(57)【要約】【課題】  音波の伝達所要時間を利用して位置検出を行う際に、音速値の較正を安価且つ容易高精度に行う。【解決手段】  位置指示装置２０から同期用の光信号を受信した時点から距離計測用の超音波信号を受信するまでの所要時間を各基準体１０について計測し（ステップＳ１）、音速値の較正が行われていない時には予め設定された音速標準値Ｖと計測した所要時間とを用いて、位置指示装置２０の位置座標を算出する（ステップＳ２、Ｓ３）。算出した位置座標が予め設定した較正範囲内にあるとき、予め設定した較正範囲までの距離と、位置座標算出時に用いた所要時間とをもとに音速値を推測し、これを音速較正値Ｖ′として保持する（ステップＳ４、Ｓ５）。以後、位置座標を算出する際にはこの音速較正値Ｖ′を用いて位置座標の算出を行う（ステップＳ1、Ｓ２、Ｓ７）。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体と複数の基準体とを備え、前記移動体と前記複数の基準体との間で音波信号を伝達し、当該音波信号の伝達所要時間と音速情報とを用いて前記移動体の指示位置を検出するようにした位置検出装置において、
当該位置検出装置で実行可能な特定の処理が割りつけられた基準領域が前記移動体で指示されたとき、このときの前記伝達所要時間と、予め設定された前記基準領域及び前記基準体間の基準距離とに基づいて、前記音速情報を較正する音速情報較正手段を備えることを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記基準領域の周囲に、前記移動体の指示位置を、前記基準領域に誘導可能な誘導領域が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記誘導領域は、前記基準領域の周囲の、前記基準距離の４％以上の幅を有する範囲に設定されることを特徴とする請求項２記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記複数の基準体は予め設定された所定の処理を実行する処理装置に搭載され、
前記基準領域にスイッチ手段を備えると共に、前記基準領域には前記処理装置を起動するための電源投入処理が割りつけられ、
前記音速情報較正手段は、前記スイッチ手段が作動したとき前記基準領域が指示されたと判断するようになっていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記複数の基準体は、情報表示可能な処理装置に搭載され、
前記基準領域には、前記処理装置の処理内容を選択するためのメニュー画面の表示を指示するメニュー画面表示処理が割りつけられていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記複数の基準体は予め設定された所定の処理を実行する処理装置に搭載され、
前記移動体から光信号からなる同期信号及び音波信号からなる距離計測信号を送信し、各基準体が前記同期信号を受信した時点から前記距離計測信号を受信するまでの伝達所要時間を計測し、複数の伝達所要時間を用いて前記処理装置側で前記移動体の位置を検出するようにした位置検出装置であって、
前記音速情報較正手段は前記処理装置に設けられることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記複数の基準体は予め設定された所定の処理を実行する処理装置に搭載され、
前記移動体から光信号又は音波信号からなる同期信号を送信し、当該同期信号を受信した基準体が音波信号又は光信号からなる距離計測信号を送信し、前記移動体が前記同期信号を送信してから前記距離計測信号を受信するまでの伝達所要時間を計測し、複数の前記伝達所要時間を用いて前記移動体側で前記移動体の位置を検出するようにした位置検出装置であって、
前記音速情報較正手段は、前記処理装置に設けられた較正情報送信手段と、前記移動体に設けられた演算手段とを備え、
前記較正情報送信手段は、前記基準領域が指示されたことを検出したとき音速情報の較正を指示する較正情報を前記距離計測信号に付加し、
前記演算手段は、前記距離計測信号に前記較正情報が付加されているとき前記音速情報の較正を行うことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の位置検出装置。
【請求項８】
前記較正情報送信手段は、前記音速情報の較正を行う際に必要な前記基準領域の位置情報を前記較正情報として付加し、
前記演算手段は、前記距離計測信号に付加された前記基準領域の位置情報を用いて前記音速情報の較正を行うことを特徴とする請求項７記載の位置検出装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の位置検出装置を備えていることを特徴とする情報端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出装置および情報端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波信号の伝達所要時間に基づき、その位置が既知である、少なくとも２つの基準点からの距離を計測し、この距離の計測結果と既知の基準点の位置とから、三辺測量の原理にしたがって、未知の位置を特定する位置検出方式が知られている。
このように、超音波信号の伝達所要時間に基づき、未知の位置を特定する位置検出方式では、前記超音波信号の伝達所要時間と空中を伝搬する音速値とに基づき前記距離を検出することから、前記音速値の較正を的確に行う必要がある。
【０００３】
ここで、未知の位置を特定するようにした位置検出方式としては、例えば、抵抗膜方式等も提案されているが、この方式においては、較正を行うパラメータとして、オフセットとゲイン及び縦横比等を調整する必要があるため、較正を行うには、複数の点での対応付けが必要であり、また、面倒な操作が頻繁に要求される。
これに対し、音速値を用いた位置検出方式においては、抵抗膜方式のようにオフセットや、異方性等といった問題はないので、較正すべきパラメータは音速値のみであることから、抵抗膜方式等の場合に比較して音速値の較正操作を容易に行うことができる。
【０００４】
このように音速値を用いた位置検出方式において、音速値を較正する方法として例えば、参照点をペン先で指示させたり（例えば、特許文献１参照）、或いは温度センサ等を用いたりする方法、また、音速値較正用の送信機能と、伝達所要時間計測用の受信機能とを備えた送受信機を設け、音速値の較正を行うときには送信機として作動するよう切り換え、この送信機からの超音波信号の伝達所要時間に基づいて音速値の較正を行うようにしたもの（例えば、特許文献２参照）等が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−２３７９５０号公報
【特許文献２】特開２００３−１４０８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のように、音速値の較正を行う場合に参照点を指示する方法や温度センサ等を用いたりする方法においては、使用者が音速値の較正のための操作を行う必要があるため、手順の簡略化、また、較正の精度等の点で十分ではない。また、音速値較正用の送信機能を備えた送受信機を設ける方法においては、使用者が意識することなく音速値の較正を行うことができる。しかしながら、別途音速値較正用の送信機能を設ける必要があり、その分、コストの増加や処理負荷の増加等につながるという問題がある。
【０００６】
そこで、この発明は、上記従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、音速値の較正を、安価であり、容易且つ高精度に行うことの可能な位置検出装置及び情報端末装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決するために、本発明の位置検出装置は、移動体と複数の基準体とを備え、前記移動体と前記複数の基準体との間で音波信号を伝達し、当該音波信号の伝達所要時間と音速情報とを用いて前記移動体の指示位置を検出するようにした位置検出装置において、当該位置検出装置で実行可能な特定の処理が割りつけられた基準領域が前記移動体で指示されたとき、このときの前記伝達所要時間と、予め設定された前記基準領域及び前記基準体間の基準距離とに基づいて、前記音速情報を較正する音速情報較正手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、基準領域が移動体で指示されたとき、前記移動体と前記基準体との間の距離を計測するための音速情報の較正が音速情報較正手段により行われる。したがって、前記基準領域に予め割りつけられている特定の処理を実行するために前記基準領域が指示されたときに、音速情報較正手段によって音速情報の構成が行われることになるから、使用者が意識することなく音速情報の較正を行うことができる。
【０００９】
上記した位置検出装置では、前記基準領域の周囲に、前記移動体の指示位置を、前記基準領域に誘導可能な誘導領域が形成されていることが好ましい。
上記構成によれば、移動体が、基準領域の周囲の誘導領域を指示しようとした場合にはこの誘導領域ではなく基準領域を指示するように誘導されることから、基準領域を指示しようとした場合には、常に基準領域が指示されることになる。したがって、音速情報の較正を行う際に用いる基準距離を設定したときの移動体の位置、すなわち基準領域を移動体が指示した状態で音速情報の較正を行うことができ、より高精度に音速情報の較正を行うことができる。
【００１０】
また、上記した位置検出装置では、前記誘導領域は、前記基準領域の周囲の、前記基準距離の４％以上の幅を有する範囲に設定されることが好ましい。
上記構成によれば、誘導領域は基準領域の周囲に設定され、その幅は、基準距離の４％以上の幅に設定される。指示された位置座標が基準領域に含まれるときに、基準領域が指示されたと判断する場合、温度環境によって伝達所要時間が変化するため算出される位置座標が変化することから、前記基準領域が実際には指示された場合であっても、位置座標からは基準領域が指示されていないと判断される場合がある。しかしながら、温度変化に伴い予測される距離変動分である基準距離の４％以上の幅の誘導領域を設定することで、温度環境によっては基準領域である可能性のある領域は指示できないようにし、基準領域、又は誘導領域の周囲の領域のみを指示できるような構成としたから、基準領域及び誘導領域に該当する位置が指示されたか否かを判断することにより、温度環境が変化した場合であっても基準領域が指示されたかどうかを確実に検出することができる。
【００１１】
また、上記した位置検出装置では、前記複数の基準体は予め設定された所定の処理を実行する処理装置に搭載され、前記基準領域にスイッチ手段を備えると共に、前記基準領域には前記処理装置を起動するための電源投入処理が割りつけられ、前記音速情報較正手段は、前記スイッチ手段が作動したとき前記基準領域が指示されたと判断するようになっていることが好ましい。
【００１２】
上記構成によれば、基準領域には、複数の基準体が搭載された所定の処理を実行する処理装置を起動するための電源投入処理が割付けられているから、処理装置への電源投入が行われるとき、つまり、位置検出装置が起動されるときには必ず音速情報の較正が行われることになる。したがって、位置検出装置により位置検出が行われるときには既に音速情報の較正が終了しているから、的確なタイミングで音速情報の較正を行うことができ、以後の位置検出精度を的確に確保することができる。また、このとき、スイッチ手段により電源投入の指示を検出するようにしているから、処理装置の各部に電源供給が行われていない場合であってもスイッチ手段の作動の有無を監視するようにするだけで容易に実現することができる。
【００１３】
また、上記した位置検出装置では、前記複数の基準体は、情報表示可能な処理装置に搭載され、前記基準領域には、前記処理装置の処理内容を選択するためのメニュー画面の表示を指示するメニュー画面表示処理が割りつけられていることが好ましい。
上記構成によれば、基準領域には、複数の基準体が搭載された情報表示可能な処理装置において、この処理内容を選択するためのメニュー画面の表示を指示するメニュー画面表示処理が割り付けられている。したがって、この処理装置を運用するに当たり通常使用初期の段階で指示されるメニュー画面の表示が指示された時点で、音速情報の較正が行われることになり、的確なタイミングで音速情報の較正を行うことができ、以後の位置検出精度を的確に確保することができる。
【００１４】
また、上記した位置検出装置では、前記複数の基準体は予め設定された所定の処理を実行する処理装置に搭載され、前記移動体から光信号からなる同期信号及び音波信号からなる距離計測信号を送信し、各基準体が前記同期信号を受信した時点から前記距離計測信号を受信するまでの伝達所要時間を計測し、複数の伝達所要時間を用いて前記処理装置側で前記移動体の位置を検出するようにした位置検出装置であって、前記音速情報較正手段は前記処理装置に設けられることが好ましい。
【００１５】
上記構成によれば、移動体からの光信号からなる同期信号と音波信号からなる距離計測信号とを、所定の処理を実行する処理装置に搭載された複数の基準体が受信してその伝達所要時間を計測し、この伝達所要時間に基づいて移動体の位置を検出する処理装置側に音速情報較正手段を設けて音速情報の較正を行うようにしているから、前記移動体の位置検出に用いる音速情報の較正を容易的確に行うことができる。
【００１６】
また、上記した位置検出装置では、前記複数の基準体は予め設定された所定の処理を実行する処理装置に搭載され、前記移動体から光信号又は音波信号からなる同期信号を送信し、当該同期信号を受信した基準体が音波信号又は光信号からなる距離計測信号を送信し、前記移動体が前記同期信号を送信してから前記距離計測信号を受信するまでの伝達所要時間を計測し、複数の前記伝達所要時間を用いて前記移動体側で前記移動体の位置を検出するようにした位置検出装置であって、前記音速情報較正手段は、前記処理装置に設けられた較正情報送信手段と、前記移動体に設けられた演算手段とを備え、前記較正情報送信手段は、前記基準領域が指示されたことを検出したとき音速情報の較正を指示する較正情報を前記距離計測信号に付加し、前記演算手段は、前記距離計測信号に前記較正情報が付加されているとき前記音速情報の較正を行うことが好ましい。
【００１７】
上記構成によれば、移動体側で、同期信号を送信してから、この応答として距離計測信号を基準体から受信するまでの伝達所要時間を計測し、この計測した伝達所要時間に基づいて移動体の位置検出を行う場合には、基準領域が指示されたときに較正情報送信手段により音速情報の較正を指示する較正情報を距離計測信号に付加して移動体に送信し、移動体では、受信した距離計測信号に較正情報が付加されているときに音速情報の較正を行うようにしたから、前記移動体の位置検出に用いる音速情報の較正を容易的確に行うことができる。
【００１８】
また、上記した位置検出装置では、前記較正情報送信手段は、前記音速情報の較正を行う際に必要な前記基準領域の位置情報を前記較正情報として付加し、前記演算手段は、前記距離計測信号に付加された前記基準領域の位置情報を用いて前記音速情報の較正を行うことが好ましい。
上記構成によれば、基準領域の位置或いは基準体及び基準領域間の距離等といった、音速情報を較正する際に必要な基準領域の位置情報が較正情報として通知され、移動体側では、通知された較正情報を用いて音速情報の較正を行うようにしているから、例えば、処理装置によって基準領域の位置が異なる場合であっても移動体側では何ら意識することなく対応することができる。
【００１９】
そして、前述の位置検出装置を情報端末装置に適用することにより、情報端末装置が有する表示媒体を指示する移動体の位置を、移動体側で検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る位置検出装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
まず、第１の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の位置検出装置の一実施形態が適用される情報端末装置１の外観を示す図である。この情報端末装置１は、移動可能な位置指示装置２０と、この位置指示装置２０により指示される表示装置５０とを備えている。
【００２１】
表示装置５０は、板状の基体４０と、基体４０の表面の一方の端部に設けられた取付部材４０ａ上に所定の距離を保って固定された２つの基準体（１０Ａ，１０Ｂ）と、基体４０の表面の略中央部に埋設された表示媒体３０と、表示装置５０への電源投入の指示部として動作すると共に、電源投入後は、表示装置５０へのメニュー表示の指示部として動作する操作ホール４７とから構成される。
【００２２】
２つの基準体（１０Ａ，１０Ｂ）は、図２に示すように、距離計測に用いる超音波測定パルスを検出する超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）をそれぞれ備えると共に、何れか一方の基準体１０Ａ又は１０Ｂに、同期用に用いる同期用光パルスとしての赤外光を検出する赤外線センサ１２を備え、超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）の検出領域と、赤外線センサ１２の検出領域とは、表示媒体３０が表示可能な全ての領域と操作ホール４７とを含むように調整されている。
【００２３】
表示装置５０は、赤外線センサ１２で同期用光パルスを検出すると、超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）で超音波測定パルスを検出するまでの所要時間をそれぞれ計測し、これら計測時間に基づいて位置指示装置２０までの位置を検出する。また、表示装置５０は、検出した位置指示装置２０までの位置に基づいて情報端末装置１の処理を行う機能を備える。この表示装置５０の機能については後述する。
【００２４】
位置指示装置２０は、図１に示すように、外観視ペン状で、先端部（２１〜２３）と把持部２４とで構成される。この先端部（２１〜２３）には、接触を感知する接触センサ２１と、赤外線を発光する赤外線ＬＥＤ２２と、超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）が感知可能な超音波を発する超音波発振器２３とを備えている。
接触センサ２１は、接触部分に、先端部本体よりも細い可動部２１ａを備え、接触により可動部２１ａが動作することで接触したことを感知し、位置指示装置２０により指示が行われたと判断するようになっている。
【００２５】
把持部２４は、接触センサ２１で接触を感知したとき、赤外線ＬＥＤ２２を発光させると共に超音波発振器２３により超音波を発生させる機能を備える。
そして、この位置指示装置２０は、情報端末装置１の使用者がこの把持部２４を把持して表示媒体３０上を移動させ、表示媒体３０上の位置を指示したり、表示媒体３０に対して手書き入力したりすることで、情報端末装置１に対する入力を行う。この位置指示装置２０の機能については後述する。
【００２６】
操作ホール４７は、図３（ａ）に示すように、円形の有効部４７ａと、有効部４７ａの周囲に形成された誘導部４７ｂとから構成される。なお、有効部４７ａの領域が基準領域に対応し、誘導部４７ｂの領域が誘導領域に対応している。
有効部４７ａは半球状の凹部で構成され、その中心部には図３（ｂ）に示すように、スイッチＳＷ（スイッチ手段）が設けられている。前記凹部が半球状を有することで、使用者が有効部４７ａを指示するときには、有効部４７ａの側面ではなくその中心を指示するように使用者に対して仕向けるようになっている。
【００２７】
誘導部４７ｂは、図３（ｂ）に示すように、有効部４７ａの同心円上に複数の凸部４７ｃが配置されて構成され、これら凸部４７ｃは、前記可動部２１ａの直径よりも大きな間隔で配置され、且つ、位置指示装置２０で誘導部４７ｂが指示され、位置指示装置２０の先端部が凸部４７ｃ間に挿入された場合でも、可動部２１ａが凸部４７ｃ間の底面に接触して可動部２１ａが動作しない間隔に配置されている。また、凸部４７ｃの先端部は、例えば、曲面等といった、使用者が凸部４７ｃの先端部を指示しにくい形状に形成されている。
【００２８】
つまり、誘導部４７ｂは、位置指示装置２０で指示されても可動部２１ａが動作しない構成とすることにより、操作ホール４７が指示されたとしても、この指示部分が誘導部４７ｂである場合には可動部２１ａが作動せず、指示したにも関わらず作動しないことから有効部４７ａを指示するように使用者に対して仕向けるように構成され、このように操作ホール４７を指示するときには有効部４７ａを指示するように仕向けることによって、操作ホール４７を指示する場合には、有効部４７ａという狭い範囲を位置指示装置２０により指示させるようになっている。
【００２９】
さらに、前記操作ホール４７の外周円の直径を２δとしたとき、前記δは、次の条件を満足するように設定される。
ここで、標準温度を２０〔℃〕とし、この情報端末装置１の温度環境が、０〔℃〕から４０〔℃〕の範囲で動作するものと仮定すると、音速値の変動分は、±４％程度とみなすことができる。そこで、操作ホール４７の中心点と超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）との間の距離の４％以上に相当する値を前記δとして設定する。これによって、想定した温度環境の範囲内の温度環境下であれば、温度環境が変化したとしても操作ホール４７が指示されたのか或いはそれ以外の部分が指示されたのかどうかを確実に検出することができる。
【００３０】
なお、図３では、凸部４７ｃを同心円上に整列配置した場合について説明したが、これに限るものではなく、前記可動部２１ａが動作しない間隔であればどのように配置してもよい。
また、ここでは、凸部４７ｃを複数配置し、操作ホール４７が指示された場合であっても誘導部４７ｂが指示された場合には可動部２１ａを動作しないような構成とすることで、使用者に対して有効部４７ａを指示するように仕向けるようにした場合について説明したがこれに限るものではない。例えば、位置指示装置２０の把持部２４の直径よりもやや大きな凹部を形成し、ここに位置指示装置２０を挿入したときに位置指示装置２０の位置決めを行い、可動部２１ａが凹部の底に達したときに初めて可動部２１ａが動作するような構成とすることで、操作ホール４７を指示するときには特定の狭い領域を指示するように仕向けるようにすることも可能である。要は、誘導部４７ｂが指示された場合には可動部２１ａが動作せず且つ操作ホール４７を操作する際に、使用者に、特定の狭い範囲である有効部４７ａ内を常に指示させ得るような構成であれば、どのような構成であってもよい。
【００３１】
表示媒体３０は、位置指示装置２０からの指示に応じた画像を表示する。この表示媒体３０の形状や表示方法については、基準体１０と表示媒体３０上の位置指示装置２０との間で超音波および光の信号が伝達できればどのようなものでも可能であり、ここでは、例えば略平板状の液晶表示体を採用する。
基体４０の内部には、図示を略した電源入力部を備える。この電源入力部は、操作ホール４７が指示されスイッチＳＷが作動すると、外部から電源を入力して、電圧等を適正に調整した後、基準体１０や表示媒体３０の駆動部等に電源を供給する。
【００３２】
次に、位置指示装置２０及び表示装置５０の機能構成を、図４の、機能の概略を示すブロック図に基づいて説明する。
図４に示すように、位置指示装置２０は、接触センサ２１と、超音波測定パルス及び同期光パルスの発信するタイミングを制御するタイミング発生回路１１０と、超音波測定パルスを発信する音波送信部１２０と、同期光パルスを発信する光送信部１３０とを備えている。
【００３３】
接触センサ２１は、表示媒体３０との接触を感知するタッチセンサを採用することができる。この接触センサ２１は接触を感知すると、信号を生成して音波送信部１２０に送信する。また、接触状態から非接触状態に遷移した場合も同様に信号を生成し、音波送信部１２０に送信する。
タイミング発生回路１１０は、間隔基準となるクロック信号と、接触センサ２１からの接触を示す信号とを入力し、超音波測定パルスと同期光パルスとを発信するタイミングを制御する。このタイミング発生回路１１０は、接触センサ２１が接触を感知する状態であるペンダウン中及び接触センサ２１が接触を感知しない状態であるペンアップ状態に切り換わった直後のクロック信号活性時にパルスを出力するように構成される。
【００３４】
クロック信号のパルス間隔は、表示媒体３０の大きさ等により最適に決定され、例えば、表示媒体３０がＡ４サイズ程度である場合は、１０ミリ秒程度のパルス間隔に設定される。このタイミング発生回路１１０の出力は、音波送信部１２０及び光送信部１３０に入力される。
音波送信部１２０は、超音波発振器２３と、この超音波発振器２３を駆動するための超音波駆動回路１２１とで構成される。超音波駆動回路１２１は、タイミング発生回路１１０からのパルス信号を受信する間、前記超音波発振器２３を断続的に駆動し超音波測定パルスを発生させる。超音波発振器２３は、超音波駆動回路１２１から送信される駆動信号に従い、位置指示装置２０の先端部から全方位に向けて、周波数が略２万〔Ｈｚ〕を越える超音波を発信する。これによって超音波測定パルスが発信される。
【００３５】
光送信部１３０は、赤外線ＬＥＤ２２と、この赤外線ＬＥＤ２２を駆動するためのＬＥＤ駆動回路１３１とから構成される。ＬＥＤ駆動回路１３１は、タイミング発生回路１１０からのパルス信号を受信する間、赤外線ＬＥＤ２２を断続的に駆動し同期光パルスを発生させる。赤外線ＬＥＤ２２は、ＬＥＤ駆動回路１３１から入力される駆動信号に従い、位置指示装置２０の先端部から、波長が略７７０〔ｎｍ〕を越える赤外光を発光する。これによって同期光パルスが発信される。
【００３６】
一方、表示装置５０は、超音波測定パルスを受信する音波受信部２１０と、基準体１０Ｂを構成する赤外線センサ１２から構成され同期光パルスを受信する光受信部２２０と、時間計測を行うためのカウンタ回路２３０と、位置指示装置２０の位置算出を行う位置取得部２４０と、表示媒体３０への表示制御を行う表示制御部２５０とを備える。
音波受信部２１０は、基準体（１０Ａ，１０Ｂ）を構成する超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）から構成される。
【００３７】
カウンタ回路２３０は、超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）の出力をそれぞれＡ系統及びＢ系統のストップ信号として入力し、また、赤外線センサ１２の検知信号をスタート信号として入力する。そして、カウンタ回路２３０は、赤外線センサ１２で光信号を検知した時点で、Ａ系統及びＢ系統の計測を共に開始し、超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）で超音波を検出したとき、それぞれに対応する系統の計測を終了し、Ａ系統及びＢ系統のそれぞれについて、光信号を受信した時点から超音波信号を受信するまでの間の所要時間を計測する。そして、次に光信号を検知するまでの間、この計測結果を保持する。なお、カウンタ回路２３０での計測結果は、後述の座標演算部２４１で参照可能に構成されている。
【００３８】
位置取得部２４０は、位置指示装置２０の表示装置５０上での位置を検出すると共に、音速値の較正を行う座標演算部２４１と、音速値の較正を行うための、予め設定された較正範囲情報等を記憶するための較正情報記憶部２４２と、較正した音速較正値を保持するための較正値保持部２４３とを備える。
較正情報記憶部２４２には、音速値の較正を行う対象となる較正範囲を特定する較正範囲情報と、予め検出した較正範囲と超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）それぞれとの間の距離である基準距離とが格納される。ここでは、較正範囲を、操作ホール４７の有効部４７ａ及び誘導部４７ｂの範囲とし、前記基準距離として前記有効部４７ａの代表値、例えば有効部４７ａの中心点と超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）との間の距離を設定する。
【００３９】
座標演算部２４１は、次の手順で、位置指示装置２０の位置を算出する。
前述のように、位置指示装置２０では、超音波測定パルスと同期光パルスとを同時に発信し、これを基準体（１０Ａ，１０Ｂ）で受信する。図５に示すように、超音波測定パルスの伝搬には時間がかかることから、基準体（１０Ａ，１０Ｂ）では、同期光パルスの受信タイミングよりも遅れた時点で超音波測定パルスを受信することになる。そして、この超音波測定パルスの受信タイミングは位置指示装置２０と、基準体（１０Ａ，１０Ｂ）との間の距離に比例する。
【００４０】
ここで、カウンタ回路２３０で計測した、同期光パルスを受信した時点から超音波測定パルスを受信するまでの計測時間をそれぞれＴａ、Ｔｂとし、音速値をＶとすると、位置指示装置２０の超音波発振器２３と超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）との間の距離Ｌａ、Ｌｂは、それぞれ式（１）及び（２）に示すように表記できる。
【００４１】
Ｌａ＝Ｔａ×Ｖ              ……（１）
Ｌｂ＝Ｔｂ×Ｖ              ……（２）
【００４２】
ここで、図２に示すように、位置指示装置２０の超音波発振器２３が座標Ｐの位置にあり、他方で、基準体１０Ａの超音波センサ１１Ａと、基準体１０Ｂの超音波センサ１１Ｂは、既知の距離（２ｄ）を有する座標Ｑと、座標Ｒの位置にあるものとする。なお、図２では、座標Ｒと座標Ｑの中間点Ｏを原点とする直交座標系を設定している。
【００４３】
前述のように、超音波発振器２３から超音波センサ１１Ａまでの距離（Ｌａ）、及び超音波発振器２３から超音波センサ１１Ｂまでの距離（Ｌｂ）は、前記した方法で得られる。したがって、この座標系における超音波発振器２３の位置、即ち、座標ＰのＸ軸方向およびＹ方向の値は、次式（３）、（４）のように表記できる。
【００４４】
Ｘ＝（Ｌａ2−Ｌｂ2）／（４×ｄ）
＝〔Ｖ2／（４×ｄ）〕×（Ｔａ＋Ｔｂ)・(Ｔａ−Ｔｂ）          ……（３）
Ｙ＝〔Ｌａ2−（Ｘ＋ｄ）2〕1/2
＝〔Ｌｂ2−（Ｘ−ｄ）2〕1/2                                  ……（４）
【００４５】
座標演算部２４１は、このようにして超音波発振器２３の位置、つまり、位置指示装置２０の位置を検出すると共に、検出した位置指示装置２０の位置が、較正情報記憶部２４２で記憶されている較正範囲内にあるときには、カウンタ回路２３０で計測した超音波センサ１１Ａ、１１Ｂとの間の計測時間Ｔａ、Ｔｂと、較正情報記憶部２４２に記憶している基準距離Ｌａ*、Ｌｂ*とをもとに、音速値を推測しこれを音速較正値Ｖ′として較正値保持部２４３に格納する。そして、これ以後、較正値保持部２４３で保持している音速較正値Ｖ′をもとに、超音波発振器２３及び超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）間の距離Ｌａ、Ｌｂを算出する。なお、較正値保持部２４３には、音速標準値Ｖとして、Ｖ＝３４０〔ｍ／秒〕が格納されている。つまり、音速値は、温度環境によって変化することから、超音波発振器２３と超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）との間の距離が既知である位置に、位置指示装置２０が存在するときに、既知の距離と、超音波発振器２３からの超音波信号が超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）に到達するまでの時間である計測時間とに基づいて音速値を推測することで、現在の温度環境に応じた音速値を検出する。
【００４６】
表示制御部２５０は、文書・ＵＩ処理部２５１と、表示処理部２５２とを備える。
文書・ＵＩ処理部２５１は、スイッチＳＷの投入信号を入力し、スイッチＳＷが操作されたことを検出したとき電源投入が行われたと判断し、電源投入時の初期動作処理を行う。例えば、表示装置５０の各部への電力供給の開始や初期設定等を行い、図示しない記憶部に記憶している初期画面の表示データを読み出し、これを表示処理部２５２に出力する。なお、文書・ＵＩ処理部２５１は、電源投入が行われた後、前記スイッチＳＷが操作されたときには、前記メニュー画面の表示指示が行われたと判断し、電源投入時の処理は行わない。また、文書・ＵＩ処理部２５１は、表示装置５０に表示中の表示画面がどの画面であるかを管理し、座標演算部２４１で検出した位置指示装置２０による指示位置と、表示中の表示画面のデータとをもとに、表示媒体３０上の位置指示装置２０の指示位置が、関連付けられた動作を行うよう指示する位置であるかを判断し、そうであるならば指示位置に該当する動作を行う。
【００４７】
表示処理部２５２は、文書・ＵＩ処理部２５１から入力した表示画面データを表示媒体３０に表示させる。
次に、位置指示装置２０で位置を指示した場合の処理について、フローチャートに基づいて説明する。図６は、表示装置５０での処理の流れを示すフローチャートである。
今、表示媒体３０上に、例えば電源投入直後であって初期画面が表示されている状態で、メニュー画面を表示させるために、使用者が位置指示装置２０により操作ホール４７を指示すると、可動部２１ａが作動することから、音波送信部１２０及び光送信部１３０が作動し、超音波測定パルスと同期光パルスとが断続的に送信される。
【００４８】
表示装置５０では、音波送信部１２０及び光送信部１３０で送信された超音波測定パルス及び同期光パルスを、音波受信部２１０及び光受信部２２０で受信したことを検出すると、ステップＳ１からステップＳ２に移行する。そして、音速値の較正が既に行われたかどうかを判断する。この判断は例えば較正値保持部２４３に音速較正値Ｖ′が格納されているかに基づき判断したり、或いは音速較正値を算出したときにフラグを設定するようにし、このフラグが設定されているかどうかを判断したりすること等により行う。
【００４９】
この場合、電源投入時であって音速値の較正はまだ行われていないことから、ステップＳ３に移行し、較正値保持部２４３で保持している音速標準値Ｖを読み出し、カウンタ回路２３０で計測した超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）のそれぞれに対応する計測時間Ｔａ、Ｔｂと、音速標準値Ｖとから位置指示装置２０の表示媒体３０上における位置座標を算出する。
【００５０】
次いで、ステップＳ４に移行し、ステップＳ３で算出した位置座標が、較正情報記憶部２４２に格納されている較正範囲内に含まれるかどうかを判断する。この場合、操作ホール４７の範囲が較正範囲として設定されているから、ステップＳ３で算出した位置指示装置１の指示位置が操作ホール４７に該当する部分に含まれるかどうかを判断する。
なお、ここでは、ステップＳ３で位置座標を算出した後に、ステップＳ４の処理で、位置座標が較正範囲内にあるかどうかを判断するようにした場合について説明したがこれに限るものではない。例えば、計測時間Ｔａ及びＴｂの組み合わせから、位置指示装置２０の位置を特定することができるから、前記較正範囲として、操作ホール４７の各地点に対応する計測時間Ｔａ、Ｔｂの組を較正範囲として設定しておき、計測時間Ｔａ、Ｔｂの組み合わせから、位置指示装置２０が較正範囲内にあるかどうかを判断するようにしてもよい。同様に、計測時間ではなく、位置指示装置２０と超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）間の距離の組み合わせとから較正範囲内にあるかどうかを判断するようにしてもよい。
【００５１】
この場合、操作ホール４７を指示しているから、検出された位置座標は較正範囲に含まれる。このため、ステップＳ４からステップＳ５に移行し、較正情報記憶部２４２に格納されている、位置指示装置２０が操作ホール４７を指示したときの超音波発振器２３と各超音波センサ１１Ａ又は１１Ｂとの間の距離である基準距離Ｌａ*又はＬｂ*を、カウンタ回路２３０で計測した、超音波測定パルスを受信するまでの計測時間Ｔａ又はＴｂで割算し、音速較正値Ｖ′を推定する。なお、このステップＳ４及びステップＳ５の処理が音速情報較正手段に対応している。
【００５２】
なお、音速較正値Ｖ′を推測する際に用いる計測時間は、超音波センサ１１Ａ，１１Ｂのいずれか一方に対応する計測時間のみを用いて算出するようにしてもよく、また、それぞれの計測時間に基づいて音速較正値を算出し、例えば、これらの平均値、或いは何れか大きい方又は小さい方等、両方の計測時間に基づいて算出した音速較正値から、一つの音速較正値Ｖ′を導くようにしてもよい。
【００５３】
そして、音速較正値Ｖ′を算出したならばこれを較正値保持部２４３に格納し、ステップＳ６に移行して操作ホール４７に割りつけられた動作を行う。この場合、操作ホール４７にはメニュー画面の表示動作が割りつけられていることから、文書・ＵＩ処理部２５１で、所定の記憶領域からメニュー画面の表示データを読み出しこれを、表示処理部２５２により表示媒体３０に表示させる。
【００５４】
この状態から、位置指示装置２０でメニュー画面上の位置が指示されると、同様にして、位置指示装置２０側から、超音波測定パルス及び同期光パルスが発信される。
表示装置５０では、これら超音波測定パルス及び同期光パルスを受信すると、この時点では既に音速値の較正が行われているからステップＳ７に移行し、今度は、較正値保持部２４３に格納された音速較正値Ｖ′を用いて位置座標を算出する。
【００５５】
このとき、初期画面上の位置が指示されており、操作ホール４７は操作されていないから算出した位置座標は較正範囲内に含まれない。このため、ステップＳ４からステップＳ８に移行し、この位置座標と、文書・ＵＩ処理部２５１で管理する表示媒体３０に表示中の表示画面データとをもとに、表示画面において所定の動作が割りつけられた地点が指示されたかどうかを判断し、指示されていれば指示位置に割りつけられた所定の動作を実行する。
【００５６】
そして、再度、操作ホール４７でメニュー画面の表示指示が行われた場合には、ステップＳ４で、位置指示装置２０の指示位置は較正範囲内となることからステップＳ４からステップＳ５に移行し、再度音速値の較正が行われることになる。
このように、音速値の較正は、メニュー画面の表示を指示する操作ホール４７が操作されたときに実行するようになっている。したがって、使用者が、あえて、音速値の較正を行うための操作を行うことなく音速値の較正を行うことができ、音速値の較正に伴う使用者の負担を軽減することができる。
【００５７】
また、情報端末装置１を使用するにあたり、表示させる確率がより高いメニュー画面を表示させるための指示が行われたときに、音速値の較正を行うようにしているから、情報端末装置１を使用する際に必ず音速値の較正を実行させることができ、位置検出の信頼性をより向上させることができる。
また、このとき、操作ホール４７は、図３に示すように、使用者に対して、その有効部４７ａの中心部を指示するように仕向けるような構成となっているから、音速値の較正を行う場合には常に操作ホール４７の中心部近傍が、位置指示装置２０により指示されるようになる。つまり、位置指示装置２０が操作ホール４７の中心部近傍に位置することになり、予め較正情報として記憶している基準距離Ｌａ*、Ｌｂ*を計測した際の基準点である有効部４７ａの中心地点と、音速値の較正を行う際の位置指示装置２０の現在位置との差がより小さくなる。したがって、基準距離Ｌａ*、Ｌｂ*を計測したときの基準点と、位置指示装置２０の現在位置との誤差に起因して音速較正値Ｖ′に推定誤差が含まれてしまうことを回避することができ、より高精度な音速較正値Ｖ′を得ることができる。
【００５８】
また、このとき、温度環境が変化した場合、音速値が変化することから、音速値の較正を行う前の音速標準値Ｖに基づいて位置検出を行うと、その検出誤差が大きくなる。このため、実際には、操作ホール４７の有効部４７ａを指示しているにも関わらず、演算上は、有効部４７ａを指示していないと判断される場合がある。しかしながら、前記誘導部４７ｂの直径を、前述のように温度環境に伴う音速変動分を考慮した値に設定しており、この誘導部４７ｂの範囲内であれば操作ホール４７が指示されたと判断して音速値の較正を行うようにしているから、音速値が、音速標準値Ｖとなり得るときの温度環境と、現在の温度環境とが異なる場合であっても、確実に音速値の較正を行うことができる。
【００５９】
また、上記第１の実施の形態においては、メニュー画面の表示を指示する操作ホール４７が操作されたときに音速値の較正を行うようにした場合について説明したが、これに限るものではなく、情報端末装置１を運用する際に、使用時に指示される可能性の高い範囲を、較正範囲として設定し、この較正範囲が指示されたときに音速値の較正を行うようにしてもよい。
【００６０】
また、上記第１の実施の形態においては、メニュー表示の指示を目的として操作ホール４７が指示される毎に音速値の較正を行うようにした場合について説明しているが、一度音速値の較正を行った場合には、これ以後、音速値の較正は行わないようにすると共に電源がオフとなるまで音速較正値Ｖ′を保持し、この音速較正値Ｖ′を用いて位置座標の算出を行うようにしてもよい。
【００６１】
また、上記第１の実施の形態においては、操作ホール４７では、メニュー表示の指示と、電源投入の指示との両方の機能を備えた場合について説明したが、メニュー表示の指示用の指示領域と電源投入の指示領域とを個別に設定するようにしてもよい。
また、上記第１の実施の形態においては、表示媒体３０とは別に前記操作ホール４７を設け、この操作ホール４７が操作されたときに、音速値の較正を行うようにした場合について説明したがこれに限るものではない。例えば、前記表示媒体３０上の特定領域を、前記操作ホール４７に相当する領域として設定するようにしてもよく、この場合には、前記有効部４７ａに対応する領域と前記誘導部４７ｂに対応する領域とで表示形態を変更するようにし、特定領域を指示する場合には、前記有効部４７ａを指示するように使用者に対して仕向ける表示形態とするようにしてもよい。
【００６２】
また、上記第１の実施の形態においては、スイッチＳＷを設けることで電源投入指示が行われたかどうかを判断し、電源投入が行われたときに電源投入時の初期動作処理を行うようにした場合について説明したが、スイッチＳＷは、必ずしも設ける必要はない。例えば、座標演算部２４１での位置指示装置２０の指示位置を検出する機能のみを、主電源とは別の電源で動作可能に構成する。この場合、電源投入を行うために位置指示装置２０で操作ホール４７が指示され、これに伴い座標演算部４２１で位置指示装置２０の位置座標を検出し、この位置座標が操作ホール４７位置に対応するとき、電源投入の指示が行われたと判断することができるから、スイッチＳＷを設ける必要はない。この場合には、例えば図３（ｃ）に示すように、前記有効部４７ａを単に半球状の凹部に形成すればよい。
【００６３】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。この第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態では、メニュー表示指示が行われたときに音速値の較正を行うようにしたのに対し、電源投入が行われたときに音速値の較正を行うようにしたものである。
この第２の実施の形態の基本的な構成は、上記第１の実施の形態と同様であるので同一部の詳細な説明は省略する。
【００６４】
図７は、表示装置５０で、電源投入の指示が行われたときの処理の流れを示すフローチャートである。
表示装置５０の電源投入を行うために、使用者が位置指示装置２０で操作ホール４７を指示すると、位置指示装置２０では、可動部２１ａが作動することから、音波送信部１２０及び光送信部１３０が作動し、超音波測定パルスと同期光パルスとが断続的に送信される。
【００６５】
表示装置５０側では、操作ホール４７を指示することによりスイッチＳＷが作動することから、電源投入が指示されたことを認識し、表示装置５０の各部に電源供給を行うと共に所定の初期設定等を行い、表示装置５０を起動する（ステップＳ１１）。
次に、ステップＳ１２に移行して音波送信部１２０及び光送信部１３０で送信した超音波測定パルス及び同期光パルスを受信したかを判断する。そして、超音波測定パルス及び同期光パルスを受信したときにステップＳ１３に移行し、上記第１の実施の形態と同様にして、較正情報記憶部２４２に格納した、操作ホール４７と超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）間の基準距離（Ｌａ*，Ｌｂ*）と、カウンタ回路２３０で計測した、超音波測定パルスを受信するまでの計測時間（Ｔａ，Ｔｂ）とから、音速較正値Ｖ′を推定する。そして、この音速較正値Ｖ′を較正値保持部２４３に格納する（音速情報較正手段）。
【００６６】
次に、ステップＳ１４に移行し、文書・ＵＩ処理部２５１により、初期画面の表示画面データを抽出し、この表示画面データに基づき表示処理部２５２により表示媒体３０への表示を行う。これによって、表示装置５０には、初期画面が表示され、電源投入時の処理が終了する。
そして、この状態から、使用者が位置指示装置２０を操作し、例えば、メニュー画面を表示させるために操作ホール４７を指示すると、位置指示装置２０から同期光パルス及び超音波測定パルスが送信される。これを表示装置５０で受信すると、ステップＳ１５からステップＳ１６に移行し、前記較正値保持部２４３に保持した、電源投入時に算出した音速較正値Ｖ′を読み出す。そして、以後、上記第１の実施の形態と同様の手順で、この音速較正値Ｖ′と、カウンタ回路２３０で計測した超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）に対応する計測時間とをもとに、位置指示装置２０の位置座標を算出し、これに対応した処理を実行する（ステップＳ１７）。そして、以後、ステップＳ１５からステップＳ１７の処理を繰り返し行い、位置指示装置２０での指示位置に応じた処理を行う。
【００６７】
このように、この第２の実施の形態においては、電源投入時に音速値の較正を行うようにしているから、この場合も、使用者が音速値の較正のための特別な動作を行うことなく音速値の較正を行うことができ、上記第１の実施の形態と同等の作用効果を得ることができる。
なお、上記第１の実施の形態と第２の実施の形態とを組み合わせ、電源投入時に音速値の較正を行うと共に、メニュー表示の指示が行われたときにも音速値の較正を行うようにしてもよい。
【００６８】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。
この第３の実施の形態は、上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、表示装置５０側で、情報端末装置としての処理を実行するようにしたのに対し、位置指示装置２０側で情報端末装置としての処理を実行するようにしたものである。
図８は、第３の実施の形態における情報端末装置１ａの外観を示したものである。図１に示す上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態における情報端末装置１において、さらに、基体４０の表面の取付部材４０ａとは反対側の端部に、埋設された信号入力部４５が形成されている。
【００６９】
また、この第３の実施の形態では、図８に示すように、位置指示装置２０ａは、位置指示装置２０において、赤外線ＬＥＤ２２の代わりに赤外線センサ１２ａを備えている。また、図９に示すように、２つの基準体（１０Ａ，１０Ｂ）は、超音波パルスを検出する超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）をそれぞれ備えると共に、何れか一方の基準体１０Ａ又は１０Ｂに、光パルスを発信する赤外線ＬＥＤ２２ａを備え、超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）の検出領域と、赤外線センサ１２ａの照射領域とは、表示媒体３０が表示可能な全ての領域と操作ホール４７とを含むように調整されている。
【００７０】
そして、表示装置５０ａは、超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）で超音波を検出すると、それぞれ所定の遅延時間Ｄａ、Ｄｂが経過したとき、赤外線ＬＥＤ２２ａから応答光を発信するように調整されている。
また、位置指示装置２０ａは、情報端末装置１ａの使用者が、この位置指示装置２０ａを表示媒体３０上で移動させることで、表示媒体３０上の位置、或いは操作ホール４７を指示したり、表示媒体３０上に対して手書き入力したりすることのできる移動体であることに加え、この情報端末装置１ａの処理を行う機能を備えている。
【００７１】
信号入力部４５は、位置指示装置２０ａが生成した表示媒体３０用の表示信号を、位置指示装置２０の通信部３４３から受ける。ここで、表示信号の授受方法は、ＩｒＤＡ（Infra−red Data Association）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどの無線信号による授受方法を採用できる。
また、表示媒体３０の形状や表示方法については、上記第１及び第２の実施の形態と同様であって、基準体１０と表示媒体３０上の位置指示装置２０との間で、超音波および光の信号が授受できれば、どのようなものでも可能であり、ここでは、例えば略平板状の液晶表示体を採用する。
【００７２】
また、基体４０の内部には、図示を略した電源入力部を備え、この電源入力部は、外部から電源を入力して、電圧等を適正に調整した後、基準体１０や表示媒体３０の駆動部等に電源を供給する。
次に、第３の実施の形態における位置指示装置２０ａ及び表示装置５０ａの機能構成について説明する。
【００７３】
表示装置５０ａは、図１０に示すように、基準体（１０Ａ，１０Ｂ）を構成する超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）で構成される音波受信部４１０と、遅延処理部４２０と、較正情報重畳部４３０と、光送信部４４０と、表示制御部４５０と、を備える。
遅延処理部４２０は、超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）それぞれに対応する遅延回路（４２１Ａ，４２１Ｂ）を備え、超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）で、超音波パルスを受信したとき、それぞれ予め設定された所定の遅延時間Ｄａ、Ｄｂだけ遅延させ、所定時間遅延させた時点で、遅延回路４２１Ａは遅延パルスを較正情報重畳部４３０に出力し、遅延回路４２１Ｂは遅延パルスを光送信部４４０に出力する。
【００７４】
較正情報重畳部４３０は、較正情報を格納する較正情報記憶部４３１と、遅延回路４２１Ａからの遅延パルスに前記較正情報を重畳する信号変調部４３２と、当該信号変調部４３２を制御する制御部４３３とから構成される。
較正情報記憶部４３１には、例えば、操作ホール４７の中心点を基準点とした、操作ホール４７と超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）との間の距離である基準距離Ｌａ*、Ｌｂ*が較正情報として記憶されている。
【００７５】
信号変調部４３２は、制御部４３０から較正情報の送信指示が行われたとき、遅延回路４２１Ａからの遅延パルスを、較正情報記憶部４３１に格納されている較正情報で変調しこれを光送信部４４０に出力する。また、制御部４３０から較正情報の送信指示が行われないときには遅延回路４２１Ａからの遅延パルスをそのまま光送信部４４０に出力する。
制御部４３３は、スイッチＳＷの投入信号と、超音波センサ１１Ａの検出パルスとを入力し、スイッチＳＷが操作され且つ超音波センサ１１Ａで超音波を検出しているとき、信号変調部４３２に対し較正情報の送信指示を行う。
【００７６】
光送信部４４０は、一方の基準体（１０Ａ，１０Ｂ）に含まれる赤外線ＬＥＤ２２ａと、この赤外線ＬＥＤ２２ａを駆動する信号を生成するＬＥＤ駆動部４４１とで構成される。ＬＥＤ駆動部４４１は、信号変調部４３２からの遅延回路４２１Ａの遅延パルス又は較正情報が重畳された遅延パルスと、遅延回路４２１Ｂからの遅延パルスとを入力し、これを駆動信号として赤外線ＬＥＤ２２ａを駆動する。
【００７７】
表示制御部４５０は、後述の位置指示装置２０ａの通信部３４３と通信を行って、位置指示装置２０ａが生成した表示媒体３０用の表示データを入力する通信部４５１と、通信部４５１で獲得した表示データを表示媒体３０に表示する表示処理を行う表示処理部４５２とを備える。
一方、前記位置指示装置２０ａは、接触センサ２１と、上記第１の実施の形態のタイミング発生回路１１０及び音波送信部１２０と同様に構成された、タイミング発生回路３１０及び音波送信部３２０と、位置取得部３３０と、表示制御部３４０とを備える。
【００７８】
位置取得部３３０は、応答光識別回路３３１と、カウンタ回路３３２と、座標演算部３３３と、座標演算部３３３での演算結果を保持する演算結果保持部３３４と、赤外線センサ１２ａで受信した光信号から較正情報を復調しこれを保存する復調・保持部３３５とから構成される。
応答光識別回路３３１には、赤外線センサ１２ａの検出信号が入力されると共に、タイミング発生回路３１０の出力パルスが入力される。この応答光識別回路３３１は、タイミング発生回路３１０からのパルス信号を基準に、表示装置５０ａで超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）の出力パルスを遅延する際の遅延時間Ｄａ、Ｄｂに応じたウィンドウにより、赤外線センサ１２ａの検出信号を時間的に識別し、識別した検出信号を識別出力Ａ又は識別出力Ｂの何れかに振り分けてカウンタ回路３３２に出力する。
【００７９】
カウンタ回路３３２は、タイミング発生回路３１０の出力パルスの立ち上がりをスタート信号として入力すると共に、応答光識別回路３３１からの識別出力Ａを、超音波センサ１１Ａに対応する系統Ａのストップ信号、識別出力Ｂを、超音波センサ１１Ｂに対応する系統Ｂのストップ信号として個別に入力し、タイミング発生回路３１０からスタート信号を入力した時点から、前記系統Ａのストップ信号を入力するまでの時間及び系統Ｂのストップ信号を入力するまでの時間をそれぞれ個別に計測する。このカウンタ回路３３２での系統Ａ及び系統Ｂの計測時間の計測結果は、後述の座標演算部３３３で参照可能に構成されている。
【００８０】
つまり、表示装置５０ａでは、超音波パルスを受信すると、予め設定した遅延時間Ｄａ、Ｄｂだけ遅延した後その応答光として光信号を発信することから、位置指示装置２０ａの赤外線センサ１２ａは、図１１に示すように、位置指示装置２０ａで超音波パルスを発信した後、予め設定した遅延時間Ｄａ、Ｄｂに応じた時間Ｔａ，Ｔｂが経過したタイミングで、超音波センサ１１Ａに対応する応答光及び超音波センサ１１Ｂに対応する応答光を受信することになる。そして、このとき、表示装置５０ａにおいて、較正情報による変調が行われていれば、図１２に示すように、基準体１０Ａの超音波センサ１１Ａに対応する応答光には、較正情報が重畳されているから、位置指示装置２０ａ側で較正情報を獲得することができる。
【００８１】
座標演算部３３３は、上記第１及び第２の実施の形態と同様の手順で、カウンタ回路３３２での計測時間Ｔａ、Ｔｂから、位置指示装置２０ａと超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）との間の距離を算出すると共に、算出したそれぞれの距離から位置指示装置２０ａの位置を算出し、その算出結果を演算結果保持部３３４で保持する。この演算結果保持部３３４は他から参照可能に構成されている。また、後述の復調・保持部３３５で較正情報が含まれていることを検出したときにはこの較正情報で特定される基準距離Ｌａ*、Ｌｂ*と、カウンタ回路３３２で計測した計測時間Ｔａ、Ｔｂとをもとに、上記第１及び第２の実施の形態と同様にして音速較正値Ｖ′を算出する。そして、これを演算結果保持部３３４で保持すると共に、以後、位置指示装置２０ａの位置演算を行う場合には演算結果保持部３３４で保持する音速較正値Ｖ′を用いて演算を行う。
【００８２】
また、復調・保持部３３５は、赤外線センサ１２ａの検出信号を入力し、この検出信号に較正情報が含まれていればこれを復調し保持すると共に較正情報が含まれていることを座標演算部３３３に通知する。なお、このＩＤ復調・保持部３３５は、他から参照可能に構成されている。
表示制御部３４０は、表示装置５０ａに表示させるべき文書等の表示画面データを記憶する表示データ記憶部３４１と、演算結果保持部３３４で保持する位置指示装置２０ａの位置座標をもとに、指示された処理を行う文書・ＵＩ処理部３４２と、前記表示装置５０ａの通信部４５１との間で通信を行い、指定された表示データを送信する通信部３４３とを備える。
【００８３】
文書・ＵＩ処理部３４２は、表示装置５０ａに表示させるべき文書の表示状態を管理すると共に、表示データ記憶部３４１に格納された表示媒体３０で表示するための表示画面データを参照し、位置指示装置２０ａで指示された位置が、関連付けられた動作を行う位置であるかどうかを判断し、関連付けられた位置である場合には、指示位置に関連した動作を特定してこれに応じた処理を行い、必要に応じて表示媒体３０で表示するための表示画面データを、通信部３４３を介して送信する。また、上記した各機能部に対して動作の指示を出すのに加えて、各機能部からの指示に対する応答を管理する。
【００８４】
また、位置取得部３３０を構成する各部と、表示制御部３４０を構成する各部とは、図示を略した、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭおよびフラッシュメモリなどのハードウェア資源と、ＲＯＭ等に記憶されたソフトウェアとが有機的に協働して、これらの機能を実現している。
次に、位置指示装置２０ａで位置を指示した場合の処理について、フローチャートに基づいて説明する。図１３及び図１４は、位置指示装置２０ａで位置を指示した場合の、処理の流れを示すフローチャートである。
【００８５】
位置指示装置２０ａは、位置を検出する処理を開始すると、図１３に示すように、まず、ステップＳ２１で接触センサ２１が接触を感知しているかどうか調べる。接触センサ２１が接触を感知していない場合は、接触を感知するまで待機する。
一方、接触センサ２１が接触を感知している場合は、ステップＳ２２に移行する。そして、位置指示装置２０ａは、音波送信部３２０から超音波を断続的に発信する。この直後に、位置指示装置２０ａは、カウンタ回路３３２での時間計測を開始する。
【００８６】
次に、位置指示装置２０ａは、赤外線センサ２１による表示装置５０ａの基準体（１０Ａ，１０Ｂ）からの応答光の検出を判定する（ステップＳ２４）。ここで、赤外線センサ１２が基準体（１０Ａ，１０Ｂ）からの応答光を検出した場合は、ステップＳ２６に進む。
また、赤外線センサ１２が基準体（１０Ａ，１０Ｂ）からの応答光を検出しない場合は、ステップＳ２５に移行し、カウンタ回路３１２で計測した時間が規定の時間の範囲にあるか否かを判定する。ここで、計測した時間が規定の時間の範囲にない場合は、位置指示装置２０ａが位置検出の範囲を越えて指示していると判定して、ステップＳ２１に戻る。また、計測した時間が規定の時間の範囲にある場合は、ステップＳ２４に戻る。
【００８７】
ここで、位置指示装置２０ａは、応答光識別回路３３１で応答光から基準体１０を識別しても良い（ステップＳ２６）。
次に、ステップＳ２７に移行し、位置指示装置２０ａは、カウンタ回路３３２および座標演算部３３３で、計測時間Ｔａ、Ｔｂに基づいて基準体（１０Ａ，１０Ｂ）からの距離を算出する。
【００８８】
次に、位置指示装置２０ａは、２つの基準体（１０Ａ，１０Ｂ）からの距離を取得したかどうかを判定する（ステップＳ２８）。ここで、一方の基準体１０からの距離のみ取得されていると判定した場合は、ステップＳ２４に戻り、他方の基準体１０からの応答光の検出を判定する。また、２つの基準体１０からの距離を取得したと判定した場合は、ステップＳ２９に移行する。
【００８９】
このステップＳ２９では、位置指示装置２０ａは、復調・保持部３３５で、赤外線センサ１２ａで受信した光信号に含まれる較正情報を獲得したかどうかを判断する。そして、較正情報を受信していない場合には、ステップＳ３０に移行し、座標演算部３３３で、位置指示装置２０ａの位置を算出する。このとき、演算結果保持部３３４で音速較正値Ｖ′を保持していない場合には予め設定された音速標準値Ｖを用いて距離演算を行い、音速較正値Ｖ′が格納されている場合には、この音速較正値Ｖ′を用いて距離演算を行う。
【００９０】
次に、位置指示装置２０ａは、表示データ記憶部３４１が記憶する表示装置５０ａで表示中の表示画面を参照して、位置指示装置２０ａが表示媒体３０上の関連付けられた動作を行う位置を指示しているかどうかを判定する（ステップＳ３１）。ここで、関連付けられた動作を行う位置を指示していない場合にはステップＳ２１に戻る。一方、関連付けられた動作を行う位置を指示している場合には、位置を指示する動作を終了する位置かどうかを判定する（ステップＳ３２）。位置を指示する動作を終了する位置である場合は、位置を指示する処理を終了する。他方で、位置を指示する動作を終了する位置でない場合は、関連付けられた動作を実行した後、ステップＳ２１に戻る。
【００９１】
一方、前記ステップＳ２９の処理で、表示装置５０ａから受信した光信号に較正情報が含まれる場合には、ステップＳ３４に移行し、較正情報で特定される基準距離Ｌａ*、Ｌｂ*を、カウンタ回路３３２での計測時間Ｔａ、Ｔｂで割算して音速値を推測しこれを音速較正値Ｖ′として演算結果保持部３３４に格納する。
そして、ステップＳ３５に移行し、操作ホール４７に割りつけられた動作、この場合メニュー表示を行う。
【００９２】
つまり、前述のように較正情報は、操作ホール４７のスイッチＳＷが操作されたときに送信されるから位置指示装置２０ａは、スイッチＳＷの位置に存在するとみなすことができる。したがって、較正情報として通知された、スイッチＳＷを基準点とする超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）間の基準距離Ｌａ*、Ｌｂ*と、計測時間Ｔａ、Ｔｂとから音速値を推定することで、現在の環境下における音速較正値Ｖ′を算出することができる。
【００９３】
一方、表示装置５０ａ側では、図１４のフローチャートに示すように、超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）で超音波信号を受信したかどうかの判断を行い（ステップＳ４１）、超音波信号を受信したときにはステップＳ４２に移行し、スイッチＳＷが操作されているかどうかを判断する。そして、スイッチＳＷが操作されていない場合には、ステップＳ４３に移行し、超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）で超音波信号を受信した時点より、それぞれ所定の遅延時間Ｄａ、Ｄｂだけ遅延したタイミングで赤外線ＬＥＤ２２ａを発光させる。そして、ステップＳ４１に戻る。
【００９４】
一方、操作ホール４７が操作され、スイッチＳＷが作動しているときには、表示装置５０ａでは、超音波センサ１１Ａで超音波信号を受信したときに、信号変調部４３２で、超音波センサ１１Ａに対応する、遅延時間Ｄａだけ遅延した遅延パルスを較正情報で変調する（ステップＳ４４）。そして、ステップＳ４３に移行し、較正情報で変調し且つ所定の遅延時間Ｄａだけ遅延した超音波センサ１１Ａに対応する駆動信号と、遅延時間Ｄｂだけ遅延した超音波センサ１１Ｂに対応する駆動信号とにより赤外線ＬＥＤ２２ａを駆動する。
【００９５】
したがって、この第３の実施の形態においても、操作ホール４７が操作されたときに音速値の較正を行うようにしているから、上記第１の実施の形態と同等の作用効果を得ることができる。
なお、第３の実施の形態において、図１４のステップＳ４２及びステップＳ４４の処理が較正情報送信手段に対応し、図１３のステップＳ２９及びステップＳ３４の処理が演算手段に対応している。
【００９６】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。
この第４の実施の形態は、上記第３の実施の形態では、メニュー表示指示が行われたときに音速値の較正を行うようにしたのに対し、電源投入が行われたときに音速値の較正を行うようにしたものである。
この第４の実施の形態の基本的な構成は上記第３の実施の形態と同様であるので同一部の詳細な説明は省略する。
【００９７】
図１５、図１６は、第４の実施の形態において、位置指示装置２０ａで位置を指示した場合の処理の流れを示すフローチャートである。なお、位置指示装置２０ａ側の処理は図１３に示す上記第３の実施の形態における処理において一部異なる他は同様であるので同一部には同一符号を付与しその詳細な説明は省略する。
まず、表示装置５０ａの電源投入を行うために、使用者が位置指示装置２０ａで操作ホール４７を指示しスイッチＳＷが作動すると、図１５に示すように、位置指示装置２０ａでは、スイッチＳＷを指示することにより可動部２１ａが作動することから、音波送信部３２０が作動し、超音波信号を断続的に発信する（ステップＳ２１、Ｓ２２）。
【００９８】
一方、表示装置５０ａでは、図１６に示すように、操作ホール４７が指示されることによりスイッチＳＷが作動することから、電源投入が指示されたことを認識し、表示装置５０の各部に電源供給を行うと共に所定の初期設定等を行い、表示装置５０を起動する（ステップＳ５１）。
次に、ステップＳ５２に移行して、音波送信部３２０で送信された超音波パルスを、超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）で受信したかを判断する。そして、超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）で超音波パルスを受信したならばステップＳ５３に移行し、超音波センサ１１Ａの検出パルスに対し、遅延時間Ｄａだけ遅延させると共に較正情報を重畳した駆動信号を生成し、また、超音波センサ１１Ｂで検出した検出パルスに対し、遅延時間Ｄｂだけ遅延させた駆動信号を生成する。そして、これら駆動信号に応じて赤外線ＬＥＤ２２ａを駆動することにより、遅延時間Ｄａ、Ｄｂだけ遅延した応答光を送信する（ステップＳ５４）。
【００９９】
そして、ステップＳ５５に移行し、例えば、位置指示装置２０ａ側から初期画面の表示データを入力しこれを表示媒体３０ａに表示する。
以上で、電源投入時の処理が終了し、これ以後は、表示装置５０ａでは、超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）で超音波信号を受信したときに（ステップＳ５６）、所定の遅延時間Ｄａ、Ｄｂだけ遅延させた応答光を送信させる（ステップＳ５７）。なお、この時点では、電源投入時ではないから較正情報の重畳は行わない。そして、表示データを受信したならばこれを表示媒体３０に表示し（ステップＳ５８、Ｓ５９）、ステップＳ５６に戻って、以後、ステップＳ５６からＳ５９の処理を繰り返し行う。
【０１００】
一方、位置指示装置２０ａ側では、音波送信部３２０からの超音波の発信と共にカウンタ回路３３２での時間計測を開始し、赤外線センサ１２ａが基準体（１０Ａ，１０Ｂ）からの応答光を検出したときカウンタ回路３３２および座標演算部３３３で、計測時間Ｔａ、Ｔｂに基づいて基準体１０からの距離を算出する（ステップＳ２４〜Ｓ２８）。このとき、電源投入時には、まだ音速較正値Ｖ′が算出されていないから、演算結果保持部３３４で保持する音速標準値Ｖを用いて算出する。そして、２つの基準体（１０Ａ，１０Ｂ）からの距離を取得したとき、ステップＳ２９に移行し、復調・保持部３３５で、赤外線センサ１２で受信した光信号に含まれる較正情報を獲得したかどうかを判断する。
【０１０１】
この場合、使用者は操作ホール４７を指示しており、前述のように、図１６のステップＳ５３の処理で較正情報が重畳されているから、ステップＳ２９からステップＳ３４に移行し、較正情報で特定される基準距離Ｌａ*、Ｌｂ*を、カウンタ回路３３２での計測時間Ｔａ、Ｔｂで割算して音速値を推測しこれを音速較正値Ｖ′として演算結果保持部３３４に格納し、ステップＳ３５ａに移行して、表示装置５０ａに対する、電源投入時の初期動作を行う。例えば、表示装置５０ａに対して初期画面の表示データを送信する等の処理を行う。そして、ステップＳ２１に戻る。
【０１０２】
そして、次に接触を感知した場合には、上記と同様にして複数の基準体からの距離を取得するが（ステップＳ２１〜ステップＳ２８）、この時点では既に音速較正値Ｖ′が算出されているから、演算結果保持部３３４で保持している音速較正値Ｖ′を用いて距離を取得する。そして、この時点では電源投入が完了した状態であって較正情報が重畳されていないから、ステップＳ２９からステップＳ３０に移行し、位置指示装置２０ａの位置座標を検出し、位置指示装置２０ａが表示媒体３０上の関連付けられた動作を行う位置を指示していれば、関連付けられた動作を実行し、関連付けられた動作を行う位置を指示していなければ、最初の工程に戻る（ステップＳ３０〜Ｓ３３）。
【０１０３】
したがって、この第４の実施の形態の場合も、上記第２の実施の形態と同等の作用効果を得ることができる。
また、この第３及び第４の実施の形態においては、基準体（１０Ａ，１０Ｂ）及び基体４０は簡易な構成であり、主な処理は位置指示装置２０ａ側で行われるため、個人が位置指示装置２０ａを所有し、基準体（１０Ａ，１０Ｂ）及び基体４０側は公共の場所等、ユビキタスに設置されることで、次のような利用が可能になる。例えば、出張先のデスクや電話ボックスに設置された場合、携帯可能な位置指示装置２０ａで動作するスケジュール管理ソフトの入出力画面を、情報端末装置１ａの表示媒体３０に表示させ、スケジュールの確認や時間の変更等を行うことができる。あるいは、各店舗のチェックカウンタに設置された場合、位置指示装置２０ａで動作する決済管理ソフトの入出力画面を表示させ、決済方法の選択や出金先の入力指示等に用いることができる。
【０１０４】
また、以上述べた第３及び第４の実施の形態では、次のような効果がある。
（１）位置指示装置２０ａの位置は、基準体１０との信号伝達時間により検出するので、基準体１０との間で信号が伝達できれば検出領域に制限は無く、更に、表示媒体３０上に位置を検出するセンサ層は不要であるため、どのような表示方法の表示媒体３０でも検出できる。
（２）基準体１０からの応答光は、赤外線領域の光であるため、周囲の種々の光との区別が容易で、位置指示装置２０ａの誤検出を防止できる。
（３）位置指示装置２０ａの音波送信部３２０は、単一の超音波発振器２３から発生する唯一の超音波パルスを利用するため、超音波発振器２３の特性バランスの影響がなく、誤差を発生しにくい。
（４）位置指示装置２０ａ側に情報を主体的に処理する機能を備え、基体４０側を簡易に構成することができるため、基体４０側の低電力化を図ることができると共に、基体４０を公共の場所等にユビキタスに設置することが容易になる。即ち、携帯可能な位置指示装置２０だけで、どこでも情報の操作ができるユビキタスな社会に対応できる。
【０１０５】
なお、上記第３及び第４の実施の形態においては、表示装置５０ａ側で較正情報を保持し、これを位置指示装置２０ａに通知するようにしているから、例えば、位置指示装置２０ａの指示対象の表示装置５０ａが複数存在し、表示装置５０ａ毎に操作ホール４７の位置が異なり、すなわち較正情報が異なる場合であっても、位置指示装置２０ａは何ら問題なく対応することができる。なお、位置指示装置２０ａとこの位置指示装置２０ａが操作対象とする表示装置５０ａが一つの場合、また、表示装置５０ａが複数ある場合であってもその較正情報が同一である場合には較正情報を位置指示装置２０ａ側で予め保持しておくようにしてもよい。
【０１０６】
また、情報端末装置１ａの基準体１０の位置は、利用する情報端末装置１ａに応じて、設定可能としても良い。
また、情報端末装置１ａの基準体１０は、２個に限らず３個以上備えられ、位置を検出する際には、位置指示装置２０ａの位置に応じて基準体１０が適切に選択されても良い。
また、上記第３及び第４の実施の形態においては、位置指示装置２０ａから超音波信号を発信し、表示装置５０ａの超音波センサ（１１Ａ，１１Ｂ）の検出時点から遅延時間Ｄａ、Ｄｂだけ遅延したタイミングで、応答光を発信させ、超音波信号を発信してから遅延した２系統の応答光を受信するまでの所要時間を計測することで、位置指示装置２０ａの位置検出を行うようにした場合について説明したが、これに限るものではない。
【０１０７】
例えば、位置指示装置２０ａから光信号を発信し、表示装置５０ａでこの光信号を受信した時点から所定の遅延時間Ｄａ、Ｄｂだけ遅延したタイミングで、光信号に対する応答として、２系統で超音波信号を発信させ、位置指示装置２０ａで、光信号を発信した時点からこれに対する応答の２系統の超音波信号を受信するまでの所要時間を計測することで、位置指示装置２０ａの位置検出を行うようにしてもよい。また、これに限らず、超音波信号の伝達所要時間を計測し、これと音速値とに基づいて、超音波信号の送信側と受信側との間の距離計測を行うことで位置検出を行うようにした位置検出装置であれば適用することができる。
【０１０８】
また、上記各実施の形態において、位置指示装置２０、２０ａの形状は、外観視ペン状に限定されず、どのような形状であっても良く、例えば、携帯型の電話機にこの位置指示装置２０、２０ａの機能を備えても良い。
また、上記各実施の形態において、距離計測のために用いる音波は、超音波に限らず、可聴周波数を含むあらゆる音域の音波でも良い。また、光信号として用いる光は、赤外領域に限らず、あらゆる領域の光でも良い。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の位置検出装置の第１の実施形態が適用される情報端末装置の外観を示す図である。
【図２】位置指示装置及び表示装置の動作を説明するための説明図である。
【図３】操作ホールの構成を説明するための説明図である。
【図４】第１の実施の形態における位置指示装置及び表示装置の機能構成を示すブロック図である。
【図５】位置指示装置及び基準体間の信号の送受信タイミングを説明する図である。
【図６】第１の実施の形態における表示装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施の形態における表示装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の位置検出装置の第３の実施の形態が適用される情報端末装置の外観を示す図である。
【図９】位置指示装置及び表示装置の動作を説明するための説明図である。
【図１０】第３の実施の形態における位置指示装置及び表示装置の機能構成を示すブロック図である。
【図１１】位置指示装置及び基準体間の信号の送受信タイミングを説明する図である。
【図１２】較正情報の送信方法を説明するための説明図である。
【図１３】第３の実施の形態における位置指示装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１４】第３の実施の形態における表示装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１５】第４の実施の形態における位置指示装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１６】第４の実施の形態における表示装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１０】
１０  基準体、２０  位置指示装置、５０  表示装置
【図１】
2006127342.tif 000003
【図２】
2006127342.tif 000004
【図３】
2006127342.tif 000005
【図４】
2006127342.tif 000006
【図５】
2006127342.tif 000007
【図６】
2006127342.tif 000008
【図７】
2006127342.tif 000009
【図８】
2006127342.tif 000010
【図９】
2006127342.tif 000011
【図１０】
2006127342.tif 000012
【図１１】
2006127342.tif 000013
【図１２】
2006127342.tif 000014
【図１３】
2006127342.tif 000015
【図１４】
2006127342.tif 000016
【図１５】
2006127342.tif 000017
【図１６】
2006127342.tif 000018