JPH0683528A - 座標入力装置 - Google Patents
座標入力装置Info
- Publication number
- JPH0683528A JPH0683528A JP23598692A JP23598692A JPH0683528A JP H0683528 A JPH0683528 A JP H0683528A JP 23598692 A JP23598692 A JP 23598692A JP 23598692 A JP23598692 A JP 23598692A JP H0683528 A JPH0683528 A JP H0683528A
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- Japan
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- coordinate
- analysis
- ultrasonic
- unit
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、超音波を用いて、ペン先、人体の
指、頭等に取付けた操作子の動きや位置をパーソナルコ
ンピュータ、ワークステーション、ＣＡＤ等に入力する
座標入力装置に関し、座標指示分解能を大幅に向上させ
る。 【構成】 超音波送信器から送信された超音波が超音波
受信器で受信されるまでの伝播時間に基づいて操作子の
座標解析を行なう第１の座標解析モードと、受信信号の
位相に基づいて操作子の座標解析を行なう第２の座標解
析モードとを備えた。
指、頭等に取付けた操作子の動きや位置をパーソナルコ
ンピュータ、ワークステーション、ＣＡＤ等に入力する
座標入力装置に関し、座標指示分解能を大幅に向上させ
る。 【構成】 超音波送信器から送信された超音波が超音波
受信器で受信されるまでの伝播時間に基づいて操作子の
座標解析を行なう第１の座標解析モードと、受信信号の
位相に基づいて操作子の座標解析を行なう第２の座標解
析モードとを備えた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波を用いて、ペン
先、人体の指、頭等の動きや位置をパーソナルコンピュ
ータ、ワークステーション、ＣＡＤ等に入力する座標入
力装置に関する。
先、人体の指、頭等の動きや位置をパーソナルコンピュ
ータ、ワークステーション、ＣＡＤ等に入力する座標入
力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は、超音波を用いて座標を入力する
座標入力装置を示すブロック図である。ＣＲＴ等のモニ
タ画面に隣接した位置に、この例では３つの超音波受信
器２ａ，２ｂ，２ｃが固定され、一方ペンシル型の操作
子の先端に超音波送信器１が取り付けられており、この
操作子は、モニタ画面５ａの前面でオペレータにより操
作される。操作子には図示しないスイッチが備えられて
おり、オペレータによりこのスイッチが押されるとこの
操作子先端に取り付けられた超音波送信器１から超音波
パルスが発せられる。この超音波パルスは３つの超音波
受信器２ａ，２ｂ，２ｃのそれぞれで受信され、各受信
信号が座標計算部３に入力される。この座標計算部３に
は、超音波送信器１から超音波が発せられたタイミング
を示す送信トリガ信号も入力され、後述するようにして
この座標計算部３で超音波送信器１（操作子）の３次元
座標情報が求められる。この求められた座標情報は計算
機４に入力され、モニタ画面５ａ上に表示すべき座標に
変換され、表示情報としてモニタ５に送り込まれる。こ
のモニタ画面５ａ上には例えば立体図が表示されてお
り、この立体図に重畳されてオペレータにより指示され
た３次元座標が表示される。これにより、例えば、オペ
レータは、モニタ画面５ａに表示されている立体構造物
があたかもモニタ画面５ａの前面に存在するかのように
考えて、操作子でその立体構造物の３次元的な任意の位
置を指定することができる。尚ここでは計算機４とは別
に座標計算部３を備えているが、計算機４の内部で座標
の計算を行なってもよい。また、ここでは操作子側に超
音波送信器を備えているとして説明したが、操作子側に
は超音波受信器を備え、モニタ側に超音波送信器を備え
てもよい。この場合、モニタ側の各超音波送信器からは
互いに異なる周波数の超音波を送信し、超音波受信器側
で受信信号を分離する構成としてもよく、モニタ側の各
超音波送信器から時分割的に異なるタイミングで超音波
を送信するように構成してもよい。
座標入力装置を示すブロック図である。ＣＲＴ等のモニ
タ画面に隣接した位置に、この例では３つの超音波受信
器２ａ，２ｂ，２ｃが固定され、一方ペンシル型の操作
子の先端に超音波送信器１が取り付けられており、この
操作子は、モニタ画面５ａの前面でオペレータにより操
作される。操作子には図示しないスイッチが備えられて
おり、オペレータによりこのスイッチが押されるとこの
操作子先端に取り付けられた超音波送信器１から超音波
パルスが発せられる。この超音波パルスは３つの超音波
受信器２ａ，２ｂ，２ｃのそれぞれで受信され、各受信
信号が座標計算部３に入力される。この座標計算部３に
は、超音波送信器１から超音波が発せられたタイミング
を示す送信トリガ信号も入力され、後述するようにして
この座標計算部３で超音波送信器１（操作子）の３次元
座標情報が求められる。この求められた座標情報は計算
機４に入力され、モニタ画面５ａ上に表示すべき座標に
変換され、表示情報としてモニタ５に送り込まれる。こ
のモニタ画面５ａ上には例えば立体図が表示されてお
り、この立体図に重畳されてオペレータにより指示され
た３次元座標が表示される。これにより、例えば、オペ
レータは、モニタ画面５ａに表示されている立体構造物
があたかもモニタ画面５ａの前面に存在するかのように
考えて、操作子でその立体構造物の３次元的な任意の位
置を指定することができる。尚ここでは計算機４とは別
に座標計算部３を備えているが、計算機４の内部で座標
の計算を行なってもよい。また、ここでは操作子側に超
音波送信器を備えているとして説明したが、操作子側に
は超音波受信器を備え、モニタ側に超音波送信器を備え
てもよい。この場合、モニタ側の各超音波送信器からは
互いに異なる周波数の超音波を送信し、超音波受信器側
で受信信号を分離する構成としてもよく、モニタ側の各
超音波送信器から時分割的に異なるタイミングで超音波
を送信するように構成してもよい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図５は、従来の座標解
析のための超音波の送受信波形を模式的に示した図であ
る。送信波形は、図に示すように、オペレータが上記ス
イッチを押す都度、あるいはスイッチを押した後所定の
時間間隔を置いて繰り返し発生されるパルス状の波形で
ある。これに対する受信波形は、所定の包絡線を有する
ように繰り返し正弦的に変化する波形となる。従来は、
図５（ａ）の受信波形に示すように、受信波形を所定の
スレッシュホールドをもってモニタしておき、送信開始
時点から、受信波形が所定のスレッシュホールドを横切
るまでの伝播時間τを各超音波受信器について測定し、
距離Ｌ＝τ×Ｃ（Ｃは音速）を求め、これに基づいて超
音波送信器１（操作子）の座標を求めていた（特開昭５
２−１２７１２９号公報参照）。
析のための超音波の送受信波形を模式的に示した図であ
る。送信波形は、図に示すように、オペレータが上記ス
イッチを押す都度、あるいはスイッチを押した後所定の
時間間隔を置いて繰り返し発生されるパルス状の波形で
ある。これに対する受信波形は、所定の包絡線を有する
ように繰り返し正弦的に変化する波形となる。従来は、
図５（ａ）の受信波形に示すように、受信波形を所定の
スレッシュホールドをもってモニタしておき、送信開始
時点から、受信波形が所定のスレッシュホールドを横切
るまでの伝播時間τを各超音波受信器について測定し、
距離Ｌ＝τ×Ｃ（Ｃは音速）を求め、これに基づいて超
音波送信器１（操作子）の座標を求めていた（特開昭５
２−１２７１２９号公報参照）。
【０００４】ところで空中超音波は減衰が激しく、しか
もその減衰は超音波周波数の２乗に比例するため、実用
的には例えば４０ｋＨｚ等かなり低周波数域の超音波し
か使用することができない。また減衰が大きいこともあ
って超音波送信器と超音波受信器との間の距離により、
受信波形の振幅がかなり大幅に変化する。このため、伝
播時間τは、例えば受信波形の最初の波が所定のスレッ
シュホールドを越えるか否か等により１周期分容易に変
化し、４０ｋＨｚの超音波ではこの１周期分の伝播時間
の変化は距離にして約８．５ｍｍに相当し、座標指示手
段としては分解能が低すぎあまりにも大雑把な座標しか
指示できず実用にはほど遠いという問題がある。
もその減衰は超音波周波数の２乗に比例するため、実用
的には例えば４０ｋＨｚ等かなり低周波数域の超音波し
か使用することができない。また減衰が大きいこともあ
って超音波送信器と超音波受信器との間の距離により、
受信波形の振幅がかなり大幅に変化する。このため、伝
播時間τは、例えば受信波形の最初の波が所定のスレッ
シュホールドを越えるか否か等により１周期分容易に変
化し、４０ｋＨｚの超音波ではこの１周期分の伝播時間
の変化は距離にして約８．５ｍｍに相当し、座標指示手
段としては分解能が低すぎあまりにも大雑把な座標しか
指示できず実用にはほど遠いという問題がある。
【０００５】この問題を解決しようとしていくつかの方
法が提案されている。例えば特開昭５９−１０２１２７
号公報には、図５（ｂ）の受信波形に示すように、包絡
線検波し、この包絡線のピークに最も近いゼロクロス点
をもって伝播時間τとする方法が提案されている。しか
しこの包絡線は通常かなりゆるやかなスロープをもって
おり、したがって包絡線のピークを求めるにあたって１
周期分程度の誤差を含んでしまい、結局、座標指示分解
能を向上させることはできない。
法が提案されている。例えば特開昭５９−１０２１２７
号公報には、図５（ｂ）の受信波形に示すように、包絡
線検波し、この包絡線のピークに最も近いゼロクロス点
をもって伝播時間τとする方法が提案されている。しか
しこの包絡線は通常かなりゆるやかなスロープをもって
おり、したがって包絡線のピークを求めるにあたって１
周期分程度の誤差を含んでしまい、結局、座標指示分解
能を向上させることはできない。
【０００６】また特開昭６３−２８３８６３号公報に
は、典型的な受信波形をあらかじめ記憶しておき、この
受信波形と超音波受信器により得られた受信波形との相
互相関演算を行ない、これにより受信波形の立ち上がり
の時刻を補正をする方法が提案されている。しかし、こ
の場合相互相関演算により求められた波形も受信波形と
同様な形状の繰り返し波形となり、したがってやはり１
周期分程度の誤差を含んでしまうこととなる。
は、典型的な受信波形をあらかじめ記憶しておき、この
受信波形と超音波受信器により得られた受信波形との相
互相関演算を行ない、これにより受信波形の立ち上がり
の時刻を補正をする方法が提案されている。しかし、こ
の場合相互相関演算により求められた波形も受信波形と
同様な形状の繰り返し波形となり、したがってやはり１
周期分程度の誤差を含んでしまうこととなる。
【０００７】さらに、特開昭６３−１５９７７９号公報
にはチャープ波圧縮技術を用いる方法が提案されてい
る。チャープ波とは周波数が連続的に変化する波形であ
る。このチャープ波を採用し例えば相関演算を行なう
と、ピークの鋭い相関演算波形が得られることは理論的
には示されているが、空中超音波は減衰が激しいことか
らもともと狭帯域であって例えば４０ｋＨｚに対し２ｋ
Ｈｚ位しか変化させることはできず、この程度周波数を
変化させてもほとんど精度向上にはつながらない。
にはチャープ波圧縮技術を用いる方法が提案されてい
る。チャープ波とは周波数が連続的に変化する波形であ
る。このチャープ波を採用し例えば相関演算を行なう
と、ピークの鋭い相関演算波形が得られることは理論的
には示されているが、空中超音波は減衰が激しいことか
らもともと狭帯域であって例えば４０ｋＨｚに対し２ｋ
Ｈｚ位しか変化させることはできず、この程度周波数を
変化させてもほとんど精度向上にはつながらない。
【０００８】本発明は、上記事情に鑑み、座標指示分解
能を大幅に向上させた座標入力装置を提供することを目
的とする。
能を大幅に向上させた座標入力装置を提供することを目
的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の座標入力装置は、所定の位置に配置された、超音波
送信器あるいは超音波受信器のうちのいずれか一方とし
て用いられる少なくとも１つの第１の超音波トランスデ
ューサと、該第１の超音波トランスデューサに対して移
動自在に設けられた、超音波送信器あるいは超音波受信
器のうちの前記一方と異なるいずれか他方として用いら
れる第２の超音波トランスデューサと、超音波送信器か
ら超音波を送信するための駆動信号を発生する送信部
と、超音波受信器で得られた受信信号に基づいて第２の
超音波トランスデューサの座標解析を行なう解析部とを
備えた座標入力装置において、上記解析部が、（１）超
音波送信器から送信された超音波が超音波受信器で受信
されるまでの伝播時間に基づいて上記第２の超音波トラ
ンスデューサの座標解析を行なう第１の座標解析モード
と、（２）受信信号の位相に基づいて上記第２の超音波
トランスデューサの座標解析を行なう第２の座標解析モ
ードとを有することを特徴とするものである。
明の座標入力装置は、所定の位置に配置された、超音波
送信器あるいは超音波受信器のうちのいずれか一方とし
て用いられる少なくとも１つの第１の超音波トランスデ
ューサと、該第１の超音波トランスデューサに対して移
動自在に設けられた、超音波送信器あるいは超音波受信
器のうちの前記一方と異なるいずれか他方として用いら
れる第２の超音波トランスデューサと、超音波送信器か
ら超音波を送信するための駆動信号を発生する送信部
と、超音波受信器で得られた受信信号に基づいて第２の
超音波トランスデューサの座標解析を行なう解析部とを
備えた座標入力装置において、上記解析部が、（１）超
音波送信器から送信された超音波が超音波受信器で受信
されるまでの伝播時間に基づいて上記第２の超音波トラ
ンスデューサの座標解析を行なう第１の座標解析モード
と、（２）受信信号の位相に基づいて上記第２の超音波
トランスデューサの座標解析を行なう第２の座標解析モ
ードとを有することを特徴とするものである。
【００１０】ここで、上記本発明は、例えば２次元平面
上の座標を入力するように構成されたものであってもよ
いが、互いに異なる各所定の位置に配置された３個以上
の第１の超音波トランスデューサを備え、上記解析部に
より第２の超音波トランスデューサの３次元座標を求め
る構成とすることが好ましい。またこの場合、上記解析
部により求められた３次元座標を表示する表示部を備え
ることが好ましい。この表示部に３次元座標を表示する
にあたり、この表示部に表示された座標位置が上記第２
の超音波トランスデューサの動きと１対１に対応づけら
れていてもよいが、オペレータの操作感覚を考慮し、上
記解析部において求められた第２の超音波トランスデュ
ーサの移動速度に応じて、移動速度が大きい場合に第２
の超音波トランスデューサの単位移動量に対する表示部
に表示された座標の移動量を大きくし、移動速度が小さ
い場合に第２の超音波トランスデューサの単位移動量に
対する表示部に表示された座標の移動量を小さくするこ
とが好ましい。
上の座標を入力するように構成されたものであってもよ
いが、互いに異なる各所定の位置に配置された３個以上
の第１の超音波トランスデューサを備え、上記解析部に
より第２の超音波トランスデューサの３次元座標を求め
る構成とすることが好ましい。またこの場合、上記解析
部により求められた３次元座標を表示する表示部を備え
ることが好ましい。この表示部に３次元座標を表示する
にあたり、この表示部に表示された座標位置が上記第２
の超音波トランスデューサの動きと１対１に対応づけら
れていてもよいが、オペレータの操作感覚を考慮し、上
記解析部において求められた第２の超音波トランスデュ
ーサの移動速度に応じて、移動速度が大きい場合に第２
の超音波トランスデューサの単位移動量に対する表示部
に表示された座標の移動量を大きくし、移動速度が小さ
い場合に第２の超音波トランスデューサの単位移動量に
対する表示部に表示された座標の移動量を小さくするこ
とが好ましい。
【００１１】また上記解析部は、上記（１），（２）の
２つの座標解析モードを有するが、これら２つの座標解
析のタイミングとしては、例えば上記送信部から、所定
時間継続する駆動信号を発生させ、上記解析部により、
駆動信号の発生開始時点から受信信号の発生開始時点ま
での遅延時間に基づいて第１の座標解析モードによる座
標解析を行ない、受信信号の発生開始以後の該受信信号
が継続している間に、第２の座標解析モードによる座標
解析を行なう方式が採用することが好ましい。
２つの座標解析モードを有するが、これら２つの座標解
析のタイミングとしては、例えば上記送信部から、所定
時間継続する駆動信号を発生させ、上記解析部により、
駆動信号の発生開始時点から受信信号の発生開始時点ま
での遅延時間に基づいて第１の座標解析モードによる座
標解析を行ない、受信信号の発生開始以後の該受信信号
が継続している間に、第２の座標解析モードによる座標
解析を行なう方式が採用することが好ましい。
【００１２】また、上記２つの座標解析を行なうため
に、上記送信部が、パルス状の駆動信号を所定の時間間
隔を置いて繰り返し発生させる第１の送信モードと、連
続的な駆動信号を発生させる第２の送信モードとを備
え、上記解析部により、送信部が第１の送信モードにあ
るときに第１の座標解析モードによる座標解析を行な
い、上記送信部が第２の送信モードにあるときに第２の
座標解析モードによる座標解析を行なう方式を採用して
もよい。この方式を採用した場合、上記送信部を、上記
解析部において求められた第２の超音波トランスデュー
サの移動速度に応じて、移動速度が所定値よりも大きい
場合に第１の送信モードに切換え、移動速度が所定値よ
りも小さい場合に第２の送信モードに切換える構成とし
てもよい。
に、上記送信部が、パルス状の駆動信号を所定の時間間
隔を置いて繰り返し発生させる第１の送信モードと、連
続的な駆動信号を発生させる第２の送信モードとを備
え、上記解析部により、送信部が第１の送信モードにあ
るときに第１の座標解析モードによる座標解析を行な
い、上記送信部が第２の送信モードにあるときに第２の
座標解析モードによる座標解析を行なう方式を採用して
もよい。この方式を採用した場合、上記送信部を、上記
解析部において求められた第２の超音波トランスデュー
サの移動速度に応じて、移動速度が所定値よりも大きい
場合に第１の送信モードに切換え、移動速度が所定値よ
りも小さい場合に第２の送信モードに切換える構成とし
てもよい。
【００１３】さらに、本発明においては、上記解析部
を、複数回の座標解析の結果の平均値を求め、該平均値
をもって前記第２の超音波トランスデューサの座標とす
る構成とすることも好ましい態様である。
を、複数回の座標解析の結果の平均値を求め、該平均値
をもって前記第２の超音波トランスデューサの座標とす
る構成とすることも好ましい態様である。
【００１４】
【作用】オペレータが例えばペンシル型の操作子を手に
持ってモニタ画面の前面にその操作子を配置し座標入力
を開始する段階では、オペレータはモニタ画面前面の適
当な位置に操作子を配置しただけであるため、ニタ画面
上に表示される座標位置は、上述したような８．５ｍｍ
程度の誤差があってもほとんど問題ではなく、その後オ
ペレータが操作子を微妙に動かしてモニタ画面上の座標
を適切な位置にまで移動させようとするときに、高い座
標分解能を必要とする。
持ってモニタ画面の前面にその操作子を配置し座標入力
を開始する段階では、オペレータはモニタ画面前面の適
当な位置に操作子を配置しただけであるため、ニタ画面
上に表示される座標位置は、上述したような８．５ｍｍ
程度の誤差があってもほとんど問題ではなく、その後オ
ペレータが操作子を微妙に動かしてモニタ画面上の座標
を適切な位置にまで移動させようとするときに、高い座
標分解能を必要とする。
【００１５】本発明は、この点を考慮して、上記（１）
の第１の座標解析モードと上記（２）の第２の座標解析
モードとを備えたものである。上記（１）の第１の座標
解析モードは従来と同様に超音波の伝播時間に基づいて
座標解析を行なうものであるため座標指示精度は極端に
低いが、絶対的な座標位置を指定することができる。一
方上記（２）の第２の座標解析モードは受信信号の位相
に基づいて座標解析を行なうものであるため、試算によ
ると例えば０．２ｍｍ程度の位置分解能を有するが、測
定を開始した後の移動量（移動方向を含む）しか求める
ことはできず絶対的な座標位置を求めることはできな
い。そこで先ず最初は従来と同様な第１の座標解析モー
ドにより座標指示分解能は極端に低くても絶対的な座標
位置を指定し、その後、第２の座標解析モードによりそ
の絶対的な座標位置からの移動量を高い分解能をもって
求めることにより、実用上、高分解能の座標入力装置が
実現することになる。
の第１の座標解析モードと上記（２）の第２の座標解析
モードとを備えたものである。上記（１）の第１の座標
解析モードは従来と同様に超音波の伝播時間に基づいて
座標解析を行なうものであるため座標指示精度は極端に
低いが、絶対的な座標位置を指定することができる。一
方上記（２）の第２の座標解析モードは受信信号の位相
に基づいて座標解析を行なうものであるため、試算によ
ると例えば０．２ｍｍ程度の位置分解能を有するが、測
定を開始した後の移動量（移動方向を含む）しか求める
ことはできず絶対的な座標位置を求めることはできな
い。そこで先ず最初は従来と同様な第１の座標解析モー
ドにより座標指示分解能は極端に低くても絶対的な座標
位置を指定し、その後、第２の座標解析モードによりそ
の絶対的な座標位置からの移動量を高い分解能をもって
求めることにより、実用上、高分解能の座標入力装置が
実現することになる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１は、本発明の一実施例に係る送受信波形を模式的に示
した図、図２は直交検波の原理を示したブロック図であ
る。この実施例における送信波形は、図示のように所定
時間継続するものであり、これに対応して受信波形も伝
播時間τだけ遅れてその後所定時間継続する波形とな
る。
１は、本発明の一実施例に係る送受信波形を模式的に示
した図、図２は直交検波の原理を示したブロック図であ
る。この実施例における送信波形は、図示のように所定
時間継続するものであり、これに対応して受信波形も伝
播時間τだけ遅れてその後所定時間継続する波形とな
る。
【００１７】ここで、先ず、従来と同様な方法により送
信開始時刻ｔ０から受信波形の立ち上がりの時刻ｔ１ま
での間の伝播時間τが測定される。この測定は、前述し
たように、絶対的な座標位置を求めることはできるもの
の、位置誤差に換算して例えば８．５ｍｍ程度の誤差を
有するものであるが、オペレータが例えばペンシル型の
操作子をモニタ画面前面に適当に配置して座標入力を開
始した直後の時点であるため、この誤差は問題とはなら
ない。
信開始時刻ｔ０から受信波形の立ち上がりの時刻ｔ１ま
での間の伝播時間τが測定される。この測定は、前述し
たように、絶対的な座標位置を求めることはできるもの
の、位置誤差に換算して例えば８．５ｍｍ程度の誤差を
有するものであるが、オペレータが例えばペンシル型の
操作子をモニタ画面前面に適当に配置して座標入力を開
始した直後の時点であるため、この誤差は問題とはなら
ない。
【００１８】その後時刻ｔ１以降は、連続波の受信中
に、例えば図２に示す直交検波により瞬時の位相φが順
次求められる。即ち、直交検波においては、図２に示す
ように連続受信波ｓｉｎ（ωｔ＋φ）を２系統に分け、
それぞれ送信波形ｃｏｓωｔ、この送信波形の位相を９
０°遅らせた波形ｓｉｎωｔをミキシングし、それぞれ
低域通過フィルタＬＰＦを経由させて瞬時の位相を担持
する信号ｃｏｓφ，ｓｉｎφ、即ちｔａｎφを得、その
逆関数ｔａｎ-1φを求め、これにより瞬時の位相φが求
められる。この直交検波はノイズに弱いという欠点があ
るため、例えば時刻の順次異なる数個の位相φを平均し
て１つの位相φとすることが好ましい。この位相φを順
次追跡することにより、例えば位相φが１回転したとき
は、操作子が１波長分だけ移動したと判定される。この
位相φは、例えば２０分の１波長程度まで求めることが
でき、従来の方式と比べはるかに正確にその移動量が測
定される。この移動量を積算することにより正確な座標
位置を指示することができる。即ち、オペレータにとっ
ては、モニタ画面上に操作子を適当に配置したときは、
指示座標が所望とする位置からずれていても、その後そ
の操作子を微妙に動かすことにより精確な座標を指示す
ることができることとなる。
に、例えば図２に示す直交検波により瞬時の位相φが順
次求められる。即ち、直交検波においては、図２に示す
ように連続受信波ｓｉｎ（ωｔ＋φ）を２系統に分け、
それぞれ送信波形ｃｏｓωｔ、この送信波形の位相を９
０°遅らせた波形ｓｉｎωｔをミキシングし、それぞれ
低域通過フィルタＬＰＦを経由させて瞬時の位相を担持
する信号ｃｏｓφ，ｓｉｎφ、即ちｔａｎφを得、その
逆関数ｔａｎ-1φを求め、これにより瞬時の位相φが求
められる。この直交検波はノイズに弱いという欠点があ
るため、例えば時刻の順次異なる数個の位相φを平均し
て１つの位相φとすることが好ましい。この位相φを順
次追跡することにより、例えば位相φが１回転したとき
は、操作子が１波長分だけ移動したと判定される。この
位相φは、例えば２０分の１波長程度まで求めることが
でき、従来の方式と比べはるかに正確にその移動量が測
定される。この移動量を積算することにより正確な座標
位置を指示することができる。即ち、オペレータにとっ
ては、モニタ画面上に操作子を適当に配置したときは、
指示座標が所望とする位置からずれていても、その後そ
の操作子を微妙に動かすことにより精確な座標を指示す
ることができることとなる。
【００１９】図３は、本発明の他の実施例に係る送受信
波形を模式的に示した図である。この実施例では、所定
の時間間隔を置いてパルス状に超音波を送信する第１の
送信モード（モード１）と連続的に超音波を送信する第
２の送信モード（モード２）とを備え、モード１の送信
を行なった際に従来と同様な伝播時間τに基づく座標解
析が行なわれ、モード２の送信を行なった際に受信波形
の位相に基づく座標解析が行なわれる。
波形を模式的に示した図である。この実施例では、所定
の時間間隔を置いてパルス状に超音波を送信する第１の
送信モード（モード１）と連続的に超音波を送信する第
２の送信モード（モード２）とを備え、モード１の送信
を行なった際に従来と同様な伝播時間τに基づく座標解
析が行なわれ、モード２の送信を行なった際に受信波形
の位相に基づく座標解析が行なわれる。
【００２０】座標入力を開始した当初はモード１を採用
し、従来例と同様に伝播時間τに基づいて座標が求めら
れる。その後モード２に切り換えて図２を参照して説明
したように直交検波などにより連続波の位相が追跡され
る。このモードの切り換えはファンクションキーなどの
他の手段によっても良いが、望ましくはモード１で求め
た操作子の移動速度を計算し、その速度がある範囲以下
になったときにモード２に移行するのが良い。こうすれ
ば、オペレータはファンクションキーなどの他の手段を
使用する煩雑さから開放され、操作子の操作にのみ集中
することができる。モード２からモード１への移行はこ
の逆であり、移動速度がある程度以上になった時にモー
ド１に戻せばよい。
し、従来例と同様に伝播時間τに基づいて座標が求めら
れる。その後モード２に切り換えて図２を参照して説明
したように直交検波などにより連続波の位相が追跡され
る。このモードの切り換えはファンクションキーなどの
他の手段によっても良いが、望ましくはモード１で求め
た操作子の移動速度を計算し、その速度がある範囲以下
になったときにモード２に移行するのが良い。こうすれ
ば、オペレータはファンクションキーなどの他の手段を
使用する煩雑さから開放され、操作子の操作にのみ集中
することができる。モード２からモード１への移行はこ
の逆であり、移動速度がある程度以上になった時にモー
ド１に戻せばよい。
【００２１】またこれらの方法において、従来マウスで
用いられている速度感応型とすることもできる。即ち速
度感応型とは、操作子を早く動かしたときはモニタ画面
上に表示された座標位置も、例えば端から端まで一気に
早く動き、また操作子をゆっくりと動かしたときはモニ
タ上に表示された座標位置も、精度良くゆっくりと動く
ことで操作性を向上するものである。このためには検出
された操作子の単位時間当たりの移動量に対するモニタ
上に表示する座標位置の移動量との比を可変とし、操作
子の単位時間当たりの移動量が大きいときにはこの比を
大きくし、単位時間当たりの移動量が小さいときにはこ
の比を小さくすることにより実現される。
用いられている速度感応型とすることもできる。即ち速
度感応型とは、操作子を早く動かしたときはモニタ画面
上に表示された座標位置も、例えば端から端まで一気に
早く動き、また操作子をゆっくりと動かしたときはモニ
タ上に表示された座標位置も、精度良くゆっくりと動く
ことで操作性を向上するものである。このためには検出
された操作子の単位時間当たりの移動量に対するモニタ
上に表示する座標位置の移動量との比を可変とし、操作
子の単位時間当たりの移動量が大きいときにはこの比を
大きくし、単位時間当たりの移動量が小さいときにはこ
の比を小さくすることにより実現される。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の座標入力
装置は、超音波送信器から送信された超音波が超音波受
信器で受信されるまでの伝播時間に基づいて第２の超音
波トランスデューサ（操作子）の座標解析を行なう第１
の座標解析モードと、受信信号の位相に基づいて第２の
超音波トランスデューサ（操作子）の座標解析を行なう
第２の座標解析モードとを有するものであるため、座標
入力の当初は第１の座標解析モードを用いて絶対座標を
求め、その後第２の座標解析モードを用いて高精度に座
標を求めることができ、実用上高精度に座標を入力する
ことができる。
装置は、超音波送信器から送信された超音波が超音波受
信器で受信されるまでの伝播時間に基づいて第２の超音
波トランスデューサ（操作子）の座標解析を行なう第１
の座標解析モードと、受信信号の位相に基づいて第２の
超音波トランスデューサ（操作子）の座標解析を行なう
第２の座標解析モードとを有するものであるため、座標
入力の当初は第１の座標解析モードを用いて絶対座標を
求め、その後第２の座標解析モードを用いて高精度に座
標を求めることができ、実用上高精度に座標を入力する
ことができる。
【図１】本発明の一実施例に係る送受信波形を模式的に
示した図である。
示した図である。
【図２】直交検波の座標を示したブロック図である。
【図３】本発明の他の実施例に係る送受信波形を模式的
に示した図である。
に示した図である。
【図４】超音波を用いて座標を入力する座標入力装置を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図５】従来の座標解析のための超音波の送受信波形を
模式的に示した図である。
模式的に示した図である。
１ 超音波送信器 ２ａ，２ｂ，２ｃ 超音波受信器 ３ 座標計算部 ４ 計算機 ５ モニタ ５ａ モニタ画面
Claims (8)
- 【請求項１】 所定の位置に配置された、超音波送信器
あるいは超音波受信器のうちのいずれか一方として用い
られる少なくとも１つの第１の超音波トランスデューサ
と、該第１の超音波トランスデューサに対して移動自在
に設けられた、超音波送信器あるいは超音波受信器のう
ちの前記一方と異なるいずれか他方として用いられる第
２の超音波トランスデューサと、前記超音波送信器から
超音波を送信するための駆動信号を発生する送信部と、
前記超音波受信器で得られた受信信号に基づいて前記第
２の超音波トランスデューサの座標解析を行なう解析部
とを備えた座標入力装置において、 前記解析部が、 前記超音波送信器から送信された超音波が前記超音波受
信器で受信されるまでの伝播時間に基づいて前記第２の
超音波トランスデューサの座標解析を行なう第１の座標
解析モードと、 前記受信信号の位相に基づいて前記第２の超音波トラン
スデューサの座標解析を行なう第２の座標解析モードと
を有することを特徴とする座標入力装置。 - 【請求項２】 互いに異なる各所定の位置に配置された
３個以上の前記第１の超音波トランスデューサを備え、 前記解析部が、前記第２の超音波トランスデューサの３
次元座標を求めるものであることを特徴とする請求項１
記載の座標入力装置。 - 【請求項３】 前記解析部により求められた３次元座標
を表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項２記
載の座標入力装置。 - 【請求項４】 前記表示部が、前記解析部において求め
られた前記第２の超音波トランスデューサの移動速度に
応じて、移動速度が大きい場合に前記第２の超音波トラ
ンスデューサの単位移動量に対する前記表示部に表示さ
れた座標の移動量を大きくし、移動速度が小さい場合に
前記第２の超音波トランスデューサの単位移動量に対す
る前記表示部に表示された座標の移動量を小さくするも
のであることを特徴とする請求項３記載の座標入力装
置。 - 【請求項５】 前記送信部が、所定時間継続する前記駆
動信号を発生させるものであり、 前記解析部が、前記駆動信号の発生開始時点から前記受
信信号の発生開始時点までの遅延時間に基づいて前記第
１の座標解析モードによる座標解析を行なうとともに、
前記受信信号の発生開始以後の該受信信号が継続してい
る間に前記第２の座標解析モードによる座標解析を行な
うものであることを特徴とする請求項１記載の座標入力
装置。 - 【請求項６】 前記送信部が、パルス状の前記駆動信号
を所定の時間間隔を置いて繰り返し発生させる第１の送
信モードと、連続的な前記駆動信号を発生させる第２の
送信モードとを備え、 前記解析部が、前記送信部が前記第１の送信モードにあ
るときに前記第１の座標解析モードによる座標解析を行
なうとともに、前記送信部が前記第２の送信モードにあ
るときに前記第２の座標解析モードによる座標解析を行
なうものであることを特徴とする請求項１記載の座標入
力装置。 - 【請求項７】 前記送信部が、前記解析部において求め
られた前記第２の超音波トランスデューサの移動速度に
応じて、該移動速度が所定値よりも大きい場合に前記第
１の送信モードに切換え、該移動速度が所定値よりも小
さい場合に前記第２の送信モードに切換えるものである
ことを特徴とする請求項６記載の座標入力装置。 - 【請求項８】 前記解析部が、複数回の座標解析の結果
の平均値を求め、該平均値をもって前記第２の超音波ト
ランスデューサの座標とするものであることを特徴とす
る請求項１記載の座標入力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23598692A JPH0683528A (ja) | 1992-09-03 | 1992-09-03 | 座標入力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23598692A JPH0683528A (ja) | 1992-09-03 | 1992-09-03 | 座標入力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0683528A true JPH0683528A (ja) | 1994-03-25 |
Family
ID=16994124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23598692A Withdrawn JPH0683528A (ja) | 1992-09-03 | 1992-09-03 | 座標入力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0683528A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08274723A (ja) * | 1994-12-22 | 1996-10-18 | Lg Electron Inc | 超音波を用いたポイント型無線調整装置 |
| EP0985206A1 (en) * | 1996-08-12 | 2000-03-15 | Elo Touchsystems, Inc. | Acoustic condition sensor employing a plurality of mutually non-orthogonal waves |
| US7301530B2 (en) | 2001-09-11 | 2007-11-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Pointer control method, pointing apparatus, and host apparatus therefor |
| JP2008082880A (ja) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Toppan Printing Co Ltd | 表面弾性波計測装置および方法 |
| JP2008541291A (ja) * | 2005-05-26 | 2008-11-20 | ソ，ゾン−ボム | 超音波を利用した入力装置及び位置認識方法 |
| JP2010176190A (ja) * | 2009-01-27 | 2010-08-12 | Ntt Docomo Inc | モード設定システム |
| US8421776B2 (en) | 1996-08-12 | 2013-04-16 | Elo Touch Solutions, Inc. | Acoustic condition sensor employing a plurality of mutually non-orthogonal waves |
-
1992
- 1992-09-03 JP JP23598692A patent/JPH0683528A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08274723A (ja) * | 1994-12-22 | 1996-10-18 | Lg Electron Inc | 超音波を用いたポイント型無線調整装置 |
| EP0985206A1 (en) * | 1996-08-12 | 2000-03-15 | Elo Touchsystems, Inc. | Acoustic condition sensor employing a plurality of mutually non-orthogonal waves |
| EP0985206A4 (en) * | 1996-08-12 | 2000-03-15 | Elo Touchsystems Inc | ACOUSTIC CONDITION SENSOR IMPLEMENTING A PLURALITY OF NON-ORTHOGONAL WAVES BETWEEN THEM |
| US8421776B2 (en) | 1996-08-12 | 2013-04-16 | Elo Touch Solutions, Inc. | Acoustic condition sensor employing a plurality of mutually non-orthogonal waves |
| US7301530B2 (en) | 2001-09-11 | 2007-11-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Pointer control method, pointing apparatus, and host apparatus therefor |
| JP2008541291A (ja) * | 2005-05-26 | 2008-11-20 | ソ，ゾン−ボム | 超音波を利用した入力装置及び位置認識方法 |
| JP2008082880A (ja) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Toppan Printing Co Ltd | 表面弾性波計測装置および方法 |
| JP2010176190A (ja) * | 2009-01-27 | 2010-08-12 | Ntt Docomo Inc | モード設定システム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991130 |