JPS63284632A - Coordinate input device - Google Patents

Coordinate input device

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Publication number
JPS63284632A
JPS63284632A JP62118754A JP11875487A JPS63284632A JP S63284632 A JPS63284632 A JP S63284632A JP 62118754 A JP62118754 A JP 62118754A JP 11875487 A JP11875487 A JP 11875487A JP S63284632 A JPS63284632 A JP S63284632A
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JP
Japan
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vibration
pen
input
vibrating pen
angle
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Pending
Application number
JP62118754A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeki Mori
重樹 森
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPS63284632A publication Critical patent/JPS63284632A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve the detecting accuracy for a coordinate input device by detecting the angle formed between a vibrations pen and a vibration transmission plate and inhibiting the input of coordinates performed by the vibration pen as long as the angle of this pen is kept within a prescribed range. CONSTITUTION:A horn part 5 formed at the top of a vibration pen 3 is covered with a pen point cover 114 and at the same time held so as not to be brought into contact with the inside of the hollow cover 114. The tip of the part 5 is exposed to the outside through an open part formed at the top of the cover 114. This exposed extent is decided so that a part of the cover 114 is brought into contact with a vibrating plate 8 when the pen 3 is tilted from its vertical position by an angle alpha. Therefore, the tip of the part 5 floats above the plate 8 to inhibit the input of vibrations to the plate 8.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は座標入力装置、特に振動ペンから入力された振
動を振動伝達板に設けられた複数の振動センサにより検
出し、各振動センサへの振動伝達時間から入力座標を検
出する座標入力装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention detects vibrations input from a coordinate input device, particularly a vibration pen, using a plurality of vibration sensors provided on a vibration transmission plate, and transmits vibrations to each vibration sensor. The present invention relates to a coordinate input device that detects input coordinates from vibration transmission time.

[従来の技術] 従来より手書きの文字、図形などをコンピュータなどの
処理装置に入力する装置として各種の入力ペンおよびタ
ブレットなどを用いた座標入力装置が知られている。こ
の種の方式では入力された文字、図形などからなる画像
情報はCRTディスプレイなどの表示装置やプリンタな
どの記録装置に出力される。
[Prior Art] Coordinate input devices using various input pens, tablets, etc. have been known as devices for inputting handwritten characters, figures, etc. to a processing device such as a computer. In this type of system, input image information consisting of characters, figures, etc. is output to a display device such as a CRT display or a recording device such as a printer.

この種の装置のタブレットの座標検出においては次にあ
げる各種の方式が知られている。
The following various methods are known for detecting the coordinates of a tablet in this type of device.

1)抵抗膜と対向配置されたシート材の抵抗値変化を検
出する方式。
1) A method that detects changes in the resistance value of a sheet material placed opposite the resistive film.

2)対向配置された導電シートなどの電磁ないし静電誘
導を検出する方式。
2) A method that detects electromagnetic or electrostatic induction from conductive sheets placed opposite each other.

3)入力ペンからタブレットに伝達される超音波振動を
検出する方式。
3) A method that detects ultrasonic vibrations transmitted from the input pen to the tablet.

上記の1)、2)の方式では、抵抗膜や導体膜を用いる
ので透明なタブレットを形成するのが困難である。一方
、3)の方式ではタブレットをアクリル板やガラス板な
どの透明材料から構成できるので、液晶表示器などに入
力タブレットを重ねて配置し、あたかも紙に画像を書き
込むような感覚で使用できる操作感覚のよい情報入出力
装置を構成できる。
In the above methods 1) and 2), it is difficult to form a transparent tablet because a resistive film or a conductive film is used. On the other hand, in method 3), the tablet can be constructed from a transparent material such as an acrylic plate or a glass plate, so the input tablet can be placed on top of a liquid crystal display, etc., and can be used as if it were writing an image on paper. A good information input/output device can be constructed.

[発明が解決しようとする問題点] 超音波振動を用いる座標検出方式には上記のような利点
がある一方、振動ペンの使用条件によって座標検出精度
が影響を受けやすいという問題がある。
[Problems to be Solved by the Invention] Although the coordinate detection method using ultrasonic vibration has the above-mentioned advantages, there is a problem that the coordinate detection accuracy is easily affected by the usage conditions of the vibrating pen.

第9図は従来の座標入力装置に用いられる振動ペン3の
構造を示している。振動ペン3の内部には圧電素子など
から構成される振動子が設けられ、振動子4の振動はホ
ーン部5を介して振動伝達板8に入力される。
FIG. 9 shows the structure of a vibrating pen 3 used in a conventional coordinate input device. A vibrator made of a piezoelectric element or the like is provided inside the vibrating pen 3 , and the vibrations of the vibrator 4 are input to the vibration transmission plate 8 via the horn section 5 .

振動ペン3の振動子は振動ペン3のペン軸方向に振動さ
せる。このような構造では、振動伝達板8全体を図の上
下方向に振動させるいわゆる弾性波の板波が生じる。こ
のような振動は、振動伝達板8のキズ、障害物などによ
り減衰を生じにくいという利点がある。
The vibrator of the vibrating pen 3 is vibrated in the pen axis direction of the vibrating pen 3. In such a structure, a so-called elastic plate wave is generated that causes the entire vibration transmission plate 8 to vibrate in the vertical direction in the figure. Such vibrations have the advantage that they are less likely to be attenuated by scratches on the vibration transmission plate 8, obstacles, and the like.

ところが、振動ペン3を第10図のように傾けると、傾
斜角度0分だけ入力振動のベクトルMが傾くから、入力
振動波形の振動伝達板8に対して垂直な方向の成分が第
9図に比して減少する。第9図、第10図の右側は各々
の振動ペン3の角度に応じた振動センサの検出波形を示
している。振動伝達板8に設けられる振動センサは振動
伝達板8に対して垂直な方向の振動成分を検出するよう
に設けられるので、振動検出信号の振幅が減少する。
However, when the vibrating pen 3 is tilted as shown in Figure 10, the input vibration vector M is tilted by the tilt angle of 0, so the component of the input vibration waveform in the direction perpendicular to the vibration transmission plate 8 is as shown in Figure 9. decrease compared to The right side of FIGS. 9 and 10 shows detection waveforms of the vibration sensor depending on the angle of each vibrating pen 3. Since the vibration sensor provided on the vibration transmission plate 8 is provided to detect vibration components in a direction perpendicular to the vibration transmission plate 8, the amplitude of the vibration detection signal is reduced.

そして、傾斜角度θがある値を越えると振動検出信号の
振幅は、振動検出タイミングを決定できる値よりも小さ
くなってしまい、ついには座標検出が不可能になってし
まう。このような傾斜角度θの限界値付近で振動ペン3
を使用すると、操作者が意図しない誤入力が行なわれる
可能性がある。
Then, when the inclination angle θ exceeds a certain value, the amplitude of the vibration detection signal becomes smaller than the value that allows determining the vibration detection timing, and eventually coordinate detection becomes impossible. The vibrating pen 3 near the limit value of the inclination angle θ
If you use , there is a possibility that an incorrect input will be made that the operator did not intend.

[問題点を解決するための手段] 以上の問題点を解決するために、本発明においては、振
動ペンから入力された振動を振動伝達板に設けられた複
数の振動センサにより検出し、各振動センサへの振動伝
達時間から入力座標を検出する座標入力装置において、
前記振動ペンの前記振動伝達板に対する角度を検出する
手段と、この検出手段により検出された振動ペンの角度
が所定の角度範囲にある場合振動ペンによる座標入力を
禁止する手段を設けた構成を採用した。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, in the present invention, vibrations input from a vibrating pen are detected by a plurality of vibration sensors provided on a vibration transmission plate, and each vibration is detected by a plurality of vibration sensors provided on a vibration transmission plate. In a coordinate input device that detects input coordinates from vibration transmission time to a sensor,
A configuration is adopted that includes means for detecting the angle of the vibrating pen with respect to the vibration transmission plate, and means for prohibiting coordinate input by the vibrating pen when the angle of the vibrating pen detected by the detecting means is within a predetermined angular range. did.

[作 用] 以上の構成によれば、振動ペンの振動伝達板に対する角
度が座標入力が不安定になる所定の範囲では座標入力を
禁止することができ、検出精度を向上させることができ
る。
[Function] According to the above configuration, coordinate input can be prohibited in a predetermined range where the angle of the vibrating pen with respect to the vibration transmission plate makes coordinate input unstable, and detection accuracy can be improved.

[実施例] 以下、図面に示す実施例に基づき、本発明の詳細な説明
する。
[Example] Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the example shown in the drawings.

第1図は本発明を採用した情報入出力装置の構造を示し
ている。第1図の情報入出力装置は振動伝達板8からな
る入力タブレットに振動ペン3によって座標入力を行な
わせ、入力された座標情報にしたがって入力タブレット
に重ねて配置されたCRTからなる表示器11’に入力
画像を表示するものである。
FIG. 1 shows the structure of an information input/output device employing the present invention. The information input/output device shown in FIG. 1 inputs coordinates using a vibrating pen 3 to an input tablet consisting of a vibration transmission plate 8, and a display 11' consisting of a CRT placed over the input tablet according to the input coordinate information. The input image is displayed on the screen.

図において符号8で示されたものはアクリル、ガラス板
などからなる振動伝達板で振動ペン3から伝達される振
動をその角部に3個設けられた振動センサ6に伝達する
。本実施例では振動ペン3から振動伝達板8を介して振
動センサ6に伝達された超音波振動の伝達時間を計測す
ることにより振動ペン3の振動伝達板8上での座標を検
出する。
In the figure, a vibration transmitting plate 8 is made of acrylic, glass, or the like and transmits vibrations transmitted from the vibrating pen 3 to three vibration sensors 6 provided at its corners. In this embodiment, the coordinates of the vibrating pen 3 on the vibration transmitting plate 8 are detected by measuring the transmission time of the ultrasonic vibration transmitted from the vibrating pen 3 to the vibration sensor 6 via the vibration transmitting plate 8.

振動伝達板8は振動ペン3から伝達された振動が周辺部
で反射されて中央部の方向に戻るのを防止するためにそ
の周辺部分をシリコンゴムなどから構成された反射防止
材7によって支持されている。
The vibration transmitting plate 8 has its peripheral portion supported by an anti-reflection material 7 made of silicone rubber or the like in order to prevent vibrations transmitted from the vibrating pen 3 from being reflected at the peripheral portion and returning toward the center. ing.

振動伝達板8はCRT(あるいは液晶表示器など)など
、ドツト表示が可能な表示器11’上に配置され、振動
ペン3によりなぞられた位置にドツト表示を行なうよう
になっている。すなわち、検出された振動ペン3の座標
に対応した表示器11”上の位置にドツト表示が行なわ
れ、振動ペン3により入力された点、線などの要素によ
り構成される画像はあたかも紙に書き込みを行なったよ
うに振動ペンの軌跡の後に現れる。
The vibration transmission plate 8 is disposed on a display device 11' capable of displaying dots, such as a CRT (or liquid crystal display), and displays dots at the position traced by the vibrating pen 3. That is, a dot is displayed at a position on the display 11'' corresponding to the detected coordinates of the vibrating pen 3, and an image composed of elements such as points and lines input by the vibrating pen 3 is displayed as if it were written on paper. Appears after the trajectory of the vibrating pen as if it were done.

また、このような構成によれば表示器11°にはメニュ
ー表示を行ない、振動ペンによりそのメニュー項目を選
択させたり、プロンプトを表示させて所定の位置に振動
ペン3を接触させるなどの入力方式を用いることもでき
る。
Moreover, according to such a configuration, a menu is displayed on the display 11°, and an input method such as having the vibrating pen select the menu item or displaying a prompt and touching the vibrating pen 3 at a predetermined position is possible. You can also use

振動伝達板8に超音波振動を伝達させる振動ペン3は、
内部に圧電素子などから構成した振動子4を有しており
、振動子4の発生した超音波振動を先端が尖ったホーン
部5を介して振動伝達板8に伝達する。
The vibrating pen 3 transmits ultrasonic vibration to the vibration transmitting plate 8,
It has a vibrator 4 made of a piezoelectric element or the like inside, and transmits ultrasonic vibrations generated by the vibrator 4 to a vibration transmission plate 8 via a horn portion 5 having a sharp tip.

第2図は振動ペン3の構造を示している。振動ペン3に
内蔵された振動子4は、第1図の振動子駆動回路2によ
り駆動される。
FIG. 2 shows the structure of the vibrating pen 3. A vibrator 4 built into the vibrating pen 3 is driven by a vibrator drive circuit 2 shown in FIG.

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、ホーン部5を介して振動板8に伝達され
る。
The electrical drive signal is converted into mechanical ultrasonic vibration by the vibrator 4 and transmitted to the diaphragm 8 via the horn section 5.

振動子4の振動周波数はアクリル、ガラスなどの振動伝
達板8に板波を発生させることができる値に選択される
。また、振動子駆動の際、振動伝達板8に対して第2図
の垂直方向に振動子4が主に振動するような振動モード
が選択される。また、振動子4の振動周波数を振動子4
の共振周波数とすることで効率のよい振動変換が可能で
ある。
The vibration frequency of the vibrator 4 is selected to a value that can generate plate waves on the vibration transmission plate 8 made of acrylic, glass, or the like. Further, when driving the vibrator, a vibration mode is selected in which the vibrator 4 mainly vibrates in the vertical direction in FIG. 2 with respect to the vibration transmission plate 8. Also, the vibration frequency of the vibrator 4 is set to
Efficient vibration conversion is possible by setting the resonance frequency to .

上記のようにして振動伝達板8に伝えられる弾性波は板
波であり、表面波などに比して振動伝達板8の表面の傷
、障害物などの影響を受けにくいという利点を有する。
The elastic waves transmitted to the vibration transmission plate 8 as described above are plate waves, which have the advantage that they are less susceptible to the effects of scratches, obstacles, etc. on the surface of the vibration transmission plate 8 compared to surface waves.

振動ペン3の先端部のホーン部5は、本実施例の場合ペ
ン先カバー114により覆われている。
The horn section 5 at the tip of the vibrating pen 3 is covered by a pen tip cover 114 in this embodiment.

ペン先カバー114は振動ペン3のケースと一体、また
は別体に構成され、ホーン部5は中空のペン先カバ−1
4内部にペン先カバー114と接触しないように保持さ
れる。
The pen nib cover 114 is configured integrally with the case of the vibrating pen 3 or separately, and the horn portion 5 is configured as a hollow pen nib cover 1.
4 is held inside so as not to come into contact with the pen tip cover 114.

ホーン部5の先端部はペン先カバー114の先端の開口
部から外部に露出しているが、その露出量は振動ペン3
を図示のように垂直位置から角度αだけ傾斜させた際に
ペン先カバー114の一部が振動伝達板8に接触するよ
うに決められている。
The tip of the horn portion 5 is exposed to the outside through the opening at the tip of the pen tip cover 114, but the amount of exposure is smaller than that of the vibrating pen 3.
It is determined that a part of the pen tip cover 114 comes into contact with the vibration transmission plate 8 when the pen tip cover 114 is tilted by an angle α from the vertical position as shown in the figure.

したがって、振動ペン3の傾斜角度がαを越える場合に
はホーン部5の先端が振動伝達板8から浮き上がって振
動伝達板8に対する振動入力を行なえないようになる。
Therefore, when the inclination angle of the vibrating pen 3 exceeds α, the tip of the horn portion 5 rises from the vibration transmitting plate 8 and vibration input to the vibration transmitting plate 8 becomes impossible.

この限界角度α設定については、座標検出処理と関連す
るので後述する。
This limit angle α setting will be described later as it is related to the coordinate detection process.

振動伝達板8の角部には、圧電素子などの機械〜電気変
換素子から構成される振動センサ6が設けられる。振動
センサ6は第2図に示すように入力タブレットの外装置
13により支持される。
At a corner of the vibration transmission plate 8, a vibration sensor 6 composed of a mechanical to electrical conversion element such as a piezoelectric element is provided. The vibration sensor 6 is supported by an external device 13 of the input tablet as shown in FIG.

外装置13は反射防止材7を介して振動伝達板8の端部
を支持する。
The outer device 13 supports the end of the vibration transmission plate 8 via the anti-reflection material 7.

第1図のように振動伝達板8の周辺部に設けられた3つ
の振動センサ6の各々の出力信号は波形検出回路6に入
力され、後段の演算制御回路1により処理可能な検出信
号に変換される。演算制御回路lは振動伝達時間の測定
処理を行ない、振動ペン3の振動伝達板8上での座標位
置を検出する。
As shown in FIG. 1, the output signals of each of the three vibration sensors 6 provided around the vibration transmission plate 8 are input to the waveform detection circuit 6 and converted into detection signals that can be processed by the arithmetic control circuit 1 in the subsequent stage. be done. The arithmetic control circuit 1 performs vibration transmission time measurement processing and detects the coordinate position of the vibrating pen 3 on the vibration transmission plate 8.

検出された振動ペン3の座標情報は演算制御回路lにお
いて表示器11′による出力方式に応じて処理される。
The detected coordinate information of the vibrating pen 3 is processed in the arithmetic control circuit 1 according to the output method by the display 11'.

すなわち、演算制御回路は入力座標情報に基づいて表示
器駆動回路10を介して表示器11’の出力動作を制御
する。
That is, the arithmetic control circuit controls the output operation of the display 11' via the display drive circuit 10 based on the input coordinate information.

第3図は第1図の演算制御回路1の構造を示している。FIG. 3 shows the structure of the arithmetic control circuit 1 shown in FIG.

ここでは主に振動ペン3の駆動系および振動センサ6に
よる振動検出系の構造を示している。
Here, the structure of the drive system of the vibrating pen 3 and the vibration detection system using the vibration sensor 6 are mainly shown.

マイクロコンピュータ11は内部カウンタ、ROMおよ
びRAMを内蔵している。駆動信号発生回路12は第1
図の振動子駆動回路2に対して所定周波数の駆動パルス
を出力するもので、マイクロコンピュータ11により座
標演算用の回路と同期して起動される。
The microcomputer 11 includes an internal counter, ROM, and RAM. The drive signal generation circuit 12
It outputs a drive pulse of a predetermined frequency to the vibrator drive circuit 2 shown in the figure, and is activated by the microcomputer 11 in synchronization with the coordinate calculation circuit.

カウンタ13の計数値はマイクロコンピュータ11によ
りラッチ回路14にラッチされる。
The count value of the counter 13 is latched into the latch circuit 14 by the microcomputer 11.

一方、波形検出回路9は、振動センサ6の出力から後述
のようにして、座標検出のための振動伝達時間を計測す
るための検出信号のタイミング情報および、筆圧検出の
ための信号レベル情報を出力する。これらのタイミング
およびレベル情報は入カポ−)15および16にそれぞ
れ入力される。
On the other hand, the waveform detection circuit 9 obtains timing information of a detection signal for measuring vibration transmission time for coordinate detection and signal level information for pen pressure detection from the output of the vibration sensor 6 as described later. Output. These timing and level information are input to input ports 15 and 16, respectively.

波形検出回路9から入力されるタイミング信号は入力ボ
ート15に入力され、判定回路17によりラッチ回路1
4内の計数値と比較され、その結果がマイクロコンピュ
ータ11に伝えられる。すなわち、カウンタ13の出力
データのラッチ値として振動伝達時間が表現され、この
振動伝達時間値により座標演算が行なわれる。
The timing signal input from the waveform detection circuit 9 is input to the input port 15, and the latch circuit 1 is input by the determination circuit 17.
4 and the result is transmitted to the microcomputer 11. That is, the vibration transmission time is expressed as a latch value of the output data of the counter 13, and coordinate calculation is performed using this vibration transmission time value.

表示器11゛の出力制御処理は入出力ボート18を介し
て行なわれる。
Output control processing for the display device 11' is performed via the input/output port 18.

第4図は第1図の波形検出回路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も
のである。第4図において符号41で示されるものは振
動ペン3に対して印加される駆動信号パルスである。こ
のような波形により駆動された振動ペン3から振動伝達
板8に伝達された超音波振動は振動伝達板8内を通って
振動センサ6に検出される。
FIG. 4 explains the detected waveform input to the waveform detection circuit 9 of FIG. 1 and the vibration transmission time measurement process based on the detected waveform. In FIG. 4, reference numeral 41 indicates a drive signal pulse applied to the vibrating pen 3. Ultrasonic vibrations transmitted from the vibrating pen 3 driven by such a waveform to the vibration transmission plate 8 pass through the vibration transmission plate 8 and are detected by the vibration sensor 6.

振動伝達板8内を振動センサ6までの距離に応じた時間
tgをかけて進行した後、振動は振動センサ6に到達す
る6第4図の符号42は振動センサ6が検出した信号波
形を示している。本実施例において用いられる板波は分
散性の波であり、そのため検出波形のエンベロープ42
1と位相422の関係は振動伝達距離に応じて変化する
After traveling within the vibration transmission plate 8 for a time tg corresponding to the distance to the vibration sensor 6, the vibration reaches the vibration sensor 6. 6 Reference numeral 42 in FIG. 4 indicates the signal waveform detected by the vibration sensor 6. ing. The plate wave used in this embodiment is a dispersive wave, so the envelope 42 of the detected waveform
The relationship between 1 and phase 422 changes depending on the vibration transmission distance.

ここで、エンベロープの進む速度を群速度Vg、位相速
度をVpとする。この群速度および位相速度の違いから
振動ペン3と振動センサ6間の距離を検出することがで
きる。
Here, the speed at which the envelope advances is assumed to be group velocity Vg, and the phase velocity is assumed to be Vp. The distance between the vibrating pen 3 and the vibration sensor 6 can be detected from the difference in group velocity and phase velocity.

まず、エンベロープ421のみに着目すると、その速度
はVgであり、ある特定の波形上の点、たとえばピーク
を第4図の符号43のように検出すると、振動ペン3お
よび振動センサ6の間の距離dはその振動伝達時間をt
gとして d=Vg−t  g                
 ・  (1)この式は振動センサ6の1つに関するも
のであるが、同じ式により他の2つの振動センサ6と振
動ペン3の距離を示すことができる。
First, focusing only on the envelope 421, its speed is Vg, and when a point on a certain waveform, for example a peak, is detected as indicated by the reference numeral 43 in FIG. 4, the distance between the vibration pen 3 and the vibration sensor 6 d is the vibration transmission time t
As g, d=Vg-t g
- (1) Although this equation relates to one of the vibration sensors 6, the distances between the other two vibration sensors 6 and the vibration pen 3 can be indicated by the same equation.

さらに、より高精度な座標値を決定するためには、位相
信号の検出に基づく処理を行なう。第4図の位相波形4
22の特定の検出点、たとえば振動印加から、ピーク通
過後のゼロクロス点までの時間をtpとすれば振動セン
サと振動ペンの距離は d=n・入p+Vp・tp      …(2)となる
。ここで入pは弾性波の波長、nは整数である。
Furthermore, in order to determine coordinate values with higher precision, processing based on phase signal detection is performed. Phase waveform 4 in Figure 4
If the time from 22 specific detection points, for example, vibration application to the zero cross point after passing the peak, is tp, then the distance between the vibration sensor and the vibration pen is d=n·input p+Vp·tp (2). Here, input p is the wavelength of the elastic wave, and n is an integer.

前記の(1)式と(2)式から上記の整数nはn = 
[(Vg・tg−Vp争tp) /入p+1/N ] 
−(3)と示される。ここでNはO以外の実数であり、
適当な数値を用いる。たとえばN=2とし、士坏波長以
内であれば、nを決定することができる。
From the above equations (1) and (2), the above integer n is n =
[(Vg・tg−Vp conflict tp) /input p+1/N]
−(3). Here, N is a real number other than O,
Use appropriate numbers. For example, when N=2, n can be determined if it is within the wavelength.

上記のようにして求めたnを(2)式に代入することで
、振動ペン3および振動センサ6間の距離を正確に測定
することができる。
By substituting n determined as above into equation (2), the distance between the vibrating pen 3 and the vibration sensor 6 can be accurately measured.

第4図に示した2つの振動伝達時間tgおよびtpの測
定は第1図の波形検出回路9により行なわれる。波形検
出回路9は第5図に示すように構成される。
The two vibration transmission times tg and tp shown in FIG. 4 are measured by the waveform detection circuit 9 shown in FIG. The waveform detection circuit 9 is constructed as shown in FIG.

第5図において、振動センサ6の出力信号は前置増幅回
路51により所定のレベルまで増幅される。増幅された
信号はエンベロープ検出回路52に入力され、検出信号
のエンベロープのみが取り出される。抽出されたエンベ
ロープのピークのタイミングはエンベロープピーク検出
回路53によって検出される。ピーク検出信号はモノマ
ルチバイブレータなどから構成された信号検出回路54
によって所定波形のエンベロープ遅延時間検出信号Tg
が形成され、演算制御回路lに入力される。
In FIG. 5, the output signal of the vibration sensor 6 is amplified to a predetermined level by a preamplifier circuit 51. The amplified signal is input to the envelope detection circuit 52, and only the envelope of the detection signal is extracted. The timing of the peak of the extracted envelope is detected by the envelope peak detection circuit 53. The peak detection signal is detected by a signal detection circuit 54 composed of a mono multivibrator, etc.
The envelope delay time detection signal Tg of a predetermined waveform is
is formed and input to the arithmetic control circuit l.

また、このTg倍信号、遅延時間調整回路57によって
遅延された元信号からコンパレータ検出回路58により
位相遅延時間検出信号Tpが形成され、演算制御回路l
に入力される。
Further, a phase delay time detection signal Tp is formed by a comparator detection circuit 58 from this Tg multiplied signal and the original signal delayed by the delay time adjustment circuit 57, and a phase delay time detection signal Tp is formed by the arithmetic control circuit l.
is input.

以上に示した回路は振動センサ6の1つ分のもので、他
のそれぞれのセンサに対しても同じ回路が設けられる。
The circuit shown above is for one vibration sensor 6, and the same circuit is provided for each of the other sensors.

センサの数を一般化してh個とすると、エンベロープ遅
延時間Tgl〜h、位相遅延時間Tpl−hのそれぞれ
h個の検出信号が演算制御回路1に入力される。
If the number of sensors is generalized to h, then h detection signals of envelope delay times Tgl to h and phase delay times Tpl-h are inputted to the arithmetic control circuit 1, respectively.

第3図の演算制御回路では上記のTgl〜h、Tpl〜
h信号を入力ポート15から入力し、各々のタイミング
をトリガとしてカウンタ13のカウント値をラッチ回路
14に取り込む。前記のようにカウンタ13は振動≠ペ
ンの駆動と同期してスタートされているので、ラッチ回
路14にはエンベロープおよび位相の七れぞれの遅延時
間を示すデータが取り込まれる。
In the arithmetic control circuit of FIG. 3, the above Tgl~h, Tpl~
The h signal is input from the input port 15, and the count value of the counter 13 is taken into the latch circuit 14 using each timing as a trigger. As described above, since the counter 13 is started in synchronization with the vibration≠pen drive, the latch circuit 14 receives data indicating the delay times of the envelope and the phase.

第6図のように振動伝達板8の角部に3つの振動センサ
6を符号S1からS3の位置に配置すると、第4図に関
連して説明した処理によって振動ペン3の位置Pから各
々の振動センサ6の位置までの直線距離di−d3を求
めることができる。
When three vibration sensors 6 are arranged at the positions S1 to S3 at the corners of the vibration transmission plate 8 as shown in FIG. The straight-line distance di-d3 to the position of the vibration sensor 6 can be determined.

さらに演算制御回路1でこの直線距離d1〜d3に基づ
き振動ペン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。
Furthermore, the arithmetic and control circuit 1 can determine the coordinates (x, y) of the position P of the vibrating pen 3 based on the straight-line distances d1 to d3 as shown in the following equation using the 3-square theorem.

x=X/2+(di  +d2  )(di−d2)/
2X  −(4)y =Y/2+(di  + d3 
 )  (di −d3 )/ 2Y ・・・ (5)
ここでx、YはS2、S3の位置の振動センサ6と原点
(位置31)のセンサのX、Y軸に沿った距離である。
x=X/2+(di+d2)(di-d2)/
2X − (4)y = Y/2+(di + d3
) (di-d3)/2Y... (5)
Here, x and Y are distances along the X and Y axes between the vibration sensor 6 at the positions S2 and S3 and the sensor at the origin (position 31).

以上のようにして振動ペン3の位置座標をリアルタイム
で検出することができる。
As described above, the position coordinates of the vibrating pen 3 can be detected in real time.

上述のように、座標検出は振動センサ6の検出信号のエ
ンベロープに応じて行なわれる。したがって、従来例の
項で述べたように、振動ペン3の傾斜角度が大きくなり
、振動伝達板8への入力振動強度が大きく減衰すると座
標検出は不可能となる。
As described above, coordinate detection is performed according to the envelope of the detection signal of the vibration sensor 6. Therefore, as described in the section on the conventional example, when the inclination angle of the vibrating pen 3 becomes large and the input vibration intensity to the vibration transmission plate 8 is greatly attenuated, coordinate detection becomes impossible.

したがって、振動ペン3のペン先カバー114により設
定される第2図の限界角度αは、振動ペン3の振動子の
振動強度、振動伝達板8のサイズ、振動センサ6の感度
などに応じて、エンベ0−プ検出が不可能になる角度に
ある程度余裕をみた角度値に設定しておく。
Therefore, the limit angle α in FIG. 2 set by the nib cover 114 of the vibrating pen 3 depends on the vibration intensity of the vibrator of the vibrating pen 3, the size of the vibration transmission plate 8, the sensitivity of the vibration sensor 6, etc. The angle value is set with some margin for the angle at which envelope detection becomes impossible.

これにより、振動ペン3を大きく傾斜ネせた場合、ペン
先カバー114によってペン先のホーン部5を振動伝達
板8から離間させ、振動入力を禁止することができる。
As a result, when the vibrating pen 3 is tilted to a large extent, the pen tip cover 114 can separate the horn section 5 of the pen tip from the vibration transmission plate 8, thereby prohibiting vibration input.

上記のように、座標検出が完全に不能となる限界値より
もある程度余裕を持って角度αを設定しておくことによ
り、振動ペン3の入力可能な角度範囲内においては常時
確実な座標入力を行なうことができる。
As mentioned above, by setting the angle α with some margin above the limit value at which coordinate detection is completely impossible, reliable coordinate input is always possible within the input angle range of the vibrating pen 3. can be done.

上記実施例では、所定角度以上において振動ペン3の入
力を物理的な手段により禁止する構成を例示したが、第
7図、第8図に示すような構造により電気的に座標検出
を禁止するようにしてもよい。
In the above embodiment, the configuration in which the input of the vibrating pen 3 is prohibited by physical means at a predetermined angle or more is exemplified, but it is also possible to prohibit coordinate detection electrically by the structure shown in FIGS. You may also do so.

第7図の構成では、振動ペン3のペン先のペン先カバー
114はペンのケースに対してペン軸に平行な方向に摺
動自在に支持されるとともに、スプリング116により
ペン先方向に付勢されている。振動子4およびホーン部
5はペン軸に対して固定されている。
In the configuration shown in FIG. 7, the pen tip cover 114 of the pen tip of the vibrating pen 3 is slidably supported in a direction parallel to the pen axis with respect to the pen case, and is biased toward the pen tip by a spring 116. has been done. The vibrator 4 and the horn portion 5 are fixed to the pen shaft.

スプリング116によるペン先カバー114のペン軸、
ないしホーン部5に対する支持位置は、第2図の場合と
同じになっている。
the pen shaft of the pen nib cover 114 by the spring 116;
The supporting position for the horn portion 5 is the same as in FIG. 2.

ペン先カバー114の後端部には腕木状のアクチュエー
タ115が設けられており、このアクチュエータ115
の後方位置にはリミットスイッチ117が配置されてい
る。なお、第7図において符号4′は振動子4に駆動信
号を与えるケーブルである。
A arm-like actuator 115 is provided at the rear end of the pen nib cover 114, and this actuator 115
A limit switch 117 is arranged at a rear position. Note that in FIG. 7, reference numeral 4' indicates a cable that provides a drive signal to the vibrator 4.

以上の構成において、振動ペン3を角度α以上傾斜させ
ると、ペン先カバー114が振動伝達板8に接触するこ
とにより後方に移動し、そのアクチュエータ115がリ
ミットスイッチ117を操作する。
In the above configuration, when the vibrating pen 3 is tilted by an angle α or more, the pen tip cover 114 comes into contact with the vibration transmission plate 8 and moves backward, and its actuator 115 operates the limit switch 117.

したがって、リミットスイッチ117の出力を検出する
ことにより、振動ペン3の角度α以上の傾斜を検出する
ことができ、これに基づいて座標検出処理を禁止するこ
とができる。
Therefore, by detecting the output of the limit switch 117, it is possible to detect an inclination of the vibrating pen 3 that is greater than or equal to the angle α, and based on this, it is possible to prohibit the coordinate detection process.

第8図の構成では、振動ペン3の傾斜を検出するセンサ
として水銀スイッチ118を設けである。水銀スイッチ
118はガラス管内に水銀を封入したものである。
In the configuration shown in FIG. 8, a mercury switch 118 is provided as a sensor for detecting the tilt of the vibrating pen 3. The mercury switch 118 is a glass tube filled with mercury.

木実流側の水銀スイッチ118は、スイッチ内部の水銀
119の量、あるいは接点120.121の距離を適当
に一整することにより、スイッチ全体をスイッチの中心
軸に対して角度α以上傾けた際に水銀119によって接
点120.121が導通ずるように構成されている。
The mercury switch 118 on the wood flow side can be made by adjusting the amount of mercury 119 inside the switch or the distance between the contacts 120 and 121, so that when the entire switch is tilted at an angle of more than α with respect to the central axis of the switch, The contacts 120 and 121 are configured to conduct through the mercury 119.

水銀スイッチ118は、振動ペン3の内部にペン軸の中
心軸とスイ・ンチの中心軸を一致させるように組み込ま
れる。
The mercury switch 118 is installed inside the vibrating pen 3 so that the central axis of the pen shaft and the central axis of the switch coincide.

したがって、このような構成においても、水銀スイッチ
118の接点120.121がら第7図と同様に振動ペ
ン3の角度α以上の傾斜を示す角度検出信号を取り出す
ことができ、この検出信号に基づいて座標検出処理を禁
止することができる。
Therefore, even in such a configuration, it is possible to extract an angle detection signal indicating the inclination of the vibrating pen 3 at an angle α or more from the contacts 120 and 121 of the mercury switch 118 as in FIG. 7, and based on this detection signal, Coordinate detection processing can be prohibited.

[発明の効果] 以上から明らかなように、本発明によれば、振動ペンか
ら入力された振動を振動伝達板に設けられた複数の振動
センサにより検出し、各振動センサへの振動伝達時間か
ら入力座標を検出する座標入力装置において、前記振動
ペンの前記振動伝達板に対する角度を検出する手段と、
この検出手段により検出された振動ペンの角度が所定の
角度範囲にある場合振動ペンによる座標入力を禁止する
手段を設けた構成を採用しているので、振動ペンの振動
伝達板に対する角度が座標入力が不安定になる所定の範
囲では座標入力を禁止することができ、常時良好な検出
精度で座標入力を行なえるという優れた利点を得ること
ができる。
[Effects of the Invention] As is clear from the above, according to the present invention, vibrations input from a vibrating pen are detected by a plurality of vibration sensors provided on a vibration transmission plate, and the vibration transmission time to each vibration sensor is calculated. In a coordinate input device that detects input coordinates, means for detecting an angle of the vibrating pen with respect to the vibration transmission plate;
If the angle of the vibrating pen detected by this detection means is within a predetermined angle range, a configuration is adopted that prohibits coordinate input by the vibrating pen, so that the angle of the vibrating pen with respect to the vibration transmission plate is input as coordinates. Coordinate input can be prohibited in a predetermined range where the detection becomes unstable, and an excellent advantage can be obtained in that coordinate input can always be performed with good detection accuracy.

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

第1図は本発明を採用した情報入出力装置の構成を示し
た説明図、第2図は第1図の振動ペンの構造を示した説
明図、第3図は第1図の演算制御回路の構造を示したズ
ロック図、第4図は振動ペンと振動センサの間の距離測
定を説明する検出波形を示した波形図、第5図は第1図
の波形検出回路の構成を示したブロック図、第6図は振
動センサの配置を示した説明図、第7図、第8図は振動
ペンの角度検出のためのそれぞれ異なる構成を示した説
明図、第9図、第10図は従来の振動ペンの欠点を示し
た説明図である。 l・・・演算制御回路 3・・・振動ペン4・・・振動
子    6・・・振動センサ8・・・振動伝達板  
51・・・前置増幅器15.16・・・入力ポート 52・・・エンベロープ検出回路 54.58・・・信号検出回路 59・・・A/D変換回路 114・・・ペン先カバー 115・・・アクチュエータ 116・・・スプリング 117・・・リミットスイッチ 118・・・水銀スイッチ 120.121・・・接点
Fig. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of an information input/output device adopting the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram showing the structure of the vibrating pen shown in Fig. 1, and Fig. 3 is an explanatory diagram showing the structure of the vibrating pen shown in Fig. 1. Figure 4 is a waveform diagram showing the detected waveform explaining the distance measurement between the vibrating pen and the vibration sensor, and Figure 5 is a block diagram showing the configuration of the waveform detection circuit in Figure 1. Figures 6 and 6 are explanatory diagrams showing the arrangement of vibration sensors, Figures 7 and 8 are explanatory diagrams showing different configurations for detecting the angle of the vibrating pen, and Figures 9 and 10 are conventional diagrams. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the drawbacks of the vibrating pen. l... Arithmetic control circuit 3... Vibration pen 4... Vibrator 6... Vibration sensor 8... Vibration transmission plate
51... Preamplifier 15.16... Input port 52... Envelope detection circuit 54.58... Signal detection circuit 59... A/D conversion circuit 114... Pen tip cover 115...・Actuator 116...Spring 117...Limit switch 118...Mercury switch 120.121...Contact

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 振動ペンから入力された振動を振動伝達板に設けられた
複数の振動センサにより検出し、各振動センサへの振動
伝達時間から入力座標を検出する座標入力装置において
、前記振動ペンの前記振動伝達板に対する角度を検出す
る手段と、この検出手段により検出された振動ペンの角
度が所定の角度範囲にある場合振動ペンによる座標入力
を禁止する手段を設けたことを特徴とする座標入力装置
In a coordinate input device that detects vibration input from a vibrating pen using a plurality of vibration sensors provided on a vibration transmission plate, and detects input coordinates from vibration transmission time to each vibration sensor, the vibration transmission plate of the vibrating pen 1. A coordinate input device comprising: means for detecting an angle relative to the vibrating pen; and means for prohibiting input of coordinates using the vibrating pen when the angle of the vibrating pen detected by the detecting means is within a predetermined angular range.
JP62118754A 1987-05-18 1987-05-18 Coordinate input device Pending JPS63284632A (en)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5495121A (en) * 1978-01-13 1979-07-27 Toshiba Corp Codeless input device
JPS54137921A (en) * 1978-04-10 1979-10-26 Philips Nv Acoustic writing instrument combination having pointed pen and writing board
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JPS61281324A (en) * 1985-06-07 1986-12-11 Hitachi Ltd Ultrasonic applied tablet

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