JPH02129713A - Coordinate input device - Google Patents
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- JPH02129713A JPH02129713A JP63282406A JP28240688A JPH02129713A JP H02129713 A JPH02129713 A JP H02129713A JP 63282406 A JP63282406 A JP 63282406A JP 28240688 A JP28240688 A JP 28240688A JP H02129713 A JPH02129713 A JP H02129713A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分tf1
本発明は座標入力装置、特に振動ペンから入力された機
械的振動を振動伝達板上の所定位置に設けられた振動セ
ンサにより検出して振動伝達板上での振動伝達時間から
前記振動ペンによる振動伝達板への振動入力位置を検出
する座標入力装置に関するものである。Detailed Description of the Invention [Industrial Application tf1 The present invention detects mechanical vibrations input from a coordinate input device, particularly a vibrating pen, with a vibration sensor installed at a predetermined position on a vibration transmission plate, and generates vibrations. The present invention relates to a coordinate input device that detects the position of vibration input to the vibration transmission plate by the vibrating pen from the vibration transmission time on the transmission plate.
[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デイスプレィ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, graphics, etc. is output to a display device such as a CRT display or a recording device such as a printer.
この種の装置では、振動入力ペンからタブレットに伝達
される超音波振動を振動伝達板に入力し、入力点から振
動伝達板の所定部位に設けられた振動センサにより検出
し、各センサへの振動伝達時間により入力点の座標を同
定する構成が知られている0wA音波方式では、入力タ
ブレットの構造が比較的m革であり、装置の構成が簡単
安価であるとともに、タブレットを透明材料から構成し
、表示器、原稿に重ねて使用できるという利点がある。In this type of device, ultrasonic vibrations transmitted from a vibration input pen to a tablet are input to a vibration transmission plate, detected from the input point by a vibration sensor installed at a predetermined part of the vibration transmission plate, and transmitted to each sensor. In the 0wA sound wave system, which is known to have a configuration in which the coordinates of an input point are identified based on the transmission time, the structure of the input tablet is relatively thin, which makes the device configuration simple and inexpensive, and the tablet is made of a transparent material. It has the advantage of being able to be used over the display, display, and original.
[発明が解決しようとする課題]
上記のような撮動方式の座標入力装置の振動センサでは
、振動伝達板に設けられた複数の振動センサの出力ゲイ
ンがほぼ一定になるのが望ましいのはもちろんである。[Problems to be Solved by the Invention] In the vibration sensor of the above-mentioned photographic coordinate input device, it is desirable that the output gains of the plurality of vibration sensors provided on the vibration transmission plate be approximately constant. It is.
このため、従来では、振動センサの機械的振動に関する
共振周波数がばらつかないように考慮するのが普通であ
った。For this reason, in the past, it has been common to take measures to prevent variations in the resonance frequency of the vibration sensor regarding mechanical vibrations.
しかし、振動センサの共振周波数と他の条件、たとえば
振動ペンの振動子の駆動周波数との関係が厳密に考慮さ
れることはなく、振動子の駆動周波数と振動センサの共
振周波数をほぼ一致させておく程度の設定が行なわれる
のみであった。However, the relationship between the resonant frequency of the vibration sensor and other conditions, such as the drive frequency of the vibrator of the vibrating pen, is not strictly considered, and the drive frequency of the vibrator and the resonant frequency of the vibration sensor are almost matched. Only a few settings were made.
ところが、上記のように振動子の駆動周波数と振動セン
サの共振周波数をほぼ一致させる、つまり振動センサが
検出する振動の周波数帯域と振動子の駆動周波数帯域を
ほぼ等しくするか、あるいは振動センサの共振周波数を
振動子の駆動周波数よりも低く設定した場合には、振動
センサの検出波形には振動子の駆動周波数よりも低い振
動センサの共振成分が含まれることになり、この影響で
波形が歪み、振動検出タイミングを正確に行なえず座標
検出精度が低下するという問題を生じる。However, as mentioned above, it is necessary to make the driving frequency of the vibrator almost equal to the resonance frequency of the vibration sensor, that is, to make the frequency band of the vibration detected by the vibration sensor almost equal to the driving frequency band of the vibrator, or to reduce the resonance of the vibration sensor. If the frequency is set lower than the driving frequency of the vibrator, the detected waveform of the vibration sensor will include a resonance component of the vibration sensor that is lower than the driving frequency of the vibrator, and this effect will distort the waveform. A problem arises in that vibration detection timing cannot be performed accurately and coordinate detection accuracy decreases.
たとえば、複数の振動センサの共振周波数がばらついて
いると、複数の振動センサの検出波形が揃わず、各振動
センサに同じ波形処理系を用いた場合には検出タイミン
グに狂いが生じる。For example, if the resonance frequencies of a plurality of vibration sensors vary, the detection waveforms of the plurality of vibration sensors will not be aligned, and if the same waveform processing system is used for each vibration sensor, the detection timing will be inconsistent.
全ての振動センサの共振周波数のばらつきを完全に揃え
るのは、高度な生産管理、調整工程などが必要であり、
コスト高に・なるという問題がある。It requires sophisticated production management and adjustment processes to completely align the variations in resonance frequency of all vibration sensors.
There is a problem of high cost.
また、振動センサの共振帯域のQを下げ、振動センサの
共振周波数のばらつきの影響を避けることも考えられる
が、振動センサにダンピング材を取り付けるなどの措置
が必要で同じくコスト高になるという問題があった。Another possibility is to lower the Q of the resonance band of the vibration sensor to avoid the effects of variations in the resonance frequency of the vibration sensor, but this also requires measures such as attaching a damping material to the vibration sensor, which also raises the problem of high costs. there were.
本発明の課題は、以上の問題に鑑み、振動センサの共振
周波数の影響を簡単安価な手段により確実に排除し正確
な座標演算を行なえるようにすることにある。In view of the above problems, an object of the present invention is to reliably eliminate the influence of the resonant frequency of a vibration sensor by simple and inexpensive means, and to perform accurate coordinate calculations.
[課題を解決するための手段]
以上の課題を解決するために、本発明においては、振動
ペンから入力された機械的振動を振動伝達板上の所定位
置に設けられた振動センサにより検出して振動伝達板上
での振動伝達時間から前記振動ペンによる振動伝達板へ
の振動入力位置を検出する座標入力装置において、前記
振動センサの機械的な共振周波数を振動センサが検出す
る振動周波数よりも高く設定した構成を採用した。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, in the present invention, mechanical vibrations input from a vibrating pen are detected by a vibration sensor provided at a predetermined position on a vibration transmission plate. In a coordinate input device that detects the position of vibration input to the vibration transmission plate by the vibration pen from the vibration transmission time on the vibration transmission plate, the mechanical resonance frequency of the vibration sensor is higher than the vibration frequency detected by the vibration sensor. The configured configuration was adopted.
[作 用]
以上の構成によれば、振動センサの共振周波数を、振動
伝達板に入力される振動周波数よりも高く設定されるた
め、実際に座標演算に用いられる振動周波数帯域に関し
ては振動センナの振動検出特性をブロードなものにでき
る。[Function] According to the above configuration, the resonance frequency of the vibration sensor is set higher than the vibration frequency input to the vibration transmission plate, so the vibration frequency band actually used for coordinate calculation is determined by the vibration sensor. Vibration detection characteristics can be made broader.
[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.
′!J1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。′! Figure J1 shows the structure of an information input/output device employing the present invention. The information input/output device shown in FIG. 1 inputs coordinates to an input tablet consisting of a vibration transmitting plate 8 using a vibrating pen 3, 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3個の振動センサ6に伝達する。In the figure, the reference numeral 8 is a vibration transmission plate made of acrylic, glass, etc., which transmits vibrations transmitted from the vibrating pen 3 to the three vibration sensors 6.
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防振材7
によって支持されている。The vibration transmitting plate 8 includes a vibration isolating material 7 made of silicone rubber or the like in its peripheral portion in order to prevent vibrations transmitted from the vibrating pen 3 from being reflected at the peripheral portion and returning toward the center.
Supported by
防振材7の境界面からの反射波の影響を軽減するため、
装着された防振材7の境界面上あるいはごく近傍に装着
する。装着方法は接着、圧接なといずれの方法でもよい
。In order to reduce the influence of reflected waves from the boundary surface of the vibration isolating material 7,
It is attached on the boundary surface of the attached vibration isolating material 7 or very close to it. The mounting method may be adhesive or pressure welding.
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
ベン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、検出された振動ベン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、振動ベン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
うに振動ベンの軌跡の後に現れる。The vibration transmission plate 8 is arranged on a display device 11, such as a CRT (or liquid crystal display, etc.) capable of displaying dots, and displays dots at the position traced by the vibrating ben 3. That is, a dot is displayed at a position on the display 11' corresponding to the detected coordinates of the vibrating ben 3, and an image composed of elements such as points and lines input by the vibrating ben 3 is displayed as if it were written on paper. Appears after the trajectory of the vibrating ben 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、振動ベ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
ベン3を接触させるなどの入力方式を用いることもでき
る。In addition, according to such a configuration, a menu is displayed on the display 11', and the menu item is selected using the vibrating bezel, or a prompt is displayed and the vibrating ben 3 is brought into contact with a predetermined position. You can also use
振動伝達板8に超音波振動を伝達させる振動ベン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 vibration ben 3 transmits ultrasonic vibration to the vibration transmission 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(A)は振動ベン3の構造を示している。振動ベ
ン3に内蔵された振動子4は、振動子駆動回路2により
駆動される。振動子4の駆動信号は第1図の演算および
制御回路1から低レベルのパルス信号として供給され、
低インピーダンス駆動が可能な振動子駆動回路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撮動モードが選択
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。FIG. 2(A) shows the structure of the vibrating vent 3. A vibrator 4 built into the vibrator 3 is driven by a vibrator drive circuit 2. The drive signal for the vibrator 4 is supplied as a low-level pulse signal from the arithmetic and control circuit 1 shown in FIG.
After being amplified by a predetermined gain by a vibrator drive circuit 2 capable of low impedance driving, the electric drive signal is applied to the vibrator 4.The vibration frequency of the mechanical vibrator 4 is set by the acrylic , vibration transmission plate 8 such as glass
is selected to a value that allows plate waves to be generated. Further, when driving the vibrator, a photographing 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. Further, by setting the vibration frequency of the vibrator 4 to the resonance frequency of the vibrator 4, efficient vibration conversion is possible.
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.
再び、第1図において、振動伝達板8の角部に設けられ
た振動センサ6も圧電素子などの機械〜電気変換素子に
より構成される。Again, in FIG. 1, the vibration sensor 6 provided at the corner of the vibration transmission plate 8 is also constituted by a mechanical to electrical conversion element such as a piezoelectric element.
本実施例では、振動センサ6の共振周波数を次のように
設定する。In this embodiment, the resonance frequency of the vibration sensor 6 is set as follows.
たとえば振動子の駆動周波数Aを400KHzとした場
合、振動センサ6の共振周波数Bは第2図(B)に示す
ようにそれよりも高い500KHzに設定する。For example, when the driving frequency A of the vibrator is 400 KHz, the resonance frequency B of the vibration sensor 6 is set to a higher value of 500 KHz, as shown in FIG. 2(B).
第2図(B)から明らかなように、振動伝達板8上を伝
達される400KHzを中心とした振動周波数帯域に関
しては、振動センサ6の機械的な周波数特性はほぼ等し
い。As is clear from FIG. 2(B), the mechanical frequency characteristics of the vibration sensor 6 are approximately equal in the vibration frequency band centered around 400 KHz transmitted on the vibration transmission plate 8.
従って、このように振動センサ6の共振周波数を実際に
使用される周波数帯域よりも充分高く設定しておけば、
仮に振動センサ6を構成する圧電素子の共振周波数Bが
±50KHz程度ばらついてたとしても、実際に振動伝
達板8上を伝達される帯域に関してはほぼフラットな特
性を実現できる。Therefore, if the resonance frequency of the vibration sensor 6 is set sufficiently higher than the frequency band actually used,
Even if the resonant frequency B of the piezoelectric element constituting the vibration sensor 6 varies by about ±50 KHz, substantially flat characteristics can be realized in the band actually transmitted on the vibration transmission plate 8.
また、振動センサ6の共振周波数が、温度などの他の条
件により変動しても、同様に実際に用いられる帯域の検
出には影響を及ぼすことがない。Further, even if the resonant frequency of the vibration sensor 6 changes due to other conditions such as temperature, it similarly does not affect the detection of the band actually used.
また、原点位置の補正などの目的で振動子4の駆動周波
数を変化させるような制御を行なっても、振動センサ6
の出力信号が振動センサ6の共振周波数に影響されるこ
ともない。Furthermore, even if control is performed to change the drive frequency of the vibrator 4 for the purpose of correcting the origin position, the vibration sensor 6
The output signal is not affected by the resonance frequency of the vibration sensor 6.
従来のように、振動センサ6の共振周波数Bと、実際に
伝達される振動周波数Aの帯域がほぼ等しい、あるいは
振動センサ6の共振周波数Bの方が低かったりすると、
前述のように振動センサの検出波形に振動子の駆動周波
数よりも低い振動センサの共振成分が含まれることにな
り、この影響で波形が歪み、振動検出タイミングを正確
に行なえず座標検出精度が低下するという問題を生じる
が、上記のように振動センサ6の共振周波数を実際の使
用帯域よりも高く設定しておけば後述の波形処理を正確
に行ない、座標演算の精度を大きく向上できる。As in the conventional case, if the resonance frequency B of the vibration sensor 6 and the band of the actually transmitted vibration frequency A are almost equal, or if the resonance frequency B of the vibration sensor 6 is lower,
As mentioned above, the detection waveform of the vibration sensor includes a resonance component of the vibration sensor that is lower than the drive frequency of the vibrator, and this effect distorts the waveform, making it impossible to perform vibration detection timing accurately and reducing coordinate detection accuracy. However, if the resonance frequency of the vibration sensor 6 is set higher than the actual usage band as described above, the waveform processing described below can be performed accurately and the accuracy of coordinate calculation can be greatly improved.
なお、実際に伝達される振動周波数Aと振動センサ6の
共振周波数Bの設定(400および500KHz)はあ
くまでも−例であり、各周波数A、Bがこの周波数値に
限定されないのはもちろんである。Note that the settings of the actually transmitted vibration frequency A and the resonance frequency B of the vibration sensor 6 (400 and 500 KHz) are just examples, and it goes without saying that the frequencies A and B are not limited to these frequency values.
次に、振動波形の検出系、および座標検出系の構成、動
作につき説明する。Next, the configuration and operation of the vibration waveform detection system and the coordinate detection system will be explained.
第1図の3つの振動センサ6の各々の出力信号は波形検
出回路9に入力され、後述の波形検出処理により演算制
御回路1により処理可能な検出タイミング信号に変換さ
れる。この検出タイミング信号は演算制御回路1に入力
される。The output signals of each of the three vibration sensors 6 shown in FIG. 1 are input to the waveform detection circuit 9, and are converted into detection timing signals that can be processed by the arithmetic control circuit 1 through waveform detection processing, which will be described later. This detection timing signal is input to the arithmetic control circuit 1.
演算制御回路1は波形検出回路から入力された検出タイ
ミングにより各センサへの振動伝達時間を検出し、さら
にこの振動伝達時間から振動ベン3の振動伝達板8上で
の座標入力位置を検出する。The arithmetic control circuit 1 detects the vibration transmission time to each sensor based on the detection timing input from the waveform detection circuit, and further detects the coordinate input position of the vibration ben 3 on the vibration transmission plate 8 from this vibration transmission time.
検出された振動ベン3の座標情報は演算制御回路1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 vent 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ビデ
オ信号処理装置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 video signal processing device 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.
ここでは主に振動ベン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 ben 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、撮動センサ6の出力から後述
のようにして振動伝達時間を計測するための検出信号の
タイミング情報を出力する。これらのタイミング情報は
入力ポート15にそれぞれ入力される。On the other hand, the waveform detection circuit 9 outputs timing information of a detection signal for measuring vibration transmission time from the output of the imaging sensor 6 as described later. These timing information are input to input ports 15, 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ポ
ート15に入力され、ラッチ回路14内の各振動センサ
6に対応する記憶領域に記憶され、その結果がマイクロ
コンピュータ11に伝えられる。A timing signal input from the waveform detection circuit 9 is input to the input port 15 and stored in a storage area corresponding to each vibration sensor 6 in the latch circuit 14, and the result is transmitted to the microcomputer 11.
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。このとき、判定回路16は複数の
振動センサ6からの波形検出のタイミング情報がすべて
入力されたかどうかを判定し、マイクロコンピュータ1
1に報知する。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. At this time, the determination circuit 16 determines whether all waveform detection timing information from the plurality of vibration sensors 6 has been input, and
Notify 1.
表示器11°の出力制御処理は人出力ボート17を介し
て行なわれる。Output control processing for the display device 11° is performed via the human output boat 17.
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
動ベン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ベン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, the reference numeral 41 indicates a drive signal pulse applied to the vibrating ben 3. As shown in FIG. Ultrasonic vibrations transmitted from the vibration ben 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。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. Reference numeral 42 in FIG. 4 indicates a signal waveform detected by the vibration sensor 6. 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
振動ベン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 advancing speed of the envelope is assumed to be group velocity vg, and the phase velocity is assumed to be Vp. The distance between the vibration sensor 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、振動ベン3お
よび振動センサ6の間の距lidはその振動伝達時間を
tgとしてd=Vg−tg
・・・(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
ベン3の距離を示・すことができる。First, if we focus only on the envelope 421, its velocity is Vg, and when a point on a certain waveform, for example a peak, is detected as indicated by reference numeral 43 in FIG. lid is d=Vg-tg where the vibration transmission time is tg
(1) Although this equation relates to one of the vibration sensors 6, the distances between the other two vibration sensors 6 and the vibration ben 3 can be expressed using 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、たとえば撮動印加から、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 ・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。Furthermore, in order to determine coordinate values with higher precision, processing based on phase signal detection is performed. Phase waveform 4 in Figure 4
22 specific detection points, for example, if the time from the imaging application to the zero cross point after passing the peak is tp, the distance between the vibration sensor and the vibration pen is d=n ・λp+Vp-tp...
(2) becomes. Here, λp 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 −tp)
/ λ p + 1/N ]・・・ (3
)
と示される。ここでNは0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、群遅延時間tgのゆ
らぎが±1/2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 −tp)
/ λ p + 1/N ]... (3
). Here, N is a real number other than 0, and an appropriate value is used. For example, if N=2 and the fluctuation of the group delay time tg is within ±1/2 wavelength, n can be determined.
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3図に示した2つの振動伝達時間tgおよびtpの測
定のため、波形検出回路9はたとえば第5図に示すよう
に構成することができる。In order to measure the two vibration transmission times tg and tp shown in FIG. 3, the waveform detection circuit 9 can be configured as shown in FIG. 5, for example.
第5図において、振動センサ6の出力信号は前述の増幅
回路51により所定のレベルまで増幅される。In FIG. 5, the output signal of the vibration sensor 6 is amplified to a predetermined level by the amplification circuit 51 described above.
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1に入力される。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. From the peak detection signal, an envelope delay time detection signal Tg having a predetermined waveform is formed by a signal detection circuit 54 composed of a mono-multivibrator or the like, and is input to the arithmetic control circuit 1.
また、このTg傷信号タイミングと、遅延時間調整回路
57によって遅延された元信号から検出回路58により
位相遅延時間検出信号”rpが形成され、演算制御回路
1に入力される。Further, a phase delay time detection signal "rp is formed by the detection circuit 58 from this Tg flaw signal timing and the original signal delayed by the delay time adjustment circuit 57, and is inputted to the arithmetic control circuit 1.
すなわち、Tg傷信号単安定マルチバイブレータ55に
より所定幅のパルスに変換される。また、コンパレート
レベル供給回路56はこのパルスタイミングに応じてt
p侶号を検出するためのしきい値を形成する。この結果
、コンパレートレベル供給回路56は第3図の符号44
のようなレベルとタイミングを有する信号44を形成し
、検出回路58に入力する。That is, the Tg flaw signal is converted into a pulse of a predetermined width by the monostable multivibrator 55. Further, the comparator level supply circuit 56 outputs t according to this pulse timing.
A threshold value for detecting the p-number is formed. As a result, the comparator level supply circuit 56 is connected to the reference numeral 44 in FIG.
A signal 44 having a level and timing as follows is generated and input to the detection circuit 58.
すなわち、単安定マルチバイブレータ55およびコンパ
レートレベル供給回路56は位相遅延時間の測定がエン
ベロープピーク検出後の一定時間のみしか作動しないよ
うにするためのものである。That is, the monostable multivibrator 55 and the comparator level supply circuit 56 are used to ensure that the phase delay time measurement is activated only for a certain period of time after the envelope peak is detected.
この信号はコンパレークなどから構成された検出回路5
8に入力され、第4図のように遅延された検出波形と比
較され、この結果符号45のようなtp検出パルスが形
成される。This signal is sent to the detection circuit 5 which is composed of a comparator etc.
8 and is compared with the delayed detection waveform as shown in FIG.
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 to h are input to the arithmetic and control circuit 1, respectively.
第3図の演算制御回路では上記のTgl〜h、Tp1〜
h信号を入力ボート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それぞれの遅延時間
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, Tp1~
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 driving of the vibrating pen, the latch circuit 14 receives data indicating the respective 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d1〜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 distances d1 to 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 −62) / 2X −(4)y−
Y/2 + (di + d3) (di
−d3) / 2Y ・・・ (5)ここでX、Y
はS、2、S3の位置の振動センサ6と原点(位置St
)のセンサのX、Y軸に沿った距離である。x = X/2 * (di + d2)
(di −62) / 2X −(4)y−
Y/2 + (di + d3) (di
-d3) / 2Y... (5) Here, X, Y
is the vibration sensor 6 at positions S, 2, and S3 and the origin (position St
) is the distance along the X and Y axes of the sensor.
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.
[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
ら入力された機械的振動を振動伝達板上の所定位置に設
けられた振動センサにより検出して振動伝達板上での振
動伝達時間から前記振動ペンによる振動伝達板への振動
入力位置を検出する座標入力装置において、前記振動セ
ンサの機械的な共振周波数を振動センサが検出する振動
周波数よりも高く設定した構成を採用しているので、振
動センサの共振周波数を、振動伝達板に入力される振動
周波数よりも高く設定されるため、実際に座標演算に用
いられる振動周波数帯域に関しては複数の振動センナの
共振特性にばらつきがあったり、またそれが環境条件な
どにより変動しても振動センサの振動検出特性をブロー
ドなものにでき、全ての振動センナに関して均質な振動
検出信号を得ることができるから高精度な座標検出を行
なえる。また、振動センサの共振特性を揃えるためにダ
ンピングを行なったり、高度な品質管理を行なう必要が
なく、装置の構成を簡単安価にできるなどの優れた利点
がある。[Effects of the Invention] As is clear from the above, according to the present invention, mechanical vibration input from a vibrating pen is detected by a vibration sensor provided at a predetermined position on the vibration transmission plate, and the mechanical vibration is transmitted on the vibration transmission plate. In the coordinate input device that detects the position of vibration input to the vibration transmission plate by the vibration pen from the vibration transmission time, a configuration is adopted in which the mechanical resonance frequency of the vibration sensor is set higher than the vibration frequency detected by the vibration sensor. Therefore, the resonance frequency of the vibration sensor is set higher than the vibration frequency input to the vibration transmission plate, so the resonance characteristics of multiple vibration sensors may vary with respect to the vibration frequency band actually used for coordinate calculation. Even if the vibration detection characteristics change due to environmental conditions, etc., the vibration detection characteristics of the vibration sensor can be made broad, and homogeneous vibration detection signals can be obtained for all vibration sensors, allowing highly accurate coordinate detection. I can do it. Further, there is an excellent advantage that there is no need to perform damping to make the resonance characteristics of the vibration sensor uniform or to perform sophisticated quality control, and the structure of the device can be made simple and inexpensive.
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(A)は第1図の振動ペンの構造を示
した説明図、第2図(B)は第1図の振動センサの特性
を示した線図、第3図は第1図の演算制御回路の構造を
示したブロック図、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である。
1・・・演算制御回路
3・・・揚動ベン 4・・・振動子6・・・振動
センナ
8・・・振動伝達板
11・・・マイクロ′コンピュータ
13・・・カウンタ
14・・・ラッチ回路
15.17・・・入力ボート
ず1彎nでソ+T−Jへ1次特lドEを爪しヒ」客1a
第2図(B)
i巨昏鱈トJコ・)定を、呵−レf:ンgと子f杉・C
2〕第4図
j座$I祠ba語のブとし、フ躬
第5図
低卸七−fr取イ1イ江置の胱萌面FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of an information input/output device employing the present invention, FIG. 2 (A) is an explanatory diagram showing the structure of the vibrating pen in FIG. Figure 1 is a diagram showing the characteristics of the vibration sensor, Figure 3 is a block diagram showing the structure of the arithmetic control circuit in Figure 1, and Figure 4 is a detection diagram explaining distance measurement between the vibration pen and the vibration sensor. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the waveform detection circuit of FIG. 1, and FIG. 6 is an explanatory diagram showing the arrangement of vibration sensors. 1... Arithmetic control circuit 3... Lifting vent 4... Vibrator 6... Vibration sensor 8... Vibration transmission plate 11... Micro'computer 13... Counter 14... Latch Circuit 15.17...Input boat 1 turn n to S+T-J and 1st special E to H"Customer 1a
Figure 2 (B) i Giant cod J co.
2] Fig. 4 J za $ I shrine language bu toshi, fu 躬 Fig. 5 Low wholesale 7-fr Tori 1 I Eki's bladder moe mask
Claims (1)
の所定位置に設けられた振動センサにより検出して振動
伝達板上での振動伝達時間から前記振動ペンによる振動
伝達板への振動入力位置を検出する座標入力装置におい
て、前記振動センサの機械的な共振周波数を振動センサ
が検出する振動周波数よりも高く設定したことを特徴と
する座標入力装置。 2)前記振動ペンが振動伝達板に入力する振動周波数よ
りも振動センサの機械的な共振周波数を高く設定したこ
とを特徴とする請求項第1項に記載の座標入力装置。[Scope of Claims] 1) Mechanical vibration input from a vibrating pen is detected by a vibration sensor provided at a predetermined position on a vibration transmission plate, and the vibration caused by the vibration pen is detected based on the vibration transmission time on the vibration transmission plate. A coordinate input device for detecting a position of vibration input to a transmission plate, characterized in that a mechanical resonance frequency of the vibration sensor is set higher than a vibration frequency detected by the vibration sensor. 2) The coordinate input device according to claim 1, wherein the mechanical resonance frequency of the vibration sensor is set higher than the vibration frequency that the vibration pen inputs to the vibration transmission plate.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2011043362A1 (en) * | 2009-10-07 | 2011-04-14 | 日本電気株式会社 | Ultrasonic transmission device, ultrasonic propagation time measurement system and ultrasonic propagation time measurement method |
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JPS63100527A (en) * | 1986-10-17 | 1988-05-02 | Canon Inc | Coordinate input device |
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JP5742718B2 (en) * | 2009-10-07 | 2015-07-01 | 日本電気株式会社 | Ultrasonic transmitter, ultrasonic propagation time measurement system, and ultrasonic propagation time measurement method |
US9128565B2 (en) | 2009-10-07 | 2015-09-08 | Nec Corporation | Ultrasonic wave transmitter device, ultrasonic wave propagation time measurement system and ultrasonic wave propagation time measurement method |
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