(57)【要約】【課題】着脱可能なセンサ部を持つ座標入力装置に於いて、入力板の座標系とのずれをなくす。【解決手段】着脱可能な複数のセンサ手段と座標入力板の入力領域との相対位置関係の検出手段を有し、センサ手段と座標入力板の入力領域との相対位置関係に基づいて、入力指示器の指示座標を補正する座標補正手段を有する。【選択図】        図１
2004171179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力指示器と入力指示器の信号情報を検出する複数のセンサ手段と該信号情報に基づき該入力指示器の指示座標を演算する位置座標演算手段を具え、上記センサ手段が、上記指示する座標入力領域を形成する座標入力板に脱着可能な状態で装着される座標入力装置において、
上記脱着可能（着脱可能でも可、以下同）な複数のセンサ手段と上記座標入力板の入力領域との相対位置関係の検出手段を有し、該上記センサ手段と上記座標入力板の入力領域との相対位置関係に基づいて、上記入力指示器の指示座標を補正する座標補正手段を有することを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
上記請求項１記載において、上記座標補正手段は、上記脱着可能な複数のセンサ手段より求められた座標を上記座標入力板の入力領域に基づいた座標系に変換することを特徴とする座標入力装置。
【請求項３】
上記請求項１又は２記載において、上記脱着可能な複数のセンサ手段と上記座標入力板の入力領域との相対位置関係の検出手段が、角度検出手段であることを特徴とする座標入力装置。
【請求項４】
上記請求項１又は２記載において、上記座標入力板の所定の位置にセンサ手段が装着され、該入力指示器から発せられた空中超音波振動を上記脱着可能な複数のセンサ手段及び上記座標入力板の所定の位置に装着されたセンサ手段で各々振動を検出し、これら各々の振動伝達時間より求めた距離情報に基づき上記脱着可能な複数のセンサ手段と上記座標入力板の入力領域との相対位置関係を求める演算手段を具えることを特徴とする座標入力装置。
【請求項５】
上記請求項４記載において、上記脱着可能な複数のセンサ手段近傍の所定位置に対して振動反射板を上記脱着可能な複数のセンサ手段と一体的に設け、上記上記座標入力板の所定の位置に装着されたセンサ手段で検出される、該入力指示器から所定の位置で発せられた空中超音波振動の直接波と反射波の振動伝達時間、及び上記脱着可能な複数のセンサ手段で検出される振動伝達時間より求めた距離情報に基づき上記脱着可能な複数のセンサ手段と上記座標入力板の入力領域とのなす角度を求める演算手段を具え、この角度情報に基づき上記脱着可能な複数のセンサ手段より求められた座標を上記座標入力板の入力領域に基づいた座標系に変換することを特徴とする座標入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は座標入力装置、特に入力指示器より空中に発せられた超音波を複数設けられたセンサにより検出し前記入力指示器から発せられた超音波の伝達時間に基づき、入力指示器の指示座標を検出する装置に関するものであり、特にセンサが任意の座標入力板に対し、脱着可能な装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、入力指示器より空中に発せられた超音波を複数設けられたセンサにより検出し前記入力指示器から発せられた超音波の伝達時間に基づき、入力指示器の指示座標を検出する装置は多数存在する。特に代表的な特許は、Ｕ．Ｓ．Ｐ  Ｎｏ．３８３８２１２、及びＵ．Ｓ．Ｐ  Ｎｏ．４０１２５８８がある。これらは、そのセンサが、座標入力板に対し固定されているものであり、任意の座標入力板に対し、脱着可能なセンサを構成するものではなかった。脱着可能なセンサで構成される空中超音波を検出する方式の製品としては、ホワイトボードの入力面にセンサを含む装置を装着し、ホワイトボード等に描いた座標を検出しコンピュータ等に座標データを送出する装置が市販されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このホワイトボードの入力面にセンサを含む装置を装着する座標入力装置は、センサを装着する位置が座標入力面であるホワイトボード等に対し曲がって斜めにセンサ部を装着するとその斜めの座標系のまま座標が検出されてしまい、例えば，ホワイトボード面にプロジェクターでコンピュータ情報を投射する等の座標入力情報をフィードバックさせる場合、曲がって装着されたセンサにより形成される座標系に基づく入力座標とホワイトボードの入力領域の座標系に基づく出力座標との間にずれが生じてしまう。これを防ぐために、上記入出力一体型の使い方をする場合に、操作者にセンサ部を装着する都度、投影等による表示画像で示される数箇所の所定点による座標入力を行い、ずれを補正する必要があったが、操作者にとっては負担となっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の座標入力装置は、
入力指示器と入力指示器の信号情報を検出する複数のセンサ手段と該信号情報に基づき該入力指示器の指示座標を演算する位置座標演算手段を具え、上記センサ手段が、上記指示する座標入力領域を形成する座標入力板に脱着可能な状態で装着される座標入力装置において、
上記脱着可能な複数のセンサ手段と上記座標入力板の入力領域との相対位置関係の検出手段を有し、該上記センサ手段と上記座標入力板の入力領域との相対位置関係に基づいて、上記入力指示器の指示座標を補正する座標補正手段を有することにより、センサ部と入力板との相対位置関係を検出し、これをもとに座標系の補正を行うので、常に入力領域の座標系とのずれの無い高精度な座標検出を安定して実現できる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
（実施例）
以下、添付図面に従って本発明に係わる実施例を詳細に説明する。
【０００６】
図１に示すように、本座標入力装置全体構成の中で本発明の説明を行う。図中５は装置全体を制御すると共に、座標位置を算出する演算制御回路である。図示されるようにホワイトボード等で構成される座標入力板６の一辺には圧電素子等を用いた、空中の機械的振動を電気信号に変換する振動センサ７ａ、７ｂが２個一定の間隔で装着されたセンサ部７が装着されている。更に、このセンサ部７には、前記振動センサ７ａ、７ｂの間の部分に反射部材１２が装着されている。このセンサ部７には吸盤等により座標入力板６の任意の位置に自在に装着、取り外しができる脱着可能な構成になっている。更に、センサ部７とは異なる座標入力板６の所定の位置に振動センサ７ｃが装着されている。
【０００７】
座標入力板６は、ホワイトボード等の入力面であるが、これが、フロントプロジェクター１１のスクリーンを兼ねている。１は入力指示器でありこの入力指示器１の先端部に具えられた超音波発生手段２から発せられた振動は空中を伝達し、直接波は振動センサ７ａ〜７ｃ、反射部材１２で反射された反射波は７ｃにて検出され、機械的な振動が電気的信号に変換され、振動センサ７からの信号は不図示の増幅回路で増幅された後、信号波形検出回路８に送られ、信号処理を行いその結果を演算制御回路５に出力し、座標を算出する。直接波及び反射波を用いた座標演算、信号波形検出回路８、演算制御回路５については、その詳細を別途後述することとする。
【０００８】
１０はフロントプロジェクター１１の投影画像であり、一旦演算制御回路５から外部に接続したパーソナルコンピュータ１３等の装置を通じてフィードバックされた座標情報が座標入力板６上に表示される。フロントプロジェクター１１からの投影画像により入力指示器１によりなぞられた位置に表示し、あたかも紙に描くごとく入力し、または、マウスで行っている指示を画面上で直に入力することが可能になっている。
【０００９】
入力指示器１に内蔵された超音波発生手段２は、駆動回路４によって駆動される。今、駆動回路４は、入力指示器１の筐体の外部に設けられているが、区間空間的・構造的に問題なければ筐体の内部に設けてもよい。超音波発生手段２の駆動信号は演算制御回路５から低レベルのパルス信号として供給され駆動回路４によって所定のゲインで増幅された後、超音波発生手段２に印加される。
【００１０】
電気的な駆動信号は超音波発生手段２によって機械的な超音波振動に変換され、振動が空間に放出される。
【００１１】
＜演算制御回路の説明＞
上述した構成に於いて、演算制御回路５は所定周期毎（例えば５ｍｓ毎）に振動駆動回路４に入力指示器１内の超音波発生手段２を駆動させる信号を出力すると共に、その内部タイマ（カウンタで構成されている）による計時を開始させる。そして、入力指示器１より発生した振動は振動センサ７ａ〜７ｃ迄の直接波及び反射波の距離に応じて遅延して到達する。
【００１２】
信号波形検出回路８は各振動センサ７ａ〜７ｃからの信号を検出して、後述する波形検出処理により各振動センサへの振動到達タイミングを示す信号を生成するが、演算制御回路５は各センサ毎のこの信号を入力し、各々の振動センサ７ａ〜７ｃまでの直接波及び反射波の振動到達時間の検出し、入力指示器の座標位置を算出する。
【００１３】
また演算制御回路５は、前述の様に外部のパーソナルコンピュータ１３にこの算出された入力指示器１の位置情報を送出し、これをもとに画像情報に変換されフロントプロジェクター１１により座標入力板２上に投影表示される。
【００１４】
図２は実施例の演算制御回路５の概略構成を示すブロック図で、各構成要素及びその動作概略を以下に説明する。
【００１５】
図中３１は演算制御回路５及び本座標入力装置全体を制御するマイクロコンピュータであり、内部カウンタ、操作手順を記憶したＲＯＭ、そして計算等に使用するＲＡＭ、定数等を記憶する不揮発性メモリ等によって構成されている。３３は不図示の基準クロックを計時するタイマ（例えばカウンタなどにより構成されている）であって、駆動回路４に入力指示器１内の超音波発生手段２の駆動を開始させるためのスタート信号を入力すると、その計時を開始する。これによって、計時開始とセンサによる振動検出の同期がとられ、センサ（７ａ〜７ｃ）により振動が検出されるまでの遅延時間が測定できることになる。
【００１６】
この一つの振動センサ７で検出される信号は、入力指示器１の超音波発生手段２から発せられ空間を伝達し到達した振動の検出波である。
【００１７】
その他各構成要素となる回路は順を追って説明する。振動波検出回路９より出力される各振動センサ７ａ〜７ｃよりの振動到達タイミング信号は各振動センサ分の計３個あり、検出信号入力ポート３５を介してラッチ回路３４ａ〜３４ｃに入力される。ラッチ回路３４ａ〜３４ｃのそれぞれは、各振動センサ７ａ〜７ｃに対応しており、対応するセンサよりのタイミング信号を受信すると、その時のタイマ３３の計時値をラッチする。
【００１８】
こうして全ての検出信号の受信がなされたことを判定回路３６が判定すると、マイクロコンピュータ３１にその旨の信号を出力する。マイクロコンピュータ３１がこの判定回路３６からの信号を受信すると、ラッチ回路３４ａ〜３４ｃから各々の振動センサまでの振動到達時間をラッチ回路より読み取り、所定の計算を行なって、平面板６上の入力指示器１の超音波発生手段２の座標位置を算出する。この座標位置算出方法に関しては、後で詳述する。そしてＩ／Ｏポート３７を介して外部のパーソナルコンピュータ１３等に算出した座標位置情報をフロントプロジェクター１１を介して出力することにより、例えば座標入力板６の対応する位置にドット等を表示することができる。
【００１９】
＜振動伝搬時間検出の説明（図４−１、図４−２、図５−１、図５−２）＞
図３−１は信号波形検出回路８に入力される検出波形と、それに基づく振動伝達時間の計測処理を説明するための図である。尚以下、振動センサ７ａの場合に付いて説明するが、その他の振動センサ７ｂ、７ｃ、についても全く同じである。
【００２０】
振動センサ７ａへの振動伝達時間の計測は、振動駆動回路４へのスタート信号の出力と同時に開始することは既に説明した。この時、駆動回路４から超音波発生手段２へは駆動信号４１が印加されている。この信号４１によって、入力指示器１の超音波発生手段２から発せられた振動は空中を伝達し、振動センサ７ａまでの距離に応じた時間をかけて進行した後、それぞれ振動センサ７ａで検出される。図示の４２で示す信号は振動センサ７ａが検出した超音波発生手段２から発せられた振動の信号波形を示している。
【００２１】
この実施例では、超音波発生手段２から発せられた振動の検出波形のエンベロープ４３の遅延時間から、入力指示器１と振動センサ７ａ間の距離を検出している。
【００２２】
図４−１は信号検出回路８のブロック図であり、第３−１図とあわせて遅延時間ＴＫを検出するための手段について説明する。
【００２３】
振動センサ７ａの出力信号４２は、前置増幅回路５１により所定のレベルまで増幅された後、帯域通過フィルタ５１１により検出信号の余分な周波数成分が除かれ（後述信号４７）、絶対値回路及び、低域通過フィルタ等により構成されるエンベロープ検出回路５２に入力され、検出信号のエンベロープ４３のみが取り出される。さらにこのエンベロープ４３に対して予め設定されている閾値レベル４３１を越える部分のゲート信号４４を、マルチバイブレータ等で構成されたゲート信号発生回路５６が形成する。更に、エンベロープの最初の変曲点（後述する信号４５の立ち下がりゼロクロス点）を検出している（本実施例の場合、できるだけ時間的に先頭よりを検出するために上記変曲点検出としたが、エンベロープのピークを検出してもよい。）。
【００２４】
そこでエンベロープ検出回路５２で出力された信号４３はエンベロープ変曲点検出回路５３に入力され、エンベロープの２回微分波形４５を得る。この微分波形信号４５は前述のゲート信号４４との比較結果より、マルチバイブレータ等から構成された遅延時間信号検出回路５４によって上記遅延時間ＴＫを示す所定波形のエンベロープ遅延時間検出信号４６が形成され、演算制御回路５に入力される。
【００２５】
以上は、検出信号のエンベロープに着目した振動伝達時間の計測処理の実施例を示したが、以下図３−２、図４−２に示す様に、検出信号の位相信号に着目して振動伝達時間を計測してもよい。図４−２で、５７は位相遅延時間を検出するためのゼロクロスコンパレータ、マルチバイブレータ等で構成された位相信号検出回路であり、上記ゲート信号４４が開いている間の前記帯域通過フィルタ５１１により検出信号の余分な周波数成分が除かれた位相信号４７の最初の立ち上がりのゼロクロス点を検出し、上記遅延時間ＴＫを示す位相遅延時間信号４８が演算制御回路５に供給されることになる。この位相信号検出回路により、波束の中の常に一定の位置（発数）の位相を安定して検出することができる。
【００２６】
以上の説明はセンサ１個に対するものであったが、他の振動センサにも同じ回路が設けられていてもかまわないし、アナログスイッチ等を用いてセンサを時分割で選択し、回路の共有化を行っても良いことは言うまでもない。
【００２７】
＜入力指示器とセンサ間の距離、及び座標位置算出の説明（図５−１、５−２）＞
このようにして得られた遅延時間である振動伝達時間Ｔから入力指示器と各センサまでの距離をそれぞれ算出する方法について説明する。入力指示器１の超音波発生手段２から振動センサ７ａまでの距離をそれぞれＬａ、空中伝播速度をＶ、振動伝達時間をＴａとすると、次の様にして求められる。
【００２８】
Ｌａ＝Ｖ・Ｔａ  ・・・（１）
この式は振動センサ７ａの一つに関するものであるが、同じ式により他の３つの振動センサ７ｂ、７ｃと入力指示器１の超音波発生手段２との距離も同様にして得ることができる。
【００２９】
次に実際に入力指示器１による平面板６上の座標位置検出方法について説明する。
【００３０】
まず図５−１に示すように、所定の距離だけ間隔をおいて二つの振動センサ７ａと７ｂか装着されたセンサ部７が吸盤等により座標入力板６に装着されている。しかし、一般に使用者が手持ちのホワイトボードを座標入力板６として用いる場合にはどうしても座標入力板６の座標軸に対して振動センサ７ａと７ｂの形成する座標軸が傾きを持つことになる。
【００３１】
今、図５−１に示すようにその両座標軸のずれの傾き角をαとする。これを補正するために、本発明の実施例では図５−１に示すように、振動センサ７ｃを座標入力板６の座標系に対し既知の所定の位置に装着し、更に２つの振動センサ７ａと７ｂを結ぶ線分上に反射部材１２が装着されている。この反射部材は表面波平滑な上記振動センサ７ａと７ｂを結ぶ線分に平行で座標入力板６に対し垂直な平面で構成されており、空中を伝達してきた振動が効率良く座標入力板６に平行な２次元空間に於いて反射する。
【００３２】
まず、入力指示器１から発せられた振動が振動センサ７ａと７ｂにより検出されることにより、振動センサ７ａと７ｂで形成される座標系による座標計算について説明する。当然、この座標は、本来の座標入力板６の座標系に対して角度αだけの傾きを持っている。簡単のために、図５−２に示されるような向きの座標系で、２つの振動センサ７ａ、７ｂを設ける場合を説明する。最初に、先に説明した算出法（１）に基づいて、入力指示器１の超音波発生手段２から各々の振動センサ７ａ、７ｂの位置までの直線距離Ｌａ、及びＬｂを求める。
【００３３】
次に、演算制御回路５でこの直線距離Ｌａ、及びＬｂに基づき、入力指示器１の超音波発生手段２の座標Ｏ（ｘ１、ｙ１）を３平方の定理から次式のようにして求める。
【００３４】
ｘ１＝Ｘ／２＋（Ｌａ＋Ｌｂ）・（Ｌａ−Ｌｂ）／２Ｘｓ  ・・・（２）
ｙ１＝√（（Ｌａ＋Ｌｂ）・（Ｌａ−Ｌｂ））  ・・・（３）
ここで、Ｘｓ：振動センサ７ａ、７ｂ間距離である。
【００３５】
以上の説明では、演算制御回路５からタイミング信号を駆動回路４に発し、このタイミングで入力指示器１内の超音波発生手段２を駆動させる構成をとっていたため、図２で示すような入力指示器１と駆動回路４、或は駆動回路４が入力指示器１内に内蔵される場合には、駆動回路４と演算制御回路５とを有線で接続する構成をとっていたが、通常従例でもあるように、上記タイミングがとれる手段なら電波等の無線手段、ＬＥＤ発光・受光手段を用いた光学的手段を用いて、コードレス化の構成としてもよいことは言うまでもない。
【００３６】
コードレス化に関しては、振動センサ７ａと７ｂ及び反射部材１２を含むセンサ部７に関しても同様である。
【００３７】
さて、以上の様に振動センサ７ａと７ｂで形成される座標系による座標計算を行うが、この座標をいかに座標入力板６の座標系に補正（変換）するかについて説明を行う。補正のためには入力指示器１を座標入力板６の所定の位置、今回の説明では座標中心に指示する。入力指示器１から発せられた振動は、上記振動センサ７ａと７ｂに到達する経路以外にも経路があり、それは反射部材１２で反射して別途座標入力板６の座標入力板６の座標系との位置関係が明確な所定の位置に装着された振動センサ７ｃに到達する。この場合にも、座標入力板６の座標中心の入力指示器１から振動センサ７ａと７ｂへの検出振動に基づく座標計算は行われる。
【００３８】
図５−１の振動伝達経路をより明確に説明するために、図５−３に同様の位置関係で標説明図を示す。図５−３に於いて、座標入力板６の座標中心で入力指示器１の位置をＯ、振動センサ７ａ、７ｂ、７ｃの位置をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃとし、入力指示器１からの振動が反射部材１２で反射して振動センサ７ｃに到達する場合の反射部材１２上の反射位置をＲ、反射面ＡＢに対して反射位置Ｒに対して中心点Ｏの線対称位置をＳとする。
【００３９】
ここで、まず、座標入力板６の座標系のＸＹ軸を点Ｏを原点として図の様に定め、一方振動センサ７ａ、７ｂで形成される座標系の座標軸ｘｙを点Ｂを原点として図の様に定める。更に点Ｃを終点とする座標入力板６の座標系のＸ軸に平行な線分の一方の終点をＴ、点Ｂを終点とする座標入力板６の座標系のＹ軸に平行な線分の一方の終点をＵとする。以上の符号を付した図５−３からわかるように、最終的に座標系の補正に必要となる座標入力板６の座標系と振動センサ７ａと７ｂで形成される座標系との成す角度αは、∠ＡＢＵである。この補正角αは、次のようにして求められる。
【００４０】
Ｓを通り
【００４１】
【数１】
2004171179.tif 000003
【００４２】
に平行となる線分
【００４３】
【数２】
2004171179.tif 000004
【００４４】
となるそれぞれの点Ｖ及びＷを定めると、
∠ＯＣＴ＝∠ＶＳＷ
ここで、∠ＯＣＴは原点Ｏに対する振動センサ７ｃの所定の座標により定まる既定値である。
【００４５】
振動センサ７ｃの座標入力板６の座標系での座標を（Ｘｃ、Ｙｃ）とすれば、
∠ＯＣＴ＝ａｔａｎ（Ｙｃ／Ｘｃ）
ここで
【００４６】
【数３】
2004171179.tif 000005
【００４７】
の延長線上に点Ｐを定めれば、
∠ＯＳＶ＝∠ＰＯＣ＝∠ＯＳＣ＋∠ＯＣＳ
ここで、
【００４８】
【数４】
2004171179.tif 000006
【００４９】
ここで、
【００５０】
【数５】
2004171179.tif 000007
【００５１】
：入力指示器１から振動センサ７ｃへの直接波に対応する振動伝達時間Ｔｃ、速度Ｖから求められるＬｃ（＝Ｖ・Ｔｃ）である。
【００５２】
【数６】
2004171179.tif 000008
【００５３】
：入力指示器１から振動センサ７ｃへの反射部材１２での反射波に対応する振動伝達時間Ｔｒｃ、速度Ｖから求められるＬｒｃ（＝Ｖ・Ｔｒｃ）である。
【００５４】
【数７】
2004171179.tif 000009
【００５５】
であるから、上記で求めた振動センサ７ａと７ｂで形成される座標系に於ける入力指示器１の座標Ｏ（ｘ１、ｙ１）より、
【００５６】
【数８】
2004171179.tif 000010
【００５７】
以上より、
【００５８】
【数９】
2004171179.tif 000011
【００５９】
で求められる。
【００６０】
【数１０】
2004171179.tif 000012
【００６１】
従って、最終的な振動センサ７ａと７ｂで形成される座標系を座標入力板６の標系に補正（変換）するには、点Ｏと点Ｂとの相対位置の平行移動の一次変換と上記（４）の回転行列の回転変換を行う。上記の以上の座標入力板６の座標系のＸＹ軸を点Ｏでの入力作業は、振動センサ７ａ、７ｂ、反射部材１２を含むセンサ部を座標入力板６に装着した後、実際に使用する前に一度行えば良く、最初にその点Ｏで入力作業を行い上記補正角αを求めたら、それ以後は演算制御回路５内のマイクロコンピュータ３１内のメモリに格納し、それ以後の通常の座標計算時にその値を用いて随時補正計算をおこなう。
【００６２】
（他の実施例）
本発明の他の実施例を図５−３に示す。図中振動センサ７ａ、７ｂを具えるセンサ部７を座標入力板６の入力平面の任意の位置に装着する構成は上記第１の実施例と同じであるが、センサ部７には反射部材は具わらず、一方、座標入力板の所定の２箇所に超音波発振部材１４ａ，１４ｂが装着される。超音波発振部材１４ａ，１４ｂには、それぞれ入力指示器１の先端部に具えられた超音波発生手段２と同様に圧電素子等電気信号を振動に変換する手段が具えられている。
【００６３】
超音波発振部材１４ａ，１４ｂからは、常に空中超音波が発生しているのではなく、前記センサ部７を座標入力板６に装着した後の適当なタイミングにスイッチ等を入れた場合のみ、超音波発振部材１４ａ，１４ｂからそれぞれ時分割で空中超音波が発射され、それぞれ振動センサ７ａ、７ｂに到達する。このタイミングでは、入力指示器１から振動が発生しないように、演算制御回路５でタイミング制御され、振動センサ７ａ、７ｂでの振動検出に於いて検出波形が重ならないようにする。
【００６４】
このように超音波発振部材１４ａ，１４ｂから発生された振動が振動センサ７ａ、７ｂで検出されることにより、それぞれの振動伝達時間より、座標入力板６に対して座標が既知である超音波発振部材１４ａ，１４ｂから振動センサ７ａ、７ｂまでの距離が計算され、従って、座標入力板６に対しての振動センサ７ａ、７ｂの座標が算出され、演算制御回路５内のメモリに格納される。
【００６５】
その後は、入力指示器１及び振動センサ７ａ、７ｂにより、第１の実施例と同様に振動センサ７ａ、７ｂに基づく座標系の通常の入力時における入力指示器１の座標が算出される。次に、この入力指示器１の振動センサ７ａ、７ｂに基づく座標系の座標を上記演算制御回路５内のメモリに格納された座標入力板６に対しての振動センサ７ａ、７ｂの座標に基づき、入力指示器１の座標は座標入力板６に於ける座標系に変換される。
【００６６】
この変換は、座標サンプリングごとに逐次なされる。以上の本発明の第２実施例に於いて、センサ部７を座標入力板６の任意の位置に装着しても、入力指示器１の座標は座標入力板６に於ける座標系に変換され出力され、また、このための補正作業においては、座標入力板６上の特定の座標を入力する必要は無く、任意の位置で入力すればよい。また、この補正時に使用される超音波発振部材１４ａ，１４ｂは、常時駆動する必要は無く、最初の補正作業時のみに駆動されるので、消費電力を節約することができる。
【００６７】
本発明の更なる他の実施例を図５−３に示す。上記他の実施例においては超音波発振部材が２つ装着されたが、この更なる他の実施例においては超音波発振部材は１つのみが座標入力板６の所定の位置に装着され、更に、振動センサ７ａ、７ｂを具えるセンサ部７には、角度（姿勢）センサ１５が具えられる。センサ部７を座標入力板の任意位置、任意の姿勢で装着した後に、補正動作として、スイッチにより超音波発振部材７ｄから振動が発せられ、振動センサ７ａ、７ｂに到達しそれぞれの振動伝達時間が前述の検出回路により計測され、対応する距離が求められる。
【００６８】
同時に、センサ部７に内蔵された角度（姿勢）センサ１５によりセンサ部の座標入力板６に対する傾きが計測される。演算制御回路５では、この座標入力板６に於いて座標が既知の超音波発振部材７ｄから振動センサ７ａ、７ｂまでの距離、及びセンサ部つまり振動センサ７ａ、７ｂを結ぶ線分の座標入力板６に対する傾き情報に基づき、振動センサ７ａ、７ｂの座標入力板６の座標系における座標を取得することができる。
【００６９】
この情報を演算制御回路５内のメモリに格納し、この情報に基づき通常の入力作業に於ける入力指示器１の振動センサ７ａ、７ｂに基づく座標系の座標が演算制御回路５に於いて座標入力板６に於ける座標系に変換される。この実施例の場合は、予め座標入力板６の既知の位置に装着する超音波発振部材は一つで足りることになる。
【００７０】
【発明の効果】
以上の様に、本発明の座標入力装置によれば、
入力指示器と入力指示器の信号情報を検出する複数のセンサ手段と該信号情報に基づき該入力指示器の指示座標を演算する位置座標演算手段を具え、上記センサ手段が、上記指示する座標入力領域を形成する座標入力板に脱着可能な状態で装着される座標入力装置において、
上記脱着可能な複数のセンサ手段と上記座標入力板の入力領域との相対位置関係の検出手段を有し、該上記センサ手段と上記座標入力板の入力領域との相対位置関係に基づいて、上記入力指示器の指示座標を補正する座標補正手段を有することにより、センサ部と入力板との相対位置関係を検出し、これをもとに座標系の補正を行うので、入力領域の座標系とのずれの無い高精度な座標検出を安定して実現できる。従って、例えばフロントプロジェクター等で座標入力板にパーソナルコンピュータ画面を投影し、これに入力座標を反映させてカーソル等を表示させる場合、指示位置と表示位置との間のずれを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】座標入力装置全体概要を示す構成
【図２】実施例に於ける演算制御回路の内部構成
【図３−１】信号処理のタイムチャート
【図３−２】信号処理のタイムチャート
【図４−１】信号検出回路のブロック図
【図４−２】信号検出回路のブロック図
【図５−１】本発明の特徴的な座標算出を説明する補足図
【図５−２】本発明の特徴的な座標算出を説明する補足図
【図５−３】本発明の特徴的な座標算出を説明する補足図
【図５−４】本発明の他の実施例の説明図
【符号の説明】
１：入力指示器
２：超音波発生手段
３：圧電薄膜の一軸延伸方向
４：駆動回路
５：演算制御回路
６：座標入力板（平面板）
７：センサ部
７ａ〜７ｃ：振動センサ部
８：信号波形検出回路
１１：フロントプロジェクター
１２：反射部材
１４ａ，１４ｂ：超音波発振部材
１５：角度（姿勢）センサ
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図５−１】
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【図５−２】
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【図５−３】
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【図５−４】
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