JPH0922324A - 座標入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高精度で特別な指示具が不要な座標入力装置を
提供する。 【解決手段】シート層４は圧電性を有する板材であり、
厚み方向に分極している。シート層４には振動伝達板８
が重ねられており、その所定の箇所に振動センサ６が取
り付けられている。シート層４はシート駆動回路２で発
生されるパルス信号により振動する。ペン３などでシー
ト層４を押圧すると、その箇所から振動が振動伝達板８
に伝わり、振動センサ６で検知される。演算制御回路１
は振動を発してから検知するまでの遅延時間に基づいて
振動センサと振動入力点との距離を算出する。これを複
数箇所のセンサについて行い、算出された距離に基づい
て座標を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は座標入力装置、特に
振動伝達板に複数設けられたセンサにより弾性波振動を
検出し、弾性波振動の伝達時間に基づき、振動が入力さ
れた振動入力点の位置座標を検出する装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の座標算出方式として、抵抗膜方
式，電磁誘導方式，静電結合方式，超音波利用方式等、
種々の方式が知られている。抵抗膜方式は、特に専用の
入力ペンを必要とせず、指などによる入力が可能である
が、座標算出精度が後者の３方式に比べ低下する。ま
た、電磁誘導方式，静電結合方式は、座標算出精度は抵
抗膜方式に比べ高精度ではあるが、専用入力ペンを必要
とし、指での入力は実現できておらず、コスト的にも高
価なものとなる。

【０００３】一方、超音波を利用したものは、例えば特
公平５−６２７７１に示されるように、振動ペンで発生
した振動を入力面である振動伝達板に入力し、振動伝達
板に設置された複数の振動検出手段で振動を検出し、振
動ペンから振動検出手段まで波の到達する時間を各々検
知して、振動ペンの位置を出力する座標入力装置が知ら
れている。この特公平５−６２７７１に示される座標入
力装置は、振動伝達板を伝播する板波を検出して座標を
算出しており、波の到達遅延時間として、振動の群速度
Ｖｇに関わる遅延時間ｔｇ，及び振動の位相速度Ｖｐに
関わる遅延時間ｔｐの両者を検知して座標を算出してい
る。この方式は、抵抗膜方式に比べ高精度の座標入力が
可能であり、しかも電磁誘導方式、静電結合方式に比べ
その構成が簡単であることからコスト的にも有利であ
る。

【０００４】さらには、演算制御回路とは全く同期の取
れていない状態で振動入力ペンの振動子駆動回路を駆動
して座標を算出する方式も提案されている。この方式
は、入力ペンと本体の信号ケーブルを無くし（コードレ
ス）、操作性の良い入力装置を実現している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、超音波
を利用した上記従来の座標入力装置には以下のような欠
点があった。

【０００６】座標を入力するための入力ペンは、振動を
発生する機構が必要であり、専用のペンが用いられる。
従って指等での入力ができないという欠点を有してい
た。

【０００７】さらに、コードレスを実現することができ
る超音波方式は、やはり振動を発生する専用ペンが必要
であり、しかもその専用ペンは振動を発生するための回
路，電池（電源）等を有し、電池のランニングコストを
考慮すれば、感圧方式（指入力、ペン形状を有する先が
尖った筆記具等）に比べ見劣りがする。

【０００８】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、高精度でありながら専用の座標指示具を必要とせ
ず、指などでも操作することができる座標入力装置を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の座標入力装置は次のような構成からなる。す
なわち、振動を発する振動体と、該振動体と積層され、
振動入力点からの振動を伝播する振動伝達体と、該振動
伝達体の所定箇所における振動を検知し、振動入力点か
ら入力された振動が検知されるまでの遅延時間を測定し
て前記振動入力点の座標を算出する算出手段とを備え
る。

【００１０】上記構成により、振動体が押圧されるとそ
の振動が振動伝達体に伝達され、その振動が検知されて
押圧箇所の座標が算出される。

【００１１】

【発明の実施の形態】

［第１の形態］以下、添付図面に従って本発明に係わる
実施例の座標入力装置の詳細を説明する。

【００１２】まず最初に図１を用いて本実施形態に於け
る座標入力装置の装置全体の構成について説明する。図
中、演算制御回路１は装置全体を制御すると共に、座標
位置を算出する。シート駆動回路２は、圧電性を有する
シート層４を振動させる。本実施形態の場合、シート層
４は圧電セラミックス（例えばＰＺＴ）で構成され、シ
ートの厚み方向に分極されており、シートの両面がシー
トを駆動するための電極となっている。このシート層４
をシート駆動回路２によって駆動することにより、シー
ト層４は、厚み方向に一様な振動が励起される。またシ
ート層４の振動周波数を、シートの厚み方向共振周波数
と一致させることで、効率の良い振動変換が可能とな
る。また本実施形態の場合、シート層４の振動周波数は
伝播層８に板波を発生する事が出来る値に選択されてい
るが、他の振動モードを利用しても良いことはいうまで
もない。

【００１３】振動を伝達する伝播層８は例えばアルミニ
ウム，鉄，銅等の金属（合金）からなり、不図示の指、
又はペン形状を有する筆記具３によってシート層４と伝
播層８が接触、加圧されることで、シート層４で発生し
た振動が伝播層８に入力される。シート層４と伝播層８
は、本実施形態の場合、接触・配置されているが、この
場合であっても、シート層４と伝播層８は音響的には空
気層を介して構成されているので、シート層４を伝播層
８に対して十分な圧力をもって加圧しない限り、シート
層４で発生した振動は伝播層８に伝達されることはな
い。言い換えれば、十分な圧力で入力された振動（シグ
ナル）のレベルと、両者を接触・配置することで入力さ
れてしまう振動（ノイズ）のレベルとは十分な差が有
り、本願構成による装置の性能に何等影響を与えること
がない。もちろん、シート層４と伝播層８との間に空気
層ができるように積極的にギャップを設ける構成を採用
しても良く、更には通常では音波が伝達されず、座標を
入力する際の加圧によってのみ音波がシート層４から伝
播層８に伝達されるような中間層を、シート層４と伝播
層８の間に設けても良い。

【００１４】上ケース５は外装の一部であり、座標を入
力することができる有効なエリアを形作る構成となって
いる。

【００１５】シート層４で発生した振動が伝播層８に入
力されると、その振動は伝播層８を伝播し、伝播層８の
端面で反射する。従って、その反射された振動が中央部
に戻るのを防止（反射波を減衰）するための防振材７が
伝播層８の外周に設けられている。伝播層８の周辺部に
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が複数個固定されている。振動センサ６からの
信号は不図示の増幅回路で増幅された後、信号波形検出
回路９に送られ、信号処理が行われてその結果が演算制
御回路１に出力され、座標を算出する。なお信号検出回
路９，演算制御回路１については、その詳細は後述する
こととする。

【００１６】圧電性を有するシート層４は、シート駆動
回路２によって駆動される。シート層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、シート駆動回路２によって所定のゲインで増幅され
た後、シート層４に印加される。駆動信号としては、例
えば５００ｋＨｚの交番電圧を１００ｋＨｚのサンプリ
ング周期で印加する。電気的な駆動信号はシート層４に
よって機械的な超音波振動に変換される。この振動は、
シート層４と伝播層８が、十分な圧力をもって接触する
ことによって伝播層８に伝達される。

【００１７】本実施形態では、振動を検出するセンサ６
は複数用いられるが、以後、説明を簡単にするためにひ
とつのセンサについてのみの説明を加えるものとする。

【００１８】＜演算制御回路の説明＞上述した構成に於
いて、演算制御回路１は所定周期毎（例えば５ｍｓ毎）
にシート駆動回路２にシート層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、シート層４と
伝播層８が十分な圧力をもって接触することによって、
伝播層８にシート層４で発生した振動が入力される。な
お、このシート層４と伝播層８とが接触する点を振動入
力点と定義する。伝播層８に入力された振動は振動入力
点と振動センサ６間の距離に応じて遅延し、振動センサ
６で検出されることになる。

【００１９】振動波形検出回路９は振動センサ６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はこの信号を入力し、振動センサ６まで
の振動到達時間を検出する。この振動到達時間を複数の
センサから得ることで、後述する方法により振動入力点
の座標位置を算出する。

【００２０】図２は実施形態の演算制御回路１の概略構
成を示すブロック図で、各構成要素及びその動作概略を
以下に説明する。

【００２１】図中、マイクロコンピュータ３１は演算制
御回路１及び本座標入力装置全体を制御するもので、内
部カウンタ，操作手順を記憶したＲＯＭ，そして計算等
に使用するＲＡＭ，定数等を記憶する不揮発性メモリ等
によって構成されている。タイマ３３は不図示の基準ク
ロックを計時する、例えばカウンタなどにより構成され
ているタイマであって、シート駆動回路２にシート層４
の駆動を開始させるためのスタート信号を入力すると、
その計時を開始する。これによって、計時開始と振動セ
ンサ６による振動検出の同期がとられ、振動センサ６に
より振動が検出されるまでの振動伝達時間が測定できる
ことになる。

【００２２】振動波検出回路９より出力される振動セン
サ６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３４に入力される。ラッチ
回路３４は、センサ６からの振動到達タイミング信号を
受信すると、その時のタイマ３３の計時値をラッチす
る。こうして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。なお、実際には複数の振動センサが
存在するので、ラッチ回路は振動センサごとの振動到達
タイミング信号に応じた計時値をラッチするし、判定回
路３６は座標計算に必要なセンサ全ての検出信号が受信
されたことを判定する。

【００２３】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３４から振動
センサまでの伝達遅延時間をラッチ回路３４より読み取
り、所定の計算を行なって、伝播層８上の振動入力点の
座標位置を算出する。そしてＩ／Ｏポート３７を介して
外部機器へその座標位置情報を出力するように構成され
ている。

【００２４】＜振動の伝達遅延時間検出の説明(図３，
図４）＞図３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。

【００２５】振動センサ６への振動の伝達遅延時間の計
測は、シート駆動回路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、シート駆動回
路２からシート層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、振動入力点でシート層４か
ら伝播層８に伝達された超音波振動は、振動センサ６ま
での距離に応じた時間をかけて進行した後、振動センサ
６で検出される。図示の４２で示す信号は振動センサ６
が検出した信号波形を示している。

【００２６】この実施形態で用いられている振動は前述
のとおり板波であるため、検出波形のエンベロープ４２
１の伝播する速度（群速度Ｖｇ）と位相４２２の伝播す
る速度（位相速度Ｖｐ）が異なる。従って、伝播層８内
での伝播距離に対して検出波形のエンベロープ４２１と
位相４２２の関係は、振動伝達中に、その伝達距離に応
じて変化する。本実施形態では、この群速度Ｖｇに基づ
く群遅延時間ｔｇ、及び位相速度Ｖｐに基づく位相遅延
時間ｔｐから、振動入力点と振動センサ６間の距離を検
出している。

【００２７】図４は振動検出回路９のブロック図であ
り、図３とあわせて各振動センサにおける群遅延時間ｔ
ｇ、位相遅延時間ｔｐを検出するための構成について説
明する。

【００２８】振動センサ６の出力信号４２は、前置増幅
回路５１により所定のレベルまで増幅された後、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、信号４４を得る。この信号のエンベロープに着
目すると、その波形が伝播する音速は群速度Ｖｇであ
り、ある特定の波形上の点、例えばエンベロープのピー
クやエンベロープの変曲点を検出すると、群速度Ｖｇに
関わる遅延時間ｔｇが得られる。そこで前置増幅回路５
１で増幅され、帯域通過フィルタ５１１を通過した信号
は、例えば、絶対値回路及び、低域通過フィルタ等によ
り構成されるエンベロープ検出回路５２に入力され、検
出信号のエンベロープ４５のみが取り出される。さらに
このエンベロープ４５に対して予め設定されている閾値
レベル４４１を越える部分のゲート信号４６をマルチバ
イブレータ等で構成されたゲート信号発生回路５６が形
成する。

【００２９】群速度Ｖｇに関わる群遅延時間ｔｇを検出
するためには、先に述べたようにエンベロープのピー
ク、もしくは変曲点等を検出すれば良いが、本実施形態
の場合、エンベロープの最初の変曲点（後述する信号４
３の立ち下がりゼロクロス点）を検出している。そこで
エンベロープ検出回路５２で出力された信号４５はエン
ベロープ変曲点検出回路５３に入力され、エンベロープ
の２回微分波形４３を得る。この微分波形信号４３は前
述のゲート信号４６と比較されその結果より、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ベロープ遅延時間検出信号であるｔ
ｇ信号４９が形成され、演算制御回路１に入力される。

【００３０】一方、位相速度Ｖｐに関わる位相遅延時間
ｔｐについて説明すると、５７は位相遅延時間ｔｐを検
出するためのゼロクロスコンパレータ，マルチバイブレ
ータ等で構成されたｔｐ信号検出回路であり、ゲート信
号４６が開いている間の位相信号４４の最初の立ち上が
りのゼロクロス点を検出し、位相遅延時間ｔｐの信号４
７が演算制御回路１に供給されることになる。

【００３１】以上の説明はセンサ１個に対するものであ
ったが、他の振動センサについても同じ回路が設けられ
ていてもかまわないし、アナログスイッチ等を用いてセ
ンサを時分割で選択し、回路の共有化を行っても良い。

【００３２】＜振動ペンとセンサ間の距離算出の説明
（図５）＞このようにして得られた群遅延時間ｔｇと位
相遅延時間ｔｐとから振動ペンと各振動センサまでの距
離をそれぞれ算出する方法について説明する。

【００３３】図５は本実施形態により得られる群遅延時
間ｔｇ、位相遅延時間ｔｐとペン−センサ間距離Ｌの関
係をそれぞれ模式的に示したものである。本実施形態で
は検出波として板波を用いているので、群遅延時間ｔｇ
は線形性が良いとは言えない。従って振動入力点と振動
センサ６間の距離Ｌを、（１）式に示されるように群遅
延時間ｔｇと群速度Ｖｇの積として求めた場合、精度良
く距離Ｌを求めることができない。

【００３４】 Ｌ＝Ｖｇ・ｔｇ …（１） そこで、より高精度な座標決定をするために、線形性の
優れる位相遅延時間ｔｐに基づき（２）式により演算処
理を行なう。

【００３５】 Ｌ＝Ｖｐ・ｔｐ＋ｎ・λｐ …（２） ここでλｐは弾性波の波長、ｎは整数である。つまり
（２）式において、右辺第１項は、図５における距離Ｌ
０を示すものであり、求めたい距離Ｌと距離Ｌ０の差は
図から明らかなように波長λｐの整数倍となっている。
図５でいえば、時間軸上で階段の幅Ｔ＊は、信号波形４
４の１周期であり、従ってＴ＊＝１／周波数となり、ま
た距離で表せば階段の幅は波長λｐとなる。従って整数
ｎを求めることによって精度良くペン−センサ間距離Ｌ
を正確に求めることができる。そこで前述の（１）式と
（２）式から上記の整数ｎは、（３）式により求めるこ
とができる。

【００３６】 ｎ＝[(Ｖｇ・ｔｇ−Ｖｐ・ｔｐ)／λｐ＋１／Ｎ] …（３） ここで、Ｎは“０”以外の実数であり、適当な値を用い
る。例えば、Ｎ＝２とすれば、群遅延時間ｔｇの線形性
が良くなくても、その発生誤差が±１／２波長以内であ
れば、ｎを正確に決定することができる。上記のように
してもとめたｎを（２）式に代入することで、振動入力
点と振動センサ６間の距離Ｌを精度良く測定することが
できる。

【００３７】この式は振動センサ６の一つに関するもの
であるが、同じ式により他の複数の振動センサと振動入
力点の距離も同様にして各々得ることができる。

【００３８】＜回路遅延時間補正の説明＞前記ラッチ回
路によってラッチされた伝達遅延時間は、振動の伝達に
要する時間だけでなく、回路における位相回路遅延時間
ｅｔｐおよび群回路遅延時間ｅｔｇ（図５参照）を含ん
でいる。これらの時間は、振動伝達を計測する際には常
に同じ量が含まれる。

【００３９】そこで、例えば図６のように、４個の振動
センサ６ａ〜６ｄを矩形の伝播層８の角部に固設して座
標入力装置を構成する。その原点Ｏの位置から、例えば
振動センサ６ａまでの距離をＲａ（＝√｛(Ｘ／２)^2＋
（Ｙ／２)^2｝、ａ^bはａのb乗を表す、図６参照）と
し、原点Ｏを振動入力点として入力を行い、この時、振
動センサ６ａにおいて実測される群遅延時間と位相遅延
時間とをそれぞれｔｇ０＊，ｔｐ０＊とし、また原点Ｏ
からセンサ６ａまで伝播層８を波が実際に伝播する伝達
時間をｔｇ０，ｔｐ０とすれば、 ｔｇ０＊＝ｔｇ０＋ｅｔｇ …（４） ｔｐ０＊＝ｔｐ０＋ｅｔｐ …（５） の関係がある。

【００４０】一方、任意の入力点Ｐ点での実測値ｔｇ
＊，ｔｐ＊は同様に、 ｔｇ＊＝ｔｇ＋ｅｔｇ …（６） ｔｐ＊＝ｔｐ＋ｅｔｐ …（７） となる。この（４）式と（６）式、（５）式と（７）式
の差を各々求めると、 ｔｇ＊−ｔｇ０＊＝(ｔｇ＋ｅｔｇ)−(ｔｇ０＋ｅｔｇ) ＝ｔｇ−ｔｇ０ …（８） ｔｐ＊−ｔｐ０＊＝(ｔｐ＋ｅｔｐ)−(ｔｐ０＋ｅｔｐ) ＝ｔｐ−ｔｐ０ …（９） となり、各振動伝達時間に含まれる位相回路遅延時間ｅ
ｔｐおよび群回路遅延時間ｅｔｇ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(１)，(２)，(３)式を用いればその距離差を求めるこ
とができる。つまり、 ｔｇ＝ｔｇ＊−ｔｇ０＊ …（１０） ｔｐ＝ｔｐ＊−ｔｐ０＊ …（１１） として(１)，(２)，(３)式を用いて距離を計算し、その
値に振動センサ６ａからの原点Ｏまでの距離Ｒａを加え
ることで、振動入力点と振動センサ６ａまでの距離を正
確に求めることができる。従って振動センサ６ａから原
点Ｏまでの距離をあらかじめ不揮発性メモリ等に記憶し
ておけば、振動入力点と振動センサ６ａ間の距離を決定
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。

【００４１】＜座標位置算出の説明（図６）＞次に実際
に振動入力点の伝播層８上の座標位置検出の原理を説明
する。 伝播層８上の４隅に４つの振動センサ６ａ〜６
ｄを、図６に示されるような位置関係に設けると、先に
説明した原理に基づいて、振動入力点の位置Ｐから各々
の振動センサ６ａ〜６ｄの位置までの直線距離ｄａ〜ｄ
ｄを求めることができる。更に演算制御回路１でこの直
線距離ｄａ〜ｄｄに基づき、振動入力点の位置Ｐの座標
(ｘ，ｙ)を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＝（ｄａ＋ｄｃ）・（ｄａ−ｄｃ）／２Ｙ …（１１） ここでＸ（大文字）、Ｙ（大文字）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
であり、以上のようにして振動入力点の位置座標をリア
ルタイムで検出することができる。

【００４３】また、上記計算では３つのセンサまでの距
離情報を用いて計算しているが、本実施形態では４個の
センサが設置されており、残りのセンサ１個の距離情報
を用いて出力座標の確からしさの検証に用いている。も
ちろん、例えば最もペン−センサ間距離Ｌが大きくなっ
たセンサの距離情報（距離Ｌが大きくなるので検出信号
レベルが低下しノイズの影響を受ける確率が大きくな
る）を用いず残りのセンサ３個で座標を算出しても良
い。また本実施形態では４個のセンサを配置し、３個の
センサで座標を算出しているが、幾何学的には２個以上
のセンサで座標算出が可能であり、製品スペックに応じ
てセンサの個数が設定される。

【００４４】以上のように構成された座標入力装置は、
振動の入力された位置の座標を高精度に算出することが
できるとともに、振動源として座標入力面を形成するシ
ート層４を用いるため、座標指示具として特別なものを
用いる必要がなく、指やペンなど、ありふれた手段で座
標入力を行うことができる。

【００４５】

【第２実施形態】図７を用いて第２の実施形態に於ける
座標入力装置の装置全体の構成について説明する。

【００４６】図中、演算制御回路１は装置全体を制御す
ると共に、座標位置を算出する。シート駆動回路２は圧
電性を有するシート層４を振動させるものである。振動
を伝達する伝播層８は、例えば、ガラス，アクリル等の
透明な部材によって構成され、不図示の指、又はペン形
状を有する筆記具３によってシート層４と伝播層８が接
触・加圧されることでシート層４で発生した振動が伝播
層８に入力される。

【００４７】本実施形態の場合、シート層４はポリフッ
化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の圧電性を有する透明な高
分子フィルムで構成され、フィルムの両面に透明電極を
構成し、例えば５００ｋＨｚの交番電圧を１００ｋＨｚ
のサンプリング周期で印加することで振動を発生させ
る。

【００４８】シート層４で発生した振動が伝播層８に入
力されると、その振動は伝播層８を伝播し、伝播層８の
端面で反射する。従って、その振動が中央部に戻るのを
防止（反射波を減衰）するための防振材７が、伝播層８
の外周に設けられている。伝播層８の周辺部には圧電素
子等、機械的振動を電気信号に変換する振動センサ６が
複数個固定されている。振動センサ６からの信号は不図
示の増幅回路で増幅された後、信号波形検出回路９に送
られ、信号処理を行いその結果を演算制御回路１に出力
し、座標を算出する。なお信号検出回路９，演算制御回
路１については、その詳細は第１の実施形態で説明され
ている。

【００４９】圧電性を有するシート層４は、シート駆動
回路２によって駆動される。シート層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
シート駆動回路２によって所定のゲインで増幅された
後、シート層４に印加される。電気的な駆動信号はシー
ト層４によって機械的な超音波振動に変換され、シート
層４と伝播層８が、十分な圧力をもって接触することに
よって伝播層８に伝達される。

【００５０】振動センサ６からの信号は不図示の増幅回
路で増幅された後、信号波形検出回路９に送られ、信号
処理を行いその結果を演算制御回路１に出力し、座標が
算出される。ディスプレイ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、透明な伝播層
８の背後に配置される。そしてディスプレイ駆動回路１
０の駆動により振動入力点の位置にドットを表示し、そ
れぞシート層、及び伝播層８を介して、透かしてみる事
が可能になっている。もちろん、演算制御回路１は、デ
ィスプレイ１１に入力点以外の所望の画像を表示させる
こともできる。

【００５１】各振動センサにより振動が検出され、振動
の伝達遅延時間が測定されると、その遅延時間に基づい
て、第１実施形態と同じ要領で振動入力点と振動センサ
との距離を算出し、さらに座標を算出する。演算制御回
路１は、算出された座標に対応するディスプレイ１１の
ドットを決定し、表示を行う。

【００５２】以上の構成によれば、あたかも紙と鉛筆の
様な感覚で、筆跡を入力することが可能となり、操作性
の良い入力装置を実現することができる。

【００５３】本実施形態は、入出力一体の構成を得るた
めに、シート層４と伝播層は透明部材で構成されている
が、第１の実施形態と同様に入力装置として使用するな
らば、必ずしも透明である必要はなく、そのような用途
に対しては不透明な高分子フィルムを用いても良い。

【００５４】以上説明したように、第１及び第２実施形
態の座標入力装置は、超音波の伝達時間を計測して振動
入力点、つまり座標入力点を検出する構成であり、超音
波を利用した方式では従来必ず必要としていた専用ペン
を不要なものとし、任意の筆記具、さらには指での座標
入力をも可能とした。このことは、超音波を利用した従
来装置の欠点であった専用ペンのコード（本体と専用ペ
ンをつなぐための電線）を無くし、操作性の良い座標入
力手段を実現する優れた効果が得られることを意味す
る。

【００５５】また、電磁誘導方式，静電結合方式を用い
た座標入力装置に比べ、超音波方式の座標入力装置は同
程度の座標算出精度を有し、しかもより低コストで構成
することができるが、前述の他方式は専用ペンを必要と
することから指入力等の用途には用いることができな
い。それに対し、他方式の１つである、抵抗膜方式は指
入力を可能とするが、座標算出精度が劣り、高精度を必
要とする用途には不向きであった。これらの点から見
て、本実施形態の座標入力装置は両者の長所を併せ持
ち、高精度で座標を算出でき、かつ用途に対しては指入
力をも可能とする。そのため、第２実施形態の装置を利
用してタッチパネル（例えばキャッシュディスペンサの
操作パネル等に用いられており、現状抵抗膜方式が独占
している）として用いることも可能であり、超音波を利
用した座標入力装置の応用範囲を格段と広くすることが
できる、優れた効果も得られる。

【００５６】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても、１つの機器から成る装置に適用
しても良い。また、本発明はシステム或は装置にプログ
ラムを供給することによって達成される場合にも適用で
きることはいうまでもない。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る座標
入力装置は、専用の座標指示具を必要とせずに入力を行
うことができるとともに、高精度の座標入力を行うこと
ができる。

【００５８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施形態の構成を最も良く表す構
成図である。

【図２】演算制御回路の内部構成図である。

【図３】信号処理のタイミングチャートである。

【図４】信号検出回路のブロック図である。

【図５】振動入力点−センサ間の距離と遅延時間の関係
を示す図である。

【図６】座標算出を説明する図説明図である。

【図７】第２実施形態の構成を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 演算制御回路 ２ シート駆動回路 ３ 入力ペン ４ シート層 ５ 上ケース ６ 振動センサ ７ 防振材 ８ 伝播層 ９ 信号波形検出回路

フロントページの続き (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 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 (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 (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動を発する振動体と、 該振動体と積層され、振動入力点からの振動を伝播する
   振動伝達体と、 該振動伝達体の所定箇所における振動を検知し、振動入
   力点から入力された振動が検知されるまでの遅延時間を
   測定して前記振動入力点の座標を算出する算出手段とを
   備えることを特徴とする座標入力装置。
2. 【請求項２】 前記振動体は、厚み方向に分極した板状
   の、圧電性を有する部材であることを特徴とする請求項
   １に記載の座標入力装置。
3. 【請求項３】 前記振動伝達体は、前記振動体から、そ
   れが押圧された部位で振動が伝達される層を介して積層
   されることを特徴とする請求項１または２に記載の座標
   入力装置。
4. 【請求項４】 前記振動体と前記振動伝達体とは透明部
   材で構成され、振動伝達体に表示面が重ねられた表示手
   段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３いずれ
   かに記載の座標入力装置。
5. 【請求項５】 前記振動体は、前記振動伝達体を伝播す
   る振動が板波となるように設定された周波数の振動を発
   することを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の
   座標入力装置。
6. 【請求項６】 前記振動体は圧電性セラミックスからな
   ることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の座
   標入力装置。
7. 【請求項７】 前記振動体は、ポリフッ化ビニリデンか
   らなることを特徴とする請求項４に記載の座標入力装
   置。