JP4618840B2

JP4618840B2 - 座標入力装置

Info

Publication number: JP4618840B2
Application number: JP2000043106A
Authority: JP
Inventors: 健三辻
Original assignee: 株式会社沖データ
Priority date: 2000-02-21
Filing date: 2000-02-21
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2020-02-21
Also published as: EP1128319A1; US7336262B2; JP2001236173A; US20030197692A1; US20010020936A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波の伝播を使った座標入力装置に関し、特に、手書きの文字や図形などの情報をコンピュータやプリンタなどに入力するのに好適な座標入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タブレットと呼ばれる板状入力ペンによる座標入力位置の検出方法としては、感圧方式、静電結合方式、電磁結合方式、超音波媒体伝播（表面弾性波）方式、超音波空中伝播方式等各種の方法がある。
【０００３】
超音波空中伝播方式以外のこれら従来の方法はいずれも板状の媒体にセンサーが組み込まれているので、装置が重くまた入力面の形状で装置の大きさが固定されるので携帯性等に問題があった。
【０００４】
また、超音波の空中伝播方式は記入面に制限がなく任意の面に記入できる特徴があり、実開昭６４−７３４０号公報にみられるように、同一の平面上の少なくとも３点にマイクロホンを設置して発音体からの音波を受信し、各々２点相互の受信時間差から前記発音体を含む双曲線を２本以上決定し、該双曲線の交点から発音体の位置を決定する方法（３超音波受信方式）がある。また、米国特許明細書第４，８１４，５５２号に見られるように、ペンから位置検出サンプリング毎の超音波信号と、該超音波信号の送出タイミングを知るための電磁波信号とが送信され、電磁波受信素子と２つの超音波受信器で受信し、タイミング用電磁波信号に対する超音波信号の２つの超音波受信器までの伝播遅延時間を測定し超音波の伝播速度から距離を三角法の計算により求めて、入力位置の座標値を決定する方法（２超音波受信＋電磁波方式）がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
３点超音波受信方法には、３点の設置位置精度が発音体の位置検出結果に大きく影響し、高精度化が困難であるという問題がある。また、どのマイクロホンに最初に超音波が到達するか不明であるため絶えず３点のマイクロホンで監視しなければならず、回路構成や計算が複雑となり、コストアップになる欠点があった。
【０００６】
２点超音波受信方法では、ペンの動きが速い時でも滑らかな座標検出点を得るには座標検出点のサンプリング周期を短くする必要があり、これに伴い一般にサンプリング毎に電磁波信号を送信するので電磁波信号の送信周期も短くする必要がある。電磁波信号の送信には大電力が必要であるため、ペンの消費電力が大きくなり、内蔵の電池寿命が短くなるという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、ペンの動きが速いときでも滑らかな座標検出を可能にすることにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、消費電力が小さく、従って、電池寿命を長くすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の座標入力装置は、
媒体に接触可能で、光タイミング信号及び超音波信号を送信する入力ペンと、
上記入力ペンから送信される上記光タイミング信号を受信する受光素子と、
上記入力ペンから送信される上記超音波信号を受信する第１及び第２の超音波受信器と、
上記受光素子で上記光タイミング信号が受信されてから、上記超音波受信器の各々で上記超音波信号が受信されるまでの時間を測定する時間測定手段とを備え、
上記超音波信号は、上記入力ペンが上記媒体に接触したときに出力され、かつその後所定間隔で出力されるものであり、各超音波信号は、第１所定数のパルスから成り、
上記光タイミング信号は、上記入力ペンが上記媒体に接触したときに出力され、かつその後上記所定間隔よりも長い間隔で出力されるものであり、各光タイミング信号は第２所定数のパルスから成り、
上記時間測定手段で測定された上記時間に基づいて、該測定に用いられた上記光タイミング信号が発生された時点における上記入力ペンから当該超音波受信器までの距離を求める距離計算手段と、
上記超音波受信器の各々について、上記超音波信号を受けた後、上記光タイミング信号を受けずに、その後に超音波信号を受けた場合、前に受けた超音波信号とその後に受けた超音波信号の受信時間差と、上記所定間隔から、上記入力ペンから当該超音波受信器までの距離の変化分を算出する距離変化分計算手段とをさらに備え、
上記距離計算手段は、上記距離変化分計算手段で上記第１及び第２の超音波受信器の各々について求められた距離の変化分に基づき、上記入力ペンから上記第１及び第２の超音波受信器までの距離を更新し、
上記距離計算手段で求められ又は更新された距離に基づき上記入力ペンの位置を表わす座標値を求める座標値計算手段をさらに備える。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る座標入力装置の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本実施の形態の座標入力装置の概略斜視図、図２はその上面図、図３は、座標配置図、図４は、座標入力装置の回路構成を示すブロック図、図５は、座標処理装置の信号波形図である。
【００１２】
図１および図２に示されるように、座標入力装置１は、帳票等の記入媒体２０に手書き文字を記入するための入力ペン１と、入力ペン１により記入媒体２０に手書き文字が記入される際、入力ペン１の先端近傍の軌跡の座標位置を検出する本体１１とを備える。
【００１３】
入力ペン１は、概して棒状に形成されている。本体１１は、略直方体状に形成されている。記入媒体２０および本体１１は、机上等の図示しない平面上に置かれている。記入媒体２０は奥側（図１で上側）の辺が本体１１の側面１１ａに接触ないし近接するように前記平面上に置かれている。
【００１４】
本体１１は、入力ペン１が記入媒体２０に接触してから入力ペン１が記入媒体２０から離れるまでの間、入力ペン１の座標位置を所定サンプリング周期で入力する。入力ペン１が記入媒体２０に接触することをペンダウンと言い、接触した状態をペンダウン状態と言い、入力ペン１が記入媒体２０から離れることをペンアップと言い、離れている状態をペンアップ状態という。そして、ペンダウン時からペンアップ時までの動作を１画として１筆記ストロークもしくは、単に、１ストロークという。なお、入力ペン１により入力される手書き文字は、英数字、かな漢字等の文字に限るものではなく、記号、図形等も含むものとする。
【００１５】
入力ペン１には、記入媒体２０にインクで文字を記入するためのボールペンの芯材等の筆記材２が設けられている。筆記材２は、ボールペンの芯材に限るものではなく、その使用寿命が長く、交換が容易な筆記材であればよい。なお、筆記材は設けなくても良い。入力ペン１の先端部分（筆記材２の近く）の外筒１ａの表面には、高分子材料からなるシート状の超音波発振器３が巻き付けられている。超音波発振器３は、シート状の高分子材料に限るものではなく、例えば、ＰＺＴ（ＰｂＺｒ０₃−ＰｂＴｉ０₃；ジルコンチタン酸鉛）等の強誘電体の圧電素子であればよい。超音波発振器３の近傍には、ＬＥＤ（light emitting diode）４が設けられている。
【００１６】
入力ペン１の内部には、超音波発振器３およびＬＥＤ４をそれぞれ駆動する駆動回路５と、電池６とが設けられている（図２）。入力ペン１には、筆記材２の先端が記入媒体２０等の物体上に押下されたとき、即ちペンダウン状態なったとき、これを検出する図示しないスイッチが設けられている。このスイッチによりペンダウン状態が検出されている間、駆動回路５により超音波発振器３およびＬＥＤ４が駆動される。
【００１７】
本体１１内の一端側には、円筒状の部材１２ａが垂直方向に立設され、部材１２ａの側面には、高分子材料からなるシート状の超音波受信器１３ａが巻き付けられている。本体１１内の他端側には、円筒状の部材１２ｂが垂直方向に立設され、部材１２ｂの側面には、高分子材料からなるシート状の超音波受信器１３ｂが巻き付けられている。なお、超音波受信器１３ａおよび１３ｂは、シート状の高分子材料に限るものではなく、例えば、ＰＺＴ等の強誘電体の圧電素子であればよい。超音波受信器１３ａと超音波受信器１３ｂとの間の中央付近には、受光素子１４が設けられている。図３に示すように、前記超音波受信器１３ａ、１３ｂは直線Ｐ上の点Ｒ、Ｓにあり、受信器間距離Ｋ離れている。記入面２０は前記直線Ｐを含む平面である。前記本体１１の内部には信号処理部１５があり、前記超音波受信器１３ａ、１３ｂおよび前記受光素子１４が接続されている。
【００１８】
入力ペン１内の超音波発振器３と駆動回路５とにより超音波送信器が形成されている。この実施の形態の超音波送信器は、ペンダウン状態では、周波数ｆ_Sのｐ個（ｐは整数。図５はｐ＝２の場合を示している）のパルスを持った波連（超音波パルスの列）を間欠的に、周波数ｆ_A＝［ｆ_S／ｈ］で送出する。波形で、今ｐ＝２に設定されている。
【００１９】
入力ペン１内のＬＥＤ４と駆動回路５とにより光信号送信器が形成されている。この実施の形態の光信号送信器は、ペンダウン状態では、該ストローク中は周波数ｆ_Sのｑ個（ｑは整数。図５はｑ＝２の場合を示している）のパルスを持った波連（光パルスの列）を、間欠的に、周波数ｆ_B＝［ｆ_A／ｊ］（ｊは２以上の自然数、例えば、１０）で送出する。
【００２０】
信号処理部１５は、パルス発生回路２２、受光回路２４、超音波受信回路２５ａ、２５ｂ、計数回路２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂ、３０ａ、３０ｂ、レジスタ２７ａ、２７ｂ、２９ａ、２９ｂ、３２ａ、３２ｂ、固定レジスタ２１、座標値決定部２３、変化分計算回路３１ａ、３１ｂ、及び加算器５３ａ、５３ｂを有する。
【００２１】
パルス発生回路２２は、所定の周波数Ｆ_Ｄ（例えば３ＭＨｚ）のクロックパルスを（少なくともペンダウン状態においては）連続的に発生する。受信回路２４は、受光素子１４の出力を受けて、これをパルス化し、図５（Ｅ）に示す信号を出力する。この光信号は、スタート信号Ｓとして利用される。超音波受信回路２５ａ，２５ｂは、超音波受信器１３ａ、１３ｂの出力を受けて、パルス化し、図５（Ｂ），（Ｃ）に示す超音波受信信号Ｇ_Ｒ，Ｇ_Ｌを夫々出力する。
【００２２】
計数回路２６ａ、２６ｂは、それぞれパルス発生回路２２、受光回路２４、超音波受信回路２５ａ、２５ｂの出力を受け、スタート信号Ｓとともに、超音波信号が超音波受信器３から送信されてから超音波受信器１３ａ、１３ｂで受信されるまでの時間を測定する。
【００２３】
レジスタ２７ａ、２７ｂは、上記計数（時間測定）の完了時に計数回路２６ａ、２６ｂの計数値を保持する。この後計数回路２６ａ、２６ｂはりセットされ（計数値が初期値０に戻され）計数を再開する。
【００２４】
計数回路２８ａ、２８ｂは、それぞれパルス発生回路２２、超音波受信回路２５ａ、２５ｂの出力を受け、受信回路２５ａ、２５ｂから発生される超音波パルスの列の一つのパルスから次のパルスまでの間、クロックパルスを計数する。これにより、一つのパルスから次のパルスまでの時間、即ちパルス間隔を測定する。
【００２５】
レジスタ２９ａ、２９ｂは、上記計数（時間測定）の完了時に計数回路２８ａ、２８ｂの計数値を保持する。この後計数回路２８ａ、２８ｂはりセットされ（計数値が初期値０に戻され）計数を再開する。
【００２６】
計数回路３０ａ、３０ｂは、それぞれパルス発生回路２２、超音波受信回路２５ａ、２５ｂの出力を受け、受信回路２５ａ、２５ｂにおける超音波パルスの列の発生から、次の超音波パルスの列の発生まで、即ち、超音波受信器１３ａ、１３ｂにおける一つの超音波パルスの列の受信から次の超音波パルスの列の受信までの間、クロックパルスを計数する。これにより、受信回路２５ａ、２５ｂにおける超音波パルスの列の発生から、次の超音波パルスの列の発生までの時間、即ち、受信器１３ａ、１３ｂにおける一つの超音波パルスの列の受信から、次の超音波パルスの列の受信までの時間を測定する。
【００２７】
変化分計算回路３１ａ、３１ｂは、係数乗算器５１ａ、５１ｂと、減算器５２ａ、５２ｂとを有する。
係数乗算器５１ａ、５１ｂはそれぞれレジスタ２９ａ、２９ｂの出力に定数ｈを掛ける。係数乗算器５１ａ、５１ｂの出力は、超音波発振器３における、一つの超音波パルスの列の送信から、次の超音波パルスの列の送信までの時間を表わす値である。減算器５２ａ、５２ｂはそれぞれ計数回路３０ａ、３０ｂの出力から、係数乗算器５１ａ、５１ｂの出力を差し引く。減算器５２ａ、５２ｂの出力は、入力ペンから超音波受信器１３ａ、１３ｂまでの距離の変化分を示すものであり、これが変化分計算回路３１ａ、３１ｂの出力となる。
【００２８】
レジスタ３２ａ、３２ｂは変化分計算回路３１ａ、３１ｂの出力（距離変化分）を保持する。
【００２９】
加算器５３ａ、５３ｂは、レジスタ３２a、３２ｂに保持されている値と、レジスタ２７ａ、２７ｂに保持されている値を加算する。加算結果は、レジスタ２７ａ、２７ｂに保持される。
【００３０】
固定レジスタ２１は、超音波受信器１３ａ、１３ｂ相互間の距離を表わす値（Ｎ_Kを保持している_。
座標値決定部２３は、固定レジスタ２１に保持されている値と、レジスタ２７ａ、２７ｂに保持されている値（入力ペンから超音波受信器１３ａ、１３ｂまでの距離を表わす）とに基づき三角法により、入力ペンの位置を表わす座標値（例えばｘ−ｙ座標値）を計算する。計算結果は、図示しないメモリ或いはコンピュータ等の外部装置（図示せず）に転送されて保持される。
【００３１】
以上のほか、図示した構成部材の動作を制御する制御部１６が設けられている。
【００３２】
本構成による動作原理を図４、図５などを参照して説明する。まず、前記受信器間距離Ｋの受信器間距離相当値（パルスの計数値）Ｎ_Kが次のようにしてあらかじめ計算されて図４の固定レジスタ２１に格納されている。超音波の空中伝播速度をｖとして、超音波が距離Ｋ進む時間をｔ_Kとすると、
Ｋ＝ｖｔ_K
と表わせる。一方、前記時間ｔ_Kをパルス発生回路２２の発振周波数Ｆ_Dのパルス列のパルス数Ｎ_Kで表わすと、
ｔ_K＝Ｎ_K／Ｆ_D
となり、これから前記受信器間距離相当値Ｎ_Kは
Ｎ_K＝ＫＦ_D／ｖ … （Ａ１）
と表わされる。前記（Ａ１）式で計算されたＮ_Kを使って、直線Ｐをｘ−ｙ平面上のｘ軸とし、点Ｒを原点Ｒ（０，０）、点ＳをＳ（Ｎ_K，０）とする直交座標系が前記信号処理部１５の座標値決定部２３内であらかじめ設定されている。
【００３３】
今、Ｆ_D＝３ＭＨｚ、Ｋ＝２３．１ｃｍに設定されており、超音波の伝播速度ｖを３３０ｍ／秒として前記Ｎ_Kは前記（Ａ１）式よりＮ_K＝２１００と計算されて前記固定レジスタ２１に格納されている。
【００３４】
次に前記ペン１による入力位置座標検出の動作原理を説明する。筆記ストロークを開始し、図３に示す記入面２０の点Ｑ₁に前記ペン１の筆記材２が接触すると、ペン１内のスイッチ（図示せず）が働き図４の駆動回路５が駆動され、前記超音波発振器３は超音波信号Ｕ_Sを送出し、前記ＬＥＤ４は光信号Ｅ_Sを同時に発信し、図５に示すペンダウン時点からの動作が開始される。前記超音波信号Ｕ_Sは図５（Ａ）に示すようにペンダウン時点から、該ストローク中は周波数ｆ_Sのｐパルスを持った波連ⁿｇ^m（ｍ＝１，２，…，ｊ）を周波数ｆ_A＝［ｆ_S／ｈ］で送出する波形で、今ｐ＝２に設定されている。該超音波信号Ｕ_Sは２つの超音波受信器１３ａ、１３ｂで受信され、図４の各々の超音波受信回路２５ａ，２５ｂでパルス化され図５（Ｂ），（Ｃ）に示す超音波受信信号Ｇ_R，Ｇ_Lを夫々出力する。また前記光信号Ｅ_Sは図５（Ｄ）に示すようにペンダウン時点から、該ストローク中は周波数ｆ_Sのｑパルスを持った波連ⁿｅが周波数ｆ_B＝［ｆ_A／ｊ］（ｊは２以上の自然数）で送出される波形で、ｑ＝２に設定されている。該光信号Ｅ_Sは前記受光素子１４で受光され、図４の受光回路２４で処理され図５（Ｅ）に示すスタート信号Ｓが出力される。第１スタート信号¹Ｓの出力から、前記超音波信号Ｕ_Sの第１スタートの１番目の波連¹ｇ¹による超音波受信信号¹Ｇ¹ _R，¹Ｇ¹ _Lが発生するまでの夫々の時間¹Ｔ¹ _R，¹Ｔ¹ _Lは、光の伝播時間をゼロとみなしてよいから、前記超音波発振器４から前記超音波受信器１３ａ，１３ｂまでの各々の超音波の伝播時間とみなすことができる。前記伝播時間¹Ｔ¹ _R，¹Ｔ¹ _Lは計数回路２６ａ，２６ｂで前記パルス発生回路２２からの周波数Ｆ_D＝３ＭＨｚのパルス列のパルス数¹Ｎ¹ _R，¹Ｎ¹ _Lとして計数され、レジスタ２７ａ，２７ｂに一時格納される。該パルス数¹Ｎ¹ _R，¹Ｎ¹ _Lは前記点Ｑ₁から前記超音波受信器１３ａ，１３ｂまでの距離¹Ｌ¹ _R，¹Ｌ¹ _Lに相当するので、距離相当値となり前記受信器間距離相当値Ｎ_Kと長さに対して同じ単位で表されていることになる。前記¹Ｎ¹ _R，¹Ｎ¹ _LおよびＮ_Kの３つの距離相当値に対応する線分は図３から判るように三角形を形成しているので、前記座標値決定部２３で三角法に基づいた次の（Ａ２），（Ａ３）式による計算から前記点Ｑ₁の位置がｘ−ｙ座標上の座標値Ｑ₁（ｘ₁，ｙ₁）として求められ、メモリ（図示せず）に保存されるかあるいはコンピュータ等の外部装置（図示せず）に転送される。
［¹Ｎ¹ _R］²＝［ｘ₁］²＋［ｙ₁］² …（Ａ２）
［¹Ｎ¹ _L］²＝［Ｎ_K−ｘ₁］²＋［ｙ₁］² …（Ａ３）
今、Ｆ_D＝３ＭＨｚで、¹Ｎ¹ _R＝１０００，¹Ｎ¹ _L＝１７００を計数したとすると、前記Ｎ_K＝２１００からｘ₁＝６００，ｙ₁＝８００が計算され、メモリ（図示せず）に保存されるかあるいはコンピュータ等の外部装置（図示せず）に転送される。
【００３５】
このように、光信号とともに発生される超音波信号が超音波受信器１３ａ、１３ｂで受信されるまでの時間に基づいてペンから超音波受信器１３ａ、１３ｂまでの距離を求めている。
【００３６】
続いて、前記超音波受信信号¹Ｇ¹ _R，¹Ｇ¹ _Lのパルス列から前記発振周波数ｆ_Sの１サイクルの時間¹Ｔｃ¹ _R，¹Ｔｃ¹ _Lが前記パルス発生回路２２からの周波数Ｆ_Dのパルス列のパルス数¹Ｎｃ¹ _R，¹Ｎｃ¹ _Lとして計数回路２８ａ，２８ｂで計数されレジスタ２９ａ，２９ｂに格納されて、前記計数回路２８ａ，２８ｂはリセットされる。また前記超音波受信信号¹Ｇ¹ _R，¹Ｇ¹ _Lの立ち上がりから２番目の波連¹Ｇ² _R，¹Ｇ² _Lの立ち上がり時点までの経過時間¹Ｔｓ¹ _R，¹Ｔｓ¹ _Lも前記パルス発生回路２２からの周波数Ｆ_Dのパルス列のパルス数¹Ｎｓ¹ _R，¹Ｎｓ¹ _Lとして計数回路３０ａ，３０ｂで計数されており、各々の２番目の波連¹Ｇ² _R，¹Ｇ² _Lの立ち上がり時点で、次の差分値¹Ｄ² _R，¹Ｄ² _Lが変化分計算回路３１ａ，３１ｂで計算される。
¹Ｄ² _R＝¹Ｎｓ¹ _R−ｈ×¹Ｎｃ¹ _R …（Ａ４）
¹Ｄ² _L＝¹Ｎｓ¹ _L−ｈ×¹Ｎｃ¹ _L …（Ａ５）
該¹Ｄ² _R，¹Ｄ² _Lがレジスタ３２ａ，３２ｂに格納されると共に、前記計数回路３０ａ，３０ｂはリセットされる。前記レジスタ３２ａ，３２ｂ内の¹Ｄ² _R，¹Ｄ² _Lが加算器５３ａ、５３ｂで、前記レジスタ２７ａ，２７ｂに格納されている前の値に加算され、加算結果が、レジスタ２７ａ、２７ｂに保持される。即ち、次式の¹Ｎ² _R，¹Ｎ² _Lがレジスタ２７ａ，２７ｂに格納される事になる。
¹Ｎ² _R＝¹Ｎ¹ _R＋¹Ｄ² _R …（Ａ６）
¹Ｎ² _L＝¹Ｎ¹ _L＋¹Ｄ² _L …（Ａ７）
該¹Ｎ² _R，¹Ｎ² _Lと前記Ｎ_Kの３つの値から前記点Ｑ₁の座標値を求めたと同様に点Ｑ₂の位置が座標値決定部２３で座標値Ｑ₂（ｘ₂，ｙ₂）として求められ、メモリ（図示せず）に保存されるかあるいはコンピュータ等の外部装置（図示せず）に転送される。今、前記超音波信号の周波数ｆ_Sがおおよそ５０ＫＨｚで、前記超音波の波連の送出間隔をおおよそ２０ｍｓ程度にするためにｈ＝１，０００に設定してあり、Ｆ_D＝３ＭＨｚとして、¹Ｎｃ¹ _R＝５９，¹Ｎｓ¹ _R＝５９，０２０および¹Ｎｃ¹ _L＝５９，¹Ｎｓ¹ _L＝５８，９９０を計数したとすると、¹Ｄ² _R＝２０，¹Ｄ² _L＝−１０となり、¹Ｎ² _R＝１，０２０、¹Ｎ² _L＝１，６９０が計算され、前記Ｎ_K＝２，１００との３値からＱ₂の座標値がＱ₂（６１８、８１２）と決定される。この意味を説明すると、ペンから超音波の１番目の波連が送出された時ペンの位置はＱ₁にあり、１番目の波連の発生時点からおおよそ２０ｍｓ後、周波数Ｆ_Dのパルス列のパルス数に換算するとｈ×¹Ｎｃ¹ _R＝１０００×５９＝５９，０００後に２番目の超音波の波連の発生があり、この時ペンの位置はＱ₂に移動しており、一方¹Ｎｓ¹ _R，¹Ｎｓ¹ _Lは各々の超音波受信器に１番目の波連の超音波が到達してから２番目の波連が到達するまでの時間を周波数Ｆ_Dのパルス列のパルス数に換算した値であり、Ｑ₁から各超音波受信器までの距離と、Ｑ₂から各超音波受信器までの距離との相対的な関係によって増減する。即ち、各超音波受信器に近づくときは小さくなり、遠ざかるときは大きくなる。よって、差分¹Ｄ² _R，¹Ｄ² _Lはペンが点Ｑ₁から点Ｑ₂に移動した時の各々の超音波受信器からの距離変位を示しており、¹Ｄ² _R＝２０，¹Ｄ² _L＝−１０ということは超音波受信器１３ａから離れ、超音波受信器１３ｂに近づく方向に動いたことを示している。
【００３７】
続いて、３番目の波連が到着すると前記計数回路２８ａ，２８ｂは再び計数を開始し、前記計数回路３０ａ，３０ｂはリセットされると同時に再び計数を開始し、前記Ｑ₂の座標値を求めたと同様の動作が行われ、
¹Ｄ³ _R＝¹Ｎｓ² _R−ｈ×¹Ｎｃ² _R …（Ａ８）
¹Ｄ³ _L＝¹Ｎｓ² _L−ｈ×¹Ｎｃ² _L …（Ａ９）
が計算され、次に
¹Ｎ³ _R＝¹Ｎ² _R＋¹Ｄ³ _R …（Ａ１０）
¹Ｎ³ _L＝¹Ｎ² _L＋¹Ｄ³ _L …（Ａ１１）
が求められる。このときのペンの位置をＱ₃とすると、該¹Ｎ³ _R，¹Ｎ³ _Lと前記Ｎ_KからＱ₃の座標値Ｑ₃（ｘ₃，ｙ₃）が決定される。以下同様に波連¹Ｇ^jが到達した時点では、順次
¹Ｄ^j _R＝¹Ｎｓ^(j-1) _R−ｈ×¹Ｎｃ^(j-1) _R …（Ａ１２）
¹Ｄ^j _L＝¹Ｎｓ^(j-1) _L−ｈ×¹Ｎｃ^(j-1) _L …（Ａ１３）
が計算されて、次に
¹Ｎ^j _R＝¹Ｎ^(j-1) _R＋¹Ｄ^j _R …（Ａ１４）
¹Ｎ^j _L＝¹Ｎ^(j-1) _L＋¹Ｄ^j _L …（Ａ１５）
が求められて、Ｑ_jの座標値Ｑ_j（ｘ_j，ｙ_j）が決定され、順次メモリ（図示せず）に保存されるかあるいはコンピュータ等の外部装置（図示せず）に転送される。
【００３８】
次に前記光信号の次の波連²ｅによる第２スタート信号²Ｓが出力されると、すべての計数回路および固定レジスタ２１以外のレジスタがリセットされる。この時前記超音波波連は¹ｇ^(j+1)が送出されているが、該波連¹ｇ^(j+1)を²ｇ¹と表わして、前述した¹ｇ¹の送出時の第１スタートと同じ処理により第２スタートが実行される。
【００３９】
以後同様に、前述した処理が繰り返され、この後ペンが記入面から離れるとペン内のスイッチ（図示せず）が切れ、前記駆動回路５の動作が停止し、すべての計数回路および固定レジスタ２１以外のレジスタがリセットされ、前記筆記材２が前記記入面２０に接触している間に求められた一連の座標値が１ストローク情報であることを示すストローク情報がメモリに保存されるか外部処理装置に転送される。
【００４０】
再び前記筆記材２が記入面に接触し前記ペン１内のスイッチが作動すると、前述した動作が実行され２ストローク目の座標値が決定され、外部処理装置に転送される。以後、同様な動作が繰り返される。
【００４１】
以上のように、上記の第１の実施の形態では、超音波受信器１３ａ、１３ｂにおける、超音波パルスの列の一つのパルスの受信から次のパルスの受信までの期間（パルス周期）を測定し、その測定値に、パルス周期に対する超音波パルスの列の発生周期の比（予め決められた値：ｈ）を掛けることにより、超音波発信器３における、一つの超音波パルスの列の送信から、次の超音波パルスの列の送信までの時間を求めている。
【００４２】
第１の実施の形態では、光信号の発生の周期は、超音波信号の発生の周期よりも長い（超音波信号の発生の周期に対する光信号の発生の周期の比ｊが２以上である）。光信号及び超音波信号の双方が発生されたときは、これらの信号の受信のタイミングを元に、ペンから各超音波受信器までの距離を求める。一方、超音波信号のみが発生されたときは、距離の変化分を求め、これを前回の計算で求められている距離に加算することにより変化後の距離を求める。このような変化分の計算のみで距離を更新していくと誤差が蓄積するので、時々（超音波信号の発生周期より長い周期で）光信号を発生して距離を直接求める。このような方法を採用することで、光信号の発生の頻度を減らし、電力消費を低減している。
【００４３】
また、超音波の発生を短い周期で行なうことにより、ペンの動きに高速で追従することができ、滑らかな軌跡を示す情報を得ることができる。
【００４４】
なお、上記の比ｊを大きくするほど、電力消費が小さくなる。ｊを無限大にすれば、即ち、ペンダウン時にのみ光信号を発生することとすれば、電力消費を最小にできる。
【００４５】
次に第２の実施の形態について説明する。この実施の形態の全体的構成は、第１の実施の形態と同じであり、異なる部分のみが、図６に示されている。即ち、図４の受光回路２４の代わりに、受光回路３４が、図４の計数回路２８ａ，２８ｂの代わりに計数回路３５が、図４のレジスタ２９ａ，２９ｂの代わりにレジスタ３６が設けられている。
【００４６】
上記のように、第１の実施の形態では、前記超音波受信信号ⁿＧ^m _R，ⁿＧ^m _Lのパルス列から前記発振周波数ｆ_Sの１サイクルの時間ⁿＴｃ^m _R，ⁿＴｃ^m _L（超音波発振器３における、一つの超音波パルスの列の送信から、次の超音波パルスの列の送信までの時間）を計測しているが、第２の実施の形態では前記光信号Ｅ_Sは図６の受光回路３４で処理され図５（Ｅ）に示すスタート信号と図５（Ｆ）に示す前記光信号Ｅ_Sに対応した波連ⁿＥ_Cが出力される構成であり、該波連ⁿＥ_Cから前発振周波数ｆ_Sの１サイクルの時間ⁿＴｃを計測するようにしたものである。即ち第２の実施の形態としては、前記光信号Ｅ_Sの周波数ｆ_Sの１サイクルの時間ⁿＴｃ（光信号の一つのパルスの受信から次のパルスの受信までの時間）を前記パルス発生回路２２の周波数Ｆ_Dのパルス列のパルスⁿＮｃとして計数回路３５で測定して、レジスタ３６に格納する。レジスタ３６の出力ⁿＮｃは第１の実施の形態のⁿＮｃ^m _R，ⁿＮｃ^m _Lの代わりに用いられる。即ち、レジスタ３６の出力は、係数乗算器５１ａ、５１ｂに送られ、係数ｈを掛けられ、これにより、超音波発振器３における、超音波パルスの列の送信から次の超音波パルスの列の送信までの時間（超音波パルスの列の送信周期）が求められる。
【００４７】
他の処理は第１の実施の形態と同じとした処理で座標値を求めるものである。
【００４８】
このように第２の実施の形態では、光信号の一つのパルスの受信から次のパルスの受信までの時間に係数ｈを掛けることにより、一つの超音波パルスの列の送信から次の超音波パルスの列の送信までの時間を求めている。
【００４９】
これまでは、ｐ＝２，ｑ＝２として説明してきたが、第１の実施の形態では、ｐ≧２，ｑ≧１であれば良く、第２の実施の形態ではｐ≧１，ｑ≧２，であれば良いことが容易に判る。またｈの設定については、座標値の取得サンプリング間隔であるｈ／ｆ_Sが、記入範囲内にあるペンから超音波受信器までの超音波の最大伝播時間より長い範囲で前記サンプリング間隔が所望する値になるように設定される。
【００５０】
第３の実施の形態は、第１の実施の形態のⁿＮｃ^m _R，ⁿＮｃ^m _L或いは第２の実施の形態のⁿＮｃの計測をやめて、［ｈ／ｆ_S］×Ｆ_Dを計算で求めておいて、該値をｈ×ⁿＮｃ^m _R、ｈ×ⁿＮｃ^m _L、或いはｈ×ⁿＮｃの代りに用いている。これを実現するには、第１の実施の形態の図４の回路構成から計数回路２８ａ，２８ｂ、レジスタ２９ａ，２９ｂ及び乗算器５１ａ，５１ｂを取り去り、前記［ｈ／ｆ_S］×Ｆ_Dの値を格納した固定レジスタ４０の出力を図７に示すように減算器５１ａ，５１ｂに入力することでよい。この第３の実施の形態の場合はｐ≧１，ｑ≧１で良いことは明らかである。この方法は、ペンからの超音波の波連の送出周波数（ｆ_S／ｈ）一定のあるとの前提に基づくものであり、その変動が大きいと検出精度が悪くなるが、該変動が小さい時には、ペンの消費電力も小さく、受信側の回路構成も簡単になるという効果がある。
【００５１】
上記した第１乃至第３の実施の形態においては、超音波信号が間欠的に発生されたが、以下に説明する第４乃至第７の実施の形態は超音波信号を連続的に発生させるものである。
【００５２】
図８は第４の実施の形態の回路構成を示す。この実施の形態の全体的構成は第１の実施の形態と同じであり、図４と同一の符号は同一または対応する部材を示す。
【００５３】
本実施の形態の駆動回路１０５は、第１の実施の形態の駆動回路５の代わりに用いられているものであり、この実施の形態の駆動回路１０５は、超音波発振器３に、ペンダウン状態では、周波数ｆ_Sの超音波信号を連続的に送出させる。一方、ＬＥＤ４に、ペンダウン時にのみ、単一の光パルスを持った光信号を送出させる。この光信号はスタートＥ_Rとして利用される。
【００５４】
計数回路１２６ａ、１２６ｂは、それぞれパルス発生回路２２、受光回路２４、超音波受信回路２５ａ、２５ｂの出力を受け、スタート信号ＥRが発生されてから、超音波信号が受信回路２５ａ、２５ｂから発生されるまで、クロックパルスを計数する。これにより、スタート信号ＥRとともに、超音波信号が超音波発振器３から送信されてから超音波受信器１３ａ、１３ｂで受信されるまでの時間を測定する。
【００５５】
レジスタ１２７ａ、１２７ｂは、上記計数（時間測定）の完了時に計数回路１２６ａ、１２６ｂの計数値を保持する。
【００５６】
計数回路１２８ａ、１２８ｂは、それぞれ超音波受信回路２５ａ、２５ｂの出力を受け、超音波パルスを計数する。計数回路１２９ａ、１２９ｂは、それぞれパルス発生回路２２、超音波受信回路１２５ａ、１２５ｂの出力を受け、クロックパルスを計数する。後述のように計数回路１２８ａ、１２８ｂと計数回路１２９ａ、１２９ｂは同じ期間中の計数値が出力され、後述の変化分計算回路１３１ａ、１３１ｂにおける変化分の計算に利用される。従って、ある期間にわたっての計数回路１２８ａ、１２８ｂの計数値は、超音波発振器３における送信の時間差（信号中の一つの部分（例えばｍ番目のパルス）を送出した時点から、それよりある時間だけ後の部分（例えばｍ＋ｎ番目のパルス）を送出した時点までの時間差）を表わすものとなり、その同じ期間にわたっての計数回路１２９ａ、１２９ｂの計数値は、超音波受信器１３ａ、１３ｂにおける受信の時間差（信号の上記一つの部分（ｍ番目のパルス）を受信した時点から、それよりある時間だけ後に送出された部分（ｍ＋ｎ番目のパルス）を受信した時点までの時間差）を表わすものとなる。（但し、計数しているパルスの周波数が、一方（計数回路１２９ａ、１２９ｂ）はＦ_Dであり他方（計数回路１２８ａ、１２８ｂ）はｆ_Sであるためこの点を考慮にいれる必要がある。）
レジスタ１３０ａ、１３０ｂは、上記計数（時間測定）の完了時に計数回路１２９ａ、１２９ｂの計数値を保持する。この後計数回路１２９ａ、１２９ｂはりセットされ（計数値が初期値０に戻され）計数を再開する。
【００５７】
変化分計算回路１３１ａ、１３１ｂは、係数乗算器１３４ａ、１３４ｂと、減算器１３５ａ、１３５ｂとを有する。
【００５８】
係数乗算器１３４ａ、１３４ｂはそれぞれ計数回路１２８ａ、１２８ｂの出力に定数Ｆ_D/ｆ_Sを掛ける。これは上記のように、計数回路１２８ａ、１２８ｂと計数回路１２９ａ、１２９ｂとで計数しているパルスの周波数が異なることを考慮したものである。係数乗算器１３４ａ、１３４ｂの出力は、超音波発振器３における送信の時間差を、超音波受信器１３ａ、１３ｂにおける受信の時間差と同じ単位で表わしたものとなる。
【００５９】
減算器１３５ａ、１３５ｂはそれぞれ、係数乗算器１３４ａ、１３４ｂの出力から、レジスタ１３０ａ、１３０ｂの出力を差し引く。減算器１３５ａ、１３５ｂの出力は、入力ペンから超音波受信器１３ａ、１３ｂまでの距離の変化分を示すものであり、これが変化分計算回路１３１ａ、１３１ｂの出力となる。
【００６０】
レジスタ１３２ａ、１３２ｂは変化分計算回路１３１ａ、１３１ｂの出力（距離変化分）を保持する。
【００６１】
変化分比較回路１３３は、レジスタ１３２ａ、１３２ｂに保持されている変化分につき後述の（Ｂ６）、（Ｂ７）式に示す比較を行なって、所定の条件を満たしているかどうかの判定を行なう。
【００６２】
加算器１３６ａ、１３６ｂは、上記変化分比較回路１３３における判定の結果、所定の条件が満たされていると判断されたとき、レジスタ１３２a、１３２ｂに保持されている値と、レジスタ１２７ａ、１２７ｂに保持されている値を加算する。加算結果は、レジスタ１２７ａ、１２７ｂに保持される。
【００６３】
座標値決定部２３は、固定レジスタ２１に保持されている値と、レジスタ１２７ａ、１２７ｂに保持されている値（入力ペンから超音波受信器１３ａ、１３ｂまでの距離を表わす）とに基づき三角法により、入力ペンの位置を表わす座標値（例えばｘ−ｙ座標値）を計算する。計算結果は、図示しないメモリ或いはコンピュータ等の外部装置（図示せず）に転送されて保持される。
【００６４】
以下、第４の実施の形態の動作を、図９、図１０を参照して説明する。図９に示すように記入面２０の点Ｑ₀に前記ペン１の筆記材２が接触すると、ペン１内のスイッチ（図示せず）により、図８に示す駆動回路１０５が駆動され、前記超音波発振器３は超音波信号Ｕ_Sを、前記ＬＥＤ４は光信号Ｅ_Sを同時に発信し、図１０に示すペンダウン１時点からの動作が開始される。前記超音波信号Ｕ_Sは図１０（Ｃ）に示すように前記筆記材２が記入面に接触している間、即ち筆記のストローク中は周波数ｆ_Sで連続発振しており、該超音波信号Ｕ_Sは２つの超音波受信器１３ａ，１３ｂで受信され、各々の超音波受信回路２５ａ，２５ｂでパルス化され図１０（Ｄ），（Ｅ）に示す超音波受信信号Ｕ_R，Ｕ_Lが夫々出力される。前記光信号Ｅ_Sは筆記ストローク毎に前記超音波発振器の発振周波数ｆ_Sのｐ（ｐは自然数）倍の周波数のｑパルスを持つ１つの波連をストロークの始めにのみ送信する信号で、図１０（Ａ）にはｐ＝１，ｑ＝１である波連の例を示している。該光信号Ｅ_Sは前記受光素子１４で受光され、図８の受光回路２４でパルス化され、図１０（Ｂ）に示すようにペンダウンを表わすスタート信号Ｅ_Rが出力される。第１ストロークの前記受光信号Ｅ_Rの出力から前記超音波受信信号Ｕ_R，Ｕ_Lの発生までの夫々の時間¹ｔ_R0，¹ｔ_L0は、光の伝播時間ゼロとみなしてよいから、前記超音波発振器４から前記超音波受信器１３ａ，１３ｂまでの超音波の伝播時間とみなせる。前記伝播時間¹ｔ_R0，¹ｔ_L0は計数回路１２６ａ，１２６ｂで前記パルス発生回路２２からの周波数Ｆ_D＝３ＭＨｚのパルス列のパルス数Ｎ⁰ _R，Ｎ⁰ _Lとして計数され、該パルス数Ｎ_R ⁰，Ｎ_L ⁰は前記点Ｑ₀から前記超音波受信器１３ａ，１３ｂまでの各々の距離Ｌ_R0，Ｌ_L0に相当し、距離相当値としてレジスタ１２７ａ，１２７ｂに一時格納される。前記距離相当値Ｎ⁰ _R，Ｎ⁰ _Lは前記受信器間距離相当値Ｎ_Kと長さに対して同じ単位で表されていることになり、前記Ｎ⁰ _R，Ｎ⁰ _LおよびＮ_Kの３つの距離相当値に対応する線分は図９から判るように三角形を形成しているので、前記座標値決定部２３で三角法に基づいた次の（Ｂ２），（Ｂ３）式による計算から前記点Ｑ₀の位置がｘ−ｙ座標上の座標値Ｑ₀（ｘ₀，ｙ₀）として求められ、メモリ（図示せず）に保存されるかあるいはコンピュータ等の外部装置（図示せず）に転送される。
［Ｎ⁰ _R］²＝［ｘ₀］²＋［ｙ₀］² …（Ｂ２）
［Ｎ⁰ _L］²＝［Ｎ_K−ｘ₀］²＋［ｙ₀］² …（Ｂ３）
今、Ｆ_D＝３ＭＨｚで、Ｎ⁰ _R＝１０００，Ｎ⁰ _L＝１７００を計数したとすると、前記Ｎ_K＝２１００からｘ₀＝６００，ｙ₀＝８００が計算され、メモリ（図示せず）に保存されるかあるいはコンピュータ等の外部装置（図示せず）に転送される。
【００６５】
続いて、前記入力ペン１が記入面２０に接触している間即ちストローク中は前記入力ペン１内のスイッチが動作状態であり、前記超音波信号Ｕ_Sの発振が続いており、超音波受信信号Ｕ_R，Ｕ_Lのパルス列出力が続いており、該各々のパルス列の到着パルス数ｎ_R，ｎ_Lが計数回路１２８ａ，１２８ｂで計数されると共に、前記Ｕ_R，Ｕ_Lの刻々の経過時間ｔ_R，ｔ_Lも前記パルス発生回路２２からの周波数Ｆ_Dのパルス列のパルス数ＴＲ，ＴＬとして計数回路１２９ａ，１２９ｂで計数されている。前記計数回路１２８ａ，１２８ｂが各々ｎ¹ _R，ｎ¹ _Lを計数した時の前記計数回路１２９ａ，１２９ｂによる前記経過時間のパルス数ＴＲ，ＴＬをＴＲ¹ ₍ｎ¹ _R)，ＴＬ¹ ₍ｎ¹ _L)としてレジスタ１３０ａ，１３０ｂに順次格納されていき、また次の（Ｂ４），（Ｂ５）式で表される各々の差分値ＤＲ¹ ₍ｎ¹ _R)，ＤＬ¹ ₍ｎ¹ _L)も変化分決定回路１３１ａ，１３１ｂで刻々計算され、レジスタ１３２ａ，１３２ｂに順次格納されていく。
ＤＲ¹ ₍ｎ¹ _R)＝ＴＲ¹ ₍ｎ¹ _R)−［ｎ¹ _R−１］×Ｆ_D／ｆ_S …（Ｂ４）
ＤＬ¹ ₍ｎ¹ _L)＝ＴＬ¹ ₍ｎ¹ _L)−［ｎ¹ _L−１］×Ｆ_D／ｆ_S …（Ｂ５）
該差分値ＤＲ¹ ₍ｎ¹ _R)およびＤＬ¹ ₍ｎ¹ _L)の絶対値があらかじめ決められた値ｄと比較され、次式（Ｂ６），（Ｂ７）の条件が変化分比較回路１３３で計算される。
｜ＤＲ¹ ₍ｎ¹ _R)｜≧ｄ，｜ＤＬ¹ ₍ｎ¹ _L)｜＜ｄ（ｎ¹ _L＝１、２、…ｎ¹ _R）…（Ｂ６）
｜ＤＬ¹ ₍ｎ¹ _L)｜≧ｄ，｜ＤＲ¹ ₍ｎ¹ _R)｜＜ｄ（ｎ¹ _R＝１、２、…ｎ¹ _L）…（Ｂ７）
該（Ｂ６），（Ｂ７）式が満足した時のｎ¹ _R或いはｎ¹ _Lの値をｎ¹とすると、即ちペンの位置がＱ₀から移動を始め、前記超音波信号Ｕ_Sのｎ¹番目の波数が出力した時ペンの位置がＱ₁にあり、該ｎ¹番目の波数が超音波受信器に到達し、前記（Ｂ６）或いは（Ｂ７）式のどちらかが満足した時、前記ｎ¹番目の波数に対する各々の差分値ＤＲ¹ ₍ｎ¹ ₎およびＤＬ¹ ₍ｎ¹ ₎がレジスタ１３２ａ，１３２ｂから最初の差分値ＤＲ¹およびＤＬ¹として出力され、加算器１３６ａ、１３６ｂで、前記レジスタ１２７ａ，１２７ｂに格納されている前の値に加算され、加算結果が、レジスタ１２７ａ、１２７ｂに保持される。即ち、レジスタ１２７ａ，１２７ｂの値が次の（Ｂ８），（Ｂ９）式で表される距離相当値Ｎ¹ _R，Ｎ¹ _Lとなる。
Ｎ¹ _R＝Ｎ⁰ _R＋ＤＲ¹ …（Ｂ８）
Ｎ¹ _L＝Ｎ⁰ _L＋ＤＬ¹ …（Ｂ９）
該Ｎ¹ _R，Ｎ¹ _Lおよび前記Ｎ_Kの３つの値から前記点Ｑ₁の座標値Ｑ₁（ｘ₁，ｙ₁）が前記座標値決定部２３で決定されメモリ（図示せず）に保存されるかあるいはコンピュータ等の外部装置（図示せず）に転送される。
【００６６】
上記の（Ｂ６）、（Ｂ７）式は、距離の変化分が所定値ｄ以上であるという条件を含む。このように、距離の変化分が所定値以上となったときに、変化分を、前回までの計算で求められている距離値（レジスタ１２７ａ、１２７ｂに保持されている）に加算して、新たな距離値としてレジスタ１２７ａ、１２７ｂに書き込む。そして、この新たな距離値を元に、座標値決定部２３で座標値を計算する。
【００６７】
変化分決定回路１３１ａ、１３１ｂにおける、変化分の計算は、計数回路１２８ａ、１２８ｂに入力されるパルスの数が所定値に達する毎に行なっても良く、計数回路１２９ａ、１２９ｂに入力されるパルスの数が所定値に達する毎に行なっても良い。
【００６８】
今、前記超音波信号の発振周波数ｆ_Sが５０ＫＨｚで、ｄ＝１５に設定してあり、図１０に示すように、ｎ¹ _R＝１１１の時に時間的に一番早く前記（Ｂ６）式の｜ＤＲ¹ ₍ｎ¹ _R)｜≧１５を満足する値であるＤＲ¹ ₁₁₁＝−１８になったとして、その後に前記ＤＬ¹ ₍ｎ¹ _L)がｎ¹ _L＝１０１の時にＤＬ¹ ₁₀₁＝２０になったとすると、この時前記ｎ¹ _Rは既に１５０になっており、前記（Ｂ６）式は満足しなくなり、前記（Ｂ７）式が満足することになり、ｎ¹ _L＝１０１＝ｎ¹となり、各々の差分値ＤＬ¹ ₁₀₁がＤＬ¹＝２０として、またＤＲ¹ ₁₀₁については前記レジスタ１３２ａに格納されていた値が、今の場合−１０だったとすると、この値ＤＲ¹ ₁₀₁＝−１０がＤＲ¹＝−１０として各々前記レジスタ１２７ａ，１２７ｂの値に加算され、前記（Ｂ８），（Ｂ９）式から、Ｎ¹ _R＝１０１０，Ｎ¹ _L＝１６８０の値に前記レジスタ１２７ａ，１２７ｂが書き換えられる。該Ｎ¹ _R＝１０１０，Ｎ¹ _L＝１６８０と前記Ｎ_K＝２１００の３値からＱ₁の座標値が前記座標値決定部２３で計算されて、Ｑ₁の座標値がＱ₁（６２１，７９７）と決定される。この意味を説明すると、超音波発振器４が超音波の１番目の波数を発生した時、前記ペン１の筆記材２の位置はＱ₀にあり、前記ペン１が移動してｎ¹ ₁＝１０１の時は、前記筆記材２の位置がＱ₁にあり、１番目の波数の発生時点から１００×１／ｆ_S後、周波数Ｆ_Dのパルス列のパルス数に換算すると１００×Ｆ_D／ｆ_S＝１００×３０００／５０＝６０００後に連続発振している超音波の１０１番目の波数が発生した瞬間であり、一方においてＴＲ¹ ₁₀₁，ＴＬ¹ ₁₀₁は前記各々の超音波受信器１３ａ，１３ｂに前記超音波発振器４からの超音波の１番目の波数が到達してから１０１番目の波数が到達するまでの時間を周波数Ｆ_Dのパルス列のパルス数に換算した値であり、点Ｑ₁から前記各々の超音波受信器１３ａ，１３ｂまでの伝播時間相当値となっている。これから、差分ＤＲ¹ ₁₀₁,ＤＬ¹ ₁₀₁は前記筆記材２が点Ｑ₀から点Ｑ₁に移動した時の前記超音波受信器１３ａ、１３ｂからの各々の変位を示しており、ＤＲ¹ ₁₀₁＝−１０，ＤＬ¹ ₁₀₁＝２０ということは、前記超音波受信器１３ａに近づき、前記超音波受信器１３ｂから離れる方向に動いたことを示している。
【００６９】
続いて、前記（Ｂ６）或いは（Ｂ７）式が満足した時点で、前記計数回路１２８ａ，１２８ｂは計数値が［ｎ₁−１］だけ減算されてｎ² _R，ｎ² _Lとして再び計数が開始され、前記計数回路１２９ａは計数値が前記レジスタ１３０ａに格納されているＴＲ¹ ₍ｎ¹ ₁₎の内容が減算されてＴＲ² ₍ｎ² _R)として、また前記計数回路１２９ｂは計数値が前記レジスタ１３０ｂに格納されているＴＬ¹ ₍ｎ¹ ₁₎の内容が減算されてＴＬ² ₍ｎ² _L)として再び計数が開始され該当値が前記レジスタ１３０ａ，１３０ｂに格納される。また前記レジスタ１３０ａはＴＲ¹ ₁からＴＲ¹ ₍ｎ¹ ₎まで、１３０ｂはＴＬ¹ ₁からＴＬ¹ ₍ｎ¹ ₎までの内容がリセットされ夫々ＴＲ² ₍ｎ² _R)，ＴＬ² ₍ｎ² _L)として新たに格納が始まり、また前記レジスタ１３２ａはＤＲ¹ ₁からＤＲ¹ ₍ｎ¹ ₎まで、１３２ｂはＤＬ¹ ₁からＤＬ¹ ₍ｎ¹ ₎までの内容がリセットされ新たにＤＲ² ₍ｎ² _R)，ＤＬ² ₍ｎ² _L)として格納がはじまるが、リセット時にｎ¹波数以上の情報を取り込んでいるレジスタ１３２ｘ（ｘ：ａ或いはｂ）については既にレジスタ１３０ｘにＴＹ² ₍ｎ² _Y)（Ｙ：Ｒ或いはＬ）に相当する内容が格納されているので、該内容とｎ² _Yとで前記（Ｂ４），（Ｂ５）式相当の次の（Ｂ１０），（Ｂ１１）式で再計算され、新たな差分値としてレジスタ１３２ｘが書き換えられ、引き続き夫々の動作が再開される。
ＤＲ² ₍ｎ² _R)＝ＴＲ² ₍ｎ² _R)−［ｎ² _R−１］×Ｆ_D／ｆ_S …（Ｂ１０）
ＤＬ² ₍ｎ² _R)＝ＴＬ² ₍ｎ² _L)−［ｎ² _L−１］×Ｆ_D／ｆ_S …（Ｂ１１）
今、図１０に示すように前記ｎ¹＝１０１で前記（Ｂ７）式が満足した時点で説明すると、計数回路１２８ｂが１０１になった時、計数回路１２８ａは１５０を計数しており、レジスタ１３１ｂ内のＤＬ¹ ₁₀₁は２０であり、レジスタ１３１ａ内のＤＲ¹ ₁₀₁は−１０となっている。この時ＤＲ¹＝−１０，ＤＬ¹＝２０が変化分決定回路１３１ａ，１３１ｂから出力されて、計数回路１２８ａは１５０から［１０１−１］＝１００減算されてｎ² _R＝５０となり、計数回路１２８ｂは１０１から１００引かれてｎ² _L＝１になり、該状態から各々新たに計数が開始される。また計数回路１２９ｂはＴＬ¹ ₁₀₁（６０００＋２０＝６０２０）−ＴＬ¹ ₁₀₁＝０であるからＴＬ² ₁＝０となっており、一方計数回路１２９ａはＴＲ¹ ₁₅₀が８９２５を計数していたとすると、ＴＲ₁₅₀（８９２５）−ＴＲ₁₀₁（６０００−１０＝５９９０）＝２９３５となり、即ちＴＲ² ₅₀＝２９３５となっており、この状態から各々新たに計数が開始される。レジスタ１３０ｂはＴＬ² ₁＝０が格納されており、レジスタ１３２ｂもＤＬ² ₁＝０が格納されており完全なリセット状態となっている。一方レジスタ１３０ａには元のＴＲ¹ ₁₀₁からＴＲ¹ ₁₅₀までに対応した値が各々ＴＲ¹ ₁₀₁＝５９９０減算されてＴＲ² ₁からＴＲ² ₅₀として残っている。レジスタ１３１ａについてはＤＲ¹ ₁₀₁からＤＲ¹ ₁₅₀まで残っていたのを、レジスタ１３０ａのＴＲ² ₁からＴＲ² ₅₀までの値から前記（Ｂ１０）式を使って再計算されてＤＲ² ₁からＤＲ² ₅₀までの値として書き換えられる。ちなみに、ＤＲ² ₅₀＝ＴＲ² ₅₀−４９×６０＝２９３５−２９４０＝−５となっている。
【００７０】
引き続き、前記超音波信号Ｕ_Sのｎ¹番目の波数が出力した時を２回目のサンプリング基準時として、即ち２回目のサンプリング時の１番目の波数が出力した時点として、前述した前記Ｑ₁の座標値を求めた時と同様の動作が行われる。前記新基準時から前記超音波信号Ｕ_Sのｎ²番目の波数が出力した時ペンの位置がＱ₂にあり、該ｎ²番目の波数が超音波受信器に到達し、前記（Ｂ６）或いは（Ｂ７）式相当の次の（Ｂ１２），（Ｂ１３）式で表される条件
｜ＤＲ² ₍ｎ² _R)｜≧ｄ，｜ＤＬ² ₍ｎ² _L)｜＜ｄ（ｎ² _L＝１、２、…ｎ² _R）…（Ｂ１２）
｜ＤＬ² ₍ｎ² _L)｜≧ｄ，｜ＤＲ² ₍ｎ² _R)｜＜ｄ（ｎ² _R＝１、２、…ｎ² _L）…（Ｂ１３）
が満足したとすると、前記ｎ²番目の波数に対する各々の差分値ＤＲ² ₍ｎ² ₎およびＤＬ² ₍ｎ² ₎が変化分決定回路１３１ａ，１３１ｂから２回路の差分値ＤＲ²，ＤＬ²として出力され、前記（Ｂ８），（Ｂ９）式相当の次式からＮ² _R，Ｎ² _Lが
Ｎ² _R＝Ｎ¹ _R＋ＤＲ² …（Ｂ１４）
Ｎ² _L＝Ｎ¹ _L＋ＤＬ² …（Ｂ１５）
と求められる。該Ｎ² _R，Ｎ² _Lおよび前記Ｎ_KからＱ₂の座標値Ｑ₂（ｘ₂，ｙ₂）が前記座標値決定部２３で決定されメモリ（図示せず）に保存されるかあるいはコンピュータ等の外部装置（図示せず）に転送される。
【００７１】
以下同様に、ｍ回目の動作で
ＤＲ^m ₍ｎ^m _R)＝ＴＲ^m ₍ｎ^m _R)−［ｎ^m _R−１］×Ｆ_D／ｆ_S …（Ｂ１６）
ＤＬ^m ₍ｎ^m _L)＝ＴＬ^m ₍ｎ^m _L)−［ｎ^m _L−１］×Ｆ_D／ｆ_S …（Ｂ１７）
が計算され、
｜ＤＲ^m ₍ｎ^m _R)｜≧ｄ，｜ＤＬ^m ₍ｎ^m _L)｜＜ｄ（ｎ^m _L＝１、２、…ｎ_R）…（Ｂ１８）
｜ＤＬ^m ₍ｎ^m _L)｜≧ｄ，｜ＤＲ^m ₍ｎ^m _R)｜＜ｄ（ｎ^m _R＝１、２、…ｎ_L）…（Ｂ１９）
の条件を満たす時のＤＲ^m ₍ｎ^m _R)＝ＤＲ^m，ＤＬ^m ₍ｎ^m _L)＝ＤＬ^m _Lとして
Ｎ^m _R＝Ｎ^(m-1) _R＋ＤＲ^m …（Ｂ２０）
Ｎ^m _L＝Ｎ^(m-1) _L＋ＤＬ^m …（Ｂ２１）
と求められ、Ｑ_mの座標値Ｑ_m（ｘ_m，ｙ_m）が決定され、順次メモリ（図示せず）に保存されるかあるいはコンピュータ等の外部装置（図示せず）に転送される。
【００７２】
この後、前記筆記材２が前記記入面２０から離れるとペン１内にあるスイッチ（図示せず）が切れ、図１０のペンアップ１に示されているように前記超音波発振器３の動作が停止し、前記計数回路１２６ａ，１２６ｂ，１２８ａ，１２８ｂ，１２９ａ，１２９ｂおよびレジスタ１２７ａ，１２７ｂ，１３０ａ，１３０ｂ，１３２ａ，１３２ｂがリセットされると共に、前記筆記材２が前記記入面２０に接触している間に求められた一連の座標値が１ストローク情報であることを示すストローク情報がメモリに保存されるか外部処理装置に転送される。
【００７３】
再び前記筆記材２が記入面に接触し前記ペン１内のスイッチが作動すると、図１０に示すペンダウン２の時点から２ストローク目の最初のペンの位置を求めるための伝播時間²ｔ_R0，²ｔ_L0の測定が始まり、前述した一連の動作が実行されて２ストローク目の座標値が決定され、以後、同様な動作が繰り返され、記入情報がメモリに保存されるか外部処理装置に転送される。
【００７４】
これまでは光信号の波連がｐ＝１，ｑ＝１の時について説明したが、前記ｐ，ｑに制限がないことからｐ，ｑの任意の自然数について実施できることは明らかである。
【００７５】
上記の第４の実施の形態では、ペンからの超音波を１ストローク中は連続発振させて、ペンの位置の移動量を基に座標値をサンプリングしているので、ペンの移動速度が高くても滑らかな座標検出ができる効果がある。
【００７６】
第４の実施の形態では、Ｑ₁以降の検出において、即ち前記（Ｂ１６），（Ｂ１７）式（ｍ＝１，２，…）に代表される式において、［Ｆ_D／ｆ_S］として予め既知の値として係数乗算器１３４ａ、１３４ｂに与え乗算を行なっているので、ペンからの超音波の発振周波数ｆ_Sのペン毎の違いによる計算誤差が生じることがある。第５の実施の形態はこの問題を解決するものである。
【００７７】
第５の実施の形態の全体的構成は第４の実施の形態について説明したのと同様である。異なる部分は図１１に示す変化分決定回路１４０ａ、１４０ｂの回路構成である。この変化分決定回路１４０ａ、１４０ｂはそれぞれ第４の実施の形態の変化分決定回路１３１ａ、１３１ｂの代わりに用いられるものであり、基準時間検出回路１４１ａ、１４１ｂ、レジスタ１４２ａ、１４２ｂ、乗算器１４３a、１４３ｂ、減算器１４４ａ、１４４ｂを有する。
【００７８】
基準時間検出回路１４１ａ、１４１ｂは、パルス発生回路２２の出力（クロックパルス）と超音波受信回路２５ａ、２５ｂの出力を受け、超音波信号の１サイクル又は所定の複数サイクルの間クロックパルスを計数することによりｆクロックパルスの周波数比Ｆ_D/ｆ_Sを求める。例えば、超音波信号のｎサイクルの間のクロックパルスの計数値がｍであれば、ｍ/ｎがＦ_D/ｆ_Sに等しい。より具体的には、第４の実施の形態の前記超音波受信信号Ｕ_R，Ｕ_Lからストローク毎に図１０（Ｄ），（Ｅ）に示す超音波受信信号の最初の１サイクルの時間ｔｃ_R，ｔｃ_Lがパルス発生回路２２の周波数Ｆ_Dのパルス列のパルスを数え、その計数値Ｎ_UR，Ｎ_ULを求め、これをＦ_D/ｆ_Sとする。
【００７９】
レジスタ１４２ａ、１４２ｂは、基準時間検出回路１４１ａ、１４１ｂで求めた周波数比Ｆ_D/ｆ_Sを保持する。
【００８０】
乗算器１４３ａ、１４３ｂは、それぞれレジスタ１４２ａ、１４２ｂの出力と計数回路１２８ａ、１２８ｂの出力とを掛け合わせる。
【００８１】
減算器１４４ａ、１４４ｂは、それぞれレジスタ１３０ａ、１３０ｂの出力から乗算器１４３ａ、１４３ｂの出力を減算する。
【００８２】
乗算器１４３ａ、１４３ｂ、減算器１４４ａ、１４４ｂにおける計算は以下の（Ｂ２２），（Ｂ２３）式で表わされるものであり、この計算により距離の変化分Ｄ'Ｒ^m ₍ｎ^m _R)，Ｄ'Ｌ^m ₍ｎ^m _L)が求められる。
Ｄ'Ｒ^m ₍ｎ^m _R)＝ＴＲ^m ₍ｎ^m _R)−［ｎ^m _R−１］×Ｎ_UR …（Ｂ２２）
Ｄ'Ｌ^m ₍ｎ^m _L)＝ＴＬ^m ₍ｎ^m _L)−［ｎ^m _L−１］×Ｎ_UL …（Ｂ２３）
該Ｄ'Ｒ^m ₍ｎ^m _R)，Ｄ'Ｌ^m ₍ｎ^m _L)はおけるレジスタ１３２ａ，１３２ｂに格納される。その他の処理は第４の実施の形態と同じである。
【００８３】
このように、第５の実施の形態は、第４の実施の形態における（Ｂ１６），（Ｂ１７）式の［Ｆ_D／ｆ_S］を前記Ｎ_URあるいはＮ_ULに置き換えたことに相当する。
【００８４】
このようにクロック信号を用いてペン側からの超音波発振周波数を測定することにより、Ｆ_D／ｆ_Sを実測により求めるので、超音波の発振周波数ｆ_Sのペン毎の違いによる計算誤差をなくすことができる。
【００８５】
第６の実施の形態は、前記光信号の波連をｐ＝３，ｑ＝２とした時の、第４の実施の形態とは別の座標値検出方法を用いたものである。第６の実施の形態の全体的構成は第４の実施の形態と同じである。異なるのは、図１２に示す受光回路及び変化分計算回路である。
【００８６】
受光回路１５０は、第４の実施の形態の受光回路２４の代わりに用いられるものであり、パルス化回路１５２とスタート信号発生器１５３とを有する。パルス化回路１５２は、図１３（Ｂ）の光信号Ｅ_Pをパルス化して図１３（Ｃ）の受光信号Ｅ_Cを発生する。
【００８７】
スタート信号発生器１５３は、パルス化回路１５２の出力に基づきスタート信号Ｅ_R（第４の実施の形態のスタート信号Ｅ_Rと同等のもの）を作成して出力するスタート信号発生器１５３とを有する。
【００８８】
変化分決定回路１５１は、図１１の変化分決定回路１４０ａ、１４０ｂの両方の代わりに用いられるものであり、基準時間検出回路１５４と、レジスタ１５５と、乗算器１４３ａ、１４３ｂ、減算器１４４ａ、１４４ｂを有する。
【００８９】
基準時間検出回路１５４は、受光信号Ｅ_Cの最初の１サイクルの時間ｔ_Sを、パルス発生回路２２からの周波数Ｆ_Dのパルス列のパルス数Ｎ_Sを計数することにより、測定する。レジスタ１５５は、その測定結果を保持する。
【００９０】
乗算器１４３ａ、１４３ｂ、減算器１４４ａ、１４４ｂは図１１に示すものと同様である。但し、乗算器１４３ａ、１４３ｂの一方の入力は、レジスタ１５５に接続されている。なお、図１３（Ａ）は第４の実施の形態と同じ超音波信号Ｕ_Sの波形を示す。
【００９１】
乗算器１４３ａ、１４３ｂ、減算器１４４ａ、１４４ｂで行われる計算は、次の（Ｂ２４），（Ｂ２５）で表わされるものでその結果距離の変化分Ｄ''Ｒ^m ₍ｎ^m _R)，Ｄ''Ｌ^m ₍ｎ^m _L)が求められる。
Ｄ''Ｒ^m ₍ｎ^m _R)＝ＴＲ^m ₍ｎ^m _R)−［ｎ^m _R−１］×ｐ（＝３）×Ｎ_S …（Ｂ２４）
Ｄ''Ｌ^m ₍ｎ^m _L)＝ＴＬ^m ₍ｎ^m _L)−［ｎ^m _L−１］×ｐ（＝３）×Ｎ_S …（Ｂ２５）
該Ｄ''Ｒ^m ₍ｎ^m _R)，Ｄ''Ｌ^m ₍ｎ^m _L)を第４の実施の形態におけるレジスタ１３２ａ，１３２ｂに格納し、その他の処理は第４の実施の形態と同じである。即ち、第４の実施の形態における［Ｆ_D／ｆ_S］を前記Ｎ_Sに置き換えたことに相当する。本第６の実施の形態における光信号Ｅ_Pで、第４の実施の形態の座標値検出方法を採用できることは言うまでもなく、またｑが２以上でさえあればよい。
【００９２】
このように上記の第６の実施の形態では、光信号の１周期中に発生されたクロックパルスを計数し、その計数値と、超音波信号の周期に対する光信号の周期の比との積を求めることにより、［Ｆ_D／ｆ_S］と等価なものを求めている。
【００９３】
さらには第７の実施の形態として、ｐ＝１でｑ＝無限大即ち連続発振の場合の別の処理方法について説明する。
【００９４】
この実施の形態の全体的構成は第６の実施の形態と同様であり、異なるのは図１４に示す変化分決定回路である。図１５は、第７の実施の形態の信号波形を示す。
【００９５】
この変化分決定回路１６０は、計数回路１６１、レジスタ１６２、乗算器１４３ａ、１４３ｂを有する。
【００９６】
計数回路１６１は、図１５（Ｂ）の光信号Ｅ_Pに対する受光信号Ｅ_C（図１５（Ｃ））のｍ（ｍ＝１，２，３，…）回目のサンプリングに対する先頭のパルスからｎ番目のパルスの立ち上がり時まで経過時間を、前記周波数Ｆ_Dのパルス列のパルス数をＴＶ^m ₍ｎ^m ₎として計数することにより、測定する。測定結果を順次レジスタ１６２に格納していき、減算器１４４ａ、１４４ｂで、レジスタ１２８ａ、１２８ｂの出力からレジスタ１６２の出力を減算する。即ち、この計算は次の（Ｂ２６），（Ｂ２７）式で表わされるもので、これにより距離の変化分Ｄ'''Ｒ^m ₍ｎ^m _R)，Ｄ'''Ｌ^m ₍ｎ^m _L)が求められる。
Ｄ'''Ｒ^m ₍ｎ^m _R)＝ＴＲ^m ₍ｎ^m _R)−ＴＶ^m ₍ｎ^m ₎ …（Ｂ２６）
Ｄ'''Ｌ^m ₍ｎ^m _L)＝ＴＬ^m ₍ｎ^m _L)−ＴＶ^m ₍ｎ^m ₎ …（Ｂ２７）
該Ｄ'''Ｒ^m ₍ｎ^m _R)，Ｄ'''Ｌ^m ₍ｎ^m _L)を第４の実施の形態におけるレジスタ１３２ａ，１３２ｂに格納し、その他の処理は第４の実施の形態と同じである。
【００９７】
このように上記の第７の実施の形態では、光信号を超音波信号と同期して連続的に発生され、受光器で受光された光信号のパルスを計数することにより、超音波発振器における、超音波信号の送信の時間差（ｍ番目のパルスを送信してから、ｍ＋ｎ番目のパルスを送信するまでの時間差）を測定することとしている。
【００９８】
第６及び第７の実施の形態ではペン側からの超音波発振と同期した光信号の周波数を受信器側で測定し、これに基づいて距離変化分の計算を行なっているので、ペン毎の周波数の変動誤差による座標位置検出の精度への影響が無く正確な座標検出ができる効果がある。
【００９９】
第８の実施の形態は、第４乃至第７の実施の形態に対する変形例である。
【０１００】
第４の実施の形態乃至第７の実施の形態では、前記（Ｂ１８），（Ｂ１９）式（ｍ＝１，２，…）の条件を満足する時点でＱ₁以後の座標値の取得時期（サンプリング時期）を決めているが、ペンからの連続発振している超音波のあるパルス数を計数した時点でサンプリングする方法でもよい。即ち第４の実施の形態乃至第７の実施の形態における差分値の逐時の計測及び比較計算をやめ、次の（Ｂ２８），（Ｂ２９）式のＤ'''Ｒ^m，Ｄ'''Ｌ^mを計算する。
Ｄ'''Ｒ^m＝ＴＲ^m−Ｊ …（Ｂ２８）
Ｄ'''Ｌ^m＝ＴＬ^m−Ｊ …（Ｂ２９）
ここでＣ^mを可変定数として、
Ｊ＝Ｃ^m×Ｆ_D／ｆ_S …（第４の実施の形態に適用の場合）
Ｊ＝Ｃ^m×Ｎ_UX（Ｘ：ＲあるいはＬ）…（第５の実施の形態に適用の場合）
Ｊ＝Ｃ^m×Ｎ_S …（第６の実施の形態に適用の場合）
Ｊ＝ＴＶ^m _(C ^m ₎ …（第７の実施の形態に適用の場合）
である。
該Ｄ'''Ｒ^m，Ｄ'''Ｌ^mを第４の実施の形態乃至第７の実施の形態の前記（Ｂ２０），（Ｂ２１）式のＤＲ^m，ＤＬ^mと同じとし、可変定数Ｃ^mは次のように設定される。ストロークの最初、即ちＱ₁のサンプリングの時は固定値Ｃ¹とし、以後、前のサンプリング時の前記Ｄ'''Ｒ^m，Ｄ'''Ｌ^mの絶対値がある値ｄ_L，Ｄ_S（ｄ_L＞ｄ_S）に対して、
｜Ｄ'''Ｒ^m｜≧ｄ_Lあるいは、｜Ｄ'''Ｌ^m｜≧ｄ_L…（Ｂ３０）
の時、
Ｃ^(m+1)＜Ｃ^m…（Ｂ３１）
｜Ｄ'''Ｒ^m｜≦ｄ_Sあるいは、｜Ｄ'''Ｌ^m｜≦ｄ_S…（Ｂ３２）
の時、Ｃ^(m+1)＞Ｃ^m…（Ｂ３３）
（Ｂ３０），（Ｂ３２）以外の時、
Ｃ^(Bm+1)＝Ｃ^m…（Ｂ３４）
となるようにあらかじめ用意されている単純増加数列Ｃ_nから設定する。
【０１０１】
第９の実施の形態は、第４乃至第８の実施の形態に対する変形例である。第４乃至第８の実施の形態では、ペンには超音波発振器と光送信器を有する方法（２超音波受信＋電磁波）で説明をしたが、第４乃至第７の実施の形態に関して説明した本発明の特徴は、３超音波受信方法にも適用できる。即ち、図１６に示すように、同一の平面上の少なくとも３点にペンからの超音波を受信する超音波受信器Ｘ，Ｙ，Ｚを設置して、ペンが入力面のＧ₀に接触した時、ペンからの連続発振している超音波を前記３点の内の２つの超音波受信器Ｘ，Ｙで受信し、該２つの受信器Ｘ，Ｙの受信時間差から前記３点を含む座標系（ｘ'，ｙ'）における１つの双曲線ｗ₁を決定し、同様にして２つの超音波受信器Ｙ，Ｚで受信し、該２つの受信器Ｙ，Ｚの受信時間差から前記座標系（ｘ'，ｙ'）における１つの双曲線ｗ₂を決定し、前記２つの双曲線ｗ₁，ｗ₂の交点から前記Ｇ₀の位置を決定する。次に前記Ｇ₀の位置を基に、前記Ｇ₀から前記超音波受信器Ｘ，Ｚまでの２つの距離Ｉ_X，Ｉ_Zを求めて、以後は第４の実施の形態、第５の実施の形態、若しくは第８の実施の形態のＱ_mの決定と同じ動作で、ペンの位置の座標値Ｇ_mを決定していくことでよい。
【０１０２】
第１０の実施の形態は、超音波受信器１３ａ、１３ｂ相互の間隔を可変として、異なる幅の媒体に対応させたものである。
【０１０３】
この実施の形態の全体的構成は、第１の実施の形態と同じである。異なるのは、図１７に示すように超音波受信器１３ｂが位置調整可能に設けられていること、及びこれに伴い図１８に示すように信号処理回路１５が一部変更されていることである。
【０１０４】
本体１１内の２つの超音波受信器１３ａ、１３ｂ間の距離Ｋ'を可変とし、該距離Ｋ'の測定手段２２０と座標変換回路２２２を信号処理部１５に設け、座標変換後の座標値を信号処理部１５内のデータ格納部２２３に格納するようにしたもので、その他の構成は上記の第１の実施の形態と同様である。
【０１０５】
帳票２０への書き込みに際して、本体１１に略接している前記帳票２０の略接している辺ＡＢの長さに前記距離Ｌを略合わせ、該距離Ｌを距離測定手段２２０で測定し、該測定値を第１の実施の形態の、超音波受信器１３ａ、１３ｂ相互間の距離を表わす値（Ｎ_K）に相当するものとして用い、座標値決定回路２２３に入力し、次に前記辺ＡＢ付近の点Ｃ，Ｄを順に入力ペンで押圧し、該点Ｃ，Ｄのｘ−ｙ座標値を取得した後、該点Ｃの座標値を原点とし、直線ＣＤをｘ'軸とする新たなｘ'−ｙ'直角座標系を設定し、第１の実施の形態で説明したｘ−ｙ座標値をサンプリング取得する動作を実行し、取得したｘ−ｙ座標値を前記座標変換回路２２２で前記ｘ'−ｙ'座標値に変換した後、前記データ格納部２２３に格納する。
【０１０６】
第１０の実施の形態によるとサイズの異なる帳票にも適切に対応でき、特にサイズの小さい帳票を使用した場合に座標位置入力の分解能が向上することになり小さな文字に対しても対応できる効果がある。
【０１０７】
第１乃至８の実施の形態では入力ペンから超音波信号と共に光信号を送信する方法を説明したが、光信号に限らず光速相当である光以外の電磁波等によるワイヤレス送信であればよい。また、ケーブルを介して入力ペンから本体（の信号処理回路）にタイミング信号を送信する構成にも本発明の特徴を適用することができる。また、座標入力装置としては超音波の空中伝播による方法に限るものではなく、弾性波の媒体伝播によるものにも適用できる。さらに、タイミング信号及び超音波信号は、ペンダウン状態の間のみ発生されるものとして説明したが、本発明はこれらを常時発生する場合にも適用可能である。
【０１０８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、第１及び第２の超音波受信器の出力に基づき、入力ペンから各超音波受信器までの距離の変化分を求め、それ以前に求めた距離に加算することにより、上記距離を更新することとしているので、直接に距離を測定するための動作の頻度は低くても良い。従って、装置の電力消費を少なくすることができる。
【０１０９】
また、所定間隔で送信される超音波信号を用いているので、電力消費をさらに少なくできる。
【０１１０】
請求項２に記載の発明によれば、受信された超音波信号のパルスの１周期にわたりクロックパルスを計数して、その計数結果に基づき距離の変化分の計算をしているので、入力ペンのバラツキなどがある場合にも正確な測定ができる。
【０１１１】
請求項３に記載の発明によれば、受信された光タイミング信号のパルスの１周期中にわたりクロックパルスを計数して、その計数結果に基づき距離の変化分の計算をしているので、入力ペンのバラツキなどがある場合にも正確な測定ができる。
【０１１２】
請求項５に記載の発明によれば、連続して送信される超音波パルスを用いて距離の変化分の計算を行っているので、距離の変化分の計算のためのサンプリング周期を短くすることができ、筆記ストロークが速やかに行われた場合にも滑らかな軌跡を得ることができる。
【０１１３】
請求項６に記載の発明によれば、第１及び第２の超音波受信器の各々により受信された超音波パルスが所定数計数される期間にわたり、クロック発生器により発生されたクロックパルスを計数して、その計数結果に基づき距離の変化分の計算を行っているので、入力ペンのバラツキなどの影響を受けず、正確な計算を行うことができる。
【０１１６】
請求項１０に記載の発明によれば、入力媒体の幅に拘らず正確な測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の座標入力装置の概略斜視図である。
【図２】第１の実施の形態の座標入力装置の上面図である。
【図３】第１の実施の形態の座標入力装置の座標配置図である。
【図４】第１の実施の形態の座標入力装置の回路構成を示すブロック図である。
【図５】第１の実施の形態の座標入力装置の信号波形図である。
【図６】第２の実施の形態の座標入力装置の回路構成を示すブロック図である。
【図７】第３の実施の形態の座標入力装置の回路構成を示すブロック図である。
【図８】第４の実施の形態の座標入力装置の回路構成を示すブロック図である。
【図９】第４の実施の形態の座標入力装置の座標配置図である。
【図１０】第４の実施の形態の座標入力装置の信号波形図である。
【図１１】第５の実施の形態の座標入力装置の回路構成を示すブロック図である。
【図１２】第６の実施の形態の座標入力装置の回路構成を示すブロック図である。
【図１３】第６の実施の形態の座標入力装置の信号波形図である。
【図１４】第７の実施の形態の座標入力装置の回路構成を示すブロック図である。
【図１５】第７の実施の形態の座標入力装置の信号波形図である。
【図１６】第９の実施の形態の座標入力装置における入力位置の特定の方法を示す概略図である。
【図１７】第１０の実施の形態の座標入力装置の上面図である。
における入力位置の特定の方法を示す概略図である。
【図１８】第１０の実施の形態の座標入力装置の回路構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１入力ペン、３超音波発振器、４ＬＥＤ、１３ａ、１３ｂ超音波受信器、１４受光素子、２２パルス発生回路、２３座標値決定部、２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂ、３０ａ、３０ｂ、１２６ａ、１２６ｂ、１２８ａ、１２８ｂ、１２９ａ、１２９ｂ計数回路、２７ａ、２７ｂ、２９ａ、２９ｂ、３２ａ、３３ｂ、１２７ａ、１２７ｂ、１３０ａ、１３０ｂ、１３２ａ、３２ｂレジスタ、３１ａ、３１ｂ、１３１ａ、１３１ｂ変化分計算回路、５１ａ、５１ｂ、１３４ａ、１３４ｂ乗算器、５２ａ、５２ｂ、１３５ａ、１３５ｂ減算器、１３３変化分比較回路。

Claims

媒体に接触可能で、光タイミング信号及び超音波信号を送信する入力ペンと、
上記入力ペンから送信される上記光タイミング信号を受信する受光素子と、
上記入力ペンから送信される上記超音波信号を受信する第１及び第２の超音波受信器と、
上記受光素子で上記光タイミング信号が受信されてから、上記超音波受信器の各々で上記超音波信号が受信されるまでの時間を測定する時間測定手段とを備え、
上記超音波信号は、上記入力ペンが上記媒体に接触したときに出力され、かつその後所定間隔で出力されるものであり、各超音波信号は、第１所定数のパルスから成り、
上記光タイミング信号は、上記入力ペンが上記媒体に接触したときに出力され、かつその後上記所定間隔よりも長い間隔で出力されるものであり、各光タイミング信号は第２所定数のパルスから成り、
上記時間測定手段で測定された上記時間に基づいて、該測定に用いられた上記光タイミング信号が発生された時点における上記入力ペンから当該超音波受信器までの距離を求める距離計算手段と、
上記超音波受信器の各々について、上記超音波信号を受けた後、上記光タイミング信号を受けずに、その後に超音波信号を受けた場合、前に受けた超音波信号とその後に受けた超音波信号の受信時間差と、上記所定間隔から、上記入力ペンから当該超音波受信器までの距離の変化分を算出する距離変化分計算手段とをさらに備え、
上記距離計算手段は、上記距離変化分計算手段で上記第１及び第２の超音波受信器の各々について求められた距離の変化分に基づき、上記入力ペンから上記第１及び第２の超音波受信器までの距離を更新し、
上記距離計算手段で求められ又は更新された距離に基づき上記入力ペンの位置を表わす座標値を求める座標値計算手段をさらに備える
座標入力装置。
クロックパルスを連続的に発生するクロック発生器と、
上記超音波受信器の各々で受信された上記超音波信号を構成するパルスの１周期中に発生される上記クロックパルスを計数して第１の計数値を得る手段と、
上記前に受けた超音波信号の受信時点からその後に受けた超音波信号の受信時点までの間に発生される上記クロックパルスを計数して第２の計数値を得る手段とをさらに有し、
上記超音波信号を構成するパルスの周期を１／ｆ _Ｓで表し、上記所定間隔を１／ｆ _Ａで表すとき、上記距離変化分計算手段は、
（１／ｆ _Ａ）／（１／ｆ _Ｓ）×（上記第１の計数値）−（上記第２の計数値）
で表される値を、上記距離の変化分を表す値として出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
クロックパルスを連続的に発生するクロック発生器と、
上記受光素子で受信された上記光タイミング信号を構成するパルスの１周期中に発生される上記クロックパルスを計数して第１の計数値を得る手段と、
上記前に受けた超音波信号の受信時点からその後に受けた超音波信号の受信時点までの間に発生される上記クロックパルスを計数して第２の計数値を得る手段とをさらに有し、
上記光タイミング信号を構成するパルスの周期をＴｃで表し、上記所定間隔を１／ｆ _Ａで表すとき、上記距離変化分計算手段は、
（１／ｆ _Ａ）／Ｔｃ×（上記第１の計数値）−（上記第２の計数値）
で表される値を、上記距離の変化分を表す値として出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
クロックパルスを連続的に発生するクロック発生器と、
上記所定間隔中に発生される上記クロックパルスの数を表す所定の値を保持する手段と、
上記前に受けた超音波信号の受信時点からその後に受けた超音波信号の受信時点までの間に発生される上記クロックパルスを計数して計数値を得る手段とをさらに有し、
上記距離変化分計算手段は、上記所定の値と、上記第２の計数値との差を、上記距離の変化分を表す値として出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
媒体に接触可能で、光タイミング信号及び超音波信号を送信する入力ペンと、
上記入力ペンから送信される上記光タイミング信号を受信する受光素子と、
上記入力ペンから送信される上記超音波信号を受信する第１及び第２の超音波受信器と、
上記受光素子で上記光タイミング信号が受信されてから、上記超音波受信器の各々で上記超音波信号が受信されるまでの時間を測定する時間測定手段とを備え、
上記超音波信号は、上記入力ペンが上記媒体に接触した後連続的に出力されるパルスで構成され、
上記光タイミング信号は、上記入力ペンが上記媒体に接触したときにのみ出力されるものであり、
上記時間測定手段で測定された上記時間に基づいて、該測定に用いられた上記光タイミング信号が発生された時点における上記入力ペンから当該超音波受信器までの距離を求める距離計算手段と、
上記第１及び第２の超音波受信器の各々において所定数の超音波パルスが受信される時間の長さに基づいて、上記入力ペンから当該超音波受信器までの距離の変化分を求める距離変化分計算手段とをさらに備え、
上記距離計算手段は、上記距離変化分計算手段で上記第１及び第２の超音波受信器の各々について求められた距離の変化分に基づき、上記入力ペンから上記第１及び第２の超音波受信器までの距離を更新し、
上記距離計算手段で求められ又は更新された距離に基づき上記入力ペンの位置を表わす座標値を求める座標値計算手段をさらに備える
座標入力装置。
クロックパルスを連続的に発生するクロック発生器と、
上記第１及び第２の超音波受信器の各々により受信された超音波パルスを計数して、第１の計数値を出力する第１の計数手段と、
上記第１の計数手段により、上記第１及び第２の超音波受信器の各々により受信された超音波パルスが上記所定数計数される期間にわたり、上記クロック発生器により発生されたクロックパルスを計数して、上記時間の長さを表す第２の計数値として出力する第２の計数手段とをさらに備え、
上記距離変化分計算手段は、
上記第１の計数手段による、上記第１及び第２の超音波受信器の各々についての上記第１の計数値と、上記超音波パルスの周波数に対する上記クロックパルスの周波数の積と、上記第２の計数手段による、当該超音波受信器についての第２の計数値の差を求め、該差を当該超音波受信器についての上記距離の変化分を表すものとして出力する
ことを特徴とする請求項５に記載の座標入力装置。
上記距離変化分計算手段で計算された、上記第１及び第２の超音波受信器についての上記距離変化分のいずれかが所定値を超えたか否かを判定する変化分比較回路を備え、
上記変化分比較回路により、上記距離変化分のいずれかが上記所定値を超えたことが検出されたとき、上記距離計算手段が、上記距離変化分を用いて上記入力ペンから上記超音波受信器のそれぞれまでの距離を更新し、上記座標値計算手段が、新たな座標値を計算する
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の座標入力装置。
上記座標値計算手段は、
上記第１及び第２の超音波受信器相互間の距離と、
上記入力ペンと上記第１及び第２の超音波受信器の間の距離と
に基づき上記入力ペンの位置を表わす座標値を得る
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の座標入力装置。
上記距離計算手段は、上記光タイミング信号が発生された時点における上記距離に上記距離の変化分を加算することにより、又は該加算結果に新たに求められた距離の変化分を加算することで上記距離の更新を行なう
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の座標入力装置。
上記第１の超音波受信器と上記第２の超音波受信器との間隔が可変であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の座標入力装置。