JPH1165747A - 座標入力装置及び座標検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】温度変化によって生じるオフセットのずれを簡
易な回路構成で補正可能とし、高精度な座標入力装置を
容易に提供する。 【解決手段】振動入力ペン３は振動子を駆動する駆動回
路２１と、遅延回路２２を備える。演算制御回路１は、
駆動回路２１に駆動信号を与え、振動伝達板に入力され
た振動入力ペン３からの振動が振動検出手段に到達する
までの到達時間を検出し、検出された到達時間に基づい
て振動入力ペン３により指示された座標位置を獲得す
る。また、演算制御回路１は、遅延回路２２に対して所
定の信号を入力し、その戻り信号を入力することで遅延
回路２２による遅延時間を計時し、その計時された遅延
時間に基づいて、上記座標算出に用いる到達時間を補正
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及びそ
の座標検出方法に関する。更に詳しくは、振動ペン等か
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、振動伝達板に入力された弾性波振
動の伝達時間に基づき、振動入力点の座標を検出する座
標入力装置及びその座標検出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】弾性波振動を用いた座標入力装置は、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
置のタブレット上には、マトリックス状電線等の細工を
施す必要がないので、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硝子を
用いれば他の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】この種の装置においては、特開平０７−２
１０３００で開示されている様に、環境温度により遅延
時間がオフセットずれを起こし、座標検出に誤差を生じ
ることがあった。このオフセットずれの量は、主にペン
温度に依存して変化する。このため、特開平０７−２１
０３００では、その対策として、振動入力ペン内に温度
により遅延量の変化する遅延回路を設けている。そし
て、遅延回路の温度に対する遅延量を、上記オフセット
量と等しくなるように構成し、該遅延量だけペン駆動タ
イミングをずらして、オフセットずれを相殺している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は、ペン内で振動子駆動用のパルスを、駆動信号タイミ
ングに対し遅延させて発振する構成をとっていた。これ
は、遅延回路を駆動パルスが通過する際に遅延回路の周
波数特性により、正規の信号（例えば５００ＫＨｚを２
発）が通過できなくなるためである。このように、上記
構成ではオフセットずれが主にペンの温度に依存してい
るため遅延回路をペン内に設け、更に、ペン内に発振回
路等を設ける必要がある。従って、ペン駆動部の回路規
模が増大し、ペンが太くなり使いにくいなどの問題が生
じる。

【０００５】さらに、発振周波数のずれは特性に極めて
大きく関与するため、厳密な制御が必要であるととも
に、遅延時間量もペンで発生するオフセットずれ量に等
しく設定しなくてはならないため、厳密な調整が必要で
あったり、部品ばらつきの許容量が狭いなど、量産性が
悪いという問題がある。

【０００６】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
あり、温度変化によって生じるオフセットのずれを簡易
な回路構成で補正可能な座標入力装置および座標検出方
法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の座標入力装置は以下の構成を備える。すなわち、
振動伝達板に入力された振動入力手段からの振動が振動
検出手段に到達するまでの到達時間を検出する検出手段
と、前記検出手段で検出された到達時間に基づいて前記
振動入力手段により指示された座標位置を獲得する獲得
手段と、前記振動入力手段内に設けられ、温度により遅
延量が変化する遅延手段と、前記遅延手段に対して信号
を入力してから、該遅延手段より該信号に対応する信号
が到達するまでの遅延時間を計時する計時手段と、前記
計時手段による計時結果に基づいて、前記獲得手段で用
いる到達時間を補正する補正手段とを備える。

【０００８】また、上記の目的を達成するための本発明
の座標検出方法は、振動伝達板に印加された振動の伝播
時間に基づいて座標検出を行う座標検出方法であって、
前記振動伝達板に入力された振動入力手段からの振動が
振動検出工程に到達するまでの到達時間を検出する検出
工程と、前記検出手段で検出された到達時間に基づいて
前記振動入力手段により指示された座標位置を獲得する
獲得工程と、前記振動入力手段内に設けられた、温度に
より遅延量が変化する遅延手段に対して信号を入力して
から、該遅延手段より該信号に対応する信号が到達する
までの遅延時間を計時する計時工程と、前記計時工程に
よる計時結果に基づいて、前記獲得工程で用いる到達時
間を補正する補正工程とを備える。

【０００９】

【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。

【００１０】図１は本実施形態による座標入力装置の構
成を示す図である。図１において、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。
３は振動ペンであり、その内部には振動子駆動回路２、
振動子（ＰＺＴなどの圧電素子）４を格納する。５は振
動ペン３のペン先である。２は振動子駆動回路であっ
て、演算制御回路１より出力されるペン駆動信号によ
り、振動子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。１ａは演算制
御回路１と振動ペン３を接続する信号ケーブルである。

【００１１】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で指定することを行う。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。

【００１２】１２ａ〜１２ｄは増幅器であり、各振動セ
ンサ６ａ〜６ｄよりの出力信号を増幅する。９は信号波
形検出回路であり、増幅器１２ａ〜１２ｄで増幅された
各センサ６ａ〜６ｄよりの信号波形に基づいて、振動の
到達タイミングを検出する。１０はディスプレイ駆動回
路であり、ホスト機器よりの表示指示に従ってディスプ
レイ１１を表示駆動する。１１はディスプレイであり、
振動伝達板８の下に重ねて配置される。本実施形態で
は、ディスプレイ１１として液晶表示器を用いるが、他
の方式の表示器であっても良いことはいうまでもない。
なお、ホスト機器が演算制御回路１より出力された座標
値に対応する位置に点を表示すべくディスプレイ駆動回
路１０を制御することで、ディスプレイ１１には振動ペ
ンによる入力軌跡に対応する画像が得られる。これによ
り、ユーザは紙の上に筆記するような感覚で入力軌跡を
確認できる。

【００１３】図２は本実施形態による振動ペンの振動子
駆動回路２の構成を説明する図である。２１は駆動回路
であり、ペン駆動信号を増幅し、振動子４を駆動する。
また、２２は遅延回路である。入力されたペン駆動信号
は、遅延回路２２内でそのときの温度に従った時間遅延
され、戻り信号として演算制御回路１へ出力される。図
２に示されるように、ペン駆動信号は駆動回路２１と遅
延回路２２に入力される。

【００１４】図３はペン駆動信号と戻り信号のタイミン
グを概念的に示すタイミングチャートである。座標取得
のための駆動においては、図３の３ａに示したように駆
動周波数５００［ＭＨｚ］のパルス列が供給される。こ
のパルスは演算制御回路内でクロックに基づいて発生し
ているため、精度の高い信号として供給できる。通常は
このパルスでペン内の振動子４を駆動している。また、
３ｂは遅延時間測定用パルスである。本実施形態では、
このパルス３ｂの出力時間と、遅延回路２２を経た戻り
信号の到着時間との差ＴＤｌａｙを測定することで、オ
フセット量を補正するが、この点については後述する。

【００１５】なお、本実施形態では、座標検出のための
ペン駆動用の信号と、遅延回路２２による遅延時間測定
用の信号とは、図３のパルス３ａ、３ｂの如く別の信号
である。これは、遅延回路の周波数特性を考慮し、遅延
回路を通過できるように遅延時間測定用の信号を設定し
ているためである。以下、パルス３ａを駆動信号、パル
ス３ｂを遅延量測定信号ともいうことにする。なお、遅
延量測定信号は、遅延回路特性の影響を排除するため
に、遅延した信号が戻ってくるまでハイ状態とするよう
にしてもよい。

【００１６】まず、通常の座標値取得動作における信号
処理を説明する。

【００１７】振動入力ペン３に対して駆動信号３ａが供
給されると、駆動回路２１はこれを増幅して、振動子４
を駆動し、この結果ペン先５が振動する。ペン先５から
振動伝達板８に印加された振動は、当該振動伝達板８を
伝播し、センサ６ａ〜６ｄによって検出される。センサ
６ａ〜６ｄで検出された振動は、前置増幅器１２ａ〜ｄ
で増幅され信号波形検出回路９に入力される。

【００１８】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出来る値に選択されている。
従って、振動伝達板８を伝播する弾性波は板波となる。
板波は、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。

【００１９】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６ａ〜６ｄを順次
選択し、各センサによる弾性波の到達遅延時間の検出を
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。

【００２０】図４は本実施形態の信号波形検出回路の構
成を示すブロック図である。また、図５は、信号検出回
路における各部の波形を示す図である。以下、図４，図
５を参照して、本実施形態による伝播遅延時間測定を説
明する。

【００２１】まず、演算制御回路１が、センサセレクト
信号をセンサ選択回路３１に対して出力し、一つのセン
サを選択する。次に、演算制御回路１が駆動信号（図５
における駆動信号４１）を出力すると共に、その内部タ
イマ（後述の図６におけるカウンタ１０２ａ、１０２ｂ
で構成されている）による計時を開始させる。以下、振
動センサ６ａが選択されている場合を例にあげて説明す
る。

【００２２】まず、本実施形態による振動入力点から振
動センサまでの距離の検出についてその概要を説明す
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５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お
よび位相速度Ｖｐから振動ペン３と振動センサ６ａ間の
距離を検出することができる。以下、距離算出の概要を
説明する。

【００２３】まず、エンベロープ４２１に着目すると、
その進行速度は群速度Ｖｇであり、波形上のある特定の
点（本例では変極点を用いており、詳細は後述する）を
検出するとすれば、振動ペン３および振動センサ６ａの
間の距離ｄは、その振動伝達時間をｔｇとして、 ｄ＝Ｖｇ・ｔｇ …（１） で与えられる。

【００２４】また、位相波形信号４２２の特定の点（本
例では所定のゼロクロス点を検出しており、その詳細は
後述する）までの時間をｔｐ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。

【００２５】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。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。

【００２６】以上のような距離計測を実現する本実施形
態の構成を更に詳しく説明すれば、次の通りである。図
４に於いて、振動センサ６ａの出力信号は、前置増幅回
路１２ａにより所定のレベルまで増幅される。増幅され
た信号（図５の４２）は、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３２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
（図５の４３）。

【００２７】窓信号発生回路３５は、エンベロープ信号
４３と閾値Ｖｔｈを比較し、エンベロープ信号４３が閾
値Ｖｔｈを越えた時点より、所定時間幅の検出窓信号ｔ
ｗ（図５の４６）を出力する。一方、２回微分回路３４
は入力されたエンベロープ信号４３を２回微分し、２回
微分信号（図５の４４）を得る。コンパレータにより構
成されたｔｇ信号検出回路５４は、２回微分信号４４と
窓信号ｔｗとを比較し、最初のゼロクロス点を検出して
ｔｇ信号（図５の４８）を形成する。こうして得られた
ｔｇ信号４８は波形整形回路３９に入力される。

【００２８】一方、帯域通過フィルタ３７に入力された
信号（図５の４５）は、窓信号ｔｗをイネーブル信号と
してゼロクロスコンパレータにより構成されたｔｐ信号
検出回路に入力される。ｔｐ信号検出回路では、窓信号
ｔｗよりもレベルが高い間ＯＮ状態となる信号を生成
し、これをｔｐ信号（図５の４７）として波形整形回路
３９に入力する。

【００２９】波形整形回路３９では、ペン駆動信号と上
記ｔｇ，ｔｐ信号から、ペン駆動から振動検出までの、
群速度及び位相速度による両者の遅延時間分（Ｔｇ、Ｔ
ｐ）の時間幅を持ったパルス信号を発生し、演算制御回
路１に出力する。演算制御回路１は、パルス信号の時間
幅を内部カウンタにより計時し、それぞれの伝播遅延時
間を得る。なお、図示されているDataSet信号は、ＣＰ
Ｕが信号が検出されたことを検知するために用いられ
る。この信号を検知することで、次の遅延時間測定は、
距離、座標等の計算作業に移行する。

【００３０】ここで得られた遅延時間Ｔｇ、Ｔｐは、ペ
ン先、回路等を通過する際の群と位相の固定的な遅延時
間を含むものである。従って、この固定量をあらかじめ
計測し、Ｔｇｆ、Ｔｐｆとして記憶しておく。そして、
上述のようにして測定された遅延時間Ｔｇ、Ｔｐより、
Ｔｇｆ、Ｔｐｆを差し引いて、上記の計算式（２）、
（３）により距離を算出する。同様の動作を、他のセン
サに対しても行い、振動ペンから各センサまでの距離を
算出する。

【００３１】また、上記のようにして得られた伝播遅延
時間ＴｇとＴｐには、従来例で述べたように、環境温度
によるオフセットが含まれることになる。すなわち、Ｔ
ｇｆ、Ｔｐｆには環境温度によるオフセットが含まれ
る。このオフセットを除去するために、本実施形態で
は、図３ｂのようなパルスを発生し、温度による遅延時
間を計測して補正を行う。補正は、まず、ある基準温度
下での遅延回路２２の基準遅延時間ＴＤadjを測定、記
憶しておく。そして、装置の使用時に、遅延回路２２に
よる遅延時間ＴＤlayを測定し、基準遅延時間ＴＤadjと
遅延時間ＴＤlayとの相対変化量に基づいてＴｇｆ、Ｔ
ｐｆの補正を行う。なお、基準温度は特定の温度に決め
ることは無く、装置の使用温度範囲内であればよいが、
上記Ｔｇｆ、Ｔｐｆを獲得するのと同じ温度とする必要
がある。よって、上述の固定遅延量Ｔｇｆ、Ｔｐｆの測
定の際に同時に行うのが望ましい。

【００３２】基準遅延時間は、制御回路１から図２に示
す遅延両測定用信号３ｂを発生し、計時を始める、信号
出力から、遅延回路を経て再び検出されるまでの基準遅
延時間ＴＤadjを計測し、不揮発性メモリ等に記憶して
おく。

【００３３】通常の動作時に同様なパルス出力によっ
て、温度遅延時間ＴＤlayを測定する。補正量ＴＤoffse
tは、 ＴＤoffset＝（ＴＤadj−ＴＤlay）×Ｃoef …（４） で与えられる。

【００３４】ここでＴＤadjは基準温度での遅延時間で
あるので、この差分が基準設定時との温度差分の遅延量
となる。また、Ｃoefは係数であり、温度遅延回路の温
度変化に対する遅延量と、オフセット変化量の比とから
計算される。例えば、Ｔｇ、Ｔｐのオフセット量が±２
５０［nsec/20℃］であり、遅延回路２２の遅延量が±
１．７［μsec/20℃］であれば、係数Ｃoefは、２５０
［ｎsec/20℃］／１．７［μsec/20℃］＝０．１４７と
して求められる。

【００３５】このようにして得られた補正量ＴＤoffset
を上述のように得られたＴｇ，Ｔｐより減算（遅延回路
の符号によっては加算）し、オフセット量を補正するこ
とができる。換言すれば、ＴＤoffsetをＴｇｆ、Ｔｐｆ
より減算（あるいは加算）してＴｇｆ、Ｔｐｆを補正
し、補正されたＴｇｆ、Ｔｐｆを用いて遅延時間を補正
することで、温度差によって生じる遅延時間の誤差を無
くすことができる。

【００３６】以上の処理及びこれを実現する構成につい
て更に説明する。図６は本実施形態による演算制御回路
１の構成を示すブロック図である。１０１はマイクロコ
ンピュータであり、ＣＰＵ１０１ａ、ＥＥＰＲＯＭ１０
１ｂ、ＲＡＭ１０１ｃ、ＲＯＭ１０１ｄを備える。ＣＰ
Ｕ１０１ａはＲＯＭ１０１ｄに格納された制御プログラ
ムに従って、上述の座標検出及び遅延時間補正を含む各
種制御を実現する。また、ＥＥＰＲＯＭ１０１ｂには、
基準遅延時間ＴＤadj、係数Ｃoef、固定遅延量Ｔｇｆ、
Ｔｐｆが格納される。また、ＲＡＭ１０１ｃはＣＰＵ１
０１ａが各種処理を実行する際の作業領域を提供する。

【００３７】１０２ａ〜１０２ｃはカウンタである。カ
ウンタ１０２ａと１０２ｂは駆動信号３ａによってカウ
ントを開始し、信号波形検出回路９よりのｔｇ信号、ｔ
ｐ信号によってカウント値を保持し、計時データとして
マイクロコンピュータ１０１に出力する。また、カウン
タ１０２ｃは遅延量測定用信号３ｂによって掲示を開始
し、遅延回路２２を経た戻り信号によってカウント値を
保持し、計時データとして出力する。１０３は判定回路
であり、ｔｇ信号及びｔｐ信号の到着を判定し、これを
マイクロコンピュータ１０１に通知する。１０４はＩ／
Ｏポートであり、外部回路（たとえばホスト機器）との
通信を行う。

【００３８】補正のための温度遅延量の測定は、座標検
出の際に行ってもよいが、温度変化などは急激には起こ
りづらいので、サンプリングレートの低下などを招かぬ
ためにも、ペンアップ周期時に行い、次のペンダウン周
期でその値を用いるようにするのが好ましい。

【００３９】以上のような演算制御回路１による座標検
出の手順を図７のフローチャートを用いて更に説明す
る。図７は、座標入力装置の使用中において補正量ＴＤ
offsetを得るための処理手順を表すフローチャートであ
る。なお、以下の処理は、演算制御回路１に設けられた
ＣＰＵ１０１ａが、ＲＯＭ１０１ｄに格納された制御プ
ログラムを実行することで実現される。

【００４０】図７に示される処理は、電源の投入によっ
て起動され、まず、ステップＳ１１において遅延量測定
用信号（遅延量測定用信号３ｂ（図３））を発生して、
遅延回路２２の遅延量ＴＤlayを計測する。すなわち、
カウンタ１０２ｃを起動し、遅延量測定用信号に対応す
る戻り信号が入力された時点のカウント値を計時データ
とし、ＴＤlayを獲得する。次にステップＳ１２におい
て、（４）式に従ってＴＤoffsetを求め、これをＲＡＭ
１０１ｃの所定領域に格納する。

【００４１】次に、ステップＳ１３において、定期的に
駆動信号を発生し、座標検出処理を行う。そして、ペン
アップのままの状態が所定時間を越えて継続した場合
は、ステップＳ１４からステップＳ１１へ戻り、上述の
処理を実行し、ＴＤoffsetを更新する。また、ペンダウ
ンの後にペンアップ動作が検出された場合も、ステップ
Ｓ１５からステップＳ１１へ戻り、補正量ＴＤoffsetを
更新する。

【００４２】以上のように、所定時間を越えてペンアッ
プ状態が継続した場合と、振動入力ペン３が振動伝達板
８に接した状態から離れた状態に変化した場合（ペンア
ップ動作が検出された場合）に補正量ＴＤoffsetの更新
が行われる。従って、座標検出処理のサンプリングレー
トに殆ど影響を及ぼさずに、補正量ＴＤoffsetを常に適
切な値に維持することが可能となる。

【００４３】また、上記説明では、ペン駆動用の駆動信
号３ａとは別の形態の遅延量測定用パルス３ｂを発生さ
せ温度遅延時間を測定したが、もちろん駆動信号３ａそ
のものを用いても構わない。

【００４４】また、上記実施形態では、ＴＤadj、Ｃoe
f、Ｔｇｆ、Ｔｐｆ等の値は、工場出荷時にＥＥＰＲＯ
Ｍ１０１ｂに格納することを前提としたが、これらの値
をユーザが設定できるようにしても良い。この場合、例
えば、座標入力装置のモードを基準遅延時間計測モード
にセットし、図８に示す処理を実行させればよい。

【００４５】図８は遅延回路２２の基準遅延時間を含む
補正用データの格納手順を説明するフローチャートであ
る。なお、以下の処理は、ＲＯＭ１０１ｄに格納された
制御プログラムをＣＰＵ１０１ａが実行することで実現
される。

【００４６】本座標入力装置の動作モードを基準遅延時
間計測モードに設定すると、ステップＳ２１において、
Ｔｇ、Ｔｐのオフセット量を測定し、これをＴｇｆ、Ｔ
ｐｆとして記憶する。Ｔｇｆ、Ｔｐｆは次のように求ま
る。まず、振動伝達板８上の各センサからの距離が既知
の位置（例えば、領域Ａの中心）に振動入力ペン４によ
る振動の印加を行う。そして、この時の各振動センサ６
ａ〜６ｄによって検出された実際の遅延時間と、振動印
加点からの既知の距離と群速度Ｖｇ及び位相速度Ｖｐか
ら求まる理論上の遅延時間との差からオフセット時間Ｔ
ｇｆ、Ｔｐｆを求める。

【００４７】続くステップＳ２２では、図３のパルス３
ｂを発生し、その戻り信号が検出されるまでの時間を、
カウンタ１０２ｃのカウント値から求め、これをＴＤad
jとする。更に、ステップＳ２３では、ホスト機器よ
り、Ｔｇ、Ｔｐの温度に対するオフセット変化量と振動
ペン４に内蔵された遅延回路２２の温度に対する遅延時
間変化量を入力するよう促し、入力値に従ってＣoefを
算出する。そしてステップＳ２４において、上記処理で
得られたＴｇｆ、Ｔｐｆ、ＴＤadj、ＣoefをＥＥＰＲＯ
Ｍの所定エリアに格納する。なお、上記の各係数をＲＡ
Ｍに格納するようにしてもよいが、この場合は、ＲＡＭ
の所定エリアを電池等によってバックアップ可能とし、
当該所定エリアに上記係数を格納することが望ましい。

【００４８】以上のような構成を採用すれば、例えばユ
ーザが振動入力ペンを交換した時などにおいて、Ｔｇ、
Ｔｐの温度に対する変化量と遅延回路２２の遅延時間の
温度に対する変化量が与えられれば、ユーザサイドでＴ
ｇｆ、Ｔｐｆ、ＴＤadj、Ｃoefを適切な値に設定するこ
とが可能となる。

【００４９】以上のように、オフセットの除去された時
間データから距離を算出し、正確な距離情報（距離ｄａ
〜ｄｄ）が得られると、図９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。

【００５０】 ｘ＝（ｄａ＋ｄｂ）・（ｄａ−ｄｂ）／２Ｘ …（５） 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 …（６’） 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。

【００５１】＜他の実施形態＞上記実施形態において、
温度遅延量は任意に設定して構わない。すなわち、実際
のオフセット量に合せず、より変化幅を大きく取ること
で、補正精度を上げることができる。例えば、実際のオ
フセットは±２０度の変化に対して±２５０ｎｓｅｃ程
度の変化がある。遅延回路の遅延量をこの値の設定にし
ておけば、そのまま補正量として用いることができる
が、そのまま用いるよりは、±２０度に対してより多く
の変化をさせる方が、精度的に有利になる。図１０は温
度遅延回路の一例であるがこのＣ１、Ｒ１、Ｒ２の値、
ランク（温度特性）を選ぶことによって、変更可能であ
る。なお、図１０の回路ではコンデンサの特性が支配的
になるので、コンデンサのランクはなるべく使用範囲で
リニアなものが望ましい。

【００５２】上記回路以外に、抵抗に感温素子を用いて
も同様の効果が得られるのは自明である。

【００５３】前記実施形態中の期したように、基準温度
での設定を行う際に、そのときの環境温度を、不揮発メ
モリ等に記憶しておくことで、ユーザの使用環境温度を
知ることができる。

【００５４】例えば機器の仕様温度範囲以外での使用で
ある場合などに、本体の温度調節や、ユーザーへの警告
などに用いることができる。

【００５５】また、駆動信号を出力しその戻りを計測し
ているので、例えば、ペンがはずれていた時など、本体
側でそのことを検出可能になる。従って、温度遅延時間
の最大値を過ぎても、遅延信号が戻ってこないときに
は、ペンが外れているか、ペンの故障、断線と判断し、
その旨の警告を出すことが可能になり、故障診断等にも
利用可能である。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】以上説明したように、ペン内に温度により
遅延量の変わる遅延回路を設けることにより、遅延量を
オフセット量に厳密に合わせ込むことなく、効果的にオ
フセットの補正が出来る。また、遅延回路による遅延時
間の変化量を、オフセットの変化量よりも大きな値とす
ることで補正精度を向上できる。また、ペン内に発振回
路を設ける必要が無いため、特性を安定させ、また、回
路規模を小さくできる。また、一般的に温度補償をする
場合は、サーミスタ等の抵抗変化を電圧の変化として捉
え、その電圧をＡ／Ｄコンバータで変化し、ＣＰＵへ取
り込んで処理するという方法が用いられる。これに対し
て、本実施形態では、時間遅延量を計測しているため
（時間変化に置き換えているため）、Ａ／Ｄコンバータ
などが不必要であり、安価に、高速な処理が可能にな
る。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、温
度変化によって生じるオフセットのずれが簡易な回路構
成で補正可能となり、高精度な座標入力装置を容易に提
供することができる。

【００６４】

【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示す図
である。

【図２】本実施形態による振動ペンの振動子駆動回路２
の構成を説明する図である。

【図３】ペン駆動信号と戻り信号のタイミングを概念的
に示すタイミングチャートである。

【図４】本実施形態の信号波形検出回路の構成を示すブ
ロック図である。

【図５】信号検出回路における各部の波形を示す図であ
る。

【図６】本実施形態による演算制御回路１の構成を示す
ブロック図である。

【図７】座標入力装置の使用中において補正量ＴＤoffs
etを得るための処理手順を表すフローチャートである。

【図８】遅延回路２２の基準遅延時間を含む補正用デー
タの格納手順を説明するフローチャートである。

【図９】距離情報から振動ペンの位置Ｐの座標（ｘ，
ｙ）を求める方法を説明する図である。

【図１０】他の実施形態による温度遅延回路の一例を示
す図である。

【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 (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動伝達板に入力された振動入力手段か
   らの振動が振動検出手段に到達するまでの到達時間を検
   出する検出手段と、 前記検出手段で検出された到達時間に基づいて前記振動
   入力手段により指示された座標位置を獲得する獲得手段
   と、 前記振動入力手段内に設けられ、温度により遅延量が変
   化する遅延手段と、 前記遅延手段に対して信号を入力してから、該遅延手段
   より該信号に対応する信号が到達するまでの遅延時間を
   計時する計時手段と、 前記計時手段による計時結果に基づいて、前記獲得手段
   で用いる到達時間を補正する補正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】 前記遅延手段の遅延時間の変化量を前記
   到達時間の変化量に換算して補正量を得る換算手段を更
   に備え、 前記補正手段は、前記換算手段で得られた補正量を用い
   て前記獲得手段で用いる到達時間を補正することを特徴
   とする請求項１に記載の座標入力装置。
3. 【請求項３】 所定温度における、前記検出手段で検出
   される到達時間と、前記振動伝達板を振動が伝播するの
   に要する正味の時間との差を、予めオフセット時間とし
   て保持する保持手段を更に備え、 前記補正手段は、前記検出手段で検出された到達時間か
   ら前記オフセット時間を差し引き、得られた値を、前記
   換算手段によって得られた補正量を用いて更に補正する
   ことを特徴とする請求項２に記載の座標入力装置。
4. 【請求項４】 前記振動入力手段が前記振動伝達板に接
   触した状態から離れた状態に移行した場合に、前記計時
   手段と換算手段を実行し、得られた補正量を記憶する制
   御手段を更に備えることを特徴とする請求項２または３
   に記載の座標入力装置。
5. 【請求項５】 前記振動入力手段が前記振動伝達板から
   離れた状態が所定時間以上継続した場合に、前記計時手
   段と換算手段を実行し、得られた補正量を記憶する第２
   制御手段を更に備えることを特徴とする請求項２乃至５
   のいずれかに記載の座標入力装置。
6. 【請求項６】 振動伝達板に印加された振動の伝播時間
   に基づいて座標検出を行う座標検出方法であって、 前記振動伝達板に入力された振動入力手段からの振動が
   振動検出手段に到達するまでの到達時間を検出する検出
   工程と、 前記検出工程で検出された到達時間に基づいて前記振動
   入力手段により指示された座標位置を獲得する獲得工程
   と、 前記振動入力手段内に設けられた、温度により遅延量が
   変化する遅延手段に対して信号を入力してから、該遅延
   手段より該信号に対応する信号が到達するまでの遅延時
   間を計時する計時工程と、 前記計時工程による計時結果に基づいて、前記獲得工程
   で用いる到達時間を補正する補正工程とを備えることを
   特徴とする座標検出方法。
7. 【請求項７】 前記遅延手段の遅延時間の変化量を前記
   到達時間の変化量に換算して補正量を得る換算工程を更
   に備え、 前記補正工程は、前記換算工程で得られた補正量を用い
   て前記獲得工程で用いる到達時間を補正することを特徴
   とする請求項６に記載の座標検出方法。
8. 【請求項８】 所定温度において前記検出工程によって
   検出した到達時間と、前記振動伝達板を振動が伝播する
   のに要する正味の時間との差を、予めオフセット時間と
   して保持する保持工程を更に備え、 前記補正工程は、前記検出工程で検出された到達時間か
   ら前記オフセット時間を差し引き、得られた値を、前記
   換算工程によって得られた補正量を用いて更に補正する
   ことを特徴とする請求項７に記載の座標検出方法。
9. 【請求項９】 前記振動入力手段が前記振動伝達板に接
   触した状態から離れた状態に移行した場合に、前記計時
   工程と換算工程を実行し、得られた補正量を記憶する制
   御工程を更に備えることを特徴とする請求項７または８
   に記載の座標検出方法。
10. 【請求項１０】 前記振動入力手段が前記振動伝達板か
    ら離れた状態が所定時間以上継続した場合に、前記計時
    工程と換算工程を実行し、得られた補正量を記憶する第
    ２制御工程を更に備えることを特徴とする請求項７乃至
    ９のいずれかに記載の座標検出方法。
11. 【請求項１１】 振動伝達板に印加された振動の伝播時
    間に基づいて座標検出を行う座標検出制御プログラムを
    格納するコンピュータ可読メモリであって、該制御プロ
    グラムが、 前記振動伝達板に入力された振動入力手段からの振動が
    振動検出手段に到達するまでの到達時間を検出する検出
    工程のコードと、 前記検出工程で検出された到達時間に基づいて前記振動
    入力手段により指示された座標位置を獲得する獲得工程
    のコードと、 前記振動入力手段内に設けられた、温度により遅延量が
    変化する遅延手段に対して信号を入力してから、該遅延
    手段より該信号に対応する信号が到達するまでの遅延時
    間を計時する計時工程のコードと、 前記計時工程による計時結果に基づいて、前記獲得工程
    で用いる到達時間を補正する補正工程のコードとを備え
    ることを特徴とするコンピュータ可読メモリ。