JP4779338B2

JP4779338B2 - 位置検出装置、および情報端末装置

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Publication number: JP4779338B2
Application number: JP2004315333A
Authority: JP
Inventors: 文夫小山
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-05-25
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2024-10-29
Also published as: JP2006012111A

Description

本発明は、位置検出装置および情報端末装置に関する。

従来、同期信号として光を用いると共に、距離計測信号として音波を用いて、音波の到達時間差を利用し、位置を検出する方法については、下記の特許文献１に記載のように、位置検出すべき移動体から、光の信号と音波の信号とを複数の固定された基準体に対して送信し、これらの基準体は、それぞれの信号を受信して、それぞれの信号の受信タイミングの差から移動体と基準体との距離を算出し、この距離と複数の基準体間の距離とから移動体の位置を検出していた。
特開２００３−２８８１５７

しかしながら、従来の方法では、基準体側に処理の主体があるため、検出した移動体の位置を移動体側で処理する場合、基準体側で検出した位置に関する信号を、移動体側に伝える機能が必要で、処理が複雑になった。

上記した課題を解決するために、本発明の位置検出装置は、移動体と、複数の基準体とを備えた位置検出装置であって、前記基準体は、起測信号を受信する起測信号受信部と、前記起測信号を受けて個別反応信号を送信する個別反応信号送信部とを有し、前記移動体は、前記起測信号を前記複数の基準体に送信する起測信号送信部と、前記複数の基準体からの個別反応信号を受信する個別反応信号受信部と、前記起測信号の送信から前記個別反応信号の受信までの時間を計測し、当該時間より得られる前記基準体から前記移動体までの距離に基づいて、前記移動体の位置を取得する位置取得手段とを有することを特徴とする。

上記構成によれば、移動体は、起測信号を基準体に送信して、基準体から個別反応信号が返るまでの時間を計測し、その時間から基準体までの距離を求めて、移動体の位置を取得する。即ち、移動体の位置は移動体側で取得する構成であるため、基準体を簡易に構成できることに加え、移動体の位置を使って処理を行うシステムを、移動体側で容易に構築できる。

上記した位置検出装置では、前記起測信号として、音波の信号および光の信号のうちの何れか一方の信号を適用し、前記個別反応信号として、前記音波の信号および前記光の信号のうちの他方の信号を適用することにより、前記基準体と移動体との間の距離をより的確に検出することができる。
上記した位置検出装置では、前記起測信号は音波の信号、前記個別反応信号は光の信号であって、前記複数の基準体は、これら複数の基準体間で、前記個別反応信号送信部を共用することが好ましい。

また、上記位置検出装置では、前記起測信号は光の信号、前記個別反応信号は音波の信号であって、前記複数の基準体は、これら複数の基準体間で、前記起測信号受信部を共用することが好ましい。
上記構成によれば、複数の基準体間で、個別反応信号送信部、又は起測信号受信部を共用するからその分、部品点数を削減することができる。

上記した位置検出装置では、前記位置取得手段は、前記起測信号を送信してから前記個別反応信号を受信するまでの所要時間を計測する時間計測手段と、前記所要時間に基づいて、前記複数の基準体からの距離をそれぞれ算出する距離算出手段と、前記複数の基準体からの距離、および前記複数の基準体の間の距離に基づいて、前記移動体の位置を算出する位置算出手段とを備えることが好ましい。

上記構成によれば、複数の基準体から移動体までの距離と、複数の基準体の間の距離とから、移動体の位置を算出するため、移動体の位置を精度良く算出できる。
上記した位置検出装置では、前記基準体は、前記個別反応信号の送信を、前記起測信号を受信してから前記複数の基準体毎に異なる所定の時間遅らせる遅延手段を更に備えることが好ましい。

また、上記した位置検出装置では、前記位置取得手段は、前記所定の時間を含んだ前記所要時間の長さから、前記複数の基準体を識別する基準体識別手段を更に備えることが好ましい。
上記構成によれば、遅延手段は、複数の基準体からの個別反応信号を、所定の時間遅らせて送信することで、移動体の位置に依り、複数の個別反応信号が移動体に同時に届くことを防げる。更に、基準体識別手段は、この所定の時間を含む所要時間の長さから、基準体を識別できるため、基準体を誤認識することによる位置検出装置の誤動作を防げる。

上記した位置検出装置では、前記起測信号送信部は、前記起測信号を、所定の間隔で断続的に送信することが好ましい。
また、上記した位置検出装置では、前記移動体は、接触を検出する接触検出手段を更に備えることが好ましい。
更に、上記した位置検出装置では、前記移動体は、前記接触検出手段が接触を検出することで前記起測信号の送信を開始することが好ましい。

上記構成によれば、移動体から送信される起測信号は、断続的に送信されることに加えて、位置の検出が不要である場合は、送信を停止することで、移動体の消費電力を低減できる。
上記した位置検出装置では、前記複数の基準体を有する基体を複数備え、前記個別反応信号送信部は、当該個別反応信号送信部が属する基体を特定するための予め設定した識別情報を前記個別反応信号に付加する識別情報付加手段を有し、前記移動体は、前記識別情報で特定される基体を、当該移動体が現時点で存在する基体として特定する基体特定手段を備えることが好ましい。

上記構成によれば、基準体側では、識別情報付加手段により、個別反応信号送信部が属する基体を特定する識別情報を個別反応信号に付加して送信し、移動体側では、基体特定手段により、個別反応信号に付加された識別情報で特定される基体を特定し、この基体上に移動体が存在すると判断するようにしたから、複数の基体が存在する場合であってもどの基体上に移動体が存在するかを容易に認識することができる。

上記した位置検出装置では、前記複数の基準体を有する基体を複数備え、前記個別反応信号送信部は、当該個別反応信号送信部が属する基体を特定する予め設定した識別情報を受信したとき前記個別反応信号を送信し、前記起測信号送信部は、前記個別反応信号を受信するまでの間、前記識別情報を順次更新して前記起測信号に付加する識別情報付加手段を有し、前記移動体は、前記個別反応信号を受信したときに、当該個別反応信号に対応する起測信号に付加した識別情報で特定される基体を、当該移動体が現時点で存在する基体として特定する基体特定手段を備えることが望ましい。

上記構成によれば、移動体側では、起測信号送信部により、起測信号に基体を特定する識別情報を付加して送信すると共に、個別反応信号を受信するまでの間、識別情報を順次更新して付加するようにし、基準体側では、個別反応信号送信部は、この個別反応信号送信部が属する基体を特定する識別情報が付加されているときにのみ、個別反応信号を送信するようにし、移動体側では、個別反応信号を受信したときに、前記起測信号に付加した識別情報で特定される基体上に移動体が存在すると判断するようにしたから、複数の基体が存在する場合であっても、移動体側は、どの基体上に移動体が存在しているのかを容易に認識することができる。

そして、前述の位置検出装置を情報端末装置に適用することにより、情報端末装置が有する表示手段を指示する移動体の位置を移動体側で検出することができる。
この情報端末装置は、表示手段に表示され且つ所定の情報が割りつけられた複数の指示領域のいずれかが指示されたとき、指示された指示領域に対応する情報を表示するようにした情報端末装置であって、前記移動体は、前記指示領域の前記表示手段上での表示位置と当該表示位置に割りつけられた指示領域との対応を管理する管理手段と、前記位置検出装置で検出された前記移動体の位置から、前記管理手段での管理情報に基づき、指示された指示領域を特定し、特定した指示領域に割りつけられた情報を生成する指定情報生成手段と、前記指示領域を表示するための指示画面及び前記指定情報生成手段で生成した指定情報を前記表示手段で表示するための表示データを生成しこれを送信する表示データ送信部と、を備え、前記表示手段は、前記表示データ送信部で送信される表示データを受信する表示データ受信部を備え、当該表示データ受信部で受信した表示データを表示するようになっていることが好ましい。

上記構成によれば、移動体側で取得した移動体の位置に基づいていずれの指示領域が指示されたかを判断し、この指示領域に割りつけられた情報が指定情報生成手段で生成される。この指定情報生成手段で生成された指定情報及び指示領域を表示するための指示画面の表示データは移動体側で生成されて表示データ送信部により送信され、表示手段では表示データ受信手段で表示データ送信部からの表示データを受信しこれを表示するようにしたから、複雑な処理は移動体側で完結し、移動体と表示手段とのデータ通信は主に、移動体から表示手段への方向のみとなることから、表示手段には高度の情報処理機能と高度の情報送信機能は必要なく、表示手段を遍在的に配置するのに極めて都合がよい。

以下、本発明に係る位置検出装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
まず、第１の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の位置検出装置の一実施形態が適用される情報端末装置１の外観を示す図である。この情報端末装置１は、板状の基体４０と、基体４０の表面の一方の端部上に所定の距離を保ち固定された２つの基準体（１０Ａ，１０Ｂ）と、基体４０の表面の略中央部に埋設された表示媒体（表示手段）３０と、基体４０の表面の他方の端部に埋設された信号入力部（表示データ受信部）４５と、移動可能な位置指示装置２０とを備えて構成される。

２つの基準体（１０Ａ，１０Ｂ）は、距離計測に用いる超音波を検出する超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）と、起測信号として用いる赤外光を発する赤外線ＬＥＤ（１２Ａ，１２Ｂ）とをそれぞれ備え、超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）の検出領域と、赤外線ＬＥＤ（１２Ａ，１２Ｂ）の照射領域とは、表示媒体３０が表示可能な全ての領域を含むように調整されている。また、これら２つの基準体（１０Ａ，１０Ｂ）は、超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）で超音波の信号を検出すると、それぞれ所定の遅延時間（Ｄ１，Ｄ２）後に、超音波の信号を検出した側の赤外線ＬＥＤ（１２Ａ，１２Ｂ）から応答光を送信するように調整されている。この基準体１０の機能についての詳細は後述する。

位置指示装置２０は外観視ペン状で、先端部（２１〜２３）と把持部２４とで構成される。この先端部（２１〜２３）には、接触を感知する接触センサ２１と、赤外線ＬＥＤ（１２Ａ，１２Ｂ）から照射される光を感知する光センサ（個別反応信号受信部）２２と、超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）が感知可能な超音波を発するトランスデューサ２３とを備える。また、把持部２４には、電気信号を処理する機能、情報を記憶する機能、情報を送信する機能等を備える。

この位置指示装置２０は、情報端末装置１の使用者がこの把持部２４を把持して、表示媒体３０上を移動させることで、表示媒体３０上の位置を指示したり、表示媒体３０に対して手書き入力したりすることのできる移動体であることに加え、この情報端末装置１の処理を行う機能を備えている。この位置指示装置２０の機能についての詳細は後述する。
信号入力部４５は、位置指示装置２０が生成した表示媒体３０用の表示信号を、位置指示装置２０の通信部（表示データ送信部）２７０（図３）から受ける。ここで、表示信号の授受方法は、ＩｒＤＡ（Infra−red Data Association）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどの無線信号による授受方法を採用できる。

表示媒体３０は、位置指示装置２０から取得した表示信号により形成される画像を表示する。この表示媒体３０の形状や表示方法については、基準体１０と表示媒体３０上の位置指示装置２０との間で、超音波および光の信号が授受できれば、どのようなものでも可能であり、ここでは、例えば略平板状の液晶表示体を採用する。
基体４０の内部には、図示を略した電源入力部を備える。この電源入力部は、外部から電源を入力して、電圧等を適正に調整した後、基準体１０や表示媒体３０の駆動部等に電源を供給する。

次に、基準体１０の機能構成について説明する。図２は、基準体１０の機能の概略を示すブロック図である。この図２によると、基準体１０は、音波受信部（起測信号受信部）１１５と、遅延手段１３５と、光送信部（個別反応信号送信部）１２５とを備える。
ここで、音波受信部１１５は、周波数が略２万Ｈｚを超える超音波を検出する超音波センサ１１と、この超音波センサが検出した超音波から信号を検出する超音波信号検出部１１０とで構成される。また、光送信部１２５は、波長が略７７０ｎｍを越える赤外光を発する赤外線ＬＥＤ１２と、この赤外線ＬＥＤ１２を駆動する信号を生成するＬＥＤ駆動部１２０とで構成される。更に、遅延手段１３５は、所定の時間遅延して伝える遅延処理部１３０と、遅延時間を設定する遅延時間設定部１３１とで構成される。

この遅延処理部１３０は、超音波信号検出部１１０が検出した信号を受け、外部からクロック信号を入力してカウントすることで一定の時間遅延させた後、ＬＥＤ駆動部１２０に赤外線ＬＥＤ１２の駆動を指示する信号を送る。ＬＥＤ駆動部１２０は、この指示を受け、赤外線ＬＥＤ１２の駆動信号を生成し、赤外線ＬＥＤ１２から応答光を発光させる。
また、遅延処理部１３０の遅延時間は、基準体１０により異なり、遅延時間設定部１３１で設定する。この情報端末装置１では、一方の基準体１０Ａでは、遅延時間はＤ１に設定され、他方の基準体１０Ｂでは、遅延時間はＤ２に設定されている。この遅延時間設定部１３１は、表示媒体３０のサイズや、基準体１０間の距離等により適切な所定値を、予め設定する。例えば、表示媒体３０がＡ４サイズ程度である場合は、一方のＤ１を１ミリ秒程度、他方のＤ２を５ミリ秒程度に設定する。

更に、ＬＥＤ駆動部１２０で生成する赤外線ＬＥＤ１２の駆動信号は、パルス状の波形で生成されるが、外乱光と区別できるように、周波数変調のような変調を駆動信号に加えても良い。
次に、位置指示装置２０の機能構成について説明する。図３は、位置指示装置２０の機能の概略を示すブロック図である。この図３によると、位置指示装置２０は、接触センサ２１と、音波送信部（起測信号送信部）２１５と、光センサ２２と、位置取得手段２２５と、制御部２５０と、表示文書記憶部２６０と、通信部２７０とを備える。

接触センサ２１は、接触検出手段であり、表示媒体３０との接触を感知するタッチセンサを採用できる。この接触センサ２１は接触を感知すると、信号を生成して音波送信部２１５に送信する。また、接触状態から非接触状態に遷移した場合も、同様に信号を生成し、音波送信部２１５に送信する。
音波送信部２１５は、超音波駆動部２１０と、トランスデューサ２３とで構成される。

超音波駆動部２１０は、接触センサ２１からの接触を示す信号を受け、具備するタイミングジェネレータが生成するタイミングに同期して、トランスデューサ２３を駆動する信号を生成し、この駆動信号をトランスデューサ２３に送信すると共に、時間計測部２３０に対して、トランスデューサ２３の駆動開始を示す信号を送信する。
また、トランスデューサ２３に対する駆動信号は、接触センサ２１から非接触状態への遷移を示す信号を受信するまで、設定された時間間隔で断続的に送信される。この時間間隔は、表示媒体３０の大きさ等により最適に決定され、例えば、表示媒体３０がＡ４サイズ程度である場合は、１０ミリ秒程度の時間間隔が設定される。

トランスデューサ２３は、超音波駆動部２１０から送信される駆動信号に従い、位置指示装置２０の先端部から全方位に向けて、周波数が略２万Ｈｚを超える超音波を発信するアクチュエータである。
光センサ２２は、波長が略７７０ｎｍを越える赤外線領域の光を受けて電気信号に変換し、位置取得手段２２５に送信する。

位置取得手段２２５は、基準体識別部２２０と、時間計測部２３０と、演算部２４０とで構成される。
基準体識別部２２０は、基準体１０からの応答光から、基準体を識別する基準体識別手段である。この基準体識別部２２０は、光センサ２２から送信される電気信号の中から、基準体１０の赤外線ＬＥＤ１２の発した光に対応した信号のみを抽出すると共に、その基準体１０を識別し、基準体１０を区別する信号を時間計測部２３０に送信する。

ここで、赤外線ＬＥＤ１２に対応した信号のみを抽出する方法としては、例えば、超音波駆動部２１０のタイミングジェネレータに同期した間隔の信号のみを抽出する方法や、赤外線ＬＥＤ１２からの応答光に変調が加えられている場合は、変調の有無による抽出方法を採用できる。また、応答光から基準体１０を識別する方法については、後述する。
時間計測部２３０は、位置指示装置２０が超音波を送信してから、基準体１０が応答光を返すまでの時間を計測する時間計測手段である。即ち、この時間計測部２３０は、超音波駆動部２１０から送信されるトランスデューサ２３の駆動開始を示す信号を受けて、時間の計測を開始し、基準体識別部２２０から基準体１０を区別する信号を受けるまでの応答時間を、２つの基準体（１０Ａ，１０Ｂ）毎に計測する。計測された応答時間は信号に変換され、基準体１０を区別する信号と共に、演算部２４０に送信される。

演算部２４０は、受信したこれらの信号から、位置指示装置２０と２つの基準体（１０Ａ，１０Ｂ）との距離を算出する（距離算出手段）と共に、算出したそれぞれの距離から、位置指示装置２０の位置を算出する（位置算出手段）。これらを算出する方法については、後述する。
表示文書記憶部２６０は、表示媒体３０で表示する表示文書のデータを記憶する（管理手段）。この表示文書のデータは、位置指示装置２０が指示した表示媒体３０上の位置が、関連付けられた動作を行う位置であるかどうかを調べる際に参照される。

通信部２７０は、外部と通信を行う通信機能を備える。この通信機能により、信号入力部４５に対して表示媒体３０で表示する画面のデータを予め定められた方法で送信できる。
制御部２５０は、上記した各機能部に対して動作の指示を出すのに加えて、各機能部からの指示に対する応答を管理する。

ここで、基準体識別部２２０、時間計測部２３０、制御部２５０、表示文書記憶部２６０、通信部２７０および演算部２４０は、図示を略した、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭおよびフラッシュメモリなどのハードウェア資源と、ＲＯＭなどに記憶されたソフトウェアとが有機的に協働して、これらの機能を実現している。
次に、位置指示装置２０のトランスデューサ２３から基準体１０Ａの超音波センサ１１Ａまでの距離（Ｌ１）、および位置指示装置２０のトランスデューサ２３から基準体１０Ｂの超音波センサ１１Ｂまでの距離（Ｌ２）を、位置指示装置２０側から求める方法について説明する。図４は、位置指示装置２０と基準体（１０Ａ，１０Ｂ）との信号の授受を説明するためのタイミング図である。この図４によれば、位置指示装置２０のトランスデューサ２３から発信された超音波は、略３４０ｍ／秒という一定の速度（Ｖ）で伝播し、それぞれの基準体（１０Ａ，１０Ｂ）に到達する。この場合、到達時間は、トランスデューサ２３から超音波センサ１１までの距離に応じて異なる。

ここで、超音波を受信したそれぞれの基準体（１０Ａ，１０Ｂ）は、前記したそれぞれの遅延時間（Ｄ１，Ｄ２）後に、それぞれの赤外線ＬＥＤ１２から応答光を送信する。この応答光は、瞬時（光速により伝播時間を無視できる）に位置指示装置２０の光センサ２２が感知する。以上から、位置指示装置２０は、超音波を発信してから、それぞれＴ１後およびＴ２後に応答光を感知する。

前記したように、基準体１０Ａの遅延時間Ｄ１を１ミリ秒、基準体１０Ｂの遅延時間Ｄ２を５ミリ秒とした場合、表示媒体３０がＡ４サイズ程度であれば、表示媒体３０上の位置指示装置２０における超音波の到達時間は、最長で１ミリ秒程度である。従って、遅延時間Ｄ１である基準体１０Ａからの応答光は、遅延時間Ｄ２である基準体１０Ｂからの応答光よりも、常に先に到達する。このように、表示媒体３０の大きさ、および遅延時間に関する情報が既知であれば、複数の基準体１０からの応答光を識別することができる。

上記の方法で基準体１０を識別した位置指示装置２０は、応答光の到達時間から、それぞれの遅延時間を減じることで、それぞれの基準体１０からの超音波の到達所要時間を得る。従って、位置指示装置２０のトランスデューサ２３から基準体１０Ａの超音波センサ１１Ａまでの距離（Ｌ１）、および位置指示装置２０のトランスデューサ２３から基準体１０Ｂの超音波センサ１１Ｂまでの距離（Ｌ２）は、次のように表記できる。

Ｌ１＝（Ｔ１−Ｄ１）×Ｖ ……（１）
Ｌ２＝（Ｔ２−Ｄ２）×Ｖ ……（２）

次に、移動体である位置指示装置２０が有するトランスデューサ２３、および２つの固定された基準体（１０Ａ，１０Ｂ）が有する超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）による、位置指示装置２０の位置検出方法について説明する。図５は、位置検出の方法を示す概略説明図である。この図５に示すように、位置指示装置２０のトランスデューサ２３が座標Ｐの位置にあり、他方で、基準体１０Ａの超音波センサ１１Ａと、基準体１０Ｂの超音波センサ１１Ｂは、既知の距離（２ｄ）を有する座標Ｒと、座標Ｑの位置にある。ここで、図５では、座標Ｒと座標Ｑの中間点を原点とする直交座標系を設定している。

なお、トランスデューサ２３から超音波センサ１１Ａまでの距離（Ｌ１）、およびトランスデューサ２３から超音波センサ１１Ｂまでの距離（Ｌ２）は、前記した方法で得られる。従って、この座標系におけるトランスデューサ２３の位置、即ち、座標ＰのＸ軸方向およびＹ方向の値は、次のように表記できる。

Ｘ＝（Ｌ１²−Ｌ２²）／（４×ｄ） ……（３）
Ｙ＝〔Ｌ１²−（Ｘ＋ｄ）²〕^1/2 ……（４）

次に、位置指示装置２０で位置を指示した場合の処理について、フローチャートに基づいて説明する。図６は、位置指示装置２０で位置を指示した場合の処理の流れを示すフローチャートであり、図１および図３を参照して説明する。

位置指示装置２０は、位置を検出する処理を開始すると、ステップＳ１５０が実行されるように設定されている。このステップＳ１５０では、位置指示装置２０は、接触センサ２１が接触を感知しているかどうか調べる。ここで、接触センサ２１が接触を感知していない場合（ステップＳ１５０でＮｏ）は、接触を感知するまで待機する。また、接触センサ２１が接触を感知している場合（ステップＳ１５０でＹｅｓ）は、次の工程に進む。

次に、位置指示装置２０は、音波送信部２１５から超音波を発信する（ステップＳ１５２）。
そして直後に、位置指示装置２０は、時間計測部２３０で時間計測を開始する（ステップＳ１５４）。
次に、位置指示装置２０は、光センサ２２による基準体１０からの応答光の検出を判定する（ステップＳ１５６）。ここで、光センサ２２が基準体１０からの応答光を検出した場合（ステップＳ１５６でＹｅｓ）は、次の工程（ステップＳ１５８）に進む。また、光センサ２２が基準体１０からの応答光を検出しない場合（ステップＳ１５６でＮｏ）は、時間計測部２３０での計測した時間が規定の時間の範囲にあるか否かを判定する（ステップＳ１５７）。ここで、計測した時間が規定の時間の範囲にない場合（ステップＳ１５７でＹｅｓ）は、位置指示装置２０が位置検出の範囲を越えて指示していると判定して、最初の工程（ステップＳ１５０）に戻る。また、計測した時間が規定の時間の範囲にある場合（ステップＳ１５７でＮｏ）は、基準体１０からの応答光の検出を判定する工程（ステップＳ１５６）に戻る。

ここで、位置指示装置２０は、基準体識別部２２０で応答光から基準体１０を識別しても良い（ステップＳ１５８）。
次に、位置指示装置２０は、時間計測部２３０および演算部２４０で、応答時間に基づいて基準体１０からの距離を算出する（ステップＳ１６０）。
次に、位置指示装置２０は、２つの基準体１０からの距離を取得したかどうかを判定する（ステップＳ１６２）。ここで、一方の基準体１０からの距離のみ取得されていると判定した場合（ステップＳ１６２でＮｏ）は、他方の基準体１０からの応答光の検出を判定する工程（ステップＳ１５６）に戻る。また、２つの基準体１０からの距離を取得したと判定した場合（ステップＳ１６２でＹｅｓ）は、次の工程に進む。

次に、位置指示装置２０は、演算部２４０で、位置指示装置２０の位置を算出する（ステップＳ１６４）。
次に、位置指示装置２０は、表示文書記憶部２６０が記憶する表示文書を参照して、位置指示装置２０が表示媒体３０上の関連付けられた動作を行う位置を指示しているかどうかを判定する（ステップＳ１６６）。ここで、関連付けられた動作を行う位置を指示していない場合（ステップＳ１６６でＮｏ）、最初の工程（ステップＳ１５０）に戻る。

また、関連付けられた動作を行う位置を指示している場合（ステップＳ１６６でＹｅｓ）、位置を指示する動作を終了する位置かどうかを判定する（ステップＳ１６８）。位置を指示する動作を終了する位置である場合は（ステップＳ１６８でＹｅｓ）、位置を指示する処理を終了する。他方で、位置を指示する動作を終了する位置でない場合は（ステップＳ１６８でＮｏ）、関連付けられた動作を実行し、必要に応じて表示媒体３０で表示するための表示データを、通信部２７０を介して送信する（指定情報生成手段）。そして、最初の工程（ステップＳ１５０）に戻る（ステップＳ１７０）。

以上の構成において、上記した情報端末装置１は、基準体１０および基体４０は簡易な構成であり、主な処理は位置指示装置２０側で行われるため、個人が位置指示装置２０を所有し、基準体１０および基体４０側は公共の場所等、ユビキタスに設置されることで、次のような利用が可能になる。例えば、出張先のデスクや電話ボックスに設置された場合、携帯可能な位置指示装置２０で動作するスケジュール管理ソフトの入出力画面を、情報端末装置１の表示媒体３０に表示させ、スケジュールの確認や時間の変更等を行うことができる。あるいは、各店舗のチェックカウンタに設置された場合、位置指示装置２０で動作する決済管理ソフトの入出力画面を表示させ、決済方法の選択や出金先の入力指示等に用いることができる。

以上述べた第１の実施の形態では、次のような効果がある。
（１）位置指示装置２０の位置は、基準体１０との信号伝達時間により検出するので、基準体１０との間で信号が伝達できれば検出領域に制限は無く、更に、表示媒体３０上に位置を検出するセンサ層は不要であるため、どのような表示方法の表示媒体３０でも検出できる。
（２）基準体１０からの応答光は、赤外線領域の光であるため、周囲の種々の光との区別が容易で、位置指示装置２０の誤検出を防止できる。
（３）位置指示装置２０の音波送信部２１５は、単一のトランスデューサ２３から発生する唯一の超音波パルスを利用するため、トランスデューサ２３の特性バランスの影響がなく、誤差を発生しにくい。
（４）位置指示装置２０側に情報を主体的に処理する機能を備え、基体４０側を簡易に構成することができるため、基体４０側の低電力化を図ることができると共に、基体４０を公共の場所等にユビキタスに設置することが容易になる。即ち、携帯可能な位置指示装置２０だけで、どこでも情報の操作ができるユビキタスな社会に対応できる。

以上、本発明の第１の実施の形態における位置検出装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、距離計測のために用いる音波は、超音波に限らず、可聴周波数を含むあらゆる音域の音波でも良い。また、起測信号として用いる光は、赤外領域に限らず、あらゆる領域の光でも良い。
また、位置指示装置２０の形状は、外観視ペン状に限定されず、どのような形状であっても良く、例えば、携帯型の電話機にこの位置指示装置２０の機能を備えても良い。

また、情報端末装置１の基準体１０の位置は、利用する情報端末装置１に応じて、設定可能としても良い。
また、情報端末装置１の基準体１０は、２個に限らず３個以上備えられ、位置を検出する際には、位置指示装置２０の位置に応じて基準体１０が適切に選択されても良い。
更に、位置指示装置２０は、複数の基準体１０が設置された位置の情報を有し、複数の基準体１０間の距離を参照すること無く、複数の基準体１０からの距離に基づき、位置指示装置２０の位置を算出しても良い。

次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
図７は、本発明の第２の実施の形態における位置検出装置が適用される情報端末装置１ａを示す図である。
図７に示すように、この第２の実施の形態における情報端末装置１ａは、位置指示装置（移動体）２０ａと、複数の表示装置（表示手段）５０とを備えている（図７の場合は３つ）。

そして、前記表示装置５０は、図８に示すように、上記第１の実施の形態における基体４０と同様に板状に形成された基体４０と、その略中央部に埋設された表示媒体３０と、信号入力部４５を備え、さらに、基体４０の表面の一方の端部上に、所定の距離を保って、超音波センサ１１Ａ、１１Ｂが固定され、また、これら超音波センサ１１Ａと１１Ｂとの間の中央に、赤外線ＬＥＤ１２が固定されている。なお、この赤外線ＬＥＤ１２は必ずしも中央に設ける必要はなく、後述の位置指示装置２０ａの光センサ２２との間で光信号を授受することのできる位置であればどの位置であってもよい。

また、前記位置指示装置２０ａは、外観視ペン状に形成され、上記第１の実施の形態における位置指示装置２０と同様に、接触センサ２１、赤外線ＬＥＤ１２から照射される光を感知する光センサ２２、超音波センサ１１Ａ、１１Ｂが感知可能な超音波を発生するトランスデューサ２３からなる先端部を備えている。また、把持部２４には、電気信号を処理する機能、情報を記憶する機能、情報を送信する機能等を備えている。

図９は、第２の実施の形態における、表示装置５０及び位置指示装置２０ａの機能の概略を示すブロック図である。
表示装置５０は、図９に示すように、音波受信部（起測信号受信部）５１５Ａ及び５１５Ｂと、遅延カウンタ（遅延手段）５３０Ａ及び５３０Ｂと、駆動信号変調部（識別情報付加手段）５３５Ａ及び５３５Ｂと、光送信部（個別反応信号送信部）５２５と、通信部５４０（表示データ受信部）及び表示処理部５５０と、を備える。

ここで、音波受信部５１５Ａ及び５１５Ｂは、上記第１の実施の形態と同様に、周波数が略２万Ｈｚを超える超音波を検出する超音波センサ１１Ａ、１１Ｂと、この超音波センサ１１Ａ、１１Ｂが検出した超音波から信号を検出する超音波信号検出部５１０Ａ、５１０Ｂとで構成される。また、遅延カウンタ５３０Ａ、５３０Ｂは、超音波信号検出部５１０Ａ、５１０Ｂで、超音波を検出したとき、これを、それぞれ予め設定された所定の遅延時間Ｄ１、Ｄ２だけ遅延して駆動信号変調部５３５Ａ、５３５Ｂにそれぞれ伝える。

駆動信号変調部５３５Ａ、５３５Ｂは、それぞれ対応する遅延カウンタ５３０Ａ、５３０Ｂから、超音波信号を受信したことが通知されたとき、超音波センサ１１Ａ及び１１Ｂをそれぞれ識別するために予め設定されたＩＤ番号ＩＤ（Ａ）、ＩＤ（Ｂ）を用いて変調した駆動信号を生成し、これを光送信部５２５に出力する。なお、前記超音波センサ１１Ａ及び１１Ｂを識別するためのＩＤ番号は、全ての表示装置５０に設けられた超音波センサ１１Ａ、１１Ｂについてそれぞれ異なる値に設定される。つまり、超音波センサ１１Ａ、１１Ｂを識別するためのＩＤ番号から、いずれの表示装置５０に設けられている超音波センサであるかを識別できるようになっている。

前記光送信部５２５は上記第１の実施の形態と同様に赤外線ＬＥＤ１２と、この赤外線ＬＥＤ１２を駆動する信号を生成するＬＥＤ駆動部５２０とで構成される。また、通信部５４０は、後述の位置指示装置２０ａの通信部６７０と通信を行って、位置指示装置２０ａが生成した表示媒体３０用の表示データを入力し、表示処理部５５０は、この表示データをもとに、前記表示媒体３０への表示処理を行う。

このように、表示装置５０では、超音波センサ１１Ａで超音波信号を受信したときには、この超音波センサ１１Ａに対して予め設定された遅延時間だけ遅延した後、超音波センサ１１Ａに付与されているＩＤ番号で変調した駆動信号を生成し、これをＬＥＤ駆動部５２０に出力する。また、超音波センサ１１Ｂで超音波信号を受信したときには、これにこの超音波センサ１１Ｂに対して予め設定された遅延時間だけ遅延した後、超音波センサ１１Ｂに付与されているＩＤ番号で変調した駆動信号を生成し、これをＬＥＤ駆動部５２０に出力する。つまり、上記第１の実施の形態においては超音波センサ１１と赤外線ＬＥＤ１２とから基準体１０を構成し、この基準体１０を単位として複数の基準体を設けることで位置検出を行うようにした場合について説明したが、この第２の実施の形態では、赤外線ＬＥＤ１２を、二つの超音波センサ１１Ａ、１１Ｂで共用するようになっている。つまり、図９において、超音波センサ１１Ａを含む音波受信部５１５Ａ、遅延カウンタ５３０Ａ、駆動信号変調部５３５Ａ及び光送信部５２５と、超音波センサ１１Ｂを含む音波受信部５１５Ｂ、遅延カウンタ５３０Ｂ、駆動信号変調部５３５Ｂ及び光送信部５２５とが前記基準体１０にそれぞれ対応し、二つの基準体で、光送信部５２５を共用している。

そして、前記ＬＥＤ駆動部５２０は、前記ＩＤ番号で変調した駆動信号に応じて赤外線ＬＥＤ１２を発光させる。つまり、超音波を受信した超音波センサを特定することの可能な情報を、赤外線ＬＥＤ１２により送信するようになっている。
一方、前記位置指示装置２０ａは、図９に示すように、接触センサ（接触検出手段）２１と、音波送信部（起測信号送信部）６１５と、光センサ（光受信部）２２と、位置取得手段６２５と、文書・ＵＩ処理部（基体特定手段を含む）６５０と、表示文書記憶部（管理手段）６６０と、通信部（表示データ送信部）６７０とを備えている。

前記音波送信部６１５は、超音波駆動部６１０と、トランスデューサ２３とで構成される。前記超音波駆動部６１０は、タイミング発生回路６１１及び超音波駆動回路６１２を備えている。前記タイミング発生回路６１１は、間隔基準となるクロック信号と、接触センサ２１からの接触を示す信号とを入力し、前記位置指示装置２０ａの接触センサ２１が接触を感知する状態であるペンダウン中、及び接触センサ２１が接触を感知しない状態であるペンアップとなった直後のクロック信号活性時にパルスを出力するように構成されている。そして、このタイミング発生回路６１１の出力パルスは超音波駆動回路６１２及び位置取得手段６２５に入力され、超音波駆動回路６１２では、タイミング発生回路６１１からのパルス信号を受信する間、前記トランスデューサ２３を駆動する。

前記位置取得手段６２５は、応答光識別回路（基準体識別手段）６２０と、カウンタ回路（時間計測手段）６３０と、演算部（距離算出手段、位置算出手段）６４０と、ＩＤ復調・保持部６４５とから構成される。
前記応答光識別回路６２０には、光センサ２２の検出信号が入力されると共に、タイミング発生回路６１１の出力パルスが入力される。この応答光識別回路６２０は、タイミング発生回路６１１からのパルス信号を基準に、前述の赤外線ＬＥＤ１２を駆動する際の予め設定された遅延時間Ｄ１、Ｄ２に応じたウィンドウにより、光センサ２２の検出信号を時間的に識別し、識別した検出信号を識別出力Ａ又は識別出力Ｂの何れかに振り分けてカウンタ回路６３０に出力する。

カウンタ回路６３０は、前記タイミング発生回路６１１の出力パルスの立ち上がりを計測開始のタイミングを規定するスタート信号として入力すると共に、前記応答光識別回路６２０からの識別出力Ａを、前記超音波センサ１１Ａに対応する系統Ａのストップ信号、識別出力Ｂを、前記超音波センサ１１Ｂに対応する系統Ｂのストップ信号として個別に入力し、前記タイミング発生回路６１１からスタート信号を入力した時点から、前記系統Ａのストップ信号を入力するまでの時間及び系統Ｂのストップ信号を入力するまでの時間をそれぞれ個別に計測する。このカウンタ回路６３０での系統Ａ及び系統Ｂの計測時間の計測結果は、後述の座標演算部６４１で参照可能に構成されている。つまり、各表示装置５０では、超音波信号を受信すると、予め設定した遅延時間だけ遅延した後その応答光としてＩＤ番号を通知するための光信号を発生することから、表示装置５０の超音波センサ１１Ａ及び１１Ｂの双方で超音波信号を受信したならば、位置指示装置２０ａの光センサ２２は、図１０に示すように、位置指示装置２０ａで超音波信号を発生した後、予め設定した遅延時間Ｄ１、Ｄ２に応じた時間（Ｔａ、Ｔｂ）が経過したタイミングで、超音波センサ１１Ａに対応する応答光及び超音波センサ１１Ｂに対応する応答光を受信することになる。

前記演算部６４０は、座標演算部６４１と演算結果保持部６４２とから構成される。前記座標演算部６４１は、上記第１の実施の形態と同様の手順で、カウンタ回路６３０から受信した信号から、位置指示装置２０ａと超音波センサ１１Ａ、１１Ｂとの距離を算出すると共に、算出したそれぞれの距離から位置指示装置２０ａの位置を算出し、その算出結果を演算結果保持部６４２で保持する。この演算結果保持部６４２は他から参照可能に構成されている。

また、前記ＩＤ復調・保持部６４５は、光センサ２２の検出信号を入力し、赤外線ＬＥＤ１２からの赤外線に重畳されたＩＤ信号を復調し、これを保持する。なお、このＩＤ復調・保持部６４５は、他から参照可能に構成されている。
前記文書・ＵＩ処理部６５０は、上記第１の実施の形態と同様に、スケジュール管理ソフトの入出力画面や、決済管理ソフトの入出力画面等といった、各表示装置５０に表示させるべき各種の文書の表示状態を、表示装置５０毎に管理する。また、各表示装置５０と、この表示装置５０上に配置された超音波センサ１１Ａ、１１Ｂに付与したＩＤ番号との対応を管理する。この対応は、予め設定し対応情報として記憶するようにしてもよく、また、位置指示装置２０ａが指示されたときに獲得したＩＤ番号と、このＩＤ番号に対応する表示装置に表示させる文書の表示状態とを対応させて対応情報として新たに登録しこれを管理することにより、運用に応じて対応情報を生成し保持するようにしてもよい。

そして、前記ＩＤ復調・保持部６４５で獲得した応答光の送信元の表示装置５０に搭載された超音波センサ１１Ａ、１１Ｂを特定するＩＤ番号と、前記演算結果保持部６４２で保持する表示装置５０上における位置指示装置２０ａの位置とから、位置指示装置２０ａが、複数の表示装置５０のうちいずれの表示装置５０上に存在し、且つその表示装置５０上のいずれの位置を指示しているかを判断する。そして、表示文書記憶部６６０に格納された表示文書データを参照し、位置指示装置２０ａで指示された位置が、関連付けられた動作を行う位置であるかどうかを判断し、関連付けられた位置である場合には、指示位置に関連した動作を特定してこれに応じた処理を行い、必要に応じて表示媒体３０で表示するための表示データを、通信部６７０を介して送信する（指定情報生成手段）。また、上記した各機能部に対して動作の指示を出すのに加えて、各機能部からの指示に対する応答を管理する。

また、応答光識別回路６２０、カウンタ回路６３０、演算部６４０、文書・ＵＩ処理部６５０、表示文書記憶部６６０及び通信部６７０は、図示を略した、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭおよびフラッシュメモリなどのハードウェア資源と、ＲＯＭ等に記憶されたソフトウェアとが有機的に協働して、これらの機能を実現している。
次に、位置指示装置２０ａで位置を指示した場合の処理について、フローチャートに基づいて説明する。図１１は、位置指示装置２０ａで位置を指示した場合の処理の流れを示すフローチャートである。なお、上記第１の実施の形態における図６のフローチャートに示す処理と同一部には同一符号を付与し、その詳細な説明は省略する。

位置指示装置２０ａは、位置を検出する処理を開始すると、接触センサ２１が接触を感知しているかどうかを判断し（ステップＳ１５０）、接触を感知したならば、音波送信部６１５から超音波を発信し（ステップＳ１５２）、直後に、カウンタ回路６３０で時間計測を開始する（ステップＳ１５４）。
そして、位置指示装置２０ａは、光センサ２２により表示装置５０側からの応答光を検出しない場合、カウンタ回路６３０での計測時間が規定の時間の範囲になければ位置指示装置２０ａが位置検出の範囲を超えて指示していると判定し最初の工程に戻り、規定の時間の範囲にあれば、応答光の受信を待つ（ステップＳ１５６、Ｓ１５７）。

そして、表示装置５０側からの応答光を検出したならば、その受信タイミングから応答光が、何れの超音波センサ１１Ａ、１１Ｂに対応する応答光であるかを特定し、且つ、特定した超音波センサ１１Ａ又は１１ＢのＩＤ番号と、表示装置５０との対応を表す対応情報に基づいて、何れかの表示装置５０に配置された超音波センサであるかを特定する。そして、光の応答時間から特定した超音波センサまでの距離を計算し、複数の超音波センサこの場合１１Ａ及び１１Ｂについて距離を算出したならば（ステップＳ１５８ａからＳ１６２ａ）、これら超音波センサ１１Ａ、１１Ｂまでの距離と、既知の超音波センサ１１Ａ、１１Ｂ間の距離とに基づいて位置指示装置２０ａの位置を判断する（ステップＳ１６４）。

そして、ステップＳ１６６に移行し、前記ステップＳ１５８ａで特定した表示装置５０に表示されている表示文書データを参照し、位置指示装置２０ａが表示媒体３０上の関連付けられた動作を行う位置を指示していれば、関連付けられた動作を実行し（ステップＳ１７０、）、関連付けられた動作を行う位置を指示していなければ、最初の工程に戻る。
したがって、例えば、図７において、表示装置５０Ａ上で、位置指示装置２０ａを操作すると、位置指示装置２０ａでは、表示装置５０Ａ上の赤外線ＬＥＤ１２からの応答光を受信し、この応答光に重畳された超音波センサ１１Ａ、１１ＢのＩＤ番号（図７の場合、ＩＤ＝ＡＡＡ１又はＡＡＡ２）を獲得し、このＩＤ番号から、位置指示装置２０ａが表示装置５０Ａ上に位置することを認識し、表示装置５０Ａで表示中の表示文書データを参照し、これに基づいて指示された動作に応じた処理を行う。そして、次に、位置指示装置２０ａが表示装置５０Ｂ上に移動すると、位置指示装置２０ａは、表示装置５０Ｂ上の赤外線ＬＥＤ１２からの応答光を受信し、この応答光に重畳された超音波センサ１１Ａ又は１１ＢのＩＤ番号を獲得し、このＩＤ番号から、位置指示装置２０ａが表示装置５０Ｂ上に位置することを認識する。

したがって、今度は、表示装置５０Ｂ上に表示中の表示文書で指示された位置に対応した処理を行う。同様に、位置指示装置２０ａが表示装置５０Ｃ上で操作されると、位置指示装置２０ａは、表示装置５０の赤外線ＬＥＤ１２からの応答光を受信し、この応答光に重畳されたＩＤ番号を獲得し、このＩＤ番号から、位置指示装置２０ａが表示装置５０Ｃ上に位置することを認識することができる。

このように、この第２の実施の形態においては、表示装置５０の赤外線ＬＥＤ１２からの応答光に重畳されたＩＤ番号に基づいて、位置指示装置２０ａが指示している表示装置５０を識別するようにしたから、一つの位置指示装置２０ａによって、複数の表示装置５０Ａ〜１０Ｃに対する操作を行うことができ、表示装置５０毎に、位置指示装置を個別に設けることなく、複数の表示装置５０に対する操作を容易に行うことができ、使い勝手をより向上させることができる。

なお、上記第２の実施の形態においては、３つの表示装置５０Ａ〜５０Ｃを備えた場合について説明したが、これに限るものではなく、２つ、或いは４つ以上の表示装置を備えた場合であっても適用することができる。この場合には、前述のように、例えば、ＩＤ・復調保持部６４５で、新たなＩＤ番号が通知されたときに、このＩＤ番号とこのＩＤ番号に対応する表示装置５０の表示状態とを対応させてこれを対応情報として新たに管理するように構成すればよく、このようにすることによって、表示装置５０の追加を容易に行うことができる。また、このように構成した場合には対応情報として記憶する必要はなく、運用状態に応じて必要な対応情報のみを保存するようにすることも可能である。

また、上記第２の実施の形態においては、超音波センサ１１Ａに対応するＩＤ番号と、超音波センサ１１Ｂに対するＩＤ番号とを異なる番号にした場合について説明したがこれに限るものではなく、音波信号を受信した超音波センサが配置されている表示装置５０を特定することができればよいから、超音波センサ１１Ａ及び超音波センサ１１Ｂに対するＩＤ番号を同一のＩＤ番号としてもよいことはいうまでもない。

また、この第２の実施の形態においても、表示装置５０上における超音波センサ１１Ａ、１１Ｂの位置は、利用する情報端末装置１ａに応じて、設定可能としても良く、また、超音波センサ１１は、２個に限らず３個以上備えられ、位置を検出する際には、位置指示装置２０ａの位置に応じて用いる超音波センサ１１が適切に選択されても良い。
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。

図１２は、本発明の第３の実施の形態における位置検出装置が適用される情報端末装置１ｂを示す図である。
図１２に示すように、この第３の実施の形態における情報端末装置１ｂは、位置指示装置（移動体）２０ｂと、複数の表示装置（表示手段）６０（図１２の場合は３つ）と、を備えている。

そして、前記表示装置６０は、図１３に示すように、上記第１の実施の形態と同様に形成された基体４０と、その略中央部に埋設された表示媒体３０と、信号入力部４５とを備え、さらに、基体４０の表面の一方の端部上に、所定の距離を保って、超音波を発信するトランスデューサ６１Ａ、６１Ｂが固定され、また、これらトランスデューサ６１Ａ及び６１Ｂ間の中央部には、赤外線領域の光を受けてこれを電気信号に変換する光センサ６３が固定されている。なお、この光センサ６３は必ずしもトランスデューサ６１Ａ及び６１Ｂ間の中央部に設けられている必要はなく、後述の位置指示装置２０の赤外線ＬＥＤ６６と光センサ６３との間で光信号を授受することのできる位置であればどの位置であってもよい。

また、前記位置指示装置２０ｂは、上記第１の実施の形態と同様に外観視ペン状に形成され、先端部６５から６７と把持部６８とから構成され、前記先端部は、接触センサ６５、赤外線領域の光を発光する赤外線ＬＥＤ６６、前記トランスデューサ６１Ａ、６１Ｂで発信された超音波を受信可能な超音波センサ６７とから構成され、これら接触センサ６５、赤外線ＬＥＤ６６、超音波センサ６７は、上記第１の実施の形態における、接触センサ２１、赤外線ＬＥＤ１２、超音波センサ１１のそれぞれと同等の機構構成を有している。また、前記把持部６８には、上記第１の実施形態と同様に、電気信号を処理する機能、情報を記憶する機能、情報を送信する機能等を備えている。

図１４は、第３の実施の形態における、表示装置６０及び位置指示装置２０ｂの機能の概略を示すブロック図である。
表示装置６０は、図１４に示すように、光受信部（起測信号受信部）７１５と、遅延カウンタ（遅延手段）７２０と、音波送信部（個別反応信号送信部）７３５と、通信部（表示データ受信部）７５０及び表示処理部７６０とから構成され、通信部７５０及び表示処理部７６０は、上記第２の実施の形態における、通信部５４０及び表示処理部５５０と同等に構成されている。

前記光受信部７１５は、前記光センサ６３と復調ＩＤ選択部７１０とから構成される。この復調ＩＤ選択部７１０は、前記光センサ６３で検出した検出信号からＩＤ番号を獲得し、予め自己の表示装置６０に付与されたＩＤ番号と一致するとき出力を活性化する機能を備える。具体的には、復調ＩＤ選択部７１０は、獲得したＩＤ番号と自己のＩＤ番号とが一致するとき、遅延カウンタ７２０を起動する信号を出力する。

前記遅延カウンタ７２０は、２系統の信号を出力可能に構成され、前記復調ＩＤ選択部７１０によって起動されると起動時点からの経過時間を計測し、前記トランスデューサ６１Ａ及び６１Ｂに対応して予め設定された遅延時間Ｄ１、Ｄ２が経過した時点で、トランスデューサ６１Ａ、６１Ｂの駆動を指示する指令信号を超音波送信部７３５に向けて出力する。

超音波送信部７３５は、トランスデューサ６１Ａ、６１Ｂと、これらをそれぞれ駆動するための超音波駆動回路７３０Ａ、７３０Ｂとから構成される。前記超音波駆動回路７３０Ａ、７３０Ｂは、それぞれトランスデューサ６１Ａ又は６１Ｂの駆動を指示する令信号を受信したとき対応するトランスデューサ６１Ａ、６１Ｂを駆動し、超音波を発信させる。

このように、表示装置６０は、光センサ６３の検出信号に基づき自己のＩＤ番号が通知されたことを検出したときには、図１４に示すように、予め設定された所定の遅延時間Ｄ１、Ｄ２だけ遅延したタイミングで、トランスデューサ６１Ａ、６１Ｂを駆動して超音波を発信させる。
一方、前記位置指示装置２０ｂは、図１４に示すように、接触センサ（接触検出手段）６５と、光送信部（起測信号送信部）８１５と、超音波センサ（個別反応信号受信部）６７と、位置取得手段８２５と、文書・ＵＩ処理部８５０と、表示文書記憶部（管理手段）８６０と、通信部（表示データ送信部）８７０とを備えている。

前記光送信部８１５は、赤外線駆動部８１０と、赤外線ＬＥＤ６６とで構成される。前記赤外線駆動部８１０は、タイミング発生回路８１１と、駆動信号変調部８１２と、赤外線駆動回路８１３とを備えている。前記タイミング発生回路８１１は、上記第２の実施の形態におけるタイミング発生回路６１１と同様に構成され、その出力パルスは駆動信号変調部８１２及び位置取得手段８２５に入力され、駆動信号変調部（識別情報付加手段）８１２では、タイミング発生回路８１１からのパルス信号を受信する間、通信先の表示装置６０を特定する予め設定したＩＤ番号で変調した駆動信号を生成してこれを赤外線駆動回路８１３に出力し、赤外線駆動回路８１３はこの駆動信号に応じて赤外線ＬＥＤ６６を駆動する。なおこのＩＤ番号は、例えば、別途、後述の文書・ＵＩ処理部８３０により設定される、通信対象の表示装置を検索するための、仕向けＩＤ番号に設定される。

前記位置取得手段８２５は、応答識別回路（基準体識別手段）８２０と、上記第２の実施の形態と同様に構成されたカウンタ回路（時間計測手段）８３０と、演算部（位置取得手段、距離算出手段）８４０とから構成される。
前記応答識別回路８２０には、超音波センサ６７の検出信号が入力されると共に、タイミング発生回路８１１の出力パルスが入力される。この応答識別回路８２０は、タイミング発生回路８１１からのパルス信号を基準に、前記表示装置６０の遅延カウンタ７２０における遅延時間Ｄ１、Ｄ２に応じたウィンドウにより、超音波センサ６７の検出信号を時間的に識別し、識別した検出信号を識別出力Ａ又は識別出力Ｂの何れかに振り分けてカウンタ回路８３０に出力する。つまり、表示装置６０側では、光センサ６３で検出した検出信号に重畳されているＩＤ番号が自己を特定するＩＤ番号であるときにその応答して、所定の遅延時間が経過したときに超音波を発生するから、図１５に示すように、位置指示装置２０ｂでは、赤外線ＬＥＤ６６を発光した後、所定の遅延時間Ｄ１及びＤ２が経過した時点で、超音波信号を検出することになる。

カウンタ回路８３０は、前記タイミング発生回路８１１の出力パルスと、前記応答識別回路８２０からの識別出力Ａを系統Ａのストップ信号、識別出力Ｂを系統Ｂのストップ信号として個別に入力し、前記タイミング発生回路８１１からスタート信号としてパルス信号を入力した時点から、前記系統Ａのストップ信号を入力するまでの時間及び系統Ｂのストップ信号を入力するまでの時間をそれぞれ個別に計測し、演算部８４０の座標演算部８４１は、カウンタ回路８３０から受信した信号から、上記第２の実施の形態と同様の手順で位置指示装置２０ｂと２つのトランスデューサ６１Ａ、６１Ｂとの距離を算出すると共に、算出したそれぞれの距離から位置指示装置２０ｂの位置を算出し、その算出結果を演算結果保持部８４２で保持する。この演算結果保持部８４２は他から参照可能に構成されている。

前記文書・ＵＩ処理部８５０は、上記第２の実施の形態の文書・ＵＩ処理部６５０と同様に、各表示装置６０に表示させるべき文書の表示状態を、表示装置６０毎に管理し、また、各表示装置６０と、この表示装置６０に付与したＩＤ番号との対応を管理する。また、接触センサ６５で接触を感知したとき、管理している表示装置６０のＩＤ番号を仕向けＩＤ番号として駆動信号変調部８１２に通知し、このＩＤ番号に対応する応答を超音波センサ６７で検出したかどうかを監視する。そして、仕向けＩＤ番号に対応する応答を超音波センサ６７で検出しないときには、このＩＤ番号に対応する表示装置上に位置指示装置２０ｂが存在しないとして、次のＩＤ番号を仕向けＩＤ番号として通知し、超音波センサ６７で応答を検出するまで順にＩＤ番号を更新する。そして、超音波センサ６７で応答を検出したときこのときの仕向けＩＤを、位置指示装置２０ｂが存在する表示装置６０を特定するＩＤ番号として認識し、以後、接触センサ６５で接触を感知しなくなるまでの間、このＩＤ番号を仕向けＩＤ番号として設定する（基体特定手段）。そして、接触センサ６５で接触を感知しなくなったとき、この仕向けＩＤ番号をクリアし、接触センサ６５で次に接触を感知する状態となったときには、再度仕向けＩＤ番号の検索を行う。

そして、文書・ＵＩ処理部８５０は、前記仕向けＩＤとして設定したＩＤ番号と、前記演算結果保持部８４２で保持する表示装置６０上における位置指示装置２０ｂの位置とから、位置指示装置２０ｂが、複数の表示装置６０のうちいずれの表示装置上に存在し、且つその表示装置上のいずれの位置を指示しているかを判断し、表示文書記憶部８６０に格納された表示文書データを参照し、位置指示装置２０ｂで指示された位置が、関連付けられた動作を行う位置であるかどうかを判断し、関連付けられた位置である場合には、指示位置に関連した動作を特定しこれに応じた処理を行い、必要に応じて表示媒体３０で表示するための表示データを、通信部８７０を介して送信する（指定情報生成手段）。また、上記した各機能部に対して動作の指示を出すのに加えて、各機能部からの指示に対する応答を管理する。

そして、応答識別回路８２０、カウンタ回路８３０、演算部８４０、文書・ＵＩ処理部８５０、表示文書記憶部８６０及び通信部８７０は、上記第２の実施の形態と同様に、図示を略した、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭおよびフラッシュメモリなどのハードウェア資源と、ＲＯＭ等に記憶されたソフトウェアとが有機的に協働して、これらの機能を実現している。

次に、位置指示装置２０ｂで位置を指示した場合の処理について、フローチャートに基づいて説明する。
図１６は、位置指示装置２０ｂで位置を指示した場合の処理の流れを示すフローチャートである。
位置指示装置２０ｂは、位置を検出する処理を開始すると、上記第１の実施の形態と同様にして、接触センサ６５が接触を感知しているかどうかを判断し（ステップＳ１８０）、接触を感知していなければステップＳ１８１に移行して、最近の接触から所定期間が経過しているかどうかを判断し、所定期間を越えて接触が検出されなかった場合にはステップＳ１８２に移行し、前記仕向けＩＤ番号を予め設定した初期値に更新した後に最初の工程に戻り、所定期間が経過していない場合にはＩＤ番号は変更せずに最初の工程に戻る。一方、接触を感知したならば、ステップＳ１８３に移行し、仕向けＩＤ番号として設定されているＩＤ番号で変調した駆動信号を生成し、これに応じて赤外線ＬＥＤ６６を駆動する。なお、仕向けＩＤ番号は、起動時には初期値が設定されている。

赤外線ＬＥＤ６６を駆動すると、直後に、カウンタ回路８３０で時間計測を開始し（ステップＳ１８４）、ステップＳ１８６に移行して、超音波センサ６７で超音波を検出したかどうかを判断し、超音波を検出していない場合には、カウンタ回路８３０で時間計測を開始してからの経過時間が規定の時間の範囲内であるかどうかを判断し（ステップＳ１８８）、規定の時間の範囲内であるときにはステップＳ１８６に戻って引き続き超音波が検出されたかどうかを判断する。

そして、規定の時間の範囲内に超音波を検出しない場合には順次仕向けＩＤ番号を更新し（ステップＳ１８９）、変調に用いるＩＤ番号を順次更新して赤外線ＬＥＤ６６を駆動する。一方、規定の時間の範囲内に応答として超音波を検出したときには、ステップＳ１９０に移行し、超音波を受信するまでの計測時間をもとにトランスデューサ６１Ａ及び６１Ｂのいずれからの超音波を受信したかを判断する。次いで、ステップＳ１９２に移行し、超音波を受信するまでの計測時間をもとに応答したトランスデューサまでの距離を算出し、次いで、ステップＳ１９４で、複数のトランスデューサからの距離を取得することができたかを判断し、できていなければ、ステップＳ１８６の工程に戻って超音波の受信を待つ。

そして、複数のトランスデューサまでの距離を検出することができた場合には、ステップＳ１９６に移行し、赤外線ＬＥＤ６６により発光した時点から、超音波信号を受信するまでの経過時間に基づいて、上記第１及び第２の実施の形態と同様にして移動体の位置を計算する。この計算は、上記第１及び第２の実施の形態では、超音波を発信した時点から赤外線信号を受信するまでの経過時間に基づいて移動体の位置を算出するようにしたのに対し、赤外線ＬＥＤ６６により発光した時点から、超音波信号を受信するまでの経過時間に基づいて移動体の位置を算出するようにすればよく同様の手順で算出することができる。

そして、ステップＳ１９８に移行し、現時点で仕向けＩＤ番号として設定されているＩＤ番号で特定される表示装置６０上に位置指示装置２０ｂが存在すると判断し、この表示装置６０に表示されている表示文書データを参照し、位置指示装置２０ｂが表示媒体３０上の関連付けられた動作を行う位置を指示していれば、関連付けられた動作を実行し（ステップＳ２０２）、このとき、終了を指示する位置を指示していれば処理を終了する。一方、位置指示装置２０ｂが関連付けられた動作を行う位置を指示していなければ最初の工程に戻る。

したがって、例えば、図１２において、表示装置６０Ａ上で、位置指示装置２０ｂを操作すると、位置指示装置２０ｂでは、表示装置６０側からの超音波を検出するまで、ＩＤ番号を順次更新しながら、ＩＤ番号に応じて変調した駆動信号により赤外線ＬＥＤ６６を駆動し、各表示装置６０では、自己のＩＤ番号に応じた赤外線の検出信号を受信したとき所定の遅延時間をもってトランスデューサから超音波をそれぞれ発信する。例えば仕向けＩＤ番号の初期値として、表示装置６０Ａを特定するＩＤ番号が設定されている場合には、表示装置６０Ａでは、自己を特定するＩＤ番号であることから、赤外線を検出した時点から所定の遅延時間Ｄ１、Ｄ２が経過した時点で、応答として超音波を発信する。

位置指示装置２０ｂでは、超音波を受信したことからこのときの仕向けＩＤ番号として設定されたＩＤ番号を、位置指示装置２０ｂが存在する表示装置のＩＤ番号として認識し、このＩＤ番号に対応する表示装置６０Ａ上に位置指示装置２０ｂが存在すると判断する。そして、表示装置６０Ａに表示されている表示文書データを参照し、位置指示装置２０ｂの指示位置に応じた処理を行う。

次に、位置指示装置２０ｂが表示装置６０Ｂ上で操作されると、位置指示装置２０ｂは、再度ＩＤ番号を初期値から順次更新して赤外線ＬＥＤ６６を駆動する。表示装置６０Ｂでは、自己のＩＤ番号に応じた赤外線の検出信号を受信したとき応答し、超音波を発信する。これによって位置指示装置２０ｂでは超音波を受信したときの仕向けＩＤ番号として設定されたＩＤ番号から、位置指示装置２０ｂが存在する表示装置を６０Ｂとして特定する。

続いて、位置指示装置２０ｂが表示装置６０Ｃ上で操作されると、位置指示装置２０ｂでは、仕向けＩＤ番号を初期値から順次更新して赤外線ＬＥＤ６６を駆動し、表示装置６０Ｃでは、自己に対応するＩＤ番号が赤外線の検出信号として通知されたときに、応答として超音波を発信し、位置指示装置２０ｂでは、このときの仕向けＩＤ番号として設定されているＩＤ番号に対応する表示装置６０Ｃ上に位置指示装置２０ｂが存在すると認識し、この表示装置６０Ｃに表示している表示画像データを特定し、いずれの動作が指示されたかどうかを認識し、これに応じた処理を行う。

このように、この第３の実施の形態においては、表示装置６０側が、自己を特定するＩＤ番号が通知されたときに応答することで、位置指示装置２０ｂ側で、この位置指示装置２０ｂが存在する表示装置６０を識別するようにしたから、この場合も、一つの位置指示装置２０ｂによって、複数の表示装置６０に対する操作を行うことができ、使い勝手をより向上させることができる。

なお、ＩＤ番号の更新の際は、初期値から順次行う代わりに、最近に使ったものから適用されるよう使用された履歴の近い順に更新リストを整序するなどしてもよい。また、終了操作を行ったＩＤ番号は、更新リストの末尾に加える等としてもよい。
なお、上記第３の実施の形態では、図１２に示すように、３つの表示装置６０Ａ〜６０Ｃに対して、一つの位置指示装置２０ｂで操作するようにした場合について説明したが、例えば、２つ又は４以上の表示装置６０を備えた場合であっても適用することができる。

また、例えば、図１４に示すように、表示装置６０側に、自己を特定するＩＤ番号を、超音波信号を変調して送信するための固有情報変調部７９０を設け、また、位置指示装置２０ｂにＩＤ番号が重畳された超音波信号を検出したときそのＩＤ番号を復調しこれを保持するＩＤ復調・保持部８９０を設けておく。そして、情報端末装置１ｂに新規に表示装置６０を追加する場合には、固有情報変調部７９０からＩＤ番号を重畳した超音波信号を発生するようにし、これを受信した位置指示装置２０ｂ側では、この超音波信号からＩＤ番号を復調し、この復調したＩＤ番号で特定される表示装置６０が新たに追加されたとして認識するようにしてもよい。

このようにすることによって、この第３の実施の形態においても、表示装置６０を容易に追加することができる。また、このように、追加された側の表示装置６０からＩＤ番号を通知し位置指示装置２０ｂ側でこれを管理するようにした場合には、ＩＤ番号と表示装置６０との対応情報を予め設定し記憶しておく必要はなく、運用状況に応じて対応情報を生成することによって必要な対応情報のみを管理することになり、不要な表示装置に対応するＩＤ番号を仕向けＩＤ番号として設定することを回避し、仕向けＩＤ番号の検索をより速やかに行うことができる。

なお、この第３の実施の形態では、起測信号として赤外線を用いるようにしているから、表示文書データを伝達するための手段として、赤外線を用いるようにすれば、起測信号を送信するための手段と、情報伝達を行う手段とを、共用することができその分、部品点数を削減することができる。
また、この第３の実施の形態においても、前記トランスデューサ６１の位置は、利用する情報端末装置１に応じて、設定可能としても良く、また、このトランスデューサ６１は、２個に限らず３個以上備えられ、位置を検出する際には、位置指示装置２０ｂの位置に応じて利用するトランスデューサ６１が適切に選択されても良い。

また、上記第２の実施の形態では、個別反応信号送信部としての光送信部５２５を共用し、また、第３の実施の形態においては、起測信号受信部としての光受信部７１５を共用するようにした場合について説明したがこれに限るものではなく、上記第１の実施の形態と同様に、超音波センサと赤外線ＬＥＤとを備えた基準体を複数備えるように構成することも可能である。同様に、上記第１の実施の形態において、前記光送信部５２５を、二つの基準体１０Ａ、１０Ｂにおいて共用するように構成することも可能である。

また、上記第２及び第３の実施の形態においても、位置指示装置２０ａ、２０ｂの形状は、外観視ペン状に限定されず、どのような形状であっても良く、例えば、携帯型の電話機にこの位置指示装置２０ａ、２０ｂの機能を備えても良い。また、位置指示装置２０ａ、２０ｂ側で、超音波センサ１１Ａ、１１Ｂが設置された位置、或いはトランスデューサ６１Ａ、６１Ｂが設置された位置の情報を有し、超音波センサ或いはトランスデューサ間の距離を参照すること無く、複数の超音波センサ或いはトランスデューサからの距離に基づき、位置指示装置２０ａ、又は１０ｂの位置を算出しても良い。

なお、上記各実施の形態において、位置検出装置による位置検出結果は、メニュー選択等の領域の指示のみならず、手書き文字や手書き図形の入力等にも用いることができる。
また、上記各実施の形態においては、情報端末装置は、１つの位置指示装置と、１つ以上の表示媒体を備えた基体又は表示装置とを備える場合について説明したが、前記位置指示装置を複数備える構成とすることも可能である。すなわち、位置指示装置側で表示画像データを管理するようにしているから、１つの表示装置に対して複数の位置指示装置が操作可能な場合であっても、操作している位置指示装置に対応した表示文書を的確に表示させることができる。

本発明の位置検出装置の第一の実施形態が適用される情報端末装置の外観を示す図。基準体の機能の概略を示すブロック図。位置指示装置の機能の概略を示すブロック図。位置指示装置と基準体との信号の授受を説明するためのタイミング図。位置検出の方法を示す概略説明図。位置指示装置で位置を指示した場合の処理の流れを示すフローチャート。第２の実施の形態における情報端末装置の一例を示す図。位置指示装置及び表示装置の外観を示す図。位置指示装置及び表示装置の機能の概略を示すブロック図。位置指示装置と表示装置との信号の授受を説明するためのタイミング図第２の実施の形態において、位置指示装置で位置を指示した場合の処理の流れを示すフローチャート。第３の実施の形態における情報端末装置の一例を示す図。位置指示装置及び表示装置の外観を示す図。位置指示装置及び表示装置の機能の概略を示すブロック図。位置指示装置と表示装置との信号の授受を説明するためのタイミング図。第３の実施の形態において、位置指示装置で位置を指示した場合の処理の流れを示すフローチャート。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ…情報端末装置、１０…基準体、１１、６７…超音波センサ、１２…赤外線ＬＥＤ、２０、２０ａ、２０ｂ…位置指示装置、２１、６５…接触センサ、２２…光センサ、２３…トランスデューサ、３０…表示媒体、４０…基体、４５…信号入力部、５０、６０…表示装置、１１０…超音波信号検出部、１１５…音波受信部、１２０…ＬＥＤ駆動部、１２５…光送信部、１３０…遅延処理部、１３１…遅延時間設定部、１３５…遅延手段、２１０…超音波駆動部、２１５…音波送信部、２２０…基準体識別部、２２５…位置取得手段、２３０…時間計測部、２４０…演算部、２５０…制御部、２６０…表示文書記憶部、２７０…通信部、５１５Ａ、５１５Ｂ…音波受信部、５２５…光送信部、５３０Ａ、５３０Ｂ…遅延カウンタ、５３５Ａ、５３５Ｂ…駆動信号変調部、５４０…通信部、５５０…表示処理部、６１５…音波送信部、６２５、８２５…位置取得手段、６５０…文書・ＵＩ処理部、６６０…表示文書記憶部、６７０…通信部、７１５…光受信部、７２０…遅延カウンタ、７３５…音波送信部、７５０…通信部、７６０…表示処理部、８１５…光送信部、８５０…文書・ＵＩ処理部、８６０…表示文書記憶部、８７０…通信部。

Claims

移動体と、複数の基準体とを備えた位置検出装置であって、
前記基準体は、
起測信号を受信する起測信号受信部と、
前記起測信号を受けて個別反応信号を送信する個別反応信号送信部と、を有し、
前記移動体は、
前記起測信号を前記複数の基準体に送信する起測信号送信部と、
前記複数の基準体からの個別反応信号を受信する個別反応信号受信部と、
前記起測信号の送信から前記個別反応信号の受信までの時間を計測し、当該時間より得られる前記基準体から前記移動体までの距離に基づいて、前記移動体の位置を取得する位置取得手段と、を有し、
前記基準体は、前記個別反応信号の送信を、前記起測信号を受信してから前記複数の基準体毎に異なる所定の時間遅らせる遅延手段を備えることを特徴とする位置検出装置。
請求項１に記載の位置検出装置において、
前記起測信号は、音波の信号および光の信号のうちの何れか一方の信号であって、前記個別反応信号は、前記音波の信号および前記光の信号のうちの他方の信号であることを特徴とする位置検出装置。
請求項１記載の位置検出装置において、
前記起測信号は音波の信号、前記個別反応信号は光の信号であって、前記複数の基準体は、これら複数の基準体間で、前記個別反応信号送信部を共用することを特徴とする位置検出装置。
請求項１記載の位置検出装置において、
前記起測信号は光の信号、前記個別反応信号は音波の信号であって、前記複数の基準体は、これら複数の基準体間で、前記起測信号受信部を共用することを特徴とする位置検出装置。
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の位置検出装置において、
前記位置取得手段は、前記起測信号を送信してから前記個別反応信号を受信するまでの所要時間を計測する時間計測手段と、
前記所要時間に基づいて、前記複数の基準体からの距離をそれぞれ算出する距離算出手段と、
前記複数の基準体からの距離、および前記複数の基準体の間の距離に基づいて、前記移動体の位置を算出する位置算出手段とを備えることを特徴とする位置検出装置。
請求項１に記載の位置検出装置において、
前記位置取得手段は、前記所定の時間を含んだ前記所要時間の長さから、前記複数の基準体を識別する基準体識別手段を備えることを特徴とする位置検出装置。
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の位置検出装置において、
前記起測信号送信部は、前記起測信号を、所定の間隔で断続的に送信することを特徴とする位置検出装置。
請求項１から請求項７の何れか１項に記載の位置検出装置において、
前記移動体は、接触を検出する接触検出手段を備えることを特徴とする位置検出装置。
請求項８に記載の位置検出装置において、
前記移動体は、前記接触検出手段が接触を検出することで前記起測信号の送信を開始することを特徴とする位置検出装置。
請求項１から請求項９の何れか１項に記載の位置検出装置において、
前記複数の基準体を有する基体を複数備え、
前記個別反応信号送信部は、当該個別反応信号送信部が属する基体を特定する識別情報を前記個別反応信号に付加する識別情報付加手段を有し、
前記移動体は、前記識別情報で特定される基体を、当該移動体が現時点で存在する基体として特定する基体特定手段を備えることを特徴とする位置検出装置。
請求項１から請求項９の何れか１項に記載の位置検出装置において、
前記複数の基準体を有する基体を複数備え、
前記個別反応信号送信部は、当該個別反応信号送信部が属する基体を特定する予め設定した識別情報を受信したとき前記個別反応信号を送信し、
前記起測信号送信部は、前記個別反応信号を受信するまでの間、前記識別情報を順次更新して前記起測信号に付加する識別情報付加手段を有し、
前記移動体は、前記個別反応信号を受信したときに、当該個別反応信号に対応する起測信号に付加した識別情報で特定される基体を、当該移動体が現時点で存在する基体として特定する基体特定手段を備えることを特徴とする位置検出装置。
請求項１から請求項１１の何れか１項に記載の位置検出装置を備え、
表示手段に割りつけられた複数の指示領域に対応する情報を表示するようにした情報端末装置であって、
前記移動体は、
前記指示領域の前記表示手段上での表示位置と当該表示位置に割りつけられた指示領域との対応を管理する管理手段と、
前記位置検出装置で検出された前記移動体の位置から、前記管理手段での管理情報に基づき、指示された指示領域を特定し、特定した指示領域に割りつけられた情報を生成する指定情報生成手段と、
前記指示領域を表示する指示画面及び前記指定情報生成手段で生成した指定情報を、前記表示手段で表示する表示データを生成し、これを送信する表示データ送信部と、を備え、
前記表示手段は、
前記表示データ送信部で送信される表示データを受信する表示データ受信部を備え、
当該表示データ受信部で受信した表示データを表示するようになっていることを特徴とする情報端末装置。