JP3551591B2 - Pen input device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は手書き入力機能を有するコンピュータシステム等におけるペン入力装置に関し、特に遠隔入力を可能にすることにより操作性の向上および使用形態の多様化を可能にしたペン入力装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、手書き入力機能を有するコンピュータシステム等における入力装置としては、
1)赤外線方式によるもの
2)感圧方式によるもの
3)静電容量方式によるもの
4)電磁方式によるもの
5)超音波方式によるもの
等が知られている。
【0003】
ここで、1)の赤外線方式によるものとしては、赤外線線を発光するライトペンによるスポット位置を半導体位置検出素子を用いて検出するもの、入力面に複数の赤外線発光素子および受光素子を配設して、赤外線発光素子から発光された赤外線が指、入力ペン等により遮られた位置を受光素子の出力から判別することにより指示位置を検出するもの等が知られている。
【0004】
また、2)の感圧方式によるものとしては、複数のX軸電極が配設された電極シートと複数のY軸電極が配設された支持体とをドットスペーサを介在させて重ね合わせた感圧パネルを用いたもの、平行する2枚のプレートを3次元スプリングを介して重ね合わせ、指、入力ペン等により触れた位置の電流の変化を検出することにより指示位置を検出するもの等が知られている。
【0005】
また、3)の静電容量方式によるものとしては、2枚のガラス上に蒸着形成された導電性の膜をそれぞれX軸、Y軸電極パターンとしてこの2枚のガラスを電極パターン形成面を向かい合わせて張り合わせた静電容量結合方式パネルを用いたもの等が知られている。
【0006】
更に、4)の電磁方式によるものとしては、入力面に複数のセンサアンテナコイルを配設するとともに、入力ペンにはコイルとコンデンサからなる共振回路を内蔵させ、まず上記複数のセンサアンテナコイルに交流電流を流すことにより電磁誘導を利用して上記入力ペンの共振回路に電流を流し、次に上記複数のセンサアンテナコイルに流した交流電流をを切り、この状態で上記上記入力ペンの共振回路に流れる電流により発生する磁界を上記複数のセンサアンテナコイルで検出することにより入力ペンの指示位置を検出するもの等が知られている。
【0007】
また、5)の超音波方式によるものとしては、ガラス基板上に超音波表面弾性波を発生する超音波振動素子および超音波受信素子を配設し、指等の弾性波吸収体の存在を上記超音波受信素子の受信信号の変化から検出する超音波表面弾性波方式によるもの等が知られている。
【0008】
また、5)の超音波方式によるものとして、実開昭64−7340号に開示されているように、同一平面上の既知な3点以上の点にマイクロホンを配設するとともに、上記平面上の任意の座標位置に置くことのできる発音体を設け、上記マイクロホンの中の2つのマイクロホンに発生する電圧の時間差から上記発音体を含む双曲線の位置を決定し、この双曲線の2本以上の交点から上記発音体の座標位置を決定するようにしたものもある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の入力装置はいずれも所定の1つの入力面に対する入力位置を検出するだけのものであるので、例えば予め定められた手書き入力ボード上での入力位置は検出することができても、この手書き入力ボードから離れた位置で手書き入力を行うことはできなかった。
【0010】
したがって、従来の入力装置において各操作者はこの予め定められた手書き入力ボード上での手書き操作を余儀なくされ、特に大画面スクリーンを手書き入力面として用いた会議等においては参加者にとって操作性が悪く、このことはその入力面サイズが大きくなるにしたがって顕著になった。
【0011】
この点を解決するために、複数の手書き入力ボードを設け、この複数の手書き入力ボードを入力ポートを介してシステムに入力することによりローカル入力を可能にする構成も考えれるが、この構成の場合は複数の操作者にこの手書き入力ボードを配布する必要があり、また、この複数の手書き入力ボードを信号線で接続しなければならないので、システム全体が高価になり、また手書き入力ボードをそれぞれ信号線で接続しなければならないので、その操作性においても問題があった。
【0012】
また、ネットワークによりメイン処理を行う情報機器と各操作者が使用する情報機器とを接続し、各操作者によりローカルな入力処理を行う構成も考えられるが、この構成の場合はシステム全体が非常に高価になるという問題が生じた。
【0013】
そこで、この発明は、安価な構成により、複数の操作者からの手書きペン入力を可能にしたペン入力装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、第1の発明は、入力ペン(図1の1、2)による指示位置を入力するペン入力装置において、前記入力ペンに設けられた超音波発信手段(図6の11、15、17)と、3次元空間内の所定の箇所に配設され、前記超音波発信手段から発信された超音波を受信する複数の超音波受信素子(図1の31a、31b、31c)を有する超音波受信手段(図1の30)と、第1の入力領域(図1の10)を有する第1の入力手段と、前記第1の入力手段の入力領域から所定距離離れて配設された第2の入力領域(図1の20)を有する第2の入力手段と、前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子の受信出力に基づき前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子の配列位置に固定された第1の座標系上における前記入力ペンによる指示位置を示す指示位置情報を演算する演算手段(図1の42)と、前記演算手段により演算された前記指示位置情報に対応する指示位置が前記第1の入力領域に含まれるか前記第2の入力領域に含まれるかを判別する判別手段(図1の43)と、前記判別手段により前記指示位置が前記第1の入力領域に含まれると判別された場合は、前記指示位置情報を前記第1の入力領域に固定された第2の座標系上の位置を示す第1の位置情報に変換する第1の変換手段(図1の44)と、前記判別手段により前記指示位置が前記第2の入力領域に含まれると判別された場合は、前記指示位置情報を前記第2の入力領域に固定された第3の座標系上の位置を示す第2の位置情報に変換する第2の変換手段(図1の45)とを具備することを特徴とする。
【0015】
また上記構成において、
前記第1の入力手段の第1の入力領域または前記第2の入力手段の第2の入力領域に対する前記入力ペンによる指示位置に対応する表示を行う表示手段(図1の50)と、前記第1の変換手段で変換された前記第1の位置情報および前記第2の変換手段で変換された前記第2の位置情報に基づき前記表示手段における表示制御を行う表示制御手段(図1の46)とを更に具備することを特徴とする。
【0016】
ここで、前記超音波発信手段は、予め設定されたタイミングで超音波を発信し、前記演算手段は、前記超音波発信手段からの超音波発信タイミングを基準にして前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子による前記超音波発信手段からの超音波の受信タイミングを検出し、該受信タイミングに基づき前記指示位置情報の演算を行うように構成することができる。
【0017】
また、前記入力ペンは、複数の入力ペンからなり、前記超音波発信手段は、前記複数の入力ペンのそれぞれに配設され、前記予め設定されたタイミングは、各入力ペンに対応してそれぞれ設定され、前記演算手段は、前記各入力ペンに対応する各超音波発信手段からの超音波発信タイミングをそれぞれ基準にして前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子による前記各超音波発信手段からの超音波の受信タイミングを検出し、該受信タイミングに基づき前記各入力ペンに対応する指示位置情報の演算を行うように構成することができる。
【0018】
また、前記超音波発信手段は、前記入力ペンがペンホルダ(図3の34)に収納されているときに該ペンホルダを介して前記予め設定されたタイミングを示すタイミング情報を受け取るようにすることができる。
【0019】
また、第2の発明は、位置情報を入力する入力ペン(図12の1)と、該入力ペンによる第1の入力面を構成するとともに該入力ペンにより入力された位置情報に基づく表示を行う表示手段(図12の500)を有するペン入力装置において、前記入力ペンに設けられた超音波発信手段(図6の11、15、17)と、前記第1の入力面に対して所定の位置関係で配設され、前記超音波発信手段から発信された超音波を受信する複数の超音波受信素子(図1の31a、31b、31c)を有する超音波受信手段(図1の30)と、前記第1の入力面から所定距離離れて配設され、前記入力ペンによる第2の入力面(図12の21、図20の22)を有する遠隔入力手段と、前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子の配列位置に対する前記第1の入力面の相対的位置関係を示す第1の情報および前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子の受信出力に基づき前記入力ペンによる前記第1の入力面に対する第1の指示位置情報を演算する第1の演算手段(図1の44)と、前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子の配列位置に対する前記第2の入力面の相対的位置関係を示す第2の情報および前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子の受信出力に基づき前記入力ペンによる前記第2の入力面に対する第2の指示位置情報を演算する第2の演算手段(図1の45)と、前記第1の指示位置情報および前記第2の指示位置情報に基づき前記表示手段における表示を制御する表示制御手段(図1の46)とを具備することを特徴とする。
【0020】
ここで、前記第2の入力面は、筆記具により書き込み可能な用紙(図12の21)からなり、前記入力ペンは、前記筆記具に前記超音波発信手段を装着することにより構成することができる。
【0021】
また、前記遠隔入力手段は、前記第2の情報を前記第2の演算手段に通知する通知手段を具備し、前記通知手段は、前記第2の入力面に対して所定の位置関係で配設された位置情報通知用超音波発信手段(図21のUa、Ub、Uc、Ud、図32の261)を具備し、前記第2の演算手段は、前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子による前記位置情報通知用超音波発信手段からの超音波の受信出力に基づき前記第2の情報を演算するように構成することができる。
【0022】
また、前記第2の入力面は、筆記具により書き込み可能な用紙(図12の21)からなり、前記位置情報通知用超音波発信手段(図32の261)は、前記用紙を挟むクリップ(図32の260)に配設されるように構成することができる。
【0023】
また、前記第2の入力面は、筆記具により書き込み可能な複数の用紙を綴じたバインダ(図30の250)からなり、前記バインダは、前記用紙の離脱によるページ捲りを検出する検出手段(図30の255)と、前記検出手段の検出出力に基づきページ捲り情報を前記表示制御手段に通知するページ捲り情報通知手段(図21のUa、Ub、Uc、Ud)とを具備するように構成することができる。
【0024】
また、第3の発明は、位置情報を入力する入力ペン(図23の1)と、該入力ペンによる第1の入力面を構成するとともに該入力ペンにより入力された位置情報に基づく表示を行う第1の表示手段(図23の500)を有するペン入力装置において、前記入力ペンに設けられた超音波発信手段(図の11、15、17)と、前記第1の入力面に対して所定の位置関係で配設され、前記超音波発信手段から発信された超音波を受信する複数の超音波受信素子(図1の31a、31b、31c)を有する超音波受信手段(図1の30)と、前記第1の入力面から所定距離離れて配設され、前記入力ペンによる第2の入力面を構成するとともに該入力ペンにより入力された位置情報に基づく表示を行う第2の表示手段を有する遠隔入力手段(図23の22)と、前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子の配列位置に対する前記第1の入力面の相対的位置関係を示す第1の情報および前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子の受信出力に基づき前記入力ペンによる前記第1の入力面に対する第1の指示位置情報を演算する第1の演算手段(図1の44)と、前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子の配列位置に対する前記第2の入力面の相対的位置関係を示す第2の情報および前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子の受信出力に基づき前記入力ペンによる前記第2の入力面に対する第2の指示位置情報を演算する第2の演算手段(図1の45)と、前記第1の指示位置情報および前記第2の指示位置情報に基づき前記第1の表示手段および前記第2の表示手段における表示を制御する表示制御手段(図1の46)とを具備することを特徴とする。
【0025】
【発明の実施の形態】
この発明のペン入力装置においては、入力ペンに超音波を送出する超音波発生手段を設け、この超音波発生手段から送出される超音波を用いて入力ペンによる指示位置を検出する。
【0026】
すなわち、この発明においては、入力ペンから送出された超音波を受信する超音波受信手段として3次元的に配列された複数の超音波受信素子を用いる。この場合、この複数の超音波受信素子の受信出力に基づく入力ペンの位置を3次元的に検出することができる。
【0027】
したがって、例えば、この入力ペンによる入力領域として第1の入力領域とこの第1の入力領域から所定距離離れた第2の入力領域を設定した場合、この第1の入力領域および第2の入力領域における入力ペンによる指示位置をそれぞれ検出することが可能になる。ここで、この発明においては、入力ペンの位置を3次元的に検出することが可能であるので、上記第1の入力領域および第2の入力領域の位置関係がどのような状態にあっても3次元的に配列された複数の超音波受信素子に対する第1の入力領域および第2の入力領域の位置関係を知ることができれば、第1の入力領域および第2の入力領域における入力ペンによる指示位置をそれぞれ検出することが可能である。
【0028】
ここで、3次元的に配列された複数の超音波受信素子に対する第1の入力領域および第2の入力領域の位置関係は、入力ペンによる指示位置を利用して検出するように構成してもよいし、第1の入力領域および第2の入力領域のそれぞれに対して別の位置情報通知用超音波発信手段を設け、この位置情報通知用超音波発信手段から送出された超音波に基づき検出するように構成してもよい。
【0029】
この位置情報通知用超音波発信手段としては、例えば、第2の入力領域に対応するローカル入力装置の4隅に配設された超音波発信素子から構成することができる。また、この位置情報通知用超音波発信手段としては、第2の入力領域に対応して配設された用紙を綴じるクリップに設けてもよい。
【0030】
また、第1の入力領域および第2の入力領域でそれぞれ入力された位置情報に基づき表示装置の表示画面上に図形等の表示制御を行う構成が考えられるが、この構成において、第1の入力領域および第2の入力領域にそれぞれ対応して表示装置の設けてもよいし、また第1の入力領域および第2の入力領域の一方にのみ対応して表示装置の設けるように構成してもよい。
【0031】
また入力ペンは1本に限らず複数の入力ペンを用いることも可能になる。
【0032】
例えば、大型の表示画面を有する表示装置を考え、この表示装置の表示画面上を第1の入力領域に設定し、この表示装置から離れた、例えばテーブル上に第2の入力領域を設定した場合を考える。
【0033】
ここで、入力ペンに描画ペンとして機能を与え、この入力ペンにより描画した図形を上記表示装置の表示画面上に表示する構成を考えると、表示装置の表示画面上で第1の入力ペンのより描画した図形をこの表示装置の表示画面上に表示するとともに、この表示装置から離れたテーブル上に設定された第2の入力領域上で第2の入力ペンのより描画した図形を上記表示装置の表示画面上に表示する制御が可能になる。
【0034】
ここで、第2の入力ペンを用紙に筆記可能なペンから構成し、第2の入力領域はこの第2の入力ペンにより描画が可能な用紙から構成してもよいし、また第2の入力領域は、上記表示装置と同様の表示を行う別の表示装置の表示画面から構成してもよい。
【0035】
ところで、上記構成において場合、第1および第2の入力ペンにより指示位置が第1の入力領域に対するものか第2の入力領域に対するものかを判別する必要がある。この判別は入力ペンの3次元的検出位置に基づき入力ペンにより指示位置が第1の入力領域に属するか第2の入力領域に属するかを調べることにより判別することができる。
【0036】
なお、上記入力領域は2個に限らず3以上の複数の領域を設定することも可能である。
【0037】
以下、この発明に係わるペン入力装置の実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。
【0038】
図1は、この発明に係わるペン入力装置を適用して構成した情報処理システムの一実施例の概略構成をブロック図で示したものである。
【0039】
図1において、この情報処理システムは情報を入力するスタイラスペン(以下、単にペンという)1、2を用いて指示された指示位置に対応する画像を表示部50に表示するもので、この実施例においては、ペン1、2による指示位置を入力するために第1の入力領域10と第2の入力領域20の複数の入力領域が設定されている。
【0040】
ここで、第1の入力領域10は、例えば表示部50に関連して配設され、このシステムのメイン入力領域を形成しており、また第2の入力領域20は、第1の入力領域10、すなわち表示部50から所定距離離れて配設され、任意の位置で指示位置の入力が可能なローカル入力領域を形成している。
【0041】
また、第1の入力領域10および第2の入力領域20は平面状の2次元的入力領域から構成されるものでもよいし、一定の3次元空間からなる3次元的領域から構成されるものでもよい。
【0042】
なお、第1の入力領域10を上述したように表示部50に関連して配設せずに、この第1の入力領域10も第2の入力領域20と同様に表示部50から所定距離離れて配設し、任意の位置で指示位置の入力が可能なローカル入力領域を形成するように構成してもよい。
【0043】
この実施例において、ペン1、2は後に詳述するようにその先端から超音波を出力する超音波発信手段が設けられており、上記第1の入力領域10および第2の入力領域20に対するペン1、2による指示位置を3次元的に配設された複数(実施例においては3つ)の超音波受信素子31a、31b、31cからなる1組の超音波受信手段を有する超音波受信部30で受信して検出し、その検出結果に対応して表示部50に対する表示を制御する。
【0044】
まず、この実施例における3次元的に配設された3つの超音波受信素子31a、31b、31cによる上記第1の入力領域10および第2の入力領域20に対するペン1、2による指示位置の検出原理を説明する。
【0045】
図2は、3次元的に配設された3つの超音波受信素子31a、31b、31cに対するペン1、2の内のペン1による指示位置の関係を示したものである。
【0046】
今、3次元的に配設された3つの超音波受信素子31a、31b、31cに固定された3次元座標系X−Y−Zを考える。
【0047】
ここで、超音波受信素子31aは、この3次元座標系X−Y−Zの原点に配設されており、超音波受信素子31bは、この3次元座標系X−Y−ZのY軸上の点(0、Ly、0)に配設され、超音波受信素子31cは、3次元座標系X−Y−ZのZ軸上の点(0、0、Lz)に配設されているとする。
【0048】
また、ペン1による指示位置が、この3次元座標系X−Y−Z上の点(x、y、z)であるとするとし、超音波受信素子31aから点(x、y、z)までの距離がn、超音波受信素子31bから点(x、y、z)までの距離がm、超音波受信素子31cから点(x、y、z)までの距離がlであるとすると、
l2 =(Lz−z)2 +n2 −z2 …(1)
n2 =x2 +y2 +z2 …(2)
m2 =x2 +(Ly−y)2 +z2 …(3)
の関係が成立する。この式(1)〜(3)からx、y、zについて解くと
x=±SQRT[n2 −{(Ly2 +n2 −m2 )/2Ly}2
−{(Lz2 +n2 −l2 )/2Lz}2 ] …(4)
y=(Ly2 +n2 −m2 )/2Ly …(5)
z=(Lz2 +n2 −l2 )/2Lz …(6)
ただし、SQRT(A)はAの平方根を示す。
【0049】
となる。ここでLyおよびLzは、超音波受信素子31a、31b、31cの配設位置によって決定される既知の値であるので、超音波受信素子31aから点(x、y、z)までの距離n、超音波受信素子31bから点(x、y、z)までの距離m、超音波受信素子31cから点(x、y、z)までの距離lがわかれば、3次元的に配設された3つの超音波受信素子31a、31b、31cに固定された3次元座標系X−Y−Z上におけるペン1による指示位置(x、y、z)を求めることができる。
【0050】
この実施例においては、超音波受信素子31aからペン1による指示位置(x、y、z)までの距離n、超音波受信素子31bからペン1による指示位置(x、y、z)までの距離m、超音波受信素子31cからペン1による指示位置(x、y、z)までの距離lを、ペン1の先端から出力される超音波を用いて検出する。
【0051】
具体的には、この距離n、距離m、距離lの検出は、ペン1の先端から出力される超音波が超音波受信素子31a、31b、31cで検出するまでの時間Ta、Tb、Tcを検出することにより行われる。
【0052】
すなわち、ペン1の先端から出力される超音波の空間伝達速度をCとすると、上記時間Ta、Tb、Tcを検出することにより上記距離n、距離m、距離lは
n=C×Ta …(7)
m=C×Tb …(8)
l=C×Tc …(9)
により求めることができる。
【0053】
このペン1の先端から出力される超音波が超音波受信素子31a、31b、31cで検出するまでの時間Ta、Tb、Tcを検出する処理は、図1に示す超音波受信部30における受信処理部32で行われる。
【0054】
図3は、この図1に示す超音波受信部30における受信処理部32の具体的構成を示したものである。この実施例では、ペン1の不使用時にこのペン1を収納するペンホルダ35が設けられており、このペンホルダ35には、後に詳述するように、ペン1の超音波発信手段から出力される超音波の出力タイミングと受信処理部32における受信処理との同期をとる同期回路35が設けられている。
【0055】
この同期回路35は、受信処理部32に設けられた基本クロック生成回路324から出力される基本クロックを計数し、その計数値が一定の値になる毎にペン1の超音波発信手段から出力される超音波の出力タイミングを制御する同期信号を出力するように構成されている。
【0056】
また、ペン1には、上記基本クロック生成回路324と同一の周波数の基本クロックを生成する図示しない基本クロック生成回路が設けられており、この基本クロック生成回路は、このペン1がペンホルダ35に収納されたときに、上記同期回路35から出力される同期信号を入力して、上記受信処理部32に設けられた基本クロック生成回路324との同期を確立し、このペン1をペンホルダ35から取り出した後は、上記同期回路35と同様にこの受信処理部32に設けられた基本クロック生成回路324との同期して動作する基本クロック生成回路から出力される基本クロックを計数し、その計数値が一定の値になる毎にペン1の超音波発信手段から出力される超音波の出力タイミングを制御するように構成されている。
【0057】
すなわち、ペン1をペンホルダ35に収納すると、ペン1の超音波発信手段から出力される超音波の出力タイミングと受信処理部32における受信処理との同期がとられ、ペン1の超音波発信手段から出力される超音波の出力タイミングは同期回路35から受信処理部32に加えられる同期信号のタイミングと一致することになる。
【0058】
同期回路35から受信処理部32に加えられる同期信号は、受信処理部32のカウンタ321、322、323のリセット端子に加えられ、カウンタ321、322、323はこの同期信号に同期してクリアされる。
【0059】
また、カウンタ321、322、323の計数入力端子には基本クロック生成回路324から出力される基本クロックが入力され、またこのカウンタ321、322、323の計数停止を制御する制御入力端子には、ペン1の先端から出力される超音波を受信したときに超音波受信素子31a、31b、31cからそれぞれ出力される受信クロックが入力されている。
【0060】
すなわち、カウンタ321、322、323は、ペン1の先端から超音波が出力されるタイミングで同時にリセットされ、それぞれ超音波受信素子31a、31b、31cから受信クロックが入力されるまで基本クロック生成回路324から出力される基本クロックを計数し、その結果、カウンタ321、322、323の計数値は、ペン1の先端から出力される超音波が超音波受信素子31a、31b、31cで検出するまでの時間Ta、Tb、Tcに対応するものになる。
【0061】
図4は、このカウンタ321、322、323による時間Ta、Tb、Tcの検出動作をタイミングチャートで示したものである。
【0062】
すなわち、ペン1の図示しない基本クロック生成回路は図4の(a)に示す基本クロックを生成し、図4の(b)に示す同期信号の立上がりに同期してペン1の先端から超音波を出力するための図4の(c)に示す送信クロックを発生し、この送信クロックに同期してペン1の超音波発信手段を駆動するための図4の
(d)に示す超音波駆動信号を発生する。この超音波駆動信号によりペン1の超音波発信手段が駆動され、ペン1の先端からは送信クロックが生じている間だけ超音波が出力される。
【0063】
このペン1の先端から出力された超音波は超音波受信素子31a、31b、31cで受信され、超音波受信素子31a、31b、31cからはこの超音波の受信に対応して図4の(e)に示すような受信クロックが出力される。 そこで、カウンタ321、322、323では、図4の(b)に示す同期信号の立上がりタイミングから図4の(e)に示す受信クロックの立上がりタイミングまでの時間T、すなわち時間Ta、Tb、Tcを図4の(a)に示す基本クロックを計数することにより求めることができる。
【0064】
このカウンタ321、322、323で計数されたペン1の先端から出力される超音波が超音波受信素子31a、31b、31cで検出するまでの時間Ta、Tb、Tcは、受信時間保持回路325、326、327でそれぞれ保持され、通信部33を介して図1に示した演算処理部40に伝えられる。
【0065】
なお、上記説明においては、ペン1の先端から出力される超音波が超音波受信素子31a、31b、31cで検出するまでの時間Ta、Tb、Tcの検出処理について述べたが、ペン2の先端から出力される超音波が超音波受信素子31a、31b、31cで検出するまでの時間Ta、Tb、Tcも同様に検出することができる。
【0066】
演算処理部40は、この通信部33を介して伝えられた時間Ta、Tb、Tcを通信部41を介して受取り、演算部42においてこの時間Ta、Tb、Tcに基づきペン1、2により指示された指示位置を演算算出する。
【0067】
この演算処理部40においては、まず、前述した式(7)〜(9)に基づき、ペン1、2から超音波受信素子31a、31b、31cまでの距離n、m、lを算出する。
【0068】
そして、この算出した距離n、m、lおよび前述した式(4)〜(6)に基づき、超音波受信素子31a、31b、31cに固定された3次元座標系X−Y−Z上におけるペン1、2による指示位置(x、y、z)を算出する。 次に、判別部43により、演算部42で算出した超音波受信素子31a、31b、31cに固定された3次元座標系X−Y−Z上におけるペン1、2による指示位置(x、y、z)に基づき、ペン1、2による指示位置(x、y、z)が第1の入力領域10に属するか第2の入力領域20に属するかの判別を行う。
【0069】
そして、この判別部43により、ペン1、2による指示位置(x、y、z)が第1の入力領域10に属すると判定された場合は、第1の変換部44により、3次元座標系X−Y−Z上におけるペン1、2による指示位置(x、y、z)を、第1の入力領域10に固定された3次元座標系X1 −Y1 −Z1 上の位置(x1 、y1 、z1 )に変換する。
【0070】
また、この判別部43により、ペン1、2による指示位置(x、y、z)が第2の入力領域20に属すると判定された場合は、第2の変換部45により、3次元座標系X−Y−Z上におけるペン1、2による指示位置(x、y、z)を、第2の入力領域20に固定された3次元座標系X2 −Y2 −Z2 上の位置(x2 、y2 、z2 )に変換する。
【0071】
なお、この場合、超音波受信素子31a、31b、31cに固定された3次元座標系X−Y−Zに対する第1の入力領域10に固定された3次元座標系X1 −Y1 −Z1 の相対位置、および第2の入力領域20に固定された3次元座標系X2 −Y2 −Z2 の相対位置が予めわかっていることが前提になるが、これがわかっていれば上記変換は周知の座標変換処理により容易に行うことができる。
【0072】
なお、超音波受信素子31a、31b、31cに固定された3次元座標系X−Y−Zに対する第1の入力領域10に固定された3次元座標系X1 −Y1 −Z1 の相対位置、および第2の入力領域20に固定された3次元座標系X2 −Y2 −Z2 の相対位置を求める具体的手法については後に詳述する。
【0073】
その後、表示制御部では、第1の変換手段44により変換されたペン1、2による指示位置(x1 、y1 、z1 )および第2の変換手段45により変換されたペン1、2による指示位置(x2 、y2 、z2 )に基づき表示部50における表示制御を行う。
【0074】
ここで、この実施例においては、ペン1、2により3次元的指示位置(x1 、y1 、z1 )および(x2 、y2 、z2 )が指定可能であるので、表示部50において、この3次元的指示位置(x1 、y1 、z1 )および(x2 、y2 、z2 )に対応する3次元的表示が可能である。
【0075】
なお、表示部50が3次元表示可能な表示器である場合は、この3次元の指示位置(x1 、y1 、z1 )および(x2 、y2 、z2 )に基づく3次元表示をそのまま行えばよいが、表示部50が2次元表示器である場合は、この3次元の指示位置(x1 、y1 、z1 )および(x2 、y2 、z2 )に基づく3次元表示を階調表示または色表示と組み合わせることにより行うようにしてもよい。
【0076】
また、演算処理部40で算出した3次元座標値のx、y値のみを利用することにより入力平面以外の空間から2次元入力を行うことも可能であり、このような構成によると更にユーザインターフェースの向上を図ることができる。
【0077】
次に、図1に示したペン1、2および超音波受信部30および演算処理部40の具体的詳細構成について説明する。
【0078】
図5は、この実施例で用いるペン1の外観を示したものである。この図5に示すペン1は、内部に超音波発信手段を有するとともに、第一ボタン14aおよび第二ボタン14bを有している。ここで、第一ボタン14aは単なるプッシュボタンから構成され、第二ボタン14bはオン状態保持機構を有するラッチ機構付きのプッシュボタンから構成される。
【0079】
後述するように、第一ボタン14aはこのペン1により描画を行う描画時または所定のコマンド実行時等に操作され、また、第二ボタン14bは、このペン1を第2の入力領域を使用するときに操作される。
【0080】
図6は、このペン1の内部回路構成を示したものである。図6において、このペン1は、このペン1からの超音波の送信タイミングを制御する送信タイミング制御部11、オペアンプ16を有し、送信タイミング制御部11から出力された超音波駆動クロックを増幅するアンプ部15、超音波送出器18を有し、アンプ部15から出力される超音波送出器駆動信号により超音波を送出する送出部17を有している。
【0081】
ところで、この実施例においては、後に詳述する複数のペンを同時使用可能なマルチペン機能および複数のモードを切替可能なマルチモード機能を可能にしているので、送信タイミング制御部11は、図5に示した第一ボタン14aおよび第二ボタン14bからなるボタン14の出力および基本クロックを生成するオシレータ(基本クロック生成部)13からの基本クロックに応じてこのペン1からの超音波送信タイミング制御の状態遷移を制御するシーケンサ12を有している。なお、このシーケンサ12による超音波送信タイミング制御の状態遷移の制御の詳細については後述する。
【0082】
なお、図5および図6においては、ペン1について説明したが、ペン2もこのペン1と同一構成である。
【0083】
図7は、図1に示した超音波受信部30および演算処理部40の具体的構成を示したものである。
【0084】
図7において、超音波受信部30は、受信センサ部31、受信処理部32、通信部33から構成される。
【0085】
ここで、受信センサ部31は図1に示した超音波受信素子31a、31b、31cを有している。
【0086】
また、受信処理部32には、アンプ部60、受信タイミング制御部70からなり、アンプ部60にはオペアンプ61が設けられ、受信タイミング制御部70にはカウンタ、レジスタ71、シーケンサ72、オシレータ73、SCC(シリアル通信制御部)初期化部74が設けられている。
【0087】
ここで、カウンタ、レジスタ71は、図3に示したカウンタ321、322、323および受信時間保持回路325、326、327に対応し、オシレータ73は基本クロックを生成する図3に示した基本クロック生成回路324に対応する。
【0088】
また、シーケンサ72は、オシレータ73から出力される基本クロックに基づきこの受信タイミング制御部70の受信タイミング制御の遷移状態を制御するものである。このシーケンサ72は、図3に示したペンホルダ34の同期回路35からの同期信号(リセット信号)によりリセットされ、受信タイミング制御部70における受信タイミング制御の遷移状態を制御する。なお、このシーケンサ72による受信タイミング制御の遷移状態の制御の詳細については後述する。
【0089】
また、通信部33には、SCC(シリアル通信制御部)331およびRS232Cインタフェースを駆動するための232Cドライバ332が設けられている。
【0090】
また、図7において、演算処理部40は、所定のアプリケーションが搭載され、ペン1、2の指示位置に対応した表示を制御するウインドウ処理部(Win for Pen)、マウスドライバ等を有し、RS232Cインタフェースを介して超音波受信部30の通信部33に接続されるパーソナルコンピュータから構成される。
【0091】
図8は、図6に示したペンに設けられたシーケンサ12による超音波送信タイミング制御の状態遷移を状態遷移図で示したものである。
【0092】
ところで、この実施例においては、上述したように複数のペンを同時使用可能なマルチペン機能を有しており、このマルチペン機能を選択するか否かおよび同時に使用するペンの数は図示しないディップスイッチにより切換えられる。
【0093】
今、図示しないディップスイッチによりマルチペン機能が選択されており(MPen=1)、同時に使用するペンの数がPenNO=0(例えばペン1に対応する)とPenNO=1(例えばペン2に対応する)の2本に設定されているとする。
【0094】
なお、図8に示す状態遷移図において、ある遷移状態から他の遷移状態への遷移は、PenNO=0またはPenNO=1のペンに設けられる図6に示したオシレータ13から出力される基本クロックを所定数計数する毎に行われる。
【0095】
図8において、状態142(Init 0000(0))は、ペンのいわゆる初期状態で、このペンが図3に示したペンホルダ34に収納され、ペンホルダ34の同期回路35から同期信号を受けると(ResetPen=1)、いかなる状態141(AnyState)からもこの状態142(Init 0000
(0))に遷移する。この状態142(Init 0000(0))ではなにも行わない。
【0096】
ところで、この場合は、マルチペン機能が選択されたMPen=1に設定されているので、次に、PenNO=0のペンは、状態143(Trace 0001(1))に遷移し、また、PenNO=1のペンは、状態151(WaitMPen0 1100(9))に遷移する。
【0097】
状態143(Trace 0001(1))は、このPenNO=0のペンの位置を図7に示した超音波受信部30に認識させるための状態である。つまり、図1に示した表示部50に表示されるカーソルをこのペンの位置に合わせて追従移動させるための状態である。したがって、この状態においてはこのPenNO=0のペンから超音波を出力する。
【0098】
また、状態143(Trace 0001(1))において、このPenNO=0のペンの図5に示した第二ボタン14bが押されていず(ModeSync=0)、かつこのPenNO=0のペンの図5に示した第一ボタン14aが押されている場合は(PenDownSync=1)の場合は、状態145(Data0 0110(6))に遷移し、それ以外の場合は、状態144(Dummy0 0010(2))に遷移する。
【0099】
状態145(Data0 0110(6))では、このPenNO=0のペンの第一ボタン14aが押されていることを超音波受信部30に認識させるために、このPenNO=0のペンから超音波を出力する。
【0100】
この状態145(Data0 0110(6))からは無条件で状態147(Dummy1 0101(5))に遷移する。
【0101】
また、状態144(Dummy0 0010(2))ではなにも行わず、この状態144(Dummy0 0010(2))で第二ボタン14bが押された場合は(ModeSync=1)、状態146(Mode 0011(3))に遷移し、第二ボタン14bが押されていない場合は(ModeSync=0)、状態147(Dummy1 0101(5))に遷移する。
【0102】
状態146(Mode 0011(3))では、このPenNO=0のペンの第二ボタン14bが押されていることを超音波受信部30に認識させるために、このPenNO=0のペンから超音波を出力する。
【0103】
そして、この状態146(Mode 0011(3))において、このPenNO=0のペンの第一ボタン14aが押されている場合は(PenDownSync=1)の場合は、状態149(Data2 0100(8))に遷移し、このPenNO=0のペンの第一ボタン14aが押されていない場合は(PenDownSync=0)の場合は、状態150(Dummy2 0100(4))に遷移する。
【0104】
また、状態147(Dummy1 0101(5))ではなにも行わず、この状態147(Dummy1 0101(5))において、このPenNO=0のペンの第一ボタン14aが押されている場合は(PenDownSync=1)の場合は、状態148(Data1 0111(7))に遷移し、このPenNO=0のペンの第一ボタン14aが押されていない場合は(PenDownSync=0)の場合は、状態150(Dummy2 0100(4))に遷移する。
【0105】
状態149(Data2 0100(8))、状態150(Dummy2 0100(4))、状態148(Data1 0111(7))からは、マルチペン機能が選択されている場合は(MPen=1)、状態151(WaitMPen0 1100(9))に遷移し、マルチペン機能が選択されていない場合は(MPen=0)、状態143(Trace 0001(1))に遷移する。
【0106】
ところで、今はマルチペン機能が選択されている状態、すなわち(MPen=1)を想定しているので、ここでは、状態149(Data2 0100(8))、状態150(Dummy2 0100(4))、状態148(Data1 0111(7))から状態151(WaitMPen0 1100(9))に遷移する。
【0107】
また、状態142(Init 0000(0))から状態151(WaitMPen0 1100(9))に遷移したPenNO=1のペンは、無条件で、状態152(WaitMPen1 1101(A))、状態153(WaitMPen2 1110(B))、状態154(WaitMPen3 1110(C))を経て状態143(Trace 0001(1))に遷移する。
【0108】
この状態143(Trace 0001(1))に遷移したPenNO=1のペンは、次に、PenNO=0のペンと同様の状態遷移を行う。
【0109】
また、状態149(Data2 0100(8))、状態150(Dummy2 0100(4))、状態148(Data1 0111(7))から状態151(WaitMPen0 1100(9))に遷移したPenNO=0のペンは、PenNO=1のペンと同様に、無条件で、状態152(WaitMPen1 1101(A))、状態153(WaitMPen2 1110(B))、状態154(WaitMPen3 1110(C))を経て状態143(Trace 0001(1))に遷移する。
【0110】
そして、PenNO=0のペンおよびPenNO=1のペンは、上記状態遷移をこれらペンが図3に示したペンホルダ34に収納され、ペンホルダ34の同期回路35から同期信号を受けるまで繰り返すことになる。
【0111】
図9は、上記マルチペン機能が選択された場合(MPen=1)におけるPenNO=0のペンおよびPenNO=1のペンの超音波送信タイミング制御をタイミングチャートで示したものである。
【0112】
図8に示した状態遷移図から明らかなように、PenNO=0のペンおよびPenNO=1のペンはそれぞれ4回の超音波送信タイミングを1単位として交互に超音波を送出する。
【0113】
すなわち、図9に示すように、PenNO=0のペン、すなわちペンPen#0は、4回の超音波送信タイミングを1ブロックとして超音波を送出する。ここで、各超音波送信タイミングにおける超音波送出期間はTsendであり、その超音波送出間隔はTwaitである。そしてこの4回の超音波送信タイミングの1回目の超音波送信タイミングにおいては、このペンPen#0の位置に対応して図1に示した表示部50に表示されるカーソルを追従移動制御するために常時超音波を送出する。また、2回目の超音波送信タイミングにおいては、このペンPen#0で第一ボタン14aが押されたときのみ超音波を送出する。また、3回目の超音波送信タイミングにおいては、このペンPen#0で第二ボタン14bが押されたときのみ超音波を送出する。また、4回目の超音波送信タイミングにおいては、2回目の超音波送信タイミングと同様にこのペンPen#0で第一ボタン14aが押されたときのみ超音波を送出する。
【0114】
また、PenNO=1のペン、すなわちペンPen#1もペンPen#0と同様に、4回の超音波送信タイミングを1ブロックとして超音波を送出する。すなわち、この4回の超音波送信タイミングの1回目の超音波送信タイミングにおいてはこのペンPen#1の位置に対応して図1に示した表示部50に表示されるカーソルを追従移動制御するために常時超音波を送出する。また、2回目の超音波送信タイミングにおいては、このペンPen#1で第一ボタン14aが押されたときのみ超音波を送出する。また、3回目の超音波送信タイミングにおいては、このペンPen#1で第二ボタン14bが押されたときのみ超音波を送出する。また、4回目の超音波送信タイミングにおいては、2回目の超音波送信タイミングと同様にこのペンPen#1で第一ボタン14aが押されたときのみ超音波を送出する。
【0115】
ここで、ペンPen#0およびPen#1から2回目の超音波送信タイミングと4回目の超音波送信タイミングの両者において第一ボタン14aが押されたことを示す超音波を発生するように構成した理由は、この実施例においては、ペンによる描画に際して第一ボタン14aを押しながら描画を行うように構成されているので、この描画に係わる指示位置の検出密度(サンプリング周期)を高くするためである。
【0116】
なお、各超音波送信タイミングで発生される超音波駆動信号(超音波駆動クロック)は、例えばFHzの信号であり、超音波駆動クロックは図6に示したアンプ部15を介して送出部17に加えられ、送出部17からは、このFHzの超音波が送出される。
【0117】
なお、上記説明においては、マルチペン機能が選択された場合(MPen=1)について説明した、ペンがPenNO=0の一本であり、マルチペン機能が選択されていない場合は(MPen=0)、図8に示す状態遷移図において、状態142(Init 0000(0))から状態151(WaitMPen0 1100(9))への遷移はなくなり、また、状態149(Data2 0100(8))、状態150(Dummy2 0100(4))、状態148(Data1 0111(7))からは、状態143(Trace 0001(1))に遷移し、この状態遷移がこのPenNO=0のペンが図3に示したペンホルダ34に収納され、ペンホルダ34の同期回路35から同期信号を受けるまで繰り返すことになる。
【0118】
この場合は、図9に示したペンPen#0による超音波送信タイミング制御のみが繰り返されることになる。
【0119】
また、マルチペン機能が選択され(MPen=1)、同時に使用するペンの数が3本以上の場合は、それぞれのペンがそれぞれ4回の超音波送信タイミングを1単位として順次超音波を送出することになる。
【0120】
図10は、図7に示したシーケンサ72による受信タイミング制御の状態遷移を状態遷移図で示したものである。
【0121】
図10に示す状態遷移は、図8に示したペンにおける超音波送信タイミング制御の状態遷移と同期して遷移するもので、ペンにおいてマルチペン機能が選択されている場合は(MPen=1)、状態722(Trace0 001(1))、状態723(Data0 010(2))、状態724(Mode0 011(3))、状態725(Data1 100(4))のタイミングで受信した超音波はPenNO=0のペンから送出された超音波として処理し、状態726(Trace1 101(5))、状態727(Data2 110(2))、状態728(Mode1 111(7))、状態729(Data3 000(0))のタイミングで受信した超音波はPenNO=1のペンから送出された超音波として処理する。
【0122】
また、ペンにおいてマルチペン機能が選択されていない場合は(MPen=0)、状態722(Trace0 001(1))、状態723(Data0 010(2))、状態724(Mode0 011(3))、状態725(Data1 100(4))、状態726(Trace1 101(5))、状態727(Data2 110(2))、状態728(Mode1 111(7))、状態729(Data3 000(0))のタイミングで受信した超音波はすべてPenNO=0のペンから送出された超音波として処理する。
【0123】
また、図10において、状態729(Data3 000(0))は、この超音波受信部30における受信タイミング制御の遷移状態の初期状態で、この超音波受信部30にハードウエアリセット(ResetPen=1)が発生した場合には、いかなる状態721(AnyState)からも、この状態729(Data3 000(0))に遷移する。
【0124】
この状態729(Data3 000(0))で受信した超音波に基づく指示位置は、図1に示した表示部50における描画データとして認識する。
【0125】
状態729(Data3 000(0))からは、無条件で、状態722(Trace0 001(1))に遷移する。
【0126】
状態722(Trace0 001(1))で受信した超音波に基づく指示位置は、図1に示した表示部50においてカーソルを追従移動制御するために位置データとして認識する。
【0127】
状態722(Trace0 001(1))からは、無条件で、状態723(Data0 010(2))に遷移する。
【0128】
この状態723(Data0 010(2))で受信した超音波に基づく指示位置は、図1に示した表示部50における描画データとして認識する。
【0129】
状態723(Data0 010(2))からは、無条件で、状態724(Mode0 011(3))に遷移する。
【0130】
この状態724(Mode0 011(3))で受信した超音波は、ペンによる入力領域を図1に示した第1の入力領域から第2の入力領域に切り換えるモード切換えデータとして認識する。
【0131】
状態724(Mode0 011(3))からは、無条件で、状態725(Data1 100(4))に遷移する。
【0132】
この状態725(Data1 100(4))で受信した超音波に基づく指示位置は、図1に示した表示部50における描画データとして認識する。
【0133】
状態725(Data1 100(4))からは、無条件で、状態726(Trace1 101(5))に遷移する。
【0134】
この状態726(Trace1 101(5))で受信した超音波に基づく指示位置は、図1に示した表示部50においてカーソルを追従移動制御するために位置データとして認識する。
【0135】
状態726(Trace1 101(5))からは、無条件で、状態727(Data2 110(2))に遷移する。
【0136】
この状態727(Data2 110(2))では、で受信した超音波に基づく指示位置は、図1に示した表示部50における描画データとして認識する。
【0137】
状態727(Data2 110(2))からは、無条件で、状態728(Mode1 111(7))に遷移する。
【0138】
この状態728(Mode1 111(7))で受信した超音波は、ペンによる入力領域を図1に示した第1の入力領域から第2の入力領域に切り換えるモード切換えデータとして認識する。
【0139】
状態728(Mode1 111(7))からは、無条件で、状態729(Data3 000(0))に遷移する。
【0140】
そして上記状態遷移は、この超音波受信部30にハードウエアリセットが発生するまで繰り返される。
【0141】
図11は、図7に示した通信部33からRS232Cインタフェースを介して演算処理部40にデータを送信するデータ送信制御の状態遷移を状態遷移図で示したものである。
【0142】
図11において、状態802(Init 000)は、この状態遷移の初期状態であり、この通信部33にハードウエアリセット(ResetSync=1)が発生した場合には、いかなる状態801(AnyState)からも、この状態802(Init 000)に遷移する。この状態802(Init 000)ではなにも行わない。
【0143】
この状態802(Init 000)において、図7に示したSCC(シリアル通信制御部)331への初期設定モードであり(SCCNotlnit=1)、かつSCC(シリアル通信制御部)331への図示しない設定許可用ディップスイッチ(PushSWASyncおよびPushSWBSync)がその設定許可を示しているならば(DataCount0=1,PushSWBSync=1、DataCount0=1,PushSWASync=1)、状態803(SetUp 001)に遷移するが、それ以外の場合はこの状態802に止まる。
【0144】
状態803(SetUp 001)からは状態804(Write 010)、状態805(Hold 011)、状態806(CountUp 100)の順で遷移する。
【0145】
ここで、状態803(SetUp 001)、状態804(Write 010)、状態805(Hold 011)は、SCC331へデータを書き込むバスサイクルを生成するために設けられている。すなわち、ハードウエアリセット(ResetSync=1)が発生した後、SCC331への初期設定モードの間(SCCNotlnit=1)に42byteの初期設定値をSCC331に書き込む。
【0146】
状態806(CountUp 100)では、以下に示す2つの処理を行う。1)SCC331の初期設定モードの判定、つまりSCC331へ書き込んだ初期設定データ数の監視を行う。
【0147】
2)受信タイミング制御部70から転送されたデータのすべてをSCC331に書き込んだかの判定を行う。
【0148】
上記処理がすべて終了したならば状態807(WaitData 101)に遷移する。
【0149】
状態807(WaitData 101)では、図7に示した受信センサ部31でペンからの超音波を受信したかどうかを判定する。ここで受信していない場合は(RdySync=0)は、状態807(WaitData 101)に止まるが、受信した場合は(RdySync=1)、状態808(WaitLoad0 110)に遷移する。
【0150】
状態808(WaitLoad0 110)からは状態809(WaitLoad1 111)を経て状態802(Init 000)に遷移する。
【0151】
ここで、状態808(WaitLoad0 110)、状態809(WaitLoad1 111)は、受信タイミング制御部70から転送されたデータを受け取るための時間を稼ぐ状態である。
【0152】
図12は、この発明に係わるペン入力装置を適用して構成した情報処理システムの他の実施例の概略構成を示したものである。
【0153】
図12に示す実施例は、システム本体100の表示画面500を第1の入力面とし、このシステム本体100から離れた任意の位置に配設されたテーブル等の上に載置されたローカル操作紙21を第2の入力面とするものである。
【0154】
この実施例においては、システム本体100の表示画面500上の任意の位置をペン1で指示することにより、このシステム本体100の表示画面500に対する指示位置の入力ができるとともに、このシステム本体100の表示画面500に対する指示位置に基づく表示を表示画面500上に表示することができる。
【0155】
また、ローカル操作紙21上の任意の位置をペン1で指示することにより、このローカル操作紙21に対する指示位置の入力ができるとともに、このローカル操作紙21に対する指示位置に基づく表示を表示画面500上に表示することができる。
【0156】
ここで、表示画面500上で任意の位置を指示するペンとローカル操作紙21上で任意の位置を指示するペンとは同一のペンでもあってもよいし、また本願発明のマルチペン機能を用いることにより表示画面500上で任意の位置を指示するペンとローカル操作紙21上で任意の位置を指示するペンとを別のペンから構成するようにしてもよい。
【0157】
この図12に示す実施例は、図1に示した実施例における第1の入力領域10を表示部50上に設け、第2の入力領域20をこの表示部50から離れたテーブル等の上に載置し、上記表示部50を図12の表示画面500とし、上記第2の入力領域20を図12のローカル操作紙21とした場合に相当する。なお図12に示す構成において、ペン1の構成およびこのペン1による表示画面500上における指示位置およびローカル操作紙21上における指示位置を検出する構成は図1に示したものと基本的には同一である。
【0158】
すなわち、ペン1は、図5および図6に示したように、単なるプッシュボタンから構成され、描画またはコマンド入力用の第一ボタン(描画ボタン)14aと、ラッチ機構付きのプッシュボタンから構成され、表示画面500上とローカル操作紙21上のいずれの入力面を選択するかを切換える第二ボタン(ローカル入力切り替えボタン)14bを有しており、また、このペン1の先端からは、図8に示した状態遷移図にしたがった所定のタイミングで超音波を送出するように構成されている。
【0159】
また、システム本体100には、その表示画面500と所定の関係で3次元的に配設された超音波受信素子31a、31b、31cが取り付けれれており、ペン1の先端から送出された超音波をこの超音波受信素子31a、31b、31cで受信し、その受信タイミングからペン1による表示画面500上における指示位置およびローカル操作紙21上における指示位置を検出する。
【0160】
なお、図12に示す構成において、ローカル操作紙21はシステム本体100から離れた任意の位置に配設することが可能である。この場合、システム本体100において、ペン1によるローカル操作紙21上における指示位置を検出するためには、システム本体100に取り付けられた超音波受信素子31a、31b、31cの配設位置に対するローカル操作紙21の相対的位置を検出する必要がある。
【0161】
この実施例においては、超音波受信素子31a、31b、31cの配設位置に対するローカル操作紙21の相対的位置を検出するために、ローカル操作紙21を用いた位置入力の前に、ローカル操作紙21に予め設定された複数の位置決め領域をペン1により指示する操作を行う。
【0162】
図13は、上記ローカル操作紙21の具体的構成を示したものである。このローカル操作紙21は、ペン1の機能を選択するための領域R1〜R5とこのペン1による描画領域となる領域R6を有している。
【0163】
ここで、領域R1は、ペン1を描画ペンとして機能させるために指示される領域である。また、領域R2は、ペン1をイレーサ、すなわち描画された画像等を消す消しゴムとして機能させるために指示される領域である。
【0164】
また、領域R3〜R5は、ペン1を描画ペンとして機能させる場合においてその描画ラインの太さを選択するために指示される領域である。
【0165】
例えば、ペン1を描画ペンとして機能させ、そのときの描画ラインの太さを
「中」としたい場合は、まず、ペン1の先端を領域R1に一致させてこのペン1の第一ボタン14aを押し、次いでこのペン1の先端を領域R4に一致させてこのペン1の第一ボタン14aを押す操作を行う。
【0166】
その後、このペン1の第一ボタン14aを押した状態で所定の画像を領域R6内に描画すれば、太さ「中」の描画ラインがシステム本体100の表示画面500上に表示されることになる。
【0167】
また、このローカル操作紙21には、システム本体100に対して、このローカル操作紙21の超音波受信素子31a、31b、31cの配設位置に対する相対的位置を通知するために、その4隅に4個の位置決め領域P1〜P4が設けられている。
【0168】
この実施例では、ローカル操作紙21を用いた位置入力の前の初期設定用データの収集に際して、ローカル操作紙21に予め設定されたこの4個の位置決め領域P1〜P4をペン1により順次指示することにより、システム本体100に対して超音波受信素子31a、31b、31cの配設位置に対するこのローカル操作紙21の相対的位置を通知する。
【0169】
図14は、この初期設定用データの収集処理をフローチャートで示したものである。
【0170】
この初期設定用データ収集が開始されると(ステップ201)、まず、n=1に設定し(ステップ202)、ディスプレイ、すなわちステム本体100の表示画面500上に「ペンで位置決め領域nをポイントし、描画ボタンを押してください」等いう表示が行われる(ステップ203)。
【0171】
次に、描画ボタン(第一ボタン14a)が押されたかを調べ(ステップ204)、押されていない場合は(ステップ204でno)、ステップ204に戻るが、押されたと判別された場合は(ステップ204でyes)、そのボタンが押された時点のペンの座標を(xn、yn、zn)として検出する(ステップ205)。
【0172】
次に、n=n+1に設定し(ステップ206)、n=5かを調べる(ステップ207)。ここで、n=5でない場合は(ステップ207でno)、まだ4個の位置決め領域P1〜P4の検出が終了していないのでステップ203に戻り、ステップ203からステップ207までの処理を繰り返す。
【0173】
そして、ステップ207でn=5が成立すると(ステップ207でyes)、4個の位置決め領域P1〜P4の検出がすべて終了したので、この初期設定用データ収集を終了する(ステップ208)。
【0174】
このようにして、4個の位置決め領域P1〜P4の座標(xn、yn、zn)(n=1〜4)が求まると、この座標に基づき、領域R1〜R6の座標を算出する。
【0175】
この領域R1〜R6の座標の算出は以下に示すようにして行うことができる。今、図15に示すように、位置決め領域P1から領域R1の左上隅の点、領域R1の右上隅の点までの横方向におけるそれぞれの距離をA1、A2とし、位置決め領域P1から領域R1の左上隅の点、領域R1の左下隅の点までの縦方向におけるそれぞれの距離をB1、B2とし、位置決め領域P1から位置決め領域P2までの距離をA、位置決め領域P1から位置決め領域P3までの距離をBとし、図16に示すように、位置決め領域P1の座標を(x1、y1、z1)、位置決め領域P2の座標を(x2、y2、z2)、位置決め領域P3の座標を(x3、y3、z3)、位置決め領域P4の座標を(x4、y4、z4)、領域R1の左上隅の点の座標を(x5、y5、z5)、領域R1の右上隅の点の座標を(x6、y6、z6)、領域R1の左下隅の点の座標を(x7、y7、z7)、領域R1の右下隅の点の座標を(x8、y8、z8)とし、更に、領域R1の左辺の延長線とこのローカル操作紙21の上辺と下辺との交点の座標をそれぞれ(xt1、yt1、zt1)、(xt3、yt3、zt3)、領域R1の右辺の延長線とこのローカル操作紙21の上辺と下辺との交点の座標をそれぞれ(xt2、yt2、zt2)、(xt4、yt4、zt4)とし、このローカル操作紙21はある平面上に存在するとすると、
(xt1、yt1、zt1)
=([{(x2−x1)×A1}/A]+x1、[{(y2−y1)×A1}/A]+y1、[{(z2−z1)×A1}/A]+z1) …(10)
(xt2、yt2、zt2)
=([{(x2−x1)×A2}/A]+x1、[{(y2−y1)×A2}/A]+y1、[{(z2−z1)×A2}/A]+z1) …(11)
(xt3、yt3、zt3)
=([{(x4−x3)×A1}/A]+x3、[{(y4−y3)×A1}/A]+y1、[{(z4−z3)×A1}/A]+z3) …(12)
(xt4、yt4、zt4)
=([{(x4−x3)×A2}/A]+x3、[{(y4−y3)×A2}/A]+y1、[{(z4−z3)×A2}/A]+z3) …(13)
が成立する。したがって、式(10)〜(13)から
(x5、y5、z5)
=([{(xt3−xt1)×B1}/B]+xt1、[{(yt3−yt1)×B1}/B]+yt1、[{(zt3−zt1)×B1}/B]+zt1)…(14)
(x6、y6、z6)
=([{(xt4−xt2)×B1}/B]+xt2、[{(yt4−yt2)×B1}/B]+yt2、[{(zt4−zt2)×B1}/B]+zt2)…(15)
(x7、y7、z7)
=([{(xt3−xt1)×B2}/B]+xt1、[{(yt3−yt1)×B2}/B]+yt1、[{(zt3−zt1)×B2}/B]+zt1)…(16)
(x8、y8、z8)
=([{(xt4−xt2)×B2}/B]+xt2、[{(yt4−yt2)×B2}/B]+yt2、[{(zt4−zt2)×B2}/B]+zt2)…(17)
となり、この式(14)〜(17)により、領域R1の4隅の座標(x5、y5、z5)、(x6、y6、z6)、(x7、y7、z7)、(x8、y8、z8)を算出することができる。
【0176】
同様に、この4個の位置決め領域P1〜P4の座標(xn、yn、zn)(n=1〜4)が求まると、この座標に基づき、領域R2〜R6の四隅の座標を算出することができる。
【0177】
このように、この実施例においては、ローカル操作紙21を用いた位置入力の前の初期設定用データの収集に際して、ローカル操作紙21に予め設定されたこの4個の位置決め領域P1〜P4をペン1により順次指示することにより、システム本体100に対してローカル操作紙21のコマンド入力領域R1〜R5の四隅の座標および描画領域R6の四隅の座標を認識させることができ、これによりシステム本体100では、ペン1によるコマンド入力領域R1〜R5の指示および描画領域R6での描画を検出することができる。
【0178】
図17は、上記システム本体100側、すなわち図7に示した演算処理部40側における処理の概要をフローチャートで示したものである。
【0179】
図17において、図7に示した通信部33からペンの位置座標を受信すると
(ステップ401)、まず、ローカル入力切り替えボタン(図5に示した第二ボタン14b)が押されているか調べる(ステップ402)。
【0180】
ここで、ローカル入力切り替えボタンが押されていない場合は(ステップ402でNO)、ペンの位置座標に対応した位置に図12に示した表示画面500に表示されるカーソルを移動する(ステップ404)。
【0181】
また、ステップ402で、ローカル入力切り替えボタンが押されている場合は(ステップ402でYES)、ローカル操作紙21との相対座標に対応した位置に図12に示した表示画面500に表示されるカーソルを移動する(ステップ403)。
【0182】
次に、ペンの描画ボタン(第一ボタン14a)が押されているかを調べる(ステップ405)。ここで、第一ボタン14aが押されていない場合は(ステップ405でNO)、ステップ401に戻る。
【0183】
また、ステップ405で第一ボタン14aが押されていると判断された場合は(ステップ405でYES)、ペンが描画領域、すなわち図13に示した領域R6に存在するかを調べる(ステップ406)。ここで、ペンが描画領域に存在する場合は、ペンによる描画を行い(ステップ407)、ステップ401に戻る。
【0184】
また、ステップ406において、ペンが描画領域に存在しないと判断された場合は(ステップ406でNO)、次にペンがコマンド入力領域、すなわち図13に示した領域R1〜R5NI存在するかを調べる(ステップ408)。
【0185】
ここで、ペンがコマンド入力領域に存在する場合は(ステップ408でYES)、このペンの位置座標に対応したコマンドを認識し(ステップ409)、このコマンドを実行して(ステップ410)、ステップ401に戻る。
【0186】
なお、ステップ408で、ペンがコマンド入力領域に存在しないと判断された場合は(ステップ408でNO)、なにもせずにステップ401に戻る。
【0187】
図18は、ペン1によりローカル操作紙21の領域R1を指示してこのペン1に描画ペンとしての機能を与え、その後、例えば領域R4を指示して描画ラインの太さを「中」に選択した場合における操作例を示したものである。この場合、図18に示すように、このペン1によりローカル操作紙21の描画領域R6に所望の画像を描くと、これに対応してシステム本体100側の表示画面500上にペン1に描画ペンとしての機能を与えたことを示す鉛筆の画像からなるカーソルが表示されるとともに、この鉛筆の画像からなるカーソルによりローカル操作紙21の描画領域R6にペン1で描いた画像と同一の画像が描画表示される。
【0188】
また、図19は、ペン1によりローカル操作紙21の領域R2を指示してこのペン1にイレーサ、すなわち消しゴムとしての機能を与えた場合における操作例を示したものである。この場合、図18に示すように、システム本体100側の表示画面500上にペン1に消しゴムとしての機能を与えたことを示す消しゴムの画像なるカーソルが表示され、この状態でペン1の第一ボタン14aを押してローカル操作紙21の描画領域R6に描かれた画像をなぞると、これによりのシステム本体100側の表示画面500上に表示されている画像が消される。
【0189】
なお、この実施例において、ペン1の先端に実際にローカル操作紙21の描画領域R6に画像が描ける筆記具を装着し、ペン1でローカル操作紙21の描画領域R6に描いた画像を直接確認できるように構成してもよい。
【0190】
図20は、この発明に係わるペン入力装置を適用して構成した情報処理システムの更に他の実施例の概略構成を示したものである。
【0191】
この実施例は、図20および図21に示すように、図12に示した実施例のローカル操作紙21を画像表示可能な表示器22aを有するローカル操作板22から構成し、更にこのローカル操作板22の四隅に超音波受信素子31a、31b、31cの配設位置に対するこのローカル操作板22の相対位置をシステム本体100に通知するための4個の超音波発信素子Ua〜Udを配設した点が図12の示した実施例と異なる。
【0192】
この構成によると、ローカル操作板22上でペン1により描画した画像をローカル操作板22の表示器22aに表示させることができ、また、4個の超音波発信素子Ua〜Udを設けたことにより、図12に示した実施例で必要とされたいた初期設定用データ収集処理が不要になる。
【0193】
また、システム本体100側ではこの4個の超音波発信素子Ua〜Udから送信される超音波を受信することにより超音波受信素子31a、31b、31cの配設位置に対するこのローカル操作板22の相対位置を常に知ることができるので、このローカル操作板22を移動しながらの位置入力も可能になる。
【0194】
ここで、4個の超音波発信素子Ua〜Udから送信される超音波はシステム本体100側の超音波受信素子31a、31b、31cにより受信されて、その位置が検出されるが、この4個の超音波発信素子Ua〜Udから送信される超音波を受信する構成は、前述したマルチペン機能における複数のペンからの超音波を受信する構成を適用することにより容易に構成できる。
【0195】
例えば、この実施例において1本のペンを用いたとすると、超音波受信素子31a、31b、31cの出力からこの1本のペンから送出される超音波と上記4個の超音波発信素子Ua〜Udから送信される超音波を受信してその位置をそれぞれ検出できればよいので、結局5本のペンを用いたマルチペン機能と等価になり、図8および図10で説明した状態遷移図において、5本のペンを用いたマルチペン機能を考えれば、ペンの位置検出と同様にして4個の超音波発信素子Ua〜Udの位置を検出することができる。
【0196】
なお、上記4個の超音波発信素子Ua〜Udは、ペンと異なり、ペンの第一ボタンおよび第二ボタンに対応する構成は有しないので、1本のペンに割り当てられた4個の超音波発信タイミングを用いることによりこの4個の超音波発信素子Ua〜Udからの超音波を受信することができるので、このように構成すると、図8および図10の状態遷移図で説明した2本のペンを用いる場合の状態遷移図と同様の構成で、1本のペンおよび4個の超音波発信素子Ua〜Udの位置検出が可能になる。
【0197】
また、ローカル操作板22が描画中は移動されることが少ないと考えると、4個の超音波発信素子Ua〜Udからの超音波発信タイミングはペンからの超音波発信タイミングよりも長い周期で完結的に生じるように構成してもよい。
【0198】
また、ローカル操作板22の表示器22aには、このローカル操作板22で描画された画像のみを表示するように構成してもよいが、この表示器22aにシステム本体100側の表示画面500に表示された表示内容と同一の画像を表示させれば、ローカル操作板22の表示器22aのみを見ることにより適切な位置入力が可能になるので非常に便利である。なお、この場合は、有線、または無線による伝送手段を用いてシステム本体100側から表示器22aの表示制御のためのビデオ信号を受け取る必要がある。
【0199】
ところで、この実施例において、4個の超音波発信素子Ua〜Udの位置、すなわち3次元座標が検出できると、これによりローカル操作板22における各位置の3次元座標が算出できる。
【0200】
すなわち、図22に示すように、ローカル操作板22の四隅の4個の超音波発信素子Ua〜Udの位置が(xa、ya、za)、(xb、yb、zb)、(xc、yc、zc)、(xd、yd、zd)であり、ローカル操作板22におけるある位置の3次元座標を(xp、yp、zp)とし、超音波発信素子Uaの配設位置からこのある位置までの横方向の距離がa、縦方向の距離がb、このある点を通る縦方向の線分とこのローカル操作板22の上辺と下辺との交点の座標を(xt5、yt5、zt5)、(xt6、yt6、zt6)、このローカル操作板22の横方向の長さをA、縦方向の長さをBとすると、
(xt5、yt5、zt5)
=([{(xb−xa)×a}/A]+xa、[{(yb−ya)×a}/A]+ya、[{(zb−za)×a}/A]+za) …(18)
(xt6、yt6、zt6)
=([{(xd−xc)×a}/A]+xc、[{(yd−yc)×a}/A]+yc、[{(zd−zc)×a}/A]+zc) …(19)
が成立する。したがって、式(18)〜(19)から
(xp、yp、zp)
=([{(xt6−xt5)×b}/B]+xt5、[{(yt6−yt5)×b}/B]+yt5、[{(zt6−zt5)×b}/B]+zt5) …(20)
となり、この式(20)からローカル操作板22におけるある位置の3次元座標(xp、yp、zp)を求めることができる。
【0201】
したがって、ローカル操作板22の四隅の4個の超音波発信素子Ua〜Udの3次元座標(xa、ya、za)、(xb、yb、zb)、(xc、yc、zc)、(xd、yd、zd)を用いてペンの3次元座標(x、y、z)が上記3次元座標(xp、yp、zp)に等しければ、このペンがこのローカル操作板22の操作領域上に存在すると認識することができる。
【0202】
なお、この実施例で用いるペン1は、図5および図6に示したように、単なるプッシュボタンから構成され、描画または位置指定用の第一ボタン(描画ボタン)14aと、ラッチ機構付きのプッシュボタンから構成され、表示画面500上とローカル操作板22上のいずれの入力面を選択するかを切換える第二ボタン(ローカル入力切り替えボタン)14bを有しており、また、このペン1の先端からは、図8に示した状態遷移図にしたがった所定のタイミングで超音波を送出するように構成されている。
【0203】
また、システム本体100には、その表示画面500と所定の関係で3次元的に配設された超音波受信素子31a、31b、31cが取り付けれれており、ペン1の先端から送出された超音波をこの超音波受信素子31a、31b、31cで受信し、その受信タイミングからペン1による表示画面500上における指示位置およびローカル操作板22上における指示位置を検出し、その指示位置に対応した画像をシステム本体100の表示画面500上およびローカル操作板22の表示器22aに表示する。
【0204】
図23は、この実施例におけるローカル操作板22を用いた操作例を示したものである。この実施例でローカル操作板22から位置入力を行う場合は、ペン1のラッチ機構付きの第二ボタン(ローカル入力切り替えボタン)14bをオンにする。
【0205】
そして、ペン1の第一ボタン(描画ボタン)14aを押した状態でこのペン1を用いてローカル操作板22で所望の画像を描くと、図23に示されるように、システム本体100側の表示画面500上に鉛筆の画像からなるカーソルが表示されるとともに、この鉛筆の画像からなるカーソルによりローカル操作板22上でペン1で描いた画像と同一の画像が描画表示される。
【0206】
また、これと同時に、システム本体100側の表示画面500上に描画表示された画像と同一の画像がローカル操作板22の表示器22aに表示される。
【0207】
図24は、ペン1が筆記具としても機能を有する場合のペン1の構成例を示したものである。
【0208】
すなわち、図24に示したペン1は、このペン1の位置を検出するための超音波発信素子6を装着するとともに、その先端には、例えば、図13に示したローカル操作紙21の描画領域R6に実際に画像を書き込むことができる筆記可能なペン芯3が装着されている。
【0209】
この図24に示したペン1を用いると、例えば、図12に示した実施例において、ローカル操作紙21の描画領域R6にペン1のペン芯3により実際に画像を描くとともに、このローカル操作紙21の描画領域R6に実際に描かれた画像に対応する表示をシステム本体100の表示画面500上に表示させることができる。
【0210】
なお、図24に示したペン1は、このペン1の筆記可能なペン芯3の位置と超音波発信素子6の装着位置とが離れているため、ペン1の向きまたはその傾きに応じて超音波発信素子6の装着位置とペン芯3の位置とがずれ、これによりローカル操作紙21の描画領域R6等に描かれた図形をシステム本体100の表示画面500上に表示される図形とが正確に一致しなくなる場合ある。
【0211】
図25は、この問題を解決するためのペン1の他の実施例を示したものである。
【0212】
この図25に示すペン1は、その内部に超音波発信素子6が内蔵される。この超音波発信素子6は、電源である電池4からの給電により動作する制御回路5からの超音波駆動信号により駆動され、超音波を発生する。この超音波発信素子6から発生された超音波はこのペン1の先端に設けられた超音波反射部8で反射され、このペン1の先端に設けられた超音波通過窓7を通って外部に送出される。また、このペン1の先端には図13に示したローカル操作紙21の描画領域R6等に実際に画像を書き込むことができる筆記可能なペン芯3が装着されている。
【0213】
図26は、図25で点線で囲んだ部分の拡大図である。図26から明らかなように、このペン1の先端に設けられた超音波反射部8は円錐形状からなり、超音波発信素子6から発生され、このペン1の軸方向に進む超音波を、この超音波反射部8で反射させることにより、このペン1の先端でこのペン1の軸方向と直角な方向に360度の範囲で拡がる超音波に変換し、この360度の範囲で拡がる超音波をこのペン1の先端から発生する。なお、このペン1の先端部には、図27に示すように、その周囲に複数の超音波通過窓7が形成されており、超音波反射部8で反射された超音波はこの複数の超音波通過窓7を通って外部に送出される。
【0214】
この図25乃至図27に示す構成によると、ペン1の先端に配設された筆記可能なペン芯3の位置とこのペン1から送出される超音波の送出位置、すなわち超音波通過窓7の配設位置とを近接させることができ、これにより、ペン1の向きまたはその傾きによらず、ローカル操作紙21の描画領域R6等に描かれた図形とシステム本体100の表示画面500上に表示される図形とをほぼ一致させることができる。
【0215】
なお、図27に示したペン1を用いる場合、超音波発信素子6の位置とこのペン1から送出される超音波の送出位置、すなわち超音波通過窓7の配設位置との間は、図25に示すように、距離Lだけ離れているので、このペン1を用いた場合、このペン1の先端位置を検出するには、この距離Lだけ補正する必要がある。
【0216】
図28は、図25乃至図27に示したペン1を用いて構成したこの発明に係わる情報処理システムの他の実施例の概略構成を示したものである。
【0217】
図28に示す構成において、ペン1は、その先端にローカル操作板23の描画領域23aに筆記可能なペン芯3が設けられており、このペン1のペン芯3を用いてローカル操作板23の描画領域23aに所望の画像を実際に描くと、このペン1の先端の位置がシステム本体100側の超音波受信素子31a、31b、31cの超音波受信出力に基づき検出され、システム本体100側の表示画面500上にはペン形状のカーソルとともに、このローカル操作板23の描画領域23aに実際に描かれた画像に対応する画像が表示される。
【0218】
図29は、この発明のペン入力装置においてローカル入力を行うときに用いるローカル操作板の他の構成例を示したものである。図29に示すローカル操作板24は、複数枚のローカル入力紙24aをバインダ250によりこのローカル操作板24上に綴じることができるように構成されている。また、このローカル操作板24には、システム本体100側の超音波受信素子31a、31b、31cの配設位置に対するこのローカル操作板24の相対位置をシステム本体100側に通知するための超音波素子Ua〜Udが設けられている。
【0219】
なお、この図29に示す構成において、超音波素子Ua〜Udによるローカル操作板24の相対位置をシステム本体100側に通知するための構成は、図21に示した超音波素子Ua〜Udと同様に、マルチペン機能における複数のペンからの超音波を受信する構成と同様の構成を適用して構成することができる。
【0220】
このローカル操作板24を用いてローカル入力を行うには、先端に筆記可能なペン芯3が装着されているペン1を用い、このペン1のペン芯3を用いてバインダ250により綴じられたローカル入力紙24a上に所望の画像を描くことにより行われる。
【0221】
図30は、図29に示されるバインダ250の詳細構成を示したものである。図30において、このバインダ250は、ローカル操作板24に固定された軸251を中心に回動自在に取り付けられたローカル入力紙押さえ板253、このローカル入力紙押さえ板253をローカル操作板24にラッチするラッチ機構235、このローカル入力紙押さえ板253を弾性的に支持するスプリング253から構成される。
【0222】
また、このバインダ250には、ローカル入力紙押さえ板253を上方に回動して開いたことを検出する検出スイッチ255が設けられている。すなわち、この検出スイッチ255は、図30に示すように、ローカル入力紙押さえ板253をラッチ機構235によりラッチして閉じた状態においては、オンしており、ローレベルのバインダOn/Off信号を出力する。
【0223】
しかし、このバインダにより綴じられたローカル入力紙24aのページ捲りを行うために、図31に示すように、ローカル入力紙押さえ板253に設けられたラッチ機構用孔253aに対するラッチ機構235によるラッチを解除すると、ローカル入力紙押さえ板253はスプリング253の弾性力により上方に回動し、これにより検出スイッチ255は、オフになり、図30に示すバインダOn/Off信号はハイレベルになる。
【0224】
この実施例では、このバインダOn/Off信号をローカル操作板24におけるページ捲り信号としてシステム本体100側に通知するように構成されている。このページ捲り信号のシステム本体100側への通知は、システム本体100側の超音波受信素子31a、31b、31cの配設位置に対するこのローカル操作板24の相対位置をシステム本体100側に通知するために設けられた超音波素子Ua〜Udのいずれかを用いて行う。
【0225】
すなわち、超音波素子Ua〜Udによるローカル操作板24の相対位置をシステム本体100側に通知するための構成を、マルチペン機能における複数のペンからの超音波を受信する構成と同様の構成を適用して構成した場合は、図9に示したように、各超音波素子Ua〜Udに対して4回の超音波送信タイミングが割り当てれているので、この超音波素子Ua〜Udの内のこの4回の超音波送信タイミングの中で使用されていない超音波送信タイミングを用いれば、このバインダOn/Off信号をローカル操作板24におけるページ捲り信号としてシステム本体100側に通知することができる。
【0226】
図32は、この発明のペン入力装置においてローカル入力を行うときに用いるでローカル操作板の更に他の構成例を示したものである。この図32に示すローカル操作板25は、複数枚のローカル入力紙25aをクリップ260によりこのローカル操作板25上に綴じることができるように構成されている。
【0227】
ここで、このクリップ260には、上記システム本体100側の超音波受信素子31a、31b、31cの配設位置に対するこのローカル操作板25の相対位置をシステム本体100側に通知するための超音波素子261を設けるように構成することができる。
【0228】
この場合、このクリップ260に設けられた超音波素子261の位置以外の少なくとも2つの位置をシステム本体100側に通知できれば、システム本体100側の超音波受信素子31a、31b、31cの配設位置に対するこのローカル操作板25の相対位置を確定できる。
【0229】
そこで、このクリップ260に設けられた超音波素子261の位置以外の少なくとも2つの位置は、例えば、図14に示した初期設定用データ収集処理と同様の手法によりシステム本体100側に通知する。
【0230】
また、クリップ260により綴じられた紙が移動した場合は、確率的にこのクリップ260の位置も移動していると考えられるので、システム本体100側の表示画面500に「紙が移動したので、初期設定を行って下さい」との旨の表示を行う。
【0231】
ところで、この発明のペン入力装置において、図3に示したように、ペン1側に設けられた超音波発信素子の超音波送出タイミングと、システム本体側に設けられた超音波受信部32における超音波受信処理の同期は、システム本体側に設けられたペンを収納するためのペンホルダ34に設けられた同期回路35からの同期信号により行われる。
【0232】
図33は、ペンホルダ34に設けられた同期回路35からペン1に同期信号を与えるための構成を示したものである。
【0233】
すなわち、図34に示すように、ペン1には、ペンホルダ34に設けられた同期回路35からの同期信号を受け取るための接点1aが設けられており、また図35に示すように、ペンホルダ34には、同期回路35からの同期信号をペン1に与えるための接点34aが設けられている。
【0234】
ここで、図33に示すように、このペン1をこのペンホルダ34内に収容すると、ペンホルダ34の接点34aとペン1の接点1aが接触し、これにより同期回路35からの同期信号はこの接点34a、1aを介してペン1の送信タイミング制御部11に与えられる。
【0235】
ペン1の送信タイミング制御部11は、この同期回路35からの同期信号に基づきこのペン1に設けられた超音波発信素子の超音波発信タイミングを制御し、またシステム本体側の超音波受信部32では、この同期回路35からの同期信号に基づきその超音波受信処理を制御するので、その結果、ペン1側に設けられた超音波発信素子の超音波送出タイミングと、システム本体側に設けられた超音波受信部32における超音波受信処理との同期が確立される。
【0236】
また、図21に示したように、ローカル操作板22に設けられた超音波素子Ua〜Udの超音波送信タイミングもシステム本体側に設けられた超音波受信部32における超音波受信処理と同期をとる必要がある。この場合の同期はローカル操作板22側に設けられたペンホルダを用いて行われる。
【0237】
すなわち、図36に示すように、ローカル操作板22側にもシステム本体側と同様に、ペン1を収容するためのペンホルダ36が設けられており、システム本体側のペンホルダ34内に収容することによりシステム本体側の超音波受信部32における超音波受信処理と同期が取られたペン1をこのローカル操作板22側のペンホルダ36に収容することにより、ローカル操作板22に設けられた超音波素子Ua〜Udの超音波送信タイミングとシステム本体側に設けられた超音波受信部32における超音波受信処理との同期をとる。
【0238】
図37は、ローカル操作板22に設けられた超音波素子Ua〜Udの超音波送信タイミングと、システム本体側の超音波受信部32における超音波受信処理との同期をとるために、システム本体側の超音波受信部32における超音波受信処理と同期が取られたペン1の送信タイミング制御部11から同期信号をローカル操作板22の超音波素子Ua〜Udの超音波送信タイミングを制御する送信タイミング制御部22bに同期信号を与えるための構成を示したものである。
【0239】
すなわち、図38に示すように、ペン1には、ペン1の送信タイミング制御部11からの同期信号をローカル操作板22に与えるための接点1bが設けられており、また図39に示すように、ローカル操作板22には、ペン1の送信タイミング制御部11からの同期信号を受け取るための接点36aが設けられている。
【0240】
ここで、図37に示すように、このシステム本体側の超音波受信部32における超音波受信処理と同期が取られたペン1をこのローカル操作板22側のペンホルダ36に収容すると、ペン1の接点1bとローカル操作板22のペンホルダ36の接点36aが接触し、これによりペン1の送信タイミング制御部11からの同期信号はこの接点1b、36aを介してローカル操作板22の送信タイミング制御部22bに与えられる。
【0241】
ローカル操作板22の送信タイミング制御部22bは、このペン1の送信タイミング制御部11からの同期信号に基づきこのペン1に設けられた超音波発信素子の超音波発信タイミングを制御し、またシステム本体側の超音波受信部32では、この同期回路35からの同期信号に基づきそのローカル操作板22に設けられた超音波素子Ua〜Udの超音波送信タイミングを制御するので、その結果、ローカル操作板22に設けられた超音波素子Ua〜Udの超音波送信タイミングと、システム本体側の超音波受信部32における超音波受信処理との同期が確立される。
【0242】
以上説明したように、この第1の発明によれば、入力ペンに超音波送出器を設けるとともに、3次元空間内の所定の箇所にこの超音波送出器から発信された超音波を受信する複数の超音波受信素子を有する超音波受信部を設け、この複数の超音波受信素子の受信出力に基づきこの複数の超音波受信素子の配列位置に固定された第1の座標上における入力ペンによる指示位置情報を演算するとともに、この演算された指示位置に対応する指示位置が第1の入力領域に含まれるかこの第1の入力領域から離れた第2の入力領域に含まれるかを判別し、この判別結果に応じてこの指示位置情報を第1の入力領域に固定された座標上の位置を示すを第1の位置情報または第2の入力領域に固定された座標上の位置に変換し、この変換された位置情報に対応して表示手段における表示制御を行うように構成したので、安価な構成により、複数の操作者からの手書きペン入力を可能にするとともに、操作性の向上および使用形態の多様化を可能にしたペン入力装置を提供することができるという効果を奏する。
【0243】
また、第2の発明によれば、位置情報を入力する入力ペンと、該入力ペンによる第1の入力面を構成するとともに該入力ペンにより入力された位置情報に基づく表示を行う表示手段を有するペン入力装置において、前記入力ペンに設けられた超音波発信手段と、前記第1の入力面に対して所定の位置関係で配設され、前記超音波発信手段から発信された超音波を受信する複数の超音波受信素子を有する超音波受信手段と、前記第1の入力面から所定距離離れて配設され、前記入力ペンによる第2の入力面を有する遠隔入力手段と、前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子の配列位置に対する前記第1の入力面の相対的位置関係を示す第1の情報および前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子の受信出力に基づき前記入力ペンによる前記第1の入力面に対する第1の指示位置情報を演算する第1の演算手段と、前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子の配列位置に対する前記第2の入力面の相対的位置関係を示す第2の情報および前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子の受信出力に基づき前記入力ペンによる前記第2の入力面に対する第2の指示位置情報を演算する第2の演算手段と、前記第1の指示位置情報および前記第2の指示位置情報に基づき前記表示手段における表示を制御する表示制御手段とを具備して構成したので、上記効果に加えて、表示手段上の第1の入力面からの情報の入力ともに、この表示手段から所定距離離れて配設された遠隔入力手段の第2の入力面からの情報の入力が可能になる。
【0244】
また、第3の発明によれば、位置情報を入力する入力ペンと、該入力ペンによる第1の入力面を構成するとともに該入力ペンにより入力された位置情報に基づく表示を行う第1の表示手段を有するペン入力装置において、前記入力ペンに設けられた超音波発信手段と、前記第1の入力面に対して所定の位置関係で配設され、前記超音波発信手段から発信された超音波を受信する複数の超音波受信素子を有する超音波受信手段と、前記第1の入力面から所定距離離れて配設され、前記入力ペンによる第2の入力面を構成するとともに該入力ペンにより入力された位置情報に基づく表示を行う第2の表示手段を有する遠隔入力手段と、前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子の配列位置に対する前記第1の入力面の相対的位置関係を示す第1の情報および前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子の受信出力に基づき前記入力ペンによる前記第1の入力面に対する第1の指示位置情報を演算する第1の演算手段と、前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子の配列位置に対する前記第2の入力面の相対的位置関係を示す第2の情報および前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子の受信出力に基づき前記入力ペンによる前記第2の入力面に対する第2の指示位置情報を演算する第2の演算手段と、前記第1の指示位置情報および前記第2の指示位置情報に基づき前記第1の表示手段および前記第2の表示手段における表示を制御する表示制御手段とを具備して構成したので、上記効果に加えて、第2の入力面上で前記表示手段により表示された表示内容を確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係わるペン入力装置を適用して構成した情報処理システムの一実施例の概略構成を示すブロック図。
【図2】3次元的に配設された3つの超音波受信素子に対するペンによる指示位置の関係を示した図。
【図3】図1に示した超音波受信部における受信処理部の具体的構成を示したブロック図。
【図4】図3に示したカウンタによる時間Ta、Tb、Tcの検出動作を示すタイミングチャート。
【図5】図1に示した実施例の情報処理システムで用いるペンの外観を示した外観図。
【図6】図1に示した実施例の情報処理システムで用いるペンの内部回路構成を示したブロック図。
【図7】図1に示した超音波受信部および演算処理部の具体的構成を示したブロック図。
【図8】図6に示したペンに設けられたシーケンサによる超音波送信タイミング制御の状態遷移を示す状態遷移図。
【図9】図8に示す状態遷移図において、マルチペン機能が選択された場合(MPen=1)におけるPenNO=0のペンおよびPenNO=1のペンの超音波送信タイミング制御を示すタイミングチャート。
【図10】図7に示したシーケンサによる受信タイミング制御の状態状態を示す状態遷移図。
【図11】図7に示した通信部からRS232Cインタフェースを介して演算処理部にデータを送信するデータ送信制御の状態遷移を示す状態遷移図。
【図12】この発明に係わるペン入力装置を適用して構成した情報処理システムの他の実施例の概略構成を示したシステム構成図。
【図13】図12に示したローカル操作紙の具体的構成を示した図。
【図14】図12に示した実施例における初期設定用データの収集処理を示すフローチャート。
【図15】図12に示した実施例における複数の位置決め領域P1〜P4の座標(xn、yn、zn)(n=1〜4)から各領域R1〜R6の座標を算出する処理を説明するための図。
【図16】図12に示した実施例における複数の位置決め領域P1〜P4の座標(xn、yn、zn)(n=1〜4)から各領域R1〜R6の座標を算出する処理を説明するための図。
【図17】図12に示した実施例におけるシステム本体側における処理の概要を示したフローチャート。
【図18】図12に示した実施例における操作例を示す図。
【図19】図12に示した実施例における他の操作例を示す図。
【図20】この発明に係わるペン入力装置を適用して構成した情報処理システムの更に他の実施例の概略構成を示したシステム構成図。
【図21】図20に示す実施例の情報処理システムで採用するローカル操作板の概略構成を示す図。
【図22】図20に示した実施例における4個の超音波発信素子Ua〜Udの位置からローカル操作板における各位置の3次元座標の算出処理を説明する図。
【図23】図20に示した実施例における操作例を示した図。
【図24】この発明で採用するペンが筆記具としても機能を有する場合のペンの構成例を示す図。
【図25】この発明で採用するペンが筆記具としても機能を有する場合のペンの他の構成例を示す図。
【図26】図25において点線で囲んだ部分を拡大して示す拡大図。
【図27】図25に示した超音波通過窓の部分を拡大して示す拡大図。
【図28】図25乃至図27に示したペンを用いて構成したこの発明に係わる情報処理システムの他の実施例の概略構成を示したシステム構成図。
【図29】この発明のペン入力装置においてローカル入力を行うときに用いるローカル操作板の他の構成例を示した図。
【図30】図29に示したバインダの詳細構成を示した図。
【図31】図29に示したバインダの開いた状態を示す図。
【図32】この発明のペン入力装置においてローカル入力を行うときに用いるローカル操作板の更に他の構成例を示した図。
【図33】この発明のペン入力装置においてペンホルダに設けられた同期回路からペンに同期信号を与えるための構成を示した図。
【図34】図33に示すペンの構成を示す図。
【図35】図33に示すペンホルダの構成を示す図。
【図36】この発明のペン入力装置においてペンからローカル操作板に同期信号を与えるための構成を説明するための図。
【図37】この発明のペン入力装置においてペンからローカル操作板に同期信号を与えるための構成を示す図。
【図38】図37に示すペンの構成を示す図。
【図39】図37に示すローカル操作板のペンホルダの構成を示す図。
【符号の説明】
1,2…ペン、10…第1の入力領域、20…第2の入力領域、30…超音波受信部、31a,31b,31c…超音波受信素子、32…受信処理部、33…通信部、40…演算処理部、41…通信部、42…演算部、43…判別部、44…第1の変換部、45…第2の変換部、46…表示制御部、50…表示部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pen input device in a computer system or the like having a handwriting input function, and more particularly to a pen input device capable of improving operability and diversifying usage by enabling remote input.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an input device in a computer system or the like having a handwriting input function,
1) Infrared method
2) Pressure-sensitive method
3) Capacitance method
4) Electromagnetic method
5) By ultrasonic method
Etc. are known.
[0003]
Here, as the method using the infrared ray method of 1), a spot position detected by a light pen that emits an infrared ray is detected using a semiconductor position detecting element, and a plurality of infrared light emitting elements and a light receiving element are arranged on an input surface. In addition, there has been known an apparatus that detects a pointed position by determining a position where infrared light emitted from an infrared light emitting element is blocked by a finger, an input pen, or the like from an output of the light receiving element.
[0004]
In the pressure sensing method 2), an electrode sheet provided with a plurality of X-axis electrodes and a support provided with a plurality of Y-axis electrodes are overlapped with a dot spacer interposed therebetween. One that uses a pressure panel, one that superimposes two parallel plates via a three-dimensional spring, and that detects a designated position by detecting a change in current at a position touched by a finger, an input pen, or the like is known. Has been.
[0005]
According to the capacitance method 3), conductive films formed by vapor deposition on two sheets of glass are used as X-axis and Y-axis electrode patterns, respectively, and these two sheets of glass face the electrode pattern forming surface. Panels using a capacitive coupling type panel that is attached and bonded are known.
[0006]
Further, in the electromagnetic method of 4), a plurality of sensor antenna coils are arranged on the input surface, and a resonance circuit including a coil and a capacitor is built in the input pen. The current is passed to the resonance circuit of the input pen using electromagnetic induction by flowing the current, and then the alternating current flowing to the plurality of sensor antenna coils is cut off. There is known a device that detects a pointing position of an input pen by detecting a magnetic field generated by a flowing current with the plurality of sensor antenna coils.
[0007]
In the ultrasonic method of 5), an ultrasonic vibration element and an ultrasonic receiving element for generating an ultrasonic surface acoustic wave are provided on a glass substrate, and the presence of an elastic wave absorber such as a finger is determined as described above. There is known an ultrasonic surface acoustic wave method and the like which detect the change from a change in a reception signal of an ultrasonic receiving element.
[0008]
Further, as disclosed in Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 64-7340, microphones are arranged at three or more known points on the same plane, A sounding body that can be placed at an arbitrary coordinate position is provided, and a position of a hyperbola including the sounding body is determined from a time difference between voltages generated in two microphones among the microphones. In some cases, the coordinate position of the sounding body is determined.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, since each of the above conventional input devices only detects an input position with respect to a predetermined one input surface, for example, even if an input position on a predetermined handwriting input board can be detected, Handwriting input could not be performed at a position away from the handwriting input board.
[0010]
Therefore, in the conventional input device, each operator is forced to perform a handwriting operation on the predetermined handwriting input board. In particular, in a conference or the like using a large screen screen as a handwriting input surface, the operability is poor for the participants. This became more pronounced as the input surface size increased.
[0011]
In order to solve this point, a configuration in which a plurality of handwriting input boards are provided and local input is enabled by inputting the plurality of handwriting input boards to the system via the input port is also considered. Must distribute this handwriting input board to multiple operators, and the multiple handwriting input boards must be connected by signal lines, so that the entire system becomes expensive, and Since they must be connected by wires, there is a problem in their operability.
[0012]
In addition, a configuration is conceivable in which an information device that performs main processing and an information device used by each operator are connected via a network, and local input processing is performed by each operator. The problem that it became expensive occurred.
[0013]
Therefore, an object of the present invention is to provide a pen input device that enables handwriting pen input from a plurality of operators with an inexpensive configuration.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is directed to a pen input device for inputting a position indicated by an input pen (1, 2 in FIG. 1). 11, 15, 17) and a plurality of ultrasonic receiving elements (31a, 31b, 31c in FIG. 1) which are disposed at predetermined positions in the three-dimensional space and receive the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transmitting means. ), A first input means having a first input area (10 in FIG. 1), and a predetermined distance from the input area of the first input means. A second input unit having a second input area (20 in FIG. 1) provided, and a plurality of ultrasonic waves of the ultrasonic receiving unit based on reception outputs of a plurality of ultrasonic receiving elements of the ultrasonic receiving unit. The first coordinate system fixed to the array position of the receiving element A computing means (42 in FIG. 1) for computing designated position information indicating a designated position by a force pen, and whether the designated position corresponding to the designated position information computed by the computing means is included in the first input area. Discriminating means (43 in FIG. 1) for discriminating whether the designated position is included in the second input area; and, when the discriminating means determines that the designated position is included in the first input area, the designated position First conversion means (44 in FIG. 1) for converting information into first position information indicating a position on a second coordinate system fixed to the first input area; Is determined to be included in the second input area, the designated position information is converted into second position information indicating a position on a third coordinate system fixed to the second input area. And second conversion means (45 in FIG. 1). The features.
[0015]
In the above configuration,
A display unit (50 in FIG. 1) for performing a display corresponding to a position pointed by the input pen with respect to a first input area of the first input unit or a second input area of the second input unit; Display control means for performing display control on the display means based on the first position information converted by the first conversion means and the second position information converted by the second conversion means (46 in FIG. 1) And further characterized by:
[0016]
Here, the ultrasonic transmitting means transmits ultrasonic waves at a preset timing, and the calculating means includes a plurality of ultrasonic receiving means based on ultrasonic transmitting timing from the ultrasonic transmitting means. It is possible to detect the reception timing of the ultrasonic wave from the ultrasonic wave transmitting means by the ultrasonic reception element and calculate the indicated position information based on the reception timing.
[0017]
Further, the input pen includes a plurality of input pens, and the ultrasonic wave transmitting means is disposed on each of the plurality of input pens, and the preset timing is set corresponding to each of the input pens. The arithmetic unit is configured to transmit the ultrasonic wave from each ultrasonic transmission unit by a plurality of ultrasonic reception elements of the ultrasonic reception unit based on the ultrasonic transmission timing from each ultrasonic transmission unit corresponding to each input pen. The reception timing of the ultrasonic wave is detected, and the pointing position information corresponding to each of the input pens is calculated based on the reception timing.
[0018]
Further, the ultrasonic wave transmitting means can receive timing information indicating the preset timing via the pen holder when the input pen is stored in a pen holder (34 in FIG. 3). .
[0019]
According to a second aspect of the present invention, an input pen (1 in FIG. 12) for inputting position information and a first input surface formed by the input pen are provided and a display based on the position information input by the input pen is performed. In a pen input device having display means (500 in FIG. 12), an ultrasonic transmitting means (11, 15, 17 in FIG. 6) provided on the input pen, and a predetermined position with respect to the first input surface. An ultrasonic receiving means (30 in FIG. 1) having a plurality of ultrasonic receiving elements (31a, 31b, 31c in FIG. 1) arranged in a relationship and receiving ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transmitting means; A remote input unit disposed at a predetermined distance from the first input surface and having a second input surface (21 in FIG. 12 and 22 in FIG. 20) by the input pen; The ultrasonic receiving element with respect to the array position First pointing position information with respect to the first input surface by the input pen based on first information indicating a relative positional relationship of the first input surface and reception outputs of a plurality of ultrasonic receiving elements of the ultrasonic receiving means. And second information indicating the relative positional relationship of the second input surface with respect to the array position of the plurality of ultrasonic receiving elements of the ultrasonic receiving means. A second calculating means (45 in FIG. 1) for calculating second pointing position information with respect to the second input surface by the input pen based on reception outputs of the plurality of ultrasonic receiving elements of the ultrasonic receiving means; A display control means (46 in FIG. 1) for controlling display on the display means based on the first designated position information and the second designated position information.
[0020]
Here, the second input surface is made of paper (21 in FIG. 12) writable by a writing instrument, and the input pen can be configured by mounting the ultrasonic wave transmitting means on the writing instrument.
[0021]
Further, the remote input means includes a notifying means for notifying the second information to the second computing means, and the notifying means is arranged in a predetermined positional relationship with respect to the second input surface. 32, Ua, Ub, Uc, Ud in FIG. 21 and 261 in FIG. 32, and the second arithmetic unit includes a plurality of ultrasonic reception units of the ultrasonic reception unit. The second information may be calculated based on a reception output of an ultrasonic wave from the position information notification ultrasonic wave transmitting means by an element.
[0022]
Further, the second input surface is made of paper (21 in FIG. 12) writable by a writing instrument, and the ultrasonic wave transmitting unit for positional information notification (261 in FIG. 32) is provided with a clip (FIG. 32) for sandwiching the paper. 260).
[0023]
Further, the second input surface is formed of a binder (250 in FIG. 30) in which a plurality of sheets writable by a writing instrument are bound, and the binder is a detecting unit (FIG. 30) for detecting a page turn due to the detachment of the sheet. 255) and page turning information notifying means (Ua, Ub, Uc, Ud in FIG. 21) for notifying the display control means of page turning information based on the detection output of the detecting means. Can be.
[0024]
According to a third aspect of the present invention, an input pen (1 in FIG. 23) for inputting position information and a first input surface formed by the input pen are provided, and a display based on the position information input by the input pen is performed. In the pen input device having the first display means (500 in FIG. 23), the ultrasonic input means (11, 15, 17 in the figure) provided on the input pen and a predetermined distance from the first input surface. Ultrasonic receiving means (30 in FIG. 1) having a plurality of ultrasonic receiving elements (31a, 31b, 31c in FIG. 1) arranged in the following positional relationship and receiving ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transmitting means. And a second display means disposed at a predetermined distance from the first input surface to constitute a second input surface by the input pen and to perform a display based on position information input by the input pen. Remote input means (FIG. 23) 22) first information indicating a relative positional relationship of the first input surface with respect to an arrangement position of the plurality of ultrasonic receiving elements of the ultrasonic receiving means, and a plurality of ultrasonic receiving elements of the ultrasonic receiving means; First calculating means (44 in FIG. 1) for calculating first pointing position information of the input pen with respect to the first input surface based on the reception output of the input pen, and a plurality of ultrasonic receiving elements of the ultrasonic receiving means Based on the second information indicating the relative positional relationship of the second input surface with respect to the array position and the reception output of the plurality of ultrasonic receiving elements of the ultrasonic receiving means, with respect to the second input surface by the input pen. Second calculating means (45 in FIG. 1) for calculating the second designated position information; the first display means and the second designated position information based on the first designated position information and the second designated position information; Table in display means Characterized by comprising a display control means for controlling (46 in Figure 1).
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the pen input device of the present invention, an ultrasonic wave generating means for transmitting ultrasonic waves to the input pen is provided, and a position indicated by the input pen is detected using the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic wave generating means.
[0026]
That is, in the present invention, a plurality of three-dimensionally arranged ultrasonic receiving elements are used as ultrasonic receiving means for receiving ultrasonic waves transmitted from the input pen. In this case, the position of the input pen based on the reception outputs of the plurality of ultrasonic receiving elements can be detected three-dimensionally.
[0027]
Therefore, for example, when a first input area and a second input area separated by a predetermined distance from the first input area are set as the input areas by the input pen, the first input area and the second input area , It is possible to detect the position indicated by the input pen. Here, in the present invention, since the position of the input pen can be detected three-dimensionally, the position of the first input area and the second input area may be in any state. If the positional relationship between the first input area and the second input area with respect to the plurality of three-dimensionally arranged ultrasonic receiving elements can be known, an instruction with the input pen in the first input area and the second input area can be made. Each position can be detected.
[0028]
Here, the positional relationship between the first input region and the second input region with respect to the plurality of three-dimensionally arranged ultrasonic receiving elements may be detected using a position indicated by an input pen. Preferably, another ultrasonic wave transmitting means for notifying position information is provided for each of the first input area and the second input area, and detection is performed based on the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic wave transmitting means for notifying position information. May be configured.
[0029]
The ultrasonic wave transmitting means for notifying position information can be constituted by, for example, ultrasonic wave transmitting elements provided at four corners of the local input device corresponding to the second input area. Further, the ultrasonic wave transmitting means for notifying the position information may be provided on a clip for binding a sheet provided corresponding to the second input area.
[0030]
Further, a configuration is conceivable in which display control of a graphic or the like is performed on the display screen of the display device based on the position information input in the first input area and the position information input in the second input area. A display device may be provided corresponding to the region and the second input region, or a display device may be provided corresponding to only one of the first input region and the second input region. Good.
[0031]
The number of input pens is not limited to one, and a plurality of input pens can be used.
[0032]
For example, when a display device having a large display screen is considered, a display screen of the display device is set as a first input area, and a second input area is set away from the display apparatus, for example, on a table. think of.
[0033]
Here, considering a configuration in which the input pen is provided with a function as a drawing pen and a figure drawn by the input pen is displayed on the display screen of the display device, the first input pen is displayed on the display screen of the display device. The drawn figure is displayed on the display screen of the display device, and the figure drawn by the second input pen on the second input area set on the table remote from the display device is displayed on the display device. Control for display on the display screen becomes possible.
[0034]
Here, the second input pen may be composed of a pen that can write on paper, and the second input area may be composed of paper that can be drawn with the second input pen. The region may be configured by a display screen of another display device that performs the same display as the above display device.
[0035]
By the way, in the above configuration, it is necessary to determine whether the designated position is for the first input area or the second input area using the first and second input pens. This determination can be made by checking whether the indicated position belongs to the first input area or the second input area with the input pen based on the three-dimensional detection position of the input pen.
[0036]
The number of the input areas is not limited to two, and a plurality of three or more areas can be set.
[0037]
Hereinafter, embodiments of a pen input device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0038]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of one embodiment of an information processing system configured by applying a pen input device according to the present invention.
[0039]
In FIG. 1, the information processing system displays an image corresponding to a designated position designated by using stylus pens (hereinafter, simply referred to as pens) 1 and 2 for inputting information on a
[0040]
Here, the
[0041]
Further, the
[0042]
Note that the
[0043]
In this embodiment, the
[0044]
First, detection of the pointing position by the
[0045]
FIG. 2 shows the relationship between the three
[0046]
Now, consider a three-dimensional coordinate system XYZ fixed to three
[0047]
Here, the
[0048]
Further, it is assumed that the position pointed by the
l2= (Lz-z)2+ N2-Z2 … (1)
n2= X2+ Y2+ Z2 … (2)
m2= X2+ (Ly-y)2+ Z2 … (3)
Is established. From equations (1) to (3), solving for x, y, z
x = ± SQRT [n2− {(Ly2+ N2-M2) / 2Ly}2
− {(Lz2+ N2−l2) / 2Lz}2] ... (4)
y = (Ly2+ N2-M2) / 2Ly (5)
z = (Lz2+ N2−l2) / 2Lz (6)
Here, SQRT (A) indicates the square root of A.
[0049]
It becomes. Here, since Ly and Lz are known values determined by the arrangement positions of the
[0050]
In this embodiment, the distance n from the
[0051]
Specifically, the detection of the distance n, the distance m, and the
[0052]
That is, assuming that the spatial transmission speed of the ultrasonic wave output from the tip of the
n = C × Ta (7)
m = C × Tb (8)
1 = C × Tc (9)
Can be obtained by
[0053]
The processing for detecting the time Ta, Tb, Tc until the ultrasonic wave output from the tip of the
[0054]
FIG. 3 shows a specific configuration of the
[0055]
The
[0056]
The
[0057]
That is, when the
[0058]
The synchronization signal applied from the
[0059]
The basic clock output from the basic
[0060]
That is, the
[0061]
FIG. 4 is a timing chart showing the operation of detecting the times Ta, Tb, and Tc by the
[0062]
That is, the basic clock generation circuit (not shown) of the
An ultrasonic drive signal shown in (d) is generated. The ultrasonic driving signal of the
[0063]
The ultrasonic waves output from the tip of the
[0064]
Times Ta, Tb, and Tc until the ultrasonic waves output from the tip of the
[0065]
In the above description, the detection processing of the time Ta, Tb, Tc until the ultrasonic wave output from the tip of the
[0066]
The
[0067]
The
[0068]
Then, based on the calculated distances n, m, and l and the equations (4) to (6), the pen on the three-dimensional coordinate system XYZ fixed to the
[0069]
When the
[0070]
When the
[0071]
In this case, the relative position of the three-dimensional coordinate system X1-Y1-Z1 fixed to the
[0072]
The relative position of the three-dimensional coordinate system X1-Y1-Z1 fixed to the
[0073]
Thereafter, in the display control unit, the pointing positions (x1, y1, z1) of the
[0074]
Here, in this embodiment, the three-dimensional designated positions (x1, y1, z1) and (x2, y2, z2) can be designated by the
[0075]
If the
[0076]
Further, it is possible to perform two-dimensional input from a space other than the input plane by using only the x and y values of the three-dimensional coordinate values calculated by the
[0077]
Next, a specific detailed configuration of the
[0078]
FIG. 5 shows the appearance of the
[0079]
As will be described later, the first button 14a is operated when drawing with the
[0080]
FIG. 6 shows an internal circuit configuration of the
[0081]
By the way, in this embodiment, since a multi-pen function that can simultaneously use a plurality of pens and a multi-mode function that can switch a plurality of modes, which will be described in detail later, are enabled, the transmission
[0082]
Although the
[0083]
FIG. 7 shows a specific configuration of the
[0084]
7, the
[0085]
Here, the receiving
[0086]
The
[0087]
Here, the counter and the
[0088]
The
[0089]
The
[0090]
In FIG. 7, the
[0091]
FIG. 8 is a state transition diagram showing the state transition of the ultrasonic wave transmission timing control by the
[0092]
By the way, in this embodiment, as described above, a multi-pen function capable of simultaneously using a plurality of pens is provided, and whether or not to select the multi-pen function and the number of pens to be used simultaneously are determined by a dip switch (not shown). Is switched.
[0093]
Now, the multi-pen function is selected by a dip switch (not shown) (MPen = 1), and the number of pens used simultaneously is PenNO = 0 (for example, corresponding to pen 1) and PenNO = 1 (for example, corresponding to pen 2). It is assumed that the two are set.
[0094]
In the state transition diagram shown in FIG. 8, the transition from one transition state to another transition state is performed by using the basic clock output from the
[0095]
8, a state 142 (Init 0000 (0)) is a so-called initial state of the pen. When the pen is stored in the
(0)). In this state 142 (Init 0000 (0)), nothing is performed.
[0096]
By the way, in this case, since the multi-pen function is set to MPen = 1, the pen with PenNO = 0 transits to the state 143 (Trace 0001 (1)), and PenNO = 1. The pen changes to the state 151 (WaitMPen0 1100 (9)).
[0097]
The state 143 (Trace 0001 (1)) is a state in which the
[0098]
In the state 143 (Trace 0001 (1)), the
[0099]
In the state 145 (Data0 0110 (6)), in order for the
[0100]
From this state 145 (Data0 0110 (6)), a transition is made to the state 147 (Dummy1 0101 (5)) unconditionally.
[0101]
In the state 144 (Dummy0 0010 (2)), nothing is performed. If the
[0102]
In the state 146 (Mode 0011 (3)), in order to make the
[0103]
In the state 146 (Mode 0011 (3)), if the first button 14a of the pen with PenNO = 0 is pressed (PenDownSync = 1), the state 149 (Data20100 (8)) is set. When the first button 14a of the pen with PenNO = 0 is not pressed (PenDownSync = 0), the state transits to the state 150 (Dummy20100 (4)).
[0104]
In the state 147 (Dummy1 0101 (5)), nothing is performed. In this state 147 (Dummy1 0101 (5)), when the first button 14a of the pen with PenNO = 0 is pressed, (PenDownSync) is pressed. = 1), the state transits to the state 148 (Data1 0111 (7)). If the first button 14a of the pen with PenNO = 0 is not pressed (PenDownSync = 0), the state 150 (Data1 0111 (7)) is reached. Dummy20100 (4)).
[0105]
From the state 149 (Data2 0100 (8)), the state 150 (Dummy2 0100 (4)), and the state 148 (Data1 0111 (7)), when the multi-pen function is selected (MPen = 1), the state 151 ( The state transits to WaitMPen0 1100 (9). If the multi-pen function is not selected (MPen = 0), the state transits to the state 143 (Trace 0001 (1)).
[0106]
By the way, since it is assumed that the multi-pen function is currently selected, that is, (MPen = 1), here, the state 149 (Data2 0100 (8)), the state 150 (Dummy2 0100 (4)), and the state 148 (Data1 0111 (7)) to state 151 (WaitMPen0 1100 (9)).
[0107]
Further, the pen of PenNO = 1 that has transitioned from the state 142 (Init 0000 (0)) to the state 151 (WaitMPen0 1100 (9)) is unconditionally unconditionally set to the state 152 (WaitMPen1 1101 (A)) and the state 153 (WaitMPen2 1110). (B)), and transitions to the state 143 (Trace 0001 (1)) via the state 154 (WaitMPen3 1110 (C)).
[0108]
The pen of PenNO = 1 that has transited to the state 143 (Trace 0001 (1)) then performs the same state transition as the pen of PenNO = 0.
[0109]
Further, the pen of PenNO = 0 that has transitioned from the state 149 (Data2 0100 (8)), the state 150 (Dummy2 0100 (4)), or the state 148 (Data1 0111 (7)) to the state 151 (WaitMPen0 1100 (9)) is Similarly to the pen with PenNO = 1, the state is unconditionally passed through the state 152 (WaitMPen1 1101 (A)), the state 153 (WaitMPen2 1110 (B)), the state 154 (WaitMPen3 1110 (C)), and the state 143 (Trace 0001). Transition to (1)).
[0110]
Then, the pen of PenNO = 0 and the pen of PenNO = 1 repeat the above-mentioned state transition until these pens are stored in the
[0111]
FIG. 9 is a timing chart showing ultrasonic wave transmission timing control of the pen of PenNO = 0 and the pen of PenNO = 1 when the multi-pen function is selected (MPen = 1).
[0112]
As is clear from the state transition diagram shown in FIG. 8, the pen with PenNO = 0 and the pen with PenNO = 1 alternately transmit ultrasonic waves with four ultrasonic transmission timings as one unit.
[0113]
That is, as shown in FIG. 9, the pen with PenNO = 0, that is, the
[0114]
Also, the pen with PenNO = 1, that is, the
[0115]
Here, the
[0116]
The ultrasonic driving signal (ultrasonic driving clock) generated at each ultrasonic transmission timing is, for example, an FHz signal, and the ultrasonic driving clock is transmitted to the transmitting
[0117]
In the above description, the case where the multi-pen function is selected (MPen = 1) has been described. If the pen is one of PenNO = 0 and the multi-pen function is not selected (MPen = 0), FIG. In the state transition diagram shown in FIG. 8, there is no transition from the state 142 (Init 0000 (0)) to the state 151 (WaitMPen0 1100 (9)), and the state 149 (Data2 0100 (8)) and the state 150 (Dummy2 0100) (4)), the state transits from the state 148 (Data1 0111 (7)) to the state 143 (Trace 0001 (1)), and this state transition is stored in the
[0118]
In this case, only the ultrasonic wave transmission timing control by the
[0119]
When the multi-pen function is selected (MPen = 1) and the number of pens to be used simultaneously is three or more, each pen transmits ultrasonic waves sequentially with four ultrasonic transmission timings as one unit. become.
[0120]
FIG. 10 is a state transition diagram showing the state transition of the reception timing control by the
[0121]
The state transition shown in FIG. 10 changes in synchronization with the state transition of the ultrasonic transmission timing control in the pen shown in FIG. 8. When the multi-pen function is selected in the pen (MPen = 1), the state transition is made. The ultrasonic waves received at the timings of 722 (Trace0 001 (1)), state 723 (Data0 010 (2)), state 724 (Mode0 011 (3)), and state 725 (Data1 100 (4)) are PenNO = 0. Processed as ultrasonic waves transmitted from the pen, state 726 (
[0122]
When the multi-pen function is not selected in the pen (MPen = 0), the state 722 (Trace0 001 (1)), the state 723 (Data0 010 (2)), the state 724 (Mode0 011 (3)), and the state 725 (Data1 100 (4)), state 726 (Trace1 101 (5)), state 727 (Data2 110 (2)), state 728 (Mode1 111 (7)), and state 729 (Data3000 (0)). Are processed as the ultrasonic waves transmitted from the pen with PenNO = 0.
[0123]
In FIG. 10, a state 729 (Data 3000 (0)) is an initial state of a transition state of the reception timing control in the
[0124]
The designated position based on the ultrasonic wave received in this state 729 (Data 3000 (0)) is recognized as drawing data on the
[0125]
From the state 729 (Data3000 (0)), a transition is made to the state 722 (Trace0 001 (1)) unconditionally.
[0126]
The designated position based on the ultrasonic wave received in the state 722 (Trace0 001 (1)) is recognized as position data in the
[0127]
From the state 722 (Trace0 001 (1)), the state transits unconditionally to the state 723 (Data0 010 (2)).
[0128]
The designated position based on the ultrasonic wave received in this state 723 (Data0 010 (2)) is recognized as drawing data on the
[0129]
From the state 723 (Data0 010 (2)), the state transits unconditionally to the state 724 (Mode0 011 (3)).
[0130]
The ultrasound received in this state 724 (
[0131]
From the state 724 (Mode0 011 (3)), the state unconditionally transits to the state 725 (Data1 100 (4)).
[0132]
The designated position based on the ultrasonic wave received in this state 725 (Data1 100 (4)) is recognized as drawing data on the
[0133]
From the state 725 (Data1 100 (4)), the state transits unconditionally to the state 726 (Trace1 101 (5)).
[0134]
The designated position based on the ultrasonic wave received in this state 726 (Trace1 101 (5)) is recognized as position data in the
[0135]
From the state 726 (Trace1 101 (5)), the state transits unconditionally to the state 727 (Data2 110 (2)).
[0136]
In this state 727 (Data2 110 (2)), the designated position based on the ultrasonic wave received in is recognized as drawing data on the
[0137]
From the state 727 (Data2 110 (2)), the state transits unconditionally to the state 728 (Mode1 111 (7)).
[0138]
The ultrasonic waves received in this state 728 (
[0139]
From the state 728 (Mode1 111 (7)), the state transits unconditionally to the state 729 (Data3000 (0)).
[0140]
The above state transition is repeated until a hardware reset occurs in the
[0141]
FIG. 11 is a state transition diagram showing a state transition of data transmission control for transmitting data from the
[0142]
In FIG. 11, a state 802 (Init 000) is an initial state of this state transition, and when a hardware reset (ResetSync = 1) occurs in the
[0143]
In this state 802 (Init 000), the mode is the initial setting mode for the SCC (serial communication control unit) 331 shown in FIG. 7 (SCCNotlnit = 1), and the setting permission (not shown) for the SCC (serial communication control unit) 331 If the DIP switches for use (PushSWSync and PushSWBSync) indicate that the setting is permitted (DataCount0 = 1, PushSWBSync = 1, DataCount0 = 1, PushSWASync = 1), the state transits to the state 803 (SetUp 001). In this case, the state remains at this
[0144]
From the state 803 (SetUp 001), the state transits in the order of the state 804 (Write 010), the state 805 (Hold 011), and the state 806 (CountUp 100).
[0145]
Here, the state 803 (SetUp 001), the state 804 (Write 010), and the state 805 (Hold 011) are provided for generating a bus cycle for writing data to the
[0146]
In the state 806 (CountUp 100), the following two processes are performed. 1) The initialization mode of the
[0147]
2) It is determined whether all of the data transferred from the reception timing control unit 70 has been written to the
[0148]
When all the above processes are completed, the state transits to the state 807 (WaitData 101).
[0149]
In the state 807 (WaitData 101), it is determined whether the
[0150]
The state 808 (WaitLoad0 110) transits to the state 802 (Init 000) via the state 809 (WaitLoad1 111).
[0151]
Here, the state 808 (WaitLoad0 110) and the state 809 (WaitLoad1 111) are states in which time is taken to receive the data transferred from the reception timing control unit 70.
[0152]
FIG. 12 shows a schematic configuration of another embodiment of the information processing system configured by applying the pen input device according to the present invention.
[0153]
The embodiment shown in FIG. 12 uses the
[0154]
In this embodiment, by pointing an arbitrary position on the
[0155]
In addition, by pointing an arbitrary position on the
[0156]
Here, the pen that indicates an arbitrary position on the
[0157]
In the embodiment shown in FIG. 12, the
[0158]
That is, as shown in FIGS. 5 and 6, the
[0159]
In addition, the
[0160]
In the configuration shown in FIG. 12, the
[0161]
In this embodiment, in order to detect the relative position of the
[0162]
FIG. 13 shows a specific configuration of the
[0163]
Here, the region R1 is a region instructed to make the
[0164]
The regions R3 to R5 are regions instructed to select the thickness of the drawing line when the
[0165]
For example, let
In the case of “medium”, first, the tip of the
[0166]
Thereafter, when a predetermined image is drawn in the region R6 while the first button 14a of the
[0167]
The
[0168]
In this embodiment, when the initial setting data is collected before the position input using the
[0169]
FIG. 14 is a flowchart showing the process of collecting the initial setting data.
[0170]
When the initial setting data collection is started (step 201), first, n is set to 1 (step 202), and "pointing the positioning area n with a pen" is displayed on the display, that is, the
[0171]
Next, it is checked whether the drawing button (first button 14a) has been pressed (step 204). If it has not been pressed (no in step 204), the process returns to step 204, but if it has been determined that the button has been pressed (step 204). In
[0172]
Next, n = n + 1 is set (step 206), and it is checked whether n = 5 (step 207). Here, if n = 5 is not satisfied (no in step 207), the detection of the four positioning areas P1 to P4 has not been completed yet, so the process returns to step 203, and the processing from
[0173]
If n = 5 is satisfied in step 207 (yes in step 207), the detection of the four positioning areas P1 to P4 has all been completed, and this initial setting data collection ends (step 208).
[0174]
When the coordinates (xn, yn, zn) (n = 1 to 4) of the four positioning areas P1 to P4 are obtained in this way, the coordinates of the areas R1 to R6 are calculated based on these coordinates.
[0175]
Calculation of the coordinates of the regions R1 to R6 can be performed as described below. Now, as shown in FIG. 15, the distances in the horizontal direction from the positioning area P1 to the point at the upper left corner of the area R1 and the point at the upper right corner of the area R1 are denoted by A1 and A2, respectively, and from the positioning area P1 to the upper left of the area R1. The distance in the vertical direction from the corner point to the point at the lower left corner of the region R1 is B1, B2, the distance from the positioning region P1 to the positioning region P2 is A, and the distance from the positioning region P1 to the positioning region P3 is B. As shown in FIG. 16, the coordinates of the positioning area P1 are (x1, y1, z1), the coordinates of the positioning area P2 are (x2, y2, z2), and the coordinates of the positioning area P3 are (x3, y3, z3). The coordinates of the positioning area P4 are (x4, y4, z4), the coordinates of the upper left corner of the area R1 are (x5, y5, z5), and the coordinates of the upper right corner of the area R1 are (x6, y6, z6). , Territory The coordinates of the point at the lower left corner of R1 are (x7, y7, z7), the coordinates of the point at the lower right corner of the area R1 are (x8, y8, z8), and an extension of the left side of the area R1 and this local operation paper. The coordinates of the intersection of the upper side and the lower side of 21 are respectively (xt1, yt1, zt1) and (xt3, yt3, zt3); Are respectively (xt2, yt2, zt2) and (xt4, yt4, zt4), and if this
(Xt1, yt1, zt1)
= ([{(X2-x1) × A1} / A] + x1, [{(y2-y1) × A1} / A] + y1, [{(z2-z1) × A1} / A] + z1) (10) )
(Xt2, yt2, zt2)
= ([{(X2-x1) × A2} / A] + x1, [{(y2-y1) × A2} / A] + y1, [{(z2-z1) × A2} / A] + z1) (11) )
(Xt3, yt3, zt3)
= ([{(X4-x3) × A1} / A] + x3, [{(y4-y3) × A1} / A] + y1, [{(z4-z3) × A1} / A] + z3) (12) )
(Xt4, yt4, zt4)
= ([{(X4-x3) × A2} / A] + x3, [{(y4-y3) × A2} / A] + y1, [{(z4-z3) × A2} / A] + z3) (13) )
Holds. Therefore, from equations (10) to (13)
(X5, y5, z5)
= ([{(Xt3-xt1) × B1} / B] + xt1, [{(yt3-yt1) × B1} / B] + yt1, [{(zt3-zt1) × B1} / B] + zt1) (14) )
(X6, y6, z6)
= ([{(Xt4-xt2) × B1} / B] + xt2, [{(yt4-yt2) × B1} / B] + yt2, [{(zt4-zt2) × B1} / B] + zt2) (15) )
(X7, y7, z7)
= ([{(Xt3-xt1) × B2} / B] + xt1, [{(yt3-yt1) × B2} / B] + yt1, [{(zt3-zt1) × B2} / B] + zt1) (16) )
(X8, y8, z8)
= ([{(Xt4-xt2) × B2} / B] + xt2, [{(yt4-yt2) × B2} / B] + yt2, [{(zt4-zt2) × B2} / B] + zt2) (17) )
From the equations (14) to (17), the coordinates (x5, y5, z5), (x6, y6, z6), (x7, y7, z7), (x8, y8, z8) of the four corners of the region R1 are obtained. ) Can be calculated.
[0176]
Similarly, when the coordinates (xn, yn, zn) (n = 1 to 4) of the four positioning regions P1 to P4 are obtained, the coordinates of the four corners of the regions R2 to R6 can be calculated based on the coordinates. it can.
[0177]
As described above, in this embodiment, when collecting the initial setting data before the position input using the
[0178]
FIG. 17 is a flowchart showing an outline of processing on the system
[0179]
In FIG. 17, when the position coordinates of the pen are received from the
(Step 401) First, it is checked whether the local input switching button (the
[0180]
If the local input switching button has not been pressed (NO in step 402), the cursor displayed on the
[0181]
If the local input switching button is pressed in step 402 (YES in step 402), the cursor displayed on the
[0182]
Next, it is determined whether or not the pen drawing button (first button 14a) is pressed (step 405). If the first button 14a has not been pressed (NO in step 405), the process returns to step 401.
[0183]
If it is determined in
[0184]
When it is determined in
[0185]
If the pen is present in the command input area (YES in step 408), a command corresponding to the position coordinates of the pen is recognized (step 409), the command is executed (step 410), and step 401 is performed. Return to
[0186]
If it is determined in
[0187]
FIG. 18 shows that the
[0188]
FIG. 19 shows an operation example in the case where the area R2 of the
[0189]
In this embodiment, a writing implement capable of actually drawing an image on the drawing area R6 of the
[0190]
FIG. 20 shows a schematic configuration of still another embodiment of the information processing system configured by applying the pen input device according to the present invention.
[0191]
In this embodiment, as shown in FIGS. 20 and 21, the
[0192]
According to this configuration, the image drawn by the
[0193]
Further, the
[0194]
Here, the ultrasonic waves transmitted from the four ultrasonic transmitting elements Ua to Ud are received by the
[0195]
For example, if one pen is used in this embodiment, the ultrasonic waves transmitted from the single pen from the outputs of the
[0196]
Note that, unlike the pen, the four ultrasonic transmitting elements Ua to Ud do not have a configuration corresponding to the first button and the second button of the pen, and therefore, the four ultrasonic transmitting elements Ua to Ud are assigned to one pen. By using the transmission timing, it is possible to receive the ultrasonic waves from the four ultrasonic transmission elements Ua to Ud. With this configuration, the two ultrasonic waves described in the state transition diagrams of FIG. 8 and FIG. With a configuration similar to the state transition diagram in the case of using a pen, it is possible to detect the positions of one pen and four ultrasonic transmitting elements Ua to Ud.
[0197]
Also, considering that the
[0198]
The display 22a of the
[0199]
By the way, in this embodiment, if the positions of the four ultrasonic transmitting elements Ua to Ud, that is, the three-dimensional coordinates can be detected, the three-dimensional coordinates of each position on the
[0200]
That is, as shown in FIG. 22, the positions of the four ultrasonic transmission elements Ua to Ud at the four corners of the
(Xt5, yt5, zt5)
= ([{(Xb−xa) × a} / A] + xa, [{(yb−ya) × a} / A] + ya, [{(zb−za) × a} / A] + za) (18) )
(Xt6, yt6, zt6)
= ([{(Xd−xc) × a} / A] + xc, [{(yd−yc) × a} / A] + yc, [{(zd−zc) × a} / A] + zc) (19) )
Holds. Therefore, from equations (18) to (19)
(Xp, yp, zp)
= ([{(Xt6-xt5) × b} / B] + x5, [{(yt6-yt5) × b} / B] + yt5, [{(zt6-zt5) × b} / B] + zt5) (20) )
From this equation (20), the three-dimensional coordinates (xp, yp, zp) of a certain position on the
[0201]
Therefore, the three-dimensional coordinates (xa, ya, za), (xb, yb, zb), (xc, yc, zc), (xd, xc, yb, zb) of the four ultrasonic transmission elements Ua to Ud at the four corners of the
[0202]
The
[0203]
In addition, the
[0204]
FIG. 23 shows an operation example using the
[0205]
Then, when a desired image is drawn on the
[0206]
At the same time, the same image as the image drawn and displayed on the
[0207]
FIG. 24 shows a configuration example of the
[0208]
In other words, the
[0209]
When the
[0210]
In the
[0211]
FIG. 25 shows another embodiment of the
[0212]
The
[0213]
FIG. 26 is an enlarged view of a portion surrounded by a dotted line in FIG. As is clear from FIG. 26, the ultrasonic reflecting
[0214]
According to the configuration shown in FIGS. 25 to 27, the position of the
[0215]
When the
[0216]
FIG. 28 shows a schematic configuration of another embodiment of the information processing system according to the present invention, which is configured by using the
[0217]
In the configuration shown in FIG. 28, the
[0218]
FIG. 29 shows another configuration example of the local operation plate used when performing local input in the pen input device of the present invention. The
[0219]
In the configuration shown in FIG. 29, the configuration for notifying the
[0220]
In order to perform local input using the
[0221]
FIG. 30 shows a detailed configuration of the
[0222]
Further, the
[0223]
However, in order to turn over the page of the local input paper 24a bound by the binder, as shown in FIG. 31, the latch by the latch mechanism 235 with respect to the
[0224]
In this embodiment, the system is configured to notify the system
[0225]
That is, the configuration for notifying the relative position of the
[0226]
FIG. 32 shows still another configuration example of the local operation plate used when performing local input in the pen input device of the present invention. The
[0227]
Here, the
[0228]
In this case, if at least two positions other than the position of the
[0229]
Therefore, at least two positions other than the position of the
[0230]
If the paper bound by the
[0231]
By the way, in the pen input device of the present invention, as shown in FIG. 3, the ultrasonic transmission timing of the ultrasonic transmitting element provided on the
[0232]
FIG. 33 shows a configuration for providing a synchronization signal to the
[0233]
That is, as shown in FIG. 34, the
[0234]
Here, as shown in FIG. 33, when the
[0235]
The transmission
[0236]
Also, as shown in FIG. 21, the ultrasonic transmission timing of the ultrasonic elements Ua to Ud provided on the
[0237]
That is, as shown in FIG. 36, a
[0238]
FIG. 37 is a diagram showing a configuration of the system main unit in order to synchronize the ultrasonic transmission timing of the ultrasonic elements Ua to Ud provided on the
[0239]
That is, as shown in FIG. 38, the
[0240]
Here, as shown in FIG. 37, when the
[0241]
The transmission
[0242]
As described above, according to the first aspect, the input pen is provided with the ultrasonic transmitter, and the ultrasonic pen which receives the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transmitter at a predetermined position in the three-dimensional space is provided. An ultrasonic receiving unit having an ultrasonic receiving element is provided, and an instruction is given by an input pen on a first coordinate fixed to an array position of the plural ultrasonic receiving elements based on reception outputs of the plural ultrasonic receiving elements. Calculating the position information and determining whether the designated position corresponding to the computed designated position is included in the first input region or included in the second input region distant from the first input region; According to the result of the determination, the designated position information is converted from a position indicating a position on the coordinates fixed to the first input area to a position on the coordinates fixed to the first position information or the second input area, This converted location information In response, the display means is configured to perform display control, so that a low-cost configuration enables handwriting pen input from a plurality of operators, as well as improved operability and diversification of usage patterns. There is an effect that a pen input device can be provided.
[0243]
Further, according to the second invention, there is provided an input pen for inputting position information, and a display means for forming a first input surface by the input pen and performing a display based on the position information input by the input pen. In the pen input device, an ultrasonic wave transmitting unit provided on the input pen is disposed in a predetermined positional relationship with respect to the first input surface, and receives an ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic wave transmitting unit. Ultrasonic receiving means having a plurality of ultrasonic receiving elements, remote input means disposed at a predetermined distance from the first input surface and having a second input surface with the input pen, and the ultrasonic receiving means The input pen based on first information indicating the relative positional relationship of the first input surface with respect to the arrangement position of the plurality of ultrasonic receiving elements and the reception output of the plurality of ultrasonic receiving elements of the ultrasonic receiving means. Previous A first calculating means for calculating first designated position information with respect to a first input surface; and a relative positional relationship of the second input surface with respect to an arrangement position of a plurality of ultrasonic receiving elements of the ultrasonic receiving means. Second calculating means for calculating second pointing position information with respect to the second input surface by the input pen based on the second information shown and the reception outputs of the plurality of ultrasonic receiving elements of the ultrasonic receiving means, Display control means for controlling the display on the display means based on the first designated position information and the second designated position information. In addition to inputting information from the input surface, it becomes possible to input information from the second input surface of the remote input device arranged at a predetermined distance from the display device.
[0244]
According to the third invention, an input pen for inputting position information, and a first display for forming a first input surface by the input pen and performing a display based on the position information input by the input pen In the pen input device having means, an ultrasonic wave transmitting means provided on the input pen and an ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic wave transmitting means are provided in a predetermined positional relationship with respect to the first input surface. And an ultrasonic receiving means having a plurality of ultrasonic receiving elements for receiving a signal, and a second input surface provided by the input pen arranged at a predetermined distance from the first input surface and inputting by the input pen. A remote input unit having a second display unit for performing a display based on the position information, and a relative positional relationship between the first input surface and an arrangement position of a plurality of ultrasonic receiving elements of the ultrasonic receiving unit. First First calculating means for calculating first pointing position information with respect to the first input surface by the input pen based on information and reception outputs of a plurality of ultrasonic receiving elements of the ultrasonic receiving means; The input pen based on second information indicating a relative positional relationship of the second input surface with respect to an arrangement position of the plurality of ultrasonic receiving elements of the means and reception outputs of the plurality of ultrasonic receiving elements of the ultrasonic receiving means; Computing means for computing second designated position information with respect to the second input surface, and first display means and the second designated position information based on the first designated position information and the second designated position information. Since the display device is provided with the display control device for controlling the display on the second display device, in addition to the above-mentioned effects, the display content displayed by the display device on the second input surface can be confirmed. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of an information processing system configured by applying a pen input device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a position indicated by a pen and three ultrasonic receiving elements arranged three-dimensionally.
FIG. 3 is a block diagram showing a specific configuration of a reception processing unit in the ultrasonic receiving unit shown in FIG.
FIG. 4 is a timing chart showing an operation of detecting times Ta, Tb, and Tc by the counter shown in FIG. 3;
FIG. 5 is an external view showing the external appearance of a pen used in the information processing system of the embodiment shown in FIG. 1;
FIG. 6 is a block diagram showing an internal circuit configuration of a pen used in the information processing system of the embodiment shown in FIG. 1;
FIG. 7 is a block diagram showing a specific configuration of an ultrasonic receiving unit and an arithmetic processing unit shown in FIG. 1;
FIG. 8 is a state transition diagram showing state transition of ultrasonic transmission timing control by a sequencer provided in the pen shown in FIG. 6;
9 is a timing chart showing the ultrasonic transmission timing control of the pen of PenNO = 0 and the pen of PenNO = 1 when the multi-pen function is selected (MPen = 1) in the state transition diagram shown in FIG. 8;
FIG. 10 is a state transition diagram showing a state of reception timing control by the sequencer shown in FIG. 7;
11 is a state transition diagram showing a state transition of data transmission control for transmitting data from the communication unit shown in FIG. 7 to the arithmetic processing unit via the RS232C interface.
FIG. 12 is a system configuration diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the information processing system configured by applying the pen input device according to the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a specific configuration of a local operation sheet shown in FIG. 12;
FIG. 14 is a flowchart showing a process of collecting initial setting data in the embodiment shown in FIG. 12;
FIG. 15 illustrates a process of calculating coordinates of each of regions R1 to R6 from coordinates (xn, yn, zn) (n = 1 to 4) of a plurality of positioning regions P1 to P4 in the embodiment shown in FIG. Figure for.
FIG. 16 illustrates a process of calculating the coordinates of each of the regions R1 to R6 from the coordinates (xn, yn, zn) (n = 1 to 4) of the plurality of positioning regions P1 to P4 in the embodiment shown in FIG. Figure for.
FIG. 17 is a flowchart showing an outline of processing on the system main body side in the embodiment shown in FIG. 12;
FIG. 18 is a diagram showing an operation example in the embodiment shown in FIG.
FIG. 19 is a view showing another operation example in the embodiment shown in FIG. 12;
FIG. 20 is a system configuration diagram showing a schematic configuration of still another embodiment of the information processing system configured by applying the pen input device according to the present invention.
FIG. 21 is a diagram showing a schematic configuration of a local operation board used in the information processing system of the embodiment shown in FIG. 20;
FIG. 22 is a view for explaining a process of calculating three-dimensional coordinates of each position on the local operation plate from the positions of four ultrasonic transmission elements Ua to Ud in the embodiment shown in FIG. 20;
FIG. 23 is a view showing an operation example in the embodiment shown in FIG. 20;
FIG. 24 is a diagram showing a configuration example of a pen employed in the present invention when the pen also has a function as a writing instrument.
FIG. 25 is a diagram showing another configuration example of the pen when the pen employed in the present invention also has a function as a writing instrument.
26 is an enlarged view showing a portion surrounded by a dotted line in FIG. 25 in an enlarged manner.
FIG. 27 is an enlarged view showing, in an enlarged manner, a portion of the ultrasonic passage window shown in FIG. 25;
FIG. 28 is a system configuration diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the information processing system according to the present invention configured using the pens shown in FIGS. 25 to 27;
FIG. 29 is a diagram showing another configuration example of the local operation plate used when performing local input in the pen input device of the present invention.
FIG. 30 is a diagram showing a detailed configuration of a binder shown in FIG. 29.
FIG. 31 is a view showing a state where the binder shown in FIG. 29 is opened.
FIG. 32 is a diagram showing still another configuration example of the local operation plate used when performing local input in the pen input device of the present invention.
FIG. 33 is a diagram showing a configuration for providing a synchronization signal to a pen from a synchronization circuit provided in a pen holder in the pen input device of the present invention.
FIG. 34 is a view showing the configuration of the pen shown in FIG. 33.
FIG. 35 is a view showing the configuration of the pen holder shown in FIG. 33.
FIG. 36 is a view for explaining a configuration for providing a synchronization signal from the pen to the local operation board in the pen input device of the present invention.
FIG. 37 is a diagram showing a configuration for providing a synchronization signal from a pen to a local operation board in the pen input device of the present invention.
FIG. 38 is a view showing the configuration of the pen shown in FIG. 37.
FIG. 39 is a diagram showing a configuration of a pen holder of the local operation plate shown in FIG. 37.
[Explanation of symbols]
1, 2, pen, 10: first input area, 20: second input area, 30: ultrasonic receiving section, 31a, 31b, 31c: ultrasonic receiving element, 32: reception processing section, 33: communication section , 40 arithmetic processing unit, 41 communication unit, 42 arithmetic unit, 43 determination unit, 44 first conversion unit, 45 second conversion unit, 46 display control unit, 50 display unit
Claims (12)
前記入力ペンに設けられた超音波発信手段と、
3次元空間内の所定の箇所に配設され、前記超音波発信手段から発信された超音波を受信する複数の超音波受信素子を有する超音波受信手段と、
第1の入力領域を有する第1の入力手段と、
前記第1の入力手段の入力領域から所定距離離れて配設された第2の入力領域を有する第2の入力手段と、
前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子の受信出力に基づき前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子の配列位置に固定された第1の座標系上における前記入力ペンによる指示位置を示す指示位置情報を演算する演算手段と、
前記演算手段により演算された前記指示位置情報に対応する指示位置が前記第1の入力領域に含まれるか前記第2の入力領域に含まれるかを判別する判別手段と、
前記判別手段により前記指示位置が前記第1の入力領域に含まれると判別された場合は、前記指示位置情報を前記第1の入力領域に固定された第2の座標系上の位置を示す第1の位置情報に変換する第1の変換手段と、
前記判別手段により前記指示位置が前記第2の入力領域に含まれると判別された場合は、前記指示位置情報を前記第2の入力領域に固定された第3の座標系上の位置を示す第2の位置情報に変換する第2の変換手段と
を具備することを特徴とするペン入力装置。In a pen input device for inputting a position indicated by an input pen,
Ultrasonic transmission means provided on the input pen,
Disposed at a predetermined position in the three-dimensional space, and ultrasonic receiving means having an ultrasonic receiving elements of multiple that will receive outgoing ultrasonic waves from said ultrasonic wave transmission unit,
First input means having a first input area;
A second input means having a second input area disposed at a predetermined distance from the input area of the first input means;
The pointing position of the input pen on the first coordinate system fixed to the array position of the plurality of ultrasonic receiving elements of the ultrasonic receiving means based on the reception outputs of the plurality of ultrasonic receiving elements of the ultrasonic receiving means. Calculating means for calculating the indicated position information to be indicated;
Determining means for determining whether a designated position corresponding to the designated position information calculated by the calculating means is included in the first input area or the second input area;
If it is determined by the determination unit that the designated position is included in the first input area, the designated position information is used to indicate a position on a second coordinate system fixed to the first input area. First conversion means for converting the position information into position information;
If it is determined by the determination unit that the designated position is included in the second input area, the designated position information is used to indicate a position on a third coordinate system fixed to the second input area. 2. A pen input device, comprising: second conversion means for converting the input information into position information.
前記第1の変換手段で変換された前記第1の位置情報および前記第2の変換手段で変換された前記第2の位置情報に基づき前記表示手段における表示制御を行う表示制御手段と
を更に具備することを特徴とする請求項1記載のペン入力装置。Display means for performing a display corresponding to a position indicated by the input pen with respect to a first input area of the first input means or a second input area of the second input means;
Display control means for performing display control on the display means based on the first position information converted by the first conversion means and the second position information converted by the second conversion means. The pen input device according to claim 1, wherein
予め設定されたタイミングで超音波を発信し、
前記演算手段は、
前記超音波発信手段からの超音波発信タイミングを基準にして前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子による前記超音波発信手段からの超音波の受信タイミングを検出し、該受信タイミングに基づき前記指示位置情報の演算を行う
ことを特徴とする請求項1記載のペン入力装置。The ultrasonic transmitting means,
Transmits ultrasonic waves at a preset timing,
The calculating means includes:
Based on the ultrasonic transmission timing from the ultrasonic transmission means, a plurality of ultrasonic reception elements of the ultrasonic reception means detect the reception timing of the ultrasonic waves from the ultrasonic transmission means by the ultrasonic reception elements, and based on the reception timing, 2. The pen input device according to claim 1, wherein the operation of the designated position information is performed.
複数の入力ペンからなり、
前記超音波発信手段は、
前記複数の入力ペンのそれぞれに配設され、
前記予め設定されたタイミングは、
各入力ペンに対応してそれぞれ設定され、
前記演算手段は、
前記各入力ペンに対応する各超音波発信手段からの超音波発信タイミングをそれぞれ基準にして前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子による前記各超音波発信手段からの超音波の受信タイミングを検出し、該受信タイミングに基づき前記各入力ペンに対応する指示位置情報の演算を行う
ことを特徴とする請求項3記載のペン入力装置。The input pen is
Consists of multiple input pens,
The ultrasonic transmitting means,
Disposed in each of the plurality of input pens,
The preset timing is
Each is set corresponding to each input pen,
The calculating means includes:
The reception timing of the ultrasonic wave from each of the ultrasonic transmission units by the plurality of ultrasonic reception elements of the ultrasonic reception unit based on the ultrasonic transmission timing from each of the ultrasonic transmission units corresponding to each of the input pens. 4. The pen input device according to claim 3, wherein the pen input device detects the input pen and calculates indicated position information corresponding to each of the input pens based on the reception timing.
前記入力ペンがペンホルダに収納されているときに該ペンホルダを介して前記予め設定されたタイミングを示すタイミング情報を受け取る
ことを特徴とする請求項3記載のペン入力装置。The ultrasonic transmitting means,
4. The pen input device according to claim 3, wherein when the input pen is stored in a pen holder, timing information indicating the preset timing is received via the pen holder.
前記入力ペンに設けられた超音波発信手段と、
前記第1の入力面に対して所定の位置関係で配設され、前記超音波発信手段から発信された超音波を受信する複数の超音波受信素子を有する超音波受信手段と、
前記第1の入力面から所定距離離れて配設され、前記入力ペンによる第2の入力面を有する遠隔入力手段と、
前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子の配列位置に対する前記第1の入力面の相対的位置関係を示す第1の情報および前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子の受信出力に基づき前記入力ペンによる前記第1の入力面に対する第1の指示位置情報を演算する第1の演算手段と、
前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子の配列位置に対する前記第2の入力面の相対的位置関係を示す第2の情報および前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子の受信出力に基づき前記入力ペンによる前記第2の入力面に対する第2の指示位置情報を演算する第2の演算手段と、
前記第1の指示位置情報および前記第2の指示位置情報に基づき前記表示手段における表示を制御する表示制御手段と
を具備することを特徴とするペン入力装置。An input pen for inputting position information, and a pen input device having a display unit configured to form a first input surface of the input pen and perform display based on the position information input by the input pen,
Ultrasonic transmission means provided on the input pen,
Are arranged in a predetermined positional relationship with respect to said first input surface, and ultrasonic receiving means having an ultrasonic receiving elements of multiple that will receive outgoing ultrasonic waves from said ultrasonic wave transmission unit,
Remote input means disposed at a predetermined distance from the first input surface and having a second input surface with the input pen;
The first information indicating the relative positional relationship of the first input surface with respect to the arrangement position of the plurality of ultrasonic receiving elements of the ultrasonic receiving means and the reception output of the plurality of ultrasonic receiving elements of the ultrasonic receiving means. First calculating means for calculating, based on the input pen, first designated position information with respect to the first input surface;
The second information indicating the relative positional relationship of the second input surface with respect to the arrangement position of the plurality of ultrasonic receiving elements of the ultrasonic receiving means and the reception output of the plurality of ultrasonic receiving elements of the ultrasonic receiving means Second calculating means for calculating, based on the input pen, second designated position information with respect to the second input surface,
A pen input device, comprising: display control means for controlling display on the display means based on the first designated position information and the second designated position information.
筆記具により書き込み可能な用紙からなり、
前記入力ペンは、
前記筆記具に前記超音波発信手段を装着することにより構成される
ことを特徴とする請求項6記載のペン入力装置。The second input surface includes:
It consists of paper that can be written with a writing instrument,
The input pen is
The pen input device according to claim 6, wherein the pen input device is configured by attaching the ultrasonic transmitting unit to the writing instrument.
前記第2の情報を前記第2の演算手段に通知する通知手段
を具備することを特徴とする請求項6記載の入力装置。The remote input means,
7. The input device according to claim 6, further comprising a notification unit configured to notify the second information to the second calculation unit.
前記第2の入力面に対して所定の位置関係で配設された位置情報通知用超音波発信手段を具備し、
前記第2の演算手段は、
前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子による前記位置情報通知用超音波発信手段からの超音波の受信出力に基づき前記第2の情報を演算する
ことを特徴とする請求項8記載のペン入力装置。The notifying means,
The apparatus further comprises a position information notification ultrasonic transmitting unit disposed in a predetermined positional relationship with respect to the second input surface,
The second calculating means includes:
9. The pen according to claim 8, wherein the second information is calculated based on a reception output of ultrasonic waves from the ultrasonic wave transmitting means for notifying position information by a plurality of ultrasonic wave receiving elements of the ultrasonic wave receiving means. Input device.
筆記具により書き込み可能な用紙からなり、
前記位置情報通知用超音波発信手段は、
前記用紙を挟むクリップに配設される
ことを特徴とする請求項9記載のペン入力装置。The second input surface includes:
It consists of paper that can be written with a writing instrument,
The position information notification ultrasonic transmission means,
The pen input device according to claim 9, wherein the pen input device is disposed on a clip that sandwiches the sheet.
筆記具により書き込み可能な複数の用紙を綴じたバインダからなり、
前記バインダは、
前記用紙の離脱によるページ捲りを検出する検出手段と、
前記検出手段の検出出力に基づきページ捲り情報を前記表示制御手段に通知するページ捲り情報通知手段と
を具備することを特徴とする請求項6記載のペン入力装置。The second input surface includes:
It consists of a binder that binds multiple papers that can be written with a writing instrument,
The binder is
Detecting means for detecting page turning due to the separation of the sheet,
7. The pen input device according to claim 6, further comprising: a page turning information notifying unit that notifies the display control unit of page turning information based on a detection output of the detecting unit.
前記入力ペンに設けられた超音波発信手段と、
前記第1の入力面に対して所定の位置関係で配設され、前記超音波発信手段から発信された超音波を受信する複数の超音波受信素子を有する超音波受信手段と、
前記第1の入力面から所定距離離れて配設され、前記入力ペンによる第2の入力面を構成するとともに該入力ペンにより入力された位置情報に基づく表示を行う第2の表示手段を有する遠隔入力手段と、
前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子の配列位置に対する前記第1の入力面の相対的位置関係を示す第1の情報および前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子の受信出力に基づき前記入力ペンによる前記第1の入力面に対する第1の指示位置情報を演算する第1の演算手段と、
前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子の配列位置に対する前記第2の入力面の相対的位置関係を示す第2の情報および前記超音波受信手段の複数の超音波受信素子の受信出力に基づき前記入力ペンによる前記第2の入力面に対する第2の指示位置情報を演算する第2の演算手段と、
前記第1の指示位置情報および前記第2の指示位置情報に基づき前記第1の表示手段および前記第2の表示手段における表示を制御する表示制御手段と
を具備することを特徴とするペン入力装置。A pen input device having an input pen for inputting position information, and a first display means for forming a first input surface of the input pen and performing display based on the position information input by the input pen;
Ultrasonic transmission means provided on the input pen,
Are arranged in a predetermined positional relationship with respect to said first input surface, and ultrasonic receiving means having an ultrasonic receiving elements of multiple that will receive outgoing ultrasonic waves from said ultrasonic wave transmission unit,
A remote which is disposed at a predetermined distance from the first input surface, has a second input surface with the input pen, and has a second display means for performing a display based on position information input by the input pen; Input means;
The first information indicating the relative positional relationship of the first input surface with respect to the arrangement position of the plurality of ultrasonic receiving elements of the ultrasonic receiving means and the reception output of the plurality of ultrasonic receiving elements of the ultrasonic receiving means. First calculating means for calculating, based on the input pen, first designated position information with respect to the first input surface;
The second information indicating the relative positional relationship of the second input surface with respect to the arrangement position of the plurality of ultrasonic receiving elements of the ultrasonic receiving means and the reception output of the plurality of ultrasonic receiving elements of the ultrasonic receiving means Second calculating means for calculating, based on the input pen, second designated position information with respect to the second input surface,
A pen input device comprising: display control means for controlling display on the first display means and the second display means based on the first designated position information and the second designated position information. .
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