JP3772137B2 - ポインティング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はポインティング装置に係り、特に超音波を用いたポインティング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータなどのホスト装置は、そのディスプレー装置のスクリーンに表示されたメニューをスクリーンに表示されるポインタを用いて選択できる機能を採用している。ポインタを所望のメニューに位置させる装置をポインティング装置という。以下、「ポインティングシステム」は前記ポインティング装置と対応ホスト装置とを含む意味として使われる。
【０００３】
ポインティング方式は、２次元方式（２Ｄ）と３次元方式（３Ｄ）とに区分される。２Ｄ方式とは、ポインティング装置が所定の平面上で移動する場合にのみホスト装置に信号が伝えられてポインタが移動する方式を言う。デスクトップコンピュータに使われるマウスは２Ｄ方式を採用している。したがって、マウスは机上の特定支持面上で動く時にのみポインタを移動させうる。一方、３Ｄ方式とは、ポインティング装置が空間上で動く場合があってもポインタが移動する方式を言う。これによればディスプレー画面がＸ及びＹ軸で表される平面と平行する時、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸で表現される空間上の任意の位置でポインティング装置がΔＸ、ΔＹ、ΔＺだけ移動すれば、ポインタはΔＸ、ΔＹに対応して動く。
【０００４】
デジタル放送の商用化に際してデジタルＴＶなどのホスト装置のリモコンに搭載できる多様な３Ｄポインティング装置が提案されている。従来の３Ｄポインティング装置は慣性センサーを通じてポインティング装置の位置を感知し、感知された値に基づいて位置情報を算出してＴＶなどのホスト装置に伝送する。ホスト装置は伝送された位置情報に対応してポインタを移動させる。使われる慣性センサーとしてはジャイロセンサーと加速度センサーとが挙げられる。
【０００５】
ジャイロセンサーは、ポインティング装置の各変化量を感知し、これによる電子信号をマイコンに送り、マイコンは入力された電子信号に基づいてポインティング装置の各変化量を算出してＲＦモジュールを通じてホスト装置に伝送する。ホスト装置は各変化量を受信し、これに対応してポインタを位置させる。
【０００６】
加速度センサーは、ポインティング装置の加速度を感知して電子信号をマイコンに送り、マイコンは入力された電子信号に基づいてポインティング装置の加速度を算出、積分して移動距離を計算した後、この値をＲＦモジュールを通じてホスト装置に伝送する。ホスト装置は移動距離を入力され、これに対応してポインタを位置させる。
【０００７】
しかし、ホスト装置と無線で通信するポインティング装置は何れの環境に固定的に位置するよりは多様な外部環境に露出されやすい。しかし、慣性センサーはポインティング装置に付着されてポインティング装置の動きを感知しなければならないので、その特性上振動、移動など外部環境の刺激に脆弱である。特にジャイロセンサーは角変化に対しては敏感であるが、線形移動には鈍感である。これに対して、加速度センサーはポインティング装置の線形移動には敏感であるが、角変化に対しては鈍感である。また、慣性センサーによれば、移動前の位置と移動後の位置との相対的位置だけ反映される。従って、慣性センサーが付着された従来のポインティング装置を使用してポインタを所望の通り移動させるためには使用者にある程度の学習期間が要求される。特に、加速度センサーが付着されたポインティング装置の場合には、加速度を感知した後、２回に亙って積分を行ってこそ移動距離が求められるが、２回の積分には長時間がかかり、誤差発生率も高くて商用化された製品さえまだ販売されていない実情である。
【０００８】
一方、リモコンを含むハンドヘルド装置（ｈａｎｄｈｅｌｄ ｄｅｖｉｃｅ）において電源（電池）の取替え周期及び重さは使用者便宜性において非常に重要な要素である。しかし、従来のポインティング装置は慣性センサーから感知された電子信号を直接処理し、その結果をホスト装置に伝送するのでマイコンに少なくない演算負担を与える。これは大容量で重いマイコンを要求し、パワー消耗も加速化させて電源（電池）の取替え周期を短縮させる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、パワー消耗がさらに減少されうるポインティング装置及びそのポインタ表示方法を提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、さらに簡単な構成を有するポインティング装置及びそのポインタ表示方法を提供することである。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、ポインティング装置の絶対位置を反映できるポインタ表示方法、そのポインティング装置、及びそのホスト装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的は本発明によって、使用者命令を入力されるための使用者入力部と、使用者入力部を通じて超音波発信命令が入力されれば、超音波を発生させてホスト装置に伝送する超音波発信部とを含み、使用者入力部はモード選択ボタンと超音波発信ボタンとを備え、超音波発信部はモード選択ボタンを通じて絶対モードが設定されれば、超音波発信ボタンを通じて超音波発信命令が入力される場合にのみ超音波を発生させてホスト装置に発信することを特徴とするポインティング装置により達成される。
【００１３】
また、前記目的は本発明によって、使用者命令を入力されるための使用者入力部と、使用者入力部を通じて超音波発信命令が入力されれば各々超音波及び光を発生させてホスト装置に発信する超音波発生器及び光発生器を備えた超音波発信部とを含み、使用者入力部はモード選択ボタンと超音波発信ボタンとを備え、モード選択ボタンを通じて絶対モードが設定されれば、超音波発生器及び光発生器は超音波発信ボタンを通じて超音波発信命令が入力される場合に同時に超音波及び光を各々発生させてホスト装置に発信することを特徴とするポインティング装置により達成される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づいて本発明の望ましい実施例を説明する。
【００２３】
図１は、本発明の望ましい実施例によるポインティングシステムの概要図である。ポインティングシステムはホスト装置１とポインティング装置２とを含む。本発明に係るポインティングシステムのポインティング方式は前述した３Ｄ方式による。ホスト装置１は、デジタルＴＶ、コンピュータのようにディスプレー部３０のディスプレー画面にポインタを表示できる装置であって、超音波受信部１０、制御部２０、及びディスプレー部３０を備える。超音波受信部１０は、ポインティング装置２から超音波を受信して対応電子信号を出力する。制御部２０は、超音波受信部１０からの電子信号に基づいてポインティング装置２の位置に対するディスプレー部３０のディスプレー画面の対応位置を算出し、算出された位置にポインタを表示するように制御信号を出力する。具体的に、超音波受信部１０は相異なる少なくとも３点から超音波を受信し、各々対応電子信号を出力し、制御部２０は入力された電子信号に基づいて仮想平面上で動くポインティング装置２に対してディスプレー部３０のディスプレー画面の対応位置にポインタが表示されるように制御信号を出力する。
【００２４】
ポインティング装置２はリモコン、マウスのようにホスト装置１を制御可能な装置であって使用者命令を入力されるための使用者入力部５０、及び使用者入力部５０を通じて超音波発信命令が入力されれば超音波を発生させてホスト装置１に発信する超音波発信部４０を含む。
【００２５】
図２は、図１のポインティングシステムの第１実施例である。ポインティング装置２の超音波発信部４０は、超音波を発生させる超音波発生器４１を備える。使用者入力部５０には超音波発信命令を入力されるための超音波発信ボタン５２と、絶対モード及び相対モードを選択しうるモード選択ボタン５１が備えられている。絶対モードが選択されれば、超音波発信ボタン５２を通じて超音波発信命令が入力される場合にのみ超音波発生器４１が超音波を発生させる。相対モードが選択されれば、超音波発生器４１は所定時間間隔で持続的に超音波を発生させる。絶対モードは本発明で提案する動作モードである。相対モードは、従来のポインティング装置と同様にポインティング装置の絶対位置に関係なく以前位置と現位置との差値、すなわち相対位置によってポインタが表示される方式であってポインティング装置２を動かすだけでポインタが移動されうる。
【００２６】
ホスト装置１の超音波受信部１０は相異なる少なくとも３点に設けられて各々超音波を受信し、対応電子信号を出力する複数個の超音波センサー１，２，‥，ｎ（１１，１２，１３）を具備する。本実施例ではディスプレー部３０のディスプレー画面の４頂点のうち３点に設けられる。制御部２０には変位算出部２１及びポインタ制御部２２が備えられる。変位算出部２１は超音波センサー１１、１２、１３から各々受信された電子信号に基づいてポインティング装置２の位置に対応してポインタの表示位置を決定し、現在のポインタ表示位置に対する表示される位置の変位を算出し、ポインタ制御部２２は算出された変位に対応してポインタを表示するようにディスプレー部３０に対応制御信号を出力する。
【００２７】
変位算出部２１は、最初に超音波を受信した超音波センサーの超音波受信時刻と残りの超音波センサーの超音波受信時刻との差値に基づいてポインティング装置２に対応してポインタの表示位置を測り、これに基づいて変位を計算する。具体的なアルゴリズムは後述する。
【００２８】
図３は、図１のポインティングシステムの第２実施例である。但し、図２と実質的に同一な機能を発揮するブロックに対しては同一な番号を付し、その説明は略す。本実施例において、ポインティング装置２の超音波発信部４０は、超音波を発生させる超音波発生器４１と共に光発生器４２をさらに備える。本実施例では四角形のディスプレー画面の頂点のうち少なくとも３点に超音波センサーが設けられる。使用者入力部５０には第１実施例と同様に超音波発信ボタン５２と、絶対モード及び相対モードを選択しうるモード選択ボタン５１が備えられている。絶対モード及び相対モードの意味は第１実施例と同様である。
【００２９】
ホスト装置１の超音波受信部１０は複数個の超音波センサー１，２，‥，ｎ（１１，１２，１３）と共に光発生器４２からの光を検出する光センサー１４をさらに具備する。制御部２０は変位算出部２１及びポインタ制御部２２を備える。制御部２０は超音波センサー１１、１２、１３から各々受信された電子信号に基づいてポインティング装置２の位置に対応してポインタの表示位置を測り、現在のポインタ表示位置に対する表示される位置の変位を算出する変位算出部２１、及び変位算出部２１から算出された変位に対応してポインタを表示するようにディスプレー部３０に対応制御信号を出力するポインタ制御部２２を含む。
【００３０】
本実施例での変位算出部２１は、光センサー１４の光検出時刻及び超音波センサー１１、１２、１３が各々超音波を受信した時刻を基準にポインティング装置２と超音波センサー１１、１２、１３とが設けられた地点との距離を各々算出し、算出された距離に基づいてポインティング装置２の位置を計算し、これに基づいてポインタの変位を算出する。同様に、具体的なアルゴリズムは後述する。
【００３１】
図４は、変位算出部２１のアルゴリズムを説明するための参考図である。本発明に係るアルゴリズムはポインティング装置２が動く仮想平面２００においてポインティング装置２の位置２０１に対してディスプレー部３０のディスプレー画面１００の対応位置、すなわちポインタの表示位置１０１を求める方式による。ポインタの表示位置が求められると、現在のポインタ表示位置を基準に変位を求められる。例えば、現在ポインタが表示された位置が（ａ１、ｂ１）であり、表示される位置が（ａ２、ｂ２）であれば変位は（ａ２−ａ１、ｂ２−ｂ１）となる。
【００３２】
図５は、変位算出部２１の第１アルゴリズムを説明するための参考図である。図４及び図５を参照すれば、水平軸Ｘ０及び垂直軸Ｙ０より構成された四角形のディスプレー画面１００の頂点のうち少なくとも３点から超音波を受信し、超音波センサー１１で超音波を受信した時刻と超音波センサー１２で超音波を受信した時刻との差値Δｔ１、同様に超音波センサー１１で超音波を受信した時刻と超音波センサー１３で超音波を受信した時刻との差値Δｔ２を求める。求められ差値Δｔ１、Δｔ２に基づいてディスプレー画面１００を表示する水平軸Ｘ０及び垂直軸Ｙ０上の点ｘ０、ｙ０を各々設定し、設定された点から前記水平軸Ｘ０及び垂直軸Ｙ０に平行／垂直に延びた延長線の交点１０１をポインティング装置２の対応位置、すなわちポインタ表示位置として決定する。例えば、Δｔ１が０であれば、ｘ０は超音波センサー１１と超音波センサー１２との中央に、Δｔ１が＋であればｘ０は超音波センサー１２に近く、Δｔ１が−であればｘ０は超音波センサー１１に近く各々位置する。ｘ０の位置はΔｔ１に比例して決定され、Δｔ１が大きいほど各超音波センサーに近く位置する。
【００３３】
図６は、変位算出部２１の第２アルゴリズムを説明するための参考図である。図４及び図６を参照すれば、光受信時刻を超音波発信時刻ｔ０に設定し、相異なる位置に設けられた３つの超音波センサー１１、１２、１３が超音波受信時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３を測定してポインティング装置２から各超音波センサー１１、１２、１３までの超音波到達時間Δｔ１、Δｔ２、Δｔ３を次の式により求められる。
【００３４】
Δｔ１＝ｔ０−ｔ１，
Δｔ２＝ｔ０−ｔ２，
Δｔ３＝ｔ０−ｔ３
なぜなら、光は３００，０００ｋｍ／ｓｅｃの速度を有するので、光センサー１４の光検出時刻を超音波発信時刻と見なしても誤差が大きくないからである。
【００３５】
次いで、ポインティング装置２と前記３点との距離
【００３６】
【外１】
を各々算出し、算出された距離
【００３７】
【外２】
に基づいて次の式によりポインティング装置２の位置２０１を計算する。
【００３８】
【数１】
ここで、３４０ｍ／ｓｅｃは超音波の速度を意味する。３４０ｍ／ｓｅｃの代わりに温度による誤差を反映した速度を使用しうる。ポインティング装置２の位置２０１は前記３点で各々
【００３９】
【外３】
になる点、すなわち超音波センサー１１、１２、１３が設けられた３点を中心に各々
【００４０】
【外４】
を半径とする３つの球Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に会う点２０１となる。計算された位置２０１を含み、ディスプレー画面１００に平行した仮想平面２００を設定すれば、ポインティング装置２の位置２０１に対応するディスプレー画面１００上の位置１０１、すなわちポインタ表示位置１０１はプロジェクションなどを通じて容易に求められる。
【００４１】
前記構成に基づいて本発明に係るポインタ表示方法を説明すれば、次の通りである。
【００４２】
図７は、ポインタ表示方法の一例を説明するためのフローチャートである。ホスト装置１は、ポインティング装置２から超音波を受信する（７０１段階）。ホスト装置１は超音波受信時刻に基づいてディスプレー部２０のディスプレー画面にポインタの表示位置を決定する（７０２段階）。ディスプレー部３０は、決定された位置にポインタをディスプレーする（７０３段階）。
【００４３】
図８は、図７の７０１段階及び７０２段階の具体的な方法を説明するためのフローチャートである。水平軸Ｘ０及び垂直軸Ｙ０より構成された四角形の前記ディスプレー画面の頂点のうち少なくとも３点から超音波を受信し（８０１段階）、超音波受信時刻に基づいて水平軸Ｘ１と垂直軸Ｙ１とで表される四角形の仮想平面で動くポインティング装置２に対してディスプレー画面上の対応位置を算出する（８０２段階）。
【００４４】
図９は、ポインタ表示方法の他の例を説明するためのフローチャートである。ホスト装置１は、ポインティング装置２から超音波及び光を受信する（９０１段階）。ホスト装置１は、超音波及び光受信時刻に基づいてディスプレー部２０のディスプレー画面の対応位置を算出する（９０２段階）。ディスプレー部３０は、算出された位置にポインタをディスプレーする（９０３段階）。
【００４５】
図１０は、図９の９０１段階及び９０２段階の具体的な方法を説明するためのフローチャートである。水平軸Ｘ０及び垂直軸Ｙ０より構成された四角形のディスプレー画面の頂点のうち少なくとも３点から超音波及び光を受信し（１００１段階）、光受信時刻及び超音波受信時刻を基準に前記ポインティング装置の絶対位置を決定し（１００２段階）、決定された絶対位置に対応してディスプレー画面上にポインタの表示位置を算出する（１００３段階）。
【００４６】
一方、前述したように、ポインタが所望のメニューに位置されれば、ポインティング装置２は使用者からそのメニューを実行するための実行命令を入力されてホスト装置１に伝送する。すなわち、ポインティング装置２には従来のリモコンと同様にＬＥＤ、赤外線発生部などで具現された実行命令発送部が備えられ、使用者入力部５０には実行命令を入力されるための実行ボタン（図示せず）が備えられる。使用者が実行ボタンを押すと、実行命令発送部はホスト装置に実行命令を発する。ホスト装置１には、従来と同様に実行命令受信部（図示せず）が備えられて実行命令を受信し、制御部２０は実行命令を処理して該当メニューを実行させる。但し、本発明に係るポインティングシステムは、ポインティング装置の位置を感知し、これによりポインタを表示する方法にその特徴があるので、実行命令を受信する方式としては従来のリモコンに採用された方式以外にも多様に採用されうる。
【００４７】
【発明の効果】
前述したように本発明によれば、ポインティング装置には超音波発信部と使用者入力部だけを設置し、ポインティング装置の位置を測定するためのアルゴリズムはホスト装置で行われることによって、パワー消耗が減少され、より簡単な構成を有するポインティング装置が提供される。また、超音波発信部は従来の慣性センサー、すなわちジャイロセンサーや加速度センサーに比べて外部環境の刺激にさらに強い。すなわち、本発明に係るポインティング装置は、軽くて便利でかつ電源の取替え周期が延びるので使用者の便宜性が増大される。
【００４８】
また、本発明に採用されたアルゴリズムによれば、ポインティング装置の絶対位置が分かるので、ポインティング装置を使用するに当たって使用者はポインタの移動をある程度は予測可能になる。したがって、使用者に要求される学習量が減る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の望ましい実施例によるポインティングシステムの概要図である。
【図２】図１のポインティングシステムの第１実施例である。
【図３】図１のポインティングシステムの第２実施例である。
【図４】変位算出部２１のアルゴリズムを説明するための参考図である。
【図５】変位算出部２１の第１アルゴリズムを説明するための参考図である。
【図６】変位算出部２１の第２アルゴリズムを説明するための参考図である。
【図７】ポインタ表示方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図８】図７の７０１段階及び７０２段階の具体的な方法を説明するためのフローチャートである。
【図９】ポインタ表示方法の他の例を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図９の９０１段階及び９０２段階の具体的な方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ ホスト装置
２ ポインティング装置
１０ 超音波受信部
２０ 制御部
３０ ディスプレー部
４０ 超音波発信部
５０ 使用者入力部
【発明の属する技術分野】
本発明はポインティング装置に係り、特に超音波を用いたポインティング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータなどのホスト装置は、そのディスプレー装置のスクリーンに表示されたメニューをスクリーンに表示されるポインタを用いて選択できる機能を採用している。ポインタを所望のメニューに位置させる装置をポインティング装置という。以下、「ポインティングシステム」は前記ポインティング装置と対応ホスト装置とを含む意味として使われる。
【０００３】
ポインティング方式は、２次元方式（２Ｄ）と３次元方式（３Ｄ）とに区分される。２Ｄ方式とは、ポインティング装置が所定の平面上で移動する場合にのみホスト装置に信号が伝えられてポインタが移動する方式を言う。デスクトップコンピュータに使われるマウスは２Ｄ方式を採用している。したがって、マウスは机上の特定支持面上で動く時にのみポインタを移動させうる。一方、３Ｄ方式とは、ポインティング装置が空間上で動く場合があってもポインタが移動する方式を言う。これによればディスプレー画面がＸ及びＹ軸で表される平面と平行する時、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸で表現される空間上の任意の位置でポインティング装置がΔＸ、ΔＹ、ΔＺだけ移動すれば、ポインタはΔＸ、ΔＹに対応して動く。
【０００４】
デジタル放送の商用化に際してデジタルＴＶなどのホスト装置のリモコンに搭載できる多様な３Ｄポインティング装置が提案されている。従来の３Ｄポインティング装置は慣性センサーを通じてポインティング装置の位置を感知し、感知された値に基づいて位置情報を算出してＴＶなどのホスト装置に伝送する。ホスト装置は伝送された位置情報に対応してポインタを移動させる。使われる慣性センサーとしてはジャイロセンサーと加速度センサーとが挙げられる。
【０００５】
ジャイロセンサーは、ポインティング装置の各変化量を感知し、これによる電子信号をマイコンに送り、マイコンは入力された電子信号に基づいてポインティング装置の各変化量を算出してＲＦモジュールを通じてホスト装置に伝送する。ホスト装置は各変化量を受信し、これに対応してポインタを位置させる。
【０００６】
加速度センサーは、ポインティング装置の加速度を感知して電子信号をマイコンに送り、マイコンは入力された電子信号に基づいてポインティング装置の加速度を算出、積分して移動距離を計算した後、この値をＲＦモジュールを通じてホスト装置に伝送する。ホスト装置は移動距離を入力され、これに対応してポインタを位置させる。
【０００７】
しかし、ホスト装置と無線で通信するポインティング装置は何れの環境に固定的に位置するよりは多様な外部環境に露出されやすい。しかし、慣性センサーはポインティング装置に付着されてポインティング装置の動きを感知しなければならないので、その特性上振動、移動など外部環境の刺激に脆弱である。特にジャイロセンサーは角変化に対しては敏感であるが、線形移動には鈍感である。これに対して、加速度センサーはポインティング装置の線形移動には敏感であるが、角変化に対しては鈍感である。また、慣性センサーによれば、移動前の位置と移動後の位置との相対的位置だけ反映される。従って、慣性センサーが付着された従来のポインティング装置を使用してポインタを所望の通り移動させるためには使用者にある程度の学習期間が要求される。特に、加速度センサーが付着されたポインティング装置の場合には、加速度を感知した後、２回に亙って積分を行ってこそ移動距離が求められるが、２回の積分には長時間がかかり、誤差発生率も高くて商用化された製品さえまだ販売されていない実情である。
【０００８】
一方、リモコンを含むハンドヘルド装置（ｈａｎｄｈｅｌｄ ｄｅｖｉｃｅ）において電源（電池）の取替え周期及び重さは使用者便宜性において非常に重要な要素である。しかし、従来のポインティング装置は慣性センサーから感知された電子信号を直接処理し、その結果をホスト装置に伝送するのでマイコンに少なくない演算負担を与える。これは大容量で重いマイコンを要求し、パワー消耗も加速化させて電源（電池）の取替え周期を短縮させる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、パワー消耗がさらに減少されうるポインティング装置及びそのポインタ表示方法を提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、さらに簡単な構成を有するポインティング装置及びそのポインタ表示方法を提供することである。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、ポインティング装置の絶対位置を反映できるポインタ表示方法、そのポインティング装置、及びそのホスト装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的は本発明によって、使用者命令を入力されるための使用者入力部と、使用者入力部を通じて超音波発信命令が入力されれば、超音波を発生させてホスト装置に伝送する超音波発信部とを含み、使用者入力部はモード選択ボタンと超音波発信ボタンとを備え、超音波発信部はモード選択ボタンを通じて絶対モードが設定されれば、超音波発信ボタンを通じて超音波発信命令が入力される場合にのみ超音波を発生させてホスト装置に発信することを特徴とするポインティング装置により達成される。
【００１３】
また、前記目的は本発明によって、使用者命令を入力されるための使用者入力部と、使用者入力部を通じて超音波発信命令が入力されれば各々超音波及び光を発生させてホスト装置に発信する超音波発生器及び光発生器を備えた超音波発信部とを含み、使用者入力部はモード選択ボタンと超音波発信ボタンとを備え、モード選択ボタンを通じて絶対モードが設定されれば、超音波発生器及び光発生器は超音波発信ボタンを通じて超音波発信命令が入力される場合に同時に超音波及び光を各々発生させてホスト装置に発信することを特徴とするポインティング装置により達成される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づいて本発明の望ましい実施例を説明する。
【００２３】
図１は、本発明の望ましい実施例によるポインティングシステムの概要図である。ポインティングシステムはホスト装置１とポインティング装置２とを含む。本発明に係るポインティングシステムのポインティング方式は前述した３Ｄ方式による。ホスト装置１は、デジタルＴＶ、コンピュータのようにディスプレー部３０のディスプレー画面にポインタを表示できる装置であって、超音波受信部１０、制御部２０、及びディスプレー部３０を備える。超音波受信部１０は、ポインティング装置２から超音波を受信して対応電子信号を出力する。制御部２０は、超音波受信部１０からの電子信号に基づいてポインティング装置２の位置に対するディスプレー部３０のディスプレー画面の対応位置を算出し、算出された位置にポインタを表示するように制御信号を出力する。具体的に、超音波受信部１０は相異なる少なくとも３点から超音波を受信し、各々対応電子信号を出力し、制御部２０は入力された電子信号に基づいて仮想平面上で動くポインティング装置２に対してディスプレー部３０のディスプレー画面の対応位置にポインタが表示されるように制御信号を出力する。
【００２４】
ポインティング装置２はリモコン、マウスのようにホスト装置１を制御可能な装置であって使用者命令を入力されるための使用者入力部５０、及び使用者入力部５０を通じて超音波発信命令が入力されれば超音波を発生させてホスト装置１に発信する超音波発信部４０を含む。
【００２５】
図２は、図１のポインティングシステムの第１実施例である。ポインティング装置２の超音波発信部４０は、超音波を発生させる超音波発生器４１を備える。使用者入力部５０には超音波発信命令を入力されるための超音波発信ボタン５２と、絶対モード及び相対モードを選択しうるモード選択ボタン５１が備えられている。絶対モードが選択されれば、超音波発信ボタン５２を通じて超音波発信命令が入力される場合にのみ超音波発生器４１が超音波を発生させる。相対モードが選択されれば、超音波発生器４１は所定時間間隔で持続的に超音波を発生させる。絶対モードは本発明で提案する動作モードである。相対モードは、従来のポインティング装置と同様にポインティング装置の絶対位置に関係なく以前位置と現位置との差値、すなわち相対位置によってポインタが表示される方式であってポインティング装置２を動かすだけでポインタが移動されうる。
【００２６】
ホスト装置１の超音波受信部１０は相異なる少なくとも３点に設けられて各々超音波を受信し、対応電子信号を出力する複数個の超音波センサー１，２，‥，ｎ（１１，１２，１３）を具備する。本実施例ではディスプレー部３０のディスプレー画面の４頂点のうち３点に設けられる。制御部２０には変位算出部２１及びポインタ制御部２２が備えられる。変位算出部２１は超音波センサー１１、１２、１３から各々受信された電子信号に基づいてポインティング装置２の位置に対応してポインタの表示位置を決定し、現在のポインタ表示位置に対する表示される位置の変位を算出し、ポインタ制御部２２は算出された変位に対応してポインタを表示するようにディスプレー部３０に対応制御信号を出力する。
【００２７】
変位算出部２１は、最初に超音波を受信した超音波センサーの超音波受信時刻と残りの超音波センサーの超音波受信時刻との差値に基づいてポインティング装置２に対応してポインタの表示位置を測り、これに基づいて変位を計算する。具体的なアルゴリズムは後述する。
【００２８】
図３は、図１のポインティングシステムの第２実施例である。但し、図２と実質的に同一な機能を発揮するブロックに対しては同一な番号を付し、その説明は略す。本実施例において、ポインティング装置２の超音波発信部４０は、超音波を発生させる超音波発生器４１と共に光発生器４２をさらに備える。本実施例では四角形のディスプレー画面の頂点のうち少なくとも３点に超音波センサーが設けられる。使用者入力部５０には第１実施例と同様に超音波発信ボタン５２と、絶対モード及び相対モードを選択しうるモード選択ボタン５１が備えられている。絶対モード及び相対モードの意味は第１実施例と同様である。
【００２９】
ホスト装置１の超音波受信部１０は複数個の超音波センサー１，２，‥，ｎ（１１，１２，１３）と共に光発生器４２からの光を検出する光センサー１４をさらに具備する。制御部２０は変位算出部２１及びポインタ制御部２２を備える。制御部２０は超音波センサー１１、１２、１３から各々受信された電子信号に基づいてポインティング装置２の位置に対応してポインタの表示位置を測り、現在のポインタ表示位置に対する表示される位置の変位を算出する変位算出部２１、及び変位算出部２１から算出された変位に対応してポインタを表示するようにディスプレー部３０に対応制御信号を出力するポインタ制御部２２を含む。
【００３０】
本実施例での変位算出部２１は、光センサー１４の光検出時刻及び超音波センサー１１、１２、１３が各々超音波を受信した時刻を基準にポインティング装置２と超音波センサー１１、１２、１３とが設けられた地点との距離を各々算出し、算出された距離に基づいてポインティング装置２の位置を計算し、これに基づいてポインタの変位を算出する。同様に、具体的なアルゴリズムは後述する。
【００３１】
図４は、変位算出部２１のアルゴリズムを説明するための参考図である。本発明に係るアルゴリズムはポインティング装置２が動く仮想平面２００においてポインティング装置２の位置２０１に対してディスプレー部３０のディスプレー画面１００の対応位置、すなわちポインタの表示位置１０１を求める方式による。ポインタの表示位置が求められると、現在のポインタ表示位置を基準に変位を求められる。例えば、現在ポインタが表示された位置が（ａ１、ｂ１）であり、表示される位置が（ａ２、ｂ２）であれば変位は（ａ２−ａ１、ｂ２−ｂ１）となる。
【００３２】
図５は、変位算出部２１の第１アルゴリズムを説明するための参考図である。図４及び図５を参照すれば、水平軸Ｘ０及び垂直軸Ｙ０より構成された四角形のディスプレー画面１００の頂点のうち少なくとも３点から超音波を受信し、超音波センサー１１で超音波を受信した時刻と超音波センサー１２で超音波を受信した時刻との差値Δｔ１、同様に超音波センサー１１で超音波を受信した時刻と超音波センサー１３で超音波を受信した時刻との差値Δｔ２を求める。求められ差値Δｔ１、Δｔ２に基づいてディスプレー画面１００を表示する水平軸Ｘ０及び垂直軸Ｙ０上の点ｘ０、ｙ０を各々設定し、設定された点から前記水平軸Ｘ０及び垂直軸Ｙ０に平行／垂直に延びた延長線の交点１０１をポインティング装置２の対応位置、すなわちポインタ表示位置として決定する。例えば、Δｔ１が０であれば、ｘ０は超音波センサー１１と超音波センサー１２との中央に、Δｔ１が＋であればｘ０は超音波センサー１２に近く、Δｔ１が−であればｘ０は超音波センサー１１に近く各々位置する。ｘ０の位置はΔｔ１に比例して決定され、Δｔ１が大きいほど各超音波センサーに近く位置する。
【００３３】
図６は、変位算出部２１の第２アルゴリズムを説明するための参考図である。図４及び図６を参照すれば、光受信時刻を超音波発信時刻ｔ０に設定し、相異なる位置に設けられた３つの超音波センサー１１、１２、１３が超音波受信時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３を測定してポインティング装置２から各超音波センサー１１、１２、１３までの超音波到達時間Δｔ１、Δｔ２、Δｔ３を次の式により求められる。
【００３４】
Δｔ１＝ｔ０−ｔ１，
Δｔ２＝ｔ０−ｔ２，
Δｔ３＝ｔ０−ｔ３
なぜなら、光は３００，０００ｋｍ／ｓｅｃの速度を有するので、光センサー１４の光検出時刻を超音波発信時刻と見なしても誤差が大きくないからである。
【００３５】
次いで、ポインティング装置２と前記３点との距離
【００３６】
【外１】
【００３７】
【外２】
【００３８】
【数１】
【００３９】
【外３】
【００４０】
【外４】
【００４１】
前記構成に基づいて本発明に係るポインタ表示方法を説明すれば、次の通りである。
【００４２】
図７は、ポインタ表示方法の一例を説明するためのフローチャートである。ホスト装置１は、ポインティング装置２から超音波を受信する（７０１段階）。ホスト装置１は超音波受信時刻に基づいてディスプレー部２０のディスプレー画面にポインタの表示位置を決定する（７０２段階）。ディスプレー部３０は、決定された位置にポインタをディスプレーする（７０３段階）。
【００４３】
図８は、図７の７０１段階及び７０２段階の具体的な方法を説明するためのフローチャートである。水平軸Ｘ０及び垂直軸Ｙ０より構成された四角形の前記ディスプレー画面の頂点のうち少なくとも３点から超音波を受信し（８０１段階）、超音波受信時刻に基づいて水平軸Ｘ１と垂直軸Ｙ１とで表される四角形の仮想平面で動くポインティング装置２に対してディスプレー画面上の対応位置を算出する（８０２段階）。
【００４４】
図９は、ポインタ表示方法の他の例を説明するためのフローチャートである。ホスト装置１は、ポインティング装置２から超音波及び光を受信する（９０１段階）。ホスト装置１は、超音波及び光受信時刻に基づいてディスプレー部２０のディスプレー画面の対応位置を算出する（９０２段階）。ディスプレー部３０は、算出された位置にポインタをディスプレーする（９０３段階）。
【００４５】
図１０は、図９の９０１段階及び９０２段階の具体的な方法を説明するためのフローチャートである。水平軸Ｘ０及び垂直軸Ｙ０より構成された四角形のディスプレー画面の頂点のうち少なくとも３点から超音波及び光を受信し（１００１段階）、光受信時刻及び超音波受信時刻を基準に前記ポインティング装置の絶対位置を決定し（１００２段階）、決定された絶対位置に対応してディスプレー画面上にポインタの表示位置を算出する（１００３段階）。
【００４６】
一方、前述したように、ポインタが所望のメニューに位置されれば、ポインティング装置２は使用者からそのメニューを実行するための実行命令を入力されてホスト装置１に伝送する。すなわち、ポインティング装置２には従来のリモコンと同様にＬＥＤ、赤外線発生部などで具現された実行命令発送部が備えられ、使用者入力部５０には実行命令を入力されるための実行ボタン（図示せず）が備えられる。使用者が実行ボタンを押すと、実行命令発送部はホスト装置に実行命令を発する。ホスト装置１には、従来と同様に実行命令受信部（図示せず）が備えられて実行命令を受信し、制御部２０は実行命令を処理して該当メニューを実行させる。但し、本発明に係るポインティングシステムは、ポインティング装置の位置を感知し、これによりポインタを表示する方法にその特徴があるので、実行命令を受信する方式としては従来のリモコンに採用された方式以外にも多様に採用されうる。
【００４７】
【発明の効果】
前述したように本発明によれば、ポインティング装置には超音波発信部と使用者入力部だけを設置し、ポインティング装置の位置を測定するためのアルゴリズムはホスト装置で行われることによって、パワー消耗が減少され、より簡単な構成を有するポインティング装置が提供される。また、超音波発信部は従来の慣性センサー、すなわちジャイロセンサーや加速度センサーに比べて外部環境の刺激にさらに強い。すなわち、本発明に係るポインティング装置は、軽くて便利でかつ電源の取替え周期が延びるので使用者の便宜性が増大される。
【００４８】
また、本発明に採用されたアルゴリズムによれば、ポインティング装置の絶対位置が分かるので、ポインティング装置を使用するに当たって使用者はポインタの移動をある程度は予測可能になる。したがって、使用者に要求される学習量が減る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の望ましい実施例によるポインティングシステムの概要図である。
【図２】図１のポインティングシステムの第１実施例である。
【図３】図１のポインティングシステムの第２実施例である。
【図４】変位算出部２１のアルゴリズムを説明するための参考図である。
【図５】変位算出部２１の第１アルゴリズムを説明するための参考図である。
【図６】変位算出部２１の第２アルゴリズムを説明するための参考図である。
【図７】ポインタ表示方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図８】図７の７０１段階及び７０２段階の具体的な方法を説明するためのフローチャートである。
【図９】ポインタ表示方法の他の例を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図９の９０１段階及び９０２段階の具体的な方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ ホスト装置
２ ポインティング装置
１０ 超音波受信部
２０ 制御部
３０ ディスプレー部
４０ 超音波発信部
５０ 使用者入力部
Claims (2)
- 使用者命令を入力されるための使用者入力部と、
前記使用者入力部を通じて超音波発信命令が入力されれば、超音波を発生させてホスト装置に伝送する超音波発信部とを含み、
前記使用者入力部はモード選択ボタンと超音波発信ボタンとを備え、前記超音波発信部は前記モード選択ボタンを通じて絶対モードが設定されれば、前記超音波発信ボタンを通じて超音波発信命令が入力される場合にのみ超音波を発生させて前記ホスト装置に発信することを特徴とするポインティング装置。 - 使用者命令を入力されるための使用者入力部と、
前記使用者入力部を通じて超音波発信命令が入力されれば各々超音波及び光を発生させてホスト装置に発信する超音波発生器及び光発生器を備えた超音波発信部とを含み、
前記使用者入力部はモード選択ボタンと超音波発信ボタンとを備え、前記モード選択ボタンを通じて絶対モードが設定されれば、前記超音波発生器及び光発生器は前記超音波発信ボタンを通じて超音波発信命令が入力される場合に同時に超音波及び光を各々発生させて前記ホスト装置に発信することを特徴とするポインティング装置。
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