JPH09501247A - グラフィック情報の収集処理法およびこの方法を実施する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 器具（１０）によって担持され器具先端と実質的に整列された２個のエミッター（１２、１４）によって超音波パルスが発射される。数個の受信器（６２ａ．．．６２ｅ）が支持体（５０）に対して特定位置を占め、この支持体上に器具先端によってトレースが作成される。前記受信器は、前記支持体の表面の任意点から発射された超音波パルスが２個以上の受信器によって受信されるように支持体に対して配置される。各エミッターと各受信器の間の超音波パルスの伝搬時間が測定されて、２個のエミッターの位置によって定義されるベクトルの座標を評価し、この評価値から、支持体上の器具先端位置と、２つの器具配向キューの少なくとも一方を誘導する事ができる。これらの配向キューは、支持体に対する器具の長手方方向の傾斜キューと、支持体に対して所定角度を成す軸線回りの器具の角度位置キューとから成る。さらに器具先端によって支持体に加えられる圧力を検出して、配向キューと圧力キューの少なくとも一方に依存するストローク幅キューを特定し、また器具先端の位置を表わすキューとこの位置におけるストローク幅を表わすキューとを組合わせる。

Description

【発明の詳細な説明】 グラフィック情報の収集処理法 およびこの方法を実施する装置 本発明は器具先端によって支持体上に形成されるトレースを表わすグラフィッ ク情報の収集と処理に関するものである。 本発明の特に好ましい応用分野は応用グラフィックアートの分野であって、デ ザイナーによって手で作成されるトレースを瞬間的に表示しまた／あるいはこの トレースをコンピュータ手段によって記憶して事後に使用するようにトレースを デジタル化することを可能にする。 トレースを作成するために使用される器具の連続的な位置を記録する事によっ てトレースをデジタル化する種々の方法が公知である。 これらの方法の二、三のものは特殊の支持体またはデジタル化タブレットを使 用し、これは、器具先端からの電流または振動を支持体物質を通して支持体の外 周に配置された検出器まで伝搬させる事により、または器具とタブレットに組合 わされた導線回路との間を電磁的に結合する事によって器具先端の位置を記録す る事ができる。このような特殊の支持体は一般に高価であって、多くの場合小寸 法の作業領域のみを提供する。さらにこれらの 方法はしばしばトレースの再現に際して低精度と低精細度とを示す。これは特に グラフィックアートデザイナーの場合のようにトレースが手作業で高速で実施さ れる場合に顕著である。 このような特殊支持体の使用を避けまたより大きな作業領域を提供するため、 器具によって担持されるエミッターと支持体に対して特定の位置を占める数個の 受信器との間の超音波の伝搬時間を測定する事によって器具の位置を記録する方 法が提案されている。この種の方法は、少なくとも２個または３個の受信器を使 用する事により１つの面または空間における筆記具の位置を記録する事ができ、 フランス特許ＦＲ−Ａ−２，０５４，６３３およびＦＲ−Ａ−２，５５１，５４ ２に記載されている。 フランス特許ＦＲ−Ａ−２，４２３，０００号に記載の装置においては、筆記 用器具はその先端と整列した２つの超音波エミッターを担持し、これら２つのエ ミッターの位置の記録によって平面上の器具先端の座標を正確に特定する事がで きる。 器具によって担持されたエミッターによる超音波の発射と、受信器に接続され た測定回路による伝搬時間の測定の開始とを同期化する必要がある。この同期化 は器具との導線接続によって実施され、またはフランス特許ＥＰ ０，３１２， ４８１号に記載のように、赤外線を伝送する事によって実施する事ができる。後 者の方法は ワイヤレス器具を使用してトレースを実行できる追加的利点があり、このような ワイヤレス器具は内蔵型電源を備える。 このような超音波伝送を使用する方法は、本発明の用途、すなわちフリーハン ドで作成された作図のデジタル化に適している。さらに超音波をパルスの形で発 射する事により、すなわちこのパルスの十分に高い周波数を選ぶ事によってトレ ースのデジタル化のさらに高い精度と精細度が達成される。 しかしこれらの方法はドットラインの形でデジタル化する可能性のみを与える 。しかし現在応用グラフィックアーツの二、三の分野では、デザイナー、特にス タイリストはストローク幅を変動させカラーを選択して作図を成す事ができるよ うに、フエルトチップまたはその他の筆記手段、例えば鉛筆を使用して作業して いる。 このような作業のシミュレーションとトレースの逆投影表示とを可能とする装 置がこの出願の優先期日より後に公表された文献ＦＲＡ２，６７６，５６８によ って本質的に記載されている。 本発明の目的は、器具の位置キューと器具によってリアルに再現されまたはシ ミュレートされるストローク幅キューとを含むグラフィック情報の迅速正確な収 集を可能とする方法を提供するにある。 特に本発明の目的は、器具を保持する仕方または支持 体に対して器具を当接させる仕方に従ってストローク幅が変動するようなフェル トチップまたはその他の筆記手段を使用する作業をリアルに再現するにある。 また本発明の目的は、迅速にフリーハンドで作成されるトレースの場合にもグ ラフィック情報を正確に収集し、またワイヤレス器具と中性支持体とを使用して 比較的大きなサイズの作業領域を提供するにある。 本発明によれば、これらの目的は、中性支持体の表面上に器具の先端によって 作成されるトレースを表わすグラフィックデータの収集処理法において、 −前記器具によって担持され器具の長手方方向に相互に離間され器具先端と実 質的に整列された少なくとも２個の超音波エミッターによって超音波パルスを発 射する段階と、 −前記表面上の任意点から発射された超音波パルスが２個以上の受信器によっ て受信されるように前記支持体に対して特定位置を占める数個の超音波受信器に よって前記超音波パルスを受信する段階と、 −各エミッターと各受信器との間の超音波パルスの伝搬速度を測定する段階と 、 −前記器具の担持する２個のエミッターの位置によって定義される少なくとも １つのベクトルの座標を前記測定された伝搬時間から評価する段階と、 −前記支持体上の器具先端の位置と、支持体に対する 器具の長手方方向の傾斜角度キューおよび支持体に対して特定角度を成す器具軸 線回りの器具角度位置キューから成る２つの器具配向キューの少なくとも一方の キューとを、前記ベクトルの座標評価から特定する段階と、 −器具先端によって支持体に加えられる圧力を検出する段階と、 −前記検出圧を表わすキューを伝送する段階と、 −前記配向キューと前記圧力キューの少なくとも一方の関数としてストローク 幅キューを特定し、器具先端の位置を表わすキューをこの位置におけるストロー ク幅を表わすキューと組合わせる段階とを含む方法によって達成される。 ２個のエミッターの位置によって定義されるベクトルの座標の評価のため、誤 った測定または異常測定を検出して放棄できるように冗長数の伝搬時間測定値を 使用する。 前記器具の前記配向キューは、２個のエミッターの位置によって定義されるベ クトルの支持体に対する投影の幅と方向を測定する事によって特定される。 ストローク幅キューを特定するための作業パラメータは、器具によって模擬さ れる筆記手段の型に基づいて選択される。二、三の筆記手段、例えばフラットチ ップフェルトは、この筆記手段の保持位置に従って変動するストローク幅を生じ る。他の型の筆記手段、例えば楕円形 チップフェルト、パステル、鉛筆は、その先端に加えられる圧力に従って変動す るストローク幅を生じる。最後に二、三の筆記手段、例えば鉛筆はその保持位置 と先端に加えられる圧力とに従って変動するストローク幅を生じる。 望ましくは本発明の方法は前記器具の模擬する筆記手段の型を選択する段階を 含み、また前記ストローク幅の特定は、種々の筆記手段について、表面上にこの 筆記手段によってトレースされたストロークの幅と、前記表面に対する筆記手段 の長手方方向の傾斜キュー、前記表面に対して所定角度を成す軸線回りの筆記手 段の角度位置キュー、および前記筆記手段の先端に加えられる圧力キューから成 るグループから選定される少なくとも１つのキューとの関係を与える予め記憶さ れたキューに基づいて実施される。 それ自体公知のように、超音波パルスの発射と前記受信器までのこれらのパル スの受信器までの伝搬時間の測定開始とが器具からの赤外線パルスの伝送によっ て同期化され、これにはワイヤレス筆記手段を使用する事ができる。赤外線パル スは器具によって担持されたエミッターと支持体に固着された受信器との間にお いて伝送され、またはその逆関係で実施する事ができる。また器具先端に加えら れる圧力を表わすキューが赤外線パルスの変調によって伝送される。 器具によって担持されるエミッターによって発射される超音波は、パルス列の 形、例えば同一周波数のパルスの時系列とする。この周波数がトレースのサンプ リング周波数を特定し、超音波パルスが少なくとも５０Ｈｚに等しい周波数で発 射され、毎秒少なくとも５０ベクトルの座標の取得を可能とする。これは、トレ ースが高速手作業で実施される場合でも、高いトレース収集精度を生じる事がで きる。 望ましくは二、三の筆記手段を模擬する場合、本発明はさらにストロークカラ ーの選択段階と、器具の先端上に加えられる圧力を表わすキューに基づくカラー 濃度キューの特定段階とを含み、追加的に器具の先端位置を表わすキューとこの 位置におけるトレースのカラーを表わすキューとを組合わせる段階を含む。 トレースの相異なる部分について相異なるカラーが選択可能である。この場合 、器具先端の位置を表わすキューに組合わされるトレースカラーキューは、 −器具先端の配置されるトレース部分について選択されるストロークカラー、 または −器具先端の位置が選択された同一カラーの数トレース部分の交点にある時に 選択される飽和カラー、または −器具先端の位置がそれぞれ選択された相異なるカラーの数トレース部分の交 点にある時に選択される混合カラーから成る。 位置キュー、ストローク幅キューおよびトレースカラーキューとを再現する画 像のリアルタイム表示により、ユーザはフェルトチップまたは鉛筆などによって 支持体上に作成するトレースをリアルに見る事ができる。この表示は好ましくは 支持体に対する逆投影によって実施され、トレーシング中に画像が器具先端の直 下に現れる。 また望ましくは、本発明の方法は、支持体の表面の１区域に少なくとも１つの メニューを表示する段階と、オプションに対応する箇所の器具先端の位置の検出 に応答して前記の表示されたメニューからオプションを選択する段階とを含む。 表示されたメニューは、特に模擬された筆記手段の型、この筆記手段のゲージお よびトレースのカラーを選択させる。 従って、ワイヤレス器具を使用する本発明の方法はその融通性と使いやすさが 顕著である。本発明の方法は非常に大きな運動自由度を有し、トレースとそのカ ラー、その幅広いストロークおよびヘアストロークの収集が非常に正確であり、 同時にこのトレースをリアルタイムで表示する事ができる。さらに本発明は中性 の支持体を使用する事ができる。すなわち本発明の方法は支持体に対する器具の 位置キューを収集するために特殊の特性を有する支持体を使用する必要がない。 また本発明の目的は前述の方法を実施する装置を提供するにある。 本発明の目的は、器具の先端によって支持体の表面に作成されたトレースを表 わすグラフィックデータを収集処理する装置において、前記装置は、 −前記器具によって担持され前記器具の長手方方向に相互に離間された少な くとも２個の超音波エミッターと、 −超音波パルス列の発射を実施するため前記エミッターに接続された電圧パ ルス発生回路と、 −前記表面上の任意点から発射された超音波パルスが２個以上の受信器によ って受信されるように、支持体に対して特定位置を占める数個の超音波受信器と 、 −前記器具の先端に対して加えられる圧力を検出する手段と、 −検出された圧力を表わす圧力キューを伝送する手段と、 −前記超音波受信器に接続され圧力キューを受ける処理回路とを含み、前記 処理回路は、 ＊各エミッターと各受信器との間の超音波パルスの伝送時間を測定する手段 と、 ＊器具によって担持される２つのエミッターの位置によって定義される少な くとも１つのベクトルの座標を測定された伝搬時間から評価する手段と、 ＊前記ベクトルの座標の評価から、支持体上の器具先端の位置と、支持体に 対する器具の長手方方向の傾斜 キューと支持体に対して特定角度を成す軸線回りの器具の角度位置キューとから 成る２つの器具配向キューの少なくとも一方とを評価する手段と、 ＊前記配向キューと圧力キューの少なくとも一方の関数としてストローク幅 キューを特定し、器具先端の位置を表わすキューをこの位置におけるストローク 幅キューと組合わせる手段とを含む事を特徴とする装置によって達成される。 以下、本発明を図面に示す実施例について詳細に説明するが本発明はこれに限 定されるものではない。 第１図は本発明による装置の実施態様の概略図である。 第２図は第１図の装置の一部を成すエミッター器具の詳細斜視図である。 第３図は第２図のエミッターの回路図である。 第４図は第１図の装置の超音波受信器によって位置キューを収集するための作 業領域のカバリッジを示す図である。 第５図は第４図と同様に作業領域をカバーするための超音波受信器の他の配置 を示す図である。 第６図は第１図の装置の一部を成す受信処理回路の回路図である。 第７図と第８図は器具先端に加えられる２つの圧力レベルのそれぞれに対応す る超音波パルスの発射受信波形図である。 第９図と第１０図は器具先端の位置と器具の配向との計算法を示すスケッチで ある。 第１１図と第１２図は第１図の装置の一部を成す処理回路のプロセッサによっ て成される機能のフローチャートである。また、 第１３図は本発明の装置によって表示されるトレースの概略図である。 第１図に図示の装置は、器具１０の先端２０を支持体５０の平面上に押圧する 事によって器具により手で作られたトレースを表わすグラフ情報を収集し、表示 しまた記憶するためのものである。 器具１０（第１図および第２図）は全体として実質的に円筒形本体２２を有す るボールペンの形を成し、この本体２２は２つの超音波エミッター１２、１４と ２つの赤外線エミッター１６、１８とを担持する。 超音波エミッター１２、１４は、先端２０を担持した器具の末端近くに、本体 ２２の同一側面に配置され器具の長手方軸線２４の方向に相互に離間されている 。先端２０から遠い方のエミッター１４は、先端に近いエミッター１２よりも軸 線２４から遠い距離に配置されている。従ってこれらのエミッター１２、１４の 中心ａとｂを通る直線は軸線２４に対して平行でない。 赤外線エミッター１６、１８は器具の先端２０と反対側末端の近くに配置され 、軸線２４に関して相互に反対 側に配置される。このようにして、器具１０が手で保持された時、２つのエミッ ター１６、１８の少なくとも一方が遮蔽されない事は実際上確かである。 先端２０は軸線２４に対して平行に移動する事ができ、本体２２中に収容され た戻しバネに対抗して加えられる圧力の作用で後退させられる。 エミッター１２、１４によって発射された超音波は支持体５０上に固着された 超音波受信器６２ａ，６２ｂ，２ｃ，６２ｄ，６２ｅによって受信される。 これらの超音波エミッターと受信器は例えば感圧トランスデューサから成り、 このトランスデューサは指向性であって、すなわちトランスデューサ上に定心さ れた円錐形の中で発信し受信する。例えば、日本の村田製作所によって商品番号 ＭＡ ４０Ｓ２Ｓ（エミッター用）およびＭＡ ４０Ｓ２Ｒ（受信器用）として 、または商品番号ＭＡ ４０５ＡＲとして市販されている構成要素を使用する事 ができる。これらの構成要素は発射に際して数メートルに達するレンジを有し、 これは大サイズの作業領域を使用する可能性を与える。 支持体５０の上には、各点の座標を内部に特定する事のできる作業領域５２と 、トレースを形成し後述のように逆投射する事のできる視界領域５４とが画成さ れている。これらの領域５２と５４は２つの長方形領域であって、それぞれ平行 な辺を備え、領域５２が領域５４の内 部に含まれている。 受信器の配置は、作業領域５２の各点がこの点の位置を冗長特定するための最 小限必要数の受信器に対して「見える」ように選ばれる。 さらに詳しくは第４図に図示のように、５個の受信器が作業領域個２の大辺５ ２ａに対して平行な直線６３上に、作業領域５２の面の外側に望ましくはこの面 に近接した平行面の中に配置される。直線６３の両端に配置された受信器６２ａ と６２ｅは相互に辺５２ａの長さより大きい間隔に離間されている。作業領域５ ２を最もよくカバーできるように、受信器特に６２ａと６２ｅはその円錐形の軸 線が実質的に作業領域５２の中心に向かうように配向されている。 もちろん受信器の数は５個には限定されない。しかし、この受信器数が少なけ れば、受信器全体が受信円錐形によって作業領域５２をカバーするためにこの作 業領域からそれだけ離間されなければならないが、これは均衡上の問題があり、 また受けた超音波のフェーディングが大きくなる問題がある。従って受信器の数 は少なくとも５個である事が望ましい。 作業領域５２上の器具１０の先端位置を特定する際の誤差または異常を検出し 除去するために必要な冗長度を与えるため、作業領域の各点は第４図の場合のよ うに少なくとも３受信コーンの中に配置される。 受信器の他の配置を第５図に示す。この場合、作業領域５２の辺５２ａに対し て平行な線６３’の上に４個の受信器６２’ａ、６２’ｂ、６２’ｃ、６２’ｄ が配置され、これに対して辺５２ａに隣接した辺５２ｂ、５２ｃを跨いで他の受 信器６２’ｅ、６２’ｆが配置される。第４図の配置と同様にこれらの受信器は 作業領域５２の面に近接した平行面の中に配置される事が望ましい。６個以外の 受信器数を使用し、例えば線６３’にそって４個以上または４個以下の受信器を 配置する事ができる。 第４図と第５図の受信器配置に見られるように、これらの受信器は作業領域５ ２の辺５２ａに対して垂直な中面Ｐに対して対称的配置されている。これにより 、器具１０がユーザの左手によって保持されるが右手によって保持されるかによ って受信信号の非対称性を導入する事が避けられる。 赤外線エミッター１６、１８によって発射された赤外線は支持体５０に固着さ れた赤外線受信器１７によって受信される。これらの赤外線エミッターは電界発 光ダイオードによって構成され、赤外線受信器はフォトダイオードによって構成 される。 処理回路６０が受信器に対して接続され、この処理回路は、一方においては支 持体５０上の器具先端２０の位置に関する情報、および他方において器具１０が 支持体 ５０に対して保持される態様および／またはトレースを形成する際に先端２０に 加えられる圧力によってシミュレートされるストローク幅に関する情報をコンパ イルするための測定／計算手段を含む。この情報がディスプレー装置１１０に転 送されてリアルタイムでスクリーン１１２上にトレースの画像を表示しまた処理 回路のメモリの中に記憶される。またこの処理回路は、先端２０のそれぞれの位 置についてトレースのカラーを表示するキューを与えられるようにする事ができ 、このキューはユーザによるストロークカラー選択によって得られる。 スクリーン１１２は例えばモノクロまたはカラー液晶パネルによって構成され る。光源１１４がスクリーン１１２を照射して、トレースの画像を視界領域５４ の背後に光学レンズ１１８を介して投射する。支持体５０は少なくとも視界領域 ５４において半透明物質から成る。このようにしてトレースの画像がリアルタイ ムで器具の先端下方に視界区域５４上に現れる。 器具１０の回路図を第３図に示す。 器具回路の動作に必要な電力は充電式バッテリ３２によってオフスイッチ回路 ３４を通して与えられる。このスイッチ回路３４は本体２２上に格納された始動 オフスイッチを含む事ができ、また／あるいは器具を所定時間以上使用してはな らない場合には自動死なせ回路（automatic circuit for de-energizing）を含 む事が できる。 方形波パルス信号がタイムベース３６によって与えられる。このタイムベース は電圧制御周波数を有する発振器を含む。移動センサ４０、例えばホール効果セ ンサが先端２０に接続され、バネ２８に対向して先端２０に加えられた圧力を表 わす電圧を生じる。センサ４０はタイムベースの３６の発振器に対する制御電圧 を生じるので、発振器によって生じるパルスは先端２０に加えられる圧力の関数 として変動する周波数を有する。第７図の線Ａは先端２０が持ち上げられた時の タイムベースの発生するパルスを示す。先端２０が支持体５０に対して押圧され る時、パルス周波数は加えられた圧力の関数として増大する。第８図の線Ａは、 先端２０に対して加えられた最大圧に対してタイムベースの発生するパルスを示 し、この場合先端２０の後退がストッパー２９によって制限される。 タイムベース３６のパルスは単安定回路４２、４４、４６に加えられる。回路 ４２はタイムベースのパルスの立上がり縁においてトリガされて電圧パルスを発 生し（第７図および第８図線Ｂ）、この電圧パルスが増幅器４２ａによって増幅 され、超音波エミッター１２に加えられる。回路４４はタイムベースのパルスの 立下がり縁においてトリガされて電圧パルスを発生し（第７図および第８図の線 Ｃ）、このパルスが増幅器４４ａによって 増幅されて超音波エミッター１４に加えられる。回路４６はタイムベースのパル スの立上がり縁および立下がり縁においてトリガされて同期化パルスを発生し（ 第７図および第８図の線Ｄ）、このパルスが増幅器４６ａによって増幅されて、 赤外線エミッター１６、１８に対して並列に加えられる。 エミッター１２、１４を構成する圧電トランスデューサに加えられる電圧パル スは約１５０乃至２００Ｖの振幅と数１０マイクロ秒の持続時間を有する。これ らのパルスに対応して、エミッター１２、１４は同一周波数の時間ずれした２つ の超音波パルス列（第７図および第８図線ＥとＦ）を発生する。これらの各超音 波パルスは減衰サイン波から成り、トランスデューサによって決定されるその周 波数は数１０ｋＨｚ、例えば可聴領域外の約４０ｋＨｚである。 ２つのエミッター１２、１４のいずれか一方の超音波パルスと他方のエミッタ ーの超音波パルスとを識別するように、タイムベースのパルスの通電率は５０％ 以下である。図示の実施例において、タイムベース３６のパルスは一定幅を有す る。通電率は器具先端に加えられる圧力と共に増大するが、常に５０％以下であ る。もちろん通電率を一定に保持し周波数のみを変動させる事ができる。器具先 端に対する圧力キューによるパルス列の他の変調態様も考えられる。例えばタイ ムベースのパルスの 通電率を変動させ、周波数を一定に保持する事もできる。 第６図に図示のように、受信器６２ａ乃至６２ｅによって収集された超音波パ ルス（例えば受信器６２ａについて第７図と第８図のＧ線に示すパルス）が増幅 器６４ａ乃至６４ｅによって自動利得制御をもって増幅され、次にしきい値検出 回路６６ａ乃至６６ｅに加えられる。各しきい値検出回路は、しきい値が受信さ れ増幅された信号によって越えられた時に対応の単安定回路６８ａ乃至６８ｅに よるパルス発生をトリガする。これらの単安定回路６８ａ乃至６８ｅは受信超音 波パルスを整形する回路を成す。 同様に、検出器７０によって受信された赤外線同期化パルス（第７図と第８図 の線Ｈ）が自動利得制御増幅器７０ａによって増幅され、単安定回路７０ｂによ って整形される。 回路７０ｂによって発生された同期化パルスの立上がり縁が双安定ラッチ７２ ａ乃至７２ｅの並列トリガを制御し、これら双安定ラッチのリセットは回路６８ ａ乃至６８ｅの発生するパルスの立上がり縁によって制御される。プロセッサ８ ０から出るクロックパルスを受けるカウンタ７４ａ乃至７４ｅは、双安定ラッチ ７２ａ乃至７２ｅの発生するパルスの立上がり縁と立下がり縁においてそれぞれ 始動されまた停止される。プロセッサ８０の制御のもとに、カウンタ７４ａ乃至 ７４ｅによって計 数される値が読み取られ、それぞれのカウンタがゼロにリセットされる。 またプロセッサ８０のクロックパルスがカウンタ７６ａによって計数される。 カウンタ７６ａは、回路７０ｂからのパルスを受けるカウンタ ｍｏｄｕｌｏ２ ７６ｂの逐次のゼロクロッシングによってトリガされ停止される。カウンタ７ ６ａによって計数される値は、タイムベース３６の周波数、従って器具の先端に 加えられる圧力を代表し、この値がプロセッサ８０の制御のもとに読み取られ、 このカウンタがゼロにリセットされる。 カウンタ７４ａ乃至７４ｅによって計数される値は、エミッター１２、１４と 受信器６２ａ乃至６２ｅとの間の超音波パルスの伝搬時間を表わす。これら超音 波の伝搬速度を知る事により、パルスによって企てられるジャーニの長さを誘導 する事ができる。超音波の伝搬速度に対する温度および湿度などのファクタの影 響を考慮に入れるため、この伝搬速度が周期的に測定される。そのため、プロセ ッサ８０の制御のもとに、単安定回路７８によって電圧パルスが発生され、この パルスは増幅器７８ａによって増幅され、エミッター１２、１４と類似の超音波 エミッター８２に加えられる。このパルスが受信器８４によって受けられ、受信 器６２ａ−６２ｅによって受信されたパルスと同様に処理される。このようにし て、受信器８４によって受けられたパルスが自動利得 制御増幅器８４ａと、しきい値検出器８４ｂと、単安定回路８４ｃとによって整 形される。双安定ラッチ８６が単安定回路７８のパルスの立上がり縁によってト リガされ、また単安定回路８４ｃのパルスの立上がり縁によってリセットされる 。プロセッサ８０からのクロックパルスを受けるカウンター８８が双安定ラッチ ８６によって発生されるパルスの立上がり縁および立下がり縁において始動およ び停止される。プロセッサ８０の制御のもとに、カウンター８８によって計数さ れた値が読取られ、このカウンターがゼロリセットされる。 エミッター８２と受信器８４は、それらの間隔が明かとなるように所定の固定 位置を占める。従ってカウンター８８によって計数される値により、超音波の真 の伝搬速度値を計算する事ができる。もちろんエミッター８２と受信器８４の位 置は受信器６２ａ乃至６２ｅの動作に影響しないように選定される。 第９図は支持体５０を押圧する器具１０の与えられた位置における超音波エミ ッター１２、１４の中心Ａ、Ｂと先端２０の末端Ｏとの相対位置を示す。第９図 において、点ＲとＲ’は２つの超音波受信器、例えば受信器６２ａと６２ｄの中 心を示す。第６図について説明した回路により、受信器６２ａに組合わされたカ ウンター７４ａによって逐次計数された２つの値によって与えられる距離ＲＡと ５ＲＢと、受信器６２ｂに組合わされたカ ウンター７４ｂによって逐次計数された２つの値によって与えられる距離Ｒ’Ａ と５Ｒ’Ｂとを特定する事ができる。 距離ＲＢが実質的に距離ＲＢ’に等しく、また距離Ｒ’Ｂが実質的に距離Ｒ’ Ｂ’に等しいとみなす事ができる。この場合、Ｂ’は、支持体５０の面に対して 実質的に平行に点Ｒ，Ｒ’およびＡを通る面に対する点Ｂの投影である。同様に Ｏ’を同一面における点Ｏの投影とすれば、距離ＲＯとＲＯ’は実質的に等しく 、また距離Ｒ’ＯとＲ’Ｏ’も同様に等しいとみなす事ができる。 従って距離ＲＡとＲＢと距離Ｒ’ＡとＲ’Ｂとを知っていれば、簡単な計算に よって、支持体５０に結合された二次元フレーム、例えば長方形領域５２の辺に 対して平行な軸線を有しまたこの領域の頂点と一致する中心を有する正規直交フ レーム（Ｉｘ，Ｉｙ）（第１図）における点の座標（ｘ_A，ｙ_A）および（ｘ_B， ｙ_B）を特定する事ができる。 エミッター１２、１４は、点Ｏ、ＡおよびＢが実質的に整列するように器具１ ０の本体上に取付けられている。距離ＯＢ（またはＯＢ’）と距離ＡＢ（または 距離ＡＢ’）との比率ｒが既知であるので、点Ｏの座標（ｘＯ，ｙＯ）はこれら の点ＡおよびＢから容易に誘導される。 また点Ａと５Ｂの座標の特定値を使用して、支持体に対する器具１０の配向、 すなわち支持体に対する器具の傾 斜および支持体に対して特定方向を有する軸線回りの器具の角度位置に関する情 報を得る事ができる。 第１０図には、点Ａと５Ｂの成すベクトルの支持体面に平行な面に対する投影 を概略図示する。この投影の幅は支持体に対する器具の傾斜角度に依存し、実際 上この幅は支持体の面（第９図）に対してベクトルＡＢの成す角度ＳＹＭＢＯＬ ９７ ＼ｆ ”Ｓｙｍｂｏｌ”のコサインに依存している。従ってベクトルＡ Ｂの投影の幅の測定によって、角度ＳＹＭＢＯＬ ９７＼ｆ ”Ｓｙｍｂｏｌ” を特定する事ができ、器具の長手方軸線２４に対するベクトルＡＢの成す角度Ｓ ＹＭＢＯＬ ９８＼ｆ”Ｓｙｍｂｏｌ”が既知であるので、求める傾斜を特定す る事ができる。 さらに、軸線回りの器具の角度位置はベクトルＡＢの投影の方向によって特定 される。従って、軸線Ｉｘを任意基準としてとれば、器具の角度位置ＳＹＭＢＯ Ｌ１１３＼ｆ”Ｓｙｍｂｏｌ”は投影ＡＢを含む直線（第１０図）の傾斜ｐによ って特定される。基準軸線はベクトルＡＢに対して平行でなく、例えば軸線Ｏｚ （第１０図）のように支持体に対して垂直な場合があるが、器具１０は原則とし てベクトルＡＢが支持体に対して垂直となる位置には保持されない。 器具の傾斜キューと角度位置キューのストローク幅キューへの変換は器具の種 類と先端のゼオメトリーとに依 存している。ある種の構造の場合、例えば鉛筆の場合、ストローク幅は先端に加 えられる圧力のみによって与えられる。 種々の傾斜および角度位置、先端に加えられる種々の圧力に対してストローク 幅の値が種々の器具について特定され、表に記録される。 ストローク幅が器具の傾斜と角度位置によって与えられる場合、例えば器具が フェルト先端である場合、模擬されうる種々の筆記手段について表は傾斜入力と 角度位置入力の２入力列の形をとる。表に記載される角度位置値は、原則として 視界領域５４上の器具のすべての位置においてエミッター１２、１４を受信器の 方に向けるような器具１０の保持態様に近似的に対応する基準値に対して与えら れる。 ストローク幅が先端に対する圧力によって与えられる場合、表は直接に圧力と ストロークとの対応関係を与える。 ストローク幅が配向（傾斜および／または角度位置）と先端に加えられる圧力 とによって与えられる場合、表は傾斜または角度位置と圧力との２入力を有し、 または３入力：傾斜、角度位置および圧力を有する。 トレースのカラーはユーザによって成されるストロークカラー選択により特定 される。トレース全体に対して同一カラーを選択する事ができ、または同一トレ ースの 各部分について相異なるカラーを選択する事ができる。 トレースカラーキューが、器具先端の位置キューおよびこの位置におけるスト ローク幅キューと組合わされる。 二、三の場合、トレースカラーキューは器具の先端に加えられる圧力に依存す る。実際に、少なくともある種のフェルト先端を使用する場合、加えられる圧力 が高いほど、カラー濃度が強くなる。またこれらの器具について、選択されたス トロークカラーと実際にシミュレートされるカラー、すなわちトレースカラーキ ューとの対応関係は、表において加えられた圧力の関数として与えられる。 またトレースカラーキューは複数のストロークの重ね合せに依存している。す なわち、複数のストロークカラーキューがトレースの同一点に組合わされた時、 この点はこれらのストロークカラーキューの合成カラーによって再現される。こ れらのストロークカラーが同一カラーであれば、合成カラーはより高い飽和度の 同一カラーから成る。これらの合成カラーが相違していれば、合成カラーはスト ロークカラーの混合である。合成カラーは表の可能カラーパレットから読取られ て、合成カラーを有する対応ピクセルを表示する。このトレースカラーキュー、 すなわち合成カラーは、トレースキュー（位置、ストローク幅、カラーキュー） が記憶される時にコンパイルされ、またはトレースが再現される時にコンパイル さ れる。後者の場合、数ストロークカラーキューが同一位置キューと組合わされる 。 プロセッサ８０は、トレースの各サンプル点（すなわち、タイムベース３６の 各パルスに対応するサンプル点）の座標（ｘ_A，ｙ_A）および（ｘ_B，ｙ_B）の特定 、冗長測定中のこの特定のバリデーション、およびこれらの座標を器具先端に加 えられる圧力レベルを表示するキューと組合わせてＲＡＭ９６中に記憶する動作 を制御する。メモリ９６はバス９８を通してアクセスされ、このバス９８にはプ ロセッサ８０のほか、カウンター７４ａ乃至７４ｅ、７６ａおよび８８も接続さ れている。 圧力レベル、この場合カウンター７６ａの内容物を表示するキューによって、 圧力が先端２０に加えられているかいなか、すなわちトレーシングが進行中であ るかいなかを検出する事ができる。 プロセッサ８０の制御のもとに座標（ｘ_A，ｙ_A）、（ｘ_B，ｙ_B）および先端２ ０に加えられ圧力を測定する動作は下記のように実施される（第１１図）。 赤外線パルスの受信に際して（段階１２０）、カウンター７４ａ乃至７４ｅお よび７６ａの内容物が読取られ、これらのカウンターがゼロリセットされる（段 階１２２）。 カウンター７４ａ−７４ｅの内容物に基づいて、各対の受信器について座標（ ｘ_A，ｙ_A）、（ｘ_B，ｙ_B） を計算して、１０対の計算結果を得る。この計算は公知のように通常の三角法に よって実施される（段階１２４）。 各座標について計算された値を順次に審査し、所定の誤差範囲内において少な くとも１つの、好ましくは２つの確認された第１値を選択する（段階１２６）。 計算された母集団に基づいて最確値を与える他の任意の統計処理を使用する事が できよう。 このようにして選定された値（ｘ_A，ｙ_A）、（ｘ_B，ｙ_B）はメモリ９６の中に 記憶され、同時に超音波パルス列の周波数、すなわちタイムベース３６の周波数 、従って先端２０に加えられる圧力Ｐを表わすカウンター７６ａから読取られた 値をこのメモリの中に記憶する（段階１２８）。 また周期的にプロセッサ８０がエミッター８２によるパルスの発射を命令する （段階１３０）。受信器８４によるパルスの受信に対応して（段階１３２）、カ ウンター８８の内容物が読み取られこのカウンターがゼロにリセットされる（段 階１３４）。カウンター８８から読み取られた値が記憶され（段階１３６）、大 気中の超音波速度の基準値を成す。 メモリー９６の中に記憶された情報はプロセッサ１０２の周辺に組立られたモ ニターシステムおよび表示システムに対してアクセス可能である。ストローク幅 と、 器具の傾斜および角度位置、また／あるいは器具先端に加えられる圧力との相互 関係を与える表が各種器具についてＲＯＭ１０４の中に記憶される。器具先端に 加えられる圧力とカラー強度レベルとの相互関係を示す表、二、三の型の器具、 およびストロークの重ね合わせの際のトレース合成カラーと選択されたストロー クカラーとの関係を示す表についても同様である。 バス１０８は、プロセッサ１０２、ＲＯＭ１０４、ＲＡＭ１０６、二重アクセ スメモリ９６およびディスプレー装置１１０を接続する。 プロセッサ１０２は、器具先端の座標を特定しまた器具配向情報を評価するた めに必要な計算の実行を制御する。トレースのサンプリングごとに、プロセッサ は、ストロークの位置、幅およびトレースの色に関する特定キューのメモリ１０ ６中への記憶、およびディスプレー装置１１０上の対応トレースの表示を命令す る。 プロセッサ１０２によって実施されるこれらの動作を第１２図のフローチャー トに示す。 座標（ｘ_A，ｙ_A）、（ｘ_B，ｙ_B）と圧力Ｐを表わす現在の情報を読取るため、 周期的にメモリ９６へのアクセスが命令される（段階１４０）。プロセッサ１０ ２よるメモリ９６への読取りアクセスは、プロセッサ８０の制御のもとに、この メモリの書き込み段階以外において許可される。 先端２０の座標（ｘＯ，ｙＯ）が前記の読取りられた値（ｘ_A，ｙ_A）、（ｘ_B ，ｙ_B）から計算される（段階１４２）。 同様に、前記の読取り値（ｘ_A，ｙ_A）、（ｘ_B，ｙ_B）から、ベクトルＡＢの投 影幅Ｌが計算され、またこの投影の傾斜に対応する角度ＳＹＭＢＯＬ １１３＼ ｆ”Ｓｙｍｂｏｌ”が計算される。（第１０図）（段階１４４）。 ユーザによって選定された器具の型に対応して、ストローク幅の値１Ｔがメモ リ１０６の表から、データＰおよび／またはＬおよび／またはＳＹＭＢＯＬ １ １３＼ｆ”Ｓｙｍｂｏｌ”から読取られる（段階１４６）。 カラーキューＣＴが特定される。このカラーキューは、ユーザの選定した器具 の型に対応して、選定されたストロークカラーに等しく、またはメモリ１０６の 表からデータＰについて読取られる（段階１４８）。 計算された座標キュー（ｘＯ，ｙＯ）が、対応のストローク幅１Ｔおよびカラ ーキューＣＴと共に記憶される（段階１５０）。 最後にディスプレー装置１１０が、座標（ｘＯ，ｙＯ）、ストローク幅１Ｔお よびトレースカラーを表わす画像をスクリーン１１２の上に表示するように命令 される（段階１５２）。 同一位置キューについて数カラーキューが組合わされ ている場合、この位置のトレースカラーはメモリ１０６のカラー混合表から読取 られる。 本発明による装置によって得られたトレースの表示を示す第１３図について見 られるように、可変幅（太いストロークおよびヘヤーストローク）のトレース１ ９が原点（ｘＯ，ｙＯ）と共に幅１Ｔのストローク２１を順次に表示する事によ って作図される。ベクトル座標（ｘ_A，ｙ_A）、（ｘ_B，ｙ_B）を特定する周波数が 高ければ、これらのストロークは相互に非常に近接する。さらに、投影間に存在 する小スペース２３は表示中にオペレータによって選択されたカラーまたは合成 カラーによって自動的に充填される。各ストローク２１はディスプレー上に表わ れず、ストローク全体が最終的に連続トレースを成し、トレースの幅はユーザの 器具の配向、傾斜および圧力の関数として変動する。 さらにプロセッサ１０２は、装置のスイッチオン、模擬される特定の筆記手段 の型の選択、器具ゲージの選択、カラーの選択、トレースの作成、作図の消去、 変更または保存、作図の複写またはペーストなどについてユーザとの対話を管理 する。 望ましくは、ユーザとプロセッサ１０２との間のインタフェースは支持体５０ と器具１０のみから成る。 システムをスイッチオンした後に、支持体５０の視界領域５４の外側の、しか し作業領域５２の内側における 器具１０の先端位置の検出は、視界領域５４上に例えばアイコンの形でのメニュ ー表示を促す。メニューから選択可能のオプションとして、特に前記の選択が表 示される。 メニューから選択されるオプションは視界領域５４のボーダ上の器具１０の先 端の位置によって特定される。この選択の受理は例えば器具先端を押圧して加え られた圧力の検出によって実施される。 例えば、作業領域５２の内側において器具先端を視界領域５４の左側または右 側（第１図）に配置すれば、グラフィックオプションメニューのこの視界領域５ ４中の表示がプロンプトされる。オプションの選択および受理は、視界領域５４ の外部においてオプションに対して器具先端の位置を特定しこの先端を支持体上 に押圧する事によって実施される。器具先端を作業領域５２の内側に視界領域５ ４の下縁の下方に配置する事により、この領域中のファイル管理メニューの表示 がプロンプトされ、選択と受理が前記のようにして実施される。最後に、器具先 端を作業領域５２の内側に視界領域５４の上縁の上方に配置する事により、固定 エミッター８２からの超音波パルスの発生と固定受信器８４までの伝搬時間の測 定による校正段階の実施をプロンプトするする事ができる。 このようにしてライトペンおよびモニタスクリーンと同様に、器具１０と支持 体５０を使用してプログラム選 択を実施する事ができる。 器具先端を視界領域５４の中に配置しこの領域中の先端の位置を検出する事に より、メニューの消去とトレースの収集処理プログラムの初期化とがプロンプト される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＪＰ，ＵＳ (72)発明者 ジヤール，ローラン フランス国ボルドー、リュ、デュ、コリ セ、７ 【要約の続き】 ーとを組合わせる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 中性支持体の表面上に器具の先端によって作成されるトレースを表わし たグラフィックデータの収集処理法において、 −前記器具によって担持され器具の長手方方向に相互に離間され器具先端と実 質的に整列された少なくとも２個の超音波エミッターによって超音波パルスを発 射する段階と、 −前記表面上の任意点から発射された超音波パルスが２個以上の受信器によっ て受信されるように前記支持体に対して特定位置を占める数個の超音波受信器に よって前記超音波パルスを受信する段階と、 −各エミッターと各受信器との間の超音波パルスの伝搬速度を測定する段階と 、 −前記器具の担持する２個のエミッターの位置によって定義される少なくとも １つのベクトルの座標を前記測定された伝搬時間から評価する段階と、 −前記支持体上の器具先端の位置と、支持体に対する器具の長手方方向の傾斜 角度キューおよび支持体に対して特定角度を成す器具軸線回りの器具角度位置キ ューから成る２つの器具配向キューの少なくとも一方のキューとを、前記ベクト ルの座標評価から特定する段階と、 −器具先端によって支持体に加えられる圧力を検出す る段階と、 −前記検出圧を表わすキューを伝送する段階と、 −前記配向キューと前記圧力キューの少なくとも一方の関数としてストローク 幅キューを特定し、器具先端の位置を表わすキューをこの位置におけるストロー ク幅を表わすキューと組合わせる段階とを含む方法。 ２． ２個のエミッターの位置によって定義されるベクトルの座標の評価のた め、誤った測定または異常測定を検出して放棄できるように冗長数の伝搬時間測 定値を使用する事を特徴とする請求項１に記載の方法。 ３． 前記器具の前記配向キューは、２個のエミッターの位置によって定義さ れるベクトルの支持体に対する投影の幅と方向を測定する事によって特定される 事を特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の方法。 ４． 超音波パルスの発射と前記受信器までのこれらのパルスの伝搬時間の測 定開始とが器具からの赤外線パルスの伝送によって同期化され、また器具先端に 加えられる圧力を表わすキューが赤外線パルスの変調によって伝送される事を特 徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。 ５． 前記器具の模擬する筆記手段の型を選択する段階を含み、また前記スト ローク幅の特定は、種々の筆記手段について、表面上にこの筆記手段によってト レースされるストロークの幅と、前記表面に対する筆記手段の 長手方方向の傾斜キュー、前記表面に対して所定角度を成す軸線回りの筆記手段 の角度位置キュー、および前記筆記手段の先端に加えられる圧力キューから成る グループから選定される少なくとも１つのキューとの関係を与える予め記憶され たキューに基づいて実施される事を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載 の方法。 ６． 超音波パルスが少なくとも５０Ｈｚに等しい周波数で発射され、毎秒少 なくとも５０ベクトルの座標の取得を可能とする事を特徴とする請求項１乃至５ のいずれかに記載の方法。 ７． 大気中の超音波伝搬速度の基準値を生じるように特定の相対固定位置を 占めるエミッターおよび受信器によって超音波パルスを周期的に発射し受信する 段階を含む事を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。 ８． ストロークカラーの選択と、器具の先端上に加えられる圧力を表わすキ ューに基づくカラー濃度キューの特定とを含み、追加的に器具の先端位置を表わ すキューとこの位置におけるトレースのカラーを表わすキューとを組合わせる段 階を含む事を特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。 ９． トレースの相異なる部分について相異なるカラーが選択可能であってス トロークカラーを選択する段階と、器具先端の位置を表わすキューをこの位置に おける トレースのカラーを表わすキューと組合わせる段階とを含み、このトレースカラ ーキューは、 −器具先端の配置されるトレース部分について選択されるストロークカラー、 または −器具先端の位置が選択された同一カラーの数トレース部分の交点にある時に 選択される飽和カラー、または −器具先端の位置がそれぞれ選択された相異なるカラーの数トレース部分の交 点にある時に選択される混合カラーから成る事を特徴とする請求項１乃至８のい ずれかに記載の方法。 １０． 器具先端によって作成されたトレースの表示と表示されるトレースの 支持体上への逆投影とを制御するために位置キューとストローク幅キューとが使 用されて、トレースがリアルタイムで器具先端の下に現れる事を特徴とする請求 項１乃至９のいずれかに記載の方法。 １１． 支持体の表面の１区域に少なくとも１つのメニューを表示する段階と 、オプションに対応する箇所の器具先端の位置の検出に応答して前記表示された メニューからオプションを選択する段階とを含む事を特徴とする請求項１乃至１ ０のいずれかに記載の方法。 １２． 支持体表面の視界領域の中に種々のメニューが表示され、また所望メ ニューの選択は、視界領域の外部に隣接した作業領域の所定区域における器具先 端の検出に応答して実施される事を特徴とする請求項１１に記 載の方法。 １３． 表示メニューは、特に模擬された筆記手段の型、この筆記手段のゲー ジおよびストロークカラーの選択を可能とする事を特徴とする請求項１１または １２のいずれかに記載の方法。 １４． 表示されたメニューは、特に消去機能、修正機能、保存機能、複写機 能およびペースト機能から成るグループから選定される作図管理機能の選択を可 能とする事を特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載の方法。 １５． 器具（１０）の先端（２０）によって支持体（５０）の表面に作成さ れたトレースを表わすグラフィックデータを収集処理する装置において、前記装 置は、 −前記器具によって担持され前記器具の長手方方向に相互に離間された少な くとも２個の超音波エミッター（１２、１４）と、 −超音波パルス列の発射を実施するため前記エミッターに接続された電圧パ ルス発生回路（３６、４２、４４）と、 −前記表面上の任意点から発射された超音波パルスが２個以上の受信器によ って受信されるように、支持体に対して特定位置を占める数個の超音波受信器（ ６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ，６２ｅ）と、 −前記器具（１０）の先端（２０）に対して加えら れる圧力を検出する手段（４０）と、 −検出された圧力を表わす圧力キューを伝送する手段と、 −前記超音波受信器に接続され圧力キューを受ける処理回路（６０）とを含 み、前記処理回路は、 ＊各エミッターと各受信器との間の超音波パルスの伝送時間を測定する手段 と、 ＊器具によって担持される２つのエミッターの位置によって定義される少な くとも１つのベクトルの座標を前記の測定された伝搬時間から評価する手段と、 ＊前記ベクトルの座標の評価から、支持体上の器具先端の位置と、支持体に 対する器具の長手方方向の傾斜キューと支持体に対して特定角度を成す軸線回り の器具の角度位置キューとから成る２つの器具配向キューの少なくとも一方とを 評価する手段と、 ＊前記配向キューと圧力キューの少なくとも一方の関数としてストローク幅 キューを特定し、器具先端の位置を表わすキューをこの位置におけるストローク 幅キューと組合わせる手段とを含む事を特徴とする装置。 １６． 前記電圧発生回路（３６、４２、４４、４６）は検出された圧力の関 数として変動する周波数を有する事を特徴とする請求項１５に記載の装置。 １７． 種々の型の筆記手段についてストローク幅と前記配向キューおよび圧 力キューの少なくとも一方との 特定関係を表わすキューを記憶する手段（１０６）を含む事を特徴とする請求項 １５または１６のいずれかに記載の装置。 １８． ストロークカラー選択手段を含み、前記処理回路（６０）が器具（１ ０）の先端（２０）の位置を表わすキューとこの位置におけるトレースカラーキ ューとを組合わせる手段を含む事を特徴とする請求項１５乃至１７のいずれかに 記載の装置。 １９． 前記処理回路が、器具（１０）先端（２０）の位置を表わすキューを この位置におけるトレースカラーキューと組合わせる手段（１０６）を含み、こ のトレースカラーキューは、 −器具先端の配置されるトレース部分について選択されるストロークカラー、 または −器具先端の位置が選択された同一カラーの数トレース部分の交点にある時に 選択される飽和カラー、または −器具先端の位置がそれぞれ選択された相異なるカラーの数トレース部分の交 点にある時に選択される混合カラーから成る事を特徴とする請求項１８に記載の 装置。 ２０． 模擬された少なくとも二、三の型の筆記手段について、選択されたス トロークカラーとこの選択されたストロークカラーに対応するトレースカラーと の関係、並びに筆記手段の先端に加えられる圧力に依存するカラー濃度を記憶す る手段（１０６）を含む事を特徴とする 請求項１８または１９のいずれかに記載の装置。 ２１． 位置キュー、ストローク幅キューおよびトレースカラーキューを再現 するトレースの画像をリアルタイムで表示する手段（１１０）を含む事を特徴と する請求項１８乃至２０のいずれかに記載の装置。 ２２． 前記表示手段は、トレース画像がリアルタイムで器具（１０）の先端 （２０）の下に現れるように半透明物質から成る支持体（５０）上に逆投影する 装置（１１８）を含む事を特徴とする請求項２１に記載の装置。 ２３． 前記受信器（６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ，６２ｅ）が作業領域 の一方の縁にそって同一線上に配置されている事を特徴とする請求項１５乃至２ ２のいずれかに記載の装置。 ２４． 超音波エミッター（１２、１４）および受信器（６２ａ，６２ｂ，６ ２ｃ，６２ｄ，６２ｅ）が指向性トランスデューサによって構成される事を特徴 とする請求項１５乃至２３のいずれかに記載の装置。 ２５． 器具（１０）によって担持された少なくとも１つの赤外線エミッター （１６、１８）と、前記超音波エミッター（１２、１４）に対するパルス印加と 同期的に前記前記赤外線エミッターにパルスを加える手段（４４）と、支持体に よって担持された少なくとも１つの赤外線受信器（７０）とを含む事を特徴とす る請求項 １５乃至２４のいずれかに記載の装置。 ２６． 相互に並列に接続され器具（１０）の両側面に固定された２個の赤外 線エミッター（１６、１８）を含む事を特徴とする請求項２５に記載の装置。 ２７． 所定の相対固定位置を占める少なくとも１つの追加超音波エミッター （８２）および受信器（８４）を含み、また前記処理回路（６０）が、超音波の 伝搬速度を表わすキューをコンパイルするため、前記の追加エミッターと受信器 との間の超音波伝搬時間を測定する手段を含む事を特徴とする請求項１５乃至２ ６のいずれかに記載の装置。