JP5462656B2 - Pointing system - Google Patents
Pointing system Download PDFInfo
- Publication number
- JP5462656B2 JP5462656B2 JP2010032728A JP2010032728A JP5462656B2 JP 5462656 B2 JP5462656 B2 JP 5462656B2 JP 2010032728 A JP2010032728 A JP 2010032728A JP 2010032728 A JP2010032728 A JP 2010032728A JP 5462656 B2 JP5462656 B2 JP 5462656B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sound wave
- pointing
- pointing device
- estimated
- modulated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Position Input By Displaying (AREA)
Description
本発明は、ポインティングデバイスが指し示すスクリーン上の位置を推定し、その推定した位置情報を表示装置に送信して、指示点を表示するポインティングシステムに関する。 The present invention relates to a pointing system that estimates a position on a screen indicated by a pointing device, transmits the estimated position information to a display device, and displays an indication point.
従来から、プレゼンテーションにおいてオブジェクトを指示するために、指示棒やレーザポインタが用いられる。また、指示棒やレーザポインタ自体を赤外線カメラで撮影し、画像処理により指し示す向きを算出して、指示点を表示するシステムもある。 Conventionally, a pointer or a laser pointer is used to indicate an object in a presentation. In addition, there is a system in which an indication bar or a laser pointer itself is photographed by an infrared camera, a direction indicated by image processing is calculated, and an indication point is displayed.
特許文献1に開示されている技術では、指示棒の先端と画面上の複数の位置との間で超音波の送受信を行なわせ、その送受信に要する時間に基づいて距離を求め、指示棒の平面位置座標を推定し、指示点を表示する。また、特許文献2に開示されている技術では、ポインティングデバイスから赤外線および超音波を同時に出力し、赤外線を画面上のフォトダイオードで受光すると共に、超音波を画面上の2つのマイクでそれぞれ受信する。そして、赤外線が受光されてから超音波が受信されるまでの間の時間差に基づいて、マイクからデバイスまで距離を求め、その指示点を表示する。
In the technique disclosed in Patent Literature 1, ultrasonic waves are transmitted and received between the tip of the pointer and a plurality of positions on the screen, the distance is obtained based on the time required for the transmission and reception, and the plane of the pointer The position coordinates are estimated and the indicated point is displayed. In the technique disclosed in
しかしながら、指示棒やレーザポインタでは、指示点検出するために、スクリーン表面に受光素子を敷き詰めたり、カメラで指示点を撮影したりするなどの必要があり、ポインティングシステムの価格が著しく上昇してしまう。光波に識別子を埋め込ことで複数のポインティングデバイスを識別するシステムを構築することが困難である。さらに、遮蔽物がある場合は、オブジェクトを指示すること自体できない。 However, with pointing bars and laser pointers, it is necessary to lay a light receiving element on the surface of the screen or photograph the pointing point with a camera in order to detect the pointing point, and the price of the pointing system will increase significantly. . It is difficult to construct a system for identifying a plurality of pointing devices by embedding identifiers in light waves. Furthermore, when there is a shield, it is impossible to indicate the object itself.
また、指示棒やレーザポインタ自体を赤外線カメラで撮影し、画像処理により指し示す向きを算出して、指示点を表示するシステムでは、赤外線カメラは、暗い屋内において、画像処理により位置測定を実現できるものの、遮蔽物がある場合など、重なりが発生すると、推定精度が劣化しやすい。 In addition, in a system in which the pointing rod or the laser pointer itself is photographed with an infrared camera, the pointing direction is calculated by image processing, and the pointing point is displayed, the infrared camera can perform position measurement by image processing in a dark indoor place. When there is an overlap, such as when there is an obstacle, the estimation accuracy is likely to deteriorate.
また、特許文献1に開示されている技術では、指示棒の先端が接する画面上の平面位置座標を推定し、指示点を表示するため、利用シーンが指示棒とスクリーンとが近い場合に限られてしまう。このため、利用者がスクリーンに接近しなければならず、利用者がスクリーンから離れている場合は、この技術を使うことができない。また、特許文献2に開示されている技術では、送受信における時刻同期を取るために赤外線を用いるが、ポインティングシステムに赤外線送受信機を装着する必要がある。このため、ポインティングデバイスが大型になると共に、ポインティングシステムが高価なものになってしまう。さらに、ポインティングデバイスと受光部との間に遮蔽物などがあると、推定精度が劣化しやすい。
In addition, the technique disclosed in Patent Document 1 estimates the plane position coordinates on the screen where the tip of the pointing bar contacts and displays the pointing point, so that the usage scene is limited to the case where the pointing bar is close to the screen. End up. For this reason, the user must approach the screen, and this technique cannot be used when the user is away from the screen. In the technique disclosed in
また、複数の発信装置から同時時刻に音波を発信させる手法も考えられるが、異なる発信装置から発生された音波を受信装置で区別することができず、発信装置と受信装置との距離が正確に算出できない。一方、複数の発信装置から異なる時刻に音波を発信させると、その間にデバイスが移動することは大いに考えられ、その場合、指示点の推定精度が低下してしまう。さらに、変調を施していない音波は周囲の環境によって変化を生じやすく、とりわけ雑音環境下では、音波の到達時刻差を算出する精度に問題がある。 Although a method of transmitting sound waves from a plurality of transmitting devices at the same time is also conceivable, sound waves generated from different transmitting devices cannot be distinguished by the receiving device, and the distance between the transmitting device and the receiving device is accurate. Cannot be calculated. On the other hand, if sound waves are transmitted from a plurality of transmission devices at different times, it is highly conceivable that the device moves during that time, and in that case, the estimation accuracy of the indication point is lowered. Furthermore, unmodulated sound waves tend to change depending on the surrounding environment, and there is a problem in the accuracy of calculating the arrival time difference between sound waves, particularly in a noisy environment.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ポインティングデバイスの姿勢(方向)を求めることにより、ポインティングデバイスがスクリーンから離れている場合でもポインタ機能を実現する。また、赤外線を利用しないことにより、小型で安価かつ利便性の高いポインティングシステムを提供する。とりわけ、ポインティングデバイス側で音波を受信するポインティングシステムにおいては、安価かつ省電力なポインティングデバイスを実現する。さらに、受光素子の敷き詰めやカメラの設置をすることなく、指示点としてコンピュータへ渡す位置座標を検出することができる。また、ポインティングデバイスに識別子を付加することにより、複数のポインティングデバイスを識別するシステムを構築することができる。さらに、遮蔽物があってもポインタ機能を発揮できる。 The present invention has been made in view of such circumstances, and by obtaining the orientation (direction) of the pointing device, the pointer function is realized even when the pointing device is away from the screen. In addition, by not using infrared rays, a small, inexpensive and highly convenient pointing system is provided. In particular, in a pointing system that receives sound waves on the pointing device side, an inexpensive and power-saving pointing device is realized. Furthermore, it is possible to detect the position coordinates to be passed to the computer as the indication point without laying down the light receiving elements or installing a camera. Further, a system for identifying a plurality of pointing devices can be constructed by adding identifiers to the pointing devices. Furthermore, the pointer function can be exhibited even if there is a shield.
また、変調音波を利用して音波到達時間を求めることで、雑音環境下やポインティングデバイスが移動している状況下であっても測定の精度を向上し、変調音波を複数の音波発信装置から同時に発信することを可能とすることで、高精度かつ高速な指示点の表示を可能とする。 In addition, by obtaining the sound wave arrival time using the modulated sound wave, the measurement accuracy is improved even in a noisy environment or in a situation where the pointing device is moving, and the modulated sound wave is simultaneously transmitted from a plurality of sound wave transmitting devices. By enabling the transmission, it is possible to display the indication point with high accuracy and high speed.
(1)上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明のポインティングシステムは、ポインティングデバイスが指し示すスクリーン上の位置を推定するポインティングシステムであって、空間内で相互に異なる複数の位置に設けられ、相互に異なる疑似ランダム信号で変調された音波を発信する複数の音波発信装置と、ポインティングデバイス上の任意の位置に設けられ、音波を受信する複数の音波受信装置と、前記各音波受信装置が受信した受信変調音波に相関処理を施して、前記変調音波の到達時間を求め、前記到達時間に基づいて、前記各音波発信装置と前記各音波受信装置との距離を算出する距離算出部と、前記各音波発信装置と各音波受信装置との距離に基づいて、前記各音波受信装置の空間上の位置を推定する位置推定部と、前記推定した音波受信装置の各座標の任意の二点を結ぶ直線、または、前記推定した音波受信装置の各座標の任意の一点と前記推定した音波受信装置の各座標の重心とを結ぶ直線と、既知である前記ポインティングデバイスの方向を示すベクトルとの角度差に基づいて、前記ポインティングデバイスの指示方向を特定する方向ベクトルを推定すると共に、前記ポインティングデバイス上の任意の一点を通り、前記推定した方向ベクトルと平行な直線と平面としての前記スクリーンとの交点を推定する指示点推定部と、を備えることを特徴とする。 (1) In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures. That is, the pointing system of the present invention is a pointing system for estimating the position on the screen pointed to by the pointing device, and is provided at a plurality of positions different from each other in the space, and the sound wave modulated by the different pseudo-random signals. A plurality of sound wave transmitting devices that transmit the sound wave, a plurality of sound wave receiving devices that are provided at arbitrary positions on the pointing device, and receive the sound waves, and perform a correlation process on the received modulated sound waves received by each of the sound wave receiving devices, A distance calculation unit that calculates an arrival time of the modulated sound wave, calculates a distance between each sound wave transmission device and each sound wave reception device based on the arrival time, and each sound wave transmission device and each sound wave reception device Based on the distance, a position estimating unit that estimates the position of each sound wave receiving device in space, and each coordinate of the estimated sound wave receiving device A straight line connecting two arbitrary points, or a straight line connecting an arbitrary point of each coordinate of the estimated sound wave receiving device and the center of gravity of each coordinate of the estimated sound wave receiving device, and the direction of the pointing device which is known A direction vector that specifies the pointing direction of the pointing device is estimated based on the angle difference from the vector shown, and passes through an arbitrary point on the pointing device and is a straight line and plane parallel to the estimated direction vector. An instruction point estimation unit for estimating an intersection with the screen.
このように、超音波を擬似ランダム信号で変調させ、各音波発信装置から発信させた変調音波を各音波受信装置が受信し、その受信した変調音波に相関処理を施して変調音波の到達時間を求め、その求めた到達時間に基づいて、各音波発信装置と各音波受信装置との距離を算出し、その算出した各音波発信装置と各音波受信装置との距離に基づいて、各音波受信装置の空間上の位置を推定し、その推定した各音波受信装置の空間上の位置に基づいて、ポインティングデバイスの指示方向を特定する方向ベクトルを推定すると共に、方向ベクトルに平行な直線とスクリーンとの交点を推定するので、遮蔽物があってもポインティングデバイスが指示する点を正確に把握することが可能となる。また、ポインティングデバイス側に音波受信装置が設けられているため、ポインティングデバイスの小型化を図ることが可能となる。さらに、変調音波を利用して音波到達時間を算出することで雑音環境下やポインティングデバイスが移動している状況下であっても音波到達時間が正確に求まり、音波を複数の音波発信装置から同時に発信することが可能であるため、高精度かつ高速な指示点の表示が可能となる。 In this way, the ultrasonic wave is modulated with a pseudo-random signal, the modulated sound wave transmitted from each sound wave transmitting device is received by each sound wave receiving device, and correlation processing is performed on the received modulated sound wave to determine the arrival time of the modulated sound wave. And calculating the distance between each sound wave transmitting device and each sound wave receiving device based on the obtained arrival time, and each sound wave receiving device based on the calculated distance between each sound wave transmitting device and each sound wave receiving device. And estimating a direction vector for specifying the pointing direction of the pointing device based on the estimated position in the space of each sound wave receiving device, and calculating a straight line parallel to the direction vector and the screen. Since the intersection point is estimated, it is possible to accurately grasp the point indicated by the pointing device even if there is an obstacle. In addition, since the sound wave receiving device is provided on the pointing device side, it is possible to reduce the size of the pointing device. Furthermore, by calculating the sound wave arrival time using the modulated sound wave, the sound wave arrival time can be accurately obtained even in a noisy environment or a situation where the pointing device is moving, and the sound waves can be simultaneously transmitted from a plurality of sound wave transmitting devices. Since it is possible to make a call, it is possible to display the indication point with high accuracy and high speed.
(2)また、本発明のポインティングシステムは、ポインティングデバイスが指し示すスクリーン上の位置を推定するポインティングシステムであって、空間内で相互に異なる複数の位置に設けられ、相互に異なる疑似ランダム信号で変調された音波を発信する複数の音波発信装置と、ポインティングデバイス上の任意の位置に設けられ、音波を受信する複数の音波受信装置と、前記各音波受信装置が受信した受信変調音波に相関処理を施して、前記変調音波の到達時間を求め、前記到達時間に基づいて、前記各音波発信装置と前記各音波受信装置との距離を算出する距離算出部と、前記各音波発信装置と各音波受信装置との距離に基づいて、前記各音波受信装置の空間上の位置を推定する位置推定部と、前記推定した音波発信装置の各座標の任意の二点を結ぶ直線、または、前記推定した音波発信装置の各座標の任意の一点と前記推定した音波発信装置の各座標の重心とを結ぶ直線と、既知である前記ポインティングデバイスの方向を示すベクトルとの角度差に基づいて、前記ポインティングデバイスの指示方向を特定する方向ベクトルを推定すると共に、前記ポインティングデバイス上にない任意の一点を通り、前記推定した方向ベクトルと平行な直線と平面としての前記スクリーンとの交点を推定する指示点推定部と、を備えることを特徴とする。 (2) The pointing system of the present invention is a pointing system for estimating the position on the screen pointed to by the pointing device, which is provided at a plurality of positions different from each other in the space, and is modulated by mutually different pseudo-random signals. A plurality of sound wave transmitting devices for transmitting the generated sound waves, a plurality of sound wave receiving devices for receiving sound waves provided at arbitrary positions on the pointing device, and correlation processing on the received modulated sound waves received by each of the sound wave receiving devices. A distance calculating unit that calculates an arrival time of the modulated sound wave, calculates a distance between each of the sound wave transmission devices and each of the sound wave reception devices based on the arrival time, and each of the sound wave transmission devices and each of the sound wave receptions A position estimation unit for estimating a position of each sound wave receiving device in space based on a distance to the device, and each coordinate of the estimated sound wave transmitting device A straight line connecting any two points, or a straight line connecting any one point of each coordinate of the estimated sound wave transmitter and the center of gravity of each coordinate of the estimated sound wave transmitter, and the direction of the known pointing device A direction vector that specifies the pointing direction of the pointing device is estimated based on an angle difference from the vector shown, and passes through an arbitrary point that is not on the pointing device, as a straight line and a plane parallel to the estimated direction vector And a pointing point estimation unit for estimating an intersection with the screen.
このように、超音波を擬似ランダム信号で変調させ、各音波発信装置から発信させた変調音波を各音波受信装置が受信し、その受信した変調音波に相関処理を施して変調音波の到達時間を求め、その求めた到達時間に基づいて、各音波発信装置と各音波受信装置との距離を算出し、その算出した各音波発信装置と各音波受信装置との距離に基づいて、各音波受信装置の空間上の位置を推定し、その推定した各音波受信装置の空間上の位置に基づいて、ポインティングデバイスの指示方向を特定する方向ベクトルを推定すると共に、方向ベクトルに平行な直線とスクリーンとの交点を推定するので、遮蔽物があってもポインティングデバイスが指示する点を正確に把握することが可能となる。また、ポインティングデバイス側に音波受信装置が設けられているため、ポインティングデバイスの小型化を図ることが可能となる。さらに、変調音波を利用して音波到達時間を算出することで雑音環境下やポインティングデバイスが移動している状況下であっても音波到達時間が正確に求まり、音波を複数の音波発信装置から同時に発信することが可能であるため、高精度かつ高速な指示点の表示が可能となる。 In this way, the ultrasonic wave is modulated with a pseudo-random signal, the modulated sound wave transmitted from each sound wave transmitting device is received by each sound wave receiving device, and correlation processing is performed on the received modulated sound wave to determine the arrival time of the modulated sound wave. And calculating the distance between each sound wave transmitting device and each sound wave receiving device based on the obtained arrival time, and each sound wave receiving device based on the calculated distance between each sound wave transmitting device and each sound wave receiving device. And estimating a direction vector for specifying the pointing direction of the pointing device based on the estimated position in the space of each sound wave receiving device, and calculating a straight line parallel to the direction vector and the screen. Since the intersection point is estimated, it is possible to accurately grasp the point indicated by the pointing device even if there is an obstacle. In addition, since the sound wave receiving device is provided on the pointing device side, it is possible to reduce the size of the pointing device. Furthermore, by calculating the sound wave arrival time using the modulated sound wave, the sound wave arrival time can be accurately obtained even in a noisy environment or a situation where the pointing device is moving, and the sound waves can be simultaneously transmitted from a plurality of sound wave transmitting devices. Since it is possible to make a call, it is possible to display the indication point with high accuracy and high speed.
(3)また、本発明のポインティングシステムは、ポインティングデバイスが指し示すスクリーン上の位置を推定するポインティングシステムであって、ポインティングデバイス上の任意の位置に設けられ、相互に異なる疑似ランダム信号で変調された音波を発信する複数の音波発信装置と、空間内で相互に異なる複数の位置に設けられ、音波を受信する複数の音波受信装置と、前記各音波受信装置が受信した受信変調音波に相関処理を施して前記変調音波の到達時間を求め、前記到達時間に基づいて、前記各音波発信装置と各音波受信装置との距離を算出する距離算出部と、前記各音波受信装置と各音波発信装置との距離に基づいて、前記各音波発信装置の空間上の位置を推定する位置推定部と、前記推定した音波発信装置の各座標の任意の二点を結ぶ直線、または、前記推定した音波発信装置の各座標の任意の一点と前記推定した音波発信装置の各座標の重心とを結ぶ直線と、既知である前記ポインティングデバイスの方向を示すベクトルとの角度差に基づいて、前記ポインティングデバイスの指示方向を特定する方向ベクトルを推定すると共に、前記ポインティングデバイス上の任意の一点を通り、前記推定した方向ベクトルと平行な直線と平面としての前記スクリーンとの交点を推定する指示点推定部と、を備えることを特徴とする。 (3) The pointing system of the present invention is a pointing system for estimating the position on the screen pointed to by the pointing device, which is provided at an arbitrary position on the pointing device and is modulated with different pseudo-random signals. Correlation processing is performed on a plurality of sound wave transmitting devices that transmit sound waves, a plurality of sound wave receiving devices that are provided at a plurality of different positions in the space and that receive sound waves, and reception modulation sound waves received by each of the sound wave receiving devices. To calculate the arrival time of the modulated sound wave, and based on the arrival time, calculate a distance between each sound wave transmission device and each sound wave reception device, each sound wave reception device and each sound wave transmission device, A position estimation unit that estimates the position of each sound wave transmission device in space based on the distance of each, and an arbitrary coordinate of each of the estimated sound wave transmission devices A straight line connecting two points, or a straight line connecting any one point of each coordinate of the estimated sound wave transmitting device and the center of gravity of each coordinate of the estimated sound wave transmitting device, and a vector indicating the direction of the known pointing device The direction vector specifying the pointing direction of the pointing device is estimated on the basis of the angle difference between the pointing device and the screen as a straight line and a plane passing through an arbitrary point on the pointing device and parallel to the estimated direction vector. And an indicated point estimation unit for estimating an intersection with.
このように、超音波を擬似ランダム信号で変調させ、各音波発信装置から発信させた変調音波を各音波受信装置が受信し、その受信した変調音波に相関処理を施して変調音波の到達時間を求め、その求めた到達時間に基づいて、各音波発信装置と各音波受信装置との距離を算出し、その算出した各音波発信装置と各音波受信装置との距離に基づいて、各音波発信装置の空間上の位置を推定し、その推定した各音波発信装置の空間上の位置に基づいて、ポインティングデバイスの指示方向を特定する方向ベクトルを推定すると共に、方向ベクトルに平行な直線とスクリーンとの交点を推定するので、遮蔽物があってもポインティングデバイスが指示する点を正確に把握することが可能となる。また、変調音波を利用して音波到達時間を算出することで、雑音環境下やポインティングデバイスが移動している状況下であっても音波到達時間が正確に求まり、音波を複数の音波発信装置から同時に発信することが可能であるため、高精度かつ高速な指示点の表示が可能となる。 In this way, the ultrasonic wave is modulated with a pseudo-random signal, the modulated sound wave transmitted from each sound wave transmitting device is received by each sound wave receiving device, and correlation processing is performed on the received modulated sound wave to determine the arrival time of the modulated sound wave. The distance between each sound wave transmitting device and each sound wave receiving device is calculated based on the obtained arrival time, and each sound wave transmitting device is calculated based on the calculated distance between each sound wave transmitting device and each sound wave receiving device. And estimating a direction vector for specifying the pointing direction of the pointing device based on the estimated position in the space of each sound wave transmission device, and calculating a straight line parallel to the direction vector and the screen. Since the intersection point is estimated, it is possible to accurately grasp the point indicated by the pointing device even if there is an obstacle. In addition, by calculating the sound wave arrival time using the modulated sound wave, the sound wave arrival time can be accurately obtained even in a noisy environment or in a situation where the pointing device is moving. Since it is possible to transmit simultaneously, it is possible to display the indication point with high accuracy and high speed.
(4)また、本発明のポインティングシステムは、ポインティングデバイスが指し示すスクリーン上の位置を推定するポインティングシステムであって、ポインティングデバイス上の任意の位置に設けられ、相互に異なる疑似ランダム信号で変調された音波を発信する複数の音波発信装置と、空間内で相互に異なる複数の位置に設けられ、音波を受信する複数の音波受信装置と、前記各音波受信装置が受信した受信変調音波に相関処理を施して前記変調音波の到達時間を求め、前記到達時間に基づいて、前記各音波発信装置と各音波受信装置との距離を算出する距離算出部と、前記各音波受信装置と各音波発信装置との距離に基づいて、前記各音波発信装置の空間上の位置を推定する位置推定部と、前記推定した音波発信装置の各座標の任意の二点を結ぶ直線、または、前記推定した音波発信装置の各座標の任意の一点と前記推定した音波発信装置の各座標の重心とを結ぶ直線と、既知である前記ポインティングデバイスの方向を示すベクトルとの角度差に基づいて、前記ポインティングデバイスの指示方向を特定する方向ベクトルを推定すると共に、前記ポインティングデバイス上にない任意の一点を通り、前記推定した方向ベクトルと平行な直線と平面としての前記スクリーンとの交点を推定する指示点推定部と、を備えることを特徴とする。 (4) The pointing system of the present invention is a pointing system for estimating the position on the screen pointed to by the pointing device, which is provided at an arbitrary position on the pointing device and is modulated with different pseudo-random signals. Correlation processing is performed on a plurality of sound wave transmitting devices that transmit sound waves, a plurality of sound wave receiving devices that are provided at a plurality of different positions in the space and that receive sound waves, and reception modulation sound waves received by each of the sound wave receiving devices. To calculate the arrival time of the modulated sound wave, and based on the arrival time, calculate a distance between each sound wave transmission device and each sound wave reception device, each sound wave reception device and each sound wave transmission device, A position estimation unit that estimates the position of each sound wave transmission device in space based on the distance of each, and an arbitrary coordinate of each of the estimated sound wave transmission devices A straight line connecting two points, or a straight line connecting any one point of each coordinate of the estimated sound wave transmitting device and the center of gravity of each coordinate of the estimated sound wave transmitting device, and a vector indicating the direction of the known pointing device And a direction vector for specifying the pointing direction of the pointing device based on the angle difference between the straight line and the plane as a plane and a plane parallel to the estimated direction vector, passing through an arbitrary point not on the pointing device. An instruction point estimation unit for estimating an intersection with the screen.
このように、超音波を擬似ランダム信号で変調させ、各音波発信装置から発信させた変調音波を各音波受信装置が受信し、その受信した変調音波に相関処理を施して変調音波の到達時間を求め、その求めた到達時間に基づいて、各音波発信装置と各音波受信装置との距離を算出し、その算出した各音波発信装置と各音波受信装置との距離に基づいて、各音波発信装置の空間上の位置を推定し、その推定した各音波発信装置の空間上の位置に基づいて、ポインティングデバイスの指示方向を特定する方向ベクトルを推定すると共に、方向ベクトルに平行な直線とスクリーンとの交点を推定するので、遮蔽物があってもポインティングデバイスが指示する点を正確に把握することが可能となる。また、変調音波を利用して音波到達時間を算出することで、雑音環境下やポインティングデバイスが移動している状況下であっても音波到達時間が正確に求まり、音波を複数の音波発信装置から同時に発信することが可能であるため、高精度かつ高速な指示点の表示が可能となる。 In this way, the ultrasonic wave is modulated with a pseudo-random signal, the modulated sound wave transmitted from each sound wave transmitting device is received by each sound wave receiving device, and correlation processing is performed on the received modulated sound wave to determine the arrival time of the modulated sound wave. The distance between each sound wave transmitting device and each sound wave receiving device is calculated based on the obtained arrival time, and each sound wave transmitting device is calculated based on the calculated distance between each sound wave transmitting device and each sound wave receiving device. And estimating a direction vector for specifying the pointing direction of the pointing device based on the estimated position in the space of each sound wave transmission device, and calculating a straight line parallel to the direction vector and the screen. Since the intersection point is estimated, it is possible to accurately grasp the point indicated by the pointing device even if there is an obstacle. In addition, by calculating the sound wave arrival time using the modulated sound wave, the sound wave arrival time can be accurately obtained even in a noisy environment or in a situation where the pointing device is moving. Since it is possible to transmit simultaneously, it is possible to display the indication point with high accuracy and high speed.
(5)また、本発明のポインティングシステムにおいて、前記各音波発信装置は、同時時刻または異なる時刻の少なくとも一方に前記音波を発信することを特徴とする。 (5) Moreover, in the pointing system of the present invention, each of the sound wave transmitting devices transmits the sound wave at at least one of a simultaneous time and a different time.
このように、各音波発信装置が、同時時刻に前記音波を発信することにより、指示点表示速度を向上させ、レスポンスの早いポインティングシステムを実現することが可能となる。一方、各音波発信装置が、異なる時刻前記音波を発信することによって、音波受信装置側では、どの音波発信装置から発信された音波であるのかを区別しやすくなるため、音波到達時間の算出精度を向上させることが可能となる。 As described above, each sound wave transmitting device transmits the sound wave at the same time, thereby improving the indication point display speed and realizing a pointing system with quick response. On the other hand, since each sound wave transmitting device transmits the sound wave at a different time, the sound wave receiving device side can easily distinguish which sound wave transmitting device is the sound wave transmitted from the sound wave receiving device side. It becomes possible to improve.
(6)また、本発明のポインティングシステムは、前記交点を前記ポインティングデバイスが指示する指示点として画面に表示する表示部をさらに備えることを特徴とする。 (6) The pointing system of the present invention further includes a display unit that displays the intersection point on the screen as an instruction point indicated by the pointing device.
このように、交点を前記ポインティングデバイスが指示する指示点として画面に表示するので、ユーザが指示点を容易に把握することができる。 In this way, the intersection point is displayed on the screen as the indication point indicated by the pointing device, so that the user can easily grasp the indication point.
(7)また、本発明のポインティングシステムは、前記表示部に表示されている画面を、前記スクリーンに投影する投影装置をさらに備えることを特徴とする。 (7) In addition, the pointing system of the present invention further includes a projection device that projects the screen displayed on the display unit onto the screen.
このように、表示部に表示されている画面を、前記スクリーンに投影するので、プレゼンテーションでの利便性の向上を図ることができる。 In this way, since the screen displayed on the display unit is projected onto the screen, the convenience in presentation can be improved.
本発明によれば、超音波を擬似ランダム信号で変調させ、各音波発信装置から発信させた変調音波を各音波受信装置が受信し、その受信した変調音波に相関処理を施して変調音波の到達時間を求め、その求めた到達時間に基づいて、各音波発信装置と各音波受信装置との距離を算出し、その算出した各音波発信装置と各音波受信装置との距離に基づいて、各音波受信装置の空間上の位置を推定し、その推定した各音波受信装置の空間上の位置に基づいて、ポインティングデバイスの指示方向を特定する方向ベクトルを推定すると共に、方向ベクトルと平行な直線と平面としてのスクリーンとの交点を推定するので、遮蔽物があってもポインティングデバイスが指示する点を正確に把握することが可能となる。また、ポインティングデバイス側に音波受信装置が設けられているため、ポインティングデバイスがスクリーンから離れている場合でも指示する点を正確に把握することが可能となる。また、ポインティングデバイス側に音波受信装置が設けられているため、ポインティングデバイスの小型化を図ることが可能となる。さらに、ポインティングデバイスに識別子を付加することにより、複数のポインティングデバイスを識別するシステムを構築することができる。また、遮蔽物があってもポインティングデバイスが指示する点を正確に把握することが可能となる。さらに、変調超音波を利用して到達時間を算出することで、雑音環境下やポインティングデバイスが移動している状況下であっても超音波到達時間が正確に求まり、変調超音波を複数の音波発信装置から同時に発信することが可能であるため、高精度かつ高速な指示点の表示が可能となる。 According to the present invention, an ultrasonic wave is modulated with a pseudo-random signal, the modulated sound wave transmitted from each sound wave transmitting device is received by each sound wave receiving device, and the received modulated sound wave is subjected to correlation processing to reach the modulated sound wave. The time is obtained, the distance between each sound wave transmitting device and each sound wave receiving device is calculated based on the obtained arrival time, and each sound wave is calculated based on the calculated distance between each sound wave transmitting device and each sound wave receiving device. Estimating the position of the receiving device in space, and estimating a direction vector for specifying the pointing direction of the pointing device based on the estimated position of the sound wave receiving device in space, and a straight line and a plane parallel to the direction vector Since the point of intersection with the screen is estimated, it is possible to accurately grasp the point indicated by the pointing device even if there is an obstacle. In addition, since the sound wave receiving device is provided on the pointing device side, it is possible to accurately grasp the point to be pointed even when the pointing device is away from the screen. In addition, since the sound wave receiving device is provided on the pointing device side, it is possible to reduce the size of the pointing device. Furthermore, a system for identifying a plurality of pointing devices can be constructed by adding identifiers to the pointing devices. In addition, it is possible to accurately grasp the point indicated by the pointing device even if there is an obstacle. Furthermore, by calculating the arrival time using modulated ultrasound, the ultrasound arrival time can be obtained accurately even in a noisy environment or when the pointing device is moving. Since it is possible to simultaneously transmit from the transmitting device, it is possible to display the indication point with high accuracy and high speed.
本発明の実施形態に係るポインティングシステムは、既知の位置に設置された複数のスピーカと、ユーザが使用するポインティングデバイスに装着されたマイクとの間で変調を施した超音波を送受信し、受信した超音波に対して相関処理を行い超音波の到達時間を求めてスピーカとマイクとの距離を算出し、ポインティングデバイスに装着されたマイクの位置を推定する。また、ポインティングデバイスに複数のマイクを装着することにより、ポインティングデバイス上の複数の位置座標を求めることが可能となると共に、ポインティングデバイスの向き(指し示す方法)を推定し、これらの情報に基づいて、PCの画面またはスクリーンに指示点を表示するポインタ機能を実現する。その結果、ポインティングデバイスがスクリーンから離れている場合であっても、ポインティング機能を発揮させることが可能となる。 A pointing system according to an embodiment of the present invention transmits and receives ultrasonic waves modulated between a plurality of speakers installed at known positions and a microphone mounted on a pointing device used by a user, and receives the received ultrasonic waves. Correlation processing is performed on the ultrasonic wave, the arrival time of the ultrasonic wave is obtained, the distance between the speaker and the microphone is calculated, and the position of the microphone attached to the pointing device is estimated. In addition, by attaching a plurality of microphones to the pointing device, it becomes possible to obtain a plurality of position coordinates on the pointing device, estimate the direction (pointing method) of the pointing device, and based on these information, A pointer function for displaying an indication point on a PC screen or screen is realized. As a result, the pointing function can be exhibited even when the pointing device is away from the screen.
また、本実施形態では、赤外線等の他の無線手段を使用せず、超音波のみを用いる。その結果、ポインティングデバイスに赤外線送受信機等を装着する必要が無いため、ポインティングデバイスの小型化が可能となる。さらに、本実施形態では、超音波を擬似ランダム信号で変調して送受信を行う。擬似ランダム信号はある規則に従って人工的に発生させた周期信号であり、再現性があり、その規則を知っていればその値が完全に確定する。そのため、雑音環境下やポインティングデバイスが移動している状況下であっても音波到達時間が正確に求まり、音波を複数の音波発信装置から同時に発信することが可能であるため、高精度かつ高速な指示点の表示が可能となる。なお、スピーカとマイクとは、相互に入れ替わったとしても、発明の本質は変わらない。 In the present embodiment, only the ultrasonic waves are used without using other wireless means such as infrared rays. As a result, since it is not necessary to attach an infrared transceiver or the like to the pointing device, the pointing device can be reduced in size. Further, in the present embodiment, transmission / reception is performed by modulating an ultrasonic wave with a pseudo-random signal. The pseudo-random signal is a periodic signal artificially generated according to a certain rule, is reproducible, and its value is completely determined if the rule is known. For this reason, the sound wave arrival time can be accurately obtained even in a noisy environment or in a situation where the pointing device is moving, and it is possible to simultaneously transmit sound waves from multiple sound wave transmitting devices. The indication point can be displayed. Even if the speaker and the microphone are interchanged, the essence of the invention does not change.
また、本発明の実施形態に係るポインティングシステムでは、赤外線等の光(電磁波)ではなく、音波を利用する。音波とは、いずれの音域も含む概念であるが、好ましくは、18kHz以上の帯域を利用する。本明細書では、一例として、いわゆる超音波を用いたポインティングデバイスを示すが、本発明の技術的思想は、超音波に限定されるわけではない。 In the pointing system according to the embodiment of the present invention, sound waves are used instead of light (electromagnetic waves) such as infrared rays. The sound wave is a concept including any sound range, but preferably uses a band of 18 kHz or more. In this specification, a pointing device using so-called ultrasonic waves is shown as an example, but the technical idea of the present invention is not limited to ultrasonic waves.
さらに、本発明の実施形態に係るポインティングシステムでは、超音波の変調に擬似ランダム信号の一つであるM系列を利用する。本明細書では、一例として、M系列変調を示すが、本発明の技術的思想は、M系列変調に限定されるわけではない。 Furthermore, in the pointing system according to the embodiment of the present invention, an M-sequence that is one of pseudo-random signals is used for ultrasonic modulation. In the present specification, M-sequence modulation is shown as an example, but the technical idea of the present invention is not limited to M-sequence modulation.
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係るポインティングシステムの概略構成を示す図である。図1に示すように、ポインティングシステム1は、ポインティングデバイス10と、スクリーン20と、PC(Personal Computer)30と、プロジェクタ40と、から構成されている。ポインティングデバイス10には、任意の位置に音波受信装置としての複数のマイクが設けられている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a pointing system according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the pointing system 1 includes a
具体的には、図1では、ポインティングデバイス10の長手方向の先端部に2つのマイク10a、10bが設けられている。スクリーン20の近傍には、発信装置毎に異なるM系列で変調を施した超音波を断続的に発信する音波発信装置としてのスピーカが複数設けられている。具体的には、図1では、3つのスピーカ20a、20b、20cが、スクリーン20の3つの頂点部に設けられている。そして、マイク10a、10bは、3つのスピーカ20a、20b、20cが発信するM系列変調超音波を受信する。
Specifically, in FIG. 1, two
ポインティングデバイス10とPC30とは、無線インタフェースまたは有線インタフェースで接続されており、ポインティングデバイス10のマイク10a、10bでM系列変調超音波を受信したときに、受信波を示すデータがPC30に発信されるように構成されている。PC30では、受信波に相関処理を行ってM系列変調超音波の到達時間を求め、スピーカ20a、20b、20cとマイク10a、10bとの距離をそれぞれ算出すると共に、ポインティングデバイス10の位置、およびその指し示す方向(図1においてPで示す)、スクリーン20上のポインティングデバイス10の指示点の位置を推定する。推定した指示点(A1)は、PC30の画面上に表示される。なお、PC30が3つのスピーカ20a、20b、20cからM系列変調超音波を発信するように指示しても良いし、3つのスピーカ20a、20b、20cがM系列変調超音波を発信したときに、発信時刻を示す情報をPC30に入力するようにしても良い。
The
PC30は、ケーブル30aを介して投影装置としてのプロジェクタ40に接続されている。PC30の画面に表示される画像は、プロジェクタ40を介して、スクリーン20に投影される。その際、PC30において推定されたポインティングデバイス10の指示点A1は、スクリーン20上に指示点A2として表示される。
The
図2は、第1の実施形態に係るポインティングシステム1の機能を示すブロック図である。PC30の距離算出部30−0は、ポインティングデバイス10のマイク10a、10bが、スピーカ20a、20b、20cから受信したM系列変調超音波に対して相関処理を行ってM系列変調超音波の到達時間を求め、スピーカ20a、20b、20cとマイク10a、10bとの距離をそれぞれ算出する。また、PC30の位置推定部30−1は、距離算出部30−0が算出したスピーカ20a、20b、20cとマイク10a、10bとの距離に基づいて、マイク10a、10bの空間上の位置を推定する。
FIG. 2 is a block diagram illustrating functions of the pointing system 1 according to the first embodiment. The distance calculation unit 30-0 of the
さらに、指示点推定部30−2は、位置推定部30−1が推定した各マイク10a、10bの空間上の位置に基づいて、ポインティングデバイス10の指示方向(Pの方向)を特定する方向ベクトルを推定する。また、指示点推定部30−2は、ポインティングデバイス10上の任意の一点を通り、方向ベクトルと平行な直線(P)と、平面としてのスクリーン20との交点A2を推定する。その他の構成については、図1で説明したとおりであるため、説明を省略する。
Further, the pointing point estimation unit 30-2 specifies a direction vector for specifying the pointing direction (P direction) of the
図3は、第1の実施形態に係るポインティングシステム1の動作を示すフローチャートである。まず、PC30において、3つのスピーカ20a、20b、20cから発信させる超音波を変調するためのM系列をそれぞれ生成する(ステップS1)。i=1,…,3を3つのスピーカ20a、20b、20cの識別子とすると、M系列:Miは、式(1)で表される。
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the pointing system 1 according to the first embodiment. First, in the
本実施形態で使用する搬送波の波形をU(t)、搬送波のサンプリング周波数をQ、搬送波の時間長をLとする。ここで、搬送波:U(t)のθサンプルごとに、M系列の1要素を用いて振幅変調を施す。ゆえに、3つのスピーカ20a、20b、20cから発信する変調超音波:Fi(t)は、式(6)で表される。
The carrier waveform used in this embodiment is U (t), the carrier sampling frequency is Q, and the carrier time length is L. Here, for each θ sample of the carrier wave U (t), amplitude modulation is performed using one element of the M series. Therefore, the modulated ultrasonic waves: F i (t) transmitted from the three
次に、PC30において、ポインティングデバイス10から送信された受信波形Pj(x)に相関処理を施して、3つのスピーカ20a、20b、20cから発信された変調超音波が2つのマイク10a、10bで受信されるまでの到達時間Tijを算出する(ステップS6)。ここで、相互相関値:Dij(τ)を、式(9)を用いて求める。
Next, in the
ここで、M系列は再現性があり、その規則を知っていればその値が完全に復元するという特徴がある。例として、式(10)で示される、異なる2つの原始多項式から生成した5次のM系列:M1、M2を考える。 Here, the M sequence is reproducible, and its value is completely restored if the rules are known. As an example, let us consider a fifth order M sequence M1 and M2 generated from two different primitive polynomials as shown in equation (10).
図4に示すように、相互相関値:Di(τ)は、M系列:Miが受信された時のみ、ピークが鋭く立つことが分かる。ゆえに、雑音や他の音波が存在する環境であったとしても、到達時間Aijが高精度で算出できる。従って、3つのスピーカ20a、20b、20cから変調超音波Fi(t)が同時に発信しても、スピーカ毎に異なるM系列で変調した超音波であれば、発明の本質は変わらない。
As shown in FIG. 4, it can be seen that the cross-correlation value: D i (τ) has a sharp peak only when the M sequence: M i is received. Therefore, even in an environment where noise and other sound waves exist, the arrival time A ij can be calculated with high accuracy. Therefore, even if the modulated ultrasonic waves F i (t) are simultaneously transmitted from the three
次に、PC30において、到達時間Aijに基づき、3つのスピーカ20a、20b、20cと、2つのマイク10a、10bとの距離rijを算出する。ここで、音速をCとすると、rijは、式(12)によって求められる。
Next, the
既知の位置に設置されたスピーカ20a、20b、20cの3次元空間座標をそれぞれ(ui,vi,wi)(i=1,2,3)とし、ポインティングデバイス10に装着されたマイク10a、10bの3次元空間座標をそれぞれ(xj,yj,zj)(j=1,2)として、式(13)に基づき、各スピーカ20a、20b、20cと各マイク10a、10bとの距離rijの関係を示す連立方程式を立てる。これらの非線形連立方程式を解くことにより、ポインティングデバイス10に装着されたマイク10a、10bの3次元空間座標を(xj,yj,zj)をそれぞれ算出する(ステップS7)。
The three-dimensional spatial coordinates of the
一方、スピーカとマイクとの間で時刻の同期が取れていない場合は、各スピーカと各マイクとの距離に一定の距離差が発生する。この場合、スピーカとマイクとの時刻差をTとして、距離rijの関係を示す連立方程式を立てる。これを式(15)で表す。 On the other hand, when the time is not synchronized between the speaker and the microphone, a certain distance difference is generated in the distance between each speaker and each microphone. In this case, a simultaneous equation showing the relationship of the distance r ij is established with T as the time difference between the speaker and the microphone. This is expressed by equation (15).
次に、ポインティングデバイス10に装着された複数のマイク10a、10bの3次元空間座標より、ポインティングデバイス10の向きを表す方向ベクトルを求めて、ポインティングデバイス10の向きを推定する(ステップS8)。例えば、図1に示したように、2つのマイク10a、10bがポインティングデバイス10の両先端に装着されている場合、方向ベクトルは、式(16)で与えられる。
Next, a direction vector representing the direction of the
そして、式(17)で示すように、空間上の任意の1点(xp,yp,zp)を通り、式(16)で与えた方向ベクトルに平行な直線の方程式を立てる。 Then, as shown in Expression (17), a linear equation that passes through an arbitrary point (x p , y p , z p ) in space and is parallel to the direction vector given in Expression (16) is established.
最後に、式(17)で与えられる直線の方程式と、指示画面平面(スクリーン20)との交点を求めることにより、ポインティングデバイス10の指示点(X,Y)を推定する(ステップS9)。例えば、(xp,yp,zp)=(x1,y1,z1)で、指示画面(スクリーン20)がz=0にある場合、式(18)で交点を求めることが可能である。
Finally, the pointing point (X, Y) of the
このように、第1の実施形態によれば、PC20において超音波をM系列で変調し、スピーカ20a、20b、20cでその変調超音波を発信し、マイク10a、10bでその変調超音波を受信し、その受信した変調超音波に相関処理を施して変調超音波の到達時間を求め、その求めた到達時間に基づいてスピーカ20a、20b、20cとマイク10a、10bとの距離を算出し、その算出したスピーカ20a、20b、20cとマイク10a、10bとの距離に基づいてマイク10a、10bの空間上の位置を推定し、その推定したマイク10a、10bの空間上の位置に基づいてポインティングデバイス10の指示方向を特定する方向ベクトルを推定すると共に、ポインティングデバイス10上の任意の一点を通り、方向ベクトルと平行な直線と平面としてのスクリーン20との交点を推定するので、遮蔽物があってもポインティングデバイス10が指示する点を正確に把握することが可能となる。
As described above, according to the first embodiment, the ultrasonic waves are modulated in the M series by the
また、ポインティングデバイス10側にマイク10a、10bが設けられているため、ポインティングデバイス10の小型化を図ることが可能となる。さらに、変調超音波を利用して到達時間を算出することで、雑音環境下やポインティングデバイスが移動している状況下であっても超音波到達時間が正確に求まり、変調超音波をスピーカ20a、20b、20cから同時に発信することが可能であるため、高精度かつ高速な指示点の表示が可能となる。
Further, since the
[第2の実施形態]
図5は、第2の実施形態に係るポインティングシステムの概略構成を示す図である。図5に示すように、第2の実施形態に係るポインティングシステム2は、第1の実施形態とは異なり、マイクとスピーカとが相互に交換されている。すなわち、ポインティングデバイス50には、任意の位置に音波発信装置としての複数のスピーカが設けられている。具体的には、図5では、ポインティングデバイス50の長手方向の先端部に2つのスピーカ50a、50bが設けられている。スクリーン20の近傍には、変調超音波を受信する音波受信装置としてのマイクが複数設けられている。具体的には、図5では、3つのマイク60a、60b、60cが、スクリーン20の3つの頂点部に設けられている。2つのスピーカ50a、50bが発信する変調超音波の生成は、PC50において第1の実施形態と同様の動作を行う。そして、3つのマイク60a、60b、60cは、2つのスピーカ50a、50bが発信する変調超音波を受信する。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a diagram illustrating a schematic configuration of a pointing system according to the second embodiment. As shown in FIG. 5, the
ポインティングデバイス50とPC30とは、無線インタフェースまたは有線インタフェースで接続されており、ポインティングデバイス50のスピーカ50a、50bで変調超音波を発信したときに、発信時刻を示すデータがPC30に発信されるように構成されている。また、図示しないが、マイク60a、60b、60cでスピーカ50a、50bが発信した変調超音波を受信したときに、変調超音波の受信波形を示すデータがPC30に発信されるように構成されている。PC30にこれらの情報が入力された後は、第1の実施形態と同様の動作を行う。
The pointing device 50 and the
このように、第2の実施形態によれば、PC20において、超音波を発信装置毎に異なるM系列で変調させ、スピーカ50a、50bでその変調超音波を断続的に発信し、マイク60a、60b、60cでその変調超音波を受信し、その受信した変調超音波に相関処理を施して変調超音波の到達時間を求め、その求めた到達時間に基づいてスピーカ50a、50bとマイク60a、60b、60cとの距離を算出し、その算出したスピーカ50a、50bとマイク60a、60b、60cとの距離に基づいてスピーカ50a、50bの空間上の位置を推定し、その推定したスピーカ50a、50bの空間上の位置に基づいて、ポインティングデバイス50の指示方向を特定する方向ベクトルを推定すると共に、方向ベクトルに平行な直線とスクリーン20との交点を推定するので、遮蔽物があってもポインティングデバイス50が指示する点を正確に把握することが可能となる。
As described above, according to the second embodiment, the
また、変調超音波を利用して到達時間を算出することで、雑音環境下やポインティングデバイスが移動している状況下であっても超音波到達時間が正確に求まり、変調超音波をスピーカ50a、50bから同時に発信することが可能であるため、高精度かつ高速な指示点の表示が可能となる。
Further, by calculating the arrival time using the modulated ultrasonic wave, the ultrasonic arrival time can be accurately obtained even in a noisy environment or a situation where the pointing device is moving, and the modulated ultrasonic wave is obtained from the
なお、以上の説明では、スピーカ3つとマイク2つの場合、およびスピーカ2つとマイク3つの場合を示したが、本発明は、この数に限定されるわけではない。スピーカおよびマイクの数が2つ以上であれば、いずれの態様を採ることも可能である。 In the above description, the case of three speakers and two microphones and the case of two speakers and three microphones are shown, but the present invention is not limited to this number. Any aspect is possible as long as the number of speakers and microphones is two or more.
なお、以上説明した内容の他、本発明は、ポインティングデバイスの一定の動作を検出し、またはポインティングデバイスを一定の方向に移動させることにより、コンピュータシステムに対するクリック操作として検出することも可能である。 In addition to the contents described above, the present invention can also be detected as a click operation on a computer system by detecting a certain operation of the pointing device or by moving the pointing device in a certain direction.
また、本発明は、ポインティングデバイスに識別子を付加することにより、複数のポインティングデバイスを識別することも可能である。 The present invention can also identify a plurality of pointing devices by adding identifiers to the pointing devices.
また、本発明では、ポインティングデバイスを、ポインティングデバイス、携帯電話機、電話機、カメラ、マイク、定規、ペン、眼鏡、ヘッドフォン、指輪、ネックレス、イヤリング、ピアス、モーション測定デバイスのいずれかで構成することが可能である。 In the present invention, the pointing device can be any of a pointing device, a mobile phone, a telephone, a camera, a microphone, a ruler, a pen, glasses, headphones, a ring, a necklace, earrings, earrings, and a motion measuring device. It is.
また、本発明では、スクリーンを、スクリーン、ディスプレイ、テレビ、ビルの壁面、窓、ガラス、鏡のいずれかで構成することが可能である。 In the present invention, the screen can be constituted by any of a screen, a display, a television, a building wall, a window, glass, and a mirror.
1、2 ポインティングシステム
10 ポインティングデバイス
10a、10b、10c マイク(音波受信装置)
20 スクリーン
20a、20b、20c スピーカ(音波発信装置)
30 PC
30−0 距離算出部
30−1 位置推定部
30−2 指示点推定部
40 プロジェクタ
50 ポインティングデバイス
50a、50b、50c スピーカ(音波発信装置)
60a、60b、60c マイク(音波受信装置)
1, 2
20
30 PC
30-0 Distance Calculation Unit 30-1 Position Estimation Unit 30-2 Point
60a, 60b, 60c Microphone (Sound wave receiving device)
Claims (4)
空間内で相互に異なる複数の位置に設けられ、相互に異なる擬似ランダム信号で変調された音波を発信する複数の音波発信装置と、
ポインティングデバイスの複数の先端部にそれぞれ設けられ、音波を受信する複数の音波受信装置と、
前記各音波受信装置が受信した受信変調音波に相関処理を施して、前記変調音波の到達時間を求め、前記到達時間に基づいて、前記各音波発信装置と前記各音波受信装置との距離を算出する距離算出部と、
前記各音波受信装置と前記各音波発信装置との距離に基づいて、前記各音波受信装置の空間上の位置を推定する位置推定部と、
前記推定した音波受信装置の各座標の任意の二点を結ぶ直線、または、前記推定した音波受信装置の各座標の任意の一点と前記推定した音波受信装置の各座標の重心とを結ぶ直線と、既知である前記ポインティングデバイスの方向を示すベクトルとの角度差に基づいて、前記ポインティングデバイスの指示方向を特定する方向ベクトルを推定すると共に、前記ポインティングデバイス上の任意の一点または前記ポインティングデバイス上にない任意の一点を通り、前記推定した方向ベクトルと平行な直線と平面としての前記スクリーンとの交点を推定する指示点推定部と、を備えることを特徴とするポインティングシステム。 A pointing system for estimating a position on a screen indicated by a pointing device,
A plurality of sound wave transmitting devices that are provided at a plurality of positions different from each other in space and that emit sound waves modulated with different pseudo random signals;
A plurality of sound wave receiving devices that are respectively provided at a plurality of tip portions of the pointing device and receive sound waves;
Correlation processing is performed on the received modulated sound wave received by each sound wave receiving device to obtain the arrival time of the modulated sound wave, and the distance between each sound wave transmitting device and each sound wave receiving device is calculated based on the arrival time A distance calculation unit to perform,
A position estimation unit that estimates the position of each acoustic wave receiving device in space based on the distance between each acoustic wave receiving device and each acoustic wave transmitting device;
A straight line connecting any two points of each coordinate of the estimated sound wave receiving device, or a straight line connecting any one point of each coordinate of the estimated sound wave receiving device and the center of gravity of each coordinate of the estimated sound wave receiving device Estimating a direction vector for specifying the pointing direction of the pointing device based on an angular difference from a known vector indicating the direction of the pointing device, and at any one point on the pointing device or on the pointing device through no desired point, pointing system, wherein the designated point estimating unit, that Ru provided with estimating an intersection point between the screen as the direction vector and a straight line parallel to the plane in which the estimated.
ポインティングデバイスの複数の先端部に設けられ、相互に異なる疑似ランダム信号で変調された音波を発信する複数の音波発信装置と、
空間内で相互に異なる複数の位置に設けられ、音波を受信する複数の音波受信装置と、
前記各音波受信装置が受信した受信変調音波に相関処理を施して前記変調音波の到達時間を求め、前記到達時間に基づいて、前記各音波発信装置と前記各音波受信装置との距離を算出する距離算出部と、
前記各音波受信装置と前記各音波発信装置との距離に基づいて、前記各音波発信装置の空間上の位置を推定する位置推定部と、
前記推定した音波発信装置の各座標の任意の二点を結ぶ直線、または、前記推定した音波発信装置の各座標の任意の一点と前記推定した音波発信装置の各座標の重心とを結ぶ直線と、既知である前記ポインティングデバイスの方向を示すベクトルとの角度差に基づいて、前記ポインティングデバイスの指示方向を特定する方向ベクトルを推定すると共に、前記ポインティングデバイス上の任意の一点または前記ポインティングデバイス上にない任意の一点を通り、前記推定した方向ベクトルと平行な直線と平面としての前記スクリーンとの交点を推定する指示点推定部と、を備えることを特徴とするポインティングシステム。 A pointing system for estimating a position on a screen indicated by a pointing device,
A plurality of sound wave transmitting devices that are provided at a plurality of tip portions of the pointing device and that emit sound waves modulated by mutually different pseudo-random signals;
A plurality of sound wave receiving devices which are provided at a plurality of different positions in the space and receive sound waves;
Correlation processing is performed on the received modulated sound wave received by each of the sound wave receiving devices to obtain the arrival time of the modulated sound wave, and the distance between each of the sound wave transmitting devices and each of the sound wave receiving devices is calculated based on the arrival time. A distance calculator;
On the basis of the distance between each wave receiving device and the respective wave emitting device, and the position estimation unit for estimating the spatial position of each wave emitting devices,
A straight line connecting any two points of each coordinate of the estimated sound wave transmitting device, or a straight line connecting any one point of each coordinate of the estimated sound wave transmitting device and the center of gravity of each coordinate of the estimated sound wave transmitting device. Estimating a direction vector for specifying the pointing direction of the pointing device based on an angular difference from a known vector indicating the direction of the pointing device, and at any one point on the pointing device or on the pointing device through no desired point, pointing system, wherein the designated point estimating unit, that Ru provided with estimating an intersection point between the screen as the direction vector and a straight line parallel to the plane in which the estimated.
4. The pointing system according to claim 1, wherein each of the sound wave transmitting devices transmits the sound wave at least one of a simultaneous time and a different time .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010032728A JP5462656B2 (en) | 2010-02-17 | 2010-02-17 | Pointing system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010032728A JP5462656B2 (en) | 2010-02-17 | 2010-02-17 | Pointing system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011170545A JP2011170545A (en) | 2011-09-01 |
JP5462656B2 true JP5462656B2 (en) | 2014-04-02 |
Family
ID=44684620
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010032728A Expired - Fee Related JP5462656B2 (en) | 2010-02-17 | 2010-02-17 | Pointing system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5462656B2 (en) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0797304B2 (en) * | 1985-06-28 | 1995-10-18 | キヤノン株式会社 | Coordinate detection device |
JPH06187092A (en) * | 1992-12-21 | 1994-07-08 | Fujitsu Ltd | Head-driven pointing device |
JP2004191125A (en) * | 2002-12-10 | 2004-07-08 | Port & Airport Research Institute | Underwater position measuring method and underwater position measuring device |
JP5937294B2 (en) * | 2007-12-28 | 2016-06-22 | 日本電気株式会社 | POSITION DETERMINING SYSTEM, TRANSMITTING DEVICE, RECEIVING DEVICE, AND POSITION DETERMINING METHOD |
-
2010
- 2010-02-17 JP JP2010032728A patent/JP5462656B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011170545A (en) | 2011-09-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Álvarez et al. | CDMA-based acoustic local positioning system for portable devices with multipath cancellation | |
KR20180063263A (en) | Three-dimensional space detection system, positioning method and system | |
CN109073740A (en) | Ranging and object positioning system and its application method | |
JP5322806B2 (en) | Pointing system | |
Aguilera et al. | Broadband acoustic local positioning system for mobile devices with multiple access interference cancellation | |
JP5683397B2 (en) | Pointing system | |
JP2011113138A (en) | Image forming system, position measurement server, and method for selecting image forming apparatus | |
JP7030368B2 (en) | Information processing equipment, information processing methods, and programs | |
JP6697982B2 (en) | Robot system | |
JP5462656B2 (en) | Pointing system | |
KR101162727B1 (en) | Reference signal sending method and system for mearsuring location, location mearsuring method, apparatus and system using it, time synchronization method and apparatus using it | |
JP5647070B2 (en) | Pointing system | |
JP2018096911A (en) | Position estimation device, position estimation program and position estimation method | |
JP5665656B2 (en) | Pointing system | |
RU2015102094A (en) | SYSTEM AND METHOD OF THREE-DIMENSIONAL ULTRASONIC MEASUREMENTS OF VOLUME AREAS | |
JP2013016046A (en) | Pointing system | |
CN107966682A (en) | Auxiliary device for a beacon alignment system | |
JP2014126380A (en) | Method for visualizing and displaying position of transmitter transmitting millimeter wave at receiving terminal side | |
JP2013029406A (en) | Position measurement device and method thereof | |
JP2006071389A (en) | Moving communication system, portable terminal device, portable terminal position measuring method used therefor and its program | |
CN114563783B (en) | Submarine cable route detection system and method | |
CN103018746A (en) | Laser distance measuring instrument | |
JP2016161364A (en) | Acoustic coordinate measurement device | |
CN107709927B (en) | Length measurement on an object by determining the orientation of a measuring point by means of a laser measuring module | |
JP2017003278A (en) | Information processor and positional information calculation program |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120828 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130528 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130611 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130809 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130827 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131121 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20131128 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140107 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140117 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5462656 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |