DE69022700T2

DE69022700T2 - Koordinateneingabevorrichtung.

Info

Publication number: DE69022700T2
Application number: DE69022700T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Kamono; Kiyoshi Kaneko; Katsuyuki Kobayashi; Atsushi Tanaka; Shinnosuke Taniishi; Ryozo Yanagisawa; Yuichiro Yoshimura
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-12-25
Filing date: 1990-12-21
Publication date: 1996-04-11
Anticipated expiration: 2010-12-22
Also published as: EP0435203A3; EP0435203B1; US5097102A; DE69022700D1; JP2592972B2; EP0435203A2; JPH03194618A

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Koordinateneingabegerät bzw. eine Koordinateneingabevorrichtung und insbesondere auf ein Koordinateneingabegerät, bei dem mittels einer Vielzahl von an einer Vibrations-Übertragungsplatte angeordneten Vibrationssensoren eine von einem Vibrationseingabestift übertragene Vibration erfaßt wird, wodurch die Position des Vibrationseingabestiftes erfaßt wird und dadurch Koordinaten eingegeben werden können.

Benachbarter Stand der Technik:

Gemäß einem herkömmlichen Koordinateneingabegerät wird mittels eines ein piezoelektrisches Element aufweisendes Vibrationseingabestiftes eine Vibration bzw. Schwingung in eine Vibrations-Übertragungsplatte eingebracht und mittels einer Vielzahl von an der Vibrations-Übertragungsplatte angeordneten Sensoren erfaßt, wobei eine Vibrations-Übertragungszeit gemessen wird und dadurch die Koordinaten eines Eingabepunktes erfaßt werden. Ein derartiges Koordinateneingabegerät entsprechend der Oberbegriffe der Patentansprüche 1 und 5 ist in der Druckschrift US-A-4,931,965 (gleicher Anmelder) offenbart. In diesem Koordinateneingabegerät wird ein Endabschnitt einer Vibrations-Übertragungsplatte von einem vibrationsisolierenden, d.h. vibrationsabsorbierenden, Glied derart getragen, daß die eingegebenen Vibrationen am Endabschnitt der Vibrations-Übertragungsplatte nicht reflektiert werden und deshalb der Vibrationssensor keinen durch die reflektierte Welle der eingegebenen Vibration bzw. Schwingung hervorgerufenen Erfassungsfehler erzeugt.
Herkömmliche vibrationsisolierende Glieder wurden zur Verringerung von Rauschen entwickelt und hauptsächlich in Klassen eingeteilt für Glieder zum Verringern von in Luft übertragenem Rauschen und in Glieder zum Verringern von Rauschen, welches in einem festen Körper übertragen wird. Wenn ein herkömmliches vibrationsisolierendes Glied für den vorherstehend genannten Verwendungszweck verwendet wird, so wird ein vibrationsisolierendes Glied zum Verringern von durch einen festen Körper übertragenem Rauschen verwendet. Ein Beispiel eines derartigen vibrationsisolierenden Gliedes ist ein in Fig. 10A gezeigtes dünnes Antivibrationsblatt oder ein Earbauftrag.
Gemäß Fig. 10A wird eine Vibrations-Übertragungsplatte 80 durch ein Antivibrationsblatt 81 gegen Vibrationen isoliert. Die Vibrations-Übertragungsplatte 80 besitzt eine Metallplatte (beispielsweise eine Aluminiumplatte), eine Harzplatte oder eine Glasplatte. Gemäß dieser Anordnung liegt das Antivibrationsblatt 81 an der vibrierenden Vibrations-Übertragungsplatte 80 an, wodurch die Vibrationen der VibrationsÜbertragungsplatte 80 verringert werden, die Vibrationen des Antivibrationsblattes 81 gedämpft werden und das Rauschen verringert wird.
Das herkömmliche Antivibrationsblatt 81 wurde jedoch derart ausgestaltet, daß die Vibrationen über die gesamte Vibrations-Übertragungsplatte 80 unterdrückt werden, wobei das Blatt an der gesamten Oberfläche der Vibrations-Übertragungsplatte 80 anliegt. Wie vorherstehend beschrieben, können daher zum Unterdrücken der reflektierenden Welle am Endabschnitt der Vibrations-Übertragungsplatte 80 die reflektierten Wellen nicht ausreichend gedämpft werden, selbst wenn sich, wie in Fig. 10B dargestellt, das Antivibrationsblatt 81 am gesamten äußeren Umfangsabschnitt der Vibrations-Übertragungsplatte 80 anliegt.
Die Fig. 10B zeigt eine Ansicht, die eine Vibrationsausbreitung darstellt, wenn das Antivibrationsblatt 81 am gesamten äußeren Umfangsabschnitt der Vibrations-Übertragungsplatte 80 anliegt. Die Fig. 10C ist eine Schnittansicht, die einen Teil von Fig. 10B zeigt, wobei insbesondere ein Zustand des reflektierten Kurvensignals gezeigt ist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 10C stellt das Kurvensignal A eine Vibrationsausbreitung bei einem Vibrationsstartpunkt, wie beispielsweise einem Kontaktpunkt zwischen einem Vibrationseingabestift 3 und der Vibrations-Übertragungsplatte 80 dar. Ein Kurvensignal B stellt ein am Endabschnitt der Vibrations- Übertragungsplatte 80 reflektiertes Kurvensignal dar, und ein Kurvensignal C zeigt ein an einem Grenzübergang zwischen der Vibrations-Übertragungsplatte 80 und dem Antivibrationsblatt 81 reflektiertes Kurvensignal.
Beim herkömmlichen Antivibrationsblatt 81 ist ein vibrationsisolierender Effekt für eine von der gesamten Vibrationsplatte erzeugten Vibration (d.h. natürliche Vibration mit einer Resonanz-Vibration) groß. Wie in Fig. 10B dargestellt, erhöht sich jedoch die Vibration in einem Bereich, in dem das Antivibrationsblatt 81 nicht montiert ist, weshalb man keinen ausreichenden vibrationsisolierenden Effekt für die Vibrationsausbreitung aus diesem Bereich als eine Wanderwelle erhält. Daher kann, wie in Fig. 10C dargestellt, die Vibration in einem Abschnitt D an dem das Antivibrationsblatt 81 montiert ist, geringfügig gedämpft werden. Die von dem Endabschnitt bzw. der Endoberfläche der Vibrations-Übertragungsplatte 80 reflektierte Welle kann jedoch nicht ausreichend unterdrückt werden.
Eine vom Grenzübergang zwischen der Vibrations-Übertragungsplatte 80 und dem Antivibrationsblatt 81 reflektierte neue Welle C wird somit durch Montieren des herkömmlichen Antivibrationsblattes 81 erzeugt. Wenn das herkömmliche Antivibrationsblatt 81 über den gesamten äußeren Randabschnitt der Vibrations-Übertragungsplatte 80 des eine elastische Welle verwendenden Koordinateneingabegerätes montiert ist, werden die vorherstehend genannten zwei reflektierten Wellen erzeugt. Wenn eine von einer Vibrationsquelle stammende direkte Welle erfaßt werden soll, entsteht durch die reflektierten Wellen ein Rauschen bzw. eine Störung, wodurch sich die erfassungsgenauigkeit verschlechtert und somit nachteilig ist.
Darüberhinaus wurde die Verwendung eines vibrationsisolierenden Gliedes vorgeschlagen, welches aus einem Material mit einer hohen akkustischen Impedanz in einem Randabschnitt besteht und einer niedrigen akkustischen Impedanz in einem inneren Bereich. Da jedoch die vibrationsisolierenden Glieder in Richtung seiner Dicke als doppelte Struktur aufgebaut sind, wird der gesamte Aufbau des Vibrationsausbreitungskörpers sperrig.

Zusammenfassung der Erfindung:

Die Erfindung wurde unter Berücksichtigung der vorherstehend beschriebenen herkömmlichen Beispiele gemacht und es liegt ihr die Aufgabe zugrunde, ein Koordinateneingabegerät zu schaffen, mit dem eine an einer Endoberfläche eines äußeren Randabschnitts einer Vibrationsübertragungsplatte auf der ein vibrationsisolierendes Glied montiert ist reflektierte Welle gut gedämpft werden kann und mit der ein während der Vibrationserfassung auftretendes Rauschen verringert werden kann, wodurch die Erfassungsgenauigkeit erhöht wird.
Darüberhinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Koordinateneingabegerät zu schaffen, bei dem ein in einem äußeren Randabschnitt einer Vibrations-Übertragungsplatte ausgebildetes vibrationsisolierendes Glied aus einem mehrschichtigen Aufbau einer Vielzahl von vibrationsisolierenden Schichten besteht, und eine der Vibrations-Übertragungsplatte näher liegende vibrationsisolierende Schicht eine geringere akkustische Impedanz aufweist als eine von der Vibrations- Übertragungsplatte weiter entfernt liegende vibrationsisolierende Schicht, wodurch während der Vibrationserfassung das Rauschen verringert werden kann.
Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Koordinateneingabegerät zu schaffen, bei dem ein in einen äußeren Abschnitt einer Vibrations-Übertragungsplatte aus gebildetes vibrationsisolierendes Glied aus einem Mehrschichtenaufbau einer Vielzahl von vibrationsisolierenden Schichten besteht, wobei eine der Vibrations-Übertragungsplatte näher liegende vibrationsisolierende Schicht eine geringere akkustische Impedanz als eine von der Vibrations-Übertragungsplatte weiter entfernt liegende vibrationsisolierende Schicht aufweist, und die montierte Abgrenzung des mehrschichtigen vibrationsisolierenden Gliedes, welches näher an der Vibrations-Übertragungsplatte liegt, eine größere Breite aufweist, wodurch während der Vibrationserfassung Rauschen verringert wird.
Die Erfindung wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 5 beschrieben.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen:

Fig. 1A ist ein Blockschaltbild eines Koordinateneingabegeräts gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
Fig. 1B ist eine Schnittansicht, die das vibrationsisolierende Glied des Koordinateneingabegeräts entlang der Linie a -a' in Fig. 1A zeigt;
Fig. 2 zeigt eine Ansicht eines Aufbaus eines Vibrationseingabestiftes gemäß dem in Fig. 1A gezeigten Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer internen Anordnung einer Steuerung im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1A;
Fig. 4 zeigt eine Ansicht zum Erklären der Messungen einer Distanz zwischen dem Vibrationsstift und einem Vibrationssensor;
Fig. 5 ist ein Blockschaltbild, welches eine Anordnung einer Vibrationskurvensignal-Erfassungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1A zeigt;
Fig. 6 zeigt eine Ansicht zum Erklären des Koordinatenpositions-Berechnungsprinzips;
Fig. 7A und 7B zeigen eine Anordnung eines vibrationsisolierenden Gliedes des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1A, wobei Fig. 7A einen Fall darstellt, bei dem eine untere Schicht größer als eine obere Schicht ist und Fig. 7B einen Fall darstellt, bei dem eine untere und eine obere Schicht die gleichen Ausmaße aufweisen;
Fig. 8 und 9 zeigen Schnittansichten von vibrationsisolierenden Gliedern gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel; und
Fig. 10A bis 10C zeigen Ansichten zur Darstellung einer herkömmlichen Vibrations-Übertragungsplatte und eines herkömmlichen vibrationsisolierenden Gliedes.

Genaue Beschreibung der Ausführungsbeispiele:

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Beschreibung der Geräteanordnung (Fig. 1A und 1B)

Die Fig. 1A ist ein schematisches Blockschaltbild, welches eine Anordnung eines Koordinateneingabegerätes gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels darstellt.
Gemäß Fig. 1A steuert eine Steuerung 1 das Gerät als ganzes und berechnet eine Koordinatenposition. Eine Vibratoransteuerung 2 regt einen Vibrator 4 an, wodurch die Stiftspitze vibriert. Eine Vibrations-Übertragungsplatte 8 besitzt ein transparentes bzw. durchsichtiges Glied bestehend aus einer Acryl- oder Glasplatte. Eine Koordinateneingabe erfolgt durch Auflegen des Vibrationseingabestiftes 3 auf die Oberfläche der Vibrations-Übertragungsplatte 8. Genauer gesagt wird in der Praxis zum Eingeben von Koordinaten der Vibrationseingabestift 3 auf eine Position gerichtet, der innerhalb eines Bereiches 100 liegt, wie er durch eine durchgezogene Linie in Fig. 1A dargestellt ist (nachfolgend als effektiver Bereich bezeichnet). Ein vibrationsisolierendes Glied 7 ist in einem äußeren Randabschnitt der Vibrations-Übertragungsplatte 8 ausgebildet, wodurch verhindert (vermieden) werden soll, daß eine reflektierte Vibrationswelle zum zentralen Abschnitt der Vibrations-Übertragungsplatte 8 zurückgelangt. Vibrationssensoren 6a bis 6c sind an den dargestellten Positionen am Grenzbereich des vibrationsisolierenden Gliedes 7 befestigt, wodurch die mechanischen Vibrationswellen mittels eines piezoelektrischen Elements in elektrische Signale umgewandelt werden. Ein Aufbau eines vibrationsisolierenden Gliedes 7 gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird nachfolgend näher beschrieben, wobei sein Abschnitt in Fig. 1B dargestellt ist. Das vibrationsisolierende Glied 7 besteht aus einer adhesiven Schicht (untere Schicht) 7-1, welche an der Vibrations-Übertragungsplatte 8 anliegt, und einer oberen Schicht 7-2.
Eine Vibrationskurvensignal-Erfassungsvorrichtung 9 erfaßt die durch die Vibrationssensoren 6a bis 6c aufgenommenen Vibrationen und gibt ein Vibrationserfassungssignal an die Steuerung 1 ab. Eine Anzeige 11, wie beispielsweise eine Kathodenstrahlröhre (oder eine Flüssigkristallanzeige) kann Informationen in Einheiten von Punkten anzeigen und ist unterhalb bzw. hinter der Vibrations-Übertragungsplatte 8 angeordnet. Bei Ansteuerung einer Anzeigeansteuerung 10 werden Punkte entsprechend der mit dem Vibrationseingabestift 3 eingegebenen Punkte angezeigt, so daß die angezeigten Punkte durch die Vibrations-Übertragungsplatte 8 (aufgrund der Durchsichtigkeit der Platte 8) gesehen werden können. Auf diese Weise wird ein Bildpunkt an einer Stelle auf der Anzeige 11 entsprechend den erfaßten Koordinaten des Vibrationseingabestiftes 3 angezeigt.
Ein aus Bildelementen, wie beispielsweise eine durch den Vibrations-Eingabestift 3 eingegebenen Bildpunkten und Linien bestehendes Bild kann somit angezeigt werden, als wenn es auf einem Blatt Papier gezeichnet wird. Auf diese Weise wird der ort des Vibrationseingabestiftes 3 an der Anzeige 11 angezeigt. Mit dieser Anordnung wird ein Menue an der Anzeige 11 angezeigt, und ein gewunschter Unterpunkt aus dem Menue mit dem Vibrationseingabestift 3 ausgewählt. Alternativ kann ein Eingabeaufforderungszeichen auf dem Bildschirm dargestellt werden und der Vibrationseingabestift 3 in Kontakt mit einer vorbestimmten Position zum Auswählen eines entsprechenden Unterpunktes in Kontakt gebracht werden.
Die Fig. 2 zeigt einen Aufbau (Schnittansicht) des Vibrationseingabestiftes 3 gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
Der im Vibrationseingabestift 3 eingebaute Vibrator 4 wird von der Vibratoransteuerung 2 angesteuert. Ein Ansteuersignal für den Vibrator wird von der Steuerung 1 der Vibratoransteuerung 2 als ein Impulssignal mit niedrigem Wert zugeführt. Das Impulssignal wird mittels der Vibratoransteuerung 2 um einen vorbestimmten Faktor verstärkt, wobei die Vibratoransteuung 2 mit niedriger Impedanz angesteuert werden kann. Das verstärkte Impulssignal wird dem Vibrator 4 zugeführt. Dieses elektrische Ansteuersignal wird mittels des Vibrators 4 in ein mechanisches Ultraschallvibrationssignal umgewandelt, wobei diese mechanische Vibration über einen Hornabschnitt (Stiftspitze) 5 zur Vibrationsübertragungsplatte 8 übertragen wird. Eine Vibrationsfrequenz des Vibrators 4 wird derart ausgewählt, daß sie einen Wert besitzt, der eine Vibration auf einer aus einer Acryl- oder Glasplatte bestehenden Vibrations-Übertragungsplatte 8 erzeugen kann. Zum Vibrationszeitpunkt des Vibrators wird ein Vibrationsmodus derart eingestellt, daß der Vibrator 4 hauptsächlich in einer senkrecht zu der Oberfläche der Vibrations-Übertragungsplatte 8 liegenden Richtung vibriert. Die Vibrationsfrequenz des Vibrators 4 wird auf eine Resonanzfrequenz des Vibrators 4 eingestellt, wodurch sich eine wirkungsvolle Umwandlung der elektrischen Schwingung ergibt. Eine auf die Vibrationsübertragungsplatte 8 übertragene elastische Welle ist eine durch die Platte hervorgerufene Welle, weshalb sie im Vergleich zu einer Oberflächenwelle unempfänglich gegenüber Rissen und Störungen an der Oberfläche der Vibrationsübertragungsplatte 8 ist.
Die Größe der Vibrationsübertragungsplatte 8, die Montageposition des vibrationsisolierenden Gliedes 7 und die Positionen der Vibrationssensoren 6a bis 6c gemäß der vorherstehenden Anordnung werden nachfolgend im einzelnen beschrieben.
In der vorherstehend genannten Anordnung gibt die Steuerung 1 zum Ansteuern des Vibrators 4 im Vibrationseingabestift 3 ein Signal an die Vibratoransteuerung 2 in jeweils vorbestimmten Zeitperioden (beispielsweise alle 5 ms) ab und verursacht darüberhinaus den Start eines aus einem Zähler bestehenden Zeitgebers. Eine vom Vibrationseingabestift 3 erzeugte Vibration bzw. Schwingung wird entsprechend den Abständen zwischen der Vibrationsposition und dne Vibrationssensoren 6a bis 6c verzögert, wobei die verzögerten Signale die Vibrationssensoren 6a bis 6c erreichen. Die Vibrationskurvensignal-Erfassungsvorrichtung 9 erfaßt die Signale der Vibrationssensoren 6a, 6c und verarbeitet diese Signale mittels Kurvensignal-Erfassungsverarbeitung, (welche nachfolgend beschrieben wird) wodurch sie in Signale umgewandelt werden, die den Vibrationsankunftzeitpunkten an den Vibrationssensoren entsprechen. Die Steuerung 1 erfaßt die Ausbreitungszeiten der von den Vibrationssensoren 6a bis 6c erfaßten Vibrationen und berechnet eine Koordinatenposition des Vibrationseingabestiftes 3. Auf der Grundlage der berechneten Koordinatenpositionsinformationen des Vibrationseingabestiftes 3 steuert die Steuerung 1 die Anzeigesteuerung 10 an.

Beschreibung der Steuereinrichtung (Fig. 3):

Die Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Anordnung der Steuerung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Die Anordnung und Arbeitsweise der Steuerung 1 wird nachfolgend beschrieben.
Gemäß Fig. 3 steuert ein Mikrocomputer 31 die Steuerung 1 sowie das Koordinateneingabegerät als ganzes. Der Mikrocomputer 31 besitzt einen internen Zähler, ein ROM zum Speichern von Arbeitsabläufen und ein als Arbeitsbereich verwendetes RAM. Ein (beispielsweise aus einem Zähler bestehender) Zeitgeber 33 zählt (nicht gezeigte) Bezugstaktimpulse.
Wenn zum Starten der Ansteuerung des Vibrators 4 im Vibrationseingabestift 3 ein Startsignal an der Vibratoransteuerung 2 eingegeben wird, so zählt der Zeitgeber 33 die Bezgustaktimpulse. Der Beginn des Zählens ist mit dem Zeitablauf der Sensorvibrationserfassung synchronisiert. Daher können die Verzögerungszeiten, welche bis zum Auftreffen der Vibration bei den Sensoren (6a bis 6c) auftreten gemessen werden.
Die Schaltungen, die darüberhinaus weitere Komponenten der Steuerung darstellen, werden nacheinander im folgenden beschrieben.
Vibrationsankunftzeitsignale, welche von den Vibrationssensoren 6a bis 6c abgeleitet werden und von der Vibrationskurvensignal-Erfassungsvorrichtung 9 ausgegeben werden, werden entsprechend über einen Signaleingabeanschluß 35 an die Zwischenspeicher 34a bis 34c eingegeben. Die Zwischenspeicher 34a bis 34c entsprechen jeweils den Vibrationssensoren 6a bis 6c. Beim Empfang der Zeitsignale von den entsprechenden Vibrationssensoren speichern die Zwischenspeicher 34a bis 34c Zeitzählwerte des Zeitgebers 33 an entsprechenden Zeitpunkten. Wenn eine Bestimmungsschaltung 36 feststellt, daß alle Erfassungssignale empfangen wurden, so gibt die Bestimmungsschaltung 36 ein entsprechendes Anzeigesignal aus. Wenn der Mikrocomputer 31 dieses Signal von der Bestimmungsschaltung 36 empfängt, werden die Vibrationsausbreitungszeiten der Vibration zu den Vibrationssensoren aus den Zwischenspeichern 34a bis 34c geholt und eine vorbestimmte Berechnung zum Berechnen einer Koordinatenposition des Vibrationseingabestiftes 3 auf der Vibrations-Übertragungsplatte 8 durchgeführt. Die berechnete Koordinatenpositionsinformation wird über einen I/O-Anschluß 37 an eine Anzeigeansteuerung 10 ausgegeben, wodurch die anzeige eines Bildpunktes entsprechend der Position an der Anzeige 11 erfolgt.

Beschreibung der Vibrationsausbreitungszeit-Erfassung (Fig. 4 und 5)

Das Meßprinzip einer Ausbreitungszeit einer Vibration zu einem Vibrationssensor 6a wird nachfolgend beschrieben.
Fig. 4 zeigt eine zeitliche Darstellung mit der die Erfassung der in die Vibrationskurvensignal-Erfassungsvorrichtung 9 eingegebenen Kurvensignale erklärt wird, sowie die Meßverarbeitung der Vibrationsausbreitungszeiten auf der Grundlage der erfaßten Kurvensignale. Da die Arbeitsweise der anderen Vibrationssensoren identisch mit der des Vibrationssensors 6a ist, wird lediglich die Arbeitsweise des Vibrationssensors 6a beispielhaft beschrieben.
Wie vorherstehend beschrieben, beginnt eine Messung einer Vibrationausbreitungszeit des Vibrationssensors 6a mit der Ausgabe eines an die Vibratoransteuerung 2 abgegebenen Startsignals. Zu diesem Zeitpunkt wird von der Vibratoransteuerung 2 dem Vibrator 4 ein Ansteuersignal 41 angelegt. Eine vom Vibrationseingabestift 3 auf die Vibrationsübertragungsplatte 8 übertragene Ultraschallvibration bzw. Schwingung breitet sich für eine Zeit tg aus, welche einem Abstand zum Vibrationssensor 6a entspricht und vom Vibrationssensor 6a erfaßt wird. Ein Signal 42 entspricht einem vom Vibrationssensor 6a erfaßten Kurvensignal.
Da die in diesem Ausführungsbeispiel verwendete Vibration von einer Platte erzeugt wird, ändert sich die Beziehung zwischen einer Hüllkurve 421 und einem Phasensignal 422 des erfaßten Kurvensignals entsprechend einer Ausbreitungsentfernung innerhalb der Vibrationsübertragungsplatte 8. Eine Ausbreitungsgeschwindigkeit der Hüllkurve 421, d.h. eine Gruppengeschwindigkeit, ist mit Vg angegeben, wobei eine Phasengeschwindigkeit des Phasensignals 422 mit Vp angegeben ist. Eine Entfernung zwischen dem Vibrationseingabestift 3 und dem Vibrationssensor 6a kann entsprechend einem Unterschied zwischen der Gruppengeschwindigkeit Vg und der Phasengeschwindigkeit Vp erfaßt werden.
Genauer gesagt wird lediglich die Hüllkurve 421 berücksichtigt. Die Geschwindigkeit der Hüllkurve 421 ist wie vorherstehend beschrieben, mit Vg angegeben. Wenn ein Punkt einer vorgegebenen spezifischen Kurvenform, beispielsweise ein maximaler Wert, als ein Signal 43 erfaßt wird, so ergibt sich die Entfernung d zwischen dem Vibrationseingabestift 3 und dem Vibrationssensor 6a zu:
d = Vg x tg ... (1)
wobei tg die Vibrationsübertragungszeit ist.
Diese Gleichung entspricht dem Vibrationssensor 6a, wobei die Abstände zwischen den Vibrationssensoren 6b und 6c zum Vibrationseingabestift 3 auf ähnliche Weise ausgedrückt werden können.
Zum Bestimmen hochgenauer Koordinatenwerte erfolgt die Verarbeitung auf Grundlage einer Phasensignalerfassung. Ein Abstand zwischen dem Vibrationssensor und dem Vibrationseingabestift ergibt sich zu:
d = n x λp + Vp x tg ... (2)
wobei tp die Zeit von einem spezifischen Erfassungspunkt des Phasenkurvensignals 422, beispielsweise ein Vibrationsstartzeitpunkt, bis zu einem Nulldurchgangspunkt nach einem maximalen Wert ist (die Zeit tp erhält man durch Erzeugen eines Fenstersignals 44 mit einer vorbestimmten Breite aus dem Signal 43, wobei das Fenstersignal 44 mit dem Phasensignal 422 verglichen wird), λp entspricht der Wellenlänge einer elastischen Welle und n einer ganzen Zahl.
Die Gleichungen (1) und (2) ergeben die ganze Zahl n folgendermaßen:
n = [(vg x tg - Vg x tp)/λp + 1/N] ... (3)
In dieser Gleichung ist N eine natürliche Zahl mit Ausnahme von "0" und kann eine geeignete Zahl aufweisen. Die ganze Zahl n kann innerhalb +/-1/2 Wellenlängen für N = 2 bestimmt werden. Ein Ersatz der ganzen Zahl n in Gleichung (2) ergibt einen genauen Abstand zwischen dem Vibrationseingabestift 3 und dem Vibrationssensor 6a und somit für die Abstände zwischen dem Vibrationseingabestift 3 und den Vibrationssensoren 6b und 6c. Die zur Messung der zwei Vibrationsausbreitungszeiten tg und tp benötigten Signale 43 und 45 werden von der Vibrationskurvensignal-Erfassungsvorrichtung 9 erzeugt.
Die Vibrationskurvensignal-Erfassungsvorrichtung 9 ist, wie in Fig. 5 dargestellt, aufgebaut. Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines Aufbaus der Vibrationskurvensignal-Erfassungsvorrichtung 9 dieses Ausführungsbeispiels.
Gemäß Fig. 5 wird ein Ausgangssignal des Vibrationssensors 6a durch eine Vorverstärkerstufe 51 auf einen vorbestimmten Wert verstärkt. Das verstärkte Signal wird einer aus einem Tiefpaßfilter bestehenden Hüllkurven-Erfassungsvorrichtung 52 eingegeben, wodurch lediglich eine Hüllkurve des erfaßten Signals herausgefiltert wird. Ein Spitzenwertzeitpunkt des herausgefilterten Hüllkurvensignals wird mittels einer Hüllkurvenspitzen-Erfassungsvorrichtung 53 erfaßt. Ein Spitzenerfassungssignal wird einer aus einem monostabilen Multivibrator bestehenden Tg-Erfassungsvorrichtung 54 eingegeben, wobei die Tg-Erfassungsvorrichtung 54 ein als Hüllkurven-Verzögerungszeiterfassungssignal mit einer vorbestimmten Kurvenform dienendes Signal Tg ausgibt (d.h. das Signal 43 in Fig. 4). Das Signal Tg wird der Steuerung 1 zugeführt.
Das Signal Tg wird über einen monostabilen Multivibrator 55 (d.h. eine Schaltung zum Erzeugen des Signals 44 gemäß Fig. 4) und eine Vergleichswertzuführvorrichtung 56 einer Tp-Erfassungsvorrichtung 658 zugeführt, welche das Signal Tg mit einem durch eine Verzögerungszeit-Einstellvorrichtung 57 ursprünglichen Signal vergleicht. Das Phasenverzögerungszeitsignal Tp wird von der Tp-Erfassungsvorrichtung 58 der Steuerung 1 zugeführt.
Die vorherstehend beschriebene Schaltungsanordnung betrifft den Vibrationssensor 6a, wobei identische Schaltungsanordnungen für die weiteren Vibrationssensoren 6b und 6c vorgesehen sind.
Wenn die Anzahl der Sensoren allgemein als h bezeichnet ist, so werden h Hüllkurvenverzögerungszeiterfassungssignale Tg&sub1; bis Tgh und h-Phasenverzögerungszeiterfassungssignale Tp&sub1; bis Tph der Steuerung 1 eingegeben. Die Steuerung 1 empfängt die Erfassungssignale Tg&sub1; bis Tgh und Tp&sub1; bis Tph über den Signaleingabeanschluß 35. Zeitzählwerte (Zählerstände) des Zeitgebers 33 werden durch die Zwischenspeicher 34a bis 34c im Ansprechen auf die Zeitsignale als Triggersignale entsprechend empfangen. Da wie vorherstehend beschreiben der Zeitgeber 33 synchron mit der Ansteuerung des Vibrationseingabestiftes 3 gestartet wird, werden die Hüllkurven- und Phasenverzögerungszeitdaten der Vibrationssensoren 6a bis 6c in den Zwischenspeichern 34a bis 34c gespeichert.

Beschreibung der Koordinatenpositions-Berechnung (Fig. 6)

Nachfoglend wird das Prinzip der eigentlichen Koordinatenpositionserfassung auf der Vibrations-Übertragungsplatte 8 mittels des Vibrationseingabestiftes 3 beschrieben.
Die Koordinaten Sa (O,O) des Vibrationssensors 6a auf der Vibrations-Übertragungsplatte 8 geben den Ursprung an, während die Koordinatenpositionen der Vibrationssensoren 6b und 6c durch Sb (X,O) und Sc (O,Y) entsprechend vorgegeben sind. Die Koordinaten des Vibrationseingabestiftes 3 sind durch P (x,y) bezeichnet.
Wenn die Abstände zwischen dem Vibrationseingabestift 3 und den Vibrationssensoren 6a bis 6c entsprechend dem vorherstehend beschriebenen Prinzip durch da bis dc vorgegeben sind, so erhält man die Koordinaten der Position P (x,y) des Vibrationseingabestiftes 3 entsprechend dem Pytagoras-Theorem folgendermaßen:
x = X/2 + (da + db) (da - db)/2X
y = Y/2 + (da + dc) (da - dc)/2X
"X" und "Y" bezeichnen hierbei die horizontalen und vertikalen Abstände zwischen dem Vibrationssensor 6a und den Vibrationssensoren 6b und 6c.
Die Koordinatenposition des Vibrationseingabestiftes 3 kann in Echtzeit wie vorherstehend beschrieben erfaßt werden.

Bechreibung des vibrationsisolierenden Gliedes (Fig. 7a bis 9)

Fig. 7A und 7B zeigen entsprechende Ansichten eines Aufbaus von vibrationsisolierenden Gliedern, wie sie im Koordinateneingabegerät dieses Ausführungsbeispiels verwendet werden.
In jeder der Figuren 7A und 7B ist ein vibrationsisolierendes Glied 7-1 (nachfolgend als untere Schicht 7-1) bezeichnet direkt auf der Vibrations-Übertragungsplatte 8 angebracht, während ein vibrationsisolierendes Glied 7-2 (nachfolgend als obere Schicht 7-2 bezeichnet) auf die untere Schicht 7-1 aufgebracht ist.
Die untere und obere Schicht 7-1 und 7-2 weisen entsprechende Montageränder 7a und 7b auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist die akkustische Impedanz der unteren Schicht 7-1 geringer als die der oberen Schicht 7-2.
In einem Koordinateneingabegerät zum Erfassen einer von einem Vibrationseingabestift 3 übertragenen Vibration durch eine Vielzahl von Vibrationssensoren, welche an einer Vibrationsübertragungsplatte 8 angeordnet sind, und zum Erfassen der Koordinaten des Vibrationseingabestiftes 3 auf der Vibrationsübertragungsplatte 8 werden zwei funktionelle Charakteristika an das vibrationsisolierende Glied 7 gestellt. Eine funktionelle Charakteristik liegt darin, eine Vibration der Vibrations-Übertragungsplatte 8 mit einem hohen Wirkungsgrad zu absorbieren, und die Vibration innerhalb des vibrationsisolierenden Glieds 7 zu dämpfen. Die andere funktionelle Charakteristik besteht darin, die Erzeugung einer neuen reflektierten Welle beim Montieren des vibrationsisolierenden Gliedes 7 zu verhindern.
Im allgemeinen werden die Amplituden der von den Rändern des vibrationsisolierenden Gliedes 7 reflektierten Wellen verstärkt, wenn die vibrationsisolierende Schicht auf der Vibrationsübertragungsplatte 8 montiert ist und wenn die akkustische Impedanz des vibrationsisolierenden Gliedes 7 ansteigt. Beispielsweise sind keine vibrationsisolierenden Glieder montiert, wenn die akkustische Impedanz minimal ist. In diesem Zustand werden folglich keine reflektierten Wellen erzeugt. Wenn die Dicke der Vibrationsübertragungsplatte 8 mit der gleichen akkustischen Impedanz verdoppelt wird, so wird eine reflektierte Welle durch einen entsprechenden Abschnitt der Platte 8 erzeugt. Dieser Zustand ist identisch mit dem Zustand, bei dem ein Material mit einer hohen akkustischen Impedanz auf der Vibrationsübertragungsplatte 8 montiert ist. Um daher eine am Rand reflektierte Welle zu verringern, ist es wünschenswert, die akkustische Impedanz des vibrationsisolierenden Gliedes 7 zu verringern. Der Aufbau dieses Ausführungsbeispiels verstärkt einen Effekt, bei dem hauptsächlich an den Rändern reflektierte Wellen verringert werden.
Im allgemeinen besitzt ein Material mit einer großen Dämpfung eine hohe akkustische Impedanz, so daß ein Material mit einer geringen akkustischen Impedanz eine ungenügende Dämpfung aufweist. Zum Verstärken des Dämpfungseffektes des herkömmlichen vibrationsisolierenden Gliedes (Antivibrationsblatt) 81, wie es in Fig. 10B dargestellt ist, wird die Amplitude der am Rande reflektierten Welle zwangsläufig in einer Anordnung vergrößert, in der eine einzelne Schicht mit einer hohen akkustischen Impedanz auf das Vibrationsübertragungsplatte montiert ist. Andererseits gehört bei der Anordnung dieses Ausführungsbeispiels der Rand (7a) an dem die Vibration ankommt zur unteren Schicht, welche aus einem Material mit einer geringen akkustischen Impedanz besteht, so daß die Amplitude einer an diesem Rand reflektierten Welle verringert wird.
In der Anordnung gemäß Fig. 7A ist die Breite der unteren Schicht 7-1 größer als die der oberen Schicht 7-2, so daß der Rand 7a in Richtung einer Vibrationseingangsseite mit Bezug auf den Rand 7b verschoben ist. In der Anordnung gemäß Fig. 7B besitzt die obere Schicht und die untere Schicht eine gleiche Breite. Auf jeden Fall gehört der Rand 7a an dem die Vibrationsausbreitung von einer durch einen Pfeil angezeigten Richtung anliegt, zur unteren Schicht 7-1 mit einer geringen akkustischen Impedanz.
Die Amplitude der reflektierten Welle ist daher gering.
Die in Fig. 7A gezeigte Anordnung zeigt hinsichtlich der Verringerung der am Rand 7a reflektierten Welle eine größere Wirkung, da die Änderung hinsichtlich der akkustischen Impedanzen des vibrationsisolierenden Gliedes 7, welches auf der Vibrationsübertragungsplatte 8 montiert ist, gleichmäßig aus der Vibrationsübertragungsrichtung gesehen erfolgt (die akkustische Impedanz zwischen den Rändern 7a und 7b wird durch die untere Schicht 7-1 vorgegeben).
Ein-Material für die obere Schicht 7-2 besteht, wie beim herkömmlichen Glied, aus dem vibrationsisolierenden Glied mit einer hohen akkustischen Impedanz. Das Material für die untere Schicht 7-1 besteht aus einem drucksensitiven Adhesiv bzw. Klebemittel oder einem Adhesiv (beispielsweise Acrylharz oder Harz auf Vinylbasis) mit einer geringen akkustischen Impedanz oder einem doppelbeschichteten Band (unabängig von der Anwesenheit/Abwesenheit einer Basis), welche ein derartiges drucksensitives Adhesiv oder ein Adhesiv aufweist. Durch Verwendung eines derartigen adhesiven Materials zum Ausbilden einer unteren Schicht kann die Haftstärke zwischen der Vibrationsübertragungsplatte 8 und dem vibrationsisolierenden Glied 7 verbessert werden. Im Vergleich zu einer einzigen Schicht mit einer oberen Schicht von geringer Haftstärke kann der Energieübertragunswirkungsgrad von der Vibrations-Übertragungsplatte 8 zum vibrationsisolierenden Glied 7 verbessert werden, wodurch sich entsprechend der vibrationsisolierende Effekt erhöht.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel muß die untere Schicht 7-1 nicht auf der Vibrationsübertragungsplatte 8 haften. Es kann auch ein Material mit einer geringeren akkustischen Impedanz als der Impedanz eines Materials für die obere Schicht durch Anlegen einer Kraft an die äußeren Randabschnitte der unteren Schicht in festen Kontakt mit der Vibrationsübertragungsplatte gebracht werden, wodurch man einen Effekt zur Verringerung der reflektierten Welle durch die montierte Endoberfläche erhält.

Weiteres Ausführungsbeispiel (Fig. 8 und 9)

Die Fig. 8 zeigt einen Aufbau in der die Anzahl der Schichten des vibrationsisolierenden Gliedes 7 erhöht wurde. Wie in Fig. 8 dargestellt, kann die Anzahl der Schichten drei oder mehr sein. Wenn in diesem Fall die akkustischen Impedanzen der unteren, mittleren und oberen Schichten als pC&sub7;&submin;&sub1;, pC&sub7;&submin;&sub2;, und pC&sub7;&submin;&sub3; definiert sind, so werden sie derart ausgewählt, daß sie die folgenden Bedingungen erfüllen:
pC&sub7;&submin;&sub1; < pC&sub7;&submin;&sub2; < pC&sub7;&submin;&sub3;
Im vorherstehend genannten Mehrschichtenaufbau wird für die untere Schicht eine untere akkustische Impedanz pC&sub7;&submin;&sub1; eingestellt, wodurch die durch die montierte Oberfläche reflektierte Welle weiter verringert werden kann. Selbst wenn die akkustische Impedanz pC&sub7;&submin;&sub1; verringert wird, kann die Ausbildung der mittleren Schicht mit einer mittleren akkustischen Impedanz pC&sub7;&submin;&sub2; eine Verbesserung der Vibrationsenergie-Übertragungseffizienz hervorrufen, wodurch die Dämpfungsrate ansteigt.
In einem Mehrschichtenaufbau mit drei oder mehreren Schichten, wie in Fig. 9 dargestellt, werden die Montageränder von der oberen Schicht zur unteren Schicht in Richtung der Vibrationseingangsrichtung verschoben, wodurch sich die Antivibrationswirkungsweise durch das gleiche Prinzip wie das vorherstehend beschriebene verbessert werden kann. Genauer gesagt kann, wenn die Anzahl der Schichten des vibrationsisolierenden Gliedes erhöht wird, und die Dicke einer jeden Schicht verringert wird, und wenn ein horizontaler Abstand 7c zwischen den Montagerändern der Schichten erhöht wird, eine Änderungsrate in den akkustischen Impedanzen an den Montagerändern verringert werden, wodurch die reflektierte Welle weiter verringert wird.
Wie vorherstehend beschrieben, kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine an einem Rand zwischen einer Vibrationsübertragungsplatte und einem vibrationsisolierenden Glied reflektierte Vibrationswelle verringert werden, wodurch sich eine genaue Erfassung einer Koordinatenposition mit dem Vibrationseingabestift durchgeführt werden kann.
Wie vorherstehend beschrieben, kann erfindungsgemäß an einer Endoberfläche einer Übertragungsplatte an seinen äußeren Randabschnitten an denen ein vibrationsisolierendes Glied montiert ist, eine reflektierte Welle sehr stark verringert werden, wodurch das während der Vibrationserfassung auftretende Rauschen verringert wird, und die Erfassungsgenauigkeit erhöht wird.
Es ist ein Koordinateneingabegerät beschrieben, zum Erfassen einer von einem Vibrationseingabestift übertragenen Vibration mittels einer Vielzahl von Vibrationssensoren, welche an einem Vibrationsübertragungsglied angeordnet sind.
Die Koordinaten des Vibrationseingabestifts werden anhand der benötigten Vibrationsausbreitungszeit zwischen der Position des Vibrationseingabestifts und den Positionen der Vibrationssensoren bestimmt. Ein vibrationsisolierendes Glied ist in einem äußeren Randabschnitt des Vibrationsübertragungsglieds ausgebildet. Das vibrationsisolierende Glied besitzt einen mehrschichtigen Aufbau mit einer Vielzahl von vibrationsisolierenden Schichten, welche derart ausgebildet sind, daß eine näher an der Vibrationsübertragungsplatte liegende Schicht eine geringere akkustische Impedanz aufweist als die einer von der Vibrationsübertragungsplatte weiter entfernt liegenden Schicht.

Claims

1. Koordinateneingabegerät zum Erfassen einer von einem Vibrationseingabestift (3) zu einer Vielzahl von Vibrationssensoren (6a bis 6c) übertragenen Vibration, wobei die Sensoren auf einem Vibrationsübertragungsglied (8) angeordnet sind, und zum Bestimmen der Koordinaten des Vibrationseingabestiftes (3) aus den benötigten Vibrationsausbreitungszeiten zwischen einer Position des Vibrationseingabestiftes zu den Positionen der Vibrationssensoren, mit:

einem Vibrationsabsorptionsglied (7), welches an den äußeren Randabschnitten des Vibrationsübertragungsgliedes (8) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß

das vibrationsabsorbierende Glied (7) einen Mehrschichtenaufbau aufweist, mit einer Vielzahl von vibrationsisolierenden Schichten (7-1, 7-2), die derart ausgebildet sind, daß eine dem Vibrationsübertragungsglied (8) näher liegende Schicht eine geringere akkustische Impedanz aufweist als eine von dem Vibrationsübertragungsglied (8) weiter entfernt liegende Schicht.

2. Gerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

eine Breite einer jeden Schicht des vibrationsabsorbierenden Gliedes (7) in der dem Vibrationsübertragungsglied (8) näher liegenden Schicht vergrößert ist.

3. Gerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Schichten des vibrationsabsorbierenen Glieds (7) mittels eines Klebemittels oder eines drucksensitiven Klebemittels aneinander haften.

4. Gerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

das Vibrationsübertragungsglied (8) ein transparentes Glied aufweist und unter dem Vibrationsübertragungsglied (8) eine anzeige angeordnet ist.

5. Koordinateneingabegerät mit:

einem Vibrationseingabestift (3) zum Eingeben einer Vibration;

einem Vibrationsübertragungsglied (8) zum Übertragen der durch den Vibrationseingabestift (3) eingegebenen Vibration; einem Vibrationsabsorbtionsglied (7), welches an einem äußeren Randabschnitt des Vibrationsübertragungsgliedes (8) angeordnet ist;

einer Vielzahl von Vibrationserfassungsvorrichtungen (6a bis 6c), welche auf dem Vibrationsübertragungsglied (8) angeordnet sind; und

einer Steuervorrichtung (1) zum Berechnen einer Koordinatenposition des Vibrationseingabestifts (3) mittels der benötigten Vibrationsausbreitungszeiten zwischen der Position des Vibrationseingabestifts und den Positionen der Vielzahl von Vibrationserfassungsvorrichtungen (6a bis 6c) dadurch gekennzeichnet, daß

das Vibrationsabsorptionsglied (7) einen Mehrschichtenaufbau aufweist, der aus einer Vielzahl von Schichten (7-1, 7-2) besteht, die derart ausgebildet sind, daß eine dem Vibrationsübertragungsglied (8) näher liegende Schicht eine geringere akkustische Impedanz aufweist, als eine vom Vibrationsübertragungsglied (8) weiter entfernt liegende Schicht.

6. Gerät nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

eine Breite einer jeden Schicht des Vibrationsabsorptionsgliedes (7) in der dem Vibrationsübertragungsglied (8) näher liegenden Schicht vergrößert ist.

7. Gerät nach Patenanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten des Vibrationsabsorptionsgliedes (7) mittels eines Klebemittels oder eines drucksensitiven Klebemittels aneinander haften.

8. Gerät nach Patentanspruch 5, gekennzeichnet durch, eine Vorrichtung zum Erhalten eines Hüllkurvensignals (421) der mittels der Vibrationserfassungsvorrichtung erfaßten Vibration; und

einer Vorrichtung zum Erhalten eines Phasenkurvensignals (422) der erfaßten Vibration,

wobei die Steuervorrichtung (1) die Vibrationsausbreitungszeiten aus dem Hüllkurvensignal und dem Phasenkurvensignal berechnet.

9. Gerät nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

das Vibrationsübertragungsglied (8) ein transparentes Glied aufweist, und unterhalb des Vibrationsübertragungsgliedes (8) eine Anzeige (11) angeordnet ist.