JPH09212288A

JPH09212288A - 情報入力システムおよび情報入力方法

Info

Publication number: JPH09212288A
Application number: JP8015337A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Iwane; 正晃岩根; Katsuhiko Shinjo; 克彦新庄; Hidetoshi Suzuki; 英俊鱸
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1996-01-31
Publication date: 1997-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】マウス、トラックボール、ペン入力装置に代
わるような、情報入力システムおよび情報入力方法を提
供する。このため、ディスプレイ11と空間的に離れた指
し棒1で、ディスプレイ11上のある位置9を指し、しかも
その指した位置9が、遠隔地にあるディスプレイ11'上で
位置9'として表示されるようにする。【解決手段】ディスプレイ11と、前記ディスプレイ11
上の指している位置を情報入力することができるポイン
ティングデバイス1とを含む情報入力システムにおい
て、前記ディスプレイに対する前記ポインティングデバ
イス1上の少なくとも2点3,4の座標を３次元的に測定す
る測定手段6,7,8と、前記座標から、前記ポインティン
グデバイス1が前記ディスプレイ11上で指している位置
を求める演算手段とを有する。このため、ポインティン
グデバイス1上の2点3,4に超音波発信器あるいは加速度
センサを配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テレビ会議システ
ム、電子黒板あるいはパーソナルコンピュータにポイン
ティングデバイスなどの外部入力装置を使って情報入力
する情報入力システムまたは情報入力方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、マルチメディアがもてはやされる
など社会の情報化が急速に進んでいる。この情報化の進
展には、コンピュータの普及が大きく寄与している。デ
ィスプレイや外部入力装置は、コンピュータの普及とと
もに、コンピュータの本体と人間とのマン・マシン・イ
ンターフェイスとして、ますます需要が大きくなり、い
ろいろな仕組みのものが世の中にでてきている。このな
かで、ディスプレイは、液晶ディスプレイ、プラズマデ
ィスプレイ、発光ダイオードディスプレイ、電子線フラ
ットディスプレイなどの薄型ディスプレイが出現し、CR
T(Cathod Ray Tube)の牙城を崩しつつある。外部入力装
置は、キーボードやマウス以外にも、ペン入力装置など
が携帯性などの理由から広まりつつある。

【０００３】また、マルチメディアを実現するひとつの
装置としてテレビ会議システムがある。これは、距離の
離れた複数の人間が、それぞれディスプレイと外部入力
装置をもち、一方が外部入力装置を介して入力した情報
を、他方のディスプレイに表示したりしながら会議を進
めるものである。図17は、距離の離れたところにいるE
氏とF嬢がテレビ会議システムを使って、お互いの表情
を見ながら話を進めている様子を表している。図中、11
はディスプレイ、12はキーボード、13はマウス、14はカ
メラ、15はスピーカ、16はマイク、17はE氏のマウスで
動かされるポインタ、18はF嬢のマウスで動かされるポ
インタであり、これらはE氏側のシステムである。同様
に、F嬢側もディスプレイ11'、キーボード12'などの同
じ装置をもっている。カメラ14は、E氏の表情を映し、
リアルタイムにF嬢のディスプレイに表示する。マウス1
3はポインタ17を動かし、F嬢にグラフや表を指し示すの
に使う。マウス13はトラックボールで代用することがで
きる。キーボード12は、ディスプレイ11やディスプレイ
11'の表示を、コンピュータを通じて変えることができ
る。このような会議は、図のように二人だけでおこなう
のでなく、多人数でおこなってもよく、多人数でおこな
うためには、ディスプレイ11やディスプレイ11'は大画
面である方がいい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のマウスやトラッ
クボールのように、ディスプレイ上の任意の位置を指
し、その位置を機械に取り込めるような外部入力装置が
あれば便利である。しかし、従来からある指し棒のよう
に、ディスプレイから離れた位置からでもディスプレイ
上のある点を指し、しかも、その点を情報入力して距離
の離れた人に指し示すことができる遠隔ポインティング
デバイスがあれば、従来からの習癖を踏襲することがで
き、さらに便利である。また、プレゼンテーションのた
めには、ディスプレイから離れていても、ディスプレイ
上のある部分を指すことができる遠隔ポインティングデ
バイスがあれば便利である。そこで、本発明は、簡単な
構成の遠隔ポインティングデバイスで、ディスプレイの
上の任意の位置を指し、その位置を機械に取り込めるよ
うな情報入力システムと情報入力方法を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明者が鋭意努力した結果、以下の発明を得た。
すなわち本発明の情報入力システムは、ディスプレイ
と、前記ディスプレイ上の指している位置を情報入力す
ることができるポインティングデバイスとを含む情報入
力システムにおいて、前記ディスプレイに対する前記ポ
インティングデバイス上の少なくとも2点の座標を３次
元的に測定する測定手段と、前記座標から、前記ポイン
ティングデバイスが前記ディスプレイ上で指している位
置を求める演算手段とを有することを特徴とする。この
とき、前記ポインティングデバイスの位置の測定を、ト
リガー信号と、前記トリガー信号より転送速度の遅い伝
播媒介を発信することができるポインティングデバイス
と、前記ポインティングデバイスから空間を隔てて離
れ、前記トリガー信号と前記伝播媒介を受信することが
できる受信手段をもちいておこなうことができる。ま
た、前記ポインティングデバイスの位置の測定を、トリ
ガー信号と、前記トリガー信号より転送速度の遅い伝播
媒介を受信することができるポインティングデバイス
と、前記ポインティングデバイスから空間を隔てて離
れ、前記トリガー信号と前記伝播媒介を発信することが
できる発信手段ををもちいておこなうことができる。前
記伝播媒介は、超音波などの弾性波であるのが望まし
い。また、前記測定手段は、少なくとも2つの加速度セ
ンサーを使って前記座標を測定することもできる。前記
ポインティングデバイスは差し棒型、眼鏡型、ばんそう
こう型、ガン型などがある。前記トリガー信号は、赤外
線などの電磁波、導線を通じて流れる電流などがある。

【０００６】また、本発明は情報入力方法の発明をも包
含する。すなわち、本発明の情報入力方法は、ディスプ
レイと中央演算装置を含むシステムに、空間を隔てて離
れたポインティングデバイスから情報入力する方法にお
いて、前記ポインティングデバイスの３次元的な2点を
測定することによって、前記ポインティングデバイスが
前記ディスプレイ上の指す位置を算出することができる
ことを特徴とする。前記トリガー信号は、赤外線などの
電磁波、導線を通じて流れる電流などがある。前記伝播
媒介は、超音波などの弾性波であるのが望ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の情報入力システムは、ト
リガー信号とそのトリガー信号より伝播速度の遅い伝播
媒介を発信または受信できるポインティングデバイスを
有する。この伝播媒介としては、音波などの弾性波、サ
ーマルジェットやピエゾによるジェットによる液体や気
体なども含むが、望ましものは、弾性波であり、より望
ましくは超音波である。超音波は、ポインティングデバ
イスの位置を十分に認識できる周波数であることが望ま
しい。また超音波の伝播速度は室温によって変化するの
で、室温によって補正をするのが望ましい。この点か
ら、超音波の周波数は100kHz〜100MHzが望ましい。なか
でも特に望ましいのは、200kHz〜10MHzである。トリガ
ー信号を、導線を通じて情報入力システムに伝えてもい
いが、光、電波などの電磁波を使って伝播させてもい
い。ポインティングデバイスは、ディスプレイから離れ
た位置からでも情報入力する遠隔型であるが、その形は
指し棒型、指輪型、眼鏡型、ばんそこう型、ガン型など
がある。ポインティングデバイスが指し棒型のとき、ポ
インティングデバイスの先からレーザ光を出射して、本
発明の情報入力方法によってディスプレイ上に表れたポ
インタとの位置合わせをしてもいい。また、ポインティ
ングデバイス上の異なる2点とディスプレイの間の位置
関係を求めるため、その異なる2点に加速度センサやジ
ャイロなどを設置して、2点の空間上の履歴を追っても
いい。

【０００８】伝播媒介に超音波を使用するときは、さま
ざまな周波数の超音波を区別しなければならないが、こ
の周波数を分離するために、フィルターよる分離やラプ
ラス変換やフーリエ変換などをおこなうといい。フィル
ターによる分離をおこなえば、回路的に楽であり望まし
い。本発明につかうディスプレイは大型のものが望まし
いが、液晶プロジェクタ、発光ダイオード(LED)を並べ
たディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレ
イ、プラズマディスプレイなどなんでもいいが、特に本
出願人が薄型大型、高輝度、高視野角を実現するうえで
有力としているのは、本出願人が研究開発をするめてい
る表面伝導型放出素子を使った電子線ディスプレイであ
る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を8の実施例を使って説明す
る。(実施例1)は、指し棒型ポインティングデバイスを
テレビ会議に使う例である。(実施例2)は、実施例1の指
し棒型ポインティングデバイスを学校の授業に使う例で
ある。(実施例3)は、指輪型ポインティングデバイスで
テレビ会議をする例である。(実施例4)は、眼鏡型ポイ
ンティングデバイスでパソコンへの入力をする例であ
る。(実施例5)は、ばんそこう型ポインティングデバイ
スでパソコンへの情報入力をする例である。(実施例6)
は、実施例1の指し棒型ポインティングデバイスの別例
である。(実施例7)は、ディスプレイ側からポインティ
ングデバイスの位置検出の信号を発信させる例である。
(実施例8)は、ポインティングデバイスである指し棒を
ポケットなどにしまい、ポケットに指し棒をしまった人
がディスプレイに近づいたときディスプレイの表示が自
動的に変わる例である。

【００１０】(実施例1)実施例1は、指し棒型ポインティ
ングデバイス(以下、指し棒PDと略す)の先から赤外線を
出射し、指し棒PDの先と根本に近い部分から超音波を発
生させて、指し棒PDが指している位置を測定する例であ
る。ディスプレイは、少なくとも赤外線受信部となる赤
外線センサをひとつ、超音波受信部となる超音波センサ
を3つ有し、指し棒PDが出力した赤外線と超音波を受信
し、ディスプレイと指し棒PDの位置関係を測定し、シス
テムに情報入力する。

【００１１】図1は実施例1のテレビ会議システムを表
す。図中、1は指し棒PD、2は赤外線発信部、3、4は超音
波発信部、5は赤外線センサ、6,7,8は超音波センサ、9
はE氏が指し棒PDで指している位置、10はF嬢が指し棒PD
で指している位置を表す。他の記号は図15と同じなので
省略する。図2は指し棒1の詳細図である。20はグリップ
であり、21はクリックボタンである。他の記号は先の図
で説明したものと同じである。先端部にLED(Light Emit
ting Diode)からなる赤外線発信部2があり、その少し後
段に円周状のピエゾ素子からなる超音波発信部3があ
り、さらにグリップに近いところに円周状のピエゾ素子
からなる超音波発信部4がある。超音波発信部3と4は、
違う周波数（違う音色）で、空気中で伝播されやすくか
つ雑音の少ない超音波を発生させる。ここでは、超音波
発信部3と4は、それぞれ100kHzと1MHzの超音波を発信さ
せる。グリップ20は、手のひらで握りやすい形になって
おり、内側には電池を収納している。クリックボタン21
は、ディスプレイの表示状態を変えるのに使う。クリッ
クボタン21をクリックしたかどうかの情報は、赤外線発
信部2からの赤外線パルスの形を変えたり、赤外線発信
部2とは別の波長の赤外線を発するような赤外線発生部
を組み込むことによって、システムに伝わる。赤外線発
信部2が照射する赤外線が、ディスプレイ11の端部にあ
る赤外線センサ5に届くように、赤外線発信部2は、ディ
スプレイ11の大きさぐらいは広がる赤外線を発する。

【００１２】図3は、システムが指し棒PD1の位置を測定
する原理を説明する図である。以前と同じ記号は、以前
に説明した部品と同じである。超音波センサ6のある位
置を直角座標の原点として、超音波センサ7のある方向
をx方向、超音波センサ8のある方法をy方向、x方向とy
方法に直角で、かつ、指し棒PD1のある側をz方向とす
る。また、超音波センサ6と7の距離をp、超音波センサ6
と8の距離はqである。この座標上で超音波発信部3の座
標を(a₁,a₂,a₃)、超音波発信部4の座標を(b₁,b₂,b₃)と
する。また、超音波発生器3と超音波センサ6,7,8との距
離をそれぞれ、l,m,nとし、超音波発生器4と超音波セン
サ6,7,8との距離をそれぞれ、l',m',n'とする。空気中
の音速をv、赤外線センサ5が、赤外線発信部2かからの
赤外線を検知してから、超音波センサ6,7,8が、超音波
発信部3と4からの超音波を検知するまでの時間をそれぞ
れ、t₁,t₂,t₃、t₁',t₂',t₃'とする。すると距離l,m,n,
l',m',n'は、ｌ＝ｖｔ₁ ｌ′＝ｖｔ₁′ ｍ＝ｖｔ₂ ｍ′＝ｖｔ₂′ ｎ＝ｖｔ₃ ｎ′＝ｖｔ₃′ と表せる。ここで、赤外線の伝播速度(約3.0×10⁸m/s)
は、超音波の伝播速度(約3.4×10²m/s)に比べて無視で
きるほど速いので、超音波の伝播時間と赤外線の伝播時
間の差t1,t2,t3、t1',t2',t3'を超音波の伝播時間とし
てもいい。超音波発信器3と4の周波数を見分けるために
は、システムはフィルターによって周波数分離をおこな
えばいい。

【００１３】超音波発信器3の座標(a₁,a₂,a₃)は、超音
波受信器6,7,8からl,m,nの距離にあることからａ₁＋ａ₂＋ａ₃＝ｌ² （ａ₁−ｐ）²＋ａ₂ ²＋ａ₃ ²＝ｍ² ａ₁ ²＋（ａ₂−ｑ）²＋ａ₃ ²＝ｎ² が成り立つ。また、同様に超音波発信器4の座標(b₁,b₂,
b₃)は、超音波受信器6,7,8からl',m',n'の距離にあるこ
とからｂ₁ ²＋ｂ₂ ²＋ｂ₃ ²＝ｌ² （ｂ₁−ｐ）²＋ｂ₂ ²＋ｂ₃ ²＝ｍ² ｂ₁ ²＋（ｂ₂−ｑ）²＋ｂ₃ ²＝ｎ² が成り立つ。また、超音波発信器3と4と通る直線は、パ
ラメータsを使って

【００１４】

【外１】と表せることから、指し棒PD1が指す位置9は、z=0のx,y
を求めることにより、

【００１５】

【外２】となる。この位置を(X,Y)とすると、システムは、ディ
スプレイ上の(X,Y)の位置にポインタを表示する。ま
た、システムはテレビ会議をしている遠方の相手のディ
スプレイにもこの位置(X,Y)を知らせることができる。

【００１６】図4は、超音波受信器6,7,8が受信する音波
を横軸を時間にしてグラフで表したものである。システ
ムは、赤外線センサ5が赤外線を検知した信号をTrigger
信号として、この信号が入った時間を0として時間t₁,
t₂,t₃、t₁',t₂',t₃'を測定する。ディスプレイ11と指し
棒PD1の間の距離は、0.4〜40mぐらいを想定しているの
で、t₁,t₂,t₃、t₁',t₂',t₃'は10^-3〜10^-1sになる。この
範囲で、t₁,t₂,t₃、t₁',t₂',t₃'を正確に測定すれば、
座標(X,Y)を簡単に算出することができる。そして、10
^-3〜10^-1sという座標(X,Y)の算出時間より、十分に大き
き時間サイクルで、この算出を何度も繰り返すせば、デ
ィスプレイ上に文字や絵を書いたり、ディスプレイ上の
アイコンを選択することができる。なお、ディスプレイ
とポインティングデバイスの距離が近いほど短い時間
で、ポインティングデバイスの位置を算出することがで
きる。このため、文字を書いたり、絵を描くときは、実
質的にディスプレイの近くでポインティングデバイスを
持つことになるので、算出の繰り返しのサイクルを短く
して、何度も算出をおこなえば、位置検出の精度も大き
くなる。

【００１７】図5は、本例のシステムのブロック図であ
る。図中、57はローパスフィルタ、58はハイパスフィル
タ、60は積分回路、61はコンパレータ、62はAND回路、6
3は中央演算装置(CPU)である。超音波センサ6,7,8が検
知した信号を、それぞれローパスフィルタ57とハイパス
フィルタ58に出力する。ローパスフィルタ57は、500kHz
以上の信号をカットし、ハイパスフィルタ58は、500kHz
以下の信号をカットする。このため、超音波発信器3と4
が出力した超音波を区別することができる。積分回路60
は入力信号を積分する。コンパレータ61は積分回路60が
出力した信号がVthより小さければHiの信号を、Vthより
大きくなればLoの信号を出力する。積分回路61'は、赤
外線センサ5から入力した信号を積分する。コンパレー
タ61'は積分回路60'が出力した信号がVth'より小さけれ
ばLoの信号を、Vth'より大きくなればHiの信号を出力す
る。AND回路62は、赤外線センサ5に赤外線が到達した時
間と超音波センサ6,7,8がそれぞれの超音波を感知した
時間の差をパルス幅とする電圧をCPUに出力する。つま
り、それぞれの超音波が発信部からセンサに到達するま
での時間t₁,t₂,t₃、t₁',t₂',t₃'をCPU63に入力する。CP
U63は、前述の図3を使って説明したような計算をおこな
い、ディスプレイ11上にポインタ9を表示する。ここ
で、指し棒PD1とディスプレイ11の距離が10mぐらいのと
き、時間t₁,t₂,t₃、t₁',t₂',t₃'は3×10^-2s程度であ
り、その距離が10m以内なら、1フレーム（３．３×１０
^−２ｓ）ごとに、ポインタの位置を更新することができ
る。ポインタの位置の更新は、前述の操作を繰り返すだ
けである。もちろん、指し棒PD1とディスプレイ11の距
離が10m以上離れても、1フレームより大きな時間(例え
ば、2フレーム以上)で、ポインタの位置の更新すればい
い。

【００１８】図6は、本出願人が研究開発を進めてお
り、薄型で大型のディスプレイになる表面伝導型放出素
子を使った電子線ディスプレイの斜視図である。図は、
内部構造を表すためにパネルの一部を切り開いている。
図中、31は基板、32は表面道伝導型放出素子、33は行配
線、34は列配線、35はリアプレート、36は側壁、37はフ
ェースプレート、38は蛍光膜、39はメタルバックであ
る。リアプレート35、側壁36、フェイスプレート37は気
密容器を構成し、ディスプレイの内部を真空に維持す
る。フェイスプレート37は、蛍光膜38、メタルバック39
を固定する。メタルバック39は、蛍光膜38が発する光の
一部を鏡面反射して光の利用率を向上させたり、負イオ
ンの衝突から蛍光膜58を保護したりする役割がある。ま
た、メタルバック39は、電子を加速する電極、蛍光膜を
励起した電子の導電路になる。リアプレート35は、基板
31、表面伝導型放出素子32、行配線33、列配線34を固定
する。Dx1〜Dxm、Dy1〜Dyn、Hvは、ディスプレイの気密
構造を保ちながら、それぞれ内部の行配線33、列配線3
4、メタルバック39と、外部の駆動回路とを接続する端
子である。電子源となる表面伝導型放出素子32を、１画
素にひとつ配置することによって明るく、薄型で大型の
ディスプレイを提供することができる。

【００１９】実施例1によれば、指し棒PDを使うという
従来と同じ習慣と踏襲したポインティングデバイスを利
用した情報入力システムや情報入力方法を提供すること
ができ、これでディスプレイ上のグラフや表を使って会
議をすすめれば、会議効率の向上につながる。

【００２０】(実施例2)実施例1の指し棒型ポインティン
グデバイスを学校の授業に使う例である。図7は、先生
が指し棒PDを使って授業を進めている様子、図8は、生
徒が指し棒PDを使って質問をしている様子を表す。図
中、11は電子黒板となる大型のディスプレイであり、表
面伝導型放出素子などを使った電子線ディスプレイなど
で構成することができる。40は先生、41は生徒、42は第
4の超音波センサである。黒板型ディスプレイ11の角に
は、6,7,8,42という4つの超音波センサがあり、先生や
生徒の指し棒PDからの超音波を感知することができる。
本例では、先生と生徒全員が、それぞれ指し棒PDをもっ
ており、それぞれの指し棒PDは違う周波数の超音波を出
すことによって、システムは先生と生徒全員を見分け
る。また、本例では、ディスプレイ側に第4の超音波セ
ンサがあるが、これは、ポインティングデバイスの位置
測定の精度をあげるたり、センサが障害物に遮られたと
きのバックアップのためにあって必須ではない。

【００２１】実施例2によれば、先生は電子黒板を使っ
て授業を進めるので、授業前に準備したデータを表示す
ればよく、必要に応じて指し棒PDを使って、黒板に文字
を書いたり、絵を描けばいいので授業の効率があがる。
また、生徒は黒板を指しながら質問をするとき、いちい
ち黒板の近くまで行かなくていいので、黒板への往復の
時間が省け、授業の効率があがる。

【００２２】(実施例3)実施例3は、指輪型ポインティン
グデバイス(以下指輪PDと略す)でテレビ会議を進める例
である。図9は、指輪PDをもったE氏とF嬢を表す。図10
は、指輪型PDの詳細図である。43は第１の指輪PD、42は
第2の指輪PDである。第1の指輪PD43はLEDからなる赤外
線発信部2と、ピエゾ素子からなる超音波発生部3があ
り、小型の電池が作動電力を供給する。第1の指輪PD
は、人差し指の先付近に装着する。第2の指輪PD44は、
ピエゾ素子からなる超音波発信部4があり、人指しゆび
の根本付近に装着する。この二つの指輪を使い実施例1
と同じ原理によって、システムはE氏やF嬢が人差し指で
指している位置を測定して、ディスプレイ上に表示する
ことができる。実施例3によれば、指輪型という小さい
ポインティングデバイスによってテレビ会議をおこなう
ことができる。このため、テレビ会議をおこなっていな
いときの携帯性に優れる。

【００２３】(実施例4)実施例4は、眼鏡型のポインティ
ングデバイスを使って、ディスプレイ上の視線の当たる
ところにポインタを表示し、パソコンに情報入力する例
である。図11は、眼鏡型のポインティングデバイスを表
す。2は眼鏡位置測定用のLEDからなる赤外線発信部、4
6,47,48は超音波発信部、48は右目の視線検知用赤外線L
ED、49は左の視線検知用赤外線LED、50は右目の視線検
知用エリアセンサ、51は左目の視線検知用エリアセンサ
である。システムは、眼鏡型のポインティングデバイス
の方向を測定し、眼鏡型のポインティングデバイスは目
の向いている方向を検知することによって、ディスプレ
イ上の視線の当たるところにポインタを表示する。超音
波発信部47,48は、図10のように眼鏡のフレームの両端
部分に配置する。超音波発信部48は、眼鏡のフレーム上
で、超音波発信部46,47からできるだけ離れた位置に配
置する。例えば、図のように眼鏡の鼻押さえの近くがい
い。鼻押さえとは、眼鏡の鼻で支える部分である。超音
波発信部46,47,48は、それぞれ違う波長の超音波を発信
する。そして、システムが眼鏡の位置を検出するため
に、実施例1と同様にディスプレイの角の３点に超音波
センサがあり、システムは超音波発信部46,47,48の座標
を算出することができる。そして、超音波発信部46から
47への方向ベクトルと、超音波発信部46から48への方向
ベクトルを算出し、２つのベクトルの外積をとることに
よって、眼鏡のフレームの法線ベクトルをもとめ、眼鏡
フレームの中心部分52から、求めた法線ベクトルをのば
し、ディスプレイとぶつかる(X,Y)座標を算出する。中
心部分52は、右目と左目のちょうどあいだのところにく
るのが望ましい。このように求めた(X,Y)座標に直接ポ
インタを表示すると、顔が向いている部分にポインタを
表示することになる。さらに視線検知をして、目の向い
ている方向で補正して、目の向いている方向にポインタ
を表示してもいい。

【００２４】実施例4によれば、マウスなどのかわり
に、目や顔を動かすことによってパソコンの情報入力を
する。このため、キーボードを併用しながら情報入力す
る場合でも、手をマウスなどに伸ばすことなくホームポ
ジションに保ったまま、目や顔を動かしポインタを動か
すことができるので情報入力の効率をあげることができ
る。この効果は、現在のパソコンはグラフィックなユー
ザインターフェイスを使っているものが多く、今後もグ
ラフィカルなユーザインターフェイスを使うパソコンが
増えると考えられるので、どんどん顕著になる。

【００２５】(実施例5)実施例5はばんそこう型のポイン
ティングデバイスを使ってパソコンなどの情報入力をす
る例である。図12はばんそうこう型のポインティングデ
バイスを表す図である。53,78,79はばんそこうであり、
その上に赤外線LED2と超音波発信部3,4,5がのってい
る。本例では、ばんそこう53からでた赤外線と超音波
と、ばんそこう78,79からでた超音波によって、実施例1
と同じ方法で、ばんそこう53,78,79の位置をシステムが
算出する。そして顔を動かすことによって、ディスプレ
イ上のポインタの位置を動かすことができる。

【００２６】(実施例6)実施例6は実施例1のトリガー信
号を赤外線から導線を通る電流に置き換えた例である。
図13は、実施例6の指し棒型ポインティングデバイスを
表す。図中、54は指し棒型ポインティングデバイス1と
システムをつなぐ導線であり、この導線54を通じてポイ
ンタが超音波を出力したことをシステムに認識させる。
このため、本例では、赤外線発信部と赤外線センサを必
要としない。指し棒PD上のAとBの位置に超音波発信部が
あり、ディスプレイ上のG,H,Iの位置に超音波センサが
あり、実施例1と同じ原理で指し棒PD1がディスプレイ上
で、指している位置がわかるようになっている。

【００２７】(実施例7)実施例7は実施例6の超音波発信
部がディスプレイ上にあり、超音波センサが指し棒型ポ
インティングデバイス上にある例である。再び図13を使
って説明する。指し棒型のポインティングデバイス上の
AとBの位置に超音波センサがあり、ディスプレイ上のG,
H,Iの位置に超音波発信部がある。超音波発信部G,H,Iは
それぞれ違う周波数の超音波を発信する。図14は、指し
棒PD1の超音波センサA,Bが測定する超音波発信部G,H,I
からの超音波の時間変化を表す。TGAは、超音波発信部G
が超音波を出力した時間から、超音波センサAがその超
音波を感知した時間の差であり、他も同様である。図15
は、本例のシステムのブロック図である。図中、59は周
波数分離器であり、フィルタを組み合わせたものや、ラ
プラス変換を使うもの、フーリエ変換を使うものが考え
られる。図5で説明したのと同じ部品は同じ機能をもっ
ている。超音波センサA,Bは指し棒のなかにあり、超音
波センサA,Bから、導線54を通じて出力信号をディスプ
レイ側に出力する。ここでも、前述の図5と同様の方法
で、超音波発信部G,H,Iが出力した超音波を、超音波セ
ンサA,Bが測定するまでの時間TGA,THA,TIA,TGB,THB,TIB
を測定してCPU63に出力する。CPU63はは実施例1と同様
の方法でディスプレイ11と指し棒PD1の位置関係を求
め、指し棒PD1の指しているディスプレイ上の位置をポ
インタとして表示する。

【００２８】(実施例8)実施例8は、実施例1のような指
し棒型ポインティングデバイスを使用者が胸のポケット
などにしまっている場合の使用例である。図16は実施例
8の使用例を表す図であり、(a)は使用者がディスプレイ
に遠ざかっているときのディスプレイの表示例であり、
(b)は使用者がディスプレイに近づいたときの表示例で
ある。指し棒PD1は、使用者55の胸のポケットに収まっ
ているとき周期的に電波と超音波を発しており、その電
波をトリガー信号として、超音波がディスプレイへ到達
する時間との差を測定することによって、ディスプレイ
11と使用者55の距離を算出する。そして、図14(a)のよ
うに、使用者55とディスプレイ11の距離が大きいとき
は、大きな文字や絵でディスプレイに粗い情報を表示し
て、遠くからでも使用者55がその文字や絵を認識できる
ようにしておく。一方、図14(b)のように、使用者55と
ディスプレイ11の距離が小さくなれば、使用者55用の詳
細な情報を小さな文字や絵で表示する。使用者が近づい
たときの表示は使用者によって変えることができ、しか
も、同じ使用者が近くにいても、他に使用者がいたた
り、いなかったりすることによってその表示情報を変え
ることができる。または、ディスプレイは、アイコンな
どを表示しており、指し棒PD1を実施例1のように使うこ
とで、ディスプレイ11の表示を変えたり、情報を入力し
たりすることができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、ディスプレイから空間
的に離れたところから、ディスプレイと自身の位置関係
を情報入力することができる情報入力システムと情報入
力方法を提供することができる。また、情報入力システ
ムは、簡単な構造なので小型かつ安価に作製することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】指し棒PDを使ったテレビ会議システムの実施例
図

【図２】指し棒PDの詳細図

【図３】指し棒PDの位置測定を説明する図

【図４】超音波センサ6,7,8が測定する音波の時間変化

【図５】位置検出のブロック図

【図６】表面伝導型放出素子を使ったディスプレイの斜
視図

【図７】指し棒PDを使った電子黒板での授業の実施例図

【図８】指し棒PDを使った電子黒板での授業を実施例図

【図９】指輪PDを使ったテレビ会議システムの実施例図

【図１０】指輪PDの詳細図

【図１１】眼鏡PDを斜視図

【図１２】ばんそこうPDの表す図

【図１３】指し棒PDを使ったテレビ会議システムの実施
例図

【図１４】指し棒PDにある超音波センサが測定する音波
の時間変化

【図１５】位置検出のブロック図

【図１６】指し棒を胸に指した人とディスプレイの距離
で表示が変わる実施例図

【図１７】従来のテレビ会議システムを表す図

【符号の説明】

１指し棒２赤外線発信部３，４超音波発信部５赤外線センサ６，７，８超音波センサ９Ｅ氏の指し棒が指している位置１０Ｆ嬢の指し棒が指している位置１１ディスプレイ１２キーボード１３マウス１４ＣＣＤカメラ１５スピーカ１６マイク１７，１８ポインタ２５眼鏡型ポインティングデバイス２６資料４０先生４１生徒４３第１の指輪４４第２の指輪４６，４７，４８超音波発信器４９，５０赤外線ＬＥＤ５１，５２エリアセンサー５３ばんそこう５４導線５５人５６左目と右目の中間部５７ローパスフィルタ５８ハイパスフィルタ５９周波数分離器６０積分回路６１コンパレータ６２ＡＮＤ回路６３中央演算装置７８，７９ばんそこう

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディスプレイと、前記ディスプレイ上の
指している位置を情報入力することができるポインティ
ングデバイスとを含む情報入力システムにおいて、前記ディスプレイに対する前記ポインティングデバイス
上の少なくとも2点の座標を３次元的に測定する測定手
段と、前記座標から、前記ポインティングデバイスが前記ディ
スプレイ上で指している位置を求める演算手段とを有す
ることを特徴とする情報入力システム。
【請求項２】前記測定手段は、トリガー信号と、前記
トリガー信号より転送速度の遅い伝播媒介を使って前記
座標を測定する請求項１に記載の情報入力システム。
【請求項３】前記測定手段は、少なくとも2つの加速
度センサーを使って前記座標を測定する請求項１に記載
の情報入力システム。
【請求項４】前記伝播媒介は弾性波である請求項２に
記載の情報入力システム。
【請求項５】前記測定手段は、少なくともひとつのト
リガー信号センサと3つの弾性波センサを有する請求項
４に記載の情報入力システム。
【請求項６】前記ポインティングデバイスは、少なく
ともひとつのトリガー信号発信部と2つの弾性波発信部
を有する請求項４に記載の情報入力システム。
【請求項７】前記3つの弾性波センサは、前記ディス
プレイの任意の４角の重ならない位置にある請求項５ま
たは６に記載の情報入力システム。
【請求項８】トリガー信号発信部が、前記ディスプレ
イの任意の4辺の中間部にある請求項５〜７のいずれか
に記載の情報入力システム。
【請求項９】前記測定手段は、少なくともひとつのト
リガー信号発信部と3つの弾性波発信部を有する請求項4
に記載の情報入力システム。
【請求項１０】前記ポインティングデバイスは少なく
ともひとつのトリガー信号センサと2つの弾性波センサ
を有する請求項９に記載の情報入力システム。
【請求項１１】前記3つの弾性波センサは、前記ディ
スプレイの任意の４角に重ならないようにある請求項１
０に記載の情報入力システム。
【請求項１２】トリガー信号発信部が、前記ディスプ
レイの任意の4辺の中間部にある請求項１０に記載の情
報入力システム。
【請求項１３】前記ポインティングデバイスは、指し
棒型である請求項１〜１２のいずれかに記載の情報入力
システム。
【請求項１４】前記ポインティングデバイスは、眼鏡
型である請求項１〜１２のいずれかに記載の情報入力シ
ステム。
【請求項１５】前記ポインティングデバイスは、ばん
そこう型である請求項〜１２のいずれかに記載の情報入
力システム。
【請求項１６】前記ポインティングデバイスは、指輪
型である請求項１〜１２に記載の情報入力システム。
【請求項１７】前記トリガー信号を電磁波で転送する
請求項４〜１２のいずれかに記載の情報入力システム。
【請求項１８】前記電磁波は赤外線である請求項17に
記載の情報入力システム。
【請求項１９】前記トリガー信号を導線を通じて電流
で転送する請求項４〜１２のいずれかに記載の情報入力
システム。
【請求項２０】前記弾性波は超音波である請求項４〜
１２のいずれかに記載の情報入力システム。
【請求項２１】前記ディスプレイは、表面伝導型放出
素子を使った電子線ディスプレイである請求項１〜２０
のいずれかに記載の情報入力システム。
【請求項２２】ディスプレイと演算装置を含むシステ
ムに、空間を隔てて離れたポインティングデバイスから
情報入力する方法において、前記ポインティングデバイ
スの３次元的な2点を測定することによって、前記ポイ
ンティングデバイスが前記ディスプレイ上の指す位置を
算出することができることを特徴とする情報入力方法。
【請求項２３】前記伝播媒介は弾性波である請求項２
２に記載の情報入力方法。
【請求項２４】前記弾性波は超音波である請求項２３
に記載の情報入力方法。