JP2655704B2 - Method for determining effective area in coordinate input device - Google Patents
Method for determining effective area in coordinate input deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、座標入力装置における有効領域決定方法、
詳しくは、振動伝達板の縁位置に振動センサを設定して
いる板波を用いた座標入力装置における有効領域決定方
法に関するものである。The present invention relates to a method for determining an effective area in a coordinate input device,
More specifically, the present invention relates to a method for determining an effective area in a coordinate input device using a plate wave in which a vibration sensor is set at an edge position of a vibration transmission plate.
［従来の技術］ 従来より、手書き文字や図形等のコンピュータの処理
装置に入力させるデバイスとして、入力ペンとタブレッ
トからなる座標入力装置がある。2. Description of the Related Art Conventionally, there is a coordinate input device including an input pen and a tablet as a device for inputting a handwriting character, a graphic, or the like to a computer processing device.
座標検出に係る方式にも様々なものが挙げらるが、そ
の中に弾性波を用いたものがある。There are various methods related to coordinate detection, and among them, there is a method using an elastic wave.
この方式では、振動伝達板（タブレットの座標入力面
をなしている）上に入力ペンを接触させ、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、各振動センサに
よる指示座標位置を算出するものである。In this method, an input pen is brought into contact with a vibration transmission plate (which forms a coordinate input surface of a 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. I do. Then, the designated coordinate position by each vibration sensor is calculated.
この方式の座標入力装置の最大の利点は、入力タブレ
ットの構造が非常に簡単であり、且つ低コストで提供で
きることにある。The greatest advantage of this type of coordinate input device is that the structure of the input tablet is very simple and can be provided at low cost.
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、これまでのこの方式を採用した座標入
力装置においては、振動を検出するセンサの位置や、振
動ペンの駆動条件、更には伝播速度等を考慮してはい
ず、振動伝達板の寸法等の確固たる技術が確立していな
かつたため、これら各条件の変動に対応できないという
問題があつた。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional coordinate input device employing this method, the position of the sensor for detecting vibration, the driving condition of the vibrating pen, the propagation speed, and the like are not taken into consideration. However, there has been a problem that it is not possible to cope with the fluctuation of each of these conditions because a firm technique such as the dimensions of the vibration transmission plate has not been established.
本発明はかかる従来技術に鑑みなされたものであり、
振動伝達板の縁位置に振動センサを設定している板波を
用いた座標入力装置において、反射波の影響を受けずに
精度良く座標を検出できる有効領域を容易に決定するこ
とを可能ならしめる座標入力装置における有効領域決定
方法を提供しようとするものである。The present invention has been made in view of such prior art,
In a coordinate input device using a plate wave in which a vibration sensor is set at an edge position of a vibration transmission plate, it is possible to easily determine an effective area in which coordinates can be accurately detected without being affected by a reflected wave. An object of the present invention is to provide a method for determining an effective area in a coordinate input device.
［課題を解決するための手段］及び［作用］ この課題を解決するため、本発明は有効領域を以下の
ようにして決定する。すなわち、 座標入力部から発生した板波振動の直接波及び反射波
のうち、前記直接波の特定位置を、振動伝達板の縁に設
けられた複数の振動センサにより検出し、当該振動セン
サより得られた信号のエンベロープの特定位置を検出す
ることで各振動センサまでの振動伝達時間を決定し、当
該振動伝達時間に基づいて前記振動伝達板内の有効領域
における前記座標入力部の位置を検出する装置における
前記有効領域の決定方法であって、 前記有効領域は矩形領域であって、 前記反射波が、前記直接波の特定位置より遅れて到達
するようになる点位置を、前記有効領域の四隅の点位置
として決定する。[Means for Solving the Problem] and [Operation] In order to solve the problem, the present invention determines an effective area as follows. That is, of the direct wave and the reflected wave of the plate wave vibration generated from the coordinate input unit, the specific position of the direct wave is detected by a plurality of vibration sensors provided at the edge of the vibration transmission plate, and obtained by the vibration sensor. A vibration transmission time to each vibration sensor is determined by detecting a specific position of the envelope of the received signal, and a position of the coordinate input unit in an effective area in the vibration transmission plate is detected based on the vibration transmission time. The method of determining an effective area in an apparatus, wherein the effective area is a rectangular area, and a point position at which the reflected wave arrives later than a specific position of the direct wave is set at four corners of the effective area. Is determined as the point position.
［実施例］ 以下、添付図面に従つて本発明に係る実施例を詳細に
説明する。Embodiment An embodiment according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
＜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 Apparatus Configuration (FIG. 1)> FIG. 1 shows the structure of a coordinate input apparatus according to the present 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つ
て、振動ペン３内のペン先を振動させるものである。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、振動ペン３による座標入力はこの振動伝達板８
上をタツチさせることで行う。また、実際には、図示の
実線で示す符号Ａの領域（以下、有効エリアという）内
を振動ペン３で指定することを行なう。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, reference numeral 1 denotes an arithmetic control circuit for controlling the entire apparatus and calculating a coordinate position. A vibrator driving circuit 2 vibrates a pen tip in the vibrating pen 3. 8
Is a vibration transmission plate made of a transparent member such as an acrylic or glass plate.
This is done by touching the top. Actually, the inside of the area indicated by the symbol A (hereinafter referred to as an effective area) indicated by a solid line in the drawing is designated by the vibration pen 3. An anti-reflection member 7 is provided on the outer periphery of the vibration transmission plate 8 to prevent (reduce) the reflected vibration from returning to the center.
Vibration sensors 6a to 6c for converting mechanical vibrations into electric signals, such as piezoelectric elements, are fixed at the illustrated positions at the boundaries.
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。11
はCRT（或いは液晶表示器）等のドツト単位の表示が可
能なデイスプレイであり、振動伝達板８の背後に配置し
ている。そして、デイスプレイ駆動回路10の駆動により
振動ペン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
ることが可能になつている。すなわち、検出された振動
ペン３の座標に対応したデイスプレイ11上の位置にドツ
ト表示が行われ、振動ペン３により入力された点、線な
どの要素により構成される画像はあたかも紙に書き込み
を行つたように振動ペンの軌跡の後に現れる。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 and control circuit 1. 11
A display, such as a CRT (or a liquid crystal display), capable of displaying in units of dots, is arranged behind the vibration transmission plate 8. By driving the display drive circuit 10, a dot is displayed at a position traced by the vibration pen 3, and the dot can be seen through the vibration transmission plate 8 (because it is made of a transparent member). That is, dots are displayed at positions on the display 11 corresponding to the detected coordinates of the vibrating pen 3, and an image composed of elements such as points and lines input by the vibrating pen 3 is written as if written on paper. Appears after the trajectory of the vibrating pen as it did.
また、このような構成によればデイスプレイ11にはそ
のメニユー表示を行ない、振動ペン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
動ペン３を接触させるなどの入力方式を用いることもで
きる。Further, according to such a configuration, an input method such as displaying the menu on the display 11 and selecting the item with the vibrating pen 3 or displaying a prompt to bring the vibrating pen 3 into contact with a predetermined position is adopted. It can also be used.
第２図に実施例の振動ペン３の構造（断面図）を示
す。FIG. 2 shows the structure (cross-sectional view) of the vibration pen 3 of the embodiment.
振動ペン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の駆動信号は演算制御回
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によつて所定
のゲインで増幅された後、振動子４に印加される。The vibrator 4 built in the vibrating pen 3 is driven by the vibrator drive circuit 2. The driving signal of the vibrator 4 is supplied as a low-level pulse signal from the arithmetic and control circuit 1, amplified by a vibrator driving circuit 2 capable of low impedance driving with a predetermined gain, and then applied to the vibrator 4. You.
電気的な駆動信号は振動子４によつて機械的な超音波
振動に変換され、ホーン部（ペン先）５を介して振動伝
達板８に伝達される。The electric drive signal is converted into mechanical ultrasonic vibration by the vibrator 4 and transmitted to the vibration transmitting plate 8 via the horn (pen point) 5.
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。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。Here, the vibration frequency of the vibrator 4 is selected to a value that can generate a plate wave on the vibration transmission plate 8 made of acrylic, glass, or the like. In driving the vibrator, a vibration mode in which the vibrator 4 mainly vibrates in the vertical direction in FIG. 2 with respect to the vibration transmission plate 8 is selected. 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 wave transmitted to the vibration transmission plate 8 as described above is a plate wave, and has an advantage that the surface of the vibration transmission plate is less susceptible to scratches and obstacles than surface waves.
尚、以上の構成における実施例の振動伝達板８の寸法
及び反射防止材７の装着位置、更には振動センサ6a〜6c
の配置位置等の特定に係る原理の詳細は後述する。In the above configuration, the dimensions of the vibration transmission plate 8 and the mounting position of the antireflection member 7 of the embodiment, and the vibration sensors 6a to 6c
Details of the principle relating to the specification of the arrangement position and the like will be described later.
＜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5ms毎）に振動子駆動回路２に振動ペン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、振動ペン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、そして振動ペ
ンの座標位置を算出する。<Description of Arithmetic Control Circuit (FIG. 3)> In the configuration described above, the arithmetic control circuit 1 causes the vibrator drive circuit 2 to output a signal for driving the vibrator 4 in the vibrating pen 3 at predetermined intervals (for example, every 5 ms). At the same time as the output, the internal timer (consisting of a counter) starts timing. Then, the vibration generated from the vibration pen 3 arrives with a delay according to the distance to the vibration sensors 6a to 6c.
The vibration waveform detection circuit 9 detects a signal from each of the vibration sensors 6a to 6c and generates a signal indicating a timing of arrival of vibration at each vibration sensor by a waveform detection process described later. Of the vibration sensors 6a to 6c are detected, and the coordinate position of the vibration pen is calculated.
そして、演算制御回路１はこの算出された振動ペン３
の座標位置情報を基に、デイスプレイ駆動回路10を駆動
して、デイスプレイ11による表示動作を制御する。Then, the arithmetic control circuit 1 calculates the calculated vibration pen 3
The display drive circuit 10 is driven on the basis of the coordinate position information to control the display operation by 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 an internal configuration of the arithmetic and control circuit 1 in the embodiment, and each component and its operation outline will be described 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、
動作手順を記憶したROM、そしてワークエリアに使用す
るRAM等を内蔵している。33は不図示の基準クロツクを
計時するタイマ（カウンタより構成されている）であつ
て、振動子駆動回路２に振動ペン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、これによつて、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, reference numeral 31 denotes a microcomputer for controlling the arithmetic control circuit 1 and the entire coordinate input device, and includes an internal counter,
It has a built-in ROM that stores operating procedures and a RAM that is used for the work area. Reference numeral 33 denotes a timer (consisting of a counter) for measuring a reference clock (not shown), which outputs a start signal for starting driving the vibrator 4 in the vibrating pen 3 to the vibrator driving circuit 2. Then, the timing is started. That is, by this, the start of timing and the timing of occurrence of vibration are synchronized.
その他各構成要素となる回路は順を追つて説明する。 Other components will be described 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ポート
35を介して、ラツチ回路34a〜34cに入力される。ラツチ
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33の計時値をラツチす
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、ラツチ回路34a
〜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、振動ペン３による振動伝達板
８上の座標位置を算出する。そして、I/Oポート37を介
してデイスプレイ駆動回路10に算出した座標位置情報を
出力することにより、例えばデイスプレイの対応する位
置にドツト等を表示する。Each vibration sensor 6a obtained via the signal waveform detection circuit 9
~ 6c vibration arrival timing signal is detected signal input port
Via 35, it is input to latch circuits 34a to 34c. The latch circuits 34a to 34c correspond to the vibration sensors 6a to 6c, and when each receives a timing signal which is a signal of the corresponding vibration sensor, it latches the time value of the timer 33 at that time. When the determination circuit 36 determines that all the detection signals have been received, the determination circuit 36 outputs a signal to that effect to the microcomputer 31. When the microcomputer 31 receives this signal from the determination circuit 36, the latch circuit 34a
The time required to reach the vibration sensor from .about.34c is read, and the coordinate position on the vibration transmission plate 8 by the vibration pen 3 is calculated through a predetermined calculation. Then, by outputting the calculated coordinate position information to the display drive circuit 10 via the I / O port 37, for example, a dot or the like is displayed at a position corresponding to the display.
＜振動伝播時間検出の説明（第４図、第５図）＞ 以下、振動センサまでの振動到達時間の計測の原理を
説明する。<Description of Vibration Propagation Time Detection (FIGS. 4 and 5)> Hereinafter, the principle of measuring the vibration arrival time up to the vibration sensor will be described.
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 is a diagram for explaining a detection waveform input to the signal waveform detection circuit 9 and a process of measuring a vibration transmission time based on the detection waveform. In the following, description will be made using the vibration sensor 6a, but 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つて開始することは
既に説明した。It has already been described 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へは信号41
が印加されている。At this time, a signal 41 is sent from the vibrator drive circuit 2 to the vibrator 4.
Is applied.
この信号によつて、振動ペン３から振動伝達板８に伝
達された超音波振動は、振動センサ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。According to this signal, the ultrasonic vibration transmitted from the vibration pen 3 to the vibration transmission plate 8 travels for a time tg corresponding to the distance to the vibration sensor 6a, and is detected by the vibration sensor 6a. A signal indicated by reference numeral 42 in the drawing 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 embodiment is a plate wave. Therefore, the relation between the envelope 421 and the phase 422 of the detected waveform with respect to the propagation distance in the vibration transmission plate 8 depends on the transmission distance during the vibration transmission. Change.
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422の位相速度を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 traveling speed of the envelope 421, that is, the group velocity is Vg, and the phase velocity of the phase 422 is Vp. The distance between the vibration 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、振動ペン３お
よび振動センサ6aの間の距離ｄ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２つの振動センサ6b,6cと振動ペン３
の距離も同様の原理で表わされる。First, focusing only on the envelope 421, the speed is Vg. When a point on a specific waveform, for example, a peak is detected as a signal indicated by 43 in the drawing, a distance between the vibration pen 3 and the vibration sensor 6a is obtained. d is the vibration transmission time tg
D = Vg · tg This equation relates to one of the vibration sensors 6a,
According to the same formula, the other two vibration sensors 6b and 6c and the vibration pen 3
Is expressed by 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。Further, in order to determine coordinate values with higher accuracy, processing based on the detection of the phase signal 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53で所定幅の窓信号44を生成し、位相信号422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離は ｄ＝ｎ・λｐ＋Vp・tp … となる。ここでλｐは弾性波の波長、ｎは整数である。The time from a specific detection point of the phase waveform signal 422, for example, the application of vibration to the zero crossing point after passing the peak, is tp (obtained by generating the window signal 44 having a predetermined width with the signal 53 and comparing with the phase signal 422). Then, the distance between the vibration sensor and the vibration pen is d = n · λp + Vp · tp. Here, λp is the wavelength of the elastic wave, and n is an integer.
前記、式と式から上記の整数ｎは ｎ＝［Vg・tg−Vp・tp）／λｐ＋1/N］ … と表される。 From the above formulas and formulas, the above integer n is expressed as n = [Vg · tg−Vp · tp) / λp + 1 / N]
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、±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
に代入することで、振動ペン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。Here, N is a real number other than 0, and an appropriate numerical value is used. For example, if N = 2 and if within ± 1/2 wavelength, then n
Can be determined. By substituting n obtained as described above for the distance between the vibration pen 3 and the vibration sensor 6a, the distance between the vibration pen 3 and the vibration sensors 6b and 6c can be accurately measured.
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 transmission times tg and tp described above are performed by the signal waveform detection circuit 9. The 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によつて検出される。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
つて所定波形のエンベロープ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. The amplified signal is input to the envelope detection circuit 52, and only the envelope of the detection signal is extracted. The peak timing of the extracted envelope is detected by an envelope peak detection circuit 53. As the peak detection signal, a signal Tg (signal 53), which is an envelope delay time detection signal having a predetermined waveform, is formed by a Tg signal detection circuit 54 composed of a monomultivibrator or the like, and is input to the arithmetic and control circuit 1.
また、この信号Tgは単安定マルチバイブレータ55（信
号44を発生させる），コンパレートレベル供給回路56を
経て、遅延時間調整回路57によつ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Tpが演算制御回路１に供給されることにな
る。The signal Tg passes through a monostable multivibrator 55 (generates the signal 44) and a comparator level supply circuit 56, and is compared with the original signal delayed by the delay time adjustment circuit 57. Supplied to 58. Then, the phase delay time signal Tp is supplied from the comparator Tp detection circuit 58 to the arithmetic and 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 other vibration sensors 6b and 6c are provided with the same circuit.
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Tg1〜ｈ、位相遅延時間Tp1〜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。Therefore, if the number of sensors is generalized to h, h detection signals of envelope delay times Tg1 to h and phase delay times Tp1 to h are input to the arithmetic and control circuit 1.
そして、演算制御回路１では上記のTg1〜ｈ、Tp1〜ｈ
信号を入力ポート35から入力し、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）をラツチ回
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、ラツチ回路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ツチされることにな
る。In the arithmetic and control circuit 1, the above Tg1 to h, Tp1 to h
A signal is input from the input port 35, and the timing 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 vibration pen, the latch circuits 34 to 34c are latched with data indicating the delay time of the envelope and the phase of each of the vibration sensors 6a to 6c. .
＜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。<Description of Coordinate Position Calculation (FIG. 6)> Next, the principle of actually detecting the coordinate position on the vibration transmission plate 8 by the vibration pen 3 will be described.
今、振動伝達板８上の振動センサ6aの座標をSa（0,
0）、すなわち、原点とし、振動センサ6b,6cの座標位置
をSb（X,0）,Sc（0,Y）とする。そして、振動ペンの座
標Ｐ（x,y）とする。Now, let the coordinates of the vibration sensor 6a on the vibration transmission plate 8 be S a (0,
0), that is, the origin, and the coordinate positions of the vibration sensors 6b, 6c are S b (X, 0) and S c (0, Y). Then, the coordinates of the vibrating pen are set to 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da〜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 described above, when the distance between the vibration pen 3 to the vibration sensors 6a~6c the respective d a to d c,
The obtained P (x, y) is given by the following equation based on the theorem of three squares.
ここで、“X"及び“Y"は振動センサ6aからの振動セン
サ6b,6cの横方向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 vibration pen 3 can be detected in real time.
＜有効領域の特定の説明（第７図〜第９図）＞ 次に、有効エリアＡの特定が如何にしてなされるかを
説明する。<Specification of Effective Area (FIGS. 7 to 9)> Next, how the effective area A is specified will be described.
実施例では、第４図に示したtg及びtpを検出するが、
このtg及びtpの検出点に反射波等がかかると干渉をおこ
し、正確なtg及びtpの値が検出できなくなる。尚、反射
派とは振動伝達板８の端で反射する振動波である。In the embodiment, tg and tp shown in FIG. 4 are detected.
If a reflected wave or the like is applied to the tg and tp detection points, interference occurs, and accurate tg and tp values cannot be detected. The reflection group is a vibration wave reflected at the end of the vibration transmission plate 8.
従つて、本装置の振動伝達板８の有効エリアＡは、そ
のエリア内のいかなる箇所を振動ペン３で指定しても、
振動センサ6a〜6cで検出されるtg,tpにその反射波がか
からない様になつている。Therefore, the effective area A of the vibration transmission plate 8 of the present apparatus can be specified by using the vibrating pen 3 at any point within the area.
The reflected waves are not applied to tg and tp detected by the vibration sensors 6a to 6c.
換言すれば、有効エリアＡの外に伝播していつて反射
してくる反射波の伝達経路と振動センサ6a〜6cに直接伝
播する直接波との伝達経路差が、検出波の波頭からtp検
出点までの時間τ（第７図参照）に群速度Vgを乗じた距
離より大きくなる様にした。In other words, the transmission path difference between the transmission path of the reflected wave propagating out of the effective area A and then reflected and the direct wave directly propagating to the vibration sensors 6a to 6c is the tp detection point from the wave front of the detection wave. (See FIG. 7) and the group velocity Vg.
尚、ここでは、τを決める検出点をtp検出点にした
が、これはtp＞tgの場合であつて、検出方式によりtp＞
tgとなる場合はtg検出点を基準とする。Here, the detection point that determines τ is set to the tp detection point, but this is the case when tp> tg, and tp> tg depending on the detection method.
In the case of tg, the tg detection point is used as a reference.
第８図に本実施例の振動伝達板８を示す。 FIG. 8 shows a vibration transmission plate 8 of this embodiment.
先に説明した様に、実施例の振動センサ6a〜6cは振動
伝達板８の反射防止材７との境界に装着されている。As described above, the vibration sensors 6a to 6c of the embodiment are mounted on the boundary between the vibration transmission plate 8 and the antireflection member 7.
そして、仕様等による有効エリアＡの寸法ａ×ｂを決
定し、その周囲の縦横に図示の如く、W1,W2の未使用領
域を取り、その外周に反射防止材７を装着する。これに
よつて、有効エリアＡに持つ振動伝達板８のサイズが決
定される。Then, the dimensions a × b of the effective area A are determined according to the specifications and the like, and unused areas of W 1 and W 2 are taken in the vertical and horizontal directions around the effective area A as shown in FIG. Thus, the size of the vibration transmission plate 8 in the effective area A is determined.
ここで、直接波の伝播経路をDi、反射波のそれをRiと
すると、先に説明した条件は次式となる。Here, assuming that the propagation path of the direct wave is D i and that of the reflected wave is R i , the condition described above is as follows.
Ri−Di＞Vg・τ となる。従つて、Vgに対応した振動伝達板サイズとす
る。また、Vgは駆動周波数、駆動パルス数、振動伝達板
の板厚に依存する。R i −D i > Vg · τ. Therefore, the vibration transmission plate size is set to correspond to Vg. Vg depends on the drive frequency, the number of drive pulses, and the thickness of the vibration transmission plate.
ところで、第８図に示す様に、長辺部上にセンサ6a〜
6cを配置して対称型とし、振動センサ6aを注目した場
合、直接波と反射波との伝播経路差Ｒ−Ｄが最小にな
る、つまり反射の影響が最大になる入力点は、以下の場
合である。By the way, as shown in FIG. 8, the sensors 6a to 6a
6c is arranged to be symmetrical, and when the vibration sensor 6a is focused, the input point at which the propagation path difference RD between the direct wave and the reflected wave is minimized, that is, the influence of the reflection is maximized is as follows. It is.
先ず、振動伝達板８の横方向においては、注目振動セ
ンサ6aに近い方の側部の最大距離点、つまり、図示の
D2,R2を生成する角部Ｐである。また、振動伝達板８の
縦方向に対しては、最大距離点となる図示のD1,R1を生
成する角部Ｑである。これにより、W1,W2を決定するこ
とができる。First, in the lateral direction of the vibration transmission plate 8, the maximum distance point on the side closer to the vibration sensor of interest 6a,
A corner P that generates D 2 and R 2 . In the vertical direction of the vibration transmission plate 8, it is a corner Q that generates D 1 and R 1 shown in FIG. Thereby, W 1 and W 2 can be determined.
本実施例では、反射防振材７の装着境界で生じる反射
波について考慮しており、各振動センサの配置は対称型
であるので左右のW1、及び上下のW2はそれぞれ等しい。In the present embodiment, consideration is given to the reflected wave generated at the mounting boundary of the reflection vibration isolator 7, and the arrangement of the vibration sensors is symmetrical, so that the left and right W 1 and the upper and lower W 2 are equal.
また、上記条件よりW2,W1は次の式により求まる。但
し、反射影響の限界点をＲ−Ｄ＝Vg・τとした。In addition, W 2 and W 1 can be obtained from the following conditions from the above conditions. However, the limit point of the reflection effect was set to RD = Vg · τ.
先ず、最初に、W2の最小値は、R1にVg・τを加えた距
離が、反射波の経路D1に等しくなる場合である。First, the first, the minimum value of W 2 is a distance obtained by adding the Vg · tau in R 1 is a case where equal to the path D 1 of the reflected wave.
R1＝S2＋（ａ＋3W2）２であるから、 という関係を満足するW2を求めれば良い。 Since R 1 = S 2 + (a + 3W 2 ) 2 , May be obtained the W 2 that satisfies the relationship.
尚、ここでＳ＝Dx/2＋b/2であり、簡単に説明すれば
この“S"はセンサ6a（6b）の有効エリアＡの右端（左
端）を原点としたときの、その横成分の値を意味する。Here, S = D x / 2 + b / 2. In short, this “S” is the horizontal component of the effective area A of the sensor 6 a (6 b) when its origin is at the right end (left end). Mean value.
同様に、 であるから、 （D2＋Vg・τ）２＝R2 2 を満足するW1を得れば良い。Similarly, Since it may be we get W 1 satisfying the (D 2 + Vg · τ) 2 = R 2 2.
因に、W1は先に算出されたW2を用いて表わすと、次の
様になる。In this connection, W 1 is expressed using the W 2 calculated above becomes as follows.
＜他の実施例の説明（第９図）＞ 上述した実施例においては、長辺側に振動センサ6a〜
6cを装着した場合を示したが、振動センサ6a〜6cを第９
図に示すように短辺側にも設けるようにしても良いのは
勿論である。 <Description of Another Embodiment (FIG. 9)> In the above-described embodiment, the vibration sensors 6a to 6a
6c is shown, but the vibration sensors 6a to 6c
Of course, as shown in the figure, it may be provided on the short side as well.
ただし、この場合には、点Ｐを指定した場合の直接波
経路D3、反射波経路R3より、D3＋Vg・τ＝R3の関係から
W1を求める。そして、W2はD4＋Vg・τ＝R4の関係から求
める（この場合には、D3＝D4）。However, in this case, from the relationship of D 3 + Vg · τ = R 3 , from the direct wave path D 3 and the reflected wave path R 3 when the point P is specified.
Determine the W 1. Then, W 2 is obtained from the relationship of D 4 + Vg · τ = R 4 (in this case, D 3 = D 4 ).
更に、駆動パルス数によりVgが変動するだけでなく、
τも変動する。駆動パルス数をNpとするとτとの間に次
の関係が成り立つ。Furthermore, not only does Vg vary with the number of drive pulses,
τ also varies. Assuming that the number of drive pulses is Np, the following relationship is established with τ.
τ＝（Np＋α）・Tp ここでTpは振動の周期、αは定数であり、振動伝達板
の寸法、振動ペン３、振動センサ６の時により影響する
が、一度決定すればそれ以降は一定である。従つて、駆
動周波数が一定になればτはNpの関数となる。τ = (Np + α) · Tp where Tp is the period of vibration and α is a constant, which is affected by the size of the vibration transmission plate, the vibration pen 3 and the vibration sensor 6, but is fixed once it is determined once. is there. Therefore, if the driving frequency becomes constant, τ becomes a function of Np.
また、前述した実施例において、τは防振材の特性に
より減少させられる。防振材装着境界により生じる反射
波の振幅レベルは、振動伝達板端面で生じる反射波の数
％であり、これにより直接波に与える影響度合が軽減さ
れ、それを時間軸上で表現した値をβ、防振材の特性を
考慮したのをτ′とすると τ′＝τ−β で表わされ、これにより前記振動伝達板寸法を決定する
ことにより、より小型化が実現する。Further, in the above-described embodiment, τ is reduced by the characteristics of the vibration isolator. The amplitude level of the reflected wave generated by the mounting boundary of the vibration isolating material is several percent of the reflected wave generated at the end face of the vibration transmission plate, which reduces the degree of influence on the direct wave, and expresses the value expressed on the time axis. β, where τ ′ is considered in consideration of the characteristics of the vibration isolating material, τ ′ = τ−β. By determining the dimensions of the vibration transmission plate, the size can be further reduced.
以上、説明した様に本実施例によれば、振動ペンより
発生して固定された振動センサへ伝播する直接波と反射
波の関係で、少なくとも反射波が直接波検出を妨害する
ことがない範囲で、最大の座標有効エリアを持たせるこ
とが可能となる。換言すれば、与えられた有効エリアを
持つ高精度の座標入力装置を、最小の振動伝達板の寸法
で提供することが可能となる。As described above, according to the present embodiment, in the relationship between the direct wave and the reflected wave generated from the vibration pen and propagated to the fixed vibration sensor, at least the range in which the reflected wave does not interfere with the detection of the direct wave. Thus, it is possible to have the maximum coordinate effective area. In other words, it is possible to provide a highly accurate coordinate input device having a given effective area with the minimum size of the vibration transmission plate.
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、振動伝達板の縁
位置に振動センサを設定している板波を用いた座標入力
装置において、反射波の影響を受けずに精度良く座標を
検出できる有効領域を容易に決定することが可能にな
る。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, in a coordinate input device using a plate wave in which a vibration sensor is set at an edge position of a vibration transmission plate, the coordinate input device can be accurately controlled without being affected by a reflected wave. An effective area in which coordinates can be detected can be easily determined.
第１図は本実施例の座標入力装置のブロツク構成図、 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図は直接波に対する反射波の許容遅延時間τを説明
するための図、 第８図は実施例における振動伝達板と座標入力の有効領
域との関係を示す図、 第９図は他の実施例における振動伝達板と座標入力の有
効領域との関係を示す図である。 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、31……マイクロコン
ピユータ、33……タイマ、34a〜34c……ラツチ回路、35
……検出信号入力ポート、36……判定回路、37……I/O
ポートである。FIG. 1 is a block diagram of a coordinate input device of the present embodiment, and FIG. 2 is a diagram showing a structure of a vibration pen. FIG. 3 is a diagram showing the internal configuration of the arithmetic and control circuit in the embodiment, FIG. 4 is a diagram for explaining the distance measurement between the vibration pen and the vibration sensor, and FIG. 5 is a signal waveform detection circuit in the embodiment. FIG. 6 is a diagram illustrating the principle of calculating the coordinate position, FIG. 7 is a diagram illustrating an allowable delay time τ of a reflected wave with respect to a direct wave, and FIG. FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a vibration transmission plate and an effective area for inputting coordinates in another embodiment. FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a vibration transmission plate and an effective area for inputting coordinates in another embodiment. In the figure, 1... Arithmetic control circuit, 2.
…… vibrating pen, 4 …… vibrator, 6a-6c …… vibration sensor,
7 Vibration-proof material, 8 Vibration transmission plate, 31 Microcomputer, 33 Timer, 34a-34c Latch circuit, 35
…… Detection signal input port, 36 …… Judgment circuit, 37 …… I / O
Port.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 兼子 潔 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 鴨野 武志 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 柳沢 亮三 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−106821（ＪＰ，Ａ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Kiyoshi Kaneko, Inventor 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Takeshi Kamono 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inside (72) Inventor Ryozo Yanagisawa 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (56) References JP-A-63-106821 (JP, A)
Claims (1)
及び反射波のうち、前記直接波の特定位置を、振動伝達
板の縁に設けられた複数の振動センサにより検出し、当
該振動センサより得られた信号のエンベロープの特定位
置を検出することで各振動センサまでの振動伝達時間を
決定し、当該振動伝達時間に基づいて前記振動伝達板内
の有効領域における前記座標入力部の位置を検出する装
置における前記有効領域の決定方法であって、 前記有効領域は矩形領域であって、 前記検出センサそれぞれに対し、前記反射波が、前記直
接波の特定位置より遅れて到達するようになる点位置
を、前記有効領域の四隅の点位置として決定することを
特徴とする座標入力装置における有効領域決定方法。1. A specific position of a direct wave and a reflected wave of a plate wave vibration generated from a coordinate input unit are detected by a plurality of vibration sensors provided at an edge of a vibration transmission plate, and the vibration is detected. A vibration transmission time to each vibration sensor is determined by detecting a specific position of an envelope of a signal obtained from the sensor, and a position of the coordinate input unit in an effective area in the vibration transmission plate based on the vibration transmission time. The effective area is a method for determining the effective area in a device for detecting the detection area, wherein the effective area is a rectangular area, and the reflected wave reaches each of the detection sensors with a delay from a specific position of the direct wave. A method for determining an effective area in a coordinate input device, comprising: determining the following point positions as point positions at four corners of the effective area.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28386788A JP2655704B2 (en) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | Method for determining effective area in coordinate input device |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP28386788A JP2655704B2 (en) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | Method for determining effective area in coordinate input device |
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|---|---|
| JPH02130618A JPH02130618A (en) | 1990-05-18 |
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