JPH0786805B2 - Vibration input pen - Google Patents
Vibration input penInfo
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- JPH0786805B2 JPH0786805B2 JP21130887A JP21130887A JPH0786805B2 JP H0786805 B2 JPH0786805 B2 JP H0786805B2 JP 21130887 A JP21130887 A JP 21130887A JP 21130887 A JP21130887 A JP 21130887A JP H0786805 B2 JPH0786805 B2 JP H0786805B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は振動入力ペン、特に所定部材に対して振動入力
を行なう振動入力ペンに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration input pen, and more particularly to a vibration input pen for inputting vibration to a predetermined member.
[従来の技術] 従来より手書きの文字、図形などをコンピュータなどの
処理装置に入力する装置として各種の入力ペンおよびタ
ブレットなどを用いた座標入力装置が知られている。そ
の種の方式では入力された文字、図形などからなる画像
情報はCRTディスプレイなどの表示装置やプリンタなど
の記録装置に出力される。[Prior Art] Conventionally, a coordinate input device using various input pens, tablets, and the like has been known as a device for inputting handwritten characters, figures, and the like into a processing device such as a computer. In such a method, the input image information including characters and figures is output to a display device such as a CRT display or a recording device such as a printer.
この種の装置のタブレットの座標検出においては次にあ
げる各種の方式が知られている。The following various methods are known for detecting the coordinates of the tablet of this type of device.
1)抵抗膜と対向配置されたシート材の抵抗値変化を検
出する方式。1) A method of detecting a change in resistance value of a sheet material that is arranged to face the resistance film.
2)対向配置された導電シートなどの電極ないし静電誘
導を検出する方式。2) A method of detecting electrodes or electrostatic induction of conductive sheets or the like arranged opposite to each other.
3)入力ペンからタブレットに伝達される超音波振動を
検出する方式。3) A method of detecting ultrasonic vibration transmitted from the input pen to the tablet.
上記の1)、2)の方式では、抵抗膜や導体膜を用いる
ので透明なタブレットを形成するのが困難である。一
方、3)の方式ではタブレットをアクリル板やガラス板
などの透明材料から構成できるので、液晶表示器などに
入力タブレットを重ねて配置し、あたかも紙に画像を書
き込むような感覚で使用できる操作感覚のよい情報入出
力装置を構成できる。In the above methods 1) and 2), it is difficult to form a transparent tablet because a resistance film or a conductor film is used. On the other hand, in the method of 3), the tablet can be made of a transparent material such as an acrylic plate or a glass plate, so that the input tablet can be placed on top of the liquid crystal display etc. and used as if writing an image on paper. A good information input / output device can be configured.
[発明が解決しようとする問題点] この種の装置では、振動センサを設けた振動伝達板から
構成される入力タブレットに対して振動入力を行なうた
めに振動ペンが用いられる。[Problems to be Solved by the Invention] In this type of device, a vibrating pen is used to perform a vibration input to an input tablet including a vibration transmission plate provided with a vibration sensor.
振動ペン内部には、圧電素子などから構成された振動子
が内蔵され、振動子が発生した振動を振動ペン先端のホ
ーンなどの伝達部を介して振動伝達板に入力するように
なっている。振動子はペンの内部に所定の方法で固定
し、しかも駆動信号を入力するために振動子の電極とケ
ーブルの先端を所定の方法で電気的に接続してペン外部
に導出しなければならない。A vibrator including a piezoelectric element is built in the vibrating pen, and the vibration generated by the vibrator is input to the vibration transmitting plate via a transmitting unit such as a horn at the tip of the vibrating pen. The vibrator must be fixed inside the pen by a predetermined method, and in order to input a drive signal, the electrode of the vibrator and the tip of the cable must be electrically connected by a predetermined method and led out to the outside of the pen.
従来では、振動子は振動ペン内部に接着によって固定さ
れ、電極の導出はリード線を振動子の電極にハンダ付け
することによって行なわれていた。ところが、振動ペン
に組み込まれる振動子の大きさはそれほど大きくなく、
接着剤およびハンダの付着量によって振動の伝達特性が
著しく変化して座標検出精度に大きな影響を与えるとい
う問題があった。入力精度が重視される用途では、場合
によっては組み上げた振動ペンと振動伝達板各々につい
て所定の振動の入出力特性が得られるように調整を行な
わなければならないことも考えられる。また、上記のよ
うな接着剤、ハンダによって生じるばらつきをカバーで
きるような座標入力制御を行なわなければならず、必然
的に装置の制御部が複雑、高価になる。Conventionally, the vibrator is fixed inside the vibrating pen by adhesion, and the electrodes are led out by soldering lead wires to the electrodes of the vibrator. However, the size of the vibrator incorporated in the vibrating pen is not so large,
There is a problem in that the transmission characteristics of vibrations significantly change depending on the amount of adhesive and solder attached, which greatly affects the coordinate detection accuracy. In applications where input accuracy is important, it may be necessary to make adjustments for each of the assembled vibration pen and vibration transmission plate so as to obtain input / output characteristics of a predetermined vibration. In addition, coordinate input control must be performed so as to cover the variations caused by the adhesive and solder as described above, which inevitably complicates and increases the cost of the control unit of the apparatus.
この点に鑑みて、振動ペン内部の振動子と、振動ペン先
端のホーン部の結合を接着によらずバネ等による弾性部
材により圧着することが考えられている。またハンダな
どを用いず、振動子の駆動電極の導出を行なう構造とし
て振動子に対して導出電極を圧接する構造が考えられ
る。In view of this point, it is considered that the vibrator inside the vibrating pen and the horn portion at the tip of the vibrating pen are pressure-bonded to each other by an elastic member such as a spring instead of bonding. Further, as a structure for leading out the drive electrode of the vibrator without using solder or the like, a structure in which the lead-out electrode is pressed against the vibrator can be considered.
この時振動ペンが落下などの衝撃により大きな力を受け
た場合、振動子が圧接された状態なのでペン先端と振動
子と位置関係が瞬間的にずれる場合がある。もし導出電
極が振動ペン自身に固定されていると、電極が曲った
り、振動子が位置ずれを生じたりして振動子とこれに圧
接される電極の位置関係が狂ってしまう。振動子に対す
る圧接物の位置変化は当然振動系の振動伝達特性を狂わ
せるので、振動検出に基づく座標検出精度が劣化すると
いう問題がある。At this time, when the vibrating pen receives a large force due to an impact such as a drop, the positional relationship between the tip of the pen and the vibrator may be momentarily displaced because the vibrator is in pressure contact. If the lead-out electrode is fixed to the vibrating pen itself, the electrode may be bent or the vibrator may be displaced so that the positional relationship between the vibrator and the electrode pressed into contact with the vibrator may be lost. Since the position change of the pressure contact object with respect to the vibrator naturally disturbs the vibration transfer characteristic of the vibration system, there is a problem that the coordinate detection accuracy based on the vibration detection deteriorates.
[問題点を解決するための手段] 以上の問題点を解決するために、本発明においては、 所定部材に対して振動入力を行う振動入力ペンにおい
て、 振動子と、 この振動子が当接しペン先を構成するホーン部材と、 前記振動子の駆動電極に圧接し振動子に駆動信号を供給
する電極部材と、 前記振動子に嵌合し前記電極部材の前記振動子の駆動電
極に対する圧接位置を一定に保つと共に、前記振動子お
よび前記ホーン部材を同軸上に配するスリーブと、 該スリーブを介して、前記振動子を前記ホーン部材に圧
接保持する弾性部材と、 を設けた構成を採用した。[Means for Solving Problems] In order to solve the above problems, in the present invention, in a vibration input pen for performing a vibration input to a predetermined member, a vibrator and a pen with which the vibrator contacts A horn member forming a tip, an electrode member that presses the drive electrode of the vibrator to supply a drive signal to the vibrator, and a press-fitting position of the electrode member that is fitted to the vibrator to the drive electrode of the vibrator. A configuration is employed in which a sleeve is provided that keeps the vibrator constant and the horn member is coaxially arranged, and an elastic member that presses and holds the vibrator to the horn member via the sleeve.
[作 用] 以上の構成によれば、電極が振動子の駆動電極と圧接さ
れるので、ハンダなどを用いずに駆動電極の導出が可能
である。しかも、電極の振動子に対する圧接位置が一定
に制御されるので、振動系の振動伝達特性が変化すると
いう問題がない。[Operation] According to the above configuration, the electrode is brought into pressure contact with the drive electrode of the vibrator, so that the drive electrode can be led out without using solder or the like. Moreover, since the pressure contact position of the electrode with respect to the vibrator is controlled to be constant, there is no problem that the vibration transfer characteristic of the vibration system changes.
[実施例] 以下、図面に示す実施例に基づき、本発明を詳細に説明
する。[Examples] Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples shown in the drawings.
第1図は本発明を採用した情報入出力装置の構造を示し
ている。第1図の情報入出力装置は振動伝達板8からな
る入力タブレットに振動ペン3によって座標入力を行な
わせ、入力された座標情報にしたがって入力タブレット
に重ねて配置されたCRTからなる表示器11′に入力画像
を表示するものである。FIG. 1 shows the structure of an information input / output device adopting the present invention. The information input / output device of FIG. 1 causes the input tablet composed of the vibration transmission plate 8 to input coordinates by the vibrating pen 3, and the display 11 'composed of a CRT arranged on the input tablet in accordance with the input coordinate information. The input image is displayed on.
図において符号8で示されたものはアクリル、ガラス板
などからなる振動伝達板で振動ペン3から伝達される振
動をその角部に3個設けられた振動センサ6に伝達す
る。本実施例では振動ペン3から振動伝達板8を介して
振動センサ6に伝達された超音波振動の伝達時間を計測
することにより振動ペン3の振動伝達板8上での座標を
検出する。In the figure, reference numeral 8 is a vibration transmission plate made of acrylic, glass plate or the like, and transmits the vibration transmitted from the vibration pen 3 to the vibration sensor 6 provided at three corners thereof. In this embodiment, the coordinate of the vibration pen 3 on the vibration transmission plate 8 is detected by measuring the transmission time of the ultrasonic vibration transmitted from the vibration pen 3 to the vibration sensor 6 via the vibration transmission plate 8.
振動伝達板8は振動ペン3から伝達された振動が周辺部
で反射されて中央部の方向に戻るのを防止するためにそ
の周辺部分をシリコンゴムなどから構成された反射防止
材7によって支持されている。The vibration transmitting plate 8 has its peripheral portion supported by an antireflection material 7 made of silicon rubber or the like in order to prevent the vibration transmitted from the vibrating pen 3 from being reflected at the peripheral portion and returning toward the central portion. ing.
振動伝達板8はCRT(あるいは液晶表示器など)など、
ドット表示が可能な表示器11′上に配置され、振動ペン
3によりなぞられた位置にドット表示を行なうようにな
っている。すなわち、検出された振動ペン3の座標に対
応した表示器11′上の位置にドット表示が行なわれ、振
動ペン3により入力された点、線などの要素により構成
される画像はあたかも紙に書き込みを行なったように振
動ペンの軌跡の後に現れる。The vibration transmission plate 8 is a CRT (or a liquid crystal display, etc.),
It is arranged on a display device 11 'capable of dot display, and dot display is performed at a position traced by the vibrating pen 3. That is, a dot display is performed at a position on the display 11 ′ corresponding to the detected coordinates of the vibrating pen 3, and the image composed of elements such as points and lines input by the vibrating pen 3 is written on paper. Appears after the locus of the vibrating pen as you did.
また、このような構成によれば表示器11′にはメニュー
表示を行ない、振動ペンによりそのメニュー項目を選択
させたり、プロンプトを表示させて所定の位置に振動ペ
ン3を接触させるなどの入力方式を用いることもでき
る。Further, according to such a configuration, a menu is displayed on the display 11 ', and the vibrating pen is used to select the menu item, or a prompt is displayed to bring the vibrating pen 3 into contact with a predetermined position. Can also be used.
振動伝達板8に超音波振動を伝達させる振動ペン3は、
内部に圧電素子などから構成した振動子4を有してお
り、振動子4の発生した超音波振動を先端が尖ったホー
ン部5を介して振動伝達板8に伝達する。The vibration pen 3 that transmits ultrasonic vibrations to the vibration transmission plate 8 is
It has a vibrator 4 composed of a piezoelectric element or the like inside, and transmits the ultrasonic vibration generated by the vibrator 4 to the vibration transmission plate 8 via the horn portion 5 having a sharp tip.
第2図(A)、(B)は本実施例による振動ペンの先端
部の構造を示した断面図および分解斜視図である。以
下、第2図(A)、(B)を参照して振動ペン3の先端
部の構造を詳細に説明する。2A and 2B are a sectional view and an exploded perspective view showing the structure of the tip portion of the vibrating pen according to the present embodiment. The structure of the tip of the vibrating pen 3 will be described in detail below with reference to FIGS. 2 (A) and 2 (B).
両図において、振動子4は図示のように中空の円筒状の
もので、その分極は円筒の内側と外側の方向に形成され
ている。従って、電界はこの方向に印加され、圧電横効
果によって円筒の長さの方向に振動が発生される。振動
子4は後述の機構によってペンホルダ25の先端に接着、
あるいはネジ込みの方法で固定されたホーン5に圧接さ
れる。In both figures, the oscillator 4 has a hollow cylindrical shape as shown, and its polarization is formed in the inner and outer directions of the cylinder. Therefore, the electric field is applied in this direction, and vibration is generated in the direction of the length of the cylinder by the piezoelectric lateral effect. The vibrator 4 is bonded to the tip of the pen holder 25 by a mechanism described later,
Alternatively, it is pressed against the horn 5 fixed by a screwing method.
振動子4の後半部は臼型のスリーブ24内部に収納され
る。スリーブ24の底部の中央には円形の透孔24bが設け
られている。また、スリーブ24の外周面には、その長さ
方向に長方形の切欠24a、24aが設けられている。スリー
ブ24の後部には、金属材料などの導電材から成る電極部
材23が組み込まれる。電極部材23は曲げ加工などによっ
て構成されたリング状の基部23bと、基部23b上に対向し
て設けられた外側電極23a、23aから構成されている。外
側電極23a、23aはそれぞれ、スリーブ24の切欠部24a、2
4aの内部に収納され、第2図(A)に示すように振動子
4の外側の電極に圧接される。The latter half of the vibrator 4 is housed inside a mortar-shaped sleeve 24. A circular through hole 24b is provided at the center of the bottom of the sleeve 24. Further, on the outer peripheral surface of the sleeve 24, rectangular notches 24a, 24a are provided in the length direction thereof. An electrode member 23 made of a conductive material such as a metal material is incorporated in the rear portion of the sleeve 24. The electrode member 23 includes a ring-shaped base portion 23b formed by bending and the like, and outer electrodes 23a, 23a provided on the base portion 23b so as to face each other. The outer electrodes 23a, 23a are respectively provided with notches 24a, 2a of the sleeve 24.
It is housed inside 4a and is pressed against the electrode on the outside of the vibrator 4 as shown in FIG. 2 (A).
一方、振動子4の内側の電極は電極部材21によって露出
される。電極部材21はストレートな後部21cと中央部の
コイルバネ部分21bおよび内側電極21aから構成される。
また、電極部材23は電極部材21のコイル部分21bと同心
円状に形成されたコイルバネ部分22bとストレート部分2
2cから構成される導出部材22によって導出される。On the other hand, the electrode inside the vibrator 4 is exposed by the electrode member 21. The electrode member 21 includes a straight rear portion 21c, a central coil spring portion 21b, and an inner electrode 21a.
The electrode member 23 includes a coil spring portion 22b and a straight portion 2 which are concentrically formed with the coil portion 21b of the electrode member 21.
It is led out by the lead-out member 22 composed of 2c.
第2図(A)の完成状態において、スリーブ24に収納さ
れた振動子4は電極部材21および導出部材22のコイルバ
ネ部分21b、22bによってペンホルダ25先端のホーン5の
後端部に圧接される。この時、電極部材21の内側電極21
aと電極部材23の外側電極23aが振動子4の内側、外側の
電極にそれぞれ圧接している。In the completed state of FIG. 2A, the vibrator 4 housed in the sleeve 24 is pressed against the rear end of the horn 5 at the tip of the pen holder 25 by the coil spring portions 21b and 22b of the electrode member 21 and the lead-out member 22. At this time, the inner electrode 21 of the electrode member 21
The a and the outer electrode 23a of the electrode member 23 are in pressure contact with the inner and outer electrodes of the vibrator 4, respectively.
また、同心円状に配置された電極部材21と導出部材22の
コイルバネ部分21b、22bは互いに接触しないように支持
される。すなわち、コイルバネ部分21bはスリーブ24の
後端部中央に設けられた凹部24c内部に位置決めされ、
コイルバネ部分22bと接触しないようになっている。Further, the electrode member 21 and the coil spring portions 21b, 22b of the lead-out member 22 arranged concentrically are supported so as not to contact each other. That is, the coil spring portion 21b is positioned inside the recess 24c provided at the center of the rear end of the sleeve 24,
It does not come into contact with the coil spring portion 22b.
従って、振動子4の内側、外側の電極はそれぞれ電極部
材21および電極部材23とこれに圧接される導出部材22に
よって外部に導出される。電極部材21と導出部材22の後
部のストレート部分21c、22cにそれぞれリード線、ある
いは回路基板などをハンダ付けその他の方法で取り付け
れば、各電極部材を介して駆動信号を振動子4に入力す
ることができる。Therefore, the electrodes on the inside and outside of the vibrator 4 are led out to the outside by the electrode member 21 and the electrode member 23 and the lead-out member 22 press-contacted thereto. If a lead wire, a circuit board, or the like is attached to the straight portions 21c and 22c at the rear of the electrode member 21 and the lead-out member 22 by soldering or other methods, a drive signal can be input to the vibrator 4 via each electrode member. You can
電極部材21および導出部材22はそれぞれ駆動信号を入力
するための導体として機能するとともに、同時に振動子
4を所定の位置に位置決めし、しかもホーン5に所定の
圧接力で圧接させる働きを有する。すなわち、電極部材
21のコイルバネ部分21bおよび導出部材22のコイルバネ
部分22bの弾性力によって、スリーブ24および振動子4
はペン先端のホーン方向に付勢力を受ける。スリーブ24
はペンホルダ25内部に嵌合されており、振動子4がペン
ホルダ25およびホーン5の中心から外れることがないよ
うに位置決めする。The electrode member 21 and the lead-out member 22 each function as a conductor for inputting a drive signal, and at the same time, have a function of positioning the vibrator 4 at a predetermined position and pressing the horn 5 with a predetermined pressing force. That is, the electrode member
The elastic force of the coil spring portion 21b of 21 and the coil spring portion 22b of the lead-out member 22 causes the sleeve 24 and the vibrator 4 to move.
Receives a biasing force toward the horn at the tip of the pen. Sleeve 24
Is fitted inside the pen holder 25, and is positioned so that the vibrator 4 is not displaced from the centers of the pen holder 25 and the horn 5.
さらに、本実施例ではコイルバネ部分21b、22bを介して
内側電極21a、外側電極23aが支持されている。単に内
側、外側の電極21a、23aを振動子4に圧接するのみであ
れば、このような構造は必要がない。Further, in this embodiment, the inner electrode 21a and the outer electrode 23a are supported via the coil spring portions 21b and 22b. If only the inner and outer electrodes 21a and 23a are brought into pressure contact with the vibrator 4, such a structure is not necessary.
コイルバネ部分21b、22bを設けず、内側および外側の電
極21a、23aがその揺動方向の圧接力のみで振動子4の電
極に圧接する構造では、振動ペン3が落下などの衝撃に
より大きな力を受けた場合、電極が曲ったり、振動子4
が位置ずれを生じたりして振動子4とこれに圧接される
電極の位置関係が狂ってしまう問題がある。振動子4に
対する圧接物の位置変化は当然振動系の振動伝達特性を
狂わせるので、振動検出に基づく座標検出精度が劣化す
るという問題がある。In the structure in which the coil spring portions 21b and 22b are not provided and the inner and outer electrodes 21a and 23a are brought into pressure contact with the electrodes of the vibrator 4 only by the pressure contact force in the swing direction, the vibrating pen 3 exerts a large force due to an impact such as dropping. If received, the electrode may bend or the oscillator 4
There is a problem in that the positional relationship between the vibrator 4 and the electrode pressed against the vibrator 4 is deviated due to the positional deviation. The change in the position of the pressure contact object with respect to the vibrator 4 naturally disturbs the vibration transfer characteristic of the vibration system, and thus there is a problem that the coordinate detection accuracy based on the vibration detection deteriorates.
ところが、本実施例によれば、コイルバネ部分21b、22b
が振動子4ないしスリーブ24を後方から圧接するように
作用し、内側および外側の電極21a、23aは特に軸方向に
沿って振動子4の所定の位置に常に圧接するように追従
する。振動ペン3に落下などの際に大きな衝撃が加えら
れた場合、コイルバネ部分21b、22bの作用により電極21
a、23aが振動子4の所定位置に接触するよう追従するの
で、振動子4とこれに圧接される電極の位置関係が狂う
ことがない。したがって、振動系の振動伝達特性に狂い
を生じることがなく、常に正確な座標入力を行なうこと
ができる。However, according to this embodiment, the coil spring portions 21b and 22b are
Acts to press the vibrator 4 or the sleeve 24 from the rear side, and the inner and outer electrodes 21a and 23a follow so as to always press the predetermined position of the vibrator 4 especially along the axial direction. When a large impact is applied to the vibrating pen 3 when it is dropped or the like, the coil spring portions 21b and 22b act to cause the electrode 21 to move.
Since the a and 23a follow so as to come into contact with the predetermined position of the vibrator 4, the positional relationship between the vibrator 4 and the electrodes pressed against the vibrator 4 does not change. Therefore, the vibration transfer characteristics of the vibration system are not disturbed, and accurate coordinate input can always be performed.
もちろん、上記構成によれば、従来のように振動子4を
固定する接着剤、あるいは駆動電極の導出のためのハン
ダなどを振動子4およびその周辺の振動系に付着させる
必要がないから、これらの材料の付着量により振動伝達
特性に狂いを生じたり、製品ごにバラツキを生じたりす
る問題がない。Of course, according to the above configuration, it is not necessary to attach an adhesive for fixing the vibrator 4 or solder for leading out the drive electrode to the vibrator 4 and the vibrating system around the vibrator 4, unlike the conventional case. There is no problem that the vibration transmission characteristics may be changed due to the amount of the adhered material and the product may vary.
再び、第1図において、振動伝達板8の角部に設けられ
た振動センサ6の圧電素子などの機械〜電気変換素子に
より構成される。3つの振動センサ6の各々の出力信号
は波形検出回路6に入力され、後段の演算制御回路1に
より処理可能な検出信号に変換される。演算制御回路1
は振動伝達時間の測定処理を行ない、振動ペン3の振動
伝達板8上での座標位置を検出する。Again, in FIG. 1, it is constituted by mechanical-electrical conversion elements such as piezoelectric elements of the vibration sensor 6 provided at the corners of the vibration transmission plate 8. The output signals of the three vibration sensors 6 are input to the waveform detection circuit 6 and converted into detection signals that can be processed by the arithmetic control circuit 1 in the subsequent stage. Arithmetic control circuit 1
Performs the process of measuring the vibration transmission time, and detects the coordinate position of the vibration pen 3 on the vibration transmission plate 8.
検出された振動ペン3の座標情報は演算制御回路1にお
いて表示器11′による出力方式に応じて処理される。す
なわち、演算制御路は入力座標情報に基づいてビデオ信
号処理装置10を介して表示器11′の出力動作を制御す
る。The detected coordinate information of the vibrating pen 3 is processed in the arithmetic and control circuit 1 according to the output system by the display 11 '. That is, the arithmetic control path controls the output operation of the display 11 'via the video signal processing device 10 based on the input coordinate information.
第3図は第1図の演算制御回路1の構造を示している。
ここでは主に振動ペン3の駆動系および振動センサ6に
よる振動検出系の構造を示している。FIG. 3 shows the structure of the arithmetic control circuit 1 of FIG.
Here, the structure of the drive system of the vibration pen 3 and the vibration detection system by the vibration sensor 6 is mainly shown.
マイクロコンピュータ11は内部カウンタ、ROMおよびRAM
を内蔵している。駆動信号発生回路12は第1図の振動子
駆動回路2に対して所定周波数の駆動パルスを出力する
もので、マイクロコンピュータ11により座標演算用の回
路と同期して起動される。Microcomputer 11 has internal counter, ROM and RAM
Built in. The drive signal generation circuit 12 outputs a drive pulse of a predetermined frequency to the vibrator drive circuit 2 of FIG. 1, and is activated by the microcomputer 11 in synchronization with the coordinate calculation circuit.
カウンタ13の計数値はマイクロコンピュータ11によりラ
ッチ回路14にラッチされる。The count value of the counter 13 is latched in the latch circuit 14 by the microcomputer 11.
一方、波形検出回路9は、振動センサ6の出力から後述
のようにして、座標検出のための振動伝達時間を計測す
るための検出信号タイミング情報を出力する。これらの
タイミング情報は入力ポート15にそれぞれ入力される。On the other hand, the waveform detection circuit 9 outputs detection signal timing information for measuring the vibration transmission time for coordinate detection from the output of the vibration sensor 6 as described later. These pieces of timing information are input to the input ports 15, respectively.
波形検出回路9から入力されるタイミング信号は入力ポ
ート15に入力され、ラッチ回路14内の各振動センサ6に
対応する記憶領域に記憶され、その結果がマイクロコン
ピュータ11に伝えられる。The timing signal input from the waveform detection circuit 9 is input to the input port 15 and stored in the storage area in the latch circuit 14 corresponding to each vibration sensor 6, and the result is transmitted to the microcomputer 11.
すなわち、カウンタ13の出力データのラッチ値として振
動伝達時間が表現され、この振動伝達時間値により座標
演算が行われる。このとき、判定回路16は複数の振動セ
ンサ6からの波形検出のタイミング情報がすべて入力さ
れたかどうかを判定し、マイクロコンピュータ11に報知
する。That is, the vibration transmission time is expressed as a latch value of the output data of the counter 13, and the coordinate calculation is performed based on this vibration transmission time value. At this time, the determination circuit 16 determines whether or not all the waveform detection timing information from the plurality of vibration sensors 6 has been input, and notifies the microcomputer 11 of this.
表示器11′の出力制御処理は入出力ポート17を介して行
なわれる。The output control processing of the display 11 'is performed via the input / output port 17.
第4図は第1図の波形検出回路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も
のである。第4図において符号41で示されるものは振動
ペン3に対して印加される駆動信号パルスである。この
ような波形により駆動された振動ペン3から振動伝達板
8に伝達された超音波振動は振動伝達板8内を通って振
動センサ6に検出される。FIG. 4 illustrates a detection waveform input to the waveform detection circuit 9 of FIG. 1 and a vibration transmission time measuring process based on the detection waveform. In FIG. 4, reference numeral 41 indicates a drive signal pulse applied to the vibrating pen 3. The ultrasonic vibration transmitted to the vibration transmission plate 8 from the vibration pen 3 driven by such a waveform passes through the inside of the vibration transmission plate 8 and is detected by the vibration sensor 6.
振動伝達板8内を振動センサ6までの距離に応じた時間
tgをかけて進行した後、振動は振動センサ6に到達す
る。第4図の符号42は振動センサ6が検出した信号波形
を示している。本実施例において用いられる板波は分散
性の波であり、そのため検出波形のエンベロープ421と
位相422の関係は振動伝達距離に応じて変化する。The time corresponding to the distance to the vibration sensor 6 in the vibration transmission plate 8
After traveling through tg, the vibration reaches the vibration sensor 6. Reference numeral 42 in FIG. 4 indicates a signal waveform detected by the vibration sensor 6. The plate wave used in this embodiment is a dispersive wave, and therefore the relationship between the envelope 421 and the phase 422 of the detected waveform changes according to the vibration transmission distance.
ここで、エンベロープの進む速度を群速度をVg、位相速
度Vpとする。この群速度および位相速度の違いから振動
ペン3と振動センサ6間の距離を検出することができ
る。Here, let the group velocity be Vg and the phase velocity Vp be the velocity at which the envelope advances. The distance between the vibration pen 3 and the vibration sensor 6 can be detected from the difference between the group velocity and the phase velocity.
まず、エンベロープ421のみに着目すると、その速度はV
gであり、ある特定の波形上の点、たとえばピークを第
4図の符号43のように検出すると、振動ペン3および振
動センサ6の間の距離dはその振動伝達時間をtgとして d=Vg・tg …(1) この式は振動センサ6の1つに関するものであるが、同
じ式により他の2つの振動センサ6と振動ペン3の距離
を示すことができる。First, focusing only on the envelope 421, its speed is V
g, and when a point on a certain specific waveform, for example, a peak is detected as indicated by reference numeral 43 in FIG. 4, the distance d between the vibration pen 3 and the vibration sensor 6 is d = Vg with its vibration transmission time being tg. .Tg (1) This equation relates to one of the vibration sensors 6, but the same equation can indicate the distance between the other two vibration sensors 6 and the vibrating pen 3.
さらに、より高精度な座標値を決定するためには、位相
信号の検出に基づく処理を行なう。第4図の位相波形42
2の特定の検出点、たとえば振動印加から、ピーク通過
後のゼロクロス点までの時間を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。Further, in order to determine the coordinate value with higher accuracy, processing based on the detection of the phase signal is performed. Phase waveform 42 in Fig. 4
If the time from the application of the vibration to the zero cross point after the peak is passed at 2 specific detection points is tp, the distance between the vibration sensor and the vibration pen is d = n · λp + Vp · tp (2). Here, λp is the wavelength of the elastic wave, and n is an integer.
前記の(1)式と(2)式から上記の整数nは n=[(Vg・tg−Vp・tp)/λp+1/N] …(3) と示される。ここでNは0以外で実数であり、適当な数
値を用いる。たとえばN=2とし、±1/2波長以内であ
れば、nを決定することができる。From the expressions (1) and (2), the integer n is expressed as n = [(Vg · tg−Vp · tp) / λp + 1 / N] (3). Here, N is not 0 but a real number, and an appropriate numerical value is used. For example, if N = 2 and n is within ± 1/2 wavelength, n can be determined.
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および振動センサ6間の距離を正確に測
定することができる。By substituting n obtained as described above into the equation (2), the distance between the vibration pen 3 and the vibration sensor 6 can be accurately measured.
第3図に示した2つの振動伝達時間tgおよびtpの測定の
ため、波形検出回路9はたとえば第5図に示すように構
成することができる。For measuring the two vibration transmission times tg and tp shown in FIG. 3, the waveform detection circuit 9 can be configured as shown in FIG. 5, for example.
第5図において、振動センサ6の出力信号は前述の増幅
回路51により所定のレベルまで増幅される。In FIG. 5, the output signal of the vibration sensor 6 is amplified to a predetermined level by the above-mentioned amplifier circuit 51.
増幅された信号は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。抽出され
たエンベロープの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。ピーク検出信号は
モノマルチバイブレータなどから構成された信号検出回
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
Tgが形成され、演算制御回路1に入力される。The amplified signal is input to the envelope detection circuit 52,
Only the envelope of the detection signal is taken out. The timing of the peak of the extracted envelope is detected by the envelope peak detection circuit 53. The peak detection signal is an envelope delay time detection signal of a predetermined waveform by the signal detection circuit 54 composed of a mono multivibrator or the like.
Tg is formed and input to the arithmetic and control circuit 1.
また、このTg信号のタイミングと、遅延時間調整回路57
によって遅延された元信号から検出回路59により位相遅
延時間検出信号Tgが形成され、演算制御回路1に入力さ
れる。Also, the timing of this Tg signal and the delay time adjustment circuit 57
The phase delay time detection signal Tg is formed by the detection circuit 59 from the original signal delayed by and is input to the arithmetic and control circuit 1.
すなわち、Tg信号は単安定マルチバイブレータ55により
所定幅のパルスに変換される。また、コンパレートレベ
ル供給回路56はこのパルスタイミングに応じてtp信号を
検出するためのしきい値を形成する。この結果、コンパ
レートレベル供給回路56は第3図の符号44のようなレベ
ルとタイミングを有する信号44を形成し、検出回路57に
入力する。That is, the Tg signal is converted into a pulse having a predetermined width by the monostable multivibrator 55. Further, the comparator level supply circuit 56 forms a threshold value for detecting the tp signal according to the pulse timing. As a result, the comparator level supply circuit 56 forms the signal 44 having the level and timing as indicated by reference numeral 44 in FIG. 3, and inputs it to the detection circuit 57.
すなわち、単安定マルチバイブレータ55およびコンパレ
ートレベル供給回路56は位相遅延時間の測定がエンベロ
ープピーク検出後の一定時間のみしか作動しないように
するためのものである。That is, the monostable multivibrator 55 and the comparator level supply circuit 56 are for allowing the measurement of the phase delay time to operate only for a fixed time after the envelope peak is detected.
この信号はコンパレータなどから構成された検出回路58
に入力され、第4図のように遅延された検出波形と比較
され、この結果符号45のようなtp検出パルスが形成され
る。This signal is detected by the detection circuit 58, which is composed of a comparator.
And is compared with the detection waveform delayed as shown in FIG. 4, and as a result, a tp detection pulse such as reference numeral 45 is formed.
以上に示した回路は振動センサ6の1つ分のもので、他
のそれぞれのセンサに対しても同じ回路が設けられる。
センサの数を一般化してh個とすると、エンベロープ遅
延時間Tg1〜h、位相遅延時間Tp1〜hのそれぞれh個の
検出信号が演算制御回路1に入力される。The circuit shown above is for one of the vibration sensors 6, and the same circuit is provided for each of the other sensors.
If the number of sensors is generalized to be h, then h detection signals of envelope delay times Tg1 to h and phase delay times Tp1 to h are input to the arithmetic and control circuit 1.
第3図の演算制御回路では上記のTg1〜h、Tp1〜h信号
を入力ポート15から入力し、各々のタイミングをトリガ
としてカウンタ13のカウント値をラッチ回路14に取り込
む。前記のようにカウンタ13は振動ペンの駆動と同期し
てスタートされているので、ラッチ回路14にはエンベロ
ープおよび位相のそれぞれの遅延時間を示すデータが取
り込まれる。In the arithmetic control circuit of FIG. 3, the signals Tg1 to h and Tp1 to h are input from the input port 15, and the count value of the counter 13 is fetched into the latch circuit 14 with each timing as a trigger. As described above, since the counter 13 is started in synchronization with the driving of the vibrating pen, the latch circuit 14 receives the data indicating the delay time of each of the envelope and the phase.
第6図のように振動伝達板8の角部に3つの振動センサ
6を符号S1からS3の位置に配置すると、第4図に関連し
て説明した処理によって振動ペン3の位置Pから各々の
振動センサ6の位置までの直線距離d1〜d3を求めること
ができる。さらに演算制御回路1でこの直線距離d1〜d3
に基づき振動ペン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。As shown in FIG. 6, when the three vibration sensors 6 are arranged at the corners of the vibration transmission plate 8 at the positions S1 to S3, the processes described with reference to FIG. The straight line distances d1 to d3 to the position of the vibration sensor 6 can be obtained. Further, in the arithmetic control circuit 1, this linear distance d1 to d3
Based on, the coordinates (x, y) of the position P of the vibrating pen 3 can be obtained from the Pythagorean theorem as in the following equation.
x=X/2+(d1+d2)(d1−d2)/2X …(4) y=Y/2+(d1+d3)(d1−d3)/2Y …(5) ここでX、YはS2、S3の位置の振動センサ6と原点(位
置S1)のセンサのX、Y軸に沿った距離である。x = X / 2 + (d1 + d2) (d1-d2) / 2X (4) y = Y / 2 + (d1 + d3) (d1-d3) / 2Y (5) where X and Y are the positions of S2 and S3. This is the distance along the X and Y axes between the vibration sensor 6 and the sensor at the origin (position S1).
以上のようにして振動ペン3の位置座標をリアルタイム
で検出することができる。As described above, the position coordinates of the vibrating pen 3 can be detected in real time.
[発明の効果] 以上から明らかなように本発明によれば、所定部材に対
して振動入力を行う振動入力ペンにおいて、振動子と、
この振動子が当接しペン先を構成するホーン部材と、前
記振動子の駆動電極に圧接し振動子に駆動信号を供給す
る電極部材と、前記振動子に嵌合し前記電極部材の前記
振動子の駆動電極に対する圧接位置を一定に保つと共
に、前記振動子および前記ホーン部材を同軸上に配する
スリーブと、該スリーブを介して、前記振動子を前記ホ
ーン部材に当接保持する弾性部材と、を設けた構成を採
用しているので、内側、および外側の電極が圧接により
振動子の内、外周の駆動電極と圧接されるので、ハンダ
などを用いずに駆動電極の導出が可能である。しかも、
内側、外側の電極の振動子に対する圧接位置が一定に制
御されるので、振動系の振動伝達特性が変化するという
問題がなく、つねに一定の振動入力条件で振動入力を行
なえるという優れた利点がある。[Advantages of the Invention] As is apparent from the above, according to the present invention, in a vibration input pen that performs a vibration input to a predetermined member,
A horn member which is in contact with the vibrator and constitutes a pen tip, an electrode member which is in pressure contact with a drive electrode of the vibrator and supplies a drive signal to the vibrator, and the vibrator which is fitted to the vibrator and is the electrode member A constant pressure contact position with respect to the drive electrode, a sleeve that coaxially arranges the vibrator and the horn member, and an elastic member that holds the vibrator in contact with the horn member via the sleeve, Since the internal electrode and the external electrode are brought into pressure contact with the drive electrodes inside and outside the vibrator by pressure contact, the drive electrodes can be led out without using solder or the like. Moreover,
Since the pressure contact positions of the inner and outer electrodes with respect to the vibrator are controlled to be constant, there is no problem that the vibration transfer characteristics of the vibration system change, and the excellent advantage of always being able to perform vibration input under constant vibration input conditions. is there.
第1図は本発明を採用した情報入出力装置の構成を示し
た説明図、第2図(A)は第1図の振動ペンの構造を示
した断面図、第2図(B)は振動ペンの構造を示した分
解斜視図、第3図は第1図の演算制御回路の構造を示し
たブロック図、第4図は振動ペンと振動センサの間の距
離測定を説明する検出波形を示した波形図、第5図は第
1図の波形検出回路の構成を示したブロック図、第6図
は振動センサの配置を示した説明図である。 1……演算制御回路、3……振動ペン 4……振動子、5……ホーン 6……振動センサ、8……振動伝達板 21……電極部材、21a……内側電極 21b、22b……コイルバネ部分 23……電極部材、23a……外側電極FIG. 1 is an explanatory view showing the configuration of an information input / output device adopting the present invention, FIG. 2 (A) is a cross-sectional view showing the structure of the vibrating pen of FIG. 1, and FIG. 2 (B) is vibration. FIG. 3 is an exploded perspective view showing the structure of the pen, FIG. 3 is a block diagram showing the structure of the arithmetic control circuit of FIG. 1, and FIG. 4 is a detection waveform for explaining the distance measurement between the vibration pen and the vibration sensor. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the waveform detection circuit of FIG. 1, and FIG. 6 is an explanatory diagram showing the arrangement of vibration sensors. 1 ... Arithmetic control circuit, 3 ... Vibration pen 4 ... Oscillator, 5 ... Horn 6 ... Vibration sensor, 8 ... Vibration transmission plate 21 ... Electrode member, 21a ... Inner electrodes 21b, 22b. Coil spring part 23 …… electrode member, 23a …… outer electrode
Claims (2)
ペンにおいて、 振動子と、 この振動子が当接しペン先を構成するホーン部材と、 前記振動子の駆動電極に圧接し振動子に駆動信号を供給
する電極部材と、 前記振動子に嵌合し前記電極部材の前記振動子の駆動電
極に対する圧接位置を一定に保つと共に、前記振動子お
よび前記ホーン部材を同軸上に配するスリーブと、 該スリーブを介して、前記振動子を前記ホーン部材に圧
接保持する弾性部材と、 を設けたことを特徴とする振動入力ペン。1. A vibration input pen for inputting vibration to a predetermined member, comprising: a vibrator; a horn member which is in contact with the vibrator to form a pen tip; An electrode member that supplies a drive signal, and a sleeve that is fitted to the vibrator and maintains a constant pressure contact position of the electrode member with respect to the drive electrode of the vibrator, and that arranges the vibrator and the horn member coaxially. A vibration input pen, comprising: an elastic member that press-holds the vibrator to the horn member via the sleeve.
し外側電極部材と一体形成されることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の振動入力ペン。2. The vibration input pen according to claim 1, wherein the sleeve is integrally formed with an inner or outer electrode member of the electrode member.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21130887A JPH0786805B2 (en) | 1987-08-27 | 1987-08-27 | Vibration input pen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21130887A JPH0786805B2 (en) | 1987-08-27 | 1987-08-27 | Vibration input pen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6455634A JPS6455634A (en) | 1989-03-02 |
| JPH0786805B2 true JPH0786805B2 (en) | 1995-09-20 |
Family
ID=16603790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21130887A Expired - Fee Related JPH0786805B2 (en) | 1987-08-27 | 1987-08-27 | Vibration input pen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0786805B2 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3049868B2 (en) * | 1991-09-05 | 2000-06-05 | 石川島播磨重工業株式会社 | Electrode extension device |
-
1987
- 1987-08-27 JP JP21130887A patent/JPH0786805B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6455634A (en) | 1989-03-02 |
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