JPH10254609A - 座標入力装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】安定した信号レベルで振動検出を行うことによ
り、高精度な座標検出が可能な座標入力装置及びその制
御方法を提供する。 【解決手段】振動センサ６ａ〜６ｄは振動入力ペン５よ
り振動伝達板８に印加された振動を検出する。また、振
動子駆動回路３は指定された駆動レベルによって振動入
力ペン５の振動出力レベルを変更できるよう構成されて
いる。演算制御回路１は、所定の駆動レベルで振動入力
ペン５を駆動して、これを振動センサにて検出すること
により当該振動の印加位置を算出し、得られた印加位置
と各振動センサの各々までの距離とに基づいて各振動セ
ンサに対応する駆動レベルを決定する。更に演算制御回
路１は、決定された駆動レベルを順次採用して振動入力
ペンを駆動し、対応する振動センサでこれらを順次検出
して、当該振動の印加位置を算出し、これを検出座標位
置とする。

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
振動伝達板を伝搬する弾性波振動を振動伝達板に設けら
れた複数個のセンサによって検出し、振動伝達板に入力
された弾性波振動の伝達時間を求め、振動入力点の座標
を検出する座標入力装置及びその制御方法及びコンピュ
ータ可読メモリ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として、例え
ば特公平５−６０６１５に開示されているように、振動
ペンによって振動伝達板上に振動を印加してから、当該
振動伝達板上に設けられた振動センサによって振動が検
出されるまでの遅延時間をもとに、振動伝達板上への振
動ペンの接触座標位置を算出するものがある。この種の
座標入力装置では、振動ペンを振動伝達板に接触させる
ことによって入力された振動が、振動伝達板上を伝達し
て該振動伝達板上に設けられた複数個の振動センサのそ
れぞれに到達するまでの遅延時間を計測し、得られた遅
延時間をもとに、振動伝達板上における振動ペンの接触
座標位置を算出する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
座標入力装置では、振動ペンによる振動印加位置から振
動伝達板上の振動センサまでの振動伝達経路長、あるい
は振動ペンに加わる負荷（筆圧）、さらには振動の入射
角度により、振動センサにおける振動振幅は変化してし
まう。

【０００４】このため、振動伝達板上のセンサで検出さ
れるレベルも変化し、安定した検出ができない場合があ
る。そのための対策として、検出レベルを全センサ分取
得した後、各検出レベルに従って各センサの増幅器の増
幅率を設定、あるいは振動ペンの駆動電圧を各センサご
とに設定し、その設定状態で振動ペンを駆動して座標を
算出する等の手法が提案されている。しかしながら、こ
の構成によれば、振動ペンは振動センサの数の２倍の回
数の駆動が必要となり、消費電力およびサンプリングレ
ートの面で不利であった。

【０００５】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
あり、安定した信号レベルで振動検出を行え、高精度な
座標検出が可能な座標入力装置及びその制御方法を提供
することを目的とする。

【０００６】また、本発明の他の目的は、入力面上の指
示位置と各センサとの距離に基づいて装置の駆動状態を
設定し、入力面上のあらゆる位置においても安定した信
号レベルで振動検出を行うことが可能な座標入力装置及
びその制御方法を提供することにある。

【０００７】更に、本発明の他の目的は、入力面上の指
示位置と各センサとの距離をラフに求めて装置の駆動状
態を設定することにより、駆動状態を設定するための駆
動回路や作業量を低減し、消費電力の増加及びサンプリ
ングレートの低下を防止する座標入力装置及びその制御
方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の座標入力装置は以下の構成を備える。すな
わち、指定された駆動レベルによって振動出力のレベル
が可変な振動発生手段と、前記振動発生手段より伝達板
に印加された振動を、該伝達板の複数箇所に設けられた
複数の検出部を用いて検出する検出手段と、所定の駆動
レベルで前記振動発生手段を駆動してこれを前記検出手
段にて検出することにより、当該振動の印加位置を算出
する第１算出手段と、前記第１算出手段で得られた前記
印加位置と前記複数の検出部の各々までの距離とに基づ
いて各検出部に対応する駆動レベルを決定する決定手段
と、前記決定手段で決定された複数の駆動レベルで前記
振動発生手段を順次駆動して前記伝達板に振動を印加
し、各駆動レベルに対応する検出部によって振動を検出
して振動の印加位置を算出する第２算出手段とを備え
る。

【０００９】また、上記の目的を達成する本発明の他の
構成の座標入力装置は以下の構成を備えている。すなわ
ち、振動を発生する振動発生手段と、前記振動発生手段
より伝達板に印加された振動を、該伝達板の複数箇所に
設けられた複数の検出部を用いて検出する検出手段と、
前記複数の検出部の各々に所定の増幅度を設定し、前記
振動発生手段を駆動してこれを前記検出手段にて検出す
ることにより、当該振動の印加位置を算出する第１算出
手段と、前記第１算出手段で得られた印加位置と前記複
数の検出部の各々までの距離とに基づいて各検出部に対
する増幅度を決定する決定手段と、前記複数の検出部の
各々に前記決定手段で決定された増幅度を設定し、前記
振動発生手段を駆動して得られた信号を検出して当該振
動の印加位置を算出する第２算出手段とを備える。

【００１０】また、好ましくは、上記の各構成におい
て、前記第１算出手段は、前記検出手段が有する検出部
の総数よりも少ない数の検出部を用いて振動の印加位置
を算出することを特徴とする。

【００１１】また、上記の目的を達成する本発明の座標
入力装置の制御方法は、指定された駆動レベルによって
振動出力のレベルが可変な振動発生手段と、該振動発生
手段より伝達板に印加された振動を該伝達板の複数箇所
に設けられた複数の検出部を用いて検出する検出手段と
を備える座標入力装置の制御方法であって、所定の駆動
レベルで前記振動発生手段を駆動してこれを前記検出手
段にて検出することにより、当該振動の印加位置を算出
する第１算出工程と、前記第１算出工程で得られた前記
印加位置と前記複数の検出部の各々までの距離とに基づ
いて各検出部に対応する駆動レベルを決定する決定工程
と、前記決定工程で決定された複数の駆動レベルで前記
振動発生手段を順次駆動して前記伝達板に振動を印加
し、各駆動レベルに対応する検出部によって振動を検出
して振動の印加位置を算出する第２算出工程とを備え
る。

【００１２】更に、上記の目的を達成する本発明の他の
構成による座標入力装置の制御方法は、振動を発生する
振動発生手段と、前記振動発生手段より伝達板に印加さ
れた振動を該伝達板の複数箇所に設けられた複数の検出
部を用いて検出する検出手段とを備えた座標入力装置の
制御方法であって、前記複数の検出部の各々に所定の増
幅度を設定し、前記振動発生手段を駆動してこれを前記
検出手段にて検出することにより、当該振動の印加位置
を算出する第１算出工程と、前記第１算出工程で得られ
た印加位置と前記複数の検出部の各々までの距離とに基
づいて各検出部に対する増幅度を決定する決定工程と、
前記複数の検出部の各々に前記決定工程で決定された増
幅度を設定し、前記振動発生手段を駆動して得られた信
号を検出して当該振動の印加位置を算出する第２算出工
程とを備える。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の好適な実施形態を説明する。

【００１４】［第１の実施形態］ ＜座標入力装置の全体の説明（図１）＞図１は、第１の
実施形態における座標入力装置の構成を示す図である。
図中、１は演算制御回路であり、本座標入力装置の全体
を制御すると共に、入力された信号に基づいて座標位置
を算出する。３は振動子駆動回路であって、振動入力ペ
ン５内の振動子の振動駆動を行う。２は駆動電圧制御回
路であって、振動子駆動回路３の駆動電圧を制御するこ
とで振動ペン５による駆動レベルを可変する。

【００１５】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る。振動入力ペン５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。実際
には、図１に実線で囲まれた領域Ａ（以下、有効エリア
Ａという）内を振動入力ペン５で指定することを行う。
そして、この振動伝達板８の外周には、反射した振動が
中央部に戻るのを防止（減少）させるための防振材７が
設けられ、その境界に圧電素子等、機械的振動を電気信
号に変換する振動センサ６ａ〜６ｄが固定されている。

【００１６】９は各振動センサ６ａ〜６ｄで振動を検出
した旨の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画
可能なディスプレイであり、振動伝達板の背後に配置し
ている。そしてディスプレイ駆動回路１０の駆動により
振動入力ペン５によりなぞられた位置（後述する座標検
出処理によって検出された座標位置）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
て見ることが可能になっている。

【００１７】図２は振動ペン５の詳細構成を示すブロッ
ク図である。２１は振動子であり、振動子駆動回路３よ
りの駆動信号により超音波振動を発生する。２２はペン
先であり、振動子２１で発生した超音波振動を振動伝達
板８に伝える。振動子２１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（スタート信号）として供給
され、振動子駆動回路３によって所定のゲインで増幅さ
れた後振動子２１に印加される。振動子２１に供給され
た電気的な駆動信号は、振動子２１によって機械的な超
音波振動に変換され、ペン先２２を振動伝達板８に接触
させることで、振動伝達板８介して振動伝達板８に伝達
される。

【００１８】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１０ｍｓ毎）に振動子駆動回路３に
対して振動ペン５を駆動させるためのスタート信号を出
力する。振動子駆動回路３は、演算制御回路１よりスタ
ート信号を受けると、駆動電圧制御回路２より制御され
た駆動電圧で振動子２２を駆動する。また、演算制御回
路１は、振動入力ペン５内の振動子２１を駆動させるた
めの上記スタート信号を出力した際に、内部タイマ（カ
ウンタで構成されている）による計時を開始する。これ
は、振動入力ペン５により発生した振動が振動センサ６
ａ〜６ｄ迄の距離に応じて遅延して到達するので、上記
内部タイマでその遅延時間を計測するためである。

【００１９】信号波形検出回路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
り各振動センサへの振動到達タイミングを示す信号を各
センサ毎に生成し、これらを演算制御回路１に入力す
る。演算制御回路１は、この振動到達タイミングを示す
信号に基づいて各々の振動センサ６ａ〜６ｄまでの振動
伝達時間を検出し、振動入力ペン５の座標位置を算出す
る。また、演算制御回路１は、この算出された振動入力
ペン５の位置情報を元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
るいは不図示のシリアル、パラレル通信機構によって外
部機器に座標出力を行う。

【００２０】なお、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。

【００２１】＜演算制御回路１の説明（図３）＞図３は
第１の実施形態による演算制御回路１の概略構成を示す
ブロック図である。以下、図３を参照して各構成要素及
びその動作概略を説明する。

【００２２】図中、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マイクロコンピュータであり、Ｃ
ＰＵ３１ａと、ＣＰＵ３１ａが実行する操作手順（制御
プログラム）を記憶したＲＯＭ３１ｂと、ＣＰＵ３１ａ
が各種処理（計算等）を実行する際の作業領域を提供す
るＲＡＭ３１ｃと、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。

【００２３】３２ａ〜３２ｄは不図示の基準クロックを
計時するカウンタであって、振動子駆動回路３に振動入
力ペン５内の振動子２１の駆動を開始させるためのスタ
ート信号を入力するタイミングで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。

【００２４】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
出信号入力回路３４を介してカウンタ３２ａ〜３２ｄに
入力される。なお、カウンタ３２ａ〜３２ｄのそれぞれ
は、各振動センサ６ａ〜６ｄに対応しているものとす
る。

【００２５】こうして全ての検出信号の受信がなされた
ことを判定回路３３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３３からの信号を受信すると、カ
ウンタ３２ａ〜３２ｄから各々の振動センサまでの振動
伝達時間を読み取る（なお、各カウンタ３２ａ〜３２ｄ
による計数値は、例えば不図示のラッチ回路によって保
持されているものとする）。そして、読み取った振動伝
達時間を用いて所定の計算を行い、振動伝達板８上の振
動入力ペン５の座標位置を算出する。

【００２６】そして、Ｉ／Ｏポート３５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３５を介し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。

【００２７】＜振動伝搬時間検出の説明（図４，図５）
＞以下、振動センサ６ａ〜６ｄまでの振動到達時間を計
測する原理に付いて説明する。

【００２８】図４は、信号波形検出回路９の構成を示す
ブロック図である。図５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。なお以下、振動センサ６ａ
の場合について説明するが、その他の振動センサ６ｂ，
６ｃ，６ｄについても全く同じである。

【００２９】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３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
３から振動子２１へは駆動信号５１が印加される。この
信号５１によって、振動入力ペン５から振動伝達板８に
伝達された超音波振動は、振動センサ６ａまでの距離に
応じた時間をかけて進行した後、振動センサ６ａで検出
される。図示の５２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。

【００３０】振動センサ６ａが検出した信号波形は、エ
ンベロープ検出回路４２によりエンベロープ５２１が取
り出される。更に取り出されたエンベロープ信号５２１
は、２階微分回路４３によって微分されて５３に示すよ
うな波形になる。ｔｇ信号検出回路４４は、モノマルチ
バイプレータ等から構成され、エンベロープ信号５２１
が所定レベルを超えた後の所定幅の窓信号５８を生成
し、窓信号５８がアクティブな間の微分波形５３のゼロ
クロス点を検出することにより、遅延時間検出信号５９
が生成され、群遅延時間ｔｇが得られる。

【００３１】一方、位相信号５２２については、帯域通
過フィルタ４５を通過させて、信号５４を得る。そし
て、信号５４を所定レベルの閾値５４１と比較し、閾値
５４１を越える部分のパルス信号５５を形成する。パル
ス信号５５に対し、その先頭パルスより所定幅の窓信号
５６を生成し、窓信号５６がアクティブの間のゼロクロ
ス点を検出し、位相遅延時間ｔｐを得る。

【００３２】位相の関係は振動伝達中に、その伝達距離
に応じて変化する。ここでエンベロープ５２１の進む速
度、即ち、群速度をＶｇ、そして位相５２２の進む速
度、即ち位相速度をＶｐとする。この群速度Ｖｇ及び位
相速度Ｖｐから振動入力ペン５と振動センサ６ａ間の距
離を検出することができる。

【００３３】まず、エンベロープ５２１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
えば変極点を検出すると、振動入力ペン５及び振動セン
サ６ａの間の距離は、その振動伝達時間をｔｇとして、 ｄ＝Ｖｇ・ｔｇ …（１） で与えられる。この式は振動センサ６ａの一つに関する
ものであるが、同じ式により他の３つの振動センサ６ｂ
〜６ｄと振動入力ペン５の距離も同様にして表わすこと
ができる。

【００３４】更に、より高精度な座標決定をするため
に、位相信号の検出に基づく処理を行う。位相波形信号
５２２から先述のように検出したｔｐより、振動センサ
と振動ペンの距離は、 ｄ＝ｎ・λｐ＋Ｖｐ・ｔｐ …（２） となる。ここで、λｐは弾性波の波長、ｎは整数であ
る。

【００３５】上記（１）式と（２）式から上記の整数ｎ
は、 ｎ＝［（Ｖｇ・ｔｇ−Ｖｐ・ｔｐ）／λｐ＋１／Ｎ］ …（３） と表される。

【００３６】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、ｔｇ等の変動
が±１／２波長以内であればｎ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、振動入力ペン５及び振動センサ６ａ間の距離を精
度良く測定することができる。

【００３７】尚以上説明した回路振動センサ６ａに対す
るものであり、マルチプレクサ４７によって、他の振動
センサにも同じ処理が実行される。すなわち、マルチプ
レクサ４７は、振動センサ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの各
々から入力される信号の一つを、演算制御回路１からの
信号に従って選択し、エンベロープ検出回路４２、帯域
通過フィルタ４５に供給される。

【００３８】＜座標位置算出の説明（図６）＞図６は、
本実施形態による座標検出方法を説明する図である。
今、振動伝達板８上の４辺の頂点近傍に３つの振動セン
サ６ａ〜６ｄを符号Ｓａ〜Ｓｄの位置に設けると、先に
説明した原理に基づいて、振動入力ペン５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。更に演算制御回路１でこ
の直線距離ｄａ〜ｄｄに基づき、振動入力ペン５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。

【００３９】 ｘ＝Ｘ／２＋（ｄａ＋ｄｄ）・（ｄａ−ｄｄ）／２Ｘ …（４） ｙ＝Ｙ／２＋（ｄａ＋ｄｂ）・（ｄａ−ｄｂ）／２Ｙ …（５） ここで、Ｘ，Ｙはそれぞれ振動センサ６ａ，６ｄ間の距
離、振動センサ６ａ，６ｂ間の距離である。

【００４０】＜駆動電圧制御の説明（図７，図８）＞次
に、本実施形態の特徴的な構成である、振動入力ペン５
の駆動電圧の制御について詳細に説明する。

【００４１】図７は、振動入力ペン５の駆動電圧制御に
関する動作を表したフローチャートである。なお、本フ
ローチャートで示される制御手順は、マイクロコンピュ
ータ３１内部に備えたＲＯＭ３１ｂに本フローチャート
に対応するプログラム命令シーケンスを格納し、これを
ＣＰＵ３１ａで実行することにより実現される。また、
図８は、振動入力ペン５に入力位置から振動センサ６ま
での距離Ｌとエンベロープ検出回路４２の出力値Ｖout
の関係を概略のグラフに表した図である。

【００４２】まず、ステップＳ６０で所定のレベルに駆
動電圧制御回路２を設定し、ステップＳ６１で、振動子
駆動回路３を駆動する。ここで得られる検出レベルＶou
tは図８の８１に示すように距離Ｌにより減衰する。ス
テップＳ６２で、先述のような処理で振動センサ６ａ及
び振動センサ６ｄに対する時間を計時し、ステップＳ６
３で振動入力ペンの指示点から振動センサ６ａまでの距
離ｄａ及び振動センサ６ｄまでの距離ｄｄを算出する。
算出された距離ｄａ及びｄｄからステップＳ６４で次式
により座標を算出する。

【００４３】 ｘ＝Ｘ／２＋（ｄａ＋ｄｄ）・（ｄａ−ｄｄ）／２Ｘ …（６） ｙ＝ＳＱＲＴ（ｄａ＾２−ｘ＾２） …（７） なお、上記の式において、「＾２」は二乗を示す。ここ
で求められる座標は、先述の式（４）（５）で求められ
る座標よりも精度が低い。そのため、次ステップを処理
するため（駆動電圧制御のための処理）には十分な精度
があるが、座標入力装置の出力としては使用しない。

【００４４】ステップＳ６５で式（６）（７）で得られ
た座標より、距離ｄｂ，ｄｃを算出する。そして、ステ
ップＳ６６〜Ｓ６８の処理が振動センサの個数分繰り返
される。すなわち、ステップＳ６６で、駆動電圧制御回
路２により、距離ｄａ〜ｄｄに対応した駆動電圧を１ル
ープ毎に順次設定し、ステップＳ６７で振動子駆動回路
３を駆動して振動センサ６ａ〜６ｄを順次採用して遅延
時間を測定する。

【００４５】図９は振動子の駆動電圧と距離Ｌとの関係
を示す図である。距離と駆動電圧との関係は、距離Ｌの
増加に伴って減衰するエンベロープ信号レベルが距離に
対して一定となるように設定されている。なお、図９の
ような関係（距離Ｌと駆動電圧との関係）は予めマイク
ロコンピュータ３１のＲＡＭ３１ｃに距離と駆動電圧の
テーブルとして設定してあるものとし、ステップＳ６６
では、このテーブルを参照して駆動電圧を設定する。振
動子の駆動電圧を以上のように設定することにより、各
振動センサ６ａ〜６ｄより得られる検出レベルは、図８
の８２に示すようになる。すなわち、距離が変動して
も、振動センサによる検出レベルはほぼ一定に保たれ
る。また、検出レベルが、電源電圧の中心付近になるよ
うに駆動電圧を設定される。

【００４６】以上のように、入力座標と採用した振動セ
ンサとの距離に基づいて振動子の駆動電圧を設定し（Ｓ
６６）、振動ペンを駆動して遅延時間を測定する（Ｓ６
７）という処理を、マルチプレクサ４７によって振動セ
ンサ６ａ〜６ｄを順次切り替えることで全振動センサに
ついて実行する（Ｓ６８）。全ての振動センサに対する
の検出が終了すると、ステップＳ６９で距離ｄａ〜ｄｄ
が算出され、更にステップＳ７０で座標が算出される。
以上のようにして算出された座標は、Ｉ／Ｏポート３５
を介して出力される。

【００４７】以上のように第１の実施形態によれば、振
動子の駆動電圧を制御することにより、振動入力ペン５
の指示点から振動センサ６間の距離が変動することによ
り生じる検出レベルの変動が防止される。このため、座
標入力面上の各部において安定した検出が可能となり、
高精度な座標入力装置が提供される。また、各振動セン
サに対応した駆動レベルを設定するための座標算出で
は、２個の振動センサしか用いられないので、迅速かつ
低消費電力で駆動レベルの設定を行える。従って、装置
の時間的解像度の低下が防止されると共に低消費電力化
が促進される。

【００４８】［第２の実施形態］第１の実施形態では、
得られた振動入力ペン５と振動センサ６の距離により振
動子駆動回路３の駆動電圧を駆動電圧制御回路２により
制御していたが、前置増幅器４１の増幅率を可変するこ
とでも同様の効果が得ることができる。

【００４９】図１０は、実施形態２の信号波形検出回路
９の構成を示すブロック図である。図１０において、第
１の実施形態（図４）と同じ構成には同一の参照番号を
付してある。９１はゲイン可変回路であり、演算制御回
路１よりのゲイン設定信号により、前置増幅回路４１ａ
の増幅率（ゲイン）を設定する。なお、図１０では振動
センサ６ａのみについての回路構成を示したが、他の振
動センサ６ｂ〜６ｄについても同一の回路構成を備える
ものとする。

【００５０】また、図１１は、第２の実施形態におけ
る、振動入力ペン５の駆動電圧制御に関する動作を表し
たフローチャートである。なお、図１１において第１の
実施形態（図７）と同様の処理については同一のステッ
プ番号を付与し、その詳細な説明を省略する。第２の実
施形態では、図６のステップＳ６０、Ｓ６６における駆
動電圧の設定の代わりに、前置増幅器の増幅率をゲイン
可変回路にて設定する点が異なる。

【００５１】まず、ステップＳ１００において、振動セ
ンサ６ａ及び６ｄに接続された前置増幅回路に標準的な
ゲインを設定する。この状態で、振動入力ペンを駆動し
て、振動センサ６ａ、６ｄによる遅延時間の計測を行
い、座標値を求める（ステップＳ６１〜Ｓ６４）。そし
て、算出された座標値に基づいて、振動印加点と各振動
センサとの距離を算出し、算出された距離に従って各振
動センサの前置増幅回路のゲインを設定する（ステップ
Ｓ１０１）。なお、距離とゲインとの関係は、おおむね
図９と同様であり、距離Ｌの増加に伴って減衰するエン
ベロープ信号レベルが距離に対して一定となるように設
定されている。

【００５２】なお、第２の実施形態では、振動センサ毎
に振動子の駆動電圧を変更する必要が無いので、全ての
振動センサについて１回の振動印加で各振動センサにお
ける遅延時間を測定できる。従って、ステップＳ１０１
ではそれぞれの振動センサに対して設けられた前置増幅
回路に適切なゲインを設定する。そして、振動入力ペン
を駆動し、各振動センサ６ａ〜６ｄまでの振動の伝搬時
間を計測する（ステップＳ６７、Ｓ１０２）。そして、
得られた伝搬時間に基づいて座標値を算出する（ステッ
プＳ６９、Ｓ７０）。

【００５３】以上のように、第２の実施形態の構成にお
いても、振動入力ペン５の指示点から振動センサ６間の
距離が変動することによる検出レベルの変動が防止さ
れ、安定した検出が可能となり、高精度な座標入力装置
を提供できる。更に、第２の実施形態によれば、各振動
センサ毎に前置増幅回路と信号波形検出回路を設けるこ
とで、１回の振動子の駆動によって４つの振動センサ迄
の遅延時間が獲得できるので、時間的解像度が向上す
る。

【００５４】なお、第１の実施形態のように、１つの信
号波形検出回路をマルチプレクサを介して各振動センサ
と接続し、複数の振動センサが１つの検出回路を共有す
るように構成しても良い。なお、この場合、信号波形検
出回路と各振動センサとの接続を順次切り替えるのでサ
ンプリングレートは若干犠牲になるが、構成は簡素化さ
れる。

【００５５】なお、本発明は、複数の機器（例えばホス
トコンピュータ，インタフェイス機器，リーダ，プリン
タなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの
機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ装置
など）に適用してもよい。

【００５６】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そ
のシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵ
やＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを
読出し実行することによっても、達成されることは言う
までもない。

【００５７】この場合、記憶媒体から読出されたプログ
ラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本発明を構成することになる。

【００５８】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディス
ク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ
−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭな
どを用いることができる。

【００５９】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレ
ーティングシステム）などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれることは言うまでもない。

【００６０】さらに、記憶媒体から読出されたプログラ
ムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボード
やコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる
メモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に
基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わ
るＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることは言うまでもない。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
安定した信号レベルで振動検出を行え、高精度な座標検
出が可能となる。

【００６２】また、本発明によれば、入力面上の指示位
置と各センサとの距離に基づいて装置の駆動状態を設定
し、入力面上のあらゆる位置においても安定した信号レ
ベルで振動検出を行うことが可能となる。特に、入力面
上の指示位置と各センサとの距離をラフに求めて装置の
駆動状態を設定することにより、駆動状態を設定するた
めの駆動回路や作業量が低減されるので、消費電力の増
加及びサンプリングレートの低下が防止される。

【００６３】

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態における座標入力装置の構成を
示す図である。

【図２】振動ペン５の詳細構成を示すブロック図であ
る。

【図３】第１の実施形態による演算制御回路１の概略構
成を示すブロック図である。

【図４】信号波形検出回路９の構成を示すブロック図で
ある。

【図５】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。

【図６】本実施形態による座標検出方法を説明する図で
ある。

【図７】振動入力ペン５の駆動電圧制御に関する動作を
表したフローチャートである。

【図８】振動入力ペン５に入力位置から振動センサ６ま
での距離Ｌとエンベロープ検出回路４２の出力値Ｖout
の関係を概略のグラフに表した図である。

【図９】振動子の駆動電圧と距離Ｌとの関係を示す図で
ある。

【図１０】実施形態２の信号波形検出回路９の構成を示
すブロック図である。

【図１１】第２の実施形態における、振動入力ペン５の
駆動電圧制御に関する動作を表したフローチャートであ
る。

【符号の説明】 １ 演算制御回路 ２ 駆動電圧制御回路 ３ 振動子駆動回路 ４ ペンコード ５ 振動入力ペン ６ａ〜６ｄ 振動センサ ７ 防振材 ８ 振動伝達板 ９ 信号波形回路 １０ ディスプレイ駆動回路 １１ ディスプレイ

───────────────────────────────────────────────────── 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 柳沢 亮三 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 (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 指定された駆動レベルによって振動出力
   のレベルが可変な振動発生手段と、 前記振動発生手段より伝達板に印加された振動を、該伝
   達板の複数箇所に設けられた複数の検出部を用いて検出
   する検出手段と、 所定の駆動レベルで前記振動発生手段を駆動してこれを
   前記検出手段にて検出することにより、当該振動の印加
   位置を算出する第１算出手段と、 前記第１算出手段で得られた前記印加位置と前記複数の
   検出部の各々までの距離とに基づいて各検出部に対応す
   る駆動レベルを決定する決定手段と、 前記決定手段で決定された複数の駆動レベルで前記振動
   発生手段を順次駆動して前記伝達板に振動を印加し、各
   駆動レベルに対応する検出部によって振動を検出して振
   動の印加位置を算出する第２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】 前記第１算出手段は、前記検出手段が有
   する検出部の総数よりも少ない数の検出部を用いて振動
   の印加位置を算出す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】 前記検出手段は、検出部によって検出さ
   れた振動波形に基づいて振動の到達を示す信号を発生す
   る検出回路と、該検出回路を前記複数の検出部によって
   共有すべく、該検出回路と該複数の検出部の各々との接
   続を順次切り替えて該検出回路を各検出部に時分割に割
   り当てる接続手段とを備えることを特徴とする請求項１
   に記載の座標入力装置。
4. 【請求項４】 前記第２算出手段は、前記決定手段で決
   定された駆動レベルの一つを前記振動発生手段に設定す
   ると共に、当該駆動レベルに対応する検出部を前記接続
   手段を介して前記検出回路に接続することで、順次各検
   出部による振動の検出を行うことを特徴とする請求項３
   に記載の座標入力装置。
5. 【請求項５】 前記検出手段の検出回路は、前記複数の
   検出部の各々より提供された振動波形信号より群速度に
   基づく振動到達タイミングと位相速度に基づく振動到達
   タイミングを検出し、 前記第１算出手段及び前記第２算出手段は、前記検出手
   段で検出された振動到達タイミングに基づいてえられる
   群遅延時間と位相遅延時間とに基づいて振動の印加位置
   を算出することを特徴とする請求項４に記載の座標入力
   装置。
6. 【請求項６】 前記第２算出手段で算出された印加位置
   に基づく座標値を検出結果として出力する出力手段を更
   に備えることを特徴とする請求項１に記載の座標入力装
   置。
7. 【請求項７】 前記決定手段は、前記複数の検出部によ
   って検出される振動波形のエンベロープ出力のレベル
   が、当該装置の電源電圧のほぼ中央の値となるように各
   検出部に対応する駆動レベルを決定することを特徴とす
   る請求項１に記載の座標入力装置。
8. 【請求項８】 前記決定手段は、印加位置から検出部ま
   での各距離に対応する駆動レベルを記憶したテーブルを
   備え、該テーブルを参照して各検出部に対応する駆動レ
   ベルを決定することを特徴とする請求項１に記載の座標
   入力装置。
9. 【請求項９】 振動を発生する振動発生手段と、 前記振動発生手段より伝達板に印加された振動を、該伝
   達板の複数箇所に設けられた複数の検出部を用いて検出
   する検出手段と、 前記複数の検出部の各々に所定の増幅度を設定し、前記
   振動発生手段を駆動してこれを前記検出手段にて検出す
   ることにより、当該振動の印加位置を算出する第１算出
   手段と、 前記第１算出手段で得られた印加位置と前記複数の検出
   部の各々までの距離とに基づいて各検出部に対する増幅
   度を決定する決定手段と、 前記複数の検出部の各々に前記決定手段で決定された増
   幅度を設定し、前記振動発生手段を駆動して得られた信
   号を検出して当該振動の印加位置を算出する第２算出手
   段とを備えることを特徴とする座標入力装置。
10. 【請求項１０】 前記第１算出手段は、前記検出手段が
    有する検出部の総数よりも少ない数の検出部を用いて振
    動の印加位置を算出することを特徴とする請求項９に記
    載の座標入力装置。
11. 【請求項１１】 前記検出手段は、検出部によって検出
    された振動波形に基づいて振動の到達を示す信号を発生
    する検出回路を、前記複数の検出部の各々に対して個別
    に備えることを特徴とする請求項９に記載の座標入力装
    置。
12. 【請求項１２】 前記検出手段の検出回路は、前記複数
    の検出部の各々より提供された振動波形信号より群速度
    に基づく振動到達タイミングと位相速度に基づく振動到
    達タイミングを検出し、 前記第１算出手段及び前記第２算出手段は、前記検出手
    段で検出された振動到達タイミングに基づいてえられた
    群遅延時間と位相遅延時間とに基づいて振動の印加位置
    を算出することを特徴とする請求項１１に記載の座標入
    力装置。
13. 【請求項１３】 前記決定手段は、前記複数の検出部に
    よって検出される振動波形のエンベロープ出力のレベル
    が、当該装置の電源電圧のほぼ中央の値となるように各
    検出部に対応する増幅度を決定することを特徴とする請
    求項９に記載の座標入力装置。
14. 【請求項１４】 前記決定手段は、印加位置から検出部
    までの各距離に対応する駆動レベルを記憶したテーブル
    を備え、該テーブルを参照して各検出部に対応する増幅
    度を決定することを特徴とする請求項９に記載の座標入
    力装置。
15. 【請求項１５】 指定された駆動レベルによって振動出
    力のレベルが可変な振動発生手段と、該振動発生手段よ
    り伝達板に印加された振動を該伝達板の複数箇所に設け
    られた複数の検出部を用いて検出する検出手段とを備え
    る座標入力装置の制御方法であって、 所定の駆動レベルで前記振動発生手段を駆動してこれを
    前記検出手段にて検出することにより、当該振動の印加
    位置を算出する第１算出工程と、 前記第１算出工程で得られた前記印加位置と前記複数の
    検出部の各々までの距離とに基づいて各検出部に対応す
    る駆動レベルを決定する決定工程と、 前記決定工程で決定された複数の駆動レベルで前記振動
    発生手段を順次駆動して前記伝達板に振動を印加し、各
    駆動レベルに対応する検出部によって振動を検出して振
    動の印加位置を算出する第２算出工程とを備えることを
    特徴とする座標入力装置の制御方法。
16. 【請求項１６】 前記第１算出工程は、前記検出手段が
    有する検出部の総数よりも少ない数の検出部を用いて振
    動の印加位置を算出することを特徴とする請求項１５に
    記載の座標入力装置の制御方法。
17. 【請求項１７】 振動を発生する振動発生手段と、前記
    振動発生手段より伝達板に印加された振動を該伝達板の
    複数箇所に設けられた複数の検出部を用いて検出する検
    出手段とを備えた座標入力装置の制御方法であって、 前記複数の検出部の各々に所定の増幅度を設定し、前記
    振動発生手段を駆動してこれを前記検出手段にて検出す
    ることにより、当該振動の印加位置を算出する第１算出
    工程と、 前記第１算出工程で得られた印加位置と前記複数の検出
    部の各々までの距離とに基づいて各検出部に対する増幅
    度を決定する決定工程と、 前記複数の検出部の各々に前記決定工程で決定された増
    幅度を設定し、前記振動発生手段を駆動して得られた信
    号を検出して当該振動の印加位置を算出する第２算出工
    程とを備えることを特徴とする座標入力装置の制御方
    法。
18. 【請求項１８】 前記第１算出工程は、前記検出手段が
    有する検出部の総数よりも少ない数の検出部を用いて振
    動の印加位置を算出することを特徴とする請求項１７に
    記載の座標入力装置の制御方法。
19. 【請求項１９】 指定された駆動レベルによって振動出
    力のレベルが可変な振動発生手段と、該振動発生手段よ
    り伝達板に印加された振動を該伝達板の複数箇所に設け
    られた複数の検出部を用いて検出する検出手段とを備え
    た座標入力装置を制御するための制御プログラムを格納
    したコンピュータ可読メモリであって、該制御プログラ
    ムがコンピュータを、 所定の駆動レベルで前記振動発生手段を駆動してこれを
    前記検出手段にて検出することにより、当該振動の印加
    位置を算出する第１算出手段と、 前記第１算出手段で得られた前記印加位置と前記複数の
    検出部の各々までの距離とに基づいて各検出部に対応す
    る駆動レベルを決定する決定手段と、 前記決定手段で決定された複数の駆動レベルで前記振動
    発生手段を順次駆動して前記伝達板に振動を印加し、各
    駆動レベルに対応する検出部によって振動を検出して振
    動の印加位置を算出する第２算出手段として機能させる
    ことを特徴とするコンピュータ可読メモリ。
20. 【請求項２０】 振動を発生する振動発生手段と、該振
    動発生手段より伝達板に印加された振動を該伝達板の複
    数箇所に設けられた複数の検出部を用いて検出する検出
    手段とを備えた座標入力装置を制御する制御プログラム
    を格納したコンピュータ可読メモリであって、該制御プ
    ログラムがコンピュータを、 前記複数の検出部の各々に所定の増幅度を設定し、前記
    振動発生手段を駆動してこれを前記検出手段にて検出す
    ることにより、当該振動の印加位置を算出する第１算出
    手段と、 前記第１算出手段で得られた印加位置と前記複数の検出
    部の各々までの距離とに基づいて各検出部に対する増幅
    度を決定する決定手段と、 前記複数の検出部の各々に前記決定手段で決定された増
    幅度を設定し、前記振動発生手段を駆動して得られた信
    号を検出して当該振動の印加位置を算出する第２算出手
    段ととして機能させることを特徴とするコンピュータ可
    読メモリ。