JPH01124016A - Coordinate input device - Google Patents
Coordinate input deviceInfo
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- JPH01124016A JPH01124016A JP62282891A JP28289187A JPH01124016A JP H01124016 A JPH01124016 A JP H01124016A JP 62282891 A JP62282891 A JP 62282891A JP 28289187 A JP28289187 A JP 28289187A JP H01124016 A JPH01124016 A JP H01124016A
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は超音波を利用して、位置検出をする座標入力装
置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a coordinate input device that detects a position using ultrasonic waves.
従来、超音波を利用した座標入力装置(例えば特願昭6
1−149742号)は、センサーとして、圧電素子(
PZT )を使用しており、各センサーを同一の特性と
して、前置増幅器等の検出回路を構成されている。Conventionally, coordinate input devices using ultrasonic waves (for example,
1-149742) uses a piezoelectric element (No. 1-149742) as a sensor.
PZT) is used, and each sensor has the same characteristics and a detection circuit such as a preamplifier is configured.
〔発明が解決しようとしている問題点〕しかしながら、
上記従来例では各センサーが現実には、共振特性あるい
はPZTの装置状態によって各センサー間にバラツキを
持チ、検出信号のレベル差を持って前置増幅器で増幅さ
れる。従って次のような欠点があった。[Problem that the invention is trying to solve] However,
In the conventional example described above, each sensor actually has variations depending on the resonance characteristics or the state of the PZT device, and the detection signals are amplified by the preamplifier with a difference in level. Therefore, there were the following drawbacks.
(1)検出信号の振幅レベルで筆圧検出をしている場合
(特願昭6l−249737)筆圧の誤検出をしてしま
い、書き味の悪いものとなってしまう欠点があった。(1) When the pen pressure is detected based on the amplitude level of the detection signal (Japanese Patent Application No. 61-249737), there is a drawback that the pen pressure is erroneously detected, resulting in poor writing quality.
(2)バラツキ等で本来よシも低いレベルで信号が検出
された場合などは信号のS/Nが悪くなり、伝播遅延時
間の精度が悪化する欠点があった。(2) When a signal is detected at a lower level than originally due to variations, etc., the signal-to-noise ratio of the signal deteriorates and the accuracy of the propagation delay time deteriorates.
〔問題点を解決するだめの手段(及び作用)〕本発明に
よれば、前置増幅器に、ゲイン調整用のボリューム(以
下VRと記す)を設けることにより、各センサー間のバ
ラツキ等による、検出信号の振幅レベル差をVRで調整
して、無くすようにしたものである。[Means (and effects) for solving the problem] According to the present invention, by providing a gain adjustment volume (hereinafter referred to as VR) in the preamplifier, detection due to variations between each sensor, etc. The amplitude level difference between the signals is adjusted using VR to eliminate it.
以下、本発明の実施例を参照して説明する。 The present invention will be described below with reference to embodiments.
第1図は、信号波形検出回路第6図における前置増幅回
路の各センサー6に対する回路図であシ、12はセンサ
ー6におけるバラツキによる検出信号の振幅レベルを調
整するコントロールVRである。調整方法は、例えば各
センサーから同一距離の点にペン3をある一定の筆圧で
前記の点に入力し、オシロスコープ等で検出波形を測定
しながら各センサー6の各VR12を調整して振幅レベ
ルを同じにするのである。このVR12はゲイン調整の
できる個所であればこの場所に限るものではない。FIG. 1 is a circuit diagram for each sensor 6 of the preamplifier circuit in the signal waveform detection circuit shown in FIG. The adjustment method is, for example, by inputting the pen 3 at the same distance from each sensor with a certain writing pressure, and adjusting each VR 12 of each sensor 6 while measuring the detected waveform with an oscilloscope etc. to adjust the amplitude level. to make them the same. The VR 12 is not limited to this location as long as the gain can be adjusted.
第2図は、本発明の実施例の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention.
1は各ブロックの制御及び座標値等の演算を行なう演算
制御ブロック。1 is a calculation control block that controls each block and calculates coordinate values, etc.
3は8の弾性波を伝える伝播媒体中に、弾性波を発生さ
せるためのペンであり、4の振動発生用の圧電素子及び
5のホーンとその支持体より構成されている。2はこの
ペンの駆動回路である。3 is a pen for generating elastic waves in the propagation medium 8 for transmitting the elastic waves, and is composed of a piezoelectric element 4 for generating vibrations and a horn 5 and its support. 2 is a drive circuit for this pen.
6は8の伝播体中を伝わってくる弾性波を検出するだめ
のセンサーであシ、9はこのセンサーより得られた信号
の、ある点を特定し遅延時間に依存した検出信号を発生
する信号検出回路である。6 is a sensor for detecting the elastic wave propagating through the propagation medium 8, and 9 is a signal that specifies a certain point of the signal obtained from this sensor and generates a detection signal depending on the delay time. It is a detection circuit.
7は8の伝播体端部での反射を防止するための反射防止
材である。7 is an anti-reflection material for preventing reflection at the end of the propagator 8.
11は3のペンにより入力された点を表示するデイスプ
レィであり、10はその駆動回路である。Reference numeral 11 is a display for displaying points input with the pen 3, and reference numeral 10 is a driving circuit thereof.
以下ブロックごとに願を追って動作を説明する・
第3図は演算制御部1の構成ブロック図である。1−1
はマイクロコンピュータでありこの例の場合、内部カウ
ンター、ROM及びRAMを持っている。The operation of each block will be explained below. FIG. 3 is a block diagram of the configuration of the arithmetic control section 1. 1-1
is a microcomputer and in this example has an internal counter, ROM and RAM.
本構成において、まずリセット信号が遅延時間計測用の
カウンター1−3及び検出信号入力ポート1−5に送ら
れ、各々クリアされ入力待ちの状態になる。In this configuration, first, a reset signal is sent to the delay time measurement counter 1-3 and the detection signal input port 1-5, each of which is cleared and enters a state of waiting for input.
次ニ、マイクロコンピュータ1−1より駆動信号発生回
路1−2及びカウンター1−3にスタート信号が送られ
る。このスタート信号により駆動信号発生回路1−2で
は、ペン3内の振動子の共振周波数の繰り返し周期を持
つパルス列を発生し、振動子駆動回路1−2に出力する
。又、カウンター回路1−3は必要とされる分解能から
選択されたクロックに対して、カウントを開始する。Next, a start signal is sent from the microcomputer 1-1 to the drive signal generation circuit 1-2 and the counter 1-3. In response to this start signal, the drive signal generation circuit 1-2 generates a pulse train having a repetition period of the resonant frequency of the vibrator in the pen 3, and outputs it to the vibrator drive circuit 1-2. Further, the counter circuit 1-3 starts counting with respect to a clock selected from the required resolution.
駆動信号発生回路1−2から出力された信号で、ペンが
駆動され、これにより発生した弾性波が6のセンサー、
9の検出回路により検出され、検出信号が1−5の検出
信号入力ポートに入力される。この検出信号に従い、ラ
ッチ回路1−4内の各センサーに対応したラッチがカウ
ンター値を取り込みその値を保持する。The pen is driven by the signal output from the drive signal generation circuit 1-2, and the elastic waves generated thereby are transmitted to the sensor 6,
It is detected by the detection circuit 9, and the detection signal is input to the detection signal input ports 1-5. According to this detection signal, the latch corresponding to each sensor in the latch circuit 1-4 takes in the counter value and holds the value.
判定回路1−6は、必要なデータが全て揃った場合に、
マイクロコンピュータ・1−1に信号を出力する。The determination circuit 1-6 determines that when all necessary data is available,
Outputs a signal to microcomputer 1-1.
マイクロコンピュータ1−1は、この信号を受けてラッ
チ回路1−4内のラッチに保持されたデータを順次取り
込み、このデータから座標値を演算する。The microcomputer 1-1 receives this signal, sequentially takes in the data held in the latches in the latch circuit 1-4, and calculates coordinate values from this data.
得られた座標値は、I10ボート1−7を介し外部回路
、例えばデイスプレィ駆動回路や、ホストコンピュータ
へ転送される。判定回路1−6からのデータセット信号
が、回路遅延時間、最大遅延時間等より決定される時間
を過ぎても出力されない場合、マイクロコンピュータ1
−1は演算を行なわず前記リセットからの動作を繰り返
す。The obtained coordinate values are transferred to an external circuit, such as a display drive circuit or a host computer, via the I10 port 1-7. If the data set signal from the determination circuit 1-6 is not output even after the time determined from the circuit delay time, maximum delay time, etc., the microcomputer 1
-1 repeats the operation from the reset without performing any calculation.
上述の様な動作を繰り返し、指示点座標を決定する。第
4図はペン3の構成図である。The coordinates of the indicated point are determined by repeating the above-mentioned operations. FIG. 4 is a configuration diagram of the pen 3.
同構成において、演算制御部1より出力された駆動信号
が、低インピーダンス駆動の可能な振動子駆動回路2に
より所定の電圧に増幅され、振動子4に印加される。振
動子4(本実施例では圧電素子)により、駆動信号は電
気−機械変換され、振動が励起され、ホーン5に伝えら
れる。ホーン5は振動子で発生した振動を増幅して、伝
播体8と接触する事により振動を伝える。In the same configuration, a drive signal output from the arithmetic control section 1 is amplified to a predetermined voltage by a vibrator drive circuit 2 capable of low impedance driving, and is applied to the vibrator 4. The drive signal is electro-mechanically converted by the vibrator 4 (a piezoelectric element in this embodiment), and vibration is excited and transmitted to the horn 5. The horn 5 amplifies the vibrations generated by the vibrator and transmits the vibrations by contacting the propagation body 8.
振動子4の振動周波数は伝播体8に板波を発生させる事
の出来る周波数が選択される。As the vibration frequency of the vibrator 4, a frequency that can generate a plate wave in the propagation body 8 is selected.
また、振動子4の振動モードは、伝播体8に対し垂直方
向に、主に振動するモードが選択されている。Further, as the vibration mode of the vibrator 4, a mode in which the vibrator 4 mainly vibrates in a direction perpendicular to the propagation body 8 is selected.
振動子4の振動周波数を、振動子4の共振周波数とする
事で、より効率よく、振動を発生する事が出来る。By setting the vibration frequency of the vibrator 4 to the resonance frequency of the vibrator 4, vibration can be generated more efficiently.
ペン3によって、伝播体8に励起された振動は、弾性波
として伝播体8内を伝播する。Vibrations excited in the propagating body 8 by the pen 3 propagate within the propagating body 8 as elastic waves.
この弾性波は、板波と呼ばれる波であり、表面波等に較
べ、表面のキズ、障外物の影響を受けにくいという利点
を持つ。This elastic wave is a wave called a plate wave, and has the advantage that it is less susceptible to surface scratches and obstacles than surface waves.
伝播体8内を伝播する波は、その距離に応じた時間遅れ
てセンサー6に到達する。The waves propagating within the propagation body 8 reach the sensor 6 with a time delay depending on the distance.
センサー(例えば圧電素子)6によって、この波は機械
−電気変換され、信号検出回路9に送られる。This wave is subjected to mechanical-electrical conversion by a sensor (for example a piezoelectric element) 6 and sent to a signal detection circuit 9 .
第5図は、信号検出回路に入力される信号の説明図であ
る。FIG. 5 is an explanatory diagram of signals input to the signal detection circuit.
4−1は、駆動信号波形であり、数発のパルスよりなる
。4−2は、センサー6によシ検出された波形であり、
駆動信号4−1より距離に応じた公達れている。4-1 is a drive signal waveform, which consists of several pulses. 4-2 is a waveform detected by the sensor 6;
The drive signal 4-1 is transmitted according to the distance.
本実施例において用いられている板波は分散性の波であ
る。その為、伝播距離に対して検出波形のエンベロープ
(4−2−1破線)と位相(4−2−,2)の関係が変
化する。このエンベロープの進む速度を群速度v2、位
相の速度を位相速度Vpとする。この群、位相速度を用
い座標を決定する。まず、エンベロープだけに着目する
と、その速度はv2であシ、ある特定の点、例えばエン
ベロープのピークを検出するとペン、センサー間の距離
dは、その遅延時間をttとして、
d二Vりtt (1)
で与えられる。同様に他のセンサーについても距離を求
める事によってもペン座標の位置を決定できる。The plate wave used in this embodiment is a dispersive wave. Therefore, the relationship between the envelope (4-2-1 broken line) and the phase (4-2-, 2) of the detected waveform changes with respect to the propagation distance. The speed at which this envelope advances is defined as group velocity v2, and the velocity of the phase is defined as phase velocity Vp. The coordinates are determined using this group and phase velocity. First, if we focus only on the envelope, its speed is v2, and when a certain point, for example the peak of the envelope, is detected, the distance d between the pen and the sensor is d2V (tt), where the delay time is tt. 1) is given by. Similarly, the position of the pen coordinates can be determined by finding the distance for other sensors.
しかし、よシ高精度な座標値を決定するだめに、位相に
も着目する。位相のある特定の点例えばピーク通過後の
ゼロクロス点の遅延時間をtpとすれば、
d = nλp+Vptp (2)として与えら
れる。ここでλpは波長、nは整数である。(1)式と
(2)式より整数nは:〔〕内整数化
ここでNは0以外の実数であり、適当な数値を用いる。However, in order to determine highly accurate coordinate values, we also focus on the phase. If the delay time of a certain point in the phase, for example, a zero-crossing point after passing the peak, is tp, then it is given as d=nλp+Vptp (2). Here, λp is a wavelength and n is an integer. From equations (1) and (2), the integer n is: Integerization within [] Here, N is a real number other than 0, and an appropriate numerical value is used.
例えば、N=2とすれば、エンベ0−プの検出精度が十
%波長以内であれば、nが決定される。For example, if N=2, if the envelope detection accuracy is within 10% wavelength, n is determined.
上記(3)式で求めたnを(2)式に代入することで、
ペンセンサー間距離が正確に求められる。By substituting n found in equation (3) above into equation (2),
The distance between pen sensors can be accurately determined.
第6図は、信号検出回路のブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of the signal detection circuit.
センサー6から得られた信号よF)T?検出信号、Tp
検出信号を生成し、演算制御部に送る。The signal obtained from sensor 6 is F)T? Detection signal, Tp
Generates a detection signal and sends it to the arithmetic control section.
センサー6で機械−電気変換された信号は前置増幅回路
5−2で増幅され、エンベロープ検出回路5−2、エン
ベロープピーク検出回路5−3を経てエンベロープピー
クが検出され、これよJTr信号検出回路5−4からT
1検出信号が出力される。The signal mechanically-electrically converted by the sensor 6 is amplified by the preamplifier circuit 5-2, and the envelope peak is detected through the envelope detection circuit 5-2 and the envelope peak detection circuit 5-3, and this is the JTr signal detection circuit. 5-4 to T
1 detection signal is output.
また、このT2信号と、遅延時間調整回路5−7によシ
、デイレイをかけられた元信号から、コンパレーレ5−
8によりTp検出信号が出力される。Also, from this T2 signal and the original signal delayed by the delay time adjustment circuit 5-7, the comparator 5-7
8 outputs a Tp detection signal.
上記の様な回路を各センサーごとに持ち、センサー数n
個に対して、Tr1〜n + Tp1〜nの検出信号を
1:演算制御部へ送出する。Each sensor has a circuit like the one above, and the number of sensors is n.
Tr1-n + Tp1-n detection signals 1: Send to the arithmetic control section.
5−9 fd 、エンベロープo信号にスレッショルド
を設け、レベルの大小を筆圧の0N10FFとする筆圧
検出回路である。5-9 fd is a pen pressure detection circuit that sets a threshold for the envelope o signal and sets the level to 0N10FF of the pen pressure.
演算制御部1では、Tグ1〜n及びTp+〜n 信号に
従い、各々に対し、ラッチがカウンター値を取り込む。In the arithmetic control unit 1, latches take in counter values for each of Tg1-n and Tp+-n signals.
マイクロコンピュータは、この値よす各々のセンサー6
と、ペン3間の距離d1〜nを先の(2)、(3)式よ
り算出する。センサー6の数は、2個以上任意だが、本
実施例の様に3個使用した場合、第7図の様に配置する
と、センサーS1,2 、sに対するd+ 、2.3か
ら、ペン指示点P(x、y)に対して、
(X、Yはセンサー間距離)
で与えられ、座標を決定出来る。The microcomputer calculates each sensor 6 based on this value.
Then, the distances d1 to n between the pens 3 are calculated from the above equations (2) and (3). The number of sensors 6 can be two or more, but when three sensors are used as in this embodiment, if they are arranged as shown in FIG. For P(x, y), it is given by (X, Y is the distance between the sensors), and the coordinates can be determined.
上述の動作を繰シ返す事により、座標点りアルタイムに
検出する事が出来る。By repeating the above-mentioned operation, coordinate points can be detected in real time.
〔実施例2〕
第1図における抵抗12を固定抵抗にし、抵抗13をV
Rとしてもゲイン調整が可能となシ、本発明は実現でき
る。[Example 2] The resistor 12 in FIG. 1 is a fixed resistor, and the resistor 13 is set to V.
The present invention can be realized even if the gain can be adjusted as R.
〔実施例3〕
前記実施例では、各センサー6に対して、各々のゲイン
調整VRを調整してレベルを合わせる実施例としたが、
これは原理的には、各センサーに対して相対的にレベル
が合えばよいのであるから、例えばセンサーが3ケある
場合は1ケの前置増幅器のゲインを固定し残りの2ケの
前置増幅器のゲイン調整で3ケのセンサー感度を合せる
こともできる。[Embodiment 3] In the embodiment described above, each gain adjustment VR was adjusted to match the level for each sensor 6, but
In principle, all that is required is to match the level relative to each sensor, so for example, if there are three sensors, the gain of one preamplifier is fixed, and the gain of the remaining two preamplifiers is fixed. It is also possible to match the sensitivity of the three sensors by adjusting the gain of the amplifier.
以上説明したように前置増幅器にゲイン調整VRを設け
、調整することで筆圧の誤検出、信号レベルの不均一あ
るいはS/Nの劣化等からの影響される書き味の悪さ、
精度の悪化などを防ぎ、書き味の良い高精度な装置を構
成できる効果がある。As explained above, by providing a gain adjustment VR in the preamplifier and adjusting it, the poor writing quality affected by erroneous detection of writing pressure, uneven signal level, deterioration of S/N, etc.
This has the effect of preventing deterioration of accuracy and making it possible to construct a high-precision device with good writing quality.
第1図は第5図の前置増幅器のゲイン調整用■几を用い
た回路図、
第2図は本発明の実施例の構成図、
第3図は演算・制御部のブロック構成図、第4図はペン
構成図、 −
第5図は検出波形説明図、
第6図は信号検出面路ブロック構成図、第7図は座標決
定説明図。Fig. 1 is a circuit diagram using the preamplifier gain adjustment circuit shown in Fig. 5; Fig. 2 is a block diagram of an embodiment of the present invention; Fig. 3 is a block diagram of the arithmetic/control section; FIG. 4 is a pen configuration diagram, - FIG. 5 is a detection waveform explanatory diagram, FIG. 6 is a signal detection plane block configuration diagram, and FIG. 7 is a coordinate determination explanatory diagram.
Claims (2)
させる事により弾性波を生じかつ 伝播する伝播部材と上記伝播部材に取り付 けられた、複数のセンサ手段を有し、弾性 波の伝播遅延時間より座標を決定する座標 入力装置において、前記各センサ間の感度 差調整手段を持つことを特徴とする座標入 力装置。(1) A vibrating pen having a vibration generating means, a propagation member that generates and propagates an elastic wave by bringing the vibrating pen into contact, and a plurality of sensor means attached to the propagation member, and has a propagation delay of the elastic wave. A coordinate input device for determining coordinates based on time, the coordinate input device comprising means for adjusting sensitivity differences between the sensors.
つことを特徴とする特許請求の範 囲第(1)項に記載の座標入力装置。(2) The coordinate input device according to claim (1), characterized in that each sensor has its own sensitivity adjustment means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62282891A JPH01124016A (en) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | Coordinate input device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62282891A JPH01124016A (en) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | Coordinate input device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01124016A true JPH01124016A (en) | 1989-05-16 |
Family
ID=17658437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62282891A Pending JPH01124016A (en) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | Coordinate input device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01124016A (en) |
-
1987
- 1987-11-09 JP JP62282891A patent/JPH01124016A/en active Pending
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