップ12と振動伝
達部材5の寸法は下式を満足する。
As another embodiment of the present invention, for example, the configurations shown in FIGS. 10 and 11 are also possible. First, in FIG. 10, when the tip of the vibration transmitting member 5 has a planar shape, the dimensions of the pen tip 12 and the vibration transmitting member 5 satisfy the following expression.

【0088】 φd1<φd2 …(17) 両者を圧入した場合、ペン先チップ12はその第1層の
ゴム弾性を利用して装着される。そして、ペン先チップ
12は、その軸に対して膨張するように変形し、振動伝
達部材5の先端部ではその変形がペン先チップ12と振
動伝達部材5の両者を密着させるように作用することに
なる。従って、安定した振動の伝達が可能となり、先の
実施形態と同様の効果を得ることができる。
Φd1 <φd2 (17) When both are press-fitted, the pen tip 12 is mounted by utilizing the rubber elasticity of the first layer. Then, the pen tip 12 is deformed so as to expand with respect to its axis, and the deformation acts on the tip portion of the vibration transmitting member 5 so as to bring both the pen tip 12 and the vibration transmitting member 5 into close contact with each other. become. Therefore, stable transmission of vibrations becomes possible, and the same effect as in the above embodiment can be obtained.

【0089】また、図11において、振動伝達部材5と
ペン先チップ12の寸法関係は下式を満足するように構
成されている。
In FIG. 11, the dimensional relationship between the vibration transmitting member 5 and the pen tip 12 satisfies the following expression.

【0090】 Rl<R2 …(18) この構成では、振動伝達部材5の先端部球形状によって
ペン先チップ12を固定できるのでφd1とφd2の関
係は(17)式を満足してもよく、あるいは両者が略等
しい、あるいは大小関係が逆転しても良い。このような
構成としても、ペン先チップ12が振動伝達板8と接触
する先端部では安定した振動を振動伝達部材5からペン
先チップ12を介して振動伝達板8に入力することがで
き、先の実施形態で説明した同様の効果をやはり得るこ
とができるようになる。
Rl <R2 (18) In this configuration, the nib tip 12 can be fixed by the spherical shape of the tip of the vibration transmitting member 5, so that the relationship between φd1 and φd2 may satisfy the expression (17), or Both may be substantially equal, or the magnitude relationship may be reversed. Even with such a configuration, stable vibration can be input from the vibration transmitting member 5 to the vibration transmitting plate 8 via the pen tip 12 at the tip where the pen tip 12 contacts the vibration transmitting plate 8. The same effect as described in the embodiment can be obtained.

【0091】また、図12のように、座標入力時にペン
先チップ12と振動伝達板8が実際に接触する部分(ペ
ン先チップ12の先端部)のみを層構造としても良いこ
とは言うまでもないが、図13に示されるような構成も
可能である。図13において、ゴム弾性を有する第1層
は、振動伝達部材5とペン先チップ12が接触する先端
部のみに存在し、ペン先チップ12のその他の部分は第
2層で構成され、(17)式を満足する。ペン先チップ
12の装着は振動伝達部材5に圧入することで上述の第
2層が弾性変形し、着脱可能に固定される。この時、上
述の第1層はそのゴム弾性によって容易に変形し、その
部分でペン先チップ12と振動伝達部材5の接触面は密
着状態となる。従って、先の実施形態で説明した同様の
効果をやはり得ることができるようになる。
As shown in FIG. 12, it is needless to say that only the portion where the pen tip 12 actually contacts the vibration transmitting plate 8 (the tip end of the pen tip 12) may have a layered structure when the coordinates are input. , FIG. 13 is also possible. In FIG. 13, the first layer having rubber elasticity is present only at the tip end where the vibration transmitting member 5 and the nib tip 12 are in contact, and the other part of the nib tip 12 is constituted by the second layer. Satisfies the expression. When the pen tip 12 is mounted, the second layer is elastically deformed by press-fitting into the vibration transmitting member 5 and is fixed detachably. At this time, the above-mentioned first layer is easily deformed by its rubber elasticity, and the contact surface between the pen tip 12 and the vibration transmitting member 5 is brought into close contact with that portion. Therefore, the same effect as described in the above embodiment can be obtained.

【0092】以上説明したように、本実施形態による2
層構造のペン先チップ12を有する振動入力ペン3は、
指向性を発生させないので、上述した測定器の測定上の
必要条件(整数化誤差ΔN<0.5)をマージンを持っ
た状態で保証できるようになる。つまり、座標の誤検出
が無くなったばかりか、座標入力装置の座標算出精度を
高精度にすることができる。
As described above, 2 according to the present embodiment.
The vibration input pen 3 having the pen tip 12 having a layered structure
Since no directivity is generated, the above-described necessary condition for measurement of the measuring instrument (an integer error ΔN <0.5) can be guaranteed with a margin. That is, not only is the erroneous detection of coordinates eliminated, but also the coordinate calculation accuracy of the coordinate input device can be increased.

【0093】また、実使用時のペン先チップ12の交換
においても、ユーザが簡単に行える構成であって、しか
もユーザによる作業であっても、振動入力ペン3の振動
特性を損なうことなく、安定した座標入力を恒久的に保
つことができる優れた効果が得られる。
Further, the pen tip 12 can be easily replaced even when the pen tip 12 is actually used, and even if the operation is performed by the user, the vibration characteristics of the vibration input pen 3 can be stably maintained. An excellent effect can be obtained in which the input coordinates can be kept permanently.

【0094】更に、ペン先チップ12の耐久性を改善さ
せるとともに、筆記時の操作性を向上し、使い勝手の良
い振動入力ペン3を構成することができる、優れた利点
が得られるようになった。
Further, the durability of the pen point tip 12 is improved, the operability during writing is improved, and the vibration input pen 3 which is easy to use can be constructed. .

【0095】尚、本発明は、複数の機器(例えばホスト
コンピュータ、インタフェース機器、リーダ、プリンタ
など)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(例えば、複写機、ファクシミリ装置な
ど)に適用してもよい。
The present invention can be applied to a system composed of a plurality of devices (for example, a host computer, an interface device, a reader, a printer, etc.), but can be applied to a single device (for example, a copier, a facsimile machine). Etc.).

【0096】[0096]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
座標入力装置の入力ペンにおいて、操作性を向上し、ま
た、その指向性の発生を軽減でき、更に交換を容易に行
うことができる入力ペンを提供できる。
As described above, according to the present invention,
In the input pen of the coordinate input device, it is possible to provide an input pen that can improve operability, reduce occurrence of directivity, and can be easily replaced.

【0097】[0097]

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

【図1】本発明の実施形態の振動入力ペンの要部構造を
示すの図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a main structure of a vibration input pen according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態の座標入力装置の構成を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a coordinate input device according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施形態の演算制御回路の詳細な構成
を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a detailed configuration of an arithmetic control circuit according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施形態の振動波形検出回路に入力さ
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。
FIG. 4 is a diagram for explaining a detection waveform input to a vibration waveform detection circuit according to the embodiment of the present invention and a process of measuring a vibration transmission time based on the detection waveform.

【図5】本発明の実施形態の信号波形検出回路の詳細な
構成を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a detailed configuration of a signal waveform detection circuit according to the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施形態の群遅延時間tg、位相遅延
時間tpとペン−センサ間距離Lの関係を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a group delay time tg, a phase delay time tp, and a pen-sensor distance L according to the embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施形態の座標位置検出の原理を説明
するための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining the principle of coordinate position detection according to the embodiment of the present invention.

【図8】課題を説明するための補足図である。FIG. 8 is a supplementary diagram for explaining a problem.

【図9】本発明の実施形態の指向性を測定する測定器の
概略構成を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of a measuring instrument for measuring directivity according to the embodiment of the present invention.

【図10】本発明の他の実施形態のペン先チップの形状
を示す図である。
FIG. 10 is a view showing a shape of a pen tip according to another embodiment of the present invention.

【図11】本発明の他の実施形態のペン先チップの形状
を示す図である。
FIG. 11 is a view showing the shape of a pen tip according to another embodiment of the present invention.

【図12】本発明の他の実施形態のペン先チップの形状
を示す図である。
FIG. 12 is a view showing a shape of a pen tip according to another embodiment of the present invention.

【図13】本発明の他の実施形態のペン先チップの形状
を示す図である。
FIG. 13 is a view showing a shape of a pen tip according to another embodiment of the present invention.

【図14】従来例における振動入力ペンの構造を示す図
である。
FIG. 14 is a diagram showing a structure of a vibration input pen in a conventional example.

【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 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 ペン先チップ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Operation control circuit 2 Vibrator drive circuit 3 Vibration input pen 4 Vibrator 5 Vibration transmission member 6a-6d Vibration sensor 7 Vibration-proof material 8 Vibration transmission plate 9 Signal waveform detection circuit 12 Pen tip

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 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Continued on the front page (72) Inventor Atsushi Tanaka 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Hajime Sato 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 振動伝達板を伝播する振動に基づいて入
力位置を決定する座標入力装置の入力に用いる入力ペン
であって、 振動を発生させる振動発生素子と、 前記振動発生素子で発生した振動を伝達する振動伝達部
材と、 前記振動伝達部材の先端部に装着され、少なくとも粘弾
性を有する材料から形成される第1層と、その外側を樹
脂材料から形成される第2層によって成形される層構造
を有するペン先部材とを備えることを特徴とする入力ペ
ン。
1. An input pen used for input of a coordinate input device for determining an input position based on vibration propagating through a vibration transmission plate, wherein the vibration generating element generates vibration, and the vibration generated by the vibration generating element is provided. A vibration transmission member, which is mounted on the distal end of the vibration transmission member, and is formed of a first layer formed of a material having at least viscoelasticity, and a second layer formed on the outside of the first layer formed of a resin material. An input pen comprising: a pen point member having a layer structure.
【請求項2】 前記第1層は、スチレン系熱可塑性エラ
ストマーから形成され、前記第2層は、ポリプロピレン
から形成されることを特徴とする請求項1に記載の入力
ペン。
2. The input pen according to claim 1, wherein the first layer is formed of a styrene-based thermoplastic elastomer, and the second layer is formed of polypropylene.
【請求項3】 前記第1層は、アクリロニトロブタジエ
ンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム等のゴム材、あ
るいはオレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、ポ
リアミド系、塩化ビニル系等のエラストマーのいずれか
あるいはその組み合わせから形成されることを特徴とす
る請求項1に記載の入力ペン。
3. The first layer is made of a rubber material such as acrylonitrobutadiene rubber, chloroprene rubber, butyl rubber, or an elastomer such as olefin, urethane, polyester, polyamide, or vinyl chloride. The input pen according to claim 1, wherein the input pen is formed from a combination.
【請求項4】 前記第2層は、ポリアセタール、ポリイ
ミド、ポリカーボネート、ポリアミドイミド、ABSの
いずれかあるいはその組み合わせから形成されることを
特徴とする請求項1に記載の入力ペン。
4. The input pen according to claim 1, wherein the second layer is formed of any one of polyacetal, polyimide, polycarbonate, polyamideimide, and ABS or a combination thereof.
【請求項5】 前記振動伝達部材は、半球形状の先端部
を有し、 前記ペン先部材の第1層は、半球状の穴底を有し、 前記穴底の半径は、前記先端部の半径よりも小さいこと
を特徴とする入力ペン。
5. The vibration transmitting member has a hemispherical tip, the first layer of the pen point member has a hemispherical hole bottom, and the radius of the hole bottom is the radius of the tip. An input pen characterized by being smaller than a radius.
【請求項6】 前記第1層の肉厚は、0.5〜2mmで
あることを特徴とする請求項1に記載の入力ペン。
6. The input pen according to claim 1, wherein the thickness of the first layer is 0.5 to 2 mm.
【請求項7】 前記振動伝達部材は、平面形状の先端部
を有し、 前記ペン先部材の第1層は、平面形状の穴底を有し、 前記穴底の半径は、前記先端部の半径よりも小さいこと
を特徴とする請求項1に記載の入力ペン。
7. The vibration transmitting member has a planar tip portion, the first layer of the pen tip member has a planar hole bottom, and the radius of the hole bottom is equal to the radius of the tip portion. The input pen according to claim 1, wherein the input pen is smaller than the radius.
【請求項8】 前記振動伝達部材は、球形状の先端部を
有し、 前記ペン先部材の第1層は、球形状の穴底を有し、 前記穴底の半径は、前記先端部の半径よりも小さいこと
を特徴とする請求項1に記載の入力ペン。
8. The vibration transmitting member has a spherical tip, the first layer of the pen point member has a spherical hole bottom, and the radius of the hole bottom is the radius of the tip. The input pen according to claim 1, wherein the input pen is smaller than the radius.
【請求項9】 前記第2層は、前記第1層の先端部の外
側に半球形状となるように成形されることを特徴とする
請求項1に記載の入力ペン。
9. The input pen according to claim 1, wherein the second layer is formed so as to have a hemispherical shape outside a tip portion of the first layer.
【請求項10】 前記第1層は、前記第2層の穴底の内
側に半球形状となるように成形されることを特徴とする
請求項1に記載の入力ペン。
10. The input pen according to claim 1, wherein the first layer is formed into a hemispherical shape inside the hole bottom of the second layer.
【請求項11】 前記ペン先部材は、2色成形によって
製造されることを特徴とする請求項1に記載の入力ペ
ン。
11. The input pen according to claim 1, wherein the pen tip member is manufactured by two-color molding.
【請求項12】 前記第1層及び前記第2層は、接着材
によって接着されることを特徴とする請求項1に記載の
入力ペン。
12. The input pen according to claim 1, wherein the first layer and the second layer are adhered by an adhesive.
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