JPH10320103A - Coordinate input device - Google Patents

Coordinate input device

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Publication number
JPH10320103A
JPH10320103A JP12460397A JP12460397A JPH10320103A JP H10320103 A JPH10320103 A JP H10320103A JP 12460397 A JP12460397 A JP 12460397A JP 12460397 A JP12460397 A JP 12460397A JP H10320103 A JPH10320103 A JP H10320103A
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JP
Japan
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vibration
wave
plate
oscillation source
input device
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Application number
JP12460397A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuichiro Yoshimura
雄一郎 吉村
Katsuyuki Kobayashi
克行 小林
Atsushi Tanaka
淳 田中
Hajime Sato
肇 佐藤
Ryozo Yanagisawa
亮三 柳澤
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPH10320103A publication Critical patent/JPH10320103A/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発振源の入力姿勢に関係なく、精度の高い座
標検出が可能な座標入力装置を提供することを課題とす
る。 【解決手段】 振動発振源3からの板波振動が振動伝達
板8に複数設けた振動センサ6a〜6d’により検出さ
れ、この振動伝達時間により発振源の位置座標が検出さ
れる。振動伝達板8の表面に設けられた振動センサ6a
〜6dは振動波の非対称波を高感度で検出し、側面に設
けられた振動センサ6a’〜6d’は、対称波を高感度
で検出する。発振源の姿勢で対称波、非対称波の振幅が
変化するので、それを検出することにより発振源の姿勢
に応じていずれかの振動センサが選定され、選定された
センサが検出する板波の伝達速度で座標演算が行なわれ
る。このような構成では、発振源の振動伝達板に対する
入力姿勢に無関係に、高精度の座標入力が可能になる。
(57) [Problem] To provide a coordinate input device capable of detecting coordinates with high accuracy regardless of the input attitude of an oscillation source. SOLUTION: A plate wave vibration from a vibration oscillation source 3 is detected by a plurality of vibration sensors 6a to 6d 'provided on a vibration transmission plate 8, and a position coordinate of the oscillation source is detected based on the vibration transmission time. Vibration sensor 6a provided on the surface of vibration transmission plate 8
To 6d detect the asymmetric wave of the vibration wave with high sensitivity, and the vibration sensors 6a 'to 6d' provided on the side face detect the symmetric wave with high sensitivity. Since the amplitudes of the symmetrical and asymmetrical waves change depending on the position of the oscillation source, by detecting this, one of the vibration sensors is selected according to the position of the oscillation source, and the transmission of the plate wave detected by the selected sensor is performed. The coordinate calculation is performed at the speed. With such a configuration, highly accurate coordinate input is possible regardless of the input attitude of the oscillation source with respect to the vibration transmission plate.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、座標入力装置、更
に詳細には、発振源から振動伝達板上に入力された弾性
波振動の振動伝達時間から指示点座標を検出する座標入
力装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coordinate input device, and more particularly to a coordinate input device for detecting a coordinate of a designated point from a vibration transmission time of an elastic wave vibration input from an oscillation source onto a vibration transmission plate. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、振動伝達板に圧電素子等を内
蔵した振動ペンにより振動入力を行い、振動伝達板に設
けた複数のセンサにより入力点の座標を検出する座標入
力装置が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a coordinate input device in which a vibration pen having a built-in piezoelectric element or the like in a vibration transmission plate is used to input vibration and a plurality of sensors provided on the vibration transmission plate detect coordinates of an input point. I have.

【0003】従来の板状の振動伝達板を伝播する振動を
検出する座標入力装置は、主に携帯用、デスクトップ用
の手書き入力用、ポインティングデバイスとして用いら
れることが多く、サイズは中型、小型のものが考案さ
れ、従って、振動ペンの入力板である振動伝達板に対す
る角度は、図12(a)に示すように、ポインタである
振動ペン3’を振動伝達板8に比較的垂直に近い立った
角度で用いられることを想定してハードウェア及びソフ
トウェアも開発されていた。しかし、上記座標入力装置
を上記のパーソナル用ではなく、会議等のプレゼンテー
ション用としてホワイトボードサイズのものを考えたと
き、座標を入力する者は、基本的に聴衆の方に向き、極
力身体が表示を遮らないようにするため、ポインター
(振動ペン、指示棒)をかなり振動伝達板に対してねか
せる必要がでてくる。これを従来の座標入力装置で実行
する場合、図12(b)に示すような振動ペン3’の角
度となる。
A conventional coordinate input device for detecting vibration propagating through a plate-shaped vibration transmission plate is often used mainly as a handwriting input device for a portable or desktop device, or as a pointing device. Therefore, the angle of the vibrating pen with respect to the vibration transmitting plate, which is the input plate, of the vibrating pen is relatively perpendicular to the vibration transmitting plate 8 as shown in FIG. Hardware and software have also been developed for use at different angles. However, when considering the coordinate input device not for personal use but for a whiteboard size for a presentation such as a meeting, the person who inputs the coordinates basically faces the audience and displays the body as much as possible. In order not to block the vibration, it is necessary to make the pointer (vibrating pen, pointing stick) considerably bounce against the vibration transmitting plate. When this is performed by a conventional coordinate input device, the angle of the vibrating pen 3 'is as shown in FIG.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述したよう
に、従来の振動伝達板に圧電素子等を内蔵した振動ペン
により振動入力を行い、振動伝達板に設けた複数のセン
サにより入力点の座標を検出する座標入力装置では、図
12(b)のような振動伝達板8に対して寝かせた角度
で振動ペン3’を用いることは想定しておらず、また、
図からみて明らかなように、振動ペンの形状から振動ペ
ンが振動伝達板に接触して振動が伝達するためには、寝
かせる角度にも限界がある。更に、厳密には、従来の振
動を検出する座標入力装置においては、振動ペンを大き
く傾けると、座標検出誤差が発生するという不都合があ
った。これは、上記振動を検出する座標入力装置におい
ては、板波を検出しているが、物理的に板波は振動入射
角に影響を受け、これが振動モードにより異なり検出振
動振幅が変動し、また、検出振動波形が変形することに
起因する。
However, as described above, vibration input is performed by a vibration pen having a built-in piezoelectric element or the like in a conventional vibration transmission plate, and coordinates of an input point are detected by a plurality of sensors provided on the vibration transmission plate. In the coordinate input device for detecting the vibration pen 3 ′, it is not assumed that the vibration pen 3 ′ is used at an angle lying on the vibration transmission plate 8 as shown in FIG.
As is clear from the figure, there is a limit to the angle at which the vibrating pen can be laid down in order for the vibrating pen to come into contact with the vibration transmitting plate and transmit the vibration from the shape of the vibration pen. Further, strictly speaking, in the conventional coordinate input device for detecting vibration, there is a disadvantage that a large angle of the vibration pen causes a coordinate detection error. This is because, in the coordinate input device that detects the vibration, the plate wave is detected, but the plate wave is physically affected by the incident angle of vibration, which differs depending on the vibration mode, and the detected vibration amplitude fluctuates. This is caused by deformation of the detected vibration waveform.

【0005】具体的には、例えば従来の振動を振動伝達
板の表面に振動センサを装着して検出する座標入力装置
において、比較的振動ペンを立てて(垂直90゜近傍)
入力する場合には、板波の非対称波モードの基本モード
(以下A0波という)を主に検出していた。しかし、従
来の装置においても45°程度まで傾けると、板波の対
称波モードの基本モード(以下S0という)の検出波形
振幅の上記A0波の検出波形振幅に対する比率が大きく
なり、誤検出の原因となっていた。従って、本発明の主
に対象とする上記のポインター(振動ペン、指示棒)を
かなり振動伝達板に対して寝かせる構成では、S0波
が、かなり大きくなってしまい、従来の単純に単一波の
A0波(或は、振動センサ構成によってはS0波)のみ
を検出する構成では、検出誤差が発生し、精度の低下を
招くという問題が存在する。
Specifically, for example, in a conventional coordinate input device for detecting vibration by mounting a vibration sensor on the surface of a vibration transmission plate, a relatively vibrating pen is set up (around 90 ° vertically).
In the case of inputting, the fundamental mode of the asymmetric wave mode of the plate wave (hereinafter referred to as A0 wave) is mainly detected. However, even in the conventional device, if the angle is tilted to about 45 °, the ratio of the detected waveform amplitude of the fundamental mode (hereinafter referred to as S0) of the symmetric wave mode of the plate wave to the detected waveform amplitude of the A0 wave increases, and the cause of the erroneous detection is increased. Had become. Therefore, in the configuration in which the pointer (vibrating pen, pointing stick), which is the main object of the present invention, is considerably laid on the vibration transmitting plate, the S0 wave becomes considerably large, and the conventional simple single wave In a configuration that detects only the A0 wave (or the S0 wave depending on the vibration sensor configuration), there is a problem that a detection error occurs and the accuracy is reduced.

【0006】従って、本発明は、このような問題を解決
するためになされたもので、発振源の入力姿勢に関係な
く、精度の高い座標検出が可能な座標入力装置を提供す
ることを課題とする。
Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and has as its object to provide a coordinate input device capable of detecting coordinates with high accuracy regardless of the input attitude of an oscillation source. I do.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、振動発振源からの板波振動を振動伝達
板に複数設けた振動センサにより検出し、この振動伝達
時間により前記発振源の位置座標を検出する座標入力装
置において、前記発振源から発生し振動伝達板を伝達す
る振動モードの異なる板波振動を弁別する手段と、弁別
された板波振動から振動モードを選定する手段と、選定
された振動モードの振動伝達に基づき発振源の位置座標
を演算する手段とを有する構成を採用している。
In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, a plate wave vibration from a vibration oscillation source is detected by a plurality of vibration sensors provided on a vibration transmission plate, and the oscillation is transmitted based on the vibration transmission time. In a coordinate input device for detecting a position coordinate of a source, means for discriminating plate wave vibrations having different vibration modes generated from the oscillation source and transmitting the vibration transmission plate, and means for selecting a vibration mode from the discriminated plate wave vibrations And means for calculating the position coordinates of the oscillation source based on the vibration transmission of the selected vibration mode.

【0008】このような構成では、発振源の入力姿勢に
従って支配している板波振動の振動モードが選定され、
選定された振動モードの振動伝達時間、伝達定数に基づ
き発振源の位置座標が演算されるので、振動ペン、指示
棒等の発振源の角度を振動伝達板に対して寝かせた場合
だけでなく、発振源の入射角度が垂直(90°)から寝
かせた状態(0゜)まで広く変動する用途に対して、誤
差を生じさせない座標入力装置を提供することができ
る。従って、振動ペン(指示棒)を振動伝達板に対して
寝かせて入力する機会の多い、大型サイズの会議等のプ
レゼンテーション等の用途においても、高精度の座標入
力装置を提供することができる。
In such a configuration, the vibration mode of the plate wave vibration which is dominant according to the input attitude of the oscillation source is selected.
Since the position coordinates of the oscillation source are calculated based on the vibration transmission time and the transmission constant of the selected vibration mode, not only when the angle of the oscillation source such as the vibration pen and the pointing rod is laid down on the vibration transmission plate, For an application in which the incident angle of the oscillation source widely varies from vertical (90 °) to lying down (0 °), it is possible to provide a coordinate input device that does not cause an error. Therefore, it is possible to provide a highly accurate coordinate input device even in applications such as presentation of a large-sized conference or the like, in which there are many opportunities to input a vibration pen (pointing rod) with respect to the vibration transmission plate.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、添付図面に従って本発明に
関わる実施の形態を詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0010】(第1の実施形態)図1は本実施形態にお
ける座標入力装置の構造の特徴を最もよく表す図であ
る。図中1は装置全体を制御すると共に、座標位置を算
出し、更には、本発明の特徴である、基準点設定時の遅
延時間を取り込むタイミング等の制御を行う演算制御回
路である。2は振動子駆動回路であって、指示棒3内の
ほぼ球状の指示部材5を振動子4を介して振動させるも
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、指示棒3による座標入力は、この
振動伝達板8をタッチすることで行なわれる。指示部材
5が、従来の振動ペンのペン先のように先端尾尖った形
状をしておらず、略球状の形状をしているのは、上記振
動伝達板8に対して、ほとんど平行に近いほどまで低角
度(0゜)に寝かせた状態でも振動伝達板8に接触し、
座標入力を可能とするためである。
(First Embodiment) FIG. 1 is a diagram best representing the features of the structure of a coordinate input device according to this embodiment. In the figure, reference numeral 1 denotes an arithmetic control circuit which controls the entire apparatus, calculates a coordinate position, and further controls the timing of capturing a delay time at the time of setting a reference point, which is a feature of the present invention. Reference numeral 2 denotes a vibrator drive circuit which vibrates a substantially spherical pointing member 5 in the pointing rod 3 via the vibrator 4. Reference numeral 8 denotes a vibration transmission plate made of a transparent member such as an acrylic or glass plate. The coordinate input by the pointing rod 3 is performed by touching the vibration transmission plate 8. The pointing member 5 does not have a pointed tip shape like the tip of a conventional vibrating pen, and has a substantially spherical shape, which is almost parallel to the vibration transmission plate 8. Even when laid at a low angle (0 °),
This is to enable coordinate input.

【0011】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、又振動伝達板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8個の振動
センサ6a〜6d’が角部に配置固定されている。これ
らの振動センサ6a〜6d’は、振動伝達板8の4つの
角部に同一箇所に2個ずつ、1個は振動伝達板8の表面
に、1個は振動伝達板8の側面に装着される。その詳細
は、後述する。なお、図中Aは、座標入力の有効領域で
ある。
A vibration isolator 7 is provided on the outer periphery of the vibration transmitting plate 8 to prevent (reduce) the reflected vibration from returning to the central portion. Eight vibration sensors 6a to 6d 'such as piezoelectric elements for converting mechanical vibration into electric signals are arranged and fixed at the corners. These vibration sensors 6 a to 6 d ′ are mounted on the four corners of the vibration transmission plate 8, two at the same location, one on the surface of the vibration transmission plate 8, and one on the side surface of the vibration transmission plate 8. You. The details will be described later. A in the drawing is an effective area for inputting coordinates.

【0012】以上の振動センサ6a〜6d’からの出力
信号は、図に示すような振動センサ6a〜6d’近傍に
設けられた不図示の前置増幅回路へ送られ、ここで所定
のゲインで増幅された出力が各々信号波形検出回路9に
送られる。更に、各振動センサ6a〜6d’に対応する
前記信号波形検出回路9の信号を演算制御回路1に送り
座標演算を行う。
The output signals from the vibration sensors 6a to 6d 'are sent to a preamplifier circuit (not shown) provided near the vibration sensors 6a to 6d' as shown in FIG. The amplified outputs are sent to the signal waveform detection circuit 9, respectively. Further, signals of the signal waveform detection circuit 9 corresponding to the respective vibration sensors 6a to 6d 'are sent to the arithmetic and control circuit 1 to perform coordinate calculation.

【0013】11は液晶表示器、及び、その投射型表示
器等のドット単位の表示が可能なディスプレイ、或は、
CRT、及び、その投射型表示器等であり、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の駆動により指示棒3によりなぞられた位置に表示
しそれを振動伝達板8(透明部材からなる)を透してみ
ることが可能になっている。ディスプレイは大型のホワ
イトボードサイズのものなら、他に、PDP等の装置で
も良く、また、製品の用途によっては、必ずしもディス
プレイと一体型でなくてもよい。
Reference numeral 11 denotes a liquid crystal display and a display capable of displaying in units of dots, such as a projection display, or the like.
It is a CRT and its projection type display, etc., and is arranged behind the vibration transmission plate. The display drive circuit 10 drives the display at the position traced by the pointing rod 3 so that the display can be seen through the vibration transmission plate 8 (made of a transparent member). The display may be a device such as a PDP as long as it has a large whiteboard size, and may not necessarily be integrated with the display depending on the use of the product.

【0014】指示棒3に内蔵された振動子4は、図2に
図示したように、同じく指示棒3に内蔵された振動子駆
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
指示棒3内に格納された振動子駆動回路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。なお、
振動子駆動回路2は、図2の如く指示棒3内に格納せ
ず、別の位置に設けてもよい。電気的な駆動信号は振動
子4によって機械的な超音波振動に変換され、指示部材
5を介して振動伝達板8に伝達される。
The vibrator 4 built in the pointing rod 3 is driven by a vibrator driving circuit 2 also built in the pointing rod 3, as shown in FIG. The drive signal of the vibrator 4 is supplied as a low-level pulse signal from the arithmetic and control circuit 1, amplified by a predetermined gain by the vibrator drive circuit 2 stored in the pointing rod 3, and then applied to the vibrator 4. In addition,
The vibrator drive circuit 2 may be provided at another position without being stored in the pointing rod 3 as shown in FIG. The electric drive signal is converted into mechanical ultrasonic vibration by the vibrator 4 and transmitted to the vibration transmission plate 8 via the pointing member 5.

【0015】ここで振動子4の振動周波数はガラスなど
の振動伝達板8に板波を発生することができる値に選択
される。また、振動子駆動の際、振動伝達板8に対して
図2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の振動周波数を指示部材5を含んだ共振周波数
とすることで効率のよい振動変換が可能である。
Here, the vibration frequency of the vibrator 4 is selected to a value that can generate a plate wave on the vibration transmission plate 8 such as glass. In addition, when the vibrator is driven, a mode of vibrating in the vertical direction in FIG. Also,
By setting the vibration frequency of the vibrator 4 to the resonance frequency including the pointing member 5, efficient vibration conversion is possible.

【0016】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
有するが、振動入射角度によって、A0波とS0波の検
出振動振幅が変動するいう問題点を有する。
The elastic wave transmitted to the vibration transmission plate 8 as described above is a plate wave, and has an advantage that the surface of the vibration transmission plate is less susceptible to scratches, obstacles, and the like than surface waves. However, there is a problem that the detected vibration amplitude of the A0 wave and the S0 wave varies depending on the vibration incident angle.

【0017】<演算制御回路の説明>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、5ms
毎)に振動子駆動回路2を介して指示棒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、指示棒3より発生した振動は振動センサ6
a〜6d’迄の距離に応じて遅延して到達する。
<Description of Arithmetic Control Circuit> In the above-described configuration, the arithmetic control circuit 1 operates at predetermined intervals (for example, 5 ms).
The vibrator 4 in the indicator rod 3 via the vibrator drive circuit 2
, And starts time keeping by its internal timer (constituted by a counter). The vibration generated from the pointing rod 3 is transmitted to the vibration sensor 6.
It arrives with a delay according to the distance from a to 6d '.

【0018】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、波形検出処理により一箇所
の2つの振動センサの組の内いずれか、つまり、6a〜
6dか、6a’〜6d’かを選定し、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し、演算制御回路
1は各振動センサ6a〜6d、或は、6a’〜6d’の
信号を入力し、各振動センサ(詳細は後述する)までの
振動到達時間の検出を行い、振動センサの振動到達時間
を用いて、指示棒の座標位置を算出する。この波形検出
処理による選定は、後で詳述する。
The signal waveform detection circuit 9 includes the vibration sensors 6a to 6a.
The signal from 6d 'is detected, and one of the two sets of vibration sensors at one location, that is, 6a-
6d or 6a 'to 6d', and generates a signal indicating the timing of arrival of the vibration at each vibration sensor. The arithmetic and control circuit 1 outputs the signal of each of the vibration sensors 6a to 6d or 6a 'to 6d'. Is input, the arrival time of the vibration to each vibration sensor (details will be described later) is detected, and the coordinate position of the indicator rod is calculated using the arrival time of the vibration of the vibration sensor. The selection by the waveform detection processing will be described later in detail.

【0019】また演算制御回路1は、この算出された指
示棒3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
出力を行なう(不図示)。
The arithmetic and control circuit 1 drives the display drive circuit 10 based on the calculated position information of the pointing rod 3 to control the display on the display 11 or to an external device by serial or parallel communication. Output coordinates (not shown).

【0020】図3は本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。
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the arithmetic and control circuit 1 according to this embodiment. Each component and its operation will be outlined below.

【0021】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、内部
カウンタ、操作手順を記憶したROM、そして計算等に
使用し基準点設定時の値を格納するRAM、定数・基準
点設定に関わる距離値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。本発明においては、振動伝達速
度の異なる2つのモード(A0波、S0波)の振動を基
に距離算出を行うため、振動伝達速度等の定数も各々の
振動モードの定数を予め格納しておく。
In the figure, reference numeral 31 denotes a microcomputer which controls the arithmetic control circuit 1 and the whole coordinate input device, and stores an internal counter, a ROM storing operation procedures, and values used for calculation and the like at the time of setting a reference point. It is composed of a RAM, a non-volatile memory for storing distance values related to setting of constants and reference points, and the like. In the present invention, since the distance is calculated based on the vibrations of the two modes (A0 wave and S0 wave) having different vibration transmission speeds, the constants of the respective vibration modes are also stored in advance as constants such as the vibration transmission speed. .

【0022】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に指示棒3内の振動子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、計時開始とセンサによる
振動検出の同期が取られ、各振動センサにより振動が検
出されるまでの遅延時間が測定できることになる。
Reference numeral 33 denotes a timer (constituting, for example, a counter) for measuring a reference clock (not shown), which is used to start the driving of the vibrator 4 in the pointing rod 3 by the vibrator driving circuit 2. When a signal is input, the timing starts. As a result, the start of timing and the detection of vibration by the sensor are synchronized, and the delay time until vibration is detected by each vibration sensor can be measured.

【0023】その他各構成要素となる回路は順を追って
説明する。
Other circuits constituting each component will be described in order.

【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、或は、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35を介してラ
ッチ回路34a〜34dに入力される。
The vibration arrival timing signals from the vibration sensors 6a to 6d or 6a 'to 6d' output from the signal waveform detection circuit 9 are input to the latch circuits 34a to 34d via the detection signal input circuit 35. Is done.

【0025】ラッチ回路34a〜34dのそれぞれは、
各振動センサ6a〜6d、或は、6a’〜6d’に対応
しており、対応するセンサよりの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、各振動センサ6a〜6d、或は、6a’〜6
d’の内、振動センサ全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。
Each of the latch circuits 34a to 34d includes
It corresponds to each of the vibration sensors 6a to 6d or 6a 'to 6d', and when a timing signal is received from the corresponding sensor, the time value of the timer 33 at that time is latched. Thus, each of the vibration sensors 6a to 6d or 6a 'to 6a
When the determination circuit 36 determines that the detection signals of all the vibration sensors have been received in d ′, it outputs a signal to the microcomputer 31 to that effect.

【0026】ここで、マイクロコンピュータ31には、
切り替えペンスイッチの信号が入力され、電源供給制御
回路、及び、上記判定回路36への判定切り替え信号で
あるセレクト信号を出力する。
Here, the microcomputer 31 includes:
A signal from the changeover pen switch is input, and a select signal as a judgment changeover signal to the power supply control circuit and the judgment circuit 36 is output.

【0027】判定回路36には、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
到達時間をラッチ回路より読み取り、所定の計算を行な
って、振動伝達板8上の指示棒3の座標位置を算出す
る。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。
When the microcomputer 31 receives the signal from the determination circuit 36, the determination circuit 36 reads the vibration arrival time from the latch circuits 34a to 34d to the respective vibration sensors from the latch circuit, and performs a predetermined calculation. Then, the coordinate position of the pointing rod 3 on the vibration transmission plate 8 is calculated. Then, by outputting the calculated coordinate position information to the display drive circuit 10 via the I / O port 37, for example, a dot or the like can be displayed at a corresponding position on the display 11. Alternatively, by outputting the coordinate position information to the interface circuit via the I / O port 37, the coordinate value can be output to the external device.

【0028】<振動伝搬時間検出の説明(図4、図5)
>以上は、演算制御回路の振動伝達遅延時間の計測ステ
ップの前段階で、前記波形検出処理により選定し、振動
センサ6a〜6d、或は、6a’〜6d’よりの振動到
達タイミング信号のいずれかの振動伝達遅延時間の計測
を行う例を示したが、以下、振動センサまでの振動到達
時間を計測する原理に付いて説明する。
<Description of Vibration Propagation Time Detection (FIGS. 4 and 5)
In the above, any one of the vibration arrival timing signals from the vibration sensors 6a to 6d or 6a 'to 6d' is selected by the waveform detection process before the measurement step of the vibration transmission delay time of the arithmetic and control circuit. An example in which the vibration transmission delay time is measured has been described. Hereinafter, the principle of measuring the vibration arrival time up to the vibration sensor will be described.

【0029】図4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。尚以下、振動センサ6aの場合に
付いて説明するが、その他の振動センサ6b〜6d’に
ついても全く同じである。
FIG. 4 is a diagram for explaining a detection waveform input to the signal waveform detection circuit 9 and a process of measuring a vibration transmission time based on the detection waveform. Hereinafter, the case of the vibration sensor 6a will be described, but the same applies to the other vibration sensors 6b to 6d '.

【0030】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、指示棒3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tgをかけて進行した後、振動センサ6aで検出
される。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。
As described above, the measurement of the vibration transmission time to the vibration sensor 6a is started simultaneously with the output of the start signal to the vibrator drive circuit 2. At this time, the drive signal 41 is applied from the transducer drive circuit 2 to the transducer 4. The ultrasonic vibration transmitted from the indicator rod 3 to the vibration transmission plate 8 by the signal 41 advances over a time tg corresponding to the distance to the vibration sensor 6a, and is detected by the vibration sensor 6a. A signal indicated by reference numeral 42 indicates a signal waveform detected by the vibration sensor 6a.

【0031】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。ここでエンベロ
ープ421の進む速度、即ち、群速度をVg、そして位
相422の位相速度をVpとする。この群速度Vg及び
位相速度Vpから指示棒3と振動センサ6a間の距離を
検出することができる。但し、本発明の場合、前述の通
り振動モードにより群速度Vg及び位相速度Vpが異な
るので、前記選定により、振動センサ6a〜6dと、6
a’〜6d’のtg、tpに対しては、異なった定数を
用いる。
Since the vibration used in this embodiment is a plate wave, the relationship between the envelope 421 and the phase 422 of the detected waveform depends on the propagation distance in the vibration transmission plate 8 during the transmission of the vibration. Will change accordingly. Here, the traveling speed of the envelope 421, that is, the group velocity is Vg, and the phase velocity of the phase 422 is Vp. The distance between the pointing rod 3 and the vibration sensor 6a can be detected from the group velocity Vg and the phase velocity Vp. However, in the case of the present invention, as described above, the group velocity Vg and the phase velocity Vp are different depending on the vibration mode, so that the vibration sensors 6a to 6d and 6
Different constants are used for tg and tp of a 'to 6d'.

【0032】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421’で示す信号のようにピークを
検出すると、指示棒3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或は、6a’〜6d’に対しても、指示棒3まで
の距離を同様にして表すことができる。
First, focusing only on the envelope 421, its velocity is Vg. When a peak on a point on a specific waveform, for example, an inflection point or a signal shown by 421 'in FIG. The distance between the sensors 6a is given by d = Vg · tg (1), where tg is the vibration transmission time. This equation is for one of the vibration sensors 6a, but the same equation is used for the other three vibration sensors 6b.
6d or 6a 'to 6d', the distance to the pointing rod 3 can be similarly expressed.

【0033】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なう。
Further, in order to determine coordinates with higher accuracy, processing based on detection of a phase signal is performed.

【0034】エンベロープ信号421がある所定の信号
レベル46を越える領域で信号47を形成し、この信号
47に対応する窓信号44と位相信号422と比較する
ことにより、位相波形信号422の特定の検出点、例え
ば振動印加から、位相信号422が窓信号44に入った
後のゼロクロス点までの時間をtp(45)とすれば、
振動センサと指示棒の距離は、 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。
A signal 47 is formed in a region where the envelope signal 421 exceeds a certain predetermined signal level 46, and the window signal 44 corresponding to the signal 47 and the phase signal 422 are compared with each other, whereby a specific detection of the phase waveform signal 422 is performed. Assuming that a time from a point, for example, vibration application to a zero crossing point after the phase signal 422 enters the window signal 44 is tp (45),
The distance between the vibration sensor and the pointing rod is as follows: d = n · λp + Vp · tp (2) Here, λp is the wavelength of the elastic wave, and n is an integer.

【0035】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。
From the above equations (1) and (2), the above integer n
Is expressed as n = [(Vg · tg−Vp · tp) / λp + 1 / N] (3)

【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±1/2波長
以内のtg等の変動であれば、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、指示棒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。上述した2つの振動伝達時間t
gおよびtpの測定のため信号43及び45の生成は、
信号波形検出回路9により行なわれるが、この信号波形
検出回路9は図5に示すように構成される。
Here, N is a real number other than "0", and an appropriate value is used. For example, if N = 2, then n can be determined if it is a change such as tg within ± 1/2 wavelength. By substituting n obtained as described above into equation (2), the distance between the indicator rod 3 and the vibration sensor 6a can be measured with high accuracy. The two vibration transmission times t described above
The generation of signals 43 and 45 for the measurement of g and tp is
This is performed by the signal waveform detection circuit 9. The signal waveform detection circuit 9 is configured as shown in FIG.

【0037】図5は実施形態の信号波形検出回路9の構
成を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the signal waveform detection circuit 9 of the embodiment.

【0038】図5において、振動センサ6aの出力信号
は、前置増幅回路51により所定のレベルまで増幅され
る。増幅された信号は、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
プのみが取り出される。エンベロープピークのタイミン
グは、エンベロープピーク検出回路53によって検出さ
れる。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
ンベロープ遅延時間検出信号である信号tg(図4信号
43)が形成され、演算制御回路1に入力される。
In FIG. 5, the output signal of the vibration sensor 6a is amplified by a preamplifier circuit 51 to a predetermined level. The amplified signal is filtered by a band-pass filter 511 to remove extra frequency components from the detection signal. The amplified signal is input to, for example, an envelope detection circuit 52 including an absolute value circuit and a low-pass filter. Only those are retrieved. The timing of the envelope peak is detected by the envelope peak detection circuit 53. In the peak detection circuit, a signal tg (signal 43 in FIG. 4), which is an envelope delay time detection signal having a predetermined waveform, is formed by a tg signal detection circuit 54 composed of a monomultivibrator or the like, and input to the arithmetic and control circuit 1.

【0039】一方、55は信号検出回路であり、エンベ
ロープ検出回路52で検出されたエンベロープ信号42
1中の所定レベルの閾値信号46を越える部分のパルス
信号47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47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44を開く。57はtpコ
ンパレータであり、ゲート信号44の開いている間の位
相信号422の最初の立ち上がりのゼロクロス点を検出
し、位相遅延時間信号tp45が演算制御回路1に供給
されることになる。尚以上説明した回路は振動センサ6
aに対するものであり、他の振動センサにも同じ回路が
設けられている。
On the other hand, reference numeral 55 denotes a signal detection circuit, which is an envelope signal 42 detected by the envelope detection circuit 52.
A pulse signal 47 of a portion exceeding a predetermined level threshold signal 46 in 1 is formed. Reference numeral 56 denotes a monostable multivibrator, which opens the gate signal 44 having a predetermined time width triggered by the first rising of the pulse signal 47. Reference numeral 57 denotes a tp comparator which detects a zero-crossing point at the first rising of the phase signal 422 while the gate signal 44 is open, and the phase delay time signal tp45 is supplied to the arithmetic and control circuit 1. The circuit described above is the vibration sensor 6
The same circuit is provided for the other vibration sensors.

【0040】<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振動伝達時間は、回路遅延時間
etおよび位相オフセット時間toffを含んでいる。
これらにより生じる誤差は、指示棒3から振動伝達板
8、振動センサ6a〜6d’へと行なわれる振動伝達の
際に必ず同じ量が含まれる。
<Description of Circuit Delay Time Correction> The vibration transmission time latched by the latch circuit includes a circuit delay time et and a phase offset time toff.
The errors caused by these always include the same amount when the vibration is transmitted from the pointing rod 3 to the vibration transmission plate 8 and the vibration sensors 6a to 6d '.

【0041】そこで、例えば図6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にて指示棒3で入力を行ない実測された原点
Oからセンサ6aまでの実測の振動伝達時間をtg
z’、tpz’、また原点Oからセンサまでの真の伝達
時間をtgz、tpzとすれば、これらは回路遅延時間
etおよび位相オフセットtoffに関して、 tgz’=tgz+et (4) tpz’=tpz+et+toff (5) の関係がある。
Therefore, for example, from the position of the origin O in FIG.
For example, the distance to the vibration sensor 6a is R1 (= X / 2), an input is made at the origin O with the pointing rod 3, and the actually measured vibration transmission time from the origin O to the sensor 6a is tg.
Assuming that the true transmission times from the origin O to the sensor are tgz and tpz, the circuit delay time et and the phase offset toff are as follows: tgz ′ = tgz + et (4) tpz ′ = tpz + et + toff (5) ) There is a relationship.

【0042】一方、任意の入力点P点での実測値tg’
tp’は同様に、 tg’=tg+et (6) tp’=tp+et+toff (7) となる。この(4)(6)、(5)(7)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および位
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。
On the other hand, an actual measurement value tg 'at an arbitrary input point P
Similarly, tp 'is expressed as tg' = tg + et (6) tp '= tp + et + toff (7) When the difference between (4) (6) and (5) (7) is obtained, tg′−tgz ′ = (tg + et) − (tgz + et) = tg−tgz (8) tp′−tpz ′ = (tp ′) + Et + toff) − (tpz + et + toff) = tp−tpz (9) The circuit delay time et and the phase offset toff included in each transmission time are removed, and the position of the sensor 6a between the position of the origin O and the input point P is set as a starting point. The difference of the true transmission delay time according to the distance can be obtained, and the above (2)
The distance difference can be obtained by using the equation (3).

【0043】振動センサ6aから原点Oまでの距離はあ
らかじめ演算制御回路1中の不図示の不揮発性メモリ等
に記憶してあり既知であるので、指示棒3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。
Since the distance from the vibration sensor 6a to the origin O is stored in advance in a non-illustrated non-volatile memory or the like in the arithmetic and control circuit 1 and is known, the distance between the pointer 3 and the vibration sensor 6a can be determined. . The same applies to the other sensors 6b to 6d.

【0044】上記、原点Oにおける実測値tgz’及び
tpz’は、本発明の構成においては、出荷時にのみな
らず、出荷後の製品使用時においても、適宜、メモリに
記憶され、(2)、(3)式の計算の前に(8)(9)
式が実行され精度の高い測定ができる。
In the configuration of the present invention, the actually measured values tgz 'and tpz' at the origin O are stored in the memory as appropriate not only at the time of shipment but also at the time of using the product after shipment. Before calculating equation (3) (8) (9)
The formula is executed and highly accurate measurement can be performed.

【0045】<座標位置算出の説明(図6)>次に実際
に指示棒3による振動伝達板8上の座標位置検出の原理
を図6を用いて説明する。
<Description of Coordinate Position Calculation (FIG. 6)> Next, the principle of actually detecting the coordinate position on the vibration transmitting plate 8 by the pointing rod 3 will be described with reference to FIG.

【0046】座標算出式は、3平方の定理から算出され
る。
The coordinate calculation formula is calculated from the three-square theorem.

【0047】例えば、振動センサ6a、6b、6cの3
個のセンサからの信号に基づいて計測を行なう場合、先
に説明した原理に基づいて、指示棒3の位置Pから各々
の振動センサ6a、6b、6cの位置までの直線距離d
a、db、dc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、db、dcに基づき、指示棒
3である図6の位置Pの座標(x、y)を次式のように
して求めることができる。
For example, three of the vibration sensors 6a, 6b, 6c
When the measurement is performed based on the signals from the three sensors, the linear distance d from the position P of the pointing rod 3 to the position of each of the vibration sensors 6a, 6b, 6c is based on the principle described above.
a, db, dc can be determined. Further, based on the linear distances da, db, dc, the arithmetic control circuit 1 can determine the coordinates (x, y) of the position P shown in FIG.

【0048】 x=(da+db)・(da−db)/2X (10) y=(da+dc)・(da−dc)/2Y (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6a、6c間の距離である。以上、6
a’〜6d’に対しても同様であるが、構造上、6a〜
6dとまったく同一箇所に振動センサ6a’〜6d’を
装着できない場合には、振動センサ6a’〜6d’独自
の距離に基づき以下の演算を行う。
X = (da + db) · (da−db) / 2X (10) y = (da + dc) · (da−dc) / 2Y (11) where X and Y are distances between the vibration sensors 6a and 6b, respectively. , The distance between the vibration sensors 6a and 6c. Above, 6
The same applies to a ′ to 6d ′, but 6a to
If the vibration sensors 6a 'to 6d' cannot be mounted at exactly the same location as the vibration sensors 6d, the following calculation is performed based on the unique distance of the vibration sensors 6a 'to 6d'.

【0049】以上のようにして指示棒3の位置座標をリ
アルタイムで検出することができる。
As described above, the position coordinates of the pointer 3 can be detected in real time.

【0050】上記第1の実施形態においては、振動セン
サの配置は上記に限られるものではなく、また、振動セ
ンサ総数も振動伝達板のサイズにより適宜加減させても
よく、更には、その中で座標算出に用いる振動センサの
数も2個以上であれば、上記3個に限られるものでもな
く、その振動センサ配置も上記に限られるものではな
く、例えば、上記全ての振動センサ6a〜6dを用いた
り、あるいは十字状に配置された辺中央の振動センサ4
個を用いてもよいことは、言うまでもない。
In the first embodiment, the arrangement of the vibration sensors is not limited to the above, and the total number of the vibration sensors may be appropriately adjusted according to the size of the vibration transmitting plate. If the number of vibration sensors used for coordinate calculation is two or more, the number is not limited to three, and the arrangement of the vibration sensors is not limited to the above. For example, all of the vibration sensors 6a to 6d may be used. Vibration sensor 4 at the center of the side used or arranged in a cross shape
It goes without saying that individual pieces may be used.

【0051】<波形検出処理による振動モード選定の説
明(図7〜10)>以下に、本発明の波形検出処理によ
る振動モード選定を説明するために、振動センサ6の振
動伝達板8における装着位置と各振動モードの検出波の
振幅(感度)との関係について説明する。図7に模式的
に示すように、板波の内、非対称波(A)モードは、主
に横波つまり振動伝達板の厚み方向の振動振幅が大きい
ので、図8に示すように縦(厚み)方向振動子のセンサ
6を振動伝達板の表面に装着すると、非対称波であるA
0波が感度よく検出される。
<Description of Vibration Mode Selection by Waveform Detection Process (FIGS. 7 to 10)> In order to explain the vibration mode selection by the waveform detection process of the present invention, the mounting position of the vibration sensor 6 on the vibration transmission plate 8 will be described below. The relationship between the amplitude and the sensitivity (sensitivity) of the detection wave in each vibration mode will be described. As schematically shown in FIG. 7, the asymmetric wave (A) mode of the plate wave is mainly a transverse wave, that is, the vibration amplitude in the thickness direction of the vibration transmission plate is large, and therefore, as shown in FIG. When the sensor 6 of the directional oscillator is mounted on the surface of the vibration transmission plate, the asymmetric wave A
Zero wave is detected with high sensitivity.

【0052】一方、対称波(S)モードは、図7に模式
的に示すように、主に縦波つまり振動伝達板の振動伝達
方向の振動振幅が大きいので、図9に示すように縦(厚
み)方向振動子のセンサ6を振動伝達板の側面に装着す
ると、非対称波のA0波の感度が減少し、対称波である
S0波の検出感度が大きくなる。実際の検出振動として
は、A0波とS0波は、感度は異なるものの両方検出さ
れる。これを、上記振動センサ6の振動伝達板8におけ
る装着位置の場合のそれぞれの検出波形を概略示すと、
図8(b)及び図9(b)となる。
On the other hand, in the symmetric wave (S) mode, as schematically shown in FIG. 7, the longitudinal wave, that is, the vibration amplitude in the vibration transmitting direction of the vibration transmitting plate is large, so that the vertical ( When the sensor 6 of the (thickness) direction transducer is mounted on the side surface of the vibration transmission plate, the sensitivity of the asymmetric wave A0 decreases, and the detection sensitivity of the symmetric S0 wave increases. As actual detection vibrations, both the A0 wave and the S0 wave are detected with different sensitivities. This is schematically illustrated by respective detection waveforms in the case of the mounting position of the vibration sensor 6 on the vibration transmission plate 8.
8 (b) and 9 (b).

【0053】但し、これは、図に矢印で示したように振
動伝達板に対してほぼ垂直に振動を入射した場合のこと
であって、図8(c)及び図9(c)に示すように、振
動伝達板に対して寝かせて振動を入射した場合には、上
記振動伝達板の振動伝達方向成分、つまり、S0波の振
動振幅が増大し、A0波は減少し、図示のような検出波
形となる。従って、振動センサ6の振動伝達板8におけ
る装着位置が上記振動伝達板の表面か側面かいずれかで
検出波モードもA0かS0か一方のみの場合には、振動
入射角度によって、検出波形振幅が大きく変動し、誤検
出が発生する。
However, this is the case where the vibration is incident on the vibration transmission plate almost perpendicularly as shown by the arrow in the figure, as shown in FIGS. 8 (c) and 9 (c). In the case where the vibration is incident on the vibration transmission plate while being laid down, the vibration transmission direction component of the vibration transmission plate, that is, the vibration amplitude of the S0 wave increases, and the A0 wave decreases. It becomes a waveform. Therefore, when the mounting position of the vibration sensor 6 on the vibration transmission plate 8 is either the front surface or the side surface of the vibration transmission plate and the detection wave mode is only A0 or S0, the detected waveform amplitude depends on the vibration incident angle. It fluctuates greatly and erroneous detection occurs.

【0054】図10に、本発明の実施形態の振動センサ
の振動伝達板における装着構成を示す。振動センサ6a
は、振動伝達板8の表面に装着し、振動センサ6a’
は、側面に装着する。振動センサ6b〜6d’も同様で
ある。この構成により、常に前記図8と図9のいずれの
検出波も得ることができるが、その検出波が振動センサ
6aからのものか、振動センサ6a’からのものかが信
号波形検出回路9において判別できるようになってい
る。
FIG. 10 shows a mounting configuration of the vibration sensor according to the embodiment of the present invention on the vibration transmission plate. Vibration sensor 6a
Is mounted on the surface of the vibration transmission plate 8, and the vibration sensor 6a '
Is attached to the side. The same applies to the vibration sensors 6b to 6d '. With this configuration, it is possible to always obtain any of the detection waves in FIGS. 8 and 9 described above. In the signal waveform detection circuit 9, it is determined whether the detection wave is from the vibration sensor 6a or from the vibration sensor 6a '. It can be determined.

【0055】即ち、信号波形検出回路9内に図8、図9
に示すような所定のしきい値L1〜L4を設けて検出波形
振幅をこれらのしきい値と比較し、振動モードを選定す
る選定手段とする。この選定手段により所定のレベルに
達した検出信号を採用し、振動伝達遅延時間の計測を行
う。各しきい値は、振動センサ6aによるA0波検出と
振動センサ6a’によるS0波検出の少なくともいずれ
かの検出振幅レベルがしきい値を越えるように設定し、
また、距離による減衰曲線も考慮したものとする。
That is, in the signal waveform detection circuit 9, FIGS.
A predetermined threshold value L1 to L4 is provided as shown in FIG. 3 and the detected waveform amplitude is compared with these threshold values to select a vibration mode. The detection signal which has reached a predetermined level by the selection means is used to measure the vibration transmission delay time. Each threshold value is set so that at least one of the detection amplitude levels of the A0 wave detection by the vibration sensor 6a and the S0 wave detection by the vibration sensor 6a 'exceeds the threshold value,
It is also assumed that the attenuation curve due to distance is taken into account.

【0056】<演算制御回路の説明>のところで述べた
ように、各振動センサ6a〜6d’から検出された信号
は、信号波形検出回路9において上記しきい値と比較さ
れ、選定手段により一箇所の2つの振動センサの組の内
いずれか、つまり、6a〜6dか、6a’〜6d’かを
選定し、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。例えば、A0波が所定しきい値を越える
場合には、振動センサ6a〜6dが、またS0波が所定
しきい値を越える場合は、振動センサ6a’〜6d’が
選定される。
As described in <Description of the arithmetic control circuit>, the signals detected from the respective vibration sensors 6a to 6d 'are compared with the above-mentioned threshold value in the signal waveform detection circuit 9 and are selected by the selecting means. Any of the two sets of vibration sensors, namely, 6a to 6d or 6a 'to 6d', is selected, and a signal indicating the timing at which the vibration reaches each vibration sensor is generated. For example, when the A0 wave exceeds the predetermined threshold, the vibration sensors 6a to 6d are selected, and when the S0 wave exceeds the predetermined threshold, the vibration sensors 6a 'to 6d' are selected.

【0057】従って、指示棒の振動入射角が垂直からほ
とんど振動伝達板に平行な低角の広範囲において、誤検
出を招かない程度に振幅が十分大きいA0波かS0波の
いずれかが検出でき、その検出振動センサが6aの場合
はA0であり、6a’の場合はS0であることが弁別で
きるので、その情報をもとに、演算制御回路1は、各振
動センサ6a〜6dの場合はA0の速度定数、6a’〜
6d’の場合はS0の速度定数を用いて、各振動センサ
までの振動到達時間から距離を求め、指示棒の座標位置
を算出する。
Therefore, in a wide range from a vertical angle where the vibration incident angle of the indicator rod is vertical to almost parallel to the vibration transmission plate, either the A0 wave or the S0 wave having a sufficiently large amplitude to prevent erroneous detection can be detected. If the detected vibration sensor is 6a, it is A0, and if it is 6a ', it is S0. Therefore, based on the information, the arithmetic and control circuit 1 determines A0 for each of the vibration sensors 6a to 6d. Of 6a '~
In the case of 6d ', the distance is obtained from the vibration arrival time to each vibration sensor using the velocity constant of S0, and the coordinate position of the pointing rod is calculated.

【0058】(第2の実施形態(図11))本発明にお
ける全入射角において、A0波、S0波のいずれかの振
動振幅の大きい方を検出し、しかも、A0波とS0波の
弁別を行う他の実施形態として、特開平5−1994
6、及び、特願平6−4425で開示されている振動セ
ンサ6の振動伝達板8における装着位置構成(図11)
を用いた場合を説明する。
(Second Embodiment (FIG. 11)) At all incident angles in the present invention, whichever of the A0 wave or the S0 wave, which has the larger vibration amplitude, is detected, and the A0 wave and the S0 wave are discriminated. As another embodiment to be performed, Japanese Patent Laid-Open No. 5-1994
6 and the mounting position configuration on the vibration transmission plate 8 of the vibration sensor 6 disclosed in Japanese Patent Application No. 6-4425 (FIG. 11).
The case where is used will be described.

【0059】図のように、同一検出点につき2つの縦
(厚み)方向振動センサを振動伝達板を挟んで設ける
(6a、6a”)。表裏で同一検出点の2つの振動セン
サ6a、6a”の電極極性を振動伝達板側を−、反対側
を+とした場合、図7から明らかなように、A0波に関
しては、2つの振動センサ6a、6a”は逆位相になる
ため、差分をとることにより強められ(表裏で位置ずれ
要因がまったくないとすると理論的には2倍)、S0波
に関しては、2つの振動センサ6a、6a”は同位相に
なるため、加えることにより強められる(同じく、表裏
で位置ずれ要因がまったくないとすると理論的には2
倍)。従って、本実施形態においては、2つの振動セン
サ6a、6a”の信号出力の差分をとったものが振動セ
ンサを振動伝達板の表面に装着した場合に相当し、加え
たものが、側面に装着した場合に相当し、その後の処理
は、第1の実施形態と同じである。上記のように、理論
的には、不要振動モードは打ち消し合って0になるはず
であるが、実際には、振動センサ自体が波長に対して無
視できない寸法をもつことが多く、また、表裏での位置
ずれが加わるため、やはり、そのあとのしきい値による
選定は必要となる。
As shown in the figure, two longitudinal (thickness) direction vibration sensors are provided for the same detection point with the vibration transmission plate interposed therebetween (6a, 6a "). Two vibration sensors 6a, 6a" at the same detection point on the front and back sides are provided. Assuming that the polarity of the electrodes is negative on the vibration transmission plate side and positive on the opposite side, the two vibration sensors 6a and 6a "have the opposite phase with respect to the A0 wave as shown in FIG. (Theoretically doubled if there is no misalignment factor on the front and back), and for the S0 wave, the two vibration sensors 6a and 6a "have the same phase, and thus are strengthened by adding (also the same). Theoretically, if there are no misalignment factors on the front and back, 2
Times). Therefore, in the present embodiment, the difference between the signal outputs of the two vibration sensors 6a and 6a ″ corresponds to the case where the vibration sensor is mounted on the surface of the vibration transmission plate, and the added one is mounted on the side surface. The subsequent processing is the same as that of the first embodiment.Theoretically, as described above, the unnecessary vibration modes should cancel each other and become 0, but in actuality, In many cases, the vibration sensor itself has dimensions that cannot be ignored with respect to the wavelength, and positional deviation between the front and the back is added.

【0060】(第3の実施形態)以上は、振動センサの
装着位置等により、振動伝達板を伝達するモードの異な
る板波振動を弁別し、選定する構成を示したが、振動セ
ンサの装着位置等は従来のままで、検出信号及び演算処
理において振動伝達板を伝達するモードの異なる板波振
動を弁別し、選定してもよい。
(Third Embodiment) In the above description, the plate wave vibration having different modes of transmitting the vibration transmitting plate is discriminated and selected according to the mounting position of the vibration sensor. And the like, the plate wave vibrations having different modes of transmitting the vibration transmitting plate in the detection signal and the arithmetic processing may be discriminated and selected.

【0061】本実施形態では、前記モードの異なる板波
振動それぞれに対応する異なる伝達速度等の定数を予め
記憶する手段、及び、前記振動伝達板に振動センサを3
箇所以上設け、上記振動センサ3箇所以上の中から2箇
所の振動センサの組を複数つくり、その組ごとで座標演
算し、その結果を各々比較する際に、上記伝達速度の異
なる2つの伝達速度等の定数で2回計算させ、その上記
比較した座標演算結果が一致する伝達速度定数の演算結
果を用いる。つまり、指示棒の振動入射角が垂直に近く
大きい場合には、A0波が検出され、振動入射角が寝て
くるに従いS0波が検出されるが、いずれの場合におい
てもA0波とS0波の二つの速度定数で演算させる。こ
の際、前記実施形態と同様に、取り込む際の振動モード
が、振動センサごとに異なることの無いように、距離減
衰等の他のレベル変動要因をキャンセルする手段を備え
ることが望ましい。
In the present embodiment, means for storing in advance constants such as different transmission speeds corresponding to the plate wave vibrations in the different modes, and a vibration sensor provided on the vibration transmission plate.
A plurality of vibration sensors, two or more sets of vibration sensors from among the three or more vibration sensors, coordinate calculation for each of the sets, and comparing the results with each other. The calculation is performed twice using constants such as the above, and the calculation result of the transmission speed constant that matches the coordinate calculation result obtained by the comparison is used. That is, when the vibration incident angle of the pointing rod is nearly vertical and large, the A0 wave is detected, and the S0 wave is detected as the vibration incident angle falls. In any case, the A0 wave and the S0 wave are detected. Calculate with two speed constants. At this time, similarly to the above-described embodiment, it is desirable to provide a means for canceling another level fluctuation factor such as distance attenuation so that the vibration mode at the time of capturing does not differ for each vibration sensor.

【0062】また、上記演算方法は、従来特願昭63−
15989に開示されている手法で判断してもよい。
The above calculation method is described in Japanese Patent Application
The determination may be made by the method disclosed in 15989.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、振動
伝達板を伝達する異る振動モードが弁別されて選定さ
れ、その選定された振動モードの振動伝達に基づいて座
標演算が行なわれるので、発振源(振動ペン、指示棒
等)の振動伝達板に対する入力姿勢に無関係に、高精度
の座標入力が可能になる。
As described above, according to the present invention, different vibration modes transmitting the vibration transmitting plate are discriminated and selected, and the coordinate calculation is performed based on the vibration transmission of the selected vibration mode. High-precision coordinate input becomes possible regardless of the input attitude of the oscillation source (vibrating pen, pointing stick, etc.) with respect to the vibration transmission plate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の座標入力装置の全体構成を示す構成図
である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing the overall configuration of a coordinate input device according to the present invention.

【図2】指示棒の構成を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a configuration of a pointing rod.

【図3】演算制御回路の内部構成を詳細に示すブロック
図である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating an internal configuration of an arithmetic control circuit in detail.

【図4】信号処理のタイムチャートである。FIG. 4 is a time chart of signal processing.

【図5】信号波形検出回路の詳細な構成を示すブロック
図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a detailed configuration of a signal waveform detection circuit.

【図6】座標位置算出のための説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for calculating a coordinate position.

【図7】2種類の板波の振動モードを説明する説明図で
ある。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating two types of vibration modes of a plate wave.

【図8】振動センサを振動伝達板の表面に取り付けたと
きの検出波形を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a detection waveform when a vibration sensor is attached to a surface of a vibration transmission plate.

【図9】振動センサを振動伝達板の側面に取り付けたと
きの検出波形を示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a detection waveform when a vibration sensor is attached to a side surface of a vibration transmission plate.

【図10】本発明の1実施形態による振動センサの取り
付けを示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing attachment of a vibration sensor according to one embodiment of the present invention.

【図11】本発明の他の実施形態による振動センサの取
り付けを示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory view showing attachment of a vibration sensor according to another embodiment of the present invention.

【図12】従来の振動ペンの入力角度を示す説明図であ
る。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing an input angle of a conventional vibration pen.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 演算制御回路 2 振動子駆動回路 3 指示棒 4 振動子 5 指示部材 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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Arithmetic control circuit 2 Oscillator drive circuit 3 Indicator rod 4 Oscillator 5 Indicating member 6a-6d 'Vibration sensor 7 Anti-vibration material 8 Vibration transmission plate 9 Signal waveform detection circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (72)発明者 柳澤 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 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hajime Sato 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Ryozo Yanagisawa 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inside the corporation

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 振動発振源からの板波振動を振動伝達板
に複数設けた振動センサにより検出し、この振動伝達時
間により前記発振源の位置座標を検出する座標入力装置
において、 前記発振源から発生し振動伝達板を伝達する振動モード
の異なる板波振動を弁別する手段と、 弁別された板波振動から振動モードを選定する手段と、 選定された振動モードの振動伝達に基づき発振源の位置
座標を演算する手段と、 を有することを特徴とする座標入力装置。
1. A coordinate input device for detecting a plate wave vibration from a vibration oscillation source by a plurality of vibration sensors provided on a vibration transmission plate and detecting a position coordinate of the oscillation source based on the vibration transmission time. Means for discriminating between plate wave vibrations having different vibration modes generated and transmitted to the vibration transmission plate, means for selecting a vibration mode from the discriminated plate wave vibrations, and a position of the oscillation source based on the vibration transmission of the selected vibration mode. A coordinate input device comprising: means for calculating coordinates; and
【請求項2】 前記振動モードを選定する手段が、振動
センサの検出信号の振動振幅を比較して振動モードを選
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。
2. The coordinate input device according to claim 1, wherein said means for selecting a vibration mode selects a vibration mode by comparing the vibration amplitude of a detection signal of a vibration sensor.
【請求項3】 前記異る振動モードが対称波モードと非
対称波モードであ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。
3. The mode according to claim 1, wherein the different vibration modes are a symmetric wave mode and an asymmetric wave mode.
2. The coordinate input device according to 1.
【請求項4】 前記振動モードの異なる板波振動を弁別
する手段は、振動伝達板の同一検出点の表面と側面にそ
れぞれ設けた振動センサであり、表面に設けた振動セン
サから非対称波モードの振動が、側面に設けた振動セン
サから対称波モードの振動が弁別されることを特徴とす
る請求項3に記載の座標入力装置。
4. The means for discriminating between plate wave vibrations having different vibration modes is a vibration sensor provided on the surface and side surface of the same detection point of the vibration transmission plate, respectively. The coordinate input device according to claim 3, wherein the vibration is distinguished from a vibration in a symmetric wave mode from a vibration sensor provided on a side surface.
【請求項5】 前記振動モードの異なる板波振動を弁別
する手段は、振動伝達板の同一検出点の表面と裏面にそ
れぞれ設けた振動センサであり、各振動センサの信号の
差分あるいは和をとることにより振動モードが弁別され
ることを特徴とする請求項1に記載の座標入力装置。
5. The means for discriminating between plate wave vibrations having different vibration modes is a vibration sensor provided on the front surface and the back surface of the same detection point of the vibration transmission plate, and calculates a difference or a sum of signals of the respective vibration sensors. The coordinate input device according to claim 1, wherein the vibration mode is discriminated by this.
【請求項6】 振動発振源からの板波振動を振動伝達板
に設けられた3個以上の振動センサにより検出し、この
振動伝達時間により前記発振源の位置座標を検出する座
標入力装置において、 前記振動センサの所定の一組で検出された振動伝達時間
と板波振動の第1と第2の振動モードに対応する演算定
数とからそれぞれ発振源の位置座標を演算する手段と、 前記振動センサの他の組で検出された振動伝達時間と板
波振動の第1と第2の振動モードに対応する演算定数と
からそれぞれ発振源の位置座標を演算する手段とを設
け、 前記演算された位置座標を比較して一致する演算定数の
演算結果から位置座標を検出することを特徴とする座標
入力装置。
6. A coordinate input device for detecting plate wave vibration from a vibration oscillation source by three or more vibration sensors provided on a vibration transmission plate and detecting a position coordinate of the oscillation source based on the vibration transmission time. Means for calculating the position coordinates of the oscillation source from the vibration transmission time detected by a predetermined set of the vibration sensors and the calculation constants corresponding to the first and second vibration modes of the plate wave vibration, respectively; Means for calculating the position coordinates of the oscillation source from the vibration transmission time detected by the other set and the calculation constants corresponding to the first and second vibration modes of the plate wave vibration, respectively, A coordinate input device for comparing a coordinate and detecting a position coordinate from a calculation result of a matching calculation constant.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN120948889A (en) * 2025-07-29 2025-11-14 浙江正泰电器股份有限公司 Plate Vibration Capacitor Testing Equipment and Method

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