JPS63100532A - 座標入力装置 - Google Patents
座標入力装置Info
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- JPS63100532A JPS63100532A JP61245475A JP24547586A JPS63100532A JP S63100532 A JPS63100532 A JP S63100532A JP 61245475 A JP61245475 A JP 61245475A JP 24547586 A JP24547586 A JP 24547586A JP S63100532 A JPS63100532 A JP S63100532A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、弾性波の伝播遅延時間により座標位置を検出
する座標人力装置に関し、特に検出精度の向上を図った
ものである。
する座標人力装置に関し、特に検出精度の向上を図った
ものである。
[従来の技術]
従来、座標位置を人力するディジタイザなどと称される
座標入力装置としては、例えば次のようなものが知られ
ている。
座標入力装置としては、例えば次のようなものが知られ
ている。
■ −面を抵抗体としてX座標用と、X座標用のそれぞ
れの抵抗膜を重ね、それぞれの抵抗膜に電圧または電流
を印加し、ペンや指先で加圧された点(座標入力点)に
対して、電圧または電流の比等を測定して、その点の座
標位置を検出入力する抵抗膜利用タイプのもの。
れの抵抗膜を重ね、それぞれの抵抗膜に電圧または電流
を印加し、ペンや指先で加圧された点(座標入力点)に
対して、電圧または電流の比等を測定して、その点の座
標位置を検出入力する抵抗膜利用タイプのもの。
■ ペン先から局所的な磁界パルスを発生させておき、
このペン先をパネルにマトリクス状に配線しである電極
線のいずれかに近づけて、電磁結合させ、電極線に生ず
る電流を測定することによりペン先の座標位置を検出入
力する電磁8導利用タイプのもの。
このペン先をパネルにマトリクス状に配線しである電極
線のいずれかに近づけて、電磁結合させ、電極線に生ず
る電流を測定することによりペン先の座標位置を検出入
力する電磁8導利用タイプのもの。
■ 超音波を利用するタイプのものとして、超音波の伝
播媒体による表面波の伝播遅延時間を検出して位置座標
を測定するもの、あるいは超音波を空気中に伝え、その
超音波の伝播時間を計測するものなどがある。
播媒体による表面波の伝播遅延時間を検出して位置座標
を測定するもの、あるいは超音波を空気中に伝え、その
超音波の伝播時間を計測するものなどがある。
[発明が解決しようとする問題点コ
しかし、これらの従来装置には次のような欠点がある。
すなわち、上述の0項の抵抗膜利用タイプのものは抵抗
体の均一性がそのまま図形人力の精度を左右するので、
特に均一性の優れた抵抗体を必要とし、そのため非常に
高価となる。また、X座標用とX座標用の2枚の抵抗膜
が必要となるので、透明度が落ちてしまうという欠点も
ある。
体の均一性がそのまま図形人力の精度を左右するので、
特に均一性の優れた抵抗体を必要とし、そのため非常に
高価となる。また、X座標用とX座標用の2枚の抵抗膜
が必要となるので、透明度が落ちてしまうという欠点も
ある。
次に、上述の0項の電磁8導利用タイプのものは、電線
がマトリクス状に配設されているので透明にはならない
。
がマトリクス状に配設されているので透明にはならない
。
さらに、上述の0項の超音波利用タイプのように表面波
や音波を利用したものであると、音波の送信部と受信部
の間に疵や物体、例えば手などの障害物が存在すると、
その障害物によって測定点が誤って検出されたり、測定
できないなどの障害が生ずる欠点がある。一方、弾性波
の板波を用いた従来の座標入力装置の場合には、分散が
起きてしまい、その弾性波の群速度と位相速度が異なる
のでエンベロープのピークの検出や所定の閾値(スレッ
ショルド)での検出では、±172波長分の誤差が生じ
てしまうという欠点があった。
や音波を利用したものであると、音波の送信部と受信部
の間に疵や物体、例えば手などの障害物が存在すると、
その障害物によって測定点が誤って検出されたり、測定
できないなどの障害が生ずる欠点がある。一方、弾性波
の板波を用いた従来の座標入力装置の場合には、分散が
起きてしまい、その弾性波の群速度と位相速度が異なる
のでエンベロープのピークの検出や所定の閾値(スレッ
ショルド)での検出では、±172波長分の誤差が生じ
てしまうという欠点があった。
そこで、本発明は上述の欠点を除去し、透明で、かつ精
度の高い、使い勝手の良い座標人力装置を提供すること
を目的とする。
度の高い、使い勝手の良い座標人力装置を提供すること
を目的とする。
[問題点を解決するための手段]
かかる目的を達成するため、本発明は機械的振動を発生
する振動ペンを振動伝播媒体からなる信号入力板に接触
させ、振動伝播媒体に伝播された弾性波を振動伝播媒体
の所定位置に配設した機械的振動を電気信号に変換する
変換素子で検出し、検出した電気信号に基づいて弾性波
の伝播遅延時間を計測することにより振動ペンの位置座
標を検出する座標入力装置において、駆動信号の波形を
変調して振動ペンに供給する信号変調手段と、変換素子
から出力する電気信号の波形の変曲点を検出する変曲点
検出手段とを具備し、検出された変曲点に基づいて振動
ペンの位置座標を検出することを特徴とする。
する振動ペンを振動伝播媒体からなる信号入力板に接触
させ、振動伝播媒体に伝播された弾性波を振動伝播媒体
の所定位置に配設した機械的振動を電気信号に変換する
変換素子で検出し、検出した電気信号に基づいて弾性波
の伝播遅延時間を計測することにより振動ペンの位置座
標を検出する座標入力装置において、駆動信号の波形を
変調して振動ペンに供給する信号変調手段と、変換素子
から出力する電気信号の波形の変曲点を検出する変曲点
検出手段とを具備し、検出された変曲点に基づいて振動
ペンの位置座標を検出することを特徴とする。
[作 用]
本発明では、弾性波の板波の分散による群速度と位相速
度の両方を測定して、それらの速度に基づいて座標位置
を演算することにより分解能を向上させ、かつ振動ペン
を駆動する信号の駆動波形に変調をかけるようにしたの
で、検出手段から得られる検出波形の先頭近くで変曲点
を持たせ、この変曲点を検出する際に反射波の影響を受
けにくくすることができ、それにより反射する面から検
出波形の検出点までの距離をより近くすることができて
、正確な位置座標検出ができる有効面積が広い座標入力
装3を提供することができる。
度の両方を測定して、それらの速度に基づいて座標位置
を演算することにより分解能を向上させ、かつ振動ペン
を駆動する信号の駆動波形に変調をかけるようにしたの
で、検出手段から得られる検出波形の先頭近くで変曲点
を持たせ、この変曲点を検出する際に反射波の影響を受
けにくくすることができ、それにより反射する面から検
出波形の検出点までの距離をより近くすることができて
、正確な位置座標検出ができる有効面積が広い座標入力
装3を提供することができる。
[実施例]
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。
。
第1図は本発明の一実施例の座標人力装置の全体構成を
示す。本図において、1は本発明に係る演算および制御
を行う演算制御回路であり、例えばマイクロコンピュー
タやRAM等から構成される。2は振動子駆動回路であ
り、演算制御回路1からの同期信号に応じて振動子駆動
用のパルス信号を発生する。3は座標入力用の振動ベン
であり、振動子駆動回路2からのパルス信号により伸縮
振動する例えば圧電素子の如き振動子4と、その振動子
4の振動の振幅を拡大する先が尖ったホーン5と、これ
らを支持する棒状軸部とから構成されている。
示す。本図において、1は本発明に係る演算および制御
を行う演算制御回路であり、例えばマイクロコンピュー
タやRAM等から構成される。2は振動子駆動回路であ
り、演算制御回路1からの同期信号に応じて振動子駆動
用のパルス信号を発生する。3は座標入力用の振動ベン
であり、振動子駆動回路2からのパルス信号により伸縮
振動する例えば圧電素子の如き振動子4と、その振動子
4の振動の振幅を拡大する先が尖ったホーン5と、これ
らを支持する棒状軸部とから構成されている。
6は撮動受信用のセンサ、7は反射防止材、8は振動を
伝播し、かつ透明な例えばガラスの如き伝播媒体である
。センサ6は信号人力板を構成する伝播媒体8の複数の
所定箇所(本例では3隅)に配設され、伝播媒体8を伝
播したベン3の振動波(板波弾性波)を機械電気変換し
て、電気信号として取り出す例えば圧電素子からなる。
伝播し、かつ透明な例えばガラスの如き伝播媒体である
。センサ6は信号人力板を構成する伝播媒体8の複数の
所定箇所(本例では3隅)に配設され、伝播媒体8を伝
播したベン3の振動波(板波弾性波)を機械電気変換し
て、電気信号として取り出す例えば圧電素子からなる。
反射防止材7は例えばシリコンゴムなとで形成され、ベ
ン3からの振動を吸収して、その振動が伝播媒体8の端
部で反射するのを阻止する。
ン3からの振動を吸収して、その振動が伝播媒体8の端
部で反射するのを阻止する。
9は受信波形検出回路であり、センサ6で受信された信
号を後述のように処理して、ベン3からセンサ6までの
伝播媒体8内を伝播してきた弾性波の伝播時間を示す信
号にし、演算制御回路1に出力する。演算制御回路1で
は3箇所のセンサ6から受信波形検出回路9を介して送
られてくる伝播時間を示す信号から伝播遅延時間を検出
し、この伝播遅延時間に基づいて所定の演算式によりベ
ン3の接触している座標位置を算出する。
号を後述のように処理して、ベン3からセンサ6までの
伝播媒体8内を伝播してきた弾性波の伝播時間を示す信
号にし、演算制御回路1に出力する。演算制御回路1で
は3箇所のセンサ6から受信波形検出回路9を介して送
られてくる伝播時間を示す信号から伝播遅延時間を検出
し、この伝播遅延時間に基づいて所定の演算式によりベ
ン3の接触している座標位置を算出する。
10は透明な伝播媒体(例えば、ガラス)8の下部に一
体に配設して文字・画像等を表示するデイスプレィ11
を駆動するデイスプレィ駆動回路である。演算制御回路
1で算出されたベン3の座標情報はほぼリアルタイムで
デイスプレィ駆動回路10を通じてデイスプレィ11に
表示できるので、ベン3で描いた文字や図形等を瞬時に
そのままデイスプレィ11に表示できる。
体に配設して文字・画像等を表示するデイスプレィ11
を駆動するデイスプレィ駆動回路である。演算制御回路
1で算出されたベン3の座標情報はほぼリアルタイムで
デイスプレィ駆動回路10を通じてデイスプレィ11に
表示できるので、ベン3で描いた文字や図形等を瞬時に
そのままデイスプレィ11に表示できる。
第2図は第1図の実施例における信号の波形上よびタイ
ミングを示す。第2図において、12は振動子駆動回路
2から振動子4に印加される駆動パルス信号であり、こ
のパルス信号12のパルス幅は振動子4の共振周波数と
する。14はセンサ6から出力されるセンサ信号(受信
信号)、15はこの信号14を処理して得られる受信波
形検出回路9の出力信号である。
ミングを示す。第2図において、12は振動子駆動回路
2から振動子4に印加される駆動パルス信号であり、こ
のパルス信号12のパルス幅は振動子4の共振周波数と
する。14はセンサ6から出力されるセンサ信号(受信
信号)、15はこの信号14を処理して得られる受信波
形検出回路9の出力信号である。
ベン3の先端を伝播媒体であるガラス板8に接すると、
第2図に示すようなパルス信号12により駆動された振
動子4の振動は、ホーン5を通ってその振幅が増幅され
、ガラス板8に伝わる。そして、その振動は弾性波(超
音波)となり、ガラス8内を伝播する。この時、弾性波
として板波を利用スる。このように板波を利用すると、
ガラス板8の表面に疵や物が置かれても、はとんど影響
が無く、センサ6は波形の弾性波信号を受信することが
できて、位置座標を容易に検出することができるからで
ある。
第2図に示すようなパルス信号12により駆動された振
動子4の振動は、ホーン5を通ってその振幅が増幅され
、ガラス板8に伝わる。そして、その振動は弾性波(超
音波)となり、ガラス8内を伝播する。この時、弾性波
として板波を利用スる。このように板波を利用すると、
ガラス板8の表面に疵や物が置かれても、はとんど影響
が無く、センサ6は波形の弾性波信号を受信することが
できて、位置座標を容易に検出することができるからで
ある。
ところで、この板波による振動波形は、分散により群速
度と位相速度とが違うため、一定の形にならない。すな
わち、第2図の13で示す全体の形(エンベロープ)が
伝播する速度(群速度)と、駆動パルス信号12に対応
した周波数の全体の波形13を伝播するキャリアとなる
センサ出力信号14の伝播速度(位相速度)とが異なる
ので、ベン3とセンサ6間の距離によってキャリアとな
る信号14の位相が全体の波形13に対して、それぞれ
違ったものとなるという現象が生ずるからである。従っ
て、伝播遅延時間を検出する時には、この群速度と位相
速度の違いによって出てくる誤差をできるだけ小さくす
る方法で検出する必要がある。
度と位相速度とが違うため、一定の形にならない。すな
わち、第2図の13で示す全体の形(エンベロープ)が
伝播する速度(群速度)と、駆動パルス信号12に対応
した周波数の全体の波形13を伝播するキャリアとなる
センサ出力信号14の伝播速度(位相速度)とが異なる
ので、ベン3とセンサ6間の距離によってキャリアとな
る信号14の位相が全体の波形13に対して、それぞれ
違ったものとなるという現象が生ずるからである。従っ
て、伝播遅延時間を検出する時には、この群速度と位相
速度の違いによって出てくる誤差をできるだけ小さくす
る方法で検出する必要がある。
次に、伝播遅延時間を検出する具体的手段について詳述
する。
する。
上述したように、第2図の信号14の小さい波の群のど
の部分を検出して、ベン3の位置から各センサ6までの
伝播遅延時間とするかによって検出した遅延時間の誤差
が±1/2波畏程度生ずることがある。
の部分を検出して、ベン3の位置から各センサ6までの
伝播遅延時間とするかによって検出した遅延時間の誤差
が±1/2波畏程度生ずることがある。
例えば、信号14に対してあらかじめ定めた所定の閾値
(スレッショルド)Sを設けて、第3図のBに示すよう
な検出信号15として抽出すると、上述したように分散
の影響で小さい波の位置(位相)がベン3とセンサ6の
距離で変化するので、第3図のA〜Dで示すように、ベ
ン3のB勤距離がごく微小であっても、検出遅延時間が
約1波長λ分動いてしまうことがある。そこで、本実施
例ではこの1波長の誤差分を無くすために、小さな波の
群の速度(群速度)と、小さな波の各々の速度(位相速
度)の2つを基にして伝播遅延時間を検出し、この遅延
時間により座標位置を算出する。
(スレッショルド)Sを設けて、第3図のBに示すよう
な検出信号15として抽出すると、上述したように分散
の影響で小さい波の位置(位相)がベン3とセンサ6の
距離で変化するので、第3図のA〜Dで示すように、ベ
ン3のB勤距離がごく微小であっても、検出遅延時間が
約1波長λ分動いてしまうことがある。そこで、本実施
例ではこの1波長の誤差分を無くすために、小さな波の
群の速度(群速度)と、小さな波の各々の速度(位相速
度)の2つを基にして伝播遅延時間を検出し、この遅延
時間により座標位置を算出する。
例えば、受信波形検出回路9において第2図のセンサ出
力信号14からエンベロープ13を検出し、このエンベ
ロープ13のピークを検出する。このピークを群速度に
基づいた遅延時間Tgの信号とする。この検出した遅延
時間Tgの信号の分解能としての精度は、小さな波の群
の集まりをひとつの波として測定しているので、小さな
波を検出した場合よりも落ちる。しかし、この遅延時間
Tgの信号も振動発生位置の座標についてのおおまかな
距離の検出はできる。
力信号14からエンベロープ13を検出し、このエンベ
ロープ13のピークを検出する。このピークを群速度に
基づいた遅延時間Tgの信号とする。この検出した遅延
時間Tgの信号の分解能としての精度は、小さな波の群
の集まりをひとつの波として測定しているので、小さな
波を検出した場合よりも落ちる。しかし、この遅延時間
Tgの信号も振動発生位置の座標についてのおおまかな
距離の検出はできる。
そこで、本実施例ではこの遅延時間Tgの信号を検出し
た後の最初に来る小さな波のひとつのゼロクロスした立
ち上がり点を検出し、この検出した立ち上り点を伝播遅
延時間Tpの信号とする。このように群速度と位相速度
とを利用して得た伝播遅延時間TgおよびTpの各々の
信号の立上りと駆動パルス信号の最初のパルスの立上り
とから演算制御回路1で座標位置を演算すると誤差の少
ない分解能(精度)の高い座標位置検出ができる。
た後の最初に来る小さな波のひとつのゼロクロスした立
ち上がり点を検出し、この検出した立ち上り点を伝播遅
延時間Tpの信号とする。このように群速度と位相速度
とを利用して得た伝播遅延時間TgおよびTpの各々の
信号の立上りと駆動パルス信号の最初のパルスの立上り
とから演算制御回路1で座標位置を演算すると誤差の少
ない分解能(精度)の高い座標位置検出ができる。
第4図は各センサ6の中のある1つのセンサ6に対する
上述の伝播遅延時間Tg−Tpを表わす信号を検出する
受信波形検出回路9の構成例を示す。
上述の伝播遅延時間Tg−Tpを表わす信号を検出する
受信波形検出回路9の構成例を示す。
また、第5図は第4図の回路の出力信号の波形を示す。
ここで、6′は第1図の複数のセンサ6の中のひとつを
示す。19はこのセンサ6′で受信した信号を増幅する
前置増幅回路、20は前置増幅回路19で増幅された信
号14からエンベロープ13を検出するエンベロープ検
出回路、21はエンベロープ検出回路20で検出された
エンベロープ13のピークを検出するためエンベロープ
を微分するエンベロープピーク検出回路(例えば、微分
回路)である。
示す。19はこのセンサ6′で受信した信号を増幅する
前置増幅回路、20は前置増幅回路19で増幅された信
号14からエンベロープ13を検出するエンベロープ検
出回路、21はエンベロープ検出回路20で検出された
エンベロープ13のピークを検出するためエンベロープ
を微分するエンベロープピーク検出回路(例えば、微分
回路)である。
22はエンベロープ13を微分した信号21’がゼロク
ロスとなる点、すなわち上述の群速度を利用して検出し
た伝播遅延時間Tgを表わす信号22′ を出力するT
g信号検出回路(例えばゼロクロスコンパレータ)、2
3は伝播遅延時間τgを表わす信号22′の立上りから
ある一定時間だけゲートを開く(いわゆる窓をつくる)
単安定マルチバイブレータ回路、24は単安定マルチバ
イブレータ23でつくられたゲートが開いている時間に
コンパレータ26のコンパレートレベルを与えるコンパ
レートレベル供給回路である。 25はエンベロープ検
出回路20.エンベロープピーク検出回路21. Tg
信号検出回路22) 単安定マルチバイブレータ23.
コンパレートレベル供給回路24の各回路を通って遅れ
た時間分を調整する遅延時間調整回路である。この遅延
時間調整回路25を通った信号とフンバレートレベル供
給回路24で作られたコンパレートレベルとをコンパレ
ータ26に人力して得られる信号26′ を位相速度に
基づいた伝播遅延時間Tpを表わす検出信号とする。
ロスとなる点、すなわち上述の群速度を利用して検出し
た伝播遅延時間Tgを表わす信号22′ を出力するT
g信号検出回路(例えばゼロクロスコンパレータ)、2
3は伝播遅延時間τgを表わす信号22′の立上りから
ある一定時間だけゲートを開く(いわゆる窓をつくる)
単安定マルチバイブレータ回路、24は単安定マルチバ
イブレータ23でつくられたゲートが開いている時間に
コンパレータ26のコンパレートレベルを与えるコンパ
レートレベル供給回路である。 25はエンベロープ検
出回路20.エンベロープピーク検出回路21. Tg
信号検出回路22) 単安定マルチバイブレータ23.
コンパレートレベル供給回路24の各回路を通って遅れ
た時間分を調整する遅延時間調整回路である。この遅延
時間調整回路25を通った信号とフンバレートレベル供
給回路24で作られたコンパレートレベルとをコンパレ
ータ26に人力して得られる信号26′ を位相速度に
基づいた伝播遅延時間Tpを表わす検出信号とする。
これらの伝播遅延時間rg、Tpを表わす信号22′お
よび26′ の両方を利用して演算制御回路lで演算し
て座標位置を検出する。この座標位置の検出手順の一例
を次に詳述する。
よび26′ の両方を利用して演算制御回路lで演算し
て座標位置を検出する。この座標位置の検出手順の一例
を次に詳述する。
上述したように、駆動パルス信号12の出力時からのカ
ウントにより群速度に基づいた伝播遅延時間T8が求め
られるがこの時間は、検出波のエンベロープからの検出
であるので、検出波のひとつの波から検出した伝播遅延
時間と比較すると、検出精度は落ちてしまう。従って検
出波の中のひとつから検出した伝播遅延時間Tpからベ
ン3とセンサ6の距離を算出した方が群速度に基づいた
伝播時間Tgから算出するよりも精度ははるかに上がる
。
ウントにより群速度に基づいた伝播遅延時間T8が求め
られるがこの時間は、検出波のエンベロープからの検出
であるので、検出波のひとつの波から検出した伝播遅延
時間と比較すると、検出精度は落ちてしまう。従って検
出波の中のひとつから検出した伝播遅延時間Tpからベ
ン3とセンサ6の距離を算出した方が群速度に基づいた
伝播時間Tgから算出するよりも精度ははるかに上がる
。
しかし、検出波のひとつひとつの波は、上述したように
分散の影響で位相が動いてしまう。従って、第2図の信
号14の中でレベルの一番高いと−りを検出していくと
、伝播距11jikと伝播時間tの関係は第6図のTp
i(但し、i=1,2.・・・)で示すようになる。す
なわち、ベン3の先端位=がセンサ6から連続的に離れ
ていくと、第7図の(A) −(B)−(C)で示すよ
うな順序でピークの変化をする。すなわち、ある距離で
はaの波がピークであったが、しだいにbの波がピーク
になってしまう。次はCの波がピークになるといったよ
うな動きになる。ベン3を逆の動きにすれば、そのピー
クの動きもまた、上述と逆になる。このピークの動きを
伝播時間tと伝播距離lの関数として示すと、第6図の
Tpiで示すような階段状の動きの曲線となる。また、
a、b、cの波のゼロクロス点についても同じような動
きとなる。
分散の影響で位相が動いてしまう。従って、第2図の信
号14の中でレベルの一番高いと−りを検出していくと
、伝播距11jikと伝播時間tの関係は第6図のTp
i(但し、i=1,2.・・・)で示すようになる。す
なわち、ベン3の先端位=がセンサ6から連続的に離れ
ていくと、第7図の(A) −(B)−(C)で示すよ
うな順序でピークの変化をする。すなわち、ある距離で
はaの波がピークであったが、しだいにbの波がピーク
になってしまう。次はCの波がピークになるといったよ
うな動きになる。ベン3を逆の動きにすれば、そのピー
クの動きもまた、上述と逆になる。このピークの動きを
伝播時間tと伝播距離lの関数として示すと、第6図の
Tpiで示すような階段状の動きの曲線となる。また、
a、b、cの波のゼロクロス点についても同じような動
きとなる。
ところで、伝播距離を算出するときは遅延時間を計数し
て算出するので、第6図のTpiの場合は、ひとつの伝
播遅延時間tに対しての伝播距離1は2つの値が出てし
まう。従って、伝播遅延時間Tgを基準にした伝播遅延
時間Tpの値を読み取れば、ひとつの伝播距離が79を
基にした精度の高い値で算出できる。この具体例を示す
とつぎのようになる。
て算出するので、第6図のTpiの場合は、ひとつの伝
播遅延時間tに対しての伝播距離1は2つの値が出てし
まう。従って、伝播遅延時間Tgを基準にした伝播遅延
時間Tpの値を読み取れば、ひとつの伝播距離が79を
基にした精度の高い値で算出できる。この具体例を示す
とつぎのようになる。
上述したようにして伝播遅延時間Tg、Tpを検出した
とすると、第6図におけるtg1の範囲にあるTg+に
対してのjil+の範囲にあるT9+ s tg2の範
囲にあるTgzに対してのtriの範囲にあるTg2)
tg、の範囲にあるTgsに対しての・・・というよう
に順次1つのセンサ6に対するひとつのTpを検出する
ことができ、このTpiを基に距離を算出していけばよ
い。すなわち、第6図において伝播距離をl、検出波の
1波長をλ、位相速度をυpとすると、次式(1)が成
立する。
とすると、第6図におけるtg1の範囲にあるTg+に
対してのjil+の範囲にあるT9+ s tg2の範
囲にあるTgzに対してのtriの範囲にあるTg2)
tg、の範囲にあるTgsに対しての・・・というよう
に順次1つのセンサ6に対するひとつのTpを検出する
ことができ、このTpiを基に距離を算出していけばよ
い。すなわち、第6図において伝播距離をl、検出波の
1波長をλ、位相速度をυpとすると、次式(1)が成
立する。
f=vpTp+nλ −(1)この上式(1)
に基づいた距@iが検出できる。
に基づいた距@iが検出できる。
但し、nはTgがjg+の範囲の時は、n=o、1がt
g2. tg3の範囲の時は、n=1、n=i 従って、上述のように伝播遅延時間Tg、Tpを検出し
たら、例えば上式(1)に基づくデータ変換を演算制御
回路1の内部テーブルIA(第1図参照)に持たせ、こ
のテーブルl^を利用して、演算制御回路1においてT
gをnの値に変換して、位相速度vp、伝播遅延時間T
p、定数n、波長λの各々の値を(1)式に代入して2
を演算する。このような演算により複数個のセンサ6を
使ってセンサ出力信号を検出し、Xとyの座標位置を演
算出力する。
g2. tg3の範囲の時は、n=1、n=i 従って、上述のように伝播遅延時間Tg、Tpを検出し
たら、例えば上式(1)に基づくデータ変換を演算制御
回路1の内部テーブルIA(第1図参照)に持たせ、こ
のテーブルl^を利用して、演算制御回路1においてT
gをnの値に変換して、位相速度vp、伝播遅延時間T
p、定数n、波長λの各々の値を(1)式に代入して2
を演算する。このような演算により複数個のセンサ6を
使ってセンサ出力信号を検出し、Xとyの座標位置を演
算出力する。
また、本実施例では第1図の振動子駆動回路2において
、振動子駆動信号(駆動パルス信号)の波形に変調をか
けて、検出信号(センサ出力信号)の波形に変曲点を与
えるようにしている。そして、その変曲点を検出して、
この変曲点の検出信号を群速度による群伝播遅延時間T
gを示す信号として上述のTgの信号の代わりに使用す
る。以下、上述と同様に、位相速度による位相伝播遅延
時間Tpを示す信号を検出し、さらにこれらのTg、T
pO値から演算して、真の位看座標を検出する。
、振動子駆動信号(駆動パルス信号)の波形に変調をか
けて、検出信号(センサ出力信号)の波形に変曲点を与
えるようにしている。そして、その変曲点を検出して、
この変曲点の検出信号を群速度による群伝播遅延時間T
gを示す信号として上述のTgの信号の代わりに使用す
る。以下、上述と同様に、位相速度による位相伝播遅延
時間Tpを示す信号を検出し、さらにこれらのTg、T
pO値から演算して、真の位看座標を検出する。
第1O図において、Aの波形は、通常の振動子駆動信号
の波形であり、第2図における12の波形と同じである
。このAの振動子駆動信号の波形で振動子4を駆動する
とセンサ6で検出された波形は、第11図のBで示すよ
うになり、上述した検出方式では、このBの波形のエン
ベロープのピークから群伝播遅延時間Tgを検出し、こ
のTgから位相伝播遅延時間Tpを検出して、位相座標
を演算しているが、本実施例では、振動子駆動信号の波
形を例えば第1O図のCで示すような変調をかけた波形
にしてベン3の振動子4を駆動すると、センサ6で得ら
れる検出信号は第10図のDで示すような波形となる。
の波形であり、第2図における12の波形と同じである
。このAの振動子駆動信号の波形で振動子4を駆動する
とセンサ6で検出された波形は、第11図のBで示すよ
うになり、上述した検出方式では、このBの波形のエン
ベロープのピークから群伝播遅延時間Tgを検出し、こ
のTgから位相伝播遅延時間Tpを検出して、位相座標
を演算しているが、本実施例では、振動子駆動信号の波
形を例えば第1O図のCで示すような変調をかけた波形
にしてベン3の振動子4を駆動すると、センサ6で得ら
れる検出信号は第10図のDで示すような波形となる。
このDの検出信号の波形を第8図に示すような受信波形
検出回路9を通して、エンベロープを2同機分した波形
(第9図の211″)の最初のゼロクロス点を検出し、
このゼロクロス点の信号を群伝播遅延時間Tgを示す信
号とする。以下、上述したと同様に位相伝播遅延時間T
pを示す信号を検出し、演算制御回路1によりそのTg
、TpO値から演算して、より精度の高い位置座標を算
出する。
検出回路9を通して、エンベロープを2同機分した波形
(第9図の211″)の最初のゼロクロス点を検出し、
このゼロクロス点の信号を群伝播遅延時間Tgを示す信
号とする。以下、上述したと同様に位相伝播遅延時間T
pを示す信号を検出し、演算制御回路1によりそのTg
、TpO値から演算して、より精度の高い位置座標を算
出する。
このように、振動子駆動信号に変調をかけることによっ
て、伝播媒体であるガラス8の端面あるいは、反射防止
材7の壁面からの反射の影響を受ける範囲を少なくする
ことができる。
て、伝播媒体であるガラス8の端面あるいは、反射防止
材7の壁面からの反射の影響を受ける範囲を少なくする
ことができる。
すなわち、第11図のBに示すような検出波の波形の場
合、反射が起こると、その波形の後方から反射波が重な
って行き、波形が乱れて正確な群伝播遅延時間Tgと位
相伝播遅延時間Tpとが検出できなくなっていく。従っ
て、反射波による影響を極力少なくするためには、検出
波(検出信号の波形)の先頭に近いところで伝播時間T
gおよびTpを検出しなければならない。本実施例では
第10図のDで示すような波形により最初の変曲点を検
出波の先頭に近づけた所にしているので、反射の影Uを
受けずに位置座標を正確に検出することができる。
合、反射が起こると、その波形の後方から反射波が重な
って行き、波形が乱れて正確な群伝播遅延時間Tgと位
相伝播遅延時間Tpとが検出できなくなっていく。従っ
て、反射波による影響を極力少なくするためには、検出
波(検出信号の波形)の先頭に近いところで伝播時間T
gおよびTpを検出しなければならない。本実施例では
第10図のDで示すような波形により最初の変曲点を検
出波の先頭に近づけた所にしているので、反射の影Uを
受けずに位置座標を正確に検出することができる。
なお、反射防止材7でも、完全に反射波を吸収できるわ
けではなく、若干の反射がこの反射防止材7でも起こり
、検出波形に影響を及ぼすことがある。
けではなく、若干の反射がこの反射防止材7でも起こり
、検出波形に影響を及ぼすことがある。
第11図は上述の変調処理を実行する振動子駆動回路2
の構成の一例を示す。第11図において、1は演算制御
回路1から振動子駆動回路2に出力される振動子駆動信
号であり、第12図に示すようなパルス波形を有する。
の構成の一例を示す。第11図において、1は演算制御
回路1から振動子駆動回路2に出力される振動子駆動信
号であり、第12図に示すようなパルス波形を有する。
また、27は分周回路であり、信号1′を1/4分周し
た波形の信号27′(第12図参照)を出力する。28
は同期回路であり、信号1’、27’ の波形の立上り
をそろえる。
た波形の信号27′(第12図参照)を出力する。28
は同期回路であり、信号1’、27’ の波形の立上り
をそろえる。
29はAND回路(論理積回路)であり、信号1′ と
27′ の論理積をとって第12図の29′ で示す波
形の信号を得る。30は係数回路であり、信号29′
および1′にあらかじめ定めた別々の増幅率で増幅する
。31は増幅駆動回路であり、2つの係数回路30.3
0の出力を加算して、駆動電圧まで増幅し、ペン3の振
動子を駆動する駆動信号31’ の波形(第12図参照
)を出力する。
27′ の論理積をとって第12図の29′ で示す波
形の信号を得る。30は係数回路であり、信号29′
および1′にあらかじめ定めた別々の増幅率で増幅する
。31は増幅駆動回路であり、2つの係数回路30.3
0の出力を加算して、駆動電圧まで増幅し、ペン3の振
動子を駆動する駆動信号31’ の波形(第12図参照
)を出力する。
第1θ図のDおよび第12図の31’ で示すものは、
変調をかけた駆動波形の一例を示すものであり、これと
違った変調をかけた駆動波形でも本発明の適用は可能で
ある。
変調をかけた駆動波形の一例を示すものであり、これと
違った変調をかけた駆動波形でも本発明の適用は可能で
ある。
なお、第4図の遅延時間調整回路25は演算制御回路1
であらかじめ遅延時間調整分を始めから計数しておくよ
うにすれば、必要の無い回路である。また、TgとTp
の関係を示す数値を内部テーブルに持ってこのテーブル
IA(第1図参照)から精度の高いrpの値から精度の
高いTg′ を再度取り直し、Tg、 Tp’ は、連
続的な直線となるから、このTg’ の値を用いて直接
x、y座標位ゴを演算することもできる。
であらかじめ遅延時間調整分を始めから計数しておくよ
うにすれば、必要の無い回路である。また、TgとTp
の関係を示す数値を内部テーブルに持ってこのテーブル
IA(第1図参照)から精度の高いrpの値から精度の
高いTg′ を再度取り直し、Tg、 Tp’ は、連
続的な直線となるから、このTg’ の値を用いて直接
x、y座標位ゴを演算することもできる。
また、第8図および第9図に示すように、群速度検出に
おいて、エンベロープピーク検出の代りに、検出波のエ
ンベロープの2同機分をした波形のゼロクロス点を検出
することにより群速度を検出することも可能である。こ
の2同機分により1同機分でのゼロクロス点の検出、す
なわち、エンベロープのピーク点の検出時よりも、急峻
な検出点が得られ、エンベロープのピーク検出よりも精
度の向上した検出ができる。ピークを検出する場合は筆
圧、検出波のS/Nなどからの影響を受けてしまうが、
ゼロクロス検出の場合は、それらの影響を受けずに、正
確な位相遅延時間ipが検出できる。
おいて、エンベロープピーク検出の代りに、検出波のエ
ンベロープの2同機分をした波形のゼロクロス点を検出
することにより群速度を検出することも可能である。こ
の2同機分により1同機分でのゼロクロス点の検出、す
なわち、エンベロープのピーク点の検出時よりも、急峻
な検出点が得られ、エンベロープのピーク検出よりも精
度の向上した検出ができる。ピークを検出する場合は筆
圧、検出波のS/Nなどからの影響を受けてしまうが、
ゼロクロス検出の場合は、それらの影響を受けずに、正
確な位相遅延時間ipが検出できる。
すなわち、第8図の211は2同機分回路であり、第4
図のエンベロープピーク検出回路21に置き換って接続
され、第9図の2同機分出カ波形211″をTg信号検
出回路22に出力グする。
図のエンベロープピーク検出回路21に置き換って接続
され、第9図の2同機分出カ波形211″をTg信号検
出回路22に出力グする。
[発明の効果コ
以上説明したように、本発明によれば、弾性波の板波の
分散による群速度と位相速度の両方を測定して、それら
の速度に基づいて座標位置を演算することにより分解能
を向上させ、かつ振動ペンを訝肋する信号の駆動波形に
変調をかけるようにしたので、検出手段から得られる検
出波形の先頭近くで変曲点を持たせ、この変曲点を検出
する際に反射波の影響を受けにくくすることができ、そ
れにより反射する面から検出波形の検出点までの距煎を
より近くすることができて、正確な位置座標検出ができ
る有効面積が広い座標人力装置を提供することができる
。
分散による群速度と位相速度の両方を測定して、それら
の速度に基づいて座標位置を演算することにより分解能
を向上させ、かつ振動ペンを訝肋する信号の駆動波形に
変調をかけるようにしたので、検出手段から得られる検
出波形の先頭近くで変曲点を持たせ、この変曲点を検出
する際に反射波の影響を受けにくくすることができ、そ
れにより反射する面から検出波形の検出点までの距煎を
より近くすることができて、正確な位置座標検出ができ
る有効面積が広い座標人力装置を提供することができる
。
また、本発明によれば、群伝播遅延時間Tg、位相伝播
遅延時間Tp、伝播距想文の関係をテーブルにあらかじ
め記憶させ、このテーブルを用いるようにすれば信号処
理時間が短縮でき、かつ精度の高い検出ができる。
遅延時間Tp、伝播距想文の関係をテーブルにあらかじ
め記憶させ、このテーブルを用いるようにすれば信号処
理時間が短縮でき、かつ精度の高い検出ができる。
さらに、本発明によれば、単安定マルチバイブレータと
コンパレートレベル供給回路により検出窓をつけること
で誤検出等の影響を受けず精度の高い位置座標の検出を
することができる。
コンパレートレベル供給回路により検出窓をつけること
で誤検出等の影響を受けず精度の高い位置座標の検出を
することができる。
また、本発明によれば、遅延調整回路を設けることによ
り、エンベロープと検出波から正確な群遅延時間Tgと
位相遅延時間Tpが検出でき、精度の高い位置座標の検
出をすることができる。
り、エンベロープと検出波から正確な群遅延時間Tgと
位相遅延時間Tpが検出でき、精度の高い位置座標の検
出をすることができる。
また、本発明によれば位相遅延時間Tpを検出する時に
検出波のピークを検出するのではなく、ゼロクロスを検
出することにより、ピークを検出する場合の筆圧、検出
波のS/Nなどからの影響を受けずに、正確な位相遅延
時間Tpが検出でき精度の高い位置座標を検出すること
ができる。
検出波のピークを検出するのではなく、ゼロクロスを検
出することにより、ピークを検出する場合の筆圧、検出
波のS/Nなどからの影響を受けずに、正確な位相遅延
時間Tpが検出でき精度の高い位置座標を検出すること
ができる。
第1図は本発明の一実施例の座標人力装置の全体構成を
示すブロック図、 第2図は第1図の振動子の駆動パルス信号と、センサの
出力信号と、伝播遅延時間検出信号の波形および出力タ
イミングを示す波形図、第3図は一定のスレッショルド
で伝播遅延時間検出信号の波形を検出した時には検出誤
差が出てしまうという原理を示す波形図、 第4図は第1図の受信波形検出回路の構成例を示すブロ
ック図、 第5図は第4図の回路の出力信号の波形および出力タイ
ミングを示す波形図、 第6図は伝播遅延時間TgとTpの距離と時間の関係を
示す特性図、 第7図(A) 、 (B) 、 (C)は検出波のピー
ク近傍のピークとゼロクロス点を拡大して示す説明図、
第8図は本発明実施例の変形例を示すブロック図、 第9図は第8図の回路の出力信号の波形および出力タイ
ミングを示す波形図、 第10図は通常の駆動波形による検出波形と変調をかけ
た駆動波形による検出波形とを示す波形図、 第11図は変調駆動波形を出力する本発明実施例の振動
子駆動回路の構成例を示すブロック図、第12図は第1
1図の回路の出力信号の波形を示す波形図である。 1・・・演算制御回路、 2・・・振動子駆動回路、 3・・・ベン(振動ペン)、 4・・・振動子、 5・・・ホーン、 6・・・センサ、 7・・・反射防止材、 8・・・伝播媒体(ガラス)、 9・・・受信波形検出回路、 10・・・デイスプレィ駆動回路、 11・・・デイスプレィ、 20・・・エンベローフ検出回路、 21・・・エンベロープピーク検出回路、22・・・T
g信号検出回路、 23・・・単安定マルチバイブレータ、24・・・コン
パレートレベル供給回路、25・・・遅延時間調整回路
、 26・・・コンパレータ(Tp検出回路)、27・・・
分周回路、 28・・・同期回路、 29・・・AND回路、 30・・・係数回路、 31・・・増幅駆動回路、 211・・・2同機分回路。 寅づVイモ、任1jのイ占号s理そメ1肉士1明するぐ
吟のン皮窄区第3図
示すブロック図、 第2図は第1図の振動子の駆動パルス信号と、センサの
出力信号と、伝播遅延時間検出信号の波形および出力タ
イミングを示す波形図、第3図は一定のスレッショルド
で伝播遅延時間検出信号の波形を検出した時には検出誤
差が出てしまうという原理を示す波形図、 第4図は第1図の受信波形検出回路の構成例を示すブロ
ック図、 第5図は第4図の回路の出力信号の波形および出力タイ
ミングを示す波形図、 第6図は伝播遅延時間TgとTpの距離と時間の関係を
示す特性図、 第7図(A) 、 (B) 、 (C)は検出波のピー
ク近傍のピークとゼロクロス点を拡大して示す説明図、
第8図は本発明実施例の変形例を示すブロック図、 第9図は第8図の回路の出力信号の波形および出力タイ
ミングを示す波形図、 第10図は通常の駆動波形による検出波形と変調をかけ
た駆動波形による検出波形とを示す波形図、 第11図は変調駆動波形を出力する本発明実施例の振動
子駆動回路の構成例を示すブロック図、第12図は第1
1図の回路の出力信号の波形を示す波形図である。 1・・・演算制御回路、 2・・・振動子駆動回路、 3・・・ベン(振動ペン)、 4・・・振動子、 5・・・ホーン、 6・・・センサ、 7・・・反射防止材、 8・・・伝播媒体(ガラス)、 9・・・受信波形検出回路、 10・・・デイスプレィ駆動回路、 11・・・デイスプレィ、 20・・・エンベローフ検出回路、 21・・・エンベロープピーク検出回路、22・・・T
g信号検出回路、 23・・・単安定マルチバイブレータ、24・・・コン
パレートレベル供給回路、25・・・遅延時間調整回路
、 26・・・コンパレータ(Tp検出回路)、27・・・
分周回路、 28・・・同期回路、 29・・・AND回路、 30・・・係数回路、 31・・・増幅駆動回路、 211・・・2同機分回路。 寅づVイモ、任1jのイ占号s理そメ1肉士1明するぐ
吟のン皮窄区第3図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)機械的振動を発生する振動ペンを振動伝播媒体から
なる信号入力板に接触させ、前記振動伝播媒体に伝播さ
れた弾性波を前記振動伝播媒体の所定位置に配設した機
械的振動を電気信号に変換する変換素子で検出し、検出
した前記電気信号に基づいて前記弾性波の伝播遅延時間
を計測することにより前記振動ペンの位置座標を検出す
る座標入力装置において、 駆動信号の波形を変調して前記振動ペンに供給する信号
変調手段と、 前記変換素子から出力する前記電気信号の波形の変曲点
を検出する変曲点検出手段とを具備し、 検出された前記変曲点に基づいて前記振動ペンの位置座
標を検出することを特徴とする座標入力装置。 2)特許請求の範囲第1項記載の装置において、前記計
数の対象の前記伝播遅延時間は前記弾性波の分散による
群速度に関する群伝播遅延時間と、位相速度に関する位
相伝播遅延時間の両方を含むことを特徴とする座標入力
装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61245475A JPS63100532A (ja) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | 座標入力装置 |
| DE8787305739T DE3779019D1 (de) | 1986-06-27 | 1987-06-26 | Koordinateneingabegeraet. |
| EP90123778A EP0423843B1 (en) | 1986-06-27 | 1987-06-26 | Coordinates input apparatus |
| EP87305739A EP0258972B1 (en) | 1986-06-27 | 1987-06-26 | Coordinates input apparatus |
| DE3751763T DE3751763T2 (de) | 1986-06-27 | 1987-06-26 | Koordinateneingabegerät |
| US07/067,546 US4931965A (en) | 1986-06-27 | 1987-06-29 | Coordinates input apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61245475A JPS63100532A (ja) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | 座標入力装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63100532A true JPS63100532A (ja) | 1988-05-02 |
| JPH0586568B2 JPH0586568B2 (ja) | 1993-12-13 |
Family
ID=17134212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61245475A Granted JPS63100532A (ja) | 1986-06-27 | 1986-10-17 | 座標入力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63100532A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60176130A (ja) * | 1984-02-22 | 1985-09-10 | Matsushita Seiko Co Ltd | 超音波投射形入力装置 |
-
1986
- 1986-10-17 JP JP61245475A patent/JPS63100532A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60176130A (ja) * | 1984-02-22 | 1985-09-10 | Matsushita Seiko Co Ltd | 超音波投射形入力装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0586568B2 (ja) | 1993-12-13 |
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