【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は座標入力装置、特に入力指示器より空中に発せられた超音波を複数設けられたセンサにより検出し前記入力指示器から発せられた超音波の伝達時間に基づき、入力指示器の指示座標を検出する装置に関するものであり、特にセンサが任意の座標入力板に対し、脱着可能な装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、入力指示器より空中に発せられた超音波を複数設けられたセンサにより検出し前記入力指示器から発せられた超音波の伝達時間に基づき、入力指示器の指示座標を検出する装置は多数存在する。特に代表的な特許は、Ｕ．Ｓ．Ｐ Ｎｏ．３８３８２１２、及びＵ．Ｓ．Ｐ Ｎｏ．４０１２５８８がある。これらは、そのセンサが、座標入力板に対し固定されているものであり、任意の座標入力板に対し、脱着可能なセンサを構成するものではなかった。脱着可能なセンサで構成される空中超音波を検出する方式の製品としては、ホワイトボードの入力面にセンサを含む装置を装着し、ホワイトボード等に描いた座標を検出しコンピュータ等に座標データを送出する装置が市販されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このホワイトボードの入力面にセンサを含む装置を装着する座標入力装置は、センサを装着する位置が座標入力面であるホワイトボード等に対し曲がって斜めにセンサ部を装着するとその斜めの座標系のまま座標が検出されてしまい、例えば，ホワイトボード面にプロジェクターでコンピュータ情報を投射する等の座標入力情報をフィードバックさせる場合、曲がって装着されたセンサにより形成される座標系に基づく入力座標とホワイトボードの入力領域の座標系に基づく出力座標との間にずれが生じてしまう。これを防ぐために、上記入出力一体型の使い方をする場合に、操作者にセンサ部を装着する都度、投影等による表示画像で示される数箇所の所定点による座標入力を行い、ずれを補正する必要があったが、操作者にとっては負担となっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の座標入力装置は、
入力指示器と入力指示器の信号情報を検出する複数のセンサ手段と該信号情報に基づき該入力指示器の指示座標を演算する位置座標演算手段を具え、上記センサ手段が、上記指示する座標入力領域を形成する座標入力板に脱着可能な状態で装着される座標入力装置において、
上記脱着可能な複数のセンサ手段と上記座標入力板の入力領域との相対位置関係の検出手段を有し、該上記センサ手段と上記座標入力板の入力領域との相対位置関係に基づいて、上記入力指示器の指示座標を補正する座標補正手段を有することにより、センサ部と入力板との相対位置関係を検出し、これをもとに座標系の補正を行うので、常に入力領域の座標系とのずれの無い高精度な座標検出を安定して実現できる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
（実施例）
以下、添付図面に従って本発明に係わる実施例を詳細に説明する。
【０００６】
図１に示すように、本座標入力装置全体構成の中で本発明の説明を行う。図中５は装置全体を制御すると共に、座標位置を算出する演算制御回路である。図示されるようにホワイトボード等で構成される座標入力板６の一辺には圧電素子等を用いた、空中の機械的振動を電気信号に変換する振動センサ７ａ、７ｂが２個一定の間隔で装着されたセンサ部７が装着されている。更に、このセンサ部７には、前記振動センサ７ａ、７ｂの間の部分に反射部材１２が装着されている。このセンサ部７には吸盤等により座標入力板６の任意の位置に自在に装着、取り外しができる脱着可能な構成になっている。更に、センサ部７とは異なる座標入力板６の所定の位置に振動センサ７ｃが装着されている。
【０００７】
座標入力板６は、ホワイトボード等の入力面であるが、これが、フロントプロジェクター１１のスクリーンを兼ねている。１は入力指示器でありこの入力指示器１の先端部に具えられた超音波発生手段２から発せられた振動は空中を伝達し、直接波は振動センサ７ａ〜７ｃ、反射部材１２で反射された反射波は７ｃにて検出され、機械的な振動が電気的信号に変換され、振動センサ７からの信号は不図示の増幅回路で増幅された後、信号波形検出回路８に送られ、信号処理を行いその結果を演算制御回路５に出力し、座標を算出する。直接波及び反射波を用いた座標演算、信号波形検出回路８、演算制御回路５については、その詳細を別途後述することとする。
【０００８】
１０はフロントプロジェクター１１の投影画像であり、一旦演算制御回路５から外部に接続したパーソナルコンピュータ１３等の装置を通じてフィードバックされた座標情報が座標入力板６上に表示される。フロントプロジェクター１１からの投影画像により入力指示器１によりなぞられた位置に表示し、あたかも紙に描くごとく入力し、または、マウスで行っている指示を画面上で直に入力することが可能になっている。
【０００９】
入力指示器１に内蔵された超音波発生手段２は、駆動回路４によって駆動される。今、駆動回路４は、入力指示器１の筐体の外部に設けられているが、区間空間的・構造的に問題なければ筐体の内部に設けてもよい。超音波発生手段２の駆動信号は演算制御回路５から低レベルのパルス信号として供給され駆動回路４によって所定のゲインで増幅された後、超音波発生手段２に印加される。
【００１０】
電気的な駆動信号は超音波発生手段２によって機械的な超音波振動に変換され、振動が空間に放出される。
【００１１】
＜演算制御回路の説明＞
上述した構成に於いて、演算制御回路５は所定周期毎（例えば５ｍｓ毎）に振動駆動回路４に入力指示器１内の超音波発生手段２を駆動させる信号を出力すると共に、その内部タイマ（カウンタで構成されている）による計時を開始させる。そして、入力指示器１より発生した振動は振動センサ７ａ〜７ｃ迄の直接波及び反射波の距離に応じて遅延して到達する。
【００１２】
信号波形検出回路８は各振動センサ７ａ〜７ｃからの信号を検出して、後述する波形検出処理により各振動センサへの振動到達タイミングを示す信号を生成するが、演算制御回路５は各センサ毎のこの信号を入力し、各々の振動センサ７ａ〜７ｃまでの直接波及び反射波の振動到達時間の検出し、入力指示器の座標位置を算出する。
【００１３】
また演算制御回路５は、前述の様に外部のパーソナルコンピュータ１３にこの算出された入力指示器１の位置情報を送出し、これをもとに画像情報に変換されフロントプロジェクター１１により座標入力板２上に投影表示される。
【００１４】
図２は実施例の演算制御回路５の概略構成を示すブロック図で、各構成要素及びその動作概略を以下に説明する。
【００１５】
図中３１は演算制御回路５及び本座標入力装置全体を制御するマイクロコンピュータであり、内部カウンタ、操作手順を記憶したＲＯＭ、そして計算等に使用するＲＡＭ、定数等を記憶する不揮発性メモリ等によって構成されている。３３は不図示の基準クロックを計時するタイマ（例えばカウンタなどにより構成されている）であって、駆動回路４に入力指示器１内の超音波発生手段２の駆動を開始させるためのスタート信号を入力すると、その計時を開始する。これによって、計時開始とセンサによる振動検出の同期がとられ、センサ（７ａ〜７ｃ）により振動が検出されるまでの遅延時間が測定できることになる。
【００１６】
この一つの振動センサ７で検出される信号は、入力指示器１の超音波発生手段２から発せられ空間を伝達し到達した振動の検出波である。
【００１７】
その他各構成要素となる回路は順を追って説明する。振動波検出回路９より出力される各振動センサ７ａ〜７ｃよりの振動到達タイミング信号は各振動センサ分の計３個あり、検出信号入力ポート３５を介してラッチ回路３４ａ〜３４ｃに入力される。ラッチ回路３４ａ〜３４ｃのそれぞれは、各振動センサ７ａ〜７ｃに対応しており、対応するセンサよりのタイミング信号を受信すると、その時のタイマ３３の計時値をラッチする。
【００１８】
こうして全ての検出信号の受信がなされたことを判定回路３６が判定すると、マイクロコンピュータ３１にその旨の信号を出力する。マイクロコンピュータ３１がこの判定回路３６からの信号を受信すると、ラッチ回路３４ａ〜３４ｃから各々の振動センサまでの振動到達時間をラッチ回路より読み取り、所定の計算を行なって、平面板６上の入力指示器１の超音波発生手段２の座標位置を算出する。この座標位置算出方法に関しては、後で詳述する。そしてＩ／Ｏポート３７を介して外部のパーソナルコンピュータ１３等に算出した座標位置情報をフロントプロジェクター１１を介して出力することにより、例えば座標入力板６の対応する位置にドット等を表示することができる。
【００１９】
＜振動伝搬時間検出の説明（図４−１、図４−２、図５−１、図５−２）＞
図３−１は信号波形検出回路８に入力される検出波形と、それに基づく振動伝達時間の計測処理を説明するための図である。尚以下、振動センサ７ａの場合に付いて説明するが、その他の振動センサ７ｂ、７ｃ、についても全く同じである。
【００２０】
振動センサ７ａへの振動伝達時間の計測は、振動駆動回路４へのスタート信号の出力と同時に開始することは既に説明した。この時、駆動回路４から超音波発生手段２へは駆動信号４１が印加されている。この信号４１によって、入力指示器１の超音波発生手段２から発せられた振動は空中を伝達し、振動センサ７ａまでの距離に応じた時間をかけて進行した後、それぞれ振動センサ７ａで検出される。図示の４２で示す信号は振動センサ７ａが検出した超音波発生手段２から発せられた振動の信号波形を示している。
【００２１】
この実施例では、超音波発生手段２から発せられた振動の検出波形のエンベロープ４３の遅延時間から、入力指示器１と振動センサ７ａ間の距離を検出している。
【００２２】
図４−１は信号検出回路８のブロック図であり、第３−１図とあわせて遅延時間ＴＫを検出するための手段について説明する。
【００２３】
振動センサ７ａの出力信号４２は、前置増幅回路５１により所定のレベルまで増幅された後、帯域通過フィルタ５１１により検出信号の余分な周波数成分が除かれ（後述信号４７）、絶対値回路及び、低域通過フィルタ等により構成されるエンベロープ検出回路５２に入力され、検出信号のエンベロープ４３のみが取り出される。さらにこのエンベロープ４３に対して予め設定されている閾値レベル４３１を越える部分のゲート信号４４を、マルチバイブレータ等で構成されたゲート信号発生回路５６が形成する。更に、エンベロープの最初の変曲点（後述する信号４５の立ち下がりゼロクロス点）を検出している（本実施例の場合、できるだけ時間的に先頭よりを検出するために上記変曲点検出としたが、エンベロープのピークを検出してもよい。）。
【００２４】
そこでエンベロープ検出回路５２で出力された信号４３はエンベロープ変曲点検出回路５３に入力され、エンベロープの２回微分波形４５を得る。この微分波形信号４５は前述のゲート信号４４との比較結果より、マルチバイブレータ等から構成された遅延時間信号検出回路５４によって上記遅延時間ＴＫを示す所定波形のエンベロープ遅延時間検出信号４６が形成され、演算制御回路５に入力される。
【００２５】
以上は、検出信号のエンベロープに着目した振動伝達時間の計測処理の実施例を示したが、以下図３−２、図４−２に示す様に、検出信号の位相信号に着目して振動伝達時間を計測してもよい。図４−２で、５７は位相遅延時間を検出するためのゼロクロスコンパレータ、マルチバイブレータ等で構成された位相信号検出回路であり、上記ゲート信号４４が開いている間の前記帯域通過フィルタ５１１により検出信号の余分な周波数成分が除かれた位相信号４７の最初の立ち上がりのゼロクロス点を検出し、上記遅延時間ＴＫを示す位相遅延時間信号４８が演算制御回路５に供給されることになる。この位相信号検出回路により、波束の中の常に一定の位置（発数）の位相を安定して検出することができる。
【００２６】
以上の説明はセンサ１個に対するものであったが、他の振動センサにも同じ回路が設けられていてもかまわないし、アナログスイッチ等を用いてセンサを時分割で選択し、回路の共有化を行っても良いことは言うまでもない。
【００２７】
＜入力指示器とセンサ間の距離、及び座標位置算出の説明（図５−１、５−２）＞
このようにして得られた遅延時間である振動伝達時間Ｔから入力指示器と各センサまでの距離をそれぞれ算出する方法について説明する。入力指示器１の超音波発生手段２から振動センサ７ａまでの距離をそれぞれＬａ、空中伝播速度をＶ、振動伝達時間をＴａとすると、次の様にして求められる。
【００２８】
Ｌａ＝Ｖ・Ｔａ ・・・（１）
この式は振動センサ７ａの一つに関するものであるが、同じ式により他の３つの振動センサ７ｂ、７ｃと入力指示器１の超音波発生手段２との距離も同様にして得ることができる。
【００２９】
次に実際に入力指示器１による平面板６上の座標位置検出方法について説明する。
【００３０】
まず図５−１に示すように、所定の距離だけ間隔をおいて二つの振動センサ７ａと７ｂか装着されたセンサ部７が吸盤等により座標入力板６に装着されている。しかし、一般に使用者が手持ちのホワイトボードを座標入力板６として用いる場合にはどうしても座標入力板６の座標軸に対して振動センサ７ａと７ｂの形成する座標軸が傾きを持つことになる。
【００３１】
今、図５−１に示すようにその両座標軸のずれの傾き角をαとする。これを補正するために、本発明の実施例では図５−１に示すように、振動センサ７ｃを座標入力板６の座標系に対し既知の所定の位置に装着し、更に２つの振動センサ７ａと７ｂを結ぶ線分上に反射部材１２が装着されている。この反射部材は表面波平滑な上記振動センサ７ａと７ｂを結ぶ線分に平行で座標入力板６に対し垂直な平面で構成されており、空中を伝達してきた振動が効率良く座標入力板６に平行な２次元空間に於いて反射する。
【００３２】
まず、入力指示器１から発せられた振動が振動センサ７ａと７ｂにより検出されることにより、振動センサ７ａと７ｂで形成される座標系による座標計算について説明する。当然、この座標は、本来の座標入力板６の座標系に対して角度αだけの傾きを持っている。簡単のために、図５−２に示されるような向きの座標系で、２つの振動センサ７ａ、７ｂを設ける場合を説明する。最初に、先に説明した算出法（１）に基づいて、入力指示器１の超音波発生手段２から各々の振動センサ７ａ、７ｂの位置までの直線距離Ｌａ、及びＬｂを求める。
【００３３】
次に、演算制御回路５でこの直線距離Ｌａ、及びＬｂに基づき、入力指示器１の超音波発生手段２の座標Ｏ（ｘ１、ｙ１）を３平方の定理から次式のようにして求める。
【００３４】
ｘ１＝Ｘ／２＋（Ｌａ＋Ｌｂ）・（Ｌａ−Ｌｂ）／２Ｘｓ ・・・（２）
ｙ１＝√（（Ｌａ＋Ｌｂ）・（Ｌａ−Ｌｂ）） ・・・（３）
ここで、Ｘｓ：振動センサ７ａ、７ｂ間距離である。
【００３５】
以上の説明では、演算制御回路５からタイミング信号を駆動回路４に発し、このタイミングで入力指示器１内の超音波発生手段２を駆動させる構成をとっていたため、図２で示すような入力指示器１と駆動回路４、或は駆動回路４が入力指示器１内に内蔵される場合には、駆動回路４と演算制御回路５とを有線で接続する構成をとっていたが、通常従例でもあるように、上記タイミングがとれる手段なら電波等の無線手段、ＬＥＤ発光・受光手段を用いた光学的手段を用いて、コードレス化の構成としてもよいことは言うまでもない。
【００３６】
コードレス化に関しては、振動センサ７ａと７ｂ及び反射部材１２を含むセンサ部７に関しても同様である。
【００３７】
さて、以上の様に振動センサ７ａと７ｂで形成される座標系による座標計算を行うが、この座標をいかに座標入力板６の座標系に補正（変換）するかについて説明を行う。補正のためには入力指示器１を座標入力板６の所定の位置、今回の説明では座標中心に指示する。入力指示器１から発せられた振動は、上記振動センサ７ａと７ｂに到達する経路以外にも経路があり、それは反射部材１２で反射して別途座標入力板６の座標入力板６の座標系との位置関係が明確な所定の位置に装着された振動センサ７ｃに到達する。この場合にも、座標入力板６の座標中心の入力指示器１から振動センサ７ａと７ｂへの検出振動に基づく座標計算は行われる。
【００３８】
図５−１の振動伝達経路をより明確に説明するために、図５−３に同様の位置関係で標説明図を示す。図５−３に於いて、座標入力板６の座標中心で入力指示器１の位置をＯ、振動センサ７ａ、７ｂ、７ｃの位置をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃとし、入力指示器１からの振動が反射部材１２で反射して振動センサ７ｃに到達する場合の反射部材１２上の反射位置をＲ、反射面ＡＢに対して反射位置Ｒに対して中心点Ｏの線対称位置をＳとする。
【００３９】
ここで、まず、座標入力板６の座標系のＸＹ軸を点Ｏを原点として図の様に定め、一方振動センサ７ａ、７ｂで形成される座標系の座標軸ｘｙを点Ｂを原点として図の様に定める。更に点Ｃを終点とする座標入力板６の座標系のＸ軸に平行な線分の一方の終点をＴ、点Ｂを終点とする座標入力板６の座標系のＹ軸に平行な線分の一方の終点をＵとする。以上の符号を付した図５−３からわかるように、最終的に座標系の補正に必要となる座標入力板６の座標系と振動センサ７ａと７ｂで形成される座標系との成す角度αは、∠ＡＢＵである。この補正角αは、次のようにして求められる。
【００４０】
Ｓを通り
【００４１】
【数１】
【００４２】
に平行となる線分
【００４３】
【数２】
【００４４】
となるそれぞれの点Ｖ及びＷを定めると、
∠ＯＣＴ＝∠ＶＳＷ
ここで、∠ＯＣＴは原点Ｏに対する振動センサ７ｃの所定の座標により定まる既定値である。
【００４５】
振動センサ７ｃの座標入力板６の座標系での座標を（Ｘｃ、Ｙｃ）とすれば、
∠ＯＣＴ＝ａｔａｎ（Ｙｃ／Ｘｃ）
ここで
【００４６】
【数３】
【００４７】
の延長線上に点Ｐを定めれば、
∠ＯＳＶ＝∠ＰＯＣ＝∠ＯＳＣ＋∠ＯＣＳ
ここで、
【００４８】
【数４】
【００４９】
ここで、
【００５０】
【数５】
【００５１】
：入力指示器１から振動センサ７ｃへの直接波に対応する振動伝達時間Ｔｃ、速度Ｖから求められるＬｃ（＝Ｖ・Ｔｃ）である。
【００５２】
【数６】
【００５３】
：入力指示器１から振動センサ７ｃへの反射部材１２での反射波に対応する振動伝達時間Ｔｒｃ、速度Ｖから求められるＬｒｃ（＝Ｖ・Ｔｒｃ）である。
【００５４】
【数７】
【００５５】
であるから、上記で求めた振動センサ７ａと７ｂで形成される座標系に於ける入力指示器１の座標Ｏ（ｘ１、ｙ１）より、
【００５６】
【数８】
【００５７】
以上より、
【００５８】
【数９】
【００５９】
で求められる。
【００６０】
【数１０】
【００６１】
従って、最終的な振動センサ７ａと７ｂで形成される座標系を座標入力板６の標系に補正（変換）するには、点Ｏと点Ｂとの相対位置の平行移動の一次変換と上記（４）の回転行列の回転変換を行う。上記の以上の座標入力板６の座標系のＸＹ軸を点Ｏでの入力作業は、振動センサ７ａ、７ｂ、反射部材１２を含むセンサ部を座標入力板６に装着した後、実際に使用する前に一度行えば良く、最初にその点Ｏで入力作業を行い上記補正角αを求めたら、それ以後は演算制御回路５内のマイクロコンピュータ３１内のメモリに格納し、それ以後の通常の座標計算時にその値を用いて随時補正計算をおこなう。
【００６２】
（他の実施例）
本発明の他の実施例を図５−３に示す。図中振動センサ７ａ、７ｂを具えるセンサ部７を座標入力板６の入力平面の任意の位置に装着する構成は上記第１の実施例と同じであるが、センサ部７には反射部材は具わらず、一方、座標入力板の所定の２箇所に超音波発振部材１４ａ，１４ｂが装着される。超音波発振部材１４ａ，１４ｂには、それぞれ入力指示器１の先端部に具えられた超音波発生手段２と同様に圧電素子等電気信号を振動に変換する手段が具えられている。
【００６３】
超音波発振部材１４ａ，１４ｂからは、常に空中超音波が発生しているのではなく、前記センサ部７を座標入力板６に装着した後の適当なタイミングにスイッチ等を入れた場合のみ、超音波発振部材１４ａ，１４ｂからそれぞれ時分割で空中超音波が発射され、それぞれ振動センサ７ａ、７ｂに到達する。このタイミングでは、入力指示器１から振動が発生しないように、演算制御回路５でタイミング制御され、振動センサ７ａ、７ｂでの振動検出に於いて検出波形が重ならないようにする。
【００６４】
このように超音波発振部材１４ａ，１４ｂから発生された振動が振動センサ７ａ、７ｂで検出されることにより、それぞれの振動伝達時間より、座標入力板６に対して座標が既知である超音波発振部材１４ａ，１４ｂから振動センサ７ａ、７ｂまでの距離が計算され、従って、座標入力板６に対しての振動センサ７ａ、７ｂの座標が算出され、演算制御回路５内のメモリに格納される。
【００６５】
その後は、入力指示器１及び振動センサ７ａ、７ｂにより、第１の実施例と同様に振動センサ７ａ、７ｂに基づく座標系の通常の入力時における入力指示器１の座標が算出される。次に、この入力指示器１の振動センサ７ａ、７ｂに基づく座標系の座標を上記演算制御回路５内のメモリに格納された座標入力板６に対しての振動センサ７ａ、７ｂの座標に基づき、入力指示器１の座標は座標入力板６に於ける座標系に変換される。
【００６６】
この変換は、座標サンプリングごとに逐次なされる。以上の本発明の第２実施例に於いて、センサ部７を座標入力板６の任意の位置に装着しても、入力指示器１の座標は座標入力板６に於ける座標系に変換され出力され、また、このための補正作業においては、座標入力板６上の特定の座標を入力する必要は無く、任意の位置で入力すればよい。また、この補正時に使用される超音波発振部材１４ａ，１４ｂは、常時駆動する必要は無く、最初の補正作業時のみに駆動されるので、消費電力を節約することができる。
【００６７】
本発明の更なる他の実施例を図５−３に示す。上記他の実施例においては超音波発振部材が２つ装着されたが、この更なる他の実施例においては超音波発振部材は１つのみが座標入力板６の所定の位置に装着され、更に、振動センサ７ａ、７ｂを具えるセンサ部７には、角度（姿勢）センサ１５が具えられる。センサ部７を座標入力板の任意位置、任意の姿勢で装着した後に、補正動作として、スイッチにより超音波発振部材７ｄから振動が発せられ、振動センサ７ａ、７ｂに到達しそれぞれの振動伝達時間が前述の検出回路により計測され、対応する距離が求められる。
【００６８】
同時に、センサ部７に内蔵された角度（姿勢）センサ１５によりセンサ部の座標入力板６に対する傾きが計測される。演算制御回路５では、この座標入力板６に於いて座標が既知の超音波発振部材７ｄから振動センサ７ａ、７ｂまでの距離、及びセンサ部つまり振動センサ７ａ、７ｂを結ぶ線分の座標入力板６に対する傾き情報に基づき、振動センサ７ａ、７ｂの座標入力板６の座標系における座標を取得することができる。
【００６９】
この情報を演算制御回路５内のメモリに格納し、この情報に基づき通常の入力作業に於ける入力指示器１の振動センサ７ａ、７ｂに基づく座標系の座標が演算制御回路５に於いて座標入力板６に於ける座標系に変換される。この実施例の場合は、予め座標入力板６の既知の位置に装着する超音波発振部材は一つで足りることになる。
【００７０】
【発明の効果】
以上の様に、本発明の座標入力装置によれば、
入力指示器と入力指示器の信号情報を検出する複数のセンサ手段と該信号情報に基づき該入力指示器の指示座標を演算する位置座標演算手段を具え、上記センサ手段が、上記指示する座標入力領域を形成する座標入力板に脱着可能な状態で装着される座標入力装置において、
上記脱着可能な複数のセンサ手段と上記座標入力板の入力領域との相対位置関係の検出手段を有し、該上記センサ手段と上記座標入力板の入力領域との相対位置関係に基づいて、上記入力指示器の指示座標を補正する座標補正手段を有することにより、センサ部と入力板との相対位置関係を検出し、これをもとに座標系の補正を行うので、入力領域の座標系とのずれの無い高精度な座標検出を安定して実現できる。従って、例えばフロントプロジェクター等で座標入力板にパーソナルコンピュータ画面を投影し、これに入力座標を反映させてカーソル等を表示させる場合、指示位置と表示位置との間のずれを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】座標入力装置全体概要を示す構成
【図２】実施例に於ける演算制御回路の内部構成
【図３−１】信号処理のタイムチャート
【図３−２】信号処理のタイムチャート
【図４−１】信号検出回路のブロック図
【図４−２】信号検出回路のブロック図
【図５−１】本発明の特徴的な座標算出を説明する補足図
【図５−２】本発明の特徴的な座標算出を説明する補足図
【図５−３】本発明の特徴的な座標算出を説明する補足図
【図５−４】本発明の他の実施例の説明図
【符号の説明】
１：入力指示器
２：超音波発生手段
３：圧電薄膜の一軸延伸方向
４：駆動回路
５：演算制御回路
６：座標入力板（平面板）
７：センサ部
７ａ〜７ｃ：振動センサ部
８：信号波形検出回路
１１：フロントプロジェクター
１２：反射部材
１４ａ，１４ｂ：超音波発振部材
１５：角度（姿勢）センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a coordinate input device, in particular, ultrasonic waves emitted in the air from an input indicator are detected by a plurality of sensors and based on the transmission time of the ultrasonic waves emitted from the input indicator, the designated coordinates of the input indicator More particularly, the present invention relates to a device in which a sensor can be attached to and detached from an arbitrary coordinate input plate.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there are many devices that detect ultrasonic waves emitted in the air from an input indicator by a plurality of sensors and detect the indicated coordinates of the input indicator based on the transmission time of the ultrasonic waves emitted from the input indicator. Exists. Particularly representative patents are U.S. Pat. S. P No. 3838212, and U.S. Pat. S. P No. 401,588. In these, the sensor is fixed to the coordinate input plate, and does not constitute a detachable sensor for an arbitrary coordinate input plate. As a product of the aerial ultrasonic wave detection system composed of removable sensors, a device including a sensor is attached to the input surface of the whiteboard, the coordinates drawn on the whiteboard etc. are detected, and the coordinate data is sent to a computer etc. Delivery devices are commercially available.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the coordinate input device in which the device including the sensor is mounted on the input surface of the whiteboard is such that when the sensor is mounted at an angle to the whiteboard or the like which is the coordinate input surface and the sensor unit is mounted diagonally, the oblique coordinates are set. If the coordinates are detected as they are and the coordinate input information is fed back, for example, by projecting computer information on a whiteboard surface with a projector, the input coordinates based on the coordinate system formed by the bent and mounted sensors are used. A deviation occurs from output coordinates based on the coordinate system of the input area of the whiteboard. In order to prevent this, when using the input / output integrated type, every time the operator wears the sensor unit, coordinates are input by several predetermined points shown in a display image by projection or the like, and the displacement is corrected. It was necessary, but burdened the operator.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the coordinate input device of the present invention is
An input indicator; a plurality of sensor means for detecting signal information of the input indicator; and position coordinate calculating means for calculating designated coordinates of the input indicator based on the signal information. In a coordinate input device detachably attached to a coordinate input plate forming an area,
Detecting means for detecting the relative positional relationship between the plurality of detachable sensor means and the input area of the coordinate input plate, based on the relative positional relationship between the sensor means and the input area of the coordinate input board, By having the coordinate correcting means for correcting the coordinates indicated by the input indicator, the relative positional relationship between the sensor unit and the input plate is detected, and the coordinate system is corrected based on this. And high-accuracy coordinate detection without any deviation can be stably realized.
[0005]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Example)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0006]
As shown in FIG. 1, the present invention will be described in the overall configuration of the present coordinate input device. In the figure, reference numeral 5 denotes an arithmetic control circuit for controlling the entire apparatus and calculating a coordinate position. As shown in the figure, two vibration sensors 7a and 7b that convert mechanical vibrations in the air into electric signals using a piezoelectric element or the like at one side of a coordinate input plate 6 composed of a white board or the like at a constant interval. The mounted sensor unit 7 is mounted. Further, a reflection member 12 is attached to the sensor section 7 at a portion between the vibration sensors 7a and 7b. The sensor unit 7 has a detachable structure that can be freely attached to and detached from the coordinate input plate 6 at an arbitrary position by a suction cup or the like. Further, a vibration sensor 7c is mounted on a predetermined position of the coordinate input plate 6 different from the sensor unit 7.
[0007]
The coordinate input plate 6 is an input surface such as a white board, which also functions as a screen of the front projector 11. Reference numeral 1 denotes an input indicator. Vibration emitted from the ultrasonic wave generating means 2 provided at the tip of the input indicator 1 is transmitted in the air, and direct waves are reflected by the vibration sensors 7a to 7c and the reflection member 12. The reflected wave is detected by 7c, the mechanical vibration is converted into an electric signal, the signal from the vibration sensor 7 is amplified by an amplifier circuit (not shown), and then sent to a signal waveform detection circuit 8, The processing is performed and the result is output to the arithmetic and control circuit 5 to calculate the coordinates. The details of the coordinate calculation using the direct wave and the reflected wave, the signal waveform detection circuit 8, and the calculation control circuit 5 will be separately described later.
[0008]
Reference numeral 10 denotes a projection image of the front projector 11, on which coordinate information fed back from the arithmetic and control circuit 5 through a device such as a personal computer 13 connected to the outside is displayed on the coordinate input plate 6. It can be displayed at the position traced by the input indicator 1 by the projection image from the front projector 11 and input as if drawing on paper, or it is possible to directly input the instruction given by the mouse on the screen. ing.
[0009]
The ultrasonic wave generating means 2 incorporated in the input indicator 1 is driven by the drive circuit 4. Now, the drive circuit 4 is provided outside the housing of the input indicator 1, but may be provided inside the housing if there is no problem in section space and structure. The drive signal of the ultrasonic generator 2 is supplied as a low-level pulse signal from the arithmetic and control circuit 5, amplified by the drive circuit 4 with a predetermined gain, and applied to the ultrasonic generator 2.
[0010]
The electric drive signal is converted into mechanical ultrasonic vibration by the ultrasonic generating means 2, and the vibration is emitted to the space.
[0011]
<Description of arithmetic control circuit>
In the above-described configuration, the arithmetic control circuit 5 outputs a signal for driving the ultrasonic wave generating means 2 in the input indicator 1 to the vibration driving circuit 4 at a predetermined cycle (for example, every 5 ms), and an internal timer ( (Which consists of a counter). Then, the vibration generated by the input indicator 1 arrives with a delay according to the distance between the direct waves and the reflected waves to the vibration sensors 7a to 7c.
[0012]
The signal waveform detection circuit 8 detects a signal from each of the vibration sensors 7a to 7c and generates a signal indicating a timing of arrival of vibration at each vibration sensor by a waveform detection process described later. This signal is inputted, the arrival time of the vibration of the direct wave and the reflected wave to each of the vibration sensors 7a to 7c is detected, and the coordinate position of the input indicator is calculated.
[0013]
Further, the arithmetic control circuit 5 sends the calculated position information of the input indicator 1 to the external personal computer 13 as described above, converts it into image information based on the information, and converts the position information into the coordinate input board 2 by the front projector 11. Projected and displayed above.
[0014]
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the arithmetic and control circuit 5 according to the embodiment. Each component and an outline of its operation will be described below.
[0015]
In the figure, reference numeral 31 denotes a microcomputer for controlling the arithmetic control circuit 5 and the entire coordinate input device. The microcomputer 31 includes an internal counter, a ROM storing operation procedures, a RAM used for calculations and the like, and a nonvolatile memory storing constants and the like. It is configured. Reference numeral 33 denotes a timer (constituting, for example, a counter) for measuring a reference clock (not shown). The timer 33 generates a start signal for causing the drive circuit 4 to start driving the ultrasonic wave generating means 2 in the input indicator 1. When entered, the timing starts. As a result, the start of timing and the detection of vibration by the sensor are synchronized, and the delay time until vibration is detected by the sensors (7a to 7c) can be measured.
[0016]
The signal detected by the one vibration sensor 7 is a detection wave of the vibration transmitted from the ultrasonic wave generating means 2 of the input indicator 1 and transmitted to reach the space.
[0017]
The other circuits constituting the components will be described in order. There are a total of three vibration arrival timing signals from the vibration sensors 7a to 7c output from the vibration wave detection circuit 9 for the respective vibration sensors, which are input to the latch circuits 34a to 34c via the detection signal input port 35. Each of the latch circuits 34a to 34c corresponds to each of the vibration sensors 7a to 7c, and when receiving a timing signal from the corresponding sensor, latches the time value of the timer 33 at that time.
[0018]
When the determination circuit 36 determines that all the detection signals have been received in this way, it outputs a signal to that effect to the microcomputer 31. When the microcomputer 31 receives the signal from the determination circuit 36, it reads the vibration arrival time from the latch circuits 34a to 34c to the respective vibration sensors from the latch circuit, performs a predetermined calculation, and performs an input instruction on the flat plate 6. The coordinate position of the ultrasonic wave generating means 2 of the vessel 1 is calculated. This coordinate position calculation method will be described later in detail. Then, by outputting the calculated coordinate position information to the external personal computer 13 or the like via the I / O port 37 via the front projector 11, for example, a dot or the like can be displayed at a corresponding position on the coordinate input plate 6. it can.
[0019]
<Description of Vibration Propagation Time Detection (FIGS. 4-1, 4-2, 5-1, and 5-2)>
FIG. 3A is a diagram for explaining a detection waveform input to the signal waveform detection circuit 8 and a process of measuring a vibration transmission time based on the detection waveform. Hereinafter, the case of the vibration sensor 7a will be described, but the same applies to the other vibration sensors 7b and 7c.
[0020]
It has already been described that the measurement of the vibration transmission time to the vibration sensor 7a starts simultaneously with the output of the start signal to the vibration drive circuit 4. At this time, the drive signal 41 is applied from the drive circuit 4 to the ultrasonic wave generating means 2. According to this signal 41, the vibration emitted from the ultrasonic wave generating means 2 of the input indicator 1 propagates in the air, progresses over a time corresponding to the distance to the vibration sensor 7a, and is detected by the vibration sensor 7a. You. A signal indicated by reference numeral 42 in the drawing indicates a signal waveform of the vibration emitted from the ultrasonic wave generating means 2 detected by the vibration sensor 7a.
[0021]
In this embodiment, the distance between the input indicator 1 and the vibration sensor 7a is detected from the delay time of the envelope 43 of the detection waveform of the vibration emitted from the ultrasonic wave generating means 2.
[0022]
FIG. 4A is a block diagram of the signal detection circuit 8. The means for detecting the delay time TK will be described together with FIG.
[0023]
After the output signal 42 of the vibration sensor 7a is amplified to a predetermined level by the preamplifier circuit 51, an extra frequency component of the detection signal is removed by the band-pass filter 511 (signal 47 described later), and the absolute value circuit and The signal is input to an envelope detection circuit 52 composed of a low-pass filter or the like, and only the envelope 43 of the detection signal is extracted. Further, a gate signal generation circuit 56 composed of a multivibrator or the like forms the gate signal 44 in a portion exceeding a preset threshold level 431 for the envelope 43. Furthermore, the first inflection point of the envelope (the zero crossing point of the falling edge of the signal 45 described later) is detected (in the case of the present embodiment, the inflection point is detected in order to detect from the beginning as temporally as possible). However, the peak of the envelope may be detected.)
[0024]
Therefore, the signal 43 output from the envelope detection circuit 52 is input to the envelope inflection point detection circuit 53 to obtain a twice differentiated waveform 45 of the envelope. Based on the result of comparison with the gate signal 44, the differential waveform signal 45 forms an envelope delay time detection signal 46 having a predetermined waveform indicating the delay time TK by a delay time signal detection circuit 54 composed of a multivibrator or the like. It is input to the arithmetic control circuit 5.
[0025]
In the above, the embodiment of the process of measuring the vibration transmission time focusing on the envelope of the detection signal has been described. However, as shown in FIGS. 3-2 and 4-2, the vibration transmission time is focused on the phase signal of the detection signal. Time may be measured. In FIG. 4B, reference numeral 57 denotes a phase signal detection circuit composed of a zero cross comparator, a multivibrator, and the like for detecting a phase delay time, which is detected by the bandpass filter 511 while the gate signal 44 is open. The zero crossing point of the first rising edge of the phase signal 47 from which the extra frequency component of the signal has been removed is detected, and the phase delay time signal 48 indicating the delay time TK is supplied to the arithmetic and control circuit 5. With this phase signal detection circuit, it is possible to stably detect the phase at a constant position (number of occurrences) in the wave packet.
[0026]
Although the above description is for one sensor, other vibration sensors may be provided with the same circuit, and the sensors may be selected in a time-division manner using analog switches or the like to share the circuit. Needless to say, it can be done.
[0027]
<Description of calculation of distance between input indicator and sensor and coordinate position (FIGS. 5-1 and 5-2)>
A method of calculating the distance between the input indicator and each sensor from the vibration transmission time T, which is the delay time thus obtained, will be described. Assuming that the distance from the ultrasonic wave generating means 2 of the input indicator 1 to the vibration sensor 7a is La, the air propagation velocity is V, and the vibration transmission time is Ta, it can be obtained as follows.
[0028]
La = V · Ta (1)
Although this equation relates to one of the vibration sensors 7a, the distance between the other three vibration sensors 7b and 7c and the ultrasonic wave generating means 2 of the input indicator 1 can be similarly obtained by the same equation.
[0029]
Next, a method of actually detecting a coordinate position on the flat plate 6 by the input indicator 1 will be described.
[0030]
First, as shown in FIG. 5A, a sensor unit 7 having two vibration sensors 7a and 7b mounted thereon is mounted on a coordinate input plate 6 by a suction cup or the like with a predetermined distance therebetween. However, in general, when a user uses a hand-held whiteboard as the coordinate input plate 6, the coordinate axes formed by the vibration sensors 7a and 7b have an inclination with respect to the coordinate axes of the coordinate input plate 6.
[0031]
Now, as shown in FIG. 5A, the inclination angle of the shift between the two coordinate axes is α. To correct this, in the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5A, the vibration sensor 7c is mounted at a known predetermined position with respect to the coordinate system of the coordinate input plate 6, and two vibration sensors 7a are further mounted. The reflection member 12 is mounted on a line connecting the lines 7b and 7b. This reflecting member is constituted by a plane parallel to the line segment connecting the vibration sensors 7a and 7b having a surface acoustic wave and perpendicular to the coordinate input plate 6, and the vibration transmitted in the air is efficiently transmitted to the coordinate input plate 6. It reflects in a parallel two-dimensional space.
[0032]
First, a description will be given of a coordinate calculation based on a coordinate system formed by the vibration sensors 7a and 7b by detecting vibrations emitted from the input indicator 1 by the vibration sensors 7a and 7b. Naturally, these coordinates have an inclination of the angle α with respect to the original coordinate system of the coordinate input plate 6. For the sake of simplicity, a case will be described in which two vibration sensors 7a and 7b are provided in a coordinate system having a direction as shown in FIG. First, the linear distances La and Lb from the ultrasonic wave generating means 2 of the input indicator 1 to the positions of the respective vibration sensors 7a and 7b are obtained based on the calculation method (1) described above.
[0033]
Next, based on the linear distances La and Lb, the arithmetic control circuit 5 calculates the coordinates O (x1, y1) of the ultrasonic wave generating means 2 of the input indicator 1 from the three-square theorem as follows.
[0034]
x1 = X / 2 + (La + Lb) · (La−Lb) / 2Xs (2)
y1 = √ ((La + Lb) · (La−Lb)) (3)
Here, Xs is a distance between the vibration sensors 7a and 7b.
[0035]
In the above description, the timing signal is sent from the arithmetic and control circuit 5 to the drive circuit 4 and the ultrasonic wave generating means 2 in the input indicator 1 is driven at this timing, so that the input instruction as shown in FIG. When the drive unit 4 and the drive circuit 4 or the drive circuit 4 is built in the input indicator 1, the drive circuit 4 and the arithmetic control circuit 5 are connected by wire. However, as a matter of course, it is needless to say that a cordless configuration may be employed by using a radio means such as a radio wave or an optical means using an LED light emitting / receiving means as long as the means can take the above timing.
[0036]
Regarding the cordless operation, the same applies to the sensor unit 7 including the vibration sensors 7a and 7b and the reflection member 12.
[0037]
Now, as described above, the coordinate calculation is performed using the coordinate system formed by the vibration sensors 7a and 7b. How to correct (convert) the coordinates to the coordinate system of the coordinate input plate 6 will be described. For correction, the input indicator 1 is pointed to a predetermined position of the coordinate input plate 6, in this case, the coordinate center. The vibration emitted from the input indicator 1 has a path other than the path reaching the vibration sensors 7a and 7b. The path is reflected by the reflection member 12 and is separated from the coordinate system of the coordinate input board 6 of the coordinate input board 6. Reaches the vibration sensor 7c mounted at a predetermined position where the positional relationship is clear. Also in this case, the coordinate calculation based on the detected vibration from the input indicator 1 at the coordinate center of the coordinate input plate 6 to the vibration sensors 7a and 7b is performed.
[0038]
In order to explain the vibration transmission path in FIG. 5-1 more clearly, FIG. 5-3 shows a mark explanatory diagram with a similar positional relationship. In FIG. 5C, the position of the input indicator 1 at the coordinate center of the coordinate input plate 6 is O, and the positions of the vibration sensors 7a, 7b, 7c are A, B, and C, respectively. Let R be the reflection position on the reflection member 12 when the light reaches the vibration sensor 7c after being reflected by the reflection member 12, and let S be the line symmetric position of the center point O with respect to the reflection position R with respect to the reflection surface AB.
[0039]
Here, first, the XY axes of the coordinate system of the coordinate input plate 6 are determined with the point O as the origin as shown in the figure, while the coordinate axes xy of the coordinate system formed by the vibration sensors 7a and 7b are set with the point B as the origin. Determined. Further, one end point of a line segment parallel to the X axis of the coordinate system of the coordinate input plate 6 ending at the point C is T, and a line segment parallel to the Y axis of the coordinate system of the coordinate input plate 6 ending at the point B. Is defined as U. As can be seen from FIG. 5-3 to which the above reference numerals are attached, the angle α formed between the coordinate system of the coordinate input plate 6 and the coordinate system formed by the vibration sensors 7a and 7b, which is finally required for the correction of the coordinate system. Is ∠ABU. This correction angle α is obtained as follows.
[0040]
Go through S
(Equation 1)
[0042]
A line segment parallel to
(Equation 2)
[0044]
When the respective points V and W are determined as
∠OCT = ∠VSW
Here, ∠OCT is a predetermined value determined by predetermined coordinates of the vibration sensor 7c with respect to the origin O.
[0045]
If the coordinates of the vibration sensor 7c in the coordinate system of the coordinate input plate 6 are (Xc, Yc),
∠OCT = atan (Yc / Xc)
Here,
[Equation 3]
[0047]
If a point P is defined on the extension of
∠OSV = ∠POC = ∠OSC + ∠OCS
here,
[0048]
(Equation 4)
[0049]
here,
[0050]
(Equation 5)
[0051]
: Lc (= V · Tc) obtained from the vibration transmission time Tc and the velocity V corresponding to the direct wave from the input indicator 1 to the vibration sensor 7c.
[0052]
(Equation 6)
[0053]
: Lrc (= V · Trc) obtained from the vibration transmission time Trc and the velocity V corresponding to the reflected wave from the input indicator 1 to the vibration sensor 7 c at the reflection member 12.
[0054]
(Equation 7)
[0055]
Therefore, from the coordinates O (x1, y1) of the input indicator 1 in the coordinate system formed by the vibration sensors 7a and 7b obtained above,
[0056]
(Equation 8)
[0057]
From the above,
[0058]
(Equation 9)
[0059]
Is required.
[0060]
(Equation 10)
[0061]
Therefore, in order to correct (convert) the coordinate system formed by the final vibration sensors 7a and 7b to the coordinate system of the coordinate input plate 6, the primary conversion of the parallel movement of the relative positions of the points O and B and the above The rotation transformation of the rotation matrix of (4) is performed. The above input operation of the XY axes of the coordinate system of the coordinate input plate 6 at the point O is performed after the sensor unit including the vibration sensors 7a and 7b and the reflecting member 12 is mounted on the coordinate input plate 6, and is actually used. Once, the input operation is first performed at the point O to obtain the correction angle α, and thereafter, the correction angle α is stored in the memory of the microcomputer 31 in the arithmetic and control circuit 5, and the normal coordinates thereafter are stored. Correction calculation is performed as needed using the value at the time of calculation.
[0062]
(Other embodiments)
FIG. 5-3 shows another embodiment of the present invention. In the figure, the configuration in which the sensor unit 7 including the vibration sensors 7a and 7b is mounted at an arbitrary position on the input plane of the coordinate input plate 6 is the same as that in the first embodiment. On the other hand, on the other hand, the ultrasonic oscillation members 14a and 14b are mounted at two predetermined positions on the coordinate input plate. Each of the ultrasonic oscillation members 14a and 14b is provided with a means for converting an electric signal into vibration, such as a piezoelectric element, like the ultrasonic generation means 2 provided at the tip of the input indicator 1.
[0063]
Aerial ultrasonic waves are not always generated from the ultrasonic oscillation members 14a and 14b, but only when a switch or the like is turned on at an appropriate timing after the sensor unit 7 is mounted on the coordinate input plate 6, Aerial ultrasonic waves are emitted from the sound wave oscillating members 14a and 14b in a time-division manner, and reach the vibration sensors 7a and 7b, respectively. At this timing, the timing is controlled by the arithmetic and control circuit 5 so that the input indicator 1 does not generate vibration, so that the detected waveforms do not overlap in the vibration detection by the vibration sensors 7a and 7b.
[0064]
By detecting the vibrations generated from the ultrasonic oscillation members 14a and 14b by the vibration sensors 7a and 7b, the ultrasonic oscillation whose coordinates are known with respect to the coordinate input plate 6 from the respective vibration transmission times. The distances from the members 14a, 14b to the vibration sensors 7a, 7b are calculated. Therefore, the coordinates of the vibration sensors 7a, 7b with respect to the coordinate input plate 6 are calculated and stored in the memory in the arithmetic and control circuit 5.
[0065]
After that, the input indicator 1 and the vibration sensors 7a and 7b calculate the coordinates of the input indicator 1 at the time of normal input of the coordinate system based on the vibration sensors 7a and 7b, as in the first embodiment. Next, the coordinates of the coordinate system based on the vibration sensors 7a and 7b of the input indicator 1 are calculated based on the coordinates of the vibration sensors 7a and 7b with respect to the coordinate input plate 6 stored in the memory in the arithmetic and control circuit 5. The coordinates of the input indicator 1 are converted into a coordinate system on the coordinate input plate 6.
[0066]
This conversion is sequentially performed for each coordinate sampling. In the above-described second embodiment of the present invention, even if the sensor unit 7 is mounted at an arbitrary position on the coordinate input plate 6, the coordinates of the input indicator 1 are converted into the coordinate system of the coordinate input plate 6. In the correction work for this purpose, it is not necessary to input specific coordinates on the coordinate input plate 6, but may be input at an arbitrary position. Further, the ultrasonic oscillation members 14a and 14b used at the time of this correction do not need to be constantly driven, and are driven only at the time of the first correction work, so that power consumption can be saved.
[0067]
Still another embodiment of the present invention is shown in FIGS. In the above other embodiment, two ultrasonic oscillating members are mounted, but in this still another embodiment, only one ultrasonic oscillating member is mounted at a predetermined position of the coordinate input plate 6, and The sensor unit 7 including the vibration sensors 7a and 7b is provided with an angle (posture) sensor 15. After the sensor unit 7 is mounted at an arbitrary position and an arbitrary posture of the coordinate input plate, as a correction operation, a vibration is emitted from the ultrasonic oscillation member 7d by a switch, and the vibrations reach the vibration sensors 7a and 7b and the respective vibration transmission times. The distance is measured by the above-described detection circuit, and the corresponding distance is obtained.
[0068]
At the same time, the inclination of the sensor unit with respect to the coordinate input plate 6 is measured by the angle (posture) sensor 15 built in the sensor unit 7. In the arithmetic and control circuit 5, the coordinate input plate 6 has a distance from the ultrasonic oscillating member 7d whose coordinates are known to the vibration sensors 7a and 7b, and a coordinate input plate of a line connecting the sensor units, ie, the vibration sensors 7a and 7b. The coordinates of the vibration sensors 7a and 7b in the coordinate system of the coordinate input plate 6 can be obtained based on the tilt information with respect to the vibration sensor 6.
[0069]
This information is stored in a memory in the arithmetic and control circuit 5, and based on this information, the coordinates of the coordinate system based on the vibration sensors 7 a and 7 b of the input indicator 1 in a normal input operation are stored in the arithmetic and control circuit 5. It is converted into a coordinate system on the input plate 6. In the case of this embodiment, one ultrasonic oscillating member to be mounted at a known position of the coordinate input plate 6 in advance is sufficient.
[0070]
【The invention's effect】
As described above, according to the coordinate input device of the present invention,
An input indicator; a plurality of sensor means for detecting signal information of the input indicator; and position coordinate calculating means for calculating designated coordinates of the input indicator based on the signal information. In a coordinate input device detachably attached to a coordinate input plate forming an area,
Detecting means for detecting the relative positional relationship between the plurality of detachable sensor means and the input area of the coordinate input plate, based on the relative positional relationship between the sensor means and the input area of the coordinate input board, By having the coordinate correction means for correcting the coordinates indicated by the input indicator, the relative positional relationship between the sensor unit and the input plate is detected, and the coordinate system is corrected based on this. Highly accurate coordinate detection without deviation can be stably realized. Therefore, for example, when a personal computer screen is projected on a coordinate input board by a front projector or the like, and a cursor or the like is displayed by reflecting the input coordinates on the screen, a shift between the designated position and the display position can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration showing an outline of an entire coordinate input device. FIG. 2 is an internal configuration of an arithmetic control circuit in an embodiment. FIG. 3-1 is a signal processing time chart. FIG. 3-2 is a signal processing time chart. FIG. 4-1 is a block diagram of a signal detection circuit. FIG. 4-2 is a block diagram of a signal detection circuit. FIG. 5-1 is a supplementary diagram for explaining characteristic coordinate calculation of the present invention. Supplementary diagram explaining characteristic coordinate calculation of FIG. 5-3 Supplementary diagram explaining characteristic coordinate calculation of the present invention FIG. 5-4 Explanatory diagram of another embodiment of the present invention ]
1: Input indicator 2: Ultrasonic wave generating means 3: Uniaxial stretching direction of piezoelectric thin film 4: Drive circuit 5: Operation control circuit 6: Coordinate input plate (flat plate)
7: Sensor units 7a to 7c: Vibration sensor unit 8: Signal waveform detection circuit 11: Front projector 12: Reflecting members 14a, 14b: Ultrasonic oscillation member 15: Angle (posture) sensor
