JPH04158433A - 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、超音波の伝達速度を利用して指示点の座標値
を演算して出力する座標入力装置に関するものである。 ｒ従来の技術】 現在の超音波の伝達速度を利用して指示された座標位置
を検出する座標入力装置では、超音波の縦波を利用した
ものと、横波を利用したものとに大別されている。しか
し、いずれの方式においても、超音波の到達時間と伝達
速度との関係に基づいて、超音波を発生する入力ペンと
、座標入力板の端部に設けられた複数のセンサとの間の
距離を演算し、その計算結果に基づいて入力ペンにより
指示された点の座標位置を検出している。 以下、超音波の横波を利用して座標位置を検出する例を
説明する。 第１３図は一般的な超音波座標入力装置の概略図である
。２０１は座標指示具（以後、入力ペンと呼ぶ、）であ
り、内部に圧電素子が組込まれており、その先端より所
望の超音波信号を発信する発信具である。２０２〜２０
４はセンサであり、入力ペン２０１から発せられた超音
波信号を伝播体２０５を介して受信している。２ｏ５は
伝播体で、超音波信号の伝播媒体であり、アルミ、ガラ
ス等が用いられる。２０６は防振材で、センサ２０２〜
２０４に入力ペン２０１からの直接波以外の反射波が混
入しないようにする目的で設けられている０以上の様な
構成からなる超音波座標入力装置において、複数のセン
サ２０２〜２０４と入力ペン２０１による指示点との間
の距離より、入力ペン２０１により指示された指示点の
座標値が計算される。 センサ２０２〜２０４のそれぞれと、入力ベン２０１に
よる指示点の距離ｒの算出方法には様々なものがあるが
、基本的には入力ペン２０１がら発せられた超音波信号
がセンサに到達するまでの時間に基づいて計算する１例
えば、第１４図で示されるように、センサ２０２よりの
受信波形を増幅し、全波整流してローパスフィルタによ
りエンベロープをとり、そのピーク位置または変曲点等
を信号の群到達時間ｔｇと規定する。こうして１、ｒ＝
ｖｇＸｔｇ＋（オフセット値） により、センサと入力ペン２０１との間の距離ｒ計算を
することができる（ここで、ｖｇは群速度である）、シ
かしこのように、エンベロープをもとに到達時間を検出
すると、信号出力の大きさやフィルタ特性の影響等によ
り、ある程度の揺らぎがどうしても発生する。このため
、さらに座標位置検出の精度を高めるために、適当な位
置の位相を検知して位相到達時間ｔｐを求め、より細か
い精度を出している。 超音波信号到達時間（ｔ　ｇ、　ｔ　ｐ）の計測システ
ムの構成例を、第１５図の信号検出回路及び第１６図の
各出力波形図を用いて説明する。 第１５図において、２０２はセンサで、ノイズ混入を防
ぐためにその極近傍に初段増幅器２１０が設置される。 この増幅器２１０により増幅されたセンサ信号は全波整
流回路２１１、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２１２によ
り片側エンベロープ波形（第１６図Ｃ）に変換される。 そのエンベロープ波形に対し、微分回路２１３，２１６
を用いて２回の微分処理を行い、そのゼロクロスポイン
ト（エンベロープ波形変曲点）をコンパレータ２１８に
より抽出して群到達時間ｔｇとする。但し、エンベロー
プ波形の変曲点であるところのゼロクロスポイントのみ
を取り出すために、１回目の微分波形（第１６図ｄ）が
ある基準レベル以上にあるときにハイレベルの信号を出
力する基準レベルコンパレータ２１７によりｔｇ検出用
の窓信号（第１６図Ｃ波線）を設定し、コンパレータ２
１８の出力との論理積をとってその最初の立ち上がりを
ｔｇ（第１６図ｈ）としている。 同様にｔｐ傷信号エンベロープ出力（第１６図Ｃ）を基
準レベルコンパレータ２１５を通して得られるｔｐ検出
用の窓信号（第１６図Ｃ波線）を設定し、センサ出力信
号に対する０クロスコンパレータ２１４の出力（第１６
図ｇ）との論理積をとり、その最初の立下がりをｔｐ（
第１６図ｉ）としている。 以上の様にして座標位置を検出する場合における、入力
ペン２０１とセンサ２０２間の距離ｒの算出方法を次に
説明する。いま、群速度ｖｇと位相速度ｖｐが等しい場
合には、 ｒ＝ｖｐＸｔｐ＋　（オフセット値） により求めることができるが、ｖｇ≠ｖｐの場合には距
離ｒとともに群の中の位相がずれるためにｔｐとして第
１７図に示すような階段状のものが観測されるため、変
換作業が必要となる。これらの段は、位相の検出ポイン
トの移動を示すもので、各段の繋ぎ目は信号の周期Ｔだ
け平行移動したものである０群速度ｖｇと位相速度ｖｐ
が等しく、常に一定の位相検出ポイントが観測できる場
合には、このような階段はできず直線ａのようなｔｐが
得られる。従って、階段状に得られるｔｐを元の直線に
変換してやればよい。 つまり、 ｔｐａ　　’ｖ　　（ｖｇ／ｖｐ）ｔｇ−ｔｏｆ　　　
　（ｔｏｆ：オフ士ット値）であるが、ｔｇはゆらぎが
大きいので ｔｐｉ＝ｎＴ’ｖ　（ｖｇ／ｖｐ）ｔｇ−ｔｏｆ−ｔｇ
　　（ｎ：整数値）という性質を利用して、 ｔｐａ＝ｔｐ ＋Ｔ＊Ｉｎｔ［（（ｖｇ／ｖｐ）ｔｇ−ｔｏｆ−ｔｐ）
／Ｔ÷０．５１としてｔｐａを求め、結局ｒを次式によ
り計算する。 ｒ＝ｖｐ＊ｔｐ−ｒｏｆ　　　　（ｒｏｆ：オフセット
値）

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら上記従来例においては、入力ペン２０１の
駆動から、センサ２０２〜２０４による信号受信までの
超音波信号の伝達時間を測定するために、入力ペン２０
１の駆動系と受信信号の処理回路、その他制開回路は全
て電気的に接続されている。これにより入力ペン２０１
での超音波信号の発生より、センサ２０２〜２０４によ
る超音波信号の受信までの到達時間が精度良く測定でき
る。しかし、このような構成では、入力ペン２０１と制
御回路と接続するためのコードが必要になり、入力ペン
２０１による操作性を著しく悪化させていた。 このため、入力ペン２０１自体に振動駆動回路などを内
蔵させて、制御回路とを接続するためのコードを無くす
ことも考えられる。しかしこの場合は、制御回路側で、
入力ペン２０１が超音波信号を発生する時期を正確に認
識することができなくなるため、センサにおける到達時
間を測定するための基準時間を設定しにくいという問題
があった。 本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、座標指示
具内と座標入力装置本体とを接続するコード等を無くし
て、操作性を高め、正確な座標位置を検出できる座標入
力装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成する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、 超音波を伝播する座標入力面に複数のセンサを配設し、
超音波を発生する座標指示具と前記複数のセンサとの間
の距離を算出して、前記座標指示具により指示された座
標位置を演算・出力する座標入力装置であって、前記座
標指示具は、電源と、所定の周期で超音波を発生するた
めの超音波発生手段とを備え、基準点を前記座標指示具
により指示したことを検知する検知手段と、前記検知手
段による超音波の到達時間を基準にして、前記複数のセ
ンサへの前記超音波の到達時間を検出する検出手段と、
前記到達時間をもとに前記座標指示具により指示された
座標位置を算出する算出手段とを有する。

【作用】

以上の構成において、座標指示具内に電源と、所定の周
期で超音波を発生するための超音波発生手段とを備え、
基準点をその座標指示具により指示されたことを検知す
ると、その到達時間を基準にして複数のセンサへの超音
波の到達時間を検出する。これら到達時間をもとにその
座標指示具により指示された座標位置を算出するように
動作している。

【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。 く入力ペンの説明　（第１図）〉 第１図に本発明の本実施例の超音波座標入力装置で使用
される入力ペンの概略構成を示すブロック図である。 第１図において、１０１は電池等からなる電源で、人力
ペンの各部に電力を供給している。１０２は制御回路で
、電源１０１よりの電圧供給を受けて、既知である所定
の時間間隔で超音波信号を発生するように、駆動回路１
０３に一定時間間隔で制御信号を供給している。１０３
は駆動回路で、制御回路１０２より入力した制御信号に
同期して圧電素子１０４を駆動している。なお、この圧
電素子１０４より発せられる超音波信号は、電源１０１
からの供給電圧を大きくすることによって、より大きな
信号となる。１７は圧電素子で、駆動回路１０３から入
力される電気信号を、機械的な振動に変換している。 以上の構成により、この入力ペンは、制御回路とコード
等により接続されない、独立した単体の部材として構成
されており、この場合は、一定の時間間隔で超音波信号
を発生するように動作している。 第２図（Ａ）に本実施例の超音波座標入力装置の外観図
を示し、従来の第１３図と共通する部分は同じ番号で示
している。第２図（Ｂ）は規定点１１１の近傍を拡大し
て示した図である。 第２図（Ｂ）に示すように、規定点１１１を精度よく指
示できるように、伝播体２０５を覆っているモールド部
分１１４に微細な穴１１２を設けている。この穴１１２
は入力ペンでの指示操作性を向上させるために、例えば
すりばち状の形状にしてもよい、また、この規定点１１
１を、座標入力装置の各種モードを設定するモード・キ
ー１１３に並べて設け、例えば「エリア指定ｊ等のモー
ド・キーと併用させてもよい、なお、第２図（Ａ）にお
いて、１１０はモールド部分１１４と座標入力面との境
界を示している。 第３図は本実施例の座標入力装置における信号到達時間
を測定する回路ブロック図である。 図中、２０２〜２０４は超音波信号を受信して電気信号
に変換するセンサ、１２１〜１２３はそれぞれのセンサ
で受信した信号の一定部分を規定するための信号処理回
路（回路構成は従来例通りである）で、一定の規則に従
ってｔｇ規定パルス及びｔｐ規定パルスを出力している
。１２６，１３１．１３５はｔｇ用カウンタで、ｔｇ規
定パルスの最初の立上りを検出して計数を開始し、次の
超音波信号のｔｇ規定パルスの最初の立上りで計数を停
止して、ｔｇ規定パルスの間隔を計測している。１２５
，１３０，１３４は補助ｔｇ用カウンタで、それぞれ対
応するｔｇ用カウンタが停止するときのｔｇ規定パルス
の立上りで計数を開始し、それぞれ対応するｔｇ用カウ
ンタが計数を開始するときのｔｇ規定パルスで計数を停
止するようになっている。 １２７．１３２，１３６はｔｐ用カウンタで、ｔｐ規パ
ルスの最初の立下りで計数を開始し、次の超音波信号に
よるｔｐ規定パルスの最初の立下りで計数を停止する（
ｔｐ規定パルスの出力間隔をカウントする）、１２８，
１．３３，１３７は補助ｔｐ用カウンタで、それぞれ対
応するｔｐ用カウンタが計数を停止する時のｔｐ規定パ
ルスの最初の立下りで計数を開始し、ｔｐ用カウンタが
計数を開始するときのｔｐ規定パルスの最初の立下りで
計数を停止する。 １２４．１２５はそれぞれａ−ｃ間ｔｇカウンタ、ｂ−
ｃ間ｔｇカウンタで、規定点１１１が指示されたことを
検出するために、センサ２０４のｔｇ規定パルスの立上
りで計数を開始し、それぞれ対応するセンサ２０２、セ
ンサ２０３よりのｔｇ規定パルスの立上りで計数を停止
している。 ２６はＣＰＵで、上記複数のカウンタの制御及び、その
計数値を読込み、所定の制御を行うとともに、その計数
値に基づいて座標演算を行っている。 次に上記構成の回路の動作を説明する。なお、本実施例
では、座標演算のための制御は規定点が指示されたこと
が確認されてから行われる。先ずある点が指示されると
、その入力動作による超音波信号を検出して信号処理回
路１２１〜１２３のそれぞれからｔｇ規定パルス及びｔ
ｐ規定パルスが出力される。ａ−ｃ間ｔｇカウンタ１２
４、ｂ−Ｃ間ｔｇカウンタ１２９は、上記ｔｇ規定パル
スの内、信号処理回路１２３から出力されたｔｇパルス
の立上りを検出して計数を開始し、それぞれ信号処理回
路１２１，１２２からのｔｇ規定パルスの立上りで計数
を停止する。 これにより測定されたａ−Ｃ間ｔｇにより、第２図（Ａ
）中の、（入力ペン−センサ２０２開路ＩＩＩ）　＝　
（入力ベン−センサ２０４間距離）（＝β、とする）の
大まかな（ｔｇのみによる計算）距離が求められる。ま
た、ｂ−ｃ間ｔｇにより、（入力ベン−センサ２０３間
距離）＝（入力ベン−センサ２０４間距離）（＝（β、
とする）の大まかな距離が計算できる。 これら演算したεａｊＡｂが既知である規定点１１１と
各センサ間の距離ｒ＠、ｒＩ、、　ｒｃにより、１２　
ａ　”、　ｒ　ａ　−ｒ　ｅ　、　Ｉｌｌ　”ｔ　ｒ　
ｂ　−ｒ　ｃであることが確認されることにより、規定
点１１１が指示されていると判別することができる。 ところで、第２図（Ａ）に示すように２つのセンサ２０
２，２０４と、規定点１１１が同一直線上にあり、かっ
Ｘ又はｙの座標軸と平行になるように規定点１１１を設
定することにより、長方形の座標面においては、両セン
サにおける入力ベンと各センサ間距離の差は、入力ペン
により規定点１１１を指示した時に最大となる。この時
の距離差（第２図ではｒ　ａ　　ｒ　ｃ　）と、その測
定距離（この場合はβ、を比較するだけで（９Ｉ、の測
定不要）規定点１１１が指示されているが否かを判断す
ることができる。 ところで、上記動作において、前述したように入力ペン
はある一定の周期Ｔで繰り返し駆動されているが、この
周期Ｔは超音波の伝播時間に対して充分長く設定されて
おり、隣り合う駆動による超音波信号の処理を混同して
行うことがないようになっている。 以上の動作により、入力ペンによる規定点１１１の指示
が確認されると、次に座標入力が行われるのを待つ、こ
の規定点１１１の指示により、ｔｇ用カウンタ１２６，
１３１，１３５、補助ｔｇ用カウンタ１２５，１３０，
１３４、ｔｐ用カウンタ１２７，１３２，１３６、補助
ｔｐ用カウンタ１２８，１３３，１３７は計数動作を開
始しており、座標入力面上で点が指示され、新たなｔｇ
・ｔｐ規定パルスの立上りが発生するまでの時間を計数
している。そして、続いて次の点が指示されるまでの時
間を同様に測定する。 第４図はこの座標検出時におけるタイムチャートである
０図中、Ｔは入力ペンの駆動周期を表わし、ｔｇｏは規
定点１１１を指示した時の入力ベン−センサ２０４間の
超音波信号の群到達時間、ｔ　ｐ　ｏは規定点１１１を
指示した時の入力ベン−センサ２０４間の超音波信号の
位相到達時間を表わしている。また、ｔ　ｇ　＋は、入
力ペンが規定点１１１から離される直前のｔｇ規定パル
スの立上りから１点目の座標指示点が指示され、ｔｇ規
定パルスの立上りが検出されるまでの時間を表わしてお
り、ｔｐ、は入力ペンが規定点１１１から離される直前
のｔｐ規定パルスの立下りから１点目の座標指示点が指
示され、ｔｐ規定パルスの立下りが検出されるまでの時
間を表わしている。更に、ｔｇ鵞、ｔｐｍは、それぞれ
２点目の時間である。またｔｇ、は１点目が指示された
後、入力ペンが駆動されてからｔｇ規定パルスの立上り
が検出されるまでの時間であり、ｔｐ、は、同様に１点
目が指示された後、入力ペンが駆動されてからｔｐ規定
パルスの立下りが検出されるまでの時間である。そして
、ｔｇｂ　、ｔｐ、は２点目の時間である。従って、（
ｔｇｓ＋　ｔｐａ）＋　　（ｔｇｂ、ｔｐｂ）が解れば
、それぞれ１点目、２点目の入力ベン−センサ間距離が
わかり、これを複数のセンサ分実施することにより、入
力ペンによる１点目及び２点目の指示座標点を知ること
ができる。 以下に（ｔｇｏ　、ｊｐａ　）　、Ｃｔｇｂ　、ｔｌ）
ｂ）の演算方法を説明する。 いま、ｔ　ｇ　ｅは既知であり、ｔｇｌが測定されると
、ｍを第４図に示す整数とすればｔｇ、は次式で表され
る。 ｔｇ−＝ｔｇａ　　＋ｔｇ＋　　　ｍ’Ｔ””　　（１
）ここで、 ０＜ｔｇ、＜Ｔ で表されるので、 となる整数ｍを求めれば、ｔｇ、を知ることができる。 同様にして、 ｔｐ　＠　＝　ｔｐ　ｏ　＋　ｔ　ｐ　＋　　ｍ伊Ｔ・
−（２）ｍは上式と同じである。 次に（ｔｇｅ、ｔｐＩ、）であるが（ｔｇ、、ｔｐ、は
（１）、（２）式により既知となり、ｔｇｔ＋　ｔｐｉ
を測定するので、ｎを第４図に示す整数とすればｔ　ｇ
ｂ　、　ｔ　ｐｈは次式で表される。 ｔｇｂ　＝＝ｔｇ、＋ｔｇ＊−１’ｌ＊Ｔ＋＋　（３）
ｔｐｂ　＝ｔｇ、＋ｔｂｘ　　ｎ−Ｔ−（４）（３）、
（４）式において ０　＜　ｔ　ｇ　ｂ　＜　Ｔより、ｎはとなる整数であ
る。 従って、上記ｎを求めればｔｇゎ、ｔｐｌ、を知ること
ができる。 ところで、以上の説明では、ｊｇａ＋　ｔｐ＆のそれぞ
れなｔｇ、ｔｐｐｈウンタ用いて計測し、ｔｇゎ、ｔｐ
ゎのそれぞれを補助ｔｇ、ｔｐ用カウンタで計測した場
合について説明した。しかし、どちらのｔｇ、ｔｐ用カ
ウンタによってｔｇ、ｔｐデータが計測されるかは、入
力ペンが指示点１１１から離れるタイミングによって異
なるため、実際はこれらの計測（カウント）値を読取っ
てどちらのカウンタに求めるデータが入っているかを判
断しなければならない。このような判断方法は、カウン
ト値と入力ペン駆動周期Ｔとを比較して、カウント値≠
（又は＞）Ｔのときのカウント値をデータとすればよい
。 第５図は本実施例の座標入力装置におけるＣＰＵ１３８
の制御処理のフローチャートである。 まず、ステップＳ５１で超音波信号がセンサ２０４に到
達してから、その信号がセンサ２０２、センサ２０３に
到達するまでの時間を計測する。 なお、この時、センサ２０４に到達するほうが、他のセ
ンサに到達するよりも遅い場合は、カウンタはリセット
される。ステップＳ５２では、計測したデータに基づい
て、入力ペンで指示されている点が規定点１１１である
か否かを判断する。規定点１１１でない場合はステップ
Ｓ５１に戻るが規定点１１】の時はステップＳ５３に進
み、全センサのｔｇ用、ｔｐ用カウンタ、補助ｔｇ用、
ｔｐ用カウンタの計数値を読取る。 次にステップＳ５４で読取ったカウント値が、入力ペン
の駆動周期Ｔと一致するか否かを判断する。一致する場
合は入力ペンの移動が行われておらず、まだ規定点１１
１を指示していることを意味している。一致しない場合
は、入力ペンが移動されて他の点が指示されたことを示
しているのでステップＳ５５へ進む。そこで、その時の
カウント値を用いて、入力ペン駆動により超音波が駆動
されてから、センサで受信されるまでの群到達時間ｔｇ
、及び位相到達時間ｔｐを入力ペンと全てのセンサ間に
関して演算する。 ここで演算されたｔｇ、ｔｐデータは、次の点が指示さ
れた時にその点におけるｔｇ、ｔｐを演算する際用いる
ので、ステップ３５６でＲＡＭ等に保存しておく０次に
ステップＳ５７に進み、演算により得られたｔｇ、ｔｐ
を用いて入力ペンとセンサ間の距離を演算し、ステップ
５５８で入力ペンにより指示された１黒目の座標値を演
算する。そして２点目以降に関しては、ステップ８５６
で記憶されている演算結果を基準にして、ステップ５５
３〜３５８の処理を行えばよい。 〈実施例２〉 前述した第１の実施例では、ある規定点１１１を設け、
その規定点１１１を指示した後に座標入力を行う場合に
ついて説明したが、ここでは座欄入力後に規定点１１１
を指示するようにした場合について説明する。 この場合のタイムチャートを第６図に示す。 これによって求めようとしている群到達時間ｔｇ−，ｔ
ｇｂ及び位相到達時間ｔｐａ、ｔｐゎは次式で表される
。 ｔ　ｇ　１１＝　ｎ　Ｔ　＋　ｔ　ｇ　ｏ　−ｔ　ｇ　
２・・・（５）ｔｐｂ　＝ｎＴ＋ｔｐｏ　　ｔｐｉ　−
（６）ｔｇ、＝ｍＴ＋ｔｇｂ　　ｔｇ＋　ｍ　（７）ｔ
ｐｉ　＝ｍＴ＋ｔｐｂ　　ｔｐ＋　−（８）（又は を満たす整数、ｍは、 （又は、 を満たす整数である。 第７図はこの第２の実施例の制御フローチャートである
。 まずステップ５７０１で全センサに対するｔｇ用、ｔｐ
用カウンタのカウント値を読み取る。次にステップ５７
０２で読取ったカウント値が入力ベン駆動周期Ｔと等し
いが否かを判断し、等しくなくなるまでステップ５７０
１，７０２を繰り返す。 カウント値が入力ペン駆動周期Ｔと等しくなるとステッ
プ５７０３に進み、読取ったカウント値を保存しておく
　（ｔｇ＋　、ｔｐ、）。ステップ５７０４で読取った
カウント値が入力ベン駆動周期Ｔと等しいか否かを判断
し、等しい場合はステップ５７０５，７０６を繰り返し
実行し、等しくない場合はステップ８７０６で読取った
カウント値を保存する（ｔｇｇ　、ｔｐ、）。 次にステップ５７０７に進み、ａ−ｃ間、ｂ−〇間ｔｇ
用カウント値を読取り、ステップ５７０８で入力ペンに
より規定点１１１が指示されているか否かを判断する。 規定点ＩＩＩが指示されていない場合は、データに誤り
が生じるのでステップ５７０９に進み、全ての保存デー
タを無効にして最初に（ステップ５７０１）戻る。 ステップ８７０８で規定点１１１の指示が確認された場
合はステップ５７１０に進み、２点目のｔｇ、、ｔｐゎ
を演算し、ステップ５７１１で１点目のｔｇ、、ｔｐ、
を演算する。そして、ステップ５７１２で１点目、２点
目の入力ペンと全てのセンサとの間の距離を演算し、ス
テップ５７１３で１点目、２点目の座標値を演算する。 ところで、この第２の実施例では２点を入力する場合に
関して説明したが、本発明はこれに限ったものでなく、
１点であっても又は３点以上の点が指示されても実施可
能であることはもちろんである。 〈第３の実施例〉 前述した第１及び第２の実施例では、使用するセンサの
数に合せてセンサ以降の回路を設けた場合で説明した。 この場合の各センサでのデータ読取りタイミングを第８
図（Ａ）に示す。な、第８図（Ａ）ではセンサが前述し
たように３個の場合で示している。 これに対し、この第３の実施例では、複数のセンサから
の信号をマルチプレクサで切替え、１つの回路によりセ
ンサから信号を処理する場合について説明する。（この
場合のデータ読取りタイミングを第８図（Ｂ）に示す） 第９図は本発明の第３の実施例の座標入力装置の信号処
理０回路の構成を示すブロック図である。 図中、３０２は第３図の信号処理回路１２１−１２３の
うちのいずれかと同様であり、補助カウンタ３０３、ｔ
ｇ用カウンタ３０４、ｔｐ用カウンタ３０５、補助ｔｐ
用カウンタは第３図のものと同じである。 ３０１はマルチプレクサであり、ＣＰＵ３０７よりの切
換え信号に従って、センサ２０２〜２０４のいずれか１
つをよりの信号を切替えて信号処理回路３０２に入力し
ている。このようなマルチプレクサ３０１を用いること
により、センサ信号を処理する回路は１組で済むことに
なり、その回路構成も簡単になっている。 第１０図に本発明の第３の実施例におけるタイミング・
チャートを示す。以下これを用いて本実施例の動作説明
を行う。 先ず、伝播体２０５のいかなる点も指示されていない時
、マルチプレクサ３０１はセンサ２０２を選択し、超音
波信号が入力されるのを待つ。座標点が指示されている
かどうかは、ｔｇ規定ノ＼ルスが入力ペン駆動周期Ｔよ
りも長い間出力されないことを検出することにより判別
することができる。 ある点が指示されて、センサ２０２より超音波信号が検
出されると、信号処理回路３０２よりｔｇ規定パルスが
出力され、その立上りを検出することにより、ｔｇ用カ
ウンタ３０４が動作を開始する。 ｔｇ用カウンタ３０４が動作を開始すると、ＣＰＵ３０
７は切換え信号を出力して、マルチプレクサ３０１がセ
ンサ２０３よりの超音波信号を選択するように切換える
。ここで、センサ２０３番まセンサ２０２が受信した超
音波信号の次の周期の超音波信号を受信して、検知信号
を出力する。これにより信号処理回路３０２は、ｔｇ規
定パルスを出力する。ｔｇ用カウンタ３０４は、このｔ
ｇ規定パルスの立上りを検出して、その動作を停止する
。この時、同時に補助ｔｇ用カウンタ３０３が計数を開
始し、次にマルチプレクサ３０１はセンサ２０４よりの
信号を選択する。 こうして選択されたセンサ２０４はセンサ２０３が受信
した次の周期の超音波信号を受信する。 これにより信号処理回路３０２はｔｇ規定パルスを出力
し、補助ｔｇ用カウンタ３０３はこの立上りを検出して
動作を停止する。これによってカウントされた、第１０
図中のｔｇｒｏ、ｔｇ−０を用いて、指示された点が規
定点１１１であるか否かを判断する。 この判断の方法を説明すると、第１０図中の１、．１．
．１ｃのそれぞれを、入力ペンが駆動されてからセンサ
２０２，２０３．２０４のそれぞれでｔｇ規定パルスの
立上りが検出されるまでの時間とすれば ｔｇｔｏ二十：）：　　二）二　）　　　・・・（９）
で表される。 この指示された点が規定点１１１であるならば、ｔａ、
ｔゎ、ｔｃが既知の時間であるから、第（９）式のｔ−
、ｔｂ　、ｔＣにその既知のデータを代入すれば（９）
式が成立するはずである。 従って、（９）式が成立する場合は、規定点１１１が指
示され、成立しない場合はその他の点が指示されたもの
と判断することができる。ところで、上記規定点１１１
が指示されたどうかの判断方法では、特別な精度を必要
としないために、ｔｇ規定パルスのみを使用する場合に
ついて説明したが、より高い精度を要求される場合には
ｔｐ規定パルスを使用する方法も同様に考えられる。 以上の動作により、規定点１１１が指示されたことが確
認されると、マルチプレクサ３０１はセンサ２０４の選
択した状態を保持し、センサ２０４に到達する超音波信
号を受信して出力されるｔｇ規定パルスの出力間隔をカ
ウントする。これにより、入力ペンが規定点１１１に置
かれ続けていると、上記ｔｇ規定パルスの出力間隔は入
力ペン駆動周期Ｔと等しくなる。一方、ｔｇ用カウンタ
３０５のカウント値が周期Ｔを越えた場合は、入力ペン
が規定点ＩＩＩから移動されたことを示しており、マル
チマルチプレクサ３０１はセンサ２０４の選択している
状態からセンサ２０２の選択した状態に切替えられる。 これによって、第１の点が指示される時にはセンサ２０
２で、その超音波信号が受信されることになる。 以下に、１虎口が指示された時の動作及び演算方法につ
いて説明する。 １虎口が指示され、センサ２０２で超音波信号が受信さ
れると、ｔｇ規定パルス、及びｔｐ規定パルスが出力さ
れる。ｔｇ用カウンタ３０５又は補助ｔｇ用カウンタ３
０３のうちの動作中であるいずれか一方は、前記ｔｇ規
定パルスの立上がりを検出して計数動作を停止し、それ
まで停止中だった残りの一方は、ｔｇ規定パルスの立上
がりを検出してカウント動作を開始する。続いてマルチ
マルチプレクサ３０１は、センサ２０２からセンサ２０
３よりの信号を入力するように切替える。 この切替えタイミングは、センサ２０３がセンサ２０２
が受信したのと同じ駆動時期の超音波信号を受信しない
よう行われる。 従って、センサ２０３はセンサ２０２が受信した次の駆
動タイミングの超音波信号を受信し、これに対応したｔ
ｇ規定パルス及びｔｐ規定パルスが信号処理回路３０２
より出力される。 更に、マルチプレクサ３０１はセンサ２０２からセンサ
２０３に切替えたのと同様にして、センサ２０３からセ
ンサ２０４に切替える。これによって、センサ２０４に
よりｔｇ規定パルス及びｔｐ規定パルスも出力され、第
１０図に示す時間ｔ　ｇ　ｆｌ、　ｔ　ｇ−＋、ｊ　ｇ
　ｔ＋°及びｔｐｔ＋＋　ｔｐｔ□。 ｔｐｒ＋°が測定される。これら測定データを使用して
、指示点１１１の座標演算に必要な時間データｔｇ−＋
、ｔｇｂ＋、ｔｇｅ＋及びｔ　ｐ　ａｌｌ　ｔ　ｐ　ｂ
＋。 ｔｐｃ＋を算出する。即ち、第１０図より、ｔ　ｇｓ＋
＝　ｔ　ｇｔ＋＋　ｊＣｍＸＴ　　　　＋＋＋　　（９
）ｊ　ｐａｔ　＝　ｔ　ｐ　ｔ　＋　＋　ｔ　Ｃ’　　
−ｍ　Ｘ　Ｔ　・”　　（１０）ｔ　ｇｂ＋”　ｔ　ｇ
−＋＋　ｔ　ｇ−＋　　Ｔ　　　　・・・　（１１）ｔ
ｐｂ＋＝　ｔ　ｐ−＋　　ｔ　ｐａｔ　　Ｔ　　　　・
・・　（１２）ｊ　ｇｃ＋”　ｔ　ｇｂ＋＋　ｔｇｒ＋
°　−Ｔ　　　・　（１３）ｔｐｅ＋”ｔｐ□＋ｔｐ　
ｒｒ’　　−Ｔ　　・・・　（１４）ここで、ｍは、 となる整数であり、ｔｃ、ｔｃ’は規定点１１１を指示
した時のデータより既知であるので、必要な時間データ
を算出することができる。 また、２点目についても同様にして制御及び測定を行い
、ｔ　ｇ　−ｔ、　ｔ　ｇ　ｔｇ、　ｔ　ｇ　ｍｚ”　
、及びｔｌ）　ｇｌｌ　ｊ　ｐｅｘ、　ｔＴ３　＠□゛
を測定すれば、知りたい時間データｔ　ｇ−＊、　　ｔ
　ｐａｔ、　　ｔ　ｇｌ、　ｔ　ｐｏｔ。 ｔ　ｇ　−＊、　　ｔｐ　ｅｔは次式で表される。 ｔｇ　ａｔ＝　ｔ　ｇ　ｅ＋＋　ｔ　ｇ　ｍｚ−ｎ　Ｔ
　　・・・（１５）ｔｐａ＊＝ｔｐｃ＋＋ｔｌ）ｇｚ−
ｎＴ　　−（１６）ｔｇ　ｂｇ＝　ｔ　ｇ　ｍｔ＋　ｔ
　ｇ　ｔｇ−Ｔ　　　・・・（１７）ｊ　ｐｂｔ＝　ｔ
　ｐｍｉ＋　ｔ　ｐｔｘ　　Ｔ　　　　・・・　（１８
）ｊｇｃｚ＝ｊｇｈｘ＋ｊｇｃａ　　Ｔ　　　　−（１
９）ｔｐｃｚ”　ｔ　ｐｂｉ＋　ｔ　ｐｅｇ　　Ｔ　　
　　・・−（２０）ここで、ｍは、 となる整数である。 さらに、以上の制御、測定、演算を行うことによって３
点以上の座標演算も可能である。 第１１図は第３の実施例の座標入力装置のＣＰＵによる
制御手順を示すフローチャートである。 図中、まずステップ５ｉｌｌで、複数のセンサ２０２〜
２０４のうちから所定の１つのセンサ（例えばセンサ２
０２）を選択する。次にステップ５１１２に進み、信号
処理回路３０２から出力されるｔｇ規定パルス、又はｔ
ｐ規定パルスの発生を検出し、規定パスルが発生すると
（何らかの座標指示が行われると）それ以降の処理に進
むようにしている。ステップ８１１３では所定の時間を
待機する。これによって、１回の入力ペン駆動による超
音波信号を複数のセンサで読取らないようにしている。 次にステップＳｌ　１４に進み、マルチプレクサ３０１
を用いてセンサを切替える０本実施例の場合、センサ２
０２からセンサ２０３へ、センサ２０３からセンサ２０
４へと順次切替えるよう動作する。ステップ５１１５で
は、ｔｇカウンタ３０４やｔｐ用力ウつタカ３０５によ
り計数したカウント値を読取り、その計数結果を保持す
る。そしてステップ５１１６では、所望のデータが全て
揃ったか否かを判断し、全データが揃うと以降の処理に
進む。 ステップ５１１７は、測定したデータを用いて、入力ペ
ンにより指示されている点が規定点１１１であるか否か
を判断し、規定点でない場合は無効入力とする。一方、
規定点１１１が指示されているときはステップＳ１１８
の処理に進む。 ステップＳｌ　１８では、読取ったカウント値が既知に
設定された入力ペン駆動周期Ｔよりも大きいか否かを判
断し、カウント値が周期Ｔと等しい場合は入力ペンが移
動されていないものとしてステップＳ１１８を実行し、
カウント値が周期Ｔよりも大きくなると、入力ペンが移
動されたものとしてステップＳｔ　１９に進む、なお、
この時には周期Ｔよりも短くなることは原理的にはない
が、もし発生した場合はエラー処理を行う必要がある０
次にステップ５１１９で、得られた測定データを用いて
座標値を演算する。 以上のように、第１１図のステップ５ｉｌｌ〜５１１７
で、入力ペンにより規定点１１１が指示されたかどうか
を確認し、ステップ８１１８〜５１２１で規定点１１１
からの入力ペンの移動を確認する０次にステップ５１２
３〜Ｓ１２８で、１魚目のデータを読取り及び座標値の
演算を行う。 こうして、２点目以降はステップ５１２３〜５１２８を
繰り返し行うことにより制御することができる。 また、第１２図に示すように、第９図に示す回路構成に
おいて規定を座標指示の終了時に指示するようにするこ
とも可能である。この場合、座標演算に必要なそれぞれ
の時間は次式で表される（２点指示の場合）。 ｔ　ｇ　−＋＝　Ｔ　＋　ｔ　ｇ　ｂ＋−ｔ　ｇ目ｔ　
ｐａ＋＝Ｔ＋　ｔ　ｐｂ＋　　ｔ　ｐｔ＋ｔ　ｇｂ＋＝
Ｔ＋　ｔ　ｇｃ＋−ｔ　ｇ−＋ｔ　ｐ　ｂｒ＝　Ｔ　＋
　ｔ　ｐ　ｃ＋−ｔｐ−＋ｔ　ｇｃ＋＝ｍＴ＋　ｔ　ｇ
ａｍ−ｔ　ｇｔ＊ｔ　ｐｃ＋＝ｍＴ＋ｔ　ｐａ＊−ｔｐ
ｔｗｔ　ｇａｔ＝Ｔ＋　ｔ　ｇａｍ−ｔ　ｇｉｇｔｐｓ
＊＝Ｔ＋ｔｐｂ＊−ｔＰｇ＊ ｔ　ｇ　ｂｗ＝　Ｔ　＋　ｔ　ｇ　ｃｓ−ｊ　ｇ　ｅｘ
’ｔ　ｐｂ＊＝Ｔ＋　ｔ　ｐｅ＊−ｔ　ｐｔ＊’ｔｇ　
ｃ　ｔ　＝　ｎ　Ｔ　＋　ｔ　ａ　−ｔ　ｇ　＃。 ここで、ｍ、ｎはそれぞれ を満たす整数である。 また、最終的に規定点１１．１が指示されたかどうかの
Ｖ１１認は、 ｊ　ｇｒｏ＝Ｔ＋ｔｂ　−ｔ。 ｔ　ｇ　−ｏ　＝Ｔ　＋　ｔ　ａ　−ｔ　ｂここで、規
定点１１１の指示より１．．１ゎ。 ｔ６は既知である。 が成立するか否かで判断することができる。 尚、制御については実施例１，２．３に示した物から容
易に推測可能であるので、ここでは省略する。 また、以上の説明では、３つのセンサを用いた場合につ
いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
い。 以上説明したように本実施例によれば、入力ペンより一
定時間間隔で超音波振動を発生させて、規定点を指示し
た時の到達時間等をもとに入力ペンにより指示された座
標位置を演算することにより、操作性に優れた座標入力
装置を実現することができる。

【発明の効果】

以上説明したように本発明によれば、座標指示具内と座
標入力装置本体とを接続するコード等を無くして、操作
性を高め、正確な座標位置を検出できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の超音波座標入力装置で使用される指示
ペンの概略構成を示すブロック図、第２図（Ａ）は実施
例の超音波座標入力装置の上面図、 第２図（Ｂ）は実施例の座標入力面の規定点の近傍の拡
大図、 第３図は第１の実施例の超音波座標入力装置の回路ブロ
ック図、 第４図は第１の実施例の超音波座標入力装置のタイミン
グチャート、 第５図は第１の実施例の超音波座標入力装置のＣＰＵに
よる制御処理を示すフローチャート、第６図は第２の実
施例の超音波座標入力装置の動作を説明するためのタイ
ミングチャート、第７図は第２の実施例の超音波座標入
力装置のＣＰＵによる制御手順を示すフローチャート、
第８図は第１の実施例と第２の実施例の相違を明らかに
して示すタイミングチャート、第９図は第３の実施例の
超音波座標入力装置の回路ブロック図、 第１０図及び第１２図は第３の実施例の超音波座標入力
装置の説明するためのタイミングチャート、 第１１図は第３の実施例の超音波座標入力装置のＣＰＵ
による処理を示すフローチャート、第１３図は従来の超
音波座標入力装置の構成図、 第１４図は従来の超音波座標入力装置の回路ブロック図
、 第１５図は従来の超音波座標入力装置の詳細なブロック
図、 第１６図は従来の超音波座標入力装置の各部出力とタイ
ミングを示す図、そして 第１７図は時間ｔｇ、ｔｐと、入力ペンとセンサ間距離
との関係を示す図である。 図中、１０１・・・電源、１０２・・・制御回路、１０
３・・・駆動回路、１０４・・・圧電素子、１１１・・
・規定点、１２１〜１２３，３０２・・・信号処理回路
、１２４−ａ　−ｃ　ｆ’Ｊｌ　ｔ　ｇカウンタ、１２
５，１３０゜１３４．３０３・・・補助ｔｇ用カウンタ
、１２６゜１３１．１３５．３０４・・・ｔｇ用カウン
タ、１２７．１３２，１３６，３０５・・・ｔｐ用カウ
ンタ。 １２８．１３３，１３７，３０６・・・補助ｔｐ用カウ
ンタ、１２９・・・ｂ−ｃ間ｔｇカウンタ、１３８．３
０７・・・ｃｐｕ、２０２〜２０４・・・センサ。 ２０５・・・伝播体、２０６・・・防振材、３０１・・
・マルチプレクサである。 第１図 （Ａ） 第２図 ′／　５ ：）　　　　　　　　ロ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波を伝播する座標入力面に複数のセンサを配
   設し、超音波を発生する座標指示具と前記複数のセンサ
   との間の距離を算出して、前記座標指示具により指示さ
   れた座標位置を演算・出力する座標入力装置であって、 前記座標指示具は、電源と、所定の周期で超音波を発生
   するための超音波発生手段とを備え、基準点を前記座標
   指示具により指示したことを検知する検知手段と、 前記検知手段による超音波の到達時間を基準にして、前
   記複数のセンサへの前記超音波の到達時間を検出する検
   出手段と、 前記到達時間をもとに前記座標指示具により指示された
   座標位置を算出する算出手段と、 を有することを特徴とする座標入力装置。
2. （２）前記検出手段は、前記検知手段により前記座標指
   示具が前記基準点を指示したことを検知した時点から、
   前記超音波の到達時間を測定するようにしたことを特徴
   とする請求項第１項に記載の座標入力装置。
3. （３）前記検出手段は、前記検知手段により前記座標指
   示具が前記基準点を指示したことを検知した時点で前記
   到達時間の測定を終了するようにしたことを特徴とする
   請求項第１項に記載の座標入力装置。