JPH08314617A - 座標入力装置及び座標入力方法 - Google Patents
座標入力装置及び座標入力方法Info
- Publication number
- JPH08314617A JPH08314617A JP13726695A JP13726695A JPH08314617A JP H08314617 A JPH08314617 A JP H08314617A JP 13726695 A JP13726695 A JP 13726695A JP 13726695 A JP13726695 A JP 13726695A JP H08314617 A JPH08314617 A JP H08314617A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】n飛びのない安定かつ高精度の座標入力装置を
提供する。 【構成】振動ペンで座標が指示されると、振動センサで
振動を検出して振動伝達遅延時間tg’とtp’を取得
する(S11)。取得された振動伝達遅延時間tg’,
tp’のうち、振動伝達遅延時間tg’と補正値記憶手
段に保存された原点Oでの伝達遅延時間tgz’とを比
較する(S12)。tg’≧tgz’の場合は、振動入
力点が原点Oよりも振動センサに近いと、その概略位置
を判断することができるので、定数記憶手段に記憶され
ている2つの定数Vg1,Vg2のうち、値が小さいV
g1を選択する。tg’がtgz’より大きい場合は、
2つの定数Vg1,Vg2のうち、値が大きいVg2を
選択し(S14)、選択された定数Vg1あるいはVg
2を用い、整数nを計算する(ステップS15)。その
後、ペン−センサ間距離計算及びペン座標算出を行う。
提供する。 【構成】振動ペンで座標が指示されると、振動センサで
振動を検出して振動伝達遅延時間tg’とtp’を取得
する(S11)。取得された振動伝達遅延時間tg’,
tp’のうち、振動伝達遅延時間tg’と補正値記憶手
段に保存された原点Oでの伝達遅延時間tgz’とを比
較する(S12)。tg’≧tgz’の場合は、振動入
力点が原点Oよりも振動センサに近いと、その概略位置
を判断することができるので、定数記憶手段に記憶され
ている2つの定数Vg1,Vg2のうち、値が小さいV
g1を選択する。tg’がtgz’より大きい場合は、
2つの定数Vg1,Vg2のうち、値が大きいVg2を
選択し(S14)、選択された定数Vg1あるいはVg
2を用い、整数nを計算する(ステップS15)。その
後、ペン−センサ間距離計算及びペン座標算出を行う。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、振動伝達板に複数設け
られたセンサにより例えば振動ペンから入力された弾性
波振動を検出し、前記振動ペンから振動伝達板に入力さ
れた弾性波振動の群と位相に関する伝播遅延時間に基づ
き、振動ペンによる振動入力点の座標を検出する座標入
力装置及び座標入力方法に関するものである。
られたセンサにより例えば振動ペンから入力された弾性
波振動を検出し、前記振動ペンから振動伝達板に入力さ
れた弾性波振動の群と位相に関する伝播遅延時間に基づ
き、振動ペンによる振動入力点の座標を検出する座標入
力装置及び座標入力方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】超音波による座標入力装置は、入力面で
あるタブレット上を伝播してくる波の遅延時間を検出し
て位置座標を算出する方式であり、タブレット上にマト
リックス状電線等の細工がなんら施されていないので、
コスト的に安価な装置を提供することが可能である。し
かも、タブレットに透明な板ガラスを用いれば他の方式
に比べて透明度の高い座標入力装置を構成することがで
きる。
あるタブレット上を伝播してくる波の遅延時間を検出し
て位置座標を算出する方式であり、タブレット上にマト
リックス状電線等の細工がなんら施されていないので、
コスト的に安価な装置を提供することが可能である。し
かも、タブレットに透明な板ガラスを用いれば他の方式
に比べて透明度の高い座標入力装置を構成することがで
きる。
【0003】図5は、従来の超音波方式の座標入力装置
の概略構成を示すブロック図である。
の概略構成を示すブロック図である。
【0004】図中1は装置全体の動作を制御すると共
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内のペン先を振動させ
るものである。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、振動ペン3による座標入力
は、この振動伝達板8上をタッチすることで行う。つま
り、図中に実線で示す符号Aの領域(以下、有効エリア
と記す)内を振動ペン3で指定することで、振動ペン3
の位置座標を算出することができるようにしたものであ
る。
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内のペン先を振動させ
るものである。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、振動ペン3による座標入力
は、この振動伝達板8上をタッチすることで行う。つま
り、図中に実線で示す符号Aの領域(以下、有効エリア
と記す)内を振動ペン3で指定することで、振動ペン3
の位置座標を算出することができるようにしたものであ
る。
【0005】有効エリアの各辺の中央部外側には、圧電
素子等、機械的振動を電気信号に変換する振動センサ6
a〜6dが固定されている。また、伝播してきた波が振
動伝達板8の端面で反射し、その反射波が中央部に戻る
のを防止する(減少させる)ために、振動伝達板8の外
周には防振材7が設けられている。
素子等、機械的振動を電気信号に変換する振動センサ6
a〜6dが固定されている。また、伝播してきた波が振
動伝達板8の端面で反射し、その反射波が中央部に戻る
のを防止する(減少させる)ために、振動伝達板8の外
周には防振材7が設けられている。
【0006】9は、各振動センサ6a〜6dで振動を検
出した信号を演算制御回路1に出力する信号波形検出回
路である。11は液晶表示器等のドット単位の表示が可
能なディスプレイであり、振動伝達板8の背後に配置し
ている。
出した信号を演算制御回路1に出力する信号波形検出回
路である。11は液晶表示器等のドット単位の表示が可
能なディスプレイであり、振動伝達板8の背後に配置し
ている。
【0007】そして、ディスプレイ駆動回路10の駆動
により振動ペン3によりなぞられた位置にドットを表示
し、それを振動伝達板8(透明部材からなる)を透かし
てみることが可能になっている。
により振動ペン3によりなぞられた位置にドットを表示
し、それを振動伝達板8(透明部材からなる)を透かし
てみることが可能になっている。
【0008】振動ペン3に内蔵された振動子4は、振動
子駆動回路2によって駆動される。振動子4の駆動信号
は演算制御回路1から低レベルのパルス信号として供給
され、振動子駆動回路2によって所定のゲインで増幅さ
れた後、振動子4に印加される。電気的な駆動信号は、
振動子4によって機械的な振動に変換され、ペン先5を
介して振動伝達板8に伝達される。
子駆動回路2によって駆動される。振動子4の駆動信号
は演算制御回路1から低レベルのパルス信号として供給
され、振動子駆動回路2によって所定のゲインで増幅さ
れた後、振動子4に印加される。電気的な駆動信号は、
振動子4によって機械的な振動に変換され、ペン先5を
介して振動伝達板8に伝達される。
【0009】ここで、振動子4の振動周波数はガラスな
ど振動伝達板8に板波を発生することができる値に選択
される。また、振動子4駆動の際、振動伝達板8に対し
て図6の垂直方向に振動するモードが選択される。ま
た、振動子4の振動周波数をペン先5を含んだ共振周波
数とすることで効率の良い振動変換が可能である。
ど振動伝達板8に板波を発生することができる値に選択
される。また、振動子4駆動の際、振動伝達板8に対し
て図6の垂直方向に振動するモードが選択される。ま
た、振動子4の振動周波数をペン先5を含んだ共振周波
数とすることで効率の良い振動変換が可能である。
【0010】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、障害物等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、障害物等の影響を受けにくいという利点
を有する。
【0011】次に、演算制御回路1の説明を行う。
【0012】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5msec.毎)に振動子駆動回路
2、振動ペン3内の振動子4を駆動させる信号を出力す
ると共に、その内部タイマ(カウンタで構成されてい
る)による計時を開始させる。そして、振動ペン3によ
り発生した振動は、振動伝達板8上を伝播し、振動セン
サ6a〜6dまでの距離に応じて遅延して到達する。
所定周期毎(例えば5msec.毎)に振動子駆動回路
2、振動ペン3内の振動子4を駆動させる信号を出力す
ると共に、その内部タイマ(カウンタで構成されてい
る)による計時を開始させる。そして、振動ペン3によ
り発生した振動は、振動伝達板8上を伝播し、振動セン
サ6a〜6dまでの距離に応じて遅延して到達する。
【0013】振動波形検出回路9は、各振動センサ6a
〜6d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6a〜6dへの振動到達タイミングを
示す信号を生成するが、演算制御回路1に各センサ毎の
この信号を入力し、各々の振動センサ6a〜6dまでの
振動伝達時間の検出や、振動ペン3の位置情報を基にデ
ィスプレイ駆動回路10を駆動して、ディスプレイ11
による表示を制御したり、あるいはシリアル、パラレル
通信によって外部機器に座標出力を行う(不図示)。
〜6d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6a〜6dへの振動到達タイミングを
示す信号を生成するが、演算制御回路1に各センサ毎の
この信号を入力し、各々の振動センサ6a〜6dまでの
振動伝達時間の検出や、振動ペン3の位置情報を基にデ
ィスプレイ駆動回路10を駆動して、ディスプレイ11
による表示を制御したり、あるいはシリアル、パラレル
通信によって外部機器に座標出力を行う(不図示)。
【0014】図7は、演算制御回路1の概略構成を示す
ブロック図であり、各構成要素及びその動作概略を説明
する。
ブロック図であり、各構成要素及びその動作概略を説明
する。
【0015】図中、31は、演算制御回路1及び座標入
力装置全体の動作を制御するマイクロコンピュータであ
り、内部カウンタ、処理手順を記憶したROM、計算等
に使用するRAM、定数等を記憶する不揮発性メモリな
どによって構成されている。33は不図示の基準クロッ
クを計時するタイマ(例えばカウンタなどにより構成さ
れている)であって、振動子駆動回路2に振動ペン3内
の振動子4の駆動を開始させるためのスターと信号を入
力すると、その計時を開始する。これによって、計時開
始とセンサによる振動検出の同期が取られ、センサ6a
〜6dにより振動が検出されるまでの遅延時間が測定で
きることになる。
力装置全体の動作を制御するマイクロコンピュータであ
り、内部カウンタ、処理手順を記憶したROM、計算等
に使用するRAM、定数等を記憶する不揮発性メモリな
どによって構成されている。33は不図示の基準クロッ
クを計時するタイマ(例えばカウンタなどにより構成さ
れている)であって、振動子駆動回路2に振動ペン3内
の振動子4の駆動を開始させるためのスターと信号を入
力すると、その計時を開始する。これによって、計時開
始とセンサによる振動検出の同期が取られ、センサ6a
〜6dにより振動が検出されるまでの遅延時間が測定で
きることになる。
【0016】信号波形検出回路9より出力される各振動
センサ6a〜6dよりの振動到達タイミング信号は、検
出信号入力ポート35を介してラッチ回路34a〜34
dに入力される。ラッチ回路34a〜34dのそれぞれ
は、各振動センサ6a〜6dに対応しており、対応する
センサからのタイミング信号を受信すると、そのときの
タイマ33の計時値をラッチする。
センサ6a〜6dよりの振動到達タイミング信号は、検
出信号入力ポート35を介してラッチ回路34a〜34
dに入力される。ラッチ回路34a〜34dのそれぞれ
は、各振動センサ6a〜6dに対応しており、対応する
センサからのタイミング信号を受信すると、そのときの
タイマ33の計時値をラッチする。
【0017】こうして、すべ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。マイクロコンピ
ュータ31がこの判定回路36からの信号を受信する
と、ラッチ回路34a〜34dから各々の振動センサま
での振動伝達時間をラッチ回路より読取り、所定の計算
を行って、振動伝達板8上の振動ペン3の座標位置を算
出する。
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。マイクロコンピ
ュータ31がこの判定回路36からの信号を受信する
と、ラッチ回路34a〜34dから各々の振動センサま
での振動伝達時間をラッチ回路より読取り、所定の計算
を行って、振動伝達板8上の振動ペン3の座標位置を算
出する。
【0018】そして、I/Oポート37を介してディス
プレイ駆動回路10に算出した座標位置情報を出力する
ことにより、例えばディスプレイ11の対応する位置に
ドット等を表示することができる。あるいは、I/Oポ
ート37を介してインターフェース回路に、座標位置情
報を出力することによって、外部機器に座標値を出力す
ることができる。
プレイ駆動回路10に算出した座標位置情報を出力する
ことにより、例えばディスプレイ11の対応する位置に
ドット等を表示することができる。あるいは、I/Oポ
ート37を介してインターフェース回路に、座標位置情
報を出力することによって、外部機器に座標値を出力す
ることができる。
【0019】次に、図8及び図9を用いて、振動ペン3
から振動センサ6a〜6dまでの振動伝達時間を計測す
る原理について説明する。
から振動センサ6a〜6dまでの振動伝達時間を計測す
る原理について説明する。
【0020】図8は、信号波形検出回路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
明するための図である。なお、ここでは、振動センサ6
aの場合について説明するが、その他の振動センサ6
b,6c,6dについても全く同じである。
検出波形と、それに基づく振動伝達時間の計測処理を説
明するための図である。なお、ここでは、振動センサ6
aの場合について説明するが、その他の振動センサ6
b,6c,6dについても全く同じである。
【0021】振動センサ6aへの振動伝達時間の計測
は、振動子駆動回路2へのスタート信号の出力と同時に
開始することは既に説明した。この時、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。
この信号41によって、振動ペン3から振動伝達板8へ
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をかけて進行した後、振動センサ6aで
検出される。
は、振動子駆動回路2へのスタート信号の出力と同時に
開始することは既に説明した。この時、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。
この信号41によって、振動ペン3から振動伝達板8へ
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をかけて進行した後、振動センサ6aで
検出される。
【0022】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。ここで用いられてい
る振動は板波であるため、振動伝達板8での伝達距離に
対して検出波形のエンベローブ43と位相42との関係
が、振動伝達中にその伝達距離に応じて変化する。ここ
で、エンベローブ43の進む速度である群速度をVg、
また位相42の進む速度である位相速度をVpとする。
この群速度Vg及び位相速度Vpが既知であれば、振動
伝達時間より振動ペン3と振動センサ6aとの間の距離
を算出することができる。
が検出した信号波形を示している。ここで用いられてい
る振動は板波であるため、振動伝達板8での伝達距離に
対して検出波形のエンベローブ43と位相42との関係
が、振動伝達中にその伝達距離に応じて変化する。ここ
で、エンベローブ43の進む速度である群速度をVg、
また位相42の進む速度である位相速度をVpとする。
この群速度Vg及び位相速度Vpが既知であれば、振動
伝達時間より振動ペン3と振動センサ6aとの間の距離
を算出することができる。
【0023】この振動ペン3と振動センサ6aとの間の
距離の算出処理は次のようにして行われる。まず、エン
ベロープ43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、例えばエンベローブ43の2回
微分波形である信号44の最初のゼロクロス点をエンベ
ロープ43の変曲点として検出すると、振動ペン3と振
動センサ6aとの間の距離dは、その振動伝達時間をt
g’として、 d=Vg・tg ……(1) で与えられる(式中のtgは、回路等の遅延時間をt
g’から引いた値)。この式は振動センサ6aに関する
ものであるが、同じ式により他の3つの振動センサ6b
〜6dと振動ペン3との距離も同様にして表すことがで
きる。
距離の算出処理は次のようにして行われる。まず、エン
ベロープ43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、例えばエンベローブ43の2回
微分波形である信号44の最初のゼロクロス点をエンベ
ロープ43の変曲点として検出すると、振動ペン3と振
動センサ6aとの間の距離dは、その振動伝達時間をt
g’として、 d=Vg・tg ……(1) で与えられる(式中のtgは、回路等の遅延時間をt
g’から引いた値)。この式は振動センサ6aに関する
ものであるが、同じ式により他の3つの振動センサ6b
〜6dと振動ペン3との距離も同様にして表すことがで
きる。
【0024】さらに、より高精細な座標位置を決定する
ために、位相信号の検出に基づく処理を行う。位相波形
信号42の特定の検出点、例えば振動印加から、ある所
定の信号レベル431後のゼロクロス点までの時間をt
p’47(レベル431を越えた時間より所定幅のゲー
ト信号46を生成し、位相信号42と比較することで得
る)とすれば、振動センサ6と振動ペンとの距離は、 d=n・λp+Vp・tp ……(2) となる(式中のtpは、回路等の遅延時間をtp’から
引いた値)。ここで、λpは弾性波の波長、nは整数で
ある。
ために、位相信号の検出に基づく処理を行う。位相波形
信号42の特定の検出点、例えば振動印加から、ある所
定の信号レベル431後のゼロクロス点までの時間をt
p’47(レベル431を越えた時間より所定幅のゲー
ト信号46を生成し、位相信号42と比較することで得
る)とすれば、振動センサ6と振動ペンとの距離は、 d=n・λp+Vp・tp ……(2) となる(式中のtpは、回路等の遅延時間をtp’から
引いた値)。ここで、λpは弾性波の波長、nは整数で
ある。
【0025】前記(1)式と(2)式から上記の整数n
は、 n=int[(Vg・tg−Vp・tp)/λp+1/N] ……(3) と表される。
は、 n=int[(Vg・tg−Vp・tp)/λp+1/N] ……(3) と表される。
【0026】ここで、Nは“0”以外の適当な実数値を
用いる。例えばN=2.0とすれば±1/2波長以内の
誤差を持ったtgやtpの検出値が得られても、正しく
(2)式のn値を決定することができる。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
と振動センサ6aとの間の距離を精度良く測定すること
ができる。
用いる。例えばN=2.0とすれば±1/2波長以内の
誤差を持ったtgやtpの検出値が得られても、正しく
(2)式のn値を決定することができる。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
と振動センサ6aとの間の距離を精度良く測定すること
ができる。
【0027】上述した2つの振動伝達時間tg’及びt
p’の測定のため、信号45及び47を生成する信号波
形検出回路9は、図9に示すように構成されている。
p’の測定のため、信号45及び47を生成する信号波
形検出回路9は、図9に示すように構成されている。
【0028】図9は、従来の座標入力装置の信号波形検
出回路9の構成を示すブロック図である。
出回路9の構成を示すブロック図である。
【0029】同図において、振動センサ6aの出力信号
は、帯域通過フィルタ511により検出信号の余分な周
波数成分が除かれ、例えば絶対回路及び低域通過フィル
タ等により構成されるエンべロープ検出回路52に入力
され、検出信号のエンベローブのみが取り出される。エ
ンベローブ変曲点のタイミングは、エンベローブ変曲点
検出回路53によって検出される。
は、帯域通過フィルタ511により検出信号の余分な周
波数成分が除かれ、例えば絶対回路及び低域通過フィル
タ等により構成されるエンべロープ検出回路52に入力
され、検出信号のエンベローブのみが取り出される。エ
ンベローブ変曲点のタイミングは、エンベローブ変曲点
検出回路53によって検出される。
【0030】ピーク検出回路は、モノマルチバイブレー
タ等から構成されたtg信号検出回路54によって所定
波形のエンべローブ遅延時間検出信号である信号tg’
(図8の信号45)が形成され、演算制御回路1に入力
される。
タ等から構成されたtg信号検出回路54によって所定
波形のエンべローブ遅延時間検出信号である信号tg’
(図8の信号45)が形成され、演算制御回路1に入力
される。
【0031】一方、55は信号検出回路であり、エンべ
ローブ検出回路52で検出されたエンべローブ信号43
中の所定レベルの閾値信号431を越える部分のパルス
信号を形成する。56は単安定マルチバイブレータであ
り、パルス信号の最初の立ち上がりでトリガされた所定
時間幅のゲート信号46を開く。57はtpコンバータ
であり、ゲート信号46の開いている間の位相信号42
の最初の立上がりのゼロクロス点を検出し、位相遅延時
間信号tp’47が演算制御回路1に供給されることに
なる。なお、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〜6dにも同じ回路
が設けられている。
ローブ検出回路52で検出されたエンべローブ信号43
中の所定レベルの閾値信号431を越える部分のパルス
信号を形成する。56は単安定マルチバイブレータであ
り、パルス信号の最初の立ち上がりでトリガされた所定
時間幅のゲート信号46を開く。57はtpコンバータ
であり、ゲート信号46の開いている間の位相信号42
の最初の立上がりのゼロクロス点を検出し、位相遅延時
間信号tp’47が演算制御回路1に供給されることに
なる。なお、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〜6dにも同じ回路
が設けられている。
【0032】次に回路遅延時間補正処理の説明を行う。
【0033】実際に信号波形検出回路9により計時され
るのは、振動ペン3内部や回路での遅延時間分のオフセ
ットを含んだtg’,tp’であるが、(2)式や
(3)式に代入する際に、そのオフセット分を差し引い
てtg、tpに直しておく必要がある。
るのは、振動ペン3内部や回路での遅延時間分のオフセ
ットを含んだtg’,tp’であるが、(2)式や
(3)式に代入する際に、そのオフセット分を差し引い
てtg、tpに直しておく必要がある。
【0034】前記ラッチ回路34a〜34dによってラ
ッチされた振動伝達時間は、回路遅延時間et及び位相
オフセット時間toffを含んでいる。これらにより生
ずる誤差は、振動ペン3から振動伝達板8、振動センサ
6a〜6dへと行われる振動伝達の際に必ず同じ量が含
まれる。
ッチされた振動伝達時間は、回路遅延時間et及び位相
オフセット時間toffを含んでいる。これらにより生
ずる誤差は、振動ペン3から振動伝達板8、振動センサ
6a〜6dへと行われる振動伝達の際に必ず同じ量が含
まれる。
【0035】そこで、例えば図10の原点Oの位置か
ら、例えば振動センサ6aまでの距離をR1(=X/
2)とし、原点Oにて振動ペン3で入力を行い実測され
た原点Oからセンサ6aまでの実測の振動伝達時間をt
gz’,tpz’、また原点Oからセンサ6aまでの真
の伝達時間をtgz’,tpz’とすれば、これらは回
路遅延時間et及び位相オフセットtoffに関して、 tgz’=tgx + et ……(4) tpz’=tpz + et + toff ……(5) の関係がある。
ら、例えば振動センサ6aまでの距離をR1(=X/
2)とし、原点Oにて振動ペン3で入力を行い実測され
た原点Oからセンサ6aまでの実測の振動伝達時間をt
gz’,tpz’、また原点Oからセンサ6aまでの真
の伝達時間をtgz’,tpz’とすれば、これらは回
路遅延時間et及び位相オフセットtoffに関して、 tgz’=tgx + et ……(4) tpz’=tpz + et + toff ……(5) の関係がある。
【0036】一方、任意の入力点Pでの実測値tg’,
tp’は同様に、 tg’=tg + et ……(6) tp’=tp + et + toff ……(7) となる。この(4),(6)式、及び(5),(7)式
の両者の差を求めると、 tg’−tgz’=(tg + et)-(tgz + et)=tg - tgz ……(8 ) tp’−tpz’=(tp’+ et + toff)-(tpz + et + toff)=tp-tpz ……( 9) となり、各伝達時間に含まれる回路遅延時間et及び位
相オフセットtoffが除去され、原点Oの位置から入
力点Pの間のセンサ6a位置を起点とする距離に応じた
真の伝達遅延時間の差を求めることができ、前記
(2),(3)式を用いればその距離差を求めることが
できる。
tp’は同様に、 tg’=tg + et ……(6) tp’=tp + et + toff ……(7) となる。この(4),(6)式、及び(5),(7)式
の両者の差を求めると、 tg’−tgz’=(tg + et)-(tgz + et)=tg - tgz ……(8 ) tp’−tpz’=(tp’+ et + toff)-(tpz + et + toff)=tp-tpz ……( 9) となり、各伝達時間に含まれる回路遅延時間et及び位
相オフセットtoffが除去され、原点Oの位置から入
力点Pの間のセンサ6a位置を起点とする距離に応じた
真の伝達遅延時間の差を求めることができ、前記
(2),(3)式を用いればその距離差を求めることが
できる。
【0037】振動センサ6aから原点Oまでの距離は、
あらかじめ不揮発性メモリ等に記憶してあり既知である
ので、振動ペン3と振動センサ6a間の距離を決定する
ことができる。他のセンサ6b〜6dについても同様に
求めることができる。
あらかじめ不揮発性メモリ等に記憶してあり既知である
ので、振動ペン3と振動センサ6a間の距離を決定する
ことができる。他のセンサ6b〜6dについても同様に
求めることができる。
【0038】上記、原点Oにおける実測値tgz’及び
tpz’は、工場での組み立て時、あるいは出荷時に不
揮発性メモリに記憶され、前記(2),(3)式の計算
の前に前記(8),(9)式が実行され精度の高い測定
ができる。
tpz’は、工場での組み立て時、あるいは出荷時に不
揮発性メモリに記憶され、前記(2),(3)式の計算
の前に前記(8),(9)式が実行され精度の高い測定
ができる。
【0039】次に、実際の振動ペン3による振動伝達板
8上の座標位置検出の原理を説明する。
8上の座標位置検出の原理を説明する。
【0040】今、振動伝達板8上の4辺の中点近傍に4
つの振動センサ6a〜6dを符号S1〜S4の位置に設
けると、先に説明した原理に基づいて、振動ペン3の位
置Pから各々の振動センサ6a〜6dの位置までの直線
距離da〜ddを求めることができる。
つの振動センサ6a〜6dを符号S1〜S4の位置に設
けると、先に説明した原理に基づいて、振動ペン3の位
置Pから各々の振動センサ6a〜6dの位置までの直線
距離da〜ddを求めることができる。
【0041】さらに、演算制御回路1でこの直線距離d
a〜ddに基づき、振動ペン3の位置Pの座標(x,
y)の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。
a〜ddに基づき、振動ペン3の位置Pの座標(x,
y)の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。
【0042】 x=(da+db)・(da−db)/2X ……(10) y=(dc+dd)・(dc−dd)/2X ……(11) ここで、X、Yはそれぞれ振動センサ6a,6b間の距
離、振動センサ6c,6d間の距離である。
離、振動センサ6c,6d間の距離である。
【0043】また、上記(2),(3)式において、距
離算出を行うためには、群速度、位相速度、及び波長に
相応するVg,Vp、及びλp(=Vp/f)の値をあ
らかじめ設定しておく必要がある。従来では、例えば特
願平5−302890に開示するように、検出した振動
の複数のtpより上記fを算出し、振動伝達板8の板厚
より位相速度に相応するVpを算出し、振動伝達板8の
板厚より群速度に相応するVgを算出し、上記fとVp
よりλpを設定している。そして、Vg,Vp及びλp
(=Vp/f)は不揮発性メモリ等に記憶されているも
のである。
離算出を行うためには、群速度、位相速度、及び波長に
相応するVg,Vp、及びλp(=Vp/f)の値をあ
らかじめ設定しておく必要がある。従来では、例えば特
願平5−302890に開示するように、検出した振動
の複数のtpより上記fを算出し、振動伝達板8の板厚
より位相速度に相応するVpを算出し、振動伝達板8の
板厚より群速度に相応するVgを算出し、上記fとVp
よりλpを設定している。そして、Vg,Vp及びλp
(=Vp/f)は不揮発性メモリ等に記憶されているも
のである。
【0044】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。
【0045】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の座標入力装置では、前記(3)式においてn値が誤
って算出されると、距離誤差で1波長分以上に相当する
数mm以上の誤差が発生するという問題があった。
来の座標入力装置では、前記(3)式においてn値が誤
って算出されると、距離誤差で1波長分以上に相当する
数mm以上の誤差が発生するという問題があった。
【0046】以下、n値の誤検出(以下、n飛びと記
す)について詳説する。n飛びの原因は、検出信号の伝
達距離に伴う波形変形、板端面からの反射波の重畳によ
る波形変形、振動ペン3の傾きあるいは筆圧による波形
変形、使用時の環境(温度、湿度)による回路遅延時間
et、位相オフセットtoffの変化、及びVg,V
p,λpの設定ズレが挙げられる。特に、検出信号の伝
達距離に伴う波形変形は大きな原因のひとつである。
す)について詳説する。n飛びの原因は、検出信号の伝
達距離に伴う波形変形、板端面からの反射波の重畳によ
る波形変形、振動ペン3の傾きあるいは筆圧による波形
変形、使用時の環境(温度、湿度)による回路遅延時間
et、位相オフセットtoffの変化、及びVg,V
p,λpの設定ズレが挙げられる。特に、検出信号の伝
達距離に伴う波形変形は大きな原因のひとつである。
【0047】図11(a)に振動センサの検出信号のス
ペアナで分析した周波数特性を示す。振動ペン3への駆
動信号41の繰り返しパルス周波数を500kHzとし
た時であり、振動ペン3の固有振動周波数の1つが50
0kHzであるため、図示の通り周波数ピークは500
kHzとなる。しかし、500kHz近傍に複数のピー
クも併せて存在し、単一周波数の振動が伝播していると
は言い難い。
ペアナで分析した周波数特性を示す。振動ペン3への駆
動信号41の繰り返しパルス周波数を500kHzとし
た時であり、振動ペン3の固有振動周波数の1つが50
0kHzであるため、図示の通り周波数ピークは500
kHzとなる。しかし、500kHz近傍に複数のピー
クも併せて存在し、単一周波数の振動が伝播していると
は言い難い。
【0048】先にも述べたが、超音波方式の座標入力装
置で使用する振動は板波であり、かつ図5の構成で振動
センサ6a〜6dで検出するものは、板波の中のLam
b波のAoモードの振動である。板波は、伝播する振動
伝達板8の板厚と振動自体の周波数に応じて伝播スピー
ドが異なる。
置で使用する振動は板波であり、かつ図5の構成で振動
センサ6a〜6dで検出するものは、板波の中のLam
b波のAoモードの振動である。板波は、伝播する振動
伝達板8の板厚と振動自体の周波数に応じて伝播スピー
ドが異なる。
【0049】図11(b)に板波の伝播速度と周波数×
板厚との関係を示す。図でガラスの板厚が1.2mmで
一定であるとすると、振動の周波数が500〜600k
Hzに変化すると位相伝播速度Vpが120m/s程
度、群伝播速度Vgが90m/s程度変化することが判
る。図11(a)のような複数の周波数成分の振動が、
図11(b)のようなスピードで伝播すると波形変形が
発生する。
板厚との関係を示す。図でガラスの板厚が1.2mmで
一定であるとすると、振動の周波数が500〜600k
Hzに変化すると位相伝播速度Vpが120m/s程
度、群伝播速度Vgが90m/s程度変化することが判
る。図11(a)のような複数の周波数成分の振動が、
図11(b)のようなスピードで伝播すると波形変形が
発生する。
【0050】図12に、振動ペン=振動センサ間距離L
を変化させたときの前置増幅回路51の出力波形(振動
センサの検出信号波形)を示す。近距離と遠距離で明ら
かに信号波形が異なっている。図11(b)で説明した
周波数によって伝播速度が異なるため、振動が伝播する
につれ、速度の速い高周波数成分が波形前方に広がり、
遅い成分が後方に広がる。すなわち、遠距離で検出波形
が時間軸上で広がっていくことになる。実際にピーク位
置を特定点として群遅延時間tgを検出すれば、ピーク
位置は中心周波数成分の500kHzの振動の群速度に
従って距離に比例して動くので、線形なtgが得られ
る。
を変化させたときの前置増幅回路51の出力波形(振動
センサの検出信号波形)を示す。近距離と遠距離で明ら
かに信号波形が異なっている。図11(b)で説明した
周波数によって伝播速度が異なるため、振動が伝播する
につれ、速度の速い高周波数成分が波形前方に広がり、
遅い成分が後方に広がる。すなわち、遠距離で検出波形
が時間軸上で広がっていくことになる。実際にピーク位
置を特定点として群遅延時間tgを検出すれば、ピーク
位置は中心周波数成分の500kHzの振動の群速度に
従って距離に比例して動くので、線形なtgが得られ
る。
【0051】しかし、反射の影響を受けにくい波形の前
方を特定点としてtgを検出するのが望ましいために
(装置の小型化が可能となる)、従来技術のようにエン
べローブの変曲点を検出する場合には線形なtgが得ら
れない。
方を特定点としてtgを検出するのが望ましいために
(装置の小型化が可能となる)、従来技術のようにエン
べローブの変曲点を検出する場合には線形なtgが得ら
れない。
【0052】図13に、振動伝達距離(振動ペン=振動
センサ間距離)と検出されるtgとtpの値をプロット
した図を示す。tpは、階段状の不連続な平行で且つ等
間隔な直線群として、tgは図のように湾曲した曲線と
して得られる。図は説明を簡単にするために、ペン−セ
ンサ間距離を原点Oから遠距離のみに省略している。ま
た、tgの側の漸近線はエンべローブのピーク位置の速
度に平行な直線であり、原点Oにてtgに接するように
描いている。
センサ間距離)と検出されるtgとtpの値をプロット
した図を示す。tpは、階段状の不連続な平行で且つ等
間隔な直線群として、tgは図のように湾曲した曲線と
して得られる。図は説明を簡単にするために、ペン−セ
ンサ間距離を原点Oから遠距離のみに省略している。ま
た、tgの側の漸近線はエンべローブのピーク位置の速
度に平行な直線であり、原点Oにてtgに接するように
描いている。
【0053】前述の変曲点検出をしており、かつ、波形
変形の仕方が線形でない(図12のΔtが距離に比例し
てない)ためtgが直線とならず、振動伝達距離が小さ
い場合には群速度が遅く、振動伝達距離が大きい場合に
は群速度が速くなるように観測される。この原因は、図
11のような単一でない周波数成分の振動が振動伝達板
8を伝播していくためと考えられる。
変形の仕方が線形でない(図12のΔtが距離に比例し
てない)ためtgが直線とならず、振動伝達距離が小さ
い場合には群速度が遅く、振動伝達距離が大きい場合に
は群速度が速くなるように観測される。この原因は、図
11のような単一でない周波数成分の振動が振動伝達板
8を伝播していくためと考えられる。
【0054】図12のようなtg,tpより、前述の
(3)式よりn値を求め、次式の通り整数化(int処
理)する前との差をΔNとして求めた値を図14に示
す。
(3)式よりn値を求め、次式の通り整数化(int処
理)する前との差をΔNとして求めた値を図14に示
す。
【0055】 ΔN=(Vg・tg−Vp・tp)/λp −int[(Vg・tg−Vp・tp)/λp+1/2]……(12) 図14では、振動ペン=振動センサ間距離が125mm
の地点を図10の原点として、前述の回路遅延時間補正
処理におけるtoffを求め差し引くことで、原点Oで
ΔNがゼロとなっている。また、式中のVgは前記遅い
群速度と速い群速度の略中間の値に設定されている。
の地点を図10の原点として、前述の回路遅延時間補正
処理におけるtoffを求め差し引くことで、原点Oで
ΔNがゼロとなっている。また、式中のVgは前記遅い
群速度と速い群速度の略中間の値に設定されている。
【0056】図14で明らかなように、群遅延時間tg
の非線形性の影響が近距離と遠距離でΔNがマイナス側
に振る結果となって現れる。上記に加え、前述した反射
波の重畳による波形変形、振動ペン3の傾きあるいは筆
圧による波形変形、使用時の環境(温度、湿度)による
回路遅延時間et、位相オフセットtoffの変化、及
びVg,Vp,λpの設定ズレが加わると、n飛びが発
生するものである。特に、図10の原点Oでtoffを
求める構成であるため、伝達距離中間距離付近(百数十
mm)では、伝達距離に伴う波形変形によるΔNはゼロ
に近いが、近距離及び遠距離でn飛びの発生確率が高く
なるものである。
の非線形性の影響が近距離と遠距離でΔNがマイナス側
に振る結果となって現れる。上記に加え、前述した反射
波の重畳による波形変形、振動ペン3の傾きあるいは筆
圧による波形変形、使用時の環境(温度、湿度)による
回路遅延時間et、位相オフセットtoffの変化、及
びVg,Vp,λpの設定ズレが加わると、n飛びが発
生するものである。特に、図10の原点Oでtoffを
求める構成であるため、伝達距離中間距離付近(百数十
mm)では、伝達距離に伴う波形変形によるΔNはゼロ
に近いが、近距離及び遠距離でn飛びの発生確率が高く
なるものである。
【0057】以上説明したように、従来の超音波方式の
座標入力装置では、n飛びという数mmオーダーの座標
誤検出が発生するという問題があった。
座標入力装置では、n飛びという数mmオーダーの座標
誤検出が発生するという問題があった。
【0058】本発明は上記従来の問題点に鑑み、n飛び
のない安定かつ高精度な座標入力装置、及び座標入力方
法を提供することを目的とする。
のない安定かつ高精度な座標入力装置、及び座標入力方
法を提供することを目的とする。
【0059】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第1の発明である座標入力装置は、振動を入力するた
めの振動入力手段と、該振動入力手段の接触により入力
された振動を伝播する振動伝達部材と、該振動伝達部材
に設けられ、前記振動入力手段により入力された振動を
検出する振動検出手段と、該振動検出手段により検出さ
れた振動によって形成される、群速度に基づく信号の伝
播遅延時間を導出する第1の導出手段と、前記振動検出
手段により検出された振動によって形成される、位相速
度に基づく信号の伝播遅延時間を導出する第2の導出手
段と、前記第1の導出手段によって導出された伝播遅延
時間と前記第2の導出手段によって導出された伝播遅延
時間とに基づき、基準となる位相に対する位相差を導出
する第3の導出手段と、前記第2の導出手段によって導
出された伝播遅延時間と前記第3の導出手段とによって
導出された位相差に基づいて、前記振動伝達部材の振動
入力点と前記振動検出手段との間の距離を導出する距離
導出手段と、前記距離導出手段により導出された距離に
基づいて、前記振動入力点の座標を導出する座標導出手
段とを有する座標入力装置において、前記第3の導出手
段にて基準となる位相に対する位相差を導出するために
用いる群速度に相応する定数として複数の値を記憶する
定数記憶手段と、前記第1の導出手段あるいは前記第2
の導出手段の導出結果に基づき、前記定数記憶手段中の
群速度に相応する複数の値から1つの値を選択する群速
度選択手段とを設け、前記第3の導出手段は、前記群速
度選択手段により選択された群速度に相応する値を用
い、基準となる位相に対する位相差を導出する構成とし
たものである。
に第1の発明である座標入力装置は、振動を入力するた
めの振動入力手段と、該振動入力手段の接触により入力
された振動を伝播する振動伝達部材と、該振動伝達部材
に設けられ、前記振動入力手段により入力された振動を
検出する振動検出手段と、該振動検出手段により検出さ
れた振動によって形成される、群速度に基づく信号の伝
播遅延時間を導出する第1の導出手段と、前記振動検出
手段により検出された振動によって形成される、位相速
度に基づく信号の伝播遅延時間を導出する第2の導出手
段と、前記第1の導出手段によって導出された伝播遅延
時間と前記第2の導出手段によって導出された伝播遅延
時間とに基づき、基準となる位相に対する位相差を導出
する第3の導出手段と、前記第2の導出手段によって導
出された伝播遅延時間と前記第3の導出手段とによって
導出された位相差に基づいて、前記振動伝達部材の振動
入力点と前記振動検出手段との間の距離を導出する距離
導出手段と、前記距離導出手段により導出された距離に
基づいて、前記振動入力点の座標を導出する座標導出手
段とを有する座標入力装置において、前記第3の導出手
段にて基準となる位相に対する位相差を導出するために
用いる群速度に相応する定数として複数の値を記憶する
定数記憶手段と、前記第1の導出手段あるいは前記第2
の導出手段の導出結果に基づき、前記定数記憶手段中の
群速度に相応する複数の値から1つの値を選択する群速
度選択手段とを設け、前記第3の導出手段は、前記群速
度選択手段により選択された群速度に相応する値を用
い、基準となる位相に対する位相差を導出する構成とし
たものである。
【0060】上記第1の発明において、前記振動伝達部
材の所定点からの、群速度及び位相速度に基づく信号の
伝播遅延時間を補正値として記憶する補正値記憶手段を
設け、前記第3の導出手段は、前記第1及び第2の導出
手段によりそれそれ導出された前記伝播遅延時間と前記
補正値記憶手段に記憶された補正値との差分に基づき、
前記位相差を導出する構成にすると共に、前記距離導出
手段は、該第3の導出手段で導出された位相差と前記第
2の導出手段によって導出された伝播遅延時間とに基づ
いて、前記振動入力点と前記振動検出手段との間の距離
を導出する構成にし、さらに、前記群速度選択手段は、
前記第1の導出手段により導出された前記伝播遅延時間
と前記補正値記憶手段に記憶された前記伝播遅延時間と
の比較結果に基づき、前記定数記憶手段中の前記群速度
に相応する複数の値から1つの値を選択する構成にした
ものである。
材の所定点からの、群速度及び位相速度に基づく信号の
伝播遅延時間を補正値として記憶する補正値記憶手段を
設け、前記第3の導出手段は、前記第1及び第2の導出
手段によりそれそれ導出された前記伝播遅延時間と前記
補正値記憶手段に記憶された補正値との差分に基づき、
前記位相差を導出する構成にすると共に、前記距離導出
手段は、該第3の導出手段で導出された位相差と前記第
2の導出手段によって導出された伝播遅延時間とに基づ
いて、前記振動入力点と前記振動検出手段との間の距離
を導出する構成にし、さらに、前記群速度選択手段は、
前記第1の導出手段により導出された前記伝播遅延時間
と前記補正値記憶手段に記憶された前記伝播遅延時間と
の比較結果に基づき、前記定数記憶手段中の前記群速度
に相応する複数の値から1つの値を選択する構成にした
ものである。
【0061】上記目的を達成するために第2の発明の座
標入力方法は、振動入力手段の接触による振動を伝播す
る振動伝達部材に設けられた振動検出手段を用いて、前
記振動入力手段により入力された振動を検出する振動検
出処理と、該振動検出処理により検出された振動によっ
て形成される、群速度に基づく信号の伝播遅延時間を導
出する第1の導出処理と、前記振動検出処理により検出
された振動によって形成される、位相速度に基づく信号
の伝播遅延時間を導出する第2の導出処理と、前記第1
の導出処理によって導出された伝播遅延時間と前記第2
の導出処理によって導出された伝播遅延時間とに基づ
き、基準となる位相に対する位相差を導出する第3の導
出処理と、前記第2の導出処理によって導出された伝播
遅延時間と前記第3の導出処理とによって導出された位
相差に基づいて、前記振動伝達部材の振動入力点と前記
振動検出手段間の距離を算出する距離導出処理と、前記
距離導出処理により導出された距離に基づいて、前記振
動入力点の座標を導出する座標導出処理とを有する座標
入力方法において、前記第3の導出処理にて基準となる
位相に対する位相差を導出するために用いる群速度に相
応する定数として、複数の値を記憶する定数記憶手段を
設けておき、前記第1の導出処理あるいは前記第2の導
出処理の導出結果に基づき、前記定数記憶手段中の群速
度に相応する複数の値から1つの値を選択する群速度選
択処理を行った後、前記第3の導出処理として、前記群
速度選択処理で選択された群速度に相応する値を用い、
基準となる位相に対する位相差を導出するようにしたも
のである。
標入力方法は、振動入力手段の接触による振動を伝播す
る振動伝達部材に設けられた振動検出手段を用いて、前
記振動入力手段により入力された振動を検出する振動検
出処理と、該振動検出処理により検出された振動によっ
て形成される、群速度に基づく信号の伝播遅延時間を導
出する第1の導出処理と、前記振動検出処理により検出
された振動によって形成される、位相速度に基づく信号
の伝播遅延時間を導出する第2の導出処理と、前記第1
の導出処理によって導出された伝播遅延時間と前記第2
の導出処理によって導出された伝播遅延時間とに基づ
き、基準となる位相に対する位相差を導出する第3の導
出処理と、前記第2の導出処理によって導出された伝播
遅延時間と前記第3の導出処理とによって導出された位
相差に基づいて、前記振動伝達部材の振動入力点と前記
振動検出手段間の距離を算出する距離導出処理と、前記
距離導出処理により導出された距離に基づいて、前記振
動入力点の座標を導出する座標導出処理とを有する座標
入力方法において、前記第3の導出処理にて基準となる
位相に対する位相差を導出するために用いる群速度に相
応する定数として、複数の値を記憶する定数記憶手段を
設けておき、前記第1の導出処理あるいは前記第2の導
出処理の導出結果に基づき、前記定数記憶手段中の群速
度に相応する複数の値から1つの値を選択する群速度選
択処理を行った後、前記第3の導出処理として、前記群
速度選択処理で選択された群速度に相応する値を用い、
基準となる位相に対する位相差を導出するようにしたも
のである。
【0062】上記第2の発明において、前記振動伝達部
材の所定点からの、群速度及び位相速度に基づく信号の
伝播遅延時間を補正値として記憶する補正値記憶手段を
設け、前記第3の導出処理は、前記第1及び第2の導出
処理によりそれそれ導出された前記伝播遅延時間と前記
補正値記憶手段に記憶された補正値との差分に基づき前
記位相差を導出し、前記距離導出処理は、該第3の導出
処理で導出された位相差と前記第2の導出処理によって
導出された伝播遅延時間とに基づいて、前記振動入力点
と前記振動検出手段との間の距離を導出し、さらに、前
記群速度選択処理は、第1の導出処理により導出された
前記伝播遅延時間と前記補正値記憶手段に記憶された前
記伝播遅延時間との比較結果に基づき、前記定数記憶手
段中の前記群速度に相応する複数の値から1つの値を選
択するようにしたものである。
材の所定点からの、群速度及び位相速度に基づく信号の
伝播遅延時間を補正値として記憶する補正値記憶手段を
設け、前記第3の導出処理は、前記第1及び第2の導出
処理によりそれそれ導出された前記伝播遅延時間と前記
補正値記憶手段に記憶された補正値との差分に基づき前
記位相差を導出し、前記距離導出処理は、該第3の導出
処理で導出された位相差と前記第2の導出処理によって
導出された伝播遅延時間とに基づいて、前記振動入力点
と前記振動検出手段との間の距離を導出し、さらに、前
記群速度選択処理は、第1の導出処理により導出された
前記伝播遅延時間と前記補正値記憶手段に記憶された前
記伝播遅延時間との比較結果に基づき、前記定数記憶手
段中の前記群速度に相応する複数の値から1つの値を選
択するようにしたものである。
【0063】
【作用】上記構成により第1の発明である座標入力装置
によれば、群速度選択手段は、第1の導出手段あるいは
第2の導出手段の導出結果に基づき、定数記憶手段中の
群速度に相応する複数の値から1つの値を選択し、この
群速度選択手段により選択された群速度に相応する値を
用い、基準となる位相に対する位相差を導出する。これ
により、振動入力点の概略位置に基づき、n算出におい
て用いる群速度に相応する値を選択、使用することがで
き、振動検出手段の検出信号の伝達距離に伴う波形変形
によるn値算出の誤差(Δn)を小さく抑えることがで
きる。
によれば、群速度選択手段は、第1の導出手段あるいは
第2の導出手段の導出結果に基づき、定数記憶手段中の
群速度に相応する複数の値から1つの値を選択し、この
群速度選択手段により選択された群速度に相応する値を
用い、基準となる位相に対する位相差を導出する。これ
により、振動入力点の概略位置に基づき、n算出におい
て用いる群速度に相応する値を選択、使用することがで
き、振動検出手段の検出信号の伝達距離に伴う波形変形
によるn値算出の誤差(Δn)を小さく抑えることがで
きる。
【0064】また、上記第1の発明において、第3の導
出手段は、第1及び第2の導出手段によりそれそれ導出
された群速度及び位相速度に基づく信号の伝播遅延時間
と補正値記憶手段に記憶された補正値との差分に基づき
位相差を導出し、距離導出手段は、該第3の導出手段で
導出された位相差と第2の導出手段によって導出された
伝播遅延時間とに基づいて、振動入力点と振動検出手段
との間の距離を導出し、さらに、群速度選択手段は、第
1の導出手段により導出された伝播遅延時間と補正値記
憶手段に記憶された伝播遅延時間との比較結果に基づ
き、定数記憶手段中の群速度に相応する複数の値から1
つの値を選択することにより、極めて簡単な処理により
振動入力点の概略座標を求めることができ、振動検出手
段の検出信号の伝達距離に伴う波形変形によるn値算出
の誤差を小さく抑えることができる。
出手段は、第1及び第2の導出手段によりそれそれ導出
された群速度及び位相速度に基づく信号の伝播遅延時間
と補正値記憶手段に記憶された補正値との差分に基づき
位相差を導出し、距離導出手段は、該第3の導出手段で
導出された位相差と第2の導出手段によって導出された
伝播遅延時間とに基づいて、振動入力点と振動検出手段
との間の距離を導出し、さらに、群速度選択手段は、第
1の導出手段により導出された伝播遅延時間と補正値記
憶手段に記憶された伝播遅延時間との比較結果に基づ
き、定数記憶手段中の群速度に相応する複数の値から1
つの値を選択することにより、極めて簡単な処理により
振動入力点の概略座標を求めることができ、振動検出手
段の検出信号の伝達距離に伴う波形変形によるn値算出
の誤差を小さく抑えることができる。
【0065】上記構成より第2の発明の座標入力方法に
よれば、第1の導出処理あるいは第2の導出処理の導出
結果に基づき、定数記憶手段中の群速度に相応する複数
の値から1つの値を選択する群速度選択処理を行った
後、第3の導出処理として、その選択された群速度に相
応する値を用い、基準となる位相に対する位相差を導出
するようにしたので、第1の発明と同様に、n値算出の
誤差を小さく抑えることができる。
よれば、第1の導出処理あるいは第2の導出処理の導出
結果に基づき、定数記憶手段中の群速度に相応する複数
の値から1つの値を選択する群速度選択処理を行った
後、第3の導出処理として、その選択された群速度に相
応する値を用い、基準となる位相に対する位相差を導出
するようにしたので、第1の発明と同様に、n値算出の
誤差を小さく抑えることができる。
【0066】上記第2の発明において、第3の導出処理
は、第1及び第2の導出処理によりそれそれ導出された
伝播遅延時間と補正値記憶手段に記憶された補正値との
差分に基づき位相差を導出し、距離導出処理は、該第3
の導出処理で導出された位相差と第2の導出処理によっ
て導出された伝播遅延時間とに基づいて振動入力点と前
記振動検出手段間の距離を導出し、さらに、群速度選択
処理は、第1の導出処理により導出された伝播遅延時間
と補正値記憶手段に記憶された伝播遅延時間との比較結
果に基づき、定数記憶手段中の前記群速度に相応する複
数の値から1つの値を選択することにより、前記同様
に、極めて簡単な処理により振動入力点の概略座標を求
めることができ、n値算出の誤差を小さく抑えることが
できる。
は、第1及び第2の導出処理によりそれそれ導出された
伝播遅延時間と補正値記憶手段に記憶された補正値との
差分に基づき位相差を導出し、距離導出処理は、該第3
の導出処理で導出された位相差と第2の導出処理によっ
て導出された伝播遅延時間とに基づいて振動入力点と前
記振動検出手段間の距離を導出し、さらに、群速度選択
処理は、第1の導出処理により導出された伝播遅延時間
と補正値記憶手段に記憶された伝播遅延時間との比較結
果に基づき、定数記憶手段中の前記群速度に相応する複
数の値から1つの値を選択することにより、前記同様
に、極めて簡単な処理により振動入力点の概略座標を求
めることができ、n値算出の誤差を小さく抑えることが
できる。
【0067】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
する。
【0068】図1は、本発明の座標入力装置の第1実施
例に係る演算制御回路の概略構成を示すブロック図であ
る。
例に係る演算制御回路の概略構成を示すブロック図であ
る。
【0069】本実施例の座標入力装置は、図5に示す従
来装置において、演算制御回路1のマイクロコンピュー
タ31中の例えば不揮発性メモリに、基準となる位相に
対する位相差を求めるために用いる群速度に相応する定
数として複数の値を記憶する定数記憶手段31aと、振
動伝達板8の所定点からの、群速度及び位相速度に基づ
く信号の伝播遅延時間を補正値として記憶する補正値記
憶手段31bとを設け、さらにマイクロコンピュータ3
1のROMに、後述の図2に示す処理手順を記憶したも
もので、これをマイクロコンピュータ31’として図2
に示す処理手順を実行するようにしたものである。
来装置において、演算制御回路1のマイクロコンピュー
タ31中の例えば不揮発性メモリに、基準となる位相に
対する位相差を求めるために用いる群速度に相応する定
数として複数の値を記憶する定数記憶手段31aと、振
動伝達板8の所定点からの、群速度及び位相速度に基づ
く信号の伝播遅延時間を補正値として記憶する補正値記
憶手段31bとを設け、さらにマイクロコンピュータ3
1のROMに、後述の図2に示す処理手順を記憶したも
もので、これをマイクロコンピュータ31’として図2
に示す処理手順を実行するようにしたものである。
【0070】すなわち、構成自体は、前述した図2に示
すように、演算制御回路1、振動子駆動回路2、振動子
4を内蔵した振動ペン3、振動センサ6a〜6d、防振
材7、信号波形検出回路9、ディスプレイ駆動回路1
0、及びディスプレイ11からなる。詳細は前述の通り
であり省略する。
すように、演算制御回路1、振動子駆動回路2、振動子
4を内蔵した振動ペン3、振動センサ6a〜6d、防振
材7、信号波形検出回路9、ディスプレイ駆動回路1
0、及びディスプレイ11からなる。詳細は前述の通り
であり省略する。
【0071】以下、本実施例におけるn計算を行う際の
演算制御回路1による処理手順について、図2のフロー
チャートに基づき説明する。
演算制御回路1による処理手順について、図2のフロー
チャートに基づき説明する。
【0072】まず、操作者によって振動ペン3で座標が
指示されると、振動センサ6a〜6dで振動を検出して
振動伝達遅延時間tg’とtp’を取得する(ステップ
S11)。取得された振動伝達遅延時間tg’,tp’
のうち、振動伝達遅延時間tg’と補正値記憶手段31
aに保存された原点Oでの伝達遅延時間tgz’とを比
較する(ステップS12)。
指示されると、振動センサ6a〜6dで振動を検出して
振動伝達遅延時間tg’とtp’を取得する(ステップ
S11)。取得された振動伝達遅延時間tg’,tp’
のうち、振動伝達遅延時間tg’と補正値記憶手段31
aに保存された原点Oでの伝達遅延時間tgz’とを比
較する(ステップS12)。
【0073】このステップS12の比較処理において、
tg’≦tgz’の場合は、振動入力点が原点Oよりも
振動センサに近いと、その概略位置を判断することがで
きるので、あらかじめ定数記憶手段31aに記憶されて
いる群速度に相応する2つの定数Vg1,Vg2のう
ち、値が小さいVg1を選択する。
tg’≦tgz’の場合は、振動入力点が原点Oよりも
振動センサに近いと、その概略位置を判断することがで
きるので、あらかじめ定数記憶手段31aに記憶されて
いる群速度に相応する2つの定数Vg1,Vg2のう
ち、値が小さいVg1を選択する。
【0074】tg’がtgz’より大きい場合は振動入
力点が原点Oよりも振動センサに遠いと判断できるの
で、ステップS14において、あらかじめ定数記憶手段
31aに記憶されている2つの定数Vg1,Vg2のう
ち、値が大きいVg2を選択する。そして、選択された
群速度に相応する定数Vg1あるいはVg2を用い、前
述の(3)式により整数nを計算する(ステップS1
5)。その後、従来技術と同様に、前述したペン−セン
サ間距離計算及びペン座標算出を行う(ステップS1
6、ステップS17)。
力点が原点Oよりも振動センサに遠いと判断できるの
で、ステップS14において、あらかじめ定数記憶手段
31aに記憶されている2つの定数Vg1,Vg2のう
ち、値が大きいVg2を選択する。そして、選択された
群速度に相応する定数Vg1あるいはVg2を用い、前
述の(3)式により整数nを計算する(ステップS1
5)。その後、従来技術と同様に、前述したペン−セン
サ間距離計算及びペン座標算出を行う(ステップS1
6、ステップS17)。
【0075】上記ステップS15〜ステップS17にお
いて、補正値記憶手段31aに保存された原点Oでの伝
達遅延時間tgz’、tpz’に従って回路遅延時間e
t、位相オフセットtoffを削除するのは言うまでも
ない。また、上記フローが各振動センサ6a〜6dに適
用されることも言うまでもない。
いて、補正値記憶手段31aに保存された原点Oでの伝
達遅延時間tgz’、tpz’に従って回路遅延時間e
t、位相オフセットtoffを削除するのは言うまでも
ない。また、上記フローが各振動センサ6a〜6dに適
用されることも言うまでもない。
【0076】上記n計算において、従来技術のように、
振動伝達板8の板厚情報に基づきペン−センサ間距離か
ら遠距離までの代表的なVg’(Vg1とVg2の略中
間の値)を用いる場合には、図14に示すように近距離
と遠距離において、マイナス方向のΔnを生じてしま
う。これは、図13に示すように代表的なVg’(説明
簡略化のためにエンべローブピーク位置のtgの傾きを
代表的なVg’とする)を用いると、Vg’×Vg’が
L’となり実際の距離Lに対しマイナスの誤差を生ずる
ためである。
振動伝達板8の板厚情報に基づきペン−センサ間距離か
ら遠距離までの代表的なVg’(Vg1とVg2の略中
間の値)を用いる場合には、図14に示すように近距離
と遠距離において、マイナス方向のΔnを生じてしま
う。これは、図13に示すように代表的なVg’(説明
簡略化のためにエンべローブピーク位置のtgの傾きを
代表的なVg’とする)を用いると、Vg’×Vg’が
L’となり実際の距離Lに対しマイナスの誤差を生ずる
ためである。
【0077】本実施例では、近距離ではVg’よりも遅
いVg1を、また遠距離ではVg’よりも速いVg2を
用いることにより、上記誤差を小さくすることができ、
図3に示すようにΔnを極めて小さくすることができ
る。数値的には、板厚2mmの板ガラス(ソーダ石灰ガ
ラス)を中心周波数成分500kHzの板波が伝播する
場合、代表的な群速度Vg’が3400m/sとする
と、Vg1とVg2はそれぞれVg’より20〜40m
/s程度マイナス及びプラスに設定すればよい。該設定
値は、あらかじめ実験等により求めておけばよいもので
ある。
いVg1を、また遠距離ではVg’よりも速いVg2を
用いることにより、上記誤差を小さくすることができ、
図3に示すようにΔnを極めて小さくすることができ
る。数値的には、板厚2mmの板ガラス(ソーダ石灰ガ
ラス)を中心周波数成分500kHzの板波が伝播する
場合、代表的な群速度Vg’が3400m/sとする
と、Vg1とVg2はそれぞれVg’より20〜40m
/s程度マイナス及びプラスに設定すればよい。該設定
値は、あらかじめ実験等により求めておけばよいもので
ある。
【0078】上記により、n飛びの他の原因である板端
面からの反射波の重畳による波形変形、振動ペンの傾き
あるいは筆圧による波形変形、使用時の環境(温度、湿
度)による回路遅延時間et、位相オフセットtoff
の変化、及びVg,Vp,λpの設定ズレがあっても、
n飛びの発生の確率を極めて小さく抑えることができる
ものである。
面からの反射波の重畳による波形変形、振動ペンの傾き
あるいは筆圧による波形変形、使用時の環境(温度、湿
度)による回路遅延時間et、位相オフセットtoff
の変化、及びVg,Vp,λpの設定ズレがあっても、
n飛びの発生の確率を極めて小さく抑えることができる
ものである。
【0079】上述のように、本実施例においては、回路
遅延時間et及び位相オフセットtoffの除去のため
に、あらかじめ測定、記憶されている原点Oでの振動伝
達遅延時間と検出された振動伝達遅延時間とを比較し
て、Vgを設定するという極めて簡単な処理を付加する
ことで、Δnを小さく抑えることができ、n飛びのない
安定かつ高精度の座標入力装置を実現することができ
る。
遅延時間et及び位相オフセットtoffの除去のため
に、あらかじめ測定、記憶されている原点Oでの振動伝
達遅延時間と検出された振動伝達遅延時間とを比較し
て、Vgを設定するという極めて簡単な処理を付加する
ことで、Δnを小さく抑えることができ、n飛びのない
安定かつ高精度の座標入力装置を実現することができ
る。
【0080】次に第2実施例を説明する。
【0081】上記第1実施例では、原点Oでの振動伝達
時間tgz’と検出された振動伝達時間tg’とを比較
することにより、振動入力点の概略位置を原点Oより近
いあるいは遠いと判断したが、振動入力点の概略位置、
あるいはペン−センサ間の概略距離を算出し、該算出結
果に基づき群速度に相応するVgを選定してもよい。
時間tgz’と検出された振動伝達時間tg’とを比較
することにより、振動入力点の概略位置を原点Oより近
いあるいは遠いと判断したが、振動入力点の概略位置、
あるいはペン−センサ間の概略距離を算出し、該算出結
果に基づき群速度に相応するVgを選定してもよい。
【0082】本実施例では、ペン−センサ間の概略距離
を算出し、該算出結果に基づきVgを選定する場合にお
けるn計算を行う際の演算制御回路1による処理手順に
ついて、図4のフローチャートに基づき説明する。座標
入力装置の構成は上記第1実施例と同じであり説明は省
略する。
を算出し、該算出結果に基づきVgを選定する場合にお
けるn計算を行う際の演算制御回路1による処理手順に
ついて、図4のフローチャートに基づき説明する。座標
入力装置の構成は上記第1実施例と同じであり説明は省
略する。
【0083】まず、操作者によって振動ペン3で座標を
指示されると、振動センサ6a〜6dで振動を検出して
振動伝達遅延時間tg’とtp’を取得する(ステップ
S21)。
指示されると、振動センサ6a〜6dで振動を検出して
振動伝達遅延時間tg’とtp’を取得する(ステップ
S21)。
【0084】次に、あらかじめ設定されたVgO(例え
ば、第1実施例の代表的なVgでよい)で、上記(1)
式より概略のペン−センサ間距離を導出する(ステップ
S22)。導出された距離に対し、あらかじめ設定され
た複数のVgより、ひとつのVgを選定する(ステップ
S23)。これは、例えば、センサ位置と有効エリアの
関係より、ペン−センサ間距離が20〜270mmの間
で変動する場合に、50mmピッチで距離に対応するV
gを5個定めたテーブルを用意しておけばよい。この場
合、ペン−センサ間距離が大きくなるに従い、Vgも大
きくなるように設定されるものである。
ば、第1実施例の代表的なVgでよい)で、上記(1)
式より概略のペン−センサ間距離を導出する(ステップ
S22)。導出された距離に対し、あらかじめ設定され
た複数のVgより、ひとつのVgを選定する(ステップ
S23)。これは、例えば、センサ位置と有効エリアの
関係より、ペン−センサ間距離が20〜270mmの間
で変動する場合に、50mmピッチで距離に対応するV
gを5個定めたテーブルを用意しておけばよい。この場
合、ペン−センサ間距離が大きくなるに従い、Vgも大
きくなるように設定されるものである。
【0085】そして、選択された群速度に相応するVg
を用い、(3)式により整数nを計算する(ステップS
24)。その後、従来技術と同様に、ペン−センサ間距
離計算及びペン座標算出を行う(ステップS25,ステ
ップS26)。
を用い、(3)式により整数nを計算する(ステップS
24)。その後、従来技術と同様に、ペン−センサ間距
離計算及びペン座標算出を行う(ステップS25,ステ
ップS26)。
【0086】上記ステップS15〜ステップS17にお
いて、補正値記憶手段31bに保存された原点Oでの伝
達遅延時間tgz’,tpz’に従って回路遅延時間e
t、位相オフセットtoffを削除するのは言うまでも
ない。また、上記フローが各センサ6a〜6dに適用さ
れることも言うまでもない。
いて、補正値記憶手段31bに保存された原点Oでの伝
達遅延時間tgz’,tpz’に従って回路遅延時間e
t、位相オフセットtoffを削除するのは言うまでも
ない。また、上記フローが各センサ6a〜6dに適用さ
れることも言うまでもない。
【0087】本実施例においても、ペン−センサ間の概
略距離を算出し、該算出結果に基づきVgを選定すると
いう簡単な処理を付加することで、Δnを小さく抑える
ことができ、n飛びのない安定かつ高精度の座標入力装
置を実現することができるものである。
略距離を算出し、該算出結果に基づきVgを選定すると
いう簡単な処理を付加することで、Δnを小さく抑える
ことができ、n飛びのない安定かつ高精度の座標入力装
置を実現することができるものである。
【0088】本実施例においては、ペン−センサ間の概
略距離の計算に前記(1)式を用いたが、例えば20〜
270mmの範囲を50mmピッチで分けたいずれに位
置するかが判断できればよく、(1)式の精度は全く問
題とならない。また、ペン−センサ間の概略距離の計算
を前記(2)及び(3)式を用いてもよい。この場合、
たとえn飛びをしていても1波長分(例えば、板厚2m
mの板ガラス(ソーダ石灰ガラス)を中心周波数成分5
00kHzの板波が伝播する場合に位相速度2400m
/sとすると1波長=4.8mm)の誤差であり、概略
距離の判断には全く問題とならない。
略距離の計算に前記(1)式を用いたが、例えば20〜
270mmの範囲を50mmピッチで分けたいずれに位
置するかが判断できればよく、(1)式の精度は全く問
題とならない。また、ペン−センサ間の概略距離の計算
を前記(2)及び(3)式を用いてもよい。この場合、
たとえn飛びをしていても1波長分(例えば、板厚2m
mの板ガラス(ソーダ石灰ガラス)を中心周波数成分5
00kHzの板波が伝播する場合に位相速度2400m
/sとすると1波長=4.8mm)の誤差であり、概略
距離の判断には全く問題とならない。
【0089】本実施例において、ペン−センサ間の概略
距離をどの程度の粗さで求めるか、言い換えればいくつ
のVgを設定しておくかは、なんら限定されるものでは
なく、いずれでもよいのは言うまでもない。
距離をどの程度の粗さで求めるか、言い換えればいくつ
のVgを設定しておくかは、なんら限定されるものでは
なく、いずれでもよいのは言うまでもない。
【0090】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1の発明
である座標入力装置によれば、第3の導出手段にて基準
となる位相に対する位相差を導出するために用いる群速
度に相応する定数として複数の値を記憶する定数記憶手
段と、第1の導出手段あるいは第2の導出手段の導出結
果に基づき、定数記憶手段中の群速度に相応する複数の
値から1つの値を選択する群速度選択手段とを設け、第
3の導出手段は、群速度選択手段により選択された群速
度に相応する値を用い、基準となる位相に対する位相差
を導出する構成としたので、振動入力点の概略位置に基
づき、n算出において用いる群速度に相応する値を選
択、使用することができ、振動検出手段の検出信号の伝
達距離に伴う波形変形によるn値算出の誤差(Δn)を
小さく抑え、n飛びのない安定かつ高精度の座標入力装
置を実現することが可能となる。
である座標入力装置によれば、第3の導出手段にて基準
となる位相に対する位相差を導出するために用いる群速
度に相応する定数として複数の値を記憶する定数記憶手
段と、第1の導出手段あるいは第2の導出手段の導出結
果に基づき、定数記憶手段中の群速度に相応する複数の
値から1つの値を選択する群速度選択手段とを設け、第
3の導出手段は、群速度選択手段により選択された群速
度に相応する値を用い、基準となる位相に対する位相差
を導出する構成としたので、振動入力点の概略位置に基
づき、n算出において用いる群速度に相応する値を選
択、使用することができ、振動検出手段の検出信号の伝
達距離に伴う波形変形によるn値算出の誤差(Δn)を
小さく抑え、n飛びのない安定かつ高精度の座標入力装
置を実現することが可能となる。
【0091】上記第1の発明において、振動伝達部材の
所定点からの、群速度及び位相速度に基づく信号の伝播
遅延時間を補正値として記憶する補正値記憶手段を設
け、第3の導出手段は、第1及び第2の導出手段により
それそれ導出された群速度及び位相速度に基づく信号の
伝播遅延時間と補正値記憶手段に記憶された補正値との
差分に基づき位相差を導出する構成にすると共に、距離
導出手段は、該第3の導出手段で導出された位相差と第
2の導出手段によって導出された伝播遅延時間とに基づ
いて、振動入力点と振動検出手段との間の距離を導出す
る構成にし、さらに、群速度選択手段は、第1の導出手
段により導出された伝播遅延時間と補正値記憶手段に記
憶された伝播遅延時間との比較結果に基づき、定数記憶
手段中の前記群速度に相応する複数の値から1つの値を
選択する構成にしたので、極めて簡単な処理により振動
入力点の概略座標を求めることができ、n値算出の誤差
を小さく抑えることが可能となる。
所定点からの、群速度及び位相速度に基づく信号の伝播
遅延時間を補正値として記憶する補正値記憶手段を設
け、第3の導出手段は、第1及び第2の導出手段により
それそれ導出された群速度及び位相速度に基づく信号の
伝播遅延時間と補正値記憶手段に記憶された補正値との
差分に基づき位相差を導出する構成にすると共に、距離
導出手段は、該第3の導出手段で導出された位相差と第
2の導出手段によって導出された伝播遅延時間とに基づ
いて、振動入力点と振動検出手段との間の距離を導出す
る構成にし、さらに、群速度選択手段は、第1の導出手
段により導出された伝播遅延時間と補正値記憶手段に記
憶された伝播遅延時間との比較結果に基づき、定数記憶
手段中の前記群速度に相応する複数の値から1つの値を
選択する構成にしたので、極めて簡単な処理により振動
入力点の概略座標を求めることができ、n値算出の誤差
を小さく抑えることが可能となる。
【0092】第2の発明の座標入力方法によれば、第3
の導出処理にて基準となる位相に対する位相差を導出す
るために用いる群速度に相応する定数として複数の値を
記憶する定数記憶手段を設けておき、第1の導出処理あ
るいは第2の導出処理の導出結果に基づき、定数記憶手
段中の群速度に相応する複数の値から1つの値を選択す
る群速度選択処理を行った後、第3の導出処理として、
その選択された群速度に相応する値を用い、基準となる
位相に対する位相差を導出するようにしたので、第1の
発明と同様に、n値算出の誤差を小さく抑えることが可
能となる。
の導出処理にて基準となる位相に対する位相差を導出す
るために用いる群速度に相応する定数として複数の値を
記憶する定数記憶手段を設けておき、第1の導出処理あ
るいは第2の導出処理の導出結果に基づき、定数記憶手
段中の群速度に相応する複数の値から1つの値を選択す
る群速度選択処理を行った後、第3の導出処理として、
その選択された群速度に相応する値を用い、基準となる
位相に対する位相差を導出するようにしたので、第1の
発明と同様に、n値算出の誤差を小さく抑えることが可
能となる。
【0093】上記第2の発明において、振動伝達部材の
所定点からの、群速度及び位相速度に基づく信号の伝播
遅延時間を補正値として記憶する補正値記憶手段を設
け、第3の導出処理は、第1及び第2の導出処理により
それそれ導出された伝播遅延時間と補正値記憶手段に記
憶された補正値との差分に基づき位相差を導出し、距離
導出処理は、該第3の導出処理で導出された位相差と第
2の導出処理によって導出された伝播遅延時間とに基づ
いて振動入力点と振動検出手段間の距離を導出し、さら
に、群速度選択処理は、第1の導出処理により導出され
た伝播遅延時間と補正値記憶手段に記憶された伝播遅延
時間との比較結果に基づき、定数記憶手段中の群速度に
相応する複数の値から1つの値を選択するようにしたの
で、前記同様に、極めて簡単な処理により振動入力点の
概略座標を求めることができ、n値算出の誤差を小さく
抑えることが可能となる。
所定点からの、群速度及び位相速度に基づく信号の伝播
遅延時間を補正値として記憶する補正値記憶手段を設
け、第3の導出処理は、第1及び第2の導出処理により
それそれ導出された伝播遅延時間と補正値記憶手段に記
憶された補正値との差分に基づき位相差を導出し、距離
導出処理は、該第3の導出処理で導出された位相差と第
2の導出処理によって導出された伝播遅延時間とに基づ
いて振動入力点と振動検出手段間の距離を導出し、さら
に、群速度選択処理は、第1の導出処理により導出され
た伝播遅延時間と補正値記憶手段に記憶された伝播遅延
時間との比較結果に基づき、定数記憶手段中の群速度に
相応する複数の値から1つの値を選択するようにしたの
で、前記同様に、極めて簡単な処理により振動入力点の
概略座標を求めることができ、n値算出の誤差を小さく
抑えることが可能となる。
【図1】本発明の座標入力装置の実施例に係る演算制御
回路の概略構成を示すブロック図である。
回路の概略構成を示すブロック図である。
【図2】第1実施例におけるn計算を行う際の演算制御
回路による処理手順を示すフローチャートである。
回路による処理手順を示すフローチャートである。
【図3】第1実施例の効果を示す図である。
【図4】第2実施例におけるn計算を行う際の演算制御
回路による処理手順を示すフローチャートである。
回路による処理手順を示すフローチャートである。
【図5】従来の超音波方式の座標入力装置の概略構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図6】振動ペンの構成図である。
【図7】演算制御回路1の概略構成を示すブロック図で
ある。
ある。
【図8】信号処理のタイムチャートである。
【図9】従来の座標入力装置の信号波形検出回路9の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図10】座標入力装置の座標系を示す図である。
【図11】検出信号の周波数特性図及び板波の伝播速度
の周波数特性図である。
の周波数特性図である。
【図12】振動伝達距離に応じた波形変形の説明図であ
る。
る。
【図13】tg非線形の説明図である。
【図14】従来の整数化誤差を示す図である。
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〜6d 振動センサ 7 防振材 8 振動伝達板 9 信号波形検出回路 10 ディスプレイ駆動回路 11 ディスプレイ 31’ マイクロコンピュータ 31a 定数記憶手段 31b 補正値記憶手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 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 佐藤 肇 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 (4)
- 【請求項1】 振動を入力するための振動入力手段と、
該振動入力手段の接触により入力された振動を伝播する
振動伝達部材と、該振動伝達部材に設けられ、前記振動
入力手段により入力された振動を検出する振動検出手段
と、該振動検出手段により検出された振動によって形成
される、群速度に基づく信号の伝播遅延時間を導出する
第1の導出手段と、前記振動検出手段により検出された
振動によって形成される、位相速度に基づく信号の伝播
遅延時間を導出する第2の導出手段と、前記第1の導出
手段によって導出された伝播遅延時間と前記第2の導出
手段によって導出された伝播遅延時間とに基づき、基準
となる位相に対する位相差を導出する第3の導出手段
と、前記第2の導出手段によって導出された伝播遅延時
間と前記第3の導出手段とによって導出された位相差に
基づいて、前記振動伝達部材の振動入力点と前記振動検
出手段との間の距離を導出する距離導出手段と、前記距
離導出手段により導出された距離に基づいて、前記振動
入力点の座標を導出する座標導出手段とを有する座標入
力装置において、 前記第3の導出手段にて基準となる位相に対する位相差
を導出するために用いる群速度に相応する定数として複
数の値を記憶する定数記憶手段と、 前記第1の導出手段あるいは前記第2の導出手段の導出
結果に基づき、前記定数記憶手段中の群速度に相応する
複数の値から1つの値を選択する群速度選択手段とを設
け、 前記第3の導出手段は、前記群速度選択手段により選択
された群速度に相応する値を用い、基準となる位相に対
する位相差を導出する構成にしたことを特徴とする座標
入力装置。 - 【請求項2】 前記振動伝達部材の所定点からの、群速
度及び位相速度に基づく信号の伝播遅延時間を補正値と
して記憶する補正値記憶手段を設け、 前記第3の導出手段は、前記第1及び第2の導出手段に
よりそれそれ導出された群速度及び位相速度に基づく信
号の伝播遅延時間と前記補正値記憶手段に記憶された補
正値との差分に基づき前記位相差を導出する構成にする
と共に、前記距離導出手段は、該第3の導出手段で導出
された位相差と前記第2の導出手段によって導出された
伝播遅延時間とに基づいて、前記振動入力点と前記振動
検出手段間の距離を導出する構成にし、 さらに、前記群速度選択手段は、前記第1の導出手段に
より導出された前記伝播遅延時間と前記補正値記憶手段
に記憶された前記伝播遅延時間との比較結果に基づき、
前記定数記憶手段中の前記群速度に相応する複数の値か
ら1つの値を選択する構成にしたことを特徴とする請求
項1記載の座標入力装置。 - 【請求項3】 振動入力手段の接触による振動を伝播す
る振動伝達部材に設けられた振動検出手段を用いて、前
記振動入力手段により入力された振動を検出する振動検
出処理と、該振動検出処理により検出された振動によっ
て形成される、群速度に基づく信号の伝播遅延時間を導
出する第1の導出処理と、前記振動検出処理により検出
された振動によって形成される、位相速度に基づく信号
の伝播遅延時間を導出する第2の導出処理と、前記第1
の導出処理によって導出された伝播遅延時間と前記第2
の導出処理によって導出された伝播遅延時間とに基づ
き、基準となる位相に対する位相差を導出する第3の導
出処理と、前記第2の導出処理によって導出された伝播
遅延時間と前記第3の導出処理とによって導出された位
相差に基づいて、前記振動伝達部材の振動入力点と前記
振動検出手段間の距離を算出する距離導出処理と、前記
距離導出処理により導出された距離に基づいて、前記振
動入力点の座標を導出する座標導出処理とを有する座標
入力方法において、 前記第3の導出処理にて基準となる位相に対する位相差
を導出するために用いる群速度に相応する定数として複
数の値を記憶する定数記憶手段を設けておき、 前記第1の導出処理あるいは前記第2の導出処理の導出
結果に基づき、前記定数記憶手段中の群速度に相応する
複数の値から1つの値を選択する群速度選択処理を行っ
た後、 前記第3の導出処理として、前記群速度選択処理でその
選択された群速度に相応する値を用い、基準となる位相
に対する位相差を導出することを特徴とする座標入力方
法。 - 【請求項4】 前記振動伝達部材の所定点からの、群速
度及び位相速度に基づく信号の伝播遅延時間を補正値と
して記憶する補正値記憶手段を設け、 前記第3の導出処理は、前記第1及び第2の導出処理に
よりそれそれ導出された群速度及び位相速度に基づく信
号の伝播遅延時間と前記補正値記憶手段に記憶された補
正値との差分に基づき前記位相差を導出し、前記距離導
出処理は、該第3の導出処理で導出された位相差と前記
第2の導出処理によって導出された伝播遅延時間とに基
づいて、前記振動入力点と前記振動検出手段との間の距
離を導出し、 さらに、前記群速度選択処理は、前記第1の導出処理に
より導出された前記伝播遅延時間と前記補正値記憶手段
に記憶された前記伝播遅延時間との比較結果に基づき、
前記定数記憶手段中の前記群速度に相応する複数の値か
ら1つの値を選択するようにしたことを特徴とする請求
項3記載の座標入力方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13726695A JPH08314617A (ja) | 1995-05-11 | 1995-05-11 | 座標入力装置及び座標入力方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13726695A JPH08314617A (ja) | 1995-05-11 | 1995-05-11 | 座標入力装置及び座標入力方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08314617A true JPH08314617A (ja) | 1996-11-29 |
Family
ID=15194661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13726695A Pending JPH08314617A (ja) | 1995-05-11 | 1995-05-11 | 座標入力装置及び座標入力方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08314617A (ja) |
-
1995
- 1995-05-11 JP JP13726695A patent/JPH08314617A/ja active Pending
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