(57)【要約】【課題】遠隔位置からの指示具による情報入力において、入力に対するリアルタイム性の向上ならびに入力座標の高精度化を実現することを目的とする。【解決手段】指示具１０１によるポインティング操作のための情報入力が可能な情報入力システムであって、第一の超音波を発振する発振子２０１と、第二の超音波を発振する第二の発振子２０２とを備える発振手段と、発振された第一または第二の超音波を受信する受信マイク２０６と、受信した前記第一の超音波の振幅と、該第一の超音波と前記第二の超音波との合成波の振幅とに基づいて、指示具１０１のポインティングに関する情報を算出する信号処理部２１２と、を備え、発振手段は、第一の超音波と第二の超音波とが所定の位相差をもって重複し、かつ該第二の超音波の発振時間が該第一の超音波の発振時間より短くなるように発振することを特徴とする。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
指示装置によるポインティング操作のための情報入力が可能な情報入力システムであって、
第一の超音波を発振する第一の発振子と、第二の超音波を発振する第二の発振子とを備える発振手段と、
前記発振手段より発振された前記第一または第二の超音波を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信した前記第一の超音波の振幅の大きさと、該第一の超音波と前記第二の超音波との合成波の振幅の大きさとに基づいて、前記指示装置のポインティングに関する情報を算出する算出手段と、を備え、
前記発振手段は、
前記第一の超音波と前記第二の超音波とが所定の位相差をもって重複し、かつ該第二の超音波の発振時間が該第一の超音波の発振時間より短くなるように、該第一の超音波および第二の超音波を発振することを特徴とする情報入力システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠隔位置から所定の指示具（指示装置）を用いて、例えば、表示画面上でのポインティング操作を実現するための情報入力を行う技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、遠隔位置から指示具を用いて表示画面上でのポンティング操作を実現する情報入力システムが提案されてきている。従来の情報入力システムとしては、以下に示すようなものがあげられる。
【０００３】
例えば、第１のタイプとしては、指示具が所定の形態で配置された複数の発光素子を備え、使用者がこの指示具を適宜傾けることによりポインティング操作を行うシステムが挙げられる。具体的には、指示具と据え置き装置とを備えるシステムにおいて、据え置き装置が指示具より照射された光を受光する受光部を備え、指示具の傾きによって該指示具側の複数の発光素子から照射される光の相対強度の変化を検知して、座標ないし座標の変化分を算出し、表示画面上に表示するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
第２のタイプとしては、一般にポインタと称する指示具より表示画面上の意図する位置にレーザ光を照射し、これを、画面の背後ないし画面の表側にあるカメラによってその像を検知することによって座標ないし座標の変化分を算出し、表示画面上に表示するものである（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
第３のタイプとしては、指示具から固定部の複数のマイクに向けて超音波を発し、その到達時間差によって指示具の二次元的動きを求めるものである（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３２６２６９２号公報
【特許文献２】
特開平７−２６１９２０号公報
【特許文献３】
特開２００２−２３６５４６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例は、いずれも様々な問題点を有している。
【０００８】
まず、上記従来例における第１のタイプの情報入力システムにおいては、座標の精度は、指示具上に配置される複数の発光素子間距離によって決まるが、指示具の大きさには限界があるため、さらなる精度向上には限界がある。また、位置情報として光の振幅を用いることから、結果として算出される座標ないし座標変化分の精度は十分とはいえない。
【０００９】
また、第２のタイプのものについては、レーザを用いるので少なくとも危険性が皆無ではないといった問題がある。さらに、レーザ光を検知するために別途カメラの設置場所を確保する必要があり、使用条件が制約されるといった問題もある。
【００１０】
さらに、第３のタイプのものについては、第１および第２のタイプのものに比べ、リアルタイム性に欠けると共に、指示具の位置によっては、求められる精度が著しく低下するといった問題がある。
【００１１】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、遠隔位置からの指示具による情報入力において、使用条件に制約がなく、安価かつ安全な情報入力システムのもと、入力に対するリアルタイム性の向上ならびに入力座標の高精度化を実現することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明に係る情報入力システムは以下のような構成を備える。即ち、
指示装置によるポインティング操作のための情報入力が可能な情報入力システムであって、
第一の超音波を発振する第一の発振子と、第二の超音波を発振する第二の発振子とを備える発振手段と、
前記発振手段より発振された前記第一または第二の超音波を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信した前記第一の超音波の振幅の大きさと、該第一の超音波と前記第二の超音波との合成波の振幅の大きさとに基づいて、前記指示装置のポインティングに関する情報を算出する算出手段と、を備え、
前記発振手段は、
前記第一の超音波と前記第二の超音波とが所定の位相差をもって重複し、かつ該第二の超音波の発振時間が該第一の超音波の発振時間より短くなるように、該第一の超音波および第二の超音波を発振することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の各実施形態にかかる情報入力システムは、表示画面上でのポインティング操作を実現するための指示具による情報入力を、超音波信号を用いて実現するものであり、以下、図面を参照しながら、各実施の形態の詳細を説明していく。
【００１４】
【第１の実施形態】
本実施形態では、まず、各実施例において共通な動作原理について説明したうえで、具体的な実施例について説明する。
【００１５】
［本実施形態にかかる情報入力システムの動作原理］
１．座標等の定義
まず、指示具の座標系の定義を行う。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明の第１の実施形態にかかる情報入力システムを構成する指示具１０１の鳥瞰図、平面図、側面図をそれぞれ表し、本実施形態では、同図に示すように指示具１０１上に固定された３次元座標系ａ軸、ｂ軸、ｃ軸をそれぞれ定義する。また、ａ軸、ｂ軸に関する回転角θａ、θｂを同図のように定義する。
【００１６】
図３は本発明の第１の実施形態にかかる情報入力システムを構成する指示具１０１と、固定部１０３との位置関係を示す図であり、同図に示すように固定部１０３のマイクの位置Ｐ０と、該マイクの位置Ｐ０を基準とした指示具１０１の並進に関する座標Ｐｓ（Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ）とを定義する。
【００１７】
さらに、図６（ｂ）に示すように二対の超音波発振子のうち、第一の対としてＸ１、Ｘ２を、第二の対としてＹ１、Ｙ２をそれぞれ定義する（以下、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２は各発振子の名称としても用いる）。
【００１８】
２．相対座標等と相対角度の関係
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、指示具１０１と固定部１０３とを側面からみた場合の位置関係を示す図である。ここで、同図（ｃ）に示すように、固定部１０３のマイクの位置Ｐ０からＺｓの距離の平面内において、指示具１０１を状態Ａ→状態Ｂのように動作させた場合について考える。
【００１９】
状態Ａ→状態Ｂの動作は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、状態Ａ→状態Ｃ１の動作（並進運動）と、状態Ｃ１→状態Ｃ２の動作（回転運動）との合成であることは明らかである。
【００２０】
本実施形態では、このような指示具１０１の合成動作に基づいて相対座標が算出されることを想定している。このような考えのもと、指示具１０１と固定部１０３との相対角度θｂｘを図４（ｃ）のように定義する。
【００２１】
すなわち、図４に示すように、指示具１０１の位置Ｐｓにおける相対角度θｂｘは、指示具１０１の並進運動によって発生する角度θｘと、指示具１０１自体を回転運動させることによって発生する角度θｂとの和によって定義されうる。また、θａｙも同様に定義することができる。したがって、図４から明らかなように下式が成り立つ。
θｂｘ＝θｂ＋ｔａｎ−１（Ｘｓ／Ｚｓ）      式１−１
θａｙ＝θａ＋ｔａｎ−１（Ｙｓ／Ｚｓ）      式１−２
つまり、使用者は固定部１０３のマイク位置Ｐ０から距離Ｚｓだけ離れた平面内において、指示具１０１をおよそ２次元的に並進運動させることと指示具１０１を回転運動させることにより、すなわち相対角度θｂｘ、θａｙを与えることにより、意図する相対座標ないし相対座標の変化分を算出することができる。
【００２２】
ここで、本実施形態における相対座標とは、表示画面上でのポインティング操作を実現するために、指示具１０１の座標（Ｘｓ、Ｙｓ）および姿勢（θａ、θｂ）に基づいて算出される相対角度に対応する、表示画面上での座標のことをいう。
【００２３】
ここで意図する相対座標としては、例えば図１の表示装置上に示す、Ｑ（Ｘｉｎ、Ｙｉｎ）などが挙げられる。図１は、本発明の第１の実施形態にかかる情報入力システムの適用例を示す図（詳細は実施例１にて後述）であり、指示具１０１の動作（回転動作、並進動作）を固定部１０３を介して表示装置１０２上に相対座標として表示させることが可能なシステムを示す図である。なお、相対座標の変化分とは
Ｘｉｎ＝Σ（ΔＸｉｎ）        式２−１
Ｙｉｎ＝Σ（ΔＹｉｎ）        式２−２
のように表現した場合のΔＸｉｎ、ΔＹｉｎのことである。
【００２４】
３．相対角度の算出原理
３．１  相対角度と位相差との関係
次に、指示具１０１の固定部１０３に対する相対角度と超音波の位相差との関係について説明する。すでに述べたように、本実施形態では指示具１０１を動作（回転動作、並進動作）させることにより、ポインティング操作を行う。すなわち、相対角度θｂｘ、θａｙが入力されることにより、意図する相対座標ないし相対座標の変化分を算出される。本実施形態では、相対角度θｂｘを求めるにあたり、発振子Ｘ１、Ｘ２から発振される超音波の位相差による干渉の大きさを用いる。また、同様に相対角度θａｙを求めるにあたり、発振子Ｙ１、Ｙ２の干渉の大きさを用いる。
【００２５】
この干渉の大きさを求めるには、まず、指示具１０１上の各発振子からの固定部１０３のマイク位置Ｐ０までの距離差を発振子の対ごとに求めなければならない。
【００２６】
図６（ａ）、（ｂ）は本発明の第１の実施形態にかかる情報入力システムを構成する固定部１０３および指示具１０１の前面部を示す図である。本実施形態では図６（ｂ）に示すように発振子Ｘ１とＸ２とは距離Ｌｘだけ離れて配置されている。ここで、指示具１０１と固定部１０３とを結ぶ直線の方向を基準とした場合の、指示具１０１の回転運動のＸ成分がθｂｘであるので、図５に示すようにＲｘ１とＲｘ２との距離差ΔＲｘは近似的に下式であらわされる。
ΔＲｘ＝Ｌｘ＊ＳＩＮ（θｂｘ）        式３−１
同様にＹ成分に関しては下式で表される。
ΔＲｙ＝Ｌｙ＊ＳＩＮ（θａｙ）        式３−２
次に駆動する超音波の周波数をＦ＿ｕｓ、このときの波長をλ（＝空気中の音速／Ｆ＿ｕｓ）とし、距離差ΔＲｘ、ΔＲｙによって発生する位相差Θｘ、Θｙを定義すると、以下のようになる。
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本実施形態においては、第一の発振子の駆動波形と第二の発振子の駆動波形との間において所定の位相差を持たせている。
【００２７】
ここで、発振子Ｘ１の駆動波形を基準としたときの発振子Ｘ２の駆動波形の位相（位相差）をΘ０ｘ、発振子Ｙ１の駆動波形を基準としたときの発振子Ｙ２の駆動波形の位相（位相差）をΘ０ｙと定義する。
【００２８】
また、干渉のもととなる位相差は距離差による位相差と駆動波形の位相差との和であるから、これをφｘ、φｙとして下記のように定義する。
φｘ＝Θｘ＋Θ０ｘ                              式３−７
φｙ＝Θｙ＋Θ０ｙ                              式３−８
すなわち、何らかの方法で、φｘ、φｙを求めることができればΘｘ、Θｙが求められ、さらには、前記式３−４、式３−６の逆算で相対角度θｂｘ、θａｙが求められる。
【００２９】
３．２  発振子の駆動波形の特徴
次に、本実施形態における駆動波形の特徴について説明する。以下、Ｘ１で示される発振子を第一の発振子、Ｘ２で示される発振子を第二の発振子とし（また、Ｙ１で示される発振子を第一の発振子、Ｙ２で示される発振子を第二の発振子とし）、第一、第二の発振子の駆動波形をそれぞれ第一の駆動波形及び第二の駆動波形と称す。
【００３０】
本実施形態においては、図１０のような駆動波形を提案している。ここで、第一の駆動波形の振幅をＶａｍ＿Ｘ１、第二の駆動波形の振幅をＶａｍ＿Ｘ２とし、第一の駆動波形の振幅に対する第二の駆動波形の振幅の比をαＸとすると、
αＸ＝Ｖａｍ＿Ｘ２／Ｖａｍ＿Ｘ１            式４−１
となる。同様に、
αＹ＝Ｖａｍ＿Ｙ２／Ｖａｍ＿Ｙ１            式４−２
となる。
【００３１】
本実施形態における超音波発振子の駆動方法は２つの特徴をもっている。第一の特徴は、第一の駆動波形の駆動期間に対して第二の駆動波形の駆動期間が短く、かつ第一の駆動波形の駆動期間に第二の駆動波形の駆動期間が内包される点にある。
【００３２】
また、第二の特徴は、周期Ｔｄの第一の駆動波形に対して第二の駆動波形は、同じく周期Ｔｄのパルスであり、かつ位相がＴｄ／４だけ遅れている点にある。以下、第一および第二の特徴について詳説する。
【００３３】
３．２．１  駆動波形の第一の特徴
まず、第一の特徴について説明する。第一の発振子から発振される超音波と第二の発振子から発振される超音波との干渉を検知するには、通常はマイクに到達する合成波の振幅を検知すればよい。具体的には該合成波の振幅と第一の超音波の振幅とを比較する必要がある。このために、例えば第一の超音波の振幅をメモリに保存しておき、合成波の振幅を逐次計測しこれと比較するなどの方法をとることが一般に考えられる。
【００３４】
しかしながら、本実施形態のように指示具１０１から超音波を発する場合、指示具１０１の位置や姿勢の変動等により、前記の各超音波はいずれも常に振幅変動する。本実施形態では、このような中でも、第一の超音波と合成波形とをリアルタイムに比較することが可能な手段を提案するものである。
【００３５】
本実施形態においては、図１０に示すように第一の駆動波形に対して第二の駆動波形を短く構成している。すなわち、一つの駆動期間において第一の駆動波形のみの期間と第一の駆動波形と第二の駆動波形とが重複する期間とを設け、かつ第一の駆動波形のみの期間を連続パルスの前部と後部とに設けるようにしている。このようにすることにより、固定側マイクで第一の超音波のみを受信した場合の振幅と、合成波形を受信した場合の振幅とをほぼ同時に取得することができ、リアルタイムでその比率を計算することが可能となる。
【００３６】
また、第一の駆動波形のみの期間を連続パルスの前部および後部に設けることにより、発振子側ないしマイク側の共振波形に変形が生じた場合にも、該前部の振幅および該後部の振幅を平均化して用いることにより該変形の弊害を回避することが可能である。
【００３７】
実際に本実施形態においては第一の駆動波形はＴｄ（  ≒１／発振子の共振周波数  ）の周期で所定の回数（Ｎ１回）の連続パルスで駆動する。第二の駆動波形は同じＴｄの周期でＮ２回の連続パルスで駆動する（ここでＮ２＜Ｎ１である）。
【００３８】
また第二の駆動波形の連続パルスの開始点は、第一の駆動波形の連続パルスの開始点より２パルス以上遅らせ、第一の駆動波形の連続パルスの終了点は第二の駆動波形の連続パルスの終了点より２パルス以上遅らせるように構成している。
【００３９】
３．２．２  駆動波形の第二の特徴
本実施形態における駆動波形の第二の特徴は、図１０に示すように第一の駆動波形を構成するところの各パルスに対して、第二の駆動波形を構成する各パルスがそれぞれＴｄ／４だけ遅れる（すなわちπ／２だけ位相が遅れる）よう構成されている点にある。
【００４０】
すなわち、前述の式３−７、３−８で用いられる駆動波形の位相差Θ０ｘ、Θ０ｙにおいて、
Θ０ｘ＝−π／２
Θ０ｙ＝−π／２
となるように構成されている点にある。
【００４１】
詳細は後述するが、例えば位相差を０すなわちΘ０ｘ＝０に設定した場合、指示具１０１の回転運動が正面を向いているとき（θｂｘ＝０のとき）、合成波形の振幅は極大となる。このため、かかる点を基準としてθｂｘの正負が見分けられなくなり、しかも、θｂｘ＝０の近傍において、前記θｂｘの変化に対する合成波形の振幅変化の感度が非常に鈍くなるという問題がある。
【００４２】
これに対して、本実施形態のように、Θ０ｘ＝−π／２に設定すると、指示具１０１の回転運動が正面を向いているとき（すなわちθｂｘ＝０のとき）、合成波形の振幅は、極大点と極小点との中間となる。かかる点においてはθｂｘに対する合成波形の振幅の勾配は最も大きくなり、該θｂｘの変化に対しその近傍での合成波形の変化の感度が最も大きくなる（θｂｘの正負が見分けられることはもちろんである）。
【００４３】
なお、参考までにΘ０ｘ＝−π／２のときのθｂｘとＫＸ（後述）との関係を図１４Ａに、Θ０ｘ＝０のときのθｂｘとＫＸ（後述）の関係を図１４Ｂにそれぞれ示す。
【００４４】
３．３  受信波形に基づく指示具の相対角度の算出
次に受信波形の振幅から干渉の大きさを表すパラメータを求め、指示具の相対角度を求める手段について説明する。
【００４５】
前述のように、本実施形態では図１０に示すような駆動波形により第一の発振子および第二の発振子を駆動している。このとき固定側マイクで受信される波形を図１１、１２、１３に示す。
【００４６】
図１１はθｂｘ＝０（φｘ＝−π／２）の場合、図１２はθｂｘ＝＋π／２（φｘ＝０）の場合、図１３はθｂｘ＝−π／２（φｘ＝−π）の場合をそれぞれ示す。
【００４７】
また各図において上段は第一の発振子のみ駆動された場合の受信波形、中段は第二の発振子のみ駆動された場合の受信波形、下段は第一の発振子と第二の発振子とが所定の関係をもって駆動された場合の合成受信波形をそれぞれ示す。
【００４８】
ここで、θｂｘの実際の可変範囲は（−３０ｄｅｇ〜＋３０ｄｅｇ）程度であるが、説明をより原理的にするために±９０ｄｅｇの例（図１２、図１３）を用いて説明する。
【００４９】
次に、図１１、１２、１３に示すように固定側マイクで取得される超音波信号の振幅としてＡＭ＿Ｘ１、ＡＭ＿Ｘ２、ＡＭ＿Ｘ１２を定義する。受信する超音波信号の振幅は発振子の駆動信号の振幅に比例するので式４−１、４−２と同様に、
ＡＭ＿Ｘ２＝ＡＭ＿Ｘ１＊αＸ
ＡＭ＿Ｙ２＝ＡＭ＿Ｙ１＊αＹ
である。
【００５０】
ここで、干渉の状態を表すパラメータとして下記のようにＫＸ、ＫＹを定義する。
ＫＸ＝（ＡＭ＿Ｘ１２−ＡＭ＿Ｘ１）／ＡＭ＿Ｘ１            式５−１
ＫＹ＝（ＡＭ＿Ｙ１２−ＡＭ＿Ｙ１）／ＡＭ＿Ｙ１            式５−２
ここで表されるパラメータＫＸ、ＫＹは、干渉によって振幅の増減した分を第一の発振子のみ駆動されたときの受信波形の振幅で規格化したものであり、干渉の程度そのものを表すといえる。
【００５１】
ここで、位相差のある正弦波を足し合わせた振幅として下記の式が成り立つ。ＡＭ＿Ｘ１２＝ＡＭ＿Ｘ１＋ＡＭ＿Ｘ２＊ＣＯＳ（φｘ）      式５−３
また、ＡＭ＿Ｘ２＝ＡＭ＿Ｘ１＊αＸであるから、
ＡＭ＿Ｘ１２＝ＡＭ＿Ｘ１（１＋αＸ＊ＣＯＳ（φｘ））    式５−４
となる。これを式５−１に代入すると、
ＫＸ＝αＸ＊ＣＯＳ（φｘ）                            式５−５
となる。また、ＫＹについても同様に、
ＫＹ＝αＹ＊ＣＯＳ（φｙ）                          式５−６
となる。ここで式５−５、５−６に式３−７、３−８をそれぞれ代入すると、
ＫＸ＝αＸ＊ＣＯＳ（Θｘ＋Θ０ｘ）                    式５−７
ＫＹ＝αＹ＊ＣＯＳ（Θｙ＋Θ０ｙ）                    式５−８
となる。ここで、本実施形態においてはΘ０ｘ＝−π／２、Θ０ｙ＝−π／２であるから、
ＫＸ＝αＸ＊ＳＩＮ（Θｘ）                            式５−９
ＫＹ＝αＹ＊ＳＩＮ（Θｙ）                            式５−１０
であり、距離による位相差の式３−４、３−６を代入すると、干渉の大きさを表すパラメータＫＸ、ＫＹは、
ＫＸ＝αＸ＊ＳＩＮ｛（２π＊Ｌｘ／λ）＊ＳＩＮ（θｂｘ）｝  式５−１１
ＫＹ＝αＹ＊ＳＩＮ｛（２π＊Ｌｙ／λ）＊ＳＩＮ（θａｙ）｝  式５−１２
となる。つまり、式５−１１、式５−１２を用いることにより、相対角度θｂｘから干渉の大きさを表すパラメータＫＸを（ないしθａｙからＫＹをそれぞれ）求めことができる。
【００５２】
ここで式５−１１、式５−１２の逆算の式を下に示す。
θｂｘ＝ＡＲＣＳＩＮ｛（λ／２π／Ｌｘ）＊ＡＲＣＳＩＮ（ＫＸ／αＸ）｝
式５−１３
θａｙ＝ＡＲＣＳＩＮ｛（λ／２π／Ｌｙ）＊ＡＲＣＳＩＮ（ＫＹ／αＹ）｝
式５−１４
このように本実施形態によれば、まず、ＡＭ＿Ｘ１２、ＡＭ＿Ｘ１およびＡＭ＿Ｙ１２、ＡＭ＿Ｙ１をそれぞれ実測し、これを式５−１、式５−２に代入することにより、干渉の状態を示すパラメータＫＸ、ＫＹを算出し、さらに式５−１３、５−１４をもとに指示具１０１の相対角度θｂｘ、θａｙを求め、さらに、式１−１、１−２をもとに指示具１０１の表示画面上における相対座標ないし相対座標の変化分を求めることができる。
【００５３】
以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、表示画面上でのポインティング操作を実現するための指示具による情報入力（相対角度入力）を、超音波信号を用いて実現することで、使用条件に制約がなく、安価かつ安全な情報入力システムを実現することができる。
【００５４】
さらに、超音波信号を利用するにあたっては、上述のような特徴的な駆動波形を用いることにより、リアルタイム性の向上ならびに入力座標の精度向上が実現できる。以下に本実施形態の具体的な適用例を示す。
【００５５】
［実施例１］
図１に本発明の第１の実施形態にかかる情報入力システムを適用した例（ポインティングシステム）を示す。本実施例によれば、指示具１０１を動作させることで、固定部１０３を介して、表示装置１０２上にポインティングすることが可能となる。
【００５６】
図６に当該ポインティングシステムを構成する指示具１０１の一例を示す。指示具１０１前部にはＸ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２の４個の超音波発振子が配置される。Ｘ１とＸ２とはＸ方向に距離Ｌｘ隔てて配置され、Ｙ１とＹ２はＹ方向に距離Ｌｙ隔てて配置されている。本実施例においては、Ｌｘ＝４ｍｍ、Ｌｙ＝４ｍｍである。
【００５７】
また、Ｘ１、Ｘ２の共振周波数は４０ＫＨｚであり、Ｙ１、Ｙ２の共振周波数も４０ＫＨｚである。
【００５８】
Ｘ１、Ｘ２は図１０に示すように、それぞれ第一の駆動波形、第二の駆動波形で駆動される。また、Ｙ１、Ｙ２についても同様である。ただし、ＸとＹは交互に駆動される。
【００５９】
図１０の駆動波形の連続パルスの周期Ｔｄは共振周波数４０ＫＨｚの周期と同一の周期が設定され、Ｔｄ＝２５μｓである。
【００６０】
また、第一の駆動波形のパルス数はＮ１＝１２発であり、第二の駆動波形のパルス数はＮ２＝４発である。
【００６１】
第二の駆動波形は第一駆動波形の開始より４．２５パルス分遅れて開始する。また、第一の駆動波形は第二の駆動波形より４．７５パルス分遅れて終了する。
【００６２】
第一の駆動波形を構成するパルスに対して第二の駆動波形を構成するパルスはＴｄ／４だけ（すなわち位相にしてπ／２だけ遅れて）設定される。
【００６３】
また、第一の駆動波形と第二の駆動波形の振幅比は、αＸ＝αＹ＝０．８である。
【００６４】
以上の条件により、前記式５−１１〜５−１４は本実施例では下記のように書き直すことができる。
ＫＸ＝０．８＊ＳＩＮ｛３．０４６＊ＳＩＮ（θｂｘ）｝    式５−１１−Ｊ
ＫＹ＝０．８＊ＳＩＮ｛３．０４６＊ＳＩＮ（θａｙ）｝    式５−１２−Ｊ
θｂｘ＝ＡＲＣＳＩＮ｛０．３２８３＊ＡＲＣＳＩＮ（ＫＸ／０．８）｝
式５−１３−Ｊ
θａｙ＝ＡＲＣＳＩＮ｛０．３２８３＊ＡＲＣＳＩＮ（ＫＹ／０．８）｝
式５−１４−Ｊ
式５−１１−Ｊのプロット図を図１４Ａに示す。本実施例では固定部側マイクで受信した超音波波形からＡＭ＿Ｘ１２、ＡＭ＿Ｘ１およびＡＭ＿Ｙ１２、ＡＭ＿Ｙ１を実測し、これを式５−１、式５−２に代入することにより、干渉の状態を示すパラメータＫＸ、ＫＹを算出し、これを式５−１３−Ｊに代入することによってθｂｘを求める。同様に、式５−１４−Ｊに代入することによってθａｙを求める。
【００６５】
図８に本実施例のブロック図を示す。指示具は超音波発振子Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２とそれを駆動する駆動信号作成部２０９、モード信号、基準設定トリガー信号などのスイッチ情報を入力するスイッチ群２０７、スイッチ情報を固定部１０３に電波ないし赤外線で送信するための送信手段２０５、送信手段２０５により送信される信号を作成する送信信号作成部２１０、指示具１０１全体を制御するＣＰＵ２０８とを備える。
【００６６】
固定部１０３はＸ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２の超音波発振子からの超音波（２０１〜２０４）を受信する受信マイク２０６、受信マイク２０６により受信した受信信号を検波してＡＭ＿Ｘ１２、ＡＭ＿Ｘ１およびＡＭ＿Ｙ１２、ＡＭ＿Ｙ１を求める信号処理部２１２、送信手段２０５から送られるスイッチ情報を受信する受信手段２１１、固定部１０３を全体制御しかつ信号処理部２１２からの信号をもとに式５−１３−Ｊ、式５−１４−Ｊにしたがってθｂｘ、θａｙをもとめ、外部におくる機能を有するＣＰＵ２１３とを備える。
【００６７】
なお、固定部１０３より送信されたθｂｘ、θａｙは、ＵＳＢボード等（２１５）を介してコンピュータ等（２１６）に取り込まれ、コンピュータ等（２１６）において相対座標または相対座標の変化分が算出され、表示装置１０２に表示される。
【００６８】
［実施例２］
上記実施例１では、指示具１０１の前面部に２組の発振子（４つの発振子Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２）を構成することとしたがこれに限られない。本実施例では、３つの発振子により実現する場合について述べる。
【００６９】
図７に本実施例における固定部１０３および指示具１０１の前面部を示す。本実施例においては第一の発振子がＸ方向とＹ方向とで共通である（ＸＹ１）。また、その他のパラメータは実施例１と同様である。使用する駆動波形の周波数が４０ＫＨｚの場合、該駆動波形の波長は、８ミリメートル程度となるため、前記発振子の間隔Ｌｘ、Ｌｙは数ミリメートル程度に設定しなければならない。このために本実施例では発振子をより密着させて配置することとしている。
【００７０】
図９は、本実施例のブロック図を示す。指示具は超音波発振子Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２とそれを駆動する駆動信号作成部３１０、モード信号、基準設定トリガー信号などのスイッチ情報を入力するスイッチ群１１３、スイッチ情報を固定部１０３に電波ないし赤外線で送信するための送信手段３０５、送信手段３０５により送信される信号を作成する送信信号作成部３１０、指示具１０１全体を制御するＣＰＵ３０８とを備える。
【００７１】
固定部１０３はＸ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２の超音波発振子からの超音波（３０１〜３０３）を受信する受信マイク３０６、受信マイク３０６により受信した受信信号を検波してＡＭ＿Ｘ１２、ＡＭ＿Ｘ１およびＡＭ＿Ｙ１２、ＡＭ＿Ｙ１を求める信号処理部３２１、送信手段３０５から送られるスイッチ情報を受信する受信手段３１１、固定部１０３全体を制御し、かつ信号処理部３２１からの信号をもとに式５−１３−Ｊ、式５−１４−Ｊにしたがってθｂｘ、θａｙをもとめ、外部におくる機能を有するＣＰＵ３１３とを備える。
【００７２】
なお、固定部１０３より送信されたθｂｘ、θａｙは、ＵＳＢボード等（３１５）を介してコンピュータ等（３１６）に取り込まれ、コンピュータ等（３１６）において相対座標または相対座標の変化分が算出され、表示装置１０２に表示される。
【００７３】
【第２の実施形態】
上記第１の実施形態では、指示具側に発振子を備える構成としたがこれに限られない。本実施形態では、固定部側に発振子を備える場合について説明する。
【００７４】
また、上記第１の実施形態では、２次元の相対座標（または相対座標の変化分）の算出に用いられる情報入力（指示具の相対角度入力）を行うこととしたが、これに限られない。本実施形態では、３次元の相対座標（または相対座標の変化分）の算出に用いられる情報入力を行う場合について説明する。
【００７５】
［本実施形態にかかる情報入力システムの動作原理］
１．座標等の定義
まず、指示具の座標系の定義を行う。図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明の第２の実施形態にかかる情報入力システムを構成する指示具１５０１の鳥瞰図、平面図、側面図をそれぞれ表し、本実施形態では、同図に示すように指示具１５０１上に固定された３次元座標系ａ軸、ｂ軸、ｃ軸をそれぞれ定義する。また、ａ軸、ｂ軸に関する回転角θａ、θｂを同図のように定義する。
【００７６】
２．指示具の位置および発振子の定義
図１８は本発明の第２の実施形態にかかる情報入力システムを構成する指示具１５０１と、固定部１５０３との位置関係を示す図であり、同図に示すように固定部１５０３の位置Ｐ０と、位置Ｐ０を基準とした指示具１５０１の座標Ｐｓ（Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ）とを定義する（Ｐｓは指示具１５０１のマイクの位置である）。
【００７７】
さらに、図２１（ａ）に示すように固定部１５０３前面部の６個の超音波発振子の位置をＸａ１、Ｘａ２、Ｘｂ１、Ｘｂ２、Ｙ１、Ｙ２と定義する（以下Ｘａ１、Ｘａ２、Ｘｂ１、Ｘｂ２、Ｙ１、Ｙ２は各発振子の名称としても用いる）。
【００７８】
以下、Ｘａ１、Ｘｂ１、Ｙ１で示される発振子を第一の発振子、Ｘａ２、Ｘｂ２、Ｙ２で示される発振子を第二の発振子とし、第一、第二の発振子から発する超音波をそれぞれ第一の超音波、第二の超音波とし、第一、第二の発振子の駆動波形をそれぞれ第一の駆動波形、第二の駆動波形と称す。
【００７９】
３．指示具の角度の定義
さらに図２０Ａに示すように、マイクの位置ＰｓのＸＺ面への投影位置をＰｓ＿ｘｚと定義する。また、同図に示すように、Ｐ１とＰ２で決まる直線とＰ０で直角に交わる直線と、Ｐ０とＰｓ＿ｘｚで決まる直線とのなす角をθｘ、Ｐ１とＰ２で決まる直線とＰ１で直角に交わる直線と、Ｐ１とＰｓ＿ｘｚで決まる直線とのなす角をθｘａ、Ｐ１とＰ２で決まる直線とＰ２で直角に交わる直線と、Ｐ２とＰｓ＿ｘｚで決まる直線とのなす角をθｘｂとそれぞれ定義する。
【００８０】
また、図２０Ｂに示すように、マイクの位置ＰｓのＹＺ面への投影位置をＰｓ＿ｙｚと定義する。同図に示すように、Ｙ１とＹ２で決まる直線とＰ０で直角に交わる直線と、Ｐ０とＰｓ＿ｙｚで決まる直線とのなす角をθｙと定義する。なお、以下、θｘａ、θｘｂ、θｙを総称して「指示具の角度」と称す。
【００８１】
４．指示具の位置と指示具の角度との関係
すでに述べたように、本実施形態では指示具１５０１を操作することにより３次元の相対座標（または相対座標の変化分）の算出に用いられる情報入力を行う。具体的には、マイクの位置Ｐｓ（Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ）を入力することにより、意図する三次元相対座標ないし三次元相対座標の変化分が算出されうる。なお、本実施形態において相対座標とは、表示画面上でのポインティング操作を実現するために、指示具１５０１の位置Ｐｓに基づいて算出される表示画面上での座標のことをいう。
【００８２】
具体的には、本実施形態では、θｘａ、θｘｂ、θｙを求めることにより、指示具１５０１の三次元座標における位置Ｐｓを求め、これをもとに意図する三次元相対座標ないし三次元相対座標の変化分が算出される。
【００８３】
５．指示具の角度の算出原理
５．１  指示具の角度と位相差との関係
次に、指示具１５０１の角度と第一、第二の超音波の位相差について説明する。
【００８４】
本実施形態では、θｘａを求める手段として、発振子Ｘａ１、Ｘａ２から発振される超音波の位相差による干渉の大きさを用いる。同様にθｘｂについては発振子Ｘｂ１、Ｘｂ２の波形干渉を、θｙについては発振子Ｙ１、Ｙ２の波形干渉をそれぞれ用いて求める。
【００８５】
以下、発振子Ｘａ１、Ｘａ２の波形干渉からθｘａを求める場合について説明する。
【００８６】
この干渉の大きさを求めるには、まず、固定部１５０３の第一の発振子Ｘａ１から指示具１５０１上の超音波マイクの位置Ｐｓまでの距離と、第二の発振子Ｘａ２から指示具１５０１上の超音波マイクの位置Ｐｓまでの距離との差を求め、その距離差によって発生する位相差を求める。
【００８７】
図１８に示すように指示具１５０１を保持し、指示具１５０１の超音波マイクの位置ＰｓのＸＺ面への投影位置を図１９のＰｓ＿ｘｚとした場合、Ｐｓ＿ｘｚからＸａ１までの距離と、Ｐｓ＿ｘｚからＸａ２までの距離との差ΔＲｘａは下式で表すことができる。
ΔＲｘａ＝Ｌｘ＊ＳＩＮ（θｘａ）        式６−１
同様に、Ｘｂ、Ｙ成分に関しては下式で表される。
ΔＲｘｂ＝Ｌｘ＊ＳＩＮ（θｘｂ）        式６−２
ΔＲｙ＝Ｌｘ＊ＳＩＮ（θｙ）          式６−３
次に駆動する超音波の周波数をＦ＿ｕｓとし、このときの波長をλ（＝空気中の音速／Ｆ＿ｕｓ）とし、前記距離差によって発生する位相差をΘｘ、Θｙと定義すると、ΔＲｘ、ΔＲｙに対応する距離に関する位相差Θｘ、Θｙは、下式で求めることができる。
2004220112.tif 000004
一方、本実施形態においては、元の駆動波形においても所定の位相差を持たせている。これにより、本実施形態においては、前記距離差による位相差と前記駆動波形の位相差との和によって超音波の干渉が成り立つものである。
【００８８】
ここで、第一の駆動波形（Ｘａ１の駆動波形）を基準とした第二の駆動波形（Ｘａ２の駆動波形）の位相差をΘ０ｘａ、第一の駆動波形（Ｘｂ１の駆動波形）を基準とした第二の駆動波形（Ｘｂ２の駆動波形）の位相差をΘ０ｘｂ、第一の駆動波形（Ｙ１の駆動波形）を基準とした第二の駆動波形（Ｙ２の駆動波形）の位相差をΘ０ｙと定義する。
【００８９】
距離差による位相差と駆動波形の位相差との和をφｘａ、φｘｂ、φｙで定義すると、下式のように示すことができる。
φｘａ＝Θｘａ＋Θ０ｘａ                          式６−１０
φｘｂ＝Θｘｂ＋Θ０ｘｂ                          式６−１１
φｙ＝Θｙ＋Θ０ｙ                              式６−１２
すなわち、何らかの方法で、φｘａ、φｘｂ、φｙを求めることができれば、前記式６−５、式６−７、６−９の逆算でθｘａ、θｘｂ、θｙが求められる。
【００９０】
５．２  発振子の駆動波形の特徴
次に、本実施形態における駆動波形の特徴について説明する。ここでもＸａ１、Ｘａ２を例に説明する。
【００９１】
本実施形態においては、図２３のような駆動波形を提案している。第一の駆動波形の振幅をＶａｍ＿Ｘａ１、第二の駆動波形の振幅をＶａｍ＿Ｘａ２とすると、第一の駆動波形の振幅に対する第二の駆動波形の振幅の比αＸａは、
αＸａ＝Ｖａｍ＿Ｘａ２／Ｖａｍ＿Ｘａ１            式７−１
と表すことができる。同様に、αＸｂ、αＹは、
αＸｂ＝Ｖａｍ＿Ｘｂ２／Ｖａｍ＿Ｘｂ１            式７−１
αＹ＝Ｖａｍ＿Ｙ２／Ｖａｍ＿Ｙ１                式７−２
と表すことができる。
【００９２】
本実施形態における超音波発振子の駆動方法は２つの特徴をもっている。第一の特徴は、第一の駆動波形の駆動期間に対して第二の駆動波形の駆動期間が短く、かつ第一の駆動波形の駆動期間に第二の駆動波形の駆動期間が内包される点にある。
【００９３】
また、第二の特徴は、周期Ｔｄの第一の駆動波形に対して、第二の駆動波形は同じく周期Ｔｄであり、かつ位相がＴｄ／４だけ遅れている（すなわち、位相がπ／２だけ遅れている）点にある。以下、第一および第二の特徴について詳説する。
【００９４】
５．２．１  駆動波形の第一の特徴
まず、第一の特徴について説明する。第一の発振子から発振される超音波と第二の発振子から発振される超音波との干渉を検知するには、通常はマイクに到達する合成波の振幅を検知すればよい。具体的には該合成波の振幅と第一の超音波の振幅とを比較する必要がある。このために、例えば第一の超音波の振幅をメモリに保存しておき、合成波の振幅を逐次計測しこれと比較するなどの方法をとることが一般に考えられる。
【００９５】
しかしながら、本実施形態のように指示具１５０１上のマイクで超音波を受信する場合、指示具１５０１と固定部１５０３との距離変動等により、前記の各超音波はいずれも常に振幅変動する。本実施形態では、このような中でも、第一の超音波と合成波とをリアルタイムに比較することが可能な手段を提案するものである。
【００９６】
本実施形態においては、図２４に示すように第一の駆動波形に対して第二の駆動波形を短く構成している。すなわち、一つの駆動期間において第一の駆動波形のみの期間と、第一の駆動波形と第二の駆動波形とが重複する期間とを設け、かつ第一の駆動波形のみの期間を連続パルスの前部と後部とに設けるようにしている。このようにすることにより、指示具側マイクで第一の超音波のみを受信した場合の振幅と、合成波形を受信した場合の振幅とをほぼ同時に取得することができ、リアルタイムでその比率を計算することが可能となる。
【００９７】
また、第一の駆動波形のみの期間を連続パルスの前部および後部に設けることにより、発振子側ないしマイク側の共振波形に変形が生じた場合にも、該前部の振幅と該後部の振幅とを平均化して用いることにより該変形の弊害を回避することが可能である。
【００９８】
実際に本実施形態においては第一の駆動波形はＴｄ（  ≒１／発振子の共振周波数  ）の周期で所定の回数（Ｎ１回）の連続パルスで駆動する。第二の駆動波形は同じＴｄの周期でＮ２回の連続パルスで駆動する（ここでＮ２＜Ｎ１である）。
【００９９】
また第二の駆動波形の連続パルスの開始点は、第一の駆動波形の連続パルスの開始点より２パルス以上遅らせ、第一の駆動波形の連続パルスの終了点は第二の駆動波形の連続パルスの終了点より２パルス以上遅らせるように構成している。
【０１００】
５．２．２  駆動波形の第二の特徴
本実施形態における駆動波形の第二の特徴は、図２６に示すように第一の駆動波形を構成するところの各パルスに対して、第二の駆動波形を構成する各パルスがそれぞれＴｄ／４だけ遅れる（すなわちπ／２だけ位相が遅れる）よう構成されている点にある。
【０１０１】
すなわち、前述の式６−１０で用いられる駆動波形の位相差Θ０ｘａにおいて、Θ０ｘａ＝−π／２
となるよう構成されている。
【０１０２】
同様に、前述の式６−１１、６−１２で用いられる駆動波形の位相差Θ０ｘｂ、Θ０ｙにおいても、
Θ０ｘｂ＝−π／２
Θ０ｙ＝−π／２
となるように構成されている。
【０１０３】
詳細は後述するが、例えば位相差を０、すなわちΘ０ｘａ＝０に設定した場合、指示具１５０１がＰ１の正面にあるとき（θｘａ＝０）のとき合成波形の振幅は極大となる。このため、その点を基準としてθｘａの正負が見分けられなくなり、しかも、θｘａ＝０の近傍において、前記θｘａの変化に対する合成波形の振幅変化の感度が非常に鈍くなるという問題がある。
【０１０４】
これに対して、本実施形態のようにΘ０ｘａ＝−π／２に設定すると、指示具がＰ１の正面にあるとき（すなわちθｘａ＝０のとき）、合成波形の振幅は極大点と極小点の中間となる。かかる点においては振幅のθｘａに対する勾配は最も大きくなり、その近傍における該θｘａの変化に対する合成波形の振幅変化の感度が最も大きくなる（θｘａの正負が見分けられることはもちろんである）。
【０１０５】
なお、参考までにΘ０ｘａ＝−π／２のときのθｘａとＫＸａ（後述）との関係を図２７Ａに、Θ０ｘａ＝０のときのθｘａとＫＸａ（後述）との関係を図２７Ｂにそれぞれ示す。
【０１０６】
５．３  受信波形に基づく指示具の角度の算出
次に受信波形の振幅から干渉の大きさを表すパラメータを求め、３次元座標における指示具１５０１のマイクの位置Ｐｓを求める手段について説明する。
【０１０７】
ここでもＸａ１、Ｘａ２を例に説明する。本実施形態では図２３に示すような駆動波形で第一の発振子、第二の発振子を駆動している。このとき指示具１５０１上の超音波マイクで受信される信号を図２４、２５、２６に示す。
【０１０８】
図２４はθｘａ＝０（φｘ＝−π／２）の場合、図２５はθｘａ＝＋π／２（φｘ＝０）の場合、図２６はθｘａ＝−π／２（φｘ＝−π）の場合である。
【０１０９】
また各図において上段は、第一の発振子のみ駆動された場合の受信波形、中段は第二の発振子のみ駆動された場合の受信波形、下段は第一の発振子と第二の発振子とが所定の関係をもって駆動された場合の合成受信波形を示す。
【０１１０】
ここで、θｘａの実際の可変範囲は（−３０ｄｅｇ〜＋３０ｄｅｇ）程度であるが、説明をより原理的にするために±９０ｄｅｇの例（図２５、図２６）を用いて説明する。
【０１１１】
次に、図２４、２５、２６に示すように超音波マイクで取得される信号の振幅としてＡＭ＿Ｘａ１、ＡＭ＿Ｘａ２、ＡＭ＿Ｘａ１２を定義する。受信する超音波信号の振幅は発振子の駆動信号の振幅に比例するので式７−１、７−２と同様に、
ＡＭ＿Ｘａ２＝ＡＭ＿Ｘａ１＊αＸａ
ＡＭ＿Ｘｂ２＝ＡＭ＿Ｘｂ１＊αＸｂ
ＡＭ＿Ｙ２＝ＡＭ＿Ｙ１×αＹ
である。
【０１１２】
ここで、干渉の状態を表すパラメータとして下記のようにＫＸａ、ＫＸｂを定義する。
ＫＸａ＝（ＡＭ＿Ｘａ１２−ＡＭ＿Ｘａ１）／ＡＭ＿Ｘａ１    式８−１
ＫＸｂ＝（ＡＭ＿Ｘｂ１２−ＡＭ＿Ｘｂ１）／ＡＭ＿Ｘｂ１    式８−２
ＫＹ  ＝（ＡＭ＿Ｙ１２−ＡＭ＿Ｙ１）／ＡＭ＿Ｙ１        式８−３
ここで表されるパラメータＫＸａ、ＫＸｂ、ＫＹは、干渉によって振幅の増減した分を第一の駆動波形のみの場合の受信波形の振幅で規格化したものであり、干渉の程度そのものを表すといえる。
【０１１３】
ここで、位相差のある正弦波を足し合わせた振幅として下記の式が成り立つ。ＡＭ＿Ｘａ１２＝ＡＭ＿Ｘａ１＋ＡＭ＿Ｘａ２＊ＣＯＳ（φｘａ）      式８−４
また、ＡＭ＿Ｘａ２＝ＡＭ＿Ｘａ１＊αＸａであるから、
ＡＭ＿Ｘａ１２＝ＡＭ＿Ｘａ１（１＋αＸａ＊ＣＯＳ（φｘａ））    式８−５
これを式７−１に代入すると、
ＫＸａ＝αＸａ＊ＣＯＳ（φｘａ）                            式８−６
同様に、
ＫＸｂ＝αＸｂ＊ＣＯＳ（φｘｂ）                            式８−７
ＫＹ＝αＹ＊ＣＯＳ（φｙ）                              式８−８
ここで式８−６、８−７、８−８に式６−１０、６−１１、６−１２をそれぞれ代入すると、
ＫＸａ＝αＸａ＊ＣＯＳ（Θｘａ＋Θ０ｘａ）                    式８−９
Ｋｘｂ＝αｘｂ＊ＣＯＳ（Θｘｂ＋Θ０ｘｂ）                    式８−１０
ＫＹ＝αＹ＊ＣＯＳ（Θｙ＋Θ０ｙ）                        式８−１１
ここで、本実施形態においてはΘ０ｘａ＝Θ０ｘｂ＝Θ０ｙ＝−π／２であるから、
ＫＸａ＝αＸａ＊ＳＩＮ（Θｘａ）                            式８−１２
ＫＸｂ＝αＸｂ＊ＳＩＮ（Θｘｂ）                            式８−１３
ＫＹ＝αＹ＊ＳＩＮ（Θｙ）                                式８−１４
距離差による位相差の式６−７、６−８、６−９を代入すると、
ＫＸａ＝αＸａ＊ＳＩＮ｛（２π＊Ｌｘａ／λ）＊ＳＩＮ（θｘａ）｝  式８−１５
ＫＸｂ＝αＸｂ＊ＳＩＮ｛（２π＊Ｌｘｂ／λ）＊ＳＩＮ（θｘｂ）｝  式８−１６
ＫＹ＝αＹ＊ＳＩＮ｛（２π＊Ｌｙ／λ）＊ＳＩＮ（θｙ）｝      式８−１７
となる。つまり、式８−１５、８−１６、８−１７を用いることにより、θｘａからＫＸａを、θｘｂからＫＸｂを、θｙからＫＹをそれぞれ求めことができる。
【０１１４】
ここで式８−１５、式８−１６、式８−１７の逆算の式を下に示す。
θｘａ＝ＡＲＣＳＩＮ｛（λ／２π／Ｌｘａ）＊ＡＲＣＳＩＮ（ＫＸａ／αＸａ）｝    式８−１８
θｘｂ＝ＡＲＣＳＩＮ｛（λ／２π／Ｌｘｂ）＊ＡＲＣＳＩＮ（ＫＸｂ／αＸｂ）｝    式８−１９
θｙ＝ＡＲＣＳＩＮ｛（λ／２π／Ｌｙ）＊ＡＲＣＳＩＮ（ＫＹ／αＹ）｝        式８−２０
このように、ＡＭ＿Ｘａ１２、ＡＭ＿Ｘｂ１およびＡＭ＿Ｙ１２、ＡＭ＿Ｙ１をそれぞれ実測し、これを式８−１、式８−２、式８−３に代入することにより、干渉の状態を示すパラメータＫＸａ、ＫＸｂ、ＫＹを算出し、さらに式８−１８、８−１９、８−２０をもとに指示具１５０１の角度θｘａ、θｂｘ、θｙを求めることができる。
【０１１５】
６．指示具の位置の算出
次に、求められた指示具の角度に基づいて、指示具の位置を求める方法について説明する。すなわち、θｘａ、θｘｂ、θｙよりＰｓ（Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ）を近似的に求める方法について説明する。まず、Ｚｓを求める。
【０１１６】
本実施形態においては、いわゆる視差によってＺｓを求めることができる。すなわち、Ｘ方向の二組の発振子によって得られるそれぞれの角度の関係、具体的にはθｘａ、θｘｂの関係からＺｓをもとめることができる。
【０１１７】
図２０Ａから明らかなように下式が成り立つ。
Ｚｓ（ｔａｎ（θｘｂ）−ｔａｎ（θｘａ））＝Ｄ              式９−１
Ｚｓを求める形に変形すると、
Ｚｓ＝Ｄ／（ｔａｎ（θｘｂ）−ｔａｎ（θｘａ））          式９−２
これにより、Ｚｓが求められた。
【０１１８】
また、図２０Ａから明らかなように、
Ｘｓ−Ｄ／２＝Ｚｓ＊ｔａｎ（θｘａ）                      式９−３
Ｘｓ＋Ｄ／２＝Ｚｓ＊ｔａｎ（θｘｂ）                      式９−４
したがって、
Ｘｓ＝（１／２）＊（ｔａｎ（θｘａ）＋ｔａｎ（θｘｂ））  式９−５
これにより、Ｘｓが求められた。
【０１１９】
次に図２０Ｂから明らかなように下式が成り立つ。
Ｙｓ＝Ｚｓ＊ｔａｎ（θｙ）                              式９−６
これにより、Ｙｓが求められた。
【０１２０】
以上のように、式９−２、式９−５、式９−６によって、Ｚｓ、Ｘｓ、Ｙｓ、すなわち、指示具の位置Ｐｓを求めることができる。つまり、指示具の角度に基づいて、Ｐｓ（Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ）を求めることができる。
【０１２１】
７．相対座標等の算出
次に、求められた指示具の位置Ｐｓを３次元の相対座標等の算出に利用する場合について説明する。図１５は本発明の第２の実施形態にかかる情報入力システムの適用例を示す図である。
【０１２２】
図１５に示すように指示具の三次元の位置をアプリケーションの中においても、そのまま縮小ないし拡大してキャラクタの三次元相対座標として使用することができる。
【０１２３】
アプリケーション内での三次元相対座標を指示具の三次元位置に直接対応させる場合、アプリケーション内での三次元相対座標（Ｘｉｎ、Ｙｉｎ、Ｚｉｎ）とすると、
Ｘｉｎ＝Ｃ１＋Ｃ２＊Ｘｓ
Ｙｉｎ＝Ｃ３＋Ｃ４＊Ｙｓ
Ｚｉｎ＝Ｃ５＋Ｃ６＊Ｚｓ
のような形で変換される。
【０１２４】
このとき、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６は所定の定数である。また、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は適宜、基準点設定することにより変更するものである。一方、指示具をいわゆる三次元マウスとして使用する場合には、
Ｘｉｎ＝Ｃ１＋Ｃ２＊Σ（ΔＸｓ）
Ｙｉｎ＝Ｃ３＋Ｃ４＊Σ（ΔＹｓ）
Ｚｉｎ＝Ｃ５＋Ｃ６＊Σ（ΔＺｓ）
のような形で変換される。
【０１２５】
このとき、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６は所定の定数である。また、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は適宜、基準点設定することにより変更するものである。
【０１２６】
また、Σは累積加算を意味し、Δは１サンプル前後の差分を意味する。また、累積加算の有無は指示具上のスイッチによって適宜制御される。
【０１２７】
以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、上記第１の実施形態同様、表示画面上でのポインティング操作を実現するための指示具による情報入力（指示具の位置入力）を、超音波信号を用いて実現することで、使用条件に制約がなく、安価かつ安全な情報入力システムを実現することができる。
【０１２８】
さらに、超音波信号を利用するにあたっては、上述のような特徴的な駆動波形を用いることにより、リアルタイム性の向上ならびに入力座標の精度向上が実現できる。
【０１２９】
さらに、本実施形態によれば、３次元の相対座標（または相対座標の変化分）の算出に用いられる情報入力を行うことができる。以下に本実施形態の具体的な適用例を示す。
【０１３０】
［実施例１］
図２１に本実施形態の実施例１を示す。本実施例においては、固定部前部にＸａ１、Ｘａ２、Ｘｂ１、Ｘｂ２、Ｙ１、Ｙ２の６個の超音波発振子が配置される。Ｘａ１とＸａ２とはＸ方向に距離Ｌｘａ隔てて配置され、Ｘｂ１とＸｂ２はＸ方向に距離Ｌｘｂ隔てて配置され、Ｙ１とＹ２はＹ方向に距離Ｌｙ隔てて配置されている。本実施例においては、Ｌｘａ＝Ｌｘｂ＝Ｌｙ＝４ｍｍである。
【０１３１】
また、Ｘａ１、Ｘａ２、Ｘｂ１、Ｘｂ２の共振周波数は４０ＫＨｚであり、Ｙ１、Ｙ２の共振周波数も４０ＫＨｚである。Ｘａ１、Ｘｂ１、Ｙ１はそれぞれ第一の駆動波形で駆動される。また、Ｘａ２、Ｘｂ２、Ｙ２はそれぞれ第二の駆動波形で駆動される。ただし、Ｘａ１とＸａ２の対、Ｘｂ１とＸｂ２の対、Ｙ１とＹ２の対は順番に駆動される。
【０１３２】
図２３の駆動波形の連続パルスの周期Ｔｄは前記共振周波数４０ＫＨｚの周期と同一の周期が設定され、Ｔｄ＝２５μｓである。
【０１３３】
また、第一の駆動波形のパルス数はＮ１＝１２発であり、第二の駆動波形のパルス数はＮ２＝４発である。
【０１３４】
第二の駆動波形は第一の駆動波形の開始より４．２５パルス分遅れて開始する。また、第一の駆動波形は第二の駆動波形より４．７５パルス分遅れて終了する。
【０１３５】
第一の駆動波形を構成するパルスに対して第二の駆動波形を構成するパルスはＴｄ／４だけ（すなわち位相にしてπ／２だけ遅れて）設定される。
【０１３６】
また、第一の駆動波形と第二の駆動波形の振幅比は、αＸ＝αＹ＝０．８である。
【０１３７】
以上の条件により、前記式８−１５〜８−２０は本実施例では下記のように書き直すことができる。
ＫＸａ＝０．８＊ＳＩＮ｛３．０４６＊ＳＩＮ（θｘａ）｝    式８−１５−Ｊ
ＫＸｂ＝０．８＊ＳＩＮ｛３．０４６＊ＳＩＮ（θｘｂ）｝    式８−１６−Ｊ
ＫＹ＝０．８＊ＳＩＮ｛３．０４６＊ＳＩＮ（θｙ）｝      式８−１７−Ｊ
θｘａ＝ＡＲＣＳＩＮ｛０．３２８３＊ＡＲＣＳＩＮ（ＫＸａ／０．８）｝
式８−１８−Ｊ
θｘｂ＝ＡＲＣＳＩＮ｛０．３２８３＊ＡＲＣＳＩＮ（ＫＸｂ／０．８）｝
式８−１９−Ｊ
θｙ＝ＡＲＣＳＩＮ｛０．３２８３＊ＡＲＣＳＩＮ（ＫＹ／０．８）｝
式８−２０−Ｊ
以上より、θｘａ、θｘｂ、θｙが求められた。
【０１３８】
このときの式８−１５−Ｊのプロット図を図２７Ａに示す。本実施例では、Ｄ＝２００ｍｍに設定している。このとき、
Ｚｓ＝Ｄ／（ｔａｎ（θｘｂ）−ｔａｎ（θｘａ））
Ｘｓ＝（１／２）＊（ｔａｎ（θｘａ）＋ｔａｎ（θｘｂ））
Ｙｓ＝Ｚｓ＊ｔａｎ（θｙ）
である。
【０１３９】
本実施例では指示具側マイクで受信した超音波波形からＡＭ＿Ｘａ１２、ＡＭ＿Ｘａ１およびＡＭ＿Ｘｂ１２、ＡＭ＿Ｘｂ１、ＡＭ＿Ｙ１２、ＡＭ＿Ｙ１を実測し、これを式８−１、式８−２、８ー３に代入し、干渉の状態を示すパラメータＫＸａ、ＫＸｂ、ＫＹを算出し、これを式８−１８−Ｊに代入することによってθｘａを求める。
【０１４０】
同様に、これを式８−１９−Ｊに代入することによってθｘｂを求める。また、式８−２０−Ｊに代入することによってθｙを求める。
【０１４１】
さらに、θｘａ、θｘｂ、θｙをそれぞれ式９−２、式９−５、式９−６に代入することにより、Ｚｓ、Ｘｓ、Ｙｓを求めることができる。
【０１４２】
すなわち、指示具の（指示具上のマイクの）三次元位置座標Ｐｓ（Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ）を求めることができる。
【０１４３】
図２２に本実施例のブロック図を示す。指示具１５０１はＸａ１、Ｘａ２、Ｙ１、Ｙ２、Ｘｂ１、Ｘｂ２の超音波発振子からの超音波（２２０１〜２２０６）を受信する受信マイク２２０６、受信マイク２２０６により受信した受信信号を検波してＡＭ＿Ｘａ１２、ＡＭ＿Ｘａ１、ＡＭ＿Ｙ１２、ＡＭ＿Ｙ１、ＡＭ＿Ｘｂ１２、ＡＭ＿Ｘｂ１を求める信号処理部２２５３、モード信号、基準設定トリガー信号などのスイッチ情報を入力するスイッチ群２２０７、スイッチ情報を固定部１５０３に電波ないし赤外線で送信するための送信手段２２５５、送信手段２２５５により送信される信号を作成する送信信号作成部２２５４、指示具１５０１全体を制御するとともに、信号処理部２２５３からの信号に基づいて、指示具の角度および指示具の位置Ｐｓを算出するＣＰＵ２２５２とを備える。
【０１４４】
固定部１０３は、超音波発振子Ｘａ１、Ｘａ２、Ｙ１、Ｙ２、Ｘｂ１、Ｘｂ２とそれを駆動する駆動信号作成部２２１０、送信手段２２５５から送られるスイッチ情報を受信する受信手段２２１２、固定部１５０３を全体制御しかつ受信手段２２１２からの信号をもとに、指示具の三次元一座表Ｐｓを外部におくる機能を有するＣＰＵ２２１３とを備える。
【０１４５】
なお、固定部１５０３より送信されたＰｓは、ＵＳＢボード等（２２１５）を介してコンピュータ等（２２１６）に取り込まれ、コンピュータ等（２２１６）において相対座標または相対座標の変化分が算出され、表示装置１５０３に表示される。
【０１４６】
［実施例２］
本実施例では、三次元入力装置としてではなく、二次元座標入力装置として応用した場合について説明する。
【０１４７】
本実施例によれば、使用者は固定部側からＺｓの距離離れた位置において、指示具をおよそ二次元的に並進させることにより、二次元座標入力装置として使用することができる。Ｚｓはさまざまな距離を任意に適宜選ぶことができる。
【０１４８】
本実施例においても、Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓは実施例１と同一の求め方で求めることができる。
【０１４９】
本実施例において、指示具をいわゆるペンとして用いる場合、図１６に示すＸｉｎ、Ｙｉｎは下記のような式で求めることができる。
Ｘｉｎ＝Ｃ１＋Ｃ２＊Ｘｓ
Ｙｉｎ＝Ｃ３＋Ｃ４＊Ｙｓ
このときＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は所定の定数である。また、Ｃ１、Ｃ２は基準点設定することにより適宜変更するものである。
【０１５０】
本実施例において、指示具をいわゆるマウスのように用いる場合、図１６に示すＸｉｎ、Ｙｉｎは下記のような式で求めることができる。
Ｘｉｎ＝Ｃ１＋Ｃ２＊Σ（ΔＸｓ）
Ｙｉｎ＝Ｃ３＋Ｃ４＊Σ（ΔＹｓ）
このときＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は所定の定数である。また、Ｃ１、Ｃ２は基準点設定することにより適宜変更するものである。
【０１５１】
ここで、Σは累積加算を意味し、Δは１サンプル前後の差分を意味する。また、累積加算の有無は指示具上のスイッチによって適宜制御される。
【０１５２】
【他の実施形態】
なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用してもよい。
【０１５３】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【０１５４】
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【０１５５】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピ（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。
【０１５６】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【０１５７】
さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【０１５８】
なお、本発明に係る実施態様の例を以下に列挙する。
【０１５９】
［実施態様１］  指示装置によるポインティング操作のための情報入力が可能な情報入力システムであって、
第一の超音波を発振する第一の発振子と、第二の超音波を発振する第二の発振子とを備える発振手段と、
前記発振手段より発振された前記第一または第二の超音波を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信した前記第一の超音波の振幅の大きさと、該第一の超音波と前記第二の超音波との合成波の振幅の大きさとに基づいて、前記指示装置のポインティングに関する情報を算出する算出手段と、を備え、
前記発振手段は、
前記第一の超音波と前記第二の超音波とが所定の位相差をもって重複し、かつ該第二の超音波の発振時間が該第一の超音波の発振時間より短くなるように、該第一の超音波および第二の超音波を発振することを特徴とする情報入力システム。
【０１６０】
［実施態様２］  前記第一の発振子と前記第二の発振子とは、同一の共振周波数を有し、該第一および第二の発振子を駆動する第一および第二の駆動波は、該共振周波数の逆数に略等しい周期をもつパルス波であることを特徴とする実施態様１に記載の情報入力システム。
【０１６１】
［実施態様３］  前記第二の発振子は、前記第一の発振子より、少なくとも２パルス以上遅れて駆動され、前記第一の発振子は、前記第二の発振子よりも、少なくとも２パルス以上遅れて駆動を終了することを特徴とする実施態様２に記載の情報入力システム。
【０１６２】
［実施態様４］  前記第二の駆動波の振幅に対する前記第一の駆動波の振幅の比率は、１未満であることを特徴とする実施態様２に記載の情報入力システム。
【０１６３】
［実施態様５］  前記第二の駆動波は、前記第一の駆動波に対して、前記共振周波数の逆数に略等しい周期の１／４の位相遅れを有することを特徴とする実施態様２に記載の情報入力システム。
【０１６４】
［実施態様６］  前記発信手段を２つ備え、
第一の発振手段および第二の発振手段が有する、前記第一の発振子と第二の発振子からなる配列と、前記第二の発振手段が有する、前記第一の発振子と第二の発振子からなる配列とは、互いに略垂直な関係にあり、
前記算出手段は、前記指示装置のポインティングに関する情報を、該指示装置の所定の基準位置に対する相対角度として算出することを特徴とする実施態様１乃至５のいずれかに記載の情報入力システム。
【０１６５】
［実施態様７］  前記第一の発振手段からの前記第一の超音波の振幅の大きさをＡＭ＿Ｘ１、該第一の超音波と前記第二の超音波との合成波の振幅の大きさをＡＭ＿Ｘ１２、
前記第二の発振手段からの前記第一の超音波の振幅の大きさをＡＭ＿Ｙ１、該第一の超音波と前記第二の超音波との合成波の振幅の大きさをＡＭ＿Ｙ１２とし、
かつ前記第一の発振子と前記第二の発振子との距離をＬ、前記共振周波数の逆数に略等しい周期をＴｄ、大気中の音速をＶａｉｒ、前記第二の駆動波の振幅に対する前記第一の駆動波の振幅の比率をαとし、
ＫＸ＝（ＡＭ＿Ｘ１２−ＡＭ＿Ｘ１）／ＡＭ＿Ｘ１、
ＫＹ＝（ＡＭ＿Ｙ１２−ＡＭ＿Ｙ１）／ＡＭ＿Ｙ１、
に従って干渉の大きさを表すパラメータＫＸ、ＫＹを算出した場合、前記指示装置の相対角度である、θｂｘ、θａｙは、それぞれ、
θｂｘ＝ＡＲＣＳＩＮ｛（λ／２π／Ｌｘ）＊ＡＲＣＳＩＮ（ＫＸ／αＸ）｝、
θａｙ＝ＡＲＣＳＩＮ｛（λ／２π／Ｌｙ）＊ＡＲＣＳＩＮ（ＫＹ／αＹ）｝、
で表されることを特徴とする実施態様６に記載の情報入力システム。
【０１６６】
［実施態様８］  前記発振手段を３つ備え、
第一の発振手段および第二の発振手段が有する、前記第一の発振子と第二の発振子からなる配列と、第三の発振手段が有する、前記第一の発振子と第二の発振子からなる配列とは、互いに略垂直な関係にあり、
前記算出手段は、前記指示装置のポインティングに関する情報を３次元座標における該指示装置の位置として算出することを特徴とする実施態様１乃至５のいずれかに記載の情報入力システム。
【０１６７】
［実施態様９］  前記第一の発振手段からの前記第一の超音波の振幅の大きさをＡＭ＿Ｘａ１、該第一の超音波と前記第二の超音波との合成波の振幅の大きさをＡＭ＿Ｘａ１２、
前記第二の発振手段からの前記第一の超音波の振幅の大きさをＡＭ＿Ｘｂ１、該第一の超音波と前記第二の超音波との合成波の振幅の大きさをＡＭ＿Ｘｂ１２、
前記第三の発振手段からの前記第一の超音波の振幅の大きさをＡＭ＿Ｙ１、該第一の超音波と前記第二の超音波との合成波の振幅の大きさをＡＭ＿Ｙ１２とし、
かつ前記第一の発振子と前記第二の発振子との距離をＬ、前記共振周波数の逆数に略等しい周期をＴｄ、大気中の音速をＶａｉｒ、前記第二の駆動波の振幅に対する前記第一の駆動波の振幅の比率をαとし、
ＫＸａ＝（ＡＭ＿Ｘａ１２−ＡＭ＿Ｘａ１）／ＡＭ＿Ｘａ１、
ＫＸｂ＝（ＡＭ＿Ｘｂ１２−ＡＭ＿Ｘｂ１）／ＡＭ＿Ｘｂ１、
ＫＹ＝（ＡＭ＿Ｙ１２−ＡＭ＿Ｙ１）／ＡＭ＿Ｙ１、
に従って干渉の大きさを表すパラメータＫＸａ、ＫＸｂ、ＫＹを算出した場合、前記指示装置の角度である、θｘａ、θｘｂ、θｙは、それぞれ、
θｘａ＝ＡＲＣＳＩＮ（（Ｔｄ×Ｖａｉｒ／２π／Ｌ）×ＡＲＣＳＩＮ（ＫＸａ／α））、
θｘｂ＝ＡＲＣＳＩＮ（（Ｔｄ×Ｖａｉｒ／２π／Ｌ）×ＡＲＣＳＩＮ（ＫＸｂ／α））、
θｙ＝ＡＲＣＳＩＮ（（Ｔｄ×Ｖａｉｒ／２π／Ｌ）×ＡＲＣＳＩＮ（ＫＹ／α））、
で表されることを特徴とする実施態様８に記載の情報入力システム。
【０１６８】
［実施態様１０］  前記第一の発振手段と、前記第二の発振手段との距離をＤとした場合、前記指示装置の角度である、θｘａ、θｘｂ、θｙに基づいて、３次元座標における前記指示装置の位置である、Ｚｓ、Ｘｓ、Ｙｓは、
Ｚｓ＝Ｄ／（ｔａｎ（θｘｂ）−ｔａｎ（θｘａ））、
Ｘｓ＝（１／２）×（ｔａｎ（θｘａ）＋ｔａｎ（θｘｂ））、
Ｙｓ＝Ｚｓ×ｔａｎ（θｙ）、
として算出されることを特徴とする実施態様９に記載の情報入力システム。
【０１６９】
［実施態様１１］  前記指示装置と通信可能に接続される情報処理装置を備え、
前記指示装置は、前記発振手段を備え、
前記情報処理装置は、前記受信手段と、前記算出手段とを備えることを特徴とする実施態様６に記載の情報入力システム。
【０１７０】
［実施態様１２］  前記指示装置と通信可能に接続される情報処理装置を備え、
前記情報処理装置は、前記発振手段を備え、
前記指示装置は、前記受信手段と、前記算出手段とを備えることを特徴とする実施態様８に記載の情報入力システム。
【０１７１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、遠隔位置からの指示具による情報入力において、使用条件に制約がなく、安価かつ安全な情報入力システムのもと、入力に対する応答速度の高速化ならびに入力座標の高精度化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる情報入力システムの適用例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる情報入力システムにおいて用いられる各種パラメータを定義するための図である。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる情報入力システムにおいて用いられる各種パラメータを定義するための図である。
【図４】本発明の第１の実施形態にかかる情報入力システムを構成する指示具および固定部を側面からみた場合の位置関係を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態にかかる情報入力システムを構成する指示具の各発振子から固定部Ｐ０までの距離差を求めるための図である。
【図６】本発明の第１の実施形態にかかる情報入力システムを構成する指示具および固定部の前面部の一例を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態にかかる情報入力システムを構成する指示具および固定部の前面部の一例を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施形態にかかる情報入力システムのブロック図の構成の一例を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施形態にかかる情報入力システムをブロック図の構成の一例を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態にかかる情報入力システムを構成する指示具より発振される駆動波形を示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態にかかる情報入力システムを構成する固定部において受信される信号を示す図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態にかかる情報入力システムを構成する固定部において受信される信号を示す図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態にかかる情報入力システムを構成する固定部において受信される信号を示す図である。
【図１４Ａ】駆動位相差が−π／２の場合の、相対角度θｂｘと干渉の大きさを表すパラメータＫＸとの関係を示す図である。
【図１４Ｂ】駆動位相差が０の場合の、相対角度θｂｘと干渉の大きさを表すパラメータＫＸとの関係を示す図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態にかかる情報入力システムの適用例を示す図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態にかかる情報入力システムの適用例を示す図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態にかかる情報入力システムにおいて用いられる各種パラメータを定義するための図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態にかかる情報入力システムにおいて用いられる各種パラメータを定義するための図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態にかかる情報入力システムを構成する固定部の各発振子から指示具までの距離差を求めるための図である。
【図２０Ａ】本発明の第２の実施形態にかかる情報入力システムにおいて用いられる各種パラメータを定義するための図である。
【図２０Ｂ】本発明の第２の実施形態にかかる情報入力システムにおいて用いられる各種パラメータを定義するための図である。
【図２１】本発明の第２の実施形態にかかる情報入力システムを構成する指示具および固定部の前面部の一例を示す図である。
【図２２】本発明の第２の実施形態にかかる情報入力システムのブロック図の構成を示す図である。
【図２３】本発明の第２の実施形態にかかる情報入力システムを構成する固定部より発振される駆動波形を示す図である。
【図２４】本発明の第２の実施形態にかかる情報入力システムを構成する指示具において受信される信号を示す図である。
【図２５】本発明の第２の実施形態にかかる情報入力システムを構成する指示具において受信される信号を示す図である。
【図２６】本発明の第２の実施形態にかかる情報入力システムを構成する指示具において受信される信号を示す図である。
【図２７Ａ】駆動位相差が−π／２の場合の、指示具の角度θｘａと干渉の大きさを表すＫＸａとの関係を示す図である。
【図２７Ｂ】駆動位相差が０の場合の、指示具の角度θｘａと干渉の大きさを表すＫＸａとの関係を示す図である。
【図１】
2004220112.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
2004220112.tif 000034