JPH03194616A - Coordinate input device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To reduce the number of sensors for vibration detection and to prevent the request about the precision of a sensor fitting position by arranging two sensors for vibration detection arranged in confronting positions on the center line of a vibration transmission board and a specified second sensor for vibration detection. CONSTITUTION:Two sensors for vibration detection 6a and 6b arranged in the confronting positions on almost the center line of the vibration transmission board 8, the second sensor for vibration detection 6c arranged on one side of the vibration transmission board 8, which is divided by a line connecting two sensors for vibration detection 6a and 6b, a calculation means 1 calculating the candidate positions of vibration generation means 2 and 3 based on signals from the two sensors for vibration detection 6a and 6b and calculating distances from the vibration generation means 2 and 3 based on a signal from the second sensor for vibration detection 6c, and a position decision means 11 deciding the positions of the vibration generation means 2 and 3 based on the distances among the candidate positions of the vibration generation means 2 and 3 are provided.

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、弾性波を用いて指示点座標を検出する座標入
力装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a coordinate input device that detects the coordinates of a pointed point using elastic waves.

［従来の技術］ 従来の弾性波を利用した座標入力装置では、三角測量を
その座標測定原理としている。これは、振動ペンから発
せられた振動を検出するセンサを複数個、振動伝播体に
配置し、このセンサが検出した信号から伝播遅延時間を
測定し、前記振動ペンにより指示された座標位置を求め
る構成となっている。[Prior Art] A conventional coordinate input device using elastic waves uses triangulation as its coordinate measurement principle. In this method, multiple sensors that detect vibrations emitted from a vibrating pen are placed on a vibration propagation body, and the propagation delay time is measured from the signal detected by the sensor to determine the coordinate position indicated by the vibrating pen. The structure is as follows.

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来例では、３個あるいは４個のセンサを用いて微
少な伝播遅延時間の差を検出することにより、振動ペン
により指示された座標位置を算出している。従って、３
個あるいは４個のセンサは精度良く振動伝播体に設置し
、しかも各々に高精度に信号を検出して処理をする構成
をとらなければいけない。その結果、組立上の工程の精
度を良（し、部品等も高精度な部品を採用する必要があ
り、コストアップの要因となっていた。[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional example described above, the coordinate position indicated by the vibrating pen is calculated by detecting a minute difference in propagation delay time using three or four sensors. . Therefore, 3
Each sensor or four sensors must be installed on the vibration propagation body with high precision, and each must be configured to detect and process signals with high precision. As a result, it was necessary to improve the accuracy of the assembly process and to use high-precision parts, which was a factor in increasing costs.

この問題を解決するために、２個のセンサを用いて構成
する方法が考えられるが、センサの設置場所に制約を受
ける。第７図はセンサを２個使用した場合のセンサ（６
ａ、　６　ｂ）の配置例を示す図であるが、これらによ
り、次の様な問題が生じることが明らかである。In order to solve this problem, a method using two sensors can be considered, but there are restrictions on the installation location of the sensors. Figure 7 shows the sensor (6
6a and 6b), it is clear that the following problems arise due to these.

第７図（Ａ）ではセンサ６ａ、６ｂの間隔が広く、製造
誤差を最も小さくできる反面、防振材や伝播体端面かも
の反射を最も受は易い場所にセンサを配置することなる
。従って、反射の影響を受けにくくするためには、無効
エリアを大きくしなければならなくなる。In FIG. 7(A), the distance between the sensors 6a and 6b is wide, and manufacturing errors can be minimized, but on the other hand, the sensors are placed in locations where they are most likely to receive reflections from the vibration isolating material and the end face of the propagator. Therefore, in order to be less susceptible to reflection, the ineffective area must be made larger.

第７図（Ｂ）では、反射の影響を受けにくい、伝播体の
内側にセンサが設置されているが、センサ間の距離が短
かいため、座標位置を算出する時にセンサの絶対位置精
度等の誤差が太き（影響されるため、前述したような精
度が要求されることになる。In Figure 7 (B), the sensors are installed inside the propagating body, which is less susceptible to reflections, but because the distance between the sensors is short, the absolute position accuracy of the sensors is difficult to calculate when calculating the coordinate position. Since the error is large (influenced by the error), the precision described above is required.

第７図（Ｃ）は反射の影響を最も受けにく（、センサ間
距離も大きくとれる場合を示している。FIG. 7(C) shows the case where the influence of reflection is least affected (and the distance between the sensors can also be large).

しかし、この場合は、計算した座標位置が２個のセンサ
を結んだ直線を境に右側・左側の判断をすることができ
ない問題があった。However, in this case, there is a problem in that it is not possible to determine whether the calculated coordinate position is on the right or left side of the straight line connecting the two sensors.

本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、振動検知
用センサの数を少な（するとともに、センサの取付は位
置の精度を低下でき、装置の製造コストや組み立てコス
トを低減した座標入力装置を提供することを目的とする
。The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional example, and is a coordinate input device that reduces the number of vibration detection sensors (as well as reduces the accuracy of the position when mounting the sensors, reducing the manufacturing cost and assembly cost of the device). The purpose is to provide

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するまために本発明の座標入力装置は以
下の様な構成からなる。即ち、 振動発生手段により振動伝達板に与えられる振動を検出
して、前記振動発生手段により指示された前記振動伝達
板の座標値を求める座標入力装置であって、前記振動伝
達板のほぼ中心線上の対向する位置に配置された２つの
振動検知用センサと、前記２つの振動検知用センサ同士
を結ぶ線により分割される前記振動伝達板のいずれか一
方に配置された第２の振動検知用センサと、前記２つの
振動検知用センサよりの信号をもとに前記振動発生手段
の候補位置を算出し、前記第２の振動検知用センサより
の信号をもとに前記振動発生手段よりの距離を算出する
算出手段と、前記振動発生手段の候補位置のうち前記距
離をもとに前記振動発生手段の位置を決定する位置決定
手段とを有する。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the coordinate input device of the present invention has the following configuration. That is, the coordinate input device detects the vibration applied to the vibration transmission plate by the vibration generation means and obtains the coordinate value of the vibration transmission plate instructed by the vibration generation means, the coordinate input device detecting the vibration applied to the vibration transmission plate by the vibration generation means, the coordinate input device detecting the vibration applied to the vibration transmission plate by the vibration generation means, the coordinate input device detecting the vibration applied to the vibration transmission plate by the vibration generation means, the coordinate input device detecting the vibration applied to the vibration transmission plate by the vibration generation means, the coordinate input device calculates the coordinate value of the vibration transmission plate instructed by the vibration generation means, the coordinate input device two vibration detection sensors arranged at opposing positions; and a second vibration detection sensor arranged on either one of the vibration transmission plates divided by a line connecting the two vibration detection sensors. Then, a candidate position for the vibration generation means is calculated based on the signals from the two vibration detection sensors, and a distance from the vibration generation means is calculated based on the signal from the second vibration detection sensor. and a position determining means that determines the position of the vibration generating means based on the distance among candidate positions of the vibration generating means.

［作用］ 以上の構成において、振動伝達板のほぼ中心線上の対向
する位置に配置された２つの振動検知用センサを備え、
これら２つの振動検知用センサ同士を結ぶ線により分割
される振動伝達板のいずれか一方に、第２の振動検知用
センサを配置する。[Function] In the above configuration, two vibration detection sensors are provided at opposing positions approximately on the center line of the vibration transmission plate,
A second vibration detection sensor is arranged on either one of the vibration transmission plates divided by a line connecting these two vibration detection sensors.

２つの振動検知用センサよりの信号をもとに振動発生手
段の候補位置を算出し、第２の振動検知用センサよりの
信号をもとに、その第２の振動検知用センサと振動発生
手段との距離を算出する。そして、第２の振動検知用セ
ンサとの距離をもとに、振動発生手段の候補位置のうち
から振動発生手段の位置を決定するように動作する。A candidate position for the vibration generation means is calculated based on the signals from the two vibration detection sensors, and the second vibration detection sensor and the vibration generation means are calculated based on the signals from the second vibration detection sensor. Calculate the distance to. Then, based on the distance from the second vibration detection sensor, the position of the vibration generating means is determined from among the candidate positions of the vibration generating means.

［実施例］ 以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細
に説明する。[Embodiments] Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described 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成を示すブ
ロック図である。<Description of device configuration (FIG. 1)> FIG. 1 is a block diagram showing the configuration 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による座標人力は、この
振動伝達板８上を振動ペン３によりタッチすることによ
り行う。そして、この振動伝達板８の外周には、振動伝
達板８を伝播して、その端部で反射された振動が中央部
に戻るのを防止（減少）させるための反射防止材７が設
けられている。そして、振動伝達板８よ反射防止材７の
境界に圧電素子等からなる機械的振動を電気信号に変換
する振動センサ６ａ〜６ｃが図示の如く固定されている
。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 member such as an acrylic or glass plate, and coordinates using the vibration pen 3 are manually applied by touching the vibration transmission plate 8 with the vibration pen 3. An anti-reflection material 7 is provided on the outer periphery of the vibration transmission plate 8 to prevent (reduce) vibrations propagated through the vibration transmission plate 8 and reflected at the ends thereof from returning to the center. ing. Vibration sensors 6a to 6c made of piezoelectric elements or the like and converting mechanical vibrations into electrical signals are fixed at the boundary between the vibration transmission plate 8 and the antireflection material 7 as shown in the figure.

センサ６ａと６ｂは振動伝達板８のほぼ中心線上に配置
され、センサ６ｃは左右領域のいずれか一方にのみ設置
されている。センサ６ａ〜６Ｃの役割としては、センサ
６ａと６ｂから得られる伝播遅延時間で座標値を算出す
る。しかしこの値からは、センサ６ａと６ｂとを結ぶ直
線を軸とした左右対称な２点を示す座標値として算出さ
れてしまう。従って、もう一つのセンサ６Ｃを領域判定
用センサとして使用し、左右２点の座標値を右もしくは
左領域の１点の座標と判断するためのセンサとして用い
る。The sensors 6a and 6b are placed approximately on the center line of the vibration transmission plate 8, and the sensor 6c is placed only on either the left or right area. The role of the sensors 6a to 6C is to calculate coordinate values using the propagation delay times obtained from the sensors 6a and 6b. However, from this value, coordinate values indicating two points that are symmetrical with respect to the straight line connecting the sensors 6a and 6b are calculated. Therefore, the other sensor 6C is used as an area determination sensor, and is used as a sensor for determining the coordinate values of the two left and right points as the coordinates of one point in the right or left area.

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に出力する振動波形検出回路である。Reference numeral 9 denotes a vibration 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、透明な振動伝達板８
の背後に配置されている。そして、デイスプレィ駆動回
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できる。こうして、検出さ
れた振動ベン３の座標に対応したデイスプレィｌｌ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
に書く場合のように、振動ベン３の軌跡として表示され
る。11 is a display capable of displaying dots such as a CRT (or liquid crystal display), and a transparent vibration transmission plate 8
is located behind. Then, by driving the display drive circuit 10, a dot is displayed at the position traced by the vibrating ben 3, which can be seen through the vibration transmitting plate 8 (as it is made of a transparent member). In this way, a dot is displayed at a position on the display that corresponds to the detected coordinates of the vibrating pen 3, and an image composed of elements such as points and lines inputted by the vibrating pen 3 is created as if it were written on paper. This is displayed as the trajectory of the vibrating ben 3.

また、このような構成によればデイスプレィ１１に、そ
のメニュー表示を行ない、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, input methods such as displaying the menu on the display 11 and having the user select the item using the vibrating pen 3, or displaying a prompt and touching the vibrating pen 3 at a predetermined position can be performed. It can also be used.

く振動ペンの説明　（第２図）〉 第２図に実施例の振動ペン３の構造（断面図）を示す。Explanation of the vibrating pen (Figure 2) FIG. 2 shows the structure (cross-sectional view) of the vibrating pen 3 of the embodiment.

振動ペン３は振動子駆動回路２により供給された信号に
より振動する振動子（例えば、圧電素子よりなる）４と
、その振動子４が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で構成されている
。The vibrating pen 3 includes a vibrator (for example, made of a piezoelectric element) 4 that vibrates in response to a signal supplied by a vibrator drive circuit 2, and a vibration transmission plate 8 that transmits ultrasonic vibrations generated by the vibrator 4.
It consists of a horn section (pen tip) 5 for transmitting information to the user.

なお、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
した後、振動子４に印加される。ここで、振動子４の振
動周波数は、アクリル、ガラスなどで構成された振動伝
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４を駆動する際、振動子４が振動伝達板
８に対して垂直方向に振動するような振動モードが選択
される。また、この振動子駆動回路２より印加される駆
動信号の周波数は振動子４の共振周波数とすることによ
り、効率の良い振動を得ている。Note that the drive signal for the vibrator 4 is a low-level pulse signal supplied from the arithmetic control circuit 1, 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. Here, the vibration frequency of the vibrator 4 is selected to a value that can generate plate waves in the vibration transmission plate 8 made of acrylic, glass, or the like. Further, when driving the vibrator 4, a vibration mode in which the vibrator 4 vibrates in a direction perpendicular to the vibration transmission plate 8 is selected. Furthermore, by setting the frequency of the drive signal applied from the vibrator drive circuit 2 to the resonance frequency of the vibrator 4, efficient vibration is obtained.

上記のようにして、振動伝達板８に伝えられる弾性波は
板波であり、表面波などに比して振動伝達板８の表面の
傷、障害物などの影響を受けにくいという利点を有する
。As described above, the elastic waves transmitted to the vibration transmission plate 8 are plate waves, which have the advantage of being less affected by scratches, obstacles, etc. on the surface of the vibration transmission plate 8, compared to surface waves.

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に振動ペン３内の
振動子４を駆動させる信号（振動子４の共振周波数の繰
り返し周期を持つパルス信号）を出力すると同時に、そ
の内部のタイマ（例えばカウンタなとで構成されている
）による計時を開始する。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
各センサに到達する。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。そして、演算制御回路１は各センサ毎
の、振動波形検出回路９よりの信号を入力し、各々の振
動センサ６ａ〜６ｃまでの振動到達時間を検出して、振
動ペン３により指示された座標位置を算出する。In the above-described configuration, the arithmetic control circuit 1 performs
For example, every SMS), a signal (a pulse signal having a repetition period of the resonant frequency of the vibrator 4) for driving the vibrator 4 in the vibrating pen 3 is output to the vibrator drive circuit 2, and at the same time, an internal timer (for example, a counter) is output to the vibrator drive circuit 2. (consisting of ) starts timing. The vibrations generated by the vibrating pen 3 reach each sensor 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 described later. Then, the arithmetic control circuit 1 inputs the signal from the vibration waveform detection circuit 9 for each sensor, detects the vibration arrival time to each vibration sensor 6a to 6c, and detects the coordinate position indicated by the vibrating pen 3. Calculate.

また、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。Further, the arithmetic control circuit 1 drives the display drive circuit 10 based on the calculated coordinate position information of the vibrating pen 3 to control the display operation of the display 11.

〈演算制御回路の説明（第３図）〉 第３図は本実施例における演算制御回路１の内部構成を
示すブロック図で、各構成要素及びその動作概要を以下
に説明する。<Description of the arithmetic control circuit (FIG. 3)> FIG. 3 is a block diagram showing the internal configuration of the arithmetic control circuit 1 in this embodiment, and each component and an outline of its operation 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、
ＲＯＭ３１　ａ、そしてＲＡＭ３　ｌｂなどを内蔵して
いる。３３は必要とされる分解能から選択された基準ク
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振動子駆動回路２に出力するこ
とにより計時を開始する。これによって、振動波形を検
出するまでの時間の計時開始と、振動ペン３による振動
発生タイミングと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 built-in ROM31a and RAM3lb. 33 is a timer (consisting of a counter) that measures a reference clock selected from the required resolution, and sends a start signal to start driving the vibrator 4 in the vibrating pen 3 to drive the vibrator. Timing is started by outputting to circuit 2. As a result, the start of measuring the time until the vibration waveform is detected is synchronized with the timing of vibration generation by the vibrating pen 3.

その他、各構成要素となる回路は順を追って説明する。Other circuits constituting each component will be explained in order.

先ず、マイクロコンピュータ３１は、タイマ３３等にリ
セット信号を出力し、それらを−旦クリアする。この後
、振動子駆動回路２に振動ペン３内の振動子４を駆動さ
せる旨の信号を出力する。First, the microcomputer 31 outputs a reset signal to the timer 33, etc., and clears them once. Thereafter, a signal to drive the vibrator 4 in the vibrating pen 3 is output to the vibrator drive circuit 2.

この結果、タイマ３３はその計時を開始する。As a result, the timer 33 starts counting time.

こうして、振動ベン３より発生した振動は各振動センサ
６ａ〜６ｃに各々の距離に応じた時間だけ遅延して到達
する。そして詳細は後述するが、振動波形検出回路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〜３４ｃに入力される。ラッチ回路３４
ａ〜３４ｃのそれぞれは、各振動センサ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
計時値をラッチする。In this way, the vibrations generated by the vibration vent 3 reach each of the vibration sensors 6a to 6c with a delay corresponding to the respective distances. Although the details will be described later, the timing signals of the vibration arrival of each vibration sensor 6a to 6c obtained via the vibration waveform detection circuit 9 are inputted to the latch circuits 34a to 34c via the detection signal input port 35. . Latch circuit 34
Each of a to 34c corresponds to each of the vibration sensors 6a to 6C, and when each receives a timing signal that is a signal from the corresponding vibration sensor, it latches the time value of the timer 33 at that time.

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。これにより、マイクロコンピュー
タ３１はラッチ回路３４ａ〜３４ｃに記憶されている各
々の振動センサまでの振動到達時間を読み取る。その後
、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。そして、Ｉ１０ボート３７を介
してデイスプレィ駆動回路ｌＯ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。When the determination circuit 36 determines that all detection signals have been received, it outputs a signal to that effect to the microcomputer 31. Thereby, the microcomputer 31 reads the vibration arrival time to each vibration sensor stored in the latch circuits 34a to 34c. Thereafter, through predetermined calculations, the coordinate position of the vibration ben 3 on the vibration transmission plate 8 is calculated. Then, by outputting the calculated coordinate position information to the display drive circuit IO via the I10 boat 37, a dot or the like is displayed at the corresponding position on the display, for example.

なお、最大遅延時間を過ぎても、判定回路３６より信号
到達を示す信号が入力されないときは、振動ベン３によ
る座標入力がなかったものとじて座標位置の演算を行わ
ず、先のリセット処理以降の処理を実行する。If the signal indicating the arrival of the signal is not inputted from the determination circuit 36 even after the maximum delay time has passed, it is assumed that the coordinates have not been inputted by the vibrating bench 3, and the coordinate position is not calculated, and the calculation is performed after the previous reset process. Execute the process.

〈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
。<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図は振動波形検出回路９に入力されるセンサによる
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。なお以下の説明では、振動セン
サ６ａを用いて説明するが、他の振動センサ６ｂの場合
でも全く同じである。FIG. 4 is a diagram for explaining the waveform detected by the sensor input to the vibration waveform detection circuit 9 and the measurement process of the vibration transmission time based on the waveform. Note that although the following description will be made using the vibration sensor 6a, the same applies to other vibration sensors 6b.

振動ベン３より振動センサ６ａへ振動が伝達される遅延
時間の測定は、駆動回路２への振動回路信号の出力によ
り開始されることは既に説明した。これにより、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。この駆動信号４１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をかけて振動伝達板８を伝播
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。It has already been explained that the measurement of the delay time during which vibration is transmitted from the vibration vent 3 to the vibration sensor 6a is started by the output of the vibration circuit signal to the drive circuit 2. As a result, a drive signal 41 is applied from the vibrator drive circuit 2 to the vibrator 4. The ultrasonic vibrations transmitted from the vibration bender 3 to the vibration transmission plate 8 in synchronization with the drive signal 41 propagate through the vibration transmission plate 8 over a time period tg corresponding to the distance to the vibration sensor 6a, and then the ultrasonic vibration is transmitted to the vibration transmission plate 8. Detected at 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
度なＶｇ、そして位相４２２の位相速度をＶｐとする。Here, let Vg be the advancing speed of the envelope 421, that is, the group velocity, and Vp be the phase velocity of the phase 422.

この群速度Ｖｇおよび位相速度Ｖｐの違いから振動ベン
３と振動センサ６ａ間の距離を検出することができる。The distance between the vibration sensor 6a and the vibration sensor 3 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の間の距離ｄはその振動伝達時間
とｔｇとしてｄ＝Ｖｇ−ｔｇ　　　　　　　　・・・■
となる。なお、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６
ｂ、６ｃと振動ベン３の距離も同様の原理で表わされる
。First, if we focus only on the envelope 421, its speed is Vg, and when a point on a certain waveform, for example a peak, is detected as shown in the signal 43 in the figure, the vibration bend 3
And the distance d between the vibration sensor 6a is the vibration transmission time and tg, and d=Vg-tg...■
becomes. Note that this equation (2) relates to one of the vibration sensors 6a, but the same equation applies to the other two vibration sensors 6a.
The distances between b, 6c and the vibrating ben 3 are also 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。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、例えば振動印加か
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４２２
と比較することで得る）とすれば振動センサ６ａと振動
ベン３の距離ｄは、ｄ＝ｎ・λｐ＋ｖｐ−ｔｐ　　・・
・■となる。ここでんｐは弾性波の波長、ｎは整数であ
る。前期、■式と０式から上記の整数ｎは、ｎ＝　［（
Ｖｇ−ｔｇ−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 the zero crossing point after passing the peak, is tp (a window signal 44 with a predetermined width is generated using the signal 43, and the phase signal 422
), then the distance d between the vibration sensor 6a and the vibration vent 3 is d=n・λp+vp−tp...
・It becomes ■. Here, p is the wavelength of the elastic wave, and n is an integer. In the first half, from formula ■ and formula 0, the above integer n is n = [(
Vg-tg-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。例えば、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、ひいては振動ベン３と振動センサ６ｂ
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 value is used. For example, if N=2 and within ±1/2 wavelength, n can be determined. By substituting n obtained in the above manner into the equation 0, the distance between the vibration vent 3 and the vibration sensor 6a, and furthermore, the distance between the vibration vent 3 and the vibration sensor 6b.
The distance between can be measured accurately.

〈振動波形検出回路の説明　（第５図）〉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、振動波形検出回路９により行われるが、こ
の振動波形検出回路９は第５図に示すように構成される
。<Description of vibration waveform detection circuit (Fig. 5)> Signal 43 for measuring the two vibration transmission times tg and tp mentioned above
and 45 are performed by the vibration waveform detection circuit 9, which is constructed as shown in FIG.

第５図は振動波形検出回路９の概略構成を示すブロック
図で、第５図（Ａ）はセンサ６ａ、６ｂよりの振動波形
を処理する回路を、第５図（Ｂ）はセンサ６ｃよりの振
動波形を処理する回路を示している。FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of the vibration waveform detection circuit 9. FIG. 5(A) shows the circuit for processing vibration waveforms from the sensors 6a and 6b, and FIG. It shows a circuit that processes vibration waveforms.

振動センサ６ａ（あるいは６ｂ）よりの振動信号は、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。こうして
抽出されたエンベロープのビー′りのタイミングは、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。The vibration signal from the vibration sensor 6a (or 6b) is amplified to a predetermined level by the preamplifier circuit 51. The amplified signal is input to the envelope detection circuit 52,
Only the envelope of the detected signal is extracted. The timing of the beat of the envelope thus extracted 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ク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原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。Moreover, this signal Tg is the monostable multi-by-break 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 Tp to the arithmetic control circuit 1.

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にも同じ回路が設けられる。The circuit explained above is for the vibration sensor 6a, and the same circuit is provided for the other vibration sensor 6b.

第５図（Ｂ）のセンサ６Ｃ対する回路は、上記のセンサ
６ａ、６ｂに対する回路よりも簡略化したものでよく、
例えば６ａ、６ｂに対する回路の内のＴｇを検出する回
路だけを用いたもので、振動伝達板８のセンサ６ａと６
ｂとを結ぶ直線の左側か右側かを判断できる様にすれば
良い。The circuit for the sensor 6C in FIG. 5(B) may be simpler than the circuit for the sensors 6a and 6b described above,
For example, the sensor 6a and the sensor 6 of the vibration transmission plate 8 are
It may be possible to determine whether it is on the left or right side of the straight line connecting b.

そして、演算制御回路１は上記のＴｇ、”ｒｐ倍信号検
出信号入力ボート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）をラッ
チ回路３４ａ〜３４ｃに取り込む。前述したように、タ
イマ３３は振動ペン３の駆動に同期してスタートされて
いるので、ラッチ回路３４ａ〜３４ｃには、各振動セン
サ６ａ〜６Ｃのそれぞれにおける振動検出までの遅延時
間を示すデータ（時間値）がラッチされることになる。Then, the arithmetic control circuit 1 inputs the above-mentioned Tg and "rp multiplied signal detection signals from the input port 35, and takes the time value (count value) of the timer 33 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 3, the latch circuits 34a to 34c contain data (time value) indicating the delay time until vibration detection in each of the vibration sensors 6a to 6C. ) will be latched.

く座標位置検出方法の説明　（第６図）〉次に、振動ペ
ン３の座標入力位置の算出方法を説明する。Description of Coordinate Position Detection Method (Fig. 6)> Next, a method of calculating the coordinate input position of the vibrating pen 3 will be explained.

第６図において、振動伝達板８上の振動センサ６ｂの座
標をＳ、（０，Ｏ）　、即ち原点とし、振動センサ６ａ
、６ｃの座標位置をそれぞれ、Ｓ。In FIG. 6, the coordinates of the vibration sensor 6b on the vibration transmission plate 8 are S, (0, O), that is, the origin, and the vibration sensor 6a
, 6c are respectively S.

（０，Ｙ、）、Ｓｃ　（Ｘｃ、Ｙ、／２）とする。(0, Y,), Sc (Xc, Y, /2).

そして振動ペン３により指示された座標位置なＰ（ｘ＋
　１　３’＋　）とする。Then, the coordinate position P(x+
1 3'+).

そして、先に説明した原理に基づいて求められた振動ペ
ン３と各振動センサまでの距離をｄａｌｄｂ、ｄｃとす
ると、振動ペン３の座標位置Ｐ（ｘ　＋　＋　ｙ　＋　
）は、 ｄａ”＝ｘ＋”＋　（ｙ、　−ｙ＋　）”ｄゎ”＝　ｘ
　、”＋　ｙ　。Then, if the distances between the vibrating pen 3 and each vibration sensor determined based on the principle explained above are daldb and dc, the coordinate position P(x + + y +
) is da"=x+"+ (y, -y+)"dゎ=x
,”+y.

上式より ３’＋　＝　（Ｙ−”−ｄ、”＋ｄゎ”）／２Ｙ。From the above formula 3'+ = (Y-"-d, "+dゎ")/2Y.

Ｘ　１　＝　ｒココ２ （ｘ＋　　“　＝　−！−１−７−丁Ｔ万上式からも明
らかなように、振動ペン３の座標値としては、センサ６
ａ、６ｂを結ぶ直線に対称な点Ｐ’　　（ｘ、°、ｙ１
）の座標値も同時に算出してしまう。X 1 = r here 2 (x+ " = -!-1-7-DingT As is clear from the Manjo equation, the coordinate values of the vibrating pen 3 are the sensor 6
A point P' (x, °, y1
) will be calculated at the same time.

そこで、領域判定用センサ６Ｃで検出されたｄｃをｐ、
ｐ’の判定に利用する。つまりセンサ６ｃで検出された
距離ｄｅの大きさと、振動ペン３の計算された２つの座
標位置Ｐ　（ｘ＋　＋　３’　Ｉ）（ｘ＋°、ｙ、）（
但し、ｘ、’ニーＸＩ　）のそれぞれからセンサ６ｃの
位置Ｓｃ　（ＸＣ，Ｙ、／２）までの距離（ｄｃ＋＋　
ｄａｔ）を計算した値とを比較する。そして、これら求
めた距離（ｄｃ、、　ｄＣ，）のうち、ｄｅの距離によ
り近い距離（この場合、ｄ　ｃ＋の方がより近い）の座
標Ｐ　（ｘ＋　＋　３’＋　）を振動ペン３により指示
された位置と判定し、振動ペン３の座標位置としてｐ　
（ｘ＋　＋　３’＋　）を決定する。Therefore, the dc detected by the area determination sensor 6C is p,
It is used to determine p'. In other words, the magnitude of the distance de detected by the sensor 6c and the two calculated coordinate positions P (x+ + 3' I) (x+°, y,) (
However, the distance (dc++
dat) and the calculated value. Then, among these calculated distances (dc,, dC,), use the vibrating pen 3 to indicate the coordinate P (x+ + 3'+) of a distance closer to the distance de (in this case, dc+ is closer). The coordinate position of the vibrating pen 3 is determined as p.
(x+ + 3'+) is determined.

く計測処理の説明　（第８図）〉 第８図は実施例の演算制御回路１のマイクロコンピュー
タ（ＣＰＵ）３１による振動ペン３の座標位置の計測処
理を示すフローチャートで、この制御を実行する制御プ
ログラムはＲＯＭ３１ａに記憶されている。Explanation of measurement processing (Fig. 8)> Fig. 8 is a flowchart showing the measurement processing of the coordinate position of the vibrating pen 3 by the microcomputer (CPU) 31 of the arithmetic control circuit 1 of the embodiment, and the control for executing this control. The program is stored in the ROM 31a.

ステップＳ１でタイマ３３をリセットし、ステップＳ２
で振動子駆動回路２に振動駆動開始信号を出力する。こ
れにより、前述したようにタイマ３３が計時を開始する
。次にステップＳ３に進み、判定回路３６よりの信号を
もとに、センサ６ａ〜６Ｃよりの振動検知信号が入力さ
れたかをみる。センサにより振動が検知されていないと
きはステップＳ４に進み、所定時間が経過したかをみる
。これはＣＰＵ３３の内部タイマによって行ってもよ（
、タイマ３３の計時値を読取って入力してもよい。こう
して所定時間が計時されるまで入力がないときはステッ
プＳｌに戻り、再びタイマ３３のリセット、振動子４の
駆動を開始する。The timer 33 is reset in step S1, and step S2
A vibration drive start signal is output to the vibrator drive circuit 2. As a result, the timer 33 starts counting time as described above. Next, the process proceeds to step S3, and based on the signal from the determination circuit 36, it is checked whether vibration detection signals from the sensors 6a to 6C have been input. If no vibration is detected by the sensor, the process advances to step S4, and it is checked whether a predetermined period of time has elapsed. This may be done using the internal timer of the CPU 33 (
, the time value of the timer 33 may be read and input. If there is no input until the predetermined time has elapsed, the process returns to step Sl, and the timer 33 is reset and the vibrator 4 is started again.

次にステップＳ５に進み、ラッチ回路３４ａ〜３４ｃよ
り各センサにより検知された遅延時間を読取り、次にス
テップＳ６でセンサ６ａ、６ｂよりの遅延時間値をもと
に、振動ペン３とセンサ６ａ、６ｂとの距離を算出する
。また、ステップＳ７では、センサ６ｃと振動ペン３と
の距離を算出する。次にステップＳ８にすすみ、ステッ
プＳ６で求めたセンサ６ａ、６ｂよりの距離をもとに振
動ペン３の座標値を算出する。これにより、振動伝達板
８上のセンサ６ａ、６ｂを結ぶ直線を中心とした対称な
位置に、２つの座標値が算出される。Next, proceeding to step S5, the delay time detected by each sensor is read from the latch circuits 34a to 34c, and then, in step S6, based on the delay time values from the sensors 6a and 6b, the vibration pen 3 and the sensor 6a, Calculate the distance to 6b. Furthermore, in step S7, the distance between the sensor 6c and the vibrating pen 3 is calculated. Next, proceeding to step S8, the coordinate values of the vibrating pen 3 are calculated based on the distances from the sensors 6a and 6b determined in step S6. Thereby, two coordinate values are calculated at symmetrical positions about the straight line connecting the sensors 6a and 6b on the vibration transmission plate 8.

そして、ステップＳ９で、ステップＳ８で求めた座標位
置のそれぞれとセンサ６Ｃとの距離を求め、ステップＳ
ＩＯでそれら距離のうち、ステップＳ７で求めた距離に
近いほうの座標値を振動ペン３により指示された座標値
として決定する。Then, in step S9, the distance between each of the coordinate positions obtained in step S8 and the sensor 6C is determined, and step S
Among these distances, the coordinate value closer to the distance determined in step S7 is determined at IO as the coordinate value instructed by the vibrating pen 3.

なお、前述の実施例では、センサ配置は第６図の様にな
っている場合について説明したが、センサの配置はこれ
に限られるものではなく、それらの位置関係を、例えば
第９図（Ａ）の様に変えても全く同様の効果が得られる
。さらに第９図（Ｂ）の様であってもよい。このように
、領域判定用センサ６ｃの位置は、その動作原理上かな
り自由度があり、２個の振動センサを結ぶ直線に対して
振動ペン３により指示された位置の領域が判別できる位
置であればどこにあっても良い。In addition, in the above-mentioned embodiment, the sensor arrangement was explained as shown in FIG. 6, but the sensor arrangement is not limited to this. ), the same effect can be obtained. Furthermore, it may be as shown in FIG. 9(B). In this way, the position of the area determination sensor 6c has a considerable degree of freedom due to its operating principle, and can be placed at any position where the area indicated by the vibrating pen 3 can be determined with respect to the straight line connecting the two vibration sensors. It can be anywhere.

以上説明したように本実施例によれば、最小限の数の座
標位置検出用センサを設け、それに領域判定用センサを
追加することで、回路などを簡略化できる。更に、この
領域判定用センサは設置場所の自由度があり、装置の構
成上の制約や組み立て時における精度が要求されないた
め、製造効率を高めるとともに、製品コストを低下でき
る効果がある。As described above, according to this embodiment, the circuit and the like can be simplified by providing a minimum number of coordinate position detection sensors and adding an area determination sensor thereto. Furthermore, this area determination sensor has a degree of freedom in installation location, and does not require restrictions on the configuration of the device or accuracy during assembly, which has the effect of increasing manufacturing efficiency and reducing product cost.

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、振動検知用センサ
の数を少な（するとともに、センサの取付は位置の精度
を低下でき、装置の製造コストや組み立てコストを低減
できる効果がある。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the number of vibration detection sensors can be reduced (at the same time, the accuracy of the positioning of the sensors can be reduced, and the manufacturing cost and assembly cost of the device can be reduced). There is.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本実施例の座標入力装置の概略構成な示すブロ
ック図、 第２図は実施例の座標入力装置で使用される振動ペンの
構造を示す図、 第３図は演算制御回路の内部構成を示すブロック図、 第４図は振動ペンと位置センサとの間の距離を測定する
原理を説明するための図、 第５図（Ａ）はセンサ６ａと６１）よりの振動波形検出
回路の構成を説明するためのブロック図、第５図（Ｂ）
はセンサ６Ｃよりの振動波形検出回路の構成を説明する
ためのブロック図、第６図は本実施例の座標入力装置に
おける座標位置の算出方法を説明するための図、 第７図（Ａ）〜（Ｃ）は従来の座標入力装置のセンサ設
置場所を示す図、 第８図は演算制御回路のＣＰＵによる計測処理を示すフ
ローチャート、そして 第９図は本発明の他の実施例のセンサの配置例を示す図
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
、９・・・振動波形検出回路、１０・・・デイスプレィ
駆動回路、１１・・・デイスプレィ、３１・・・マイク
ロコンピュータ、３１ａ−ＲＯＭ、３　ｌ　ｂ・　ＲＡ
Ｍ、３３・・・タイマ、３４ａ〜３４ｃ・・・ラッチ回
路、３５検出信号入力ボート、３６・・・判定回路、３
７・・・Ｉ１０ボートである。Fig. 1 is a block diagram showing the schematic configuration of the coordinate input device of this embodiment, Fig. 2 is a diagram showing the structure of a vibrating pen used in the coordinate input device of this embodiment, and Fig. 3 is the inside of the arithmetic control circuit. A block diagram showing the configuration, Fig. 4 is a diagram for explaining the principle of measuring the distance between the vibrating pen and the position sensor, and Fig. 5 (A) shows the vibration waveform detection circuit from the sensors 6a and 61). Block diagram for explaining the configuration, FIG. 5(B)
is a block diagram for explaining the configuration of the vibration waveform detection circuit from the sensor 6C, FIG. 6 is a diagram for explaining the method of calculating the coordinate position in the coordinate input device of this embodiment, and FIGS. (C) is a diagram showing the sensor installation location of a conventional coordinate input device, FIG. 8 is a flowchart showing measurement processing by the CPU of the arithmetic and control circuit, and FIG. 9 is an example of sensor arrangement in another embodiment of the present invention. FIG. In the figure, 1... arithmetic control circuit, 2... vibrator drive circuit, 3... vibrating pen, 4... vibrator, 6a to 6c...
- Vibration/motion sensor, 7... Vibration isolating material, 8... Vibration transmission plate, 9... Vibration waveform detection circuit, 10... Display drive circuit, 11... Display, 31... Micro Computer, 31a-ROM, 3lb/RA
M, 33... Timer, 34a to 34c... Latch circuit, 35 Detection signal input port, 36... Judgment circuit, 3
7...I10 boat.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 振動発生手段により振動伝達板に与えられる振動を検出
して、前記振動発生手段により指示された前記振動伝達
板の座標値を求める座標入力装置であつて、 前記振動伝達板のほぼ中心線上の対向する位置に配置さ
れた２つの振動検知用センサと、 前記２つの振動検知用センサ同士を結ぶ線により分割さ
れる前記振動伝達板のいずれか一方に配置された第２の
振動検知用センサと、 前記２つの振動検知用センサよりの信号をもとに前記振
動発生手段の候補位置を算出し、前記第２の振動検知用
センサよりの信号をもとに前記振動発生手段よりの距離
を算出する算出手段と、前記振動発生手段の候補位置の
うち前記距離をもとに前記振動発生手段の位置を決定す
る位置決定手段と、 を有することを特徴とする座標入力装置。[Scope of Claims] A coordinate input device that detects vibrations applied to a vibration transmission plate by a vibration generation means and obtains coordinate values of the vibration transmission plate specified by the vibration generation means, the vibration transmission plate comprising: two vibration detection sensors disposed at opposing positions approximately on the center line of the vibration transmission plate; and a second vibration transmission plate disposed on either one of the vibration transmission plates divided by a line connecting the two vibration detection sensors. a vibration detection sensor; a candidate position for the vibration generation means is calculated based on signals from the two vibration detection sensors; and a candidate position for the vibration generation means is calculated based on the signal from the second vibration detection sensor. A coordinate input device comprising: calculation means for calculating a distance of the vibration generation means; and position determination means for determining the position of the vibration generation means based on the distance among candidate positions of the vibration generation means.