JPH086704A - 超音波座標検出装置における雑音除去回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 座標検出するための所定の超音波信号以外の
外来雑音を抑え、検出された超音波信号が正常か雑音か
を識別する小型なデジタイザを得る。 【構成】 座標指示器からの電磁波信号を検出し、この
検出信号から同期信号を生成するためのコイル１、共振
回路２、増幅回路３およびパルス成形回路４と、座標指
示器からの超音波信号を検出するためのマイク８、増幅
回路０、バンドパスフィルタ１０、比較器１１及び波形
検出回路１２と、前記同期信号に対する超音波信号検出
までの遅延時間を検出するための発振回路５、カウンタ
６、ラッチ１３とで構成される座標検出装置であって、
パルス成形回路と比較器との間に、前記同期信号を用い
て比較器のしきい値信号を生成するしきい値信号生成回
路７を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、超音波方式の座標検
出装置における雑音検出除去回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、コードレス方式の座標指示器
を使った座標検出装置としては、一般に超音波方式、電
磁誘導方式、磁歪伝達方式、静電容量結合方式等が知ら
れている。

【０００３】中でも、超音波方式を採用する座標検出装
置は、雑音によって座標検出位置を誤認識しやすいた
め、従来では、外来雑音の影響を抑えるために特別な超
音波マイクを使用したり、かなり急峻なるフィルターを
マイクアンプの後段に用意したり、あるいはソフトウェ
アによる座標位置の推測等により、雑音に起因して発生
する不良座標情報を除去する様々な努力がなされてき
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】超音波を利用したコー
ドレス座標検出装置において、外部からの雑音は、座標
指示器による座標検出位置を誤認識させる大きな要因で
ある。このため、座標検出回路において外部からの雑音
をいかに抑えるか、または、いかに雑音情報と正常な情
報を識別するかが大きな課題となっていた。

【０００５】従来技術では、上記課題を解決する手段と
して、上述のように特別なマイクや急峻なフィルター回
路等が必要となり、この結果、座標入力装置を組み込ん
だ携帯機器等の小形化が困難であった。本発明の目的
は、上記課題を解決し、特別な部品を設けることなく、
検出された超音波信号から所望の座標指示信号のみが抽
出可能な、小型座標検出装置を得ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、コイルの同期
信号と超音波信号とを１パルス毎に同一タイミングで周
期発生するスタイラスペンと、前記同期信号と超音波信
号とを検出する手段を有し、前記同期信号を基準信号と
し、これに対して遅れて到達する超音波信号により、正
確な座標位置を検出するようにしたものである。

【０００７】さらに、前記座標検出装置は、座標位置を
正確に検出するため、超音波波形が交流波形であること
を利用し、波形が定められたしきい値を一度越えた後、
最初のゼロクロスを検出することで超音波信号による座
標位置検出をしている。通常、超音波信号は、スタイラ
スペンからマイクまでの距離が遠くなるに従って、指数
関数的に減衰する。

【０００８】本発明は、前記座標検出装置に対し、しき
い値が前記指数関数と同じ動きになるような手段を付加
し、その結果、外部からの雑音に起因した座標信号の誤
認識を抑えるようにしたものである。また、同期信号に
対する前記座標検出装置の検出領域は、座標検出装置内
に巻装したコイル内径で決定し、スタイラスペンのサン
プリング周期は１００ｐｐｓ程度、すなわちサンプリン
グ区間は１０ｍｓｅｃである。

【０００９】一方、音波の速度は約３３０ｍ／ｓｅｃで
あるので、例えば５０ｃｍ四方の座標検出装置の場合、
マイクからデジタイズ最大領域距離は、５０ｃｍ×１．
４１＝７１ｃｍ程度で、時間にして０．７１÷３３０＝
２．２ｍｓｅｃであり、サンプリング区間の残りの８割
は、座標検出には不要な区間となる。

【００１０】本発明は、この区間で超音波信号を検出す
るための検出手段を設けることにより、得られた情報が
所定の座標位置信号か、あるいは雑音によるものかを識
別できるようにしたものである。

【００１１】

【作用】本発明において、電磁波による同期信号は超音
波発振源、すなわち、座標一に対する距離測定の基準と
なっており、この基準信号は一定の区間毎に定期的に発
生する。

【００１２】一方、座標位置の決定は、入力した同期信
号に対して超音波信号到達までの遅延時間を計測するこ
とで行い、計測の終了は、超音波信号が所定のしきい値
ＴＨを一度越えた後の最初のゼロクロス点としている。
また、超音波信号は、前記同期信号に対する遅延時間に
応じて振幅が異なるが、外来の雑音を除去して超音波信
号のみを検出するためには、超音波信号に対するしきい
値を出来る限り高く設定することが望ましい。

【００１３】すなわち、外来の雑音成分による振幅の乱
れをしきい値以下とすることでこれらの雑音をカットし
ようとするものである。このため、本発明では、超音波
信号に合わせてしきい値を変化させることで、超音波信
号検出時に常に最大のしきい値を得るようにしたもので
ある。

【００１４】また、座標検出領域外のサンプリング区間
の後半に雑音検出区間を設け、該雑音検出区間で超音波
信号を再検出して、得られた情報が座標信号なのか雑音
信号なのかを識別できるようにしたものである。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図２は、本発明の実施例を示す機能ブロック図
である。図示しないスタイラスペンから発生される電磁
波信号は超音波による座標検出のための基準信号となる
ものであり、この電磁波信号は座標検出装置側に用意さ
れたコイル１を介して共振回路２で検出され、増幅回路
３を介して検出された信号を増幅する。その後、増幅回
路から出力された信号はパルス生成回路４に入力され、
該パルス成形回路４では、入力信号を基に同期信号ＣＬ
ＲＣＮＴとＰＳＯＵＴを生成する。 一方、デジタル系
のクロック信号ＰＣＬＫは発振回路５で作成され、パル
ス成形回路４、カウンタ６、波形検出回路１２、雑音検
出回路１４の全デジタル回路に供給される。

【００１６】前記同期信号ＣＬＲＣＮＴは、クロック信
号ＰＣＬＫの１クロック幅で、同期信号ＰＳＯＵＴは、
１μ程度のパルスである。また、前記全デジタル回路
は、同期信号ＣＬＲＣＮＴで初期化される。さらに、超
音波信号発振源からの距離を計測するカウンタ６は、Ｃ
ＬＲＣＮＴでリセットされ、クロック信号ＰＣＬＫでカ
ウントされる。

【００１７】次に、図示しないスタイラスペンで発生す
る超音波信号は座標位置を検出するための信号であり、
最初にマイク８で検出され、増幅回路９とバンドパスフ
ィルタ１０を経て超音波信号ＳＯＵＮＤとなって比較器
１１に入力される。一方、しきい値信号生成回路７では
前記同期信号ＰＳＯＵＴを利用して、指数関数的に減衰
するしきい値信号ＴＨを生成する。

【００１８】比較器１１では、超音波信号ＳＯＵＮＤと
前記しきい値信号生成回路７から出力されるしきい値信
号ＴＨを入力してから比較し、超音波信号ＳＯＵＮＤが
しきい値信号ＴＨ以上の場合「Ｈｉｇｈ」となるＰＴＩ
信号と、基準電位と比較して、超音波信号ＳＯＵＮＤが
基準電位以下の場合「Ｈｉｇｈ」となるＰＺＩ信号とを
生成する。

【００１９】また、前記ＰＴＩ信号とＰＺＩ信号を入力
した波形検出回路１２では、超音波検出信号ＰＬＤを生
成する。一方、前記カウンタ６のデータは前記波形検出
回路１２で生成された超音波検出信号ＰＬＤをトリガー
としてラッチ１３に格納され、距離の計測を完了する。

【００２０】また、雑音検出回路１４は、前記カウンタ
６の適当なタイミングで「Ｈｉｇｈ」とする雑音検出区
間を示すＢＬＡＮＫ信号と超音波検出回路をリセットす
る信号ＲＳＮＦ信号を生成し、前記ＢＬＡＮＫ信号出力
後に超音波信号を検出した場合、「Ｈｉｇｈ」とするＮ
ＯＩ信号を生成する。

【００２１】図３は、しきい値信号生成回路７の具体的
回路の例であり、これにつき説明する。パルス生成回路
から出力された同期信号ＰＳＯＵＴは、１μｓｅｃ程度
「Ｌｏｗ」となるパルスであり、前記同期信号ＰＳＯＵ
Ｔは、電流制限抵抗Ｒｃを介してＰＮＰトランジスタＱ
に接続され、しきい値信号が「Ｌｏｗ」の時にＱはオン
してしきい値信号ＴＨはＶｃとなる。

【００２２】ＰＮＰトランジスタＱがオフすると、該Ｐ
ＮＰトランジスタＱがオンの時に蓄えられたコンデンサ
Ｃａの電荷は抵抗Ｒａ、Ｒｂを介して放電するので、し
きい値ＴＨは、Ｖｃ×｛Ｒｂ÷（Ｒａ＋Ｒｂ）｝の電位
まで指数関数的に減衰する。図４は、比較器１１、波形
検出回路１２、雑音検出回路１４の具体的回路の例であ
る。

【００２３】超音波信号ＳＯＵＮＤは、コンパレータ４
０１で、しきい値信号ＴＨと比較されＰＴＩ信号を生成
すると共に、コンパレータ４０２で基準電位と比較され
ＰＺＩ信号を生成する。前記ＰＴＩ信号とＰＴＺ信号
は、Ｄ−ＦＦ４０３および４０５と、ＲＳ−ＦＦ４０４
においてＰＴＩ信号出力後のＰＺＩ信号でＰＬＤ信号を
生成する。

【００２４】また、カウンタ６の任意データＰＤＡＴｘ
は、ＯＲ４０８を介してＤ−ＦＦ４０９に接続されて、
ＰＤＡＴｘが「Ｈｉｇｈ」後、パルス形成回路からの信
号ＣＬＲＣＮＴが「Ｈｉｇｈ」となるまで保持され、続
くＤ−ＦＦ４１０にて、雑音検出区間を示すＢＬＡＮＫ
信号を生成する。

【００２５】Ｄ−ＦＦ４１０のＱ出力とＤ−ＦＦ４０９
のＱ出力は、ＡＮＤ４０７へ接続されＢＬＡＮＫ信号の
立上りを示すＲＳＮＦ信号を生成する。前記ＲＳＮＦ信
号は、雑音検出区間信号であるＢＬＡＮＫ信号出力中も
超音波検出をイネーブルにするためＯＲ４０６を介し
て、各ＦＦ４０３、４０４、４０５のリセットに接続さ
れ、ＢＬＡＮＫ信号「Ｈｉｇｈ」時にＰＬＤが発生する
と、Ｄ−ＬＴ４１１においてその状態をＮＯＩ信号とし
て保持され、雑音の有り無しを識別する。

【００２６】

【発明の効果】上記のごとく、本発明においては、従来
のように周波数特性の急峻なマイクやフィルター回路を
使用せず、外来の雑音の影響を抑えることができ、スム
ーズな座標検出が可能になる。

【００２７】また特殊な回路や部品が不要となるため、
回路の小型化が可能となり、小形携帯機器での超音波座
標検出装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の波形説明図である。

【図２】本発明の実施例を示す機能ブロック図である。

【図３】本発明の、しきい値信号生成回路の回路図であ
る。

【図４】本発明の、比較器と超音波検出回路と雑音検出
回路の回路図である。

【符号の説明】

１ コイル ２ 共振回路 ３ 増幅回路 ４ パルス成形回路 ５ 発振回路 ６ カウンタ ７ しきい値信号生成回路 ８ マイク １０ バンドパスフィルタ １１ 比較器 １２ 波形検出回路 １３ ラッチ １４ 雑音検出回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蓮沼 和久 東京都江東区亀戸６丁目31番１号 セイコ ー電子工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 座標指示器からの電磁波信号を検出し、
   この検出信号から同期信号を生成するためのコイル、共
   振回路、増幅回路およびパルス成形回路と、 座標指示器からの超音波信号を検出するためのマイク、
   増幅回路、バンドパスフィルタ、比較器及び波形検出回
   路と、 前記同期信号に対する超音波信号検出までの遅延時間を
   検出するための発振回路、カウンタ、ラッチとで構成さ
   れる座標検出装置において、 前記パルス成形回路と比較器との間に、前記同期信号を
   用いて比較器のしきい値信号を生成するしきい値信号生
   成回路を設けたことを特徴とする超音波座標検出装置に
   おける雑音除去回路。
2. 【請求項２】 カウンタと波形検出回路の間に、カウン
   タからの信号を用いてデジタイズ領域外に相当する区間
   で雑音を検出する雑音検出回路を設けたことを特徴とす
   る請求項１記載の超音波座標検出装置における雑音除去
   回路。