JPH01124016A - 座標入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超音波を利用して、位置検出をする座標入力装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、超音波を利用した座標入力装置（例えば特願昭６
１−１４９７４２号）は、センサーとして、圧電素子（
ＰＺＴ　）を使用しており、各センサーを同一の特性と
して、前置増幅器等の検出回路を構成されている。

〔発明が解決しようとしている問題点〕しかしながら、
上記従来例では各センサーが現実には、共振特性あるい
はＰＺＴの装置状態によって各センサー間にバラツキを
持チ、検出信号のレベル差を持って前置増幅器で増幅さ
れる。従って次のような欠点があった。

（１）検出信号の振幅レベルで筆圧検出をしている場合
（特願昭６ｌ−２４９７３７）筆圧の誤検出をしてしま
い、書き味の悪いものとなってしまう欠点があった。

（２）バラツキ等で本来よシも低いレベルで信号が検出
された場合などは信号のＳ／Ｎが悪くなり、伝播遅延時
間の精度が悪化する欠点があった。

〔問題点を解決するだめの手段（及び作用）〕本発明に
よれば、前置増幅器に、ゲイン調整用のボリューム（以
下ＶＲと記す）を設けることにより、各センサー間のバ
ラツキ等による、検出信号の振幅レベル差をＶＲで調整
して、無くすようにしたものである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を参照して説明する。

第１図は、信号波形検出回路第６図における前置増幅回
路の各センサー６に対する回路図であシ、１２はセンサ
ー６におけるバラツキによる検出信号の振幅レベルを調
整するコントロールＶＲである。調整方法は、例えば各
センサーから同一距離の点にペン３をある一定の筆圧で
前記の点に入力し、オシロスコープ等で検出波形を測定
しながら各センサー６の各ＶＲ１２を調整して振幅レベ
ルを同じにするのである。このＶＲ１２はゲイン調整の
できる個所であればこの場所に限るものではない。

第２図は、本発明の実施例の構成図である。

１は各ブロックの制御及び座標値等の演算を行なう演算
制御ブロック。

３は８の弾性波を伝える伝播媒体中に、弾性波を発生さ
せるためのペンであり、４の振動発生用の圧電素子及び
５のホーンとその支持体より構成されている。２はこの
ペンの駆動回路である。

６は８の伝播体中を伝わってくる弾性波を検出するだめ
のセンサーであシ、９はこのセンサーより得られた信号
の、ある点を特定し遅延時間に依存した検出信号を発生
する信号検出回路である。

７は８の伝播体端部での反射を防止するための反射防止
材である。

１１は３のペンにより入力された点を表示するデイスプ
レィであり、１０はその駆動回路である。

以下ブロックごとに願を追って動作を説明する・ 第３図は演算制御部１の構成ブロック図である。１−１
はマイクロコンピュータでありこの例の場合、内部カウ
ンター、ＲＯＭ及びＲＡＭを持っている。

本構成において、まずリセット信号が遅延時間計測用の
カウンター１−３及び検出信号入力ポート１−５に送ら
れ、各々クリアされ入力待ちの状態になる。

次ニ、マイクロコンピュータ１−１より駆動信号発生回
路１−２及びカウンター１−３にスタート信号が送られ
る。このスタート信号により駆動信号発生回路１−２で
は、ペン３内の振動子の共振周波数の繰り返し周期を持
つパルス列を発生し、振動子駆動回路１−２に出力する
。又、カウンター回路１−３は必要とされる分解能から
選択されたクロックに対して、カウントを開始する。

駆動信号発生回路１−２から出力された信号で、ペンが
駆動され、これにより発生した弾性波が６のセンサー、
９の検出回路により検出され、検出信号が１−５の検出
信号入力ポートに入力される。この検出信号に従い、ラ
ッチ回路１−４内の各センサーに対応したラッチがカウ
ンター値を取り込みその値を保持する。

判定回路１−６は、必要なデータが全て揃った場合に、
マイクロコンピュータ・１−１に信号を出力する。

マイクロコンピュータ１−１は、この信号を受けてラッ
チ回路１−４内のラッチに保持されたデータを順次取り
込み、このデータから座標値を演算する。

得られた座標値は、Ｉ１０ボート１−７を介し外部回路
、例えばデイスプレィ駆動回路や、ホストコンピュータ
へ転送される。判定回路１−６からのデータセット信号
が、回路遅延時間、最大遅延時間等より決定される時間
を過ぎても出力されない場合、マイクロコンピュータ１
−１は演算を行なわず前記リセットからの動作を繰り返
す。

上述の様な動作を繰り返し、指示点座標を決定する。第
４図はペン３の構成図である。

同構成において、演算制御部１より出力された駆動信号
が、低インピーダンス駆動の可能な振動子駆動回路２に
より所定の電圧に増幅され、振動子４に印加される。振
動子４（本実施例では圧電素子）により、駆動信号は電
気−機械変換され、振動が励起され、ホーン５に伝えら
れる。ホーン５は振動子で発生した振動を増幅して、伝
播体８と接触する事により振動を伝える。

振動子４の振動周波数は伝播体８に板波を発生させる事
の出来る周波数が選択される。

また、振動子４の振動モードは、伝播体８に対し垂直方
向に、主に振動するモードが選択されている。

振動子４の振動周波数を、振動子４の共振周波数とする
事で、より効率よく、振動を発生する事が出来る。

ペン３によって、伝播体８に励起された振動は、弾性波
として伝播体８内を伝播する。

この弾性波は、板波と呼ばれる波であり、表面波等に較
べ、表面のキズ、障外物の影響を受けにくいという利点
を持つ。

伝播体８内を伝播する波は、その距離に応じた時間遅れ
てセンサー６に到達する。

センサー（例えば圧電素子）６によって、この波は機械
−電気変換され、信号検出回路９に送られる。

第５図は、信号検出回路に入力される信号の説明図であ
る。

４−１は、駆動信号波形であり、数発のパルスよりなる
。４−２は、センサー６によシ検出された波形であり、
駆動信号４−１より距離に応じた公達れている。

本実施例において用いられている板波は分散性の波であ
る。その為、伝播距離に対して検出波形のエンベロープ
（４−２−１破線）と位相（４−２−，２）の関係が変
化する。このエンベロープの進む速度を群速度ｖ２、位
相の速度を位相速度Ｖｐとする。この群、位相速度を用
い座標を決定する。まず、エンベロープだけに着目する
と、その速度はｖ２であシ、ある特定の点、例えばエン
ベロープのピークを検出するとペン、センサー間の距離
ｄは、その遅延時間をｔｔとして、 ｄ二Ｖりｔｔ　　　　　　（１） で与えられる。同様に他のセンサーについても距離を求
める事によってもペン座標の位置を決定できる。

しかし、よシ高精度な座標値を決定するだめに、位相に
も着目する。位相のある特定の点例えばピーク通過後の
ゼロクロス点の遅延時間をｔｐとすれば、 ｄ　＝　ｎλｐ＋Ｖｐｔｐ　　　　（２）として与えら
れる。ここでλｐは波長、ｎは整数である。（１）式と
（２）式より整数ｎは：〔〕内整数化 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とすれば、エンベ０−プの検出精度が十
％波長以内であれば、ｎが決定される。

上記（３）式で求めたｎを（２）式に代入することで、
ペンセンサー間距離が正確に求められる。

第６図は、信号検出回路のブロック図である。

センサー６から得られた信号よＦ）Ｔ？検出信号、Ｔｐ
検出信号を生成し、演算制御部に送る。

センサー６で機械−電気変換された信号は前置増幅回路
５−２で増幅され、エンベロープ検出回路５−２、エン
ベロープピーク検出回路５−３を経てエンベロープピー
クが検出され、これよＪＴｒ信号検出回路５−４からＴ
１検出信号が出力される。

また、このＴ２信号と、遅延時間調整回路５−７によシ
、デイレイをかけられた元信号から、コンパレーレ５−
８によりＴｐ検出信号が出力される。

上記の様な回路を各センサーごとに持ち、センサー数ｎ
個に対して、Ｔｒ１〜ｎ　＋　Ｔｐ１〜ｎの検出信号を
１：演算制御部へ送出する。

５−９　ｆｄ　、エンベロープｏ信号にスレッショルド
を設け、レベルの大小を筆圧の０Ｎ１０ＦＦとする筆圧
検出回路である。

演算制御部１では、Ｔグ１〜ｎ及びＴｐ＋〜ｎ　信号に
従い、各々に対し、ラッチがカウンター値を取り込む。

マイクロコンピュータは、この値よす各々のセンサー６
と、ペン３間の距離ｄ１〜ｎを先の（２）、（３）式よ
り算出する。センサー６の数は、２個以上任意だが、本
実施例の様に３個使用した場合、第７図の様に配置する
と、センサーＳ１，２　、ｓに対するｄ＋　、２．３か
ら、ペン指示点Ｐ（ｘ、ｙ）に対して、 （Ｘ、Ｙはセンサー間距離） で与えられ、座標を決定出来る。

上述の動作を繰シ返す事により、座標点りアルタイムに
検出する事が出来る。

〔実施例２〕 第１図における抵抗１２を固定抵抗にし、抵抗１３をＶ
Ｒとしてもゲイン調整が可能となシ、本発明は実現でき
る。

〔実施例３〕 前記実施例では、各センサー６に対して、各々のゲイン
調整ＶＲを調整してレベルを合わせる実施例としたが、
これは原理的には、各センサーに対して相対的にレベル
が合えばよいのであるから、例えばセンサーが３ケある
場合は１ケの前置増幅器のゲインを固定し残りの２ケの
前置増幅器のゲイン調整で３ケのセンサー感度を合せる
こともできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように前置増幅器にゲイン調整ＶＲを設け
、調整することで筆圧の誤検出、信号レベルの不均一あ
るいはＳ／Ｎの劣化等からの影響される書き味の悪さ、
精度の悪化などを防ぎ、書き味の良い高精度な装置を構
成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は第５図の前置増幅器のゲイン調整用■几を用い
た回路図、 第２図は本発明の実施例の構成図、 第３図は演算・制御部のブロック構成図、第４図はペン
構成図、　　　　　　− 第５図は検出波形説明図、 第６図は信号検出面路ブロック構成図、第７図は座標決
定説明図。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）振動発生手段を持つ振動ペンと該振動ペンを接触
   させる事により弾性波を生じかつ 伝播する伝播部材と上記伝播部材に取り付 けられた、複数のセンサ手段を有し、弾性 波の伝播遅延時間より座標を決定する座標 入力装置において、前記各センサ間の感度 差調整手段を持つことを特徴とする座標入 力装置。
2. （２）前記各センサに対して、各々の感度調整手段を持
   つことを特徴とする特許請求の範 囲第（１）項に記載の座標入力装置。