JP2002525591A - 圧電素子からの距離を測定するための方法およびシステム - Google Patents
圧電素子からの距離を測定するための方法およびシステムInfo
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Abstract
(57)【要約】
電磁パルス（１４）を圧電体に送信し、該電磁パルスに応答して音響パルス（１４）を発生することによって該圧電体からの距離を測定するための方法およびシステム。該音響パルスは、既知の距離だけ該圧電体から離間した音響センサ（１２）によって検知され、該音響パルスの開始と該音響パルスの受信とのあいだの時間間隔が測定される。該圧電体と音響センサとのあいだの距離は、該測定された時間間隔に既知の音速を乗じることによって計算される。該圧電体を表面に当てて、該音響パルスの変調されたエコー特性が検知されてもよい。これは、検知されるべき複数のスイッチのうちの１つの操作を許す。多数のセンサを用いることによって、スイッチの空間的距離が計算され、特定のスイッチがコンピュータによる使用に適しているが、物理的には接続されていないコンピュータキーボードによって特定されることを許す。
Description
【０００１】 ［発明の分野］ 本発明は音響要素を用いるレンジファインディング(rangefinding)に関する。
【０００２】 ［発明の背景］ 相対的に低い速度による相対的な位置を測定するために音波を採用することが
知られている。かかる技術は、変動することが必要とされる対象毎に音響信号を
送信したり受信したりするために、出力源を必要と位置を測定するために電磁波
（ＥＭ）を採用することも知られている。しかし、空気中を電磁パルスが伝播す
る速度がたいへん高い（約３×１０8ｍｓ-1）ので、電磁波が数百メートルの距
離を進むために要する時間は数マイクロ秒のオーダーである。１メートルの距離
には、数ナノ秒で到達する。かかる時間間隔はきわめて正確でなければならない
。なぜなら、このような小さい時間間隔における瞬間的な誤差でさせ、計算され
た変位の誤差を大きくするからである。
知られている。かかる技術は、変動することが必要とされる対象毎に音響信号を
送信したり受信したりするために、出力源を必要と位置を測定するために電磁波
（ＥＭ）を採用することも知られている。しかし、空気中を電磁パルスが伝播す
る速度がたいへん高い（約３×１０8ｍｓ-1）ので、電磁波が数百メートルの距
離を進むために要する時間は数マイクロ秒のオーダーである。１メートルの距離
には、数ナノ秒で到達する。かかる時間間隔はきわめて正確でなければならない
。なぜなら、このような小さい時間間隔における瞬間的な誤差でさせ、計算され
た変位の誤差を大きくするからである。
【０００３】 数ナノ秒の時間間隔は、比較的複雑な電子および信号処理を用いて正確に測定
され得るが、これは、もちろん測定のコストを増加させる。多くの低コストのア
プリケーションに、結果として生じるコストは、支払えなくなるかもしれない。
され得るが、これは、もちろん測定のコストを増加させる。多くの低コストのア
プリケーションに、結果として生じるコストは、支払えなくなるかもしれない。
【０００４】 ホイッドゥン(Whidden)の米国特許第４，２６４，９７８号明細書は、聴覚監
視装置を位置づけるための装置を開示しており、先行技術のアプローチによる典
型である。市場で入手できるバグ検知器と関連させて使用される付属品は、音響
パルスを送信するためのパルス発生装置を含んでおり、該音響パルスは聴覚監視
装置によって検知され、変調された電磁情報として再び送信される。タイミング
アレンジメント（timing arrangement）および表示装置がパルス発生装置と関連
付けられる。タイマーは音響パルスの発生によって動作が開始される。タイマー
の動作時間は音速の関数である。送信されたパルスを表わす復調信号を受信ない
しは受け取ったときにタイマーを停止するための手段が設けられ、これによって
、表示装置が監視装置までの距離を表示する。かかる装置は、音波が電磁エネル
ギーに変換され、付属品に戻るのにともなう時間が、音響パルスが付属品からバ
グに到達する時間と比べて無視できるものであり、当該タイミングアレンジメン
トによって測定された時間が本質的にバグから付属品までの範囲の関数であると
の事実に基づいている。
視装置を位置づけるための装置を開示しており、先行技術のアプローチによる典
型である。市場で入手できるバグ検知器と関連させて使用される付属品は、音響
パルスを送信するためのパルス発生装置を含んでおり、該音響パルスは聴覚監視
装置によって検知され、変調された電磁情報として再び送信される。タイミング
アレンジメント（timing arrangement）および表示装置がパルス発生装置と関連
付けられる。タイマーは音響パルスの発生によって動作が開始される。タイマー
の動作時間は音速の関数である。送信されたパルスを表わす復調信号を受信ない
しは受け取ったときにタイマーを停止するための手段が設けられ、これによって
、表示装置が監視装置までの距離を表示する。かかる装置は、音波が電磁エネル
ギーに変換され、付属品に戻るのにともなう時間が、音響パルスが付属品からバ
グに到達する時間と比べて無視できるものであり、当該タイミングアレンジメン
トによって測定された時間が本質的にバグから付属品までの範囲の関数であると
の事実に基づいている。
【０００５】 ［発明の要旨］ したがって、本発明の目的は、圧電体からの距離を測定するための低コストの
方法およびシステムを提供することである。
方法およびシステムを提供することである。
【０００６】 この目的は、本発明による圧電体からの距離を測定するための方法であって、 （ａ）電磁パルスを前記圧電体に送信して、該電磁パルスに応答して音響パルス
を発生し、 （ｂ）前記圧電体から未知の距離だけ離間している音響センサによって音響パル
スを検知し、 （ｃ）該電磁パルスの開始と該電磁パルスの受け取りとのあいだの時間間隔を測
定し、 （ｄ）前記圧電体と音響センサとのあいだの距離を測定し、測定された時間間隔
と音速とを乗じ てなる方法によって達成される。
を発生し、 （ｂ）前記圧電体から未知の距離だけ離間している音響センサによって音響パル
スを検知し、 （ｃ）該電磁パルスの開始と該電磁パルスの受け取りとのあいだの時間間隔を測
定し、 （ｄ）前記圧電体と音響センサとのあいだの距離を測定し、測定された時間間隔
と音速とを乗じ てなる方法によって達成される。
【０００７】 さらに、前記圧電体を表面に当てると音響パルスの変調されたエコー特性を上
昇させることが見出された。これは、圧電体または該圧電体を支持しているキャ
リヤによって表面接触を特定ないしは確認するために本発明にしたがって利用さ
れる。たとえば、圧電体は人の指に取りつけられてもよく、この場合、接触また
は押しボタンの操作が遠隔の音響センサによって受信された音響パルスのエコー
特性の変化によって検知され得る。
昇させることが見出された。これは、圧電体または該圧電体を支持しているキャ
リヤによって表面接触を特定ないしは確認するために本発明にしたがって利用さ
れる。たとえば、圧電体は人の指に取りつけられてもよく、この場合、接触また
は押しボタンの操作が遠隔の音響センサによって受信された音響パルスのエコー
特性の変化によって検知され得る。
【０００８】 本発明によるアプローチは、このようにタイマーを開始させる電磁パルスの発
生を必要としており、圧電体に当ったときにほとんど瞬時に音響パルスを生成す
る。圧電体自体は完全に受動的であってよく、取り付けに適した小さいユニット
として設けることができ、この場合、空間が尊重され、メンテナンスを必要とし
ない。これに対して叙上の米国特許第４，２６４，９７８号明細書は、音響パル
ス発生装置が能動的であり、外部の出力源を必要とする。このため、その複雑さ
およびコストと、もっとも重要な大きさを増大し、小型化に追随できない。これ
は、本発明が向けられた変化される適用（とくに、以下に詳細に説明するように
、使用者の指先に音響発生装置が設けられる適用）への使用に向かない。
生を必要としており、圧電体に当ったときにほとんど瞬時に音響パルスを生成す
る。圧電体自体は完全に受動的であってよく、取り付けに適した小さいユニット
として設けることができ、この場合、空間が尊重され、メンテナンスを必要とし
ない。これに対して叙上の米国特許第４，２６４，９７８号明細書は、音響パル
ス発生装置が能動的であり、外部の出力源を必要とする。このため、その複雑さ
およびコストと、もっとも重要な大きさを増大し、小型化に追随できない。これ
は、本発明が向けられた変化される適用（とくに、以下に詳細に説明するように
、使用者の指先に音響発生装置が設けられる適用）への使用に向かない。
【０００９】 本発明は、既知の距離だけ置き換えられた２または３以上の音響センサの使用
をも意図しており、それぞれ、個々の時間間隔で個々の音響パルスを受信する。
圧電体のそれぞれの音響センサまでの距離を決定することによって、当該圧電体
の二次元または三次元における実際の位置が、音響受信器に依存して計算されて
もよい。
をも意図しており、それぞれ、個々の時間間隔で個々の音響パルスを受信する。
圧電体のそれぞれの音響センサまでの距離を決定することによって、当該圧電体
の二次元または三次元における実際の位置が、音響受信器に依存して計算されて
もよい。
【００１０】 本発明の第２の側面によれば、圧電体からの距離を測定するためのシステムが
提供され、該システムは、 電磁パルスを発生するための電磁トランスミッタと、 前記音響パルスを検知するための圧電体から離間された音響センサと、 前記音響センサと、電磁パルスの開始と電磁パルスの受信とのあいだの時間間隔
を測定するための電磁トランスミッタとに接続されたタイマーと、 圧電体と音響センサとのあいだの距離を計算し、測定された時間に音速を乗じる
ために、タイマーに接続された処理ユニット とを備えており、 前記圧電体が前記電磁パルスの１つを受け取って、該電磁パルスの１つに応答し
て音響パルスを発生するための電磁受信器に接続されてなるものである。
提供され、該システムは、 電磁パルスを発生するための電磁トランスミッタと、 前記音響パルスを検知するための圧電体から離間された音響センサと、 前記音響センサと、電磁パルスの開始と電磁パルスの受信とのあいだの時間間隔
を測定するための電磁トランスミッタとに接続されたタイマーと、 圧電体と音響センサとのあいだの距離を計算し、測定された時間に音速を乗じる
ために、タイマーに接続された処理ユニット とを備えており、 前記圧電体が前記電磁パルスの１つを受け取って、該電磁パルスの１つに応答し
て音響パルスを発生するための電磁受信器に接続されてなるものである。
【００１１】 前記圧電体は、受け取られた電磁エネルギーによって通電される受動ユニット
であってもよく、これによって小型化を許す。プロセシングユニットはパーソナ
ルコンピュータであってよく、音響センサはマイクロフォンでよいが、この場合
、コンピュータマイクロフォンによって構成されると、コストを低減するので好
ましい。
であってもよく、これによって小型化を許す。プロセシングユニットはパーソナ
ルコンピュータであってよく、音響センサはマイクロフォンでよいが、この場合
、コンピュータマイクロフォンによって構成されると、コストを低減するので好
ましい。
【００１２】 コンピュータキーボードには、たとえばコンピュータ監視装置に取り付けられ
た、互いに離間した１対の音響センサによってキーボードの当初の位置の空間的
位置を決定するために、その対角線状に対向する位置において１対の圧電素子が
設けられてもよい。指に取り付けられた圧電素子を有するオペレータがキーボー
ドのキーの１つを押圧すると、変調されたエコー特性を有する音響パルスが生成
されるが、これはキーが操作されたとの表示として機能する。同時に実際に押し
下げられたキーは、前記音響パルスに対して互いに離間された２つの音響センサ
のあいだを三角測量で決定することによってキーボードの当初の位置に対するオ
ペレータの指の空間的な位置を決定され得る。これは、コンピュータに物理的に
取りつけられないキーボードの使用を許す。
た、互いに離間した１対の音響センサによってキーボードの当初の位置の空間的
位置を決定するために、その対角線状に対向する位置において１対の圧電素子が
設けられてもよい。指に取り付けられた圧電素子を有するオペレータがキーボー
ドのキーの１つを押圧すると、変調されたエコー特性を有する音響パルスが生成
されるが、これはキーが操作されたとの表示として機能する。同時に実際に押し
下げられたキーは、前記音響パルスに対して互いに離間された２つの音響センサ
のあいだを三角測量で決定することによってキーボードの当初の位置に対するオ
ペレータの指の空間的な位置を決定され得る。これは、コンピュータに物理的に
取りつけられないキーボードの使用を許す。
【００１３】 ［図面の簡単な説明］ 本発明を理解し、本発明が実際にどのように実施されるのかを知るために、本
発明の好ましい実施例について添付図面を参照しながら以下に述べるが、この例
に限定されることはない。
発明の好ましい実施例について添付図面を参照しながら以下に述べるが、この例
に限定されることはない。
【００１４】 図１および２は本発明による圧電体からの距離を測定するための方法の操作の
原理を図解した図であり、 図３は本発明による方法に関連した主な操作工程を示すフローダイアグラムで
あり、 図４は２以上の音響センサを用いて圧電体の空間的な位置を決定するための三
角測量の使用を示す概略説明図であり、 図５はコンピュータキーボードにおける本発明の使用を図解した図であり、 図６は相互作用する本における本発明の使用を図解した図であり、 図７はコンピュータタッチスクリーンにおける本発明の使用を図解した図であ
る。
原理を図解した図であり、 図３は本発明による方法に関連した主な操作工程を示すフローダイアグラムで
あり、 図４は２以上の音響センサを用いて圧電体の空間的な位置を決定するための三
角測量の使用を示す概略説明図であり、 図５はコンピュータキーボードにおける本発明の使用を図解した図であり、 図６は相互作用する本における本発明の使用を図解した図であり、 図７はコンピュータタッチスクリーンにおける本発明の使用を図解した図であ
る。
【００１５】 ［好ましい実施例の詳細な説明］ 図１から３は、指示装置１１の先端によって示された圧電体１０と音響センサ
１２とのあいだの距離を測定するための本発明の原理を示している。電磁エミッ
タ１３は、圧電体１０に当り、音響パルス１５として該圧電体に反射される電磁
パルス１４を送信する。音響パルス１５は回析し、音響センサ１２によって検知
される。電磁エミッタ１３を同期させることによって、電磁パルス１４の発生の
時間が測定されてもよい。電磁パルスが光速（３×１０8ｍｓ-1）で伝播するの
で、小さい距離のあいだを電磁パルスが音響センサ１２に到達するのに要する時
間は無視できる。一方、結果的に生じる音響パルス１５は３００ｍｓ-1に等しい
音速で伝播し、これは、電磁パルスの速度より１００万倍遅い。したがって、電
磁パルスの発生時間は、音響パルスの発生時間と実質的に一致する。電磁パルス
１４の発生から開始している、音響パルス１５が音響センサ１２に到達するのに
要する時間Ｔは、すべての実際的な目的に対して、音響パルス１５が圧電体１０
から音響センサ１２まで進むのに要する時間である。
１２とのあいだの距離を測定するための本発明の原理を示している。電磁エミッ
タ１３は、圧電体１０に当り、音響パルス１５として該圧電体に反射される電磁
パルス１４を送信する。音響パルス１５は回析し、音響センサ１２によって検知
される。電磁エミッタ１３を同期させることによって、電磁パルス１４の発生の
時間が測定されてもよい。電磁パルスが光速（３×１０8ｍｓ-1）で伝播するの
で、小さい距離のあいだを電磁パルスが音響センサ１２に到達するのに要する時
間は無視できる。一方、結果的に生じる音響パルス１５は３００ｍｓ-1に等しい
音速で伝播し、これは、電磁パルスの速度より１００万倍遅い。したがって、電
磁パルスの発生時間は、音響パルスの発生時間と実質的に一致する。電磁パルス
１４の発生から開始している、音響パルス１５が音響センサ１２に到達するのに
要する時間Ｔは、すべての実際的な目的に対して、音響パルス１５が圧電体１０
から音響センサ１２まで進むのに要する時間である。
【００１６】 時間Ｔおよび音速Ｖが既知であるので、圧電体１０と音響センサ１２とのあい
だの距離Ｄは、つぎの式にしたがって決定され得る。
だの距離Ｄは、つぎの式にしたがって決定され得る。
【００１７】 Ｄ＝ｖ×Ｔ （１） 電磁エミッタ１３によって発生された電磁（ＥＭ）波は、強いことが好ましい
が、当該電磁波は必ずしも長い距離を進む必用はない。したがって、ＥＭ波は近
接電磁界を用いるか、または結合されたアンテナによって生成され得る。
が、当該電磁波は必ずしも長い距離を進む必用はない。したがって、ＥＭ波は近
接電磁界を用いるか、または結合されたアンテナによって生成され得る。
【００１８】 もし、トランスミッタがインダクタであれば、トランスミッタは強い伝送を達
成するために高い振動電圧により引き出され得る。該インダクタは高いインダク
タンスと低いキャパシタンスを有し、非遮蔽であるのが好ましい。より強い送信
のために、インダクタは高い振幅の信号を生成する回路によって駆動されてもよ
く、あるいはインダクタの過渡特性を利用する生成回路であるスパイクによって
、すなわち駆動電流をインダクタおよびそれによって達成される高いｄＩ／ｄｔ
（ここに、Ｉは電流）と、高い誘導電圧Ｌ＊ｄＩ／ｄｔとに切り替えることによ
って駆動され得る。インダクタは、効果を促進するために直列または並列で用い
られるか、または異なる方向に並べられることができ、幾何学的にカバーする。
成するために高い振動電圧により引き出され得る。該インダクタは高いインダク
タンスと低いキャパシタンスを有し、非遮蔽であるのが好ましい。より強い送信
のために、インダクタは高い振幅の信号を生成する回路によって駆動されてもよ
く、あるいはインダクタの過渡特性を利用する生成回路であるスパイクによって
、すなわち駆動電流をインダクタおよびそれによって達成される高いｄＩ／ｄｔ
（ここに、Ｉは電流）と、高い誘導電圧Ｌ＊ｄＩ／ｄｔとに切り替えることによ
って駆動され得る。インダクタは、効果を促進するために直列または並列で用い
られるか、または異なる方向に並べられることができ、幾何学的にカバーする。
【００１９】 圧電体１０は圧電材料（フィルム／セラミックなど）から構成され、送信およ
び受信に対して異なる周波数応答を有している。圧電材料は、共振周波数におい
てもっとも強く送信する。ＥＭ放射は受信アンテナによって受信されるが、該受
信アンテナは小型ユニット用の単なるインダクタであり得る、あるいは受動的な
圧電素子を駆動するために充分なエネルギーを受け取る巻コイルのいかなる形態
であってよい。かかるコイルアンテナは、その大きさを増加させることなく圧電
素子に設けられ得る。圧電体１０は、典型的には、容量性の電気的な挙動を示す
ものの、アンテナは顕著に誘導的である。アンテナおよび圧電材料は、接続され
たときに共振回路を形成し、この効果は回路の効率をするために利用される。す
なわち、与えられたＥＭ放射のための音響出力を最大にするために利用される。
そのうえ、受け取られたエネルギーは、外部出力源を必要とせずにエネルギーを
圧電材料に供給するために用いられてもよい。受け取られたＥＭ放射から必用な
エネルギーを得るための技術は、非接触のスマートカード産業（smart card ind
ustry）において用いられており、たとえば、本明細書に参考に取り入れたベー
シャンら（Bashan et al）の米国特許第５，２４１，１６０号明細書に記載され
ている。
び受信に対して異なる周波数応答を有している。圧電材料は、共振周波数におい
てもっとも強く送信する。ＥＭ放射は受信アンテナによって受信されるが、該受
信アンテナは小型ユニット用の単なるインダクタであり得る、あるいは受動的な
圧電素子を駆動するために充分なエネルギーを受け取る巻コイルのいかなる形態
であってよい。かかるコイルアンテナは、その大きさを増加させることなく圧電
素子に設けられ得る。圧電体１０は、典型的には、容量性の電気的な挙動を示す
ものの、アンテナは顕著に誘導的である。アンテナおよび圧電材料は、接続され
たときに共振回路を形成し、この効果は回路の効率をするために利用される。す
なわち、与えられたＥＭ放射のための音響出力を最大にするために利用される。
そのうえ、受け取られたエネルギーは、外部出力源を必要とせずにエネルギーを
圧電材料に供給するために用いられてもよい。受け取られたＥＭ放射から必用な
エネルギーを得るための技術は、非接触のスマートカード産業（smart card ind
ustry）において用いられており、たとえば、本明細書に参考に取り入れたベー
シャンら（Bashan et al）の米国特許第５，２４１，１６０号明細書に記載され
ている。
【００２０】 圧電材料は、電気的および機械的な仕様のみならず変化に富んだ材料の特徴を
有している。材料を選択する際、電気的および機械的効率と周波数の関数として
挙動は、その容量と共に考慮されなければならない。
有している。材料を選択する際、電気的および機械的効率と周波数の関数として
挙動は、その容量と共に考慮されなければならない。
【００２１】 音響センサ１２は受信回路（図示されず）を含んでおり、該受信回路は、トラ
ンスミッタから受信され得るＥＭ効果を除去するために遮蔽されることが好まし
い。信号が受信されたのちに、その開始時間が測定される。信号の期間が長いほ
ど、その移送を検知することが容易である。しかし、信号の開始および終了の時
間は主たる関心事であるので、受信器が各部位を一意的に特定ないしは確認して
読み込めるように、あるいはそれに加えるか、もしくは別々に信号の位相情報が
用いられるように、期間および遅延を変化する連続する部分を有する間欠的な信
号を生成することができる。
ンスミッタから受信され得るＥＭ効果を除去するために遮蔽されることが好まし
い。信号が受信されたのちに、その開始時間が測定される。信号の期間が長いほ
ど、その移送を検知することが容易である。しかし、信号の開始および終了の時
間は主たる関心事であるので、受信器が各部位を一意的に特定ないしは確認して
読み込めるように、あるいはそれに加えるか、もしくは別々に信号の位相情報が
用いられるように、期間および遅延を変化する連続する部分を有する間欠的な信
号を生成することができる。
【００２２】 音響センサは異なる共振周波数をもつことができるので、多数のセンサを用い
れば、センサの反応は顕著になり得るであろう。当該技術において周知であるが
、この効果はコンデンサのような異なる回路要素を用いてインピーダンス整合お
よびフィルタによって達成され得る。
れば、センサの反応は顕著になり得るであろう。当該技術において周知であるが
、この効果はコンデンサのような異なる回路要素を用いてインピーダンス整合お
よびフィルタによって達成され得る。
【００２３】 図３は、既知の期間の短いクロックパルスを出すための水晶などの正確な基準
時間を採用している電子タイマーの原理を示している。電磁パルスが発生される
と、タイマーはリセットされ、Ｔは零に等しくなる。それぞれのクロックパルス
について、周波数およびエネルギー特性にしたがって、受け取られた信号が分析
戻されて、戻された信号が受け取られたかを決定し、もしそうであれば、受信の
正確な時間を決定する。もし信号が検知されないと、測定された時間間隔Ｔはク
ロックパルスΔＴだけ増加する。音響センサ１２による音響パルスの受信は、閾
値比較器（threshold comparator）によって検知され、Ｔの最新の値が式（１）
において置き換えられて、距離Ｄを出す。タイマーとプロセッサは、適切にプロ
グラムされたコンピュータ／マイクロコントローラによって構成されてもよい。
時間を採用している電子タイマーの原理を示している。電磁パルスが発生される
と、タイマーはリセットされ、Ｔは零に等しくなる。それぞれのクロックパルス
について、周波数およびエネルギー特性にしたがって、受け取られた信号が分析
戻されて、戻された信号が受け取られたかを決定し、もしそうであれば、受信の
正確な時間を決定する。もし信号が検知されないと、測定された時間間隔Ｔはク
ロックパルスΔＴだけ増加する。音響センサ１２による音響パルスの受信は、閾
値比較器（threshold comparator）によって検知され、Ｔの最新の値が式（１）
において置き換えられて、距離Ｄを出す。タイマーとプロセッサは、適切にプロ
グラムされたコンピュータ／マイクロコントローラによって構成されてもよい。
【００２４】 前述の記載において、唯一の音響センサが採用されるなら、圧電体は、音響セ
ンサにおいて中心を有し、測定される距離Ｄに等しい半径を有する円内のどこに
でも存在することができる。実際には、音響センサに対する圧電体の空間的な位
置を決定するために、２または３以上の互いに離間され、定義された原点に対す
る空間内の既知の位置を有する音響センサが採用されなければならない。各音響
センサからの圧電体の個々の距離を測定することによって、定義された原点に対
する圧電体の空間的位置が三角測量によって計算され得る。
ンサにおいて中心を有し、測定される距離Ｄに等しい半径を有する円内のどこに
でも存在することができる。実際には、音響センサに対する圧電体の空間的な位
置を決定するために、２または３以上の互いに離間され、定義された原点に対す
る空間内の既知の位置を有する音響センサが採用されなければならない。各音響
センサからの圧電体の個々の距離を測定することによって、定義された原点に対
する圧電体の空間的位置が三角測量によって計算され得る。
【００２５】 図４は音響センサの１つに対する圧電体の空間的位置を決定するために、１対
の互いに離間された音響センサの使用を概略示している。円２０は第１の音響セ
ンサにおいて中心をもち、該第１の音響センサ２１からの圧電体の範囲に等しい
半径Ｒ１を有している。よって、圧電体は円２０上のどこに存在してもよい。同
様に、円２２は第２の音響センサ２３において中心をもち、該第２の音響センサ
２３からの圧電体の範囲に等しい半径Ｒ２を有している。よって、圧電体は円２
２上のどこに存在してもよい。したがって、圧電体は、２つの円２０および２２
の交点に存在しなければならない。
の互いに離間された音響センサの使用を概略示している。円２０は第１の音響セ
ンサにおいて中心をもち、該第１の音響センサ２１からの圧電体の範囲に等しい
半径Ｒ１を有している。よって、圧電体は円２０上のどこに存在してもよい。同
様に、円２２は第２の音響センサ２３において中心をもち、該第２の音響センサ
２３からの圧電体の範囲に等しい半径Ｒ２を有している。よって、圧電体は円２
２上のどこに存在してもよい。したがって、圧電体は、２つの円２０および２２
の交点に存在しなければならない。
【００２６】 図４がきわめて概略的であり、圧電体の２−ｄ（ないしは二次元）位置が、音
響センサおよび圧電体の中心を含む面内で決定されることは明らかであろう。実
際には、各音響センサは音響センサ内に中心をもち、圧電体の測定された距離に
等しい半径を有する球を構成している。圧電体の実際の空間的位置は、固定され
た原点に対する既知の中心を有する３つの互いに離間された音響センサから引き
出された少なくとも３つの球の共通の交点によって決定されなければならない。
響センサおよび圧電体の中心を含む面内で決定されることは明らかであろう。実
際には、各音響センサは音響センサ内に中心をもち、圧電体の測定された距離に
等しい半径を有する球を構成している。圧電体の実際の空間的位置は、固定され
た原点に対する既知の中心を有する３つの互いに離間された音響センサから引き
出された少なくとも３つの球の共通の交点によって決定されなければならない。
【００２７】 図５は対角線状に対向する１対の圧電素子２６および２７を有するコンピュー
タキーボード２５を示している。適切な電磁エミッタ（図示されず）から引き出
された電磁パルスは、個々の音響パルスを反射するために圧電素子２６および２
７に向けられている。１対の互いに離間された音響センサ２９および３０が、た
とえば、音響パルスを受け取り、それによってキーボードの原点２８の空間的位
置が決定されるためのコンピュータ監視装置３１に設けられる。キーボード２５
には、Ｑ、Ｗ、Ｅ、Ｒ、ＴおよびＹだけが示されているが、複数のキーが設けら
れており、それぞれのキーは原点２８から空間的に既知の距離においてキーボー
ド２５に取りつけられている。
タキーボード２５を示している。適切な電磁エミッタ（図示されず）から引き出
された電磁パルスは、個々の音響パルスを反射するために圧電素子２６および２
７に向けられている。１対の互いに離間された音響センサ２９および３０が、た
とえば、音響パルスを受け取り、それによってキーボードの原点２８の空間的位
置が決定されるためのコンピュータ監視装置３１に設けられる。キーボード２５
には、Ｑ、Ｗ、Ｅ、Ｒ、ＴおよびＹだけが示されているが、複数のキーが設けら
れており、それぞれのキーは原点２８から空間的に既知の距離においてキーボー
ド２５に取りつけられている。
【００２８】 コンピュータのオペレータは、自分の指３３の１つに取りつけられた圧電素子
３２を有し、その結果、指３３の音響センサ２９および３０に対する空間的位置
が測定され得る。同様に、音響センサ２９および３０に対するキーボード２５の
原点２８の位置が測定され得る。キーボード２５の原点２８に対する指３３の相
対的な位置は、これによって計算され、指３３にもっとも近いキーが決定される
。キーが押圧されると、音響センサ２９および３０によって発生された音響パル
スは、指３３にもっとも近いと特定されたキーが操作されたことの表示として機
能する変調されたエコー特性が加えられる。
３２を有し、その結果、指３３の音響センサ２９および３０に対する空間的位置
が測定され得る。同様に、音響センサ２９および３０に対するキーボード２５の
原点２８の位置が測定され得る。キーボード２５の原点２８に対する指３３の相
対的な位置は、これによって計算され、指３３にもっとも近いキーが決定される
。キーが押圧されると、音響センサ２９および３０によって発生された音響パル
スは、指３３にもっとも近いと特定されたキーが操作されたことの表示として機
能する変調されたエコー特性が加えられる。
【００２９】 同じ技術は、等しく、マウス、ジョイスティック、ポイントデバイスなどの他
のコンピュータ入力デバイスに適用されてもよい。電磁パルスは、外部のエミッ
タを有することなく直接コンピュータから引き出されてもよい。なぜなら、すべ
てのコンピュータおよびコンピュータ部品は、ある量の漂遊電磁放射を発生する
か、または電磁放射は蛍光灯などのすべての一般的な電気器具によって生成され
ることができ、これによって電磁パルスの外部トランスミッタを設ける必要性を
回避している。漂遊電磁放射の特性は制御されることができ、プログラムされる
ことができ、コンピュータ、コンピュータスクリーン、およびコンピュータプロ
セッサに接続されたスピーカの場合、該電磁特性は命令を出し、省出力モードを
変更して制御され得る。これらの場合、位置決めをともなわない一般的な適用に
おいて、ＥＭは制御／ダウンロードの目的のための情報を含んでいる。
のコンピュータ入力デバイスに適用されてもよい。電磁パルスは、外部のエミッ
タを有することなく直接コンピュータから引き出されてもよい。なぜなら、すべ
てのコンピュータおよびコンピュータ部品は、ある量の漂遊電磁放射を発生する
か、または電磁放射は蛍光灯などのすべての一般的な電気器具によって生成され
ることができ、これによって電磁パルスの外部トランスミッタを設ける必要性を
回避している。漂遊電磁放射の特性は制御されることができ、プログラムされる
ことができ、コンピュータ、コンピュータスクリーン、およびコンピュータプロ
セッサに接続されたスピーカの場合、該電磁特性は命令を出し、省出力モードを
変更して制御され得る。これらの場合、位置決めをともなわない一般的な適用に
おいて、ＥＭは制御／ダウンロードの目的のための情報を含んでいる。
【００３０】 電磁送信器ないしはトランスミッタがタイミングユニットに結合されていない
これらの場合に、電磁パルスを検知し、電磁パルスの開始時刻（Ｔは零である）
を確立するための検知器が設けられなければならない。
これらの場合に、電磁パルスを検知し、電磁パルスの開始時刻（Ｔは零である）
を確立するための検知器が設けられなければならない。
【００３１】 図６は、圧電素子３６および３７を有する所定の領域をもち、読者が自分の指
３８（ポイントデバイスを構成している）でクリックして、聴覚／視覚応答を得
ることができる相互対話形の本または雑誌３５を示している。たとえば、ユーザ
は、読んでいる論文のコマーシャルをクリックすると、彼のパーソナルコンピュ
ータは広告主のウェブページに入り、自分のＰＤＡにより多くの情報をビデオに
表示したり、ダウンロードする。かかる本または雑誌には、２または３以上の圧
電素子３９、４０および４１が設けられており、好ましくは、本のカバーのエッ
ジまたは背中部に沿って離間されている。読者は自分の指の先端に圧電素子４２
を装着している。読者が本、または近くのＰＣ／ＰＤＡのある位置に触れると、
読者のポイント位置が、本発明による局所化の技術を用いて測定される。
３８（ポイントデバイスを構成している）でクリックして、聴覚／視覚応答を得
ることができる相互対話形の本または雑誌３５を示している。たとえば、ユーザ
は、読んでいる論文のコマーシャルをクリックすると、彼のパーソナルコンピュ
ータは広告主のウェブページに入り、自分のＰＤＡにより多くの情報をビデオに
表示したり、ダウンロードする。かかる本または雑誌には、２または３以上の圧
電素子３９、４０および４１が設けられており、好ましくは、本のカバーのエッ
ジまたは背中部に沿って離間されている。読者は自分の指の先端に圧電素子４２
を装着している。読者が本、または近くのＰＣ／ＰＤＡのある位置に触れると、
読者のポイント位置が、本発明による局所化の技術を用いて測定される。
【００３２】 詳しくいうと、電磁トランスミッタ４３はすべての圧電素子に電磁パルスを送
信し、少なくとも１つの音響センサ４４に中継される個々の音響パルスを発生す
る。プロセッサ４５は電磁トランスミッタ４３と音響センサ４４とに結合され、
音響センサ４４からそれぞれの圧電素子までの個々の距離が、叙上のように計算
される。圧電素子３９、４０および４１は本の境界を規定するための基準点とし
て機能する。圧電素子４２が圧電素子３６または３７のいずれか１つと接触する
と、プロセッサ４５は音響センサ４４から圧電素子３６または３７までの距離が
等しいと決定する。これは、ユーザの指３８が規定された領域内にあることを示
している。プロセッサ４５に結合された音声ユニット４６は、予め記録されたメ
ッセージまたはメロディーを音声化し、該音声ユニット４６に結合されたラウド
スピーカ４７を介して再生する。同様に、予め記録されたビデオメッセージは表
示ユニット（図示されず）に表示されてもよい。
信し、少なくとも１つの音響センサ４４に中継される個々の音響パルスを発生す
る。プロセッサ４５は電磁トランスミッタ４３と音響センサ４４とに結合され、
音響センサ４４からそれぞれの圧電素子までの個々の距離が、叙上のように計算
される。圧電素子３９、４０および４１は本の境界を規定するための基準点とし
て機能する。圧電素子４２が圧電素子３６または３７のいずれか１つと接触する
と、プロセッサ４５は音響センサ４４から圧電素子３６または３７までの距離が
等しいと決定する。これは、ユーザの指３８が規定された領域内にあることを示
している。プロセッサ４５に結合された音声ユニット４６は、予め記録されたメ
ッセージまたはメロディーを音声化し、該音声ユニット４６に結合されたラウド
スピーカ４７を介して再生する。同様に、予め記録されたビデオメッセージは表
示ユニット（図示されず）に表示されてもよい。
【００３３】 当該本の特別な領域は、カラーまたはアイコンによってマークされることがで
きるが、これは同該領域が「クリックし得る」ことを意味する。異なる頁に類似
のｘ−ｙ軸を有する位置は、特定することが難しい（ソフトカバーの本の場合が
これにあたる。なぜなら、ソフトカバーの本は曲げることができ、ユニットの相
対的な位置が変化するからである）。したがって、異なる頁のこれらの位置でさ
え、離間されるべきである。類似の方法を用いて、ページを繰ることが検知され
（もし、当該ユニットが本の内部または頁に設けられると）、これに応答して新
しいメッセージまたはメロディーが再生され得る。
きるが、これは同該領域が「クリックし得る」ことを意味する。異なる頁に類似
のｘ−ｙ軸を有する位置は、特定することが難しい（ソフトカバーの本の場合が
これにあたる。なぜなら、ソフトカバーの本は曲げることができ、ユニットの相
対的な位置が変化するからである）。したがって、異なる頁のこれらの位置でさ
え、離間されるべきである。類似の方法を用いて、ページを繰ることが検知され
（もし、当該ユニットが本の内部または頁に設けられると）、これに応答して新
しいメッセージまたはメロディーが再生され得る。
【００３４】 別の実施例によれば、クリックされた位置と頁を繰ることの特定がクリックの
局所化よりむしろ同定を介して達成される。この場合、クリックし得るユニット
は、ユーザの指によって接触されたとき、特定し得る信号を送信する。好ましく
は、クリックされた領域のデータの特徴を音声ユニットまたはプロセッサに送る
ために、能動素子がユーザの指に設けられている。これは、磁気材料、電子部品
、バーコードもしくは他の光学的にコード化された情報、またはこれに加えて圧
電素子によって達成され、フィンガーユニットを設ければこの情報を読み込むの
に適している。
局所化よりむしろ同定を介して達成される。この場合、クリックし得るユニット
は、ユーザの指によって接触されたとき、特定し得る信号を送信する。好ましく
は、クリックされた領域のデータの特徴を音声ユニットまたはプロセッサに送る
ために、能動素子がユーザの指に設けられている。これは、磁気材料、電子部品
、バーコードもしくは他の光学的にコード化された情報、またはこれに加えて圧
電素子によって達成され、フィンガーユニットを設ければこの情報を読み込むの
に適している。
【００３５】 本発明のさらに他の実施例によれば、圧電素子３６または３７をクリックし、
符号化されたパルスをプロセッサに送信し、個々のインターネットのサイトのア
ドレスを特定する。プロセッサによって受け取られ、結果として得られた信号は
復号化されて、インターネットのサイトのアドレスを抽出し、プロセッサ４５を
モデム（図示されず）を介してインターネットのサイトにアクセスさせる。イン
ターネットのサイトからプロセッサ４５にダウンロードされたデータは、音声ユ
ニット４６およびラウドスピーカ４７および／または表示装置（図示されず）に
よって音声化されてもよい。
符号化されたパルスをプロセッサに送信し、個々のインターネットのサイトのア
ドレスを特定する。プロセッサによって受け取られ、結果として得られた信号は
復号化されて、インターネットのサイトのアドレスを抽出し、プロセッサ４５を
モデム（図示されず）を介してインターネットのサイトにアクセスさせる。イン
ターネットのサイトからプロセッサ４５にダウンロードされたデータは、音声ユ
ニット４６およびラウドスピーカ４７および／または表示装置（図示されず）に
よって音声化されてもよい。
【００３６】 図７はタッチスクリーン５０として通常のコンピュータスクリーン操作を図解
している。タッチスクリーンへのユーザの指５１の位置は、タッチスクリーンの
数箇所のコーナーにユニット５２、５３および５４を設け、ユーザの指に相補形
ユニット５５を設けることによって三角測量を用いて測定され得る。この適用は
、多くのユニットが採用されて、よりよい正確さを達成するが、１つのユニット
でもユーザの指の位置の認識を与えることができ、場合によっては充分な情報を
与える。コンピュータに組み込まれたマイクロフォンを使用して、戻った信号を
受け取り、パーソナルコンピュータが該信号を分析することもできる。
している。タッチスクリーンへのユーザの指５１の位置は、タッチスクリーンの
数箇所のコーナーにユニット５２、５３および５４を設け、ユーザの指に相補形
ユニット５５を設けることによって三角測量を用いて測定され得る。この適用は
、多くのユニットが採用されて、よりよい正確さを達成するが、１つのユニット
でもユーザの指の位置の認識を与えることができ、場合によっては充分な情報を
与える。コンピュータに組み込まれたマイクロフォンを使用して、戻った信号を
受け取り、パーソナルコンピュータが該信号を分析することもできる。
【００３７】 種々の実施例が記載されたが、本発明の多くの応用が可能であることが認識さ
れるであろう。たとえば、玩具を動作するために受け取られた音響パルスに応答
するプロセッサを有する玩具に音響センサが設けられてもよい。そのような玩具
は移動式であってもよく、圧電体が設けられた特定の対象物からの実質的に一定
の距離を維持するためのサーボシステムを含んでもよい。該対象物は子供でもよ
く、かかる応用により玩具が子供を追いかけることができる。音響センサは玩具
の一体的な要素であり、その多くには、他の目的のためにマイクロフォンが設け
られる。より一般的には、すべての実施例において、音響センサはプロセッサと
一体的である。
れるであろう。たとえば、玩具を動作するために受け取られた音響パルスに応答
するプロセッサを有する玩具に音響センサが設けられてもよい。そのような玩具
は移動式であってもよく、圧電体が設けられた特定の対象物からの実質的に一定
の距離を維持するためのサーボシステムを含んでもよい。該対象物は子供でもよ
く、かかる応用により玩具が子供を追いかけることができる。音響センサは玩具
の一体的な要素であり、その多くには、他の目的のためにマイクロフォンが設け
られる。より一般的には、すべての実施例において、音響センサはプロセッサと
一体的である。
【００３８】 本発明の他の応用は、バーチャルリアリティー、バーチャルプレゼンス、ロボ
ット、ＣＡＤ／ＣＡＭ、コンピュータゲームであり、運動、遠隔制御された車両
に反応する。本発明は、また、電灯、エアコンなどのオン・オフの切り替えを許
す。同様に、本発明は他のコンピュータ入力装置および周辺装置、教育および医
療ソフトウェア、不具者のための入力装置、ビジネスアプリケーションおよびプ
レゼンテーションのための遠隔制御装置に適用し得る。
ット、ＣＡＤ／ＣＡＭ、コンピュータゲームであり、運動、遠隔制御された車両
に反応する。本発明は、また、電灯、エアコンなどのオン・オフの切り替えを許
す。同様に、本発明は他のコンピュータ入力装置および周辺装置、教育および医
療ソフトウェア、不具者のための入力装置、ビジネスアプリケーションおよびプ
レゼンテーションのための遠隔制御装置に適用し得る。
【００３９】 電気信号を機械的な振動に変換するためのスピーカおよび他の同等の発信器が
同時に電磁放射を発生し、これが発信器によって生成された音響信号を有効に符
号化することはさらに注目される。この電磁放射はデバイスの副産物であるので
、漂遊放射を構成するが、電磁受信器に送信され、データを抽出すためのに逐一
符号化される。符号化されたデータは、他の音響発信器に供給されて、たとえば
異なる位置における元の音響データを中継するか、または制御などの他の目的の
ために用いられ得る。 （ａ）音響発信器を駆動して、機械的信号を生成し、同時に漂遊電磁放射を放出
し、 （ｂ）該漂遊電磁放射を受信し、 （ｃ）受信された漂遊電磁放射を符号化し、信号を抽出する ことによって、音響的にされ得る信号を一般的に用いる。
同時に電磁放射を発生し、これが発信器によって生成された音響信号を有効に符
号化することはさらに注目される。この電磁放射はデバイスの副産物であるので
、漂遊放射を構成するが、電磁受信器に送信され、データを抽出すためのに逐一
符号化される。符号化されたデータは、他の音響発信器に供給されて、たとえば
異なる位置における元の音響データを中継するか、または制御などの他の目的の
ために用いられ得る。 （ａ）音響発信器を駆動して、機械的信号を生成し、同時に漂遊電磁放射を放出
し、 （ｂ）該漂遊電磁放射を受信し、 （ｃ）受信された漂遊電磁放射を符号化し、信号を抽出する ことによって、音響的にされ得る信号を一般的に用いる。
【００４０】 以下の方法クレームにおいて、クレームの工程を示すために、アルファベット
文字が用いられているが、利便のためのみに設けられたのであり、工程を実行す
る特定の順序を意味するものではない。
文字が用いられているが、利便のためのみに設けられたのであり、工程を実行す
る特定の順序を意味するものではない。
【図１】 本発明による圧電体からの距離を測定するための方法の操作の原理を図解した
図である。
図である。
【図２】 本発明による圧電体からの距離を測定するための方法の操作の原理を図解した
図である。
図である。
【図３】 本発明による方法に関連した主な操作工程を示すフローダイアグラムである。
【図４】 ２以上の音響センサを用いて圧電体の空間的な位置を決定するための三角法の
使用を示す概略説明図である。
使用を示す概略説明図である。
【図５】 コンピュータキーボードにおける本発明の使用を図解した図である。
【図６】 相互作用する本における本発明の使用を図解した図である。
【図７】 コンピュータタッチスクリーンにおける本発明の使用を図解した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2C150 AA14 BA47 CA01 CA02 CA08 CA18 DF03 DF04 DF06 DF33 DK02 EF29 EF32 EF33 EF36 5J083 AA01 AD01 AD04 BE19
Claims (28)
- 【請求項１】 圧電体（１０）からの距離を測定するための方法であって、
（ａ）前記圧電体に電磁パルスを送信し、該電磁パルスに応答して音響パルスを
発生する工程、 （ｂ）前記圧電体から未知の距離だけ離間された音響センサ（１２）によって前
記音響パルスを検知する工程、 （ｃ）前記音響パルスの開始と前記音響パルスの受信とのあいだの時間間隔を測
定する工程、および （ｄ）前記測定された時間間隔に音速を乗じて、圧電体と音響センサとのあいだ
の距離を計算する工程 からなる方法。 - 【請求項２】 さらに、 （ｅ）既知の距離だけ離れた少なくとも２つの音響センサ（２１、２３）で音響
パルスを検知して、圧電体と各音響センサとの距離をそれぞれ決定する工程、お
よび （ｆ）前記圧電体の位置を三角測量で決定する工程 を含む請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 さらに、 （ｇ）音響パルスの修正されたエコー特性を検出することによって、圧電体によ
る、または当該圧電体を含むキャリアによる表面接触を特定する工程 を含む請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 さらに、 （ｈ）音響パルスの修正されたエコー特性を検出することによって、圧電体によ
る、または当該圧電体を含むキャリアによる表面接触を特定する工程 を含む請求項３記載の方法。 - 【請求項５】 少なくとも２つの互いに離れたスイッチを備えたデバイス（
２５）の所定のスイッチの操作を特定する請求項４記載の方法であって、前記少
なくとも２つのスイッチはデバイスの当初の地点に対してそれぞれ既知の位置に
あり、前記方法はさらに、 （ｉ）圧電体３２をスイッチのオペレータに搭載する工程、 （ｊ）前記デバイスの当初の地点の空間的位置を決定する工程、 （ｋ）前記スイッチのオペレータによる操作にともなう前記所定のスイッチの表
面接触を特定する工程、 （ｌ）修正されたエコー特性を有する音響パルスに関する、互いに離れた２つの
音響センサ間の三角測量によって、前記当初の地点に対するスイッチのオペレー
ターの空間的位置を決定する工程、および （ｍ）前記空間的位置から前記所定のスイッチを特定する工程 を含む方法。 - 【請求項６】 前記音響センサが玩具に搭載されており、さらに （ｎ）前記玩具を操作するために音響パルスに応答するプロセッサを前記玩具に
関連して搭載する請求項１記載の方法。 - 【請求項７】 前記玩具が可動式であり、さらに （ｏ）所定の対象物から実質的に一定の距離を保つために前記玩具にサーボシス
テムを固定する工程、および （ｐ）前記対象物が動くと前記玩具が当該対象物を追いかけるように、当該対象
物に圧電体を固定する工程 を含む請求項６記載の方法。 - 【請求項８】 圧電体によって表面の接触を特定するか、または該圧電体を
支持するキャリアによって表面の接触を特定するための方法であって、 （ａ）前記圧電体に電磁パルスを送信し、該電磁パルスに応答して音響パルスを
発生する工程、および （ｂ）前記圧電体の表面接触の結果として、前記音響パルスの変調されたエコー
特性を検知する工程 からなる方法。 - 【請求項９】 圧電体が電磁パルスのうちの１つを受信するための電磁受信
器に接続され該電磁パルスに応答して音響パルスを発生する、当該圧電体（１０
、２６、２７）からの距離を測定するためのシステムであって、 電磁パルス（１４）を発生するための電磁トランスミッタ（１３）と、 前記音響パルスを検知するために圧電体（１０、２６、２７）から離間された音
響センサ（１２、２９、３０）と、 前記音響センサと、電磁パルスの開始と音響パルスの受信とのあいだの時間間隔
を測定するための電磁トランスミッタとに結合されたタイマー（４５）と、 前記圧電体と音響センサとのあいだの距離を計算するために前記タイマーに結合
され、測定された時間間隔に音速を乗じるプロセシングユニット（４５） とからなるシステム。 - 【請求項１０】 既知の距離だけ離れた少なくとも２つの音響センサをさら
に含んでおり、圧電体と各音響センサとの距離を決定し、かつ、三角測量によっ
て前記圧電体の位置を決定するために、前記プロセシングユニットが、少なくと
も２つの音響センサ（２１、２３、２９、３０）のそれぞれに接続されてなる請
求項９記載のシステム。 - 【請求項１１】 各圧電体（５２、５３、５３）を支持するコンピュータの
タッチスクリーンを含む請求項９記載のシステム。 - 【請求項１２】 前記圧電体による、または前記圧電体を搭載したキャリア
による表面接触にともなう音響パルスの修正されたエコー特性を検出する器をさ
らに含む請求項９記載のシステム。 - 【請求項１３】 前記圧電体による、または前記圧電体を搭載したキャリア
による表面接触にともなう音響パルスの修正されたエコー特性を検出する器をさ
らに含む請求項１０記載のシステム。 - 【請求項１４】 少なくとも２つの互いに離れたスイッチを備えたデバイス
の所定のスイッチの操作を特定する請求項１３記載のシステムであって、前記少
なくとも２つのスイッチはデバイスの当初の地点に対してそれぞれ既知の位置に
あり、前記方法はさらに、 スイッチのオペレータ（３３）に関連して搭載された圧電体（３２）により発生
した音響パルスをそれぞれが検知するための、互いに離れた２つの音響センサ（
２９、３０）、および修正されたエコー特性を有する音響パルスに応答して、当
該音響パルスに関する前記２つの音響センサ間の三角測量によって、前記当初の
地点に対するスイッチのオペレータの空間的位置を決定し、さらにこの空間的位
置から前記所定のスイッチを特定する手段 をさらに含むシステム。 - 【請求項１５】 前記デバイスが、コンピュータまたは類似の機械とともに
用いられるキーボード（２５）であり、かつ 前記スイッチのオペレータが、圧電体を搭載した指（３３）である請求項１４記
載のシステム。 - 【請求項１６】 前記プロセシングユニットがコンピュータであり、前記音
響センサが当該コンピュータと一体化されてなる請求項９記載のシステム。 - 【請求項１７】 音響センサが固定された玩具であって、当該玩具を操作す
るための音響パルスに応答するプロセッサ（４５）を内蔵している玩具をさらに
含む請求項９記載のシステム。 - 【請求項１８】 前記玩具が可動式であり、圧電体を搭載した所定の対象物
から実質的に一定の距離を保つためのサーボシステムを含む請求項１７記載のシ
ステム。 - 【請求項１９】 前記音響センサが玩具と一体になった部品である請求項１
７記載のシステム。 - 【請求項２０】 相互会話型の本（３５）であり、当該本の参照フレームを
定めるために固定された圧電体（３９、４０、４１）を有している請求項９また
は１０記載のシステム。 - 【請求項２１】 各圧電体（３６、３７）により定められた少なくとも１つ
の所定領域、およびポインティングデバイスの接触を特定するために前記圧電体
に接続された音響センサ４４を含む請求項２０記載のシステム。 - 【請求項２２】 前記圧電体（３６、３７）がインターネットのアドレスを
符号化した信号を発し、かつ 前記プロセシングユニットが受け取った信号に応答してインターネットのアドレ
スを復号化し、当該アドレスに接続する請求項２１記載のシステム。 - 【請求項２３】 前記電磁パルスが電磁レシーバが受け取った変調データを
符号化する請求項９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８
、１９、２０、２１または２２記載のシステム。 - 【請求項２４】 前記電磁トランスミッタ１３が漂遊電磁放出源である請求
項９記載のシステム。 - 【請求項２５】 前記電磁レシーバが、受け取った電磁エネルギにより付勢
される受動ユニットである請求項９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１
６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３または２４記載のシステム。 - 【請求項２６】 圧電体（１０）によって表面接触を特定するか、または該
圧電体を支持しているキャリアによって表面接触を特定し、受信された電磁パル
ス（１４）に応答して音響パルス（１５）を出すためのシステムであって、 圧電体の表面接触の結果として生じる前記音響パルスの変調されたエコー特性を
検知するために前記圧電体（１０）から離間された音響センサ（１２）を備えて
なるシステム。 - 【請求項２７】 前記電磁パルスが、漂遊電磁放出に由来する請求項２６記
載のシステム。 - 【請求項２８】 音響的に再生され得る信号を伝えるための方法であって
、 （ａ）音響発信器を駆動して、機械的振動を生成し、同時に漂遊電磁放射を出す
工程、 （ｂ）前記漂遊電磁放射を受け取る工程、および （ｃ）前記受け取られた漂遊電磁放射を符号化し、信号を抽出する工程 からなる方法。
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