CN1475897A - 坐标输入装置及其控制方法、程序 - Google Patents

Abstract

提供一种坐标输入装置及其控制方法、程序。其中，计算坐标输入笔在用第一至第三轴定义的空间内的位置坐标。作为坐标输出形态，至少有直接输出计算的坐标值的绝对坐标输出形态、以及输出计算的坐标值和规定的坐标值的差分值的相对坐标输出形态，将计算的坐标值的上述第一轴的值与规定值进行比较。另外，判断计算的坐标值的第二轴及第三轴两者的坐标值是否在规定范围内。然后按照根据比较结果及判断结果决定的坐标输出形态，输出计算的坐标值。

Description

坐标输入装置及其控制方法、程序

技术领域

本发明涉及检测坐标输入指示用具的位置坐标的坐标输入装置及其控制方法、程序。

背景技术

迄今，已知一种将能输入坐标的坐标输入装置重叠配置在CRT显示器、液晶显示器(LCD)、或投影机等显示装置的显示面上，在显示面上显示操作者用指示用具进行的指示或笔迹，能实现如同纸和笔的关系的装置。

作为坐标输入装置，以电阻膜方式为主，有静电方式、在玻璃等坐标输入面上传播超声波的超声波方式等有透明的输入板的方式、或光学方式、或者通过在空中发射声波来检测位置的方式、以及象电磁感应(电磁授受)方式那样，将坐标计算用的机构配置在显示装置的内侧，将透明的保护板配置在显示装置的前面，构成输入输出呈一体的信息机器。

这样的信息机器，以有携带性的小型的电子笔记本为主，伴随笔输入计算机等显示装置的大型化，也能见到尺寸比较大的笔输入计算机等信息机器。此外，与正面投影机、背面投影机、或PDP等大型显示装置组合，开始利用例如放映装置、TV会议***等。另外，大型的液晶显示装置或PDP显示器等显示装置除了进行图像质量的改善、低成本化以外，现在也伴随卫星广播等的数字化，电视的规格形态也已进入过渡期的状态。

另外，这些大型的显示装置，例如利用办公室中使用的白板、或电子黑板加以改变，在大型的显示装置上显示个人计算机内预先准备的资料用数据，开始用于会议、商洽等用途中。在此情况下，在大型显示装置上显示的信息，例如在白板上显示的信息，操作者或出席者为了更新显示信息，通过直接触摸画面，控制个人计算机，例如，能切换显示画面的显示内容。

可是，在这种坐标输入装置中，电阻膜方式、静电方式等的坐标输入装置难以构成完全透明的输入板，产生使得显示装置的图像的质量下降的问题。

另外，在需要玻璃等传播体的超声波方式中，例如，为了防止在室内使用时荧光灯的映像干扰，有必要对该玻璃表面进行光学处理，从维持图像的质量这一点来说，大幅度提高成本是不可避免的。

另外，电磁感应方式由于将矩阵上的电极配置在显示面的内侧，在与指示用具之间进行电磁信号的收发，所以显示装置大型化，装置的厚度增大，在原理上坐标计算变得困难，在构成会议、或放映用的大型的坐标输入装置的情况下，有成本非常高的缺点。

另外，在采用大型的显示***的情况下，假定很多听众进行鉴赏，图像的视场角或对比度等就要求有足够的性能。因此，在将这些大型显示***和坐标输入装置组合起来的情况下，重要的条件是不仅能用充分低的成本、精度良好地进行坐标计算，而且不使显示装置的画面劣化。

另外，在考虑了这种大型的输入输出呈一体的***的情况下，假定很多参加者进行商洽，或者如果考虑到网络时代，则通过操作者直接触摸画面，控制个人计算机等***机器，能适当地显示操作者所需要的信息，这样的结构对操作者(广告发布者)来说，可操作性的观点占优势。

另外，通过操作者直接操作画面上的信息，能与在画面上显示的信息同时获得操作者的指示位置、操作者的表情或姿态等信息，所以作为很多参加者的听众更能深刻地理解。

可是，如果操作者在这种大型显示装置的显示画面上的特定的位置直接进行指示等操作，特别是在采用正面投影机、OHP等投射型的显示装置的***中，由于图像发生较大的变形，所以从不容易看清的观点来说，成为很大的障碍。

作为消除这样的遮挡光路等不适宜情况的方法，有操作者利用指示用具，在该情况系进行鼠标器的工作(不用绝对坐标，而用相对坐标，例如，使光标移动的工作)，使光标从现在的光标位置移动到所希望的位置的方法。

以下详细说明输入该相对坐标的方法，通过操作者的工作，在某一时刻，例如假定检测到了坐标值(X1、Y1)，然后，移动指示用具，假如坐标输入装置检测到了坐标值(X2、Y2)，则其移动量为(ΔX、ΔY)(ΔX＝X2-X1，ΔY＝Y2-Y1)。

作为从现在的任意的光标位置算起的移动量，如果使光标移动该移动量(ΔX、ΔY)的大小，则能按照操作者的意图(方向及其移动距离等于指示用具的移动方向和移动量)使光标移动。就是说，即使不使指示用具直接位于大画面的规定位置，在该情况下操作者也能使光标移动到规定位置。

当然作为坐标输入装置，其重要的功能是：通过直接触摸画面，进行字符输入、绘图(宛如纸和铅笔那样的关系，通过移动指示用具，作为其回波，在其移动位置留下笔迹)，或者通过双点击图像等动作生成命令。

就是说，在这种***中，必须是输出绝对坐标的工作模式，与上述的相对工作并存是重要的问题。

作为切换该工作模式的方法，公开了各种结构，例如日本专利特开平4-299724号所示，公开了分割显示区域，分割成能输入绝对坐标的区域和能输入相对坐标的区域的方法，以及如特开平5-298014号、或特开平10-333817号所示，公开了设置相对/绝对坐标切换单元的方法、根据应用，自动地切换的方法。

另外，如特开平10-149253号所示，公开了设定绝对坐标的补偿值的方法、以及根据指示用具的移动速度，处理坐标的方法。

分割区域、或根据应用切换工作模式的方法，公开的是以显示区域内的坐标检测为前提，如何处理被检测的坐标的方法。例如，在能检测相对坐标的区域内，在进行绝对的位置指示的情况下，必须再次设定被设定的区域，将该所希望的点的位置的区域设定在绝对坐标检测用的区域中，不用说，即使是应用的方法，也不要考虑如何设定，操作非常麻烦。

另外，利用有切换单元的结构、进行特定操作，设定补偿量的方法，从根据用途发生各种切换等的特定工作，就说操作性好的观点来看，很难说结构是充分的。另外，根据指示用具的移动速度，处理坐标的方法虽然是能用小的手头动作，实现光标的大的移动的方法，但从输入字符、描绘图形的观点来看，不能不说是一种非常难以处理的方法。

另一方面，在考虑了这种大型的输入输出呈一体的***的情况下，设想很多参加者进行商洽，或者考虑大网络时代，上述的操作者通过“直接触摸画面”，反而不能控制个人计算机等外部机器。例如，一边看着画面一边听发表内容的会议参加者为了展示质疑或反驳用的证据资料，即使在“距离画面远的位置”也能操作画面，根据需要，从网络引用信息，可以说这样的结构是一种好的形态。

另外，现有的坐标输入装置，以感压、电磁方式为代表，能进行坐标输入(检测)的区域不超过坐标输入装置总体的大小。因此，在重叠配置在液晶等的显示装置上的情况下，一般是将追加了考虑了在显示装置的显示区域中安装时的公差等的数值的范围作为坐标输入有效区域，显示区域的大小和坐标输入有效区域的大小被设定得大致相等。

换句话说，也能检测显示装置的外侧的方法有这样的问题：坐标输入装置的大小增加该部分大小，与显示区域的大小相比，装置总体的大小变得非常大的问题。

发明内容

本发明就是鉴于上述的问题而完成的，目的在于提供一种在多个输入状态的各个输入状态下，能效率良好地而且适当地进行坐标输入的坐标输入装置及其控制方法、程序。

达到上述目的用的本发明的坐标输入装置包括以下结构。即

它是一种检测坐标输入指示用具的位置坐标的坐标输入装置，包括：

计算上述坐标输入指示用具在用第一至第三轴定义的空间内的位置坐标的计算单元；

将由上述计算单元计算的坐标值的上述第一轴的值与规定值进行比较的比较单元；

判断由上述计算单元计算的坐标值的上述第二轴及上述第三轴两者的坐标值是否在规定范围内的判断单元；以及

按照根据上述比较单元的比较结果及上述判断单元的判断结果决定的坐标输出形态，输出由上述计算单元计算的坐标值的输出单元，作为坐标输出形态，至少包括直接输出计算的坐标值的绝对坐标输出形态、以及输出计算的坐标值和规定的坐标值的差分值的相对坐标输出形态。

另外，上述规定的坐标值最好是连续地进行坐标输入的连续输入期间内的最初成为有效的坐标值，

还包括将上述连续输入期间内最初成为有效的由上述计算单元计算的位置坐标作为上述规定的坐标值存储起来的存储单元。

另外，最好还包括与该坐标输入装置重叠配置的显示装置，

上述第一轴定义上述显示装置的显示区域平面的法线方向，上述第二及第三轴定义该显示装置的显示区域平面。

另外，作为上述坐标输出形态，最好还有至少将上述第二轴的坐标值和上述规定坐标值的差分坐标值放大后输出的相对坐标处理输出形态。

另外，最好还包括与该坐标输入装置重叠配置的显示装置，

上述第一轴定义上述显示装置的显示区域平面的法线方向，上述第二轴定义该显示装置的显示区域平面的水平方向，上述第三轴定义该显示装置的显示区域平面的上下方向。

另外，最好根据上述第一轴的坐标值，设定由上述相对坐标处理输出形态决定的上述差分坐标值的放大的放大率。

另外，最好根据上述位置坐标，设定由相对坐标处理输出形态决定的上述差分坐标值的放大的放大率。

达到上述目的用的本发明的坐标输入装置包括以下结构。即

它是一种检测坐标输入指示用具的位置坐标，根据该位置坐标在显示装置上显示信息的坐标输入装置，包括：

计算上述坐标输入指示用具的位置坐标的计算单元；

判断由上述计算单元计算的位置坐标是否在上述显示装置的显示区域内的判断单元；以及

根据上述判断结果，决定是否输出上述位置坐标或上述位置坐标和规定坐标的差分坐标值的决定单元。

另外，最好还包括设定上述显示装置的显示区域的设定单元。

另外，上述设定单元最好根据上述显示区域的至少三个位置的显示区域角部的坐标值，设定该显示区域。

另外，最好还包括判断上述坐标输入指示用具所具有的多个开关的工作状态的开关状态判断单元，

上述坐标输出控制单元根据上述判断单元的判断结果和上述开关状态判断单元的判断结果，输出上述位置坐标或上述位置坐标和规定坐标的差分坐标值，或者禁止上述位置坐标的输出。

另外，上述规定的坐标值最好是连续地进行坐标输入的连续输入期间内的最初成为有效的坐标值，

还包括将上述连续输入期间内最初成为有效的由上述计算单元计算的位置坐标作为上述规定的坐标值存储起来的存储单元。

达到上述目的用的本发明的坐标输入装置的控制方法包括以下结构。即

它是一种检测坐标输入指示用具的位置坐标的坐标输入装置的控制方法，包括：

计算上述坐标输入指示用具在用第一至第三轴定义的空间内的位置坐标的计算工序；

将由上述计算工序计算的坐标值的上述第一轴的值与规定值进行比较的比较工序；

判断由上述计算工序计算的上述第二轴及上述第三轴两者的坐标值是否在规定范围内的判断工序；以及

按照根据上述比较工序的比较结果及上述判断工序的判断结果决定的坐标输出形态，输出由上述计算工序计算的坐标值的输出工序，作为坐标输出形态，至少包括直接输出计算的坐标值的绝对坐标输出形态、以及输出计算的坐标值和规定的坐标值的差分值的相对坐标输出形态。

达到上述目的用的本发明的坐标输入装置的控制方法包括以下结构。即

它是一种检测坐标输入指示用具的位置坐标，根据该位置坐标在显示装置上显示信息的坐标输入装置的控制方法，包括：

计算上述坐标输入指示用具的位置坐标的计算工序；

判断由上述计算工序计算的位置坐标是否在上述显示装置的显示区域内的判断工序；以及

根据上述判断结果，决定是否输出上述位置坐标或上述位置坐标和规定坐标的差分坐标值的决定工序。

达到上述目的用的本发明的程序包括以下结构。即

它是一种使计算机具有控制检测坐标输入指示用具的位置坐标的坐标输入装置的功能用的程序，包括：

计算上述坐标输入指示用具在用第一至第三轴定义的空间内的位置坐标的计算程序的程序码；

作为坐标输出形态，至少包括

直接输出计算的坐标值的绝对坐标输出形态、以及

输出计算的坐标值和规定的坐标值的差分值的相对坐标输出形态，

将由上述计算程序计算的坐标值的上述第一轴的值与规定值进行比较的比较程序的程序码；

判断由上述计算程序计算的上述第二轴及上述第三轴两者的坐标值是否在规定范围内的判断程序的程序码；以及

按照根据上述比较程序的比较结果及上述判断程序的判断结果决定的坐标输出形态，输出由上述计算程序计算的坐标值的输出程序的程序码。

达到上述目的用的本发明的程序包括以下结构。即

它是一种使计算机具有控制检测坐标输入指示用具的位置坐标的坐标输入装置的功能用的程序，其特征在于包括：

计算上述坐标输入指示用具的位置坐标的计算程序的程序码；

判断由上述计算单元计算的位置坐标是否在上述显示装置的显示区域内的判断程序的程序码；以及

根据上述判断结果，输出上述位置坐标或上述位置坐标和规定坐标的差分坐标值的坐标输出控制程序的程序码。

通过结合附图进行的下面的描述，本发明的特征和优点将显而易见，在所有附图中，相似的附图标记表示相同或相似的元件。

附图说明

附图构成说明书的一部分，用来说明本发明的实施方案，并与下面的描述一起解释本发明的原理。

图1是表示本发明的实施方案1的能进行三维(空间)坐标测量的坐标输入装置的简略结构图。

图2是表示本发明的实施方案1的坐标输入笔的结构图。

图3是说明本发明的实施方案1的声波到达时间检测方法用的时序图。

图4是实现本发明的实施方案1的声波到达时间检测的检测电路的框图。

图5是表示本发明的实施方案1的运算控制电路的简略结构的框图。

图6是说明本发明的实施方案1的坐标系用的图。

图7是说明本发明的实施方案1的坐标输入笔的工作的流程图。

图8是说明本发明的实施方案1的坐标输入笔的工作模式用的图。

图9是说明本发明的实施方案1的坐标输入装置的工作的流程图。

图10是说明本发明的实施方案1的显示装置和坐标输入有效区域的关系用的图。

图11是说明本发明的实施方案1的坐标输入笔的操作例用的图。

图12是表示本发明的实施方案1的坐标输入装置的显示区域的设定处理的流程图。

图13是说明本发明的实施方案2的坐标输入装置的工作的流程图。

图14是说明本发明的实施方案2的坐标输入笔的操作例用的图。

图15是说明本发明的实施方案2的坐标输入装置的另一工作的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的优选实施方案。

图1是表示本发明的实施方案1的能进行三维(空间)坐标测量的坐标输入装置的简略结构图。

4是作为指示用具的坐标输入笔，它发射用来传输超声波的发射时序、或坐标输入笔4的开关信息等的红外光。用光检测传感器5接收被发射的红外光，同时用多个检测传感器3(在实施方案1的情况下，使用4个检测传感器3_Sa～Sd)检测同时发射的声波，用后面所述的方法在信号波形检测电路2中进行处理。然后，用运算控制电路1算出坐标输入笔4的声波发生源的位置(X、Y、Z)。

运算控制电路1控制坐标输入装置全体，同时根据所获得的坐标数据，通过显示驱动电路7，能使在显示装置6上被显示的光标移动，或者在显示装置6上显示、追记笔记等手写信息。

如上所述，通过将坐标输入装置和显示装置组合起来，能提供一种能实现宛如“纸和铅笔”的关系的人机接口。

其次，用图2说明坐标输入笔的结构。

图2是表示本发明的实施方案1的坐标输入笔的结构图。

安装在坐标输入笔4内的声波发生源43由笔电源46、以及驱动电路45进行驱动，该驱动电路45由检测并控制时钟、振荡电路及坐标输入笔4中包括的多个开关信息的控制电路、以及存储各种数据的存储器等构成。

声波发生源43例如用PVDF(聚偏二氟乙烯)等压电性元件构成。该PVDF呈薄膜状，构成规定尺寸的圆环状，在所希望的频率时，驱动效率达到最大。声波发生源43的驱动信号是按照由时钟发生的规定的周期重复的脉冲信号，由振荡电路以规定的增益放大后，加在声波发生源43上。该电气驱动信号由声波发生源43变换成机械振动，其能量被发射到空中。另一方面，来自声波发生源43的机械振动能被发射时，与其时序同步地通过红外LED等发光部44发射光信号。

另外，实施方案1的坐标输入笔4具有：通过按压该笔前端部而工作的笔尖开关(SW)41；以及设置在坐标输入笔4的框体上的多个笔侧开关(SW)42a、42b。

驱动电路44在每一规定周期(例如每10msec，这时，由于每一秒发射声波100次，所以本坐标输入装置的坐标计算取样速度为100次/秒)，输出驱动坐标输入笔4内的声波发生源43的信号，将声波和作为时序信号时的光信号发射到空中。

该声波对应于声波发生源43至各个检测传感器3_Sa～Sd的距离被延迟、到达、检测。该检测传感器3_Sa～Sd例如是由利用厚度振动的PZT构成的压电振子，前面设有音响耦合层。该音响耦合层是将硅橡胶等薄层化了的层，取得音响阻抗与气体的耦合，通过使检测传感器呈这样的结构，能获得高灵敏度的宽带特性，而且能进行脉冲响应性好的超声波信号的收发。

这种坐标输入装置基本上是这样一种***：利用声波的已知的声速和其到达时间的积，分别导出坐标输入笔4的声波发生源43和各检测传感器3_Sa～Sd之间的距离，用各检测传感器3_Sa～Sd的位置信息，按照几何学获得声波发生源43的位置信息。这里，用图3、图4说明检测该声波的到达时间的到达时间检测方法。

图3是说明本发明的实施方案1的声波到达时间检测方法用的时序图，图4是实现本发明的实施方案1的声波到达时间检测的检测电路的框图。

101是驱动电路45中发生的声波发生源43的驱动信号，与其同步发送来自发光部44的超声波发生的时序信息用的开始信号作为光信号发射。通过光检测传感器5检测该光信号，通过频率检测电路210、控制信号检测电路211，将超声波发生的时序或坐标输入笔4的状态(例如，笔向上/向下状态等)输出给运算控制电路1内的微机301(图5)，将时钟303(图5)启动。

另一方面，发射到空中的声波对应于声波发生源43和检测传感器3_Sa～Sd之间的距离而延迟，用检测传感器3_Sa～Sd进行检测。102表示用前置放大电路201放大到规定电平的被各检测传感器3_Sa～Sd检测到的检测信号。利用由绝对值电路及低通滤波器等构成的包络线检测电路203进行处理，抽出检测信号102的包络线103。

现在来看该包络线103，其波形传播的声速是群速度Vg，如果检测到该包络线103的特异点、例如包络线103的峰值或包络线103的拐点，便能获得群速度Vg的延迟时间tg。包络线特异点检测电路206利用微分电路、零交叉比较电路能容易地检测该包络线103的峰值或拐点。

特别是在实施方案1中，通过进行二阶微分形成信号106，参照用阈值电平104和包络线103进行了比较的栅极信号105，检测包络线103的拐点(信号107)。然后，如果利用由该Tg信号检测电路207生成的信号107，使继续进行计数工作的时钟303停止，则能检测群速度Vg的群延迟时间Tg。

另外，严格地说，该群延迟时间Tg中包括关于波形处理的电路的延迟部分，但利用后面所述的方法，能完全消除其影响。因此，这里为了简化说明，作为没有电路延迟时间加以说明。

根据以上所述，能用下式求出声波发生源43和检测传感器3_Sa～Sd之间的距离L。

L＝Vg×Tg                      (1)

另一方面，在进行更高精度的距离L的计算的情况下，由检测信号波形的相位信息，导出声波到达时间。现在进行详细说明，检测传感器3_Sa～Sd的输出信号103由带通滤波器208将多余的频率分量除去后，被输入Tp信号检测电路209。Tp信号检测电路209由零交叉比较电路、多谐振荡器等构成。而且，生成关于由带通滤波器208输出的信号108的零交叉点的信号109。

另外，规定的阈值电平104和进行比较的栅极信号发生电路20生成的栅极信号105进行比较，在栅极信号105的期间内，用带通滤波器208输出的信号波形的相位，例如生成从负侧向正侧进行交叉的最初的零交叉点的信号110。同样，如果用该信号110使利用上述的启动信号进行工作的时钟303停止，则能检测关于相位速度Vp的相位延迟时间Tp。

另外，严格地说，该相位延迟时间Tp中包括关于波形处理的电路的延迟部分，但利用后面所述的方法，能完全消除其影响。因此，这里为了简化说明，作为没有电路延迟时间加以说明。

这里，由检测传感器3_Sa～Sd检测的信号电平由于以下原因而变化。

1)声波发生源43、检测传感器3_Sa～Sd的电气-机械变换效率

2)声波发生源43和检测传感器3_Sa～Sd之间的距离

3)传播声波的空中的温度、湿度等环境变化

4)声波发生源43的声波发射的指向性、以及检测传感器3_Sa～Sd的灵敏度指向性

项目1)是由于零件公差导致的原因，批量生产装置时必须充分注意。另外，项目2)是关于声波的衰减项目，通常已知随着声波发生源43和检测传感器3_Sa～Sd之间的距离增大，在空气中传播的声波的信号电平呈指数函数衰减，此外，其衰减常数还在由项目3)决定的环境中变化。

另外，项目4)由于本发明作为坐标输入装置进行工作，所以作为笔记用具的坐标输入笔4随着操作者的笔记动作而经常改变其姿势，就是说，由于笔的保持角度变化，所以电平随着该变化而发生较大的变化。另外，由于检测传感器3_Sa～Sd的灵敏度指向性，即使坐标输入笔4和检测传感器3_Sa～Sd构成的角度变化，检测电平也变化。

这时，例如在假定检测电平变得较小的情况下，由于上述的阈值电平(例如信号104)是固定的，所以栅极发生期间变短(信号111)，例如，由于信号电平低，所以有可能发生信号110充分地变成信号112的现象。

另外，信号110和信号112的时间差为信号108的相位周期的整数倍(在图示的情况下，相当于一周期)，所以用该相位延迟时间Tp求距离的算式采用波的波长λp(＝Vp×T＝Vp/f：f为频率)、整数n，变成下式。

L＝Vp×Tp+n×λp                      (2)

可是，能由式(1)、(2)求整数n，变成

n＝Int[(Vg×Tg-Vp×Tp)/λp+0.5]       (3)

因此，将该整数n的值代入式(2)，能高精度地导出距离L。

其次，用图5说明实施方案1的运算控制电路1的简略结构。

图5是表示本发明的实施方案1的运算控制电路的简略结构的框图。

301是控制运算控制电路1及本坐标输入装置本身的的微机，由内部计数器、存储了操作程序的ROM、计算等中使用的RAM、存储了常数等的非易失性存储器等构成。如上所述，从驱动电路44输出的与坐标输入笔4内的声波发生源43的驱动时序同步的启动信号作为光信号从安装在坐标输入笔4内的发光部44发射，用控制信号检测电路211检测该信号，使运算控制电路1内的时钟303(例如，由计数器等构成)启动。

通过这样构成，能获得驱动坐标输入笔4内的声波发生源43的驱动时序和运算控制电路1内的时钟303的同步，所以能测定声波发生源43中发生的声波到达各检测传感器3_Sa～Sd所需要的时间。

从信号波形检测电路2输出的来自各检测传感器3_Sa～Sd的振动到达时序信号(信号107，进行更高精度的检测时信号110)通过检测信号输入端口306，分别被输入锁存电路304_a(Tg信号处理用)、304_b(Tp信号处理用)。锁存电路304_a、304_b如果接收到来自对应的检测传感器3_Sa～Sd的振动到达时序信号，则将这时的时钟303的计时数锁存起来。

另外，图中虽然只示出了一个检测传感器部分的锁存电路，但实际上适当地配置了与检测传感器个数对应的锁存电路。

通过I/O端口307，将作为该计算结果获得的坐标值(绝对坐标值)输出给显示驱动电路7，在显示装置6的对应的位置例如能显示点等。另外，通过I/O端口307，将坐标位置信息或坐标输入笔4的状态信号(笔向上/向下状态、笔ID等)输出给接口电路(图中未示出)，能将坐标值或控制信号输出给外部机器。

另外，在实施方案1中，在检测到的时间中，除了声波从声波发生源43到达各检测传感器3_Sa～Sd的时间以外，还包括电路等进行的电气处理时间。因此，这里说明将声波传播的时间以外多测量的时间除去的方法。

在由锁存电路304_a、304_b锁存的群延迟时间Tg或相位延迟时间Tp中，包括各个群电路延迟时间etg、以及相位电路延迟时间etp。该电路延迟时间在每次时间测量时必然包含同一值。因此，假设在声波发生源43和检测传感器3之间传播时，由某个测量电路测量到的时间为t^*，该测量电路的电路延迟时间为e，实际上声波在声波发生源43和检测传感器3之间传播所需要的时间为t，则有

t^*＝t+e                             (4)

另一方面，假设已知的距离L ini的时间测量值为t ini^*，该测量电路的电路延迟时间为e，实际上声波传播的时间为t ini，则声波在声波发生源43和检测传感器3之间的距离为

t ini^*＝t ini+e                     (5)

因此，变为

t^*-t ini^*＝t-t ini                  (6)

这里，假设声波的声速为V，则变为

V×(t^*-t ini^*)＝V×(t-t ini)＝V×t-L ini     (7)

因此，应求的任意的声波发生源43和检测传感器3之间的距离L为

L＝V×t＝V×(t^*-t ini^*)+L ini              (8)

出厂时或复位时，将上述已知的距离L ini及该距离的时间测量值t ini^*(相位延迟时间Tp ini^*、或群延迟时间Tg ini^*及相位延迟时间Tp ini^*)存储在运算控制电路1的非易失性存储器中，能高精度地算出任意距离的声波发生源43和检测传感器3之间的距离。

其次，说明图6所示的坐标系中配置了检测传感器3_Sa～Sd时，求声波发生源43的位置坐标(X、Y、Z)的方法。

另外，规定声波发生源43的位置坐标(X、Y、Z)的空间坐标的Z轴定义显示装置6的显示平面的法线方向，X及Y轴定义显示装置6的显示平面。

另外，在后面所述的实施方案2中，Z轴定义显示装置6的显示平面的法线方向，X轴定义显示装置6的显示平面的水平方向，Y轴定义显示装置6的显示平面的上下方向。

假设用上述的方法准确地求得的振动发生源43和各检测传感器3_Sa～Sd之间的距离分别为La～Ld，X方向的检测传感器之间的距离为X_s-s，Y方向的检测传感器之间的距离为Y_s-s，则有 ${\mathrm{Lb}}^2-{(\frac{\mathrm{Xs}-s}{2}+x)}^2={\mathrm{Lc}}^2-{(\frac{\mathrm{Xs}-s}{2}-x)}^2---\left(9\right)$ $x=\frac{{\mathrm{Lb}}^2-{\mathrm{Lc}}^2}{2\mathrm{Xs}-s}---\left(10\right)$

同样，有 $y=\frac{{\mathrm{Lb}}^2-{\mathrm{La}}^2}{2\mathrm{Ys}-s}---\left(11\right)$ $z=\sqrt{{\mathrm{Lb}}^2-{(\frac{\mathrm{Xs}-s}{2}+x)}^2-{(\frac{\mathrm{Ys}-s}{2}+y)}^2}---\left(12\right)$

如上所述，如果能测定至少3个振动发生源43和检测传感器3之间的距离，就能容易地求得声波发生源43的位置(空间)坐标。在本发明中，使用4个检测传感器，例如，不使用距离最远的信息(在此情况下，用检测传感器3输出的信号由于距离远而成为最小的信息电平)，只用其余的3个距离信息，算出坐标，就能进行可靠性高的坐标计算。

另外，灵活地使用该距离远的检测传感器的距离信息，也能判断输出的坐标值的可靠性是否高。

作为具体的方法，例如，用距离信息La、Lb、Lc算出的坐标值和用距离信息Lb、Lc、Ld算出的坐标值理应输出同一值(变更距离信息的组合进行计算)。可是，在两者不一致的情况下，某一个距离信息不正确，即成为误检测，在此情况下，也能实施不输出(禁止输出)坐标值的提高可靠性的结构。

其次，说明能计算本发明的空间坐标的坐标输入装置的工作模式。

如图2所示，本发明的坐标输入笔4包括笔尖开关SW41、以及两个笔侧开关SW42a、42b，用图7及图8说明各SW的工作模式。另外，用图8及图9说明与坐标输入笔4的工作模式对应的检测电路侧(本体侧)的工作模式。

图7是说明本发明的实施方案1的坐标输入笔的工作的流程图，图8是说明本发明的实施方案1的坐标输入笔的工作模式用的图。

另外，在图2所示的驱动电路45内的存储器中，存储着按照图8所示的工作模式进行图7所示的处理的工作程序，驱动电路44内地控制电路(CPU)根据笔尖SW41及笔侧SW42a、42b的操作，执行工作程序。

另外，在以下的说明中，将笔尖SW41工作的输入称为“笔输入”。另外，在不直接接触显示装置6的表面、即笔尖SW41不工作的状态下，将比较靠近该显示装置6的旁边进行坐标输入的情况称为“接近输入”。另外，将远离显示装置6时进行坐标输入工作的情况成为遥控输入。

操作者手握坐标输入笔4，按压坐标输入面，笔尖SW4工作。首先，在步骤S402中，判断笔尖SW41是否接通。在未接通的情况下(在步骤S402中“否”)，进入步骤S403。另一方面，在接通的情况下(在步骤S402中“是”)，进入步骤S406，在第一规定周期(例如50次/秒)内，由驱动电路44使声波发生源43工作，在该第一规定周期内声波(第一控制信号)被发射到空中。这时，由本发明的坐标输入装置算出的坐标值为绝对坐标值(X、Y、0)，将该值直接输出给外部装置等，操作者能进行笔记工作(笔向下状态)。

这时，被检测的坐标值如果是显示区域内的坐标值(在图6中x＜±Disp_X、y＜±Disp_Y的范围)，则是通常的纸和笔的关系，在显示画面上出现伴随指示用具4的移动的轨迹。

另一方面，笔尖SW41工作时，被检测的坐标值在显示区域以外时，例如设想操作者无意中用手使笔尖SW41处于工作状态，在此情况下，禁止坐标输出。同样，笔尖SW41工作的状态是利用坐标输入笔4按压作为坐标输入面的显示面的状态，所以这时，被检测的Z轴坐标值应为“0”，在不为“0”的情况下，仍然被认为是操作者造成的误操作，所以在此情况下也禁止坐标输出。

另一方面，在笔尖SW41呈断开状态的情况下，由操作者按压坐标输入面也不会呈笔记工作的状态。可是，字坐标输入面附近、或者在远离作为坐标输入面显示装置6的位置、以及在显示装置6的显示区域的外侧，例如，移动进行显示的光标，使图像发出双喀哒声等，能进行所希望的画面操作，有非常大的优点。

因此，通过按压笔侧SW42a、42b中的任意一者，将声波发射到空中，能使光标移动等(笔向上状态)。另外，通过按压笔侧SW42a、42b两者，即使笔尖SW41不工作，也呈笔向下状态。

如下进行处理。

在笔尖SW41未接通的情况下(在步骤S402中“否”)，即在断开的情况下，至少意味着操作者不能进行XY平面内(Z＝0)的坐标输入的状态，但即使在此情况下，最好进行使画面上显示的光标移动等的工作(笔向上状态)。为了实现该工作，在本发明的坐标输入笔4中设有笔侧SW42a、42b。

然后，分别在步骤S403至步骤S405中，判断笔侧SW42a、42b是否接通。根据该判断结果，在笔侧开关SW中的某一者呈接通状态的情况下，进入步骤S407，在第二规定周期(例如40次/秒)内，声波(第二控制信号)被发射到空中(笔向上状态)。

另一方面，即使离开输入面(Z＞0)，利用坐标输入笔4的工作，使光标移动，在欲将该移动状态作为记录(笔迹)保留的情况下，通过按压笔侧SW42a、42b两者，进入步骤S406，在第一规定周期内声波(第一控制信号)被发射到空中，呈笔向上状态。

在以上的说明中，虽然通过测量超声波发射的周期(测量并判断50次/秒或40次/秒)检测笔向上/笔向下信息，但不限于此。

例如，也可以使上述的启动时序信号(在实施方案1的情况下，使启动时序信号为安装在坐标输入笔4内的发光部44产生的光信号)重叠，用控制信号检测电路211进行检测，将该信息输出给运算控制电路1。

另外，根据坐标输入笔4的开关状态，例如变更发射的声波的频率，检测该声波，也能判断工作模式。

另外，如图2所示，笔侧SW42a、42b两者在坐标输入笔4的断面方向，大约沿90度方向配置，操作者握住时，与左撇子、右撇子没有关系，设定拇指自然接触在其一侧，食指自然接触在其另一侧的位置。

这样配置笔侧SW42a和42b，通过设定只用某一个笔侧SW接通设定的同一工作模式(在实施方案1的情况下，为笔向上状态)、以及只用两者都接通的状态进行工作的模式(笔向上状态)，与用哪一只手没有关系，能构成使用方便的良好的坐标输入笔4。

另外，作为笔侧SW42a、42b的另一实施方案，是用一个开关进行两级切换的开关也有效。就是说，在轻度按压的情况下第一级开关进行工作(笔向上状态)，再按压时第二级开关工作(笔向下状态)，在此情况下也能用同一坐标输入笔4，与用哪一只手没有关系，实现使用方便的良好的坐标输入笔4。

其次，虽然说明了通过使笔侧SW42a、42b工作，在离开显示装置6的显示面的位置输入坐标，能使光标移动(笔向上状态)、或作笔记(笔向下状态)的方法，但在这样的情况(不直接接触显示装置6的表面，笔尖SW41不工作的状态)下，在显示装置6的显示面上或在显示面附近(在显示面附近的空中，笔尖SW41不工作的状态)进行工作时、以及在离开显示面的位置或在显示区域的外侧进行坐标输入工作时，操作上所要求的规格不同。

首先，在前一种情况下，使坐标输入笔4移动，例如，要求使所显示的光标直觉地、而且直接准确地移动到所希望的位置。另一方面，在后一种情况下，例如，为了使所显示的光标移动到所希望的位置，要求光标根据坐标输入笔4的移动而相对地移动。

就是说，在操作者欲使用大型的显示器进行放映的情况下，最好是直接触摸画面(坐标输入)，就能控制显示信息、或对信息(字符、图形)等作笔记(纸和铅笔的关系)的方法。

此外，最好有只指示信息的情况，操作者在此情况下不进行指示，而在远处、换句话说，在从听众一侧来看所显示的信息不***作者隐蔽的状态下，能进行所希望的画面控制或信息的追加。

另外，考虑这种大型的输入输出呈一体的***，如果考虑设想很多参加者进行商洽，上述的操作者直接触摸画面，不仅控制个人计算机等外部机器，而且例如一边看着画面一边听发表内容的会议参加者即使在远离画面的位置也能操作画面，或根据需要，从网络引出信息，以便展示质问或反驳用的证据资料，可以说这样构成是一种好的形态。

本发明就是鉴于这一点而完成的，本发明的坐标输入装置有根据检测到的坐标值(X、Y、Z)，判断是否用某种形态(坐标输出形态)输出该坐标值的结构。另外，将检测到的坐标值(X、Y、Z)的信息和坐标输入笔4的开关状态的信息组合起来，构成坐标输出形态或进行输出控制。

具体地，用图9说明实现它的坐标输入装置的工作。

图9是说明本发明的实施方案1的坐标输入装置的工作的流程图。

另外，图9中的流程基于图8所示的模式进行工作。

在步骤S502中，判断是否检测到作为坐标检测所必要的信息(例如判断用检测传感器3接收到了用坐标输入笔4发射的超声波信号)的有效信号。在未检测到有效信号的情况下(在步骤S502中“是”)，进入步骤S503，算出坐标输入笔4的三维位置坐标值(X、Y、Z)。

其次，在步骤S505中，根据算出的坐标值(X、Y、Z)，首先判断Z轴的值是否为0(Z＝0)，就是说，判断坐标输入笔4是否位于坐标输入面上进行坐标输入。在Z坐标值＝0的情况下(在步骤S505中“是”)，进入步骤S506，判断算出的坐标值(X、Y)是否在显示装置6的显示区域内。在算出的坐标值(X、Y)位于显示区域内的情况下，(在步骤S506中“是”)，进入步骤S509，将算出的坐标值(X、Y)作为确定值输出给外部机器(绝对坐标输出形态)。

另外，该显示区域的信息(显示区域的坐标值)预先存储在运算控制电路1的非易失性存储器中。

另一方面，在步骤S506中，算出的坐标值(X、Y)位于显示区域以外的情况下(在步骤S506中“否”)，作为由于某种误操作而进行了坐标输入，终止算出的坐标值的输出，将处理结束。

另外，在图8的流程中虽然未直接示出，但例如将坐标输入笔4的笔尖SW41的信息重叠在作为启动信号的光信号上，如果在控制信号检测电路211中作为控制信号进行解调，则能用该笔尖SW41的信息，增加坐标计算的可靠性。

就是说，笔尖SW41的工作状态通常是按压作为坐标输入面的显示区域，使笔尖SW41工作。因此，与笔尖SW41工作无关，在Z轴的检测值不是Z＝0的情况下，仍然作为由于某种误操作而进行了坐标输入，能终止检测的坐标值的输出，从防止误工作的观点看，能获得可靠性更高的结构(参照图8)。

另一方面，在步骤S505中，在Z坐标值不等于零的情况下(在步骤S505中“否”)，进入步骤S507，判断Z坐标值是否小于第一规定值。

在Z坐标值在第一规定值以上的情况下(在步骤S507中“否”)，进入步骤S510.另一方面，在Z坐标值小于第一规定值的情况下(在步骤S507中“是”)，这时能断定坐标输入笔4位于作为坐标输入面的显示面附近、或者在比较近的位置，在步骤S508中，判断算出的坐标值(X、Y)是否在显示区域内。

在算出的坐标值(X、Y)位于显示区域内的情况下，(在步骤S508中“是”)，进入步骤S509，直接输出算出的坐标值(X、Y)。该状态在操作者在距离显示面比较近的地方操作坐标输入笔4的状态下，伴随坐标输入笔4的移动动作，使光标移动，或者追记字符、图形等信息，成为控制显示信息的状态。

另一方面，在步骤S508中，在算出的坐标值(X、Y)不在显示区域内的情况下，(在步骤S508中“否”)，操作者位于显示面附近，而且在显示区域两侧，不会对听众遮挡显示信息，能设想一边控制显示内容，一边放映的状态，能根据坐标输入笔4的工作，相对地移动光标。

继续说明该相对地移动光标的方法，由于能断定操作者在距离显示装置6比较近的位置，而且位于显示装置6的两侧，所以在步骤S510中，将算出的坐标值(X、Y、Z)中至少X轴、Y轴的值作为规定的坐标值(X lst、Y lst)存储在运算控制电路1的非易失性存储器中。

其次，在步骤S511中，判断是否连续地输入坐标。该“连续地输入”的定义是这种坐标输入装置例如如果进行50次/秒坐标输出(坐标计算取样速度)，则每隔0.02msec进行坐标输出，通过测量该周期，能判断是否连续地进行坐标输入。

在本发明的坐标输入装置中，例如也可以监视控制信号检测电路211的启动信号(参照图4)的发生时序(在此情况下，假设坐标计算取样速度为50次/秒，则每0.02秒发生一次启动信号)，通过直接监视超声波信号(例如图3中的信号102)的到达间隔，实现判断坐标是否连续地输入。

在实施方案1的情况下，由于指示用具4和传感器3的距离随着坐标输入笔4的移动而不断地变化，所以能使基于取样速度的时间(假设取样速度为50次/秒，则为0.02秒)增减与距离变化相伴随的声波的传播时间的差。

因此，表现为“约0.02秒左右”的周期(理论上在0～0.04秒的范围内必然接收到信号)，实用上鉴于0.02秒以内的坐标输入笔4的最大移动量，例如在0.03秒以内接收到了信号时，断定连续地进行坐标输入。

因此，在步骤S511中，在连续地输入坐标的情况下(在步骤S511中“是”)，进入步骤S512，计算坐标输入笔4的三维位置坐标(X、Y、Z)。其次，在步骤S513中，计算在步骤S510中存储的规定的坐标值(X lst、Y lst)和算出的坐标值(X、Y、Z)的差分值，导出并输出相对坐标(ΔX、ΔY)(相对坐标输出形态)。然后，再次返回步骤S511，判断是否连续输入坐标。而且，在不连续输入坐标的情况下(在步骤S511中“否”)，将工作结束。

这时，为了判断输出的坐标值是绝对坐标值(X、Y)还是相对坐标值(ΔX、ΔY)，即使是另外将该信息与确定坐标值一起输出的结构也没关系。

另外，在以简化坐标输入装置为目的、或者在不需要严格的设计规格的坐标输入环境的情况下，也可以省略步骤S505至步骤S508的处理，根据输出的坐标值位于显示区域以内还是以外的状态，输出绝对坐标或相对坐标。此外，也可以根据坐标输入笔4的笔尖SW41的工作状态，输出绝对坐标或相对坐标。在这样构成的情况下，能构成处理速度快、价格便宜的坐标输入装置。

这里，在步骤S507中，考虑在步骤S502中算出的坐标值(X、Y、Z)比第一规定值大的情况看。

该状态意味着坐标输入笔4位于沿Z轴方向离开作为坐标输入面的显示面的位置，就是说，能设想进行放映的操作者在距离显示装置6相当远的位置、或者由听放映的听众进行坐标输入的情况。就是说，是一种通过遥控操作，控制显示信息、或进行字符、图像等的追记的状态。

考虑一下离开该画面的状态，在离开的距离比较小的情况下(接近输入)，作为显示面的显示装置6和坐标输入笔4沿Z轴方向的值是比较小的值，通过移动坐标输入笔4，例如能使所显示的光标直觉地、而且直接准确地移动到所希望的位置。当然，与直接输入到显示装置6的显示面上的情况(笔尖SW41呈接通状态)相比，虽然光标的位置相对于所希望的位置的偏移大，但可以说使用的范围是足够的。

可是，随着与显示装置6的距离增大(Z坐标值增大)，光标的位置相对于所希望的位置的偏移增大，变得不能直觉地直接指示所希望的位置。就是说，在离开的位置欲移动光标的情况下，想指示所希望的位置，使坐标输入笔4的笔侧SW工作而输入坐标，但基于所获得的坐标值的光标的位置与上述的所希望的位置不同是通例。

而且，不仅指示的所希望的位置，而且实际显示的光标的位置和所希望的位置之差随着与显示装置6的距离增大(Z坐标值增大)而急速地增大。因此，操作者在远离显示装置6的位置，为了将光标移动到所希望的位置，不得不采取这样的方法：首先，将坐标输入被认为是所希望的位置的位置，根据该坐标值目视确认所显示的光标位置后，再将坐标输入笔4沿着所希望的位置方向移动，慢慢地将光标移动到所希望的位置。

换句话说，在遥控输入(在离开显示装置6的位置输入坐标，例如移动光标的动作)的情况下，操作者根据视觉信息，反复进行使笔再沿着所希望的方向移动的修正动作(目视确认→动作→目视确认反复循环)，方能达到目的，而不能直接指示所希望的位置。

这样，在对显示装置6上显示的图像信息(在XY平面上有坐标系的图像信息)进行某种遥控输入操作的情况下，操作者进行一系列坐标输入时的最初的第一点的坐标值和上述的图像信息的坐标值不能一致。

如果考虑到下述情况，则上述的情况就可以理解了，例如，虽然利用OHP等作为指示被显示的显示图像的道具的激光光点已经普及，但仍然不知道激光发光时的最初的第一点指示哪个地方，一边看着所指示的光点位置，一边进行位置修正工作，才能使激光照射在所希望的位置上。

因此，在本发明中，在步骤S507中，在Z轴的坐标值为第一规定值以上的情况下(遥控输入)，首先，将成为最初有效的坐标值作为规定的坐标值(X lst、Y lst)存储起来(这时，现在映出的光标的位置不移动)，在连续输入期间中伴随坐标输入笔4的移动，使光标只按照其方向和移动量大小移动，即使在遥控操作的情况下，也能实现良好的操作性。

其次，用图10说明显示装置6和坐标输入有效区域的关系。

图10是说明本发明的实施方案1的显示装置和坐标输入有效区域的关系用的图。

图10表示显示装置6和坐标输入有效区域的关系，同时表示用图9中的流程进行切换的坐标输出形态的范围。

特别是在图10中，示出了在显示区域中比较近的位置获得的(X、Y)坐标值位于显示区域内的情况下，输出能直接输入坐标的绝对坐标(绝对坐标输出形态)，在不遮挡听众视线的显示装置6的两侧、或进行遥控操作的情况下输出相对坐标(相对坐标输出形态)。

这时，在通过直接触摸画面直接输入坐标的情况下，如果考虑大型显示装置，则若使光标从画面的一端移动到另一端，必然伴随身体的移动。

可是，在遥控操作的情况下，例如，通常是质问者站起来在现场质问(在有很多听众的情况下，移动必然困难)，希望不移动身体而能在现场指示全部区域。

在实施方案1中，也要解决这一点，用图11中的左侧图进行说明，在相对坐标输出范围(参照图10)中，想象操作者用具有大画面的显示装置6，对很多听众进行放映的场面。

在操作者使光标的位置从画面上的位置I移动到了位置III的情况下，输出能直接输入坐标的绝对坐标(绝对坐标输出形态)的形态中，将坐标输入笔4放在位置III，如果在该位置进行坐标输入，则光标从位置I移动到位置III(在此情况下，操作者在能指示位置III的位置)。

可是，在位置I工作后(操作者在位置I附近)想移动到位置III的情况下，操作者横断画面移动，所以对很多听众来说，遮挡了信息，对放映的内容的理解造成障碍。特别是在大型显示装置进行正面投影、OHP(投影型的显示装置)等的情况下，其画面还会出现较大的变形。

与此不同，操作者在显示装置6的两侧，假定光标在位置I。操作者将坐标输入笔4配置在位置A，使笔侧SW42a、42b中的至少一者工作。因此，从坐标输入笔4发射声波，检测坐标输入笔4的位置坐标。这时，坐标输入笔4在显示画面的显示区域外、或者在离开显示装置6的位置(Z坐标值＞第一规定值)，所以存储最初算出的位置坐标(图9中的步骤S510)，光标不离开位置I。

接着，操作者使笔侧SW42工作，连续地检测坐标，使坐标输入笔4移动到位置B后，使笔侧SW42的工作停止。如果这样做，则光标伴随操作者的坐标输入笔4的移动动作(从位置A移动到位置B)，对应于其移动方向和移动距离的量，从位置I移动到位置II。

另外，操作者使坐标输入笔4从位置B移动到位置C，使笔侧SW42以断开状态移动后(这时，光标在位置II不动)，如果使笔侧SW42a、42b中的至少一者工作，使坐标输入笔4移动到位置D，则笔侧SW42工作，再次存储最初检测的坐标值(步骤S510)。此后，使光标移动检测的坐标值和存储的规定的坐标值(X lst、Y lst)的差分坐标值，光标伴随操作者的坐标输入笔4的移动动作(从位置C移动到位置D)，对应于其移动方向和移动距离的量，从位置II移动到位置III。

如上所述，操作者即使在作为输入面的显示区域以外的位置、或者在离开显示装置6的位置，也能使光标从现在的光标位置平滑地移动到所希望的位置。不仅如此，而且在连续地进行该坐标输入的一连串期间，坐标输入笔4沿X方向的移动量、Y方向的移动量与光标的移动量一一对应，所以能输入字符和图形。

就是说，在欲输入字符的情况下，用图11中的右侧图进行说明，首先，使光标移动到所希望的位置(使笔侧SW42a、42b中的某一者工作的I→II：笔向上状态)，此后，使笔侧SW42a、42b两者工作，呈笔向下状态，伴随指示用具4的移动动作，在画面上留下对应于其移动方向和移动量的轨迹(II→III)。

此后，笔侧SW42a、42b中的一个断开(另一个还在工作，维持连续地计算坐标的状态：笔向上状态)，使光标移动到所希望的位置(III→IV)，通过使断开的笔侧SW再工作，再从光标移动的地点输入轨迹(IV→V)。

操作者虽然有必要一边目视确认光标，一边通过坐标输入笔4的移动动作，使光标移动的最初的位置II，但此后在作“い”这个日文字符的笔记时，即使不目视确认光标，也能按照坐标输入笔4的绝对移动量、就是说，通过手、臂的操作进行字符输入。

就是说，将连续输入期间中的最初的有效坐标值作为基准，在该连续期间中输出的坐标变成了相对的，但从操作者来看，在该期间中，光标的移动量和手、臂的动作对应，宛如空间有坐标输入面，能用直觉的输入工作实现字符输入工作。

这样，操作者利用自然的动作，能控制显示信息，或追记字符、图形等信息。另外，对很多听众来说，显示信息不会被遮挡，能有效地理解作为操作者的说话人的意图的内容。

另外，考虑有大面积的***的使用方便，绝对坐标输出形态和相对坐标输出形态根据算出的坐标值自动地切换，所以不需要由操作者进行特别的工作(例如，利用开关等切换坐标输入装置的输出形态)，能提供一种能集中进行放映的良好的操作环境。

另外，在相对坐标输出形态下，将获得与算出的坐标值的差分用的规定的坐标值(X lst、Y lst)定义为连续输入期间中最初成为有效的坐标值。

下面详细地说明其理由，就操作者来说，虽然在显示区域附近容易识别显示区域的边界，但随着远离显示区域，该识别变得模糊了。另外，Z轴方向的第一规定值虽然是否是操作者能设定的数值没有关系，但即使识别了该数值，区别实际的边界仍有困难。

另一方面，通过最初输入坐标，操作者识别是否是执行绝对坐标输出形态，还是执行相对坐标输出形态，例如能容易理解坐标输入笔4的位置和光标位置的关系。

可是，例如在坐标输出形态变更的边界附近工作的情况下，如果坐标输出形态的切换工作经常发生，则坐标输出形态的变更经常发生，变成了操作者难以处理的规格。

因此，在实施方案1中，监视从坐标输入笔4发射的启动信号的周期，判断是否连续地进行坐标输入，将连续输入期间最初成为有效的坐标值作为基准坐标值(规定的坐标值(X lst、Y lst))，在连续输入期间中，输出此后算出的坐标值和基准坐标值的差分坐标值。

由此，只要笔侧SW42a、42b中的某一个(或者笔尖SW41)工作，即使是保持该基准坐标值、例如坐标输出形态的切换区域附近的坐标输入工作，就操作者来说，由于坐标系、以及该坐标输出形态在连续坐标输入期间被固定，所以能构成操作性良好的坐标输入装置。

换句话说，操作者首先通过输入一点的坐标，就能知道该坐标输出形态(坐标输出形态)，此后在连续进行坐标输入工作期间，由于该坐标输出形态被固定，所以操作者此后没有必要考虑坐标输出形态切换用的边界。

另外，实施方案1的坐标输入装置虽然能将坐标值、或坐标输出形态信息(表示绝对坐标输出形态或相对坐标输出形态的信息)输出给外部机器等，但它是只输出绝对坐标值的坐标输入装置，可知在接收其输出结果的个人计算机等外部机器一侧，通过监视该接收的坐标值和接收坐标值的时序(判断是否连续地进行坐标输入)，即使实现图9所示的处理，也能获得同样的效果。

另外，实施方案1的坐标输入装置虽然是利用超声波检测发送源的位置坐标的装置，但不限于该方式，也能适用于光学方式等的其他坐标检测方法，这是不言而喻的。

另外，在实施方案1中，绝对坐标输出形态或相对坐标输出形态的判断，是根据算出的坐标值，判断离开显示装置6的距离、以及是否在显示装置6的显示区域内。

因此，在本坐标输入装置的坐标系中，最好能设定显示装置6的显示区域位于哪个范围。特别是在将正面投影机用于显示装置6的情况下，考虑到每个会议中设置的方法不同，显示区域并非经常一定(正面投影机的显示尺寸与其投射距离有关)，所以设定显示区域的结构是必须的。

当然，即使是有固定的显示画面(例如，背面投影机或等离子体显示器等)的***，为了使坐标输入装置和显示装置的坐标一致，组装时需要不利于成本的调整工序，组装了坐标输入装置和显示装置之后，能设定显示区域的结构在制造上的优点也很大。

另外，如上所述，坐标输入装置的输出只是绝对坐标输出形态，也是接收其输出的个人计算机等外部机器判断工作模式的结构，不限定显示装置6被固定，所以将设定的显示区域通知个人计算机的结构成为必要。

以下，用图12说明设定显示区域的顺序。

图12是表示本发明的实施方案1的坐标输入装置的显示区域的设定处理的流程图。

首先，在步骤S602中，将计数器cont设定为1。为了检测显示区域的四个角部各自的坐标值，首先，使坐标输入笔4对任意的角部的坐标输入工作开始，在步骤S603中，判断是否检测到了有效信号。在未检测到有效信号的情况下(在步骤S603中“否”)，等待进行检测。另一方面，在检测到了有效信号的情况下(在步骤S603中“是”)，进入步骤S604，算出绝对坐标值(Xcont、Ycont)。

在步骤S605中，判断计数器cont的值是否大于4。在计数器cont的值小于4的情况下(在步骤S605中“否”)，返回步骤602，使计数器cont加1。另一方面，在计数器cont的值大于4的情况下(在步骤S605中“是”)，进入步骤S606。

通过反复进行上述的步骤S602至步骤S605的处理，能获得显示区域的四个角部的输出坐标，将它们存储在运算控制电路1的非易失性存储器中。

这样处理后，由于能获得坐标输入装置的坐标系的显示区域的四个角部的坐标值，所以例如能将左上角的X坐标值和左下角的X坐标值被平均化后的值定义为左侧的X方向的边界值，或者对连接了四个角的四边形的区域进行定义，能作为决定显示区域的条件式。

作为具体例，在步骤S606中，能算出图6中的Disp_X和Disp_Y，作为决定显示区域用的条件式。

另外，这里，虽然通过将显示装置6的显示区域的四个角部的坐标值存储在运算控制电路1的非易失性存储器中，导出显示区域，但不限定于此。例如，也可以根据显示装置6的角部中的三个地方的坐标值，导出其显示区域，或者通过描绘边界区域，检测四边的坐标值，也可以根据该信息设定显示区域。

如上所述，如果采用实施方案1，则能根据坐标输入笔4的位置坐标(X、Y、Z)，判断离开显示装置6的距离、以及所设定的显示装置6的显示区域的内外，能设定坐标输入装置的坐标输出形态(绝对坐标输出形态或相对坐标输出形态)。

由此，操作者通过直接触摸显示画面上的输入面输入了坐标时，宛如纸和笔的关系，通过在显示画面上追记字符或图像，或者点击或双点击在显示画面上显示的规定的图像，控制显示信息，或者控制显示装置6，例如能使个人计算机进行特定的工作。

另外，在操作者在显示区域的外侧、或进行遥控操作的情况下，在离开显示面的地方也能进行同样的操作，能变更坐标输入装置的坐标输出形态，所以作为操作者的说话人不考虑该坐标输出形态的切换，能集中注意说话的内容，进行效果良好的放映。另一方面，对听众来说，不会***作者挡住画面，所以能与画面信息一起效果良好地理解解说内容。

另外，即使在切换坐标输出形态的边界区域附近，在进行连续输入工作期间由于坐标系及其坐标输出形态被固定，所以能构成操作性优异的坐标输入装置。

另外，由于设置了设定显示装置的显示区域的结构，所以即使是使用每次会议都改变显示区域的正面投影机的***，也能期待上述的各种效果，另外即使是与显示装置呈一体的***(例如，背面投影机、等离子体显示器等)，也能简化其安装工序，实现低成本的装置。

<实施方案2>

实施方案2是实施方案1的应用例，说明这样一种结构：操作者在显示面附近两侧时，通过对算出的差分坐标值设定放大率，真实地再现操作者的坐标输入笔4的移动方向和移动距离(例如，再现光标的移动距离和方向)，提供一种操作性优异的操作环境。

以下，用图13说明这样构成时的坐标输入装置的工作。

图13是说明本发明的实施方案2的坐标输入装置的工作的流程图。

另外，在实施方案2的图13所示的流程图中，对与实施方案1的图9中的流程相同的处理赋予相同的步骤编号，省略其详细说明。

在步骤S514中，判断是否连续地输入坐标。在不连续地输入坐标的情况下(在步骤S514中“否”)，将处理结束。另一方面，在连续地输入坐标的情况下(在步骤S514中“是”)，进入步骤S515，算出坐标输入笔4的三维坐标值(X、Y、Z)。然后，在步骤S519中，至少将算出的坐标值(X、Y、Z)中的坐标值(X、Y)作为确定值直接输出(绝对坐标输出形态)。

另一方面，在步骤S511中，在连续地输入坐标的情况下(在步骤S511中“是”)，进入步骤S512，算出坐标输入笔4的三维坐标值(X、Y、Z)。其次，在步骤513a中，计算与在步骤S510中存储的规定的坐标值(X lst、Y lst)的差分坐标值，另外，将作为显示面的水平方向的轴的X轴的差分坐标值乘以放大率α，导出相对坐标(αΔX、ΔY)，并输出(相对坐标处理输出形态)。此后，再次返回步骤S511。

另外，后面将详细说明乘以放大率α产生的作用及效果、或α的设定方法。

另外，在实施方案2中，在步骤S507中，在Z轴的值为第一规定值以上的情况下(遥控输入)，在步骤S516中，首先将最初成为有效的坐标值作为规定坐标值(X lst、Y lst)存储起来(这时，现在放映的光标的位置不移动)，由于在连续输入期间内伴随坐标输入笔4的移动，光标按照其方向和移动量大小移动，所以即使在遥控操作的情况下，也能实现优异的操作性。

这是步骤S517至步骤S519的子程序(对应于实施方案1的图9中的步骤S510至步骤S513的子程序)，直接输出计算的差分坐标值。在不将前面所述的计算的差分坐标值乘以放大率α这一点上，它与步骤S513a不同。

由于这样构成，对应于操作者的使用场面，根据检测的坐标值，自动地决定坐标输出形态，而且在连续输出坐标期间，该坐标输出形态不切换，所以能提供一种对操作者来说使用方便的操作环境。

另外，输出的坐标值虽然是绝对坐标值(X、Y)，但为了区别是(αΔX、ΔY)，还是相对坐标(ΔX、ΔY)，即使是另外一种将该信息与确定坐标值一起输出的结构也没关系。

其次，用图14说明在图13所示的步骤S513中，设定放大率α的作用和效果。

在图13中，操作者在作为坐标输入面的显示装置6附近，在显示区域的外侧操作指示用具4的状态的情况下，为了使光标对应于坐标输入笔4的移动方向和移动距离而移动相应的大小，以下条件是必要的。就是说，操作者设想的假想坐标输入面(宛如操作者在该空间内设想操作平面，在该平面内移动指示用具4)，如图14中的左侧图所示，有必要与显示区域平行(换句话说，坐标输入装置的XY平面和操作者设想的假想的坐标输入面平行)。

另一方面，如图14中的右侧图所示，假想坐标输入面不平行时，X方向的移动量比坐标输入笔4的移动量小(操作者的假想坐标输入面上的X轴方向的移动量X’和显示面上的光标在X轴方向的移动量X^*有X^*＝X’sinθ的关系)。而且，操作者在显示面附近两侧，控制显示信息的情况下，一边看着显示面一边操作，在设想假想坐标输入面的情况下，一般是设想图14中右侧图的状态，操作性也比图14中的左侧图的状态好。

因此，在实施方案2中，断定了操作者位于显示面附近两侧时(图13中的步骤S510至步骤S513a)，将作为显示面的水平方向的X轴方向的差分坐标值乘以规定的放大率α，使光标移动。因此，操作者能对应于坐标输入笔4的移动量及其方向，更真实地再现光标的移动。

其次，考虑操作者设想的假想坐标输入面的XY平面构成的角θ。

操作者经常一边注视显示区域，一边使坐标输入面4工作，显示所希望的信息，或者追记信息，所以根据操作者朝向的方向，大致确定θ。另外，如果考虑显示装置6的视场角，则θ的值最低为30°左右，该角随着离开显示区域而增大。

因此，在实施方案2中，图13中的步骤S516至步骤S519中的状态是充分离开显示区域的位置，如上所述，是难以将光标直接移动到所希望的位置的区域，是一边逐次目视确认光标的移动，一边使坐标输入笔4移动，使光标移动到所希望的位置的区域。

在该区域中，如果坐标输入笔4的位置在显示区域内，则操作者的假想坐标输入面会是设定得平行于显示区域，即使在显示区域外，也由于构成的角θ近似于90度的值(两者的面大致平行)，所以在该区域不进行放大率α的设定。

可是，为了更真实地再现与坐标输入笔4的移动相伴随的光标的移动，如图15所示，对图13中的流程设有根据第二规定值进行判断的步骤S720，根据显示面分成比较小的区域(Z＜第一规定值)、足够远的区域(Z＞第二规定值)、以及其中间区域，在附近区域(Z＜第一规定值)和中间区域(第一规定值＜Z＜第二规定值)中，变更放大率的设定值，在附近区域中，由于假想输入面构成的角θ有变得更大的倾向，所以能使附近区域中的放大率更大。

另外，也可以用算出了坐标值(X、Y、Z)的Z轴的值(离开显示面的距离)自动地设定放大率，另外，求出连接算出的坐标值(X、Y、Z)和坐标原点(参照图6)的线段与XY平面构成的角度，也能自动地设定放大率。另外，操作者也可以根据用途，设定所希望的放大率后工作。

如上所述，操作者能通过自然的动作控制显示信息，或追记字符、图形等信息，另外对很多听众来说，显示信息不会被遮挡，能有效地理解作为操作者的说话人的意图的内容。

另外，在绝对坐标输出形态(步骤S509)中操作的情况下，也是有可能充分地指示该连续输入的期间、相对坐标输出形态(步骤S519)、或处理相对坐标后输出的相对坐标处理输出形态(步骤S513a)的范围的工作。

例如，沿Z轴方向在第一规定值附近的区域中检测绝对坐标时，在该工作过程中即使Z轴方向的值超过第一规定值，操作者进行一系列工作，该坐标系突然变化，对操作者来说成为混乱的原因，不是好的形态。

可是，如实施方案2所示，在输出绝对坐标的连续期间，由于与Z轴的值无关而能经常输出绝对坐标值，所以操作者不需要注意其边界，能集中注意力进行操作。

另外，实施方案2的坐标输入装置虽然公开了将坐标值、或坐标输出形态信息(表示绝对坐标输出形态、相对坐标输出形态或相对坐标处理输出形态的信息)输出给外部机器等，但它是只输出绝对坐标值的坐标输入装置，在接收其输出结果的个人计算机等外部机器一侧，通过监视该接收的坐标值和接收了坐标值的时刻(判断是否连续地进行坐标输入)，即使实现图13所示的处理，也能获得同样的效果，这是明确的。

另外，在实施方案2中，绝对坐标输出形态、相对坐标输出形态或相对坐标处理输出形态的判断，是根据算出的坐标值，判断离开显示装置6的距离、以及是否位于显示装置6的显示区域内。

另外，如上所述，坐标输入装置的输出只是绝对坐标，接收其输出的个人计算机等外部机器判断工作模式，即使这样构成，但不限定显示装置6被固定，所以通知个人计算机中设定的显示区域的结构成为必要。另外，能用实施方案1的图12所示的流程实现该显示区域的设定。

如上所述，如果采用实施方案2，则由于根据坐标输入笔4的位置坐标(X、Y、Z)，判断离开显示装置6的距离、以及所设定的显示装置6的显示区域的内外，所以能设定坐标输入装置的坐标输出形态(绝对坐标输出形态、相对坐标输出形态或相对坐标处理输出形态)。

因此，除了在实施方案1中说明的效果以外，由于操作者在显示面附近的两侧时，对算出的差分坐标值设定放大率，所以能真实地再现操作者的坐标输入笔4的移动方向和移动距离(例如，再现光标的移动距离和方向)，能提供操作性好的操作环境。

以上，虽然详细说明了实施方案例，但本发明也能适用于由多个机器构成的***，另外，也能适用于由一个机器构成的装置。

另外，本发明包括从***或装置直接或遥控地供给实现上述的实施方案的功能的软件程序(在实施方案中对应于图中所示的流程的程序)，该***或装置的计算机读出并执行该供给的程序码来完成的情况。

因此，为了用计算机实现本发明的功能处理，安装在该计算机中的程序码本身也是用来实现本发明的。就是说，本发明包括实现本发明的功能处理用的计算机程序本身。

在此情况下，如果有程序功能，就不问目标码、由翻译器执行的程序、供给OS的原文数据等程序的形态。

作为供给程序用的记录媒体，例如有软盘、硬盘、光盘、光磁盘、MO、CD-ROM、CD-R、CD-RW、磁盘、非易失性存储卡、ROM、DVD(DVD-ROM、DVD-R)等。

此外，作为程序的供给方法，用客户计算机的浏览器连接在因特网的主页上，从该主页将本发明的计算机程序本身、或进行压缩并包括自动安装功能的文件下载到硬盘等记录媒体中，就能供给。另外，将构成本发明的程序的程序码分割成多个文件，从不同的主页下载各自的文件，也能实现。就是说，对多个用户下载用计算机实现本发明的功能处理用的程序文件的WWW服务器，也包括在本发明中。

另外，将本发明的程序加密后，存储在CD-ROM等存储媒体中，分配给用户，对清除了规定的条件的用户，通过因特网从主页下载解密的键信息，通过使用该键信息执行加密了的程序，安装在计算机中，也能实现。

另外，除了通过计算机执行读出的程序，实现上述的实施方案的功能以外，根据该程序的指示，在计算机中工作的OS等进行实际处理的一部分或全部，通过该处理也能实现上述的实施方案的功能。

另外，从记录媒体读出的程序被写入计算机中***的功能扩展端口或连接在计算机上的功能扩展单元中包括的存储器中后，根据该程序的指示，该功能扩展端口或功能扩展单元中包括的CPU等执行实际处理的一部分或全部，通过该处理也能实现上述的实施方案的功能。

本发明并不仅限于上述实施方案，在不脱离本发明的精神和范围的前提下可以进行种种变更和修改。因此，为了明确本发明的保护范围，撰写了权利要求书。

Claims (16)

1.一种坐标输入装置，用来检测坐标输入指示用具的位置坐标，其特征在于包括：

计算上述坐标输入指示用具在用第一至第三轴定义的空间内的位置坐标的计算单元；

将由上述计算单元计算的坐标值的上述第一轴的值与规定值进行比较的比较单元；

判断由上述计算单元计算的坐标值的上述第二轴及上述第三轴两者的坐标值是否在规定范围内的判断单元；以及

按照根据上述比较单元的比较结果及上述判断单元的判断结果决定的坐标输出形态，输出由上述计算单元计算的坐标值的输出单元，

其中，作为坐标输出形态，至少包括：直接输出计算的坐标值的绝对坐标输出形态、以及输出计算的坐标值和规定的坐标值的差分值的相对坐标输出形态。

2.根据权利要求1所述的坐标输入装置，其特征在于：

上述规定的坐标值是连续地进行坐标输入的连续输入期间内的最初成为有效的坐标值，

还包括将上述连续输入期间内最初成为有效的由上述计算单元计算的位置坐标作为上述规定的坐标值存储起来的存储单元。

3.根据权利要求1所述的坐标输入装置，其特征在于：

还包括与该坐标输入装置重叠配置的显示装置，

上述第一轴定义上述显示装置的显示区域平面的法线方向，上述第二及第三轴定义该显示装置的显示区域平面。

4.根据权利要求1所述的坐标输入装置，其特征在于：

作为上述坐标输出形态，还包括至少将上述第二轴的坐标值和上述规定坐标值的差分坐标值放大后输出的相对坐标处理输出形态。

5.根据权利要求4所述的坐标输入装置，其特征在于：

还包括与该坐标输入装置重叠配置的显示装置，

上述第一轴定义上述显示装置的显示区域平面的法线方向，上述第二轴定义该显示装置的显示区域平面的水平方向，上述第三轴定义该显示装置的显示区域平面的上下方向。

6.根据权利要求4所述的坐标输入装置，其特征在于：

根据上述第一轴的坐标值，设定由上述相对坐标处理输出形态决定的上述差分坐标值的放大的放大率。

7.根据权利要求4所述的坐标输入装置，其特征在于：

根据上述位置坐标，设定由相对坐标处理输出形态决定的上述差分坐标值的放大的放大率。

8.一种坐标输入装置，它是检测坐标输入指示用具的位置坐标，根据该位置坐标在显示装置上显示信息的坐标输入装置，其特征在于包括：

计算上述坐标输入指示用具的位置坐标的计算单元；

判断由上述计算单元计算的位置坐标是否在上述显示装置的显示区域内的判断单元；以及

根据上述判断结果，决定是否输出上述位置坐标或上述位置坐标和规定坐标的差分坐标值的决定单元。

9.根据权利要求8所述的坐标输入装置，其特征在于：

还包括设定上述显示装置的显示区域的设定单元。

10.根据权利要求8所述的坐标输入装置，其特征在于：

上述设定单元根据上述显示区域的至少三个位置的显示区域角部的坐标值，设定该显示区域。

11.根据权利要求9所述的坐标输入装置，其特征在于：

还包括判断上述坐标输入指示用具所具有的多个开关的工作状态的开关状态判断单元，

上述坐标输出控制单元根据上述判断单元的判断结果和上述开关状态判断单元的判断结果，输出上述位置坐标或上述位置坐标和规定坐标的差分坐标值，或者禁止上述位置坐标的输出。

12.根据权利要求9所述的坐标输入装置，其特征在于：

上述规定的坐标值是连续地进行坐标输入的连续输入期间内的最初成为有效的坐标值，

还包括将上述连续输入期间内最初成为有效的由上述计算单元计算的位置坐标作为上述规定的坐标值存储起来的存储单元。

13.一种坐标输入装置的控制方法，它是检测坐标输入指示用具的位置坐标的坐标输入装置的控制方法，其特征在于包括：

计算上述坐标输入指示用具在用第一至第三轴定义的空间内的位置坐标的计算工序；

将由上述计算工序计算的坐标值的上述第一轴的值与规定值进行比较的比较工序；

判断由上述计算工序计算的上述第二轴及上述第三轴两者的坐标值是否在规定范围内的判断工序；以及

按照根据上述比较工序的比较结果及上述判断工序的判断结果决定的坐标输出形态，输出由上述计算工序计算的坐标值的输出工序，

其中，作为坐标输出形态，至少包括直接输出计算的坐标值的绝对坐标输出形态、以及输出计算的坐标值和规定的坐标值的差分值的相对坐标输出形态。

14.一种坐标输入装置的控制方法，它是检测坐标输入指示用具的位置坐标，根据该位置坐标在显示装置上显示信息的坐标输入装置的控制方法，其特征在于包括：

计算上述坐标输入指示用具的位置坐标的计算工序；

判断由上述计算工序计算的位置坐标是否在上述显示装置的显示区域内的判断工序；以及

根据上述判断结果，决定是否输出上述位置坐标或上述位置坐标和规定坐标的差分坐标值的决定工序。

15.一种程序，它是使计算机具有控制检测坐标输入指示用具的位置坐标的坐标输入装置的功能用的程序，其特征在于包括：

计算上述坐标输入指示用具在用第一至第三轴定义的空间内的位置坐标的计算程序的程序码；

将由上述计算程序计算的坐标值的上述第一轴的值与规定值进行比较的比较程序的程序码；

判断由上述计算程序计算的上述第二轴及上述第三轴两者的坐标值是否在规定范围内的判断程序的程序码；以及

按照根据上述比较程序的比较结果及上述判断程序的判断结果决定的坐标输出形态，输出由上述计算程序计算的坐标值的输出程序的程序码，

其中，作为坐标输出形态，至少包括直接输出计算的坐标值的绝对坐标输出形态、以及输出计算的坐标值和规定的坐标值的差分值的相对坐标输出形态。

16.一种程序，它是使计算机具有控制检测坐标输入指示用具的位置坐标的坐标输入装置的功能用的程序，其特征在于包括：

计算上述坐标输入指示用具的位置坐标的计算程序的程序码；

判断由上述计算单元计算的位置坐标是否在上述显示装置的显示区域内的判断程序的程序码；以及

根据上述判断结果，输出上述位置坐标或上述位置坐标和规定坐标的差分坐标值的坐标输出控制程序的程序码。

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