JPH02130619A - coordinate input device - Google Patents
coordinate input deviceInfo
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- JPH02130619A JPH02130619A JP63283868A JP28386888A JPH02130619A JP H02130619 A JPH02130619 A JP H02130619A JP 63283868 A JP63283868 A JP 63283868A JP 28386888 A JP28386888 A JP 28386888A JP H02130619 A JPH02130619 A JP H02130619A
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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。(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
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、特に振動ペン内の振動子から発
生し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、各振動センサまでの振動伝達時間から前
記振動ペン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 Field] The present invention detects vibrations generated from a vibrator in a coordinate input device, particularly a vibrating pen, using a plurality of vibration sensors provided on a vibration transmission plate. The present invention relates to a coordinate input device that detects the position of the vibrating pen from the vibration transmission time to the sensor.
[従来の技術] この方式を簡単に説明すると以下の如くである。[Conventional technology] A brief explanation of this method is as follows.
振動伝達板(タブレットの座標入力面をなしている)上
に人力ペンを接触させ、その入力ペンから発生する振動
を振動伝達板の所定位置に設けられた複数の振動センサ
で検出する。そして、各振動センナへの振動伝達時間を
計測することで、指示座標位置を算出する。A human-powered pen is brought into contact with a vibration transmission plate (forming the coordinate input surface of the tablet), and vibrations generated from the input pen are detected by a plurality of vibration sensors provided at predetermined positions on the vibration transmission plate. Then, by measuring the vibration transmission time to each vibration sensor, the designated coordinate position is calculated.
この方式の利点は、入力するタブレットを構成する振動
伝達板が非常に簡単な構成で、しかも低コストで製造で
きること、また振動伝達板として透明なガラス等を使用
することができるため、表示画面の前面に位置させたり
、原稿等に重ねて使用することができること等が挙げら
れる。The advantage of this method is that the vibration transmission plate that makes up the input tablet has a very simple structure and can be manufactured at low cost.Also, transparent glass etc. can be used as the vibration transmission plate, so the display screen can be For example, it can be placed on the front or used over a document or the like.
[発明が解決しようとする課題]
ところで、この振動ペン内部には、その振動を発生する
ための振動子(圧電素子等)が設けられることになるが
、その振動子は温度特性を持っており、その共振周波数
、及び振動子とその振動を振動伝達板に伝えるペン先を
合せた共振周波数が温度に依存して変化する。[Problems to be Solved by the Invention] By the way, a vibrator (such as a piezoelectric element) is installed inside this vibrating pen to generate the vibration, but the vibrator has temperature characteristics. , its resonant frequency, and the combined resonant frequency of the vibrator and the pen tip that transmits the vibration to the vibration transmission plate change depending on the temperature.
振動センサで検出する振動波形は当然、歪みの少ない波
形を持つことが必要になるが、前述した理由により、ど
うしても歪んだ振動波形でもって座標検出処理が行なわ
れていたので、安定した及び高精度な座標検出を行なう
ことができなかった。The vibration waveform detected by a vibration sensor naturally needs to have a waveform with little distortion, but for the reasons mentioned above, coordinate detection processing has always been performed with a distorted vibration waveform, so it is not possible to achieve stable and high precision. It was not possible to perform accurate coordinate detection.
本発明はかかる課題に鑑みなされたものであり、温度変
化にかかわらず常に高精度に座標入力点を検出すること
が可能な座標入力装置を提供しようとするものである。The present invention has been made in view of such problems, and it is an object of the present invention to provide a coordinate input device that can always detect coordinate input points with high accuracy regardless of temperature changes.
[課題を解決するための手段]
この課題を解決するために本発明は以下に示す構成を備
える。[Means for Solving the Problem] In order to solve this problem, the present invention includes the configuration shown below.
すなわち、
振動ペン内の振動子から発生し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
までの振動伝達時間から前記振動ペン位置を検出する座
標入力装置において、少なくとも前記振動子の温度を検
出する温度検出手段と、前記振動子を駆動させるための
駆動信号を発生する信号発生手段と、該信号発生手段で
発生する駆動信号の周波数を、前記温度検出手段で検出
された温度に対応する前記振動子の共振周波数に制御す
る制御手段とを備える。That is, in a coordinate input device that detects vibrations generated from a vibrator in a vibrating pen using a plurality of vibration sensors provided on a vibration transmission plate, and detects the position of the vibrating pen from the vibration transmission time to each vibration sensor, at least A temperature detection means for detecting the temperature of the vibrator, a signal generation means for generating a drive signal for driving the vibrator, and a frequency of the drive signal generated by the signal generation means is detected by the temperature detection means. and control means for controlling the resonant frequency of the vibrator to correspond to the temperature.
[作用]
かかる本発明の構成において、温度検出手段で振動ベン
に内蔵された振動子の温度を検出し、その検出された温
度に対応する振動子の共振周波数を持つ駆動信号を信号
発生手段が発生するように、制御手段が制御するもので
ある。[Function] In the configuration of the present invention, the temperature detecting means detects the temperature of the vibrator built in the vibrating vent, and the signal generating means generates a drive signal having a resonant frequency of the vibrator corresponding to the detected temperature. The control means controls the occurrence of such occurrence.
[実施例]
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。[Embodiments] Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
く装置構成の説明(第1図)〉
第1図は本実施例における座標入力装置の構造を示して
いる。Description of Device Configuration (Fig. 1)> Fig. 1 shows the structure of the coordinate input device in this embodiment.
図中、1は装置全体を制御すると共に、座標位置を算出
する演算制御回路である。2は振動子駆動回路であって
、振動ペン3のペン先を振動させるための駆動信号を発
生する。8はアクリルやガラス板等、透明部材からなる
振動伝達板であり、振動ベン3による座標入力はこの振
動伝達板8上をタッチさせることで行う、そして、この
振動伝達板8の外周には、反射した振動が中央部に戻る
のを防止(減少)させるための反射防止材7が設けられ
、その境界に圧電素子等、機械的振動を電気信号に変換
する振動センサ6a〜6cが図示の位置に固定されてい
る。In the figure, 1 is an arithmetic control circuit that controls the entire device and calculates coordinate positions. Reference numeral 2 denotes a vibrator drive circuit, which generates a drive signal for vibrating the pen tip of the vibrating pen 3. Reference numeral 8 denotes a vibration transmission plate made of a transparent material such as an acrylic or glass plate. Coordinate input using the vibration ben 3 is performed by touching the top of this vibration transmission plate 8. On the outer periphery of this vibration transmission plate 8, An antireflection material 7 is provided to prevent (reduce) reflected vibrations from returning to the center, and vibration sensors 6a to 6c, such as piezoelectric elements, that convert mechanical vibrations into electrical signals are placed at the positions shown in the figure at the boundaries thereof. Fixed.
9は各振動センサ6a〜6cで振動を検出した旨の信号
を演算制御回路1に出力する信号波形検出回路である。Reference numeral 9 denotes a signal waveform detection circuit that outputs a signal indicating that vibration has been detected by each of the vibration sensors 6a to 6c to the arithmetic control circuit 1.
11はCRT(或いは液晶表示器)等のドツト単位の表
示が可能なデイスプレィであり、振動伝達板8の背後に
配置している。そして、デイスプレィ駆動理路10の駆
動により振動ベン3によりなぞられた位置にドツトを表
示し、それを振動伝達板8(透明部材よりなるので)を
透して見ることが可能になっている。すなわち、検出さ
れた振動ベン3の座標に対応したデイスプレィ11上の
位置にドツト表示が行われ、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
に書き込みを行ったように振動ベンの軌跡の後に現れる
。Reference numeral 11 denotes a display capable of displaying dots, such as a CRT (or liquid crystal display), which is disposed behind the vibration transmission plate 8. Then, by driving the display drive circuit 10, a dot is displayed at the position traced by the vibration bevel 3, and it is possible to see it through the vibration transmission plate 8 (as it is made of a transparent member). 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.
また、このような構成によればデイスプレィ11にはそ
のメニュー表示を行ない、振動ベン3によりその項目を
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。Further, according to such a configuration, the menu is displayed on the display 11, and input methods such as having the vibrating ben 3 select the item or displaying a prompt and touching the vibrating ben 3 at a predetermined position can be performed. It can also be used.
第2図に実施例の振動ベン3の構造(断面図)を示す。FIG. 2 shows the structure (cross-sectional view) of the vibrating vent 3 according to the embodiment.
振動ベン3は振動子駆動回路2により供給された信号に
基づいて振動する振動子(圧電素子よりなる)4と、そ
の振動子4から発生した超音波振動を振動伝達板8に伝
えるためのホーン部(ペン先)5の他、振動子4の温度
を検出する温度センサ12が設けられている。The vibrator 3 includes a vibrator (made of a piezoelectric element) 4 that vibrates based on a signal supplied by the vibrator drive circuit 2, and a horn for transmitting ultrasonic vibrations generated from the vibrator 4 to a vibration transmission plate 8. In addition to the pen tip 5, a temperature sensor 12 for detecting the temperature of the vibrator 4 is provided.
尚、振動子4の駆動信号は演算制御回路1から供給され
た低レベルのパルス信号を、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。Note that the drive signal for the vibrator 4 is a low-level pulse signal supplied from the arithmetic control circuit 1, which is amplified by a predetermined gain by a vibrator drive circuit 2 capable of low impedance driving, and then applied to the vibrator 4. be done.
ここで、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。Here, 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.
また、詳細は後述するが、温度センサ12で検出された
温度は演算制御回路lに取り込まれ、振動子駆動回路2
から発生する駆動信号にフィードバックしている。そし
て、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を可能としている。Further, although the details will be described later, the temperature detected by the temperature sensor 12 is taken into the arithmetic control circuit l, and the vibrator drive circuit 2
It feeds back to the drive signal generated from the 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, and compared to surface waves, scratches on the surface of the vibration transmission plate, etc.
It has the advantage of being less affected by obstacles.
く演算制御回路の説明(第3図)〉
上述した構成において、演算制御回路1は所定周期毎(
例えばSms毎)に振動子駆動回路2に振動ベン3内の
振動子4を駆動させる信号を出力すると共に、その内部
のタイマ(カウンタで構成されている)による計時を開
始させる。そして、振動ベン3より発生した振動は振動
センサ6a〜6cまでの距離に応じて遅延して、到達す
る。振動波形検出回路9は各振動センサ6a〜6cから
の信号を検出して、後述する波形検出処理により各振動
センサへの振動到達タイミングを示す信号を生成するが
、演算制御回路1は各センサ毎のこの信号を入力し、各
々の振動センサ6a〜6cまでの振動到達時間の検出、
そして振動ベンの座標位置を算出する。Explanation of the arithmetic control circuit (Fig. 3)> In the above-described configuration, the arithmetic control circuit 1 operates at a predetermined period (Figure 3).
For example, every SMS), a signal for driving the vibrator 4 in the vibrating vent 3 is output to the vibrator drive circuit 2, and an internal timer (consisting of a counter) starts measuring time. The vibrations generated by the vibration vent 3 arrive with a delay depending on the distance to the vibration sensors 6a to 6c. The vibration waveform detection circuit 9 detects signals from each of the vibration sensors 6a to 6c, and generates a signal indicating the timing of vibration arrival at each vibration sensor through waveform detection processing, which will be described later. Input this signal and detect the vibration arrival time to each vibration sensor 6a to 6c.
Then, the coordinate position of the vibrating ben is calculated.
そして、演算制御回路1はこの算出された振動ベン3の
座標位置情報を基に、デイスプレィ駆動回路10を駆動
して、デイスプレィ11による表示動作を制御する。Then, the arithmetic control circuit 1 drives the display drive circuit 10 based on the calculated coordinate position information of the vibrating ben 3 to control the display operation of the display 11.
第3図に実施例における演算制御回路1の内部構成を示
し、各構成要素及びその動作概要を以下に説明する。FIG. 3 shows the internal configuration of the arithmetic control circuit 1 in the embodiment, and each component and its operation outline will be explained below.
図中、31は演算制御回路1及び本座標入力装置全体を
制御するマイクロコンピュータであり、内部カウンタ、
動作手順(第8図のフローチャート)や後述するテーブ
ルを記憶したROM31a1そしてワークエリアとして
使用するRAM31bを内蔵している。33は不図示の
基準クロックを計時するタイマ(カウンタより構成され
ている)であって、振動子駆動回路2に振動ベン3内の
振動子4を駆動を開始させるためのスタート信号を出力
することで、その計時を開始する。すなわち、これによ
って、計時開始と振動発生の時期の同期が取られること
になる。In the figure, 31 is a microcomputer that controls the arithmetic control circuit 1 and the entire coordinate input device, and includes internal counters,
It has a built-in ROM 31a1 that stores operating procedures (flowchart in FIG. 8) and tables to be described later, and a RAM 31b that is used as a work area. 33 is a timer (consisting of a counter) that measures a reference clock (not shown), and outputs a start signal to the vibrator drive circuit 2 to start driving the vibrator 4 in the vibrating vent 3. Then, start measuring the time. In other words, this synchronizes the start of time measurement and the timing of vibration generation.
その地番構成要素となる回路は順を追って説明する。The circuits that constitute the lot number components will be explained in order.
信号波形検出回路9を介して得られた各振動センサ6a
〜6Cの振動到達のタイミング信号は検出信号入力ボー
ト35を介して、ラッチ回路34a〜34eに人力され
る。ラッチ回路34a〜34cは振動センサ6a〜6c
に対応しており、各々は対応する振動センサの信号であ
るタイミング信号を受信すると、その時点でのタイマ3
3の計時値をラッチする。そして、全ての検出信号の受
信がなされたことを判定回路36が判定すると、マイク
ロコンピュータ31にその旨の信号を出力する。マイク
ロコンピュータ31が判定回路36からこの信号を受信
したときには、ラッチ回路348〜34cから各々の振
動センサまでの振動到達時間を読み取り、所定の計算を
経て、振動ベン3による振動伝達板8上の座標位置を算
出する。Each vibration sensor 6a obtained via the signal waveform detection circuit 9
The timing signal of arrival of the vibration of ~6C is manually input to the latch circuits 34a to 34e via the detection signal input port 35. The latch circuits 34a to 34c are vibration sensors 6a to 6c.
, and when each receives a timing signal that is a signal from a corresponding vibration sensor, the timer 3 at that time
Latch the time value of 3. When the determination circuit 36 determines that all detection signals have been received, it outputs a signal to that effect to the microcomputer 31. When the microcomputer 31 receives this signal from the determination circuit 36, it reads the vibration arrival time from the latch circuits 348 to 34c to each vibration sensor, performs a predetermined calculation, and determines the coordinates of the vibration ben 3 on the vibration transmission plate 8. Calculate the position.
そして、I10ボート37を介してデイスプレィ駆動回
路10に算出した座標位置情報を出力することにより、
例えばデイスプレィの対応する位置にドツト等を表示す
る。Then, by outputting the calculated coordinate position information to the display drive circuit 10 via the I10 boat 37,
For example, a dot or the like is displayed at a corresponding position on the display.
また、この間、温度センサ12より得られた温度情報は
I10ボート37を介してマイクロコンピュータ31に
取り込まれている。Also, during this time, temperature information obtained from the temperature sensor 12 is taken into the microcomputer 31 via the I10 boat 37.
マイクロコンピュータ31はこの温度情報をROM31
aに格納された温度−パルス周波数に係るテーブルを
参照して対応する振動周波数を決定し、振動子駆動回路
2にその周波数の振動子駆動信号を発生させるよう制御
する。尚、この処理の詳細は後述する。The microcomputer 31 stores this temperature information in the ROM 31.
The corresponding vibration frequency is determined by referring to the temperature-pulse frequency table stored in a, and the vibrator drive circuit 2 is controlled to generate a vibrator drive signal of that frequency. Note that details of this processing will be described later.
く振動伝播時間検出の説明(第4図、第5図)〉以下、
振動センナまでの振動到達時間の計測の原理を説明する
。Explanation of vibration propagation time detection (Figures 4 and 5)> Below,
The principle of measuring the vibration arrival time to the vibration sensor will be explained.
第4図は信号波形検出回路9に入力される検出波形と、
それに基づく振動伝達時間の計測処理を説明するための
図である。尚、以下では、振動センサ6aを用いて説明
するが、その他の振動センサ6b、6cについても全く
同じである。FIG. 4 shows the detected waveform input to the signal waveform detection circuit 9,
FIG. 3 is a diagram for explaining a vibration transmission time measurement process based on this. Note that although the vibration sensor 6a will be explained below, the same applies to the other vibration sensors 6b and 6c.
振動センサ6aへの振動伝達時間の計測は、振動子駆動
回路2へのスタート信号の出力でもって開始することは
既に説明した。It has already been explained that the measurement of the vibration transmission time to the vibration sensor 6a starts with the output of the start signal to the vibrator drive circuit 2.
このとき、振動子駆動回路2から振動子4へは駆動信号
41が印加されている。At this time, a drive signal 41 is applied from the vibrator drive circuit 2 to the vibrator 4.
この信号に同期して振動ベン3から振動伝達板8に伝達
された超音波振動は、振動センサ6aまでの距離に応じ
た時間tgをかけて進行した後、振動センサ6aで検出
される。図示の42で示す信号は振動センサ6aが検出
した信号波形を示している。The ultrasonic vibrations transmitted from the vibration vent 3 to the vibration transmission plate 8 in synchronization with this signal are detected by the vibration sensor 6a after traveling for a time tg corresponding to the distance to the vibration sensor 6a. A signal indicated by 42 in the figure indicates a signal waveform detected by the vibration sensor 6a.
ところで、実施例で用いられている振動は板波であり、
そのため振動伝達板8内での伝播距離に対して検出波形
のエンベロープ421と位相422の関係は振動伝達中
に、その伝達距離に応じて変化する。By the way, the vibration used in the example is a plate wave,
Therefore, the relationship between the envelope 421 and the phase 422 of the detected waveform with respect to the propagation distance within the vibration transmission plate 8 changes during vibration transmission according to the transmission distance.
ここで、エンベロープ421の進む速度、すなわち、群
速度をVg、そして位相4220位相速度をVpとする
。この群速度Vgおよび位相速度Vpの違いから振動ペ
ン3と振動センサ6a間の距離を検出することができる
。Here, the speed at which the envelope 421 advances, that is, the group velocity, is Vg, and the phase velocity of the phase 4220 is Vp. The distance between the vibrating pen 3 and the vibration sensor 6a can be detected from the difference between the group velocity Vg and the phase velocity Vp.
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
を図示の43で示す信号のように検出すると、振動ベン
3および振動センサ6aの間の距atdはその振動伝達
時間をtgとしてd−Vg−tg ・・・
■この式は振動センサ6aの1つに関するものであるが
、同じ式により他の1つの振動センサ6b、6cと振動
ベン3の距離も同様の原理で表わされる。First, focusing only on the envelope 421, its velocity is Vg, and when a point on a certain waveform, for example a peak, is detected as a signal indicated by 43 in the figure, the distance between the vibration vent 3 and the vibration sensor 6a is atd is d-Vg-tg, where the vibration transmission time is tg...
(2) Although this equation relates to one of the vibration sensors 6a, the distance between the other vibration sensors 6b, 6c and the vibration ben 3 can also be expressed using the same principle.
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う。Furthermore, in order to determine coordinate values with higher precision, processing based on phase signal detection is performed.
位相波形信号422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(
信号43で所定幅の窓信号44を生成し、位相信号42
2と比較することで得る)とれば振動センサと振動ペン
の距11dはdwn・λp+Vp−tp ・・・■と
なる。ここでλpは弾性波の波長、nは整数である。前
記、■式と0式から上記の整数nはn= [(Vg−t
g−Vp−tp)/λp+1/Nl ・・・
■
と表される。The time from a specific detection point of the phase waveform signal 422, for example, vibration application to a zero crossing point after passing the peak, is tp(
A window signal 44 of a predetermined width is generated using the signal 43, and a phase signal 42 is generated.
2), the distance 11d between the vibration sensor and the vibration pen becomes dwn·λp+Vp-tp...■. Here, λp is the wavelength of the elastic wave, and n is an integer. From the above equations ■ and 0, the above integer n is n= [(Vg-t
g-Vp-tp)/λp+1/Nl...
■ It is expressed as.
ここでNは0以外の実数であり、適当な数値を用いる。Here, N is a real number other than 0, and an appropriate value is used.
たとえばN=2とし、±1/2波長以内であれば、nを
決定することができる。上記のようにして求めたnを0
式に代入することで、振動ベン3および振動センサ6a
間の距離、ひいては振動ペン3と振動センサ6b、6c
間の距離を正確に測定することができる。For example, if N=2, n can be determined if it is within ±1/2 wavelength. Set n calculated as above to 0
By substituting into the formula, the vibration vent 3 and the vibration sensor 6a
The distance between the vibrating pen 3 and the vibration sensors 6b, 6c
The distance between can be measured accurately.
上述した2つの振動伝達時間tgおよびtpの測定のた
めの信号43及び45は信号波形検出回路9により行わ
れるが、この信号波形検出回路9は第5図に示すように
構成される。The signals 43 and 45 for measuring the two vibration propagation times tg and tp mentioned above are generated by the signal waveform detection circuit 9, and this signal waveform detection circuit 9 is configured as shown in FIG.
第5図において、振動センサ6a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Tg信号検出回
路54によって所定波形のエンベロニブ遅延時間検出信
号である信号Tg(信号53)が形成され、演算制御回
路1に入力される。In FIG. 5, the output signal of the vibration sensor 6a is amplified to a predetermined level by a preamplifier circuit 51. In FIG. 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 formed into a signal Tg (signal 53) which is an envelope delay time detection signal with a predetermined waveform by a Tg signal detection circuit 54 composed of a mono-multivibrator or the like, and is input to the arithmetic control circuit 1.
また、この信号Tgは単安定マルチバイブレータ55(
所定パルス幅の信号44を発生)、コンパレートレベル
供給回路56(所定閾値を発生)を経て、遅延時間調整
回路57によって遅延された元信号と比較するため、コ
ンパレータTp検出回路58に供給される。そして、こ
のコンパレータTp検出回路58からは位相遅延時間信
号”rpが・演算制御回路1に供給されることになる。Moreover, this signal Tg is applied to the monostable multivibrator 55 (
After passing through a comparator level supply circuit 56 (generating a signal 44 with a predetermined pulse width) and a comparator level supply circuit 56 (generating a predetermined threshold value), it is supplied to a comparator Tp detection circuit 58 for comparison with the original signal delayed by a delay time adjustment circuit 57. . The comparator Tp detection circuit 58 supplies the phase delay time signal "rp" to the arithmetic control circuit 1.
尚、以上説明した回路は振動センサ6aに対するもので
あり、他の振動センサ6b、6cにも同じ回路が設けら
れる。Note that the circuit described above is for the vibration sensor 6a, and the same circuit is provided for the other vibration sensors 6b and 6c.
そこで、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に人力される
。Therefore, 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 manually input to the arithmetic control circuit 1.
そして、演算制御回路1では上記のTgl〜h%Tp1
〜h信号を入力ボート35から人力し、各々のタイミン
グをトリガとしてタイマ33の計時値(カウント値)を
ラッチ回路34a〜34cに取り込む。タイマ33は振
動ペンの駆動に同期してスタートされているので、ラッ
チ回路34〜34cには、各振動センサ6a〜6Cのエ
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
タがラッチされることになる。Then, in the arithmetic control circuit 1, the above Tgl~h%Tp1
The ~h signal is input manually from the input boat 35, and the time value (count value) of the timer 33 is taken into the latch circuits 34a to 34c using each timing as a trigger. Since the timer 33 is started in synchronization with the driving of the vibrating pen, the latch circuits 34 to 34c will latch data indicating the respective delay times of the envelope and phase of each of the vibration sensors 6a to 6C. .
く座標位置算出の説明(第6図)〉
次に実際に振動ペン3による振動伝達板8上の座標位置
検出の原理を説明する。Explanation of Coordinate Position Calculation (FIG. 6)> Next, the principle of actually detecting the coordinate position on the vibration transmission plate 8 using the vibrating pen 3 will be explained.
今、振動伝達板8上の振動センサ6aの座標をS、(O
,O)、すなわち、原点とし、振動センサ6b、6cの
座標位置をS b (X、0) 、 S c(0,Y)
とする。そして、振動ペンの座標P (x、y) とす
る。Now, the coordinates of the vibration sensor 6a on the vibration transmission plate 8 are S, (O
, O), that is, the origin and the coordinate positions of the vibration sensors 6b and 6c are S b (X, 0), S c (0, Y)
shall be. Then, the coordinates of the vibrating pen are P (x, y).
そして、先に説明した原理に基づいて、振動ペン3と各
振動センサ6a〜6Cまでの距離を夫々d、〜dcとす
ると、求めるp(x、y)は三平方の定理より、次式の
如くなる。Then, based on the principle explained earlier, if the distances between the vibrating pen 3 and each of the vibration sensors 6a to 6C are d and ~dc, the obtained p(x, y) can be calculated using the following equation from the Pythagorean theorem. It becomes like this.
ここで、“X”及び“Y”は振動センサ6aからの振動
センサ6b、6cの横及び縦方向の距離である。Here, "X" and "Y" are the horizontal and vertical distances of the vibration sensors 6b and 6c from the vibration sensor 6a.
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ことになる。As described above, the position coordinates of the vibrating pen 3 can be detected in real time.
く振動駆動信号の補正処理の説明
(第7図、第8図)〉
次に、上述した構成及び原理で座標位置を検出する本装
置における、振動子駆動回路2から発生する振動子4に
印加する信号41の周波数の補正処理を以下に説明する
。Explanation of the correction processing of the vibration drive signal (Figs. 7 and 8)> Next, in this device that detects the coordinate position using the configuration and principle described above, the voltage applied to the vibrator 4 generated from the vibrator drive circuit 2 will be explained. The frequency correction process of the signal 41 will be described below.
振動子4を構成する圧電素子は(その材質により変化す
るが)、一般的に一20℃〜60℃で、その共振周波数
f、は約100〜600[kh旧[ppm/llである
。実施例における振動子4は、そのfrの温度特性が3
00 [KHz][P Pm / ’C]のPZTを
用いた。The temperature of the piezoelectric element constituting the vibrator 4 is generally -20°C to 60°C (although it varies depending on its material), and its resonance frequency f is approximately 100 to 600 kHz (ppm/ll). The vibrator 4 in the embodiment has a temperature characteristic of fr of 3.
00 [KHz] [P Pm /'C] PZT was used.
そして、20℃の駆動周波数400 [K)121[
ppm/’e]を最適値(=PZTのf、)とすると、
第7図に示す様な温度−駆動周波数の補正テーブルをR
OM3 i a内に格納した。換言すれば、第7図に示
すテーブルは、温度に対応する振動子4の共振周波数を
示している。Then, the driving frequency at 20°C is 400[K)121[
ppm/'e] is the optimal value (=f of PZT),
R
Stored in OM3ia. In other words, the table shown in FIG. 7 shows the resonant frequency of the vibrator 4 corresponding to the temperature.
図示の場合には、実用使用温度域として2.5℃〜47
.5℃、補正温度間隔を5℃としたが、使用条件、或い
は仕様等により、実用使用温度域や補正温度間隔等を変
更しても勿論構わない。In the case shown, the practical use temperature range is 2.5℃~47℃.
.. 5° C. and the correction temperature interval is 5° C., but the practical use temperature range, correction temperature interval, etc. may of course be changed depending on the usage conditions or specifications.
以下、第8図のフローチャートに従って、実施例の動作
処理を説明する。The operation processing of the embodiment will be described below according to the flowchart of FIG.
本装置に電源が投入されると、先ずステップS1で、温
度センサ12による振動子4の温度を検出する。そして
、ステップS2に進んで、ROM31内に格納されたテ
ーブル(第7図参照)に基づいて、検出温度に対応する
駆動信号の周波数を導く。その後、ステップS3に進ん
で、その周波数の駆動信号を発生する様に、振動子駆動
回路2を設定する。以降、この設定された周波数を持つ
駆動信号を振動子4に印加することにより、少なくとも
振動子4自身が共振する様になる。尚、このとき、マイ
クロコンピュータ31は設定された駆動周波数に対応す
る温度情報をRAM3 l bに格納する。When the device is powered on, first, in step S1, the temperature of the vibrator 4 is detected by the temperature sensor 12. Then, the process proceeds to step S2, and the frequency of the drive signal corresponding to the detected temperature is derived based on the table stored in the ROM 31 (see FIG. 7). Thereafter, the process proceeds to step S3, where the vibrator drive circuit 2 is set to generate a drive signal of that frequency. Thereafter, by applying a drive signal having this set frequency to the vibrator 4, at least the vibrator 4 itself will resonate. At this time, the microcomputer 31 stores temperature information corresponding to the set driving frequency in the RAM 3 lb.
さて、この様に周波数の設定が終了した後は、ステップ
S4に進んで、実際の座標入力に係る処理及び算出され
た座標データの出力処理(実施例ではデイスプレィ11
の出力)が行なわれる。Now, after the frequency setting is completed in this way, the process advances to step S4, where processing related to actual coordinate input and output processing of calculated coordinate data (in the embodiment, display 11
output) is performed.
そして、ステップS5に進んで、再び温度を検出し、ス
テップS6において、RAM3 l bに格納された温
度情報に鑑みて、設定周波数を変更する必要があるか否
かを判断する。駆動周波数を変更が不要であると判断さ
れている間はステップS4の処理を繰り返す、また、変
更が必要であると判断した場合には、ステップS2以降
の処理を実行する。このとき、RAM31 b内に記憶
された温度情報も更新しておく。The process then proceeds to step S5, where the temperature is detected again, and in step S6, it is determined whether or not it is necessary to change the set frequency in view of the temperature information stored in the RAM 3 lb. While it is determined that the drive frequency does not need to be changed, the process of step S4 is repeated, and when it is determined that a change is necessary, the process from step S2 onwards is executed. At this time, the temperature information stored in the RAM 31b is also updated.
実施例では、常時、温度を検出し、振動周波数を補正し
ているが、例えば、タイマ等を用いて、30分周期に割
り込み信号を発生させ、その割り込み処理でもって、駆
動信号の周波数を設定するようにしても良い。In the embodiment, the temperature is constantly detected and the vibration frequency is corrected, but for example, a timer or the like is used to generate an interrupt signal every 30 minutes, and the frequency of the drive signal is set by the interrupt processing. You may also do this.
また、実施例では、温度センサ12の温度検出対象を振
動子4のみとしたが、振動子4とホーン部5両方として
も良い。この場合、ホーン部5自身の温度特性も加味さ
れた状態で、振動ベン3全体の共振特性を反映した駆動
周波数補正が行えるというメリットがある。Further, in the embodiment, the temperature detection target of the temperature sensor 12 is only the vibrator 4, but both the vibrator 4 and the horn section 5 may be used. In this case, there is an advantage that the drive frequency can be corrected to reflect the resonance characteristics of the entire vibrating vent 3 while also taking into account the temperature characteristics of the horn section 5 itself.
また、この温度センサ12であるが、室温付近を精度良
く検出し、しかもペン内部に納まる程度に小型であれば
良いので特に限定はしない。The temperature sensor 12 is not particularly limited as long as it can accurately detect the temperature around room temperature and is small enough to fit inside the pen.
く他の実施例の説明(第9図)〉
上述した実施例では、振動ペン3の振動子4の共振周波
数の温度特性に合せ、振動子駆動回路2から発生する駆
動周波数を補正したが、第9図に示す様に、振動伝達板
8の温度を検出する温度センサ13を新たに加えても良
い。この場合には、振動伝達板8の伝播特性等の温度特
性を加味した補正を駆動周波数の変更で行うことができ
、より装置全体としての総合的な温度補正が行われるこ
とになる。Description of another embodiment (FIG. 9) In the embodiment described above, the drive frequency generated from the vibrator drive circuit 2 was corrected in accordance with the temperature characteristics of the resonance frequency of the vibrator 4 of the vibrating pen 3. As shown in FIG. 9, a temperature sensor 13 for detecting the temperature of the vibration transmission plate 8 may be newly added. In this case, correction that takes into account temperature characteristics such as propagation characteristics of the vibration transmission plate 8 can be performed by changing the driving frequency, and more comprehensive temperature correction can be performed for the entire device.
以上説明した様に本実施例によれば、少なくとも振動ペ
ン内の振動子を、振動子自身の温度に対応した共振周波
数で振動させることができ、安定して高精度に座標位置
を検出することが可能となる。As explained above, according to this embodiment, at least the vibrator in the vibrating pen can be vibrated at a resonant frequency corresponding to the temperature of the vibrator itself, and the coordinate position can be detected stably and with high precision. becomes possible.
また、温度検出の対象を振動ペン3のホーン部5、更に
は振動伝達板8にまで拡張することにより、より精度の
高く且つ安定して座標入力を行うことが可能となる。Further, by expanding the temperature detection target to the horn portion 5 of the vibrating pen 3 and further to the vibration transmission plate 8, it becomes possible to input coordinates with higher accuracy and stability.
[発明の効果]
以上説明した様に本発明によれば、振動ペン内の振動子
を、温度変化に関わらず常に共振させることが可能とな
るので、歪みの少ない検出波形が振動振動センサで検出
でき、以て、安定して高精度の座標の入力が可能となる
。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, it is possible to cause the vibrator in the vibrating pen to always resonate regardless of temperature changes, so a detection waveform with less distortion can be detected by the vibration sensor. This makes it possible to input stable and highly accurate coordinates.
第1図は本実施例の座標入力装置のブロック構成図、
第2図は振動ペンの構造を示す図。
第3図は実施例における演算制御回路の内部構成を示す
図、
第4図は振動ペンと振動センサとの間の距離測定を説明
するための図、
第5図は実施例における信号波形検出回路の一部構成内
容を示す図、
第6図は座標位置算出の原理を説明するための図、
第7図は実施例における振動子の温度と共振周波数との
関係を示す図、
第8図は実施例におけるマイクロコンピュータの処理内
容を説明するためのフローチャート、第9図は他の実施
例の座標人力装置のブロック構成図である。
図中、1・・・演算制御回路、2・・・振動子駆動回路
、3・・・振動ペン、4・・・振動子、6a〜6C・・
・振動センサ、7・・・防振材、8・・・振動伝達板、
9・・・信号波形検出回路、10・・・デイスプレィ駆
動回路、11・・・デイスプレィ、12.13・・・温
度センサ、13・・・ブザー 31・・・マイクロコン
ピュータ、3ia=ROM、3 l b・ RAM、3
3−・・タイマ、34a〜34c・・・ラッチ回路、3
5・・・検出信号人力ボート、36・・・判定回路、3
7・・・I10ボートである。
特許出願人 キャノン株式会社
代理人 弁理士 大塚康徳(他1名)第4
図
第5図
第6図
第8図FIG. 1 is a block diagram of the coordinate input device of this embodiment, and FIG. 2 is a diagram showing the structure of a vibrating pen. Fig. 3 is a diagram showing the internal configuration of the arithmetic control circuit in the embodiment, Fig. 4 is a diagram for explaining distance measurement between the vibrating pen and the vibration sensor, and Fig. 5 is the signal waveform detection circuit in the embodiment. FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of coordinate position calculation, FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the temperature of the vibrator and the resonant frequency in the embodiment, and FIG. A flowchart for explaining the processing contents of the microcomputer in the embodiment, and FIG. 9 is a block diagram of the coordinate human-powered device of another embodiment. In the figure, 1... Arithmetic control circuit, 2... Vibrator drive circuit, 3... Vibrating pen, 4... Vibrator, 6a to 6C...
・Vibration sensor, 7... Vibration isolating material, 8... Vibration transmission plate,
9... Signal waveform detection circuit, 10... Display drive circuit, 11... Display, 12.13... Temperature sensor, 13... Buzzer 31... Microcomputer, 3ia=ROM, 3 l b. RAM, 3
3-...Timer, 34a-34c...Latch circuit, 3
5...Detection signal human powered boat, 36...Judgment circuit, 3
7...I10 boat. Patent applicant Canon Co., Ltd. agent Patent attorney Yasunori Otsuka (and one other person) Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 8
Claims (1)
けられた複数の振動センサにより検出し、各振動センサ
までの振動伝達時間から前記振動ペン位置を検出する座
標入力装置において、少なくとも前記振動子の温度を検
出する温度検出手段と、 前記振動子を駆動させるための駆動信号を発生する信号
発生手段と、 該信号発生手段で発生する駆動信号の周波数を、前記温
度検出手段で検出された温度に対応する前記振動子の共
振周波数に制御する制御手段とを備えることを特徴とす
る座標入力装置。[Claims] Coordinate input for detecting vibrations generated from a vibrator in a vibrating pen using a plurality of vibration sensors provided on a vibration transmission plate, and detecting the position of the vibrating pen from the vibration transmission time to each vibration sensor. The apparatus includes at least temperature detection means for detecting the temperature of the vibrator, signal generation means for generating a drive signal for driving the vibrator, and a frequency of the drive signal generated by the signal generation means based on the temperature. A coordinate input device comprising: control means for controlling the resonant frequency of the vibrator to correspond to the temperature detected by the detection means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63283868A JPH02130619A (en) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | coordinate input device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63283868A JPH02130619A (en) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | coordinate input device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02130619A true JPH02130619A (en) | 1990-05-18 |
Family
ID=17671213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63283868A Pending JPH02130619A (en) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | coordinate input device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02130619A (en) |
-
1988
- 1988-11-11 JP JP63283868A patent/JPH02130619A/en active Pending
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