JPH05189129A - 座標入力装置 - Google Patents
座標入力装置Info
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- JPH05189129A JPH05189129A JP252792A JP252792A JPH05189129A JP H05189129 A JPH05189129 A JP H05189129A JP 252792 A JP252792 A JP 252792A JP 252792 A JP252792 A JP 252792A JP H05189129 A JPH05189129 A JP H05189129A
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- pen
- vibrating pen
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- vibrating
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 操作性のよい、小型軽量なワイヤレスの振動
ペンを有する座標入力装置を提供する。 【構成】 振動ペン3は、振動子4とその駆動回路およ
び電源までを内蔵し、振動センサ6の出力に応じて座標
演算を行なう本体部とはワイヤレス構成とする。振動セ
ンサ6で検出される振動の伝達時間の計測開始周期と、
振動ペン3による間欠的な振動入力周期は同一周期と
し、振動ペン3から、振動センサ6を設けた振動伝達板
8への振動入力タイミングを、振動ペン3からの振動入
力を所定の位置、たとえばペンホルダ81の位置におい
て行なうことにより本体の演算制御回路1に伝達し、こ
れにより、同一周期の振動ペン3の振動入力のための駆
動タイミングと、本体側の振動伝達時間計測開始タイミ
ングを同期させる。
ペンを有する座標入力装置を提供する。 【構成】 振動ペン3は、振動子4とその駆動回路およ
び電源までを内蔵し、振動センサ6の出力に応じて座標
演算を行なう本体部とはワイヤレス構成とする。振動セ
ンサ6で検出される振動の伝達時間の計測開始周期と、
振動ペン3による間欠的な振動入力周期は同一周期と
し、振動ペン3から、振動センサ6を設けた振動伝達板
8への振動入力タイミングを、振動ペン3からの振動入
力を所定の位置、たとえばペンホルダ81の位置におい
て行なうことにより本体の演算制御回路1に伝達し、こ
れにより、同一周期の振動ペン3の振動入力のための駆
動タイミングと、本体側の振動伝達時間計測開始タイミ
ングを同期させる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は座標入力装置、特に振動
ペンから入力された振動を振動伝達板に設けられた振動
センサにより検出し、振動ペンまでの振動伝達時間を計
測し、その結果に基づき前記振動ペンの振動伝達板上で
の入力座標を検出する座標入力装置に関するものであ
る。
ペンから入力された振動を振動伝達板に設けられた振動
センサにより検出し、振動ペンまでの振動伝達時間を計
測し、その結果に基づき前記振動ペンの振動伝達板上で
の入力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】従来より、超音波を利用した座標入力装
置が知られている。この種の装置では、振動ペンから入
力された振動の振動伝達時間から振動ペンの振動伝達板
上での座標を検出する。
置が知られている。この種の装置では、振動ペンから入
力された振動の振動伝達時間から振動ペンの振動伝達板
上での座標を検出する。
【0003】この種の装置では、振動ペンの駆動タイミ
ングを振動伝達板を含む装置本体側から振動ペンに指示
する必要があり、装置本体と振動ペンがケーブルで接続
されているものがあったが、このような有線接続の振動
ペンは操作性がよくないので、光通信などの無線接続に
より振動ペンと装置本体を接続し、振動ペンの駆動タイ
ミングを振動ペンに入力するワイヤレス構成が提案され
ている。
ングを振動伝達板を含む装置本体側から振動ペンに指示
する必要があり、装置本体と振動ペンがケーブルで接続
されているものがあったが、このような有線接続の振動
ペンは操作性がよくないので、光通信などの無線接続に
より振動ペンと装置本体を接続し、振動ペンの駆動タイ
ミングを振動ペンに入力するワイヤレス構成が提案され
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のワイヤレス構成
では、振動ペン内部に通信装置を内蔵しなければならな
いため、振動ペンの構造が複雑になり装置も大きくな
る。更に振動ペンにアプリケーションに必要なスイッチ
を追加しようとした場合、構造がより複雑で、より大き
くなり、操作性がさらに悪化する問題がある。
では、振動ペン内部に通信装置を内蔵しなければならな
いため、振動ペンの構造が複雑になり装置も大きくな
る。更に振動ペンにアプリケーションに必要なスイッチ
を追加しようとした場合、構造がより複雑で、より大き
くなり、操作性がさらに悪化する問題がある。
【0005】本発明の課題は、以上の問題を解決し、操
作性のよい、ワイヤレスの振動ペンを有する座標入力装
置を提供する、あるいは振動ペンにスイッチなどを設け
る場合でも、簡単安価にこのスイッチの操作情報を本体
に伝達できる座標入力装置を提供することにある。
作性のよい、ワイヤレスの振動ペンを有する座標入力装
置を提供する、あるいは振動ペンにスイッチなどを設け
る場合でも、簡単安価にこのスイッチの操作情報を本体
に伝達できる座標入力装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明においては、振動ペンから振動伝達板に入
力される振動を前記振動伝達板に設けられた振動センサ
により検出し、振動ペンまでの振動伝達時間を計測し、
その結果に基づき前記振動ペンの振動伝達板上での入力
座標を検出する座標入力装置において、所定周期により
間欠的に前記振動伝達板に振動入力を行なうための機構
を全て内蔵したワイヤレス構成の振動ペンと、前記振動
ペンから前記振動伝達板への前記振動入力のための駆動
周期と同一周期で前記振動センサ出力に基づき振動伝達
時間の計測を開始する計時手段と、前記同一周期の振動
ペンの振動入力のための駆動と、計時手段の振動伝達時
間計測開始を同期制御する手段と、前記計時手段の計測
した振動伝達時間に基づき入力座標を演算する手段を設
けた構成を採用した。
めに、本発明においては、振動ペンから振動伝達板に入
力される振動を前記振動伝達板に設けられた振動センサ
により検出し、振動ペンまでの振動伝達時間を計測し、
その結果に基づき前記振動ペンの振動伝達板上での入力
座標を検出する座標入力装置において、所定周期により
間欠的に前記振動伝達板に振動入力を行なうための機構
を全て内蔵したワイヤレス構成の振動ペンと、前記振動
ペンから前記振動伝達板への前記振動入力のための駆動
周期と同一周期で前記振動センサ出力に基づき振動伝達
時間の計測を開始する計時手段と、前記同一周期の振動
ペンの振動入力のための駆動と、計時手段の振動伝達時
間計測開始を同期制御する手段と、前記計時手段の計測
した振動伝達時間に基づき入力座標を演算する手段を設
けた構成を採用した。
【0007】
【作用】以上の構成によれば、同一周期で行なわれる振
動ペンの振動入力のための駆動と、計時手段の振動伝達
時間計測開始に同期させることにより、それ以後、ワイ
ヤレス状態で振動ペンによる入力座標の演算が可能とな
る。
動ペンの振動入力のための駆動と、計時手段の振動伝達
時間計測開始に同期させることにより、それ以後、ワイ
ヤレス状態で振動ペンによる入力座標の演算が可能とな
る。
【0008】
【実施例】以下、図面に示す実施例に基づき、本発明を
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【0009】図1は本発明を採用した情報入出力装置の
構造を示している。図1の情報入出力装置は振動伝達板
8からなる入力タブレットに振動ペン3によって座標入
力を行なわせ、入力された座標情報にしたがって入力タ
ブレットに重ねて配置されたCRTからなる表示器1
1’に入力画像を表示するものである。
構造を示している。図1の情報入出力装置は振動伝達板
8からなる入力タブレットに振動ペン3によって座標入
力を行なわせ、入力された座標情報にしたがって入力タ
ブレットに重ねて配置されたCRTからなる表示器1
1’に入力画像を表示するものである。
【0010】図において符号8で示されたものはアクリ
ル、ガラス板などからなる振動伝達板で振動ペン3から
伝達される振動をその角部に3個設けられた振動センサ
6に伝達する。本実施例では振動ペン3から振動伝達板
8を介して振動センサ6に伝達された超音波振動の伝達
時間を計測することにより振動ペン3の振動伝達板8上
での座標を検出する。振動伝達板8の一部には、ペンホ
ルダ81が設けてあるが、これについては、後に詳述す
る。
ル、ガラス板などからなる振動伝達板で振動ペン3から
伝達される振動をその角部に3個設けられた振動センサ
6に伝達する。本実施例では振動ペン3から振動伝達板
8を介して振動センサ6に伝達された超音波振動の伝達
時間を計測することにより振動ペン3の振動伝達板8上
での座標を検出する。振動伝達板8の一部には、ペンホ
ルダ81が設けてあるが、これについては、後に詳述す
る。
【0011】振動伝達板8は振動ペン3から伝達された
振動が周辺部で反射されて中央部の方向に戻るのを防止
するためにその周辺部分をシリコンゴムなどから構成さ
れた反射防止材7によって支持されている。
振動が周辺部で反射されて中央部の方向に戻るのを防止
するためにその周辺部分をシリコンゴムなどから構成さ
れた反射防止材7によって支持されている。
【0012】振動伝達板8はCRT(あるいは液晶表示
器など)など、ドット表示が可能な表示器11’上に配
置され、振動ペン3によりなぞられた位置にドット表示
を行なうようになっている。すなわち、検出された振動
ペン3の座標に対応した表示器11’上の位置にドット
表示が行なわれ、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
を行なったように振動ペンの軌跡の後に現れる。
器など)など、ドット表示が可能な表示器11’上に配
置され、振動ペン3によりなぞられた位置にドット表示
を行なうようになっている。すなわち、検出された振動
ペン3の座標に対応した表示器11’上の位置にドット
表示が行なわれ、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
を行なったように振動ペンの軌跡の後に現れる。
【0013】また、このような構成によれば表示器1
1’にはメニュー表示を行ない、振動ペンによりそのメ
ニュー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。
1’にはメニュー表示を行ない、振動ペンによりそのメ
ニュー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。
【0014】振動伝達板8に超音波振動を伝達させる振
動ペン3は、内部に圧電素子などから構成した振動子4
を有しており、振動子4の発生した超音波振動を先端が
尖ったホーン部5を介して振動伝達板8に伝達する。
動ペン3は、内部に圧電素子などから構成した振動子4
を有しており、振動子4の発生した超音波振動を先端が
尖ったホーン部5を介して振動伝達板8に伝達する。
【0015】図2は振動ペン3の構造を示している。振
動ペン3は振動発生に必要な全ての部材を内蔵する。振
動ペン3の振動子4は振動子駆動回路2により所定の周
波数で駆動される。振動ペン3の動作に必要な電源は電
池などからなる電源部25から供給される。
動ペン3は振動発生に必要な全ての部材を内蔵する。振
動ペン3の振動子4は振動子駆動回路2により所定の周
波数で駆動される。振動ペン3の動作に必要な電源は電
池などからなる電源部25から供給される。
【0016】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
対して図2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。振動子4の駆動周波数は、発振回路2
2により決定されるが、これについては後述する。
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
対して図2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。振動子4の駆動周波数は、発振回路2
2により決定されるが、これについては後述する。
【0017】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。
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。
【0018】一方、振動ペンの振動発生と、振動伝達板
8側に接続された振動検出部の動作を同期させなければ
ならない。本実施例では、振動ペンをワイヤレス構成と
するために、次のような構成を用いる。
8側に接続された振動検出部の動作を同期させなければ
ならない。本実施例では、振動ペンをワイヤレス構成と
するために、次のような構成を用いる。
【0019】振動ペン3内部には、先に述べた部材のほ
か、発振回路22が設けてある。
か、発振回路22が設けてある。
【0020】この振動ペン3は、発振器22により作ら
れた周期Taで振動子4を間欠的に駆動する。これに対
して本体側では、周期Taで振動伝達時間を計時するカ
ウンタをスタートさせる。
れた周期Taで振動子4を間欠的に駆動する。これに対
して本体側では、周期Taで振動伝達時間を計時するカ
ウンタをスタートさせる。
【0021】このカウンタスタートと、ペン駆動開始を
同一周期Taとしておき、これらをなんらかの方法で同
期させれば、振動伝達時間を求めることができ、また、
これに基づき座標演算が可能となる。
同一周期Taとしておき、これらをなんらかの方法で同
期させれば、振動伝達時間を求めることができ、また、
これに基づき座標演算が可能となる。
【0022】次にペン駆動とカウンタスタートの同期を
とる方法について図7を参照して説明する。
とる方法について図7を参照して説明する。
【0023】ペン側の駆動信号(以下Pdr)、と本体側
のカウンタのカウントスタート信号(以下CS)を同期
させて同時に発生させるには、まず、Pdr信号とCS信
号を同じ周期Taで発生させておく。この時は、2つの
信号はまだ同期がとられていない。
のカウンタのカウントスタート信号(以下CS)を同期
させて同時に発生させるには、まず、Pdr信号とCS信
号を同じ周期Taで発生させておく。この時は、2つの
信号はまだ同期がとられていない。
【0024】次に、振動伝達板8上の、所定の振動セン
サ6から既知の距離dの位置(たとえばペンホルダ81
の位置)に、周期Taで発振している振動ペン3により
入力を行なう。
サ6から既知の距離dの位置(たとえばペンホルダ81
の位置)に、周期Taで発振している振動ペン3により
入力を行なう。
【0025】この時、この入力位置から所定の振動セン
サ6までの振動伝達時間Tdは前もって測定等をしてあ
り既知としておく。従って、この伝達時間Tdに基づい
てCS信号を発生させればよい。ペン駆動とカウンタス
タートの同期をとることができる。
サ6までの振動伝達時間Tdは前もって測定等をしてあ
り既知としておく。従って、この伝達時間Tdに基づい
てCS信号を発生させればよい。ペン駆動とカウンタス
タートの同期をとることができる。
【0026】例えば、振動伝達時間Tdと周期Taから
Ta−Tdの時間後にPdr信号は発しているのである
から、振動を検出した後(Ta−Td)時間待って、C
S信号を発生させる。なお、同期入力のタイミングは、
後述のスイッチ31を用いてそのタイミングを指定す
る。
Ta−Tdの時間後にPdr信号は発しているのである
から、振動を検出した後(Ta−Td)時間待って、C
S信号を発生させる。なお、同期入力のタイミングは、
後述のスイッチ31を用いてそのタイミングを指定す
る。
【0027】これで、この同期のための座標入力作業
(以下同期入力という)後は、このタイミングのまま、
Pdr信号もCS信号も発生させておく。以上により、
振動ペンのコードレス化が可能となる。
(以下同期入力という)後は、このタイミングのまま、
Pdr信号もCS信号も発生させておく。以上により、
振動ペンのコードレス化が可能となる。
【0028】同期入力作業の際、複数のセンサ出力を用
いて行ない、平均値をとるなどすれば、より正確にペン
駆動とカウンタスタートの同期をとることができる。
いて行ない、平均値をとるなどすれば、より正確にペン
駆動とカウンタスタートの同期をとることができる。
【0029】また、ペンホルダ81を、そこに振動ペン
3を収納したとき、ホーン5の部分で、常に振動伝達板
8との接触が生じるような構造とすることにより、振動
ペン3をペンホルダ81に収納しておくだけで、ペン駆
動とカウンタスタートの同期をとることができ、ユーザ
が振動ペン3をとりあげた時には、ただちに座標入力が
可能な状態となる。ペンホルダ81を用いる場合には、
スイッチ31は、ペンホルダ81に振動ペン3が収納さ
れている場合にONとなるようペンホルダ81内部に設
けておく。
3を収納したとき、ホーン5の部分で、常に振動伝達板
8との接触が生じるような構造とすることにより、振動
ペン3をペンホルダ81に収納しておくだけで、ペン駆
動とカウンタスタートの同期をとることができ、ユーザ
が振動ペン3をとりあげた時には、ただちに座標入力が
可能な状態となる。ペンホルダ81を用いる場合には、
スイッチ31は、ペンホルダ81に振動ペン3が収納さ
れている場合にONとなるようペンホルダ81内部に設
けておく。
【0030】なお、図7のPdr信号とCS信号を同時
に発生させるという同時とは振動伝達時間を計数して座
標を演算するのに支障の無い程度にほぼ同時であること
を言う。また、同時でなくても一定のオフセット時間を
持っていても同期していれば演算は可能である。
に発生させるという同時とは振動伝達時間を計数して座
標を演算するのに支障の無い程度にほぼ同時であること
を言う。また、同時でなくても一定のオフセット時間を
持っていても同期していれば演算は可能である。
【0031】以上のように振動ペン3内に振動発生に必
要な全ての部材と、座標入力装置本体側にペン駆動信号
の周期Taと同じ周期のカウンタスタート信号を発生す
る手段と、前記の2つの信号を同期させ同時に発生させ
る手段を設けることにより、振動ペン3と座標入力装置
を接続するケーブルを省略できる。以下、振動検出およ
び座標演算のための構成につき説明する。
要な全ての部材と、座標入力装置本体側にペン駆動信号
の周期Taと同じ周期のカウンタスタート信号を発生す
る手段と、前記の2つの信号を同期させ同時に発生させ
る手段を設けることにより、振動ペン3と座標入力装置
を接続するケーブルを省略できる。以下、振動検出およ
び座標演算のための構成につき説明する。
【0032】再び、図1において、振動伝達板8の角部
に設けられた振動センサ6も圧電素子などの機械〜電気
変換素子により構成される。3つの振動センサ6の各々
の出力信号は波形検出回路9に入力され、後述の波形検
出処理により、各センサへの振動到着タイミングを検出
する。この検出タイミング信号は演算制御回路1に入力
される。
に設けられた振動センサ6も圧電素子などの機械〜電気
変換素子により構成される。3つの振動センサ6の各々
の出力信号は波形検出回路9に入力され、後述の波形検
出処理により、各センサへの振動到着タイミングを検出
する。この検出タイミング信号は演算制御回路1に入力
される。
【0033】演算制御回路1は、上記の同期後のCS信
号〜波形検出回路9が出力した振動検出タイミングまで
の時間として各センサへの振動伝達時間を知ることがで
き、さらにこの振動伝達時間から振動ペン3の振動伝達
板8上での座標入力位置を検出する。
号〜波形検出回路9が出力した振動検出タイミングまで
の時間として各センサへの振動伝達時間を知ることがで
き、さらにこの振動伝達時間から振動ペン3の振動伝達
板8上での座標入力位置を検出する。
【0034】検出された振動ペン3の座標情報は演算制
御回路1において表示器11’による出力方式に応じて
処理される。すなわち、演算制御回路は入力座標情報に
基づいてビデオ信号処理装置10を介して表示器11’
の出力動作を制御する。
御回路1において表示器11’による出力方式に応じて
処理される。すなわち、演算制御回路は入力座標情報に
基づいてビデオ信号処理装置10を介して表示器11’
の出力動作を制御する。
【0035】図3は図1の演算制御回路1の構造を示し
ている。ここでは主に振動ペン3の駆動系および振動セ
ンサ6による振動検出系の構造を示している。
ている。ここでは主に振動ペン3の駆動系および振動セ
ンサ6による振動検出系の構造を示している。
【0036】マイクロコンピュータ11は内部カウン
タ、ROMおよびRAMを内蔵している。駆動信号発生
回路12は前記の信号同時発生作業をしている時(信号
同時発生スイッチ31をONにしている時)Ta−Td
の時間をカウントする回路でマイクロコンピュータ11
と伝播遅延時間測定をするカウンタ13に振動入力開始
を示すスタート信号を入力する。
タ、ROMおよびRAMを内蔵している。駆動信号発生
回路12は前記の信号同時発生作業をしている時(信号
同時発生スイッチ31をONにしている時)Ta−Td
の時間をカウントする回路でマイクロコンピュータ11
と伝播遅延時間測定をするカウンタ13に振動入力開始
を示すスタート信号を入力する。
【0037】前記作業が終了した後(スイッチ31OF
Fの時)は、このスタート信号の周期Taでマイクロコ
ンピュータ11がスタート信号を発生する。
Fの時)は、このスタート信号の周期Taでマイクロコ
ンピュータ11がスタート信号を発生する。
【0038】カウンタ13の計数値はマイクロコンピュ
ータ11によりラッチ回路14にラッチされる。
ータ11によりラッチ回路14にラッチされる。
【0039】一方、波形検出回路9は、振動センサ6の
出力から後述のようにして振動伝達時間を計測するため
の検出信号のタイミング情報を出力する。これらのタイ
ミング情報は入力ポート15にそれぞれ入力される。
出力から後述のようにして振動伝達時間を計測するため
の検出信号のタイミング情報を出力する。これらのタイ
ミング情報は入力ポート15にそれぞれ入力される。
【0040】波形検出回路9から入力されるタイミング
信号は入力ポート15に入力され、ラッチ回路14内の
各振動センサ6に対応する記憶領域に記憶され、その結
果がマイクロコンピュータ11に伝えられる。
信号は入力ポート15に入力され、ラッチ回路14内の
各振動センサ6に対応する記憶領域に記憶され、その結
果がマイクロコンピュータ11に伝えられる。
【0041】すなわち、カウンタ13の出力データのラ
ッチ値として振動伝達時間が表現され、この振動伝達時
間値により座標演算が行なわれる。このとき、判定回路
16は複数の振動センサ6からの波形検出のタイミング
情報がすべて入力されたかどうかを判定し、マイクロコ
ンピュータ11に報知する。
ッチ値として振動伝達時間が表現され、この振動伝達時
間値により座標演算が行なわれる。このとき、判定回路
16は複数の振動センサ6からの波形検出のタイミング
情報がすべて入力されたかどうかを判定し、マイクロコ
ンピュータ11に報知する。
【0042】表示器11’の出力制御処理は入出力ポー
ト17を介して行なわれる。
ト17を介して行なわれる。
【0043】図4は図1の波形検出回路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
明するものである。
検出波形と、それに基づく振動伝達時間の計測処理を説
明するものである。
【0044】振動伝達時間の計測は、前述のようにして
振動ペン3の駆動信号と同期をとられたカウンタスター
ト信号CSに基づいて行なわれる。
振動ペン3の駆動信号と同期をとられたカウンタスター
ト信号CSに基づいて行なわれる。
【0045】図4において符号41で示されるものは振
動ペン3に対して印加される駆動信号パルスである。こ
のような波形により駆動された振動ペン3から振動伝達
板8に伝達された超音波振動は振動伝達板8内を通って
振動センサ6に検出される。
動ペン3に対して印加される駆動信号パルスである。こ
のような波形により駆動された振動ペン3から振動伝達
板8に伝達された超音波振動は振動伝達板8内を通って
振動センサ6に検出される。
【0046】振動伝達板8内を振動センサ6までの距離
に応じた時間tgをかけて進行した後、振動は振動セン
サ6に到達する。図4の符号42は振動センサ6が検出
した信号波形を示している。本実施例において用いられ
る板波は分散性の波であり、そのため検出波形のエンベ
ロープ421と位相422の関係は振動伝達距離に応じ
て変化する。
に応じた時間tgをかけて進行した後、振動は振動セン
サ6に到達する。図4の符号42は振動センサ6が検出
した信号波形を示している。本実施例において用いられ
る板波は分散性の波であり、そのため検出波形のエンベ
ロープ421と位相422の関係は振動伝達距離に応じ
て変化する。
【0047】ここで、エンベロープの進む速度を群速度
Vg、位相速度をVpとする。この群速度および位相速
度の違いから振動ペン3と振動センサ6間の距離を検出
することができる。
Vg、位相速度をVpとする。この群速度および位相速
度の違いから振動ペン3と振動センサ6間の距離を検出
することができる。
【0048】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4の符号43のように検出すると、振
動ペン3および振動センサ6の間の距離dはその振動伝
達時間をtgとして d=Vg・tg …(1) この式は振動センサ6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と振動ペン3の距離
を示すことができる。
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4の符号43のように検出すると、振
動ペン3および振動センサ6の間の距離dはその振動伝
達時間をtgとして d=Vg・tg …(1) この式は振動センサ6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と振動ペン3の距離
を示すことができる。
【0049】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なう。図4の
位相波形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。
めには、位相信号の検出に基づく処理を行なう。図4の
位相波形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。
【0050】前記の(1)式と(2)式から上記の整数
nは n=[(Vg・tg−Vp・tp)/λp+1/N] …(3) と示される。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。
nは n=[(Vg・tg−Vp・tp)/λp+1/N] …(3) と示される。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。
【0051】上記のようにして求めたnを(2)式に代
入することで、振動ペン3および振動センサ6間の距離
を正確に測定することができる。
入することで、振動ペン3および振動センサ6間の距離
を正確に測定することができる。
【0052】図3に示した2つの振動伝達時間tgおよ
びtpの測定のため、波形検出回路9はたとえば図5に
示すように構成することができる。
びtpの測定のため、波形検出回路9はたとえば図5に
示すように構成することができる。
【0053】図5において、振動センサ6の出力信号は
前述の増幅回路51により所定のレベルまで増幅され
る。
前述の増幅回路51により所定のレベルまで増幅され
る。
【0054】増幅された信号はエンベロープ検出回路5
2に入力され、検出信号のエンベロープのみが取り出さ
れる。抽出されたエンベロープのピークのタイミングは
エンベロープピーク検出回路53によって検出される。
ピーク検出信号はモノマルチバイブレータなどから構成
された信号検出回路54によって所定波形のエンベロー
プ遅延時間検出信号Tgが形成され、演算制御回路1に
入力される。
2に入力され、検出信号のエンベロープのみが取り出さ
れる。抽出されたエンベロープのピークのタイミングは
エンベロープピーク検出回路53によって検出される。
ピーク検出信号はモノマルチバイブレータなどから構成
された信号検出回路54によって所定波形のエンベロー
プ遅延時間検出信号Tgが形成され、演算制御回路1に
入力される。
【0055】また、このTg信号のタイミングと、遅延
時間調整回路57によって遅延された元信号から検出回
路58により位相遅延時間検出信号Tpが形成され、演
算制御回路1に入力される。
時間調整回路57によって遅延された元信号から検出回
路58により位相遅延時間検出信号Tpが形成され、演
算制御回路1に入力される。
【0056】すなわち、Tg信号は単安定マルチバイブ
レータ55により所定幅のパルスに変換される。また、
コンパレートレベル供給回路56はこのパルスタイミン
グに応じてtp信号を検出するためのしきい値を形成す
る。この結果、コンパレートレベル供給回路56は図3
の符号44のようなレベルとタイミングを有する信号4
4を形成し、検出回路58に入力する。
レータ55により所定幅のパルスに変換される。また、
コンパレートレベル供給回路56はこのパルスタイミン
グに応じてtp信号を検出するためのしきい値を形成す
る。この結果、コンパレートレベル供給回路56は図3
の符号44のようなレベルとタイミングを有する信号4
4を形成し、検出回路58に入力する。
【0057】すなわち、単安定マルチバイブレータ55
およびコンパレートレベル供給回路56は位相遅延時間
の測定がエンベロープピーク検出後の一定時間のみしか
作動しないようにするためのものである。
およびコンパレートレベル供給回路56は位相遅延時間
の測定がエンベロープピーク検出後の一定時間のみしか
作動しないようにするためのものである。
【0058】この信号はコンパレータなどから構成され
た検出回路58に入力され、図4のように遅延された検
出波形と比較され、この結果符号45のようなtp検出
パルスが形成される。
た検出回路58に入力され、図4のように遅延された検
出波形と比較され、この結果符号45のようなtp検出
パルスが形成される。
【0059】以上に示した回路は振動センサ6の1つ分
のもので、他のそれぞれのセンサに対しても同じ回路が
設けられる。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。
のもので、他のそれぞれのセンサに対しても同じ回路が
設けられる。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。
【0060】図3の演算制御回路では上記のTg1〜
h、Tp1〜h信号を入力ポート15から入力し、各々
のタイミングをトリガとしてカウンタ13のカウント値
をラッチ回路14に取り込む。前記のようにカウンタ1
3は振動ペンの駆動と同期してスタートされているの
で、ラッチ回路14には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取り込まれる。
h、Tp1〜h信号を入力ポート15から入力し、各々
のタイミングをトリガとしてカウンタ13のカウント値
をラッチ回路14に取り込む。前記のようにカウンタ1
3は振動ペンの駆動と同期してスタートされているの
で、ラッチ回路14には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取り込まれる。
【0061】図6のように振動伝達板8の角部に3つの
振動センサ6を符号S1からS3の位置に配置すると、
図4に関連して説明した処理によって振動ペン3の位置
Pから各々の振動センサ6の位置までの直線距離d1〜
d3を求めることができる。さらに演算制御回路1でこ
の直線距離d1〜d3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。
振動センサ6を符号S1からS3の位置に配置すると、
図4に関連して説明した処理によって振動ペン3の位置
Pから各々の振動センサ6の位置までの直線距離d1〜
d3を求めることができる。さらに演算制御回路1でこ
の直線距離d1〜d3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。
【0062】 x=X/2+(d1+d2)(d1−d2)/2X …(4) y=Y/2+(d1+d3)(d1−d3)/2Y …(5) ここでX、YはS2、S3の位置の振動センサ6と原点
(位置S1)のセンサのX、Y軸に沿った距離である。
(位置S1)のセンサのX、Y軸に沿った距離である。
【0063】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。
リアルタイムで検出することができる。
【0064】上記実施例によれば、振動ペンと装置本体
を接続するケーブルを完全に省略できるので、本体との
通信のみを行なう装置を振動ペン内に設ける必要がない
ため、振動ペンを極めて小型軽量に構成でき、ほぼ通常
の筆記具と同等の操作性を振動ペンに与えることができ
る。
を接続するケーブルを完全に省略できるので、本体との
通信のみを行なう装置を振動ペン内に設ける必要がない
ため、振動ペンを極めて小型軽量に構成でき、ほぼ通常
の筆記具と同等の操作性を振動ペンに与えることができ
る。
【0065】前記実施例では、ペン駆動信号であるPdr
信号とカウンタスタート信号であるCS信号の同期は、
座標入力のための振動子4を用いて音響的に実現してい
るが、これを電気的に実現することもできる。たとえ
ば、あるタイミングにおいて、振動ペン3と本体を直
接、電気的に接続して、PLL回路などを利用してPd
r信号とCS信号の同期をとり、両者の同期をとること
もできる。
信号とカウンタスタート信号であるCS信号の同期は、
座標入力のための振動子4を用いて音響的に実現してい
るが、これを電気的に実現することもできる。たとえ
ば、あるタイミングにおいて、振動ペン3と本体を直
接、電気的に接続して、PLL回路などを利用してPd
r信号とCS信号の同期をとり、両者の同期をとること
もできる。
【0066】ここでも、図8のように、ペンホルダ81
を利用することができる。この場合には、振動ペン3を
ペンホルダ81に収納すると、振動ペン3が発生するペ
ン駆動信号が本体側に直接接続されるよう、ペンホルダ
81および振動ペン3に互いに接触する電極などからな
る一時接続部81aを設けておく。
を利用することができる。この場合には、振動ペン3を
ペンホルダ81に収納すると、振動ペン3が発生するペ
ン駆動信号が本体側に直接接続されるよう、ペンホルダ
81および振動ペン3に互いに接触する電極などからな
る一時接続部81aを設けておく。
【0067】このような構造により、振動ペン3をペン
ホルダ81に収納している間、Pdr信号と同一周期で発
生しているCS信号をPLL回路などで同期させる。こ
のような構成によっても、上記同様の効果がある。
ホルダ81に収納している間、Pdr信号と同一周期で発
生しているCS信号をPLL回路などで同期させる。こ
のような構成によっても、上記同様の効果がある。
【0068】なお、ペンと本体を接続するには、かなら
ずしもペンホルダ81を用いる必要はなく、なんらかの
手段で振動ペン3と本体が接続されればよいのである。
さらに、この時充電等の電源供給を行なうことも可能で
ある。
ずしもペンホルダ81を用いる必要はなく、なんらかの
手段で振動ペン3と本体が接続されればよいのである。
さらに、この時充電等の電源供給を行なうことも可能で
ある。
【0069】
【発明の効果】以上から明らかなように、本発明によれ
ば、振動ペンから振動伝達板に入力される振動を前記振
動伝達板に設けられた振動センサにより検出し、振動ペ
ンまでの振動伝達時間を計測し、その結果に基づき前記
振動ペンの振動伝達板上での入力座標を検出する座標入
力装置において、所定周期により間欠的に前記振動伝達
板に振動入力を行なうための機構を全て内蔵したワイヤ
レス構成の振動ペンと、前記振動ペンから前記振動伝達
板への前記振動入力のための駆動周期と同一周期で前記
振動センサ出力に基づき振動伝達時間の計測を開始する
計時手段と、前記同一周期の振動ペンの振動入力のため
の駆動と、計時手段の振動伝達時間計測開始を同期制御
する手段と、前記計時手段の計測した振動伝達時間に基
づき入力座標を演算する手段を設けた構成を採用してい
るので、同一周期で行なわれる振動ペンの振動入力と、
計時手段の振動伝達時間計測開始を同期させることによ
り、それ以後、ワイヤレス状態で振動ペンによる入力座
標の演算が可能となり、振動ペンと装置本体を接続する
ケーブルを完全に省略できるので、本体との通信のみを
行なう装置を振動ペン内に設ける必要がないため、振動
ペンを極めて小型軽量に構成でき、ほぼ通常の筆記具と
同等の操作性を振動ペンに与えることができる。
ば、振動ペンから振動伝達板に入力される振動を前記振
動伝達板に設けられた振動センサにより検出し、振動ペ
ンまでの振動伝達時間を計測し、その結果に基づき前記
振動ペンの振動伝達板上での入力座標を検出する座標入
力装置において、所定周期により間欠的に前記振動伝達
板に振動入力を行なうための機構を全て内蔵したワイヤ
レス構成の振動ペンと、前記振動ペンから前記振動伝達
板への前記振動入力のための駆動周期と同一周期で前記
振動センサ出力に基づき振動伝達時間の計測を開始する
計時手段と、前記同一周期の振動ペンの振動入力のため
の駆動と、計時手段の振動伝達時間計測開始を同期制御
する手段と、前記計時手段の計測した振動伝達時間に基
づき入力座標を演算する手段を設けた構成を採用してい
るので、同一周期で行なわれる振動ペンの振動入力と、
計時手段の振動伝達時間計測開始を同期させることによ
り、それ以後、ワイヤレス状態で振動ペンによる入力座
標の演算が可能となり、振動ペンと装置本体を接続する
ケーブルを完全に省略できるので、本体との通信のみを
行なう装置を振動ペン内に設ける必要がないため、振動
ペンを極めて小型軽量に構成でき、ほぼ通常の筆記具と
同等の操作性を振動ペンに与えることができる。
【図1】本発明を採用した情報入出力装置の構成を示し
た説明図である。
た説明図である。
【図2】図1の振動ペンの構造を示した説明図である。
【図3】図1の演算制御回路の構造を示したブロック図
である。
である。
【図4】振動ペンと振動センサの間の距離測定を説明す
る検出波形を示した波形図である。
る検出波形を示した波形図である。
【図5】図1の波形検出回路の構成を示したブロック図
である。
である。
【図6】振動センサの配置を示した説明図である。
【図7】ペン駆動信号とカウンタスタート信号の同期を
示した説明図である。
示した説明図である。
【図8】一時接続同期方法の説明図である。
1 演算制御回路 3 振動ペン 4 振動子 6 振動センサ 8 振動伝達板 15、16 入力ポート 51 前置増幅器 52 エンベロープ検出回路 54、58 信号検出回路 59 A/D変換回路 91 ピークホールド回路 92 加算回路 93 コンパレータ 510 ラッチ回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 淳 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 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 谷石 信之介 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
Claims (3)
- 【請求項1】 振動ペンから振動伝達板に入力される振
動を前記振動伝達板に設けられた振動センサにより検出
し、振動ペンまでの振動伝達時間を計測し、その結果に
基づき前記振動ペンの振動伝達板上での入力座標を検出
する座標入力装置において、 所定周期により間欠的に前記振動伝達板に振動入力を行
なうための機構を全て内蔵したワイヤレス構成の振動ペ
ンと、 前記振動ペンから前記振動伝達板への前記振動入力のた
めの駆動周期と同一周期で前記振動センサ出力に基づき
振動伝達時間の計測を開始する計時手段と、前記同一周
期の振動ペンの振動入力のための駆動と、計時手段の振
動伝達時間計測開始を同期制御する手段と、 前記計時手段の計測した振動伝達時間に基づき入力座標
を演算する手段を設けたことを特徴とする座標入力装
置。 - 【請求項2】 前記同期手段は、前記振動ペンと、座標
検出処理を行なう本体部の一時的な接触を介して行なう
ことを特徴とする請求項1に記載の座標入力装置。 - 【請求項3】 前記一時的接触は、振動ペンと振動伝達
板の接触を含み、振動ペンから振動伝達板への振動伝達
を介して前記同期制御が行なわれることを特徴とする請
求項2に記載の座標入力装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP252792A JPH05189129A (ja) | 1992-01-10 | 1992-01-10 | 座標入力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP252792A JPH05189129A (ja) | 1992-01-10 | 1992-01-10 | 座標入力装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05189129A true JPH05189129A (ja) | 1993-07-30 |
Family
ID=11531856
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP252792A Pending JPH05189129A (ja) | 1992-01-10 | 1992-01-10 | 座標入力装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05189129A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09179684A (ja) * | 1995-12-27 | 1997-07-11 | Fuji Xerox Co Ltd | ペン入力装置 |
JP2002236546A (ja) * | 2001-02-08 | 2002-08-23 | Canon Inc | 座標入力装置及びその制御方法、コンピュータ可読メモリ |
-
1992
- 1992-01-10 JP JP252792A patent/JPH05189129A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09179684A (ja) * | 1995-12-27 | 1997-07-11 | Fuji Xerox Co Ltd | ペン入力装置 |
JP2002236546A (ja) * | 2001-02-08 | 2002-08-23 | Canon Inc | 座標入力装置及びその制御方法、コンピュータ可読メモリ |
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