JP3320138B2 - 座標入力装置及び方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は座標入力装置に関し、た
とえば振動ペンから入力された弾性波振動を振動伝達板
に複数設けられたセンサにより検出して、前記振動ペン
から振動伝達板に入力された弾性波振動の伝達時間に基
づき、振動ペンによる振動入力点の座標を検出する座標
入力装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常この種の装置においては、振動ペン
から発生した振動が振動伝達板の所定位置に設けられた
各振動センサに到達するまでに要する時間を計測し、そ
の計時値でもって振動ペンと各振動センサとの距離、ひ
いては振動ペンによる指示座標を算出している。

【０００３】振動センサで検出される振動は、振動ペン
から発生され直接振動センサまで伝搬し到達する直接波
成分以外に、一旦、振動伝達板端面などで反射してから
振動センサに到達する反射波成分がある。座標算出に必
要な直接波成分以外は不要であり、誤って座標を算出す
ることになるため、不要反射波成分の影響を少なくする
必要がある。そのために、反射波のレベルを抑えるため
に、振動伝達板端面付近に防振材を装着し反射波を減衰
させる構成がとられている。この様な構成においても、
座標入力装置外形を小型にしていくと、反射波の影響が
出てく場合がある。装置が小型になると、有効エリアが
防振材に近づいてくるために、振動ペンから防振剤界面
で反射してセンサに到達する反射波の防振材への入射角
度が大きくなる。入射角度が大きくなり９０°に近づく
と、防振材装着界面での反射率が１に近づくために反射
波のレベルが増大し、反射波の影響による座標の誤検出
が生じる場合がある。

【０００４】この問題は、ペン指示位置が、そこからセ
ンサまでの距離が長く、かつ、有効エリア枠近傍（防振
材に近づく）ほど、前記入射角度が大きくなるために顕
著となる。

【０００５】これを解決するために、本願出願人による
先願である特願平４−２３３２９８により、振動伝達板
上に入力された振動入力ペンからの弾性波振動が、振動
センサまで到達する遅延時間を基に、座標指示有効エリ
アにおける前記ペン指示位置の領域を判定し、防振材界
面で反射してセンサに到達する反射波の防振剤への入射
角が大きく、反射波の影響を受けやすいセンサのデータ
を用いずに座標算出を行う構成が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図７は、座標入力面に
ＸＹ座標を想定して第１〜第４の４つの象限に分割した
場合の各分割領域における座標算出の説明図である。

【０００７】前記従来例では、各象限毎に、ｘ座標、ｙ
座標を計算するセンサ組として異なる組を用いて計算す
る。

【０００８】すなわち、たとえば第１象限に入力があっ
た場合、防振材装着界面による反射波の影響はセンサ６
ａがもっとも受け易いのでセンサ６ａ以外の信号に基づ
いて計算を行う。例えばこの場合、センサ６ｃ，６ｄの
出力信号でｘ座標を計算し、センサ６ｂ，６ｄの出力信
号でもってｙ座標を計算する。次に入力点が第２象限に
移行した際、今度はセンサ６ｂが影響を受け易いので、
ｘ座標は先の第１象限とおなじ組で計算されるが、ｙ座
標についてはセンサ６ａ，６ｃが用いられる。入力点が
境界を横切るとき、センサ６ａ，６ｃで算出される座標
値に含まれる誤差量と、センサ６ｂ，６ｄで算出される
座標値に含まれる誤差量とが異なる場合があり、図９に
示されるような象限間の段差が生じることがあった。

【０００９】このように振動センサを領域毎に選択し座
標位置算出を行う構成においては、選択された振動セン
サのデータに対する振動伝播速度などの定数ずれ、或は
センサの位置ずれなどによって、領域の切替部分、つま
り選択されるセンサの組が切り換わる部分で座標出力の
不連続が発生することがあった。

【００１０】本発明は上記従来例に鑑みて成されたもの
で、座標入力面の全面にわたって誤差の少ない正確な座
標入力を行うことのできる座標入力装置を提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】及び

【作用】上記目的を達成するために、本発明にかかる座
標入力装置は次のような構成からなる。

【００１２】振動発生手段により入力された振動を検知
する複数の検知手段と、前記振動が入力された位置の座
標値を、前記複数の検知手段の異なる組み合わせによっ
て複数算出する算出手段と、前記算出手段で算出された
座標値に基づいて、前記振動が入力された領域を判定す
る判定手段と、前記判定手段の判定結果に基づいて、前
記算出手段で算出された複数の座標値のうち使用する一
方の座標軸に対する複数の座標値を選択する第１の選択
手段と、前記判定手段の判定結果に基づいて、重み係数
を決定する、前記座標軸とは異なる座標軸に対する座標
値を選択する第２の選択手段と、前記第２の選択手段で
選択された座標値に基づいて、前記第１の選択手段で選
択された複数の座標値それぞれに対する重み係数を決定
する決定手段と、前記第１の選択手段により選択された
複数の座標値と、前記重み係数決定手段で決定されたそ
れぞれの重み係数とから前記振動が入力された位置を算
出する座標算出手段とを有する。

【００１３】また、座標入力方法は次のような構成から
なる。

【００１４】振動発生手段により入力された振動を検知
する複数の検知工程と、前記振動が入力された位置の座
標値を、前記複数の検知手段の異なる組み合わせによっ
て複数算出する算出工程と、前記算出工程で算出された
座標値に基づいて、前記振動が入力された領域を判定す
る判定工程と、前記判定工程の判定結果に基づいて、前
記算出工程で算出された複数の座標値のうち使用する一
方の座標軸に対する複数の座標値を選択する第１の選択
工程と、前記判定工程の判定結果に基づいて、重み係数
を決定する、前記座標軸とは異なる座標軸に対する座標
値を選択する第２の選択工程と、前記第２の選択工程で
選択された座標値に基づいて、前記第１の選択工程で選
択された複数の座標値それぞれに対する重み係数を決定
する決定工程と、前記第１の選択工程により選択された
複数の座標値と、前記重み係数決定工程で決定されたそ
れぞれの重み係数とから前記振動が入力された位置を算
出する座標算出工程とを有する。

【００１５】

【実施例】図１は本実施例に於ける座標入力装置の構造
を示している。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など、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上をタッチすることで行う。また実際
には、図示に実線で示す符号Ａの領域（以下有効エリ
ア）内を振動ペン３で指定する事を行う。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）させるための防振材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〜６ｄが固定されている。

【００１６】９は各振動センサ６ａ〜６ｄ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は液晶表示器等のドット単位の表示が
可能なディスプレイであり、振動伝達板の背後に配置し
ている。そしてディスプレイ駆動回路１０の駆動により
振動ペン３によりなぞられた位置にドットを表示しそれ
を振動伝達板（透明部材からなる）を透かしてみる事が
可能になっている。

【００１７】振動ペン３に内蔵された振動子４は、振動
子駆動回路２によって駆動される。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。

【００１８】電気的な駆動信号は振動子４によって機械
的な超音波振動に変換され、ペン先５を介して振動伝達
板８に伝達される。

【００１９】ここで振動子４の振動周波数はガラスなど
の振動伝達板８に板波を発生する事が出来る値に選択さ
れる。また、振動子駆動の際、振動伝達板８に対して図
２の垂直方向に振動するモードが選択される。また、振
動子４の振動周波数をペン先５を含んだ共振周波数とす
る事で効率のよい振動変換が可能である。

【００２０】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、障害物等の影響を受けにくいという利点を
有する。

【００２１】＜演算制御回路の説明＞上述した構成に於
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〜６ｄまで
の距離に応じて遅延して到達する。

【００２２】振動波形検出回路９は各振動センサ６ａ〜
６ｄ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〜６ｄ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。

【００２３】また演算制御回路１は、この算出された振
動ペン３の位置情報を元にディスプレイ駆動回路１０を
駆動して、ディスプレイ１１による表示を制御したり、
あるいはシリアル、パラレル通信によって外部機器に座
標出力を行う（不図示）。

【００２４】図３は実施例の演算制御回路１の概略構成
を示すブロック図で、各構成要素及びその動作概略を以
下に説明する。

【００２５】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、操作手順を記憶したＲＯＭ、そして計算等に
使用するＲＡＭ、定数等を記憶する不揮発性メモリ等に
よって構成されている。

【００２６】３３は不図示の基準クロックを計時するタ
イマ（例えばカウンタなどにより構成されている）であ
って、振動子駆動回路２に振動ペン３内の振動子４の駆
動を開始させるためのスタート信号を入力すると、その
計時を開始する。これによって、計時開始とセンサによ
る振動検出の同期が取られ、センサ（６ａ〜６ｄ）によ
り振動が検出されるまでの遅延時間が測定できることに
なる。

【００２７】その多各構成要素となる回路は順を追って
説明する。

【００２８】振動波検出回路９より出力される各振動セ
ンサ６ａ〜６ｄよりの振動到達タイミング信号は、検出
信号入力ポート３５を介してラッチ回路３４ａ〜３４ｄ
に入力される。

【００２９】ラッチ回路３４ａ〜３４ｄのそれぞれは、
各信号センサ６ａ〜６ｄに対応しており、対応するセン
サよりのタイミング信号を受信すると、その時のタイマ
３３の計時値をラッチする。こう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。

【００３０】マイクロコンピュータ３１がこの判定回路
３５からの信号を受信すると、ラッチ回路３４ａ〜３４
ｄから各々の振動センサまでの振動到達時間をラッチ回
路より読み取り、所定の計算を行なって、振動伝達板８
上の振動ペン３の座標位置を算出する。そして、Ｉ／Ｏ
ポート３７を介してディスプレイ駆動回路１０に算出し
た座標位置情報を出力することにより、例えばディスプ
レイ１１に対応する位置にドット等を表示することがで
きる。あるいはＩ／Ｏポート３７を開始インターフェー
ス回路に、座標位置情報を出力することによって、外部
機器に座標値を出力することができる。

【００３１】＜振動伝搬時間検出の説明（図４，図５）
＞以下、振動センサ３までの振動到達時間を計測する原
理について説明する。

【００３２】図４は振動波形検出回路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、振動センサ６ａの場合に
ついて説明するが、その他の振動センサ６ｂ，６ｃ，６
ｄについても全く同じである。

【００３３】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と同時に
開始することは既に説明した。この時、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。こ
の信号４１によって、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。

【００３４】この実施例で用いられている振動は板波で
あるため振動伝達板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。ここでエンベロー
プ４２１の進む速度、即ち群速度をＶｇ、そして位相４
２２の位相速度をＶｐとする。この群速度Ｖｇ及び位相
速度Ｖｐ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。

【００３５】まず、エンベロープ４２１にのみ着目する
と、その速度はＶｇであり、ある特定の波形上の点、例
えば変極点や図示４３で示す信号のようにピークを検出
すると、振動ペン３及び振動センサ６ａの間の距離は、
その振動伝達時間をｔｇとして、 ｄ＝Ｖｇ・ｔｇ …（１） で与えられる。この式は振動センサ６ａの一つに関する
ものであるが、同じ式により他の３つの振動センサ６ｂ
〜６ｄと振動ペン３の距離も同様にして表わすことがで
きる。

【００３６】更に、より高精度な座標決定をするため
に、位相信号の検出に基づく処理を行なう。

【００３７】位相波形信号４２２の特定の検出点、例え
ば振動印加から、ある所定の信号レベル４６後のゼロク
ロス点までの時間をｔｐ４５（信号４７に対し所定幅の
窓信号４４を生成し、位相信号４２２と比較することで
得る）とすれば、振動センサと振動ペンの距離は、 ｄ＝ｎ・λｐ＋Ｖｐ・ｔｐ …（２） となる。ここでλｐは弾性波の波長、ｎは整数である。

【００３８】前記（１）式と（２）式から上記の整数ｎ
は、 ｎ＝［（Ｖｇ・ｔｇ−Ｖｐ・ｔｐ）／λｐ＋１／Ｎ］ …（３） と表わされる。

【００３９】ここで、Ｎは“０”以外の実数であり、適
当な値を用いる。例えば、Ｎ＝２とすれば±１／２は長
以内のｔｇ等の変動であれば、ｎを決定することができ
る。上記のようにしてもとめたｎを（２）式に代入する
ことで、振動ペン３及び振動センサ６ａ間の距離を精度
良く測定することができる。上述した２つの振動伝達時
間ｔｇ及びｔｐの測定のため信号４３及び４５の生成
は、振動波形検出回路９により行なわれるが、この振動
波形検出回路９は図５に示すように構成される。

【００４０】図５は、実施例の振動波形検出回路９の構
成を示すブロック図である。

【００４１】図５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、帯域通過フィルタ５１１により
検出信号の余分な周波数成分が除かれ、例えば、絶対値
回路及び、低域通過フィルタ等により構成されるエンベ
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。エンベロープピークのタイミン
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。ピーク検出回路はモノマルチバイブレータ等から
構成されたｔｇ信号検出回路５４によって所定波形のエ
ンベロープ遅延時間検出信号である信号ｔｇ（図４信号
４３）が形成され、演算制御回路１に入力される。

【００４２】一方、５５は信号検出回路であり、エンベ
ロープ検出回路５２で検出されたエンベロープ信号４２
１中の所定レベルの閾値信号４６を越える部分のパルス
信号４７を形成する。５６は単安定マルチバイブレータ
であり、パルス信号４７の最初の立ち上がりでトリガさ
れた所定時間幅のゲート信号４４を開く。５７はｔｐコ
ンパレータであり、ゲート信号４４の開いている間の位
相信号４２２の最初の立ち上がりのゼロクロス点を検出
し、位相遅延時間信号ｔｐ４５が演算制御回路１に供給
されることになる。尚以上説明した回路は振動センサ６
ａに対するものであり、他の振動センサにも同じ回路が
設けられている。

【００４３】＜回路遅延時間補正の説明＞前記ラッチ回
路によってラッチされた振動伝達時間は、回路遅延時間
ｅｔおよび位相オフセット時間ｔｏｆｆを含んでいる。
これらにより生じる誤差は、振動ペン３から振動伝達板
８、振動センサ６ａ〜６ｄへと行なわれる振動伝達の際
に必ず同じ量が含まれる。

【００４４】そこで、例えば図６の原点Ｏの位置から、
例えば振動センサ６ａまでの距離をＲ１（＝Ｘ／２）と
し、原点Ｏにて振動ペン３で入力を行ない実測された原
点Ｏからセンサ６ａまでの実測の振動伝達時間をｔｇ
ｚ’，ｔｐｚ’、また原点Ｏからセンサまでの真の伝達
時間とｔｇｚ，ｔｐｚとすれば、これらは回路遅延時間
ｅｔおよび位相オフセットｔｏｆｆに関して、 ｔｇｚ’＝ｔｇｚ＋ｅｔ …（４） ｔｐｚ’＝ｔｐｚ＋ｅｔ＋ｔｏｆｆ …（５） の関係がある。

【００４５】一方、任意の入力点Ｐ点での実測値ｔ
ｇ’，ｔｐ’は同様に、 ｔｇ’＝ｔｇ＋ｅｔ …（６） ｔｐ’＝ｔｐ＋ｅｔ＋ｔｏｆｆ …（７） となる。この（４）（６），（５）（７）両者の差を求
めると、 tg'-tgz'=(tg+et)-(tgz+et)=tg-tgz …（８） tp'-tpz'=(tp'+et+toff)-(tpz+et+toff)=tp-tpz …（９） となり各伝達時間に含まれる回路遅延時間ｅｔおよび位
相オフセットｔｏｆｆが除去され、原点Ｏの位置から入
力点Ｐの間のセンサ６ａ位置を起点とする距離に応じた
真の伝達遅延時間の差を求めることができ、前記（２）
（３）式を用いればその距離差を求めることができる。

【００４６】振動センサ６ａから原点Ｏまでの距離はあ
らかじめ不揮発性メモリ等に記憶してあり既知であるの
で、振動ペン３と振動センサ６ａ間の距離を決定でき
る。他のセンサ６ｂ〜６ｄについても同様に求めること
ができる。

【００４７】上記、原点Ｏにおける実測値ｔｇｚ’及び
ｔｐｚ’は出荷時に不揮発性メモリに記憶され、（２）
（３）式の計算の前に（８）（９）式が実行され精度の
高い測定ができる。

【００４８】＜座標位置算出の説明（図６）＞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。今、振動伝達板８上の４辺の中点近傍に
４つの振動センサ６ａ〜６ｄを符号Ｓ１〜Ｓ４の位置に
設けると、先に説明した原理に基づいて、振動ペン３の
位置Ｐから各々の振動センサ６ａ〜６ｄの位置までの直
線距離ｄａ〜ｄｄを求めることができる。更に演算制御
回路１でこの直線距離ｄａ〜ｄｄに基づき、振動ペン３
の位置Ｐの座標（ｘ，ｙ）を３平方の定理から次式のよ
うにして求めることができる。

【００４９】 ｘ［ａ，ｂ］＝（ｄａ＋ｄｂ）・（ｄａ−ｄｂ）／２Ｘ …（１０−ａ） ｘ［ｃ，ｄ］＝（ｄｃ＋ｄｄ）・（ｄｃ−ｄｄ）／２Ｘ …（１０−ｂ） ｙ［ａ，ｃ］＝（ｄａ＋ｄｃ）・（ｄａ−ｄｃ）／２Ｙ …（１１−ａ） ｙ［ｂ，ｄ］＝（ｄｂ＋ｄｄ）・（ｄｂ−ｄｄ）／２Ｙ …（１１−ｂ） ここでＸはそれぞれ振動センサ６ａ〜６ｂ，６ｃ〜６ｄ
間の距離、Ｙは振動センサ６ａ〜６ｃ，６ｂ〜６ｄ間の
距離、ｘ，ｙの添え字［＊，＊］は算出に用いているセ
ンサがセンサ６＊であることを表わす。

【００５０】今振動ペンが第１象限にあったとき、一番
反射等の影響を受けやすいのが、センサ６ａであるか
ら、用いられる式は、ｘ［ｃ，ｄ］（１０−ｂ）式、ｙ
［ｂ，ｄ］（１１−ｂ）式が用いられる。

【００５１】第２象限においては、センサ６ｂが影響を
受けるので、ｘ［ａ，ｂ］（１０−ａ）式、ｙ［ａ，
ｃ］（１１−ａ）式を用いる。

【００５２】図７に示すように、センサ６ｃの端面の影
響を受けるエリアは、図中斜線で示される様に、第４象
限の隅部にあり距離が離れるほど影響は強くなる（他の
センサも同様）。この様に、センサからの距離が離れる
ほど誤差を含む割合が大きくなる。そこで、センサから
の距離に応じて、たとえば上記座標計算式の第１象限の
ｙ［ｂ，ｄ］と第２象限のｙ［ａ，ｃ］に重み付けをし
て平均値を求めることで、象限間の段差を軽減できる。

【００５３】上述のように、入力座標を第１象限から第
２象限に移動するときには、ｘ軸に関する計算式は、セ
ンサ６ｃ，６ｄを用いたｘ［ｃ，ｄ］（１０−ｂ）式が
両領域において使用され、段差は生じない、つまりこの
値を基にｙ軸に関する式ｙ［ａ，ｃ］（１１−ａ），ｙ
［ｂ，ｄ］（１１−ｂ）の両式から計算される座標値の
平均を計算することで、段差の軽減が可能となる。すな
わち、今、図７のように中心点を原点とした場合、第
１，２象限において各々の座標出力を用いて、 ｘ＝ｘ［ｃ，ｄ］ …（１０−ｂ） ｙ＝｛y[a,c]*(1-(X/2+x[c,d])/X)+y[b,d]*((X/2+x[c,d])/X)}/2 …（１２） の様にして座標計算を行なえばよい。式（１２）によれ
ば、ｙ座標の値は、第２象限におけるｙ座標であるy[a,
c]に重み(1-(X/2+x[c,d])/X)を乗じ、第１象限における
ｙ座標であるy[b,d]に重み((X/2+x[c,d])/X)を乗じ、双
方を加算して平均を取ったものである。重み((X/2+x[c,
d])/X)は、ｘ方向について、センサ６ａ（すなわちｘ＝
−Ｘ／２）からx[c,d]までの距離が、第１，２象限のｘ
方向の幅Ｘに対して占める割合を意味しており、重み(1
-(X/2+x[c,d])/X)は、センサ６ｂ（ｘ＝Ｘ／２）からx
[c,d]までの距離が、幅Ｘに対して占める割合を意味し
ている。すなわち、図７に示したとおり、反射波による
影響は入力座標が隅になるほど受けやすいため、影響を
受けるセンサを用いた座標値に対する重みを小さくして
計算する。

【００５４】上記説明においては、第１，２象限間のｙ
座標のみについて説明したが、他の象限間においても同
様の事が生じる。

【００５５】例えば、第１→４象限間の移動について
は、ｘ座標について、同様の段差が生じる可能性があ
る。この様な入力エリア全域に対して段差を軽減するた
めには、両座標について重み付け平均を行なえば良い。
各領域における重み付けについては入力された領域にお
いて、例えば、第１→２象限への移動と、第１→４象限
への移動に対して、平均する軸を変更する必要がある。
この様な場合に、各安定な座標軸の選択を行なうには、
さらに領域分割を行なう必要がある。反射等による誤差
は入力エリア周辺部にいくほど大きくなるので、領域は
例えば、センサ６ｂ−６ｃ，センサ６ａ−６ｄを結ぶ線
上で領域をさらに分けて、図８に示すように各象限を
ａ，ｂにさらに分割し、１ａにおいては、ｙ座標はｙ
［ｂ，ｄ］一定として、ｘ座標の平均、１ｂにおいて
は、ｘ座標ｘ［ｃ，ｄ］一定で、上記（１２）式のよう
な計算を行なえば、同様に段差を軽減できる。計算式に
おける重み付けの割合は、反射の影響が少ないセンサ出
力の座標データの比率が多くなるように式中の順位を決
定すればよい。つまり座標計算式は、 x={x[p1]*(1-(Y/2+y[p2])/Y)+x[p3]*((Y/2+y[p2])/Y)}/2 …（１３） y={y[p4]*(1-(X/2+x[p5])/X)+y[p6]*((X/2+x[p5])/X)}/2 …（１４） となる。上式における各センサの組み合わせは図８に示
した８つの領域各々に対して、以下の表のとおりであ
る。尚、センサの組み合わせの変更の無い所１ｂ，２
ａ，３ｂ，４ａでは表１内の１３’，１３”を用いてｘ
座標を、又、１ａ，２ｂ，３ａ，４ｂでは１４’，１
４”を用いてｙ座標を計算すれば良い。

【００５６】

【表１】 以上説明したように、座標入力面を領域分割して、座標
値を領域毎に計算する座標入力装置において、座標算出
するデータ組み合わせの変更のない座標値をもって、段
差の生ずる可能性のある座標値を重み付け平均すること
で、領域の切り替わる点での段差による精度や分解能の
低下を防止でき、さらには、各領域毎に予め決定された
補正係数を有し、領域毎に独自の係数によって座標出力
を補正することで段差などの誤差を軽減でき高精度の座
標入力装置を提供できる。

【００５７】

【他の実施例】上記例においては領域全体に対して比率
を変化させているが、先に述べたように、有効エリア周
辺部の誤差の方が増大する領域では、平均値として扱わ
ないように、重みの割合を変更することでより精度良く
座標の算出が可能になる。例えば、各領域の２／３の地
点で一方の座標値のみにするとすれば、（１３）（１
４）式を変形して、 x={x[p1]*int(1-(Y/2+y[p2])/(2Y/3))+x[p3]*int((Y/2+y[p2])/(2Y/3))}/2 …（１５） y={x[y4]*int(1-(X/2+x[p5])/(2X/3))+y[p6]*int((X/2+x[p5])/(2X/3))}/2 …（１６） として計算すれば、誤差の多い部分での座標値を用いる
ことなく精度向上が図れる。

【００５８】また、上記実施例では、各入力点に対応す
る、もう一方の、切替を行なわない座標値を用いて座標
値の比率を決定し、段差軽減を行なって来たが、座標計
算用に分割された各象限（１〜４）に対して、各々補正
係数をもって座標値を補正して出力することで、精度向
上、段差軽減を図ることが出来る。

【００５９】図８に示した様な構成では、図中ｃｐ１〜
ｃｐ４の点において段差が発生しやすい。そこで、出荷
時や調整時などに、予め各ｃｐ点の座標と各センサ組合
せによって計算される座標値との比を計算し、不揮発性
メモリに記憶する。

【００６０】今、ｃｐ１点での座標値をＸｃｐ１，Ｙｃ
ｐ１とし、この点で計算されるｙ［ｂ，ｄ］（第１象
限）、ｙ座標ｙ［ａ，ｃ］（第２象限）それぞれに対す
る補正係数κｂｄ１，κａｃ１を κｂｄ１＝Ｙｃｐ１／ｙ［ｂ，ｄ］，κａｃ１＝Ｙｃｐ
１／ｙ［ａ，ｃ］ として記憶する。この係数を用いて、各象限の座標値
を、 ｙ＝κｂｄ１＊ｙ［ｂ，ｄ］（第１象限） ｙ＝κａｃ１＊ｙ［ａ，ｃ］（第２象限） として計算することによって、センサ組みの切替地点で
の段差を軽減することが可能になる。

【００６１】他のｃｐ点でも同様のことを行ない、例え
ば第１象限においては、ｙ座標に対してては、先のκｂ
ｄ１を用いて、ｘ座標に対してはｃｐ４点の座標Ｘｃｐ
４とｘ座標ｘ［ｃ，ｄ］からκｃｄ４を同様に計算記憶
し、第１象限で計算を行なう際には常にこの値を用いて
座標算出を行なえばよい。全ての象限に対して同様にす
ることで、入力エリア全域でセンサ組み切替による段差
の軽減が図れるばかりでなく、精度の向上も図れる。

【００６２】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても１つの機器から成る装置に適用し
ても良い。また、本発明は、システム或は装置にプログ
ラムを供給することによって達成される場合にも適用で
きることはいうまでもない。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる座
標入力装置及び方法は、振動発生手段により入力された
振動を複数の検知手段で検知し、振動が入力された位置
の座標値を、前記複数の検知手段の異なる組み合わせに
よって複数算出し、算出された座標値に基づいて、振動
が入力された領域を判定し、判定結果に基づいて、算出
された複数の座標値のうち使用する一方の座標軸に対す
る複数の座標値を選択し、判定結果に基づいて、重み係
数を決定する、前記座標軸とは異なる座標軸に対する座
標値を選択し、選択された重み係数を決定する座標値に
基づいて、選択された使用する複数の座標値それぞれに
対する重み係数を決定し、選択された使用する複数の座
標値と、決定されたそれぞれの重み係数とから振動が入
力された位置を算出するので、座標入力面の全面にわた
って誤差の小さい正確な座標入力を行えるとともに、領
域切り替え点での段差を軽減する事が可能となるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】座標入力装置の構成を示すブロック図である。

【図２】振動ペンの構成を示す図である。

【図３】実施例に於ける演算制御回路の内部構成図であ
る。

【図４】信号処理のタイムチャートである。

【図５】信号検出回路のブロック図である。

【図６】座標系入力装置の座標系を示す図である。

【図７】分解領域と誤差領域の関係図である。

【図８】分解による計算領域説明図である。

【図９】従来例、段差の説明図である。

【符号の説明】

１ 演算制御回路 ２ 振動子駆動回路 ３ 振動入力ペン ４ 振動子 ５ ペン先 ６ａ〜６ｄ 振動センサ ７ 防振材 ８ 振動伝達板 ９ 信号波形検出回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉村 雄一郎 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 佐藤 肇 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 時岡 正樹 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 平４−160523（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−235931（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−181913（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−158432（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 3/03 340 G06F 3/03 380

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動発生手段により入力された振動を検
   知する複数の検知手段と、 前記振動が入力された位置の座標値を、前記複数の検知
   手段の異なる組み合わせによって複数算出する算出手段
   と、 前記算出手段で算出された座標値に基づいて、前記振動
   が入力された領域を判定する判定手段と、 前記判定手段の判定結果に基づいて、前記算出手段で算
   出された複数の座標値のうち使用する一方の座標軸に対
   する複数の座標値を選択する第１の選択手段と、 前記判定手段の判定結果に基づいて、重み係数を決定す
   る、前記座標軸とは異なる座標軸に対する座標値を選択
   する第２の選択手段と、 前記第２の選択手段で選択された座標値に基づいて、前
   記第１の選択手段で選択された複数の座標値それぞれに
   対する重み係数を決定する決定手段と、 前記第１の選択手段により選択された複数の座標値と、
   前記重み係数決定手段で決定されたそれぞれの重み係数
   とから前記振動が入力された位置を算出する座標算出手
   段とを有する事を特徴とする座標入力装置。
2. 【請求項２】 前記領域は、前記振動伝達手段を４つの
   領域に分割してなる領域であることを特徴とする請求項
   １記載の座標入力装置。
3. 【請求項３】 前記領域は、前記振動伝達手段を８つの
   領域に分割してなる領域であることを特徴とする請求項
   １記載の座標入力装置。
4. 【請求項４】 前記位置はＸＹ座標系による位置であ
   り、前記座標算出手段は、前記領域中における一方の軸
   に沿った座標値に応じた係数を乗じて重み付けすること
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の座
   標入力装置。
5. 【請求項５】 前記位置はＸＹ座標系による位置であ
   り、前記座標算出手段は、前記領域の境界における本来
   の座標と、前記算出手段により算出した座標との比に基
   づいた係数を乗じて重み付けすることを特徴とする請求
   項１乃至３のいずれか１項に記載の座標入力装置。
6. 【請求項６】 振動発生手段により入力された振動を検
   知する複数の検知工程と、 前記振動が入力された位置の座標値を、前記複数の検知
   手段の異なる組み合わせによって複数算出する算出工程
   と、 前記算出工程で算出された座標値に基づいて、前記振動
   が入力された領域を判定する判定工程と、 前記判定工程の判定結果に基づいて、前記算出工程で算
   出された複数の座標値のうち使用する一方の座標軸に対
   する複数の座標値を選択する第１の選択工程と、 前記判定工程の判定結果に基づいて、重み係数を決定す
   る、前記座標軸とは異なる座標軸に対する座標値を選択
   する第２の選択工程と、 前記第２の選択工程で選択された座標値に基づいて、前
   記第１の選択工程で選択された複数の座標値それぞれに
   対する重み係数を決定する決定工程と、 前記第１の選択工程により選択された複数の座標値と、
   前記重み係数決定工程で決定されたそれぞれの重み係数
   とから前記振動が入力された位置を算出する座標算出工
   程とを有する事を特徴とする座標入力方法。