JPS6314224A

JPS6314224A - 座標入力装置

Info

Publication number: JPS6314224A
Application number: JP61156236A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Kaneko; 潔兼子; Atsushi Tanaka; 淳田中; Yuichiro Yoshimura; 雄一郎吉村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-07-04
Filing date: 1986-07-04
Publication date: 1988-01-21
Anticipated expiration: 2009-03-02
Also published as: JPH0616255B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は座標人力装置、特に弾性波を利用して指定した
位置を検出する座標人力装置に関するものである。

［従来の技術］この種の装置の原理を説明すると、振動する速標人力ペ
ンでもって、座標入力盤上の任意の位置を指定し、その
指定さねた位置から放射線上に伝播する弾性波を所定の
位置に固定された受信素子でもって受信し、それぞれの
受信素子に伝播するまでに要した遅延時間を計時するこ
とにより、座標人力ペンで指定された座標位置を算出す
るものである。

従来では、受信素子でもって検出する弾性波は表面波で
あり、受信素子でもって検出され、電気信号に変換され
た検出信号（複数のパルスからなる）の包絡線のピーク
位置、或いは、あるスレッシュホールドレベルでもって
比較することにより発生した信号を検出した時点でもっ
て表面波の伝播遅延時間を検出していた。

［発明が解決しようとする問題点コしかし、検出波として表面波を用いた場合、伝播媒体（
座標入力盤）に傷や物等（例えば手やペン）が表面波の
発信点（座標人力ペン）と受信点（受信素子）との間に
あると、表面波の伝播時間が変わったり、或いは伝播し
なくなったりして、正確な座標位置を算出することがで
きないという欠点があった。

そこで、障害物の影當が少ない板波弾性波を使用するこ
とが考えられるが、このときには分散という現象により
、板波弾性波の群速度と位相速度が違ってくる。これを
説明すると、第２図の様になる。図中、８は受信素子で
もって検出した検出波であり、９は検出波８のピークを
結び合わせた包絡線である。検出波８０波形に於て、１
つの波の群を追いかけて見ていると、検出波（以下、小
さい波という）の山が波の群の前端で表われ後端で消滅
するように見えたり、反逆に波の群の後端で起こり前端
で消滅するように見えたりする現象となる。さらに、こ
の現象の中で小さい波のピークを結び合わせた包絡線９
は、小さい波の位に（位相）が伝播遅延時間によって変
化するため、包絡線の形が小さい波の位置（位相）と共
に変わってしまう。つまり、小さい波のピークを結び合
わせた包絡線９のピークを検出し、これを伝播遅延時間
を検出させるための信号にするとやはり、小さい波の変
化と同じ変化をしてしまい、±％波長分の誤差が生じて
しまう。また、あるスレッシュホールドレベルを設けて
、そこを超えた点を伝播検出点とした信号としても、第
３図の範囲１０内で上記と同じ理由で士％波長分の誤差
が生じてしまうという欠点があった。

本発明は上述した従来技術に鑑みなされたものであり、
板波弾性波を用い、使い勝手が良く、且つ精度の高い座
標人力装置を提供するものである。

［問題点を解決するための手段コこの問題を解決するために本発明は以下に示す様な構成
からなる。

すなわち、座標入力盤上の所望の位置を指定し、前記座
標入力盤を付勢して板波弾性波を発生する位置指定手段
と、前記座標入力盤の所定位置に固定されて前記板波弾
性波を受信し、その強度に対応した電気信号を発生する
複数の受信手段と、前記電気信号の包絡線を検出する包
絡線検出手段と、該包絡線の波形を所定回数微分する微
分手段と、該微分手段によって発生した信号のゼロクロ
スした点を検出する検出手段とを備える。

［作用］かかる本発明の構成において、微分手段により発生した
信号のゼロクロス点を検出手段により検出し、その検出
された時点をもって板波弾性波の遅延時間として位置指
定手段により指定された座標位置を算出する。

［実施例コ以下、添付図面に従って本発明に係る実施例を詳細に説
明する。

第１図は本実施例の座標入力装置の全体構成図である。

図中、１ａ〜１ｃは圧電素子等のセンサーであり、２は
板波弾性波を伝える伝播媒体（例えばガラス）で、３は
伝播媒体２に板波弾性波を発生させる振動ベン、４は振
動ベン３を駆５）Ｊする振動ペン駆動回路、５はセンサ
ー１ａ〜１ｃで受けた板波弾性波の信号を増幅し、遅延
時間を計数させるためのパルス信号を検出する受信波形
検出回路である。尚、この受信波形検出回路５の詳細は
後述する。６は受信波形検出回路５から受けた信号を検
出するまでを計時し、演算して座標を位置（撮動ベンの
位置）検出する演算制御部であり、算出された座標デー
タは内部のデータ格納エリアに格納される。また、この
演算制御部６は算出した座標データを基にして、ディス
プレイ７に例えば点をリアルタイムで表示する等の制御
等を行なう。更にまた、この演算制御部６からは振動ベ
ン３を駆動させるための信号を振動ベン駆動回路４に出
力する。従って、演算制御部６は振動ペン駆動回路４に
信号を出力してから受信波形検出回路５によって受信し
た旨の信号を受信するまでを計時することになる。

上述した構成で振動ベン３より発せられた振動が伝播媒
体２中を伝えられセンサー１ａ〜ＩＣでそれぞれ受信し
、その信号の遅延時間を検出して伝播媒体上での座標位
置を演算する。伝播遅延時間を検出する方法としては、
センサー１ａ（センサー１ｂ、ｌｃも同様）が受信する
波形は第２図に示すような波形となるが、このとき分散
によりキャリアーとなる信号８は位相速度で伝播され、
また包絡線信号９は群速度で伝播され、各々異なった速
度で伝播される。この現象としては、検出信号８の波形
が一定した位相で現われず、据乃ベン３とセンサー１ａ
の距離によって違った位相の波形となる。従って、ある
レベルのスレッシュホールドでもって検出信号８のピー
クを検出するとなると第３図の範囲１０内にピークが存
在することになり、これを検出して伝播遅延時間とする
と範囲１０の幅に対応した誤差が生じることになる。従
って、この誤差を少なくして、精度を上げるために本実
施例では第２図に示す様な包絡線信号９の形を利用して
検出する。

検出波形８の詳細を第４図に示す。この検出波形の包絡
線を検出し範囲１１の部分を利用するのである。つまり
、範囲１１の包絡線１２の傾きは、複数個の小さな波の
ピークを結ぶ包絡線によって作される。従って、前述し
た欠点の小さな波の位置（位相）による影ＱＪＩｆ！−
受けないで、範囲１１の部分の傾きが構成されることに
なり、この傾との中にある一点を常に検出することにす
る。

例えば第５図に示す様に、包絡線１２を２回微分し、そ
のゼロクロス点を検出し、この信号１５を伝播遅延時間
の信号として、演算制御部６で演算して座標位置を出す
のである。尚、包絡線１２を１回微分した波形が第５図
の１３であり、２回微分した波形が１４である。また、
１５が板波弾性波を受信して、検出させるための信号で
ある。

この検出点は、１回目の微分波形のゼロクロス点よりも
急峻な傾きのゼロクロス点となり、より精度の上がった
検出となる。こうすることにより誤差も属波長以下で検
出でき、座標位置が演算できることになる。

以上の動作処理する受信波形検出回路５の具体的な措成
例を第６図に示す。尚、ここではセンサ１ａに対しての
み説明するが、他のセンサー１ｂ、ｌｃについても全く
同様である。

さて、センサー１ａで受信した波形を前置増幅器１６で
増幅し、包絡線検出回路１７で包絡線を検出する。この
包絡線を微分回路１８．１９で２回微分をする。この波
形の１つめのゼロクロス点をゼロクロス検出回路２０で
検出して、この信号を演算・制御部６に送り座標位置を
演算するのである。

以上説明したように本実施例によれば、板波弾性波を用
いて座標位置検出を行なった場合に、分散による群速度
と位相速度の違いによる位置検出の困難を解決し、高精
度の座標人力装置となる。

また、包絡線の面部の傾きを基にした検出をすれば、そ
こから得られた検出点は群速度に基づいた座標位置とし
て検出できることになる。このことによりガラスなどを
用いた透明な座標人力装置を作ることが可能となり、人
出カ一体型の精度の高いディジタイザ−を作ることがで
きることになる。

また、本実施例では説明した様に基本的には正確な群速
度に基づいた遅延時間を捉えることができればよいので
あるから、包絡線を２回微分した波形のある点をその度
欅位誼とするだけではなく、ここで得た波形の始まりの
位置あるいは、あるスレッショルドの位置として検出し
てもよい。

また、スプライン補間を用いて小さい波の位相が動いて
も信号波形全体の形が変らないようにして、群速度に基
づいた信号として検出することも考えられる。

［発明の効果コ以上説明した様に本発明によれば、板波弾性波を用いる
ので、障害物の影舌なく、且つ高精度の座標人力装置と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の全体構成図、第２図は受信信号波形を示す図、第３図はキャリアとなる信号のピークの存在範囲を示す
図、第４図は検出波形を示す図、第５図は微分回路で処理された波形を示す図、第６図は
受信波形検出回路の構成を示す図である。図中、１ａ〜１ｃ・・・センサー、２・・・伝播媒体、
３・・・振動ペン、４・・・振動ペン駆動回路、５・・
・受信波形検出回路、６・・・演算・制御部、７・・・
ディスプレイ、８・・・受信信号波形、９・・・受信信
号の包絡線を示す図、１０・・・受信信号波形のピーク
の存在可能範囲、１６・・・前置増幅回路、１７・・・
包路線検出回路、１８．１９・・・微分回路、２０・・
・ゼロクロス検出回路である。特許出願人　　キャノン株式会社第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　座標入力盤上の所望の位置を指定し、前記座標
入力盤を付勢して板波弾性波を発生する位置指定手段と
、前記座標入力盤の所定位置に固定されて前記板波弾性
波を受信し、その強度に対応した電気信号を発生する複
数の受信手段と、前記電気信号の包絡線を検出する包絡
線検出手段と、該包絡線の波形を所定回数微分する微分
手段と、該微分手段によつて発生した信号のゼロクロス
した点を検出する検出手段とを備え、該検出手段により
検出された点を前記板波弾性波の受信点とすることを特
徴とする座標入力装置。
（２）　微分手段は２回微分することを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載の座標入力装置。