JPH10149251A - Pen input device and positional coordinate correcting method for the device - Google Patents

Pen input device and positional coordinate correcting method for the device

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JPH10149251A
JPH10149251A JP30947796A JP30947796A JPH10149251A JP H10149251 A JPH10149251 A JP H10149251A JP 30947796 A JP30947796 A JP 30947796A JP 30947796 A JP30947796 A JP 30947796A JP H10149251 A JPH10149251 A JP H10149251A
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JP
Japan
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ultrasonic
distance
pen
unit
stylus pen
Prior art date
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Application number
JP30947796A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiichi Tsushimi
圭一 都志見
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH10149251A publication Critical patent/JPH10149251A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pen input device and a positional coordinate correcting method capable of preventing the generation of a deviation on positional coordinates due to the misreception of a top wave of an ultrasonic wave at a high response. SOLUTION: An ultrasonic wave transmitted from an ultrasonic wave sender of an input pen 1 is received by ultrasonic wave receiving elements 31a, 31b, a distance between the sender and the receiving elements 31a, 31b is calculated by a reception processing part 32 based on time required from the sending of the ultrasonic wave up to its reception and the distance is sent to an arithmetic processing part 40 through a communication part 33. The processing part 40 calculates the positional coordinates of the input pen 1 by the use of the inputted distance data and displays the calculated result on a display part 50. At the time the processing part 40 compares past measurement data with current measurement data, and when its difference coincides with one wavelength of the ultrasonic wave, the current measurement data are substituted for the past measurement data and reculcuiates the positional coordinates of the input pen 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、手書き入力機能を
有するコンピュータシステム等におけるペン入力装置に
関し、特に、超音波を用いて入力ペンの位置座標を検出
し当該入力ペンの指示位置を入力するペン入力装置にお
いて、上記超音波の先頭波の受信ミスに起因する位置座
標ずれを補正するための処理方法の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pen input device in a computer system or the like having a handwriting input function, and more particularly, to a pen for detecting the position coordinates of an input pen using ultrasonic waves and inputting a designated position of the input pen. The present invention relates to an improvement in a processing method for correcting a positional coordinate shift due to a reception error of the leading wave of the ultrasonic wave in the input device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、手書き入力機能を有するコンピュ
ータシステム等における入力装置としては、 1)赤外線方式によるもの 2)感圧方式によるもの 3)静電容量方式によるもの 4)電磁方式によるもの 5)超音波方式によるもの 等が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, input devices in a computer system or the like having a handwriting input function include: 1) an infrared type; 2) a pressure-sensitive type; 3) a capacitive type; 4) an electromagnetic type; An ultrasonic type is known.

【0003】ここで、1)の赤外線方式によるものとし
ては、赤外線を発光するライトペンによるスポット位置
を半導体位置検出素子を用いて検出するもの、入力面に
複数の赤外線発光素子および受光素子を配設して、赤外
線発光素子から発光された赤外線が指、入力ペン等によ
り遮られた位置を受光素子の出力から判別することによ
り指示位置を検出するもの等が知られている。
[0003] In the infrared method of 1), a spot position detected by a light pen that emits infrared light is detected using a semiconductor position detecting element, and a plurality of infrared light emitting elements and a light receiving element are arranged on an input surface. There is known a device that detects an indicated position by determining a position where infrared light emitted from an infrared light emitting element is blocked by a finger, an input pen, or the like from an output of the light receiving element.

【0004】また、2)の感圧方式によるものとして
は、複数のX軸電極が配設された電極シートと複数のY
軸電極が配設された支持体とをドットスペーサを介在さ
せて重ね合わせた感圧パネルを用いたもの、平行する2
枚のプレートを3次元スプリングを介して重ね合わせ、
指、入力ペン等により触れた位置の電流の変化を検出す
ることにより指示位置を検出するもの等が知られてい
る。
[0004] In the pressure sensing method of 2), an electrode sheet provided with a plurality of X-axis electrodes and a plurality of Y-electrodes are arranged.
A pressure-sensitive panel in which a support on which an axis electrode is disposed is overlapped with a dot spacer interposed therebetween,
Sheets are superimposed via a three-dimensional spring,
2. Description of the Related Art There is known a device that detects a designated position by detecting a change in current at a position touched by a finger, an input pen, or the like.

【0005】また、3)の静電容量方式によるものとし
ては、2枚のガラス上に蒸着形成された導電性の膜をそ
れぞれX軸、Y軸電極パターンとしてこの2枚のガラス
を電極パターン形成面を向かい合わせて張り合わせた静
電容量結合方式パネルを用いたもの等が知られている。
[0005] In the case of the method of 3), the conductive films formed by vapor deposition on two sheets of glass are used as X-axis and Y-axis electrode patterns, respectively. A device using a capacitive coupling type panel in which surfaces are bonded to each other is known.

【0006】更に、4)の電磁方式によるものとして
は、入力面に複数のセンサアンテナコイルを配設すると
ともに、入力ペンにはコイルとコンデンサからなる共振
回路を内蔵させ、まず上記複数のセンサアンテナコイル
に交流電流を流すことにより電磁誘導を利用して上記入
力ペンの共振回路に電流を流し、次に上記複数のセンサ
アンテナコイルに流した交流電流をを切り、この状態で
上記上記入力ペンの共振回路に流れる電流により発生す
る磁界を上記複数のセンサアンテナコイルで検出するこ
とにより入力ペンの指示位置を検出するもの等が知られ
ている。
Further, according to the electromagnetic method of 4), a plurality of sensor antenna coils are arranged on an input surface, and a resonance circuit including a coil and a capacitor is built in an input pen. A current is caused to flow through the resonance circuit of the input pen using electromagnetic induction by flowing an alternating current through the coil, and then the alternating current flowing through the plurality of sensor antenna coils is turned off. There is known a device that detects a pointing position of an input pen by detecting a magnetic field generated by a current flowing through a resonance circuit with the plurality of sensor antenna coils.

【0007】また、5)の超音波方式によるものとして
は、 a)ガラス基板上に超音波表面弾性波を発生する超音波
振動素子および超音波受信素子を配設し、指等の弾性波
吸収体の存在を上記超音波受信素子の受信信号の変化か
ら検出する超音波表面弾性波方式によるもの b)特開昭64−10319号に開示されているよう
に、スクリーンパネルの表面に少なくとも2つの超音波
送受信機のセットを実装し、上記各セットの超音波送受
信機から送出された超音波が上記スクリーンパネルで所
望の位置を指示しているスタイラスペンで反射され該セ
ットの超音波送受信機で受信されるまでの時間から上記
スタイラスペンで指示されている上記スクリーンパネル
上の位置を演算算出するようにしたもの c)実開昭64−7340号に開示されているように、
同一平面上の既知な3点以上の点にマイクロホンを配設
するとともに、上記平面上の任意の座標位置に置くこと
のできる発音体を設け、上記マイクロホンの中の2つの
マイクロホンに発生する電圧の時間差から上記発音体を
含む双曲線の位置を決定し、この双曲線の2本以上の交
点から上記発音体の座標位置を決定するようにしたもの
等が知られている。
[0007] In the ultrasonic method of 5), a) an ultrasonic vibration element and an ultrasonic receiving element for generating an ultrasonic surface acoustic wave are provided on a glass substrate to absorb an elastic wave of a finger or the like. An ultrasonic surface acoustic wave system for detecting the presence of a body from a change in the reception signal of the ultrasonic receiving element. B) As disclosed in JP-A-64-10319, at least two A set of ultrasonic transceivers is mounted, and ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transceivers of each set are reflected by a stylus pen indicating a desired position on the screen panel, and are transmitted by the ultrasonic transceivers of the set. The position on the screen panel indicated by the stylus pen is calculated and calculated from the time until it is received. C) The method disclosed in Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 64-7340. As there,
Microphones are arranged at three or more known points on the same plane, and a sounding body which can be placed at an arbitrary coordinate position on the plane is provided, and a voltage generated at two microphones among the microphones is measured. It is known that a position of a hyperbola including the sounding body is determined from a time difference, and a coordinate position of the sounding body is determined from two or more intersections of the hyperbola.

【0008】しかしながら上記従来の1)〜4)の入力
装置はいずれも構造が複雑であり、製造コストが高価に
なるという問題がある。また、任意サイズ、種類の入力
面(ディスプレイ)への適用が困難である。
However, the conventional input devices 1) to 4) have a problem that the structure is complicated and the manufacturing cost is high. In addition, it is difficult to apply an arbitrary size and type of input surface (display).

【0009】また、5)のa)のものもその製造が難し
く、製造コストが高価になるという問題があり、1)〜
4)と同様に任意サイズ、種類の入力面(ディスプレ
イ)への適用が困難であるという問題がある。
Also, the method 5) a) has a problem that its production is difficult and the production cost is high.
As in 4), there is a problem that it is difficult to apply it to an input surface (display) of any size and type.

【0010】更に、5)のb)のものは、操作者の手な
どとスタイラスペンとの区別が不可能であり、それに起
因して誤動作を引き起こす可能性が高いという問題があ
る。また、5)のc)のものは、例えばスタイラスペン
の2次元座標上での指示位置を検出するためには、少な
くとも3個のマイクロホンを配設する必要があり、その
処理も複雑になるという問題がある。また、複数の入力
ペンの使用を可能にするマルチペン機能の実現が難し
い。
[0010] Furthermore, in the case of item 5) b), it is impossible to distinguish between the stylus pen and the hand of the operator, and there is a problem that a malfunction is likely to be caused due to this. In the case of 5) c), it is necessary to arrange at least three microphones, for example, in order to detect the designated position on the two-dimensional coordinates of the stylus pen, and the processing becomes complicated. There's a problem. Also, it is difficult to realize a multi-pen function that enables the use of a plurality of input pens.

【0011】そこで、今日では、スタイラスペンに超音
波送信手段を実装すると共に、スタイラスペンの入力領
域内の所定の箇所に超音波受信手段を配置し、スタイラ
スペンに実装された超音波送信手段から超音波を送出し
た時間と、超音波受信手段により超音波を受信した時間
とからこれら超音波送信手段と超音波受信手段との間の
距離を計測すると共に、この計測距離を用いてスタイラ
スペンの2次元若しくは3次元の位置座標を算出し、こ
の算出された位置座標に基づき所定の入力領域における
スタイラスペンによる指示位置を入力するような超音波
位置検出機構が実現されている。
Therefore, nowadays, the ultrasonic transmitting means is mounted on the stylus pen, and the ultrasonic receiving means is arranged at a predetermined position in the input area of the stylus pen. The distance between the ultrasonic transmitting means and the ultrasonic receiving means is measured from the time when the ultrasonic wave is transmitted and the time when the ultrasonic wave is received by the ultrasonic receiving means, and the stylus pen is used by using the measured distance. An ultrasonic position detecting mechanism has been realized in which two-dimensional or three-dimensional position coordinates are calculated, and a position indicated by a stylus pen in a predetermined input area is input based on the calculated position coordinates.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上記構成のものでは、
スタイラスペンからの超音波送出タイミングは、ある間
隔毎に一定期間だけ所定の周波数の超音波を送出するよ
うに制御されるのが一般的である。これを受信側から観
察すると、所定の周波数の超音波をある周期毎に一定期
間ずつ受信することになるが、その際、各回の受信タイ
ミングにおいて超音波の先頭波を取りこぼしてしまうと
いった危険性がある。これは、主として、受信回路部の
アンプ部の増幅能力に起因するものであり、超音波を用
いた位置検出機構に特有の問題である。
With the above configuration,
Generally, the ultrasonic wave transmission timing from the stylus pen is controlled so as to transmit an ultrasonic wave having a predetermined frequency for a certain period at a certain interval. Observing this from the receiving side, an ultrasonic wave of a predetermined frequency is received for a certain period at a certain period, but at this time, there is a risk that the leading wave of the ultrasonic wave may be missed at each reception timing. is there. This is mainly due to the amplifying ability of the amplifier section of the receiving circuit section, and is a problem peculiar to the position detecting mechanism using ultrasonic waves.

【0013】この場合、先頭波の取りこぼしに伴って超
音波送/受信手段間の計測距離に誤差が生じ、この誤っ
た計測距離を用いてスタイラスペンの位置座標が算出さ
れる結果、例えば、このスタイラスペンの座標位置にカ
ーソルを対応させて表示するようにしたものにおいて
は、スタイラスペンが停止しているにも拘わらず、カー
ソルがブルブルと震える手ぶれに似た現象を起こすこと
があった。
In this case, an error occurs in the measurement distance between the ultrasonic transmission / reception means due to the loss of the leading wave, and the position coordinates of the stylus pen are calculated using the incorrect measurement distance. In the case where the cursor is displayed in correspondence with the coordinate position of the stylus pen, a phenomenon similar to a shaky hand-shake of the cursor may occur even though the stylus pen is stopped.

【0014】これを解消するために、従来では、例え
ば、過去に算出された座標値を複数回の受信タイミング
にまでさかのぼってサンプリングしておき、これら複数
回のサンプリングデータの平均値を算出することによ
り、位置座標の算出値を正しく補正する方法があった。
In order to solve this problem, conventionally, for example, coordinate values calculated in the past are sampled retroactively to a plurality of reception timings, and an average value of the plurality of sampled data is calculated. Thus, there has been a method of correctly correcting the calculated value of the position coordinates.

【0015】しかしながら、かかる従来の補正方法によ
れば、過去の算出座標値を複数回前までサンプリングし
てこれらの平均値をとるという処理に起因して、スタイ
ラスペンの移動に対して十分なレスポンスを持った補正
が行えないという問題点があった。
However, according to such a conventional correction method, a sufficient response to the movement of the stylus pen is obtained due to the processing of sampling the past calculated coordinate values up to a plurality of times before and taking the average value of these values. However, there is a problem that the correction with the error cannot be performed.

【0016】なお、この種の位置検出機構における一般
的な計測距離補正方法としては、特開平7-64696号公報
に開示されるように、 6)位置検出機構から読み込まれた座標Piの直前に検出
された座標Pi-1と、座標Piの直後に検出された座標Pi+1
とからPiの有効性を判断するものあるいは、特開昭62-1
75821号公報、特開昭63-14220号公報、特開平4-38510号
公報、特開平8-16308号公報等に開示されるように、 7)超音波送出器を備えたスタイラスペンに対して少な
くとも2,3個の超音波受信器を配し、上記スタイラス
ペンの2次元または3次元の位置座標を検出する超音波
位置検出機構を前提とし、最低限必要とされる超音波受
信器の個数以上の超音波受信器を増設し、これによりス
タイラスペンの位置座標の検出精度を高めたもの等が知
られる。
As a general method of correcting the measured distance in this type of position detection mechanism, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-64696, 6) Immediately before the coordinate Pi read from the position detection mechanism. The detected coordinates Pi-1 and the coordinates Pi + 1 detected immediately after the coordinates Pi
To determine the validity of Pi from
No. 75821, JP-A-63-14220, JP-A-4-38510, JP-A-8-16308, etc. 7) For a stylus pen equipped with an ultrasonic transmitter At least two or three ultrasonic receivers are arranged, and an ultrasonic position detecting mechanism for detecting the two-dimensional or three-dimensional position coordinates of the stylus pen is premised. The minimum number of ultrasonic receivers required There is known an ultrasonic receiver which is additionally provided to improve the detection accuracy of the position coordinates of the stylus pen.

【0017】しかしながら、6)のものは、突発的に発
生した電気的ノイズなどによる誤入力防止を目的とした
ものであって、上述した如く、超音波の先頭波の受信ミ
スに起因して計測距離に誤差を生じるという、この種の
超音波位置検出機構に特有の距離計測ミスには対処し得
なかった。
However, the method 6) is intended to prevent an erroneous input due to suddenly generated electrical noise or the like, and as described above, the measurement is performed due to the reception error of the leading ultrasonic wave. It was impossible to cope with a distance measurement error that is unique to this type of ultrasonic position detection mechanism, which causes an error in the distance.

【0018】また、7)のものでは、必要個数以上の超
音波受信器を設けることにより、検出精度そのものは向
上させ得るが、超音波受信器で先頭波を取りこぼさない
ための対策は一切講じられておらず、結局は、6)のも
のと同様、先頭波受信ミスに起因する超音波位置検出機
構特有の距離計測ミスに対処し得なかった。また、この
種の超音波位置検出機構では、入力面に対する超音波受
信器の実装にあたって小型、簡易なことが望まれるが、
必要個数以上の超音波受信器を設ける7)のものにあっ
ては、この点において製品価値が低下するという問題点
もあった。
In the case of item (7), the detection accuracy itself can be improved by providing more ultrasonic receivers than necessary, but no measures are taken to prevent the leading wave from being missed by the ultrasonic receiver. As a result, as in the case of 6), it was impossible to cope with a distance measurement error peculiar to the ultrasonic position detecting mechanism caused by a head wave reception error. In this type of ultrasonic position detecting mechanism, it is desired that the ultrasonic receiver be small and simple in mounting the ultrasonic receiver on the input surface.
In the case of 7) in which more ultrasonic receivers are provided than the required number, there is a problem that the product value is reduced in this respect.

【0019】そこで、本発明では、超音波発信手段から
送信される超音波の先頭波を取りこぼした際の超音波送
/受信手段間の距離の誤計測に伴う入力ペンの位置座標
のずれ防止にレスポンス良く対応可能なペン入力装置及
び当該装置における位置座標補正方法を提供することを
目的とする。
Therefore, in the present invention, it is possible to prevent displacement of the position coordinates of the input pen due to erroneous measurement of the distance between the ultrasonic transmitting / receiving means when the leading wave of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transmitting means is missed. An object of the present invention is to provide a pen input device capable of responding with good response and a position coordinate correction method in the device.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため、本発明のペン入力装置は、入力ペンに実装された
超音波送信手段から超音波を送出した時間と、超音波受
信手段により前記超音波を受信した時間とから前記超音
波送信手段と前記超音波受信手段間の距離を計測する距
離計測手段と、前記計測距離を用いて前記入力ペンの2
次元若しくは3次元の位置座標を算出する演算手段とを
具備し、該演算手段により算出された前記位置座標に基
づき所定の入力領域における前記入力ペンによる指示位
置を入力するペン入力装置において、過去における前記
超音波送信手段と前記超音波受信手段間の計測距離を保
存する計測距離保存手段と、前記計測距離保存手段に保
存されている過去の計測距離と現在の計測距離とを比較
する比較手段と、前記過去の計測距離と前記現在の計測
距離との差が前記超音波の1波長に等しい場合、前記現
在の計測距離を放棄し、前記過去の計測距離を前記演算
手段に与える補正手段とを具備することを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, a pen input device according to the present invention uses a time when an ultrasonic wave is transmitted from an ultrasonic transmitting means mounted on an input pen and an ultrasonic receiving means. A distance measuring means for measuring a distance between the ultrasonic transmitting means and the ultrasonic receiving means from a time at which the ultrasonic wave is received;
Calculating means for calculating three-dimensional or three-dimensional position coordinates, and a pen input device for inputting a position indicated by the input pen in a predetermined input area based on the position coordinates calculated by the calculating means; A measurement distance storage unit that stores a measurement distance between the ultrasonic transmission unit and the ultrasonic reception unit, and a comparison unit that compares a past measurement distance and a current measurement distance stored in the measurement distance storage unit. When the difference between the past measurement distance and the current measurement distance is equal to one wavelength of the ultrasonic wave, the current measurement distance is abandoned, and correction means for giving the past measurement distance to the calculation means. It is characterized by having.

【0021】このペン入力装置においては、前記比較手
段の比較結果を監視し、過去の計測距離と現在の計測距
離との差が前記超音波の1波長に等しいとの比較結果が
連続してN(Nは自然数)回得られた場合、前記過去の
計測距離を放棄し、前記現在の計測距離を前記演算手段
に与える補正解除手段を更に具備して構成することもで
きる。
In this pen input device, the comparison result of the comparison means is monitored, and the comparison result that the difference between the past measurement distance and the current measurement distance is equal to one wavelength of the ultrasonic wave is continuously N. If (N is a natural number) times, the past measurement distance is abandoned and the current measurement distance may be provided to the calculation means.

【0022】また、本発明のペン入力装置における位置
座標補正方法は、入力ペンに実装された超音波送信手段
から超音波を送出した時間と、超音波受信手段により前
記超音波を受信した時間とから前記超音波送信手段と前
記超音波受信手段間の距離を計測すると共に、該計測距
離を用いて前記入力ペンの2次元若しくは3次元の位置
座標を算出し、所定の入力領域における前記入力ペンに
よる指示位置を入力するペン入力装置において、過去に
おける前記超音波送信手段と前記超音波受信手段間の計
測距離を保存すると共に、該保存されている過去の計測
距離と現在の計測距離とを比較し、前記過去の計測距離
と前記現在の計測距離との差が前記超音波の1波長に等
しい場合、前記現在の計測距離を放棄し、前記過去の計
測距離を用いて前記位置座標を算出することを特徴とす
る。
Further, the position coordinate correcting method in the pen input device according to the present invention is characterized in that the ultrasonic wave transmitting means mounted on the input pen transmits ultrasonic waves, and the ultrasonic receiving means receives the ultrasonic waves. Measuring the distance between the ultrasonic transmitting means and the ultrasonic receiving means from the input pen, calculating the two-dimensional or three-dimensional position coordinates of the input pen using the measured distance, and calculating the input pen in a predetermined input area. In the pen input device for inputting the pointing position according to, the measured distance between the ultrasonic transmitting means and the ultrasonic receiving means in the past is stored, and the stored past measured distance is compared with the current measured distance. If the difference between the past measurement distance and the current measurement distance is equal to one wavelength of the ultrasonic wave, the current measurement distance is discarded, and the previous measurement distance is used using the past measurement distance. And calculates the position coordinates.

【0023】このペン入力装置における位置座標補正方
法においては、前記過去の計測距離と前記現在の計測距
離との差が前記超音波の1波長に等しいとの比較結果が
連続してN(Nは自然数)回得られた場合、前記過去の
計測距離を用いるのを止め、前記現在の計測距離を用い
て前記位置座標を算出することを特徴とする。
In the position coordinate correcting method in the pen input device, the comparison result that the difference between the past measured distance and the present measured distance is equal to one wavelength of the ultrasonic wave is continuously N (N is When the number is obtained (natural number) times, the use of the past measurement distance is stopped, and the position coordinates are calculated using the current measurement distance.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】本発明に係わるペン入力装置は、
入力ペンに設けられた超音波送信手段から送出される超
音波の送信タイミングとこの超音波送信手段から送出さ
れる超音波を受信する超音波受信手段における受信タイ
ミングとの同期をとるように構成したうえで、超音波送
信手段から超音波を送信したタイミングと超音波受信手
段で上記超音波を受信したタイミングとの時間差から当
該超音波送信手段と超音波受信手段との間の距離を算出
し、更にこの超音波送信手段/受信手段間の距離を用い
て上記入力ペンの位置座標を演算して例えばパソコンの
ディスプレイ等の所定の入力領域における上記入力ペン
による指示位置を例えばカーソル等を用いて入力する超
音波位置検出機構を前提とするものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A pen input device according to the present invention comprises:
The transmission timing of the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transmission means provided on the input pen is synchronized with the reception timing of the ultrasonic reception means for receiving the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transmission means. Above, the distance between the ultrasonic transmitting means and the ultrasonic receiving means is calculated from the time difference between the timing at which the ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic transmitting means and the timing at which the ultrasonic wave is received by the ultrasonic receiving means, Further, the position coordinates of the input pen are calculated using the distance between the ultrasonic transmission unit and the reception unit, and the position indicated by the input pen in a predetermined input area such as a display of a personal computer is input using a cursor or the like. This is based on the premise of an ultrasonic position detecting mechanism.

【0025】特に、本発明では、上記超音波位置検出機
構において、超音波の先頭波の受信ミスによる超音波送
信手段/受信手段間の距離の誤計測に起因した指示位置
のずれを防止すべく、既に計測された距離データを保存
しておくと共に、その後、距離データが計測される毎に
現在の計測データと記憶しておいた過去の計測データと
比較し、これらの差が当該機構で用いる超音波の1波長
に一致する場合、超音波の先頭波の受信ミスと判断し、
現在の計測データを過去の計測データに置き換えて上記
入力ペンの位置座標を演算し直すという計測距離補正処
理機能を有したものである。
In particular, in the present invention, in the above-mentioned ultrasonic position detecting mechanism, in order to prevent a displacement of a designated position caused by an erroneous measurement of a distance between an ultrasonic transmitting unit and a receiving unit due to a reception error of a leading ultrasonic wave. The distance data already measured is stored, and thereafter, each time the distance data is measured, the current measurement data is compared with the stored past measurement data, and these differences are used in the mechanism. If it coincides with one wavelength of the ultrasonic wave, it is determined that the reception of the leading wave of the ultrasonic wave is a mistake,
It has a measurement distance correction processing function of replacing current measurement data with past measurement data and recalculating the position coordinates of the input pen.

【0026】上記補正処理機能によれば、過去の計測デ
ータと現在の計測データとの差が超音波の1波長分に一
致するか否かに応じて該超音波の先頭波が受信できなか
ったか否かを認識し、超音波の先頭波が受信できなかっ
た場合は、先頭波の受信に伴い正しく計測された過去の
計測データを用いて入力ペンの位置座標を演算し直すよ
うにしているため、先頭波の受信ミスに起因する超音波
送信手段/受信手段間の誤った計測距離をその都度正し
く補正して入力ペンによる指示位置のずれを確実に防止
できる。
According to the correction processing function, whether the leading wave of the ultrasonic wave could not be received depends on whether the difference between the past measured data and the present measured data corresponds to one wavelength of the ultrasonic wave or not. Recognize whether or not the leading wave of the ultrasonic wave could not be received, because the position coordinates of the input pen are recalculated using the past measurement data correctly measured with the reception of the leading wave In addition, an erroneous measurement distance between the ultrasonic transmission unit and the reception unit due to a reception error of the leading wave can be correctly corrected each time, and the displacement of the position indicated by the input pen can be reliably prevented.

【0027】以下、本発明に係わるペン入力装置の実施
の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図
1は、本発明に係わるペン入力装置を適用して構成した
情報処理装置の一実施の形態の概略構成をブロック図で
示したものである。この情報処理装置は、入力ペン(以
下、これをスタイラスペンという)1を用いて表示部5
0の表示画面上で指示された指示位置に対応する画像を
表示部50の表示画面上に表示するものである。
Hereinafter, embodiments of a pen input device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of an information processing apparatus configured by applying a pen input device according to the present invention. This information processing apparatus uses an input pen (hereinafter referred to as a stylus pen) 1 to display a display unit 5.
The image corresponding to the designated position designated on the display screen 0 is displayed on the display screen of the display unit 50.

【0028】この実施の形態において、スタイラスペン
1には後に詳述するようにその先端から超音波を出力す
る超音波送信手段が設けられており、この超音波送信手
段から送出される超音波に基づき表示部50の表示画面
上における指示位置を検出してこの指示位置に対応する
画像を表示部50の表示画面上に表示する。
In this embodiment, the stylus pen 1 is provided with an ultrasonic transmitting means for outputting ultrasonic waves from its tip, as will be described in detail later. The designated position on the display screen of the display unit 50 is detected based on the detected position, and an image corresponding to the designated position is displayed on the display screen of the display unit 50.

【0029】すなわち、本実施の形態に係わる情報処理
装置はスタイラスペン1から発生された超音波を受信す
る2個の超音波受信素子31a、31b、この2個の超
音波受信素子31a、31bの受信出力を処理する超音
波受信部30、この超音波受信部30の処理結果に基づ
きスタイラスペン1による指示位置を演算してこの指示
位置に対応する画像の表示部50における表示制御を行
う演算処理部40を具備して構成される。
That is, the information processing apparatus according to the present embodiment includes two ultrasonic receiving elements 31a and 31b for receiving ultrasonic waves generated from the stylus pen 1, and two ultrasonic receiving elements 31a and 31b. An ultrasonic receiving unit 30 that processes a reception output, an arithmetic process that calculates a position indicated by the stylus pen 1 based on a processing result of the ultrasonic receiving unit 30, and performs display control on the display unit 50 corresponding to the indicated position. It comprises a unit 40.

【0030】この実施の形態に係わる情報処理装置の全
体構成は図2に示す如くである。操作者は、ペンホルダ
34で同期化されたスタイラスペン(超音波送出器)1
を用いて入力領域(表示部50として用いられるDispl
ay装置の表示領域)にて、操作を行う。この時、超音波
受信部30において、スタイラスペン1から送出された
超音波の送/受信タイミングからスタイラスペン1と超
音波センサ(超音波受信素子)31a,31b,…まで
の距離が算出され、演算処理部40としてのComputer
へ入力される。Computerは、超音波受信部30から受
け取った距離値からDisplay装置の表示領域におけるス
タイラスペン1の2次元または3次元位置を算出し、そ
のデータを基にアプリケーション上の処理を行う。
The overall configuration of the information processing apparatus according to this embodiment is as shown in FIG. The operator operates the stylus pen (ultrasonic transmitter) 1 synchronized with the pen holder 34.
Using the input area (Displ used as the display unit 50)
ay Display area of the device). At this time, the ultrasonic receiver 30 calculates the distance between the stylus pen 1 and the ultrasonic sensors (ultrasonic receiving elements) 31a, 31b,... From the transmission / reception timing of the ultrasonic wave transmitted from the stylus pen 1, Computer as arithmetic processing unit 40
Is input to The Computer calculates the two-dimensional or three-dimensional position of the stylus pen 1 in the display area of the display device from the distance value received from the ultrasonic receiving unit 30, and performs a process on the application based on the data.

【0031】図3は、本実施の形態に係わる情報処理装
置の外観構造の具体例を示したものであり、表示部50
としてのCRTディスプレイの表示画面に対して所定の
位置関係で2個の超音波受信素子31a、31bが配設
されており、また図1及び図2にて開示した超音波受信
部30および演算処理部40はこの情報処理装置本体1
00内に内蔵されている。
FIG. 3 shows a specific example of the external structure of the information processing apparatus according to the present embodiment.
The two ultrasonic receiving elements 31a and 31b are disposed in a predetermined positional relationship with respect to the display screen of the CRT display as the first embodiment, and the ultrasonic receiving unit 30 disclosed in FIGS. The unit 40 includes the information processing apparatus main body 1
It is built in 00.

【0032】また、表示部50の表示画面の近傍には、
スタイラスペン1の不使用時にこのスタイラスペン1を
収容するためのペンホルダ34が設けられている。ここ
で、スタイラスペン1はコードレスのスタイラスペンと
して構成され、このスタイラスペン1の駆動電源はこの
スタイラスペン1に内蔵された二次電池が用いられてお
り、上記ペンホルダ34はこの二次電池を充電するため
のアダプタとしての機能も有している。
In the vicinity of the display screen of the display unit 50,
A pen holder 34 for accommodating the stylus pen 1 when the stylus pen 1 is not used is provided. Here, the stylus pen 1 is configured as a cordless stylus pen, a driving power source of the stylus pen 1 is a secondary battery built in the stylus pen 1, and the pen holder 34 charges the secondary battery. It also has a function as an adapter for performing.

【0033】まず、この実施の形態における2個の超音
波受信素子31a、31bの受信出力に基づき表示部5
0の表示画面上に対するスタイラスペン1による指示位
置の検出原理を説明する。
First, the display unit 5 based on the reception outputs of the two ultrasonic receiving elements 31a and 31b in this embodiment.
The principle of detecting the position indicated by the stylus pen 1 on the display screen 0 will be described.

【0034】図4は、表示部50の表示画面に対して所
定の位置関係で配設された2個の超音波受信素子31
a、31bとスタイラスペン1による指示位置の関係を
示したものである。今、この2個の超音波受信素子31
a、31bに固定された2次元座標系X−Yを考え、こ
の表示部50の表示画面の横方向の長さをWとする。
FIG. 4 shows two ultrasonic receiving elements 31 arranged in a predetermined positional relationship with respect to the display screen of the display unit 50.
3A and 3B show the relationship between the position indicated by the stylus pen 1 and 31b. Now, these two ultrasonic receiving elements 31
Considering the two-dimensional coordinate system XY fixed to a and 31b, the horizontal length of the display screen of the display unit 50 is W.

【0035】ここで、超音波受信素子31aは、この2
次元座標系X−Yの原点(0、0)に配設されており、
超音波受信素子31bは、この2次元座標系X−YのY
軸上の点(0、W)に配設されているとする。
Here, the ultrasonic receiving element 31a
It is arranged at the origin (0, 0) of the dimensional coordinate system XY,
The ultrasonic receiving element 31b is provided in the two-dimensional coordinate system XY.
It is assumed that it is arranged at a point (0, W) on the axis.

【0036】また、スタイラスペン1による指示位置
が、この2次元座標系X−Y上の点(x、y)であると
するとし、超音波受信素子31aから点(x、y)まで
の距離をa、超音波受信素子31bから点(x、y)ま
での距離をbとすると、 a2=x2+y2 …(1) b2=(W−x)2+y2 …(2) の関係が成立する。この式(1)〜(2)からx、yに
ついて解くと x=(a2−b2+W)/2W …(3) y=±SQRT[a2−{(a2−b2+W2)/2W}2]…(4) ただし、SQRT(A)はAの平方根を示す。
It is assumed that the position indicated by the stylus pen 1 is a point (x, y) on the two-dimensional coordinate system XY, and a distance from the ultrasonic receiving element 31a to the point (x, y). the a, point from the ultrasonic receiving elements 31b (x, y) and the distance to the b, a 2 = x 2 + y 2 ... (1) b 2 = a (W-x) 2 + y 2 ... (2) The relationship is established. When x and y are solved from the equations (1) and (2), x = (a 2 −b 2 + W) / 2W (3) y = ± SQRT [a 2 − {(a 2 −b 2 + W 2 )] / 2W} 2 ] (4) where SQRT (A) indicates the square root of A.

【0037】となる。ここで、Wは既知の値であるの
で、超音波受信素子31aから点(x、y)までの距離
a、超音波受信素子31bから点(x、y)までの距離
bが分かれば、2個の超音波受信素子31a、31bに
固定された2次元座標系X−Y上におけるスタイラスペ
ン1による指示位置(x、y)を求めることができる。
Is as follows. Here, since W is a known value, if the distance a from the ultrasonic receiving element 31a to the point (x, y) and the distance b from the ultrasonic receiving element 31b to the point (x, y) are known, 2 is obtained. The position (x, y) indicated by the stylus pen 1 on the two-dimensional coordinate system XY fixed to the ultrasonic receiving elements 31a and 31b can be obtained.

【0038】この実施の形態においては、超音波受信素
子31aからスタイラスペン1による指示位置(x、
y)までの距離a、超音波受信素子31bからスタイラ
スペン1による指示位置(x、y)までの距離bを、ス
タイラスペン1の先端から出力される超音波を用いて検
出する。
In this embodiment, the position indicated by the stylus pen 1 from the ultrasonic receiving element 31a (x,
The distance a to y) and the distance b from the ultrasonic receiving element 31b to the position (x, y) indicated by the stylus pen 1 are detected using the ultrasonic wave output from the tip of the stylus pen 1.

【0039】具体的には、この距離a、距離bの検出
は、スタイラスペン1の先端から出力される超音波が超
音波受信素子31a、31bで検出されるまでの時間T
a、Tbを検出することにより行われる。
More specifically, the distances a and b are detected by detecting the time T until the ultrasonic waves output from the tip of the stylus pen 1 are detected by the ultrasonic receiving elements 31a and 31b.
This is performed by detecting a and Tb.

【0040】すなわち、スタイラスペン1の先端から出
力される超音波の空間伝達速度をCとすると、上記時間
Ta、Tbを検出することにより上記距離a、距離bは a=C×Ta …(5) b=C×Tb …(6) により求めることができる。
That is, assuming that the spatial transmission speed of the ultrasonic wave output from the tip of the stylus pen 1 is C, the distances a and b can be obtained by detecting the times Ta and Tb as follows: a = C × Ta (5) B) = C × Tb (6)

【0041】このスタイラスペン1の先端から出力され
る超音波が超音波受信素子31a、31bで検出される
までの時間Ta、Tbを検出する処理は、図1に示す超
音波受信部30における受信処理部32で行われる。
The processing for detecting the time Ta and Tb until the ultrasonic wave output from the tip of the stylus pen 1 is detected by the ultrasonic receiving elements 31a and 31b is performed by the ultrasonic receiving unit 30 shown in FIG. The processing is performed by the processing unit 32.

【0042】図5は、図1に示す超音波受信部30にお
ける受信処理部32の具体的構成を示したものである。
この実施の形態では、スタイラスペン1の不使用時にこ
のスタイラスペン1を収納するペンホルダ34が設けら
れており、このペンホルダ34には、後に詳述するよう
に、スタイラスペン1の超音波発信手段から出力される
超音波の出力タイミングと受信処理部32における受信
処理との同期をとる同期回路35が設けられている。
FIG. 5 shows a specific configuration of the reception processing section 32 in the ultrasonic receiving section 30 shown in FIG.
In this embodiment, a pen holder 34 for storing the stylus pen 1 when the stylus pen 1 is not used is provided. As will be described in detail later, the pen holder 34 is provided with an ultrasonic transmission unit of the stylus pen 1. A synchronization circuit 35 is provided for synchronizing the output timing of the output ultrasonic wave with the reception processing in the reception processing unit 32.

【0043】この同期回路35は、受信処理部32に設
けられた基本クロック生成回路324から出力される基
本クロックを計数し、その計数値が一定の値になる毎に
スタイラスペン1の超音波発信手段から出力される超音
波の出力タイミングを制御する同期信号を出力するよう
に構成されている。
The synchronizing circuit 35 counts the basic clock output from the basic clock generating circuit 324 provided in the reception processing unit 32, and every time the counted value becomes a constant value, the ultrasonic transmission of the stylus pen 1 is performed. It is configured to output a synchronization signal for controlling the output timing of the ultrasonic wave output from the means.

【0044】また、スタイラスペン1には、上記基本ク
ロック生成回路324と同一の周波数の基本クロックを
生成する基本クロック生成回路(後に説明するオシレー
タ13)が設けられており、この基本クロック生成回路
は、スタイラスペン1がペンホルダ34に収納された時
に、上記同期回路35から出力される同期信号を入力し
て、上記受信処理部32に設けられた基本クロック生成
回路324との同期を確立し、スタイラスペン1をペン
ホルダ34から取り出した後は、上記同期回路35と同
様にこの受信処理部32に設けられた基本クロック生成
回路324と同期して動作する基本クロック生成回路か
ら出力される図6(a)に示すような基本クロックを計
数し、図6(b)に示すようにその計数値が一定の値に
なる毎にスタイラスペン1の超音波発信手段から出力さ
れる超音波の出力タイミングを制御するように構成され
ている。
The stylus pen 1 is provided with a basic clock generating circuit (an oscillator 13 described later) for generating a basic clock having the same frequency as the basic clock generating circuit 324. When the stylus pen 1 is stored in the pen holder 34, a synchronization signal output from the synchronization circuit 35 is input to establish synchronization with the basic clock generation circuit 324 provided in the reception processing unit 32, After the pen 1 is taken out of the pen holder 34, as shown in FIG. 6 (a) output from the basic clock generation circuit that operates in synchronization with the basic clock generation circuit 324 provided in the reception processing unit 32, similarly to the synchronization circuit 35. ) Is counted, and as shown in FIG. 6B, the styler is counted every time the counted value becomes a constant value. It is configured to control the output timing of the ultrasonic waves output from the ultrasonic wave transmission means of the pen 1.

【0045】すなわち、スタイラスペン1をペンホルダ
34に収納すると、スタイラスペン1の超音波発信手段
から出力される超音波の出力タイミングと受信処理部3
2における受信処理との同期がとられ、スタイラスペン
1の超音波発信手段から出力される超音波の出力タイミ
ングは同期回路35から受信処理部32に加えられる同
期信号のタイミングと一致することになる。
That is, when the stylus pen 1 is stored in the pen holder 34, the output timing of the ultrasonic wave output from the ultrasonic wave transmitting means of the stylus pen 1 and the reception processing unit 3
2 and the output timing of the ultrasonic wave output from the ultrasonic wave transmitting means of the stylus pen 1 coincides with the timing of the synchronization signal applied from the synchronization circuit 35 to the reception processing unit 32. .

【0046】同期回路35から受信処理部32に加えら
れる同期信号は、受信処理部32のカウンタ321、3
22のリセット端子に加えられ、カウンタ321、32
2はこの同期信号に同期してクリアされる。
The synchronizing signal applied from the synchronizing circuit 35 to the reception processing unit 32 is output from the counters 321 and 3
Counters 321, 32
2 is cleared in synchronization with this synchronization signal.

【0047】また、カウンタ321、322の計数入力
端子には基本クロック生成回路324から出力される基
本クロックが入力され、またこのカウンタ321、32
2の計数停止を制御する制御入力端子には、スタイラス
ペン1の先端から出力される超音波を受信した時に超音
波受信素子31a、31bからそれぞれ出力される受信
クロックが入力されている。
The basic clock output from the basic clock generating circuit 324 is input to the count input terminals of the counters 321 and 322.
Receiving clocks output from the ultrasonic receiving elements 31a and 31b when an ultrasonic wave output from the tip of the stylus pen 1 is received are input to a control input terminal for controlling the stop of counting of the stylus pen 2.

【0048】すなわち、カウンタ321、322は、ス
タイラスペン1の先端から超音波が出力されるタイミン
グで同時にリセットされ、それぞれ超音波受信素子31
a、31bから受信クロックが入力されるまで基本クロ
ック生成回路324から出力される基本クロックを計数
し、その結果、カウンタ321、322の計数値は、ス
タイラスペン1の先端から出力される超音波が超音波受
信素子31a、31bで検出するまでの時間Ta、Tb
に対応するものになる。
That is, the counters 321 and 322 are simultaneously reset at the timing when the ultrasonic wave is output from the tip of the stylus pen 1, and the respective ultrasonic receiving elements 31
The basic clock output from the basic clock generation circuit 324 is counted until the reception clock is input from the a and 31b. As a result, the count values of the counters 321 and 322 are determined by the ultrasonic wave output from the tip of the stylus pen 1. Times Ta and Tb until detection by ultrasonic receiving elements 31a and 31b
It corresponds to.

【0049】図7は、このカウンタ321、322によ
る時間Ta、Tbの検出動作をタイミングチャートで示
したものである。すなわち、スタイラスペン1の図示し
ない基本クロック生成回路は図7(a)に示す基本クロ
ックを生成し、図7(b)に示す同期信号の立上がりに
同期してスタイラスペン1の先端から超音波を出力する
ための図7(c)に示す送信クロックを発生し、この送
信クロックに同期してスタイラスペン1の超音波発信手
段を駆動するための図7(d)に示す超音波駆動信号を
発生する。この超音波駆動信号によりスタイラスペン1
の超音波発信手段が駆動され、スタイラスペン1の先端
からは送信クロックが生じている間だけ超音波が出力さ
れる。
FIG. 7 is a timing chart showing the operation of detecting the times Ta and Tb by the counters 321 and 322. That is, a basic clock generation circuit (not shown) of the stylus pen 1 generates a basic clock shown in FIG. 7A, and generates an ultrasonic wave from the tip of the stylus pen 1 in synchronization with the rise of the synchronization signal shown in FIG. 7B. A transmission clock shown in FIG. 7C for output is generated, and an ultrasonic drive signal shown in FIG. 7D for driving the ultrasonic transmission means of the stylus pen 1 is generated in synchronization with the transmission clock. I do. The stylus pen 1 is driven by this ultrasonic drive signal.
Is transmitted, and the ultrasonic wave is output from the tip of the stylus pen 1 only while the transmission clock is generated.

【0050】このスタイラスペン1の先端から出力され
た超音波は超音波受信素子31a、31bで受信され、
超音波受信素子31a、31bからはこの超音波の受信
に対応して図7(e)に示すような受信クロックが出力
される。
The ultrasonic waves output from the tip of the stylus pen 1 are received by the ultrasonic receiving elements 31a and 31b.
A reception clock as shown in FIG. 7E is output from the ultrasonic receiving elements 31a and 31b in response to the reception of the ultrasonic waves.

【0051】そこで、カウンタ321、322では、図
7(b)に示す同期信号の立上がりタイミングから図7
(e)に示す受信クロックの立上がりタイミングまでの
時間T、すなわち時間Ta、Tbを図7(a)に示す基
本クロックを計数することにより求めることができる。
Therefore, the counters 321 and 322 use the rising timing of the synchronizing signal shown in FIG.
The time T up to the rising timing of the reception clock shown in (e), that is, the times Ta and Tb can be obtained by counting the basic clock shown in FIG.

【0052】このカウンタ321、322で計数された
スタイラスペン1の先端から出力される超音波が超音波
受信素子31a、31bで検出するまでの時間Ta、T
bは、受信時間保持回路325、326でそれぞれ保持
され、図1に示した通信部33を介して演算処理部40
に伝送される。
Times Ta and T until the ultrasonic waves output from the tip of the stylus pen 1 counted by the counters 321 and 322 are detected by the ultrasonic receiving elements 31a and 31b.
b is held in the reception time holding circuits 325 and 326, respectively, and is processed by the arithmetic processing unit 40 via the communication unit 33 shown in FIG.
Is transmitted to

【0053】演算処理部40は、通信部33を介して伝
送される上記時間Ta、Tbを受取り、この時間Ta、
Tbに基づきスタイラスペン1により表示部50の画面
上で指示された指示位置を演算する。
The arithmetic processing unit 40 receives the times Ta and Tb transmitted via the communication unit 33, and receives the times Ta and Tb.
The designated position designated on the screen of the display unit 50 by the stylus pen 1 is calculated based on Tb.

【0054】この演算においては、まず、前述した式
(5)〜(6)に基づき、スタイラスペン1から超音波
受信素子31a、31bまでの距離a、bを算出する。
そして、この算出した距離a、bおよび前述した式
(3)〜(4)に基づき、超音波受信素子31a、31
bに固定された2次元座標系X−Y上におけるスタイラ
スペン1による指示位置(x、y)を算出する。そし
て、この算出したスタイラスペン1による指示位置
(x、y)に基づき表示部50における表示制御を行
う。
In this calculation, first, the distances a and b from the stylus pen 1 to the ultrasonic receiving elements 31a and 31b are calculated based on the above-mentioned equations (5) and (6).
Then, based on the calculated distances a and b and the above equations (3) to (4), the ultrasonic receiving elements 31a and 31
The position (x, y) indicated by the stylus pen 1 on the two-dimensional coordinate system XY fixed to b is calculated. Then, display control on the display unit 50 is performed based on the calculated position (x, y) indicated by the stylus pen 1.

【0055】次に、図1に示したスタイラスペン1、超
音波受信部30及び演算処理部40の具体的詳細構成に
ついて説明する。
Next, a specific detailed configuration of the stylus pen 1, the ultrasonic receiving unit 30, and the arithmetic processing unit 40 shown in FIG. 1 will be described.

【0056】この実施の形態に係わる装置で用いるスタ
イラスペン1の外観構造は例えば図8に示す如くの形態
から成る。このスタイラスペン1は、内部に超音波送信
手段を有するとともに、第1ボタン14a,第2ボタン
14b,第3ボタン14cの3つのボタンを有してい
る。ここで、第1ボタン14aは、例えばこのスタイラ
スペン1を用いて描画を行う際に操作されるものであ
る。また、第2ボタン14c、第3ボタンにも、例え
ば、マルチモード機能における表示モードの設定等、当
該スタイラスペン1を用いて実行し得る種々の機能との
対応付けがなされており、それぞれ対応する機能を実行
する際に操作される。
The external structure of the stylus pen 1 used in the apparatus according to this embodiment has, for example, a form as shown in FIG. The stylus pen 1 has an ultrasonic transmission unit inside and has three buttons, a first button 14a, a second button 14b, and a third button 14c. Here, the first button 14a is operated when drawing is performed using the stylus pen 1, for example. The second button 14c and the third button are also associated with various functions that can be executed using the stylus pen 1, such as setting of a display mode in the multi-mode function. Operated when executing a function.

【0057】これにより、本実施の形態においては、例
えば、スタイラスペン1に設けられた第1ボタン14a
の操作状態がオン状態に制御されている時には、このス
タイラスペン1に描画ペンとしての機能を与え、このス
タイラスペン1に設けられた第2ボタン14bの操作状
態がオン状態に制御されている時には、このスタイラス
ペン1にイレーサ、すなわち消しゴムとしての機能を与
える等の運用が可能となる。
Thus, in the present embodiment, for example, the first button 14a provided on the stylus pen 1
When the operation state of the stylus pen 1 is controlled to the ON state, the stylus pen 1 is given a function as a drawing pen. When the operation state of the second button 14b provided to the stylus pen 1 is controlled to the ON state, It is possible to operate the stylus pen 1 such as giving it a function as an eraser, that is, an eraser.

【0058】図9は、このスタイラスペン1の内部回路
構成を示したものである。同図からも分かるように、こ
のスタイラスペン1は、該スタイラスペン1からの超音
波の送信タイミングを制御する送信タイミング制御部1
1、オペアンプ16を有し送信タイミング制御部11か
ら出力された超音波送出器駆動信号を増幅するアンプ部
15、超音波送出器18を有しアンプ部15から出力さ
れる超音波送出器駆動信号により超音波を送出する送出
部17を具備している。
FIG. 9 shows an internal circuit configuration of the stylus pen 1. As can be seen from the figure, this stylus pen 1 is a transmission timing control unit 1 that controls the transmission timing of ultrasonic waves from the stylus pen 1.
1. An amplifier 15 having an operational amplifier 16 for amplifying the ultrasonic transmitter driving signal output from the transmission timing controller 11, and an ultrasonic transmitter driving signal output from the amplifier 15 having an ultrasonic transmitter 18 And a transmitting unit 17 for transmitting ultrasonic waves.

【0059】送信タイミング制御部11には、更に、図
8に示した第1ボタン14a,第2ボタン14b,第3
ボタン14cから成るボタン14の出力及び基本クロッ
クを生成するオシレータ(基本クロック生成部)13か
らの基本クロックに応じてこのスタイラスペン1からの
超音波送信タイミング制御の状態遷移を制御するシーケ
ンサ12が設けられている。
The transmission timing controller 11 further includes a first button 14a, a second button 14b, and a third button 14b shown in FIG.
A sequencer 12 is provided for controlling the state transition of the ultrasonic transmission timing control from the stylus pen 1 in accordance with the output of the button 14 composed of the button 14c and the basic clock from the oscillator (basic clock generator) 13 for generating the basic clock. Have been.

【0060】図10は、図1に示した超音波受信部30
及び演算処理部40の具体的構成を示したものである。
同図において、超音波受信部30は、受信処理部32、
通信部33から構成される。
FIG. 10 shows the ultrasonic receiving unit 30 shown in FIG.
2 shows a specific configuration of the arithmetic processing unit 40.
In the figure, an ultrasonic receiving unit 30 includes a reception processing unit 32,
The communication unit 33 is configured.

【0061】ここで、超音波受信部30は図1に示した
超音波受信素子31a、31bから構成される受信セン
サ部31からの超音波受信出力を入力処理する。受信処
理部32は、アンプ部60、受信タイミング制御部70
から成り、アンプ部60にはオペアンプ61が設けら
れ、受信タイミング制御部70にはカウンタ、レジスタ
71、シーケンサ72、オシレータ73、SCC(シリ
アル通信制御部)初期化部74が設けられている。
Here, the ultrasonic receiving section 30 performs an input process on the ultrasonic receiving output from the receiving sensor section 31 composed of the ultrasonic receiving elements 31a and 31b shown in FIG. The reception processing unit 32 includes an amplifier unit 60, a reception timing control unit 70
The amplifier section 60 is provided with an operational amplifier 61, and the reception timing control section 70 is provided with a counter, a register 71, a sequencer 72, an oscillator 73, and an SCC (serial communication control section) initialization section 74.

【0062】ここで、カウンタ、レジスタ71は、図5
に示したカウンタ321、322、及び受信時間保持回
路325、326に対応し、オシレータ73は基本クロ
ックを生成する図5に示した基本クロック生成回路32
4に対応する。
Here, the counter and the register 71 are shown in FIG.
The oscillator 73 corresponds to the counters 321 and 322 and the reception time holding circuits 325 and 326 shown in FIG. 5, and generates the basic clock.
Corresponds to 4.

【0063】また、シーケンサ72は、オシレータ73
から出力される基本クロックに基づきこの受信タイミン
グ制御部70の受信タイミング制御の遷移状態を制御す
るものである。このシーケンサ72は、図5に示したペ
ンホルダ34の同期回路35からの同期信号(リセット
信号)によりリセットされ、受信タイミング制御部70
における受信タイミング制御の遷移状態を制御する。ま
た、通信部33には、SCC(シリアル通信制御部)3
31及びRS232Cインタフェースを駆動するための
232Cドライバ332が設けられている。
The sequencer 72 includes an oscillator 73
The transition state of the reception timing control of the reception timing control unit 70 is controlled based on the basic clock output from. The sequencer 72 is reset by a synchronization signal (reset signal) from the synchronization circuit 35 of the pen holder 34 shown in FIG.
The transition state of the reception timing control is controlled. The communication unit 33 includes an SCC (serial communication control unit) 3
A 232C driver 332 for driving the RS232C 31 and the RS232C interface is provided.

【0064】また、図10において、演算処理部40
は、所定のアプリケーションが搭載され、スタイラスペ
ン1の指示位置に対応した表示を制御するウインドウ処
理部やマウスドライバ等を有し、RS232Cインタフ
ェースを介して超音波受信部30の通信部33に接続さ
れるパーソナルコンピュータから構成される。
In FIG. 10, the arithmetic processing unit 40
Is equipped with a predetermined application, has a window processing unit and a mouse driver for controlling display corresponding to the position indicated by the stylus pen 1, and is connected to the communication unit 33 of the ultrasonic receiving unit 30 via the RS232C interface. It consists of a personal computer.

【0065】ところで、本実施の形態に係わる装置で
は、複数のスタイラスペンを同時使用可能なマルチペン
機能もサポートしており、このマルチペン機能を選択す
るか否か及び同時に使用するスタイラスペンの数につい
ては図示しないディップスイッチにより切換え可能に構
成されている。
The apparatus according to the present embodiment also supports a multi-pen function that allows simultaneous use of a plurality of stylus pens. Whether or not to select the multi-pen function and the number of stylus pens to be used simultaneously are determined. It can be switched by a dip switch (not shown).

【0066】図11は、本実施の形態の構成において、
マルチペン機能が選択された場合におけるPenNo=
#0のスタイラスペンおよびPenNo=#1のスタイ
ラスペンの超音波送信タイミング制御をタイミングチャ
ートで示したものである。
FIG. 11 shows the configuration of this embodiment.
PenNo when the multi-pen function is selected
9 is a timing chart showing ultrasonic wave transmission timing control of the stylus pen of # 0 and the stylus pen of PenNo = # 1.

【0067】この例において、PenNo=#0のスタ
イラスペン及びPenNo=#1のスタイラスペンはそ
れぞれ4回の超音波送信タイミング(◇数字1〜4で示
す。以下、フレーム#1〜#4という)を1単位として
交互に超音波を送出する。
In this example, the stylus pen with PenNo = # 0 and the stylus pen with PenNo = # 1 each have four ultrasonic transmission timings (shown by $ numbers 1-4, hereinafter referred to as frames # 1- # 4). Are alternately transmitted as a unit.

【0068】すなわち、図11に示すように、PenN
o=0のスタイラスペン、すなわちスタイラスペンPe
n#0は、4回の超音波送信タイミングを1ブロックと
して超音波を送出する。ここで、各超音波送信タイミン
グにおける超音波送出期間はTsendであり、その超
音波送出間隔はTwaitである。そしてこの4回の超
音波送信タイミングの1回目の超音波送信タイミングに
おいては、このスタイラスペンPen#0の位置に対応
して表示部50に表示されるカーソルを追従移動制御す
るために常時超音波を送出する。また、2回目の超音波
送信タイミングにおいては、このスタイラスペンPen
#0で第1ボタン14aが押された時のみ超音波を送出
する。また、3回目の超音波送信タイミングにおいて
は、このスタイラスペンPen#0で第2ボタン14b
が押された時のみ超音波を送出する。また、4回目の超
音波送信タイミングにおいては、このスタイラスペンP
en#0で第3ボタン14cが押された時のみ超音波を
送出する。
That is, as shown in FIG.
stylus pen with o = 0, ie, stylus pen Pe
n # 0 transmits ultrasonic waves with four ultrasonic transmission timings as one block. Here, the ultrasonic transmission period at each ultrasonic transmission timing is Tsend, and the ultrasonic transmission interval is Twwait. At the first ultrasonic transmission timing of the four ultrasonic transmission timings, the ultrasonic wave is constantly controlled to follow the cursor displayed on the display unit 50 in accordance with the position of the stylus pen Pen # 0. Is sent. At the second ultrasonic transmission timing, the stylus pen Pen
The ultrasonic wave is transmitted only when the first button 14a is pressed in # 0. At the third ultrasonic transmission timing, the stylus pen Pen # 0 is used for the second button 14b.
Transmits ultrasonic waves only when is pressed. At the fourth ultrasonic transmission timing, the stylus pen P
Ultrasonic waves are transmitted only when the third button 14c is pressed at en # 0.

【0069】同様に、PenNo=1のスタイラスペ
ン、すなわちスタイラスペンPen#1においても、4
回の超音波送信タイミングを1ブロックとして超音波を
送出する。すなわち、この4回の超音波送信タイミング
の1回目の超音波送信タイミングにおいてはこのスタイ
ラスペンPen#1の位置に対応して表示部50に表示
されるカーソルを追従移動制御するために常時超音波を
送出する。また、2回目の超音波送信タイミングにおい
ては、このスタイラスペンPen#1で第1ボタン14
aが押された時のみ超音波を送出する。また、3回目の
超音波送信タイミングにおいては、このスタイラスペン
Pen#1で第2ボタン14bが押された時のみ超音波
を送出する。また、4回目の超音波送信タイミングにお
いては、このスタイラスペンPen#1で第3ボタン1
4cが押された時のみ超音波を送出する。
Similarly, in the stylus pen with PenNo = 1, that is, in the stylus pen Pen # 1, 4
Ultrasonic waves are transmitted with one ultrasonic transmission timing as one block. In other words, in the first ultrasonic transmission timing of the four ultrasonic transmission timings, the ultrasonic wave is constantly controlled to follow the cursor displayed on the display unit 50 in correspondence with the position of the stylus pen Pen # 1. Is sent. At the second ultrasonic transmission timing, the first button 14 is pressed with the stylus pen Pen # 1.
The ultrasonic wave is transmitted only when a is pressed. At the third ultrasonic transmission timing, ultrasonic waves are transmitted only when the second button 14b is pressed with the stylus pen Pen # 1. At the fourth ultrasonic transmission timing, the third button 1 is pressed by the stylus pen Pen # 1.
The ultrasonic wave is transmitted only when 4c is pressed.

【0070】なお、各超音波送信タイミングで発生され
る超音波駆動信号(超音波駆動クロック)は、例えばF
Hzの信号であり、超音波駆動クロックは図9に示した
アンプ部15を介して送出部17に加えられ、送出部1
7からは、このFHzの超音波が送出される。
The ultrasonic drive signal (ultrasonic drive clock) generated at each ultrasonic transmission timing is, for example, F
Hz signal, and the ultrasonic drive clock is applied to the transmission unit 17 via the amplifier unit 15 shown in FIG.
7 transmits this FHz ultrasonic wave.

【0071】なお、図11では、マルチペン機能が選択
された場合における超音波送信タイミングついて説明し
たが、スタイラスペンがPenNO=0の一本であり、
マルチペン機能が選択されていない場合は、同図に示し
たスタイラスペンPen#0による超音波送信タイミン
グ制御のみが、このPenNO=0のスタイラスペンが
図5に示すペンホルダ34に収納され、このペンホルダ
34の同期回路35から同期信号を受け取るまで繰り返
されることになる。また、マルチペン機能が選択され、
同時に使用するスタイラスペンの数が3本以上の場合
は、それぞれのスタイラスペンがそれぞれ4回の超音波
送信タイミングを1単位として順次超音波を送出するこ
とになる。
In FIG. 11, the ultrasonic transmission timing when the multi-pen function is selected has been described. However, the stylus pen is one of PenNO = 0,
When the multi-pen function is not selected, only the ultrasonic transmission timing control by the stylus pen Pen # 0 shown in FIG. 7 is stored in the pen holder 34 shown in FIG. Is repeated until a synchronization signal is received from the synchronization circuit 35 of FIG. Also, the multi-pen function is selected,
When the number of stylus pens used simultaneously is three or more, each stylus pen sequentially transmits ultrasonic waves with four ultrasonic transmission timings as one unit.

【0072】更に、上記の例ではスタイラスペンPen
#0,Pen#1における超音波送信タイミングを4回
と規定したが、この超音波送信タイミングの回数は、こ
れらスタイラスペンPen#0,Pen#1に設けられ
るボタン14の数や運用条件等に応じて任意に設定でき
る。また、上記の例では、スタイラスペンPen#0,
Pen#1の例えば描画時に操作する第1ボタン14a
の押下に対して、2回目の超音波送信タイミングにおい
てのみ当該第1ボタン14aが押されたことを示す超音
波を発生するようにしているが、当該第1ボタン14a
の押下時、上記2回目の超音波送信タイミングと例えば
5回目の超音波送信タイミングとにおいて当該第1ボタ
ン14aが押されたことを示す超音波を発生するように
構成することもできる。この場合には、上記第1ボタン
14aの描画に係わる指示位置の検出密度(サンプリン
グ周期)を高くでき、更に高精度の指示位置検出が可能
となる。
Further, in the above example, the stylus pen Pen
Although the ultrasonic transmission timing in # 0 and Pen # 1 is defined as four times, the number of ultrasonic transmission timings depends on the number of buttons 14 provided on the stylus pens Pen # 0 and Pen # 1, operating conditions, and the like. It can be set as desired. In the above example, the stylus pen Pen # 0,
First button 14a operated at the time of drawing of Pen # 1, for example
When the first button 14a is pressed, an ultrasonic wave indicating that the first button 14a is pressed is generated only at the second ultrasonic transmission timing.
When the button is pressed, an ultrasonic wave indicating that the first button 14a has been pressed may be generated at the second ultrasonic transmission timing and, for example, at the fifth ultrasonic transmission timing. In this case, the detection density (sampling cycle) of the designated position related to the drawing of the first button 14a can be increased, and the designated position can be detected with higher accuracy.

【0073】図11に示したスタイラスペンPen#
0,Pen#1側の超音波送信タイミングに対し、超音
波受信部30の受信タイミング制御部70におけるシー
ケンサ72では、上記超音波送信タイミング(各フレー
ム#1〜#4)に同期して超音波受信素子31a,31
bで受信した受信信号の処理を行い、演算処理部40で
は例えば上述したPen#0とPen#1の2本のスタ
イラスペンの位置をそれぞれ算出する。
The stylus pen Pen # shown in FIG.
The sequencer 72 in the reception timing control unit 70 of the ultrasonic receiving unit 30 synchronizes the ultrasonic transmission timing on the 0, Pen # 1 side with the ultrasonic transmission timing (the respective frames # 1 to # 4). Receiving elements 31a, 31
The received signal received in step b is processed, and the arithmetic processing unit 40 calculates the positions of the two stylus pens Pen # 0 and Pen # 1 described above, for example.

【0074】ここで、上記各フレーム#1〜#4は、前
述の如くに同期化の図られた超音波送信側(スタイラス
ペンPen#0及びPen#1)と超音波受信側(超音
波受信部30)とで同一の意味付けがなされている。こ
れにより、超音波受信部30のシーケンサ72では、フ
レーム#1での受信信号に応じてスタイラスペンPen
#0及びPen#1毎における超音波受信素子31a,
31bとの間の距離を算出し得ると同時に、フレーム#
2〜#4での受信信号に応じてこれら各ペンPen#0
及びPen#1における第1,第2,第3の各ボタン1
4a,14b,14cの押下状況の認識が行える。ここ
で算出された距離及び認識されたボタン押下状況は、当
該受信タイミング制御部70から通信部33を通じて演
算処理部40へと送信される。
Here, the frames # 1 to # 4 are synchronized with the ultrasonic transmitting side (stylus pens Pen # 0 and Pen # 1) and the ultrasonic receiving side (ultrasonic reception) as described above. Section 30) has the same meaning. Accordingly, the sequencer 72 of the ultrasonic receiving unit 30 responds to the received signal in the frame # 1 by using the stylus pen Pen.
The ultrasonic receiving element 31a for each of # 0 and Pen # 1,
31b and the frame #
Each of these pens Pen # 0 according to the received signals at # 2 to # 4
And first, second, and third buttons 1 in Pen # 1 and Pen # 1
It is possible to recognize the pressing state of 4a, 14b, 14c. The calculated distance and the recognized button pressing state are transmitted from the reception timing control unit 70 to the arithmetic processing unit 40 through the communication unit 33.

【0075】図12は、受信タイミング制御部70から
演算処理部40に送信されるデータの構造の一例を示す
図である。このデータは3バイトから構成され、第1バ
イト〔同図(a)〕はスタイラスペン1に実装された各
ボタン14の押下状態を示している。第2バイト〔同図
(b)〕は、超音波受信部30における超音波受信素子
31aからスタイラスペン1までの距離すなわち図4に
おける距離aを示す値である。第3バイト〔同図
(c)〕は、超音波受信部30における超音波受信素子
31bからスタイラスペン1までの距離すなわち図4に
おける距離bを示す値である。
FIG. 12 is a diagram showing an example of the structure of data transmitted from the reception timing control unit 70 to the arithmetic processing unit 40. This data is composed of three bytes, and the first byte (FIG. 3A) shows the pressed state of each button 14 mounted on the stylus pen 1. The second byte [(b) in the figure] is a value indicating the distance from the ultrasonic receiving element 31a in the ultrasonic receiving unit 30 to the stylus pen 1, that is, the distance a in FIG. The third byte [(c) in the figure] is a value indicating the distance from the ultrasonic receiving element 31b in the ultrasonic receiving unit 30 to the stylus pen 1, that is, the distance b in FIG.

【0076】第2,3バイトの値は、図5における基本
クロック生成回路324にて作られた基本クロックが、
スタイラスペン1から超音波が送出され、超音波受信素
子31a,31bにてそれぞれ受信されるまでカウンタ
321,322でカウントされた数をそれぞれ示してい
る。このカウント値を利用して、演算処理部40にて、
例えば上記基本クロックが1MHzであるならば、1ク
ロック時間は1usecであり第2,3バイトの1bit が
超音波が1usec 間で空気中を伝播する距離(0.344m
m)であることを利用して、各超音波受信素子31a,
31bとスタイラスペン1との距離を算出する。更に、
この算出された各超音波受信素子31a,31bとスタ
イラスペン1の距離を用いて、入力面(図4参照)上に
設定された座標軸におけるスタイラスペン1の座標を算
出する。この算出方法は上述した通りである。
The values of the second and third bytes are obtained by converting the basic clock generated by the basic clock generation circuit 324 in FIG.
The numbers counted by the counters 321 and 322 until the ultrasonic waves are transmitted from the stylus pen 1 and received by the ultrasonic receiving elements 31a and 31b, respectively, are shown. Using this count value, the arithmetic processing unit 40
For example, if the basic clock is 1 MHz, one clock time is 1 μsec, and one bit of the second and third bytes is a distance (0.344 m) at which the ultrasonic wave propagates in the air within 1 μsec.
m), each ultrasonic receiving element 31a,
The distance between the stylus pen 1b and the stylus pen 1 is calculated. Furthermore,
Using the calculated distances between the ultrasonic receiving elements 31a and 31b and the stylus pen 1, the coordinates of the stylus pen 1 on the coordinate axes set on the input surface (see FIG. 4) are calculated. This calculation method is as described above.

【0077】ところで、この演算処理部40での位置座
標の算出精度は、前段の受信タイミング制御部70にお
ける距離計測精度に依存する。受信タイミング制御部7
0で正確な距離計測を行うためには、超音波受信素子3
1a,31bからの受信信号を確実に受信処理する必要
があり、このための対策として、通常は、上記超音波受
信素子31a,31bからの受信信号をアンプ部60で
所定レベルに増幅して受信タイミング制御部70のシー
ケンサ72に入力する方法がとられる。
Incidentally, the calculation accuracy of the position coordinates in the arithmetic processing unit 40 depends on the distance measurement accuracy in the reception timing control unit 70 in the preceding stage. Receive timing control unit 7
In order to perform accurate distance measurement at zero, the ultrasonic receiving element 3
As a countermeasure against this, it is usually necessary to amplify the reception signals from the ultrasonic receiving elements 31a and 31b to a predetermined level by the amplifier unit 60 and receive the signals. A method of inputting to the sequencer 72 of the timing control unit 70 is adopted.

【0078】次に、このアンプ部60における受信信号
の増幅処理について説明する。図13は、本実施の形態
に係わる装置の超音波受信部30におけるアンプ部60
の詳細回路図を示したものである。このアンプ部60で
は、超音波受信素子31a,31bの受信信号(受信ア
ナログ信号)を1段目のオペアンプ601で100倍に
増幅し、2段目のオペアンプ602で更に100倍に増
幅している。このオペアンプ構成は一般にインスツルメ
ンテーションアンプとして知られており、センサ出力等
の微小信号の増幅に用いられる回路である。
Next, the process of amplifying the received signal in the amplifier section 60 will be described. FIG. 13 shows an amplifier unit 60 in the ultrasonic receiving unit 30 of the device according to the present embodiment.
FIG. 3 shows a detailed circuit diagram of FIG. In the amplifier section 60, the received signals (received analog signals) of the ultrasonic receiving elements 31a and 31b are amplified 100 times by the first-stage operational amplifier 601 and further amplified 100-times by the second operational amplifier 602. . This operational amplifier configuration is generally known as an instrumentation amplifier, and is a circuit used for amplifying a small signal such as a sensor output.

【0079】次に、このアンプ部60では、スレッショ
ルド電圧を1Vに設定された3段目のオペアンプ(比較
器)603において、上記2段目のオペアンプ602で
増幅された受信信号(Vout )と上記スレッショルド電
圧とを比較し、このスレッショルド電圧よりも上記受信
信号の値が高ければ5Vに、また低ければ0Vに相当す
る受信デジタル信号を生成して出力する。
Next, in the amplifier section 60, in the third-stage operational amplifier (comparator) 603 whose threshold voltage is set to 1 V, the reception signal (Vout) amplified by the second-stage operational amplifier 602 and A threshold voltage is compared, and if the value of the received signal is higher than the threshold voltage, a received digital signal corresponding to 5 V is generated, and if the value is lower than the threshold voltage, a received digital signal corresponding to 0 V is generated and output.

【0080】上記増幅処理において、超音波受信素子3
1a,31bの受信信号(受信アナログ信号)は数mV
程度の微小アナログ信号であるため、図13に示す回路
のノイズ対策、電源パターンについての実装については
特に注意を必要とする。これは、周囲のデジタル信号が
生成するノイズ等がこの回路の中に入り込むと正常な動
作は期待できないからである。
In the above amplification process, the ultrasonic receiving element 3
The reception signals (reception analog signals) of 1a and 31b are several mV.
Since the analog signal is very small, it is necessary to pay particular attention to measures against noise in the circuit shown in FIG. This is because normal operation cannot be expected if noise or the like generated by surrounding digital signals enters this circuit.

【0081】図14は、上記受信アナログ信号を100
倍に増幅した信号、すなわち図13における信号1の波
形の一例を示す図である。このように、本装置で扱われ
る受信アナログ信号は、100倍に増幅した場合でも、
その先頭波が200mV程度のレベルにしか増幅されな
い。すなわち、この場合における受信アナログ信号の先
頭波は2mV程度のレベルしかない。こうした微小レベ
ルの信号はデジタル波形に増幅することが非常に困難で
あるが、仮に、この微小レベルの信号(受信信号の先頭
波)を、図15に示すように、数百mV程度までに増幅
することができれば、図7(e)に示すようなデジタル
波形に増幅することは容易である。
FIG. 14 shows the received analog signal as 100
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a waveform of a signal amplified twice, that is, a signal 1 in FIG. 13. Thus, even if the received analog signal handled by this device is amplified 100 times,
The leading wave is amplified only to a level of about 200 mV. That is, the leading wave of the received analog signal in this case has a level of only about 2 mV. It is very difficult to amplify such a minute level signal into a digital waveform. However, as shown in FIG. 15, this minute level signal (the leading wave of the received signal) is amplified to about several hundred mV. If it can be done, it is easy to amplify it into a digital waveform as shown in FIG.

【0082】しかしながら、本装置においては、受信ア
ナログ信号における先頭波形がアンプ部60の増幅能力
が原因で増幅できない場合が少なくない。その理由は、
先に図14を参照して説明したように、受信アナログ信
号の先頭波の電圧レベルが微小であると共に、それが故
に当該先頭波が立ち上がってGNDレベルに戻るまでの
時間も他の波形に比べ極端に少ないからである。
However, in the present apparatus, there are many cases where the leading waveform of the received analog signal cannot be amplified due to the amplifying ability of the amplifier unit 60. The reason is,
As described earlier with reference to FIG. 14, the voltage level of the leading wave of the received analog signal is very small, and therefore, the time required for the leading wave to rise and return to the GND level is shorter than that of other waveforms. Because it is extremely small.

【0083】発明者の行った実験によると、受信アナロ
グ信号における各波形レベル(図14参照)は各受信波
形おきにほぼ2倍の倍率で高くなる。それにより、先頭
波の次の波形は100%の確率でオペアンプ601で増
幅可能であり、取りこぼすことはない。また、同じく発
明者の実験によって、先頭波を取りこぼす確率は1/2
0以下程度であることが分かっている。この実験は汎用
的に用いられている高精度オペアンプを用いた場合であ
る。なお、この実験結果は、図13におけるアンプ部6
0の1段目のオペアンプ601の増幅率を10倍、2段
目のオペアンプ602の増幅率を200倍とした場合の
例である。
According to an experiment performed by the inventor, each waveform level (see FIG. 14) of the received analog signal is increased by approximately twice the magnification for each received waveform. As a result, the waveform following the leading wave can be amplified by the operational amplifier 601 with a probability of 100%, and is not dropped. Also, by the experiment of the inventor, the probability of dropping the leading wave is 1/2.
It is known that it is about 0 or less. This experiment is for the case of using a general-purpose high-precision operational amplifier. The result of this experiment is shown in FIG.
This is an example in which the amplification factor of the first-stage operational amplifier 601 is set to 10 times and the amplification factor of the second-stage operational amplifier 602 is set to 200 times.

【0084】このように、本装置では、通常の状態(後
述する補正処理を講じない状態)において、スタイラス
ペン1から送出された超音波をサンプリングし、その超
音波の送信手段と超音波受信素子31a,31bとの間
の距離を計測し、該計測距離を用いてスタイラスペン1
の位置座標を算出して当該位置座標を上位ソフトウェア
に引き渡す場合、20回に1回以下の確率で誤ったスタ
イラスペン位置を認識してしまうことになる。
As described above, in the present apparatus, the ultrasonic wave transmitted from the stylus pen 1 is sampled in a normal state (a state in which correction processing described later is not performed), and the ultrasonic wave transmitting means and the ultrasonic wave receiving element are sampled. The distance between the stylus pen 1a and the stylus pen 31 is measured using the measured distance.
When the position coordinates are calculated and the position coordinates are transferred to the host software, an incorrect stylus pen position is recognized with a probability of not more than once every 20 times.

【0085】図2に示すような手書き入力装置として、
本装置のような超音波位置検出機構を利用する場合、上
述したスタイラスペン位置の誤認識によって、同図のD
isplay装置に対してスタイラスペン1を用いて入力操作
を行った際にいわゆる手ぶれのような現象が生じる。例
えばスタイラスペン1を移動させ、カーソルを追従させ
ている場合はカーソルがぶるぶると震え、またスタイラ
スペン1にて描画入力を行っている場合には描画ライン
が波打つような現象が生じることになる。
As a handwriting input device as shown in FIG.
When an ultrasonic position detection mechanism such as the present device is used, the above-described misrecognition of the stylus pen position causes the D in FIG.
When an input operation is performed on the isplay device using the stylus pen 1, a phenomenon such as a so-called camera shake occurs. For example, when the stylus pen 1 is moved and the cursor is followed, the cursor shakes when the cursor shakes, and when drawing input is performed with the stylus pen 1, a phenomenon occurs in which a drawing line is wavy.

【0086】これら現象の発生メカニズムについて、図
16から図19を参照してより詳しく述べる。本実施の
形態に係わる装置では、図16に示される入力面の上端
に2つの超音波送受信器1,2(超音波受信素子31
a,31bに相当する)が設けられ、スタイラスペン1
から送出された超音波を上記超音波送受信器1,2で受
信し、スタイラスペン1の位置座標を特定する。この
時、入力面に対してX,Y軸が同図に示すように定義さ
れ、既に説明したような方法で、スタイラスペン1の指
示位置に対応するX軸上及びY軸上の座標XL及びYLを
算出する。
The mechanism of occurrence of these phenomena will be described in more detail with reference to FIGS. In the apparatus according to the present embodiment, two ultrasonic transceivers 1 and 2 (the ultrasonic receiving elements 31) are provided at the upper end of the input surface shown in FIG.
a, 31b), and the stylus pen 1
The ultrasonic transceivers 1 and 2 receive the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transceivers 1 and 2 and specify the position coordinates of the stylus pen 1. At this time, the X and Y axes are defined as shown in the figure with respect to the input surface, and the coordinates XL and X on the X axis and the Y axis corresponding to the designated position of the stylus pen 1 are determined in the manner described above. Calculate YL.

【0087】次に、図17において、超音波受信器2で
スタイラスペン1の距離を計測した時、正しく先頭波を
受信することができれば、図中の距離Lを計測可能であ
るが、先頭波を取りこぼした際には、距離L+aを計測
してしまう。この距離aは、上述のように、超音波の1
波長分の距離に相当するが、例えば通常使用される40
KHzの超音波では8.6mmであり、手書き入力装置として
は多くの場合その計測誤差が問題になることは容易に予
測できる。
Next, in FIG. 17, when the ultrasonic receiver 2 measures the distance of the stylus pen 1, if the leading wave can be received correctly, the distance L in the figure can be measured. In the case where is missed, the distance L + a is measured. This distance a is, as described above, one of the ultrasonic waves.
This corresponds to a distance corresponding to the wavelength, for example, 40 which is usually used.
It is 8.6 mm for the KHz ultrasonic wave, and it can be easily predicted that the measurement error becomes a problem in many cases as a handwriting input device.

【0088】更に、図18では超音波受信器1とスタイ
ラスペン1の距離計測の様子を示しており、図17にお
ける超音波受信器2に対する時と同様に先頭波形を取り
こぼした際の距離計測ミスの問題が発生する。
FIG. 18 shows how the distance between the ultrasonic receiver 1 and the stylus pen 1 is measured. As in the case of the ultrasonic receiver 2 in FIG. 17, a distance measurement error occurs when the leading waveform is missed. Problems occur.

【0089】この結果、図19に示すように、本来なら
ばスタイラスペン1が図示されている座標の算出が行わ
れるべきであるが、その他に示される黒丸3か所の座標
が算出される可能性が十分に考えられる。上述の如く、
40KHzの超音波を使用した場合、図中aは8.6mmであ
り、この結果、1辺がほぼ8.6mmの四角領域の4つの角
の座標においてカーソルがブルブルと震えるような現象
が発生する。
As a result, as shown in FIG. 19, the coordinates where the stylus pen 1 is shown should be originally calculated, but the coordinates of the other three black circles can be calculated. Sex is thought enough. As mentioned above,
When an ultrasonic wave of 40 KHz is used, a in the figure is 8.6 mm, and as a result, a phenomenon occurs in which the cursor trembles at the coordinates of the four corners of a square area having one side of approximately 8.6 mm.

【0090】上述した手ぶれ等の現象を誘発するスタイ
ラスペン位置の誤検出を回避するための一方法として、
超音波受信部30から各超音波受信素子31a,31b
と超音波送信器間の距離を受け取りスタイラスペン位置
座標を算出する演算処理部40(図10ではPCがそれ
に当たる。)において、以下の式(7),(8)を用い
た補正処理を行うことが考えられる。なお、この例の場
合、座標系として2次元座標系を想定している。
As one method for avoiding the erroneous detection of the stylus pen position that causes the above-mentioned phenomenon such as camera shake,
Each of the ultrasonic receiving elements 31a and 31b from the ultrasonic receiving unit 30
The arithmetic processing unit 40 (which corresponds to PC in FIG. 10) which receives the distance between the stylus pen and the distance between the ultrasonic transmitter and the ultrasonic transmitter performs a correction process using the following equations (7) and (8). It is possible. In this case, a two-dimensional coordinate system is assumed as the coordinate system.

【0091】 X=(X0+3×X1+2×X2+2×X3+2×X4)÷10 …(7) Y=(Y0+3×Y1+2×Y2+2×Y3+2×Y4)÷10 …(8) ここで、X,Yは上位ソフトウェアに引き渡すスタイラ
スペン座標値。X0,Y0は算出された最新のスタイラ
スペン座標値。Xn,Yn(n=1〜4)はn回前に上
位ソフトウェアに引き渡されたスタイラスペン座標値で
ある。
X = (X0 + 3 × X1 + 2 × X2 + 2 × X3 + 2 × X4) ÷ 10 (7) Y = (Y0 + 3 × Y1 + 2 × Y2 + 2 × Y3 + 2 × Y4) ÷ 10 (8) Here, X and Y are upper software. Stylus pen coordinates to pass to. X0 and Y0 are the calculated latest stylus pen coordinate values. Xn and Yn (n = 1 to 4) are stylus pen coordinate values transferred to the host software n times ago.

【0092】この補正処理を行うことによって、超音波
受信素子31a,31bにおける先頭波の受信ミスに起
因するカーソル等の手ぶれに似た現象を回避し、滑らか
な入力を実現可能となる。この補正方式は、数回前から
サンプリングされたスタイラスペン座標値の平均を取る
ことで、安定したスタイラスペン座標値を生成するとい
う単純な方法ではあるが、効果は極めて高いと言える。
By performing this correction processing, it is possible to avoid a phenomenon similar to a hand shake of a cursor or the like caused by a reception error of the leading wave in the ultrasonic receiving elements 31a and 31b, and realize a smooth input. This correction method is a simple method of generating stable stylus pen coordinate values by averaging stylus pen coordinate values sampled several times before, but it can be said that the effect is extremely high.

【0093】しかしながら、この補正方式によれば、上
位ソフトウェアに引き渡すスタイラスペン座標値を算出
するにあたって、過去数回前までのスタイラスペンのサ
ンプリング座標データを参考にしているので、スタイラ
スペン1の動きに対してその反応(追従性)が鈍くな
り、操作者に大きなストレスを与えてしまうといった傾
向が高い。
However, according to this correction method, the coordinates of the stylus pen to be passed to the host software are calculated by referring to the sampling coordinate data of the stylus pen up to several times in the past. On the other hand, the reaction (followability) is slowed down, and there is a high tendency to give a great stress to the operator.

【0094】この点に関し、例えば、描画時には、ある
程度レスポンスが悪くなることは許容可能である。その
理由は、描画に際しては、操作者は滑らかな入力を行う
べくゆっくりとスタイラスペン1を移動させて入力を行
うことが一般的と認められるからである。従って、その
描画操作を認識して、上記(7),(8)式に基づく重
たい補正処理を行えば、描画線が波打つ等の障害は回避
可能となる。
In this regard, for example, it is acceptable that the response is somewhat degraded at the time of drawing. The reason is that it is generally accepted that an operator performs an input by slowly moving the stylus pen 1 in order to perform a smooth input. Therefore, by recognizing the drawing operation and performing heavy correction processing based on the above equations (7) and (8), it is possible to avoid obstacles such as wavy drawing lines.

【0095】上述の如く、本実施の形態では、スタイラ
スペン1に3つのボタン(図8参照)が実装されてお
り、第1ボタン14aが描画する際に押下される機能構
成となっている。図11におけるフレーム#1〜#4か
ら成る超音波送出シーケンスにおいて、フレーム#1は
常時超音波が送出され、フレーム#2〜#4はスタイラ
スペン1の第1〜第3ボタン(14a〜14c)が押下
された際にのみ超音波が送出される。よって、お互いに
同期化された超音波送信側と超音波受信側との間で、超
音波がフレーム#2において送受信されたならば描画操
作が行われたものと認識できる。
As described above, in the present embodiment, three buttons (see FIG. 8) are mounted on the stylus pen 1, and the stylus pen 1 has a functional configuration that is depressed when the first button 14a draws. In the ultrasonic transmission sequence composed of frames # 1 to # 4 in FIG. 11, ultrasonic waves are always transmitted in frame # 1 and frames # 2 to # 4 are the first to third buttons (14a to 14c) of the stylus pen 1. Ultrasonic waves are transmitted only when is pressed. Therefore, if the ultrasonic wave is transmitted and received in the frame # 2 between the ultrasonic transmitting side and the ultrasonic receiving side synchronized with each other, it can be recognized that the drawing operation has been performed.

【0096】しかしながら、描画時においてたとえある
程度のレスポンスの低下が許容できるとしても、レスポ
ンス良く描画できるにこしたことはなく、かかる観点か
ら、常にレスポンスを低下させることなく上述した手ぶ
れに似た現象を回避するための補正方式の実現が望まれ
る。
However, even if a certain degree of response reduction can be tolerated at the time of drawing, there has been no improvement in drawing with good response. From this viewpoint, a phenomenon similar to the above-described camera shake can be always achieved without lowering the response. It is desired to realize a correction method for avoiding this.

【0097】また、スタイラスペン1の移動に対するカ
ーソルの追従性(レスポンス)が悪いと、その操作に悪
影響を与えるような運用例は数多く見受けられる。例え
ば、プレゼンテーションを行っている場合、説明者がス
タイラスペン1を用いて説明しようとする場所を指し示
す時に、カーソルのレスポンスが悪いと、スムーズな説
明が出来ないことになる。
[0097] In addition, there are many operation examples in which the poor operation of the cursor with respect to the movement of the stylus pen 1 (response) adversely affects the operation thereof. For example, during a presentation, when the presenter points to a place to be explained using the stylus pen 1, if the response of the cursor is poor, the explanation cannot be performed smoothly.

【0098】そこで、本実施の形態に係わる超音波位置
検出機構では、以下の如く、計測された距離データを保
存しておくと共に、距離データを計測する毎に現在の計
測データと記憶しておいた過去の計測データと比較し、
これらの差が超音波の1波長に相当する場合、現在の計
測データを過去の計測データに置き換え、常に先頭波正
常受信時の正確な計測データを用いてスタイラスペン位
置座標を算出することにより、超音波の先頭波をとりこ
ぼした際のスタイラスペン位置座標の誤認識を防止しか
つ良好なレスポンスも維持できるようにしている。
Therefore, in the ultrasonic position detecting mechanism according to the present embodiment, the measured distance data is stored as described below, and the current measured data is stored every time the distance data is measured. Compared to past measurement data
When these differences correspond to one wavelength of the ultrasonic wave, the current measurement data is replaced with the past measurement data, and the stylus pen position coordinates are always calculated using the accurate measurement data at the time of the normal reception of the first wave. This prevents erroneous recognition of the stylus pen position coordinates when the leading wave of the ultrasonic wave is missed, and maintains a good response.

【0099】以下、本発明の第1の補正方法に基づく補
正処理の概要を図20を参照して説明する。図20は、
説明を分かりやすくするため、一次元座標上における超
音波送/受信器間の計測距離補正方式を示している。
Hereinafter, an outline of the correction processing based on the first correction method of the present invention will be described with reference to FIG. FIG.
In order to make the explanation easy to understand, a measurement distance correction method between ultrasonic transmitters / receivers on one-dimensional coordinates is shown.

【0100】今、上記第1の補正方法に基づく補正処理
の対象として、図20中、時間1n〜3n,7n,8
n,10nでは距離L、時間4n〜6n,9nでは距離
L+aとして超音波送/受信器間の距離計測がなされた
ものとする。ここで、超音波送/受信器間の距離計測は
時間1nから10nへと順次実行され、また図中距離a
は使用する超音波の1波長であるものとする。
Now, as a target of the correction processing based on the first correction method, time 1n to 3n, 7n, 8 in FIG.
It is assumed that the distance between the ultrasonic transmitters / receivers has been measured as the distance L at n and 10n and the distance L + a at times 4n to 6n and 9n. Here, the measurement of the distance between the ultrasonic transmitters / receivers is sequentially performed from time 1n to 10n, and the distance a in FIG.
Is one wavelength of the ultrasonic wave to be used.

【0101】この時、時間4nにおける計測距離が過去
の計測データ(この例の場合は時間3nにおける距離デ
ータL)と比較して距離aの差があり、すなわち使用す
る超音波の1波長分に相当する差が認められるため、当
該時間4nでの計測距離は破棄し、過去の計測データ
(時間3nの距離データL)を用いてスタイラスペン1
の位置の算出を行う。更に、この時、時間4nにおける
超音波送/受信器間の計測データは補正後の値である距
離Lとして記憶される。
At this time, the measured distance at the time 4n is different from the past measured data (in this example, the distance data L at the time 3n) by a distance a, that is, the measured distance is one wavelength of the ultrasonic wave to be used. Since a corresponding difference is recognized, the measurement distance at the time 4n is discarded, and the stylus pen 1 is used using the past measurement data (distance data L at the time 3n).
Is calculated. Further, at this time, the measurement data between the ultrasonic transmitter / receiver at the time 4n is stored as the distance L which is a corrected value.

【0102】次に、時間5nにおいて、これもまた既に
記憶されている過去の計測データがLで、かつ今回の計
測データがL+aであることから、当該時間5nでの計
測距離は破棄し、過去の計測データ(時間4nの計測デ
ータとして保管されているL)を用いてスタイラスペン
1の位置の算出を行う。この時間5nにおける計測デー
タはLと記憶される。
Next, at time 5n, since the past measurement data which has already been stored is L and the current measurement data is L + a, the measurement distance at this time 5n is discarded, and The position of the stylus pen 1 is calculated using the measurement data (L stored as the measurement data for the time 4n). The measurement data at this time 5n is stored as L.

【0103】この様な処理を繰り返し、時間10nで
は、保管されている過去の計測データがLで、かつ今回
の計測データがLなので、この時間10nでの計測距離
をそのまま利用してスタイラスペン1の位置検出を行
う。この時間10nにおける計測データは当然ながらL
と記憶される。
Such processing is repeated. At time 10n, since the stored past measurement data is L and the current measurement data is L, the stylus pen 1 is used by using the measurement distance at time 10n as it is. Is detected. The measurement data at this time 10n is naturally L
Is stored.

【0104】本発明の実施の形態に係わる装置(図1参
照)において、上記補正処理は、演算処理部40の演算
部42において行われる。図21は、この演算部42の
詳細な機能構成を示すブロック図であり、データ取込部
421、演算実行部422、受信タイミング監視部42
3、履歴データ記憶部424、比較部425、データ置
換部426を具備して構成される。なお、図10に例示
した装置においては、上記演算部42はPCに相当す
る。
In the apparatus according to the embodiment of the present invention (see FIG. 1), the above-described correction processing is performed in the arithmetic section 42 of the arithmetic processing section 40. FIG. 21 is a block diagram showing a detailed functional configuration of the operation unit 42. The data acquisition unit 421, the operation execution unit 422, and the reception timing monitoring unit 42
3, a history data storage unit 424, a comparison unit 425, and a data replacement unit 426. In the device illustrated in FIG. 10, the calculation unit 42 corresponds to a PC.

【0105】この演算部42における補正処理の更に詳
しい動作を図22に示すフローチャートを参照して説明
する。この演算処理部42では、受信処理部32から通
信部33を通じて入力される超音波送/受信器間の距離
データを受け取る処理の開始(ステップ220)に伴
い、まず、受信タイミング監視部423で何回目の受信
タイミングであるかを示す変数nに0を代入し(ステッ
プ221)、データ取込部421により上記距離データ
を取得する(ステップ222)。
A more detailed operation of the correction processing in the arithmetic section 42 will be described with reference to a flowchart shown in FIG. In the arithmetic processing unit 42, when the process of receiving the distance data between the ultrasonic transmitter / receiver input from the reception processing unit 32 through the communication unit 33 is started (step 220), first, the reception timing monitoring unit 423 0 is substituted for a variable n indicating whether it is the second reception timing (step 221), and the distance data is acquired by the data acquisition unit 421 (step 222).

【0106】次いで、受信タイミング監視部423にて
上記受信タイミング回数nが0かどうかを判断し(ステ
ップ223)、n=0であれば(ステップ223Ye
s)、履歴データ記憶部424に過去の計測データとし
て現在の計測データをストアする(ステップ227)。
この時、演算実行部422では、上記ストアした現在の
計測データを用いてスタイラスペン1の座標値を算出す
る(ステップ226)。
Next, the reception timing monitoring section 423 determines whether or not the number of reception timings n is 0 (step 223). If n = 0 (step 223Ye)
s) The current measurement data is stored in the history data storage unit 424 as past measurement data (step 227).
At this time, the calculation execution unit 422 calculates the coordinate value of the stylus pen 1 using the stored current measurement data (step 226).

【0107】これに対して、n=0でない場合(ステッ
プ223NO)、履歴データ記憶部424に既にストア
されている過去の計測データとステップ222でデータ
取込部421により取得した今回の計測データとを比較
部425で比較し(ステップ224)、これら過去の計
測データと現在の計測データとの差が本装置で使用する
超音波の1波長分の距離に一致するかどうかを判定す
る。本実施の形態では、40KHzの超音波を用いるこ
とを前提とし、該超音波の1波長分の長さ8.6mmを基
準値として上述した現在の計測データと現在の計測デー
タとの距離差が当該基準値に一致するかどうかを判断す
る(ステップ225)。
On the other hand, if n = 0 is not satisfied (NO in step 223), the past measurement data already stored in the history data storage unit 424 and the current measurement data acquired by the data acquisition unit 421 in step 222 are used. Are compared by the comparing unit 425 (step 224), and it is determined whether or not the difference between the past measurement data and the current measurement data matches the distance of one wavelength of the ultrasonic wave used in the present apparatus. In the present embodiment, it is assumed that an ultrasonic wave of 40 KHz is used, and the distance difference between the current measurement data and the current measurement data described above with reference to a length of 8.6 mm for one wavelength of the ultrasonic wave is used as a reference value. It is determined whether or not the value matches the reference value (step 225).

【0108】ここで、現在の計測データと過去の計測デ
ータの差が上記1波長分の長さと不一致の場合(ステッ
プ225NO)、データ置換部426は現在の計測デー
タを演算実行部422に供給し、演算実行部422は当
該現在の計測データを用いてスタイラスペン1の座標値
を算出する(ステップ226)。
Here, when the difference between the present measurement data and the past measurement data does not match the length of one wavelength (step 225 NO), the data replacement unit 426 supplies the current measurement data to the calculation execution unit 422. The calculation execution unit 422 calculates the coordinate value of the stylus pen 1 using the current measurement data (step 226).

【0109】一方、現在の計測データと過去の計測デー
タとの差が上記1波長分の長さと一致する場合(ステッ
プ225YES)、データ置換部426は現在の計測デ
ータを履歴データ記憶部424内の過去の計測データに
置き換えて演算実行部422に供給すると共に、当該置
き換えられた過去の計測データを今回の計測データとし
て履歴データ記憶部424にストアする(ステップ22
8)。また、その際、演算実行部422は、データ置換
部426により置き換えられた過去の計測データを現在
の計測データと見なし、当該計測データを用いてスタイ
ラスペン1の座標値を算出する(ステップ226)。
On the other hand, when the difference between the present measurement data and the past measurement data coincides with the length for one wavelength (YES in step 225), data replacement section 426 stores the current measurement data in history data storage section 424. The measured data is replaced with the past measurement data and supplied to the calculation execution unit 422, and the replaced past measurement data is stored in the history data storage unit 424 as the current measurement data (step 22).
8). Further, at this time, the arithmetic execution unit 422 regards the past measurement data replaced by the data replacement unit 426 as the current measurement data, and calculates the coordinate value of the stylus pen 1 using the measurement data (step 226). .

【0110】以上の処理を受信タイミング回数nだけ繰
り返し実施することにより、図20に示すような補正処
理を実現できる。この図22におけるフローチャートで
は、1対の超音波送/受信器間における補正処理につい
てのみ開示しているが、実際には実装された超音波受信
器の数だけ行われる。また、実際の装置として例示した
例えば図10に示すPCでは、上記補正処理は、当該P
Cのマウスドライバまたはアプリケーションにて実行さ
れることになる。
By repeatedly performing the above processing for the number of reception timings n, the correction processing as shown in FIG. 20 can be realized. Although only the correction processing between a pair of ultrasonic transmitters / receivers is disclosed in the flowchart in FIG. 22, the correction processing is actually performed by the number of mounted ultrasonic receivers. In a PC illustrated in FIG. 10 as an example of an actual device, the above-described correction process
This will be executed by the C mouse driver or application.

【0111】次に、本発明の第2の補正方法について説
明する。上記第1の補正方法に基づく1次元の超音波送
/受信器間の計測距離補正処理(図20参照)におい
て、時間1nに計測した距離が超音波の先頭波を取りこ
ぼしたものであった場合、この補正処理における「現在
の計測データと過去の計測データの差が超音波の1波長
分に相当する時には現在の計測データを過去の計測デー
タに置き換える」という原則に従って、時間1nの計測
データに追従した計測値の置換処理がなされる結果、図
23に示す如く、上記時間1n以後、全ての受信タイミ
ングにおいて、実際の計測距離よりも超音波の1波形長
だけ長い誤った値の距離が算出されてしまうことにな
る。同図における計測距離補正結果によれば、本来超音
波送/受信器間の距離はLであるにも拘わらず、当該本
来の距離Lが距離L+aとしてスタイラスペン1の位置
座標値として算出されることになる。この場合、確か
に、カーソルのふれ等は発生しなくなるが、スタイラス
ペン1が指し示した位置とカーソルの位置がずれてしま
うことになる。
Next, a second correction method according to the present invention will be described. In the measurement distance correction processing between the one-dimensional ultrasonic transmitter / receiver based on the first correction method described above (see FIG. 20), when the distance measured at time 1n is obtained by dropping the leading wave of the ultrasonic wave. According to the principle of “when the difference between the current measurement data and the past measurement data corresponds to one wavelength of the ultrasonic wave, the current measurement data is replaced with the past measurement data” in this correction processing, the measurement data of time 1n is obtained. As a result of the replacement processing of the measured value that is followed, as shown in FIG. 23, after the time 1n, a distance of an erroneous value longer than the actual measured distance by one waveform length of the ultrasonic wave is calculated at all reception timings. Will be done. According to the measurement distance correction result shown in the figure, the original distance L is calculated as the position coordinate value of the stylus pen 1 as the distance L + a, although the distance between the ultrasonic transmitter and the receiver is originally L. Will be. In this case, the movement of the cursor does not occur, but the position indicated by the stylus pen 1 and the position of the cursor are shifted.

【0112】先に発明者が行った実験結果によると、先
頭波を取りこぼす確率はおよそ1/20程度であり、頻
度的には非常に少ないことが分かっている。よって、超
音波送/受信器間の距離計測においては、図23に示す
ように正確な距離Lを計測している場合の方が頻度的に
圧倒的に多いことは明らかである。
According to the result of the experiment conducted by the inventor, the probability of dropping the leading wave is about 1/20, which is very low in frequency. Therefore, in the measurement of the distance between the ultrasonic transmitters and the receivers, it is apparent that the case where the accurate distance L is measured as shown in FIG.

【0113】かかる観点から、本発明の第2の補正方法
では、過去の計測データと現在の計測データとの比較に
おいて、2回連続して超音波の1波長分の差異が発生し
た場合には、過去の計測データとして現在の計測データ
をストアし、かつスタイラスペン1の位置検出に当該現
在のデータを用いることにより、上記不都合を解決する
ものである。
From this viewpoint, in the second correction method of the present invention, when a difference of one wavelength of the ultrasonic wave occurs twice consecutively in the comparison between the past measurement data and the present measurement data, The inconvenience is solved by storing current measurement data as past measurement data and using the current data for detecting the position of the stylus pen 1.

【0114】この第2の補正方法に基づく計測距離補正
結果の一例を図24に示している。同図に示す如く、第
2の補正方法に基づく補正結果においては、時間1nで
超音波の先頭波を取りこぼした時の計測距離L+aに対
し、時間2nから時間3nに至る間にこの超音波送/受
信器間の距離が2回連続して距離L+aとなるのに伴い
2回目の計測データである距離aに補正されている。
FIG. 24 shows an example of the measurement distance correction result based on the second correction method. As shown in the drawing, in the correction result based on the second correction method, this ultrasonic transmission is performed from time 2n to time 3n with respect to the measurement distance L + a when the leading wave of the ultrasonic wave is missed at time 1n. As the distance between the receivers becomes the distance L + a two consecutive times, the distance is corrected to the distance a which is the second measurement data.

【0115】この場合、時間2nから時間3nに至る間
に超音波送/受信器間の距離が変動する為、この瞬間に
はカーソルの振れ等が発生するが、それ以後は正確な値
が計測可能である。上記の瞬間的なカーソルの振れは一
瞬の時間内に収まるため、実際の運用において問題にな
ることはない。その理由は、スタイラスペン1の位置座
標検出においては十分なカーソルの追従性や、滑らかな
描画入力を実現するためには、1秒間に最低でも40ポ
イントの入力が必要であることが分かっており、1ポイ
ント間に要する時間は多くとも1/40秒すなわち25mse
cであって、人間の目にはその一瞬の振れが知覚できな
いと言えるからである。
In this case, the distance between the ultrasonic transmitters / receivers fluctuates from time 2n to time 3n, and at this moment, the cursor shakes, etc., but after that, an accurate value is measured. It is possible. Since the instantaneous movement of the cursor falls within an instant, there is no problem in actual operation. The reason is that it has been found that at least 40 points of input per second are required in order to realize sufficient cursor tracking and smooth drawing input in detecting the position coordinates of the stylus pen 1. The time required for one point is at most 1/40 second or 25mse
This is because it can be said that the human eye cannot perceive the instantaneous vibration.

【0116】図25は、本発明の第2の補正方法を実現
するための演算部42の機能構成を示すブロック図であ
り、図21に示す第1の補正方法に対応する演算部42
の機能構成に、比較部425の比較結果を監視し、過去
の計測データと現在の計測データとの差が前記超音波の
1波長に等しいとの比較結果が連続してN(Nは自然
数)回得られた場合、現在の計測データを過去の計測デ
ータに置き換える処理を禁止し、現在の計測データをそ
のまま演算実行部422に与える置換解除部427を更
に具備して構成される。
FIG. 25 is a block diagram showing a functional configuration of an operation unit 42 for realizing the second correction method of the present invention. The operation unit 42 corresponding to the first correction method shown in FIG.
In the functional configuration of (1), the comparison result of the comparison unit 425 is monitored, and the comparison result that the difference between the past measurement data and the present measurement data is equal to one wavelength of the ultrasonic wave is continuously N (N is a natural number). If the number of times has been obtained, the process further includes a replacement canceling unit 427 that prohibits the process of replacing the current measurement data with the past measurement data and gives the current measurement data to the calculation execution unit 422 as it is.

【0117】以下、この第2の補正方法に基づく補正処
理の更に詳しい動作を図26に示すフローチャートを参
照して説明する。なお、同図におけるフローチャートで
は、1波長分の差を示す比較結果の連続回数(以下、比
較結果連続回数という)Nはmとして表され、特に、
(m=1)の場合、すなわち現在の計測データから過去
の計測データへの置換が連続して発生した場合に以後上
記置換を禁止して現在の計測データをそのまま用いる処
理に復帰する場合に対応する例を示している。
Hereinafter, a more detailed operation of the correction process based on the second correction method will be described with reference to a flowchart shown in FIG. Note that, in the flowchart in the figure, the number N of consecutive comparison results indicating a difference for one wavelength (hereinafter, referred to as the number of consecutive comparison results) N is represented as m.
In the case of (m = 1), that is, when the replacement of the current measurement data with the past measurement data occurs continuously, the above replacement is prohibited and the process returns to the process using the current measurement data as it is. An example is shown.

【0118】この演算処理部42では、受信処理部32
から通信部33を通じて入力される超音波送/受信器間
の距離データを受け取る処理の開始(ステップ260)
に伴い、まず、受信タイミング監視部423及び置換解
除部427でそれぞれ何回目の受信タイミングであるか
を示す変数n及び比較結果連続回数を示す変数mに共に
0を代入し(ステップ261)、データ取込部421に
より上記距離データを取得する(ステップ262)。
In the arithmetic processing section 42, the reception processing section 32
Of processing for receiving distance data between ultrasonic transmitters / receivers input from communication unit 33 through communication unit 33 (step 260)
Accordingly, first, the reception timing monitoring unit 423 and the replacement canceling unit 427 substitute 0 for both a variable n indicating the number of reception timings and a variable m indicating the number of consecutive comparison results (step 261). The distance data is acquired by the acquisition unit 421 (step 262).

【0119】次いで、受信タイミング監視部423にて
上記受信タイミング回数nが0かどうかを判断し(ステ
ップ263)、n=0であれば(ステップ263Ye
s)、履歴データ記憶部424に過去の計測データとし
て現在の計測データをストアする(ステップ268)。
この時、演算実行部422では、上記ストアした現在の
計測データを用いてスタイラスペン1の座標値を算出す
る(ステップ267)。
Next, the reception timing monitoring section 423 determines whether or not the number of reception timings n is 0 (step 263), and if n = 0 (step 263Ye).
s) The current measurement data is stored as past measurement data in the history data storage unit 424 (step 268).
At this time, the arithmetic execution unit 422 calculates the coordinate value of the stylus pen 1 using the stored current measurement data (step 267).

【0120】これに対して、n=0でない場合(ステッ
プ263NO)、履歴データ記憶部424に既にストア
されている過去の計測データとステップ262でデータ
取込部421により取得した今回の計測データとを比較
部425で比較し(ステップ264)、これらの差が本
装置で使用する超音波の1波長分の距離に一致するかど
うかを判定する。本実施の形態では、40KHzの超音
波を用いることを前提とし、該超音波の1波長分の長さ
8.6mmを基準値として上述した現在の計測データと現
在の計測データとの距離差が当該基準値に一致するかど
うかを判断する(ステップ265)。
On the other hand, if n = 0 (step 263 NO), the past measurement data already stored in the history data storage unit 424 and the current measurement data acquired by the data acquisition unit 421 in step 262 are used. Are compared by the comparing unit 425 (step 264), and it is determined whether or not these differences match the distance for one wavelength of the ultrasonic wave used in the present apparatus. In the present embodiment, it is assumed that an ultrasonic wave of 40 KHz is used, and the distance difference between the current measurement data and the current measurement data described above with reference to a length of 8.6 mm for one wavelength of the ultrasonic wave is used as a reference value. It is determined whether or not the value matches the reference value (step 265).

【0121】ここで、現在の計測データと過去の計測デ
ータの差が上記1波長分の長さと不一致の場合(ステッ
プ265NO)、データ置換部426は現在の計測デー
タを過去の計測データに置き換えることなくそのまま演
算実行部422に供給する。この時、置換解除部427
は、上記置き換えがないことにより比較結果連続回数m
を(m=0)に維持し(ステップ266)、演算実行部
422はデータ置換部426から与えられる現在の計測
データを用いてスタイラスペン1の座標値を算出する
(ステップ267)。
If the difference between the current measurement data and the past measurement data does not match the length of one wavelength (step 265 NO), the data replacement unit 426 replaces the current measurement data with the past measurement data. And supply it to the calculation execution unit 422 without any change. At this time, the replacement canceling unit 427
Is the number of continuous comparison results m
Is maintained at (m = 0) (step 266), and the calculation execution unit 422 calculates the coordinate value of the stylus pen 1 using the current measurement data provided from the data replacement unit 426 (step 267).

【0122】これに対し、現在の計測データと過去の計
測データとの差が上記1波長分の長さと一致する場合
(ステップ265YES)、置換解除部427は当該時
点での比較結果連続回数mが予め設定された値m=1で
あるかどうかを判断する(ステップ269)。ここで、
m=1でない場合(ステップ269NO)、データ置換
部426は現在の計測データを履歴データ記憶部424
内の過去の計測データに置き換えて演算実行部422に
供給すると共に、当該置き換えられた過去の計測データ
を今回の計測データとして履歴データ記憶部424にス
トアする(ステップ270)。その際、置換解除部42
7は、上記置き換えが発生したことにより比較結果連続
回数mに1を加算して(m=1)とし(ステップ27
1)、他方、演算実行部422はデータ置換部426に
より置き換えられた過去の計測データを現在の計測デー
タと見なし、当該計測データを用いてスタイラスペン1
の座標値を算出する(ステップ267)。
On the other hand, if the difference between the current measurement data and the past measurement data matches the length of one wavelength (step 265 YES), the replacement canceling unit 427 determines that the number m of consecutive comparison results at the time is It is determined whether a preset value m = 1 (step 269). here,
If not m = 1 (step 269 NO), the data replacement unit 426 stores the current measurement data in the history data storage unit 424
The measured data is replaced with the past measurement data and supplied to the calculation execution unit 422, and the replaced past measurement data is stored in the history data storage unit 424 as the current measurement data (step 270). At that time, the replacement canceling unit 42
No. 7 adds 1 to the continuous number m of comparison results due to the occurrence of the above-mentioned replacement to make (m = 1) (step 27).
1) On the other hand, the operation execution unit 422 regards the past measurement data replaced by the data replacement unit 426 as the current measurement data, and uses the measurement data to use the stylus pen 1.
Is calculated (step 267).

【0123】以上の処理に際し、現在の計測データと過
去の計測データとの差が超音波の1波長に相当するとの
比較結果が連続して得られた場合、ステップ269で置
換解除部427によりm=1であるとの判断(ステップ
269Yes)がなされることになる。この場合、置換
解除部427は、その判断結果をデータ置換部426に
伝え、データ置換部426は置換解除部427から通知
される「超音波の1波長分の差が連続して発生」したと
の判断結果に基づき現在の計測データを過去の計測デー
タに置き換えるのを止め、履歴データ記憶部424に過
去のデータとして現在のデータをストアする(ステップ
268)。この時、演算実行部422では、上記ストア
した現在の計測データを用いてスタイラスペン1の座標
値を算出する(ステップ267)。
In the above processing, when the comparison result that the difference between the present measurement data and the past measurement data corresponds to one wavelength of the ultrasonic wave is continuously obtained, the replacement canceling unit 427 determines in step 269 by the replacement canceling unit 427. = 1 (Yes in step 269). In this case, the replacement canceling unit 427 transmits the determination result to the data replacing unit 426, and the data replacing unit 426 notifies the data canceling unit 427 that "a difference of one ultrasonic wave has occurred continuously". Based on the determination result, the current measurement data is not replaced with the past measurement data, and the current data is stored in the history data storage unit 424 as the past data (step 268). At this time, the arithmetic execution unit 422 calculates the coordinate value of the stylus pen 1 using the stored current measurement data (step 267).

【0124】以上の処理によって、図24に示すような
補正処理が実現でき、この場合には、時間1nで計測し
た距離が超音波の先頭波を取りこぼしたものであって
も、それ以後、実際の計測距離よりも超音波の1波形長
だけ長い距離計測が続いてしまうといった事態を上記置
換処理をN回実行後に確実に禁止でき、スタイラスペン
1が指し示した位置とカーソルの位置とを合致させるこ
とが可能となる。
With the above-described processing, the correction processing as shown in FIG. 24 can be realized. In this case, even if the distance measured at time 1n is the time when the leading wave of the ultrasonic wave was missed, the actual processing is performed thereafter. A situation in which the distance measurement longer than the measurement distance of the ultrasonic wave by one waveform length continues can be reliably prohibited after performing the above-described replacement processing N times, and the position indicated by the stylus pen 1 and the position of the cursor are matched. It becomes possible.

【0125】次に、スタイラスペン1が本当に超音波の
1波長分だけ移動した場合について考える。操作者がス
タイラスペン1を超音波の1波長分(例えば、超音波の
周波数が40KHzであった場合は約8.6mmに相当する)
移動させることは、現実的には非常にその頻度は低いと
考えられるが、実際には起こり得ることである。この場
合に上記補正方法(図20,図24参照)を適用する
と、スタイラスペン1が移動した座標は無視されてしま
うことになる。しかしながら、本発明では、かかる状況
に際しても、以下に述べるように問題なく対処できる。
ここで、スタイラスペン1が本当に超音波の1波長分だ
け移動した後、更に移動し続ける場合と静止する場合と
を区別して上記対処方法を検証してみる。
Next, consider a case where the stylus pen 1 has really moved by one wavelength of the ultrasonic wave. The operator moves the stylus pen 1 for one wavelength of the ultrasonic wave (for example, when the frequency of the ultrasonic wave is 40 KHz, it corresponds to about 8.6 mm).
Moving is considered very infrequent in practice, but is possible in practice. In this case, if the above-described correction method (see FIGS. 20 and 24) is applied, the coordinates where the stylus pen 1 has moved will be ignored. However, the present invention can cope with such a situation without any problem as described below.
Here, the above-mentioned coping method will be examined by distinguishing between a case where the stylus pen 1 really moves by one wavelength of the ultrasonic wave and then continues to move and a case where the stylus pen 1 stops.

【0126】・スタイラスペン1が移動し続ける場合 図27において、時間1nにおいて超音波送/受信器間
の距離をLであると計測したものとする。更に、時間2
nにおいて超音波送受信器間の距離をL+aであると計
測したものとする。この計測結果に対して本発明の第1
の補正方法を用いることで、時間2nにおける超音波送
/受信器間の距離はLであると補正される〔同図
(a),(b)参照〕。
In the case where the stylus pen 1 keeps moving In FIG. 27, it is assumed that the distance between the ultrasonic transmitter / receiver is measured as L at time 1n. In addition, time 2
At n, it is assumed that the distance between the ultrasonic transceivers is measured as L + a. The first measurement of the present invention
By using the correction method described above, the distance between the ultrasonic transmitters and the receivers at the time 2n is corrected to L (see FIGS. 7A and 7B).

【0127】次に、時間3nにおいて、スタイラスペン
1が移動しているので、超音波送/受信器間の距離はL
+a以外の値をとる。よって、時間3nにおける上記距
離値は、図27(a),(b)のように、L+b(ただ
し、aとbは等しくない。)をとり、この値を基にスタ
イラスペン1の位置座標を算出する。この時、時間2n
において、一瞬スタイラスペン1の動きとは異なる場所
にカーソルが表示されてしまうが、上述した通り、この
時間は多くても25msecであり、人間の目には問題に
なることはない。
Next, at time 3n, since the stylus pen 1 is moving, the distance between the ultrasonic transmitter / receiver is L.
It takes a value other than + a. Therefore, the distance value at time 3n is L + b (a and b are not equal) as shown in FIGS. 27A and 27B, and the position coordinates of the stylus pen 1 are determined based on this value. calculate. At this time, time 2n
In this case, the cursor is momentarily displayed in a place different from the movement of the stylus pen 1, but as described above, this time is at most 25 msec, and does not pose a problem to human eyes.

【0128】・スタイラスペン1が静止する場合 図28において、時間1nにおいて、超音波送/受信器
間の距離をLであると計測したものとする。更に、時間
2nにおいて超音波送/受信器間の距離をL+aである
と計測したものとする。この計測結果に対して本発明の
第1の補正方法を用いることで、同図に示す如く、時間
2nにおける超音波送/受信器間の距離はLであると補
正される。
When the stylus pen 1 is stationary In FIG. 28, it is assumed that the distance between the ultrasonic transmitter / receiver is measured as L at time 1n. Further, it is assumed that the distance between the ultrasonic transmitter / receiver is measured as L + a at time 2n. By using the first correction method of the present invention with respect to this measurement result, the distance between the ultrasonic transmitter / receivers at time 2n is corrected to L as shown in FIG.

【0129】次に、時間3nにおいて、スタイラスペン
1が静止しているため、超音波送/受信器間の距離はL
+aの値をとる。この時、本発明の第2の補正方法が適
用されることにより、時間3nにおける超音波送/受信
器間の距離値はL+aと補正される。この時、時間2n
において一瞬カーソルが実際のスタイラスペン位置とは
違う場所を指し示すことになるが、既に述べてきた理由
により、運用上支障を来すことはない。
Next, at time 3n, since the stylus pen 1 is stationary, the distance between the ultrasonic transmitter / receiver is L.
Take the value of + a. At this time, by applying the second correction method of the present invention, the distance value between the ultrasonic transmitter / receiver at the time 3n is corrected to L + a. At this time, time 2n
In this case, the cursor momentarily points to a place different from the actual stylus pen position, but there is no operational problem for the reasons already described.

【0130】なお、上記実施の形態では、図4における
表示部50としてリアプロジェクタディスプレイを想定
しているが、本発明のペン入力装置はこのリアプロジェ
クタディスプレイを用いた情報処理装置に限定されず、
例えば、図29に示すような表示部50としてフロント
プロジェクタディスプレイを用いた情報処理装置にも同
様に適用することができる。
In the above embodiment, a rear projector display is assumed as the display unit 50 in FIG. 4, but the pen input device of the present invention is not limited to an information processing device using the rear projector display.
For example, the present invention can be similarly applied to an information processing apparatus using a front projector display as the display unit 50 as shown in FIG.

【0131】また、本発明のペン入力装置は、上記大型
のディスプレイを用いた情報処理装置以外にも、図30
に示すようなCRTディスプレイを有するディスクトッ
プ型のコンピュータまたは図31に示すようなLCDデ
ィスプレイを有するノート型のコンピュータを用いた情
報処理装置にも同様に適用することができる。
In addition to the information processing apparatus using the large-sized display, the pen input device of the present invention can be configured as shown in FIG.
The present invention can be similarly applied to an information processing apparatus using a desktop computer having a CRT display as shown in FIG. 1 or a notebook computer having an LCD display as shown in FIG.

【0132】また、上記実施の形態においては、スタイ
ラスペン1の位置を2次元的に検出する構成について示
したが、本発明はスタイラスペ1ンの位置を3次元的に
検出することもできる。更に、上記実施の形態では、超
音波受信部30と演算処理部40(PC)との通信イン
タフェースとしてRS232Cインタフェースを用いて
いるが、本発明においては、当該RS232Cインタフ
ェース以外の通信インタフェースについても同様に適用
できることはいうまでもない。
In the above embodiment, the configuration for detecting the position of the stylus pen 1 two-dimensionally has been described. However, the present invention can also detect the position of the stylus pen 3 three-dimensionally. Further, in the above embodiment, the RS232C interface is used as a communication interface between the ultrasonic receiving unit 30 and the arithmetic processing unit 40 (PC). However, in the present invention, a communication interface other than the RS232C interface is similarly used. It goes without saying that it can be applied.

【0133】[0133]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
超音波受信部からの超音波送/受信器間計測距離を受け
取る演算処理部において、過去の計測データと現在の計
測データとを比較し、両者の差が当該装置で用いる超音
波の1波長分に一致する場合、現在の計測データを過去
の計測データに置き換え、常に先頭波正常受信時の正確
な計測データを用いて入力ペンの指示位置を演算するよ
うにしたため、先頭波の受信ミス(増幅ミス)に対して
も入力ペンによる手ぶれ現象の無い安定した指示位置の
入力を果たせる。また、この場合において、過去の計測
データとして少なくとも直前に計測した1つの距離デー
タさえ保持しておけば、数回前からのサンプリング値を
保持しておく必要はないため、入力ペンの高速移動に対
しても良好なレスポンスを維持できる。
As described above, according to the present invention,
An arithmetic processing unit that receives a measurement distance between the ultrasonic transmitter / receiver from the ultrasonic reception unit compares the past measurement data with the current measurement data, and a difference between the two is equal to one wavelength of the ultrasonic wave used in the apparatus. If the current position is equal to the current position, the current measurement data is replaced with the past measurement data, and the pointing position of the input pen is always calculated using the accurate measurement data when the first wave is normally received. In the case of a mistake, a stable pointing position can be input without a shake phenomenon with the input pen. In this case, if at least one distance data measured immediately before is held as past measurement data, it is not necessary to hold a sampling value from several times before. Good response can be maintained.

【0134】また、本発明においては、過去の計測デー
タと現在の計測データとの差が超音波の1波長分に相当
する状態が連続してN回続いた場合、現在の計測データ
を過去の計測データに置き換えることを止め、現在の計
測データを用いて入力ペンの指示位置を算出するように
したため、先頭波の受信ミスに伴い誤検出された最初の
距離データを基準値として以後の全ての受信タイミング
での計測距離が上記誤った基準値に追従して補正し続け
られる事態を防止でき、頻度的にN回連続して超音波送
/受信器間の誤った距離計測が起こり得ないといった実
情に沿った信頼性の高い補正機能を実現できる。
Also, in the present invention, if the state in which the difference between the past measurement data and the current measurement data is equivalent to one wavelength of the ultrasonic wave continues continuously N times, the current measurement data is replaced with the past measurement data. Since the replacement of the measurement data is stopped and the pointing position of the input pen is calculated using the current measurement data, the first distance data erroneously detected due to the reception error of the leading wave is used as a reference value for all subsequent distances. It is possible to prevent a situation in which the measurement distance at the reception timing is continuously corrected following the erroneous reference value, and that an erroneous distance measurement between the ultrasonic transmitter / receiver cannot be continuously performed N times. A highly reliable correction function according to the actual situation can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係わるペン入力装置を適用した情報処
理装置の概略構成を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an information processing apparatus to which a pen input device according to the present invention is applied.

【図2】図1に示した情報処理装置全体の概略構成を示
す図。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the entire information processing apparatus shown in FIG. 1;

【図3】図1に示した情報処理装置の外観構造の一例を
示す斜視図。
FIG. 3 is an exemplary perspective view showing an example of the external structure of the information processing apparatus shown in FIG. 1;

【図4】図1に示した表示部の表示画面に対して所定の
位置関係で配設された2個の超音波受信素子とスタイラ
スペンによる指示位置の関係を示す図。
4 is a diagram showing a relationship between two ultrasonic receiving elements arranged in a predetermined positional relationship with respect to a display screen of a display unit shown in FIG. 1 and a position designated by a stylus pen.

【図5】図1に示した超音波受信部の受信処理部の機能
構成を示すブロック図。
FIG. 5 is a block diagram showing a functional configuration of a reception processing unit of the ultrasonic receiving unit shown in FIG.

【図6】図5に示したスタイラスペンにおける基本クロ
ックと超音波送出タイミングとの関係を示すフローチャ
ート。
FIG. 6 is a flowchart showing a relationship between a basic clock and an ultrasonic wave transmission timing in the stylus pen shown in FIG. 5;

【図7】図5に示したカウンタによる超音波受信時間の
検出動作を示すタイミングチャート。
FIG. 7 is a timing chart showing an operation of detecting an ultrasonic reception time by the counter shown in FIG. 5;

【図8】図1に示した情報処理装置で用いるスタイラス
ペンの外観構成図。
8 is an external configuration diagram of a stylus pen used in the information processing apparatus shown in FIG.

【図9】図1に示した情報処理装置で用いるスタイラス
ペンの内部回路構成を示すブロック図。
FIG. 9 is a block diagram showing an internal circuit configuration of a stylus pen used in the information processing apparatus shown in FIG. 1;

【図10】図1に示した超音波受信部及び演算処理部の
機能構成を示すブロック図。
FIG. 10 is a block diagram illustrating a functional configuration of an ultrasonic receiving unit and an arithmetic processing unit illustrated in FIG. 1;

【図11】図1に示した情報処理装置でマルチペン機能
が選択された場合におけるPenNO=0のスタイラス
ペンおよびPenNO=1のスタイラスペンの超音波送
信タイミング制御を示すタイミングチャート。
11 is a timing chart showing ultrasonic transmission timing control of a stylus pen with PenNO = 0 and a stylus pen with PenNO = 1 when the multi-pen function is selected in the information processing apparatus shown in FIG. 1;

【図12】図10に示した受信タイミング制御部からの
出力データのデータ形式の一例を示す図。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a data format of output data from the reception timing control unit illustrated in FIG. 10;

【図13】図10に示した受信処理部におけるアンプ部
の回路構成の一例を示す図。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of an amplifier unit in the reception processing unit illustrated in FIG. 10;

【図14】図13に示したアンプ部の初段オペアンプに
よる受信超音波増幅波形の一例を示す図。
FIG. 14 is a diagram showing an example of a received ultrasonic amplification waveform by a first-stage operational amplifier of the amplifier unit shown in FIG. 13;

【図15】図13に示したアンプ部の初段オペアンプに
よる望ましい受信超音波増幅波形の一例を示す図。
FIG. 15 is a diagram showing an example of a desirable received ultrasonic amplification waveform by a first-stage operational amplifier of the amplifier section shown in FIG. 13;

【図16】図1に示した情報処理装置における入力面と
入力座標の関係図。
FIG. 16 is a diagram showing a relationship between an input surface and input coordinates in the information processing apparatus shown in FIG. 1;

【図17】図16に示した入力面上における超音波送/
受信器間の距離計測ミスの一態様を示す図。
FIG. 17 shows an ultrasonic transmission / reception on the input surface shown in FIG. 16;
The figure which shows an aspect of the distance measurement mistake between receivers.

【図18】図16に示した入力面上における超音波送/
受信器間の距離計測ミスの別の態様を示す図。
FIG. 18 shows an ultrasonic transmission / reception on the input surface shown in FIG.
The figure which shows another aspect of the distance measurement mistake between receivers.

【図19】図17及び図18に示す態様での算出距離を
用いた場合における入力ペン指示位置の位置ずれの様子
を示す図。
FIG. 19 is a diagram illustrating a state of a displacement of the pointing position of the input pen when the calculated distance in the mode illustrated in FIGS. 17 and 18 is used.

【図20】本発明の第1の補正方法に基づく超音波送/
受信器間計測距離補正処理の一例を示す概念図。
FIG. 20 shows an ultrasonic transmission / reception based on the first correction method of the present invention.
The conceptual diagram which shows an example of the measurement distance correction between receivers.

【図21】図1に示した情報処理装置の演算処理部にお
ける図20に示す補正処理を実現するための演算部の機
能構成を示すブロック図。
FIG. 21 is a block diagram showing a functional configuration of an arithmetic unit for realizing the correction processing shown in FIG. 20 in the arithmetic processing unit of the information processing apparatus shown in FIG. 1;

【図22】図21に示す演算部による補正処理動作を示
すフローチャート。
FIG. 22 is a flowchart showing a correction processing operation by the calculation unit shown in FIG. 21;

【図23】図20に示した補正処理に基づく超音波送/
受信器間計測距離補正ミスの一例を示す概念図。
FIG. 23 shows an ultrasonic transmission / reception based on the correction processing shown in FIG.
The conceptual diagram which shows an example of the measurement distance correction mistake between receivers.

【図24】図23に示す補正ミスを解消するための本発
明の第2の補正方法に基づく超音波送/受信器間計測距
離補正処理の一例を示す概念図。
FIG. 24 is a conceptual diagram showing an example of a measurement distance correction process between an ultrasonic transmitter and a receiver based on the second correction method of the present invention for eliminating the correction error shown in FIG. 23.

【図25】図1に示した情報処理装置の演算処理部にお
ける図24に示す補正処理を実現するための演算部の機
能構成を示すブロック図。
FIG. 25 is a block diagram showing a functional configuration of an arithmetic unit for implementing the correction processing shown in FIG. 24 in the arithmetic processing unit of the information processing apparatus shown in FIG. 1;

【図26】図25に示す演算部による補正処理動作を示
すフローチャート。
FIG. 26 is a flowchart showing a correction processing operation by the calculation unit shown in FIG. 25;

【図27】スタイラスペンが実際に超音波の1波長分だ
け移動した場合における図20に示す補正処理の適用例
を示す概念図。
FIG. 27 is a conceptual diagram showing an application example of the correction processing shown in FIG. 20 when the stylus pen is actually moved by one wavelength of the ultrasonic wave.

【図28】スタイラスペンが実際に超音波の1波長分だ
け移動した場合における図24に示す補正処理の適用例
を示す概念図。
FIG. 28 is a conceptual diagram showing an application example of the correction processing shown in FIG. 24 when the stylus pen is actually moved by one wavelength of the ultrasonic wave.

【図29】表示部としてフロントプロジェクタディスプ
レイを用いた本発明の他の実施の形態を示す図。
FIG. 29 is a diagram showing another embodiment of the present invention using a front projector display as a display unit.

【図30】表示部としてCRTディスプレイを有するデ
ィスクトップ型コンピュータを用いた本発明の更に他の
実施の形態を示す図。
FIG. 30 is a diagram showing still another embodiment of the present invention using a desktop computer having a CRT display as a display unit.

【図31】表示部としてLCDディスプレイを有するノ
ート型コンピュータを用いた本発明の別の実施の形態を
示す図。
FIG. 31 is a diagram showing another embodiment of the present invention using a notebook computer having an LCD display as a display unit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…スタイラスペン、11…送信タイミング制御部、1
2…シーケンサ、13…オシレータ、14…ボタン、1
5…アンプ部、16…オペアンプ、17…送出部、18
…超音波送出器、30…超音波受信部、31…受信セン
サ部、31a,31b,31c…超音波受信素子、32
…受信処理部、60…アンプ部、61…オペアンプ、7
0…受信タイミング制御部、71…カウンタ、レジス
タ、72…シーケンサ、73…オシレータ、74…SC
C(シリアル通信制御部)初期化部、321,322…
カウンタ、324…基本クロック生成回路、325,3
26…受信時間保持回路、33…通信部、331…SC
C(シリアル通信制御部)、332…232Cドライ
バ、34…ペンホルダ、35…同期回路、40…演算処
理部、41…通信部、42…演算部、421…データ取
込部、422…演算実行部、423…受信タイミング監
視部、424…履歴データ記憶部、425…比較部、4
26…データ置換部、427…置換解除部、43…判別
部、44…表示制御部、50…表示部
1 stylus pen, 11 transmission timing control unit, 1
2 ... sequencer, 13 ... oscillator, 14 ... button, 1
5: Amplifier section, 16: Operational amplifier, 17: Sending section, 18
... Ultrasonic wave transmitter, 30 ... Ultrasonic wave receiving unit, 31 ... Reception sensor unit, 31a, 31b, 31c ... Ultrasonic wave receiving element, 32
... Reception processing unit, 60 ... Amplifier unit, 61 ... Op amp, 7
0: reception timing control unit, 71: counter, register, 72: sequencer, 73: oscillator, 74: SC
C (serial communication control unit) initialization unit, 321, 322 ...
Counter, 324... Basic clock generation circuit, 325, 3
26: reception time holding circuit, 33: communication unit, 331: SC
C (serial communication control unit), 332: 232C driver, 34: pen holder, 35: synchronous circuit, 40: arithmetic processing unit, 41: communication unit, 42: arithmetic unit, 421: data acquisition unit, 422: arithmetic execution unit 423: reception timing monitoring unit 424: history data storage unit 425: comparison unit
26: Data replacement unit, 427: Replacement cancellation unit, 43: Judgment unit, 44: Display control unit, 50: Display unit

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力ペンに実装された超音波送信手段か
ら超音波を送出した時間と、超音波受信手段により前記
超音波を受信した時間とから前記超音波送信手段と前記
超音波受信手段間の距離を計測する距離計測手段と、前
記計測距離を用いて前記入力ペンの2次元若しくは3次
元の位置座標を算出する演算手段とを具備し、該演算手
段により算出された前記位置座標に基づき所定の入力領
域における前記入力ペンによる指示位置を入力するペン
入力装置において、 過去における前記超音波送信手段と前記超音波受信手段
間の計測距離を保存する計測距離保存手段と、 前記計測距離保存手段に保存されている過去の計測距離
と現在の計測距離とを比較する比較手段と、 前記過去の計測距離と前記現在の計測距離との差が前記
超音波の1波長に等しい場合、前記現在の計測距離を放
棄し、前記過去の計測距離を前記演算手段に与える補正
手段とを具備することを特徴とするペン入力装置。
1. An apparatus for transmitting an ultrasonic wave from an ultrasonic transmitting unit mounted on an input pen and receiving the ultrasonic wave by an ultrasonic receiving unit based on a time between the ultrasonic transmitting unit and the ultrasonic receiving unit. Distance measuring means for measuring the distance of the input pen, and calculating means for calculating two-dimensional or three-dimensional position coordinates of the input pen using the measured distance, based on the position coordinates calculated by the calculating means. In a pen input device for inputting a position indicated by the input pen in a predetermined input area, a measurement distance storage means for storing a measurement distance between the ultrasonic transmission means and the ultrasonic reception means in the past, and a measurement distance storage means Comparison means for comparing the past measurement distance and the current measurement distance stored in the, the difference between the past measurement distance and the current measurement distance to one wavelength of the ultrasonic wave A pen input device comprising: a correction unit that abandons the current measurement distance when the distances are equal and gives the past measurement distance to the calculation unit.
【請求項2】 前記比較手段の比較結果を監視し、過去
の計測距離と現在の計測距離との差が前記超音波の1波
長に等しいとの比較結果が連続してN(Nは自然数)回
得られた場合、前記過去の計測距離を放棄し、前記現在
の計測距離を前記演算手段に与える補正解除手段を更に
具備することを特徴とする請求項1記載のペン入力装
置。
2. A comparison result of the comparison means is monitored, and a comparison result that a difference between a past measurement distance and a current measurement distance is equal to one wavelength of the ultrasonic wave is continuously N (N is a natural number). 2. The pen input device according to claim 1, further comprising: a correction canceling unit that abandons the past measurement distance when the number of times has been obtained and gives the current measurement distance to the calculation unit.
【請求項3】 入力ペンに実装された超音波送信手段か
ら超音波を送出した時間と、超音波受信手段により前記
超音波を受信した時間とから前記超音波送信手段と前記
超音波受信手段間の距離を計測すると共に、該計測距離
を用いて前記入力ペンの2次元若しくは3次元の位置座
標を算出し、所定の入力領域における前記入力ペンによ
る指示位置を入力するペン入力装置において、 過去における前記超音波送信手段と前記超音波受信手段
間の計測距離を保存すると共に、該保存されている過去
の計測距離と現在の計測距離とを比較し、前記過去の計
測距離と前記現在の計測距離との差が前記超音波の1波
長に等しい場合、前記現在の計測距離を放棄し、前記過
去の計測距離を用いて前記位置座標を算出することを特
徴とするペン入力装置における位置座標補正方法。
3. The time between the ultrasonic transmitting means and the ultrasonic receiving means based on the time at which the ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic transmitting means mounted on the input pen and the time at which the ultrasonic wave is received by the ultrasonic receiving means. A pen input device that measures the distance of the input pen, calculates two-dimensional or three-dimensional position coordinates of the input pen using the measured distance, and inputs a position indicated by the input pen in a predetermined input area. While storing the measured distance between the ultrasonic transmitting means and the ultrasonic receiving means, comparing the stored past measured distance and the current measured distance, the past measured distance and the current measured distance When the difference from the current distance is equal to one wavelength of the ultrasonic wave, the current measurement distance is abandoned, and the position coordinates are calculated using the past measurement distance. Position coordinate correction method that.
【請求項4】 前記過去の計測距離と前記現在の計測距
離との差が前記超音波の1波長に等しいとの比較結果が
連続してN(Nは自然数)回得られた場合、前記過去の
計測距離を用いるのを止め、前記現在の計測距離を用い
て前記位置座標を算出することを特徴とする請求項3記
載のペン入力装置における位置座標補正方法。
4. If the comparison result that the difference between the past measurement distance and the current measurement distance is equal to one wavelength of the ultrasonic wave is obtained continuously N times (N is a natural number), 4. The position coordinate correction method in the pen input device according to claim 3, wherein the use of the measurement distance is stopped, and the position coordinates are calculated using the current measurement distance.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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