JPH10307669A

JPH10307669A - 座標入力装置及びその制御方法

Info

Publication number: JPH10307669A
Application number: JP11986797A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Tanaka; 淳田中; Hajime Sato; 肇佐藤; Yuichiro Yoshimura; 雄一郎吉村; Katsuyuki Kobayashi; 克行小林; Ryozo Yanagisawa; 亮三柳沢
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-05-09
Filing date: 1997-05-09
Publication date: 1998-11-17

Abstract

(57)【要約】【課題】振動入力位置や筆圧、ペン角度等の入力状態に
係わらず、安定した良好な入力感が得られる座標入力装
置を提供する。【解決手段】振動ペンから振動伝達板に入力された振動
が振動センサに到達するまでの遅延時間に基づいて入力
座標を獲得する座標入力装置において、演算制御回路１
は振動ペンを第１の駆動レベルで駆動する。窓信号発生
回路３５は、振動センサからの信号から検出されるエン
ベロープのレベルが検出閾値を越えた場合に、有意な信
号を検出したとして窓信号を生成し、これに基づいてｔ
ｐ、ｔｇの各遅延時間が獲得される。レベル判定回路４
０は、エンベロープのレベルが判定閾値を越えたか否か
を判定し、越えたと判定された場合には、演算制御回路
１が振動ペンの駆動レベルを、第１の駆動レベルよりも
低い第２の駆動レベルで駆動してｔｐ、ｔｇの獲得を行
なう。

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及びそ
の制御方法に関する。特に、振動ペンから入力された弾
性波振動を振動伝達板に複数設けられたセンサにより検
出し、この弾性波振動の伝達時間に基づいて当該振動入
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、特公平５
−６２７７１で開示されているように、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る。この種の座標入力装置によ
れば、タブレット上にマトリクス状電線等の細工が不要
となるので、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、他の座標検出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】一般的な超音波による座標入力装置の構成
では、振動伝達板上に複数個の圧電素子等、機械的振動
を電気信号に変換する振動センサが固定され、振動ペン
による振動の発生時点から各振動センサによって当該振
動が検出されるまでの時間を測定し、その測定結果に基
づいて振動入力位置が算出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】振動センサにより検出
された信号は、微弱なものであり、そのまま信号処理を
行うのには適していないため、前置増幅器を用いて増幅
するのが一般的である。通常、前置増幅器の利得は、検
出信号の最大値が処理回路の電源電圧内に収まるように
設定される。

【０００５】ところで、このような弾性波利用の座標入
力装置においては、振動伝達距離、筆圧、ペン角度、各
部品ばらつき等により、検出信号レベルが非常に大きく
変化する。通常、信号検出のための閾値は、これら要因
による変動幅と、電磁的なノイズレベル、電源電圧を考
慮して決定される。

【０００６】しかしながら、板波Ａ０波を利用した座標
入力装置の場合、不要振動であるＳ０波が発生し、この
不要振動の最高レベルによって、Ａ０波検出の最低検出
レベル（検出閾値）が制限されることになる。

【０００７】Ｓ０波のレベルは、一般にＡ０波の３％〜
９％程度であり、通常の電磁ノイズレベルと比べると非
常に大きい。しかしながら、このＳ０波を検出してしま
わないように検出閾値の設定を行うと、検出対象振動で
あるＡ０波の有効な信号振幅範囲が非常に狭いものにな
ってしまう。このため、上記の変動要因（振動伝達距
離、筆圧、ペン角度等）により、Ａ０波が検出閾値を越
えにくくなる場合が発生し、入力がしづらく、入力感が
悪くなるという問題があった。

【０００８】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
あり、振動入力位置や筆圧、ペン角度等の入力状態に係
わらず、安定した良好な入力感が得られる座標入力装置
及びその制御方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【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ている。
すなわち、振動源から振動伝達板上に入力された振動が
振動検出手段に到達するまでの遅延時間に基づいて当該
振動の入力位置を獲得する座標入力装置であって、前記
振動源を第１の駆動レベルで駆動し、前記振動検出手段
よりの検出信号に基づいて座標検出用の信号を発生する
第１駆動手段と、前記振動検出手段が検出した検出信号
が第１の閾値を越えたか否かを判定する判定手段と、前
記検出信号が前記第１の閾値を越えたと判定された場
合、前記振動源を前記第１の駆動レベルよりも低い第２
の駆動レベルで駆動し、前記振動検出手段よりの検出信
号に基づいて座標検出用の信号を発生する第２駆動手段
とを備える。

【００１０】また、上記の目的を達成するための本発明
の座標入力装置の制御方法は以下の工程を備えるもので
ある。すなわち、振動源から振動伝達板上に入力された
振動が振動検出手段に到達するまでの遅延時間に基づい
て当該振動の入力位置を獲得する座標入力装置の制御方
法であって、前記振動源を第１の駆動レベルで駆動し、
前記振動検出手段よりの検出信号に基づいて座標検出用
の信号を発生する第１駆動工程と、前記振動検出手段が
検出した検出信号が第１の閾値を越えたか否かを判定す
る判定工程と、前記検出信号が前記第１の閾値を越えた
と判定された場合、前記振動源を前記第１の駆動レベル
よりも低い第２の駆動レベルで駆動し、前記振動検出手
段よりの検出信号に基づいて座標検出用の信号を発生す
る第２駆動工程とを備える。

【００１１】

【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。

【００１２】図１は本実施形態による座標入力装置の構
成を表すブロック図である。図中１は装置全体を制御す
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内に格納され、
演算制御回路１より出力されるペン駆動信号により、ペ
ン３内の、振動子（ＰＺＴなどの圧電素子）４を駆動す
る。振動子４で発生した振動は、ホーンを通過し、ペン
先５を振動させる。８はガラス板等、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。実際には、図
示に実線で示す符号Ａの領域（以下有効エリア）内を振
動ペン３で指定することで座標入力を行う。

【００１３】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。

【００１４】センサ６ａ〜６ｄで検出された振動は、前
置増幅器１２ａ〜１２ｄで増幅され信号波形検出回路９
に入力される。１１は液晶表示器等のディスプレイであ
り、振動伝達板の背後に配置されている。振動ペン３に
より指示された座標値を演算制御回路がパーソナルコン
ピュータ等のホスト機器（不図示）に出力し、ホスト機
器は、同座標に基づいて、ディスプレイ駆動回路１０を
駆動し、あたかも紙にペンで筆記しているように表示を
行うことが可能になっている。

【００１５】なお、振動子４の振動周波数は振動伝達板
８に板波を発生することができる値に選択される。従っ
て、振動伝達板８を伝播する弾性波は板波となり、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。

【００１６】演算制御回路１は所定周期毎（例えば１０
ｍｓ毎）に座標取得動作を繰り返し、座標出力を行う。
座標取得動作においては、複数のセンサを順次選択し、
各センサに対し、弾性波の到達遅延時間検出を行う。到
達遅延時間は、板波の群速度に基づく、群遅延時間ｔｇ
と、位相速度に基づく位相遅延時間ｔｐがあり、両遅延
時間を基に、入力ペンと各センサまでの距離を算出す
る。

【００１７】図２は信号波形検出回路９の構成を示すブ
ロック図である。また、図３は本実施形態における信号
処理を説明する図である。

【００１８】遅延時間測定において、まず、演算制御回
路１は、センサセレクト信号をセンサ選択回路３１に対
し出力し、一つのセンサを選択する。次に演算制御回路
１は、ペン駆動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。

【００１９】振動センサ６ａ〜６ｄの各出力信号は、前
置増幅回路１２ａ〜１２ｄにより所定のレベルまで増幅
される（信号４２）。増幅された信号は、上述のように
センサ選択回路３１で選択され、絶対値回路３２と帯域
通過フィルタ３７に入力される。絶対値回路に入力され
た信号は、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３３に入力され、検出信号のエンベロー
プのみが取り出される（信号４２１）。エンベロープ信
号は、２回微分回路３４と、検出窓信号ｔｗを生成する
窓信号発生回路３５と、レベル判定回路４０に入力され
る。

【００２０】窓信号発生回路３５は信号の検出判定を兼
ねており、検出閾値（後述）にその閾値が設定されたコ
ンパレータよりなる。そして、入力されたエンベロープ
信号（信号４２１）が検出閾値を超えたときに検出窓信
号（信号４６）を出力する。この検出窓信号をイネーブ
ル信号として、コンパレータで構成されたｔｇ信号検出
回路３６が２回微分回路３４からの信号４３の一部を通
過させｔｇ信号（信号４９）を生成し波形成型回路３９
へ入力する。

【００２１】一方、帯域通過フィルタ３７より得られる
信号（信号４４）は、コンパレータにより構成されたｔ
ｐ信号検出回路３８を経て、波形整形回路３９に入力さ
れる。ｔｐ信号検出回路３８は、上記の検出窓信号（信
号４６）に基づいて、ｔｐ信号（信号４７）を生成し、
これを波形成型回路３９へ入力する。

【００２２】波形整形回路３９は入力されたｔｇ信号と
ｔｐ信号を整形し、それぞれの信号の到着タイミングを
示す信号として演算制御回路１へ出力する。演算制御回
路１は、上記パルス信号の時間幅を内部カウンタにより
計時し後述する方法により、距離を算出する。なお、波
形整形回路３９では、ＣＰＵにおいて時間検出が可能な
ように、第３図のペン駆動信号４１からＴｐ信号（およ
びＴｇ信号）の検出点までの長いパルスを発生する。す
なわち、波形整形回路３９に入力されるＴｐ、Ｔｇ信号
と、波形整形回路３９より出力されるＴｐ、Ｔｇ信号と
は、時間情報は同じで異なる形のパルス信号である。

【００２３】一方、エンベロープ信号はレベル判定回路
４０にも入力される。ここでは、判定閾値（後述）が設
定されており、入力信号が所定レベルを超えているか否
かが検出される。レベル判定回路４０による判定結果
は、判定信号として演算制御回路１に入力される。演算
制御回路１では、この判定結果に基づき、ペン３の駆動
レベル（Ｌｏｗ駆動レベルかＨｉｇｈ駆動レベルか）を
切り換える。

【００２４】次に、上述の窓信号発生回路３５で用いら
れる検出閾値と、レベル判定回路４０で用いられる判定
閾値について説明する。図４は本実施形態による検出閾
値を説明する図である。

【００２５】信号検出レベルを、筆圧、角度等の仕様か
ら図４の曲線１０１で示すレベルに設定する。このレベ
ルを検出信号が超えたときに信号検出とし、信号到達の
遅延時間を計測する。すなわち、窓信号発生回路３５に
おいて、入力されたエンベロープ信号４２１がこの検出
閾値を越えた場合に、ｔｇ信号、ｔｐ信号の検出が行な
われることになる。なお、この検出レベルの閾値（曲線
１０１、以下、検出閾値レベル１０１という）は、距離
（つまり、時間）に対して、減衰する曲線に設定されて
いる。検出閾値は、Ｌｏｗ駆動時のＳ０の最高レベル以
上（当然他のノイズレベルより上でなくてはいけない）
に設定されていれば良い。当然、低い方が入力しやすい
ので（低レベルのときでも入る）出来る限り低い方が好
ましい。なお、図４の横軸は時間に換算することができ
る。ただし、Ｔｐは連続でないのでそのままでは対応し
ないが、Ｔｇには対応する。図４の横軸に相当する時間
は、構成（使用周波数、板厚等）によって伝播速度が異
なるが、Ｖｇが２００［ｍ／ｓｅｃ］程度であるので、
数十μ秒〜２００μ秒程度となる。

【００２６】ここで、このペン駆動信号のレベルを電源
電圧で駆動（Ｈｉｇｈ駆動）すると、角度、温度、場
所、筆圧などの条件が変動した際に、不要振動のＳ０の
検出レベルが、最大で曲線１０２で示されるレベルまで
上昇することがあるとする。このような不要振動が発生
すると、当然先の検出閾値レベル１０１を超えているた
め、正規の信号が検出されず、誤った検出がなされてし
まう。

【００２７】この誤検出を避けるために、本実施形態で
は、Ａ０／Ｓ０比で決定される判定閾値を設け、検出さ
れた信号のレベルがこの判定閾値を越えた場合には、ペ
ン３の駆動信号レベルを下げて駆動（Ｌｏｗ駆動）を行
う。

【００２８】まず、Ｈｉｇｈ駆動を行い、検出閾値を超
えるか否かで信号検出を判定する。信号が検出閾値を超
えていた場合、さらに、その信号レベルが判定閾値に達
しているか判定する。

【００２９】判定閾値は検出閾値を越える最大のＳ０レ
ベルが発生するときの、Ａ０レベルにたいして設定され
る。機器の構成によって異なるが、Ｓ０／Ａ０比は３％
〜９％程度であるので、各距離の最大のＳ０レベルにた
いして、その機器の前記比率によって決まるＡ０レベル
を判定閾値として設定する。つまり、判定閾値を越える
Ａ０レベルの信号が検出された場合には、不要振動が検
出閾値を越えてしまう可能性が高く、不要振動Ｓ０が誤
検出されてしまう可能性が大きい。そこで、検出信号レ
ベルが、判定閾値を超えた場合には、ペン４の駆動レベ
ルを下げて、再度駆動を行う。例えば、Ｈｉｇｈ駆動に
対し６［ｄＢ］下げた駆動を行えば、Ｓ０の最大レベル
と検出閾値のレベルとの比が６［ｄＢ］以内であれば、
Ｓ０は確実に検出閾値以下になる。なお、Ｓ０／Ａ０比
は機器の構成（伝播体厚み、材質、検出手法等々）によ
って、異なった値となる。ある構成が決まったときに、
その構成で見込まれる最大のＳ０／Ａ０比で判定閾値が
決定される。

【００３０】このようにして、再度Ｌｏｗレベルでペン
４を駆動し、得られた信号（エンベロープ信号４２１）
が検出閾値を超え、判定閾値を超えていなければ、Ａ０
波の正規の検出が行なわれる。

【００３１】通常、信号の範囲（ダイナミックレンジ）
は電源電圧内で大きくとる方がノイズ等に対し有利であ
る。そこで図４に示すように、Ｌｏｗ駆動時の、前置増
幅器からの出力信号レベルの上限が、ペンセンサ間距離
の最近点で最大になるように設定する（曲線１０３）。
このときＨｉｇｈ駆動で得られる信号レベルは電源電圧
で飽和する領域が存在するが、そのようなときはＬｏｗ
駆動での信号を用いるので、検出に影響はない。

【００３２】このときの不要振動Ｓ０はＨｉｇｈ駆動に
たいして決まるので、判定閾値はＨｉｇｈ駆動時のＳ０
の最大値にたいしてＳ０／Ａ０比で決定すれば良いが、
Ｈｉｇｈ駆動時のＡ０は飽和する領域があり、閾値の設
定は不安定になるため、ＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベル
のレベル比分（本実施形態では−６［ｄＢ］）低い判定
閾値を設定するのが好ましい。このときは、ほぼＬｏｗ
レベルのＡ０上限値が判定閾値となる。

【００３３】なお、本実施形態において、窓信号発生回
路３５とレベル判定回路４０において使用される検出閾
値と判定閾値は、振動ペン３を駆動してからの時間の経
過に従って図４の如く変化する。従って、本実施形態で
は、演算制御回路１のＣＰＵが窓信号発生回路４５及び
レベル判定回路４０に対して図４に示すような検出閾値
と判定閾値を設定する（図２では信号線の表示を省略し
てある）。

【００３４】図９は演算制御回路１による閾値の設定を
行なうための構成を説明する図である。演算制御回路１
のＣＰＵは、ペン駆動信号を出力してからの時間の経過
に従って、図４に示すような検出閾値１０１の値を窓信
号発生回路３５に出力する。窓信号発生回路３５では、
ラッチ３５１がこの検出閾値をラッチし、その出力がＤ
／Ａコンバータ３５２に入力される。Ｄ／Ａコンバータ
３５２は検出閾値を電圧値に変換して比較器３５３に供
給する。比較器３５３は入力されたエンベロープ信号と
Ｄ／Ａコンバータ３５２よりの電圧値とを比較し、比較
結果を窓信号生成部３５４に出力する。窓信号生成部３
５４は、比較結果信号に従って窓振動を生成し、出力す
る。

【００３５】また、レベル判定回路４０も同様の構成を
有し、ラッチ４０１がＣＰＵよりの判定閾値を保持し、
Ｄ／Ａコンバータ４０２がこれを電圧値に変換する。比
較器４０３は入力されたエンベロープ信号とＤ／Ａコン
バータ４０２よりの電圧値とを比較し、その結果をレベ
ル判定信号として出力する。なお、距離（時間に）によ
って判定閾値を可変とするには、上記構成の他に、第２
図の窓信号発生回路３５、および、レベル判定回路４０
において、ＣＲの充放電回路を用いて、閾値の可変を行
なうようにしても良い。

【００３６】図５は本実施形態による座標検出処理の手
順を説明するフローチャートである。なお、以下で説明
する制御手順を実現する制御プログラムは、例えば演算
制御回路１内のＲＯＭ（不図示）に格納され、ＣＰＵ
（不図示）によって実行される。

【００３７】まずステップＳ１において、振動ペン３の
振動子駆動回路２をＨｉｇｈレベルで駆動する。駆動
後、ステップＳ２において、検出閾値を超えたエンベロ
ープ信号が検出されたか否かを判定する。検出されてい
なければペンアップと判断し、何の処理も行なわずにメ
インの処理に戻る。検出閾値を越えるエンベロープが検
出された場合は、ステップＳ３において、そのレベルが
判定閾値を越えるか否かの判定を行う。判定閾値をオー
バーしていない場合にはステップＳ６へ進み、その検出
された信号を採用してｔｐ、ｔｇを得る。

【００３８】ステップＳ３において、当該検出信号のレ
ベルが判定閾値を越えたと判定された場合は、ステップ
Ｓ４へ進み、振動ペン３の振動子駆動回路２をＬｏｗレ
ベルで駆動する。そして、ステップＳ５において検出閾
値を越えるレベルが検出されれば、ステップＳ６でその
信号を採用してｔｐ、ｔｇを算出する。もし、検出閾値
を越える信号が検出されなければペンアップとしてメイ
ンの処理に戻る。

【００３９】なお、上記フローチャートでは、Ｌｏｗレ
ベル駆動後において信号レベルが判定閾値を越えるか否
かのレベル判定を行っていない。これは、設計上そのよ
うな組み合わせが発生することがない（すなわち、Ｌｏ
ｗ駆動によって判定閾値を越える信号が検出されること
が無い）からである。しかし、機器の誤動作等の懸念が
ある場合には、Ｌｏｗ駆動検出後においてもレベル判定
を行い、もしレベルオーバーの様なことがあれば機器の
異常として処理する（例えば、ユーザに報知する）よう
にしても良い。

【００４０】また、ステップＳ４では、信号レベルが判
定閾値を超えていた場合に、ペン駆動レベル切り替え信
号を発生し、ペン駆動レベルをＬｏｗ駆動レベルに設定
して、再度ペン駆動信号を発生することを行なう。以
下、駆動レベルを切り換えるための回路構成を説明す
る。図６はペン駆動レベルを切り換えることが可能なペ
ン駆動回路の一構成例を示す図である。

【００４１】演算制御回路１より、ペン駆動レベル切り
替え信号が与えられ、この信号レベルにより、Ｔｒ１の
オン・オフが切り替えられる。Ｔｒ１がオフのときは、
振動子駆動用のＴｒ３，Ｔｒ４に電源レベルが供給され
る（Ｈｉｇｈ駆動レベル）。また、Ｔｒ１がオンする
と、Ｔｒ２にはｒ１，ｒ２で決まる電圧（Ｌｏｗ駆動レ
ベル）が与えられ、振動子駆動用のＴｒ３，Ｔｒ４にそ
の電圧が供給される。以上のように、ペン駆動レベル切
り替え信号によって駆動レベルが決定されてから、ペン
駆動信号が与えられ、各駆動レベルによる振動子の駆動
が実現される。

【００４２】上記のような動作を、他のセンサに対して
も行い、ペンから各センサまでの距離を算出する。

【００４３】次に、ステップＳ６において検出されたｔ
ｇ、ｔｐを用いて、各センサと入力点との距離が算出さ
れ、これを元に入力座標が算出されることになる。以
下、座標算出の手順を簡単に説明する。振動ペン３から
振動伝達板８に伝達された超音波振動波、振動センサ６
ａ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。図３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。この実
施形態で用いられている振動は板波であるため、振動伝
達板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。群速度Ｖｇ及び位相速度Ｖｐから
振動ペン３と振動センサ６ａ間の距離をより正確に検出
することができる。

【００４４】まず、エンベロープ４２１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
えば変極点や図示４３で示す信号のようにピークを検出
すると、振動ペン３及び振動センサ６ａの間の距離は、
その振動伝達時間とｔｇとして、ｄ＝Ｖｇ・ｔｇ（１）で与えられる。なお、本実施形態では、エンベロープ４
２１の特定の波形上の点として、２回微分信号４３の窓
信号内における最初のゼロクロス点を用いる。

【００４５】次に、位相波形信号４２２の特定の検出
点、窓信号４６後の最初のゼロクロス点までの時間をｔ
ｐ（信号４７）とすれば、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。

【００４６】前記（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。

【００４７】ここで、Ｎは“０”以外の実数であり、適
当な値を用いる。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。

【００４８】図７は振動入力点と各振動センサ迄の距離
を元に振動入力点の座標を算出する方法を説明するため
の図である。距離ｄａ〜ｄｄに基づき、図５のように振
動ペン３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。

【００４９】ｘ＝（ｄａ＋ｄｂ）・（ｄａ−ｄｂ）／２Ｘ（４）またはｘ＝（ｄｃ＋ｄｄ）・（ｄｃ−ｄｄ）／２Ｘ（５）ｙ＝（ｄａ＋ｄｃ）・（ｄａ−ｄｃ）／２Ｙ（６）またはｙ＝（ｄｂ＋ｄｄ）・（ｄｂ−ｄｄ）／２Ｙ（７）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。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。

【００５０】以上説明したように、上記実施形態によれ
ば、Ｈｉｇｈレベル駆動によって信号のダイナミックレ
ンジを大きくとることにより、筆圧や伝播距離によって
信号レベルが低下しても安定した検出を行なえる。ま
た、Ｈｉｇｈレベル駆動によって検出を行なったのでは
不要振動を検出してしまう可能性が高い場合には、Ｌｏ
ｗレベル駆動に切り替えて信号検出を行なうので、誤検
出が防止できる。

【００５１】すなわち、不要振動を誤検出する可能性を
判定し、これに基づいて振動ペンの駆動レベルを切り替
えるので、使用状況によらず安定した検出が可能とな
る。

【００５２】［他の実施形態］上記実施形態中では、電
源電圧による駆動（Ｈｉｇｈレベル駆動）とそれより６
［ｄＢ］ダウンした電圧による駆動（Ｌｏｗレベル駆
動）の２種を用いて駆動する方法を述べたが、もちろん
これに限定されるものではない。

【００５３】また、Ｓ／Ｎが許すような場合は、駆動レ
ベルではなく、振動センサよりの信号を増幅する前置増
幅器１２ａ〜１２ｄのアンプゲインを複数用意し、上記
実施形態と同様に構成できることは当業者には明らかで
ある。

【００５４】また、入力領域が大きくなったような場
合、ペン・センサ間距離が長くなり、Ａ０信号がノイズ
レベルに近づいたり、同レベルになってしまう可能性が
ある。検出レベルが非常に小さいときには、Ｓ／Ｎ比が
悪化し、正常な検出が困難になる。そのようなときに
は、距離によりさらに駆動レベルの組み合わせを切り替
えることで、同様な効果が得られる。

【００５５】図８は検出距離（検出時間）によって駆動
レベルの組み合わせを切り替える場合の検出閾値と信号
レベルを示す図である。距離Ｌの点での伝播時間をｔL
とすれば、ｔL以前では駆動レベルＭとＬの組み合わせ
で上記実施形態と同様の処理を行なう。また、ｔL以降
では、駆動レベルＨとＭの組み合わせで上記実施形態と
同様の処理を行なう。

【００５６】すなわち、ｔL以前では、駆動レベルＭ
（中間レベル）でまずペン駆動を行う。検出閾値８０１
を超えた信号が検出された場合、判定閾値８０３との比
較を行ない、検出信号がこれを超えていなければ、その
ときの値をそのまま採用する。もし超えている場合に
は、駆動レベルをＬ（低レベル）として再駆動を行う。

【００５７】一方、時間ｔLを超えたときには、その時
点でいったん測定を終了し、今度はレベルＨ（高レベ
ル）で最初の駆動を行う。そして同様に、検出閾値８０
５を越える信号が検出されたかどうか、検出された信号
のレベルが判定閾値８０７を超えていないかどうか監視
し、判定閾値を超える信号が検出された場合には、レベ
ルＭで再駆動を行いデータを得る。

【００５８】このように距離等に応じて駆動レベルの組
み合わせを複数設けることで、Ｓ０等の不要振動、また
ノイズなどの振動によるダイナミックレンジ低下を防止
でき、より入力感の良い入力同値を提供できる。

【００５９】以上説明したように、上記各実施形態によ
れば、検出閾値を設けて振動センサからの信号の検出を
行ない、検出された信号が判定閾値を越えるか否かによ
って振動ペンの駆動レベルを切り替えることにより、見
掛け上のダイナミックレンジを広げることが可能とな
る。すなわち、Ｈｉｇｈレベル駆動で発生が見込まれ
る、不要信号（Ｓ０）より低いレベルの、検出対象信号
（Ａ０）が検出可能になる。Ｈｉｇｈレベル駆動であっ
ても、筆圧等が弱い場合、Ａ０信号が最大のＳ０信号よ
り小さいい場合がある。このような場合でも検出閾値
は、最大のＳ０より低く設定されているので、検出可能
となる。一方、Ｈｉｇｈレベル駆動時に筆圧などが大き
い場合、Ｓ０が検出閾値を越えるが、この場合にはＬｏ
ｗレベル駆動で検出が行なわれるので、Ｓ０も検出閾値
以下になりＡ０を検出することができる。従って、見か
け上、検出信号に対するダイナミックレンジが広げられ
たのと同じこととなる。このため、不要信号以下の検出
対象信号の検出が可能になるため、低筆圧入力が可能に
なると同時に、部品ばらつきなどに対する許容値が広が
り、製品を安価に提供可能となる。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、振
動入力位置や筆圧、ペン角度等の入力状態に係わらず、
安定した良好な入力感が得られるようになる。

【００６７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態による座標入力装置の構成を表すブ
ロック図である。

【図２】信号波形検出回路９の構成を示すブロック図で
ある。

【図３】本実施形態における信号処理を説明する図であ
る。

【図４】本実施形態による検出閾値を説明する図であ
る。

【図５】本実施形態による座標検出処理の手順を説明す
るフローチャートである。

【図６】ペン駆動レベルを切り換えることが可能なペン
駆動回路の一構成例を示す図である。

【図７】振動入力点と各振動センサ迄の距離を元に振動
入力点の座標を算出する方法を説明するための図であ
る。

【図８】検出距離（検出時間）によって駆動レベルの組
み合わせを切り替える場合の検出閾値と信号レベルを示
す図である。

【図９】演算制御回路による閾値の設定を行なうための
構成を説明する図である。

【符号の説明】

１演算制御回路２振動子駆動回路３振動子入力ペン４振動子５ペン先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

───────────────────────────────────────────────────── 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

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動源から振動伝達板上に入力された振
動が振動検出手段に到達するまでの遅延時間に基づいて
当該振動の入力位置を獲得する座標入力装置であって、前記振動源を第１の駆動レベルで駆動し、前記振動検出
手段よりの検出信号に基づいて座標検出用の信号を発生
する第１駆動手段と、前記振動検出手段が検出した検出信号が第１の閾値を越
えたか否かを判定する判定手段と、前記検出信号が前記第１の閾値を越えたと判定された場
合、前記振動源を前記第１の駆動レベルよりも低い第２
の駆動レベルで駆動し、前記振動検出手段よりの検出信
号に基づいて座標検出用の信号を発生する第２駆動手段
とを備えることを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】前記第１の閾値は、前記第２の駆動レベ
ルで前記振動源を駆動した場合の、最大の信号値である
ことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
【請求項３】前記判定手段は、前記振動源を駆動した
時点よりの時間の経過に基づいて前記第１の閾値を変化
させることを特徴とする請求項１に記載の座標入力装
置。
【請求項４】前記第１駆動手段は、前記振動源を所定
の駆動レベルで駆動し、前記振動検出手段より得られた
信号を第１の増幅率で増幅して検出信号とし、前記第２駆動手段は、前記検出信号が前記第１の閾値を
越えたと判定された場合、前記振動源を前記所定の駆動
レベルで駆動し、前記振動検出手段より得られた信号を
前記第１の増幅率よりも低い第２の増幅率で増幅してこ
れを検出信号とすることを特徴とする請求項１に記載の
座標入力装置。
【請求項５】前記第１駆動手段及び前記第２駆動手段
は、前記振動検出手段より得られた信号が第２の閾値を
越えた場合に、当該信号を検出信号として用いることを
特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
【請求項６】前記第１の閾値は、前記第１の駆動レベ
ルにおける不要振動の最大値よりも、前記第１の駆動レ
ベルと第２の駆動レベルのレベル比分低い値に設定され
ることを特徴とする請求項５に記載の座標入力装置。
【請求項７】前記第１の閾値が前記第２の駆動レベル
によって得られる検出信号のほぼ最大値に設定されるこ
とを特徴とする請求項６に記載の座標入力装置。
【請求項８】前記第１及び第２駆動手段は、前記振動
源を駆動した時点よりの時間の経過に基づいて前記第２
の閾値を変化させることを特徴とする請求項５に記載の
座標入力装置。
【請求項９】前記第１の駆動レベルと第２の駆動レベ
ルに対応する駆動レベルの組み合わせを少なくとも２つ
以上有し、前記振動検出手段までの振動の到達遅延時間
に基づいて該駆動レベルの組み合わせを変更する変更手
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。
【請求項１０】振動源から振動伝達板上に入力された
振動が振動検出手段に到達するまでの遅延時間に基づい
て当該振動の入力位置を獲得する座標入力装置の制御方
法であって、前記振動源を第１の駆動レベルで駆動し、前記振動検出
手段よりの検出信号に基づいて座標検出用の信号を発生
する第１駆動工程と、前記振動検出手段が検出した検出信号が第１の閾値を越
えたか否かを判定する判定工程と、前記検出信号が前記第１の閾値を越えたと判定された場
合、前記振動源を前記第１の駆動レベルよりも低い第２
の駆動レベルで駆動し、前記振動検出手段よりの検出信
号に基づいて座標検出用の信号を発生する第２駆動工程
とを備えることを特徴とする座標入力装置の制御方法。
【請求項１１】前記第１の閾値は、前記第２の駆動レ
ベルで前記振動源を駆動した場合の、最大の信号値であ
ることを特徴とする請求項１０に記載の座標入力装置の
制御方法。
【請求項１２】前記判定工程は、前記振動源を駆動し
た時点よりの時間の経過に基づいて前記第１の閾値を変
化させる工程を含むことを特徴とする請求項１０に記載
の座標入力装置の制御方法。
【請求項１３】前記第１駆動工程は、前記振動源を所
定の駆動レベルで駆動し、前記振動検出手段より得られ
た信号を第１の増幅率で増幅して検出信号とし、前記第２駆動工程は、前記検出信号が前記第１の閾値を
越えたと判定された場合、前記振動源を前記所定の駆動
レベルで駆動し、前記振動検出手段より得られた信号を
前記第１の増幅率よりも低い第２の増幅率で増幅してこ
れを検出信号とすることを特徴とする請求項１０に記載
の座標入力装置の制御方法。
【請求項１４】前記第１駆動工程及び前記第２駆動工
程は、前記振動検出手段より得られた信号が第２の閾値
を越えた場合に、当該信号を検出信号として用いること
を特徴とする請求項１０に記載の座標入力装置の制御方
法。
【請求項１５】前記第２の閾値は、前記第１の駆動レ
ベルにおける不要振動の最大値と該第２の閾値の比が前
記第１の駆動レベルと第２の駆動レベルの比にほぼ一致
するように決定されることを特徴とする請求項１４に記
載の座標入力装置の制御方法。
【請求項１６】前記第１の閾値が前記第２の駆動レベ
ルによって得られる検出信号の最大値に基づいて設定さ
れ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。
【請求項１７】前記第１及び第２駆動工程は、前記振
動源を駆動した時点よりの時間の経過に基づいて前記第
２の閾値を変化させることを特徴とする請求項１４に記
載の座標入力装置の制御方法。
【請求項１８】前記第１の駆動レベルと第２の駆動レ
ベルに対応する駆動レベルの組み合わせを少なくとも２
つ以上有し、前記振動検出手段までの振動の到達遅延時
間に基づいて該駆動レベルの組み合わせを変更する変更
工程を更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の
座標入力装置の制御方法。
【請求項１９】振動源から振動伝達板上に入力された
振動が振動検出手段に到達するまでの遅延時間に基づい
て当該振動の入力位置を獲得する座標入力装置を制御す
るための制御プログラムを格納する記憶媒体であって、
該制御プログラムが、前記振動源を第１の駆動レベルで駆動し、前記振動検出
手段よりの検出信号に基づいて座標検出用の信号を発生
する第１駆動工程のコードと、前記振動検出手段が検出した検出信号が第１の閾値を越
えたか否かを判定する判定工程のコードと、前記検出信号が前記第１の閾値を越えたと判定された場
合、前記振動源を前記第１の駆動レベルよりも低い第２
の駆動レベルで駆動し、前記振動検出手段よりの検出信
号に基づいて座標検出用の信号を発生する第２駆動工程
のコードとを備えることを特徴とする記憶媒体。