JPS5816509B2 - Coordinate detection device using elastic waves - Google Patents

Coordinate detection device using elastic waves

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JPS5816509B2
JPS5816509B2 JP55092937A JP9293780A JPS5816509B2 JP S5816509 B2 JPS5816509 B2 JP S5816509B2 JP 55092937 A JP55092937 A JP 55092937A JP 9293780 A JP9293780 A JP 9293780A JP S5816509 B2 JPS5816509 B2 JP S5816509B2
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wave
detection
coordinate detection
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coordinate
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JP55092937A
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橋本新一郎
石井明
風間宗忠
北川亨
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Oki Electric Industry Co Ltd
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    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/038Control and interface arrangements therefor, e.g. drivers or device-embedded control circuitry
    • G06F3/0383Signal control means within the pointing device

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、弾性波を用いた座標検出装置に関し、詳しく
は、弾性波の遅延時間を計数することにより、位置座標
を求める座標入力装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a coordinate detection device using elastic waves, and more particularly to a coordinate input device that obtains position coordinates by counting the delay time of elastic waves.

従来、弾性波の放射点から検出点までの伝播に要する遅
延時間を計数して、音速と遅延時間の積を求めることに
より放射点から検出点までの距離を求め、放射点あるい
は検出点の位置座標を求める座標入力装置としては、弾
性波の伝播のさせ方により大別して3つの方式がある。
Conventionally, the distance from the radiation point to the detection point is calculated by counting the delay time required for the elastic wave to propagate from the radiation point to the detection point and finding the product of the sound speed and the delay time, and then calculating the position of the radiation point or detection point. There are three types of coordinate input devices for determining coordinates, which are roughly classified depending on the method of propagation of elastic waves.

その第1は空中を伝播させる方式、第2はガラスなどの
固体表面を伝播する表面弾性波(レーレ−波)を用いる
方式、第3は弾性波の波長に比して薄い板厚の均一等方
性基板を伝播する板波弾性波(ラム波)を用いる方式で
ある。
The first is a method that propagates through the air, the second is a method that uses surface acoustic waves (Leley waves) that propagate on solid surfaces such as glass, and the third is a method that uses a uniform plate thickness that is thinner than the wavelength of the elastic wave. This method uses plate acoustic waves (Lamb waves) that propagate through a oriented substrate.

第1の方式の典型は「ソニック・ペン」で検出すべき位
置座標を指示する入力ペンの先端で放電させ、発生する
弾性波(音波)が空中を伝播し座標検出平面の2辺に設
けた棒状マイクロホンにより音波を検出するものである
A typical example of the first method is a "sonic pen" which is used to specify the positional coordinates to be detected.The tip of the input pen is electrically discharged, and the generated elastic waves (sound waves) propagate through the air and are placed on two sides of the coordinate detection plane. Sound waves are detected using a rod-shaped microphone.

座標検出平面に手などの障害物があると、音波の伝播を
妨げ座標検出動作に障害となるため、操作性に難がある
If there is an obstacle such as a hand on the coordinate detection plane, it will impede the propagation of sound waves and interfere with the coordinate detection operation, resulting in difficulty in operability.

第2の方式では原理的に伝播媒質の表面状態により表面
弾性波の伝播が左右される。
In the second method, the propagation of surface acoustic waves is fundamentally influenced by the surface condition of the propagation medium.

入力ペンには圧電素子が内蔵されていて、固体表面の座
標検出平面の2辺より励振された弾性波を同平面上の任
意の点に押しつけられた入力ペンにより受信、電気信号
に変換して弾性波の検出を行い、任意点の座標を読取る
The input pen has a built-in piezoelectric element, which receives elastic waves excited from two sides of the coordinate detection plane of the solid surface by the input pen pressed against any point on the same plane, and converts them into electrical signals. Detects elastic waves and reads coordinates of arbitrary points.

入力ペンによる座標指示中、手などを座標検出平面に置
くと動作に障害が生じることがある。
If you place your hand, etc. on the coordinate detection plane while specifying coordinates with the input pen, the operation may be impaired.

また用紙を座標検出面に置いて文字や図形を描きながら
文字や図形を構成する座標を求めて行くよ5な実用上重
要な座標検出方式をとることは不可能である。
Furthermore, it is impossible to use a coordinate detection method that is important in practice, such as placing a sheet of paper on a coordinate detection surface and drawing characters or figures to find the coordinates that make up the letters or figures.

このように第2の方式は座標検出装置としては操作性、
機能の点でかなり制限を受けるものと言わねばならない
In this way, the second method is easy to operate as a coordinate detection device.
I must say that it is quite limited in terms of functionality.

次に、第3の方式では弾性波の波長が比較的長いこと、
弾性波は座標検出平面となる平板の表面のみならず平板
の内部をも伝播するので表面状態にほとんど左右されず
、用紙を座標検出平面上に置いてボールペンと圧電素子
を結合した入力ペンにより文字や図形を描きながら座標
検出を行うことができる。
Next, in the third method, the wavelength of the elastic wave is relatively long;
Since elastic waves propagate not only on the surface of the flat plate that serves as the coordinate detection plane, but also inside the flat plate, they are almost unaffected by the surface condition.When a sheet of paper is placed on the coordinate detection plane, characters are read using an input pen that combines a ballpoint pen and a piezoelectric element. Coordinates can be detected while drawing or drawing shapes.

また手などを置いても動作に支障をきたすことはない。Furthermore, even if you place your hand on it, it will not interfere with its operation.

このように第3の方式は、計算機など情報処理機械への
図形や文字の座標入力方式として機能、操作性において
他方式に比し非常に優れていると考えられる。
As described above, the third method is considered to be extremely superior to other methods in function and operability as a method for inputting coordinates of figures and characters into information processing machines such as computers.

しかし、この方式を実用化する上で、解決しなければな
らぬ技術的問題点が残されている。
However, there are still technical problems that must be solved before this method can be put into practical use.

それは百数十キロヘルツ程度の低い周波数の弾性波を用
いるため、弾性波の伝播する座標検出平板の端部におけ
る反射波を十分小さく抑えるための平板端部における無
反射終端処理が困難であることである。
Because this method uses elastic waves with a low frequency of about 100-odd kilohertz, it is difficult to perform anti-reflection termination treatment at the ends of the flat plate in order to suppress the reflected waves at the ends of the coordinate detection flat plate, where the elastic waves propagate, to a sufficiently low level. be.

これは弾性波の波長が長いため、適当な大きさの無反射
終端では十分弾性波が吸収されないためである。
This is because the wavelength of the elastic wave is long, so the non-reflection termination of an appropriate size will not absorb the elastic wave sufficiently.

そこで、従来考えられた対策は、アクリル板のような弾
性波の減衰定数の大きな板材を用いることである。
Therefore, a conventionally considered countermeasure is to use a plate material such as an acrylic plate that has a large attenuation constant for elastic waves.

減衰定数が大きいから、座標の検出周期を実用上杵され
るだけ十分長くとっておけば、反射波は座標検出平板内
で多重反射を繰り返すうちに、座標検出周期内で十分減
衰して次の座標検出動作には影響がないほどに十分小さ
くすることができる。
Since the attenuation constant is large, if the coordinate detection period is set long enough for practical use, the reflected waves will repeat multiple reflections within the coordinate detection plate, and will be sufficiently attenuated within the coordinate detection period to generate the next wave. It can be made sufficiently small that it does not affect the coordinate detection operation.

また、アクリル板のように減衰定数の大きな高分子材料
では一般に音速が小さく、座標検出精度を上げられると
いう利点もある。
Additionally, polymeric materials with large attenuation constants, such as acrylic plates, generally have a low sound velocity, which has the advantage of increasing coordinate detection accuracy.

しかし、高減衰材料には以上の利点がある反面、弾性波
の検出信号の振幅が検出座標に依存して、減衰のため変
動するという問題点がある。
However, while high attenuation materials have the above advantages, there is a problem in that the amplitude of the detection signal of the elastic wave varies depending on the detection coordinates due to attenuation.

これは、従来弾性波を閾値処理により検出する場合、検
出動作の安定性を損ねる要因となっていた。
This has been a factor that impairs the stability of detection operation when conventionally detecting elastic waves by threshold processing.

本発明の目的は、このような問題点を解決するため、高
減衰材料を座標検出平板として板波弾性波を用いる座標
検出装置において、弾性波の減衰を閾値処理において補
償することにより、安定かつ高精度で板波弾性波を検出
することができる座標検出装置を提供することにある。
The purpose of the present invention is to solve these problems by compensating for the attenuation of elastic waves in threshold processing in a coordinate detection device using plate wave elastic waves with a coordinate detection flat plate made of a high attenuation material. An object of the present invention is to provide a coordinate detection device that can detect plate wave elastic waves with high precision.

本発明の弾性波を用いた座標検出装置は、弾性波の減衰
特性に一致して、遅延時間とともに指数関数1に減衰す
る閾値発生回路を設けることを特徴としている。
The coordinate detection device using elastic waves according to the present invention is characterized by being provided with a threshold generation circuit that attenuates to an exponential function of 1 with delay time in accordance with the attenuation characteristics of elastic waves.

以下、本発明の実施例を、図面により説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、板波を用いた座標検出装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a coordinate detection device using plate waves.

座標検出平板1は、XおよびY両軸の端部に各各X軸用
圧電素子2およびY軸片圧電素子3を接着したアクリル
板であり、圧電素子2,3としてはPZT圧電セラミッ
クが使用できる。
The coordinate detection flat plate 1 is an acrylic plate with each X-axis piezoelectric element 2 and Y-axis single piezoelectric element 3 bonded to the ends of both the X and Y axes, and PZT piezoelectric ceramic is used as the piezoelectric elements 2 and 3. can.

X軸片圧電素子2およびY軸片圧電素子3は、それぞれ
X軸駆動回路4およびY軸駆動回路5によって交互にパ
ルス駆動され、アクリル板中に機械振動すなわち板波を
交互にX軸方向およびY軸方向に放射する。
The X-axis single piezoelectric element 2 and the Y-axis single piezoelectric element 3 are alternately pulse-driven by an X-axis drive circuit 4 and a Y-axis drive circuit 5, respectively, to alternately generate mechanical vibrations, that is, plate waves, in the X-axis direction and in the acrylic plate. Emit in the Y-axis direction.

板波は主に圧電素子の形状、材質によって決まる振動周
波数を有し、座標検出平板10弾性定数と厚さによって
決まる一定の伝播姿態をとり、一定の速度で伝播する。
The plate wave has a vibration frequency determined mainly by the shape and material of the piezoelectric element, takes a constant propagation mode determined by the elastic constant and thickness of the coordinate detection flat plate 10, and propagates at a constant speed.

X軸片圧電素子2をパルス駆動すると、板波はX軸方向
に一定の速度で伝播し、この板波を座標検出平板1に押
しつけられた入力ペン7にて検出し、パルス駆動から検
出するまでの時間間隔を後述する方法にて計数し、ペン
位置のX座標を得る。
When the X-axis single piezoelectric element 2 is pulse-driven, a plate wave propagates at a constant speed in the X-axis direction, and this plate wave is detected by the input pen 7 pressed against the coordinate detection flat plate 1 and detected from the pulse drive. The time interval until then is counted by the method described later, and the X coordinate of the pen position is obtained.

次いで、Y軸片圧電素子3をパルス駆動し、X軸の場合
と同様の処理にてペン位置のX座標を得る。
Next, the Y-axis single piezoelectric element 3 is pulse-driven, and the X coordinate of the pen position is obtained by the same process as for the X-axis.

なお、圧電素子2および3の長さを各々座標検出領域6
の各辺の長さよりも大きくしておくことにより、アクリ
ル板中を伝播する板波は、X軸方向に平行あるいはY軸
方向に平行に伝播する平面波とみなすことができ、上記
座標検出動作を正確に行うことができる。
Note that the lengths of the piezoelectric elements 2 and 3 are respectively determined by the coordinate detection area 6.
By making the length of each side larger than the length of each side of Can be done accurately.

入力ペン7は、黄銅製円錐形ホーン8の細端部にボール
ペン9を圧入し、ホーンの太端部に振動検出用圧電素子
10が接着された構造であり、伝播してきた板波をボー
ルペン9の先端が受信し、ホーン8を介して効率よく伝
送し、圧電素子10に振動を与える。
The input pen 7 has a structure in which a ballpoint pen 9 is press-fitted into the narrow end of a brass conical horn 8, and a piezoelectric element 10 for vibration detection is glued to the thick end of the horn. The tip receives the signal, transmits it efficiently through the horn 8, and imparts vibration to the piezoelectric element 10.

与えられた振動は、圧電素子10にて電気信号に変換さ
れ増幅回路11によって増幅された後、座標検出回路1
2に入力される。
The applied vibration is converted into an electric signal by the piezoelectric element 10 and amplified by the amplifier circuit 11, and then sent to the coordinate detection circuit 1.
2 is input.

第2図は、本発明が適用される座標検出装置の座標検出
平板1と入力ペン7を除いた実施例のブロック図である
FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of a coordinate detection device to which the present invention is applied, excluding the coordinate detection plate 1 and input pen 7.

X軸およびY軸駆動回路4,5と増幅器11以外の部分
は、第1図の座標検出回路12を構成するものである。
Portions other than the X-axis and Y-axis drive circuits 4 and 5 and the amplifier 11 constitute the coordinate detection circuit 12 shown in FIG.

基準クロックパルス発生器41の出力パルスは、分周回
路42にて分周され、その分周出力によりフリップフロ
ップ回路43は適当な繰り返し周期にてセット・リセッ
トを繰り返す。
The output pulse of the reference clock pulse generator 41 is frequency-divided by a frequency dividing circuit 42, and the frequency-divided output causes a flip-flop circuit 43 to repeat setting and resetting at an appropriate repetition period.

この繰り返し周期は、X座標およびX座標の検出周期に
より設定される。
This repetition period is set by the X coordinate and the detection period of the X coordinate.

分周回路42の出力は、X軸駆動回路4およびX軸駆動
回路5に供給され、X軸駆動回路4およびX軸駆動回路
5はフリップフロップ回路43の状態に応じて交互に動
作し、各々X軸片圧電素子2あるいはY軸用電素子3を
駆動する。
The output of the frequency dividing circuit 42 is supplied to the X-axis drive circuit 4 and the X-axis drive circuit 5, and the X-axis drive circuit 4 and the X-axis drive circuit 5 operate alternately according to the state of the flip-flop circuit 43, and The X-axis single piezoelectric element 2 or the Y-axis electric element 3 is driven.

一方、分周回路42の出力は計数回路44、検出信号閾
値処理回路45にも供給され、それぞれ初期状態に設定
するとともに動作を開始せしめる。
On the other hand, the output of the frequency dividing circuit 42 is also supplied to a counting circuit 44 and a detection signal threshold processing circuit 45, which are respectively set to an initial state and started to operate.

計数回路44は、圧電素子2,3を駆動してから実際に
板波が座標検出平板1の座標検出領域6に到達するまで
の遅延時間や、板波が入力ペン7の先端部に達してから
圧電素子10にて検出されるまでの遅延時間を位置座標
決定用の全体の伝播遅延時間から取り除くためのもので
ある。
The counting circuit 44 calculates the delay time from when the piezoelectric elements 2 and 3 are driven until the plate wave actually reaches the coordinate detection area 6 of the coordinate detection flat plate 1, and the delay time when the plate wave reaches the tip of the input pen 7. This is to remove the delay time from the time to detection by the piezoelectric element 10 from the overall propagation delay time for position coordinate determination.

入力ペン7内の圧電素子10にて電気信号に変換された
信号は、増幅器11にて増幅された後、検出信号閾値処
理回路45に入力される。
The signal converted into an electrical signal by the piezoelectric element 10 in the input pen 7 is amplified by the amplifier 11 and then input to the detection signal threshold processing circuit 45 .

検出信号閾値処理回路45は、後述する閾値処理により
板波の正しい検出時点を示す検出パルスと、正しい検出
動作が行われたことを示すペンダウン信号を出力する。
The detection signal threshold processing circuit 45 outputs a detection pulse indicating the correct detection time of the plate wave and a pen down signal indicating that a correct detection operation has been performed through threshold processing to be described later.

ノリツブフロップ回路46は、計数回路44のキャリー
出力にてセットされ、検出信号閾値処理回路45の検出
パルスにてリセットされ、位置座標を決定するための伝
播遅延時間の間セットされている。
The Noritsubu flop circuit 46 is set by the carry output of the counting circuit 44, reset by the detection pulse of the detection signal threshold processing circuit 45, and is set during the propagation delay time for determining the position coordinates.

計数回路47は、フリップフロップ回路46がセットさ
れている間、基準クロックパルスを計数し、計数結果を
出力する。
The counting circuit 47 counts the reference clock pulses while the flip-flop circuit 46 is set, and outputs the counting result.

例えば、基準クロックパルスの周波数をf(MHz美所
望の座標分解能をn(本/mm)、板波の音速をe(m
m/μs)とすると、f = n X cに設定してお
けば、計数回路47の計数結果は入力ペン位置のライン
番号を示しており、計数回路47の計数結果を17 n
倍した値はペン位置の絶対座標(単位能)を示すことに
なる。
For example, the frequency of the reference clock pulse is f (MHz), the desired coordinate resolution is n (lines/mm), and the sound velocity of the plate wave is e (m
m/μs), if f = n x c, the counting result of the counting circuit 47 indicates the line number of the input pen position,
The multiplied value indicates the absolute coordinates (unit function) of the pen position.

例えば、3m1rt厚のアクリル板に板波の基底モード
(ラム波対称波)を伝播させたとき、音速の実測値とし
てc = 2.35 (km/ S ) =2.35
Cmm/ p S )が得られ、n=4(本/mm)と
するとクロック周波数fは9.4 (MHz >となる
For example, when the fundamental mode of a plate wave (symmetrical Lamb wave) is propagated through an acrylic plate with a thickness of 3 m 1 rt, the actual measured value of the sound speed is c = 2.35 (km/S) = 2.35.
Cmm/p S ) is obtained, and if n=4 (lines/mm), the clock frequency f is 9.4 (MHz>).

第3図は検出信号閾値処理回路45の一実施例を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the detection signal threshold processing circuit 45.

また、第4図は第3図に示した検出信号閾値処理回路の
各構成部における入力出信号の関係を示し、閾値処理に
よる弾性波の検出動作を説明するタイムチャートである
Further, FIG. 4 is a time chart showing the relationship between input and output signals in each component of the detection signal threshold processing circuit shown in FIG. 3, and explaining the elastic wave detection operation by threshold processing.

第4図には、本発明装置で処理する典型的な検出信号V
8(増幅器11の出力)の波形例を示しており、特に波
形の波頭部分Aを詳しく表わしている。
FIG. 4 shows a typical detection signal V processed by the device of the present invention.
8 (output of the amplifier 11), and particularly shows the wavefront portion A of the waveform in detail.

座標検出平板端部の圧電素子の駆動回路および入力ペン
に続く弾性波の検出増幅器では直流成分は遮断され、ま
た平板を伝わる板波基底モード以外の高次モードおよび
高域雑音を遮断するため、検出増幅器の高域利得は十分
抑えられているので、パルス駆動によって生じる板波弾
性波の横比波形は、一般に第4図に示すような高周波パ
ルス状になり、検出信号v8は数個のピーク値を持つよ
うになる。
The drive circuit for the piezoelectric element at the end of the coordinate detection flat plate and the acoustic wave detection amplifier following the input pen block DC components, and also block higher-order modes and high-frequency noise other than the fundamental mode of the plate wave propagating through the plate. Since the high-frequency gain of the detection amplifier is sufficiently suppressed, the transverse ratio waveform of the plate wave acoustic wave generated by pulse driving generally takes the form of a high-frequency pulse as shown in Fig. 4, and the detection signal v8 has several peaks. It comes to have a value.

本発明では波頭部分Aの中、前駆的な振幅の小さな最初
のうねりを除いて、第4図に示すように、主要なピーク
に第1ピーク(■)、第2ピーク(■)および第3ピー
ク(■)と順次番号をつけることとする。
In the present invention, in the wavefront portion A, excluding the first undulation with a small precursor amplitude, the main peaks include the first peak (■), the second peak (■), and the third peak, as shown in FIG. The peaks (■) and numbers will be assigned sequentially.

El〈E2となるElとE3の2つの閾値を設け、El
が第1ピークを、E2が第2ピークを検出した場合のみ
正しく板波が検出されたものとし、確実な入力ペンの座
標検出平面への押下接触を示すペンダウン信号を出力す
るものとする。
Two thresholds are provided, El and E3, such that El<E2, and El
It is assumed that a plate wave is correctly detected only when E2 detects the first peak and E2 detects the second peak, and a pen down signal indicating reliable press contact of the input pen with the coordinate detection plane is output.

押下圧が小さい場合、第5図に示すように、閾値E1が
第2ピークをとらえ、第1ピークをとらえた場合に比較
して大きな遅延時間を与え、座標値に誤差を与えること
になるが、この時閾値E3 の値を適当に大きくとって
おけば、閾値E2はどのピークもとらえることがないよ
うにすることができ、論理回路処理によりペンダウン信
号を出力しないようにすることができる。
When the pressing pressure is small, as shown in FIG. 5, the threshold value E1 captures the second peak, giving a larger delay time than when capturing the first peak, which causes an error in the coordinate values. At this time, if the value of the threshold value E3 is set appropriately large, the threshold value E2 can be prevented from capturing any peak, and the pen-down signal can be prevented from being output by logic circuit processing.

このような正常なペンダウンの判定処理は、第1ピーク
と第2、第3ピーク以後の各ピークとのレベル差が、第
2、第3ピーク以後の各ピーク相互間のレベル差より大
きいことを利用して行われるもので、第1ピークが板波
検出信号波形の包絡線の立上り区間に存在することによ
る。
Such normal pen-down determination processing determines that the level difference between the first peak and each peak after the second and third peaks is larger than the level difference between each peak after the second and third peaks. This is because the first peak exists in the rising section of the envelope of the plate wave detection signal waveform.

以上のペンダウン処理により、常に第1ピークによる座
標検出が行われ押下圧の変動により座標検出動作の途中
で検出座標が飛ぶということが避けられる。
With the pen-down process described above, coordinate detection is always performed using the first peak, and it is possible to avoid skipping of detected coordinates during the coordinate detection operation due to fluctuations in pressing pressure.

また、座標検出が行われるためには、2つの閾値処理を
経る必要があるので、孤立的な雑音信号を誤検出する可
能性も著しく小さくなるという利点も生じる。
Furthermore, since it is necessary to go through two threshold processes in order to perform coordinate detection, there is an advantage that the possibility of erroneously detecting an isolated noise signal is significantly reduced.

上記のペンダウン処理の代替手段としては、従来の座標
検出装置で用いられているように押下圧で動作する機械
的なマイクロスイッチなど特別なぺ、ダウン検出素子を
入力ペンに装備して、一定の押下圧が加えられないとペ
ンダウン信号が出力しないようにしておき、ペンダウン
信号が出力中は板波検出信号波形の第1ピークが閾値E
1を常に越えて第1ピークによる正しい座標検出動作を
行わしめるようにしてもよい。
An alternative to the pen-down process described above is to equip the input pen with a special pen-down detection element, such as a mechanical microswitch operated by press pressure, as used in conventional coordinate sensing devices, to The pen-down signal is not output unless pressing pressure is applied, and while the pen-down signal is being output, the first peak of the plate wave detection signal waveform is at the threshold E.
It is also possible to always exceed 1 and perform correct coordinate detection operation using the first peak.

次に、第3図と第4図を用いて座標検出動作をさらに詳
しく説明する。
Next, the coordinate detection operation will be explained in more detail using FIGS. 3 and 4.

第3図で、51は増幅器11の出力である検出信号V8
の番受さ点を立上りおよび立下り点とするパルス列V。
In FIG. 3, 51 is the detection signal V8 which is the output of the amplifier 11.
A pulse train V whose rising and falling points are the numbered points.

を出力する比較器である。51′はパルス列V。This is a comparator that outputs . 51' is a pulse train V.

の立下り点において単一パルスV。A single pulse at the falling point of V.

を出力する単一パルス発生器である。パルスV。It is a single pulse generator that outputs . Pulse V.

は検出信号V8の各ピークの2つの客受さ点の中、後に
生じる客受さ点の発生時点を示し、遅延時間計数回路の
計数停止時点の候補を与える。
indicates the point of occurrence of a subsequent point of acceptance among the two acceptance points of each peak of the detection signal V8, and provides a candidate for the point of time at which the delay time counting circuit stops counting.

52は、閾値E1と検出信号V8の比較を行い、第1ピ
ークの検出出力を含むパルス列Vlを出力する比較器で
ある。
52 is a comparator that compares the threshold value E1 and the detection signal V8 and outputs a pulse train Vl including the detection output of the first peak.

フリップフロップ53がリセット状態で、その互端子出
力ViがVi=1(Q=O1Q=1)であるとき、比較
器52の出力VlはANDゲートを通過してフリップフ
ロップ54をセットし、検出有効信号Vuを出力せしめ
る。
When the flip-flop 53 is in a reset state and its mutual terminal output Vi is Vi=1 (Q=O1Q=1), the output Vl of the comparator 52 passes through the AND gate and sets the flip-flop 54, making the detection valid. The signal Vu is output.

検出有効信号vuは遅延時間計数停止時点を指示す。The detection valid signal vu indicates the point at which delay time counting is stopped.

る候補信号列V。candidate signal sequence V.

の中からANDゲートにおいて遅延時間計数停止信号を
検出し、所望の検出パルスVdを発生せしめる。
A delay time counting stop signal is detected by an AND gate from among the signals, and a desired detection pulse Vd is generated.

このとき同時に、パルス信号veの立下り時点でノリツ
ブフロップ54をリセットして検出有効信号Vuを停止
せしめ、後、続のパルスV。
At the same time, at the falling edge of the pulse signal ve, the Noritsubu flop 54 is reset to stop the detection valid signal Vu.

による検出パルスの発生を抑える。また、検出パルスV
dはフリップフロップ53をセットし、その出力Viを
Vi =0 (Q=1、q=0)とし、比較器52の出
力VlのANDゲート通過を阻止し、検出有効信号Vu
の発生を抑えて・上記検出パルスVdの新たな発生を抑
える。
suppresses the generation of detection pulses caused by In addition, the detection pulse V
d sets the flip-flop 53, sets its output Vi to Vi = 0 (Q = 1, q = 0), prevents the output Vl of the comparator 52 from passing through the AND gate, and outputs the detection valid signal Vu.
- Suppressing new generation of the detection pulse Vd.

このようにして得られた検出パルスVdは、第1ピーク
の所望σ客受さ点を与え、第2図のノリツブフロップ4
6に入力され、計数回路4γの遅延時間計数動作を停止
せしめ、板波の伝播遅延時間の正しい安定した計数結果
を与えることになる。
The detection pulse Vd obtained in this way gives the desired σ acceptance point of the first peak, and the Noritsubu flop 4 in FIG.
6, the delay time counting operation of the counting circuit 4γ is stopped, and a correct and stable counting result of the propagation delay time of the plate wave is provided.

一方、検出パルスVdは、単安定マルチバイブレータ5
5にも入力され、検出信号v8の第2ピークの発生する
時間領域に相当するパルス幅のパルス信号vmを発生せ
しめる。
On the other hand, the detection pulse Vd is the monostable multivibrator 5
5, and generates a pulse signal vm having a pulse width corresponding to the time domain in which the second peak of the detection signal v8 occurs.

56は閾値E 2 と検出信号V8を比較し、第2ピー
クの検出出力を含むパルス列V2を出力する比較器であ
る。
56 is a comparator that compares the threshold value E 2 and the detection signal V8 and outputs a pulse train V2 including the second peak detection output.

出力V2とパルス信号Vm をANDゲートに入力する
□と、第1ピークの客受さ時点を示す検出パルスvdに
引き続き生じる第2ピークの検出出力が抽出される。
When the output V2 and the pulse signal Vm are input to the AND gate, the second peak detection output that occurs subsequent to the detection pulse vd indicating the first peak customer reception time is extracted.

このANDゲート出力は確実なペンダウンが行われたこ
とを示し、フリップフロップ57を七ソトシて、その出
力にペンダウン信号V、を生せしめる。
This AND gate output indicates that a positive pen-down has occurred and causes the flip-flop 57 to rotate, producing a pen-down signal V at its output.

以上の動作は、フリップ70ツブ53.57を第2図分
周回路42の出力によりリセットすることにより繰り返
し行われ、検出信号閾値処理回路45はX軸方向および
Y軸方向に伝播する板波の検出パルスを交互に出力し、
第2図について説明したようにフリップフロップ46を
駆動してX座標およびX座標の計数を交互に行わしめる
The above operation is repeated by resetting the flip 70 knobs 53 and 57 by the output of the frequency dividing circuit 42 in FIG. Outputs detection pulses alternately,
Flip-flop 46 is driven as described in connection with FIG. 2 to alternately count the X and X coordinates.

以上の閾値処理は、一定の押下圧の下で一定の振幅の検
出信号v8が得られる場合のみ正しく行われるが、板波
に伝播による減衰が伴う場合は圧電素子2,3から遠(
離れた位置における検出信号v8の振幅は伝播による減
衰のため同じ押下圧でも圧電素子2,3に近い位置にお
ける検出信号の振幅よりも小さくなり、ちょうど第5図
に示した押下圧の小さい場合と同様に遠い位置では板波
な検出できないことがある。
The above threshold processing is performed correctly only when a detection signal v8 of a constant amplitude is obtained under a constant pressing pressure, but if the plate wave is accompanied by attenuation due to propagation,
The amplitude of the detection signal v8 at a distant position is attenuated by propagation, so even with the same pressing pressure, the amplitude of the detection signal v8 at a position close to the piezoelectric elements 2 and 3 is smaller than the amplitude of the detection signal at a position close to the piezoelectric elements 2 and 3, just like the case where the pressing pressure is small as shown in FIG. Similarly, plate waves may not be detected at far positions.

本発明はこの点に鑑み、閾値E1.E2を座標検出位置
の圧電素子2゜3からの距離に応じて変わるようにした
ものである。
In view of this point, the present invention provides the threshold value E1. E2 is made to vary depending on the distance from the piezoelectric element 2°3 of the coordinate detection position.

ところで、板波弾性波は伝播距離およびこれと等価な伝
播遅延時間に対して指数関数的に減衰することが実験的
に確認されている。
By the way, it has been experimentally confirmed that plate wave elastic waves attenuate exponentially with respect to the propagation distance and the equivalent propagation delay time.

したがって、閾値E1.E2として遅延時間に対して指
数関数的に減衰する信号を供給してやればよい。
Therefore, the threshold E1. A signal that decays exponentially with respect to the delay time may be supplied as E2.

このような信号は、第6図に実施例を示すような充放電
回路によって実現でき、板波の衰衰定数と放電時定数C
Rの逆数を一致させれば、検出位置にかかわらず、一定
押下圧の下では板波の検出信号の振幅と閾値E1.E2
との関係を一定に保つことができる。
Such a signal can be realized by a charging/discharging circuit such as the embodiment shown in FIG.
If the reciprocals of R are matched, the amplitude of the plate wave detection signal and the threshold value E1. under a constant pressing pressure, regardless of the detection position. E2
can maintain a constant relationship with

第6図で、充放電回路の入力V。iは第2図の分周回路
42の出力・々ルスと同期しており、入力V。
In Fig. 6, the input V of the charging/discharging circuit. i is synchronized with the output pulse of the frequency divider circuit 42 in FIG. 2, and the input voltage V.

iの・ぐルス幅Tは板波が座標検出領域6の始端に達す
るまでの遅延時間に等しくとってあり、充放電回路の出
力は座標検出領域の始端から終端に向って板波の振幅に
比例して指数関数的に減衰するようになっている。
The wave width T of i is set equal to the delay time for the plate wave to reach the starting edge of the coordinate detection area 6, and the output of the charging/discharging circuit changes to the amplitude of the plate wave from the starting edge of the coordinate detection area to the terminal edge. It decays proportionally and exponentially.

第7図は、第3図に示した検出信号閾値処理回路におい
て比較器52.56の閾値E1.E2として上記の指数
関数的に減衰する信号を供給する場合の実施例を示した
ものである。
FIG. 7 shows the threshold values E1. of the comparators 52, 56 in the detection signal threshold processing circuit shown in FIG. This shows an embodiment in which the above-mentioned exponentially attenuating signal is supplied as E2.

58−1.58−2は第6図に示した充放電回路で出力
段に出力振幅の調整回路を付加されており、それぞれ指
数関数的に減衰する閾値E、、E2を供給する。
Reference numerals 58-1 and 58-2 are the charging and discharging circuits shown in FIG. 6, and an output amplitude adjustment circuit is added to the output stage, and each of them supplies threshold values E, , E2 that decay exponentially.

513−1.5B−2の入力は分周回路42(第2図)
の出力で駆動される単安定マルチバイブレータ59の出
力V。
The input of 513-1.5B-2 is the frequency divider circuit 42 (Figure 2)
The output V of the monostable multivibrator 59 driven by the output of .

iで、そのパルス幅Tは回路定数の調整により自由に設
定でき、第6図に示したような所望の閾値信号を58−
1、5 [2より出力せしめる。
i, the pulse width T can be freely set by adjusting the circuit constants, and the desired threshold signal as shown in FIG.
1, 5 [Output from 2.

以上説明したように、本発明によれば、閾値が遅延時間
に対して指数関数的に減衰するようにしたため、板波弾
性波の伝播遅延に伴う減衰にもかかわらず安定した板波
弾性波の検出が可能となり、減衰は犬といが音速が小さ
い板材を座標検出平板とする、反射波の影響の少ない、
座標検出精度の高い安定な座標検出装置を実現すること
ができる利点がある。
As explained above, according to the present invention, the threshold value is made to attenuate exponentially with respect to the delay time. Detection is possible, and attenuation is reduced by using a plate with a low sound velocity as the coordinate detection plate, which is less affected by reflected waves.
There is an advantage that a stable coordinate detection device with high coordinate detection accuracy can be realized.

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

第1図は座標検出装置の典型的な構成例を示す図、第2
図は座標検出装置の動作を説明するブロック図、第3図
は座標検出装置の検出信号閾値処理回路の構成例を示す
図、第4図は検出信号閾値処理回路の動作を説明するタ
イムチャート、第5図は座標検出されない場合の閾値と
弾性被検出信号の関係を示す図、第6図は本発明装置に
おける遅延時間と共に指数関数的に減衰する閾値信号を
供給する充放電回路の実施例を示す図、第7図は本発明
装置の検出信号閾値処理回路中の比較器に指数関数的に
減衰する閾値を供給するための回路の実施例を示す図で
ある。 1:座標検出平板、2:X軸周圧電素子、3:X軸周圧
電素子、4:X軸駆動回路、5:Y軸駆動回路、6:座
標検出領域、7:入カベ/、8:黄銅製円錐形ホーン、
9:ボールペン、10:振動検出用圧電素子、11:増
幅器、12:座標検出回路、41:基準クロック−ぐル
ス発生器、42:分周回路、43:フリップフロップ回
路、44:計数回路、45:検出信号閾値処理回路、4
6:フリップフロップ回路、47:計数回路、51:比
較器、51′:単一パルス発生器、52:比較器、53
.54:フリップフロップ回路、55:単安定マルチバ
イブレーク、56:比較器、57:フリップフロップ回
路、5B−1,58−2:充放電回路、59:単安定マ
ルチバイブレーク。
Fig. 1 is a diagram showing a typical configuration example of a coordinate detection device;
3 is a block diagram illustrating the operation of the coordinate detection device, FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the detection signal threshold processing circuit of the coordinate detection device, and FIG. 4 is a time chart illustrating the operation of the detection signal threshold processing circuit, FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the threshold value and the elasticity detected signal when coordinates are not detected, and FIG. 6 is a diagram showing an embodiment of a charging/discharging circuit that supplies a threshold signal that decays exponentially with delay time in the device of the present invention. FIG. 7 shows an embodiment of a circuit for supplying an exponentially decaying threshold to a comparator in the detection signal threshold processing circuit of the apparatus of the present invention. 1: Coordinate detection flat plate, 2: X-axis circumferential piezoelectric element, 3: X-axis circumferential piezoelectric element, 4: X-axis drive circuit, 5: Y-axis drive circuit, 6: Coordinate detection area, 7: Input wall/, 8: Brass conical horn,
9: ballpoint pen, 10: piezoelectric element for vibration detection, 11: amplifier, 12: coordinate detection circuit, 41: reference clock - pulse generator, 42: frequency dividing circuit, 43: flip-flop circuit, 44: counting circuit, 45 :Detection signal threshold processing circuit, 4
6: Flip-flop circuit, 47: Counting circuit, 51: Comparator, 51': Single pulse generator, 52: Comparator, 53
.. 54: Flip-flop circuit, 55: Monostable multi-bi break, 56: Comparator, 57: Flip-flop circuit, 5B-1, 58-2: Charge/discharge circuit, 59: Monostable multi-bi break.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 板波弾性波の放射位置から入力ペンによる弾性波検
出位置までの伝播遅延時間を計数して、上記入力ペンの
位置座標を検出するため、座標検出平板端部の圧電素子
をパルス駆動することにより得られる高周波パルス状の
板波弾性波の波頭部を形成する大小2つのピークを、閾
値が大小異なる2つの比較器により検出して、弾性波の
波頭部を検出する座標検出装置において、一定の減衰定
数を有する座標検出平板を設け、該座標検出平板を伝播
する板波弾性波の減衰特性に一致して伝播遅延時間とと
もに指数関数的に減衰する大小2つの閾値発生手段を、
上記大小2つの閾値に対応して設け、波頭検出のための
上記2つの比較器に指数関数的に伝播時間とともに減衰
する閾値を供給することを特徴とする弾性波を用いた座
標検出装置。
1. To count the propagation delay time from the emission position of the plate wave elastic wave to the elastic wave detection position by the input pen, and to pulse drive the piezoelectric element at the end of the coordinate detection flat plate in order to detect the position coordinates of the input pen. In a coordinate detection device that detects the wave crest of an elastic wave by detecting two large and small peaks forming the wave crest of a high frequency pulsed plate wave elastic wave obtained by using two comparators with different large and small threshold values. , a coordinate detection flat plate having a constant attenuation constant is provided, and two large and small threshold generation means are provided, which attenuate exponentially with propagation delay time in accordance with the attenuation characteristics of a plate wave elastic wave propagating through the coordinate detection plate,
A coordinate detection device using elastic waves, which is provided corresponding to the two large and small thresholds, and supplies thresholds that decay exponentially with propagation time to the two comparators for wave front detection.
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