JP3978795B2 - ペン入力装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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、入力ペンの絶対座標を検出し、該絶対座標に基づき入力ペンによる指示位置を入力するペン入力装置において、相対座標入力を円滑に行うための絶対／相対座標入力方式の改良に関する。
【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、スタイラスペンに超音波送信手段を実装すると共に、スタイラスペンの入力領域内の所定の箇所に超音波受信手段を配置し、スタイラスペンに実装された超音波送信手段から超音波を送出した時間と、超音波受信手段により超音波を受信した時間とからこれら超音波送信手段と超音波受信手段との間の距離を計測すると共に、この計測距離を用いてスタイラスペンの２次元若しくは３次元の位置座標を算出し、この算出された位置座標に基づき所定の入力領域におけるスタイラスペンによる指示位置を入力するような超音波位置検出機構が知られている。
【０００８】
ところで、上述した赤外線／感圧／静電容量／電磁／超音波の各方式によるペン入力装置においては、入力ペンの指示位置を表示するための表示画面として、例えば、フロントプロジェクタディスプレイ等の極めて大型のディスプレイを用いるものも少なくない。こうした大型のディスプレイを用いるペン入力装置において、入力ペンの絶対座標を検出して当該入力ペンの指示位置を入力する方法を適用した場合、操作者は描画等を行おうとする位置まで入力ペンをいちいち移動させる必要があり、例えば、上記ディスプレイ装置に特定の情報を表示しながらその内容について説明するプレゼンテーション等において、入力ペンの操作性が著しく低下することになった。
【０００９】
こうした不都合を解消するための方法の１つとして、例えば相対座標と絶対座標の切り替えを行うという方法が考えられる。そこで、この種の座標切り替え機能を備えた従来のペン入力装置の代表的なものとしては、以下のようなものが知られていた。
【００１０】
・実開昭62-5346号
ホスト及び入力装置に相対／絶対座標入力切替え機構を設け、マウスのような相対座標系データを送出する入力装置に絶対座標系データを送出できるようにしたもの。
【００１１】
・特開昭62-32575号，特開昭63-145520号，特開平4-299724号
入力領域に応じて相対／絶対座標入力切替え機構を設けたもの。
【００１２】
・特開昭62-224820号
スタイラスペンの移動量により、相対／絶対座標入力を切替える機構を設けたもの。
【００１３】
・特開昭64-44526号
電磁方式において、相対／絶対座標入力切替えモードを設け、それに従い読み取り高さを変更する機構を付加したもの。
【００１４】
・特開平2-253442号
絶対座標入力装置において、ホストへのデータ送出は相対データにより行うもの。
【００１５】
・特開平5-298014号
スタイラスペンの相対／絶対座標入力切替え機構と、ホストへの送出データにその切替えボタンの状態を知らせるフラグを設けたもの。
【００１６】
・特開平5-197478号
アプリケーションの要求によりホストへ入力する相対／絶対座標データを切替えるようにしたもの。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来装置のうち、
実開昭62-5346号のものは、単にホストに相対／絶対座標データを送出可能としたものに過ぎない。相対／絶対座標入力の切替え操作を強く意識しなければならず、自然な操作性が欠如している。
【００１８】
同様に、特開昭62-32575号，特開昭63-145520号，特開平4-299724号，特開昭62-224820号のものも、自然な操作性が欠如しており、相対／絶対座標入力の切替え操作を強く意識しなければならない。
【００１９】
また、特開昭64-44526号のものは、多少の操作性の向上が見られるものの、相対／絶対座標入力の切替え操作を強く意識しなければならない点では前者のものと変わらず、十分な操作性とは言えない。
【００２０】
また、特開平2-253442号のものは、単にホストに相対座標データを送出可能としたものに過ぎず、操作性に関して何ら考えられていない。
【００２１】
また、特開平5-298014号のものは、相対座標を扱える絶対座標入力装置の一例を挙げたに過ぎない。ここでは、マウスとデジタイザの一体化を開示しているのみで、操作性に関して何ら考えられていない。
【００２２】
・特開平5-197478号のものは、単にホストに相対座標データを送出可能としたに過ぎない。任意のアプリケーションＳ／Ｗに対して適応不可であり、操作性に関しても何ら考えられていない。
【００２３】
このように、上記従来装置では、絶対座標入力から相対座標入力へ切り替える視点、つまり絶対／相対操作の切替え手段やホストに送出するデータ形式（絶対／相対データ）をどう構築するかについてしか考えられおらず、相対的な座標入力操作で自然な操作性を実現する事については何も考えられていなかった。このため、操作者に対して相対／絶対座標入力切替え操作及び相対的な座標入力操作を強く意識させる結果となり、上述したプレゼンテーション等の運用時に入力ペンの操作性の低下を免れないという問題点があった。
【００２４】
そこで、本発明は、操作者に対して相対／絶対座標入力切替え操作及び相対的な座標入力操作を強く意識させずに済み、相対的な座標入力操作に関して操作者に自然な操作性を与え得るペン入力装置を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、所定の入力領域における入力ペンによる指示位置の入力処理を行うペン入力装置において、前記入力ペンから所定間隔毎に送出される信号送出フレームの所定のタイミングフレームにより受信した信号に基づき該入力ペンの前記入力領域の座標軸における２次元または３次元の絶対座標値を算出する絶対座標算出手段と、前記入力ペンから前記信号送出フレームの該入力ペンに設けられる第１のボタンに対応するタイミングフレームにより受信した信号に基づき該第１のボタンの操作状況を認識する第１の認識手段と、前記第１の認識手段により前記第１のボタンの操作が認識される毎に、該第１のボタンに対応して予め設定されているオフセット座標値を累積加算して相対座標値を算出する相対座標算出手段と、前記絶対座標算出手段により前記絶対座標値が算出される毎に、該算出された絶対座標値に、前記相対座標算出手段により算出された相対座標値を加算して位置座標値を算出する位置座標算出手段と、前記位置座標算出手段により算出された前記位置座標値に基づき前記入力領域における前記入力ペンの指示位置の入力処理を行う入力処理手段とを具備することを特徴とする。
【００２６】
請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、前記絶対座標算出手段により順次算出された絶対座標値と、前記相対座標算出手段により順次算出された相対座標値を保持する座標値保持手段と、前記入力ペンから前記信号送出フレームの該入力ペンに設けられる第２のボタンに対応するタイミングフレームにより受信した信号に基づき該第２のボタンの操作状況を認識する第２の認識手段と、前記第２の認識手段により前記第２のボタンの操作が認識されている場合、前記絶対座標算出手段により算出される前記絶対座標値の前記座標値保持手段への格納を禁止する格納禁止手段とを更に具備し、前記位置座標算出手段は、前記座標値保持手段に保持されている前記絶対座標値と前記相対座標値とに基づき前記位置座標値を算出することを特徴とする。
【００２７】
請求項３記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、前記絶対座標算出手段により順次算出された絶対座標値と、前記相対座標算出手段により順次算出された相対座標値を保持する座標値保持手段と、前記入力ペンから前記信号送出フレームの該入力ペンに設けられる第２のボタンに対応するタイミングフレームにより受信した信号に基づき該第２のボタンの操作状況を認識する第２の認識手段と、前記第２の認識手段により前記第２のボタンの操作が認識されている場合、前記絶対座標算出手段による前記絶対座標値の算出を禁止する算出禁止手段とを更に具備し、前記位置座標算出手段は、前記座標値保持手段に保持されている前記絶対座標値と前記相対座標値とに基づき前記位置座標値を算出することを特徴とする。
【００２８】
請求項４記載の発明は、上記請求項２または３記載の発明において、前記入力ペンから前記信号送出フレームの該入力ペンに設けられた第３のボタンに対応するタイミングフレームにより受信した信号に基づき該第３のボタンの操作状況を認識する第３の認識手段と、前記第２の認識手段により前記第２のボタンの操作が認識されなくなった後、前記第３の認識手段により前記第３のボタンの操作が認識された場合、前記相対座標算出手段により算出されている前記オフセット座標値を初期値「０」に戻す初期化手段とを具備することを特徴とする。
【００２９】
請求項５記載の発明は、所定の入力領域における入力ペンによる指示位置の入力処理を行うペン入力装置において、前記入力ペンから所定間隔毎に送出される信号送出フレームの所定のタイミングフレームにより受信した信号に基づき該入力ペンの前記入力領域の座標軸における２次元または３次元の絶対座標値を算出する絶対座標算出手段と、前記入力ペンから前記信号送出フレームの該入力ペンに設けられる第１乃至第３のボタンにそれぞれ対応するタイミングフレームにより受信した信号に基づき、当該第１乃至第３の各ボタンの操作状況を認識する認識手段と、前記認識手段により前記第１のボタンの操作が認識される毎に、該第１のボタンに対応して予め設定されたオフセット座標値を累積加算して相対座標値を算出する相対座標算出手段と、前記絶対座標算出手段により順次算出された絶対座標値と、前記相対座標算出手段により順次算出された相対座標値を保持する座標値保持手段と、前記絶対座標算出手段により前記絶対座標値が算出され、前記座標値保持手段に格納される毎に、該座標値保持手段により保持される絶対座標値に、該座標値保持手段に保持されている相対座標値を加算して位置座標値を算出する位置座標算出手段と、前記位置座標算出手段により算出された前記位置座標値に基づき前記入力領域における前記入力ペンの指示位置の入力処理を行う入力処理手段とを具備することを特徴とする。
【００３０】
請求項６記載の発明は、上記請求項５記載の発明において、前記認識手段により前記第２のボタンの操作が認識されている場合、前記絶対座標算出手段により算出される前記絶対座標値の前記座標値保持手段への格納を禁止する格納禁止手段を更に具備することを特徴とする。
【００３１】
請求項７記載の発明は、上記請求項５記載の発明において、前記認識手段により前記第２のボタンの操作が認識されている場合、前記絶対座標算出手段による前記絶対座標値の算出を禁止する算出禁止手段を更に具備することを特徴とする。
【００３２】
請求項８記載の発明は、上記請求項６または７記載の発明において、前記認識手段により前記第２のボタンの操作が認識されなくなった後、前記第３のボタンの操作が認識された場合、前記相対座標算出手段により算出されている前記オフセット座標値を初期値「０」に戻す初期化手段を具備することを特徴とする。
【００３３】
請求項９記載の発明は、上記請求項５または８記載の発明において、前記入力ペンの前記第２のボタンを操作したまま該入力ペンを移動させ、該移動を終了した時点で前記第２のボタンを操作解除する操作に対応し、前記認識手段により前記入力ペンにおける第２のボタンの操作が認識されてから該第２のボタンの操作が認識されなくなるまでの間の前記入力ペンの移動速度を算出する移動速度算出手段を具備し、前記位置座標算出手段は、前記認識手段により前記入力ペンの第２のボタンの操作解除が認識された場合、前記認識手段により該入力ペンの第２のボタンの操作が認識された時点の該入力ペンの絶対座標値から、前記移動速度算出手段により算出された前記移動速度で該移動速度に対応する時間移動した場合の位置座標値を算出することを特徴とする。
【００３４】
請求項１０記載の発明は、所定の入力領域における入力ペンによる指示位置の入力処理を行うペン入力装置において、前記入力ペンから所定間隔毎に送出される信号送出フレームの所定のタイミングフレームにより受信した信号に基づき該入力ペンの前記入力領域の座標軸における２次元または３次元の絶対座標値を算出する絶対座標算出手段と、前記入力ペンから前記信号送出フレームの該入力ペンに設けられる特定のボタンに対応するタイミングフレームにより受信した信号に基づき、当該特定のボタンの操作状況を認識する認識手段と、前記認識手段により前記特定のボタンの操作が認識されてから該特定のボタンの操作が認識されなくなるまでの間の前記入力ペンの移動速度を算出する移動速度算出手段と、前記認識手段により前記入力ペンの特定のボタンの操作解除が認識された場合、前記認識手段により該入力ペンの特定のボタンの操作が認識された時点の該入力ペンの絶対座標値から、前記移動速度算出手段により算出された前記移動速度で該移動速度に対応する時間移動した場合の位置座標値を算出する位置座標算出手段と、前記位置座標算出手段により算出された前記位置座標値に基づき前記入力領域における前記入力ペンの指示位置の入力処理を行う入力処理手段とを具備することを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明に係わるペン入力装置は、入力ペンに設けられた超音波送信手段から送出される超音波の送信タイミングとこの超音波送信手段から送出される超音波を受信する超音波受信手段における受信タイミングとの同期をとるように構成したうえで、超音波送信手段から超音波を送信したタイミングと超音波受信手段で上記超音波を受信したタイミングとの時間差から当該音波送信手段と超音波受信手段との間の距離を算出し、更にこの超音波送信手段／受信手段間の距離を用いて上記入力ペンの位置座標を演算して例えばパソコンのディスプレイ等の所定の入力領域における上記入力ペンによる指示位置を例えばカーソル等を用いて入力する超音波位置検出機構を前提とするものである。
【００３７】
特に、本発明では、上記超音波位置検出機構において、入力ペンの特定操作を認識する手段を有し、この認識手段により例えば特定操作１が認識された場合、この時に入力ペンから送信された超音波の受信信号に基づき算出される絶対座標位置に対して上記特定操作１に対応する演算処理を施すことにより、上記入力ペンの指示位置を絶対座標入力から相対座標入力に切り替える相対座標入力機能を付加している。
【００３８】
この相対座標入力機能によれば、例えば、ペン入力装置の入力面への情報表示によるプレゼンテーションにおいて、操作者が自ら移動することなく、手元で入力ペンの特定操作１を行うだけで上記入力面上の所望位置を指し示すことができ、入力面として極めて大型のディスプレイ装置を用いる場合等におけるプレゼンテーションの円滑化に極めて有用なものとなる。
【００３９】
また、本発明においては、上記認識手段により特定操作２が認識された場合、この時に入力ペンから送信された超音波の受信信号に基づき算出される絶対座標位置に対して、それ以後、上記位置算出を行わないか若しくは算出位置を格納することを取り止めることにより、入力ペンにて上記特定操作２が行われた位置を指示位置として固定する機能を付加している。
【００４０】
この機能によれば、手元の入力ペンにおいて、上記特定操作２を行うことにより、それ以後、当該入力ペンの指示位置を入力面上で固定でき、例えば、上述したプレゼンテーションにおいて、目的とするオブジェクトを固定的に指し示すといった運用に極めて有用である。
【００４１】
また、本発明においては、上記認識手段により特定操作３が認識された場合、上記特定操作１に対応する演算により算出若しくは格納されている座標値を「０」にクリアする機能を付加している。
【００４２】
この機能によれば、上記特定操作１に伴い、相対座標位置と実際のスタイラスペンの位置とが不一致となっている状態において、上記特定操作３を行うことにより、相対座標位置と実際のスタイラスペンの位置とを素早く一致させることができ、上記特定操作１に依らない通常の絶対座標入力機能の運用を妨げることのない相対座標入力機能を実現できる。
【００４３】
更に、本発明においては、特定操作４として、入力ペンの移動状態そのものを認識する手段を設け、該認識手段により上記特定操作４が認識された場合には、当該入力ペンの移動条件に対応した演算処理を施すことにより、入力ペンの移動に対応した相対座標入力を実現する機能を付加している。
【００４４】
この機能によれば、上記特定操作１を行う代わりに、入力ペン本体を動かすことによって上記特定操作１と同様の相対座標入力を行うことができ、上述したプレゼンテーションにおいて、入力面として用いられる大型のディスプレイ装置上で当該入力ペンの指示位置を更に効率的に移動させることが可能となる。
【００４５】
以下、本発明に係わるペン入力装置の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本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装置の一実施の形態の概略構成をブロック図で示したものである。この情報処理装置は、入力ペン（以下、これをスタイラスペンという）１を用いて表示部５０の表示画面上で指示された指示位置に対応する画像を表示部５０の表示画面上に表示するものである。
【００４６】
この実施の形態において、スタイラスペン１に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送信手段が設けられており、この超音波送信手段から送出される超音波に基づき表示部５０の表示画面上における指示位置を検出してこの指示位置に対応する画像を表示部５０の表示画面上に表示する。
【００４７】
すなわち、本実施の形態に係わる情報処理装置はスタイラスペン１から発生された超音波を受信する２個の超音波受信素子３１ａ、３１ｂ、この２個の超音波受信素子３１ａ、３１ｂの受信出力を処理する超音波受信部３０、この超音波受信部３０の処理結果に基づきスタイラスペン１による指示位置を演算してこの指示位置に対応する画像の表示部５０における表示制御を行う演算処理部４０を具備して構成される。
【００４８】
この実施の形態に係わる情報処理装置の全体構成は図２に示す如くである。操作者は、ペンホルダ３４で同期化されたスタイラスペン（超音波送出器）１を用いて入力領域（表示部５０として用いられるＤisplay装置の表示領域）にて、操作を行う。この時、超音波受信部３０において、スタイラスペン１から送出された超音波の送／受信タイミングからスタイラスペン１と超音波センサ（超音波受信素子）３１ａ，３１ｂ，…までの距離が算出され、演算処理部４０としてのＣomputerへ入力される。Ｃomputerは、超音波受信部３０から受け取った距離値からＤisplay装置の表示領域におけるスタイラスペン１の２次元または３次元位置を算出し、そのデータを基にアプリケーション上の処理を行う。
【００４９】
図３は、本実施の形態に係わる情報処理装置の外観構造の具体例を示したものであり、表示部５０としてのＣＲＴディスプレイの表示画面に対して所定の位置関係で２個の超音波受信素子３１ａ、３１ｂが配設されており、また図１及び図２にて開示した超音波受信部３０および演算処理部４０はこの情報処理装置本体１００内に内蔵されている。
【００５０】
また、表示部５０の表示画面の近傍には、スタイラスペン１の不使用時にこのスタイラスペン１を収容するためのペンホルダ３４が設けられている。ここで、スタイラスペン１はコードレスのスタイラスペンとして構成され、このスタイラスペン１の駆動電源はこのスタイラスペン１に内蔵された二次電池が用いられており、上記ペンホルダ３４はこの二次電池を充電するためのアダプタとしての機能も有している。
【００５１】
まず、この実施の形態における２個の超音波受信素子３１ａ、３１ｂの受信出力に基づき表示部５０の表示画面上に対するスタイラスペン１による指示位置の検出原理を説明する。
【００５２】
図４は、表示部５０の表示画面に対して所定の位置関係で配設された２個の超音波受信素子３１ａ、３１ｂとスタイラスペン１による指示位置の関係を示したものである。今、この２個の超音波受信素子３１ａ、３１ｂに固定された２次元座標系Ｘ−Ｙを考え、この表示部５０の表示画面の横方向の長さをＷとする。
【００５３】
ここで、超音波受信素子３１ａは、この２次元座標系Ｘ−Ｙの原点（０、０）に配設されており、超音波受信素子３１ｂは、この２次元座標系Ｘ−ＹのＹ軸上の点（０、Ｗ）に配設されているとする。
【００５４】
また、スタイラスペン１による指示位置が、この２次元座標系Ｘ−Ｙ上の点（ｘ、ｙ）であるとするとし、超音波受信素子３１ａから点（ｘ、ｙ）までの距離をａ、超音波受信素子３１ｂから点（ｘ、ｙ）までの距離をｂとすると、
ａ2＝ｘ2＋ｙ2 …（１）
ｂ2＝（Ｗ−ｘ）2＋ｙ2 …（２）
の関係が成立する。この式（１）〜（２）からｘ、ｙについて解くと
ｘ＝（ａ2−ｂ2＋Ｗ）／２Ｗ …（３）
ｙ＝±ＳＱＲＴ［ａ2−｛（ａ2−ｂ2＋Ｗ2）／２Ｗ｝2］…（４）
ただし、ＳＱＲＴ（Ａ）はＡの平方根を示す。
【００５５】
となる。ここで、Ｗは既知の値であるので、超音波受信素子３１ａから点（ｘ、ｙ）までの距離ａ、超音波受信素子３１ｂから点（ｘ、ｙ）までの距離ｂが分かれば、２個の超音波受信素子３１ａ、３１ｂに固定された２次元座標系Ｘ−Ｙ上におけるスタイラスペン１による指示位置（ｘ、ｙ）を求めることができる。
【００５６】
この実施の形態においては、超音波受信素子３１ａからスタイラスペン１による指示位置（ｘ、ｙ）までの距離ａ、超音波受信素子３１ｂからスタイラスペン１による指示位置（ｘ、ｙ）までの距離ｂを、スタイラスペン１の先端から出力される超音波を用いて検出する。
【００５７】
具体的には、この距離ａ、距離ｂの検出は、スタイラスペン１の先端から出力される超音波が超音波受信素子３１ａ、３１ｂで検出されるまでの時間Ｔａ、Ｔｂを検出することにより行われる。
【００５８】
すなわち、スタイラスペン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を検出することにより上記距離ａ、距離ｂは
ａ＝Ｃ×Ｔａ …（５）
ｂ＝Ｃ×Ｔｂ …（６）
により求めることができる。
【００５９】
このスタイラスペン１の先端から出力される超音波が超音波受信素子３１ａ、３１ｂで検出されるまでの時間Ｔａ、Ｔｂ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。
【００６０】
図５は、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。この実施の形態では、スタイラスペン１の不使用時にこのスタイラスペン１を収納するペンホルダ３４が設けられており、このペンホルダ３４には、後に詳述するように、スタイラスペン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。
【００６１】
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スタイラスペン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。
【００６２】
また、スタイラスペン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基本クロック生成回路（後に説明するオシレータ１３）が設けられており、この基本クロック生成回路は、スタイラスペン１がペンホルダ３４に収納された時に、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、スタイラスペン１をペンホルダ３４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図６（ａ）に示すような基本クロックを計数し、図６（ｂ）に示すようにその計数値が一定の値になる毎にスタイラスペン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。
【００６３】
すなわち、スタイラスペン１をペンホルダ３４に収納すると、スタイラスペン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、スタイラスペン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。
【００６４】
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のリセット端子に加えられ、カウンタ３２１、３２２はこの同期信号に同期してクリアされる。
【００６５】
また、カウンタ３２１、３２２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の計数停止を制御する制御入力端子には、スタイラスペン１の先端から出力される超音波を受信した時に超音波受信素子３１ａ、３１ｂ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。
【００６６】
すなわち、カウンタ３２１、３２２は、スタイラスペン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の計数値は、スタイラスペン１の先端から出力される超音波が超音波受信素子３１ａ、３１ｂで検出するまでの時間Ｔａ、Ｔｂに対応するものになる。
【００６７】
図７は、このカウンタ３２１、３２２による時間Ｔａ、Ｔｂの検出動作をタイミングチャートで示したものである。すなわち、スタイラスペン１の図示しない基本クロック生成回路は図７（ａ）に示す基本クロックを生成し、図７（ｂ）に示す同期信号の立上がりに同期してスタイラスペン１の先端から超音波を出力するための図７（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スタイラスペン１の超音波発信手段を駆動するための図７（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スタイラスペン１の超音波発信手段が駆動され、スタイラスペン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。
【００６８】
このスタイラスペン１の先端から出力された超音波は超音波受信素子３１ａ、３１ｂで受信され、超音波受信素子３１ａ、３１ｂからはこの超音波の受信に対応して図７（ｅ）に示すような受信クロックが出力される。
【００６９】
そこで、カウンタ３２１、３２２では、図７（ｂ）に示す同期信号の立上がりタイミングから図７（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を図７（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。
【００７０】
このカウンタ３２１、３２２で計数されたスタイラスペン１の先端から出力される超音波が超音波受信素子３１ａ、３１ｂで検出するまでの時間Ｔａ、Ｔｂは、受信時間保持回路３２５、３２６でそれぞれ保持され、図１に示した通信部３３を介して演算処理部４０に伝送される。
【００７１】
演算処理部４０は、通信部３３を介して伝送される上記時間Ｔａ、Ｔｂを受取り、この時間Ｔａ、Ｔｂに基づきスタイラスペン１により表示部５０の画面上で指示された指示位置を演算する。
【００７２】
この演算においては、まず、前述した式（５）〜（６）に基づき、スタイラスペン１から超音波受信素子３１ａ、３１ｂまでの距離ａ、ｂを算出する。そして、この算出した距離ａ、ｂおよび前述した式（３）〜（４）に基づき、超音波受信素子３１ａ、３１ｂに固定された２次元座標系Ｘ−Ｙ上におけるスタイラスペン１による指示位置（ｘ、ｙ）を算出する。そして、この算出したスタイラスペン１による指示位置（ｘ、ｙ）に基づき表示部５０における表示制御を行う。
【００７３】
次に、図１に示したスタイラスペン１、超音波受信部３０及び演算処理部４０の具体的詳細構成について説明する。
【００７４】
この実施の形態に係わる装置で用いるスタイラスペン１の外観構造は例えば図８に示す如くの形態から成る。このスタイラスペン１は、内部に超音波送信手段を有するとともに、第１ボタン１４ａ〜第７ボタン１４ｇの７つのボタンを有している。ここで、第１ボタン１４ａは、例えばこのスタイラスペン１を用いて描画を行う際に操作されるものである。また、第２ボタン１４ｂ〜第７ボタン１４ｇは以下に述べるような当該スタイラスペン１の特定操作との対応付けがなされており、それぞれ対応する特定操作を行う場合に押下される。
【００７５】
図９は、このスタイラスペン１の内部回路構成を示したものである。同図からも分かるように、このスタイラスペン１は、該スタイラスペン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送出器駆動信号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を具備している。
【００７６】
送信タイミング制御部１１には、更に、図８に示した第１ボタン１４ａ〜第７ボタン１４ｇから成るボタン１４の出力及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スタイラスペン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が設けられている。
【００７７】
図１０は、図１に示した超音波受信部３０及び演算処理部４０の具体的構成を示したものである。同図において、超音波受信部３０は、受信処理部３２、通信部３３から構成される。
【００７８】
ここで、超音波受信部３０は図１に示した超音波受信素子３１ａ、３１ｂから構成される受信センサ部３１からの超音波受信出力を入力処理する。受信処理部３２は、アンプ部６０、受信タイミング制御部７０、ローカル演算部７５から成り、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が設けられている。
【００７９】
ここで、カウンタ、レジスタ７１は、図５に示したカウンタ３２１、３２２、及び受信時間保持回路３２５、３２６に対応し、オシレータ７３は基本クロックを生成する図５に示した基本クロック生成回路３２４に対応する。
【００８０】
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５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。
【００８１】
また、ローカル演算部７５は、受信タイミング制御部７０からの入力データに基づきスタイラスペン１の絶対位置座標を算出すると共に、後述するスタイラスペン１の特定操作１〜４がなされた場合は、上記絶対位置座標に対して当該特定操作１〜４に対応する演算処理を施すことにより、絶対位置座標から相対位置座標への変換処理を行う。
【００８２】
また、通信部３３は、ＳＣＣ（シリアル通信制御部）３３１及びＲＳ２３２Ｃインタフェースを駆動するための２３２Ｃドライバ３３２を有する。また、図１０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、スタイラスペン１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や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。
【００８３】
ところで、本実施の形態に係わる装置では、図８に示す如く、第１ボタン１４ａ〜１４ｇの７つのボタンを有するスタイラスペン１を用いることから、超音波受信側におけるこれら７つのボタンの押下状況の認識を実現するために、これら各ボタンに対応した超音波送出フレームを設ける必要がある。
【００８４】
図１１は、本実施の形態の装置におけるスタイラスペン１の超音波送信タイミングを示すタイミングチャートである。同図からも分かるように、このスタイラスペン１ではそれぞれ８回の超音波送信タイミング（◇数字１〜８で示す。以下、フレーム＃１〜＃８という）を１単位として交互に超音波を送出する。
【００８５】
すなわち、図１１に示すように、このスタイラスペン１は、８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８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、このスタイラスペン１の位置に対応して表示部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、このスタイラスペン１で第１ボタン１４ａが押された時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、このスタイラスペン１で第２ボタン１４ｂが押された時のみ超音波を送出する。同様に、４回目〜回目の超音波送信タイミングにおいては、このスタイラスペン１で第３ボタン１４ｃ〜第７ボタン１４ｇが押された時のみそれぞれ超音波を送出する。
【００８６】
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９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。
【００８７】
図１１に示したスタイラスペン１側の超音波送信タイミングに対し、超音波受信部３０の受信タイミング制御部７０におけるシーケンサ７２では、上記超音波送信タイミング（各フレーム＃１〜＃８）に同期して超音波受信素子３１ａ，３１ｂで受信した受信信号の処理を行い、ローカル演算部７５では当該スタイラスペン１の位置を算出する。
【００８８】
ここで、上記各フレーム＃１〜＃８は、前述の如くに同期化の図られた超音波送信側（スタイラスペン１）と超音波受信側（超音波受信部３０）とで同一の意味付けがなされている。これにより、超音波受信部３０のシーケンサ７２では、フレーム＃１での受信信号に応じてスタイラスペン１における超音波受信素子３１ａ，３１ｂとの間の距離を算出し得ると同時に、フレーム＃２〜＃８での受信信号に応じてこのスタイラスペン１における第１〜第７の各ボタン１４ａ〜１４ｇの押下状況を認識できる。ここで算出された距離及び認識されたボタン押下状況は、該受信タイミング制御部７０からローカル演算部７５へと送信される。
【００８９】
図１２は、受信タイミング制御部７０からローカル演算部７５に送信されるデータの構造の一例を示す図である。このデータは３バイトから構成され、第１バイト〔同図（ａ）〕はスタイラスペン１に実装された各ボタン１４の押下状態を示している。第２バイト〔同図（ｂ）〕は、超音波受信部３０における超音波受信素子３１ａからスタイラスペン１までの距離すなわち図４における距離ａを示す値である。第３バイト〔同図（ｃ）〕は、超音波受信部３０における超音波受信素子３１ｂからスタイラスペン１までの距離すなわち図４における距離ｂを示す値である。
【００９０】
第２，３バイトの値は、図５における基本クロック生成回路３２４にて作られた基本クロックが、スタイラスペン１から超音波が送出され、超音波受信素子３１ａ，３１ｂにてそれぞれ受信されるまでカウンタ３２１，３２２でカウントされた数をそれぞれ示している。
【００９１】
ローカル演算部７５は、このカウント値を用い、例えば上記基本クロックが１ＭＨzの時、１クロック時間は１ｕsecであり第２，３バイトの１bit が超音波が１ｕsec 間で空気中を伝播する距離（0.344mm）であることを利用して、各超音波受信素子３１ａ，３１ｂとスタイラスペン１との距離を算出する。更に、この算出された各超音波受信素子３１ａ，３１ｂとスタイラスペン１の距離を用いて、入力面（図４参照）上に設定された座標軸におけるスタイラスペン１の座標を算出する。この算出方法は上述した通りである。
【００９２】
更に、ローカル演算部７５により算出された上記座標値は通信部３３を通じてＰＣ（図１では、演算処理部４０に相当）に送られ、ＰＣではその入力座標値に基づき表示画面５０の対応する座標位置に、スタイラスペン１により指示された位置を、カーソル等を用いて表示する。
【００９３】
本実施の形態に係わる装置において、上述の如くの運用の途中で、カーソルの指示位置を絶対座標入力から相対座標入力に切り替えたいとする要求があった場合、操作者は、スタイラスペン１において特定操作１を行う。この特定操作１としては、例えば、スタイラスペン１（図８参照）に設けられた十字ボタン（第４ボタン１４ｄ〜第７ボタン１４ｇ）の押下操作を想定する。
【００９４】
これにより、例えば、スタイラスペン１に設けられる十字ボタン（第４ボタン１４ｄ〜第７ボタン１４ｇ）のうち、第４ボタン１４ｄを押下すると、当該第４ボタン１４ｄの形状によって示される方向にカーソルを相対移動でき、同様に、第５ボタン１４ｅ，第６ボタン１４ｆ，第７ボタン１４ｇを押下すると、これら各ボタンの形状によって示される方向にカーソルを相対移動できる。
【００９５】
この絶対座標／相対座標切り替え制御は、ローカル演算部７５において、受信タイミング制御部７０から送られてくるデータ（図１２参照）中の第１バイト〔図１２（ａ）〕の内容に基づきスタイラスペン１の各ボタン１４の押下状態を上記特定操作１と対応付けて各々認識し、この認識結果に従って、絶対座標上での指示位置を相対座標上での指示位置に変換する演算処理により実現できる。
【００９６】
以下、このローカル演算部７５における絶対／相対座標演算処理について詳しく説明していく。本発明装置では、上述したスタイラスペン１の十字ボタン操作すなわち特定操作１に対応した絶対／相対座標切り替え入力を実現するために、超音波受信部３０（図１０参照）におけるローカル演算部７５のメモリ７５２内に、図１３に示す如く、受信タイミング制御部７０から送られてくるデータ（図１２参照）中の第２バイト、第３バイトの距離データを基に算出されたスタイラスペン１の絶対座標値（Ｘpre，Ｙpre）に対するオフセット座標値（Ｘoffset，Ｙoffset）が、上記十字ボタン１４ｄ〜１４ｇの各ボタンに対応して予め格納されている。具体例として、第４ボタン１４ｄ〜第７ボタン１４ｇに対するオフセット座標値（Ｘoffset，Ｙoffset）は、それぞれ以下の値を持っている。
【００９７】
第４ボタン（１４ｄ） Ｙoffset＝Ｙoffset−10； …… （７）
第５ボタン（１４ｅ） Ｘoffset＝Ｘoffset＋10； …… （８）
第６ボタン（１４ｆ） Ｘoffset＝Ｘoffset−10； …… （９）
第７ボタン（１４ｇ） Ｙoffset＝Ｙoffset＋10； …… （１０）
ローカル演算部７５では、受信タイミング制御部７０から送られてくるデータをメモリ７５２に格納した後、このデータ中の第１バイトからこの時の第４ボタン１４ｄ〜第７ボタン１４ｇの押下状況を認識すると共に、第２〜３バイトで示される距離データを用いてスタイラスペン１の絶対座標（Ｘpre ，Ｙpre ）を算出してメモリ７５２に保持した後、この絶対座標（Ｘpre ，Ｙpre ）に対して、上記押下の認識された各ボタン（１４ｄ〜１４ｇ）毎に当該ボタンに対応するオフセット座標値を用いて以下のような演算を施す。
【００９８】
Ｘ＝Ｘpre＋Ｘoffset； …… （１１）
Ｙ＝Ｙpre＋Ｙoffset； …… （１２）
ここで生成されたＸ，Ｙは、上位処理系に引き渡され、カーソル表示制御等に使用される。なお、Ｘoffset，Ｙoffsetの初期値は０である。
【００９９】
以下、この十字ボタン操作に関する絶対／相対座標切り替え制御について具体的な例を挙げながら詳しく説明する。今、本発明装置の表示画面５０上に図１４に示す如くのＸ，Ｙ座標系を想定し、このＸ，Ｙ座標系において、スタイラスペンが図１５に示す位置Ｘ（Ｘ0,Ｙ0）にあったものとする。この状態において、Ｘoffset，Ｙoffsetは初期値のまま「０」であるので、この位置Ｘの座標値はそのまま上位の処理系に引き渡される。
【０１００】
その後、操作者がスタイラスペン１の第４ボタン１４ｄを押下した場合、この第４ボタン１４ｄの押下を示す情報が受信タイミング制御部７０からローカル演算部７５に送られ、ローカル演算部７５は上記受信情報に基づき第４ボタン１４ｄの押下を認識すると、上記位置Ｘの座標値（Ｘ0,Ｙ0）に対して当該特定操作１（第４ボタンの押下）に対応する以下の演算を行い、相対座標値（Ｘ2，Ｙ2）を求める。
【０１０１】
Ｙoffset＝Ｙoffset−10;
Ｘ2＝Ｘ0;
Ｙ2＝Ｙ0＋Ｙoffset;
この時、Ｙoffsetは「-10」であるので、Ｙ2＝Ｙ0−10;である。
【０１０２】
この結果、図１５に示すカーソルの表示位置は、第４ボタン押下前の座標（Ｘ0 ，Ｙ0 ）から第４ボタン押下後には（Ｘ2 ，Ｙ2 ）の位置に移動する。つまり、この場合における演算「Ｘ2＝Ｘ0;Ｙ2＝Ｙ0-10;」の性質上、カーソルはＹ軸の負方向に向かって値「10」だけ移動したことになる。これ以後、スタイラスペン１がどこに移動しても、カーソルの表示はスタイラスペンのＹ座標から値「10」を減じた値のＹ座標位置に表示されることになる。
【０１０３】
更に、スタイラスペンが図１５に示す座標値（Ｘ2 ，Ｙ2 ）の位置にある状態で、操作者がスタイラスペン１の第５ボタン１４ｅを押下したものとする。この時、ローカル演算部７５では、上記座標値（Ｘ2,Ｙ2）に対して当該特定操作１（第５ボタンの押下）に対応する以下の演算が行われ、相対座標値（Ｘ3，Ｙ3）が求められる。
【０１０４】
Ｘoffset＝Ｘoffset＋10;
Ｘ3＝Ｘ2＋Ｘoffset;
Ｙ3＝Ｙ2;
この結果、カーソルの最初の位置（Ｘ0 ，Ｙ0 ）から見た場合にＸoffset，Ｙoffsetはそれぞれ＋10，-10 の値を取ることになる。よって、この時のカーソル表示座標値（Ｘ3，Ｙ3）は、図１５に示す座標系上の下記の値を持つ座標位置（Ｘ3 ，Ｙ3 ）に表示される。
【０１０５】
Ｘ3＝Ｘ0＋10;
Ｙ3＝Ｙ0−10;
以上の実施の形態は、絶対座標入力装置において相対的な座標入力を行うための演算をローカル演算部７５で行う例であるが、この演算を行う場所を特に限定する必要はない。要は、操作者が絶対入力／相対入力の切替えを意識せずに、自然な操作性（ユーザーインタフェース）を維持したまま相対座標入力を実現できれば良く、上記演算場所は任意に設ければ良い。
【０１０６】
ところで、上記特定操作１（十字ボタン押下）による相対的な座標入力インタフェースにおいては、十字ボタンに関する特定操作１において、十字ボタン押下後、スタイラスペン１の移動に追従してカーソルが常に移動することになる。しかしながら、例えば、プレゼンテーションに際して、カーソルをあるオブジェクトが指し示す位置に固定したいといった運用状況も考えられる。
【０１０７】
かかる運用に対処するため、本発明では、特定操作２を検出し、この特定操作２がなされた場合は、スタイラスペン１の移動に追従してカーソルが移動しないようにする機能を付加している。
【０１０８】
以下、この付加機能の実施の形態について説明する。この実施の形態において、特定操作２は、スタイラスペン１（図８参照）の第２ボタン１４ｂの押下であるものとする。スタイラスペン１の第２ボタン１４ｂが押下されると、図１２に示すデータ中の第１バイト内の対応するbitが１となり、図１０における受信タイミング制御部３０からローカル演算部７５に引き渡される。ローカル演算部７５のＣＰＵ７５１は、引き渡された第１バイトから第２ボタン１４ｂの押下を認識する。以後、ＣＰＵ７５１は受信タイミング制御部７０から上記データを引き渡されたとしても、該データ中の第２，第３バイトに基づき座標値（Ｘpre，Ｙpre）の算出を行わないようにするか、若しくは、算出を行ったとしても対応するメモリ領域（図１３参照）に格納することを取り止めるべく制御する。
【０１０９】
これにより、上記第２ボタン１４ｂの押下（特定操作２）がなされた後、基本的にはスタイラスペン１がどのように移動したとしても、その動きに追従してカーソルの表示が移動することはなく、一定の場所すなわち第２ボタン１４ｂが押下された時点で表示されていた座標位置に固定表示されることになる。
【０１１０】
かかる機能を用いることにより、カーソルの表示を固定位置に止めておきたい場合、例えば、図１６に示すように、プレゼンテーションにおいて、説明者が画面に表示されたあるオブジェクトをカーソルにてポイントして、そのオブジェクトが現在説明されている旨を受講者に強調して知らしめるような場合において利用することができる。
【０１１１】
なお、この第２ボタン１４ｂの押下は上述した第４ボタン１４ｄ〜第７ボタン１４ｇの押下操作、すなわち特定操作１に基づくＸoffset，Ｙoffsetの演算処理には影響を与えない。従って、第２ボタン１４ｂの押下時に、第４ボタン１４ｄ〜第７ボタン１４ｇを押下した場合にはこれら第４ボタン１４ｄ〜第７ボタン１４ｇの各々に対応した既に説明したような演算が行われ、結果として、カーソルの表示位置を変化させることができる。
【０１１２】
この機能を用いることにより、本格的な相対座標入力機能を実現できる。以下に、当該機能に利用されるアプリケーションについて２つの例を示す。
【０１１３】
例１；プレゼンテーション等において、カーソルを説明したいオブジェクトに移動させたい場合。
【０１１４】
例えば、位置検出機構の入力面が７０インチクラスのディスプレイ（リア方式のプロジェクタ等）の場合、仮に上述した相対座標入力機能を用いなかったとすれば、カーソルの移動や文字／図形の描画入力を行う際に、スタイラスペン１を説明したいオブジェクト位置まで移動させなければならない。
【０１１５】
しかしながら、上記相対座標入力機能を用いた場合には、例えば、図１６に示すように、操作者から離れた位置に表示されている「説明したいオブジェクト」の位置までスタイラスペン１を移動させることなく、すなわち操作者が移動することなしに、カーソルを移動させ説明を行うことが可能となる。この操作はスタイラスペン１とカーソル位置が離れているにも拘わらず、両者が相対的に移動するので、操作性に関して何等問題はない。また、更なる効果として、操作者がディスプレイの前面に体を移動させる必要がないため、受講者にとってディスプレイに表示された内容が遮られるようなこともなくなる。
【０１１６】
単なるカーソルの移動以外にも、文字／図形の描画入力時にも同じような効果が期待できる。例えば、図１７に示したように、画面右上の位置に描画入力を行いたい場合、まず上述した相対座標入力機能を利用することにより、スタイラスペン１の位置とカーソルの表示位置を相対的に移動させ、カーソルを希望の位置に置く。次に、カーソルの位置や動きを見ながら、操作者は手元の操作しやすい場所にいながら描画入力を行う。これにより、相対的なカーソル移動機能の効果と同様、操作者はスタイラスペン１をわざわざ離れた位置（描画を行いたい位置）に移動させることなく、希望の描画処理を実現できる。この場合も、操作性に何等問題はなく、操作者は円滑に描画入力を行うことができる。
【０１１７】
上記付加機能による本発明の更なる効果として、操作者は、スタイラスペン１の第４ボタン１４ｄ〜第７ボタン１４ｇのみに用いてカーソルを相対移動させたい場合、このスタイラスペン１を同一位置座標に固定する必要が無いという点があげられる。
【０１１８】
すなわち、もし、スタイラスペン１の移動に伴い、座標値（Ｘpre，Ｙpre）の値を変化させるものとした場合には、スタイラスペン１のちょっとした動きに対しても、カーソルはそれに応じて移動してしまうことにあるが、本発明の位置算出／格納停止機能を用いることによって、スタイラスペン１の第２ボタン１４ｂを押下した状態で更に第４ボタン１４ｄ〜第７ボタン１４ｇを押下した場合でも、このスタイラスペン１の動きにとらわれることなく、カーソルの相対移動を行うことができる。
【０１１９】
例２；ディスプレイ（入力面）内にバーチャルリアリティ空間が設けられ、その空間の中をスタイラスペン１を用いて操作する場合。
【０１２０】
どのような入力装置においても、操作者が入力を行う領域はサイズ的に有限であり、この入力領域を大きなサイズとして実装するのは操作性に問題を生じることになる。例えば、高さ３ｍ、幅１０ｍといったような入力領域を設けたとして、一般のビジネスアプリケーションにおいては、およそ実用的に使用できない。
【０１２１】
しかしながら、コンピュータの表示画面に表示できる空間はほぼ無限大の広がりを持つ。例えば、バーチャルリアリティ空間においてそのようなアプリケーションが見受けられせる。このような状況下では、入力領域と操作空間とを１対１にマッピングすることに無理があるのは言うまでもない。
【０１２２】
こうした現状にあって、本発明の算出／格納停止機能を用いることにより、操作者は相対座標と絶対座標入力の切替えを意識することなしに、上記の如く無限大に広がる操作領域に対して自然に入力操作を行うことができる。
【０１２３】
次に、上述したアプリケーションの運用を実現するための制御機能について説明する。今、図１８に示す如く、ディスプレイ装置と一体化された入力面が設置されており、当初、スタイラスペン１は図示する位置にあるものとする。次に、操作者は、図１８における入力面上右上に位置する丸オブジェクト位置にカーソルを移動させたい場合、スタイラスペン１の第２ボタン１４ｂを押下した状態で、第４ボタン１４ｄ及び第５ボタン１４ｅを同時に若しくは交互に押してカーソルを相対移動させる。
【０１２４】
その結果、カーソルは、図１９に示すように、入力面右上に移動していく。この移動は、図１５を参照して既に述べた制御により実現されるものである。この時、図１８に示す状態から、操作者が、入力面に向かって左に動きながら、上記のように第２ボタン１４ｂを押下した状態で、第４ボタン１４ｄ及び第５ボタン１４ｅを同時に若しくは交互に押した場合でも、図２０に示す如く、カーソルは図１９に示す状況と全く同様に動作することになる。この機能は、上述した「第２ボタンの押下時には、座標値（Ｘpre，Ｙpre）の算出を行わないか、算出結果の格納を取りやめる」という制御により実現される。かかる運用を想定した場合、スタイラスペン１の第２ボタンはラッチ付のものを使用することが望ましい。
【０１２５】
これに対して、操作者が、第２ボタン１４ｂを押下せずに、入力面に向かって左側に移動しながら第４ボタン１４ｄ及び第５ボタン１４ｅを前述の操作と全く同様に行った場合、上述した「第２ボタン押下時には、座標値（Ｘpre，Ｙpre）の算出を行わないか、算出結果の格納を取りやめる」という制御が起動しないことにより、カーソルの移動は、図２１に示すように、操作者の移動、すなわちスタイラスペン１の移動の影響を受けることになる。
【０１２６】
このように、本発明では、操作者が自らの動きに追従したスタイラスペンの動きと無関係に第４ボタン１４ｄ〜第７ボタン１４ｇにてカーソル位置の操作を行えるばかりでなく、自らの動きにあわせてカーソルを動かしながら第４ボタン１４ｄ〜第７ボタン１４ｇにてカーソル位置の操作を行なうこともできる。
【０１２７】
次に、あるアプリケーション上において、図２２に示すように、ディスプレイ装置に富士山の一部分が表示されているものとする。このアプリケーションはいわゆるバーチャルリアリティ空間を表示するもので、富士山周辺の風景をカーソルを画面端に移動させることにより、その方向に対する風景をスクロールして表示でき、必要があればその上から描画入力が行えるものとする。
【０１２８】
ここで、操作者が富士山の向かって右側の裾野の部分に描画入力する必要に迫られたものとする。この場合、本発明のカーソル相対移動機能を用いることによって、操作者は、直接ディスプレイ装置に向かって右側に移動することなく上記描画入力が行える。
【０１２９】
この描画入力を実現するためには、まず、操作者はスタイラスペン１の第５ボタン１４ｅを押下し続ける。この時、上述した方法により第５ボタン１４ｅの押下を認識したローカル演算部７５において、上記式（１１），式（１２），式（８）を用いて、当該第５ボタン１４ｅに対応した相対座標の演算処理が連続的に行われ、この演算により算出された座標値に基づく表示制御によって、上記第５ボタン押下後、ある時間が経過すると、カーソルは図２３における図示位置すなわちディスプレイ右端の位置に移動する。
【０１３０】
図２３に示す状態から更に第５ボタン１４ｅを押下し続けると、上記アプリケーションの機能により、図２４に示すように、表示画面が向かって左側にスクロールしていく。操作者は、この機能を利用して、希望の位置まで画面のスクロールを続け、例えば、図２５に示す如く、富士山の向かって右側の裾野の部分が現れた位置までスクロールしたのを確認した時点で、第５ボタン１４ｅの押下を取り止める。これにより、画面のスクロールが停止し、この状態で、操作者は、描画ボタンを押下しながら、希望していた富士山の向かって右側の裾野の部分に描画入力を行うことが可能となる。
【０１３１】
この場合の描画操作において、操作者は、富士山の向かって右側の裾野が表示されている場所まで移動する必要はなく、自分の前の入力面に対して描画操作を行えば良いことになる。このような操作を絶対座標系の入力装置を用いて実現しようとした場合、従来であれば、操作者が入力面に向かって右端にまで移動する必要があったが、本発明でこうした移動を行うことなく円滑な操作が行える。
【０１３２】
ところで、上述したカーソルの相対移動操作実行後は、実際のスタイラスペン１の位置とカーソルの表示位置がずれてしまう。よって、それ以後の操作において、スタイラスペン１の位置とカーソル位置を合わせる機能が要求される。この機能について、以下に説明する。
【０１３３】
上記実施の形態では、スタイラスペン１の第２ボタン１４ｂが押下されると、それ以後、ローカル演算部７５のＣＰＵ７５１は、受信タイミング制御部７０からデータ（図１２参照）を引き渡されたとしても、座標値（Ｘpre，Ｙpre）の算出を行わない、若しくは算出を行ったとしてもメモリ７５２の対応するメモリ領域に格納することを取り止め、その後、第２ボタン１４ｂの押下が解除されると、上記座標値（Ｘpre，Ｙpre）の算出とメモリ７５２へのストアを再開する。
【０１３４】
ここで、例えば図２０において、操作者が、第２ボタン１４ｂを押下し、かつ第４ボタン１４ｄと第５ボタン１４ｅを使用して、カーソルを画面右上の丸オブジェクトまで相対移動操作を行った時点で第２ボタン１４ｂの押下を止めた後のスタイラスペン１の位置とカーソル位置との整合について考える。なお、第２ボタン１４ｂの押下の取り止め操作の一例としては、第２ボタン１４ｂにラッチ機構を実装しておき、押下状態の第２ボタン１４ｂを再度押し、押下状態をオフにする操作が考えられる。
【０１３５】
この操作がなされた場合、ローカル演算部７５のＣＰＵ７５１は、受信タイミング制御部７０から送られてくるデータ（図１２参照）を受け取り、第２ボタン１４ｂのオフ状態を認識する。これ以後、ＣＰＵ７５１は、座標値（Ｘpre，Ｙpre）の算出と該算出値のメモリ７５２へのストア処理を再開する。この処理の再開により、カーソルは、スタイラスペン１の移動に追従して移動を開始する。
【０１３６】
次に、操作者は、スタイラスペン１の第３ボタン１４ｃを押下する。以後、この第３ボタン１４ｃの操作を特定操作３という。この特定操作３がなされると、ローカル演算部７５のＣＰＵ７５１は、この時に受信タイミング制御部７０から入力するデータを用いて第３ボタン１４ｃの押下を認識し、メモリ７５２（図１３参照）内に第４ボタン１４ｄ〜第７ボタン１４ｇが押下される毎に設定されるオフセット座標値（Ｘoffset，Ｙoffset）を「０」に設定する。カーソルの表示位置に対してＸpre，Ｙpre，Ｘoffset，Ｙoffsetが与える影響は既に述べた通りであり、上述の如く、Ｘoffset，Ｙoffsetを「０」に設定した結果、カーソルの表示位置とスタイラスペン１の位置とが一致するようになる。このように、本実施の形態において、第３ボタン１４ｃは、カーソル相対移動機能解除時のオフセット座標値（Ｘoffset，Ｙoffset）の「０」クリアボタンとして機能する。
【０１３７】
次に、スタイラスペン１（図８参照）に設けられた十字ボタン（第４ボタン１４ｄ〜第７ボタン１４ｇ）を用いずに、スタイラスペン１そのものを移動させることで、上記十字ボタン押下操作時と同等の相対座標入力を実現する場合について説明する。この実施の形態は、
・スタイラスペン１の動きに対応してその動く方向にカーソルを移動（飛ばす）させる
ものであり、具体的に、このカーソルの移動（相対座標入力）は、スタイラスペン１の第２のボタン１４ｂを押下し、その後に当該第２ボタン１４ｂの押下を解除する操作により実現される。以後、この第２ボタン１４ｂの押下継続操作を特定操作４と呼ぶものとする。
【０１３８】
以下、この特定操作４に基づく相対座標入力について、２次元座標系を例にとって説明する。今、図２６において、操作者が、スタイラスペン１の第２ボタンを押下したものとする。この時、カーソルは同図に示すスタイラスペン先に位置している。次に、操作者が、第２ボタン１４ｂを押したままで、スタイラスペン１を持った右手を、図２７に示すように、入力面に向かって左から右に動かしたものとし、更に、右手の移動すなわちスタイラスペン１の移動を終えると同時に第２ボタン１４ｂの押下を解除したものとする。上記操作によって、カーソルは、第２ボタン１４ｂの押下が解除されるまで図２６に示した位置に止まり、第２ボタン１４ｂの押下解除後、後述する演算処理を経てこの演算結果に対応した位置まで飛ばされる。
【０１３９】
この特定操作４によるカーソルの移動制御について以下に説明する。この場合におけるカーソルの移動制御のパラメータとしては、スタイラスペン１の移動距離と移動速度が用いられる。このうち、スタイラスペン１の移動距離は以下の如くに算出できる。
【０１４０】
今、図２７におけるスタイラスペン１の移動開始位置Ａの座標を（Ｘ0，Ｙ0）とし、移動終了位置Ｂの座標を（Ｘ1，Ｙ1）とすれば、上記第２ボタン押下継続中における当該スタイラスペン１の移動距離は、
ＳＱＲＴ［（Ｘ1−Ｘ0）2＋（Ｙ1−Ｙ0）2］
となる。なお、ＳＱＲＴは引数の平方根を計算する関数である。
【０１４１】
また、上記特操作４がなされた場合におけるスタイラスペン１の移動時間ｈは、該スタイラスペン１の超音波送出シーケンスに照らして、以下の方法により算出できる。すなわち、本発明に係わるスタイラスペン１からは、図１１に示すシーケンスに従って超音波が送出され、特に、第２ボタン１４ｂが押下された際には、８回の超音波送信タイミング（◇数字１〜８で示す。以下、フレーム＃１〜＃８という）中のフレーム＃３において超音波が送出される。
【０１４２】
一方、受信タイミング制御部７０は上記フレーム＃３にて受信された超音波に基づき、図１２における第１バイトの第２ボタン対応エリアが「押下状態」という内容のデータをローカル演算部７５に対して出力する。これにより、ローカル演算部７５のＣＰＵ７５１では受信タイミング制御部７０からの入力データの第１バイト中の第２ボタン対応エリアの内容に基づき第２ボタン１４ｂの押下を認識できる。
【０１４３】
その後、操作者は第２ボタン１４ｂを押下したままスタイラスペン１を移動させることから、フレーム＃１〜＃８を１ブロックとする上記シーケンスが繰り返され、これに伴って次々に発生するフレーム＃３のタイミングで基本的に超音波が連続受信される。実際の運用では、障害物等の存在により超音波が受信されない場合があるが、ここでは説明を簡単にする為、上記現象がないものとする。
【０１４４】
その後、操作者は希望する場所までスタイラスペン１を移動させ終えると、第２ボタン１４ｂの押下を解除する。これに起因して、それまで超音波を受信し続けたフレーム＃３において超音波が受信されなくなる。
【０１４５】
従って、ローカル演算部７５のＣＰＵ７５１では、上記フレーム＃３に対応する入力データを監視することによって、上記特定操作４の開始に伴い初めて超音波を受信した時間から超音波を受信しなくなった時間までの時間間隔を計測できる。具体的に、ＣＰＵ７５１では、各回のフレーム＃３で、受信タイミング制御部７０から入力されるデータ中の第２ボタンの押下状態を示す情報を監視しながら、押下状態が確認されている期間をタイマなどを用いて計時する。なお、この場合において、受信タイミング制御部７０でボタン押下を認識し、その後にローカル演算部７５のＣＰＵ７５１でボタン押下を認識するまでの時間は、操作者がスタイラスペン１を移動させる時間と比較して無視できるものとする。
【０１４６】
上述したローカル演算部７５のＣＰＵ７５１の演算処理によって、特定操作４により初めて超音波が受信されてからこの超音波が受信されなくなるまでの期間、すなわち、操作者が、図２７においてスタイラスペン１を位置Ａから位置Ｂまで移動させるのに要した時間ｈを算出できる。
【０１４７】
このように、図２７において、スタイラスペン１が位置Ａから位置Ｂまで移動操作された時のスタイラスペン１の移動距離Ｍ及び移動時間Ｈは、それぞれ、
Ｍ＝ＳＱＲＴ［Ｘ1−Ｘ0）2＋（Ｙ1−Ｙ0）2 ］
Ｈ＝ｈ
として求めることができる。
【０１４８】
本実施の形態では、座標Ａ（Ｘ0，Ｙ0）及び座標Ｂ（Ｘ1，Ｙ1）を踏まえたうえで、上記２つのパラメータ（ＭとＨ）のいずれか１つまたは両方を用いて、上記十字ボタンを用いた相対座標入力と同様の機能を実現するものである。
【０１４９】
この相対座標入力の一例として、上記２つのパラメータの両方を用いて、操作者がスタイラスペン１を移動させた時の移動速度（ｖ）を算出し、この移動速度（ｖ）を用いてカーソルの相対移動処理を行う方法が考えられる。
【０１５０】
この場合において、スタイラスペン１の移動速度（ｖ）は、上述した２つのパラメータ（ＭとＨ）から下式により算出できる。
【０１５１】
ｖ＝｛ＳＱＲＴ［（Ｘ1−Ｘ0）2＋（Ｙ1−Ｙ0）2］｝／ｈ …（１３）
更に、この場合において、例えば、操作者が行ったスタイラスペン１の移動方向に対して、同一の移動速度ｖでかつこの移動速度ｖに対応する（ｋ）秒間で移動する位置までカーソルを移動させという方法が考えられる。この場合には、上記特定操作として、スタイラスペン１を目的の方向に早く動かせば動かす程、カーソルをより遠くの位置まで飛ばすことができ、例えば、大画面を用いたプレゼンテーションにおいて、操作者から離れた場所をカーソルで指し示すといった場合の操作性を格段に向上させることができる。
【０１５２】
以下、このカーソル移動制御の具体例について述べる。このカーソル移動制御において、カーソルの相対動作処理を以下のように定義する。
【０１５３】
・操作者が行ったスタイラスペン１の移動方向に対して、同一速度ｖにてｋ秒間で移動する位置にカーソルを移動させる。
【０１５４】
また、この場合における移動時間ｋの具体値としては、以下の条件を予め設定しておく。
【０１５５】
・算出した移動速度ｖが０以上〜0.1ｍ／sec未満の範囲にある場合はｋ＝１、移動速度ｖが0.1以上〜１ｍ／sec未満の範囲にある場合はｋ＝２、移動速度ｖが１ｍ／sec以上の場合はｋ＝３。
【０１５６】
更に、この場合におけるスタイラスペン１の移動は、図２８に示す入力面に対して同図に示す位置Ａから位置Ｂの如まで移動されたものとする。ここで、これら入力面の解像度，移動位置及び移動時間の具体値は以下の値とする。
【０１５７】
・入力解像度は、1024×768
・サイズは、同じく1024mm×768mm
・位置Ａ座標及び位置Ｂ座標は、それぞれ（100，230）、（140，200）
・操作者が位置Ａから位置Ｂへスタイラスペン１を移動させた時間ｈは0.5sec
であるものとする。
【０１５８】
上記条件でスタイラスペン１が移動操作された場合、この場合におけるスタイラスペン１の移動距離ｍは50mmであるから、この時のスタイラスペン１の移動速度ｖは、上記式（１３）から、ｖ＝0.1m/secとなる。故に、ｋは２となる。よって、カーソルの相対移動は、位置Ａから位置Ｂへの方向に対して速度0.1m/secにて位置Ａから２秒間移動させた場所への移動となる。具体的には、この時のカーソル移動後の位置は、図２９に示す如く、座標（260，110）の位置となる。
【０１５９】
上述したスタイラスペン１の移動に対するカーソルの相対移動量の重みは、Ｈ／ＷのディップスイッチやＳ／Ｗの設定等により設定することが可能である。
【０１６０】
なお、上記実施の形態では、図４における表示部５０としてリアプロジェクタディスプレイを想定しているが、本発明のペン入力装置はこのリアプロジェクタディスプレイを用いた情報処理装置に限定されず、例えば、図３０に示すような表示部５０としてフロントプロジェクタディスプレイを用いた情報処理装置にも同様に適用することができる。
【０１６１】
また、本発明のペン入力装置は、上記大型のディスプレイを用いた情報処理装置以外にも、図３１に示すようなＣＲＴディスプレイを有するディスクトップ型のコンピュータまたは図３２に示すようなＬＣＤディスプレイを有するノート型のコンピュータを用いた情報処理装置にも同様に適用することができる。
【０１６２】
また、上記実施の形態においては、スタイラスペン１の位置を２次元的に検出する構成について示したが、本発明はスタイラスペン１の位置を３次元的に検出することもできる。更に、本発明は、超音波方式以外の例えば感圧／静電／電磁誘導／赤外線等の各方式のペン入力装置においても実施でき、また、シングルペンを用いる場合のみならず、マルチペンの入力装置にも適用可能である。
【０１６３】
更に、上記実施の形態では、超音波受信部３０と演算処理部４０（ＰＣ）との通信インタフェースとしてＲＳ２３２Ｃインタフェースを用いているが、本発明においては、当該ＲＳ２３２Ｃインタフェース以外の通信インタフェースについても同様に適用できることはいうまでもない。
【０１６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、入力ペンから所定間隔毎に送出される信号送出フレームの所定のタイミングフレームにより受信した信号に基づき該入力ペンの入力領域の座標軸における２次元または３次元の絶対座標値を算出すると共に、入力ペンの第１のボタンの操作が認識される毎に、該第１のボタンに対応して予め設定されているオフセット座標値を累積加算して相対座標値を算出し、絶対座標値が算出される毎に、該絶対座標値に相対座標値を加算して得られる位置座標値に基づき上記入力領域における入力ペンの指示位置の入力処理を行う構成を有する。
【０１６５】
かかる構成によれば、入力領域（入力面）として極めて大型のディスプレイ装置等を用いたプレゼンテーションにおいて、操作者は、入力ペンを入力面上の所望の位置まで直接持っていき、その際に算出される絶対座標に基づき入力指示（描画等）を行なう操作と、この状態から、操作者自ら移動することなく、手元で入力ペンの第１のボタンを操作することにより、引き続き、該入力面上の操作者から離れた所望の位置（絶対座標値に、第１のボタンの操作を行なう毎にオフセット座標値を累積加算して算出される相対座標値を加算して得られる位置座標値に相当する位置）を指し示したり描画する操作とを併用してプレゼンテーションを円滑に進めることができる。
【０１６６】
また、本発明によれば、入力ペンから所定間隔毎に送出される信号送出フレームの所定のタイミングフレームにより受信した信号に基づき該入力ペンの入力領域の座標軸における２次元または３次元の絶対座標値を算出する一方、入力ペンの特定のボタンの操作が認識されてから該特定のボタンの操作が認識されなくなるまでの間の入力ペンの移動速度を算出し、入力ペンの特定のボタンの操作解除が認識された場合には、該入力ペンの特定のボタンの操作が認識された時点の該入力ペンの絶対座標値から、上記移動速度で該移動速度に対応する時間移動した場合の位置座標値を算出し、該位置座標値に基づき上記入力領域における入力ペンの指示位置の入力処理を行う構成を有する。
【０１６７】
かかる構成によれば、入力ペンにおける特定のボタンを操作したまま、該入力ペンを適宜な速度で適宜で移動させることで、特定のボタンの操作を止めた（解除した）後、入力ペンによって、特定のボタンの操作開始時点の絶対位置座標に対して該入力ペンの移動速度で該移動速度に対応した時間移動させた場合の位置座標値に対応する位置を指示することができ、入力領域（入力面）として極めて大型のディスプレイ装置等を用いたプレゼンテーションにおいて、操作者は、手元で入力ペンの特定のボタンの操作を行ない、入力ペンの動きに対応してその動く方向にカーソルを飛ばすことで、操作者自ら移動することなく、該入力面上の操作者から離れた（手が届かない）所望位置を指し示したり描画する作業を容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるペン入力装置を適用した情報処理装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】図１に示した情報処理装置全体の概略構成を示す図。
【図３】図１に示した情報処理装置の外観構造の一例を示す斜視図。
【図４】図１に示した表示部の表示画面に対して所定の位置関係で配設された２個の超音波受信素子とスタイラスペンによる指示位置の関係を示す図。
【図５】図１に示した超音波受信部の受信処理部の機能構成を示すブロック図。
【図６】 図５に示したスタイラスペンにおける基本クロックと超音波送出タイミングとの関係を示すフローチャート。
【図７】 図５に示したカウンタによる超音波受信時間の検出動作を示すタイミングチャート。
【図８】図１に示した情報処理装置で用いるスタイラスペンの外観構成図。
【図９】図１に示した情報処理装置で用いるスタイラスペンの内部回路構成を示すブロック図。
【図１０】図１に示した超音波受信部及び演算処理部の機能構成を示すブロック図。
【図１１】図１に示した情報処理装置で用いるスタイラス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１２】図１０に示した受信タイミング制御部からの出力データのデータ形式の一例を示す図。
【図１３】 図１０に示した受信処理部におけるローカル演算部の概略構成図。
【図１４】図１における表示画面５０上に想定されるＸ，Ｙ座標系を示す図。
【図１５】 図１４における座標系上でのスタイラスペンの特定操作に基づく相対座標入力の原理を説明するための図。
【図１６】スタイラスペンの特定操作に基づく相対座標入力の具体例１を示す図。
【図１７】 スタイラスペンの特定操作に基づく相対座標入力の具体例２を示す図。
【図１８】スタイラスペンの特定操作に基づく相対座標入力の具体例３を示す図。
【図１９】スタイラスペンの特定操作に基づく相対座標入力の具体例４を示す図。
【図２０】スタイラスペンの特定操作に基づく相対座標入力の具体例５を示す図。
【図２１】スタイラスペンの特定操作に基づく相対座標入力の具体例６を示す図。
【図２２】 スタイラスペンの特定操作に基づく相対座標入力の具体例７を示す図。
【図２３】 スタイラスペンの特定操作に基づく相対座標入力の具体例８を示す図。
【図２４】 スタイラスペンの特定操作に基づく相対座標入力の具体例９を示す図。
【図２５】 スタイラスペンの特定操作に基づく相対座標入力の具体例１０を示す図。
【図２６】 スタイラスペン本体の移動に基づく相対座標入力の開始時の状態図。
【図２７】 スタイラスペン本体の移動に基づく相対座標入力の完了時の状態図。
【図２８】 図２７における相対座標入力の具体例を示す図。
【図２９】図２８における相対座標入力後のカーソル移動状態を示す図。
【図３０】表示部としてフロントプロジェクタディスプレイを用いた本発明の他の実施の形態を示す図。
【図３１】表示部としてＣＲＴディスプレイを有するディスクトップ型コンピュータを用いた本発明の更に他の実施の形態を示す図。
【図３２】表示部としてＬＣＤディスプレイを有するノート型コンピュータを用いた本発明の別の実施の形態を示す図。
【符号の説明】
１…スタイラスペン、１１…送信タイミング制御部、１２…シーケンサ、１３…オシレータ、１４…ボタン、１４ａ…第１ボタン、１４ｂ…第２ボタン、１４ｃ…第３ボタン、１４ｄ…第４ボタン、１４ｅ…第５ボタン、１４ｆ…第６ボタン、１４ｇ…第７ボタン、１５…アンプ部、１６…オペアンプ、１７…送出部、１８…超音波送出器、３０…超音波受信部、３１…受信センサ部、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ…超音波受信素子、３２…受信処理部、６０…アンプ部、６１…オペアンプ、７０…受信タイミング制御部、７１…カウンタ、レジスタ、７２…シーケンサ、７３…オシレータ、７５…ローカル演算部、７５１…ＣＰＵ、７５２…メモリ、３２１，３２２…カウンタ、３２４…基本クロック生成回路、３２５，３２６…受信時間保持回路、３３…通信部、３３１…ＳＣＣ（シリアル通信制御部）、３３２…２３２Ｃドライバ、３４…ペンホルダ、３５…同期回路、４０…演算処理部、４１…通信部、４２…演算部、４３…判別部、４４…表示制御部、５０…表示部
【発明の属する技術分野】
本発明は、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、入力ペンの絶対座標を検出し、該絶対座標に基づき入力ペンによる指示位置を入力するペン入力装置において、相対座標入力を円滑に行うための絶対／相対座標入力方式の改良に関する。
【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、スタイラスペンに超音波送信手段を実装すると共に、スタイラスペンの入力領域内の所定の箇所に超音波受信手段を配置し、スタイラスペンに実装された超音波送信手段から超音波を送出した時間と、超音波受信手段により超音波を受信した時間とからこれら超音波送信手段と超音波受信手段との間の距離を計測すると共に、この計測距離を用いてスタイラスペンの２次元若しくは３次元の位置座標を算出し、この算出された位置座標に基づき所定の入力領域におけるスタイラスペンによる指示位置を入力するような超音波位置検出機構が知られている。
【０００８】
ところで、上述した赤外線／感圧／静電容量／電磁／超音波の各方式によるペン入力装置においては、入力ペンの指示位置を表示するための表示画面として、例えば、フロントプロジェクタディスプレイ等の極めて大型のディスプレイを用いるものも少なくない。こうした大型のディスプレイを用いるペン入力装置において、入力ペンの絶対座標を検出して当該入力ペンの指示位置を入力する方法を適用した場合、操作者は描画等を行おうとする位置まで入力ペンをいちいち移動させる必要があり、例えば、上記ディスプレイ装置に特定の情報を表示しながらその内容について説明するプレゼンテーション等において、入力ペンの操作性が著しく低下することになった。
【０００９】
こうした不都合を解消するための方法の１つとして、例えば相対座標と絶対座標の切り替えを行うという方法が考えられる。そこで、この種の座標切り替え機能を備えた従来のペン入力装置の代表的なものとしては、以下のようなものが知られていた。
【００１０】
・実開昭62-5346号
ホスト及び入力装置に相対／絶対座標入力切替え機構を設け、マウスのような相対座標系データを送出する入力装置に絶対座標系データを送出できるようにしたもの。
【００１１】
・特開昭62-32575号，特開昭63-145520号，特開平4-299724号
入力領域に応じて相対／絶対座標入力切替え機構を設けたもの。
【００１２】
・特開昭62-224820号
スタイラスペンの移動量により、相対／絶対座標入力を切替える機構を設けたもの。
【００１３】
・特開昭64-44526号
電磁方式において、相対／絶対座標入力切替えモードを設け、それに従い読み取り高さを変更する機構を付加したもの。
【００１４】
・特開平2-253442号
絶対座標入力装置において、ホストへのデータ送出は相対データにより行うもの。
【００１５】
・特開平5-298014号
スタイラスペンの相対／絶対座標入力切替え機構と、ホストへの送出データにその切替えボタンの状態を知らせるフラグを設けたもの。
【００１６】
・特開平5-197478号
アプリケーションの要求によりホストへ入力する相対／絶対座標データを切替えるようにしたもの。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来装置のうち、
実開昭62-5346号のものは、単にホストに相対／絶対座標データを送出可能としたものに過ぎない。相対／絶対座標入力の切替え操作を強く意識しなければならず、自然な操作性が欠如している。
【００１８】
同様に、特開昭62-32575号，特開昭63-145520号，特開平4-299724号，特開昭62-224820号のものも、自然な操作性が欠如しており、相対／絶対座標入力の切替え操作を強く意識しなければならない。
【００１９】
また、特開昭64-44526号のものは、多少の操作性の向上が見られるものの、相対／絶対座標入力の切替え操作を強く意識しなければならない点では前者のものと変わらず、十分な操作性とは言えない。
【００２０】
また、特開平2-253442号のものは、単にホストに相対座標データを送出可能としたものに過ぎず、操作性に関して何ら考えられていない。
【００２１】
また、特開平5-298014号のものは、相対座標を扱える絶対座標入力装置の一例を挙げたに過ぎない。ここでは、マウスとデジタイザの一体化を開示しているのみで、操作性に関して何ら考えられていない。
【００２２】
・特開平5-197478号のものは、単にホストに相対座標データを送出可能としたに過ぎない。任意のアプリケーションＳ／Ｗに対して適応不可であり、操作性に関しても何ら考えられていない。
【００２３】
このように、上記従来装置では、絶対座標入力から相対座標入力へ切り替える視点、つまり絶対／相対操作の切替え手段やホストに送出するデータ形式（絶対／相対データ）をどう構築するかについてしか考えられおらず、相対的な座標入力操作で自然な操作性を実現する事については何も考えられていなかった。このため、操作者に対して相対／絶対座標入力切替え操作及び相対的な座標入力操作を強く意識させる結果となり、上述したプレゼンテーション等の運用時に入力ペンの操作性の低下を免れないという問題点があった。
【００２４】
そこで、本発明は、操作者に対して相対／絶対座標入力切替え操作及び相対的な座標入力操作を強く意識させずに済み、相対的な座標入力操作に関して操作者に自然な操作性を与え得るペン入力装置を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、所定の入力領域における入力ペンによる指示位置の入力処理を行うペン入力装置において、前記入力ペンから所定間隔毎に送出される信号送出フレームの所定のタイミングフレームにより受信した信号に基づき該入力ペンの前記入力領域の座標軸における２次元または３次元の絶対座標値を算出する絶対座標算出手段と、前記入力ペンから前記信号送出フレームの該入力ペンに設けられる第１のボタンに対応するタイミングフレームにより受信した信号に基づき該第１のボタンの操作状況を認識する第１の認識手段と、前記第１の認識手段により前記第１のボタンの操作が認識される毎に、該第１のボタンに対応して予め設定されているオフセット座標値を累積加算して相対座標値を算出する相対座標算出手段と、前記絶対座標算出手段により前記絶対座標値が算出される毎に、該算出された絶対座標値に、前記相対座標算出手段により算出された相対座標値を加算して位置座標値を算出する位置座標算出手段と、前記位置座標算出手段により算出された前記位置座標値に基づき前記入力領域における前記入力ペンの指示位置の入力処理を行う入力処理手段とを具備することを特徴とする。
【００２６】
請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、前記絶対座標算出手段により順次算出された絶対座標値と、前記相対座標算出手段により順次算出された相対座標値を保持する座標値保持手段と、前記入力ペンから前記信号送出フレームの該入力ペンに設けられる第２のボタンに対応するタイミングフレームにより受信した信号に基づき該第２のボタンの操作状況を認識する第２の認識手段と、前記第２の認識手段により前記第２のボタンの操作が認識されている場合、前記絶対座標算出手段により算出される前記絶対座標値の前記座標値保持手段への格納を禁止する格納禁止手段とを更に具備し、前記位置座標算出手段は、前記座標値保持手段に保持されている前記絶対座標値と前記相対座標値とに基づき前記位置座標値を算出することを特徴とする。
【００２７】
請求項３記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、前記絶対座標算出手段により順次算出された絶対座標値と、前記相対座標算出手段により順次算出された相対座標値を保持する座標値保持手段と、前記入力ペンから前記信号送出フレームの該入力ペンに設けられる第２のボタンに対応するタイミングフレームにより受信した信号に基づき該第２のボタンの操作状況を認識する第２の認識手段と、前記第２の認識手段により前記第２のボタンの操作が認識されている場合、前記絶対座標算出手段による前記絶対座標値の算出を禁止する算出禁止手段とを更に具備し、前記位置座標算出手段は、前記座標値保持手段に保持されている前記絶対座標値と前記相対座標値とに基づき前記位置座標値を算出することを特徴とする。
【００２８】
請求項４記載の発明は、上記請求項２または３記載の発明において、前記入力ペンから前記信号送出フレームの該入力ペンに設けられた第３のボタンに対応するタイミングフレームにより受信した信号に基づき該第３のボタンの操作状況を認識する第３の認識手段と、前記第２の認識手段により前記第２のボタンの操作が認識されなくなった後、前記第３の認識手段により前記第３のボタンの操作が認識された場合、前記相対座標算出手段により算出されている前記オフセット座標値を初期値「０」に戻す初期化手段とを具備することを特徴とする。
【００２９】
請求項５記載の発明は、所定の入力領域における入力ペンによる指示位置の入力処理を行うペン入力装置において、前記入力ペンから所定間隔毎に送出される信号送出フレームの所定のタイミングフレームにより受信した信号に基づき該入力ペンの前記入力領域の座標軸における２次元または３次元の絶対座標値を算出する絶対座標算出手段と、前記入力ペンから前記信号送出フレームの該入力ペンに設けられる第１乃至第３のボタンにそれぞれ対応するタイミングフレームにより受信した信号に基づき、当該第１乃至第３の各ボタンの操作状況を認識する認識手段と、前記認識手段により前記第１のボタンの操作が認識される毎に、該第１のボタンに対応して予め設定されたオフセット座標値を累積加算して相対座標値を算出する相対座標算出手段と、前記絶対座標算出手段により順次算出された絶対座標値と、前記相対座標算出手段により順次算出された相対座標値を保持する座標値保持手段と、前記絶対座標算出手段により前記絶対座標値が算出され、前記座標値保持手段に格納される毎に、該座標値保持手段により保持される絶対座標値に、該座標値保持手段に保持されている相対座標値を加算して位置座標値を算出する位置座標算出手段と、前記位置座標算出手段により算出された前記位置座標値に基づき前記入力領域における前記入力ペンの指示位置の入力処理を行う入力処理手段とを具備することを特徴とする。
【００３０】
請求項６記載の発明は、上記請求項５記載の発明において、前記認識手段により前記第２のボタンの操作が認識されている場合、前記絶対座標算出手段により算出される前記絶対座標値の前記座標値保持手段への格納を禁止する格納禁止手段を更に具備することを特徴とする。
【００３１】
請求項７記載の発明は、上記請求項５記載の発明において、前記認識手段により前記第２のボタンの操作が認識されている場合、前記絶対座標算出手段による前記絶対座標値の算出を禁止する算出禁止手段を更に具備することを特徴とする。
【００３２】
請求項８記載の発明は、上記請求項６または７記載の発明において、前記認識手段により前記第２のボタンの操作が認識されなくなった後、前記第３のボタンの操作が認識された場合、前記相対座標算出手段により算出されている前記オフセット座標値を初期値「０」に戻す初期化手段を具備することを特徴とする。
【００３３】
請求項９記載の発明は、上記請求項５または８記載の発明において、前記入力ペンの前記第２のボタンを操作したまま該入力ペンを移動させ、該移動を終了した時点で前記第２のボタンを操作解除する操作に対応し、前記認識手段により前記入力ペンにおける第２のボタンの操作が認識されてから該第２のボタンの操作が認識されなくなるまでの間の前記入力ペンの移動速度を算出する移動速度算出手段を具備し、前記位置座標算出手段は、前記認識手段により前記入力ペンの第２のボタンの操作解除が認識された場合、前記認識手段により該入力ペンの第２のボタンの操作が認識された時点の該入力ペンの絶対座標値から、前記移動速度算出手段により算出された前記移動速度で該移動速度に対応する時間移動した場合の位置座標値を算出することを特徴とする。
【００３４】
請求項１０記載の発明は、所定の入力領域における入力ペンによる指示位置の入力処理を行うペン入力装置において、前記入力ペンから所定間隔毎に送出される信号送出フレームの所定のタイミングフレームにより受信した信号に基づき該入力ペンの前記入力領域の座標軸における２次元または３次元の絶対座標値を算出する絶対座標算出手段と、前記入力ペンから前記信号送出フレームの該入力ペンに設けられる特定のボタンに対応するタイミングフレームにより受信した信号に基づき、当該特定のボタンの操作状況を認識する認識手段と、前記認識手段により前記特定のボタンの操作が認識されてから該特定のボタンの操作が認識されなくなるまでの間の前記入力ペンの移動速度を算出する移動速度算出手段と、前記認識手段により前記入力ペンの特定のボタンの操作解除が認識された場合、前記認識手段により該入力ペンの特定のボタンの操作が認識された時点の該入力ペンの絶対座標値から、前記移動速度算出手段により算出された前記移動速度で該移動速度に対応する時間移動した場合の位置座標値を算出する位置座標算出手段と、前記位置座標算出手段により算出された前記位置座標値に基づき前記入力領域における前記入力ペンの指示位置の入力処理を行う入力処理手段とを具備することを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明に係わるペン入力装置は、入力ペンに設けられた超音波送信手段から送出される超音波の送信タイミングとこの超音波送信手段から送出される超音波を受信する超音波受信手段における受信タイミングとの同期をとるように構成したうえで、超音波送信手段から超音波を送信したタイミングと超音波受信手段で上記超音波を受信したタイミングとの時間差から当該音波送信手段と超音波受信手段との間の距離を算出し、更にこの超音波送信手段／受信手段間の距離を用いて上記入力ペンの位置座標を演算して例えばパソコンのディスプレイ等の所定の入力領域における上記入力ペンによる指示位置を例えばカーソル等を用いて入力する超音波位置検出機構を前提とするものである。
【００３７】
特に、本発明では、上記超音波位置検出機構において、入力ペンの特定操作を認識する手段を有し、この認識手段により例えば特定操作１が認識された場合、この時に入力ペンから送信された超音波の受信信号に基づき算出される絶対座標位置に対して上記特定操作１に対応する演算処理を施すことにより、上記入力ペンの指示位置を絶対座標入力から相対座標入力に切り替える相対座標入力機能を付加している。
【００３８】
この相対座標入力機能によれば、例えば、ペン入力装置の入力面への情報表示によるプレゼンテーションにおいて、操作者が自ら移動することなく、手元で入力ペンの特定操作１を行うだけで上記入力面上の所望位置を指し示すことができ、入力面として極めて大型のディスプレイ装置を用いる場合等におけるプレゼンテーションの円滑化に極めて有用なものとなる。
【００３９】
また、本発明においては、上記認識手段により特定操作２が認識された場合、この時に入力ペンから送信された超音波の受信信号に基づき算出される絶対座標位置に対して、それ以後、上記位置算出を行わないか若しくは算出位置を格納することを取り止めることにより、入力ペンにて上記特定操作２が行われた位置を指示位置として固定する機能を付加している。
【００４０】
この機能によれば、手元の入力ペンにおいて、上記特定操作２を行うことにより、それ以後、当該入力ペンの指示位置を入力面上で固定でき、例えば、上述したプレゼンテーションにおいて、目的とするオブジェクトを固定的に指し示すといった運用に極めて有用である。
【００４１】
また、本発明においては、上記認識手段により特定操作３が認識された場合、上記特定操作１に対応する演算により算出若しくは格納されている座標値を「０」にクリアする機能を付加している。
【００４２】
この機能によれば、上記特定操作１に伴い、相対座標位置と実際のスタイラスペンの位置とが不一致となっている状態において、上記特定操作３を行うことにより、相対座標位置と実際のスタイラスペンの位置とを素早く一致させることができ、上記特定操作１に依らない通常の絶対座標入力機能の運用を妨げることのない相対座標入力機能を実現できる。
【００４３】
更に、本発明においては、特定操作４として、入力ペンの移動状態そのものを認識する手段を設け、該認識手段により上記特定操作４が認識された場合には、当該入力ペンの移動条件に対応した演算処理を施すことにより、入力ペンの移動に対応した相対座標入力を実現する機能を付加している。
【００４４】
この機能によれば、上記特定操作１を行う代わりに、入力ペン本体を動かすことによって上記特定操作１と同様の相対座標入力を行うことができ、上述したプレゼンテーションにおいて、入力面として用いられる大型のディスプレイ装置上で当該入力ペンの指示位置を更に効率的に移動させることが可能となる。
【００４５】
以下、本発明に係わるペン入力装置の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本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装置の一実施の形態の概略構成をブロック図で示したものである。この情報処理装置は、入力ペン（以下、これをスタイラスペンという）１を用いて表示部５０の表示画面上で指示された指示位置に対応する画像を表示部５０の表示画面上に表示するものである。
【００４６】
この実施の形態において、スタイラスペン１に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送信手段が設けられており、この超音波送信手段から送出される超音波に基づき表示部５０の表示画面上における指示位置を検出してこの指示位置に対応する画像を表示部５０の表示画面上に表示する。
【００４７】
すなわち、本実施の形態に係わる情報処理装置はスタイラスペン１から発生された超音波を受信する２個の超音波受信素子３１ａ、３１ｂ、この２個の超音波受信素子３１ａ、３１ｂの受信出力を処理する超音波受信部３０、この超音波受信部３０の処理結果に基づきスタイラスペン１による指示位置を演算してこの指示位置に対応する画像の表示部５０における表示制御を行う演算処理部４０を具備して構成される。
【００４８】
この実施の形態に係わる情報処理装置の全体構成は図２に示す如くである。操作者は、ペンホルダ３４で同期化されたスタイラスペン（超音波送出器）１を用いて入力領域（表示部５０として用いられるＤisplay装置の表示領域）にて、操作を行う。この時、超音波受信部３０において、スタイラスペン１から送出された超音波の送／受信タイミングからスタイラスペン１と超音波センサ（超音波受信素子）３１ａ，３１ｂ，…までの距離が算出され、演算処理部４０としてのＣomputerへ入力される。Ｃomputerは、超音波受信部３０から受け取った距離値からＤisplay装置の表示領域におけるスタイラスペン１の２次元または３次元位置を算出し、そのデータを基にアプリケーション上の処理を行う。
【００４９】
図３は、本実施の形態に係わる情報処理装置の外観構造の具体例を示したものであり、表示部５０としてのＣＲＴディスプレイの表示画面に対して所定の位置関係で２個の超音波受信素子３１ａ、３１ｂが配設されており、また図１及び図２にて開示した超音波受信部３０および演算処理部４０はこの情報処理装置本体１００内に内蔵されている。
【００５０】
また、表示部５０の表示画面の近傍には、スタイラスペン１の不使用時にこのスタイラスペン１を収容するためのペンホルダ３４が設けられている。ここで、スタイラスペン１はコードレスのスタイラスペンとして構成され、このスタイラスペン１の駆動電源はこのスタイラスペン１に内蔵された二次電池が用いられており、上記ペンホルダ３４はこの二次電池を充電するためのアダプタとしての機能も有している。
【００５１】
まず、この実施の形態における２個の超音波受信素子３１ａ、３１ｂの受信出力に基づき表示部５０の表示画面上に対するスタイラスペン１による指示位置の検出原理を説明する。
【００５２】
図４は、表示部５０の表示画面に対して所定の位置関係で配設された２個の超音波受信素子３１ａ、３１ｂとスタイラスペン１による指示位置の関係を示したものである。今、この２個の超音波受信素子３１ａ、３１ｂに固定された２次元座標系Ｘ−Ｙを考え、この表示部５０の表示画面の横方向の長さをＷとする。
【００５３】
ここで、超音波受信素子３１ａは、この２次元座標系Ｘ−Ｙの原点（０、０）に配設されており、超音波受信素子３１ｂは、この２次元座標系Ｘ−ＹのＹ軸上の点（０、Ｗ）に配設されているとする。
【００５４】
また、スタイラスペン１による指示位置が、この２次元座標系Ｘ−Ｙ上の点（ｘ、ｙ）であるとするとし、超音波受信素子３１ａから点（ｘ、ｙ）までの距離をａ、超音波受信素子３１ｂから点（ｘ、ｙ）までの距離をｂとすると、
ａ2＝ｘ2＋ｙ2 …（１）
ｂ2＝（Ｗ−ｘ）2＋ｙ2 …（２）
の関係が成立する。この式（１）〜（２）からｘ、ｙについて解くと
ｘ＝（ａ2−ｂ2＋Ｗ）／２Ｗ …（３）
ｙ＝±ＳＱＲＴ［ａ2−｛（ａ2−ｂ2＋Ｗ2）／２Ｗ｝2］…（４）
ただし、ＳＱＲＴ（Ａ）はＡの平方根を示す。
【００５５】
となる。ここで、Ｗは既知の値であるので、超音波受信素子３１ａから点（ｘ、ｙ）までの距離ａ、超音波受信素子３１ｂから点（ｘ、ｙ）までの距離ｂが分かれば、２個の超音波受信素子３１ａ、３１ｂに固定された２次元座標系Ｘ−Ｙ上におけるスタイラスペン１による指示位置（ｘ、ｙ）を求めることができる。
【００５６】
この実施の形態においては、超音波受信素子３１ａからスタイラスペン１による指示位置（ｘ、ｙ）までの距離ａ、超音波受信素子３１ｂからスタイラスペン１による指示位置（ｘ、ｙ）までの距離ｂを、スタイラスペン１の先端から出力される超音波を用いて検出する。
【００５７】
具体的には、この距離ａ、距離ｂの検出は、スタイラスペン１の先端から出力される超音波が超音波受信素子３１ａ、３１ｂで検出されるまでの時間Ｔａ、Ｔｂを検出することにより行われる。
【００５８】
すなわち、スタイラスペン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を検出することにより上記距離ａ、距離ｂは
ａ＝Ｃ×Ｔａ …（５）
ｂ＝Ｃ×Ｔｂ …（６）
により求めることができる。
【００５９】
このスタイラスペン１の先端から出力される超音波が超音波受信素子３１ａ、３１ｂで検出されるまでの時間Ｔａ、Ｔｂ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。
【００６０】
図５は、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。この実施の形態では、スタイラスペン１の不使用時にこのスタイラスペン１を収納するペンホルダ３４が設けられており、このペンホルダ３４には、後に詳述するように、スタイラスペン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。
【００６１】
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スタイラスペン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。
【００６２】
また、スタイラスペン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基本クロック生成回路（後に説明するオシレータ１３）が設けられており、この基本クロック生成回路は、スタイラスペン１がペンホルダ３４に収納された時に、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、スタイラスペン１をペンホルダ３４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図６（ａ）に示すような基本クロックを計数し、図６（ｂ）に示すようにその計数値が一定の値になる毎にスタイラスペン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。
【００６３】
すなわち、スタイラスペン１をペンホルダ３４に収納すると、スタイラスペン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、スタイラスペン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。
【００６４】
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のリセット端子に加えられ、カウンタ３２１、３２２はこの同期信号に同期してクリアされる。
【００６５】
また、カウンタ３２１、３２２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の計数停止を制御する制御入力端子には、スタイラスペン１の先端から出力される超音波を受信した時に超音波受信素子３１ａ、３１ｂ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。
【００６６】
すなわち、カウンタ３２１、３２２は、スタイラスペン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の計数値は、スタイラスペン１の先端から出力される超音波が超音波受信素子３１ａ、３１ｂで検出するまでの時間Ｔａ、Ｔｂに対応するものになる。
【００６７】
図７は、このカウンタ３２１、３２２による時間Ｔａ、Ｔｂの検出動作をタイミングチャートで示したものである。すなわち、スタイラスペン１の図示しない基本クロック生成回路は図７（ａ）に示す基本クロックを生成し、図７（ｂ）に示す同期信号の立上がりに同期してスタイラスペン１の先端から超音波を出力するための図７（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スタイラスペン１の超音波発信手段を駆動するための図７（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スタイラスペン１の超音波発信手段が駆動され、スタイラスペン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。
【００６８】
このスタイラスペン１の先端から出力された超音波は超音波受信素子３１ａ、３１ｂで受信され、超音波受信素子３１ａ、３１ｂからはこの超音波の受信に対応して図７（ｅ）に示すような受信クロックが出力される。
【００６９】
そこで、カウンタ３２１、３２２では、図７（ｂ）に示す同期信号の立上がりタイミングから図７（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を図７（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。
【００７０】
このカウンタ３２１、３２２で計数されたスタイラスペン１の先端から出力される超音波が超音波受信素子３１ａ、３１ｂで検出するまでの時間Ｔａ、Ｔｂは、受信時間保持回路３２５、３２６でそれぞれ保持され、図１に示した通信部３３を介して演算処理部４０に伝送される。
【００７１】
演算処理部４０は、通信部３３を介して伝送される上記時間Ｔａ、Ｔｂを受取り、この時間Ｔａ、Ｔｂに基づきスタイラスペン１により表示部５０の画面上で指示された指示位置を演算する。
【００７２】
この演算においては、まず、前述した式（５）〜（６）に基づき、スタイラスペン１から超音波受信素子３１ａ、３１ｂまでの距離ａ、ｂを算出する。そして、この算出した距離ａ、ｂおよび前述した式（３）〜（４）に基づき、超音波受信素子３１ａ、３１ｂに固定された２次元座標系Ｘ−Ｙ上におけるスタイラスペン１による指示位置（ｘ、ｙ）を算出する。そして、この算出したスタイラスペン１による指示位置（ｘ、ｙ）に基づき表示部５０における表示制御を行う。
【００７３】
次に、図１に示したスタイラスペン１、超音波受信部３０及び演算処理部４０の具体的詳細構成について説明する。
【００７４】
この実施の形態に係わる装置で用いるスタイラスペン１の外観構造は例えば図８に示す如くの形態から成る。このスタイラスペン１は、内部に超音波送信手段を有するとともに、第１ボタン１４ａ〜第７ボタン１４ｇの７つのボタンを有している。ここで、第１ボタン１４ａは、例えばこのスタイラスペン１を用いて描画を行う際に操作されるものである。また、第２ボタン１４ｂ〜第７ボタン１４ｇは以下に述べるような当該スタイラスペン１の特定操作との対応付けがなされており、それぞれ対応する特定操作を行う場合に押下される。
【００７５】
図９は、このスタイラスペン１の内部回路構成を示したものである。同図からも分かるように、このスタイラスペン１は、該スタイラスペン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送出器駆動信号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を具備している。
【００７６】
送信タイミング制御部１１には、更に、図８に示した第１ボタン１４ａ〜第７ボタン１４ｇから成るボタン１４の出力及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スタイラスペン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が設けられている。
【００７７】
図１０は、図１に示した超音波受信部３０及び演算処理部４０の具体的構成を示したものである。同図において、超音波受信部３０は、受信処理部３２、通信部３３から構成される。
【００７８】
ここで、超音波受信部３０は図１に示した超音波受信素子３１ａ、３１ｂから構成される受信センサ部３１からの超音波受信出力を入力処理する。受信処理部３２は、アンプ部６０、受信タイミング制御部７０、ローカル演算部７５から成り、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が設けられている。
【００７９】
ここで、カウンタ、レジスタ７１は、図５に示したカウンタ３２１、３２２、及び受信時間保持回路３２５、３２６に対応し、オシレータ７３は基本クロックを生成する図５に示した基本クロック生成回路３２４に対応する。
【００８０】
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５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。
【００８１】
また、ローカル演算部７５は、受信タイミング制御部７０からの入力データに基づきスタイラスペン１の絶対位置座標を算出すると共に、後述するスタイラスペン１の特定操作１〜４がなされた場合は、上記絶対位置座標に対して当該特定操作１〜４に対応する演算処理を施すことにより、絶対位置座標から相対位置座標への変換処理を行う。
【００８２】
また、通信部３３は、ＳＣＣ（シリアル通信制御部）３３１及びＲＳ２３２Ｃインタフェースを駆動するための２３２Ｃドライバ３３２を有する。また、図１０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、スタイラスペン１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や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。
【００８３】
ところで、本実施の形態に係わる装置では、図８に示す如く、第１ボタン１４ａ〜１４ｇの７つのボタンを有するスタイラスペン１を用いることから、超音波受信側におけるこれら７つのボタンの押下状況の認識を実現するために、これら各ボタンに対応した超音波送出フレームを設ける必要がある。
【００８４】
図１１は、本実施の形態の装置におけるスタイラスペン１の超音波送信タイミングを示すタイミングチャートである。同図からも分かるように、このスタイラスペン１ではそれぞれ８回の超音波送信タイミング（◇数字１〜８で示す。以下、フレーム＃１〜＃８という）を１単位として交互に超音波を送出する。
【００８５】
すなわち、図１１に示すように、このスタイラスペン１は、８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８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、このスタイラスペン１の位置に対応して表示部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、このスタイラスペン１で第１ボタン１４ａが押された時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、このスタイラスペン１で第２ボタン１４ｂが押された時のみ超音波を送出する。同様に、４回目〜回目の超音波送信タイミングにおいては、このスタイラスペン１で第３ボタン１４ｃ〜第７ボタン１４ｇが押された時のみそれぞれ超音波を送出する。
【００８６】
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９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。
【００８７】
図１１に示したスタイラスペン１側の超音波送信タイミングに対し、超音波受信部３０の受信タイミング制御部７０におけるシーケンサ７２では、上記超音波送信タイミング（各フレーム＃１〜＃８）に同期して超音波受信素子３１ａ，３１ｂで受信した受信信号の処理を行い、ローカル演算部７５では当該スタイラスペン１の位置を算出する。
【００８８】
ここで、上記各フレーム＃１〜＃８は、前述の如くに同期化の図られた超音波送信側（スタイラスペン１）と超音波受信側（超音波受信部３０）とで同一の意味付けがなされている。これにより、超音波受信部３０のシーケンサ７２では、フレーム＃１での受信信号に応じてスタイラスペン１における超音波受信素子３１ａ，３１ｂとの間の距離を算出し得ると同時に、フレーム＃２〜＃８での受信信号に応じてこのスタイラスペン１における第１〜第７の各ボタン１４ａ〜１４ｇの押下状況を認識できる。ここで算出された距離及び認識されたボタン押下状況は、該受信タイミング制御部７０からローカル演算部７５へと送信される。
【００８９】
図１２は、受信タイミング制御部７０からローカル演算部７５に送信されるデータの構造の一例を示す図である。このデータは３バイトから構成され、第１バイト〔同図（ａ）〕はスタイラスペン１に実装された各ボタン１４の押下状態を示している。第２バイト〔同図（ｂ）〕は、超音波受信部３０における超音波受信素子３１ａからスタイラスペン１までの距離すなわち図４における距離ａを示す値である。第３バイト〔同図（ｃ）〕は、超音波受信部３０における超音波受信素子３１ｂからスタイラスペン１までの距離すなわち図４における距離ｂを示す値である。
【００９０】
第２，３バイトの値は、図５における基本クロック生成回路３２４にて作られた基本クロックが、スタイラスペン１から超音波が送出され、超音波受信素子３１ａ，３１ｂにてそれぞれ受信されるまでカウンタ３２１，３２２でカウントされた数をそれぞれ示している。
【００９１】
ローカル演算部７５は、このカウント値を用い、例えば上記基本クロックが１ＭＨzの時、１クロック時間は１ｕsecであり第２，３バイトの１bit が超音波が１ｕsec 間で空気中を伝播する距離（0.344mm）であることを利用して、各超音波受信素子３１ａ，３１ｂとスタイラスペン１との距離を算出する。更に、この算出された各超音波受信素子３１ａ，３１ｂとスタイラスペン１の距離を用いて、入力面（図４参照）上に設定された座標軸におけるスタイラスペン１の座標を算出する。この算出方法は上述した通りである。
【００９２】
更に、ローカル演算部７５により算出された上記座標値は通信部３３を通じてＰＣ（図１では、演算処理部４０に相当）に送られ、ＰＣではその入力座標値に基づき表示画面５０の対応する座標位置に、スタイラスペン１により指示された位置を、カーソル等を用いて表示する。
【００９３】
本実施の形態に係わる装置において、上述の如くの運用の途中で、カーソルの指示位置を絶対座標入力から相対座標入力に切り替えたいとする要求があった場合、操作者は、スタイラスペン１において特定操作１を行う。この特定操作１としては、例えば、スタイラスペン１（図８参照）に設けられた十字ボタン（第４ボタン１４ｄ〜第７ボタン１４ｇ）の押下操作を想定する。
【００９４】
これにより、例えば、スタイラスペン１に設けられる十字ボタン（第４ボタン１４ｄ〜第７ボタン１４ｇ）のうち、第４ボタン１４ｄを押下すると、当該第４ボタン１４ｄの形状によって示される方向にカーソルを相対移動でき、同様に、第５ボタン１４ｅ，第６ボタン１４ｆ，第７ボタン１４ｇを押下すると、これら各ボタンの形状によって示される方向にカーソルを相対移動できる。
【００９５】
この絶対座標／相対座標切り替え制御は、ローカル演算部７５において、受信タイミング制御部７０から送られてくるデータ（図１２参照）中の第１バイト〔図１２（ａ）〕の内容に基づきスタイラスペン１の各ボタン１４の押下状態を上記特定操作１と対応付けて各々認識し、この認識結果に従って、絶対座標上での指示位置を相対座標上での指示位置に変換する演算処理により実現できる。
【００９６】
以下、このローカル演算部７５における絶対／相対座標演算処理について詳しく説明していく。本発明装置では、上述したスタイラスペン１の十字ボタン操作すなわち特定操作１に対応した絶対／相対座標切り替え入力を実現するために、超音波受信部３０（図１０参照）におけるローカル演算部７５のメモリ７５２内に、図１３に示す如く、受信タイミング制御部７０から送られてくるデータ（図１２参照）中の第２バイト、第３バイトの距離データを基に算出されたスタイラスペン１の絶対座標値（Ｘpre，Ｙpre）に対するオフセット座標値（Ｘoffset，Ｙoffset）が、上記十字ボタン１４ｄ〜１４ｇの各ボタンに対応して予め格納されている。具体例として、第４ボタン１４ｄ〜第７ボタン１４ｇに対するオフセット座標値（Ｘoffset，Ｙoffset）は、それぞれ以下の値を持っている。
【００９７】
第４ボタン（１４ｄ） Ｙoffset＝Ｙoffset−10； …… （７）
第５ボタン（１４ｅ） Ｘoffset＝Ｘoffset＋10； …… （８）
第６ボタン（１４ｆ） Ｘoffset＝Ｘoffset−10； …… （９）
第７ボタン（１４ｇ） Ｙoffset＝Ｙoffset＋10； …… （１０）
ローカル演算部７５では、受信タイミング制御部７０から送られてくるデータをメモリ７５２に格納した後、このデータ中の第１バイトからこの時の第４ボタン１４ｄ〜第７ボタン１４ｇの押下状況を認識すると共に、第２〜３バイトで示される距離データを用いてスタイラスペン１の絶対座標（Ｘpre ，Ｙpre ）を算出してメモリ７５２に保持した後、この絶対座標（Ｘpre ，Ｙpre ）に対して、上記押下の認識された各ボタン（１４ｄ〜１４ｇ）毎に当該ボタンに対応するオフセット座標値を用いて以下のような演算を施す。
【００９８】
Ｘ＝Ｘpre＋Ｘoffset； …… （１１）
Ｙ＝Ｙpre＋Ｙoffset； …… （１２）
ここで生成されたＸ，Ｙは、上位処理系に引き渡され、カーソル表示制御等に使用される。なお、Ｘoffset，Ｙoffsetの初期値は０である。
【００９９】
以下、この十字ボタン操作に関する絶対／相対座標切り替え制御について具体的な例を挙げながら詳しく説明する。今、本発明装置の表示画面５０上に図１４に示す如くのＸ，Ｙ座標系を想定し、このＸ，Ｙ座標系において、スタイラスペンが図１５に示す位置Ｘ（Ｘ0,Ｙ0）にあったものとする。この状態において、Ｘoffset，Ｙoffsetは初期値のまま「０」であるので、この位置Ｘの座標値はそのまま上位の処理系に引き渡される。
【０１００】
その後、操作者がスタイラスペン１の第４ボタン１４ｄを押下した場合、この第４ボタン１４ｄの押下を示す情報が受信タイミング制御部７０からローカル演算部７５に送られ、ローカル演算部７５は上記受信情報に基づき第４ボタン１４ｄの押下を認識すると、上記位置Ｘの座標値（Ｘ0,Ｙ0）に対して当該特定操作１（第４ボタンの押下）に対応する以下の演算を行い、相対座標値（Ｘ2，Ｙ2）を求める。
【０１０１】
Ｙoffset＝Ｙoffset−10;
Ｘ2＝Ｘ0;
Ｙ2＝Ｙ0＋Ｙoffset;
この時、Ｙoffsetは「-10」であるので、Ｙ2＝Ｙ0−10;である。
【０１０２】
この結果、図１５に示すカーソルの表示位置は、第４ボタン押下前の座標（Ｘ0 ，Ｙ0 ）から第４ボタン押下後には（Ｘ2 ，Ｙ2 ）の位置に移動する。つまり、この場合における演算「Ｘ2＝Ｘ0;Ｙ2＝Ｙ0-10;」の性質上、カーソルはＹ軸の負方向に向かって値「10」だけ移動したことになる。これ以後、スタイラスペン１がどこに移動しても、カーソルの表示はスタイラスペンのＹ座標から値「10」を減じた値のＹ座標位置に表示されることになる。
【０１０３】
更に、スタイラスペンが図１５に示す座標値（Ｘ2 ，Ｙ2 ）の位置にある状態で、操作者がスタイラスペン１の第５ボタン１４ｅを押下したものとする。この時、ローカル演算部７５では、上記座標値（Ｘ2,Ｙ2）に対して当該特定操作１（第５ボタンの押下）に対応する以下の演算が行われ、相対座標値（Ｘ3，Ｙ3）が求められる。
【０１０４】
Ｘoffset＝Ｘoffset＋10;
Ｘ3＝Ｘ2＋Ｘoffset;
Ｙ3＝Ｙ2;
この結果、カーソルの最初の位置（Ｘ0 ，Ｙ0 ）から見た場合にＸoffset，Ｙoffsetはそれぞれ＋10，-10 の値を取ることになる。よって、この時のカーソル表示座標値（Ｘ3，Ｙ3）は、図１５に示す座標系上の下記の値を持つ座標位置（Ｘ3 ，Ｙ3 ）に表示される。
【０１０５】
Ｘ3＝Ｘ0＋10;
Ｙ3＝Ｙ0−10;
以上の実施の形態は、絶対座標入力装置において相対的な座標入力を行うための演算をローカル演算部７５で行う例であるが、この演算を行う場所を特に限定する必要はない。要は、操作者が絶対入力／相対入力の切替えを意識せずに、自然な操作性（ユーザーインタフェース）を維持したまま相対座標入力を実現できれば良く、上記演算場所は任意に設ければ良い。
【０１０６】
ところで、上記特定操作１（十字ボタン押下）による相対的な座標入力インタフェースにおいては、十字ボタンに関する特定操作１において、十字ボタン押下後、スタイラスペン１の移動に追従してカーソルが常に移動することになる。しかしながら、例えば、プレゼンテーションに際して、カーソルをあるオブジェクトが指し示す位置に固定したいといった運用状況も考えられる。
【０１０７】
かかる運用に対処するため、本発明では、特定操作２を検出し、この特定操作２がなされた場合は、スタイラスペン１の移動に追従してカーソルが移動しないようにする機能を付加している。
【０１０８】
以下、この付加機能の実施の形態について説明する。この実施の形態において、特定操作２は、スタイラスペン１（図８参照）の第２ボタン１４ｂの押下であるものとする。スタイラスペン１の第２ボタン１４ｂが押下されると、図１２に示すデータ中の第１バイト内の対応するbitが１となり、図１０における受信タイミング制御部３０からローカル演算部７５に引き渡される。ローカル演算部７５のＣＰＵ７５１は、引き渡された第１バイトから第２ボタン１４ｂの押下を認識する。以後、ＣＰＵ７５１は受信タイミング制御部７０から上記データを引き渡されたとしても、該データ中の第２，第３バイトに基づき座標値（Ｘpre，Ｙpre）の算出を行わないようにするか、若しくは、算出を行ったとしても対応するメモリ領域（図１３参照）に格納することを取り止めるべく制御する。
【０１０９】
これにより、上記第２ボタン１４ｂの押下（特定操作２）がなされた後、基本的にはスタイラスペン１がどのように移動したとしても、その動きに追従してカーソルの表示が移動することはなく、一定の場所すなわち第２ボタン１４ｂが押下された時点で表示されていた座標位置に固定表示されることになる。
【０１１０】
かかる機能を用いることにより、カーソルの表示を固定位置に止めておきたい場合、例えば、図１６に示すように、プレゼンテーションにおいて、説明者が画面に表示されたあるオブジェクトをカーソルにてポイントして、そのオブジェクトが現在説明されている旨を受講者に強調して知らしめるような場合において利用することができる。
【０１１１】
なお、この第２ボタン１４ｂの押下は上述した第４ボタン１４ｄ〜第７ボタン１４ｇの押下操作、すなわち特定操作１に基づくＸoffset，Ｙoffsetの演算処理には影響を与えない。従って、第２ボタン１４ｂの押下時に、第４ボタン１４ｄ〜第７ボタン１４ｇを押下した場合にはこれら第４ボタン１４ｄ〜第７ボタン１４ｇの各々に対応した既に説明したような演算が行われ、結果として、カーソルの表示位置を変化させることができる。
【０１１２】
この機能を用いることにより、本格的な相対座標入力機能を実現できる。以下に、当該機能に利用されるアプリケーションについて２つの例を示す。
【０１１３】
例１；プレゼンテーション等において、カーソルを説明したいオブジェクトに移動させたい場合。
【０１１４】
例えば、位置検出機構の入力面が７０インチクラスのディスプレイ（リア方式のプロジェクタ等）の場合、仮に上述した相対座標入力機能を用いなかったとすれば、カーソルの移動や文字／図形の描画入力を行う際に、スタイラスペン１を説明したいオブジェクト位置まで移動させなければならない。
【０１１５】
しかしながら、上記相対座標入力機能を用いた場合には、例えば、図１６に示すように、操作者から離れた位置に表示されている「説明したいオブジェクト」の位置までスタイラスペン１を移動させることなく、すなわち操作者が移動することなしに、カーソルを移動させ説明を行うことが可能となる。この操作はスタイラスペン１とカーソル位置が離れているにも拘わらず、両者が相対的に移動するので、操作性に関して何等問題はない。また、更なる効果として、操作者がディスプレイの前面に体を移動させる必要がないため、受講者にとってディスプレイに表示された内容が遮られるようなこともなくなる。
【０１１６】
単なるカーソルの移動以外にも、文字／図形の描画入力時にも同じような効果が期待できる。例えば、図１７に示したように、画面右上の位置に描画入力を行いたい場合、まず上述した相対座標入力機能を利用することにより、スタイラスペン１の位置とカーソルの表示位置を相対的に移動させ、カーソルを希望の位置に置く。次に、カーソルの位置や動きを見ながら、操作者は手元の操作しやすい場所にいながら描画入力を行う。これにより、相対的なカーソル移動機能の効果と同様、操作者はスタイラスペン１をわざわざ離れた位置（描画を行いたい位置）に移動させることなく、希望の描画処理を実現できる。この場合も、操作性に何等問題はなく、操作者は円滑に描画入力を行うことができる。
【０１１７】
上記付加機能による本発明の更なる効果として、操作者は、スタイラスペン１の第４ボタン１４ｄ〜第７ボタン１４ｇのみに用いてカーソルを相対移動させたい場合、このスタイラスペン１を同一位置座標に固定する必要が無いという点があげられる。
【０１１８】
すなわち、もし、スタイラスペン１の移動に伴い、座標値（Ｘpre，Ｙpre）の値を変化させるものとした場合には、スタイラスペン１のちょっとした動きに対しても、カーソルはそれに応じて移動してしまうことにあるが、本発明の位置算出／格納停止機能を用いることによって、スタイラスペン１の第２ボタン１４ｂを押下した状態で更に第４ボタン１４ｄ〜第７ボタン１４ｇを押下した場合でも、このスタイラスペン１の動きにとらわれることなく、カーソルの相対移動を行うことができる。
【０１１９】
例２；ディスプレイ（入力面）内にバーチャルリアリティ空間が設けられ、その空間の中をスタイラスペン１を用いて操作する場合。
【０１２０】
どのような入力装置においても、操作者が入力を行う領域はサイズ的に有限であり、この入力領域を大きなサイズとして実装するのは操作性に問題を生じることになる。例えば、高さ３ｍ、幅１０ｍといったような入力領域を設けたとして、一般のビジネスアプリケーションにおいては、およそ実用的に使用できない。
【０１２１】
しかしながら、コンピュータの表示画面に表示できる空間はほぼ無限大の広がりを持つ。例えば、バーチャルリアリティ空間においてそのようなアプリケーションが見受けられせる。このような状況下では、入力領域と操作空間とを１対１にマッピングすることに無理があるのは言うまでもない。
【０１２２】
こうした現状にあって、本発明の算出／格納停止機能を用いることにより、操作者は相対座標と絶対座標入力の切替えを意識することなしに、上記の如く無限大に広がる操作領域に対して自然に入力操作を行うことができる。
【０１２３】
次に、上述したアプリケーションの運用を実現するための制御機能について説明する。今、図１８に示す如く、ディスプレイ装置と一体化された入力面が設置されており、当初、スタイラスペン１は図示する位置にあるものとする。次に、操作者は、図１８における入力面上右上に位置する丸オブジェクト位置にカーソルを移動させたい場合、スタイラスペン１の第２ボタン１４ｂを押下した状態で、第４ボタン１４ｄ及び第５ボタン１４ｅを同時に若しくは交互に押してカーソルを相対移動させる。
【０１２４】
その結果、カーソルは、図１９に示すように、入力面右上に移動していく。この移動は、図１５を参照して既に述べた制御により実現されるものである。この時、図１８に示す状態から、操作者が、入力面に向かって左に動きながら、上記のように第２ボタン１４ｂを押下した状態で、第４ボタン１４ｄ及び第５ボタン１４ｅを同時に若しくは交互に押した場合でも、図２０に示す如く、カーソルは図１９に示す状況と全く同様に動作することになる。この機能は、上述した「第２ボタンの押下時には、座標値（Ｘpre，Ｙpre）の算出を行わないか、算出結果の格納を取りやめる」という制御により実現される。かかる運用を想定した場合、スタイラスペン１の第２ボタンはラッチ付のものを使用することが望ましい。
【０１２５】
これに対して、操作者が、第２ボタン１４ｂを押下せずに、入力面に向かって左側に移動しながら第４ボタン１４ｄ及び第５ボタン１４ｅを前述の操作と全く同様に行った場合、上述した「第２ボタン押下時には、座標値（Ｘpre，Ｙpre）の算出を行わないか、算出結果の格納を取りやめる」という制御が起動しないことにより、カーソルの移動は、図２１に示すように、操作者の移動、すなわちスタイラスペン１の移動の影響を受けることになる。
【０１２６】
このように、本発明では、操作者が自らの動きに追従したスタイラスペンの動きと無関係に第４ボタン１４ｄ〜第７ボタン１４ｇにてカーソル位置の操作を行えるばかりでなく、自らの動きにあわせてカーソルを動かしながら第４ボタン１４ｄ〜第７ボタン１４ｇにてカーソル位置の操作を行なうこともできる。
【０１２７】
次に、あるアプリケーション上において、図２２に示すように、ディスプレイ装置に富士山の一部分が表示されているものとする。このアプリケーションはいわゆるバーチャルリアリティ空間を表示するもので、富士山周辺の風景をカーソルを画面端に移動させることにより、その方向に対する風景をスクロールして表示でき、必要があればその上から描画入力が行えるものとする。
【０１２８】
ここで、操作者が富士山の向かって右側の裾野の部分に描画入力する必要に迫られたものとする。この場合、本発明のカーソル相対移動機能を用いることによって、操作者は、直接ディスプレイ装置に向かって右側に移動することなく上記描画入力が行える。
【０１２９】
この描画入力を実現するためには、まず、操作者はスタイラスペン１の第５ボタン１４ｅを押下し続ける。この時、上述した方法により第５ボタン１４ｅの押下を認識したローカル演算部７５において、上記式（１１），式（１２），式（８）を用いて、当該第５ボタン１４ｅに対応した相対座標の演算処理が連続的に行われ、この演算により算出された座標値に基づく表示制御によって、上記第５ボタン押下後、ある時間が経過すると、カーソルは図２３における図示位置すなわちディスプレイ右端の位置に移動する。
【０１３０】
図２３に示す状態から更に第５ボタン１４ｅを押下し続けると、上記アプリケーションの機能により、図２４に示すように、表示画面が向かって左側にスクロールしていく。操作者は、この機能を利用して、希望の位置まで画面のスクロールを続け、例えば、図２５に示す如く、富士山の向かって右側の裾野の部分が現れた位置までスクロールしたのを確認した時点で、第５ボタン１４ｅの押下を取り止める。これにより、画面のスクロールが停止し、この状態で、操作者は、描画ボタンを押下しながら、希望していた富士山の向かって右側の裾野の部分に描画入力を行うことが可能となる。
【０１３１】
この場合の描画操作において、操作者は、富士山の向かって右側の裾野が表示されている場所まで移動する必要はなく、自分の前の入力面に対して描画操作を行えば良いことになる。このような操作を絶対座標系の入力装置を用いて実現しようとした場合、従来であれば、操作者が入力面に向かって右端にまで移動する必要があったが、本発明でこうした移動を行うことなく円滑な操作が行える。
【０１３２】
ところで、上述したカーソルの相対移動操作実行後は、実際のスタイラスペン１の位置とカーソルの表示位置がずれてしまう。よって、それ以後の操作において、スタイラスペン１の位置とカーソル位置を合わせる機能が要求される。この機能について、以下に説明する。
【０１３３】
上記実施の形態では、スタイラスペン１の第２ボタン１４ｂが押下されると、それ以後、ローカル演算部７５のＣＰＵ７５１は、受信タイミング制御部７０からデータ（図１２参照）を引き渡されたとしても、座標値（Ｘpre，Ｙpre）の算出を行わない、若しくは算出を行ったとしてもメモリ７５２の対応するメモリ領域に格納することを取り止め、その後、第２ボタン１４ｂの押下が解除されると、上記座標値（Ｘpre，Ｙpre）の算出とメモリ７５２へのストアを再開する。
【０１３４】
ここで、例えば図２０において、操作者が、第２ボタン１４ｂを押下し、かつ第４ボタン１４ｄと第５ボタン１４ｅを使用して、カーソルを画面右上の丸オブジェクトまで相対移動操作を行った時点で第２ボタン１４ｂの押下を止めた後のスタイラスペン１の位置とカーソル位置との整合について考える。なお、第２ボタン１４ｂの押下の取り止め操作の一例としては、第２ボタン１４ｂにラッチ機構を実装しておき、押下状態の第２ボタン１４ｂを再度押し、押下状態をオフにする操作が考えられる。
【０１３５】
この操作がなされた場合、ローカル演算部７５のＣＰＵ７５１は、受信タイミング制御部７０から送られてくるデータ（図１２参照）を受け取り、第２ボタン１４ｂのオフ状態を認識する。これ以後、ＣＰＵ７５１は、座標値（Ｘpre，Ｙpre）の算出と該算出値のメモリ７５２へのストア処理を再開する。この処理の再開により、カーソルは、スタイラスペン１の移動に追従して移動を開始する。
【０１３６】
次に、操作者は、スタイラスペン１の第３ボタン１４ｃを押下する。以後、この第３ボタン１４ｃの操作を特定操作３という。この特定操作３がなされると、ローカル演算部７５のＣＰＵ７５１は、この時に受信タイミング制御部７０から入力するデータを用いて第３ボタン１４ｃの押下を認識し、メモリ７５２（図１３参照）内に第４ボタン１４ｄ〜第７ボタン１４ｇが押下される毎に設定されるオフセット座標値（Ｘoffset，Ｙoffset）を「０」に設定する。カーソルの表示位置に対してＸpre，Ｙpre，Ｘoffset，Ｙoffsetが与える影響は既に述べた通りであり、上述の如く、Ｘoffset，Ｙoffsetを「０」に設定した結果、カーソルの表示位置とスタイラスペン１の位置とが一致するようになる。このように、本実施の形態において、第３ボタン１４ｃは、カーソル相対移動機能解除時のオフセット座標値（Ｘoffset，Ｙoffset）の「０」クリアボタンとして機能する。
【０１３７】
次に、スタイラスペン１（図８参照）に設けられた十字ボタン（第４ボタン１４ｄ〜第７ボタン１４ｇ）を用いずに、スタイラスペン１そのものを移動させることで、上記十字ボタン押下操作時と同等の相対座標入力を実現する場合について説明する。この実施の形態は、
・スタイラスペン１の動きに対応してその動く方向にカーソルを移動（飛ばす）させる
ものであり、具体的に、このカーソルの移動（相対座標入力）は、スタイラスペン１の第２のボタン１４ｂを押下し、その後に当該第２ボタン１４ｂの押下を解除する操作により実現される。以後、この第２ボタン１４ｂの押下継続操作を特定操作４と呼ぶものとする。
【０１３８】
以下、この特定操作４に基づく相対座標入力について、２次元座標系を例にとって説明する。今、図２６において、操作者が、スタイラスペン１の第２ボタンを押下したものとする。この時、カーソルは同図に示すスタイラスペン先に位置している。次に、操作者が、第２ボタン１４ｂを押したままで、スタイラスペン１を持った右手を、図２７に示すように、入力面に向かって左から右に動かしたものとし、更に、右手の移動すなわちスタイラスペン１の移動を終えると同時に第２ボタン１４ｂの押下を解除したものとする。上記操作によって、カーソルは、第２ボタン１４ｂの押下が解除されるまで図２６に示した位置に止まり、第２ボタン１４ｂの押下解除後、後述する演算処理を経てこの演算結果に対応した位置まで飛ばされる。
【０１３９】
この特定操作４によるカーソルの移動制御について以下に説明する。この場合におけるカーソルの移動制御のパラメータとしては、スタイラスペン１の移動距離と移動速度が用いられる。このうち、スタイラスペン１の移動距離は以下の如くに算出できる。
【０１４０】
今、図２７におけるスタイラスペン１の移動開始位置Ａの座標を（Ｘ0，Ｙ0）とし、移動終了位置Ｂの座標を（Ｘ1，Ｙ1）とすれば、上記第２ボタン押下継続中における当該スタイラスペン１の移動距離は、
ＳＱＲＴ［（Ｘ1−Ｘ0）2＋（Ｙ1−Ｙ0）2］
となる。なお、ＳＱＲＴは引数の平方根を計算する関数である。
【０１４１】
また、上記特操作４がなされた場合におけるスタイラスペン１の移動時間ｈは、該スタイラスペン１の超音波送出シーケンスに照らして、以下の方法により算出できる。すなわち、本発明に係わるスタイラスペン１からは、図１１に示すシーケンスに従って超音波が送出され、特に、第２ボタン１４ｂが押下された際には、８回の超音波送信タイミング（◇数字１〜８で示す。以下、フレーム＃１〜＃８という）中のフレーム＃３において超音波が送出される。
【０１４２】
一方、受信タイミング制御部７０は上記フレーム＃３にて受信された超音波に基づき、図１２における第１バイトの第２ボタン対応エリアが「押下状態」という内容のデータをローカル演算部７５に対して出力する。これにより、ローカル演算部７５のＣＰＵ７５１では受信タイミング制御部７０からの入力データの第１バイト中の第２ボタン対応エリアの内容に基づき第２ボタン１４ｂの押下を認識できる。
【０１４３】
その後、操作者は第２ボタン１４ｂを押下したままスタイラスペン１を移動させることから、フレーム＃１〜＃８を１ブロックとする上記シーケンスが繰り返され、これに伴って次々に発生するフレーム＃３のタイミングで基本的に超音波が連続受信される。実際の運用では、障害物等の存在により超音波が受信されない場合があるが、ここでは説明を簡単にする為、上記現象がないものとする。
【０１４４】
その後、操作者は希望する場所までスタイラスペン１を移動させ終えると、第２ボタン１４ｂの押下を解除する。これに起因して、それまで超音波を受信し続けたフレーム＃３において超音波が受信されなくなる。
【０１４５】
従って、ローカル演算部７５のＣＰＵ７５１では、上記フレーム＃３に対応する入力データを監視することによって、上記特定操作４の開始に伴い初めて超音波を受信した時間から超音波を受信しなくなった時間までの時間間隔を計測できる。具体的に、ＣＰＵ７５１では、各回のフレーム＃３で、受信タイミング制御部７０から入力されるデータ中の第２ボタンの押下状態を示す情報を監視しながら、押下状態が確認されている期間をタイマなどを用いて計時する。なお、この場合において、受信タイミング制御部７０でボタン押下を認識し、その後にローカル演算部７５のＣＰＵ７５１でボタン押下を認識するまでの時間は、操作者がスタイラスペン１を移動させる時間と比較して無視できるものとする。
【０１４６】
上述したローカル演算部７５のＣＰＵ７５１の演算処理によって、特定操作４により初めて超音波が受信されてからこの超音波が受信されなくなるまでの期間、すなわち、操作者が、図２７においてスタイラスペン１を位置Ａから位置Ｂまで移動させるのに要した時間ｈを算出できる。
【０１４７】
このように、図２７において、スタイラスペン１が位置Ａから位置Ｂまで移動操作された時のスタイラスペン１の移動距離Ｍ及び移動時間Ｈは、それぞれ、
Ｍ＝ＳＱＲＴ［Ｘ1−Ｘ0）2＋（Ｙ1−Ｙ0）2 ］
Ｈ＝ｈ
として求めることができる。
【０１４８】
本実施の形態では、座標Ａ（Ｘ0，Ｙ0）及び座標Ｂ（Ｘ1，Ｙ1）を踏まえたうえで、上記２つのパラメータ（ＭとＨ）のいずれか１つまたは両方を用いて、上記十字ボタンを用いた相対座標入力と同様の機能を実現するものである。
【０１４９】
この相対座標入力の一例として、上記２つのパラメータの両方を用いて、操作者がスタイラスペン１を移動させた時の移動速度（ｖ）を算出し、この移動速度（ｖ）を用いてカーソルの相対移動処理を行う方法が考えられる。
【０１５０】
この場合において、スタイラスペン１の移動速度（ｖ）は、上述した２つのパラメータ（ＭとＨ）から下式により算出できる。
【０１５１】
ｖ＝｛ＳＱＲＴ［（Ｘ1−Ｘ0）2＋（Ｙ1−Ｙ0）2］｝／ｈ …（１３）
更に、この場合において、例えば、操作者が行ったスタイラスペン１の移動方向に対して、同一の移動速度ｖでかつこの移動速度ｖに対応する（ｋ）秒間で移動する位置までカーソルを移動させという方法が考えられる。この場合には、上記特定操作として、スタイラスペン１を目的の方向に早く動かせば動かす程、カーソルをより遠くの位置まで飛ばすことができ、例えば、大画面を用いたプレゼンテーションにおいて、操作者から離れた場所をカーソルで指し示すといった場合の操作性を格段に向上させることができる。
【０１５２】
以下、このカーソル移動制御の具体例について述べる。このカーソル移動制御において、カーソルの相対動作処理を以下のように定義する。
【０１５３】
・操作者が行ったスタイラスペン１の移動方向に対して、同一速度ｖにてｋ秒間で移動する位置にカーソルを移動させる。
【０１５４】
また、この場合における移動時間ｋの具体値としては、以下の条件を予め設定しておく。
【０１５５】
・算出した移動速度ｖが０以上〜0.1ｍ／sec未満の範囲にある場合はｋ＝１、移動速度ｖが0.1以上〜１ｍ／sec未満の範囲にある場合はｋ＝２、移動速度ｖが１ｍ／sec以上の場合はｋ＝３。
【０１５６】
更に、この場合におけるスタイラスペン１の移動は、図２８に示す入力面に対して同図に示す位置Ａから位置Ｂの如まで移動されたものとする。ここで、これら入力面の解像度，移動位置及び移動時間の具体値は以下の値とする。
【０１５７】
・入力解像度は、1024×768
・サイズは、同じく1024mm×768mm
・位置Ａ座標及び位置Ｂ座標は、それぞれ（100，230）、（140，200）
・操作者が位置Ａから位置Ｂへスタイラスペン１を移動させた時間ｈは0.5sec
であるものとする。
【０１５８】
上記条件でスタイラスペン１が移動操作された場合、この場合におけるスタイラスペン１の移動距離ｍは50mmであるから、この時のスタイラスペン１の移動速度ｖは、上記式（１３）から、ｖ＝0.1m/secとなる。故に、ｋは２となる。よって、カーソルの相対移動は、位置Ａから位置Ｂへの方向に対して速度0.1m/secにて位置Ａから２秒間移動させた場所への移動となる。具体的には、この時のカーソル移動後の位置は、図２９に示す如く、座標（260，110）の位置となる。
【０１５９】
上述したスタイラスペン１の移動に対するカーソルの相対移動量の重みは、Ｈ／ＷのディップスイッチやＳ／Ｗの設定等により設定することが可能である。
【０１６０】
なお、上記実施の形態では、図４における表示部５０としてリアプロジェクタディスプレイを想定しているが、本発明のペン入力装置はこのリアプロジェクタディスプレイを用いた情報処理装置に限定されず、例えば、図３０に示すような表示部５０としてフロントプロジェクタディスプレイを用いた情報処理装置にも同様に適用することができる。
【０１６１】
また、本発明のペン入力装置は、上記大型のディスプレイを用いた情報処理装置以外にも、図３１に示すようなＣＲＴディスプレイを有するディスクトップ型のコンピュータまたは図３２に示すようなＬＣＤディスプレイを有するノート型のコンピュータを用いた情報処理装置にも同様に適用することができる。
【０１６２】
また、上記実施の形態においては、スタイラスペン１の位置を２次元的に検出する構成について示したが、本発明はスタイラスペン１の位置を３次元的に検出することもできる。更に、本発明は、超音波方式以外の例えば感圧／静電／電磁誘導／赤外線等の各方式のペン入力装置においても実施でき、また、シングルペンを用いる場合のみならず、マルチペンの入力装置にも適用可能である。
【０１６３】
更に、上記実施の形態では、超音波受信部３０と演算処理部４０（ＰＣ）との通信インタフェースとしてＲＳ２３２Ｃインタフェースを用いているが、本発明においては、当該ＲＳ２３２Ｃインタフェース以外の通信インタフェースについても同様に適用できることはいうまでもない。
【０１６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、入力ペンから所定間隔毎に送出される信号送出フレームの所定のタイミングフレームにより受信した信号に基づき該入力ペンの入力領域の座標軸における２次元または３次元の絶対座標値を算出すると共に、入力ペンの第１のボタンの操作が認識される毎に、該第１のボタンに対応して予め設定されているオフセット座標値を累積加算して相対座標値を算出し、絶対座標値が算出される毎に、該絶対座標値に相対座標値を加算して得られる位置座標値に基づき上記入力領域における入力ペンの指示位置の入力処理を行う構成を有する。
【０１６５】
かかる構成によれば、入力領域（入力面）として極めて大型のディスプレイ装置等を用いたプレゼンテーションにおいて、操作者は、入力ペンを入力面上の所望の位置まで直接持っていき、その際に算出される絶対座標に基づき入力指示（描画等）を行なう操作と、この状態から、操作者自ら移動することなく、手元で入力ペンの第１のボタンを操作することにより、引き続き、該入力面上の操作者から離れた所望の位置（絶対座標値に、第１のボタンの操作を行なう毎にオフセット座標値を累積加算して算出される相対座標値を加算して得られる位置座標値に相当する位置）を指し示したり描画する操作とを併用してプレゼンテーションを円滑に進めることができる。
【０１６６】
また、本発明によれば、入力ペンから所定間隔毎に送出される信号送出フレームの所定のタイミングフレームにより受信した信号に基づき該入力ペンの入力領域の座標軸における２次元または３次元の絶対座標値を算出する一方、入力ペンの特定のボタンの操作が認識されてから該特定のボタンの操作が認識されなくなるまでの間の入力ペンの移動速度を算出し、入力ペンの特定のボタンの操作解除が認識された場合には、該入力ペンの特定のボタンの操作が認識された時点の該入力ペンの絶対座標値から、上記移動速度で該移動速度に対応する時間移動した場合の位置座標値を算出し、該位置座標値に基づき上記入力領域における入力ペンの指示位置の入力処理を行う構成を有する。
【０１６７】
かかる構成によれば、入力ペンにおける特定のボタンを操作したまま、該入力ペンを適宜な速度で適宜で移動させることで、特定のボタンの操作を止めた（解除した）後、入力ペンによって、特定のボタンの操作開始時点の絶対位置座標に対して該入力ペンの移動速度で該移動速度に対応した時間移動させた場合の位置座標値に対応する位置を指示することができ、入力領域（入力面）として極めて大型のディスプレイ装置等を用いたプレゼンテーションにおいて、操作者は、手元で入力ペンの特定のボタンの操作を行ない、入力ペンの動きに対応してその動く方向にカーソルを飛ばすことで、操作者自ら移動することなく、該入力面上の操作者から離れた（手が届かない）所望位置を指し示したり描画する作業を容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるペン入力装置を適用した情報処理装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】図１に示した情報処理装置全体の概略構成を示す図。
【図３】図１に示した情報処理装置の外観構造の一例を示す斜視図。
【図４】図１に示した表示部の表示画面に対して所定の位置関係で配設された２個の超音波受信素子とスタイラスペンによる指示位置の関係を示す図。
【図５】図１に示した超音波受信部の受信処理部の機能構成を示すブロック図。
【図６】 図５に示したスタイラスペンにおける基本クロックと超音波送出タイミングとの関係を示すフローチャート。
【図７】 図５に示したカウンタによる超音波受信時間の検出動作を示すタイミングチャート。
【図８】図１に示した情報処理装置で用いるスタイラスペンの外観構成図。
【図９】図１に示した情報処理装置で用いるスタイラスペンの内部回路構成を示すブロック図。
【図１０】図１に示した超音波受信部及び演算処理部の機能構成を示すブロック図。
【図１１】図１に示した情報処理装置で用いるスタイラス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１２】図１０に示した受信タイミング制御部からの出力データのデータ形式の一例を示す図。
【図１３】 図１０に示した受信処理部におけるローカル演算部の概略構成図。
【図１４】図１における表示画面５０上に想定されるＸ，Ｙ座標系を示す図。
【図１５】 図１４における座標系上でのスタイラスペンの特定操作に基づく相対座標入力の原理を説明するための図。
【図１６】スタイラスペンの特定操作に基づく相対座標入力の具体例１を示す図。
【図１７】 スタイラスペンの特定操作に基づく相対座標入力の具体例２を示す図。
【図１８】スタイラスペンの特定操作に基づく相対座標入力の具体例３を示す図。
【図１９】スタイラスペンの特定操作に基づく相対座標入力の具体例４を示す図。
【図２０】スタイラスペンの特定操作に基づく相対座標入力の具体例５を示す図。
【図２１】スタイラスペンの特定操作に基づく相対座標入力の具体例６を示す図。
【図２２】 スタイラスペンの特定操作に基づく相対座標入力の具体例７を示す図。
【図２３】 スタイラスペンの特定操作に基づく相対座標入力の具体例８を示す図。
【図２４】 スタイラスペンの特定操作に基づく相対座標入力の具体例９を示す図。
【図２５】 スタイラスペンの特定操作に基づく相対座標入力の具体例１０を示す図。
【図２６】 スタイラスペン本体の移動に基づく相対座標入力の開始時の状態図。
【図２７】 スタイラスペン本体の移動に基づく相対座標入力の完了時の状態図。
【図２８】 図２７における相対座標入力の具体例を示す図。
【図２９】図２８における相対座標入力後のカーソル移動状態を示す図。
【図３０】表示部としてフロントプロジェクタディスプレイを用いた本発明の他の実施の形態を示す図。
【図３１】表示部としてＣＲＴディスプレイを有するディスクトップ型コンピュータを用いた本発明の更に他の実施の形態を示す図。
【図３２】表示部としてＬＣＤディスプレイを有するノート型コンピュータを用いた本発明の別の実施の形態を示す図。
【符号の説明】
１…スタイラスペン、１１…送信タイミング制御部、１２…シーケンサ、１３…オシレータ、１４…ボタン、１４ａ…第１ボタン、１４ｂ…第２ボタン、１４ｃ…第３ボタン、１４ｄ…第４ボタン、１４ｅ…第５ボタン、１４ｆ…第６ボタン、１４ｇ…第７ボタン、１５…アンプ部、１６…オペアンプ、１７…送出部、１８…超音波送出器、３０…超音波受信部、３１…受信センサ部、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ…超音波受信素子、３２…受信処理部、６０…アンプ部、６１…オペアンプ、７０…受信タイミング制御部、７１…カウンタ、レジスタ、７２…シーケンサ、７３…オシレータ、７５…ローカル演算部、７５１…ＣＰＵ、７５２…メモリ、３２１，３２２…カウンタ、３２４…基本クロック生成回路、３２５，３２６…受信時間保持回路、３３…通信部、３３１…ＳＣＣ（シリアル通信制御部）、３３２…２３２Ｃドライバ、３４…ペンホルダ、３５…同期回路、４０…演算処理部、４１…通信部、４２…演算部、４３…判別部、４４…表示制御部、５０…表示部
Claims (10)
- 所定の入力領域における入力ペンによる指示位置の入力処理を行うペン入力装置において、
前記入力ペンから所定間隔毎に送出される信号送出フレームの所定のタイミングフレームにより受信した信号に基づき該入力ペンの前記入力領域の座標軸における２次元または３次元の絶対座標値を算出する絶対座標算出手段と、
前記入力ペンから前記信号送出フレームの該入力ペンに設けられる第１のボタンに対応するタイミングフレームにより受信した信号に基づき該第１のボタンの操作状況を認識する第１の認識手段と、
前記第１の認識手段により前記第１のボタンの操作が認識される毎に、該第１のボタンに対応して予め設定されているオフセット座標値を累積加算して相対座標値を算出する相対座標算出手段と、
前記絶対座標算出手段により前記絶対座標値が算出される毎に、該算出された絶対座標値に、前記相対座標算出手段により算出された相対座標値を加算して位置座標値を算出する位置座標算出手段と、
前記位置座標算出手段により算出された前記位置座標値に基づき前記入力領域における前記入力ペンの指示位置の入力処理を行う入力処理手段と
を具備することを特徴とするペン入力装置。 - 前記絶対座標算出手段により順次算出された絶対座標値と、前記相対座標算出手段により順次算出された相対座標値を保持する座標値保持手段と、
前記入力ペンから前記信号送出フレームの該入力ペンに設けられる第２のボタンに対応するタイミングフレームにより受信した信号に基づき該第２のボタンの操作状況を認識する第２の認識手段と、
前記第２の認識手段により前記第２のボタンの操作が認識されている場合、前記絶対座標算出手段により算出される前記絶対座標値の前記座標値保持手段への格納を禁止する格納禁止手段と
を更に具備し、
前記位置座標算出手段は、前記座標値保持手段に保持されている前記絶対座標値と前記相対座標値とに基づき前記位置座標値を算出する
ことを特徴とする請求項１記載のペン入力装置。 - 前記絶対座標算出手段により順次算出された絶対座標値と、前記相対座標算出手段により順次算出された相対座標値を保持する座標値保持手段と、
前記入力ペンから前記信号送出フレームの該入力ペンに設けられる第２のボタンに対応するタイミングフレームにより受信した信号に基づき該第２のボタンの操作状況を認識する第２の認識手段と、
前記第２の認識手段により前記第２のボタンの操作が認識されている場合、前記絶対座標算出手段による前記絶対座標値の算出を禁止する算出禁止手段と
を更に具備し、
前記位置座標算出手段は、前記座標値保持手段に保持されている前記絶対座標値と前記相対座標値とに基づき前記位置座標値を算出する
ことを特徴とする請求項１記載のペン入力装置。 - 前記入力ペンから前記信号送出フレームの該入力ペンに設けられた第３のボタンに対応するタイミングフレームにより受信した信号に基づき該第３のボタンの操作状況を認識する第３の認識手段と、
前記第２の認識手段により前記第２のボタンの操作が認識されなくなった後、前記第３の認識手段により前記第３のボタンの操作が認識された場合、前記相対座標算出手段により算出されている前記オフセット座標値を初期値「０」に戻す初期化手段と
を具備することを特徴とする請求項２または３記載のペン入力装置。 - 所定の入力領域における入力ペンによる指示位置の入力処理を行うペン入力装置において、
前記入力ペンから所定間隔毎に送出される信号送出フレームの所定のタイミングフレームにより受信した信号に基づき該入力ペンの前記入力領域の座標軸における２次元または３次元の絶対座標値を算出する絶対座標算出手段と、
前記入力ペンから前記信号送出フレームの該入力ペンに設けられる第１乃至第３のボタンにそれぞれ対応するタイミングフレームにより受信した信号に基づき、当該第１乃至第３の各ボタンの操作状況を認識する認識手段と、
前記認識手段により前記第１のボタンの操作が認識される毎に、該第１のボタンに対応して予め設定されたオフセット座標値を累積加算して相対座標値を算出する相対座標算出手段と、
前記絶対座標算出手段により順次算出された絶対座標値と、前記相対座標算出手段により順次算出された相対座標値を保持する座標値保持手段と、
前記絶対座標算出手段により前記絶対座標値が算出され、前記座標値保持手段に格納される毎に、該座標値保持手段により保持される絶対座標値に、該座標値保持手段に保持されている相対座標値を加算して位置座標値を算出する位置座標算出手段と、
前記位置座標算出手段により算出された前記位置座標値に基づき前記入力領域における前記入力ペンの指示位置の入力処理を行う入力処理手段と
を具備することを特徴とするペン入力装置。 - 前記認識手段により前記第２のボタンの操作が認識されている場合、前記絶対座標算出手段により算出される前記絶対座標値の前記座標値保持手段への格納を禁止する格納禁止手段
を更に具備することを特徴とする請求項５記載のペン入力装置。 - 前記認識手段により前記第２のボタンの操作が認識されている場合、前記絶対座標算出手段による前記絶対座標値の算出を禁止する算出禁止手段
を更に具備することを特徴とする請求項５記載のペン入力装置。 - 前記認識手段により前記第２のボタンの操作が認識されなくなった後、前記第３のボタンの操作が認識された場合、前記相対座標算出手段により算出されている前記オフセット座標値を初期値「０」に戻す初期化手段
を具備することを特徴とする請求項６または７記載のペン入力装置。 - 前記入力ペンの前記第２のボタンを操作したまま該入力ペンを移動させ、該移動を終了した時点で前記第２のボタンを操作解除する操作に対応し、前記認識手段により前記入力ペンにおける第２のボタンの操作が認識されてから該第２のボタンの操作が認識されなくなるまでの間の前記入力ペンの移動速度を算出する移動速度算出手段
を具備し、
前記位置座標算出手段は、
前記認識手段により前記入力ペンの第２のボタンの操作解除が認識された場合、前記認識手段により該入力ペンの第２のボタンの操作が認識された時点の該入力ペンの絶対座標値から、前記移動速度算出手段により算出された前記移動速度で該移動速度に対応する時間移動した場合の位置座標値を算出する
ことを特徴とする請求項５または８記載のペン入力装置。 - 所定の入力領域における入力ペンによる指示位置の入力処理を行うペン入力装置において、
前記入力ペンから所定間隔毎に送出される信号送出フレームの所定のタイミングフレームにより受信した信号に基づき該入力ペンの前記入力領域の座標軸における２次元または３次元の絶対座標値を算出する絶対座標算出手段と、
前記入力ペンから前記信号送出フレームの該入力ペンに設けられる特定のボタンに対応するタイミングフレームにより受信した信号に基づき、当該特定のボタンの操作状況を認識する認識手段と、
前記認識手段により前記特定のボタンの操作が認識されてから該特定のボタンの操作が認識されなくなるまでの間の前記入力ペンの移動速度を算出する移動速度算出手段と、
前記認識手段により前記入力ペンの特定のボタンの操作解除が認識された場合、前記認 識手段により該入力ペンの特定のボタンの操作が認識された時点の該入力ペンの絶対座標値から、前記移動速度算出手段により算出された前記移動速度で該移動速度に対応する時間移動した場合の位置座標値を算出する位置座標算出手段と、
前記位置座標算出手段により算出された前記位置座標値に基づき前記入力領域における前記入力ペンの指示位置の入力処理を行う入力処理手段と
を具備することを特徴とするペン入力装置。
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