JPH0580920A - 座標入力装置 - Google Patents

座標入力装置

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JPH0580920A
JPH0580920A JP24079191A JP24079191A JPH0580920A JP H0580920 A JPH0580920 A JP H0580920A JP 24079191 A JP24079191 A JP 24079191A JP 24079191 A JP24079191 A JP 24079191A JP H0580920 A JPH0580920 A JP H0580920A
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JP
Japan
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vibration
circuit
input device
temperature
coordinate input
Prior art date
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Withdrawn
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JP24079191A
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English (en)
Inventor
Kiyoshi Kaneko
潔 兼子
Yuichiro Yoshimura
雄一郎 吉村
Atsushi Tanaka
淳 田中
Katsuyuki Kobayashi
克行 小林
Masaki Tokioka
正樹 時岡
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Canon Inc
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 振動ペン3から伝達体8に振動を与え、その
振動を別におかれたセンサ6で検出して座標を決定する
座標入力装置において、伝達体8を伝播する振動の温度
による伝達速度の変化を補正して、正確な座標の検出を
可能とする。 【構成】 振動ペン3で振動伝達板を押さえるとその振
動をセンサ6で検出して振動ペンの座標を定めるが、そ
の際、振動伝達体8及び振動伝達経路における振動の伝
播遅延時間は外気温で変化する。そこで信号波形検出回
路9に遅延回路を設け、振動伝達体8及び振動伝達経路
における遅延時間の変化を補償する。もちろん、遅延回
路は温度により遅延時間が伝達体8の遅延を相殺する様
に変化させる。そのために、遅延回路は温度特性の明ら
かなコンデンサと抵抗とを用いた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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。
【0002】
【従来の技術】従来、弾性波を利用した座標入力装置で
は、特願昭P61−281681あるいは特願昭P63
−283868に記載されているように、温度補償をす
るためには特定の座標位置を指示し、検出される座標と
予め計測しておいた座標入力板上における実際の座標と
を比較して、その差を基に補正するように構成されてい
る。 また、一般的に温度補正は特別に温度センサを設
置してセンサで検知した外気温を基に補正を行う方法が
行われている。
【0003】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例では座標が予め分かっている特定の点を指示す
るというユーザに対して特別な操作を行わせる必要があ
るため、補正のために本来指示しなければならない特定
な指示点と実際にユーザが指示した点との誤差など物理
的な誤差を免れることはできない。これを避けるには、
物理的誤差を極力小さくするために高精度な構成にしな
ければならず、コストアップにつながるといった欠点が
あった。
【0004】また、温度センサなどを用いた場合には、
温度センサやセンサ用回路などの構成部品が必要とな
り、コストを押しあげるといった欠点があった。
【0005】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、簡単な構成で外気温の変化による座標検出のずれを
補正し、座標検出の精度を向上をさせた座標入力装置を
提供することを目的とする。
【0006】
【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次のような構成からなる。振
動伝達体上に配設された振動検出手段で前記振動伝達体
の振動を検出して前記振動伝達体上にある振動源の座標
を検出する座標入力装置であって、前記振動伝達体及び
振動伝達経路における振動伝達速度の温度特性を補償す
る補償手段を備える。
【0007】
【作用】上記構成により本発明の座標入力装置は、振動
伝達体及び振動伝達経路における振動伝達速度の外気温
による変化を振動検出手段で補正し、外気温に左右され
ずに座標位置の検出をする。
【0008】
【実施例】本発明の実施例として弾性波を用いた座標入
力装置の説明をする。
【0009】<構成>図1は本実施例の座標入力装置の
基本構成図である。
【0010】1は各ブロツクの制御及び座標値等の演算
を行う演算制御ブロツクである。3は弾性波を伝える振
動伝達体8に弾性波を発生させるための振動ペンであ
り、振動発生用の圧電素子4及びホーン部5とその支持
体より構成されている。2は振動ペン3の駆動回路であ
る。6は伝達体8を伝わってくる弾性波を検出するため
のセンサであり、9はこのセンサ6より得られた信号か
ら伝播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は伝達体8の端部での反射を防止するた
めの反射防止材である。11は振動ペン3により入力さ
れた点を表示するディスプレイであり、10はその駆動
回路である。
【0011】以下、ブロツクごとに順を追って動作を説
明する。
【0012】図2は演算制御部1の構成ブロツク図であ
る。
【0013】1ー1はマイクロコンピュータであり、内
部カウンタや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
1−3及び検出信号入力ポート1−5に送られ、各々ク
リアされて入力待ちの状態になる。
【0014】次にマイクロコンピュータ1−1より駆動
信号発生回路1ー2及びカウンタ1ー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ー2では、ペン内振動子3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2に出力
する。またカウンタ回路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。
【0015】駆動信号発生回路1−2から出力された信
号で振動子駆動回路2によりペン3が駆動され、これに
より発生した弾性波がセンサ6、検出回路9により検出
され、検出信号が検出信号入力ポート1−5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
サに対応したラッチがカウンタ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。
【0016】得られた座標値はI/Oポート1−7を介
し外部回路例えばディスプレイ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は演算を行わず、前記リセット以降の動作を繰り
返す。上述の様な動作を繰り返し、指示点座標を決定す
る。
【0017】図3はペン3の構成図である。
【0018】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は振
動子で発生した振動を増幅して、伝達体8と接触する事
により振動を伝える。振動子4の振動周波数は伝達体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の振動モードは伝達体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。
【0019】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する。
【0020】この弾性波は板波と呼ばれる波であり、表
面波等に比べ、表面のキズ、障害物の影響を受けにくい
という利点を持つ。伝達体8を伝播する波はその距離に
応じた時間だけ遅れてセンサ6に到達する。センサ6
(例えば圧電素子)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。
【0021】図4は信号検出回路に入力される信号の説
明図であり、ひとつのセンサ6で検出した信号の処理に
ついて説明している。
【0022】4ー1は駆動信号波形であり、数発のパル
スによりなる。4ー2はセンサ6により検出された波形
であり、駆動信号4−1より距離に応じた分遅れてい
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ー2ー1破線)と位相(4ー2ー2)の関係
が変化する。このエンベロープ4−2−1の進む速度を
群速度Vg、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vgであり、ある特定の点、
例えばエンベロープのピークを4−3のごとく検出する
とぺン−センサ間の距離dはその遅延時間をtgとし
て、 d=vg・tg …(1) で与えられる。同様に他のセンサについても距離を求め
ることができ、図1の様にセンサ6が伝達体8の3つの
隅点に配設されていればそれからペン座標の位置を決定
できる。
【0023】しかし、より高精度な座標値を決定するた
めにエンベローペのみならず位相にも着目する。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(4ー4、4ー5)、 d=n・λp+vp・tp …(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、 n=[(vg・tg−vp・tp)/λp+1/N] …(3) となる。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とすればエンベロープの検出精度
が±1/2波長以内であればnが決定される。
【0024】上記(3)式で求めたnを(2)式に代入
することでペン−センサ間距離が正確に求められる。
【0025】図5は従来の信号検出回路のブロツク図で
ある。
【0026】センサ6から得られた信号より検出信号T
g、検出信号Tpを生成し、演算制御部1に送る。セン
サ6で機械電気変換された信号は前置増幅回路5−1で
増幅されエンベロープ検出回路5ー2、エンベロープピ
ーク検出回路5ー3を経て、エンベロープピークが検出
され、これよりTg信号検出回路5−4から検出信号T
gが出力される。また、このTg信号と遅延時間調整回
路5−7によりディスプレイをかけられた元信号からコ
ンパレータ5−8により検出信号Tpが出力される。
【0027】上記の様な回路を各センサごとに持ち、セ
ンサ数h個に対してTg1〜h,Tp1〜hの検出信号
を演算制御部1へ送出する。
【0028】ここでTpにおける温度−遅延時間特性に
注目する。伝達体8における伝播遅延時間の温度特性を
相殺するような電気的な温度−遅延時間特性を信号処理
回路に持たせれば、座標入力装置全体としては温度特性
の無い高精度な装置が構成できる。例えば、伝達体8で
は約15〜20nsec/o Cの伝播遅延時間の遅れが
測定されると、信号処理回路では同じだけ進める、すな
わち−15〜−20nsec/o C遅れを出す回路とす
ればよい。その具体的な構成としては図7のようにな
る。これは、図5のブロツク図に、上述したような温度
特性を持たせた温度補正回路7−1を組込んだ構成とな
る。
【0029】温度補正回路7−1の具体例を説明する。
例えば本実施例の座標入力装置の信号周波数を250K
Hzとすると、検出信号波形になんら影響がなく、しか
も回路遅延時間に前述の伝播遅延時間の温度特性と逆の
温度特性を持たせるには、例えば図8のようなローパス
フィルタ(LPF)を構成すればよい。
【0030】振動ペンの発生する周波数が500KHz
以上ならばカットオフ周波数fc を500KHz以上に
とれば検出信号波形には影響がない。従ってfc =50
0kHzとするとR=1kΩ、c=320pFで構成す
ることができる。コンデンサには温度補償用のものがあ
り、例えば−750ppm/o Cの温度計数を持ったも
のがある。このコンデンサを使用して図8のLPFを構
成すると−1.5nsec/o Cの温特が得られる。従
って15nsec/o Cの伝播遅延時間の温特のあるも
のに対しては−15nsec/o Cの回路遅延の温特の
ある温度補正回路が必要となるから、−7500ppm
o Cの温度計数をもったコンデンサを使用するか、あ
るいは図8のLPFを10段つなげて−15nsec/
o Cの温特を持たせた構成とする。また、他の伝達経路
(例えばホーン5)に対しても同様の補正ができること
は言うまでも無い。従って全体での振動伝達経路に対し
て温度特性を同様の補正をすることもできる。
【0031】前置増幅回路5−1の直後でこのような温
度補正を行えば、TpだけではなくTgも補正されるの
は言うまでもない。
【0032】演算制御部1ではTg1〜h及びTp1〜
h信号に従ってカウンタ値をラッチする。
【0033】マイクロコンピュータはこの値より各々の
センサとペン間の距離d1〜hを先の(2)(3)式よ
り算出する。センサの数は2個以上任意だが、本実施例
の様に3個使用した場合には図6の様に配置すると、セ
ンサS1・S2・S3に対する距離d1 ・d2 ・d3
ら指示した点Pの座標(x,y)は、 x=X/2+{(d1 +d2 )・(d1 −d2 )/2X} …(4) y=Y/2+{(d1 +d3 )・(d1 −d3 )/2Y} …(5) で与えられ、座標を決定出来る。ただし、 X;センサS1とS2との距離 Y;センサS1とS3との距離 である。
【0034】以上のような構成及び手順で、特に温度セ
ンサなどを設けずとも振動伝達板の温度特性を補正した
正確な座標検出のできる座標入力装置が実現できる。
【0035】
【実施例2】前記実施例では温度補正回路としてLPF
を用いたが、特別な回路を用いなくても例えば前置増幅
回路5−1・遅延時間調整回路5−7等座標入力装置の
信号処理回路中であれば、前述の伝播遅延時間の温度特
性を相殺するような回路遅延の温度特性を持たせること
で温度補正をすることはできる。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、簡単な構成で外気
温の変化による座標検出のずれを補正し、座標検出の精
度を向上をさせた座標入力装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の構成図
【図2】演算制御部のブロツク構成図
【図3】振動ペン構成図
【図4】検出波形の説明図
【図5】信号検出回路のブロツク構成図
【図6】座標決定の説明図
【図7】座標入力装置の基本構成図
【図8】温度補正回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 克行 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

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 振動伝達体上に配設された振動検出手段
    で前記振動伝達体の振動を検出して前記振動伝達体上に
    ある振動源の座標を検出する座標入力装置であって、 前記振動伝達体及び振動伝達経路における振動伝達速度
    の温度特性を補償する補償手段を備えることを特徴とす
    る座標入力装置。
  2. 【請求項2】 前記補償手段は前記振動検出手段中に備
    えられた遅延時間の温度補償を行う遅延回路であること
    を特徴とする請求項1の座標入力装置。
JP24079191A 1991-09-20 1991-09-20 座標入力装置 Withdrawn JPH0580920A (ja)

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JPH0580920A true JPH0580920A (ja) 1993-04-02

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0663646A1 (en) * 1994-01-12 1995-07-19 Canon Kabushiki Kaisha Coordinate input device
US5636088A (en) * 1993-11-25 1997-06-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Head assembly controlling distortion due to temperature variation and disk apparatus using the head assembly
EP0663647A3 (en) * 1994-01-12 1998-07-29 Canon Kabushiki Kaisha Temperature phase shift circuit and coordinate input apparatus

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