JPH11272414A - 座標入力装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】振動入力時の振動入力ペンの傾きに左右されず
に高精度な座標検出を行うことを可能とする。 【解決手段】振動伝達板と、該振動伝達板上に弾性波振
動を入力する振動入力ペンとを備えた座標入力装置にお
いて、まず、ステップＳ11で振動入力ペンからの弾性波
振動が振動検出手段まで到達するのに要した遅延時間と
して、群遅延時間ｔｇと、位相遅延時間ｔｐを検出す
る。次に、ステップＳ12で、振動入力ペンに内蔵された
センサにより振動入力時における振動入力ペンの傾き角
度を検出する。ステップＳ13では検出された振動入力ペ
ンの傾き角度に基づいて群遅延時間の補正量を得て、ス
テップＳ14で群遅延時間を補正する。ステップＳ15で、
ステップＳ11で得た位相遅延時間と、ステップS14で補
正された群遅延時間とを用いて振動入力ペンにより指示
された振動伝達板上の座標位置を得る。

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及びそ
の制御方法に関する。特に振動ペンから入力された弾性
波振動を振動伝達板に複数設けられたセンサにより検出
し、前記振動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、振動ペンによる振動入力点の座
標を検出する座標入力装置とその制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波による座標入力装置として、例え
ば特公平５−６０６１５に開示されているように、振動
入力ペンを振動伝達板に接触させ、入力された振動が振
動伝達板上を伝達し、振動伝達板上に設けられたセンサ
に到達するまでの遅延時間をもとに、振動入力ペンの接
触座標位置を算出するものがる。

【０００３】この種の座標入力装置では、振動波形上の
特定の位置を検出することで波形の到達を検出してい
る。ところが、振動入力時の振動入力ペンの角度（傾
き）によって、何らかの影響で、センサが検出する点が
変化してしまうことが明らかになっている。すなわち、
同一入力点でも振動入力ペンが傾くと、センサによる振
動波形上の検出点が異なるため、出力する座標に誤差を
生じてしまい、精度低下の要因のひとつとなっていた。
そのため、ペンの傾きを検出して、その結果によっては
操作者に傾いている旨の警告音を報じて傾けないで入力
するよう注意を促したり、さらには傾いて入力された座
標は出力しない等の抑制動作をさせたりしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ペンで
入力する座標入力装置において、操作者が入力中にペン
を傾ける行動は一般的な動作であるにもかかわらず、上
記従来装置では警告音で傾けないように注意を促すとい
う、操作者にとっては非常にわずらわしい構成となって
いる。また、上記抑制動作では、傾いて入力された情報
を間引くという処理も行っており、実質的なサンプリン
グレートが低下してしまうという不具合もある。

【０００５】振動入力ペンが傾いて入力されることにっ
て、生じる不具合についてさらに詳細に述べる。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
原理とするこの種の座標入力装置に於いては、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１０、図１１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。
例えば図１１に示されるように、振動伝達時間１と振動
伝達時間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、両者の値が異なる事になるの
で、あたかも異なる点で振動を入力したかのように装置
が誤検出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事を意味する。従って、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に構成しなければならない。

【０００６】また、図１０に示すように、振動入力ペン
を構成する材質によっては、検出波形は同一であるが、
傾きによって振動伝達時間１と振動伝達時間２の差のオ
フセット量を生じる場合もある。

【０００７】以上のように、ペンの傾きは、この種の、
伝播された振動を検出して座標を算出する座標入力装置
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
策が必要になる。

【０００８】本発明は上記の問題に鑑みてなされたもの
であり、上記課題を解決し、入力時の振動入力ペンの傾
きに左右されずに高精度な座標検出を行える座標入力装
置及びその制御方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の一態様による座標入力装置は例えば以下
の構成を備える。すなわち、振動伝達板と、前記振動伝
達板上に弾性波振動を入力する振動入力手段とを有し、
該振動入力手段からの弾性波振動が該振動検出手段まで
到達する遅延時間に基づいて該振動入力手段により指示
された該振動伝達板上の座標位置を算出する座標入力装
置であって、前記振動検出手段によって検出された信号
に基づいて前記振動の到達遅延時間を計測する計測手段
と、前記振動入力手段の傾きを検出する傾き検出手段と
前記補正手段により補正された到達遅延時間に基づいて
座標を算出する算出手段と前記傾き検出手段で検出され
た前記振動入力手段の傾きに基づいて、前記算出手段に
おける距離の算出に補正を加える補正手段とを備える。
また、本発明によれば、上記の目的を達成するための座
標入力装置の制御方法、コンピュータに該制御方法を実
現させるための制御プログラムを格納した記憶媒体が提
供される。

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して、本
発明の好適な実施形態を説明する。

【００１０】［第１の実施形態］図１は、第１の実施形
態に於ける座標入力装置の構造を示している。図中１は
装置全体を制御すると共に、座標位置を算出する演算制
御回路である。２はペンコードであって、振動入力ペン
３内のペン内部回路４に各種の信号を伝達させるもので
ある。８はアクリルやガラス板等、透明部材からなる振
動伝達板である。振動伝達板８の上面には、振動伝達板
８が割れた場合に備えて、ＰＥＴ等からなる飛散防止フ
ィルム（ラミネート）が粘着層を介して配置されてい
る。振動入力ペン３による座標入力は、この振動伝達板
８上をタッチすることで行う。実際には、図示に実線で
示す符号Ａの領域（以下有効エリア）内を振動入力ペン
３で指定することで座標入力を行う。また、この振動伝
達板８の外周には、反射した振動が中央部に戻るのを防
止（減少）させるための防振材７が設けられ、その境界
に圧電素子等、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。

【００１１】９は各振動センサ６ａ〜６ｄで振動振動を
検出した旨の信号を演算制御回路１に出力する信号波形
検出回路である。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（透明部材からなる）を
透してみることが可能になっている。

【００１２】＜振動入力ペンの説明＞図２は本実施形態
による振動入力ペンの構成を示すブロック図である。振
動入力ペン３に内蔵されたペン内部回路４は、ペン傾き
検出回路４−１、振動子駆動回路４−２、振動子４−３
によって構成される。振動子４−３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４−２によって所定のゲインで増幅された
後、振動子４−３に印加される。電気的な駆動信号は振
動子４−２によって機械的な超音波振動に変換され、ペ
ン先チップ５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４−２は図示のように振動入力ペン３内
に内蔵されていても良いし、或いは本体側制御基板に実
装されていてもよい。また、ペン傾き検出回路４−１
は、ペンの傾きに応じた信号を傾き検出信号としてディ
レイ回路４１２（図４）に供給する。

【００１３】ここで振動子４−３の振動周波数は、ガラ
スなどの振動伝達板８に板波を発生する事が出来る値に
選択されている。ただし、本発明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
場合であっても本願発明の振動入力ペンの構造が有効な
手段となり得る。

【００１４】＜演算制御回路の説明＞上述した構成に於
いて、演算制御回路１は所定周期毎（例えば１０ｍｓ
毎）に振動子駆動回路４−２に駆動指示のためのスター
ト信号を出力する。振動子駆動回路４−２はこの駆動指
示信号に応じて振動入力ペン３内の振動子４−３を駆動
させる信号を出力する。また、演算制御回路１は、この
駆動指示と共に、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。

【００１５】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延して到達する。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。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の位置情報を元
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なう（不図
示）。

【００１６】図３は本実施形態の演算制御回路１の概略
構成を示すブロック図である。各構成要素及びその動作
概略を以下に説明する。

【００１７】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。

【００１８】３２ａ〜３２ｄは不図示の基準クロックを
計時するカウンタであって、振動子駆動回路４−２に振
動入力ペン３内の振動子４−３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
取られ、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。その他各構成
要素となる回路は順を追って説明する。

【００１９】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３４を介してカウンタ３２ａ〜３２ｄに
入力される。カウンタ３２ａ〜３２ｄのそれぞれは、各
振動センサ６ａ〜６ｄに対応している。

【００２０】判定回路３３は、全ての検出信号の受信が
なされたことを判定すると、マイクロコンピュータ３１
にその旨の信号を出力する。マイクロコンピュータ３１
がこの判定回路３３からの信号を受信すると、カウンタ
３２ａ〜３２ｄ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。

【００２１】そして、Ｉ／Ｏポート３５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３５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。

【００２２】＜振動伝搬時間検出の説明（図４、図５）
＞以下、振動センサ６ａ〜６ｄまでの振動到達時間を計
測する原理について説明する。

【００２３】図４は、信号波形検出回路９の構成を示す
ブロック図である。図５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６ａ〜
６ｄについても全く同様である。

【００２４】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４−２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４−２から振動子４へは駆動信号５１が印加されて
いる。駆動信号５１は、短い（例えば２発の）矩形パル
スである。この信号５１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６
ａまでの距離に応じた時間をかけて進行した後、短い検
出波形として振動センサ６ａで検出される。駆動信号５
１を短いパルスとする理由は、振動伝達板８の主に端面
での不要反射成分と検出すべき振動との干渉（重畳）に
よる誤検出を防ぎ、装置全体の小型化を図るためであ
る。図５の５２で示す信号は振動センサ６ａが検出し、
前置増幅回路４０１で増幅された信号波形を示してい
る。

【００２５】振動センサ６ａが検出した信号波形５２
は、５２１で示される群信号と５２２で示される位相信
号についてそれぞれの信号が後述する手順によって処理
される。

【００２６】まず、群信号５２１については、不要振動
を除去するためのハイパスフィルタ４０２を通過後の信
号を処理する。反射波の影響を受けやすいのは群信号５
２１の処理であるので、エンベロープ検出のみに、ハイ
パスフィルタ４０２通過後の短いままの検出信号を利用
する。

【００２７】ハイパスフィルタ４０２通過後の検出信号
は、エンベロープ検出回路４０３によりエンベロープ５
３が取り出される。取り出されたエンベロープ信号５３
は、ゲート信号生成回路４０６に入力される。ゲート信
号生成回路４０６は入力されたエンベロープ信号５３を
適当な振幅に減衰した上で、一定のオフセットを加えた
参照レベル信号５４１を生成する。ゲート信号生成回路
４０６には、エンベロープ変曲点検出回路４０４により
２階微分出力波形５４も入力され、それと参照レベル信
号５４１とを比較することでゲート生成信号５４２を出
力する。単安定マルチバイブレータ４０７は入力された
ゲート生成信号５４２の立ち上がりタイミングから所定
のパルス幅のゲート信号５５をｔｇコンパレータ４０５
とｔｐコンパレータ４１１に出力する。

【００２８】ｔｇコンパレータ４０５は、ゲート信号５
５と２階微分波形５４とを入力とし、ゲート信号５５が
開いている間のゼロクロス点をエンベロープの変曲点と
してｔｇ信号を生成する。得られたｔｇ信号は、ディレ
イ回路４１２に入力され、所定の時間（後述）ディレイ
された後、演算制御回路１に供給される。

【００２９】一方、位相信号についてはつぎのように処
理される。波形５５２は、狭帯域な帯域通過フィルタ４
０９によって所定幅の周波数成分の信号にされ、さらに
スライス回路４１０によって、所定の振幅レベル以下に
波形がスライス（波形のレベル圧縮）される。その出力
である位相信号５８とゲート信号５５とがｔｐコンパレ
ータ４１１に入力されると、ｔｐコンパレータ４１１
は、ゲート信号５５の開いている間の位相信号（スライ
ス回路の出力信号５８）の所定の順番にあたる立ち上が
りのゼロクロス点を検出し、位相遅延時間信号ｔｐが演
算制御回路１に供給されることになる。図５の例では、
ｔｐは２番目の立ち上がりゼロクロス点までの時間あ
る。

【００３０】ここで、ゲート生成信号５５を出力するた
めの参照レベル信号は、振動入力ペン３と振動センサ６
ａの距離に応じて駆動パルス５１に同期した可変レベル
としてもよい。距離により検出レベルの変動幅が大きい
場合は、参照レベル信号を可変レベルとすることで検出
点が安定するのでさらに有効である。

【００３１】本実施形態の装置で用いられている振動は
板波であるため、振動伝達板８内での伝達距離に対して
検出波形のエンベロープ５２１と位相５２２の関係は振
動伝達中に、その伝達距離に応じて変化する。ここでエ
ンベロープ５２１の進む速度、即ち、群速度をＶｇ、そ
して位相５２２の進む速度、即ち、位相速度Ｖｐとす
る。この群速度Ｖｇ及び位相速度Ｖｐから振動入力ペン
３と振動センサ６ａ間の距離を検出することができる。

【００３２】まず、エンベロープ５２１にのみ着目する
と、その速度はＶｇであり、ある特定の波形上の点（例
えば変曲点）を検出すると、振動入力ペン３及び振動セ
ンサ６ａの間の距離は、その振動伝達時間をｔｇとし
て、 ｄ＝Ｖｇ・ｔｇ （１） で与えられる。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表すことが
できる。

【００３３】更に、より高精度な座標決定をするため
に、位相信号の検出に基ずく処理を行なう。位相波形信
号５２２から先述のように検出したｔｐより、振動セン
サと振動ペンの距離は、 ｄ＝ｎ・λｐ＋Ｖｐ・ｔｐ （２） となる。ここでλｐは弾性波の波長、ｎは整数である。

【００３４】前記（１）式と（２）式から上記の整数ｎ
は、以下の（３）式、 ｎ＝ｉｎｔ［（Ｖｇ・ｔｇ−Ｖｐ・ｔｐ）／λｐ＋１／２］ （３） により求めることができる。

【００３５】先にも述べた様に、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
良いとは言えず、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） となる。これは、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事を示すものである。
上記のようにして求めたｎを上記の（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ｄ
を精度良く測定することができる。

【００３６】尚、以上説明した回路は振動センサ６ａに
対するものであり、他の振動センサにも同じ回路が設け
られている。

【００３７】＜群遅延時間ｔｇ補正の説明＞振動入力ペ
ン３が、振動伝達板８に対して傾いて入力されたとき、
振動センサ６で検出される振動伝達時間は、振動伝達板
８に対して垂直に入力されたときと比較して所定のオフ
セット量が発生することは既に述べた。

【００３８】このオフセット量は、図６に示すように、
群遅延時間ｔｇに関して、振動入力ペン３の振動伝達板
８に対する入力角度（傾き角度）が大きくなると垂直入
力時の群遅延時間ｔｇと傾けて入力したときの群遅延時
間ｔｇの差（Δｔｇ）も大きくなるという特性を有して
いる。このΔｔｇについて、図６で示したような関係を
用いて、振動入力ペン３を傾けて入力した場合にも垂直
に入力されたように補正することで、精度よく座標を算
出することが可能となる。

【００３９】なお、本実施形態における傾き検出回路４
−１は、例えば、特開平６−３３２６０９に示されてい
るような構成をとってもよいし、また水銀スイッチによ
り実現してもかまわない。また、圧電性素子を利用した
センサであったり、傾きによって所定の出力が得られる
構成のものであれば何でもよく、上記にとらわれるもの
ではない。

【００４０】傾き検出回路４−１の出力は、図４に示す
ようにディレイ回路４１２に入力される。ディレイ回路
４１２では、傾き検出回路４−１の出力値にしたがっ
て、先に述べたΔｔｇを相殺するように群遅延時間ｔｇ
を補正する。補正後のデータ（ｔｇ）は、演算制御回路
１に入力され、既に述べたように座標演算に使用され
る。

【００４１】図６に示した特性を補正するようにディレ
イ回路４１２を設定するには、ペンが垂直時の傾き検出
回路の出力値に対してディレイ量を最大に設定しておい
て、傾きが大きくなったときの傾き検出回路の出力値に
対してディレイ量を小さくするように設定する。この結
果、全てのペンの傾きにおいて常にほぼ一定のディレイ
量を得ることができる。

【００４２】なお、上記では、検出される群遅延時間ｔ
ｇに対して所定のディレイ時間を制御することによって
補正していたが、ディレイ回路を用いないで、演算制御
回路１にて、得られた群遅延時間ｔｇに対し、あらかじ
め不揮発性メモリに記憶しておいた傾き検出回路４−１
の出力値に対する補正時間のテーブルを参照して補正し
ても構わない。

【００４３】図７は、ペンの傾斜による補正を演算制御
回路で行う場合の手順を説明するフローチャートであ
る。まず、ステップＳ１１において、検出された振動の
群遅延時間ｔｇ、位相遅延時間ｔｐを獲得する。また、
ステップＳ１２では、当該振動を入力した時の振動入力
ペン３の傾き角度を、傾き検出回路４−１よりの信号に
基づいて決定する。そして、ステップＳ１３において、
予めＥＰＲＯＭ等に格納してある、図６の如くペン傾き
角度とΔｔｇを表すテーブルを参照して当該傾きに対応
するΔｔｇを求め、ステップＳ１４で補正後のｔｇ（以
下、ｔｇ’）を求める。そして、ステップＳ１５では、
ステップＳ１１で得られたｔｐとステップＳ１４で得ら
れたｔｇ’を用いて座標を算出し、出力する。なお、本
実施形態では、傾きによる波形の変形が生じても位相遅
延時間はペンの傾斜に関らず一定であるものと仮定して
いる。位相遅延時間に対しても補正が必要であれば、上
記と同様に位相遅延時間補正用のテーブルを用いて補正
を行ってもよい。

【００４４】＜座標位置算出の説明（図８）＞上述のス
テップＳ１５における座標位置算出について詳細に説明
する。今、振動伝達板８上の４辺の頂点近傍に３つの振
動センサ６ａ〜６ｄを符号Ｓａ〜Ｓｄ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。

【００４５】 ｘ＝（ｄａ＋ｄｄ）・（ｄａ−ｄｄ）／２Ｘ （６） ｙ＝（ｄａ＋ｄｂ）・（ｄａ−ｄｂ）／２Ｙ （７） ここでＸ、Ｙはそれぞれ振動センサ６ａ，６ｄ間の距
離、振動センサ６ａ，６ｂ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。

【００４６】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、例えばもっともペン−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良
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
てセンサの個数を設定することも可能であることは言う
までもない。

【００４７】［第２の実施形態］本実施形態の座標入力
装置は先に述べ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。上述した第１の実施形態では、群遅
延時間をペン傾き角度に応じて補正し、ペンの傾きに関
らず正確な座標検出を行う。第２の実施形態では、振動
入力ペンの傾きによって、式（５）に示した整数化誤差
ΔＮを補正することでペンの傾きに関らず正確な座標検
出を行う。

【００４８】先に述べた整数化誤差ΔＮ（許容値０．
５）は、本願が課題としているこのペン傾きで発生する
他、前述した群遅延時間ｔｇの距離に対する比線形性、
あるいはノイズ等等によりも発生する。したがって、ペ
ン傾きによるΔＮ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。

【００４９】図９に示すように、この整数化誤差ΔＮ
は、振動入力ペンとセンサ間の距離に対して入力角度に
よって、図のような特性（入力角度９０°の整数化誤差
ΔＮを基準とする）を有している。整数化誤差ΔＮの許
容値０．５に対して装置全体における各種の発生要因を
検討し、ΔＮの補正幅が決定される。実験によると、先
に述べたペン傾き以外の要因で発生するΔＮは許容値
０．５に対して支配的でないので、角度によって数段階
程度の補正値を用意するだけで十分である。

【００５０】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
るようになったことを示している。無論、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。

【００５１】［第３の実施形態］図１０、図１１に示し
た振動伝達時間の差は、垂直時の群速度Ｖｇに対して、
傾けたときの音速が変化することで生じることもある。
この現象は、ペン先の材質、形状によって生じること
が、実験で明らかになっていて、このような場合でも、
傾きに対して、複数の音速定数を用いて座標を算出する
ことで上記と同様の効果が得られる。

【００５２】以上のように、上記各実施形態によれば、
入力ペンの傾きを検出し、その検出結果に基づいて群遅
延時間信号を補正して座標を算出するので、振動入力ペ
ンのよる振動入時の傾きによらず、高精度な座標検出を
行うことができる。

【００５３】なお、上記各実施形態における入力ペンの
傾きは振動伝達板に対する傾きである。したがって、予
め使用時における振動伝達板の角度が決まっているので
あれば、その角度分を補正した補正用のテーブルを用意
しておけばよい。

【００５４】なお、本発明は、複数の機器（例えばホス
トコンピュータ，インタフェイス機器，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。また、本発明の目的は、前述
した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラ
ムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置
に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ
（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプロ
グラムコードを読出し実行することによっても、達成さ
れることは言うまでもない。

【００５５】この場合、記憶媒体から読出されたプログ
ラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本発明を構成することになる。

【００５６】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディス
ク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ
−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭな
どを用いることができる。

【００５７】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレ
ーティングシステム）などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれることは言うまでもない。

【００５８】さらに、記憶媒体から読出されたプログラ
ムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボード
やコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる
メモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に
基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わ
るＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることは言うまでもない。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入力時の振動入力ペンの傾きに左右されずに高精度な座
標検出を行うことが可能となる。

【００６０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る座標入力装置の実施形態の一例を
示す図である。

【図２】振動入力ペンの概略構成を示す図である。

【図３】演算制御回路の詳細な構成を示す図である。

【図４】信号波形検出回路の詳細な構成を示す図であ
る。

【図５】信号波形検出回路に供給される検出波形と、そ
れに基づく振動伝達時間の計測処理を説明する図であ
る。

【図６】実施形態１を説明するための図である。

【図７】ペンの傾斜による補正を演算制御回路で行う場
合の手順を説明するフローチャートである。

【図８】座標位置の算出例を説明するための図である。

【図９】実施形態２を説明するための図である。

【図１０】従来技術の課題を説明するための図である。

【図１１】従来技術の課題を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 演算制御回路 ２ ペンコード ３ 振動入力ペン ４ ペン内部回路 ５ ペン先 ６ａ〜６ｄ 振動センサ ７ 防振材 ８ 振動伝達板 ９ 信号波形検出回路 １０ ディスプレイ駆動回路 １１ ディスプレイ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳沢 亮三 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 吉村 雄一郎 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 (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動伝達板と、前記振動伝達板上に弾性
   波振動を入力する振動入力手段とを有し、該振動入力手
   段からの弾性波振動が該振動検出手段まで到達する遅延
   時間に基づいて該振動入力手段により指示された該振動
   伝達板上の座標位置を算出する座標入力装置であって、
   前記振動検出手段によって検出された信号に基づいて前
   記振動の到達遅延時間を計測する計測手段と、前記振動
   入力手段の傾きを検出する傾き検出手段と前記傾き検出
   手段で検出された前記振動入力手段の傾きに基づいて、
   前記算出手段における距離の算出に補正を加える補正手
   段と、前記補正手段により補正された到達遅延時間に基
   づいて座標を算出する算出手段とを備えることを特徴と
   する座標入力装置。
2. 【請求項２】 前記計測手段は、前記振動検出手段によ
   って検出された信号に基づいて、位相遅延に関る位相遅
   延時間、及び群遅延に関る群遅延時間を計測し、前記補
   正手段は、前記傾き検出手段で検出された前記振動入力
   手段の傾きに基づいて、前記群遅延時間を補正すること
   を特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
3. 【請求項３】 前記補正手段は、前記振動入力手段の傾
   きと前記群遅延時間の補正量を対として登録した補正テ
   ーブルを有し、前記傾き検出手段で検出された前記振動
   入力手段の傾きに応じた補正値を前記補正テーブルより
   得て、前記群遅延時間を補正することを特徴とする請求
   項２に記載の座標入力装置。
4. 【請求項４】 前記計測手段は、前記振動検出手段によ
   って検出された信号に基づいて、位相遅延に関る位相遅
   延時間、及び群遅延に関る群遅延時間を計測し、前記算
   出手段は、前記位相遅延時間より得られる距離に、該位
   相遅延時間と前記群遅延時間とから得られる、当該振動
   の波長のｎ倍で表される補正値を加えることで距離を算
   出し、 前記補正手段は、前記傾き検出手段で検出された前記振
   動入力手段の傾きに基づいて、前記ｎの整数化誤差を補
   正することを特徴とする請求項１に記載の座標入力装
   置。
5. 【請求項５】 前記補正手段は、前記傾き検出手段で検
   出された前記振動入力手段の傾きに基づいて、前記算出
   手段で用いる振動の伝播速度を補正することを特徴とす
   る請求項１に記載の座標入力装置。
6. 【請求項６】 振動伝達板と、前記振動伝達板上に弾性
   波振動を入力する振動入力手段とを有し、該振動入力手
   段からの弾性波振動が該振動検出手段まで到達する遅延
   時間に基づいて該振動入力手段により指示された該振動
   伝達板上の座標位置を算出する座標入力装置であって、 前記振動検出手段によって検出された信号に基づいて前
   記振動の到達遅延時間を計測する計測工程と、 前記振動入力手段の傾きを検出する傾き検出工程と前記
   補正工程により補正された到達遅延時間に基づいて座標
   を算出する算出工程と、 前記傾き検出工程で検出された前記振動入力手段の傾き
   に基づいて、前記算出工程における距離の算出に補正を
   加える補正工程と、 を備えることを特徴とする座標入力装置の制御方法。
7. 【請求項７】 前記計測工程は、前記振動検出手段によ
   って検出された信号に基づいて、位相遅延に関る位相遅
   延時間、及び群遅延に関る群遅延時間を計測し、 前記補正工程は、前記傾き検出工程で検出された前記振
   動入力手段の傾きに基づいて、前記群遅延時間を補正す
   ることを特徴とする請求項６に記載の座標入力装置の制
   御方法。
8. 【請求項８】 前記補正工程は、前記振動入力手段の傾
   きと前記群遅延時間の補正量を対として登録した補正テ
   ーブルを参照して、前記傾き検出工程で検出された前記
   振動入力手段の傾きに応じた補正値を得て、前記群遅延
   時間を補正することを特徴とする請求項７に記載の座標
   入力装置の制御方法。
9. 【請求項９】 前記計測工程は、前記振動検出手段によ
   って検出された信号に基づいて、位相遅延に関る位相遅
   延時間、及び群遅延に関る群遅延時間を計測し、 前記算出工程は、前記位相遅延時間より得られる距離
   に、該位相遅延時間と前記群遅延時間とから得られる、
   当該振動の波長のｎ倍で表される補正値を加えることで
   距離を算出し、、 前記補正工程は、前記傾き検出工程で検出された前記振
   動入力手段の傾きに基づいて、前記ｎの整数化誤差を補
   正することを特徴とする請求項６に記載の座標入力装置
   の制御方法。
10. 【請求項１０】 前記補正工程は、前記傾き検出工程で
    検出された前記振動入力手段の傾きに基づいて、前記算
    出工程で用いる振動の伝播速度を補正することを特徴と
    する請求項６に記載の座標入力装置の制御方法。
11. 【請求項１１】 振動伝達板と、前記振動伝達板上に弾
    性波振動を入力する振動入力手段とを有し、該振動入力
    手段からの弾性波振動が該振動検出手段まで到達する遅
    延時間に基づいて該振動入力手段により指示された該振
    動伝達板上の座標位置を算出する座標入力装置を制御す
    るための制御プログラムを格納した記憶媒体であって、 前記振動検出手段によって検出された信号に基づいて前
    記振動の到達遅延時間を計測する計測工程のコードと、 前記振動入力手段の傾きを検出する傾き検出工程のコー
    ドと前記補正工程により補正された到達遅延時間に基づ
    いて座標を算出する算出工程のコードと、 前記傾き検出工程で検出された前記振動入力手段の傾き
    に基づいて、前記算出工程における距離の算出に補正を
    加える補正工程のコードとを備えることを特徴とする記
    憶媒体。