JP3383088B2

JP3383088B2 - 表示システム

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Publication number: JP3383088B2
Application number: JP21997294A
Authority: JP
Inventors: 隆天野; 博幸加屋野; 正人道中; 裕康内田; 忠彦前田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-09-14
Filing date: 1994-09-14
Publication date: 2003-03-04
Anticipated expiration: 2018-03-04
Also published as: JPH0883146A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえばマウスのよう
な入力装置を移動することによって計算機端末の画面上
のグラフィックカーソルの位置を移動するような表示シ
ステムや、たとえば会議で用いられるホワイトボードや
映画館のスクリーンなどの表示システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば計算機端末の画面上のグラ
フィックカーソルの位置を移動する場合、計算機端末に
備え付けられているキーボードスイッチの矢印キーなど
を使ってグラフィックカーソルの位置を移動するのが一
般的であった。しかし、縦方向と横方向のキーしかない
ために操作性が悪く、斜め方向にグラフィックカーソル
を移動しようとした場合は縦方向のキーと横方向のキー
を押さえなければならず、方向の制御が困難であった
り、移動時間がかかったり、微調整が効かなかったり、
任意のスピードで移動できなかったりするなどの不便な
点が数多くあった。

【０００３】これに対して、画面上のグラフィックカー
ソルの位置を任意に移動する目的で、計算機端末に備え
付けられているキーボードスイッチとは別に、たとえば
マウスのような移動可能な入力装置がある。ユーザはマ
ウスをタブレット上で任意の方向に動かすことによっ
て、マウスは移動量を検出し、検出された移動量情報を
信号線を通して計算機端末に伝送することによって、画
面上のグラフィックカーソルの位置を任意の方向に移動
することができる。しかし、このようなシステムにおい
ては、マウスから計算機へのデータ伝送を信号線を用い
て行っていたために、マウスと計算機端末を信号線によ
って接続しなければならず、マウスを移動する際の自由
度が小さくなったり、信号線が邪魔であったり、端末を
設置または移動する際に信号線の取り付けや取り外しの
作業が必要であったりするなどの不便な点があった。

【０００４】また、マウスによる位置検出手段として
は、たとえば光の反射を利用したものがあるが、これら
の位置検出手段を用いた場合には、マウスを所定の光を
反射する金属を備えたタブレット上で移動させなければ
ならず、マウスの自由度が小さくなったり、特に画面上
のグラフィックカーソルを画面上の広い範囲にわたって
移動したい場合には、マウスをタブレット上で何度も往
復して移動させる必要があったり、タブレットを設置す
るスペースが必要であったり、端末を設置または移動す
る際にタブレットも同時に移動しなければならないなど
の不便な点があった。これに対して、マウスの下部に球
状のボールを設け、マウスを何等かの上で移動させるこ
とによってボールを回転させ、回転量からマウスの位置
情報を検出するものもあるが、結局、マウスを移動させ
ボールを回転させるための比較的平らなスペースが必要
であり、根本的な解決にはなっていない。

【０００５】また、従来の計算機端末においては一台の
計算機端末には一つのマウスしか接続することができ
ず、複数のユーザが一つの画面を用いて作業する場合に
おいては、複数のユーザが代わる代わるマウスを持って
作業しなければならず、非常に作業効率が悪かった。仮
に、複数のマウスを接続することができたとしても、そ
れぞれのマウスと計算機端末間には信号線が必要であ
り、複数のマウスを用いて作業する場合には非常に不便
である。また、それぞれのマウスにはタブレットが必要
であるため、広い作業スペースが必要であるという問題
点がある。

【０００６】また、会議室などで複数の人がたとえばホ
ワイトボードのような大きな表示装置を見て会議をする
場合、表示装置上に記入したり表示装置上の位置を指定
したりするためには、わざわざ表示装置のあるところま
で足を運んで、ペンによる記入を行ったり、差し棒によ
って位置を指定したりする必要があるという不便な点が
あった。これに対して、ＯＨＰなどのスクリーン上で位
置を指定する場合に、たとえば赤色の幅の狭い光を放射
する手段を備えた位置指示装置によって、スクリーン上
の位置を指定するシステムがあるが、光によって位置の
指定を行っているため指示装置とスクリーンの間に遮蔽
物が入ると指示が出来なくなったり、人の手の動きがそ
のままスクリーン上の指示になるために、たとえば震え
のような手の微妙な動きによって指示点が動き、指示点
が定まらなかったり、他の人が見にくいなどの問題点が
あった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来、た
とえば計算機端末の画面上のグラフィックカーソルを移
動する場合、たとえばマウスのような入力装置を移動す
ることによって、計算機端末に位置情報を入力するよう
な表示システムを用いている。このシステムでは入力装
置と計算機端末とを接続するための信号線や、入力装置
が位置検出を行うための補助装置としてタブレットが必
要であり、これら信号線やタブレットは、入力装置を移
動する際の自由度を小さくしたり、設置するための作業
スペースを必要としたり、また、端末を設置または移動
する際に非常に不便であった。

【０００８】さらに、複数の人が複数の入力装置を使っ
て同じ画面上で作業する場合は、仮に計算機端末に複数
の入力装置が接続できる表示システムであっても、入力
装置と計算機端末との間には複数本の信号線が必要であ
ることや、複数個のタブレットが必要であり、自由度が
さらに小さくなったり、作業の効率がさらに悪くなるな
どの問題点があった。

【０００９】また、会議などで複数の人が大きな表示装
置を使う場合、表示装置上に記入したり表示装置上の位
置を指定したりするためには、わざわざ表示装置のある
ところまで足を運ぶ不便があった。また、光を放射して
スクリーン上に位置を指定するシステムがあるが、遮蔽
物が入ると指示が中断したり、手の微妙な動きによって
指示点が動き、指示点が定まらなかったり、他の人が見
にくいなどの問題があった。

【００１０】本発明は、自由度が大きく、構成が簡単
で、作業スペースも小さく、設置または移動が容易で、
複数の人が複数の入力装置を使って同一画面上で効率よ
く作業することができる表示システムを提供することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願の第１の発明の表示システムは、入力装置と表
示装置とを有してなる表示システムにおいて、入力装置
は、所定の信号を発生する手段と、前記信号を送信する
ための１つまたは複数のアンテナとを備え、表示装置
は、前記信号を受信するための少なくとも２つ以上のア
ンテナと、前記アンテナで受信した信号の受信電力を検
出する手段と、前記受信電力を用いて前記入力装置の位
置を計算する手段と、前記位置情報から画面上の表示を
制御する手段とを備えたことを特徴とする。

【００１２】本願の第２の発明の表示システムは、上記
第１の発明の表示システムにおいて、前記入力装置
は、前記信号を送信するための前記アンテナの放射指向
性を制御する手段を備えたことを特徴とする。

【００１３】本願の第３の発明の表示システムは、上記
第１の発明の表示システムにおいて、前記入力装置
は、前記送信信号の周波数を制御する手段を備え、前記
表示装置は、前記入力装置の前記周波数制御情報を検出
する手段と、前記周波数制御情報を用いて前記位置情報
を制御する手段とを備えたことを特徴とする。

【００１４】本願の第４の発明の表示システムは、上記
第１の発明の表示システムにおいて、前記入力装置
は、前記送信信号の送信電力を制御する手段を備えたこ
とを特徴とする。

【００１５】本願の第５の発明の表示システムは、上記
第１の発明の表示システムにおいて、前記入力装置
は、前記送信信号タイミングを制御する手段と、前記入
力装置の静止状態を検出する手段とを備えたことを特徴
とする。

【００１６】本願の第６の発明の表示システムは、入力
装置と表示装置とを有してなる表示システムにおいて、
前記入力装置は、所定の信号を発生する手段と、前記信
号を送信するための少なくとも１つ以上の直線偏波送信
用アンテナを備え、前記表示装置は、前記信号を受信す
るための少なくとも１つ以上の水平偏波受信用アンテナ
と、前記信号を受信するための少なくとも１つ以上の垂
直偏波受信用アンテナと、前記水平偏波受信用アンテナ
及び前記垂直偏波受信用アンテナで受信された夫々の信
号の受信電力を検出する手段と、前記受信電力を用いて
前記入力装置の位置を推測する手段と、前記入力装置の
位置の情報を用いて画面上に位置情報を表示する手段を
備えたことを特徴とする。

【００１７】本願の第７の発明の表示システムは、上記
第６の発明の表示システムにおいて、前記表示装置
は、前記受信信号の受信電力が、所定の時間内に所定の
値以上変動した場合に、前記位置情報を画面に表示する
ことを中止とする手段を備えたことを特徴とする。

【００１８】

【作用】本願の第１の発明においては、たとえば入力装
置の信号発生手段によって作られた信号を、入力装置の
送信アンテナから無線によって計算機端末の受信アンテ
ナへ伝送する表示システムであるので、従来の表示シス
テムで必要であった入力装置と計算機端末間を接続する
ための信号線が不要となり、入力装置の自由度を大きく
することが可能となる。

【００１９】入力装置のアンテナから送信される信号
を、計算機端末の２つ以上のアンテナで受信し、それぞ
れのアンテナで受信された信号の受信電力を検出し、受
信電力の値を用いて入力装置の位置を計算し、画面上の
グラフィックカーソルを移動するので、入力装置は、少
なくとも発信器とアンテナを備えればよく、複雑な制御
回路や変調回路を必要としない簡単で安価なシステムを
実現することが可能である。さらに、前記のように受信
電力の値を用いて入力装置の位置を推定するので、従来
の表示システムに必要であったタブレットなどの位置検
出のための補助装置が不要となり、大きな作業スペース
が不要となり、システムの設置や移動が容易できる。

【００２０】また、複数の人が複数の入力装置を使っ
て、同一画面上で作業を行う場合、それぞれの入力装置
と計算機端末を接続する必要がなくなり、タブレットな
どの補助装置も不要になるため、複数の入力装置による
入力でも、それぞれの入力装置の自由度が大きくなり、
複数の人が複数の入力装置を使って、同一画面上で作業
を行う場合にも、効率の良い作業を行うことが可能とな
る。

【００２１】また、本願の第２の発明のように、入力装
置の送信用アンテナの指向性を、無指向性でなく表示装
置の方向に対して鋭い指向性にすることによって、入力
装置の向きを変えると、入力装置から放射される電波の
最大電界強度の方向が変わる。表示装置では最大電界強
度方向にある第一の受信用アンテナが受信した受信電力
が最大となり、電界強度方向にない第二、第三．．．受
信用アンテナが受信した受信電力は第一の受信用アンテ
ナに比べて小さくなる。これらの受信用アンテナを適当
に配列することによって、従来のように入力装置を移動
させることなく、ユーザが手元で入力装置の向きを変え
るだけで、画面上のグラフィックカーソルを移動するこ
とができるので、作業空間が狭い場合などは非常に便利
である。

【００２２】また、本願の第３の発明にように、入力装
置の送信信号の周波数を制御できることによって、複数
の人が複数の入力装置を用いて、同じ画面上で作業する
場合に、表示装置は容易に入力装置を識別することがで
きる。本願の第４の発明のように、入力装置が送信信号
の送信電力を制御できることによって、さらに一次元追
加した情報を送信することができる。本願の第５の発明
のように、入力装置が送信信号を送信するタイミングを
制御できることによって、入力装置が移動したときのみ
送信を行い、静止しているときは送信を行わないように
することによって、一般的に作業時間に比べて入力装置
を移動する時間は非常に小さいので、消費電力が常時送
信している場合に比べて非常に小さくすることができ
る。

【００２３】また、本願の第６の発明のように、入力装
置に直線偏波送信用アンテナを設け、表示装置に水平偏
波受信用アンテナと垂直偏波受信用アンテナを設けるこ
とによって、表示装置は、水平偏波受信用アンテナの受
信電力と、垂直偏波受信用アンテナの受信電力を比較す
ることによって、ユーザが入力装置を表示装置に垂直な
平面で移動してグラフィックカーソルを移動しようとし
ているか、平行な平面で移動してグラフィックカーソル
を移動しようとしているのかを推測できるので、より正
確なディスプレイ制御ができる。

【００２４】また、本願の第７の発明のように、表示装
置は、ある時間と次の時間に検出した受信電力の差が、
本表示システムの想定している作業空間内で実現可能な
差に比べて大きい場合に、画面上のグラフィックカーソ
ルの移動を中止する制御回路を備えることにより、ユー
ザが誤って入力装置を落したりした場合などに、グラフ
ィックカーソルの誤動作を防ぐことができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【００２６】図１は本発明の表示システムの第一の実施
例を説明するための各装置の座標系と、Ｘ−Ｙ平面上で
の各アンテナの座標系を示している。Ｘ−Ｙ座標系にお
いて、点ＡとＢは、表示装置の二つのアンテナの位置を
示し、点Ｃ_t1及びＣ_t2は、入力装置の時刻ｔ₁における
アンテナの位置及び時刻ｔ₂におけるアンテナの位置を
で示している。

【００２７】図２は本発明の表示システムの第一の実施
例を説明するためのブロック図を示している。

【００２８】図１及び図２に示した本発明の表示システ
ムにおいて、入力装置（１０１，２０１）は、少なくと
も所定の信号を発生する信号発生器（２０３）と、前記
信号を送信するための送信用アンテナ（１０３，２０
４）を備えている。表示装置（１０２，２０２）は、少
なくとも二つの受信用アンテナ（１０４，１０５，２０
５，２０６）と、それぞれの受信用アンテナで受信した
信号の受信電力を検出するＡＭ検波器（２０７，２０
８）と、検出したそれぞれの受信電力から入力装置の位
置を計算する信号処理回路（２０９）と、計算結果に基
づいてディスプレイ上のグラフィックカーソルを移動さ
せるディスプレイ制御回路（２１０）と、グラフィック
カーソルを表示しているディスプレイ（２１１）とを備
えている。

【００２９】入力装置は、ある時刻ｔ₁において、信号
発生器によって発生した送信信号を、既知の送信電力Ｗ
_tで絶対利得Ｇ_tの無指向性アンテナから表示装置に対
して送信する。表示装置は、まず、Ｘ−Ｙ平面上で所定
の距離だけ離れた絶対利得Ｇ_r1とＧ_r2の二つのアンテナ
で送信信号を受信し、ＡＭ検波器１とＡＭ検波器２は、
二つの受信信号のそれぞれの受信電力Ｗ_r1t1とＷ_r2t1を
検出し、それぞれの受信電力の値Ｗ_r1t1とＷ_r2t1は信号
処理回路に入力される。信号処理回路では、既知の送信
電力Ｗ_tと受信電力Ｗ_r1t1，Ｗ_r2t1と絶対利得Ｇ_tとＧ
_r1とＧ_r2より、時刻ｔ₁における、送信アンテナと二つ
の受信アンテナ間の距離ｄ_{1 t1}，ｄ_{2 t1}を以下に示す計
算より求める。

【００３０】

【数１】ｄ_{1 t1}＝（λ／４π）（Ｇ_tＧ_r1Ｗ_t／Ｗ_r1t1）^1/2 ｄ_{2 t1}＝（λ／４π）（Ｇ_tＧ_r2Ｗ_t／Ｗ_r2t1）^1/2 ここでλは信号の波長である。

【００３１】表示装置に構成された二つの受信用アンテ
ナの位置は既知であるので、表示装置を基準とした時刻
ｔ₁の入力装置の位置（Ｘ_t1，Ｙ_t1）を検出することが
できる。同様に、入力装置は、ある時刻ｔ₂におい
て、信号発生器によって発生した送信信号を、既知の送
信電力Ｗ_tで絶対利得Ｇ_tの無指向性アンテナから表示
装置に対して送信する。表示装置は、同様に、二つのア
ンテナで送信信号を受信し、ＡＭ検波器１とＡＭ検波器
２は、二つの受信信号のそれぞれの受信電力Ｗ_r1t2，Ｗ
_r2t2を検出し、それぞれの受信電力の値Ｗ_r1t2とＷ_r2t2
は信号処理回路に入力される。信号処理回路では、既知
の送信電力Ｗ_tと受信電力Ｗ_r1t2，Ｗ_r2t2と絶対利得Ｇ
_t，Ｇ_r1，Ｇ_r2より、時刻ｔ₂における、送信アンテナ
と二つの受信アンテナ間の距離ｄ_{1 t2}，ｄ_{2 t2}を以下に
示す計算より求める。

【００３２】

【数２】ｄ_{1 t2＝}（λ／４π）（Ｇ_tＧ_r1Ｗ_t／Ｗ_r1t2）^1/2 ｄ_{2 t2}＝（λ／４π）（Ｇ_tＧ_r2Ｗ_t／Ｗ_r2t2）^1/2 ここでλは信号の波長である。

【００３３】表示装置に構成された二つの受信用アンテ
ナの位置は既知であるので、表示装置を基準とした時刻
ｔ₂の入力装置の位置（Ｘ_t2，Ｙ_t2）を検出することが
できる。次に、信号処理回路は入力装置の時刻ｔ₁で
の位置（Ｘ_t1，Ｙ_t1）と時刻ｔ₂での位置（Ｘ_t2，
Ｙ_t2）から、Ｘ−Ｙ平面上での入力装置の移動量ｄ
_t2-t1と移動方向ｃｏｓθを以下に示す計算より求め
る。

【００３４】

【数３】ｄ_t2-t1＝｛（Ｘ_t2−Ｘ_t1）²＋（Ｙ_t2−
Ｙ_t1）²｝^1/2 ｃｏｓθ＝（Ｘ_t2−Ｘ_t1）／ｄ_t2-t1 次に、信号処理回路で求められた入力装置と移動量と移
動方向の位置情報報は、ディスプレイ制御回路に入力さ
れ、ディスプレイ制御回路は位置情報に基づいて、画面
上のグラフィックカーソルを移動することができる。

【００３５】この表示システムは、単に入力装置と表示
装置の間の信号線を不要にしただけではなく、入力装置
に複雑な制御回路や変調回路など必要としないので、従
来のようなタブレット上で入力装置を移動する必要がな
く任意の平面で入力装置を移動することによりグラフィ
ックカーソルを移動することができ、従来に比べ効率の
良い作業空間を簡単かつ安価に実現できる。

【００３６】上記では、Ｘ−Ｙ平面上で入力装置を移動
させた場合の、入力装置の位置情報を検出する方法につ
いて述べたが、受信用アンテナを３つ以上設置すること
によって、Ｘ−Ｙ−Ｚの３次元空間での位置情報を検出
することが可能であり、任意の空間で入力装置を移動す
ることによって画面上のグラフィックカーソルを移動す
ることができるので、上記に比べさらに効率の良い作業
空間を実現できる。また、たとえばディスプレイ上に３
次元の図形を描く場合、ユーザの描きたい図形を効率良
く描くことができる。

【００３７】図３は本発明の表示システムの第二の実施
例を説明するためのブロック図を示している。

【００３８】図４は本発明の表示システムの第二の実施
例を説明するための表示装置の受信用アンテナの配置と
ブロック図を示している。

【００３９】図３の表示システムにおいて、前記入力装
置（３０１）は、所定の信号を発生する信号発生器と、
送信用アンテナ（３０２）の放射指向性を切り換えるた
めのスイッチ（３０３）と、第一の実施例で説明した無
指向性アンテナ（３０２ａ）と鋭い指向性を持った指向
性アンテナ（３０２ｂ）とを切り換えるアンテナ切り換
えスイッチ（３０４）とを備えている。図４の表示装置
において、前記表示装置（４０１）は、所定の位置に４
つの受信用アンテナ（４０２〜４０４）を備えている。

【００４０】ユーザは入力装置の指向性切り換えスイッ
チ（３０３）を操作することによって、送信用アンテナ
を、第一の実施例で説明した無指向性アンテナ（３０２
ａ）から、表示装置の方向に対して鋭い指向性を持つ指
向性アンテナ（３０２ｂ）に切り換えることができる。
このようなに鋭い指向性を持つ入力装置においては、ユ
ーザが表示装置に対して入力装置の向きを変えることに
よって、入力装置から放射される電波の最大電界強度の
方向が変わることは明らかである。

【００４１】表示装置においては、距離を隔てて備えら
れた４つの受信用アンテナ（４０２〜４０４）は、入力
装置から鋭い指向性で放射された送信信号をそれぞれ受
信する。このとき最大電界強度方向にあるたとえば第一
の受信アンテナ（４０２）が受信した受信信号の受信電
力は、最大電界強度方向にない第二（４０３）、第三
（４０４）、第四（４０５）の受信用アンテナが受信し
た受信信号の受信電力に比べて大きくなることは明らか
である。表示装置（４０１）のＡＭ検波器（４０６）
は、第一から第四のアンテナによって受信したそれぞれ
の受信信号の受信電力Ｗ_Z+，Ｗ_Y+，Ｗ_Z-，Ｗ_Y-を検出
し、信号処理回路は、これらの４つの受信電力を比較す
ることによって入力装置の向きを推定する。たとえば、
ＡＭ検波器で検出された４つのアンテナの受信電力がＷ
_Z+＝１０ｍＷ，Ｗ_Y+＝１ｍＷ，Ｗ_Z-＝１ｍＷ，Ｗ_Y-＝１
ｍＷであった場合、信号処理回路は、入力装置がＺ＋の
方向を向いていると推測し、ディスプレイ制御装置は、
画面上のグラフィックカーソルをＺ＋方向に移動するこ
とができる。上記説明は、無指向性アンテナと指向性ア
ンテナの切り換えを行う場合について述べたが、アレー
化したアンテナと位相器を用いてフェイズドアレーアン
テナを構成しても同様なシステムを実現することができ
る。

【００４２】この表示システムは、従来のように入力装
置を移動させることなく、ユーザが手元で入力装置の向
きを変えるだけで、画面上のグラフィックカーソルを移
動することができるので、入力装置を移動するだけの作
業空間が無い場合などは、非常に便利なシステムであ
る。

【００４３】図５は本発明の第三の実施例を説明するた
めのブロック図を示している。

【００４４】図５の表示システムにおいて、入力装置
（５０１）は、周波数切り換えスイッチ（５０３）と、
前記周波数切り換えスイッチに対応して送信信号の周波
数を制御するシンセサイザ回路（５０４）を備え、表示
装置（５０２）は、受信信号を各入力装置の周波数成分
ごとに弁別するフィルタ回路（５０５）と、弁別された
各周波数成分の受信信号の受信電力を検出するＡＭ検波
器（５０６）と、検出した各周波数成分のそれぞれのア
ンテナからの受信電力を用いて、入力装置の位置を計算
する信号処理回路（５０７）と、計算結果に基づいてデ
ィスプレイ上の複数のグラフィックカーソルを同時に移
動させるディスプレイ制御回路（５０８）と、グラフィ
ックカーソルを表示しているディスプレイ（５０９）を
備えている

【００４５】大きなディスプレイに対して、複数の人が
複数の入力装置を使って、同時に画面上の複数のグラフ
ィックカーソルを移動する場合、各ユーザは入力装置に
備え付けられた周波数切換スイッチを切り換えることに
よって、他の入力装置が使用していない周波数を選択す
る。複数の入力装置は、それぞれ異なった周波数の信号
を送信し、表示装置は全ての入力装置からの信号を受信
する。受信された信号はたとえばフィルタ回路などによ
って各周波数ごとに弁別され、弁別された各周波数成分
の信号はＡＭ検波器に入力される。ＡＭ検波器は各周波
数成分ごとに受信電力を検出し、信号処理回路は各周波
数成分ごと、すなわち各入力装置の位置情報を計算し、
ディスプレイ制御回路は各入力装置の位置情報に基づい
て各入力装置の対応するグラフィックカーソルを移動す
ることができる。

【００４６】この表示システムは、一つの表示装置に複
数の入力装置を接続することができるので、大きなディ
スプレイ上で、複数の人が複数の入力装置を使って、最
小限の作業空間で、同時に作業することができ、表示装
置は容易に入力装置の識別ができるので、画面上に複数
のグラフィックカーソルがある場合なども、効率良く作
業することができる。また、複数の人が一つのものをデ
ィスプレイ上で設計する場合などは、複数の表示システ
ム間でデータの伝送をする必要がなくなる。

【００４７】図６は、本発明の表示システムの第四の実
施例を説明するためのブロック図を示している。

【００４８】図６の表示システムにおいて、入力装置
（６０１）は、所定の信号を発生する信号発生器と送信
電力切り換えスイッチ（６０２）と、前記電力切り換え
スイッチに対応して送信信号の送信電力を制御するたと
えば可変利得増幅器（６０３）または可変減衰器と、送
信用アンテナとを備えている。

【００４９】本発明の表示システムの第一の実施例の説
明からも明らかであるように、表示装置は複数の受信用
アンテナで受信されるそれぞれの受信信号の受信電力
を、相対的に比較することによっても入力装置の移動量
及び移動方向の情報を得ることができる。そこで、入力
装置と表示装置の距離が小さい場合には、入力装置の送
信電力を小さくするなど、表示装置と入力装置の距離に
応じて送信電力の制御することによって、入力装置の消
費電力を小さくすることができるので、入力装置のバッ
テリの寿命を長くすることができる。

【００５０】また、複数の人が複数の入力装置を使っ
て、同じディスプレイ上で複数のグラフィックカーソル
を移動させながら作業する場合、グラフィックカーソル
を移動したくない人は、前記切り換えスイッチによって
送信電力をゼロまたは限りなく小さくすることにより、
グラフィックカーソルの誤動作を防ぐことができるメリ
ットもある。このように、送信電力を切り換えることに
よって、情報の意味でもう１次元追加した信号を、容易
に作ることができる。

【００５１】図７は本発明の表示システムの第五の実施
例を説明するためのブロック図を示している。

【００５２】図７の表示システムにおいて、前記入力装
置（７０１）は、所定の信号を発生する信号発生器と、
送信信号を送信状態と非送信状態を切り換えるスイッチ
（７０２）と、前記スイッチを制御する送信状態切り換
え制御回路（７０３）と、前記入力装置が移動状態か静
止状態かを検出するための圧力センサ（７０４）と送信
用アンテナを備えている。

【００５３】本発明の第一の実施例で述べたように、表
示装置は、入力装置が第一の点から第二の点に移動した
時の、第一の点での位置情報と第二の点での位置情報か
ら、入力装置の移動量と移動方向の情報を計算し、画面
上のグラフィックカーソルを移動する。したがって、表
示装置は、入力装置が移動した時のみに入力装置からの
送信信号を受信すればよいので、入力装置の送信タイミ
ング制御回路は入力装置が静止している場合は送信を止
め、入力装置が移動を始めた時に送信を始め、次に静止
した場合はまた送信を止める制御を行う。入力装置が移
動中かあるいは静止中かを判断するためには、たとえば
入力装置内に圧力センサから構成されるジャイロ装置を
設け、入力装置が移動状態か静止状態かを検出する。す
なわち、送信タイミング制御回路は、圧力センサに圧力
がかからない時は静止状態と見なし送信を停止し、圧力
センサに圧力がかかった時に再度送信を行うようにスイ
ッチを制御する。また、入力装置の表面に送信タイミン
グ制御スイッチを設けて、ユーザ自身がボタンを入り切
りして送信タイミングを制御してもよい。

【００５４】ユーザがディスプレイに向かって作業して
いる時間に比べて、入力装置を移動している時間はわず
かであるので、上記のような制御を行うことにより、入
力装置が送信のために必要な電力が、常時送信している
場合に比べて非常に小さくなり、入力装置の使用時間を
飛躍的に延長することができる。

【００５５】図８は本発明の表示システムの第六の実施
例を説明するための各装置の座標系を示している。

【００５６】図９は本発明の表示システムの第六の実施
例を説明するためのブロック図を示している。

【００５７】図８及び図９に示した本発明の表示システ
ムにおいて、ペン形の入力装置（８０１，９０１）は、
たとえば直線状のダイポールアンテナのような直線偏波
を放射する送信用アンテナ（８０３，９０３）を、前記
アンテナがペンの中心軸と平行になるように備え、表示
装置（８０２，９０２）は、たとえば表示装置前面の複
数個の水平偏波受信用アンナテ（８０４，９０４）と、
複数個の垂直偏波受信用アンテナ（８０５，９０５）
と、前記垂直偏波受信用アンテナからの受信電力と、前
記水平偏波受信用アンテナからの受信電力とを比較する
ための信号処理回路（９０６）を備えている。

【００５８】ユーザが、ペン形の入力装置によって画面
上のグラフィックカーソルを移動する方法として、次の
２つの方法が考えられる。

【００５９】第一の方法は、図８のＡで示したように、
画面に垂直な平面（ｘ’−ｙ’平面）でペン形入力装置
を移動することによって画面上のグラフィックカーソル
を移動する場合であり、たとえば、ユーザが画面の前面
の表示装置が設置してある机上の平面で、ペン形入力装
置を移動する場合である。

【００６０】第二の方法は、図８のＢで示したように、
画面に平行な平面（ｙ’−ｚ’平面）でペン形入力装置
を移動することによって画面上のグラフィックカーソル
を移動する場合であり、たとえば、ユーザが画面の前面
の空間で、ペン形入力装置の先を画面に向かってほぼ垂
直に持ち、グラフィックカーソルを移動したい方向にペ
ン形入力装置を移動する場合である。

【００６１】第一の方法の場合、ペン形入力装置（８０
１ａ）は、机上の平面に対してほぼ垂直の状態でユーザ
に持たれているので、ペン形入力装置（８０１ａ）の直
線偏波送信用アンテナ（８０３ａ）は、主に、電界が机
上の平面に対して垂直な垂直偏波成分を放射することは
明らかである。

【００６２】また、第二の方法の場合、ペン形入力装置
（８０１ｂ）は、机上の平面に対してほぼ水平の状態で
ユーザに持たれているので、ペン形入力装置（８０１
ｂ）の直線偏波送信用アンテナ（８０３ｂ）は、主に、
電界が机上の平面に対して水平な水平偏波成分を放射す
ることは明らかである。

【００６３】表示装置（８０２）は、垂直偏波受信用ア
ンテナ（８０４）と水平偏波受信用アンテナ（８０５）
のそれぞれで受信された前記入力装置（８０１）からの
信号の受信電力を比較することによって、ユーザがペン
形入力装置を移動する平面が、画面に対して垂直な平面
（ｘ’−ｙ’平面）であるか、平行な平面（ｙ’−ｚ’
平面）であるか推定することができる。以下により詳し
く述べる。

【００６４】もし、垂直偏波受信用アンテナが受信した
信号の受信電力が、水平偏波受信用アンテナが受信した
信号の受信電力に比べて大きい場合、ペン形入力装置の
直線偏波送信用アンテナは、主に、垂直偏波成分を放射
していると推定され、ペン形入力装置は画面に対して平
行に持たれていることがわかる。したがって、ユーザが
ペン形入力装置を移動する平面が、画面に対して垂直で
あることがわかる。この場合、表示装置は、それぞれの
垂直偏波受信用アンテナからの受信電力を比較すること
によってペン形入力装置の位置を検出し、図８におい
て、ユーザがペン形入力装置を、ｘ’−ｙ’平面上で、
画面から遠い位置から近い位置に移動したとき（−ｘ’
の方向に移動したとき）に、ディスプレイ制御回路は画
面（８０６）上のグラフィックカーソルを画面の上側
（＋ｚ方向）に移動する制御を行う。

【００６５】もし、水平偏波受信用アンテナが受信した
信号の受信電力が、垂直偏波受信用アンテナが受信した
信号の受信電力に比べて大きい場合、ペン形入力装置の
直線偏波送信用アンテナは、主に、水平偏波成分を放射
していると推定され、ペン形入力装置は画面に対して平
行に持たれていることがわかる。したがって、ユーザが
ペン形入力装置を移動する平面が、画面に対して平行で
あることがわかる。この場合、表示装置は、それぞれの
水平偏波受信用アンテナからの受信電力を比較すること
によってペン形入力装置の位置を検出し、図８におい
て、ユーザがペン形入力装置を、ｙ’−ｘ’平面上で、
床の方から天井の方に向けて移動したとき（＋ｚ’の方
向に移動したとき）に、ディスプレイ制御回路は画面
（８０６）上のグラフィックカーソルを画面の上側に移
動する制御を行う。

【００６６】この表示システムは、前述のように、ユー
ザが入力装置を移動する平面が画面に対して垂直である
場合も、水平である場合も、ユーザからの特別な設定を
必要としないで、画面上のグラフィックカーソルを正確
に移動することができる。

【００６７】図１０は発明の表示システムの第七の実施
例を説明するためのブロック図を示している。

【００６８】図１０の表示システムにおいて、表示装置
は、ある時間ｔ₁と次の時間ｔ₂に検出した受信電力Ｗ
₁とＷ₂の差Δｗ（＝Ｗ₂−Ｗ₁）を求める比較回路
（１００１）と、差ΔＷが本表示システムの想定してい
る作業空間内で実現可能な一定時間内の電力差ΔＷに比
べて大きい場合（Δｗ＞ΔＷ）に、画面上のグラフィッ
クカーソルの移動を中止する制御回路（１００２）とを
備えている。

【００６９】この表示システムは、たとえばユーザが誤
って入力装置を落したりした場合に、画面上のグラフィ
ックカーソルを目的地でない位置に移動してしまうミス
を無くすことができる。

【００７０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の表示シス
テムは、入力装置は、少なくとも所定の信号を発生する
信号発生器と、前記信号を送信するための送信用アンテ
ナを備え、表示装置は、少なくとも二つの受信アンテナ
と、それぞれの受信用アンテナで受信した信号の受信電
力を検出するＡＭ検波器と、検出したそれぞれの受信電
力から入力装置の位置を計算する信号処理回路と、計算
結果に基づいてディスプレイ上のグラフィックカーソル
を移動させるディスプレイ制御回路と、グラフィックカ
ーソルを表示しているディスプレイとを備え、表示装置
は、入力装置の送信電力と表示装置の受信電力から入力
装置の位置を容易に推定できるシステムである。

【００７１】本発明の表示システムによれば、単に入力
装置と表示装置の間の信号線を不要にしただけではな
く、複雑な回路を必要としないで、また従来のようにタ
ブレットのような補助装置を必要としないで、入力装置
を移動することにより画面上のグラフィックカーソルを
容易に移動することができ。また狭い作業空間において
も入力装置の向きを変えることによって容易にグラフィ
ックカーソルを移動することができ、また複数の人が複
数の入力装置を使って一つの画面上で同時に容易に作業
することができ、所定のアンテナを設けることによって
任意の平面で入力装置を移動することによって正確にグ
ラフィックカーソルを移動することができるので、従来
のシステムに比べて作業効率が良く、マンマシンインタ
ーフェースに優れた、応用範囲の広い作業空間を容易か
つ安価に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表示システムの第一の実施例を示す各
装置の座標系概略図である。

【図２】本発明の表示システムの第一の実施例を示す各
装置のブロック図である。

【図３】本発明の表示システムの第二の実施例を示す入
力装置のブロック図である。

【図４】本発明の表示システムの第二の実施例を示す表
示装置の構成図である。

【図５】本発明の表示システムの第三の実施例を示す各
装置のブロック図である。

【図６】本発明の表示システムの第四の実施例を示す入
力装置のブロック図である。

【図７】本発明の表示システムの第五の実施例を示す入
力装置のブロック図である。

【図８】本発明の表示システムの第六の実施例を示す各
装置の座標系概略図である。

【図９】本発明の表示システムの第六の実施例を示す各
装置のブロック図である。

【図１０】本発明の表示システムの第七の実施例を示す
入力装置のブロック図である。

【図１１】従来の表示システムの例を示す図である。

【符号の説明】

１０１入力装置１０２表示装置１０３送信用アンテナ１０４，１０５受信用アンテナ２０１入力装置２０２表示装置２０３信号発生器２０４送信用アンテナ２０５，２０６受信用アンテナ２０７，２０８ＡＭ検波器２０９信号処理回路２１０ディスプレイ制御回路２１１ディスプレイ３０１入力装置３０２ａ無指向性に近いアンテナ３０２ｂ鋭い指向性を持つアンテナ３０３指向性切り換え用スイッチ３０４アンテナ切り換えスイッチ４０１表示装置４０２，４０３，４０４，４０５受信用アンテナ４０６ＡＭ検波器４０７入力装置５０１入力装置５０２表示装置５０３周波数切り換え用スイッチ５０４周波数シンセサイザ５０５フィルタ回路５０６ＡＭ検波器５０７信号処理回路５０８ディスプレイ制御回路５０９ディスプレイ６０１入力装置６０２送信電力切り換え用スイッチ６０３可変利得増幅器７０１入力装置７０２送信状態切り換えスイッチ７０３送信状態切り換え制御回路７０４圧力センサ８０１ａ，８０１ｂペン形入力装置８０２表示装置８０３直線偏波送信用アンテナ８０４水平偏波受信用アンテナ８０５垂直偏波受信用アンテナ８０６画面９０１入力装置９０２表示装置９０３直線偏波送信用アンテナ９０４水平偏波受信用アンテナ９０５垂直偏波受信用アンテナ９０６比較回路１００１比較回路１００２信号処理回路

フロントページの続き (72)発明者内田裕康神奈川県川崎市幸区小向東芝町１株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者前田忠彦神奈川県川崎市幸区小向東芝町１株式会社東芝研究開発センター内 (56)参考文献特開平５−216581（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−78183（ＪＰ，Ａ) 特開平４−72586（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 3/03 - 3/033 G01S 5/00 - 5/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入力装置と表示装置とを有してなる表示
システムにおいて、前記入力装置は、所定の信号を発生する手段と、前記信
号を送信するための少なくとも１つ以上の直線偏波送信
用アンテナを備え、前記表示装置は、前記信号を受信するための複数の水平
偏波受信用アンテナと、前記信号を受信するための複数
の垂直偏波受信用アンテナと、前記水平偏波受信用アン
テナ及び前記垂直偏波受信用アンテナで受信された夫々
の信号の受信電力を検出する手段と、前記受信電力を用
いて前記入力装置の位置を推測する手段と、前記入力装
置の位置の情報を用いて画面上に位置情報を表示する手
段を備えたことを特徴とする表示システム。
【請求項２】前記表示装置は、前記受信電力が、所定
の時間内に所定の値以上変動した場合に、前記位置情報
を画面に表示することを中止とする手段を備えたことを
特徴とする請求項１記載の表示システム。