JP2002132436A - Coordinate input device - Google Patents

Coordinate input device

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JP2002132436A
JP2002132436A JP2000323169A JP2000323169A JP2002132436A JP 2002132436 A JP2002132436 A JP 2002132436A JP 2000323169 A JP2000323169 A JP 2000323169A JP 2000323169 A JP2000323169 A JP 2000323169A JP 2002132436 A JP2002132436 A JP 2002132436A
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JP
Japan
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ultrasonic
input device
distance
input
coordinate
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Withdrawn
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JP2000323169A
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Japanese (ja)
Inventor
Hidenori Sekiguchi
英紀 関口
Soichi Hama
壮一 浜
Akira Fujii
彰 藤井
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact and highly precise coordinate input device. SOLUTION: Ultrasonic propagation time detected by using the envelope and the zero crossing point of ultrasonic waves received with two ultrasonic wave receivers produces a certain level of error, but the phase difference of ultrasonic waves that the two ultrasonic wave receivers receive produces a very small error. Accordingly, the phase difference of ultrasonic waves received by the two ultrasonic wave receivers is used for detecting a coordinate. More specifically, the phase difference between the two ultrasonic waves received is the time corresponding to the difference M (=L2-L1) between respective distances L1, L2 of the ultrasonic wave transmitter and the two receivers. Consequently, the inputted coordinate of an input device is computed, by triangulation, from the first distance L1 obtained using the envelope or the like, and the difference M between the distances obtained from the phase difference between the received waves.

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】本発明は,超音波を利用して
入力デバイスの位置を検出して座標入力を行う座標入力
装置に関し,特に,複数の超音波受信器を有する固定ユ
ニットをコンパクト化し且つ位置検出の精度を高くする
ことができる座標入力装置に関する。本発明の座標入力
装置は,手書き文字などの軌跡を入力すしたり入力面の
座標を入力したりするペン型或いはマウス型などを含
む。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coordinate input device for detecting a position of an input device using ultrasonic waves and inputting coordinates, and more particularly, to a compact fixed unit having a plurality of ultrasonic receivers. The present invention relates to a coordinate input device capable of improving the accuracy of position detection. The coordinate input device of the present invention includes a pen type or a mouse type for inputting a trajectory of a handwritten character or the like and inputting coordinates of an input surface.

【0002】[0002]

【従来の技術】コンピュータに入力デバイスの軌跡や座
標を入力するための装置として,超音波を利用した座標
入力装置が提案されている。超音波を利用した座標入力
装置は,例えば入力デバイスに設けられた超音波発信器
からの超音波を,入力面に対して所定の位置に離間して
設けられた複数の超音波受信器で受信し,それぞれの超
音波伝播時間と超音波速度との積から入力デバイスと超
音波受信器との距離L1,L2を求め,三角測量法によ
り入力デバイスの座標を求める。入力面が三次元座標空
間内の任意の位置に設けられる場合は,少なくとも3個
の超音波受信器を設けることで,入力デバイスの位置を
検出することができる。かかる座標入力装置は,超音波
を利用するので,入力面として特別の構造を有するタブ
レットを使用する必要がなく,入力面を選ばず利便性が
高い。
2. Description of the Related Art A coordinate input device using ultrasonic waves has been proposed as a device for inputting the trajectory and coordinates of an input device to a computer. A coordinate input device using an ultrasonic wave receives, for example, an ultrasonic wave from an ultrasonic transmitter provided in an input device by a plurality of ultrasonic receivers provided at predetermined positions with respect to an input surface. Then, the distances L1 and L2 between the input device and the ultrasonic receiver are obtained from the products of the respective ultrasonic propagation times and the ultrasonic velocities, and the coordinates of the input device are obtained by triangulation. When the input surface is provided at an arbitrary position in the three-dimensional coordinate space, the position of the input device can be detected by providing at least three ultrasonic receivers. Since such a coordinate input device uses an ultrasonic wave, it is not necessary to use a tablet having a special structure as an input surface, and the input surface is not limited and is highly convenient.

【0003】入力デバイスと超音波受信器との距離を高
精度に求めるためには,超音波の波長をできるだけ短く
することが望ましい。しかし,超音波の波長が短いと,
空気中の伝播に伴う超音波の減衰率が大きくなり,広範
囲の入力面からの座標入力が困難になる。また,超音波
の減衰は検出される距離の精度低下を招く。したがっ
て,現在普及している座標入力装置の超音波波長は,あ
る程度の長い波長,例えば40KHz程度の周波数で,
8mm程度の波長を有する。この程度であれば,減衰がそ
れほど大きくなく,実用に耐えられる領域を入力面とし
て利用できる。
In order to determine the distance between the input device and the ultrasonic receiver with high accuracy, it is desirable to shorten the wavelength of the ultrasonic wave as much as possible. However, if the wavelength of the ultrasonic wave is short,
The attenuation rate of the ultrasonic wave accompanying propagation in the air increases, and it becomes difficult to input coordinates from a wide range of input surfaces. Also, the attenuation of the ultrasonic wave causes a decrease in the accuracy of the detected distance. Therefore, the ultrasonic wavelength of the coordinate input device that is currently widely used is a certain long wavelength, for example, a frequency of about 40 KHz,
It has a wavelength of about 8 mm. With this degree, the attenuation is not so large, and a region that can be used practically can be used as the input surface.

【0004】上記伝播時間は,赤外線などを利用した同
期タイミングから超音波の受信タイミングまでの時間に
より求められ,それに音速を乗算して入力デバイスと受
信器との距離L1,L2が求められる。
The above propagation time is obtained from the time from the synchronization timing using infrared rays or the like to the reception timing of the ultrasonic wave, and the sound speed is multiplied to obtain the distances L1 and L2 between the input device and the receiver.

【0005】図1に示される通り,超音波発信器が,そ
のメンブレンを駆動パルスにより振動させて超音波を発
信すると,超音波はその振幅が徐々に増大する波形にな
る。したがって,超音波の受信タイミングを検出するた
めに,受信側で超音波の包絡線が一定の閾値rt1,rt2を
越えるタイミングが一般的に利用される。即ち,赤外線
などの同期信号から各受信超音波の包絡線が閾値rt1,rt
2を越えるまでの時間T1,T2が,伝播時間として検
出される。しかし,包絡線は傾きが小さく徐々に増大す
る波形であるので,一定の閾値を越えるタイミングは,
ノイズにより前後にずれることがあり,ある程度の誤差
が含まれる。
As shown in FIG. 1, when an ultrasonic transmitter emits an ultrasonic wave by vibrating its membrane by a driving pulse, the ultrasonic wave has a waveform whose amplitude gradually increases. Therefore, in order to detect the reception timing of the ultrasonic wave, the timing at which the envelope of the ultrasonic wave exceeds the predetermined threshold values rt1 and rt2 on the receiving side is generally used. That is, the envelope of each received ultrasonic wave is determined from the synchronization signal such as infrared rays by the threshold values rt1 and rt.
Times T1 and T2 until the time exceeds 2 are detected as propagation times. However, since the envelope has a small slope and a gradually increasing waveform, the timing exceeding a certain threshold is
It may be shifted back and forth due to noise, and includes some error.

【0006】そこで,図2に示される通り,上記誤差を
なくす方法として,受信超音波が基準値rt3を超えた後
のゼロクロス点のタイミングを利用することが提案され
ている。超音波のゼロクロス点であれば,振幅の傾きが
包絡線より急峻であるので,上記誤差を解消することが
できる。しかしながら,ゼロクロス点を利用する場合で
も,図中の受信波1が基準値tr3を越えるタイミングと
受信波1bが基準値tr3を越えるタイミングのずれによ
って,ゼロクロス点のタイミングに超音波の波長λ(例
えば上記例では8mm)のずれが発生する。
Therefore, as shown in FIG. 2, it has been proposed to use the timing of the zero-cross point after the received ultrasonic wave exceeds the reference value rt3 as a method for eliminating the above error. At the zero-cross point of the ultrasonic wave, the above-described error can be eliminated because the slope of the amplitude is steeper than the envelope. However, even when the zero-cross point is used, the difference between the timing at which the received wave 1 exceeds the reference value tr3 and the timing at which the received wave 1b exceeds the reference value tr3 in FIG. In the above example, a displacement of 8 mm) occurs.

【0007】従来,かかる波長のずれの問題を解決する
手段として,連続してタイミングを監視し,大きく変化
する場合に前回のタイミングに置き換えるなどが提案さ
れている。例えば,特開平10−149251号公報。
しかしながら,かかる方法は,複数の受信超音波を連続
して監視する必要があり,また単発的に座標入力する場
合には利用できない。
Hitherto, as means for solving the problem of the wavelength shift, it has been proposed to monitor the timing continuously and replace it with the previous timing when the timing greatly changes. For example, JP-A-10-149251.
However, such a method requires continuous monitoring of a plurality of received ultrasonic waves, and cannot be used when coordinates are input sporadically.

【0008】以上の通り,入力デバイスの超音波発信器
と固定ユニットの超音波受信器との間の距離L1,L2
を高精度に求めることには,一定の限界が存在する。し
たがって,従来提案されている座標入力装置は,複数の
超音波受信器間の距離をある程度長くして,三角測量法
の精度を高く保って,トータルの座標検出精度を上げて
いる。
As described above, the distances L1 and L2 between the ultrasonic transmitter of the input device and the ultrasonic receiver of the fixed unit.
There is a certain limit to obtaining with high accuracy. Therefore, the conventionally proposed coordinate input device increases the distance between the plurality of ultrasonic receivers to some extent, maintains the accuracy of the triangulation method, and increases the total coordinate detection accuracy.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら,黒板の
ように比較的大型の入力面の場合は,超音波受信器の距
離をある程度大きくとっても支障はないが,コンピュー
タの脇に確保できる比較的小面積の入力面や机上面で
は,そのような離間距離を大きくとった超音波受信器を
利用することはできない。また,ノート型パソコンや携
帯情報端末を利用するモバイル環境では,超音波受信器
間の距離を狭くすることが望まれる。
However, in the case of a relatively large input surface such as a blackboard, there is no problem even if the distance of the ultrasonic receiver is increased to some extent, but a relatively small area which can be secured beside the computer. An ultrasonic receiver with such a large separation distance cannot be used on the input surface or desk surface of the system. In a mobile environment using a notebook computer or a portable information terminal, it is desired to reduce the distance between the ultrasonic receivers.

【0010】しかし,超音波受信器間の距離を小さくす
ると,三角測量法の座標検出精度が低くなり,超音波発
信器を有する入力デバイスと超音波受信器間の距離の測
定精度の低下と相まって,トータルの座標検出精度が上
がらず,小型座標入力装置の実用化の障害になってい
る。
However, when the distance between the ultrasonic receivers is reduced, the coordinate detection accuracy of the triangulation method is reduced, and this is coupled with the decrease in the measurement accuracy of the distance between the input device having the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver. However, the accuracy of the total coordinate detection is not improved, which is an obstacle to the practical use of the small coordinate input device.

【0011】そこで,本発明の目的は,超音波受信器間
の距離をできるだけ小さくコンパクト化され,且つ座標
検出精度を高くした座標入力装置を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a coordinate input device in which the distance between ultrasonic receivers is made as small as possible and which is compact, and which has high coordinate detection accuracy.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに,本発明の一つの側面は,2つの超音波受信器が受
信する超音波の包絡線やゼロクロス点を利用して超音波
伝播時間を検出するとある程度の誤差は発生するが,2
つの超音波受信器の受信超音波の位相差は,誤差が非常
に少ない。そこで,この2つの超音波受信器の受信超音
波の位相差を座標検出に利用する。即ち,2つの受信超
音波の位相差は,超音波発信器と2つの受信器とのそれ
ぞれの距離L1,L2の差M(=L2−L1)に対応す
る時間である。そこで,包絡線などを利用して求めた第
1の距離L1と,受信波の位相差から求めた距離の差M
とから,三角測量法により入力デバイスの入力座標を演
算する。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, one aspect of the present invention is to provide an ultrasonic wave propagating apparatus utilizing an ultrasonic envelope received by two ultrasonic receivers and a zero-cross point. Although some error occurs when time is detected, 2
The phase difference between the ultrasonic waves received by the two ultrasonic receivers has very little error. Therefore, the phase difference between the ultrasonic waves received by the two ultrasonic receivers is used for coordinate detection. That is, the phase difference between the two received ultrasonic waves is a time corresponding to the difference M (= L2−L1) between the respective distances L1 and L2 between the ultrasonic transmitter and the two receivers. Therefore, the difference M between the first distance L1 obtained by using an envelope or the like and the distance obtained from the phase difference of the received wave.
Then, the input coordinates of the input device are calculated by the triangulation method.

【0013】超音波受信器間の距離がある程度広い場合
は,距離L1や距離差Mはある程度の分解能で求められ
れば良いが,超音波受信器間の距離が狭くなると,距離
L1の分解能はそれほど高める必要がないが,距離差M
の分解能を高める必要がある。即ち,受信器間距離が狭
くなると,2つの入力点までの距離差の変化も少なくな
り,その分高い分解能が求められる。したがって,高精
度が期待できる受信波の位相差により距離差Mを求める
ことで,上記の必要条件を満足することができる。
When the distance between the ultrasonic receivers is large to some extent, the distance L1 and the distance difference M may be obtained with a certain resolution. However, when the distance between the ultrasonic receivers is small, the resolution of the distance L1 is not so large. It is not necessary to increase the distance difference M
It is necessary to increase the resolution of That is, as the distance between the receivers becomes smaller, the change in the distance difference between the two input points also becomes smaller, and a higher resolution is required accordingly. Therefore, the above-described necessary condition can be satisfied by obtaining the distance difference M from the phase difference of the received wave, which can be expected to have high accuracy.

【0014】本発明の好ましい実施例では,受信超音波
の包絡線を利用して第1の距離L1を求め,受信波のゼ
ロクロス点の位相差を利用して距離の差M=L2−L1
を求め,これらの値から三角測量法により入力座標を求
める。
In a preferred embodiment of the present invention, the first distance L1 is obtained by using the envelope of the received ultrasonic wave, and the distance difference M = L2-L1 is obtained by using the phase difference of the zero cross point of the received wave.
Is obtained, and the input coordinates are obtained from these values by triangulation.

【0015】本発明の好ましい実施例では,受信波のゼ
ロクロス点の位相差を利用する場合,受信器の距離が大
きくなると,位相差から求められる距離差(位相差×音
速)と実際の距離差に波長の整数倍の誤差が発生する。
その場合は,入力面の領域を誤差が発生しない程度の狭
い領域に限定するか,包絡線から求める2つの距離L
1,L2にしたがって,位相差から求められる距離差M
に波長の整数倍の補正を行う。
In the preferred embodiment of the present invention, when the phase difference at the zero-cross point of the received wave is used, if the distance of the receiver increases, the distance difference (phase difference × sound velocity) obtained from the phase difference and the actual distance difference Causes an error of an integral multiple of the wavelength.
In this case, the area of the input surface is limited to a narrow area where no error occurs, or two distances L obtained from the envelope are used.
1, L2, the distance difference M obtained from the phase difference
Is corrected to an integral multiple of the wavelength.

【0016】本発明の別の側面は,入力面から座標入力
をコンピュータに行う座標入力装置において,超音波発
信器を有し,前記入力面内の所望の位置に移動可能な入
力デバイスと,前記入力面に対して所定の箇所に取り付
けられ,前記入力デバイスの超音波発信器からの超音波
を受信する少なくとも第1及び第2の超音波受信器を有
する固定ユニットと,前記第1の超音波受信器が受信し
た超音波から前記超音波発信器と当該第1の超音波受信
器との間の第1の超音波伝播時間を生成し,前記第1及
び第2の超音波受信器が受信した超音波の位相差を生成
する受信部とを有し,前記第1の超音波伝播時間と前記
位相差にしたがって,前記入力デバイスの位置が求めら
れることを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided a coordinate input device for inputting coordinates from an input surface to a computer, the input device having an ultrasonic transmitter and being movable to a desired position in the input surface. A fixed unit attached to a predetermined position with respect to an input surface and having at least first and second ultrasonic receivers for receiving ultrasonic waves from an ultrasonic transmitter of the input device; A first ultrasonic propagation time between the ultrasonic transmitter and the first ultrasonic receiver is generated from the ultrasonic wave received by the receiver, and the first and second ultrasonic receivers receive the ultrasonic wave. And a receiving unit that generates a phase difference between the ultrasonic waves, wherein the position of the input device is obtained according to the first ultrasonic wave propagation time and the phase difference.

【0017】本発明の更に別の側面は,超音波を利用し
た座標入力装置として機械式マウスと同様の操作性を実
現する超音波マウスである。本発明の超音波マウスは,
本体の底部に,本体が水平面上に置かれた状態でオペレ
ータが触れている時の圧力を検出する感圧スイッチを有
する。感圧スイッチが圧力を検出している間のみ,同期
用赤外線と超音波発信器とを所定時間毎に駆動する。か
かる構成にすることで,マウスが空中にあるときの座標
入力が防止され,またオペレータが操作していない時の
赤外線や超音波発信器の駆動が禁止され,消費電力を抑
えることができるとともに,マウスが水平面上で移動さ
れた時の相対距離をコンピュータの画面内のカーソルに
反映させることができる。
Still another aspect of the present invention is an ultrasonic mouse that realizes the same operability as a mechanical mouse as a coordinate input device using ultrasonic waves. The ultrasonic mouse of the present invention
A pressure-sensitive switch is provided at the bottom of the main body to detect a pressure when the operator is touching the main body on a horizontal surface. Only when the pressure-sensitive switch is detecting pressure, the synchronization infrared ray and the ultrasonic transmitter are driven at predetermined time intervals. By adopting such a configuration, input of coordinates when the mouse is in the air is prevented, driving of the infrared or ultrasonic transmitter when the operator is not operating is prohibited, and power consumption can be suppressed. The relative distance when the mouse is moved on the horizontal plane can be reflected on the cursor on the screen of the computer.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下,図面を参照して本発明の実
施の形態例を説明する。しかしながら,かかる実施の形
態例が,本発明の技術的範囲を限定するものではない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, such embodiments do not limit the technical scope of the present invention.

【0019】図3は,本実施の形態における三角測量の
原理図である。図中,入力面上の二次元座標x−yに対
して,入力デバイスが位置する座標Tと,距離pだけ離
間した2つの超音波受信器R1,R2の位置が示され
る。入力デバイスから第1の受信器R1までの距離がL
1,第2の受信器までの距離がL2とすると,距離L2
はL1+M(Mは距離差)になる。したがって,超音波
の伝播時間と位相差から距離L1と距離差M=L2−L1が
求められれば,図3の三角測量法の原理にしたがって入
力座標Tが求められる。
FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of triangulation in the present embodiment. In the figure, the coordinates T where the input device is located and the positions of the two ultrasonic receivers R1 and R2 separated by the distance p are shown with respect to the two-dimensional coordinates xy on the input surface. The distance from the input device to the first receiver R1 is L
1, if the distance to the second receiver is L2, the distance L2
Is L1 + M (M is a distance difference). Therefore, if the distance L1 and the distance difference M = L2-L1 are obtained from the propagation time and the phase difference of the ultrasonic wave, the input coordinates T are obtained according to the principle of the triangulation method shown in FIG.

【0020】即ち,次の式 x2+y2 = L12 (x−p)2 + y2 = (L1+M)2 をx,yについて解けば, x = (p2−2 L1M−M2)/2 p y = (L12−x21/2 と,入力座標T(x,y)を求めることができる。That is, by solving the following equation x 2 + y 2 = L1 2 (x−p) 2 + y 2 = (L1 + M) 2 for x and y, x = (p 2 −2 L1M−M 2 ) / 2 py = a (L1 2 -x 2) 1/2, input coordinates T (x, y) can be obtained.

【0021】図4は,距離差Mの軌跡を示す図である。
入力点Tと2つの受信器R1,R2との距離の差Mの軌
跡は,受信器R1,R2の位置と距離差Mから一義的に
決まる双曲線50である。従って,2つの距離L1,L
2の一方が決まれば,入力点Tの位置が決定する。この
場合,要求される距離L1,L2の分解能は,受信器R
1,R2間の距離pに依存しないが,距離差Mの分解能
は,受信器間の距離pが小さくなるとより小さくする必
要があることが理解される。
FIG. 4 is a diagram showing the locus of the distance difference M.
The locus of the difference M between the distance between the input point T and the two receivers R1 and R2 is a hyperbola 50 uniquely determined from the position of the receivers R1 and R2 and the distance difference M. Therefore, two distances L1, L
If one of the two is determined, the position of the input point T is determined. In this case, the required resolution of the distances L1 and L2 is determined by the receiver R
It is understood that the resolution of the distance difference M needs to be smaller as the distance p between the receivers becomes smaller, though it does not depend on the distance p between R1 and R2.

【0022】即ち,受信器間距離pが狭い時に,実際に
高精度に求める必要があるのは,距離差M=L1−L2であ
る。例えば,x=p/2 mm, y=300mmの位置で0.1mmの分解
能で入力デバイスの位置を求める場合,受信器間距離p=
200mmでは,距離L1は0.1mm分解能,距離差Mは0.063mm
分解能で求めれば良い。一方,受信器間距離p=15mmの場
合には,距離L1は0.1mm分解能のままでよいが,距離差
Mを0.005mmで求めなければならない。
That is, when the distance p between the receivers is small, what is actually required to be obtained with high accuracy is the distance difference M = L1−L2. For example, when determining the position of the input device at a resolution of 0.1 mm at the position of x = p / 2 mm and y = 300 mm,
At 200mm, distance L1 is 0.1mm resolution and distance difference M is 0.063mm
What is necessary is just to obtain by resolution. On the other hand, when the distance p between the receivers is 15 mm, the distance L1 may be kept at 0.1 mm resolution, but the distance difference M must be obtained at 0.005 mm.

【0023】そこで本実施の形態では,高精度が不要な
距離L1はゼロクロス利用時のような波長誤差が発生しな
い超音波の包絡線波形で求め,高精度が必要な距離差M
は受信波そのものの位相差から求める。
Therefore, in the present embodiment, the distance L1 that does not require high accuracy is determined by an envelope waveform of an ultrasonic wave that does not cause a wavelength error unlike the case of using zero cross, and the distance difference M1 that requires high accuracy is obtained.
Is obtained from the phase difference of the received wave itself.

【0024】図5は,2つの受信波から伝播時間と位相
差を求める方法を示す図である。赤外線などを利用した
同期信号から,第1の受信器R1の受信波SA1の包絡線
が閾値rt1を越えるタイミングまでの時間T1が,超音
波発信器を有する入力デバイスから第1の受信器までの
超音波伝播時間として検出される。包絡線を利用するこ
とにより,図2で説明した波長分の誤差の発生を避ける
ことができる。即ち,伝播時間T1にはある程度の誤差
は含まれるが,ゼロクロス点を利用した場合に伴う波長
分λ(例えば8mm)という大きな誤差の発生は避けられ
る。
FIG. 5 is a diagram showing a method for obtaining a propagation time and a phase difference from two received waves. The time T1 from the synchronization signal using infrared rays or the like to the timing when the envelope of the reception wave SA1 of the first receiver R1 exceeds the threshold rt1 is equal to the time T1 from the input device having the ultrasonic transmitter to the first receiver. Detected as ultrasonic propagation time. By using the envelope, it is possible to avoid occurrence of an error corresponding to the wavelength described in FIG. That is, although the propagation time T1 includes some error, it is possible to avoid the occurrence of a large error of the wavelength λ (for example, 8 mm) accompanying the use of the zero cross point.

【0025】一方,第1の受信波SA1の包絡線が閾値rt1
を越えた後のゼロクロス点Z1と,その直後の第2の受信
波SA2のゼロクロス点Z2とのタイミング差T3が,2つ
の受信波の位相差として検出される。尚,ここでゼロク
ロス点とは,受信波の位相0°の点とする。もちろん,
位相180°の点をゼロクロス点とすることも可能であ
る。いずれかに統一すれば良い。
On the other hand, the envelope of the first received wave SA1 is equal to the threshold rt1.
Is detected as the phase difference between the two received waves, the timing difference T3 between the zero-cross point Z1 after exceeding the threshold value and the zero-cross point Z2 of the second received wave SA2 immediately after the zero-cross point Z1. Here, the zero-cross point is a point where the phase of the received wave is 0 °. of course,
It is also possible to set the point at a phase of 180 ° as the zero cross point. You only need to unify them.

【0026】図5の例では,第2の受信波SA2の包絡線
が閾値rt2を越えるタイミングで伝播時間T2を求める
と,位相差T3を利用したT1+T3とは,図示される通り
ずれを生じる。しかし,立ち上がりが急峻な受信波のゼ
ロクロス点同士の比較により求められる位相差T3は,
包絡線により求める場合に比較して,精度が高くなる。
In the example shown in FIG. 5, when the propagation time T2 is obtained at a timing when the envelope of the second received wave SA2 exceeds the threshold value rt2, the deviation from T1 + T3 using the phase difference T3 is as shown. Occurs. However, the phase difference T3 obtained by comparing the zero-cross points of the received wave having a steep rise is
Accuracy is higher than that obtained by using an envelope.

【0027】位相差を利用して距離差Mを求める場合,
次の問題を考慮する必要がある。図5に示される第2の
受信波SA2が進む場合は,第1の受信波SA1のゼロクロス
点Z1に対応する第2の受信波SA2のゼロクロス点が,Z
2,Z3,Z4...のいずれかになる。従って,ゼロ
クロス点Z1の直後のゼロクロス点Z2による位相差T3に
より求められる距離差mと実際の距離差Mとの間には,
M=m+nλ(−λ/2<m<λ/2)の関係が成り立
つ。つまり,位相差から求められる距離差mと実際の距
離差Mとの間には,波長λの整数倍のあいまいさ(誤
差)が存在する。
When obtaining the distance difference M using the phase difference,
The following issues need to be considered: When the second reception wave SA2 shown in FIG. 5 advances, the zero cross point of the second reception wave SA2 corresponding to the zero cross point Z1 of the first reception wave SA1 is Z
2, Z3, Z4. . . Will be one of Therefore, between the distance difference m obtained by the phase difference T3 due to the zero cross point Z2 immediately after the zero cross point Z1 and the actual distance difference M,
The relationship of M = m + nλ (−λ / 2 <m <λ / 2) holds. That is, there is an ambiguity (error) of an integral multiple of the wavelength λ between the distance difference m obtained from the phase difference and the actual distance difference M.

【0028】図4に示される通り,距離差Mは,最大で
も2つの受信器R1,R2の距離pである。従って,2
つの受信器の距離pが半波長λ/2以内であれば,上記
の波長λの整数倍の誤差はなくなる。2つの受信器の距
離pが大きくなるにしたがい,距離差M(−p<M<
p)は,上記の波長λの整数倍の誤差を有することにな
る。距離pが大きいほど,取りうる整数nの数が増える
ことが理解される。
As shown in FIG. 4, the distance difference M is the distance p between at most two receivers R1 and R2. Therefore, 2
If the distance p between the two receivers is within a half wavelength λ / 2, there is no error of the integral multiple of the wavelength λ. As the distance p between the two receivers increases, the distance difference M (−p <M <
p) has an error that is an integral multiple of the wavelength λ. It is understood that the number of possible integers n increases as the distance p increases.

【0029】そこで,本実施の形態では,包絡線から求
めた高精度不要な距離L1,L2を利用して求めた距離差L1
−L2=Mにしたがって,正しいゼロクロス点の大体の位
置を求めることで,上記のあいまいさをなくすようにす
る。
Therefore, in the present embodiment, the distance difference L1 obtained by using the highly accurate unnecessary distances L1 and L2 obtained from the envelope.
The above ambiguity is eliminated by obtaining the approximate position of the correct zero-cross point according to -L2 = M.

【0030】図6は,上記の位相差から求められる距離
差mの曖昧さの発生を説明する図である。図6(a)の
受信器間距離p≦λ/2の場合は,入力点Taがいかなる
位置であっても,距離差M≦±λ/2 となるので,n=0の
場合しか存在せず,あいまいさは発生しない。尚,図中
では,受信器R1とR2に対する片方の180°領域のみしか
考えないものとする。
FIG. 6 is a diagram for explaining the occurrence of ambiguity in the distance difference m obtained from the phase difference. In the case of the inter-receiver distance p ≦ λ / 2 shown in FIG. 6A, the distance difference M ≦ ± λ / 2 regardless of the position of the input point Ta. No ambiguity occurs. In the figure, it is assumed that only one of the 180 ° regions for the receivers R1 and R2 is considered.

【0031】図6(b)の受信器間距離λ/2 < p ≦
λの場合には, M≦±λとなるので, n=0以外にn=±1
の場合が発生する。例えば,p=λの時,図6(b)に示す
ように, 直線−λ/2からλ/2にはさまれた±30°の範
囲はn=0の場合であり,λ/2よりも左側がn=1 の場合,
−λ/2よりも右側がn=−1の場合である。従って,位相
差T3から求めた距離差mでは,Taの位置かTbの位置か
の場合があり,どちらが正しいのか区別が付かない。し
かし,位置TaとTbは大きく離れているため,誤差の大き
い距離L1とL2から求めた距離差にもとづいてTaかTbの区
別を付けることが可能である。図6(c),(d)は,
更に距離pが大きい場合の例であり,距離pが大きくな
るにしたがい,取りうる点が多くなる。
The distance between the receivers λ / 2 <p ≦ in FIG.
In the case of λ, M ≤ ± λ, so n = ± 1 in addition to n = 0
The case occurs. For example, when p = λ, as shown in Fig. 6 (b), the range of ± 30 ° between the straight line −λ / 2 and λ / 2 is the case of n = 0, and If n = 1 on the left,
The right side of −λ / 2 is the case where n = −1. Therefore, the distance difference m obtained from the phase difference T3 may be the position of Ta or the position of Tb, and it cannot be distinguished which is correct. However, since the positions Ta and Tb are far apart, it is possible to distinguish between Ta and Tb based on the distance difference obtained from the distances L1 and L2 with large errors. FIGS. 6 (c) and 6 (d)
This is an example in which the distance p is further large. As the distance p increases, the number of possible points increases.

【0032】図6中に実線で示されるケースn=0,±1,
±2, … を分ける線について説明する。図4に示すよ
うに,受信器R1,R2が距離p離れている時,両受信器か
らの距離L1とL2との差がMの軌跡は, 4 (x−p/2)2 /M2 + 4 y2 /(M − p)2 = 1 の双曲線になる。この双曲線はR1とR2の中点を通りy軸
と成す角θが θ = 90 − arctan{(p/M)2 − 1}1/2 の直線に漸近する。そこで,この式に距離p,Mを代入
すれば,倍数nを分ける線が求まる。
In the case shown by a solid line in FIG.
The line dividing ± 2,… is explained. As shown in FIG. 4, when the receivers R1 and R2 are apart from each other by a distance p, the locus of the difference M between the distances L1 and L2 from both receivers is 4 (x−p / 2) 2 / M 2 + 4 y 2 / (M−p) 2 = 1. The hyperbola R1 and R2 of the middle point forms a through y-axis the angle theta is θ = 90 - arctan {(p / M) 2 - 1} is asymptotic to 1/2 of a straight line. Therefore, by substituting the distances p and M into this equation, a line dividing the multiple n is obtained.

【0033】例えば,p=λ/2, λ, 3λ/2, 2λ, 5
λ/2, 3λの場合には,以下の表の角度の線で分けられ
る。
For example, p = λ / 2, λ, 3λ / 2, 2λ, 5
In the case of λ / 2 and 3λ, they are separated by the angle lines in the table below.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】上記表に示されるとおり,受信器間距離p=
λ/2の時には,M=±λ/2の線は±90°となり,図6(a)
に示すようにn=0で全範囲(±90°)になる。p=λの時に
は,M=±λ/2の線は±30°,M=±λの線は±90°とな
り,図6(b)に示すとおりである。p= 3λ/2の時には,
nを分ける線は±19.5°,±41.8°,±90°となり,図
6(c)に示されるように,Ta(n=0), Tb(n=1),Tc(n=−
1)のあいまいさになる。
As shown in the above table, the distance between the receivers p =
At λ / 2, the line of M = ± λ / 2 becomes ± 90 °, and Fig. 6 (a)
As shown in the figure, the whole range (± 90 °) is obtained when n = 0. When p = λ, the line for M = ± λ / 2 is ± 30 °, and the line for M = ± λ is ± 90 °, as shown in FIG. 6 (b). When p = 3λ / 2,
The lines dividing n are ± 19.5 °, ± 41.8 °, ± 90 °, and as shown in FIG. 6C, Ta (n = 0), Tb (n = 1), and Tc (n = −
It becomes ambiguity of 1).

【0036】以上のように,受信器間距離pが大きくな
るほど,分割する領域が多くなるため,それらを区別す
る概略距離L1,L2から得られる距離差L2−L1の精度が必
要となるが,距離pが大きくなるほど包絡線から求める
位置の精度が上がっていくので,それほど問題にはなら
ない。
As described above, as the inter-receiver distance p increases, the number of areas to be divided increases, so that the accuracy of the distance difference L2−L1 obtained from the approximate distances L1 and L2 for distinguishing them is necessary. Since the accuracy of the position obtained from the envelope increases as the distance p increases, the problem is not so significant.

【0037】上記の通り,受信器間距離pをλ/2以下に
制限すると,波長λの整数倍のあいまいさは発生しな
い。従って,2つの受信器の位置をそのように制限する
ことで,上記曖昧さを避けることができる。或いは,受
信器間距離pがλ/2以上離れていても,使用する入力面
の範囲が,上記式のθの範囲内, θ<90 −arctan{(p/M)2 − 1}1/2 であれば,波長λの整数倍のあいまいさは発生しない。
例えば, p=λの場合でも,入力面の使用範囲を−30°
<θ<30°に限定できれば,n=0に限定されるので,あ
いまいさが発生しない。
As described above, when the distance p between the receivers is limited to λ / 2 or less, ambiguity of an integral multiple of the wavelength λ does not occur. Thus, by limiting the position of the two receivers in that way, the ambiguity can be avoided. Alternatively, be separated receiver distance p is lambda / 2 or more, the range of the input surface to be used, within the scope of the above formula θ, θ <90 -arctan {( p / M) 2 - 1} 1 / If it is 2 , ambiguity of an integral multiple of the wavelength λ does not occur.
For example, even if p = λ, the range of use of the input surface is −30 °
If it can be limited to <θ <30 °, it is limited to n = 0, so no ambiguity occurs.

【0038】図7は,第1の実施の形態例における座標
入力装置を示す図である。コンピュータ51にディスプ
レイ52が接続され,超音波発信器を有するペン型の入
力デバイス4と,超音波受信器が設けられた受信ユニッ
ト54とからなる座標入力装置が,コンピュータ51に
接続される。受信ユニット54が,紙などの入力面53
の左上の位置に固定され,入力デバイス4の座標が検出
され,入力目53上で描画した図がコンピュータに与え
られ,表示される。
FIG. 7 is a diagram showing a coordinate input device according to the first embodiment. A display 52 is connected to the computer 51, and a coordinate input device including a pen-type input device 4 having an ultrasonic transmitter and a receiving unit 54 provided with an ultrasonic receiver is connected to the computer 51. The receiving unit 54 is an input surface 53 such as paper.
The coordinates of the input device 4 are detected, and the drawing drawn on the input eye 53 is given to the computer and displayed.

【0039】図8,図9は,座標入力装置の別の使用例
である。図8では,パソコンディスプレイ画面55の左
上隅に受信ユニット54が取り付けられている。この場
合,受信ユニット54の座標系とディスプレイ画面55
の座標系の関係を予め設定しておけば,入力ペン4によ
る座標入力が可能になり,画面55上で入力ペン4によ
って文字や図形を描くと,それが画面55内に表示され
る。このようにすることで,CRTや液晶画面に特殊なシ
ートを張る従来方式よりも簡便に座標入力が可能とな
る。また,必要に応じて受信ユニット54を画面55に
固定したり紙に固定するようにしても良い。
FIGS. 8 and 9 show another example of use of the coordinate input device. In FIG. 8, the receiving unit 54 is attached to the upper left corner of the personal computer display screen 55. In this case, the coordinate system of the receiving unit 54 and the display screen 55
If the relationship of the coordinate system is set in advance, it becomes possible to input coordinates with the input pen 4. When a character or a figure is drawn on the screen 55 with the input pen 4, it is displayed on the screen 55. By doing so, it becomes possible to input coordinates more easily than in the conventional method in which a special sheet is placed on a CRT or LCD screen. Further, the receiving unit 54 may be fixed to the screen 55 or fixed to paper as necessary.

【0040】図9では,受信ユニット56を入力ペン4
のキャップ状にしたものであり,受信ユニット56内の
マイクロコントローラのメモリに,入力ペンの筆跡が蓄
積可能になっている。このようにすることで,キャップ
付きの入力ペン4を携帯し,必要に応じて入力ペンから
キャップ56を外して,キャップ56を入力紙53に固
定後,入力ペン4で筆記し,その時の筆跡をキャップ内
に保存し,オフィスに戻ってから,パソコンに筆跡を転
送すれば良い。この時のデータ転送を同期用赤外線LED
で行うことができるようにすることが好ましい。
In FIG. 9, the receiving unit 56 is connected to the input pen 4
The handwriting of the input pen can be stored in the memory of the microcontroller in the receiving unit 56. In this way, the user carries the input pen 4 with the cap, removes the cap 56 from the input pen as necessary, fixes the cap 56 to the input paper 53, writes with the input pen 4, and writes the handwriting at that time. Just save it in the cap, return to the office, and transfer the handwriting to your computer. Infrared LED for synchronization for data transfer at this time
It is preferable to be able to carry out in.

【0041】図10は,ペン型の入力デバイスの構成図
である。図10(A)に示されるとおり,ペン型入力デ
バイス4には,ポリフッ化ビニリデン製の円筒状の圧電
フィルムからなる超音波発信器17が設けられ,例えば
40kHzの超音波パルスが送出される。円筒状にすること
で,入力ペン4が回転しても超音波を同じように発信で
きる。また,受信ユニットとの同期をとるために赤外線
を発生する赤外線LED18がペンの頭に設けられてい
る。ペン先には,ボールペン芯16が設けられ,通常の
ボールペンのように紙などの入力面に筆記できるととも
に,筆記するとボールペン芯16が上に押されて接触検
知スイッチ19がオンになる。
FIG. 10 is a configuration diagram of a pen-type input device. As shown in FIG. 10A, the pen-type input device 4 is provided with an ultrasonic transmitter 17 made of a cylindrical piezoelectric film made of polyvinylidene fluoride.
A 40 kHz ultrasonic pulse is transmitted. With the cylindrical shape, the ultrasonic waves can be transmitted in the same manner even when the input pen 4 rotates. In addition, an infrared LED 18 for generating infrared light is provided on the head of the pen to synchronize with the receiving unit. The pen point is provided with a ball-point pen core 16 for writing on an input surface such as paper like a normal ball-point pen. When writing is performed, the ball-point pen core 16 is pushed upward and the contact detection switch 19 is turned on.

【0042】図10(B)に示されるとおり,駆動回路
20は,タイマ23と超音波駆動回路25とLED駆動回
路24を有し,接触検知スイッチ19によりボールペン
先が紙へ接触していることが検知されたら,タイマ23
が一定周期でトリガ信号S23を生成し,駆動回路2
5,24が赤外線LED18及び超音波発信器17に赤外
線パルスと超音波パルスとをそれぞれ発生させる。この
周期はペンの動きを安定的に検出できれば良いので,例
えば100Hz程度に設定されている。
As shown in FIG. 10B, the drive circuit 20 includes a timer 23, an ultrasonic drive circuit 25, and an LED drive circuit 24. Is detected, the timer 23
Generates the trigger signal S23 at a constant period,
5, 24 cause the infrared LED 18 and the ultrasonic transmitter 17 to generate an infrared pulse and an ultrasonic pulse, respectively. This cycle is set to, for example, about 100 Hz, since it is sufficient if the movement of the pen can be detected stably.

【0043】図11は,受信ユニットの構成図である。
受信ユニット54には, 2個の超音波受信器R1,R2
が近接して,例えば15mm離れて設けられ,それら受信器
は,入力ペン4からの超音波パルスを検出する。また,
受信ユニットには,同期パルスである赤外線を検出する
赤外線受光素子PDが設けられている。受信ユニット54
の底部には,クリップ状の紙はさみ57が設けられ,受
信ユニットが入力面の紙などに固定される。更に,受信
ユニット54には,受信した赤外線,超音波を検出し伝
播時間や位相差を検出する受信部58が内蔵されてい
る。受信ユニット54は,2個の受信器を近接して設け
ているので,全体的にコンパクトに構成される。
FIG. 11 is a configuration diagram of the receiving unit.
The receiving unit 54 includes two ultrasonic receivers R1 and R2.
Are provided close to each other, for example, at a distance of 15 mm, and the receivers detect the ultrasonic pulse from the input pen 4. Also,
The receiving unit is provided with an infrared light receiving element PD that detects infrared light that is a synchronization pulse. Receiving unit 54
A clip-shaped paper scissors 57 is provided at the bottom of the receiver, and the receiving unit is fixed to paper or the like on the input surface. Further, the receiving unit 54 has a built-in receiving unit 58 that detects the received infrared rays and ultrasonic waves and detects the propagation time and the phase difference. The receiving unit 54 is provided with two receivers close to each other, so that the receiving unit 54 is configured to be compact as a whole.

【0044】図12は,座標入力制御部の構成図であ
る。受信ユニット54に内蔵される受信部58が,超音
波の伝播時間T1,T2と位相差T3を検出し,コンピ
ュータ内の座標入力制御部60に供給する。座標入力制
御部60内の入力座標演算部62は,伝播時間T1から
入力ペンから第1の受信器R1までの距離L1と,位相
差T3から距離L1と第2の受信器R2までの距離L2
との距離差Mとを求め,更に,三角測量法により入力座
標値を求める。求められた座標値は,表示制御部63に
与えられ,表示部52への表示に反映される。
FIG. 12 is a configuration diagram of the coordinate input control unit. A receiving unit 58 incorporated in the receiving unit 54 detects the propagation times T1 and T2 of the ultrasonic wave and the phase difference T3 and supplies them to a coordinate input control unit 60 in the computer. The input coordinate calculation unit 62 in the coordinate input control unit 60 calculates a distance L1 from the input pen to the first receiver R1 from the propagation time T1, and a distance L1 from the phase difference T3 and a distance L2 from the phase difference T3 to the second receiver R2.
Is obtained, and an input coordinate value is further obtained by a triangulation method. The obtained coordinate values are given to the display control unit 63 and reflected on the display on the display unit 52.

【0045】座標入力制御部60は,更に入力面設定部
61を有する。入力面設定部61は,例えば,受信ユニ
ット54が入力面に固定された時点で,受信ユニットの
受信器の二次元座標と入力面の二次元座標との変換式を
設定し,更に受信器間距離pや入力面の領域などの初期
値も設定する。設定された初期データは,メモリ64に
記憶される。
The coordinate input control unit 60 further has an input surface setting unit 61. For example, when the receiving unit 54 is fixed to the input surface, the input surface setting unit 61 sets a conversion formula between the two-dimensional coordinates of the receiver of the receiving unit and the two-dimensional coordinates of the input surface. Initial values such as the distance p and the area of the input surface are also set. The set initial data is stored in the memory 64.

【0046】上記の座標入力制御部60は,例えば,座
標入力装置のドライバとしてコンピュータ内にインスト
ールされるプログラムである。或いは,座標入力制御部
60が,受信ユニット内に内蔵されてもよい。
The coordinate input control unit 60 is, for example, a program installed in a computer as a driver of a coordinate input device. Alternatively, the coordinate input control unit 60 may be built in the receiving unit.

【0047】図13は,受信ユニット内の受信部のブロ
ック図である。図5に示した超音波受信波を参照して,
受信部の動作を説明する。入力ペン4は,接触検知スイ
ッチ19が,ボールペン芯が押しつけられたことを検出
すると,一定周期で赤外線パルスと超音波パルスを送出
する。受信ユニット側では,赤外線の同期パルスを赤外
線受光素子PDが検出すると,検出信号S65に応答し
て,タイマ70a,70bが動作開始する。
FIG. 13 is a block diagram of the receiving unit in the receiving unit. Referring to the ultrasonic wave shown in FIG.
The operation of the receiving unit will be described. When the contact detection switch 19 detects that the ball-point pen core is pressed, the input pen 4 sends out an infrared pulse and an ultrasonic pulse at a constant cycle. On the receiving unit side, when the infrared light receiving element PD detects the infrared synchronization pulse, the timers 70a and 70b start operating in response to the detection signal S65.

【0048】同時に,送出された超音波SA1,SA2が超音
波受信器R1,R2で受信されると,入力アンプ66a,66
bによりそれぞれ増幅され,包絡線検出回路67a,67bによ
りそれぞれの受信波の包絡線が生成される。図5に示さ
れる通り,超音波受信波SA1の包絡線が閾値rt1を越えた
タイミングで,コンピュータ68aが超音波の受信を検出
し,タイマ70aを停止する。この結果,タイマ70aは,入
力ペン4から受信器R1までの空中超音波伝搬時間T1を
測定することができる。同様に,受信器R2までの伝搬
時間T2もタイマ79bにより測定される。
At the same time, when the transmitted ultrasonic waves SA1, SA2 are received by the ultrasonic receivers R1, R2, the input amplifiers 66a, 66
b, and the envelope detection circuits 67a and 67b generate the envelopes of the respective received waves. As shown in FIG. 5, at the timing when the envelope of the ultrasonic reception wave SA1 exceeds the threshold value rt1, the computer 68a detects the reception of the ultrasonic wave and stops the timer 70a. As a result, the timer 70a can measure the airborne ultrasonic propagation time T1 from the input pen 4 to the receiver R1. Similarly, the propagation time T2 to the receiver R2 is measured by the timer 79b.

【0049】さらに,受信波SA1と受信波SA2との時間差
T3は,零クロスコンパレータ69a,69bがそれぞれのゼロ
クロス点Z1,Z2を検出することで検出される。即ち,コ
ンパレータ68aが第1の受信波SA1の包絡線が閾値を越え
たことを検出すると,それに応答して,ゼロクロスコン
パレータ69aがその次のゼロクロス点Z1のタイミングを
検出する。このタイミングにより,タイマ70cが計測を
開始する。次に,ゼロクロスコンパレータ69aのゼロク
ロス点Z1の検出に応答して,第2のゼロクロスコンパレ
ータ69bがその直後における第2の受信波SA2のゼロクロ
ス点Z2を検出し,タイマ70cの計測を停止する。その結
果,タイマ70cは,図5に示された位相差T3を計測する
ことができる。尚,タイマ70cは,超音波が到達するま
では動作しないようにコンパレータ68aの出力でマスク
されている。
Further, the time difference between the received waves SA1 and SA2
T3 is detected when the zero-cross comparators 69a and 69b detect the respective zero-cross points Z1 and Z2. That is, when the comparator 68a detects that the envelope of the first received wave SA1 has exceeded the threshold, the zero-cross comparator 69a detects the timing of the next zero-cross point Z1 in response thereto. At this timing, the timer 70c starts measuring. Next, in response to the detection of the zero-cross point Z1 by the zero-cross comparator 69a, the second zero-cross comparator 69b detects the zero-cross point Z2 of the second received wave SA2 immediately after that, and stops the measurement by the timer 70c. As a result, the timer 70c can measure the phase difference T3 shown in FIG. The timer 70c is masked by the output of the comparator 68a so as not to operate until the ultrasonic wave arrives.

【0050】以上の様にして検出された時間T1,T2,T3
にしたがって,座標入力制御装置60内の入力座標演算
部62は,入力ペンの座標(x,y)を演算する。
The times T1, T2, T3 detected as described above
Accordingly, the input coordinate calculation unit 62 in the coordinate input control device 60 calculates the coordinates (x, y) of the input pen.

【0051】図14は,座標入力制御装置内の入力座標
演算部の動作フローチャート図である。先ず,入力座標
演算部62は,伝播時間T1とT2と位相差T3を取り込み
(S11),伝播時間T1とT2に音速V(20℃で約364m/s2)
を乗じて,入力ペン4と受信器R1,R2との概略距離L1,L
2を求める(S12)。次に,概略距離L1とL2の差から概略
距離差M0(=L2−L1)を求める(S13)。その後,高精度な
位相差T3から距離差m1(=T3×V)を求め,概略距離差M0と
比較して波長分の誤差nλを補正し,正確な距離差Mを求
める(S14)。そして,概略距離L1と高精度の距離差Mに
基づき,前述の三角測量法の式を解いて,入力ペンの座
標(x0,y0)を求める(S15)。
FIG. 14 is an operation flowchart of the input coordinate calculation unit in the coordinate input control device. First, the input coordinate calculation unit 62 takes in the propagation times T1 and T2 and the phase difference T3 (S11), and adds the sound speed V to the propagation times T1 and T2 (about 364 m / s2 at 20 ° C.).
And the approximate distances L1, L between the input pen 4 and the receivers R1, R2
2 is obtained (S12). Next, the approximate distance difference M0 (= L2−L1) is obtained from the difference between the approximate distances L1 and L2 (S13). After that, the distance difference m1 (= T3 × V) is calculated from the highly accurate phase difference T3, and the error nλ for the wavelength is corrected by comparing with the approximate distance difference M0 to obtain the accurate distance difference M (S14). Then, based on the approximate distance L1 and the high-precision distance difference M, the above-described triangulation equation is solved to determine the coordinates (x0, y0) of the input pen (S15).

【0052】この入力座標(x0,y0)には,その位置に
応じて誤差が含まれる場合がある。その理由は,第1
に,超音波は距離が離れると減衰するため,伝播距離が
長いと検出される包絡線全体の振幅が減少する。そのた
め,一定の閾値で受信タイミングを検出すると,入力ペ
ンから受信器までの距離が離れる程,包絡線が閾値を越
える位置が後ろにずれて,検出される受信タイミングが
遅れてしまい,実際の距離よりも遠い距離L1,L2が検出
される。その結果,演算して求めた入力座標(x0,y0)
は,実際よりも遠くなる。
The input coordinates (x0, y0) may include an error depending on the position. The reason is the first
In addition, since the ultrasonic wave is attenuated as the distance increases, the amplitude of the entire envelope detected when the propagation distance is long decreases. Therefore, if the reception timing is detected with a certain threshold, the position where the envelope exceeds the threshold shifts backward as the distance from the input pen to the receiver increases, and the detected reception timing is delayed, and the actual distance Distances L1 and L2 farther than are detected. As a result, calculated input coordinates (x0, y0)
Is farther than it really is.

【0053】第2に,超音波受信器に指向性があるた
め,入力ペンがその指向性が最も大きい正面から離れる
に従って,受信波の振幅が減少する。従って,同様に,
入力ペンの位置が受信器に対して横にずれる程より,演
算された入力座標(x0,y0)は,実際よりも遠くにな
る。
Second, since the ultrasonic receiver has directivity, the amplitude of the received wave decreases as the input pen moves away from the front having the highest directivity. So, similarly,
The calculated input coordinates (x0, y0) are farther than they actually are, as the position of the input pen is shifted sideways with respect to the receiver.

【0054】これらの誤差は,座標入力装置が決まれば
ほぼ常に一定であるので,予め誤差を測定しておき検出
された入力座標を補正することができる。図15は,誤
差の測定結果を示す図である。図15(A)は距離に依
存した誤差を異なる角度毎に示し,図15(B)は角度
に依存した誤差を異なる距離毎に示す。図15(A)に
示される通り,誤差は,距離50mm以上で発生し,距離が
増加する従ってほぼ比例関係で増大している。これらの
測定結果から,誤差eは角度θに関して3次の多項式,距
離L1に関して直線で近似していることが分かる。従っ
て,誤差の近似式は,次のとおりになる。
Since these errors are almost constant once the coordinate input device is determined, the errors can be measured in advance and the detected input coordinates can be corrected. FIG. 15 is a diagram showing a measurement result of the error. FIG. 15A shows the error depending on the distance for each different angle, and FIG. 15B shows the error depending on the angle for each different distance. As shown in FIG. 15A, the error occurs at a distance of 50 mm or more, and increases in a substantially proportional relationship as the distance increases. From these measurement results, it can be seen that the error e is approximated by a third-order polynomial with respect to the angle θ and a straight line with respect to the distance L1. Therefore, the approximate expression of the error is as follows.

【0055】e =( a3θ3 + a2θ2 + a1θ +a0)(L1−L0)
+ ( b3θ3 + b2θ2 + b1θ +b0) ただし,L0 = 50mm,
[0055] e = (a3θ 3 + a2θ 2 + a1θ + a0) (L1-L0)
+ (b3θ 3 + b2θ 2 + b1θ + b0) where L0 = 50mm,

【0056】[0056]

【表2】 [Table 2]

【0057】である。Is as follows.

【0058】そこで,フローチャートの工程S16に示さ
れるように,この誤差eから距離L1を補正して正しい座
標(x1,y1)を計算し直すことが好ましい。補正方法は
上記のように誤差の式にしたがって演算することに限定
されず,適当な誤差補正のテーブルを予め作成してお
き,図12のメモリ64内に記録しておき,そのテーブ
ルを参照して補正をおこなってもよい。
Therefore, as shown in step S16 of the flowchart, it is preferable to correct the distance L1 from the error e and recalculate the correct coordinates (x1, y1). The correction method is not limited to the calculation according to the error equation as described above. An appropriate error correction table is created in advance, recorded in the memory 64 of FIG. 12, and the table is referred to. Correction may be performed.

【0059】さらに,図7において,受信ユニット54
が入力面である紙53に対して曲がって固定されると,
受信ユニット54で検出された座標(x1,y1)は,入力
紙面53での座標(X,Y)に対して回転してしまう。そ
こで,受信ユニット54を入力紙53に固定した時に,
この回転角量αを初期値として校正し,座標演算時に座
標変換する必要がある。かかる初期値の設定は,図12
の入力面設定部61により行われる。
Further, in FIG.
Is bent and fixed to the paper 53 as the input surface,
The coordinates (x1, y1) detected by the receiving unit 54 are rotated with respect to the coordinates (X, Y) on the input paper 53. Therefore, when the receiving unit 54 is fixed to the input paper 53,
It is necessary to calibrate the rotation angle amount α as an initial value and perform coordinate conversion at the time of coordinate calculation. The setting of the initial value is shown in FIG.
Is performed by the input surface setting unit 61.

【0060】図16は,かかる座標変換を示す図であ
る。受信ユニット54の二次元座標x−yに対して,一
定の距離ずれて一定の角度αだけずれた入力面の二次元
座標X−Yが示されている。上記の初期値の校正は,入
力ペン4により,紙面上の基準にしたい位置Aとそこか
ら水平な位置B(同じX座標の位置)を指定する。受信ユ
ニット54と入力面設定部61側で2つの位置A,Bの受
信ユニットでの座標 (xa,ya), (xb,yb) が求められ
と,回転角度αは α = arctan( (yb−ya)/(xb−xa) ) で求まる。
FIG. 16 is a diagram showing such coordinate conversion. The two-dimensional coordinates XY of the input surface shifted by a certain angle α with a certain distance from the two-dimensional coordinates xy of the receiving unit 54 are shown. In the calibration of the above initial values, a position A to be used as a reference on the paper and a horizontal position B (a position at the same X coordinate) are designated by the input pen 4. When the coordinates (xa, ya) and (xb, yb) of the two positions A and B at the receiving unit 54 and the input surface setting unit 61 at the receiving unit are obtained, the rotation angle α is α = arctan ((yb− ya) / (xb−xa)).

【0061】従って,受信ユニット54により求められ
た座標(x1,y1)は,次の変換式により入力紙面53上
の座標(X,Y)に変換される(図14中S17)。
Therefore, the coordinates (x1, y1) obtained by the receiving unit 54 are converted into coordinates (X, Y) on the input paper 53 by the following conversion formula (S17 in FIG. 14).

【0062】 X=(x1−xa)×cosα+(y1−ya)×sinα Y=−(x1−xa)×sinα+(y1−ya)×cosα 以上の処理により,入力紙面上の入力ペンの座標(X,
Y)が求められ,表示制御部63を経て表示部52に表
示される。
X = (x1−xa) × cosα + (y1−ya) × sinα Y = − (x1−xa) × sinα + (y1−ya) × cosα By the above processing, the coordinates of the input pen on the input paper surface ( X,
Y) is obtained and displayed on the display unit 52 via the display control unit 63.

【0063】上記の実施の形態例では,入力ペン4に赤
外線LEDを設けているが,受信ユニット54に赤外線発
光素子LEDを設け,入力ペン4に赤外線受光素子PDを設
け,入力ペンが赤外線を受信したら超音波を発信するよ
うにすることもできる。
In the above embodiment, the input pen 4 is provided with an infrared LED. However, the receiving unit 54 is provided with an infrared light emitting element LED, the input pen 4 is provided with an infrared light receiving element PD, and the input pen receives infrared light. It is also possible to transmit an ultrasonic wave upon reception.

【0064】また,上記の実施の形態例では,受信ユニ
ット54に2個の超音波発信器を,入力ペン4に1個の
超音波受信器を設けることもできる。この場合は,2個
の超音波発信が同時に行われないように交互に行えば良
く,先ず,第1の送信器と入力ペンとの距離L1を測定
し,次に第2の送信器と入力ペンとの距離L2を測定し,
位相差は1回目の送信時の位相から2回目の送信時の位相
までの時間から,送信間隔差を減算すれば良い。また,
タイマが特定時間でオーバーフローして剰余が算出でき
るようになっている場合は,送信間隔をタイマのオーバ
ーフロー時間に設定しておけば,長時間測定や減算の必
要はなく,構成は簡単になる。
In the above embodiment, the receiving unit 54 may be provided with two ultrasonic transmitters, and the input pen 4 may be provided with one ultrasonic receiver. In this case, the two ultrasonic waves may be alternately transmitted so that they are not simultaneously transmitted. First, the distance L1 between the first transmitter and the input pen is measured, and then the second transmitter and the input pen are measured. Measure the distance L2 from the pen,
The phase difference may be obtained by subtracting the transmission interval difference from the time from the phase at the first transmission to the phase at the second transmission. Also,
If the timer overflows at a specific time and the remainder can be calculated, setting the transmission interval to the overflow time of the timer eliminates the need for long-term measurement or subtraction, thereby simplifying the configuration.

【0065】図17は,受信ユニット内の受信部の変形
例である。また,図18は,図17の受信部の動作を説
明するタイミングチャート図である。図17の受信部に
は,図13の受信部と比較すると,タイマ70d,70eが追
加されているだけで,それ以外の構成は,図13と同じ
である。
FIG. 17 shows a modification of the receiving section in the receiving unit. FIG. 18 is a timing chart illustrating the operation of the receiving unit in FIG. The receiving unit of FIG. 17 is the same as that of FIG. 13 except that timers 70d and 70e are added as compared with the receiving unit of FIG.

【0066】発明者らが実験したところによると,入力
ペンと受信ユニットとの距離が近いと,受信される超音
波の振幅と距離の関係が複雑になり,図15に示した距
離に比例した補正ができない場合がある。例えば距離5
0mm以下では,誤差を正確に補正することが困難である
ので,図15(A)ではそれ以下の誤差を示していな
い。
According to the experiments performed by the inventors, when the distance between the input pen and the receiving unit is short, the relationship between the amplitude and the distance of the received ultrasonic wave becomes complicated, and is proportional to the distance shown in FIG. Correction may not be possible. For example, distance 5
If the distance is 0 mm or less, it is difficult to correct the error accurately. Therefore, FIG. 15A does not show an error smaller than 0 mm.

【0067】そこで,距離を検出する方法の変形例とし
て,この例では,距離が所定の基準値Lthよりも近い時
は,図18に示すように,受信した超音波SA1,SA2の包
絡線が閾値rt1,rt2を越えた後の零クロスZ1,Z2の時間T4
とT5から距離L1とL2を算出する。距離を基準値Lth以下
に限定すると,超音波の振幅が安定的に大きいために,
包絡線と閾値rt1,rt2との関係で1波長分の誤差が発生
することがなくなる。従って,閾値rt1を越えた最初の
零クロス位置Z1から第1の伝搬時間T4,閾値rt2を越え
た最初の零クロス位置Z2から第2の伝搬時間T5を求め
る。
Therefore, as a modified example of the method of detecting the distance, in this example, when the distance is shorter than the predetermined reference value Lth, the envelope of the received ultrasonic waves SA1 and SA2 is changed as shown in FIG. Time T4 of zero crossings Z1, Z2 after exceeding thresholds rt1, rt2
Then, distances L1 and L2 are calculated from T5. When the distance is limited to the reference value Lth or less, the amplitude of the ultrasonic wave is stably large.
An error of one wavelength does not occur due to the relationship between the envelope and the threshold values rt1 and rt2. Therefore, the first propagation time T4 is obtained from the first zero cross position Z1 exceeding the threshold value rt1, and the second propagation time T5 is obtained from the first zero cross position Z2 exceeding the threshold value rt2.

【0068】上記の時間T4を求めるために,図17の受
信部58では,タイマ70dが,同期パルスである赤外線I
Rの受信からスタート信号により計測を開始し,コンパ
レータ68aが包絡線が閾値rt1を越えるまでゼロクロスコ
ンパレータ69aのストップ信号をマスクし,タイマ70dが
その後のゼロクロス点Z1の検出に応答して,計測を終了
する。同様の方法で,タイマ70eは,もう一方の受信超
音波SA2から,第2の伝搬時間T5を計測する。
In order to obtain the time T4, in the receiving unit 58 shown in FIG.
The measurement is started by the start signal from the reception of R, the comparator 68a masks the stop signal of the zero-cross comparator 69a until the envelope exceeds the threshold rt1, and the timer 70d responds to the detection of the subsequent zero-cross point Z1 to start the measurement. finish. In a similar manner, the timer 70e measures the second propagation time T5 from the other received ultrasonic wave SA2.

【0069】図19は,図17,18の変形例における
座標入力演算部のフローチャート図である。距離L1が基
準値Lth以上の場合は,図14の場合と同様に,工程S13
乃至S16により概略距離L1と高精度の距離差Mとから位
置(x0,y0)を求めて,位置補正により位置(x1,y1)を求
める。距離L1が基準値Lth未満の場合は,入力ペンが受
信ユニットの近くに位置しているので,図18で説明し
た通り,時間T4,T5から位置(x1,y1)を直接求めて,位
置補正は行わない。そして,いずれの方法で求めた場合
でも,受信ユニットから求めた位置(x1,y1)を座標変換
して,入力面の座標(X,Y)を求める。
FIG. 19 is a flowchart of the coordinate input operation unit in a modification of FIGS. If the distance L1 is equal to or longer than the reference value Lth, the process goes to step S13 as in the case of FIG.
Through steps S16 to S16, the position (x0, y0) is obtained from the approximate distance L1 and the highly accurate distance difference M, and the position (x1, y1) is obtained by position correction. When the distance L1 is less than the reference value Lth, the input pen is located near the receiving unit, and as described with reference to FIG. 18, the position (x1, y1) is directly obtained from the times T4 and T5 to correct the position. Is not performed. In any case, the position (x1, y1) obtained from the receiving unit is coordinate-transformed to obtain the coordinates (X, Y) of the input surface.

【0070】尚,位相差T3は通常一回の受信超音波で検
出するが,複数の超音波での位相差T3を求めてそれらを
平均すれば,より位相差T3の精度が向上する。そのため
には,例えば,図17のタイマ70cを特定クロックを計
数するカウンタで構成し,ひとつの受信超音波でそのカ
ウンタの動作を終了させないで,2のq乗個数の超音波分
カウントを継続し,その後当該カウンタの下位q bitを
無視すれば,2q回の平均値を簡単に算出できる。タイ
マ70cをカウンタで構成することにより,複数回の係数
の平均値を簡単に得ることができ,高精度の位相差T3を
取得することができる。
The phase difference T3 is usually detected by one received ultrasonic wave. However, if the phase differences T3 of a plurality of ultrasonic waves are obtained and averaged, the accuracy of the phase difference T3 is further improved. For this purpose, for example, the timer 70c in FIG. 17 is constituted by a counter for counting a specific clock, and the operation of the counter is not terminated by one received ultrasonic wave, but the counting of the ultrasonic power of 2 q is continued. Then, if the lower q bits of the counter are ignored, the average value of 2 q times can be easily calculated. By configuring the timer 70c with a counter, it is possible to easily obtain the average value of the coefficient a plurality of times, and to obtain the highly accurate phase difference T3.

【0071】以上の通り,入力面内の二次元座標値を,
2つの超音波受信器を近接させた受信ユニットであって
も高精度に求めることができる。この原理を利用するこ
とで,三次元空間内の入力デバイスの位置を,コンパク
トな受信ユニットを利用して検出することが可能であ
る。
As described above, the two-dimensional coordinate values in the input plane are
Even a receiving unit in which two ultrasonic receivers are brought close to each other can be obtained with high accuracy. By utilizing this principle, it is possible to detect the position of the input device in a three-dimensional space using a compact receiving unit.

【0072】図20は,三次元マウスに適用した例を示
す図である。図20の例では,超音波発振器77と赤外
線LEDを有する三次元マウス75に対して,ディスプレ
イ52上に三次元マウス75からの超音波を受信する受
信ユニット76が設置される。
FIG. 20 is a diagram showing an example applied to a three-dimensional mouse. In the example of FIG. 20, a receiving unit 76 that receives an ultrasonic wave from the three-dimensional mouse 75 is provided on the display 52 for a three-dimensional mouse 75 having an ultrasonic oscillator 77 and an infrared LED.

【0073】図21は,三次元マウス用の受信ユニット
を示す図である。受信ユニット76は,赤外線を受光す
るフォトダイオードPDと,近接して設けられた3個の超
音波受信機R1,R2,R3とを有する。内部には,二次元の例
と同様に受信部が設けられ,赤外線の同期信号から超音
波受信器R1,R2,R3それぞれが超音波を受信するタイミン
グや,位相差が検出される。更に,受信部が検出した伝
搬時間や時間差にしたがって,三次元座標を求める座標
入力制御部が,受信ユニット76に内蔵,或いはコンピ
ュータにインストールされる。
FIG. 21 is a diagram showing a receiving unit for a three-dimensional mouse. The receiving unit 76 has a photodiode PD that receives infrared rays, and three ultrasonic receivers R1, R2, and R3 that are provided close to each other. Inside, a receiving unit is provided similarly to the two-dimensional example, and the timing at which each of the ultrasonic receivers R1, R2, and R3 receives an ultrasonic wave and the phase difference are detected from the infrared synchronization signal. Further, a coordinate input control unit for obtaining three-dimensional coordinates according to the propagation time and time difference detected by the receiving unit is built in the receiving unit 76 or installed in a computer.

【0074】図22は,三次元マウスの場合の受信部の
例を示す図である。三次元マウスを使用するためには,
マウスの三次元座標を検出する必要がある。前述の概略
距離L1と高精度の位相差Mとから二次元座標を求めたの
と同様に,この例では,受信器R1で受信した超音波SA1
の包絡線から伝搬時間T11をタイマ70aにより求め,それ
から概略距離L1を求める。更に,タイマ70abにより,超
音波SA1,SA2間の位相差T14を求める。この位相差T14を
求めるとき,波長の曖昧さは超音波SA2の伝搬時間T12か
ら求められる概略距離を利用して除去される。更に,タ
イマ70bcにより,超音波SA1,SA3間の位相差T15を求め
る。このときの波長の曖昧さも,超音波SA3の伝搬時間T
13により除去される。位相差T14,T15から,それぞれ音
速を乗じて距離差M1,M2が求められる。
FIG. 22 is a diagram showing an example of a receiving section in the case of a three-dimensional mouse. To use a three-dimensional mouse,
It is necessary to detect the three-dimensional coordinates of the mouse. In this example, similarly to the case where the two-dimensional coordinates are obtained from the approximate distance L1 and the high-precision phase difference M described above, the ultrasonic wave SA1 received by the receiver R1 is used.
The propagation time T11 is obtained by the timer 70a from the envelope of the above, and then the approximate distance L1 is obtained. Further, the phase difference T14 between the ultrasonic waves SA1 and SA2 is obtained by the timer 70ab. When obtaining the phase difference T14, the ambiguity of the wavelength is removed by using the approximate distance obtained from the propagation time T12 of the ultrasonic wave SA2. Further, the phase difference T15 between the ultrasonic waves SA1 and SA3 is obtained by the timer 70bc. The ambiguity of the wavelength at this time also depends on the propagation time T of the ultrasonic SA3.
13 removed. From the phase differences T14 and T15, distance differences M1 and M2 are obtained by multiplying the sound speeds, respectively.

【0075】そして,概略距離L1,距離差M1,M2から,
次の通り入力デバイスの三次元座標(x,y,z)が求めら
れる。この場合,受信器R1,R2及びR1,R3間の距離は共に
pである。
Then, from the approximate distance L1 and the distance differences M1 and M2,
The three-dimensional coordinates (x, y, z) of the input device are obtained as follows. In this case, the distances between the receivers R1, R2 and R1, R3 are both p.

【0076】x2+y2+z2= L12 (x−p)2 + y2 + z2= (L1+M1)2 x2 + (y−p )2 + z2= (L1+M2)2 において,x,y,zについて解けば x = (p2−2 L1 M1−M12)/2 p y = (p2−2 L1 M2−M22)/2 p z = (L12−x2−y21/2 となる。X 2 + y 2 + z 2 = L 1 2 (x−p) 2 + y 2 + z 2 = (L 1 + M 1) 2 x 2 + (y−p) 2 + z 2 = (L 1 + M 2) 2 If y and z are solved, x = (p 2 −2 L1 M1 −M1 2 ) / 2 py = (p 2 −2 L1 M2 −M2 2 ) / 2 pz = (L1 2 −x 2 −y 2 ) 1 / It becomes 2 .

【0077】図22の受信部は,3つの超音波SA1,SA2,
SA3をそれぞれ検出するための入力アンプ,半波整流回
路,コンパレータ,ゼロクロスコンパレータが3セット
設けられ,5つのタイマにより,それぞれの伝搬時間T1
1,T12,T13と,位相差T14,T15とが求められる。そして,
座標入力制御部60により,上記の演算が行われ,三次
元座標が演算される。
The receiving unit shown in FIG. 22 has three ultrasonic waves SA1, SA2,
Three sets of input amplifiers, half-wave rectifier circuits, comparators, and zero-cross comparators for detecting SA3 are provided.
1, T12, T13 and phase differences T14, T15 are obtained. And
The above-described calculation is performed by the coordinate input control unit 60 to calculate three-dimensional coordinates.

【0078】二次元座標の例で説明したとおり,入力デ
バイスまでの距離が小さい場合は,距離に応じた補正が
困難であるので,各超音波受信波の包絡線から距離L1,L
2,L3を求めて三次元座標を求めることが好ましい。入力
デバイスまでの距離が大きい場合は,上記の方法で三次
元座標が求められる。そして,距離,角度に応じて,補
正が加えられる。
As described in the example of the two-dimensional coordinates, when the distance to the input device is small, it is difficult to perform the correction according to the distance.
It is preferable that three-dimensional coordinates be obtained by obtaining 2, L3. When the distance to the input device is large, the three-dimensional coordinates are obtained by the above method. Then, correction is made according to the distance and the angle.

【0079】[第2の実施の形態]超音波を利用した入
力デバイスについて説明した。超音波を利用した入力デ
バイスのうち,超音波利用マウスは,従来の機械式マウ
スのように机上の特別の接触面が必要がなく,また接触
面に当接するボールにほこりがたまる心配もないことで
優れている。しかし,超音波を利用するマウスでは,前
述の通り入力面内の座標位置を利用して,コンピュータ
に座標入力をするので,比較的広い入力面が必要とな
る。また,超音波利用のマウスでは,マウスが空中にあ
る場合も超音波を発信することができ,機械式マウスの
ような机上での相対距離によってコンピュータ画面内の
カーソルを移動させるという操作性を得ることができな
い。
[Second Embodiment] The input device using ultrasonic waves has been described. Among the input devices that use ultrasonic waves, the ultrasonic mouse does not require a special contact surface on the desk unlike a conventional mechanical mouse, and there is no danger of dust accumulating on the ball that contacts the contact surface. Is excellent. However, in a mouse using an ultrasonic wave, as described above, coordinates are input to a computer using the coordinate positions in the input surface, so that a relatively wide input surface is required. In addition, a mouse that uses ultrasonic waves can transmit ultrasonic waves even when the mouse is in the air, providing the operability of moving the cursor in the computer screen according to the relative distance on the desk like a mechanical mouse. Can not do.

【0080】超音波マウスの第2の問題点として,消費
電力の問題がある。超音波マウスは,コンピュータと接
続することなく,赤外線を同期信号として送信し,位置
検出のために超音波を送信する。従って,超音波マウス
側が常に同期信号と超音波を発信するようにすると,マ
ウス内の消費電力が増大して,内蔵される電池の電力が
なくなってしまう。
As a second problem of the ultrasonic mouse, there is a problem of power consumption. The ultrasonic mouse transmits infrared rays as a synchronization signal without connecting to a computer, and transmits ultrasonic waves for position detection. Therefore, if the ultrasonic mouse always transmits the synchronization signal and the ultrasonic wave, the power consumption in the mouse increases, and the power of the built-in battery is lost.

【0081】そこで,第2の実施の形態例における超音
波利用マウスでは,マウスが机上に置かれた状態であっ
て,オペレータがマウスに接触中であることを検出し
て,その間のみ赤外線の同期信号と超音波を一定周期で
送出する。
Therefore, in the mouse using ultrasonic waves according to the second embodiment, it is detected that the mouse is placed on the desk and the operator is in contact with the mouse, and only during that time the infrared synchronization is performed. A signal and an ultrasonic wave are transmitted at a constant cycle.

【0082】図23は,かかる超音波マウスの構成図で
ある超音波マウス80は,本体81の上部に入力用クリ
ックボタン82を有し,本体81の前部に,赤外線LED
83と,超音波発信器84とを有し,内部に駆動回路8
5と電池86とを有する。また,本体81の底部には,
マウスが机上などの平面に置かれた時の自重と,オペレ
ータが接触した時の重さを検出する感圧スイッチ87が
設けられる。感圧スイッチ87は,マウスが平面上に置
かれ,かつオペレータが接触した時にその状態を検出
し,駆動回路に検出信号を与える。
FIG. 23 is a block diagram of such an ultrasonic mouse. An ultrasonic mouse 80 has an input click button 82 at the top of a main body 81, and an infrared LED at the front of the main body 81.
83, and an ultrasonic transmitter 84, and a driving circuit 8 therein.
5 and a battery 86. Also, at the bottom of the main body 81,
A pressure-sensitive switch 87 is provided for detecting the weight of the mouse when placed on a flat surface such as a desk and the weight when the mouse touches the operator. The pressure-sensitive switch 87 detects the state when the mouse is placed on a flat surface and the operator touches the mouse, and supplies a detection signal to the drive circuit.

【0083】図24は,第2の実施の形態における超音
波マウスの内部構成図である。クリックボタンの右ボタ
ン82Rと左ボタン82Lからの信号が駆動回路内のLED駆動
回路89に供給され,それに応答して,右,左ボタンを
検出できるように変調した赤外線が赤外線LED83から
送出される。また,感圧スイッチ87は,前述した状態
を検出すると,タイマ88に検出信号を与える。タイマ
88は,それに応答して,一定周期のトリガ信号をLED
駆動回路89と超音波駆動回路90とに供給し,赤外線
同期信号と超音波が受信ユニットに送出される。赤外線
同期信号も,上記のボタン信号と区別可能に変調された
信号である。
FIG. 24 is an internal configuration diagram of an ultrasonic mouse according to the second embodiment. The signals from the right button 82R and the left button 82L of the click button are supplied to the LED drive circuit 89 in the drive circuit, and in response, infrared rays modulated so that the right and left buttons can be detected are transmitted from the infrared LED 83. . When detecting the above-mentioned state, the pressure-sensitive switch 87 gives a detection signal to the timer 88. In response, the timer 88 outputs a trigger signal with a fixed period to the LED.
The signals are supplied to the driving circuit 89 and the ultrasonic driving circuit 90, and the infrared synchronization signal and the ultrasonic wave are transmitted to the receiving unit. The infrared synchronization signal is also a signal modulated so as to be distinguishable from the button signal.

【0084】図25は,第2の実施の形態における受信
部の構成図である。ここに示した受信部の構成は,図1
3に示した受信部に、復調回路91を追加し,左右のボ
タン入力と超音波の同期信号とを区別できるようになっ
ている。
FIG. 25 is a configuration diagram of a receiving section according to the second embodiment. The configuration of the receiving unit shown in FIG.
A demodulation circuit 91 is added to the receiver shown in FIG. 3 so that left and right button inputs can be distinguished from ultrasonic synchronization signals.

【0085】図26は,超音波マウスの座標検出を説明
する図である。この例では,ノート型パソコン92の表
示部93の上部左端に,超音波受信器R1,R2が設けら
れ,その中央部に赤外線受光素子PDが設けられる。入力
デバイスである赤外線マウスは机上の位置P(Xm,Ym)
に位置している。赤外線マウスは,超音波受信器R1,R2
に対して,三次元座標(x,y,z)のz=Hの面内に常に位置
している。
FIG. 26 is a view for explaining the coordinate detection of the ultrasonic mouse. In this example, the ultrasonic receivers R1 and R2 are provided at the upper left end of the display unit 93 of the notebook personal computer 92, and the infrared light receiving element PD is provided at the center thereof. Infrared mouse, which is an input device, is located on the desk P (Xm, Ym)
It is located in. Infrared mouse, ultrasonic receiver R1, R2
Is always located in the plane of z = H of the three-dimensional coordinates (x, y, z).

【0086】従って,机上の超音波マウスの座標(Xm,Y
m)は,2個の超音波受信器R1,R2までの距離L
1,L2が測定できれば,演算により求めることができ
る。本実施の形態例の超音波マウスは,感圧スイッチに
より机上でオペレータにより操作されている時のみ,赤
外線LEDや超音波発信器が駆動されるので,図26の受
信器R1,R2により,マウスの位置を検出することができ
る。
Therefore, the coordinates (Xm, Y
m) is the distance L between the two ultrasonic receivers R1 and R2.
If 1, L2 can be measured, it can be calculated. In the ultrasonic mouse according to the present embodiment, the infrared LED and the ultrasonic transmitter are driven only when the operator operates the desk with the pressure-sensitive switch. Can be detected.

【0087】図27は,第2の実施の形態におけるカー
ソル位置検出のフローチャート図である。本実施の形態
における超音波マウスは,机上におかれオペレータによ
り接触された時のみ赤外線同期信号と超音波とを一定の
周期で送出する。そして,マウスが机上面上を移動する
移動距離に従って,コンピュータ画面ないのカーソルの
移動を制御する必要がある。
FIG. 27 is a flow chart of the cursor position detection in the second embodiment. The ultrasonic mouse according to the present embodiment transmits an infrared synchronization signal and an ultrasonic wave at a constant cycle only when the ultrasonic mouse is placed on a desk and touched by an operator. Then, it is necessary to control the movement of the cursor on the computer screen according to the moving distance of the mouse moving on the desk surface.

【0088】そこで,図27のフローチャートでは,マ
ウスの机上での移動距離をカーソルの現在位置に加算し
て新たなカーソル位置を求める演算が行われる。更に,
マウスの机上での移動距離であることを検出するため
に,前後の検出位置がマウス内蔵のタイマの周期時間に
対応して検出されたか否かの判断も行われる。
Therefore, in the flowchart of FIG. 27, an operation is performed to obtain the new cursor position by adding the moving distance of the mouse on the desk to the current position of the cursor. Furthermore,
In order to detect that it is the moving distance of the mouse on the desk, it is also determined whether or not the front and rear detection positions have been detected corresponding to the cycle time of the timer built in the mouse.

【0089】図27に示される通り,最初にマウスの初
期位置(Xm,Ym)とカーソルの初期位置(Xc,Yc)とが登
録される(S31)。そして,マウスの感圧スイッチが机
上での操作状態を検出した時に送出される赤外線同期信
号と超音波を受信して,マウスの新しい位置(Xm',Y
m')とが検出される(S32)。この新たなマウスの位置
は,マウスのタイマの一定周期時間に対応するものであ
るか否かが,前回のマウス位置入力から規定時間以内か
否かによりチェックされる(S33)。もし,規定時間以
内であれば,机上で操作された結果マウスの位置が変更
されたと見なして,登録されたカーソル位置(Xc,Yc)
をマウスの相対移動距離(Xm'−Xm,Ym'−Ym)だけ変更
する(S34)。そして,移動後のマウスの位置(Xm',Y
m')が新たな現在位置(Xm,Ym)に置き換えられる(S3
5)。マウスの新たな位置の入力が,前回の入力から規
定時間以内でなければ,そのマウスの移動は,机上での
操作中のものではないと見なされ,マウスの位置の更新
だけが行われる(S35)。
As shown in FIG. 27, first, the initial position (Xm, Ym) of the mouse and the initial position (Xc, Yc) of the cursor are registered (S31). When the mouse's pressure-sensitive switch detects the state of operation on the desk, it receives an infrared synchronization signal and an ultrasonic wave, and receives a new position (Xm ', Y
m ') is detected (S32). Whether or not the new mouse position corresponds to a certain period of time of the mouse timer is checked based on whether or not it is within a specified time from the previous mouse position input (S33). If it is within the specified time, it is considered that the position of the mouse has been changed as a result of operating on the desk, and the registered cursor position (Xc, Yc)
Is changed by the relative movement distance of the mouse (Xm′−Xm, Ym′−Ym) (S34). Then, the mouse position (Xm ', Y
m ') is replaced with the new current position (Xm, Ym) (S3
Five). If the input of the new position of the mouse is not within the specified time from the previous input, it is considered that the movement of the mouse is not being performed on the desk, and only the position of the mouse is updated (S35). ).

【0090】このように制御することで,マウスを空中
で机上のもとの位置に戻すような操作をしても,コンピ
ュータ内のカーソルの位置は変化せず,マウスを机上に
降ろしてから机上で動かした場合の相対距離が,コンピ
ュータ内のカーソル位置の変換に反映される。かかる操
作性は,従来の機械式マウスと同様である。そして,マ
ウスが机上のような水平面上に置かれた状態でオペレー
タにより接触されたことが感圧スイッチで検出され,そ
の時のみ赤外線LEDや超音波発信器を駆動するので,消
費電力を少なくすることができる。
By performing such control, even if the mouse is returned to its original position on the desk in the air, the position of the cursor in the computer does not change. The relative distance when moved with is reflected in the conversion of the cursor position in the computer. Such operability is the same as that of a conventional mechanical mouse. The pressure-sensitive switch detects that the mouse has been placed on a horizontal surface, such as a desk, by the pressure-sensitive switch, and only when this happens, the infrared LED or ultrasonic transmitter is driven, thus reducing power consumption. Can be.

【0091】更に,第2の実施の形態例における超音波
マウスは,マウス側に超音波受信器を設け,2つの超音
波発信器からの超音波を受信して両者の距離を求めるよ
うにしても良い。
Further, the ultrasonic mouse according to the second embodiment is provided with an ultrasonic receiver on the mouse side, receives ultrasonic waves from two ultrasonic transmitters, and obtains a distance between the two. Is also good.

【0092】以上の実施例をまとめると,次の通りであ
る。
The above embodiments can be summarized as follows.

【0093】(付記1)入力面から座標入力をコンピュ
ータに行う座標入力装置において,超音波発信器を有
し,前記入力面内の所望の位置に移動可能な入力デバイ
スと,前記入力面に対して所定の箇所に取り付けられ,
前記入力デバイスの超音波発信器からの超音波を受信す
る少なくとも第1及び第2の超音波受信器を有する固定
ユニットと,前記第1の超音波受信器が受信した超音波
から前記超音波発信器と当該第1の超音波受信器との間
の第1の超音波伝播時間を生成し,前記第1及び第2の
超音波受信器が受信した超音波の位相差を生成する受信
部とを有し,前記第1の超音波伝播時間と前記位相差に
したがって,前記入力デバイスの位置が求められること
を特徴とする座標入力装置。
(Supplementary Note 1) A coordinate input device for inputting coordinates from an input surface to a computer, comprising: an input device having an ultrasonic transmitter and movable to a desired position in the input surface; Is attached to the specified place,
A fixed unit having at least first and second ultrasonic receivers for receiving ultrasonic waves from an ultrasonic transmitter of the input device; and transmitting the ultrasonic waves from the ultrasonic waves received by the first ultrasonic receiver. A receiving unit that generates a first ultrasonic propagation time between the first ultrasonic receiver and the first ultrasonic receiver, and generates a phase difference between the ultrasonic waves received by the first and second ultrasonic receivers; And a position of the input device is obtained according to the first ultrasonic wave propagation time and the phase difference.

【0094】(付記2)付記1において,前記受信部
は,前記受信超音波の包絡線が所定の閾値を越えるタイ
ミングにより,前記第1の超音波伝播時間を生成するこ
とを特徴とする座標入力装置。
(Supplementary Note 2) In the supplementary note 1, the receiving unit generates the first ultrasonic wave propagation time at a timing when an envelope of the received ultrasonic wave exceeds a predetermined threshold. apparatus.

【0095】(付記3)付記1または2において,前記
受信部は,前記第1及び第2の超音波受信器の受信超音
波のゼロクロス点のタイミング差により前記位相差を求
めることを特徴とする座標入力装置。
(Supplementary note 3) In Supplementary note 1 or 2, the receiving unit obtains the phase difference based on a timing difference between zero-cross points of ultrasonic waves received by the first and second ultrasonic receivers. Coordinate input device.

【0096】(付記4)付記1において,前記第1及び
第2の超音波受信器の距離が,前記超音波の半波長以下
に設定されていることを特徴とする座標入力装置。
(Supplementary note 4) The coordinate input device according to supplementary note 1, wherein a distance between the first and second ultrasonic receivers is set to be equal to or less than a half wavelength of the ultrasonic wave.

【0097】(付記5)付記1において,前記第1及び
第2の超音波受信器間の距離pの場合,前記入力面が,
当該2個の超音波受信器を結ぶ直線の中点に垂直な線か
ら角度θ(=θ<90−arctan[(2p/λ)2−1}1/2,但
しλは超音波波長)の範囲内に設けられていることを特
徴とする座標入力装置。
(Supplementary note 5) In Supplementary note 1, in the case of the distance p between the first and second ultrasonic receivers,
An angle θ (= θ <90−arctan [(2p / λ) 2 −1} 1/2 , where λ is the ultrasonic wavelength) is determined from a line perpendicular to the midpoint of the straight line connecting the two ultrasonic receivers. A coordinate input device provided within a range.

【0098】(付記6)付記1において,前記超音波発
信器と第2の前記超音波受信器との間の第2の超音波伝
播時間と,前記第1の超音波伝播時間との時間差にした
がって,前記位相差に前記超音波波長の整数倍の誤差が
加えられることを特徴とする座標入力装置。
(Supplementary note 6) In Supplementary note 1, the time difference between the second ultrasonic wave propagation time between the ultrasonic wave transmitter and the second ultrasonic wave receiver and the first ultrasonic wave propagation time may be calculated. Therefore, an error of an integral multiple of the ultrasonic wavelength is added to the phase difference.

【0099】(付記7)付記1において,前記第1の超
音波伝播時間と超音波速度から求められる第1の距離に
応じて,および/または前記第1及び第2の超音波受信
器を結ぶ線と前記入力デバイスとの角度に応じて,前記
第1の超音波伝播時間から求められる前記第1の距離が
補正されることを特徴とする座標入力装置。
(Supplementary Note 7) In the supplementary note 1, the first and second ultrasonic receivers are connected according to a first distance obtained from the first ultrasonic propagation time and the ultrasonic velocity. The coordinate input device according to claim 1, wherein the first distance obtained from the first ultrasonic wave propagation time is corrected according to an angle between a line and the input device.

【0100】(付記8)付記7において,前記補正は,
前記入力デバイスが前記第1及び第2の超音波受信器か
ら所定の基準距離以上の場合に行われることを特徴とす
る座標入力装置。
(Supplementary note 8) In Supplementary note 7, the correction is
The coordinate input apparatus is performed when the input device is at least a predetermined reference distance from the first and second ultrasonic receivers.

【0101】(付記9)付記1において,前記入力デバ
イスが前記第1及び第2の超音波受信器から所定の基準
距離未満の場合は,前記第1及び第2の超音波受信器の
受信超音波のゼロクロス点のタイミングにより求められ
る第1及び第2の距離にしたがって,前記入力デバイス
の位置が求められ,前記所定の基準距離以上の場合は,
前記第1の超音波伝播時間と前記位相差にしたがって,
前記入力デバイスの位置が求められることを特徴とする
座標入力装置。
(Supplementary note 9) In Supplementary note 1, if the input device is shorter than a predetermined reference distance from the first and second ultrasonic receivers, the reception ultrasonic waves of the first and second ultrasonic receivers may be changed. The position of the input device is determined according to the first and second distances determined based on the timing of the zero-cross point of the sound wave.
According to the first ultrasonic propagation time and the phase difference,
A coordinate input device, wherein a position of the input device is obtained.

【0102】(付記10)入力面から座標入力をコンピ
ュータに行う座標入力装置において,超音波受信器を有
し,前記入力面内の所望の位置に移動可能な入力デバイ
スと,前記入力面に対して所定の箇所に取り付けられ,
前記入力デバイスの超音波受信器に超音波をシーケンシ
ャルに送信する少なくとも第1及び第2の超音波発信器
を有する固定ユニットと,前記第1の超音波発信器から
の送信され前記超音波受信器が受信した超音波から前記
超音波受信器と当該第1の超音波発信器との間の第1の
超音波伝播時間を生成し,前記第1及び第2の超音波発
信器が発信した超音波の位相差を生成する受信部とを有
し,前記第1の超音波伝播時間と前記位相差にしたがっ
て,前記入力デバイスの位置が求められることを特徴と
する座標入力装置。
(Supplementary Note 10) A coordinate input device for inputting coordinates from an input surface to a computer, comprising: an input device having an ultrasonic receiver and movable to a desired position in the input surface; Is attached to the specified place,
A fixed unit having at least first and second ultrasonic transmitters for sequentially transmitting ultrasonic waves to an ultrasonic receiver of the input device; and the ultrasonic receiver transmitted from the first ultrasonic transmitter. Generates a first ultrasonic propagation time between the ultrasonic receiver and the first ultrasonic transmitter from the ultrasonic waves received by the ultrasonic wave generator, and generates the ultrasonic waves transmitted by the first and second ultrasonic transmitters. A coordinate input device, comprising: a receiving unit that generates a phase difference between sound waves; and a position of the input device is obtained according to the first ultrasonic wave propagation time and the phase difference.

【0103】(付記11)入力面から座標入力をコンピ
ュータに行う座標入力装置において,超音波発信器(ま
たは受信器)と赤外線発信器と入力ボタンとが設けられ
た本体と,当該本体の底部に設けられ,本体が水平面上
に置かれた状態でオペレータに触れられたときの圧力を
検出する感圧スイッチとを有し,前記感圧スイッチの圧
力検出に応答して,前記赤外線発信器が所定時間毎に同
期信号を送出し,当該同期信号に同期して前記超音波発
信器(または受信器)が超音波を発信(または受信)し
て,超音波の伝搬時間に従う距離から前記本体の位置が
検出され,前記感圧スイッチが前記圧力を検出した時の
当該本体の位置の移動に従って,前記コンピュータのカ
ーソル位置が更新されることを特徴とする座標入力装
置。
(Supplementary Note 11) In a coordinate input device for inputting coordinates from an input surface to a computer, there is provided a main body provided with an ultrasonic transmitter (or a receiver), an infrared transmitter, and input buttons, and a bottom part of the main body. A pressure-sensitive switch for detecting a pressure when the operator touches the main body in a state where the main body is placed on a horizontal surface. A synchronization signal is transmitted every time, and the ultrasonic transmitter (or receiver) transmits (or receives) the ultrasonic wave in synchronization with the synchronization signal, and the position of the main body is determined from a distance according to the propagation time of the ultrasonic wave. Is detected, and the cursor position of the computer is updated according to the movement of the position of the main body when the pressure-sensitive switch detects the pressure.

【0104】[0104]

【発明の効果】以上,本発明によれば,超音波で信器間
距離を狭くしても正確に入力デバイスの座標を求めるこ
とができ,受信ユニットの配置に自由度が増す。また,
機械式マウスとどうようの操作性を有する超音波マウス
を提供することができる。
As described above, according to the present invention, the coordinates of the input device can be accurately obtained even when the distance between the transmitters is reduced by the ultrasonic wave, and the degree of freedom in the arrangement of the receiving unit is increased. Also,
It is possible to provide an ultrasonic mouse having operability similar to that of a mechanical mouse.

【0105】以上,本発明の保護範囲は,上記の実施の
形態例に限定されるものではなく,特許請求の範囲に記
載された発明とその均等物にまで及ぶものである。
As described above, the scope of protection of the present invention is not limited to the above-described embodiment, but extends to the inventions described in the claims and their equivalents.

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

【図1】従来の超音波の受信タイミングの検出方法を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a conventional method for detecting an ultrasonic reception timing.

【図2】従来の超音波の受信タイミングの検出方法を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a conventional method for detecting an ultrasonic reception timing.

【図3】本実施の形態における三角測量の原理図であ
る。
FIG. 3 is a principle diagram of triangulation in the present embodiment.

【図4】距離差Mの軌跡を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a locus of a distance difference M;

【図5】2つの受信波から伝播時間と位相差を求める方
法を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a method for obtaining a propagation time and a phase difference from two received waves.

【図6】位相差から求められる距離差mの曖昧さの発生
を説明する図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating occurrence of ambiguity in a distance difference m obtained from a phase difference.

【図7】第1の実施の形態例における座標入力装置を示
す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a coordinate input device according to the first embodiment.

【図8】座標入力装置の別の使用例である。FIG. 8 is another usage example of the coordinate input device.

【図9】座標入力装置の別の使用例である。FIG. 9 is another usage example of the coordinate input device.

【図10】ペン型の入力デバイスの構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a pen-type input device.

【図11】受信ユニットの構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram of a receiving unit.

【図12】座標入力制御部の構成図である。FIG. 12 is a configuration diagram of a coordinate input control unit.

【図13】受信ユニット内の受信部のブロック図であ
る。
FIG. 13 is a block diagram of a receiving unit in the receiving unit.

【図14】座標入力制御装置内の入力座標演算部の動作
フローチャート図である。
FIG. 14 is an operation flowchart of an input coordinate calculation unit in the coordinate input control device.

【図15】誤差の測定結果を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a measurement result of an error.

【図16】座標変換を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing coordinate conversion.

【図17】受信ユニット内の受信部の変形例である。FIG. 17 is a modified example of the receiving unit in the receiving unit.

【図18】図17の受信部の動作を説明するタイミング
チャート図である。
18 is a timing chart illustrating the operation of the receiving unit in FIG.

【図19】図17,18の変形例における座標入力演算
部のフローチャート図である。
FIG. 19 is a flowchart of a coordinate input operation unit in a modified example of FIGS.

【図20】三次元マウスに適用した例を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing an example applied to a three-dimensional mouse.

【図21】三次元マウス用の受信ユニットを示す図であ
る。
FIG. 21 is a diagram illustrating a receiving unit for a three-dimensional mouse.

【図22】三次元マウスの場合の受信部の例を示す図で
ある。
FIG. 22 is a diagram illustrating an example of a receiving unit in the case of a three-dimensional mouse.

【図23】第2の実施の形態における超音波マウスの構
成図である。
FIG. 23 is a configuration diagram of an ultrasonic mouse according to the second embodiment.

【図24】第2の実施の形態における超音波マウスの内
部構成図である。
FIG. 24 is an internal configuration diagram of an ultrasonic mouse according to the second embodiment.

【図25】第2の実施の形態における受信部の構成図で
ある。
FIG. 25 is a configuration diagram of a receiving unit according to the second embodiment.

【図26】超音波マウスの座標検出を説明する図であ
る。
FIG. 26 is a diagram illustrating coordinate detection of an ultrasonic mouse.

【図27】第2の実施の形態におけるカーソル位置検出
のフローチャート図である。
FIG. 27 is a flowchart of the cursor position detection in the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4 入力デバイス,入力ペン 17 超音波発信器 18 赤外線LED 54,56 受信ユニット R1,R2 超音波受信器 PD 赤外線受光素子 58 受信部 60 座標入力制御部 61 入力面設定部 62 入力座標演算部 L1,L2 概略距離 M 距離差 80 超音波マウス 81 本体 87 感圧スイッチ Reference Signs List 4 input device, input pen 17 ultrasonic transmitter 18 infrared LED 54, 56 receiving unit R1, R2 ultrasonic receiver PD infrared receiving element 58 receiving unit 60 coordinate input control unit 61 input surface setting unit 62 input coordinate calculation unit L1, L2 Approximate distance M Distance difference 80 Ultrasonic mouse 81 Main body 87 Pressure sensitive switch

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 彰 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 Fターム(参考) 5B068 AA04 BB21 BC03 BD02 BD11 BD17 BD22 BD25 BE08 BE15 CC17 CD05 CD06 5B087 AA02 BC03 BC17 BC31 CC26 CC47 DD02 DD06 DD17  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Akira Fujii 4-1-1, Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa F-term within Fujitsu Limited (Reference) 5B068 AA04 BB21 BC03 BD02 BD11 BD17 BD22 BD25 BE08 BE15 CC17 CD05 CD06 5B087 AA02 BC03 BC17 BC31 CC26 CC47 DD02 DD06 DD17

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】入力面から座標入力をコンピュータに行う
座標入力装置において,超音波発信器を有し,前記入力
面内の所望の位置に移動可能な入力デバイスと,前記入
力面に対して所定の箇所に取り付けられ,前記入力デバ
イスの超音波発信器からの超音波を受信する少なくとも
第1及び第2の超音波受信器を有する固定ユニットと,
前記第1の超音波受信器が受信した超音波から前記超音
波発信器と当該第1の超音波受信器との間の第1の超音
波伝播時間を生成し,前記第1及び第2の超音波受信器
が受信した超音波の位相差を生成する受信部とを有し,
前記第1の超音波伝播時間と前記位相差にしたがって,
前記入力デバイスの位置が求められることを特徴とする
座標入力装置。
1. A coordinate input device for inputting coordinates from an input surface to a computer, comprising: an input device having an ultrasonic transmitter and movable to a desired position in the input surface; And a fixed unit having at least first and second ultrasonic receivers for receiving ultrasonic waves from an ultrasonic transmitter of the input device,
Generating a first ultrasonic propagation time between the ultrasonic transmitter and the first ultrasonic receiver from the ultrasonic wave received by the first ultrasonic receiver; A receiving unit that generates a phase difference between the ultrasonic waves received by the ultrasonic receiver,
According to the first ultrasonic propagation time and the phase difference,
A coordinate input device, wherein a position of the input device is obtained.
【請求項2】請求項1において,前記受信部は,前記受
信超音波の包絡線が所定の閾値を越えるタイミングによ
り,前記第1の超音波伝播時間を生成することを特徴と
する座標入力装置。
2. The coordinate input device according to claim 1, wherein the receiving unit generates the first ultrasonic wave propagation time at a timing when an envelope of the received ultrasonic wave exceeds a predetermined threshold. .
【請求項3】請求項1または2において,前記受信部
は,前記第1及び第2の超音波受信器の受信超音波のゼ
ロクロス点のタイミング差により前記位相差を求めるこ
とを特徴とする座標入力装置。
3. The coordinate system according to claim 1, wherein the receiving unit obtains the phase difference from a timing difference between zero-cross points of ultrasonic waves received by the first and second ultrasonic receivers. Input device.
【請求項4】請求項1において,前記入力デバイスが前
記第1及び第2の超音波受信器から所定の基準距離未満
の場合は,前記第1及び第2の超音波受信器の受信超音
波のゼロクロス点のタイミングにより求められる第1及
び第2の距離にしたがって,前記入力デバイスの位置が
求められ,前記所定の基準距離以上の場合は,前記前記
第1の超音波伝播時間と前記位相差にしたがって,前記
入力デバイスの位置が求められることを特徴とする座標
入力装置。
4. The ultrasonic receiver according to claim 1, wherein said input device is less than a predetermined reference distance from said first and second ultrasonic receivers. The position of the input device is determined according to the first and second distances determined by the timing of the zero-cross point of the above. If the distance is equal to or longer than the predetermined reference distance, the first ultrasonic propagation time and the phase difference are determined. The position of the input device is obtained according to the following.
【請求項5】入力面から座標入力をコンピュータに行う
座標入力装置において,超音波発信器(または受信器)
と赤外線発信器と入力ボタンとが設けられた本体と,当
該本体の底部に設けられ,本体が水平面上に置かれた状
態でオペレータに触れられたときの圧力を検出する感圧
スイッチとを有し,前記感圧スイッチの圧力検出に応答
して,前記赤外線発信器が所定時間毎に同期信号を送出
し,当該同期信号に同期して前記超音波発信器(または
受信器)が超音波を発信(または受信)して,超音波の
伝搬時間に従う距離から前記本体の位置が検出され,前
記感圧スイッチが前記圧力を検出した時の当該本体の位
置の移動に従って,前記コンピュータのカーソル位置が
更新されることを特徴とする座標入力装置。
5. A coordinate input device for inputting coordinates from an input surface to a computer, wherein the ultrasonic transmitter (or receiver) is provided.
And a pressure-sensitive switch provided at the bottom of the main body, the pressure-sensitive switch being provided at the bottom of the main body and detecting pressure when an operator touches the main body while the main body is placed on a horizontal surface. In response to the pressure detection of the pressure-sensitive switch, the infrared transmitter sends out a synchronization signal at predetermined time intervals, and the ultrasonic transmitter (or receiver) emits an ultrasonic wave in synchronization with the synchronization signal. Transmitting (or receiving) the position of the main body from the distance according to the propagation time of the ultrasonic wave, and the cursor position of the computer is changed according to the movement of the position of the main body when the pressure-sensitive switch detects the pressure. A coordinate input device characterized by being updated.
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