JPH11237949A - Three-dimensional ultrasonic digitizer system - Google Patents

Three-dimensional ultrasonic digitizer system

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Publication number
JPH11237949A
JPH11237949A JP4182198A JP4182198A JPH11237949A JP H11237949 A JPH11237949 A JP H11237949A JP 4182198 A JP4182198 A JP 4182198A JP 4182198 A JP4182198 A JP 4182198A JP H11237949 A JPH11237949 A JP H11237949A
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JP
Japan
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coordinate
signal
digitizer
ultrasonic
reference signal
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Pending
Application number
JP4182198A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoru Takeguchi
哲 竹口
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Fujitsu General Ltd
Original Assignee
Fujitsu General Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu General Ltd filed Critical Fujitsu General Ltd
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Publication of JPH11237949A publication Critical patent/JPH11237949A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-dimensional ultrasonic digitizer system which uses a digitizer device having a painting device that outputs the ultrasonic coordinate signals and at least three receiving devices which receive these coordinate signals. SOLUTION: This digitizer system consists of a digitizer input part 1 which includes a reference signal generation means, an ultrasonic wave output element and a 2nd communication transmitting means, at least three ultrasonic wave receiving elements 2a, 2b and 2c, a 2nd communication receiving means 3 which receives the reference signal, and a digitizer device 5 which includes a reference signal generation means, at least three coordinate signal detection means, a time difference calculation means, a distance calculation means and a coordinate calculation means.

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】超音波ポインテイングディバ
イスにより3次元のディジタル座標データを入力する3
次元ディジタイザシステムに関わる。
The present invention relates to a method for inputting three-dimensional digital coordinate data using an ultrasonic pointing device.
Involved in dimensional digitizer systems.

【0002】[0002]

【従来の技術】立体像やVR(仮想現実感)などの3次
元の座標データ入力は、(1)レーザ光などを少なくて
も3軸スキャンして立体像に照射し、その反射光を検出
して画像処理装置で3次元のディジタル座標データを演
算出力する、(2)ポインテクングディバイスをXYZ
軸方向に移動可能な移動台に設置し、立体像を接触もし
くは非接触でポインティングし、該移動台の移動データ
生成部より3次元のディジタル座標データを演算出力す
る、(3)指や手足の動き量を検出する動き量センサか
らの入力をから積分演算により3次元の相対ディジタル
座標データを演算出力する、などの方法により行われて
いる。これらの方法は、用途別に高価な専用ハードを要
し且つ計測もしくは検出の範囲が固定されており、多用
途への対応が出来ないと云う問題点がある。
2. Description of the Related Art Input of three-dimensional coordinate data such as a three-dimensional image and VR (virtual reality) is performed by: (1) irradiating a three-dimensional image by scanning at least three axes of a laser beam or the like and detecting reflected light thereof; The image processing device calculates and outputs three-dimensional digital coordinate data. (2) The pointing device is XYZ
It is installed on a movable base that can move in the axial direction, and a three-dimensional image is pointed in contact or non-contact, and three-dimensional digital coordinate data is calculated and output from a movement data generator of the mobile base. It is performed by a method of calculating and outputting three-dimensional relative digital coordinate data by an integration operation from an input from a motion amount sensor for detecting a motion amount. These methods have the problem that expensive dedicated hardware is required for each application and the range of measurement or detection is fixed, and it is not possible to cope with various applications.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上に述べ
た問題点に鑑み、超音波座標信号を出力するポインティ
ングディバイスと該超音波座標信号を受信する少なくて
も3個の受信ディバイスを有するディジタイザ装置とを
用いて、精度の高く、広範囲の用途に対応出来、且つ安
価な3次元ディジタイザシステムの提供を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, the present invention has a pointing device for outputting an ultrasonic coordinate signal and at least three receiving devices for receiving the ultrasonic coordinate signal. It is an object of the present invention to provide an inexpensive three-dimensional digitizer system that is highly accurate, can be used in a wide range of applications, and is inexpensive using a digitizer.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】PDPや液晶プロジェク
タなど大画面ディスプレイをディジタイズ表示画面と
し、3次元のディジタイズデータを入力する3次元ディ
ジタイザシステムにおいて、座標信号の基準となる基準
信号を発生する基準信号発生手段と、座標信号を超音波
出力する超音出力素子と、基準信号を通信出力する第二
通信出力手段とを有するディジタイザ入力部と、ディジ
タイザ入力部が出力した座標信号を受信する少なくても
3個の超音波受信素子と、ディジタイザ入力部が出力し
た基準信号信号を受信する第二通信受信手段と、受信し
た基準信号を受信復調し時間基準信号を生成する基準信
号生成手段と、受信した超音波信号より座標タイミング
信号を検出する少なくても3つの座標信号検出手段と、
時間基準信号と前記座標タイミング信号毎の時間差デー
タを演算出力する時間差演算手段と、時間差データより
距離データを演算出力する距離演算手段と、少なくても
3つの距離データよりディジタイザ入力部の座標データ
を演算出力する座標演算手段とを有するデイジタイザ装
置とで構成する。
In a three-dimensional digitizer system in which a large-screen display such as a PDP or a liquid crystal projector is used as a digitized display screen and three-dimensional digitized data is input, a reference signal for generating a reference signal serving as a reference for a coordinate signal is provided. Generating means, an ultrasonic output element for ultrasonically outputting a coordinate signal, and a digitizer input unit having a second communication output means for communicatively outputting a reference signal, and at least receiving the coordinate signal output by the digitizer input unit Three ultrasonic receiving elements, second communication receiving means for receiving a reference signal signal output from the digitizer input section, reference signal generating means for receiving and demodulating the received reference signal and generating a time reference signal, At least three coordinate signal detecting means for detecting a coordinate timing signal from the ultrasonic signal;
Time difference calculating means for calculating and outputting a time reference signal and time difference data for each of the coordinate timing signals; distance calculating means for calculating and outputting distance data from the time difference data; and coordinate data for the digitizer input unit based on at least three distance data. And a digitizer device having coordinate calculation means for calculating and outputting.

【0005】さらに、ディジタイザ入力部を、基準信号
を発生する基準信号発生部と、基準信号で搬送波信号を
変調し変調基準信号を出力する通信変調部と、該変調基
準信号を第二通信手段で通信出力する送信部と、基準信
号により超音波信号を変調し座標信号を変調出力する変
調部と、超音波搬送波を基準信号で変調した座標信号を
超音波出力する超音波出力素子とで構成する。
Further, a digitizer input section is connected to a reference signal generation section for generating a reference signal, a communication modulation section for modulating a carrier signal with the reference signal and outputting a modulation reference signal, and the modulation reference signal is transmitted to the second communication means. It is composed of a transmission unit for communication output, a modulation unit for modulating an ultrasonic signal with a reference signal and modulating and outputting a coordinate signal, and an ultrasonic output element for ultrasonically outputting a coordinate signal obtained by modulating an ultrasonic carrier with a reference signal. .

【0006】さらに、超音波出力素子を、超小型の超音
波スピーカとする、もしくは、電圧入力により電気歪を
発生するセラミック電歪素子とする。
Further, the ultrasonic output element is an ultra-small ultrasonic speaker, or a ceramic electrostrictive element that generates electrostriction by voltage input.

【0007】さらに、第二通信出力手段を、ディジタイ
ザ入力部とディジタイザ装置とを導体ケーブルもしくは
光ケーブルで接続し、基準信号を直接または変調して伝
送する有線通信手段とする、発光ダイオード、レーザダ
イオードなどの発光素子用いた赤外線伝送手段とする、
微弱電波を利用する無線伝送手段とする、もしくは、デ
イジタイザ装置より送出される基準信号を受信する受信
部と、受信した該基準信号復調する通信復調部とで置き
換える。
Further, a light emitting diode, a laser diode, or the like, wherein the second communication output means is a wired communication means for connecting the digitizer input section and the digitizer device with a conductor cable or an optical cable and directly or modulating and transmitting a reference signal. Infrared transmission means using a light emitting element of
As a wireless transmission unit using a weak radio wave, or a receiving unit for receiving a reference signal transmitted from a digitizer, and a communication demodulating unit for demodulating the received reference signal.

【0008】さらに、複数の前記ディジタイザ入力部
に、ディジタイザ入力部のIDを記憶しているIDメモ
リと、受信復調した基準信号データより指定のIDを判
断出力するID判断部とを追加設置する。
Further, an ID memory storing the ID of the digitizer input section and an ID judging section for judging and outputting a specified ID from the received and demodulated reference signal data are additionally provided for the plurality of digitizer input sections.

【0009】さらに、ディジタイザ入力部に、クリック
入力などを行うSW1と、ドラック入力などを行うSW
2とで構成する操作部を追加設置する。
Further, a SW1 for performing a click input and the like and a SW for performing a drag input and the like are provided in a digitizer input section.
2 and an additional operation unit composed of:

【0010】さらに、操作部を、ディジタイザ入力部筐
体の先端部より摺動自在で中央部にフランジ部を有する
SW1軸と、内部より前記SW1軸を外側に押し出す押
バネと、SW1軸の他端に配置されたスイッチ機構とを
有するSW1と、ディジタイザ入力部筐体の握り部の貫
通穴に挿入された摺動自在の押ボタンと、押ボタンの内
部端に配置されたスイッチ機構とを有するるSW2とで
構成する。
[0010] Further, the operating unit has a SW1 shaft slidable from the distal end of the digitizer input unit housing and having a flange at the center, a push spring for pushing the SW1 shaft outward from the inside, and a SW1 shaft. SW1 having a switch mechanism disposed at an end; a slidable push button inserted into a through hole of a grip portion of the digitizer input unit housing; and a switch mechanism disposed at an inner end of the push button. SW2.

【0011】さらに、スイッチ機構を、SW1軸の他端
もしくは押ボタンの内部端に磁石片を接着または融着な
どで固定し、前記ディジタイザ入力部筐体内部に磁気抵
抗素子を配置する構成とする、もしくは、SW1軸の他
端もしくは押ボタンの内部端に磁石片を接着または融着
などで固定し、前記ディジタイザ入力部筐体内部に磁気
リードスイッチを配置する構成とする。
Further, the switch mechanism is configured such that a magnet piece is fixed to the other end of the SW1 shaft or the inner end of the push button by adhesion or fusion, and a magnetoresistive element is arranged inside the digitizer input unit housing. Alternatively, a magnet reed is fixed to the other end of the SW1 shaft or the inner end of the push button by bonding or fusion, and a magnetic reed switch is arranged inside the digitizer input unit housing.

【0012】さらに、複数の超音波受信素子を、マイク
ロホンとする、もしくは、超音波信号を電気信号に変換
するセラミック超音波センサとする。
Further, the plurality of ultrasonic receiving elements are microphones or ceramic ultrasonic sensors for converting ultrasonic signals into electric signals.

【0013】さらに、ディジタイザ装置を、ディジタイ
ザ入力部が出力した基準信号を受信する第二通信受信手
段による受信部と、該受信した基準信号を復調する通信
復調部と、復調された信号より演算基準の時間基準信号
を生成する基準信号生成部と、受信した超音波信号より
座標タイミング信号を検出する少なくても3つの座標信
号検出部と、時間基準信号と座標タイミング信号毎の時
間差データを演算出力する時間差演算部と、時間差デー
タより距離データを演算出力する距離演算部と、少なく
ても3つの距離データよりディジタイザ入力部の座標デ
ータを演算出力する座標演算部と、ディジタイザ装置の
操作入力を行う操作入力部と、該ディジタイザ装置の動
作シーケンスプログラムを記憶しているシステムメモリ
と、システムメモリに記憶している動作シーケンスプロ
グラムに基づいて装置の各部に制御指令を出す制御部と
で構成する。
[0013] Further, the digitizer device includes a receiving section by a second communication receiving means for receiving a reference signal output from the digitizer input section, a communication demodulation section for demodulating the received reference signal, and an operation reference based on the demodulated signal. A reference signal generator for generating a time reference signal, at least three coordinate signal detectors for detecting a coordinate timing signal from the received ultrasonic signal, and a time difference signal and time difference data for each coordinate timing signal are calculated and output A time difference calculation unit, a distance calculation unit that calculates and outputs distance data from the time difference data, a coordinate calculation unit that calculates and outputs coordinate data of the digitizer input unit from at least three distance data, and performs operation input of the digitizer device. An operation input unit, a system memory storing an operation sequence program of the digitizer, and a system memo. Constituted by a control unit which issues a control command to each portion of the device based on the operation sequence program stored in.

【0014】さらに、ディジタイザ装置の第二通信受信
手段を第二通信送信手段に替え、且つ、同通信復調部を
基準信号で搬送波信号を変調し変調基準信号を出力する
通信変調部に替える。
Further, the second communication receiving means of the digitizer device is replaced with a second communication transmitting means, and the communication demodulation section is replaced with a communication modulation section which modulates a carrier signal with a reference signal and outputs a modulation reference signal.

【0015】さらに、ディジタイザ装置に、複数のディ
ジタイザ入力部に座標信号の出力指令を行うスキャニン
グ制御部と、出力指令を指定するIDコードを基準信号
に重畳するIDコード重畳部とを追加設置する。
Further, a scanning control unit for issuing a command to output coordinate signals to a plurality of digitizer input units and an ID code superimposing unit for superimposing an ID code designating the output command on a reference signal are additionally provided in the digitizer apparatus.

【0016】さらに、座標信号検出部を、制御電圧入力
により増幅率を制御可能な可変増幅器と、座標信号成分
のみを通過させるBPFと、増幅した座標信号の振幅を
検波し可変増幅器の制御電圧を出力する検波器と、受信
増幅した座標信号を包絡線検波する直線検波器と、所定
の入力電圧になると「1」もしくは「0」の状態を出力
するシュミット回路とで構成する、制御電圧入力により
増幅率を制御可能な可変増幅器と、座標信号成分のみを
通過させるBPFと、受信増幅した座標信号の振幅を検
波し可変増幅器の制御電圧を出力する検波器と、増幅し
た座標信号を一定の振幅でリミッティングするリミッタ
回路と、包絡線検波する直線検波器とで構成する、制御
電圧入力により増幅率を制御可能な可変増幅器と、座標
信号成分のみを通過させるBPFと、増幅した座標信号
の振幅を検波し可変増幅器の制御電圧を出力する検波器
と、増幅した座標信号を包絡線検波する直線検波器と、
包絡線検波出力をデジタル信号に変換するA/Dと、A
/D出力値と予め設定された閾値との比較判断をする閾
値判断部とで構成する、もしくは、制御電圧入力により
増幅率を制御可能な可変増幅器と、座標信号成分のみを
通過させるBPFと、受信増幅した座標信号の振幅を検
波し可変増幅器の制御電圧を出力する検波器と、増幅し
た座標信号をデジタル信号に変換するA/Dと、A/D
出力値と予め設定された閾値と比較判断する閾値判断部
とで構成する。
Further, the coordinate signal detecting section includes a variable amplifier capable of controlling an amplification factor by inputting a control voltage, a BPF for passing only the coordinate signal component, and detecting the amplitude of the amplified coordinate signal to reduce the control voltage of the variable amplifier. A control voltage input comprising a detector for outputting, a linear detector for performing envelope detection of the received and amplified coordinate signal, and a Schmitt circuit for outputting a state of “1” or “0” when a predetermined input voltage is reached. A variable amplifier capable of controlling the amplification factor, a BPF for passing only the coordinate signal component, a detector for detecting the amplitude of the received and amplified coordinate signal and outputting a control voltage of the variable amplifier, and a constant amplitude for the amplified coordinate signal A variable amplifier whose amplification factor can be controlled by a control voltage input and a coordinate signal component only consisting of a limiter circuit that limits the input signal and a linear detector that detects the envelope. And the BPF causes a detector that outputs a control voltage detects the amplitude of the amplified coordinate signal variable amplifier, and a linear detector for detecting an envelope of the amplified coordinate signal,
A / D for converting the envelope detection output into a digital signal;
A variable amplifier capable of controlling an amplification factor by a control voltage input, a BPF that allows only a coordinate signal component to pass, A detector for detecting the amplitude of the received and amplified coordinate signal and outputting a control voltage of the variable amplifier, an A / D for converting the amplified coordinate signal into a digital signal, and an A / D
It comprises a threshold value judging unit for judging and comparing the output value with a preset threshold value.

【0017】さらに、ディジタイザ装置に、超音波信号
の伝送速度や超音波受信素子の設置条件などの環境デー
タを検出するセンサを追加設置する。
Further, a sensor for detecting environmental data such as a transmission speed of an ultrasonic signal and an installation condition of an ultrasonic receiving element is additionally installed in the digitizer.

【0018】さらに、センサを、装置の設置されている
環境の温度を検出する温度センサとする、もしくは、超
音波受信素子の設置位置もしくは設置距離などを検出す
る距離センサとする。
Further, the sensor is a temperature sensor for detecting the temperature of the environment where the apparatus is installed, or a distance sensor for detecting the installation position or installation distance of the ultrasonic receiving element.

【0019】さらに、ディジタイザ装置に、距離演算の
補正係数データを記憶している補正係数メモリと、セン
サからの入力信号より、温度、設置距離などの補正条件
データを検出する検出部と、補正条件データおよび時間
差データに基づき距離演算用の補正係数を演算出力し前
記補正係数メモリに記憶入力する補正演算部とを追加設
置する、もしくは、座標演算の一次座標データを記憶す
る座標演算メモリと、出力座標データの基準座標軸を設
定する座標軸設定部とを追加設置する。
Further, the digitizer device has a correction coefficient memory storing correction coefficient data for distance calculation, a detecting section for detecting correction condition data such as temperature and installation distance from an input signal from the sensor, and a correction condition. A correction calculation unit for calculating and outputting a correction coefficient for distance calculation based on the data and the time difference data and storing and inputting the correction coefficient to the correction coefficient memory, or a coordinate calculation memory for storing primary coordinate data of the coordinate calculation; A coordinate axis setting unit for setting a reference coordinate axis of coordinate data is additionally installed.

【0020】さらに、座標軸設定部の座標設定を、互い
に直交するXYZ座標軸とし、表示画面の画像数を単位
として座標演算する、互いに直交するXYZ座標軸と
し、絶対距離を単位として座標演算する、もしくは、互
いに直交するXYZ座標軸とし、相対距離を単位として
座標演算する。
Further, the coordinate setting of the coordinate axis setting unit is set to XYZ coordinate axes orthogonal to each other, and coordinates are calculated in units of the number of images on the display screen. XYZ coordinate axes are set to orthogonal to each other, and coordinates are calculated in units of absolute distance. XYZ coordinate axes orthogonal to each other are set, and coordinates are calculated using relative distance as a unit.

【0021】さらに、ディジタイザ装置に、座標演算部
の演算出力座標データを記憶する座標データメモリと、
3次元の表示画像データを生成する表示データ生成部
と、表示画像データに基づき画像信号を出力する画像出
力部とを追加設置する。
Further, the digitizer device has a coordinate data memory for storing calculation output coordinate data of the coordinate calculation unit,
A display data generation unit for generating three-dimensional display image data and an image output unit for outputting an image signal based on the display image data are additionally installed.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】図1は本発明による三次元ディジ
タイザシステムの第一の実施例の概略システム構成図、
図2は本発明による三次元ディジタイザシステムの第二
の実施例の概略システム構成図である。図1を用いて第
一の実施例のシステムの概略動作を説明する。本システ
ムは、PDPなど大画面の表示部6と、座標信号の基準
となる基準信号を発生する基準信号発生手段と、座標信
号を超音波出力する超音出力素子と、基準信号を通信出
力する第二通信出力手段とを有するペン型のディジタイ
ザ入力部1と、計測台4Aの一辺に左右100cm、上
下30cmの間隔で配置され、ディジタイザ入力部1が
出力した座標信号を受信する少なくても3個の超音波受
信素子2と、ディジタイザ入力部1が出力した基準信号
信号を受信する第二通信受信手段3と、受信した基準信
号を受信復調し、基準信号を生成する基準信号生成手段
と、受信した超音波信号より座標信号を検出する少なく
ても3つの座標信号検出手段と、基準信号と各座標信号
との時間差データを演算出力する時間差演算手段と、時
間差データより距離データを演算出力する距離演算手段
と、少なくても3つの距離データよりディジタイザ入力
部の座標データを演算出力する座標演算手段とを有する
デイジタイザ装置5とで構成されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic system configuration diagram of a first embodiment of a three-dimensional digitizer system according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic system configuration diagram of a second embodiment of the three-dimensional digitizer system according to the present invention. The schematic operation of the system of the first embodiment will be described with reference to FIG. The system includes a display unit 6 having a large screen such as a PDP, a reference signal generating unit for generating a reference signal serving as a reference for a coordinate signal, an ultrasonic output element for outputting a coordinate signal by ultrasonic waves, and a communication output of the reference signal. A pen-type digitizer input unit 1 having a second communication output means, and at least 3 arranged at one side of the measuring table 4A at an interval of 100 cm left and right and 30 cm up and down to receive coordinate signals output from the digitizer input unit 1 Ultrasonic receiving elements 2, second communication receiving means 3 for receiving a reference signal signal output from the digitizer input unit 1, reference signal generating means for receiving and demodulating the received reference signal and generating a reference signal, At least three coordinate signal detecting means for detecting a coordinate signal from the received ultrasonic signal; time difference calculating means for calculating and outputting time difference data between the reference signal and each coordinate signal; And distance calculating means for calculating output more distance data, and a digitizer apparatus 5 and a coordinate calculator for calculating outputs coordinate data of the digitizer input from fewer or three distance data.

【0023】ペン型のディジタイザ入力部1は、基準信
号を基点に座標信号を超音波出力素子より出力すると共
に基準信号を光伝送や電波伝送のように信号伝送速度の
異なる第二通信送信手段より出力する。該座標信号は少
なくても3個の超音波受信素子2a,2b,2cで受信
される。基準信号は第二通信受信手段3により受信復調
される。受信復調された基準信号データを基点に、3個
の超音波受信素子で受信検出された各々の座標タイミン
グ信号の時間差より時間差データが演算出力される。超
音波信号の空気中の伝搬速度が約348m/秒であるこ
とを根拠に、この時間差データを用いて、各超音波受信
素子2a,2b,2cからディジタイザ入力部1までの
距離データが演算出力される。3ケ所の距離データと予
め設定されている3個の超音波受信素子の設置位置デー
タとから、ディジタイザ入力部1の座標データがXYZ
軸上の座標として演算出力される。第二通信送信手段に
よる基準信号の伝送速度は約30万km/秒であり、座
標タイミング信号の時間差演算に当たり、基準信号の伝
送時間は無視できる。
The pen-type digitizer input unit 1 outputs a coordinate signal from the ultrasonic output element based on the reference signal and transmits the reference signal from a second communication transmitting unit having a different signal transmission speed such as optical transmission or radio transmission. Output. The coordinate signal is received by at least three ultrasonic receiving elements 2a, 2b, 2c. The reference signal is received and demodulated by the second communication receiving means 3. Based on the reference signal data demodulated and received, time difference data is calculated and output from the time difference between the coordinate timing signals received and detected by the three ultrasonic receiving elements. Based on the fact that the propagation speed of the ultrasonic signal in the air is about 348 m / sec, the distance data from each of the ultrasonic receiving elements 2a, 2b, 2c to the digitizer input unit 1 is calculated and output using this time difference data. Is done. The coordinate data of the digitizer input unit 1 is determined to be XYZ based on the distance data at three places and the preset installation position data of the three ultrasonic receiving elements.
It is calculated and output as coordinates on the axis. The transmission speed of the reference signal by the second communication transmitting means is about 300,000 km / sec. In calculating the time difference between the coordinate timing signals, the transmission time of the reference signal can be ignored.

【0024】図2を用いて第二の実施例のシステムの概
略動作を説明する。第一の実施例のシステムとの違い
は、腕時計型の4個のディジタイザ入力部1Aが人体に
締着されていること、および、第二通信送信手段3Aよ
り基準信号が送出され、ディジタイザ入力部1Aは逆に
第二通信受信手段で基準信号を受信していることであ
る。また第二通信送信手段3Aはディジタイザ入力部を
指定するIDデータを重畳して基準信号を送出する。一
方ディジタイザ入力部1Aは、IDを予め記憶してお
り、該当するIDコードの重畳された基準信号を受信す
ると座標信号を生成出力する。ディジタイザ装置5は、
演算出力した座標データをメモリなどに記憶し、表示画
像処理して、表示部6に手足の動きデータなどを3次元
表示している。
The general operation of the system according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The difference from the system of the first embodiment is that the four digitizer input units 1A of the wristwatch type are fastened to the human body, and that the reference signal is transmitted from the second communication transmitting means 3A and the digitizer input unit 1A indicates that the reference signal is being received by the second communication receiving means. The second communication transmitting means 3A transmits a reference signal by superimposing ID data designating the digitizer input section. On the other hand, the digitizer input section 1A stores an ID in advance, and generates and outputs a coordinate signal when receiving a reference signal on which a corresponding ID code is superimposed. The digitizer device 5
The calculated and output coordinate data is stored in a memory or the like, and is subjected to display image processing.

【0025】図3は本発明によるディジタイザ入力部の
各種実施例の要部ブロック図である。図を用いてディジ
タイザ入力部の詳細動作を説明する。(イ)は第一の実
施例で、基準信号発生部11は、5msec間隔で10
0μsecの基準信号を発生する。変調部12は100
KHzの超音波搬送波を変調して座標信号を変調出力す
る。この座標信号は駆動部13により増幅され、超小型
の超音波スピーカ、もしくは、電圧入力により電気歪を
発生するセラミック電歪素子などの超音波出力素子14
を駆動する。一方、通信変調部15は搬送波を同様変調
して第二通信送信手段の送信部16を駆動する。第二通
信送信手段16は、図示していないがディジタイザ入力
部1とディジタイザ装置5とを導体ケーブルもしくは光
ケーブルで接続し、基準信号を直接または変調して伝送
する有線通信手段、発光ダイオードやレーザダイオード
などの発光素子用いた赤外線伝送手段、もしくは、微弱
電波を利用する無線伝送手段などが選択される。操作部
17は、クリック入力などを行うSW1と、ドラック入
力などを行うSW2とで構成され、これらの操作データ
は変調部12で座標信号に重畳されて変調出力される。
FIG. 3 is a block diagram of a main part of various embodiments of the digitizer input unit according to the present invention. The detailed operation of the digitizer input unit will be described with reference to the drawings. (A) is a first embodiment, in which the reference signal generating unit 11 outputs 10 signals at 5 msec intervals.
A reference signal of 0 μsec is generated. The modulation unit 12 is 100
A KHz ultrasonic carrier wave is modulated to modulate and output a coordinate signal. The coordinate signal is amplified by the driving unit 13 and an ultrasonic output element 14 such as a micro ultrasonic speaker or a ceramic electrostrictive element that generates electrostriction by voltage input.
Drive. On the other hand, the communication modulation unit 15 similarly modulates the carrier wave and drives the transmission unit 16 of the second communication transmission unit. Although not shown, the second communication transmitting means 16 connects the digitizer input section 1 and the digitizer device 5 with a conductor cable or an optical cable, and transmits a reference signal directly or by modulating a wired communication means, a light emitting diode or a laser diode. For example, an infrared transmission unit using a light emitting element, a wireless transmission unit using a weak radio wave, or the like is selected. The operation unit 17 includes an SW 1 for performing a click input or the like and an SW 2 for performing a drag input or the like. These operation data are superimposed on a coordinate signal by the modulation unit 12 and are modulated and output.

【0026】(ロ)は、デイジタイザ装置5より送出さ
れる基準信号を受信する受信部18と、受信した該基準
信号復調する通信復調部とで置き換えるた形式のディジ
タイザ入力部である。基準信号発生部11は復調された
基準信号に同期した基準信号を発生する。
(B) is a digitizer input unit in which the receiving unit 18 for receiving the reference signal sent from the digitizer 5 and the communication demodulation unit for demodulating the received reference signal are replaced. The reference signal generator 11 generates a reference signal synchronized with the demodulated reference signal.

【0027】(ハ)では、ID判断部20は、通信復調
部19が復調したID信号をIDメモリ21に予め記憶
してあるディジタイザ入力部のIDと比較判断し、一致
する場合、受信した基準信号を基準信号発生部11に供
給する。
In (c), the ID judging section 20 compares and judges the ID signal demodulated by the communication demodulating section 19 with the ID of the digitizer input section stored in the ID memory 21 in advance. The signal is supplied to the reference signal generator 11.

【0028】図6は本発明によるディジタイザ入力部の
各種実施例の構造図である。図を用いてディジタイザ入
力部の構造および構成の詳細動作を説明する。(イ)は
一実施例の部分断面図を示す。ペン型のディジタイザ入
力部筐体1の先端部付近には超音波出力素子14配置さ
れ、近傍には第二通信手段のLEDもしくはホトトラン
ジスタ16が複数個配置されている。両者とも全方位の
指向性を有している。次いで、操作部(SW1、SW
2)のスイッチ機構を説明する。ディジタイザ入力部筐
体の先端部より摺動自在で中央部にフランジ部30bを
有するSW1軸18aと、内部より前記SW1軸を外側
に押し出す押バネ30cと、SW1軸30aの他端に配
置されたスイッチ機構30とで構成するSW1と、ディ
ジタイザペン筐体の握り部の貫通穴に挿入された摺動自
在の押ボタン31aと、押ボタン31aの内部端に配置
されたスイッチ機構31とで構成するSW2とで構成さ
れる。スイッチ機構は、板バネに接点を溶着したスイッ
チ片と、回路の接地端に接続された金属片32とで構成
されている。(ロ)は、SW1軸30aの他端もしくは
押ボタン31aの内部端に磁石片30d、31bを接着
または融着などで固定し、ディジタイザ入力部1筐体内
部のプリント基板32上に磁気抵抗素子32a、32b
を配置する構成としている。回路のON/OFF動作の
説明は省略する。(ハ)は、SW1軸30aの他端もし
くは押ボタン31aの内部端に磁石片30d、31bを
接着または融着などで固定し、ディジタイザ入力部1筐
体内部のプリント基板32上に磁気リードスイッチ32
c、32dを配置する構成としている。回路のON/O
FF動作の説明は同様省略する。
FIG. 6 is a structural diagram of various embodiments of the digitizer input unit according to the present invention. The detailed operation of the structure and configuration of the digitizer input unit will be described with reference to the drawings. (A) shows a partial sectional view of one embodiment. An ultrasonic output element 14 is arranged near the tip of the pen-type digitizer input unit housing 1, and a plurality of LEDs or phototransistors 16 of the second communication means are arranged near the tip. Both have directivity in all directions. Next, the operation unit (SW1, SW
The switch mechanism 2) will be described. A SW1 shaft 18a having a flange portion 30b at the center slidably from the tip of the digitizer input unit housing, a pressing spring 30c for pushing the SW1 shaft outward from the inside, and a second end of the SW1 shaft 30a. SW1 comprising a switch mechanism 30, a slidable push button 31a inserted into a through hole of a grip portion of the digitizer pen housing, and a switch mechanism 31 disposed at an inner end of the push button 31a. SW2. The switch mechanism is composed of a switch piece having a contact welded to a leaf spring and a metal piece 32 connected to the ground end of the circuit. (B) Magnet pieces 30d and 31b are fixed to the other end of the SW1 shaft 30a or the inner end of the push button 31a by bonding or fusion bonding, and the magnetoresistive element is mounted on the printed board 32 inside the digitizer input unit 1 housing. 32a, 32b
Are arranged. The description of the ON / OFF operation of the circuit is omitted. (C) The magnet pieces 30d and 31b are fixed to the other end of the SW1 shaft 30a or the inner end of the push button 31a by bonding or fusion, and the magnetic reed switch is mounted on the printed board 32 inside the digitizer input unit 1 housing. 32
c and 32d are arranged. Circuit ON / O
The description of the FF operation is also omitted.

【0029】図4は本発明によるディジタイザ装置の第
一の実施例の要部ブロック図、図5は本発明によるディ
ジタイザ装置の第二の実施例の要部ブロック図、図7は
本発明による座標検出部の各種実施例の要部ブロック図
である。図4を用いて第一の実施例のディジタイザ装置
の詳細動作を説明する。ディジタイザ装置5は、ディジ
タイザ入力部1が出力した基準信号信号を受信する第二
通信受信手段3による受信部51と、該受信した基準信
号を復調する通信復調部52と、復調された信号より時
間基準信号を生成する基準信号生成部53と、受信した
座標信号より座標タイミング信号を検出する少なくても
3つの座標信号検出部54A、54B、54Cと、時間
基準信号と各座標タイミング信号との時間差データを演
算出力する時間差演算部55と、時間差データより距離
データを演算出力する距離演算部56と、少なくても3
つの距離データよりディジタイザ入力部1の座標データ
を演算出力する座標演算部57と、ディジタイザ装置の
操作入力を行う操作入力部63と、該ディジタイザ装置
の動作シーケンスプログラムを記憶しているシステムメ
モリ64と、システムメモリ64に記憶している動作シ
ーケンスプログラムに基づいて装置の各部に制御指令を
出す制御部65とで構成されている。さらに、距離デー
タ演算、座標データ演算などの精度向上の目的とした、
超音波信号の伝送速度や超音波受信素子の設置条件など
の環境データを検出するセンサ7、距離演算の補正係数
データを記憶している補正係数メモリ60、センサ7か
らの入力信号より、温度、設置距離などの補正条件デー
タを検出する検出部58、補正条件データおよび時間差
データに基づき距離演算用の補正係数を演算出力し前記
補正係数メモリ60に記憶入力する補正演算部59が追
加設置されている。また各種座標データ形式に対応する
ため、座標演算の一次座標データを記憶する座標演算メ
モリ60、出力座標データの基準座標軸を設定する座標
軸設定部62なども追加設置されている。
FIG. 4 is a block diagram of a main part of a first embodiment of the digitizer according to the present invention, FIG. 5 is a block diagram of a main part of a second embodiment of the digitizer according to the present invention, and FIG. 7 is a coordinate according to the present invention. It is a principal part block diagram of the various Example of a detection part. The detailed operation of the digitizer of the first embodiment will be described with reference to FIG. The digitizer device 5 includes a receiving unit 51 of the second communication receiving unit 3 for receiving the reference signal signal output from the digitizer input unit 1, a communication demodulation unit 52 for demodulating the received reference signal, A reference signal generator 53 for generating a reference signal; at least three coordinate signal detectors 54A, 54B, 54C for detecting a coordinate timing signal from the received coordinate signal; and a time difference between the time reference signal and each coordinate timing signal. A time difference calculating section 55 for calculating and outputting data; a distance calculating section 56 for calculating and outputting distance data from the time difference data;
A coordinate calculation unit 57 for calculating and outputting coordinate data of the digitizer input unit 1 from the two distance data; an operation input unit 63 for inputting operation of the digitizer device; a system memory 64 storing an operation sequence program of the digitizer device; And a control unit 65 for issuing a control command to each unit of the apparatus based on the operation sequence program stored in the system memory 64. In addition, the aim was to improve the accuracy of distance data calculation, coordinate data calculation, etc.
A sensor 7 for detecting environmental data such as a transmission speed of an ultrasonic signal and an installation condition of an ultrasonic receiving element, a correction coefficient memory 60 for storing correction coefficient data for distance calculation, and a temperature, A detection unit 58 for detecting correction condition data such as an installation distance, and a correction calculation unit 59 for calculating and outputting a correction coefficient for distance calculation based on the correction condition data and the time difference data and storing and inputting the correction coefficient to the correction coefficient memory 60 are additionally provided. I have. In order to support various coordinate data formats, a coordinate calculation memory 60 for storing primary coordinate data of coordinate calculation, a coordinate axis setting unit 62 for setting a reference coordinate axis of output coordinate data, and the like are additionally provided.

【0030】該ディジタイザ装置5は、ディジタイザ入
力部1が出力した基準信号を第二通信受信手段3による
受信部51で受信し、通信復調部52により復調する。
基準信号生成部53は、復調された基準信号より時間差
演算の基準となる時間基準信号を生成する。ディジタイ
ザ入力部1が出力した座標信号は、計測台4Aの一辺に
左右100cm、上下30cmの間隔で配置された3個
の超音波受信素子2a、2b、2cで受信し、超音波受
信素子毎に接続された座標信号検出部54A、54B、
54Cにより座標タイミング信号を検出出力する。時間
差演算部55は時間基準信号を起点に各座標タイミング
信号の時間差データt1、t2、t3を演算出力する。距離演
算部56は、超音波信号の空気中での伝播速度Vt(約3
48m/秒)と時間差データt1、t2、t3とから、3個の
超音波受信素子2a、2b、2cとディジタイザ入力部
1との距離L1、L2、L3を以下の演算式に基づき演算出力
する。 (1) L1 = Vt x t1 (2) L2 = Vt x t2 (3) L3 = Vt x t3 座標演算部57は、各々の距離L1、L2、L3と予め設定さ
れている超音波受信素子2a、2b、2cの座標データ
より、ディジタイザ入力部1のXYZ軸上などの座標デ
ータを出力端子OUTに演算出力すると共に該ディジタ
イザ装置の3次元座標データ入力とする。
The digitizer 5 receives the reference signal output from the digitizer input unit 1 at the receiving unit 51 of the second communication receiving unit 3 and demodulates the signal by the communication demodulation unit 52.
The reference signal generation unit 53 generates a time reference signal serving as a reference for time difference calculation from the demodulated reference signal. The coordinate signals output by the digitizer input unit 1 are received by three ultrasonic receiving elements 2a, 2b, 2c arranged on one side of the measuring table 4A at an interval of 100 cm left and right and 30 cm vertically, and for each ultrasonic receiving element. The connected coordinate signal detection units 54A, 54B,
A coordinate timing signal is detected and output by 54C. The time difference calculation unit 55 calculates and outputs time difference data t1, t2, and t3 of each coordinate timing signal starting from the time reference signal. The distance calculating unit 56 calculates the propagation speed Vt (about 3
48 m / sec) and the time difference data t1, t2, t3, the distances L1, L2, L3 between the three ultrasonic receiving elements 2a, 2b, 2c and the digitizer input unit 1 are calculated and output based on the following formula. . (1) L1 = Vtxt1 (2) L2 = Vtxt2 (3) L3 = Vtxt3 The coordinate calculation unit 57 determines the distances L1, L2, L3 and the ultrasonic receiving element 2a, which are preset. Based on the coordinate data 2b and 2c, coordinate data on the XYZ axes of the digitizer input unit 1 is calculated and output to an output terminal OUT, and is input as three-dimensional coordinate data of the digitizer.

【0031】センサ7の選択は各種あるが、2例につい
て説明する。第一の例は装置の設置されている環境の温
度を検出する温度センサとして、超音波信号の伝播速度
が設置環境温度に依存して変化するのを補正する。第二
の例は、超音波受信素子1の設置位置もしくは設置距離
などを自動検出する距離センサとして、座標演算時に超
音波受信素子2a、2b、2cの座標データを自動入力
したり、計測台4A上で予め距離が計測されている指定
点を超音波受信素子1でポインティングし、その時間差
データより逆算して超音波信号の伝播速度を補正する。
座標軸設定部62は、座標演算部57が演算する出力座
標を、互いに直交するXYZ軸上の直交座標、中心軸と
円筒径および回転角で表す円筒座標などの基準座標形式
の選択および座標の単位を取込画像の画素数、絶対距
離、もしくは、基準区間でノルマライズした相対距離な
どの演算単位の設定を行う。座標演算部は57は、座標
軸設定部62の設定条件に基づき、座標演算メモリ61
に予め記憶されている座標演算関数および指定定数を読
出し座標演算する。
There are various choices for the sensor 7, but two examples will be described. The first example is a temperature sensor that detects the temperature of the environment in which the apparatus is installed, and corrects a change in the propagation speed of the ultrasonic signal depending on the installation environment temperature. The second example is a distance sensor that automatically detects the installation position or the installation distance of the ultrasonic receiving element 1, automatically inputs coordinate data of the ultrasonic receiving elements 2a, 2b, and 2c at the time of coordinate calculation, and uses the measuring table 4A The ultrasonic wave receiving element 1 points the designated point whose distance has been measured in advance, and corrects the propagation speed of the ultrasonic signal by performing an inverse calculation based on the time difference data.
The coordinate axis setting unit 62 selects the output coordinates calculated by the coordinate calculation unit 57 in a reference coordinate format such as orthogonal coordinates on XYZ axes orthogonal to each other, cylindrical coordinates expressed by a center axis and a cylindrical diameter and a rotation angle, and a unit of coordinates. The calculation unit such as the number of pixels of the captured image, the absolute distance, or the relative distance normalized in the reference section is set. The coordinate calculation unit 57 includes a coordinate calculation memory 61 based on the setting conditions of the coordinate axis setting unit 62.
A coordinate calculation function and a designated constant stored in advance are read and coordinate calculation is performed.

【0032】図5を用いて、複数のディジタイザ入力部
1Aからの座標信号を受信する第二の実施例の詳細動作
を、第一の実施例との違いを中心に説明する。基準信号
生成部53Aは、5msec間隔で100μsecの基
準信号を発生し、一方を第一の実施例と同様時間差演算
部55に供給する。スッキャニング制御部70は、座標
信号出力指令を送るディジタイザ入力部1AのIDコー
ドを基準信号に同期して巡回的に発生する。IDコード
重畳部71は、基準信号の他方の前縁部に、該IDコー
ドを重畳出力する。IDコードが重畳された基準信号は
通信変調部52Aで変調され、第二通信出力部3Aの送
信部51Aを経由して送信出力される。
The detailed operation of the second embodiment for receiving coordinate signals from a plurality of digitizer input units 1A will be described with reference to FIG. 5, focusing on differences from the first embodiment. The reference signal generation unit 53A generates a reference signal of 100 μsec at intervals of 5 msec, and supplies one to the time difference calculation unit 55 as in the first embodiment. The scanning control unit 70 cyclically generates the ID code of the digitizer input unit 1A that sends the coordinate signal output command in synchronization with the reference signal. The ID code superimposing section 71 superimposes and outputs the ID code on the other front edge of the reference signal. The reference signal on which the ID code is superimposed is modulated by the communication modulator 52A, and is transmitted and output via the transmitter 51A of the second communication output unit 3A.

【0033】さらに、図2に示す第二の実施例のシステ
ムのように、3次元の多点の座標データを時系列に表示
する目的で、座標演算部57の出力端には、座標演算部
57の演算出力座標データを記憶する座標データメモリ
72、3次元の表示画像データを生成する表示データ生
成部73、および、表示画像データに基づき表示画像信
号を出力する表示画像出力部74が追加設置されてい
る。座標データは、スキャニング制御部70が指定する
IDと共に時系列で座標データメモリ72に一時記憶さ
れる。表示データ生成部73は、操作入力部63よりの
操作指示に従い、座標データメモリ72より時系列の座
標データを読出し表示画面上の座標、記号、文字などの
表示データを生成出力する。表示制御部74は同期信号
などを付加した映像信号を表示部6に制御出力する。
Further, as in the system of the second embodiment shown in FIG. 2, for the purpose of displaying three-dimensional multi-point coordinate data in a time series, a coordinate operation unit 57 is provided at an output terminal of the coordinate operation unit 57. A coordinate data memory 72 for storing calculation output coordinate data 57, a display data generation unit 73 for generating three-dimensional display image data, and a display image output unit 74 for outputting a display image signal based on the display image data are additionally provided. Have been. The coordinate data is temporarily stored in the coordinate data memory 72 in chronological order together with the ID specified by the scanning control unit 70. The display data generation unit 73 reads out time-series coordinate data from the coordinate data memory 72 in accordance with an operation instruction from the operation input unit 63, and generates and outputs display data such as coordinates, symbols, and characters on the display screen. The display control unit 74 controls and outputs a video signal to which a synchronization signal or the like is added to the display unit 6.

【0034】座標信号の検出方法の詳細を図7を用いて
説明する。図7(イ)は座標信号検出部の第一の実施例
の回路ブロック図である。受信座標信号は、ディジタイ
ズ入力部1と超音波受信素子2a、2b、2cとの距離
が一定でない為、入力座標信号のレベルは100倍以上
のレベル差を有しており、座標タイミング信号を抽出す
る際、受信した座標信号のピーク値を一定の値に制御す
る必要がある。入力座標信号は、検波器54c の検波出
力電圧による増幅率の制御端子を有する、可変増幅器5
4a により増幅出力される。該出力信号は100KHz
のBPF54b で搬送波成分のみが取り出され直線検波
器54dに入力されると共に検波器54c でピーク検波
され、可変増幅器54aの制御端子にフィードバックさ
れる。この結果、可変増幅器54aより出力される座標
信号のピーク振幅は一定振幅に制御される。直線検波器
54dは入力された座標信号の包絡線検波を行いシュミ
ット回路54fに入力する。シュミット回路54fは、
入力値が一定の閾値に達すると「0」から「1」に出力
を転換する。この出力信号を座標タイミング信号として
時間差演算器54に入力する。(ロ)は第二の実施例で
前半部は第一の実施例と同じであり省略する。リミッタ
回路54gに入力された座標信号は、一定レベルのリミ
ター処理が施され一定振幅の間欠信号が出力され直線検
波器54dで包絡線検波され座標タイミング信号が生成
される。(ハ)は第三の実施例で、直線検波器54dの
出力は、A/D 54hでデジタルデータに変換され、
閾値判断部54iに入力される。閾値判断部54iは、
入力デジタルデータが予め設定された閾値に達すると
「0」から「1」に出力を転換する。この出力信号を座
標タイミング信号として時間差演算器54に入力する。
(二)は第四の実施例で、A/D 54hに入力された
座標信号はデジタルデータに変換され、閾値判断部54
iに入力される。閾値判断部54i は、入力デジタルデ
ータが予め設定された閾値に達すると「0」から「1」
に出力を転換する。この出力信号を座標タイミング信号
として時間差演算器55に入力され、最初の立ち上がり
パルスを時間差演算用タイミング信号とする。
The details of the method of detecting the coordinate signal will be described with reference to FIG. FIG. 7A is a circuit block diagram of the first embodiment of the coordinate signal detecting section. Since the distance between the digitizing input unit 1 and the ultrasonic receiving elements 2a, 2b, 2c is not constant, the level of the input coordinate signal has a level difference of 100 times or more, and the coordinate timing signal is extracted. In doing so, it is necessary to control the peak value of the received coordinate signal to a constant value. The input coordinate signal is supplied to a variable amplifier 5 having a control terminal for controlling the amplification factor based on the detection output voltage of the detector 54c.
Amplified and output by 4a. The output signal is 100KHz
Only the carrier component is taken out by the BPF 54b, inputted to the linear detector 54d, peak-detected by the detector 54c, and fed back to the control terminal of the variable amplifier 54a. As a result, the peak amplitude of the coordinate signal output from the variable amplifier 54a is controlled to a constant amplitude. The linear detector 54d performs envelope detection of the input coordinate signal and inputs the signal to the Schmitt circuit 54f. The Schmitt circuit 54f
When the input value reaches a certain threshold, the output is changed from “0” to “1”. This output signal is input to the time difference calculator 54 as a coordinate timing signal. (B) is the second embodiment, and the first half is the same as the first embodiment and is omitted. The coordinate signal input to the limiter circuit 54g is subjected to a constant level limiter process, an intermittent signal of a constant amplitude is output, and the linear detector 54d performs envelope detection to generate a coordinate timing signal. (C) is a third embodiment, in which the output of the linear detector 54d is converted into digital data by the A / D 54h,
The threshold value is input to the threshold determination unit 54i. The threshold determining unit 54i
When the input digital data reaches a preset threshold, the output is changed from “0” to “1”. This output signal is input to the time difference calculator 54 as a coordinate timing signal.
(2) is a fourth embodiment, in which the coordinate signal input to the A / D 54h is converted into digital data,
Input to i. When the input digital data reaches a preset threshold value, the threshold value judging unit 54i changes from “0” to “1”.
To output. This output signal is input to the time difference calculator 55 as a coordinate timing signal, and the first rising pulse is used as a time difference calculation timing signal.

【0035】図8は本発明による超音波座標信号のタイ
ムチャートと座標演算の説明図である。(イ)の超音波
座標信号のタイムチャートにおいて、(a)は5mse
c間隔で100μsecの基準信号、(b)は100K
Hzの超音波搬送波を変調した出力座標信号、(c)
(d)(e)は超音波受信素子2a、2b、2cの振幅
をルマライズした受信信号を表す。時間差演算部55は
時間基準信号(a)を起点座標タイミング信号毎の時間
差データt1(c)、t2(d)、および、t3(e)を演算
出力する。(ロ)の座標演算において、距離演算部56
は、時間差データt1、t2、t3から、3個の超音波受信素
子2a、2b、2cとディジタイザ入力部1との距離L
1、L2、L3を演算出力する。座標演算部57は、各々の
距離L1、L2、L3と予め設定されている超音波受信素子2
a、2b、2cの座標データと距離L1、L2、L3とをベク
トル演算して、XYZ軸上の座標x、y、zを演算出力
する。
FIG. 8 is a time chart of an ultrasonic coordinate signal according to the present invention and an explanatory diagram of a coordinate calculation. In the time chart of the ultrasonic coordinate signal of (a), (a) is 5 ms.
100 μsec reference signal at c intervals, (b) 100K
Hz output coordinate signal obtained by modulating an ultrasonic carrier wave, (c)
(D) and (e) show received signals obtained by lumped amplitudes of the ultrasonic receiving elements 2a, 2b, and 2c. The time difference calculating unit 55 calculates and outputs the time difference data t1 (c), t2 (d), and t3 (e) for each of the origin coordinate timing signals from the time reference signal (a). In the coordinate calculation of (b), the distance calculation unit 56
Is the distance L between the three ultrasonic receiving elements 2a, 2b, 2c and the digitizer input unit 1 from the time difference data t1, t2, t3.
Compute and output 1, L2 and L3. The coordinate calculation unit 57 determines the distances L1, L2, L3 and the ultrasonic receiving element 2 set in advance.
The coordinate data of a, 2b, and 2c and the distances L1, L2, and L3 are vector-calculated, and the coordinates x, y, and z on the XYZ axes are calculated and output.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明は、以上に説明した形態で実施さ
れ、以下に述べる効果を奏する。ディジタイザ入力部
は、基準信号を基点に座標信号を超音波出力素子より出
力すると共に基準信号を信号伝送速度の異なる第二通信
送信手段より出力し、該座標信号は少なくても3個の超
音波受信素子で受信検出され、受信検出された座標タイ
ミング信号と時間基準信号とを時間差演算し、該時間差
演算結果に基づきXYZ軸上の座標を演算出力して、3
次元ディタイザ入力データとすることが出来る。
The present invention is embodied in the form described above, and has the following effects. The digitizer input unit outputs a coordinate signal from the ultrasonic output element based on the reference signal and outputs a reference signal from the second communication transmitting means having different signal transmission speeds, and the coordinate signal includes at least three ultrasonic signals. A time difference is calculated between the coordinate timing signal and the time reference signal detected by the receiving element, and the coordinates on the XYZ axes are calculated and output based on the time difference calculation result.
It can be the dimensional digitizer input data.

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

【図1】本発明による三次元ディジタイザシステムの第
一の実施例の概略システム構成図である。
FIG. 1 is a schematic system configuration diagram of a first embodiment of a three-dimensional digitizer system according to the present invention.

【図2】本発明による三次元ディジタイザシステムの第
二の実施例の概略システム構成図である。
FIG. 2 is a schematic system configuration diagram of a second embodiment of the three-dimensional digitizer system according to the present invention.

【図3】本発明によるディジタイザ入力部の各種実施例
の要部ブロック図である。
FIG. 3 is a main block diagram of various embodiments of a digitizer input unit according to the present invention.

【図4】本発明によるディジタイザ装置の第一の実施例
の要部ブロック図である。
FIG. 4 is a main part block diagram of a digitizer according to a first embodiment of the present invention;

【図5】本発明によるディジタイザ装置の第二の実施例
の要部ブロック図である。
FIG. 5 is a main part block diagram of a digitizer according to a second embodiment of the present invention;

【図6】本発明によるディジタイザ入力部の各種実施例
の構造図である。
FIG. 6 is a structural diagram of various embodiments of a digitizer input unit according to the present invention.

【図7】本発明による座標検出部の各種実施例の要部ブ
ロック図である。
FIG. 7 is a block diagram of a main part of various embodiments of a coordinate detection unit according to the present invention.

【図8】本発明による超音波座標信号のタイムチャート
と座標演算の説明図である。
FIG. 8 is a time chart of an ultrasonic coordinate signal and an explanatory diagram of a coordinate calculation according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ディジタイザ入力部 2a、2b、2c 超音波受信素子 3 第二通信受信手段 3A 第二通信送信手段 5 ディジタイザ装置 6 表示部 7、7A センサ 11 基準信号発生部 12 変調部 14 超音波出力素子 15、52A 通信変調部 16、51A 送信部 17 操作部 18、51 受信部 19、52 通信復調部 20 ID判断部 21 IDメモリ 53、53A 基準信号生成部 54A、54B、54C 座標信号生成部 54a 可変増幅器 54b BPF 54c 検波器 54d 直線検波器 54f シュミット回路 54g リミッタ回路 54h A/D 54i 閾値判断部 55 時間差演算部 56 距離演算部 57 座標演算部 58 58A 検検出部 59 補正演算部 60 補正係数メモリ 61 座標演算メモリ 62 座標軸設定部 63 操作入力部 64 システムメモリ 65 制御部 70 スキャニング制御部 71 IDコード重畳部 72 座標データメモリ 73 表示データ生成部 74 画像出力部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Digitizer input part 2a, 2b, 2c Ultrasonic receiving element 3 Second communication receiving means 3A Second communication transmitting means 5 Digitizer device 6 Display part 7, 7A Sensor 11 Reference signal generating part 12 Modulating part 14 Ultrasonic output element 15, 52A communication modulation section 16, 51A transmission section 17 operation section 18, 51 reception section 19, 52 communication demodulation section 20 ID determination section 21 ID memory 53, 53A reference signal generation section 54A, 54B, 54C coordinate signal generation section 54a variable amplifier 54b BPF 54c Detector 54d Linear Detector 54f Schmitt Circuit 54g Limiter Circuit 54h A / D 54i Threshold Determination Unit 55 Time Difference Calculation Unit 56 Distance Calculator 57 Coordinate Calculator 58 58A Detection Detector 59 Correction Calculator 60 Correction Coefficient Memory 61 Coordinate Calculator Memory 62 Coordinate axis setting unit 63 Operation input unit 64 System memory 65 Control unit 70 Scanning control unit 71 ID code superimposition unit 72 Coordinate data memory 73 Display data generation unit 74 Image output unit

Claims (31)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】PDP(Plasma Display Panel) や液晶プ
ロジェクタなど大画面ディスプレイをディジタイズ表示
画面とし、3次元のディジタイズデータを入力する3次
元ディジタイザシステムにおいて、 座標信号の基準となる基準信号を発生する基準信号発生
手段と、前記座標信号を超音波出力する超音出力素子
と、前記基準信号を通信出力する第二通信送信手段とを
有するディジタイザ入力部と、 前記ディジタイザ入力部が出力した座標信号を受信する
少なくても3個の超音波受信素子と、 前記ディジタイザ入力部が出力した基準信号信号を受信
する第二通信受信手段と、 前記受信した基準信号を受信復調し時間基準信号を生成
する基準信号生成手段と、前記受信した座標信号より座
標タイミング信号を検出する少なくても3つの座標信号
検出手段と、前記時間基準信号と前記座標タイミング信
号毎の時間差データを演算出力する時間差演算手段と、
前記時間差データより距離データを演算出力する距離演
算手段と、前記少なくても3つの距離データより前記デ
ィジタイザ入力部の座標データを演算出力する座標演算
手段とを有するデイジタイザ装置とで構成され、 前記ディジタイザ入力部は、前記基準信号を基点に座標
信号を超音波出力素子より出力すると共に前記基準信号
を信号伝送速度の異なる第二通信出力手段より出力し、
該座標信号は少なくても3個の超音波受信素子を経由し
て受信検出され、前記受信検出された座標タイミング信
号よりXYZ軸上の座標を演算出力し、3次元ディタイ
ザ入力データとすることを特徴とする3次元超音波ディ
ジタイザシステム。
1. A three-dimensional digitizer system in which a large-screen display such as a PDP (Plasma Display Panel) or a liquid crystal projector is used as a digitizing display screen and three-dimensional digitizing data is input, a reference for generating a reference signal as a reference of a coordinate signal. A digitizer input unit having a signal generation unit, an ultrasonic output element that ultrasonically outputs the coordinate signal, and a second communication transmission unit that communicates and outputs the reference signal; and receives a coordinate signal output by the digitizer input unit. At least three ultrasonic receiving elements, second communication receiving means for receiving a reference signal signal output from the digitizer input section, and a reference signal for receiving and demodulating the received reference signal to generate a time reference signal. Generating means, and detecting at least three coordinate signals for detecting a coordinate timing signal from the received coordinate signals; A stage, a time difference calculating means for calculating output time difference data of said each coordinate timing signal said time reference signal,
A digitizing device comprising: a distance calculating means for calculating and outputting distance data from the time difference data; and a coordinate calculating means for calculating and outputting coordinate data of the digitizer input unit from the at least three distance data. The input unit outputs a coordinate signal from the ultrasonic output element based on the reference signal and outputs the reference signal from the second communication output unit having a different signal transmission speed,
The coordinate signal is received and detected via at least three ultrasonic receiving elements, and the coordinates on the XYZ axes are calculated and output from the received and detected coordinate timing signal to obtain three-dimensional digitizer input data. Characterized three-dimensional ultrasonic digitizer system.
【請求項2】前記ディジタイザ入力部を、 前記基準信号を発生する基準信号発生部と、前記基準信
号で搬送波信号を変調し変調基準信号を出力する通信変
調部と、該変調基準信号を前記第二通信手段で通信出力
する送信部と、前記基準信号により超音波信号を変調し
座標信号を変調出力する変調部と、超音波搬送波を基準
信号で変調した座標信号を超音波出力する超音波出力素
子とで構成することを特徴とする請求項1に記載の3次
元超音波ディジタイザシステム。
2. A digitizer input unit comprising: a reference signal generator for generating the reference signal; a communication modulator for modulating a carrier signal with the reference signal and outputting a modulation reference signal; A transmitter for communicating and outputting by a communication means, a modulator for modulating an ultrasonic signal by the reference signal and modulating and outputting a coordinate signal, and an ultrasonic output for ultrasonically outputting a coordinate signal obtained by modulating an ultrasonic carrier with a reference signal. The three-dimensional ultrasonic digitizer system according to claim 1, wherein the three-dimensional ultrasonic digitizer system comprises an element.
【請求項3】前記超音波出力素子を、 超小型の超音波スピーカとすることを特徴とする請求項
1に記載の3次元超音波ディジタイザシステム。
3. The three-dimensional ultrasonic digitizer system according to claim 1, wherein said ultrasonic output element is an ultra-small ultrasonic speaker.
【請求項4】前記超音波出力素子を、 電圧入力により電気歪を発生するセラミック電歪素子と
することを特徴とする請求項1に記載の3次元超音波デ
ィジタイザシステム。
4. The three-dimensional ultrasonic digitizer system according to claim 1, wherein said ultrasonic output element is a ceramic electrostrictive element which generates electrostriction by voltage input.
【請求項5】前記第二通信出力手段を、 前記ディジタイザ入力部とディジタイザ装置とを導体ケ
ーブルもしくは光ケーブルで接続し、前記基準信号を直
接または変調して伝送する有線通信手段とすることを特
徴とする請求項1に記載の3次元超音波ディジタイザシ
ステム。
5. The second communication output means is a wired communication means for connecting the digitizer input section and the digitizer device by a conductor cable or an optical cable and transmitting the reference signal directly or by modulating the reference signal. The three-dimensional ultrasonic digitizer system according to claim 1.
【請求項6】前記第二通信出力手段を、 発光ダイオード、レーザダイオードなどの発光素子用い
た赤外線伝送手段とすることを特徴とする請求項1に記
載の3次元超音波ディジタイザシステム。
6. The three-dimensional ultrasonic digitizer system according to claim 1, wherein said second communication output means is an infrared transmission means using a light emitting element such as a light emitting diode or a laser diode.
【請求項7】前記第二通信出力手段を、 微弱電波を利用する無線伝送手段とすることを特徴とす
る請求項1に記載の3次元超音波ディジタイザシステ
ム。
7. The three-dimensional ultrasonic digitizer system according to claim 1, wherein said second communication output means is a wireless transmission means using a weak radio wave.
【請求項8】前記ディジタイザ入力部の第二通信手段
を、 前記デイジタイザ装置より送出される基準信号を受信す
る受信部と、受信した該基準信号を復調する通信復調部
とで置換えることを特徴とする請求項1もしくは2に記
載の3次元超音波ディジタイザシステム。
8. The digital communication device according to claim 1, wherein said second communication means of said digitizer input section is replaced by a receiving section for receiving a reference signal transmitted from said digitizer device, and a communication demodulation section for demodulating said received reference signal. The three-dimensional ultrasonic digitizer system according to claim 1 or 2, wherein
【請求項9】複数の前記ディジタイザ入力部に、 前記ディジタイザ入力部のID(番号)を記憶している
IDメモリと、受信復調した基準信号データより指定の
IDを判断出力するID判断部とを追加設置し、前記I
D判断部は受信復調した基準信号データより指定のID
を判断出力すると共に、前記基準信号発生部に基準信号
の発生指令を出すことを特徴とする請求項8に記載の3
次元超音波ディジタイザシステム。
9. An ID memory for storing an ID (number) of the digitizer input unit in each of the plurality of digitizer input units, and an ID determination unit for determining and outputting a specified ID from received and demodulated reference signal data. Additional installation, said I
The D determining unit determines the specified ID from the received and demodulated reference signal data.
9. The method according to claim 8, further comprising: determining and outputting a reference signal; and issuing a reference signal generation command to the reference signal generation unit.
-Dimensional ultrasonic digitizer system.
【請求項10】前記ディジタイザ入力部に、 クリック入力などを行うSW1と、ドラック入力などを
行うSW2とで構成する操作部を追加設置し、該ディジ
タイザ入力部にクリック&ドラック操作機能を付加する
ことを特徴とする請求項8に記載の3次元超音波ディジ
タイザシステム。
10. An operation unit comprising an SW1 for performing a click input or the like and an SW2 for performing a drag input or the like is additionally installed in the digitizer input unit, and a click & drag operation function is added to the digitizer input unit. The three-dimensional ultrasonic digitizer system according to claim 8, wherein:
【請求項11】前記操作部を、 前記ディジタイザ入力部筐体の先端部より摺動自在で中
央部にフランジ部を有するSW1軸と、内部より前記S
W1軸を外側に押し出す押バネと、前記SW1軸の他端
に配置されたスイッチ機構とを有するSW1と、 前記ディジタイザ入力部筐体の握り部の貫通穴に挿入さ
れた摺動自在の押ボタンと、前記押ボタンの内部端に配
置されたスイッチ機構とを有するSW2とで構成するこ
とを特徴とする請求項10に記載の3次元超音波ディジ
タイザシステム。
11. An SW1 shaft slidable from a tip end of the digitizer input unit housing and having a flange portion at a center portion, and the S1
A push spring for pushing the W1 axis outward, a switch SW1 having a switch mechanism disposed at the other end of the SW1 axis, and a slidable push button inserted into a through hole of a grip portion of the digitizer input unit housing. The three-dimensional ultrasonic digitizer system according to claim 10, comprising: a SW2 having a switch mechanism disposed at an inner end of the push button.
【請求項12】前記スイッチ機構を、 前記SW1軸の他端もしくは押ボタンの内部端に磁石片
を接着または融着などで固定し、前記ディジタイザ入力
部筐体内部に磁気抵抗素子を配置する構成とすることを
特徴とする請求項11に記載の3次元超音波ディジタイ
ザシステム。
12. The switch mechanism, wherein a magnet piece is fixed to the other end of the SW1 shaft or the inner end of the push button by adhesion or fusion or the like, and a magnetoresistive element is arranged inside the digitizer input unit housing. The three-dimensional ultrasonic digitizer system according to claim 11, wherein:
【請求項13】前記スイッチ機構を、 前記SW1軸の他端もしくは押ボタンの内部端に磁石片
を接着または融着などで固定し、前記ディジタイザ入力
部筐体内部に磁気リードスイッチを配置する構成とする
ことを特徴とする請求項11に記載の3次元超音波ディ
ジタイザシステム。
13. The switch mechanism, wherein a magnet piece is fixed to the other end of the SW1 shaft or the inner end of the push button by adhesion or fusion, and a magnetic reed switch is arranged inside the digitizer input unit housing. The three-dimensional ultrasonic digitizer system according to claim 11, wherein:
【請求項14】前記複数の超音波受信素子を、 超音波マイクロホンとすることを特徴とする請求項1に
記載の3次元超音波ディジタイザシステム。
14. The three-dimensional ultrasonic digitizer system according to claim 1, wherein said plurality of ultrasonic receiving elements are ultrasonic microphones.
【請求項15】前記複数の超音波受信素子を、 超音波信号を電気信号に変換するセラミック超音波セン
サとすることを特徴とする請求項1に記載の3次元超音
波ディジタイザシステム。
15. The three-dimensional ultrasonic digitizer system according to claim 1, wherein said plurality of ultrasonic receiving elements are ceramic ultrasonic sensors for converting an ultrasonic signal into an electric signal.
【請求項16】前記ディジタイザ装置を、 前記ディジタイザ入力部が出力した基準信号を受信する
第二通信受信手段による受信部と、該受信した基準信号
を復調する通信復調部と、復調された信号より演算基準
の時間基準信号を生成する基準信号生成部と、前記受信
した超音波信号より座標タイミング信号を検出する少な
くても3つの座標信号検出部と、前記時間基準信号と前
記座標タイミング信号毎の時間差データを演算出力する
時間差演算部と、前記時間差データより距離データを演
算出力する距離演算部と、前記少なくても3つの距離デ
ータより前記ディジタイザ入力部の座標データを演算出
力する座標演算部と、ディジタイザ装置の操作入力を行
う操作入力部と、該ディジタイザ装置の動作シーケンス
プログラムを記憶しているシステムメモリと、前記シス
テムメモリに記憶している動作シーケンスプログラムに
基づいて装置の各部に制御指令を出す制御部とで構成す
ることを特徴とす請求項1に記載の3次元超音波ディジ
タイザシステム。
16. A digitizing device comprising: a receiving unit including second communication receiving means for receiving a reference signal output from the digitizer input unit; a communication demodulating unit for demodulating the received reference signal; A reference signal generation unit for generating a time reference signal of a calculation reference; at least three coordinate signal detection units for detecting a coordinate timing signal from the received ultrasonic signal; A time difference calculating section for calculating and outputting time difference data, a distance calculating section for calculating and outputting distance data from the time difference data, and a coordinate calculating section for calculating and outputting coordinate data of the digitizer input section from the at least three distance data. An operation input unit for inputting operation of the digitizer device, and a system storing an operation sequence program of the digitizer device. The three-dimensional ultrasonic digitizer system according to claim 1, comprising a system memory, and a control unit that issues a control command to each unit of the device based on an operation sequence program stored in the system memory.
【請求項17】前記ディジタイザ装置の第二通信受信手
段を前記第二通信送信手段に替え、且つ、同通信復調部
を前記基準信号で搬送波信号を変調し変調基準信号を出
力する通信変調部に替えることを特徴とす請求項16に
記載の3次元超音波ディジタイザシステム。
17. The digitizer device according to claim 1, wherein said second communication receiving means is replaced by said second communication transmitting means, and said communication demodulation part is a communication modulation part which modulates a carrier signal with said reference signal and outputs a modulation reference signal. The three-dimensional ultrasonic digitizer system according to claim 16, wherein the system is changed.
【請求項18】前記ディジタイザ装置に、 複数のディジタイザ入力部に座標信号の出力指令を行う
スキャニング制御部と、前記出力指令を指定するIDコ
ードを基準信号に重畳するIDコード重畳部とを追加設
置することを特徴とす請求項16に記載の3次元超音波
ディジタイザシステム。
18. A digitizing device further comprising: a scanning control unit for issuing a coordinate signal output command to a plurality of digitizer input units; and an ID code superimposing unit for superimposing an ID code designating the output command on a reference signal. 17. The three-dimensional ultrasonic digitizer system according to claim 16, wherein:
【請求項19】前記座標信号検出部を、 制御電圧入力により増幅率を制御可能な可変増幅器と、
前記座標信号成分のみを通過させるBPF(Band Pass F
ilter)と、増幅した座標信号の振幅を検波し前記可変増
幅器の制御電圧を出力する検波器と、前記受信増幅した
座標信号を包絡線検波する直線検波器と、所定の入力電
圧になると「1」もしくは「0」の状態を出力するシュ
ミット回路とで構成し、受信入力座標信号はピーク信号
振幅を一定値に制御された後、包絡線検波され、前記シ
ュミット回路動作により受信入力座標信号の座標タイミ
ング信号を生成することを特徴とする請求項16に記載
の3次元超音波ディジタイザシステム。
19. A variable amplifier capable of controlling an amplification factor by a control voltage input;
BPF (Band Pass F) that passes only the coordinate signal component
ilter), a detector that detects the amplitude of the amplified coordinate signal and outputs a control voltage of the variable amplifier, a linear detector that detects the envelope of the received amplified coordinate signal, and “1” when a predetermined input voltage is reached. Or a Schmitt circuit that outputs a state of "0". After the received input coordinate signal is controlled to a constant peak signal amplitude, envelope detection is performed, and the coordinate of the received input coordinate signal is obtained by the Schmitt circuit operation. The three-dimensional ultrasonic digitizer system according to claim 16, wherein a timing signal is generated.
【請求項20】前記座標信号検出部を、 制御電圧入力により増幅率を制御可能な可変増幅器と、
前記座標信号成分のみを通過させるBPFと、受信増幅
した座標信号の振幅を検波し前記可変増幅器の制御電圧
を出力する検波器と、前記増幅した座標信号を一定の振
幅でリミッティングするリミッタ回路と、包絡線検波す
る直線検波器とで構成し、受信入力座標信号はピーク信
号振幅を一定値に制御された後、前記リミッタ回路で一
定振幅の座標信号に変換し、包絡線検波され、前記直線
検波器の出力を前記受信入力座標信号の座標タイミング
信号とすることを特徴とする請求項16に記載の3次元
超音波ディジタイザシステム。
20. A variable amplifier capable of controlling an amplification factor by a control voltage input;
A BPF that passes only the coordinate signal component, a detector that detects the amplitude of the received and amplified coordinate signal and outputs a control voltage of the variable amplifier, and a limiter circuit that limits the amplified coordinate signal with a constant amplitude. The received input coordinate signal is converted into a coordinate signal having a constant amplitude by the limiter circuit after the peak signal amplitude is controlled to a constant value, and the received input coordinate signal is envelope-detected. 17. The three-dimensional ultrasonic digitizer system according to claim 16, wherein an output of the detector is used as a coordinate timing signal of the received input coordinate signal.
【請求項21】前記座標信号検出部を、 制御電圧入力により増幅率を制御可能な可変増幅器と、
前記座標信号成分のみを通過させるBPFと、増幅した
座標信号の振幅を検波し前記可変増幅器の制御電圧を出
力する検波器と、前記増幅した座標信号を包絡線検波す
る直線検波器と、前記包絡線検波出力をデジタル信号に
変換するA/D(Analog Digital Converter)と、前記A
/D出力値と予め設定された閾値との比較判断をする閾
値判断部とで構成し、受信入力座標信号はピーク信号振
幅を一定値に制御された後、包絡線検波され、デジタル
信号に変換され予め設定した閾値との比較判断により前
記座標タイミング信号を生成することを特徴とする請求
項16に記載の3次元超音波ディジタイザシステム。
21. A variable amplifier capable of controlling an amplification factor by a control voltage input;
A BPF that passes only the coordinate signal component, a detector that detects an amplitude of the amplified coordinate signal and outputs a control voltage of the variable amplifier, a linear detector that detects an envelope of the amplified coordinate signal, and the envelope. A / D (Analog Digital Converter) for converting a linear detection output into a digital signal;
/ D output value and a threshold value determining unit for comparing and determining a predetermined threshold value. The received input coordinate signal is subjected to envelope detection after controlling the peak signal amplitude to a constant value and converted into a digital signal. 17. The three-dimensional ultrasonic digitizer system according to claim 16, wherein the coordinate timing signal is generated based on a comparison judgment with a preset threshold value.
【請求項22】前記座標信号検出部を、 制御電圧入力により増幅率を制御可能な可変増幅器と、
前記座標信号成分のみを通過させるBPFと、受信増幅
した座標信号の振幅を検波し前記可変増幅器の制御電圧
を出力する検波器と、前記増幅した座標信号をデジタル
信号に変換するA/Dと、前記A/D出力値と予め設定
された閾値と比較判断する閾値判断部とで構成し、受信
入力座標信号はピーク信号振幅を一定値に制御された
後、包絡線検波され、デジタル信号に変換され予め設定
した閾値との比較判断により前記座標タイミング信号を
生成することを特徴とする請求項16に記載の3次元超
音波ディジタイザシステム。
22. A variable amplifier capable of controlling an amplification factor by a control voltage input;
A BPF that passes only the coordinate signal component, a detector that detects the amplitude of the received and amplified coordinate signal and outputs a control voltage of the variable amplifier, and an A / D that converts the amplified coordinate signal into a digital signal. A threshold value judging section for comparing and judging the A / D output value with a preset threshold value, the received input coordinate signal is subjected to envelope detection after controlling the peak signal amplitude to a constant value, and converted into a digital signal. 17. The three-dimensional ultrasonic digitizer system according to claim 16, wherein the coordinate timing signal is generated based on a comparison judgment with a preset threshold value.
【請求項23】前記ディジタイザ装置に、 超音波信号の伝送速度や前記超音波受信素子の設置条件
などの環境データを検出するセンサを追加設置し、前記
環境データに基づき距離演算を補正することを特徴とす
る請求項16に記載の3次元超音波ディジタイザシステ
ム。
23. An apparatus for additionally installing a sensor for detecting environmental data such as a transmission speed of an ultrasonic signal and an installation condition of the ultrasonic receiving element in the digitizer, and correcting a distance calculation based on the environmental data. The three-dimensional ultrasonic digitizer system according to claim 16, wherein:
【請求項24】前記センサを、 装置の設置されている環境の温度を検出する温度センサ
とし、超音波信号の伝送速度を温度補正演算することを
特徴とする請求項23に記載の3次元超音波ディジタイ
ザシステム。
24. The three-dimensional ultrasonic sensor according to claim 23, wherein the sensor is a temperature sensor for detecting a temperature of an environment in which the apparatus is installed, and the transmission speed of the ultrasonic signal is subjected to a temperature correction operation. Sonic digitizer system.
【請求項25】前記センサを、 前記超音波受信素子の設置位置もしくは設置距離などを
検出する距離センサとし、距離演算および座標演算の
際、補正演算を行うことを特徴とする請求項23に記載
の3次元超音波ディジタイザシステム。
25. The apparatus according to claim 23, wherein the sensor is a distance sensor that detects an installation position or an installation distance of the ultrasonic receiving element, and performs a correction operation in a distance operation and a coordinate operation. 3D ultrasonic digitizer system.
【請求項26】前記ディジタイザ装置に、 距離演算の補正係数データを記憶している補正係数メモ
リと、前記センサからの入力信号より、温度、設置距離
などの補正条件データを検出する検出部と、前記補正条
件データおよび時間差データに基づき距離演算用の補正
係数を演算出力し前記補正係数メモリに記憶入力する補
正演算部とを追加設置することを特徴とする請求項16
に記載の3次元超音波ディジタイザシステム。
26. A digitizing device, comprising: a correction coefficient memory storing correction coefficient data for distance calculation; a detection unit for detecting correction condition data such as temperature and installation distance from an input signal from the sensor; 17. A correction calculation unit for calculating and outputting a correction coefficient for distance calculation based on the correction condition data and the time difference data and storing and inputting the correction coefficient to the correction coefficient memory.
3. The three-dimensional ultrasonic digitizer system according to 1.
【請求項27】前記ディジタイザ装置に、 前記座標演算の一次座標データを記憶する座標演算メモ
リと、出力座標データの基準座標軸を設定する座標軸設
定部とを追加設置し、前記座標演算部は前記一次座標デ
ータを基に任意の基準座標軸上の座標データを演算出力
することを特徴とする請求項16に記載の3次元超音波
ディジタイザシステム。
27. The digitizer device further includes a coordinate calculation memory for storing primary coordinate data of the coordinate calculation, and a coordinate axis setting unit for setting a reference coordinate axis of the output coordinate data. 17. The three-dimensional ultrasonic digitizer system according to claim 16, wherein coordinate data on an arbitrary reference coordinate axis is output based on the coordinate data.
【請求項28】前記座標軸設定部の座標設定を、 互いに直交するXYZ座標軸とし、表示画面の画像数を
単位として座標演算することを特徴とする請求項27に
記載の3次元超音波ディジタイザシステム。
28. The three-dimensional ultrasonic digitizer system according to claim 27, wherein the coordinate setting of said coordinate axis setting section is performed by using XYZ coordinate axes orthogonal to each other and performing coordinate calculation in units of the number of images on a display screen.
【請求項29】前記座標軸設定部の座標設定を、 互いに直交するXYZ座標軸とし、絶対距離を単位とし
て座標演算することを特徴とする請求項27に記載の3
次元超音波ディジタイザシステム。
29. The coordinate system according to claim 27, wherein the coordinate setting of said coordinate axis setting section is performed by using XYZ coordinate axes orthogonal to each other, and performing a coordinate operation in units of an absolute distance.
-Dimensional ultrasonic digitizer system.
【請求項30】前記座標軸設定部の座標設定を、 互いに直交するXYZ座標軸とし、相対距離を単位とし
て座標演算することを特徴とする請求項27に記載の3
次元超音波ディジタイザシステム。
30. The coordinate system according to claim 27, wherein the coordinate setting of the coordinate axis setting section is performed by using XYZ coordinate axes orthogonal to each other, and performing coordinate calculation in units of a relative distance.
-Dimensional ultrasonic digitizer system.
【請求項31】前記ディジタイザ装置に、 前記座標演算部の演算出力座標データを記憶する座標デ
ータメモリと、3次元の表示画像データを生成する表示
データ生成部と、前記表示画像データに基づき画像信号
を出力する画像出力部とを追加設置し、該ディジタイザ
装置が取り込んだ座標データを3次元表示用の画像信号
で出力することを特徴とする請求項16に記載の3次元
超音波ディジタイザシステム。
31. A coordinate data memory for storing calculation output coordinate data of the coordinate calculation unit, a display data generation unit for generating three-dimensional display image data, an image signal based on the display image data. 17. The three-dimensional ultrasonic digitizer system according to claim 16, further comprising an image output unit for outputting the coordinate data, and outputting the coordinate data captured by the digitizer device as an image signal for three-dimensional display.
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