JPH06502509A

JPH06502509A - 超音波位置標定方法および装置

Info

Publication number: JPH06502509A
Application number: JP3518523A
Authority: JP
Inventors: エドワーズ，ブルース; グリックマン，デビッド; バーネス，ジェームス; マックルアー，ロン
Original assignee: ロジテク，インコーポレイテッド
Priority date: 1990-10-22
Filing date: 1991-10-21
Publication date: 1994-03-17
Also published as: EP0554346A1; EP0554346A4; WO1992007346A1; IE62672B1; CA2094615A1; IE913686A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

超音波位置標定方法および装置背景本発明は一般的に位置感知装置に関し、特に超音波信号を使用して基準装置を３次元で標定しく１ｏｃａｔｅ）かつ／もしくは基準装置の姿勢方位を検出する手段に関する。本発明の超音波位置標定装置は現在主としてデジタルコンピュータへのデータ人力手段として位置情報をデジタル化してコンピュータ等のビデオディスプレイ上でカーソルを制御するのに使用されている。コンピュータのパワーが急速に増大して、コンピュータの作用性は主としてデータ入力の困難さにより制約されることが判ってきた。その結果、さまざまなデータ入力装置および方法およびユーザインターフェイスが開発された。それらの多くは位置ｔｎ　ａＦＩをデジタル形式へ変換するアイデアを利用している。通常、しばしばマーカーと呼ばれるポインタもしくは池の装置か着目位置を表示する道具として使用される（指示された図形等の位置を検出する装置もある）。コンピュータ画面上のカーソルをマーカーの移動に対して制御する　“マウス”型装置と表面ワークエリア内等のマーカー位置に基いてコンピュータに位置データを与える　“デジタイザー”装置とがしばしば区別される。しかしなから、このような区別は主として装置自体ではなく応用の違いを反映するものである。事実、マウス型応用では一般的にデジタイザー型応用で必要な高分解能や精度を必要とせず、位置標定装置が充分正確であれば、適切な支援ソフトウェアによりいずれの応用でも使用することができる。いくつかの共通中間ステップのいずれかを使用している装置もある。例えば、位置情報が最初に容量、電圧、インダクタンス、周波数、信号位相等の変動に変換される。次に、従来の手段により中間アナログかデジタルコンピュータ入力に適したフォーマットのデジタル信号へ変換される。この種の位置“デジタイザー′ は多くの応用において貴重な入力デバイスタイプとして広く容認されている。この方式の問題点はマーカー位置を正確に解釈して中間アナログへ変換するのが非常に困難なことである。このために使用された多くの方法の中に磁界強度の変化に依存する装置および可動コイル等により機械的位置を電気的アナログへ変換する装置がある。この簡単な概観によりこの分野で使用されてきた手段を完全に列記するつもりは上類ないが、このような装置の各々に少くとも一つの問題点があって完全に望ましいものとはなっていない。例えば、磁界変動に依存する装置は寄生磁界の干渉の影響を非常に受け易く、電磁装置は摩耗もしくは破損し易く通常嵩ぼりかつ／もしくは操作が難しい。試みられた一つの解決方法は超音波を使用することである。簡単にいえば、所与の環境における音速はかなり高精度で決定できるため、音波が２点間を移動するのに要する時間はその間の距離の良好な標識となる。したがって、可動マーカーから音が発せられ音が２つの静止受信機へ移動するのに要した時間が決ると、簡単な三角関数計算によりマーカーの相対２次元位置を確認することができる。３つの静止基準を使用すれば３次元分析を行うことができる。送信機／受信機を逆にして静止基準を送信機とし可動マーカーを受信機とした場合にも同じ原理が適用される。この種の位置決定装置の例がＤｅＢｒｕｙｎｅの米国特許第４，７５８，６９１号に見られる。例として、Ｄｅ　Ｂｒｕｙｎｅおよび従来の関数技術は可動マーカーからのパルス放出と同時に高速カウンターを始動させ一つ以上の静止位置にパルスが受信された時にカウンターを停止することにより超音波を使用して距離を計算できることを教示している。さらに、音波は温度や気圧により幾分変動するので、この測定をより正確にするために、現存状態における音速に対応するように測定値を調製する手段を含む方法もある。一般的な方法はサーミスタを使用して周囲温度をめそれに従って後の計算により可変量を調整するものである。音波パルスタイミング法はさまざまな形式で広く使用されているが、音波およびこのような装置を使用する環境のある種の品質によりこのような装置の精度がかなり制約されることか判っている。最も基本的な制約は信号内の正確なマーカ一点として使用できる受信パルス内の特定点を精密に検出するのが困難なことである。ＤｅＢｒｕｙｎｅが教示する解決方法は急速に立ち上る初期波形を使用して衝撃波を生成することである。この解決方法により得られる分解能は向上するが、衝撃波の繰返し周波数の望ましくない可聴音も生成され、しかも分解能は多くの応用で望まれるほど精密ではない。もう一つの方法はＭｉ　Ｉｎｅｒの米国特許第４，８６２，１５２号により代表される。Ｍｉｌｎｅｒはローパスフィルターを使用してパルス内の一連の個別サイクル波形内の点の検出を近似してパルスの包絡波形を生成することを教示している。この包絡の相対値がトリガー点として使用される。もちろん、この方法の精度は適切なトリガー点値の確認に全面的に依存し、かつ受信音パルスの大きさは移動距離の２乗に従って低下するため、音響パルスの移動距離を調整する手段を含める必要かある。そのために、Ｍｉ　１ｎｅｒは時間と共に大きさが増大するランプ電圧を使用した。次に、ランプ電圧を使用して受信増幅器の利得を修正し、パルスの放出および受信間の時間が長いほど増幅器の瞬時利得が大きくなるようにする。この方法によりこの分野でいくつかの重要な利点が得られたが、受信パルス内の正確な点を充分な精度で識別してカウンターの停止を正確にトリガーすることがないため、所望の精度が得られない。さらに、この方法は全面的に大きさに依存するためやはり周囲のノイズ干渉によるエラーの影響を非常に受け易い。知る限りにおいて、超音波もしくはパルスを使用して位置を決定する従来技術の方法は全て、本発明では可能な精密な分解能が不可能であり、かっ／もしくは本発明の方法よりも信頼度が低く、かっ／もしくは不用な可聴ノイズ等の望ましくない副作用を有している。知る限りにおいて、多くの応用で所望される精度で姿勢測定や位置測定を行うことかできる分解能の充分に高い位置決定手段を提供するような従来の位置決定方法はない。今日成功している応用は全て実際に応用するには不正確すぎたり信頼度か低すぎるものばかりである。代表的にコンピュータのユーザはキーボードやポインティングデバイスにより入力を行う。本発明にとって特に興味のある後者にはマイス、ジョイスティック、トラックボール、ライトペン等の公知の装置か含まれる。 “マイス（ｍｉｃｅ）”の操作はポインティングデバイスの代表である。代表的にユーザが手で保持するマウスの移動によりコンピュータに接続されたビデオディスプレイ上の位置標識（カーソル）が相対的に同方向へ同じ大きさだけ移動する。通常マウスには２つの直交方向におけるマウスの移動を検出する一対のトランスジューサが含まれ、移動信号がコンピュータへ送られる。さらに、マウスには押下することにより、例えば表示されたメニューから選定を行うための、付加信号をコンピュータへ送る２〜３個のキーが含まれることが多い。基本的に２Ｐｊのマウスがあり、機械式および光学式である。機械式マイスはユーザか机や他の平面上を転動させる反転トラックボールすなわち“ローラーボール”を使用している。ボールと接触する２個のローラーがＸおよびＹ軸に沿ったその移動を記録する。ローラーが回転すると、エンコーダが電気接点を人切りして対応する電気パルスを送りコンピュータはそれを使用して移動を追跡することができる。ローラーボールの替りにマウス底部から突出する２個のローラを使用してＸ、Ｙ方向の移動を直接感知する機械式マウスもある。いずれの場合にも、平面と摩擦（機械的）接触を行い、その面に沿った移動により移動信号が発生する。一方、光学式マウスはローラボールの替りに特殊反射マウスパッドを使用している。光学式マウスは２個のＬＥＤを有しそれらはマウスパッド上に、赤色および赤外の、２本の光線を照射する。反射光線は光検出器上へ収束させるレンズを介してマウスへ再入する。マウスが移動すると、パッドは交互に光を吸収および反射し、パッド上の青線が赤色光を吸収し黒線が赤外光を吸収する。光検出器は“閉”および”開”を検出し、それはマウスによりコンピュータの信号へ変換される。ハイブリッド光学機械式マウスは機械式および光学式の両手段を使用して移動を検出する。機械式マウスと同様に、光学機械式マウスはローラボールを使用している。しかしなから、電気接点の替りに２対のＬＥＤ／光検出器を使用してＸ、Ｙ軸に沿った移動が検出される。ローラか回転すると、エンコーダが各ＬＥＤ／光検出器対間を照射する光線を交互に人切りする。対応する電気信号かコンピュータへ送られてマウスの移動を記述する。種別に無関係に、前記マイスは全て机上等の平面上でマウスを引きすることにより移動信号を発生する。一般的に、対応するディスプレイカーソルがビデオディスプレイ上で移動する。しかしながら、代表的にカーソルはマウスの絶対すなわち物理的移動ではなくその相対移動を追跡する。ユーザーかある精度でカーソルを移動できるようにするために、カーソル移動に対するマウス移動の比（マウス　”感度”）は通常１よりも遥かに小さくされる。すなわち、大きなマウス移動が画面上に小さなカーソル移動として写像される。これにより、画面上でカーソルの精密なモータ操作を行うことかできる。しかしながら、ユーザーはカーソルを長い画面距離、例えば、ディスプレイの一辺から他辺へ横切させたいことかある。これはマウスを“ストローク”させて行われ、マウスは机上でストローク式に繰返し引きずれらる。各ストローク間に（すなわち、バックストローク中に）、マウスは机から持ち上げられて機械的もしくは光学的接触か失われる。逆すなわちバックストローク中には移動信号が発生されないため、累積効果はカーソルのストローク方向だけの移動となる。さらに、マウスの基本設計に対しては他にもさまざまなコンピュータ人力設計が知られている。例えば、米国特許第４．６５４．６４８号には音響信号を放出するワイヤレス可動“ステアリング手段“と、音響信号を受信して双曲三角測量によりステアリング手段の位置を決定する追跡手段と、ステアリング手段の位置をビデオディスプレイ端末へ送る手段を存する位置制御システムが記載されている。米国特許第４，５７８．６７４号には装置と制御基地間で超音波および赤外信号を送受信して作動するワイヤレスカーソル位置装置が記載されている。制御基地には赤外発光器と少くとも２個の超音波検波器か含まれ、３次元（３−Ｄ）カーソル制御の場合にはさらに超音波検波器か必要となる。コードレスすなわちワイヤレス入力装置も知られている。例えば、米国特許第４．５５０，２５０号にはデユーティサイクルを制御して情報を運ぶパルス駆動光源を含むコードレス入力装置が記載されている。検出器は赤外光面を凹状光案内へ通す２つの間隔のとられた光学スリットを設けた函体を有している。光案内は光電センサと共に位置に依存するアナログ信号を発生する。信号はマイクロプロセッサにより処理されて装置の平行座標が決定される。米国特許第４．７５４．２６８号にもコードレス入力装置が記載されている。コードレスマウスがホストコンピューター無線波を送信することにより平面上の装置の移動を表示する。マウス装置のキーも改善されている。例えば、米国特許第４，９９４，７９５号には複数のキーを有するマウス入力装置が記載されており、一実施例では４０個のキーが含まれている。プログラムにより入力装置を制御してキー信号に優先順位が付与される。キーおよび移動信号の両方が発生する場合には、キー信号がコンピュータへ与えられる。しかしながら、キー信号が発生しなければ移動信号がキー信号に変換されてコンピュータへ与えられる。従来技術にはさまざまな構成（例えば、マウス、スタイラス（ｓｔｙｌｕｓ）、トラックボール等）およびコンピュータへ移動を通知する手段（コードおよびコードレスモデルを含む）を存する入力装置か含まれるが、従来技術の入力装置はおおむね２次元（２−Ｄ）移動、すなわち平面に沿った移動、を伝達することにより限定されている。３次元入力装置を示唆するシステムでも、コンピュータに送られる情報は位置情報、すなわちｘ、ｙ、ｚ座標系内の装置の位置、に限定される。発明の開示したがって、少くとも３自由度でポインター装置を正確に標定できる位置デジタル化手段を提供することか本発明の目的である。位置情報の他に姿勢方位に関する情報を正確に与えることができる位置デジタル化手段を提供することか本発明のもう一つの目的である。位置および姿勢測定値の両方を伝達できる精密な識別が可能な超音波タイミング法を使用した高積度測距手段を提供することが本発明のもう一つの目的である。いらだたしい可聴効果を生じることなく超音波手段を使用して精密な測距を行う手段を提供することも本発明の目的である。周囲の雑音や干渉効果によるエラーの影響をあまり受けない精密な測距手段を提供することが本発明のもう一つの目的である。低廉に製造できる超音波を使用した精密な測距手段を提供することも本発明の目的である。位置情報をマウス型応用だけでなく位置データ入力応用にも使用できるデジタル形式へ変換する手段を提供することも本発明のもう一つの目的である。コンピュータに入力する距離を正確に測定する動作信頼度の高い手段を提供することが本発明のさらにもう一つの目的である。要約すれば、本発明の実施例は従来の数学および手段を使用して複数の固定基準点に対する可動マーカーの位置を決定する超音波位置標定（ｌｏｃａｔｉｎｇ）方法である。本発明は超音波信号を送イ「シてから受信位置で受信されるまでに経過する時間を精密にめる方法においていかなる従来技術とも異っている。また、本発明は望ましくない可聴信号成分を生じない事実によっても識別される。本発明が提供する精度により可動部品位置間を精密に識別して位置情報だけでなく姿勢情報も解釈する実際の応用が可能となる。本発明の高精度は一連の超音波バーストサイクルの特定の一つを識別する手段を設は次にそのサイクル内の特定点を識別することにより達成される。特定の着目サイクルはすぐ前の波高値に基いて識別閾値を設定することにより識別される。実施例では、着目するサイクルのゼロクロス点が着目識別点として選定される。後者の判定は幾分任意であり枝上の任意の特定点を識別点とすることができるが、ゼロクロス点は他の点よりも幾分精密に定義できる。さらに、ウェーブサイクルの匂配はゼロクロス点において判定閾値電圧に対して本質的に垂直であるため、ゼロクロス点は幾分精密に識別できる。また、この周波数は放射トランスジューサ１４の特性に最も一致するように選定された。また、ゼロクロス点は受信信号の振幅変化により時間と共に変動することがない。本発明の非可聴性は漸次上下に傾斜する超音波バーストを使用して、バーストの発生周波数が可聴スペクトル内にあるために可聴性である衝撃波が各バーストの初めに形成されることを防止して達成される。最初の実施例は可動マーカー上に配置された１個の超音波送信機と４個の静止超音波受信機を使用している。３個の超音波受信機によりマーカー位置を３次元で計算することができる。他の２個と一直線上に配置された第４の静止受信機は音響の現存速度（ｅｘｔａｎｔ　５ｐｅｅｃｌ）を測定する手段を提供する。別の実施例では３個の静止超音波送信機と１個の静止超音波受信機が使用される。また、一つの可動マーカー上にさらに３個の超音波受信機が搭載される。静止超音波送信機から公知の距離に配置された１個の静止受信機は音響の現存速度測定手段を提供する。静止送信機および可動基準を３つの受信点と組み合せると（ピッチ、ロールおよびヨー姿勢データだけでなくｘ、ｙ、ｚ位置軸に関してン６自由度に関する情報を得るのに充分なデータ点が提供される。本発明の利点は可動マーカーを２もしくは３次元内で従来よりも高精度で正確に標定できることである。本発明のもう一つの利点は位置情報だけでなく姿勢情報の解釈も行うのに充分な精度で位置情報を決定できることである。本発明のさらにもう１つの利点は、望ましくない可聴効果なしに、精密な測距を行うことができることである。本発明のさらにもう一つの利点は精密な測距を行う本発明の手段は外部ノイズや干渉の影響を著しく受けることがない点である。本発明のさらにもう一つの利点は超音波を使用して正確な測距を行う手段を低廉に製造できることである。本発明のさらにもう一つの目的は超音波を使用して正確な測距を行う手段が信頼度の高い一貫した動作を行うことである。本発明により、位置および方位情報を検出してコンピュータへ送る装置および方法が提供される。本発明は３次元空間内の位置入力の他に姿勢入力を必要とするコンピュータシステムに特に有用である。本発明の装置はビデオディスプレイを存するコンピュータに使用する位置および方位表示装置であり、ディスプレイは位置および姿勢もしくは方位情報を入力装置からコンピュータへ運ぶ。入力装置には送信機およびポインター（受信機）装置が含まれる。一実施例において、送信機装置は静止位置から移動信号を発生する３個のトランスジューサを具備している。移動信号を受信する少くとも３個のマイクロフォン素子を含むポインター装置は３−Ｄ空間を移動可能なユーザーベルト（もしくは携行）ポインターである。送信機とポインター装置の両方に接続された制御回路によりポインターの位置および姿勢（すなわち、角方位）か決定される。特に、制御回路は各移動信号か各ポインターマイクロフォンに到達するのに要する時間（すなわち、伝搬遅延）からヨー（ｙａｗ）、ピッチおよびロールだけでなく３次元位置をも決定する。実施例ではマウスの形状であるポインター装置は起動してユーザー人力を装置へ与えるための複数個のキーを含んでおり、これらの入力は信号に変換されてコンピュータへ送られる。本発明の別の実施例についても説明を行う。例えば、一実施例では、ポインター装置はユーザーの頭部に取りつけることかできるヘットトラッカー（ｈｅａｄ　ｔｒａｃｋｅｒ）の形状とされている。別の実施例では、３次元空間内のいくつかのポインターの位置および姿勢を同時に追跡するために複数個のポインター装置が設けられ、ポインターはユーザーの頭部および両手に簡便に装着することができる。同業者ならば発明の最善の実施モードの説明およびここに記載されかつ添付図に示す実施例の産業上の応用可能性を考慮すれば本発明のこれらの目的および他の目的および利点がお判りになるものと思われる。図面の簡単な説明第１図は本発明の方法を達成するための超音波位置標定装置の実施例の略ブロック図、第２図は本発明を使用して発生される一つの超音波バーストを表わす波形図、第３図は本発明による超音波バーストの時間分離を示す波形図、第４図は本発明によるアナログ信号処理部の回路図、第５図は本発明によるアナログサンプルおよび記憶部の回路図、第６図は公知の最善の実施例で発生されるピークフォロア出力信号を表わす波形、第７図は公知の最善の実施例で発生される半波処理信号を表わす波形、第８図は公知の最善の実施例で発生される半波和信号を表わす波形、第９図は本発明による超音波位置標定装置の別の実施例の略ブロック図、第１０図は本発明の別の実施例に使用されるアナログサンプルおよび記憶部の回路図、第１１Ａ図は本発明の原理に従って構成された入力システムのブロック図、第１１Ｂ図は本発明の別の実施例のブロック図、第１１Ｃ図は本発明の第３の実施例のブロック図、第１２Ａ図〜第１２Ｂ図は本発明の基準装置の斜視図、第１２Ｃ図は第１２Ａ図〜第１２Ｂ図の基準装置の回路図、第１３Ａ図は本発明のハンドベルトポインターすなわちマウスの斜視図、第１３Ｂ図は第１３Ａ図のポインターの回路図、第１４図は本発明の制御回路のブロック図、第１５図は本発明の装置か作動することができる仮想空間内のアクティブエリアを示す図、第１６Ａ図〜第１６Ｄ図は本発明の装置により処理および通信することができる位置および姿勢情報を示す図、第１７図はヘットトラッカーを含む本発明の別の実施例の側面図、第１８図は第１７図の実施例により処理および通信することかできる位置および方位情報を示す図、第１９図はボディトラッカー装置を含む本発明の別の実施例の側面図。詳細説明１、全体的方法および装置本発明の現在知られた最善の実施モードは超音波送受信手段と送受信装置間の超音波の伝達時間を正確に決定する手段を存するデジタルコンピュータ入力装置である。さらに本発明の現在知られた最善の実ｔｉＲ例は送受信装置間の音波伝達時間に基いて位置を決定する計算手段を含んでいる。本発明の超音波位置標定法が使用されるのはデータ処理産業、特に位置情報を正確かつ容易にデジタルコンピュータが使用可能なデータへ変換することが所望されるインタラクティブコンピュータ装置のデータの入力部である。実施例の超音波位置決定装置を第１図にブロック図で示し参照番号ＩＯを付して示す。改良型超音波位置決定装置１０の実質的な部品の多くは従来の超音波位置決定装置とあまり変らない。圧電放射トランスジューサ１４および２個の瞬接スイッチ（ｍｏｍｅｎｔａｒｙ　５Ｗ１ｔｃｈ）　ｌ　６を有する可動マーカーＩ２は位置決定装置１０のユーザーが被決定位置へ移動させる部分である。２個の瞬接スイッチ１６はユーザーインタラクションの付加手段を提供するコンピュータ入力装置でよく見かける従来の付属品を構成する。スイッチ１６は従来のスイッチ感知装置１８に接続され、それはスイッチ１６の一方もしくは両方を押下した時にコンピュータ／カルキュレグ２０へ信号を与える。スイッチ１６およびスイッチ感知装置１８は本発明独特のものではなく、本発明の方法と直接的関係はない。さらに、包含すべきスイッチ１６の量の選定は幾分任意であり、スイッチ１６の数が何個であっても全く無くても本発明の方法を実施することずできる。放射トランスジューサ１４はパルスセンダー２４にトリガーされると超音波バースト２２を放射する（第２図）。パルスセンダー自体はクロッキング装置２６によりトリガーされ、それは従来の手段を使用してパルスセンダー２４へ信号を送り放射トランスジューサ１４に所望特性のウェーブバースト２２を放射させる（第２図）。放射トランスジューサ１４、ウェーブバースト２２その他の関連特性の検討を始めるに際し、放射トランスジューサ１４は圧電型を選定しそれはこのような装置は瞬時に最大イ「号振輻となるのを防止する固在のＱ値を存するためである。したがって、圧電トランスジューサ１４に信号か与えられると、第２図のウェーブバースト２２に示すように、信号振幅は数サイクルにわたって自然に増大する。振幅が漸増すると各ウェーブバースト２２の波面に衝撃波か形成されてウェーブバースト２２の繰返し周波数の可聴信号成分を生成することが防止されるため、この特性は応用にとって望ましいものである。さらに、衝撃波を基準点として使用しなければならない方法とは異なり、本発明の方法では圧電装置から得られる信号振幅の自然漸増を使用して、後記するように、ウェーブバースト２２内の基準点がより精密に識別される。次に、再び第２図に関して、ウェーブバースト２２は短い一連の個別サイクル２８であることが判る。実施例では、ウェーブバースト２２内のサイクル２８の繰返し周波数は２２．５　ＫＨ２である。人間の正常な可聴範囲のすぐ外側であるため、パルスセンダー２４はこの周波数で送信を行うようにされる。明らかに、周波数が低いほど個別サイクル２８の選定分析は容易になるが、周波数が低いと望ましくない可聴音が生じる。装置内で９０ＫＨｚのクロック周波数を得ることができそれを容易に９０／４＝２２．５にＨｚへ低減できるため、実施例ｉｏでは２２゜５　ＫＨｚの周波数が選択される。他の超音波もしくは音波周波数を使用して本発明を実施することもできる。次に、中間に信号の無い一連のウェーブバースト２２を有するウェーブバーストシリーズ２９を表わす第３図を参照して、各バースト２２は超音波サイクル２８が発生されないデッドエア期間（ｄｅａｄ　ａｉｒ　ｐｅｒｉｏｄ）３０により分離されていることが判る。実施例では、ウェーブバースト２２は１００Ｈｚの繰返しレートで発生される。このレートはいくつかの事柄を配慮して選定される。繰返しの間でマーカーの微妙な移動が見失われてしまうような遅い繰返しレートであってはならない。しかしながら、次のバースト２２が発生する前に前のバースト２２のエコーや反射が消散するようにウェーブバースト２２を時間的に光分離したレートを選定しないと、干渉や偽読取りが生じる。前記した考慮にしたがって、各ウェーブバースト２２の持続時間は長すぎてはならないことが判る。これは圧電放射トランスジューサ１４（第１図）のＱ値はウェーブバースト２２の大きさが数サイクル２８にわたって漸増するような充分大きな値とすることが望ましいが、ウェーブバースト２２が漸増もしくは漸減するのに２〜３サイクル２８では済まないような大きい値であってはならないことを意味する。したがって、実施例１０では多くの市販されているトランスジューサよりも周波数帯域が広くＱ値の小さいトランスジューサを選択して使用した。放射トランスジューサ】４は１８ＫＨｚ〜２４　ＫＨｚの範囲で作動するように設計される。使用する特定トランスジューサはジョーシア化Ｓｍｙｒｎａ、２２００　Ｌａｋｅ　ＰａｒｋＤｒｉｖｅの行田製作所製部品番号ＭＡ２３Ｌ’３である。後記するように、本発明を実施するのにパルス２２内の少くともいくつかの連続サイクル２８ｒＵ１にある程度の大きさの違いがあることが望ましいため、この種のデバイスは特に応用に適している。もちろん、トランスジューサ１４がその最大出力まで漸増するのに要する時間が長いほど、連続サイクル２８間で大きさの違いを認識できる可能性は少くなる。したかって、この部品選定はトランスジューサ１４が刺激されるとすぐにピーク出力値に到達してはならないという必要性と、ピーク出力値に到達するのに時間がかかりすぎてはならないという必要性との折衷案を表わしている。再び第１図に関して、第１の受信トランスジューサ３２、第２の受信トランスジューサ３４、第３の受信トランスジューサ３６および第４の受信トランスジューサ３８を有する静止基準フレーム３１が設けられる。実施例１０では、受信トランスジューサ３２．３４．３６．３８はＱ値が低くしたがって関連する周波数範囲内の任意の受信信号に比較的線形に応答するエレクトレットマイクロフォン素子である。また、実施例ＩＯでは、本発明にとって重要なことではないが、静止受信フレームは（図示せぬ）机もしくは他の作業面上に配置される。第１、第２および第４の受信トランスジューサ３２．３８．３４は第１の直線４０上に配置されかつ受ｆＪフレーム２７上で互いに９．００インチ（２２，８６ｃｍ）離隔されており、第３のトランスジューサ３６は第１の直線４０に直角な第２の受信トランスジューサ３４を通る第２の直線４２上に配置される。第３の受信トランスジューサ３６は第２の受信トランスジューサ３４から６．００インチ（１５，２４ｃｍ）の所に配置される。同業者ならばこれらの幾何学的配置や寸法は変更できることがお判りと思われるが、後記するようにマーカー１２の（未知の）位置決定に必要な三角関数計算にこれらの公知の関係を含まれるため、これらを知る必要がある。トランスジューサ１４から放射される各ウェーブバースト２２は空中を伝播して各受信トランスジューサ３２．３４．３６．３８により受信される。超音波信号の空中伝播遅延により、ウェーブバースト２２が各受信トランスジューサ３２．３４．３６．３８に受信される時間は各受信トランスジューサ３２．３４．３６．３８からのマーカー１２の距離の逆関数として変化する。各受信トランスジューサ３２．３４．３６．３８に受信された信号は受信トランスジューサ３２．３４．３６３８からの出力を処理する第１のアナログ信号処理部４６、第２のアナログ信号受信処理部４８、第３のアナログ信号処理部５０および第４のアナログ信号処理部５２を有するアナログ信号処理装置４４へ送られる。アナログ信号処理装置４４は超音波バースト２２内の第２のサイクル５４を識別しく第２図）、次に第２のパルス５４のすぐ後のゼロクロス点５６を識別する。位置標定装ａｔｌＯの動作中に、前記したように、クロック装置２６からの信号が１／１００柱間隔でパルスセンダー２４およびパルス検出器５８へ送られる。この信号によりパルスセンダーがトリガーされ可動マーカーＩ２内の放射トランスジューサＩ４を励起して超音波バースト２２を放射し、さらにパルス検出器５８がトリガーされて距離タイマー装置６８内に配置された第１の距離タイマークロック６０、第２の距離タイマークロック６２、第３の距離タイマークロック６４および第４の距離タイマークロック６６が同時に始動する。各アナログ信号処理部４６．４８．５０．５２において第２のサイクル５４のすぐ後のゼロクロス点５６が見つかると、パルス検出器５８に信号が送られて対応する距離タイマークロック６０．６２．６４もしくは６６か〉　停止する。したがって、コンピュータ／カルキュシタ２０は各距離タイマークロック６０．６２．６４．６６が記録した時間を使用して各受信トランスジューサ３２．３４．３６．３８の可動マーカー１２からの距離を計算する。次に、従来技術の超音波位置標定法で使用される方法に従って通常の三角関数計算を使用して受信トランスジューサ３２．３４．３６．３８に対する可動マーカー１２の位置が計算される。実施例ＩＯでは、コンピュータ／カルキュレグ２０自体か本発明の装置を使用して位置データを入力したいコンピュータである。これは従来技術の方法およびハードウェア構成に従っている。また、同業者ならば（図示せぬ）独立コンピュータ／カルキュシタがここに記載した機能を実施するようにして（図示せぬ）主コンピユータは他のタスクを実施するようにできることがお判りと思う。実施例１０では、距離タイマー６０．８２．６４．６６は６　ＭＨｚの周波数で作動する。　同業者ならば、可動マーカーＩ２からのウェーブバースト２２放射は距離タイマークロック６０．６２．６４．６６を始動させるクロック装置２６から生じる信号と正確に時間が対応しないことがあることがお判りと思う。さらに、クロック６０．６２．６４．６６が記録する時間の一部はウェーブバースト２２放射の開始とウェーブバースト２２の第２のサイクル５４に続くゼロクロス点５６の放射との間の時間に寄与する。しかしながら、これらの要因は（全ての実用目的に対して）時間的に一定であるため、計算時に配慮するのは容易である。オペレータがコンピュータ画面上でカーソルの移動を制御できるようにすることが唯一の目的であるマウス型応用のように、マーカーの相対移動だけが必要とされる応用ては、音響の現存速度の変動の補償計算の修正は必要ではない。しかしなから、本発明は高精度を要する応用で必要とされるウェーブバースト２２の周囲空中伝播速度の変動を正確に計算する手段も提供する。前記したように、実施例１０ては、第１、第２および第４の受信トランスジューサ３２．３８．３４は第１の直線４０上にあり、受信フレーム３Ｉ上で互いに９．００インチ（２２，８６ｃｍ）離隔されている。容易にお判りと思うが、直線３４に沿った既知の距離と放射トランスジューサ１４および第１、第２、第４受信トランスジユーサ３２．３８．３４間の伝播時間を使用して音響の現存速度を計算するのは簡単なことである。この距離計算の調製により本発明を使用して得られる高精度は距離計算において音響の現存速度を不正確に推定しても維持される。次に、アナログ信号処理装置４４によりウェーブバースト２２の精密な基準点を決定する方法および装置の検討を始めるか、受信トランスジューサ３２．３４．３６．３８からの出力はそれを処理するための第１のアナログ信号処理部４６、第２のアナログ信号処理部４８、第３のアナログ信号処理部５０および第４のアナログ信号処理部５２を有するアナログ信号処理装置４４へ送られる。アナログ信号処理部４６の回路図を第４図に示す。アナログ信号処理部４６．４８．５０．５２は全て同じである。したがって、第４図は任意のアナログ信号処理部４６．４８．５０．５２の設計および機能を表わしている。信号は信号入力ツードア０において第１の受信トランスジューサ３２からアナログ信号処理部４６へ入力される（第１図）。第１のトランスジューサ３２はマイクロフォン電力人力ツードア２においてマイクロフォン絶縁抵抗７４を介して給電される（第１図）。給電の過渡もしくは交流成分をバイパスするために電力絶縁コンデンサ７Ｂが設けられる。次に信号は、第４図に示すように接続された、第１のローパスフィルタ抵抗８０と第１のローパスフィルタコンデンサ８２を有する第１のローパスフィルタ７８および第１のバイパスフィルタ抵抗８６と第１のバイパスフィルタコンデンサ８８を存する第１のバイパスフィルタ８４により濾波される。次に信号は第１のＪＦＥＴ演算増幅器（オペアンプ）９２、第１の増幅器入力抵抗９４、第１の増幅器バイアス抵抗９６、第１の増幅器帰還抵抗９８および第１の増幅器高周波制限帰還コンデンサ１００を有する第１の定利得増幅器９０へ送られる。第４図に示すように、第１の定利得増幅器９０の部品の接続および選定は全て通常の演算増幅器バイアス手順に従っている。次に、第１の定利得増幅器９０からの信号は第２のローパスフィルタ抵抗１０４および第２のローパスフィルタコンデンサ１０６を有する第２のローパスフィルタ＋０２によりさらに濾波される。次に、信号は入力結合コンデンサ１１０．ＡＧＣローパスフィルタ１１２、電圧制御抵抗（ＶＣＲ）Ｉ　Ｉ　４および第２の増幅器１１６を存する自動利得制御装置（ＡＧＣ）１０８により処理される。ＡＧＣローパスフィルタはＡＧＣローパスフィルタ抵抗１１８およびＡＧＣローパスフィルタコンデンサ１２０を有している。第２の増幅器１１６は第２のＪＦＥＴオペアンプ１２２、第２の増幅器バイアス抵抗１２４、第２の増幅器帰還抵抗１２６および第２の増幅器高周波制限帰還コンデンサ１２８を存している。第４図からお判りのように、第１の定利得増幅器９０は接地基準１３０にバイアスされるが、第２の増幅器はＡＧＣバイアスオフセット電圧電圧フカソード１３２バイアスされる。同業者ならば、ＡＧＣオフセット電圧入力ノード１３２に与えられる直流電圧はＶＣＲソースノード１３４にも現れることがお判りと思う。回路のこの点では直流レベルがシフトするために、入力結合コンデンサ１１０を設けるのはこのためである。後記する理由により、ＶＣＲゲートノード１３６の直流電圧はおよそ＋３ＶＤＣである。したがって、電圧制御抵抗１４の特性曲線上の動作範囲はＡＧＣバイアスオフセット！圧入圧入−ノード１３２圧（後記する事柄を考慮して固定されるＶＣＲゲートノード１３６の電圧）により設定される。ここで与えられる電圧により実施例１０で使用するＶＣＲＪＮ型電圧制型紙圧制御抵抗１４作範囲か提供されることが判った。ＡＧＣローパスフィルタ１１２を設けるとＶＣＲゲートノード１３６の任意の浮遊高周波ノイズが排出され電圧制御抵抗１１４の動作により増幅されることがないため、ＡＧＣ装置１０８の機能が向上する。ＡＧＣ装置１０８は第１の受信トランスジューサ３２か受信する信号の振幅に対してより強力な信号の振幅を低減するように機能する（第１図）。第１の受信トランスジューサ３２の超音波バースト２２の振幅（第２図）は放射トランスジューサ１４がらの受信トランスジューサ３２の距離の２乗で低下するため（第１図）、この機能は望ましい。したがって、可動マーカーＩ２が第１の受信トランスジューサ３２に近ずくと受信トランスジューサ３２の受信信号は非常に大きくなり、ＡＧＣ装置！０８かなければ第１のアナログ信号処理部４６の回路はオーバドライブされる。しかしながら、ＡＧＣ装置１０８は決して全信号の大きさを完全に等化するわけではな（、本発明の方法は従来技術でこの問題に対処する場合のようにこのような大きさ圧縮の完全性に依存するものではない。ＡＧＣ装置１０８により圧縮された後で、信号はさらに第２のバイパスフィルタ１３８、第３のバイパスフィルタ１４０および第３の増幅器１４２により処理される。第４図に示すように、第２のバイパスフィルタ１３８は第２のバイパスフィルタ抵抗１４４および第２のバイパスフィルタコンデンサ１４６を存し、第３のバイパスフィルタ１４０は第３のバイパスフィルタ抵抗１４８および第３のバイパスフィルタコンデンサ１５０を有している。第３の増幅器１４２は第３のＪＦＥＴオペアンプＩ５２、第３の増幅器バイアス抵抗１５４、第３の増幅器入力抵抗１５５、第３の増幅器帰還抵抗１５６および第３の増幅器高周波＃限帰還コンデンサ１５８を存している。第３の増幅器１４２はピークオフセット電圧バイアスノード１６０に印加される電圧により直流バイアスされ、実施例ＩＯにおいてこの電圧は＋３ＶＤＣである。前記したように、第１の分岐ノード１６２に現れる信号は濾波され信号の利得制御部が信号入力ツードア０に現れる。第１のアナログ信号処理部４６内のこの信号処理部を達成するさまざまな方法が従来技術で知られている。本発明では相対信号レベルおよび第１、第２、第３ＪＦＥＴオペアンプ９２．１２２．１５２から得られる利得に基いて３つの増幅段を使用することが選定された。実施例ＩＯでは、第１１第２およびＪＦＥＴオペアンプ９２．１２２．１５２はカッド積分回路パッケージＴＬ０７４内に含まれ、それは人力インピーダンスが高くノイズ特性が低いために選択された。ここに記載するように、ローパスフィルタ７８．１０２、およびバイパスフィルタ８８．１３８．１４０は簡単なＲ／Ｃ型フィルタである。もちろん、より精巧なアクティブフィルタを使用してより完全に信号を濾波することもできるが、それによって超音波バースト２２信号のランプアップレートを変えるようなＱ値（Ｑ　ｆａｃｔｏｒ）となり（第２図）発明の原理に対して望ましくないことがお判りと思う。また、ローパスフィルタ７８、】０２およびバイパスフィルタ８８．１３８．１４０は第４図に示すように分散するのではなく一緒にまとめることもできる。実施例１Ｏの構成の利点はフィルタ内で信号損失をさまざまな増幅段で段階的に補償できることである。第１の分岐ノード１６２からアナログサンプルおよび記憶装置（サンプルホールド）１６４へ信号か送られる。次に、サンプルホールド１６４の詳細回路図を示す第５図からサンプルホールド人力ノード１６６へ信号が送られそこから限流抵抗１７０を介してピーク検出回路１６８へ送られる。ピーク検出回路１６８は第５図に示すように構成されたピーク検出ダイオード１７２およびピーク記憶コンデンサ１７４を育している。実施例１Ｏでは、ピーク記憶コンデンサ１７４はピーク検出バイアスノード１７６に印加される＋９ＶＤＣでバイアスされる。同業者ならば、ピーク検出出力ノード１７８が瞬時直流電圧値をすぐ前に処理された超音波バースト２２内の最負電圧（ｍｏｓｔ　ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｖｏｌｔａｇｅ）に等しくなるように維持し、この電圧はそのウェーブバースト２２内の任意個別サイクル２８の最負偏位（ｍｏｓｔ　ｎｅｇａｔｉｖｅｅｘｃｕｒｓｉｏｎ）とピークオフセット電圧バイアスノード１６０に印加される＋３ＶＤＶの和であることがお判りと思う。ピーク検出出力ノード１７８に現れることがある信号を表わすピーク出力信号１８０を超音波バースト２２の個別サイクル２８に重畳して第６図に示す。もちろん、第６図は（他の図と同様に）自由縮尺であるが、ゼロ電圧基準＋８２および＋３ＶＤＣバイアス基準１８４は電圧加算を示すために図示されている。再び第５図を参照として、ピーク検出出力ノード１７８のピーク出力信号１８０（第６図）は第１の高インピーダンス単位利得バッファ増幅器（第１バツフア増幅器）Ｉ８６、ダンプ抵抗１８８、サンプルスイッチ１９０、および第２のバッファ増幅器１９２を介してサンプルホールド出力ノード１９４に接続されている。第５図に示すように、第１のセレクトスイッチ１９６がホールドコンデンサ１９８への信号経路を制御する。他のタイミングパルスが同時に第１のセレクトスイッチタイミングノード２０２に印加されている時にサンプルパルスノード２００にタイミングパルスが印加されると、ホールドコンデンサ１９８をピーク記憶コンデンサ１７４のレベルまで充電することができる。ダンプスイッチ２０４はダンプタイミングノード２０８にタイミング信号が印加されている時にピーク記憶コンデンサ１７４の電荷をダンプレベルノード２０６を介してダンプする経路を提供する。実施例１０の正規動作中におけるサンプルホールド１６４内のイベントのタイミングは次のようである。各超音波バースト２２（第２図）か第１のアナログ信号処理部４６で処理されると、（サンプルパルスノード２００および第１のセレクトスイッチタイミングノード２０２の両方へタイミングパルスを印加することにより）出力結合スイッチ１９０および第１のセレクトスイッチ１９６が閉じ、ホールドコンデンサ１９８をピーク記憶コンデンサ１７４のレベルまで充電することができる。すなわち、ホールドコンデンサ１９８は処理したばかりの超音波バースト２２の最高ピーク値の充電レベルとなる。次に、出力結合スイッチ１９０が開きダンブスイ・ソチ２０４が閉じて、ピーク記憶コンデンサ１７４の電荷をダンプレベルノード２０６ヘダンブすることができホールトコンデンサ１９８の電荷は保持される。次に、ダンプスイッチ２０４が再び開きその後で次の超音波ノ（−スト２２が受信される。このシーケンスは超音波）く−スト２２が処理されるたびに繰り返される。同業者ならば、任意の超音波バースト２２が処理されている期間中に、ピーク記憶コンデンサ１７４はそのウェーブノく−スト２２内の最高ピークの検出および保持に使用され、サンプルホールド出力ノードのレベルは（前記したように、任意の直流ピークオフセット電圧を含む）最後に処理されたウェーブバースト２２の最高ピークとなることがお判りと思う。もちろん、サンプルパルスノード２００、第１のセレクトスイッチタイミングノード２０２およびダンプタイミングノード２０８へのタイミング信号はコンピュータ／カルキュシタ２０から供給される（第１図）。このようなタイミング信号の供給は完全に従来技術のタイミング信号供給方法および装置に従って行われる。また、サンプルホールド装置１６４は本発明を実施するのに必要ではないこともお判り願いたい。事実、ウェーブバースト２２間のピーク値を保持するのに充分なほど長いが充分降下して連続するウェーブバースト２２の大きさが減少する状況にも充分対処するほど短い時定数を存する簡単なＲ／Ｃサンプルホールド（図示せず）を使用して本発明を実施することができた。しかしながら、前記したように、実施例１０に使用されるサンプルホールド装置１６４のようなより精巧なサンプルホールドを必要とする応用もある。同業者ならば、ここに記載するサンプルホールド装置１６４に対して、後記するようにすぐ前のウェーブバースト２２との比較に依存して測定が行われるため、一連のウェーブバースト２２内の最初のウェーブバースト２２は測定の目的に対して作用ではないことがお判りと思う。ホールドコンデンサ１９８の電荷が連続するウェーブバースト２２間で変動する量を制限してこの値の過度の変動を防止するためにダンプ抵抗１８８が設けられている。本技術に詳しい人であれば、任意の従来技術超音波位置標定装置と同様に、以上表示により偽データ出力が生じるのを防止するための制御ソフトウェアを必要とすることがお判りと思う。例えば、可動マーカー１２が極端に急速に移動する場合、ホールドコンデンサ１９８の電荷は超音波バースト２２の瞬時値を示さないことがある。簡単に言えば、制御ソフトウェアは連続するサイクル間で出力データの変化範囲を限定するものでなければならない。計算によりこの範囲を超えるデータが表示されると思われる場合には、許容変化範囲内の連続する結果によりシステムが再び安定化したことが示されるまでコンピュータ／カルキュシタ２０（第１図）は出力データを更新してはならない。再び第４図を参照して、第１の分岐ノード１６２に現れる信号は第４のバイパスフィルタ２１２を介して利得設定増幅器２１０へも送られることが判る。第４のノ１イバスフィルタ２１２は第４のバイパスフィルタ抵抗２１４および第４のバイパスフィルタコンデンサ２１６を有している。利得設定増幅器２１０は利得設定ＪＦＥＴオペアンプ２１８、利得設定増幅器入力抵抗２２０、利得設定増幅器バイアス抵抗２２１、利得設定増幅器帰還抵抗２２２および利得設定増幅器高周波制限帰還コンデンサ２２４を存している。利得設定増幅器２１０は半波整流ダイオード２２８、半波蓄積コンデンサ２３０、ブリード抵抗（ｂｌｅｅｄｒｅｓｉｓｔｏｒ）　２３０および第３の高インピーダンス単位利得バッファ増幅器２３２を有する半波抽出回路２２６に信号を与える。同業者ならば、半波処理回路２２６は超音波バースト２２信号を整形して第７図に示すような半波処理された信号２３４を出力することかお判りと思う。半波処理された信号２３４は元の超音波バースト２２信号に重畳して第７図に示されている。半波処理された信号は次に差ＪＦＥＴオペアンプ２３８、差増幅器バイアス抵抗２４０、差動増幅器第１人力抵抗２４２、差増幅器第２人力抵抗２４４および差動増幅器帰還抵抗２４６を有する差動増幅器２３Ｇへ送られる。第４図に示すように、差動ＪＦＥＴオペアンプ２３８には第１のバイポーラ電力入力ノード２４８および第２のバイポーラ電力人力ノード２５０に与えられるバイポーラ電力を供給しなければならない。バイポーラ電力人力ノード２４８．２５０ｈに入力する電力をクリーンにするために第１のバイポーラ電力バイパスコンデンサ２５２および第２のバイポーラ電力バイパスコンデンサ２５４か設けられている。半波抽出回路２２６と差動増幅器２３６の組合せ効果を要約すると、各個別サイクル２８の正部分からの電力（第２図）は保存されて次の各個別サイクル２８の負部分と結合される。本発明は半波抽出回路２２Ｇおよび差動増幅器２３６なしで実施することもできるか、これらの回路を設けると発明の信頼度か著しく向上することが判った。これは、後記するように、第１のアナログ信号処理部４６の一つの目的が第２のサイクル２５８（第８図）を識別することであるためである。明らかに、半波抽出回路２２６と差増幅器２３６の組合せの中で行われる信号処理により個別サイクル２８（第２図）間の任意の差か増大して、第８図に示すように、第２のサイクル２５８と第１のサイクル２６０もしくは第３のサイクル２６２間でピーク値にかなりの差が生じる。再び第４図を参照して、サイクル２検出器２６４は第２のサイクル２５８を識別する手段を提供する（第８図）。サイクル２検出器はサイクル２コンパレタ２６０、サイクル２第１入力抵抗器２６２、サイクル２第２人力抵抗器２６４およびサイクル２帰還抵抗器２６８を存している。第４図の回路図に示すように、サイクル２コンバレタの正入力に現れる電圧レベルはサンプルホールド出力ノード１９４から得られ、前記したようにこのレベルはすぐ前の超音波バーストから得られる最高ピークレベル（第２図）とピークオフセット電圧バイアスノード１６０に導入される＋３ＶＤＣとの和である。サイクル２コンパレタの負入力２７８に現れる信号は加算された半波信号２５６である（第８図）。第２のサイクルの選定はパルス検出オフセット入力ノード２８２に電圧を与えそれによりサイクル】ピークレベル２８６とサイクル２ピークレベル２８８の中間であるサイクル２コンバレタトリガーレベル２８４でサイクル２コンバレタ２６６をトリガーさせて行われる。すなわち、サイクル２コンパレタトリガレベル２８４はすぐ前のウェーブバースト２２からのピーク出力信号１８０である（第６図）。もちろん、サイクル２コンバレタトリガーレベル２８４はサイクル１ピークレベル２８Ｇとサイクル２ピークレベル２８８１１１の任意の値に設定することができるが、ここに記載するように設定すればエラー許容範囲か最大となる。実施例ＩＯにおいて部品の値および機能をここに記載するようなものとすれば、パルス検出オフセット人力ノードに印加すべき適切な電圧は＋３ＶＤＣとなることが判った。前記したように、第２のサイクル２５８（第８図）に遭遇すると第２サイクル検出出力ノード２９０に出力が与えられる。本発明により実施例１０の製造に使用された部品の特性はアナログ信号処理袋ｒＩｔ（第１図）を製造するのに個別の校正や調整を必要としない点て充分一貫性があり、こここに記載したように部品の値や電圧レベルを設定すればこのような校正や調整を行わずに本発明を実現できることが判った。ここに記載する本発明の方法の動作原理に従って、超音波バースト２２の個別サイクル２８（第２のサイクル２５８（第８図））か検出され、次にその個別サイクル２８上の正確な点を識別しなければならない。実施例１０では、第２のサイクル２５８の検出にすぐ続くゼロクロス点５６（第２図）がその基準点として使用される。再び第４図を参照して、このためにゼロクロス検出器２９４が設けられる。ゼロクロス検出器２９４はゼロクロスバイパス入力コンデンサ２９６、ゼロクロスバイパス入力抵抗２９８、ゼロクロス入力抵抗３００、ゼロクロスコンバレタ３０２、およびゼロクロスコンパシタ帰還／ヒステリシス抵抗３０４を存している。第４図の回路図に示すように、ゼロクロスバイパス入力コンデンサ２９６はゼロクロスコンバレタの正入力３０６に到達する信号から任意の直流成分を除去する。さらに、ゼロクロスコンバレタの負入力３０８は接地される１３０゜したがって、個別サイクル２８（第２図）が、ゼロクロス点５６（第２図）のように、接地レベルを負から正へ交差する時にゼロクロス検出出力ノード３１０に信号が与えられる。もちろん、第２サイクル検出出力ノード２９０およびゼロクロス検出出力ノード３１０に現れる信号は従来の手段により調整されてパルス検出器のＴＴＬレベル入力か与えられる（第１図）。前記したように、第２サイクル検出出力ノード２９０からの信号にゼロクロス検出出力ノード３１０からの信号が続く場合には、パルス検出器５８により距離タイマー装置６８内の適切な距離タイマークロック６０．６２．６４もしくは６６が停止される。圧電放出トランスジューサ１４から超音波バースト２２が放射されると距離タイマークロック６０．６２．６４．６６は同時に起動されるため、各距離タイマークロック６０．６２．６４．６６の停止時間は各受信トラシスノユーサ３２．３４．３６．３８の可動マーカ１２からの距離の信頼できる表示となる。次に、このマークから固定基準点までの距離に基いてマーカの位置を決定する従来の方法に従ってコンピュータ／カルキュレータにより可動マーカ１２の位置を決定する計算が行われる。また、前記したように、実施例ＩＯにより３次元位置を決定し現存音響速度の変動を修正するのに充分な基準点か提供される。ここに記載されているように、（アナログ信号処理部４８．５０．５２と同じ）第１のアナログ信号処理部４６の動作は回路内のある信号レベルの設定に依存する。同業者ならば関連理論の検討と共に前記信号レベルの説明を読めば所望の結果を得られるものと思われるが、ユニークなハードウェアを利用して実施例ＩＯを実現できるようにするために、第１のアナログ信号処理部の部品の値および種別を記載したＡ表を以下に示す。Ａ表７４　マイクロフォン電力絶縁抵抗　■００Ω７６　電力絶縁キャパシタ　１μ Ｆ８０　第１のローパスフィルターに抗２．２　ＫΩ８２　ｆｆ１ｌのローパスフィルターキャパシタ０００ＰＦ８６　第１のバイパスフィルター抵抗　＋　０　ＫΩ８８　第１のバイパスフィルターキャパシタ０００ＰＦ９２　第１のＪＦＥＴ　ＴＬＯ７４９４第１の増幅器入力抵抗　１０にΩ ９６　第１の増幅器バイアス抵抗　１０にΩ９８　第１の増幅器帰還抵抗　２２０にΩ１００　第１の増幅器高周波制限キャパシタ　３３ＰＦ１０４　第２のローパスフィルター抵抗　ＩＫΩ１０６　１２のローパスフィルターキャパシタ！０００ＰＦ１１０　ＡＧＣ入力結合キャパシタ　０．１μＦ１１４　電圧制御抵抗　ＶＣＲ４Ｎ＋１８　ＡＧＣローパスフィルター抵抗　１００にΩ１２０　ＡＧＣローパスフィルターキャパシタ０００ＰＦ１２２　第２の増幅器ＪＦＥＴ　ＴＬＯ７４１２４第２の増幅器バイアス抵抗　１０にΩ１２６　第２の増幅器帰還抵抗　４７にΩ

【２８　第２の増幅器高周波制限帰還キャパシタ５０ＰＦ１４４　第２のバイパスフィルター抵抗　ＪＯＫΩ１４６　第２のバイパスフィルターキャパシタ’　１００ＯＰＦ１４８　第３のバイパスフィルター抵抗　１０にΩ１５０　１３のバイパスフィルターキャパシタ０００ＰＦ１５２　第３の増幅器ＪＦＥＴ　ＴＬＯ７４１５４第３の増幅器バイアス抵抗　１０　ＫΩ１５５　第３の増幅器入力抵抗　２６．７　ＫΩ１５６　第３の増幅器帰還抵抗　１ＭΩ１５８　第３の増幅器高周波制限帰還キャパシタＰＦ１７０　限流抵抗　ＩＫΩ １７２　ピーク検出器ダイオード　ｌＮ３５９５１７４　ビーク記憶キャパシタ　０．０１μＦ１８６　第１の単位利得バッファ増幅器　ＴＬＯ７４１８８ダンプ抵抗　ＩＫΩ １９０　出力結合スイッチ　７４ＨＣ４０６６１９２第２の単位利得バッファ増幅器　ＴＬＯ７４１９６第１のセレクトスイッチ　７４ＨＣ４０６６１９８ホールドキャパシタ　Ｏ，］μＦ２０４　ダンプスイッチ　７４ＨＣ４０６６２１４第４のバイパスフィルター抵抗　１０にΩ２１６　１４のバイパスフィルターキャパシタ０００ＰＦ２１８　利得設定増幅器ＪＦＥＴ　ＴＬＯ７４２２０利得設定増幅器入力抵抗　６３．４にΩ２２１　利得設定増幅器バイアス抵抗　１０にΩ２２２　利得設定増幅器帰還抵抗　ｔ　ｏ　ｏ　ｉ＜Ω２２４　利得設定増幅器高周波制限キャパシタ８ＰＦ２２８　半波整流ダイオード　］Ｎ３５９５２３０　ブリード抵抗　１ＭΩ ２３２　第３の単位利得バッファ増幅器　ＴＬＯ７４２３８差動増幅器ＪＦＥＴ　ＴＬＱ７４２４０　差動増幅器バイアス抵抗　１０にΩ２４２　差動増幅器の第１入力抵抗　１０にΩ２４４　差動増幅器の第２人力抵抗　１０にΩ２４６　差動増幅器帰還抵抗　１０にΩ２５２　第１のバイポーラバイパスキャパシタ０、１μＦ２５４　第２のバイポーラバイパスキャパシタ０、１μＦ２６６　サイクル２コンバレタ　ＬＭ３３９２６８　サイクル２第１入力抵抗　＋０にΩ２７０　サイクル２第２人力抵抗　１０にΩ２７２　サイクル２帰還抵抗　１ＭΩ ２９６　ゼロクロスバイパス入力キャパシタ　０．１μＦ２９８　ゼロクロスバイパス入力抵抗　ＩＫΩ３００　ゼロクロス入力抵抗　１０にΩ３０２　ゼロクロスコンバレタ　ＬＭＯ３３９３０４ゼロクロスコンバレタ帰還抵抗　ＩＭΩ実施例ＩＯは超音波バースト２２上の特定点を識別する発明の方法を実施して本発明の距離計算方法を実現する手段を提供する４つのアナログ信号処理部４６．４８゜５０．５２を有するアナログ信号処理装置４４を存している。第９図に別の実施例を参照番号９１０で示す。別の実施例９１０でも実施例１０と同じ測距方法が使用される。しかしながら、別の実施例９１０では本発明の方法を適用して得られる高分解能を使用して６自由度に関する位置および姿勢データか提供される。別の実施例９１０における付加特徴は最初の実施例１０に関する前記検討では注目されなかった点について注意を要するものである。別の実施例９１０は最初の実施例ＩＯと同じ発明の方法を遂行し構造もそれに類似している。最初の実施例ＩＯと同様に、別の実施例９１０は可動マーカ９１２、コンピュータ／カルキュレータ９２０、クロックデバイス９２６および静止基準フレーム９３１を有している。別の実施例９１０は第１の受信トランスジューサ９３２、第２の受信トランスジューサ９３４および第３の受信トランスジューサ９３６が可動マーカ９１２内に配置されている点が最初の実施例ＩＯと異っている。第４の受信トランスジューサ９３８が静止基準フレーム９２９内に配置されている。前記別の実施例９１０はまたアナログ信号処理装置９４４を有し、その中には第１のアナログ信号処理部９４６、第２のアナログ信号処理部９４８、第３のアナログ信号処理部９５０および第４のアナログ信号処理部９５２がある。また、最初の実施例１０と同様に、別の実施例もパルス検出器９５８、第１の距離タイマークロック９６０、第２の距離タイマークロック９６２、第３の距離タイマークロック９６４、および第４の距離タイマークロック９６６を有している。距離タイマークロック９６０．９６２，９６４，９６６は距離タイマーユニット９６８の部品である。別の実施例９１０にはパルス分布ユニット９３１０が設けられそれは第１の放射トランスジューサ９３１２、第２の放射トランスジューサ９３１４および第３の放射トランスジューサ９３１６へ遂次信号を送る点を除けば最初の実施例ＩＯのパルスセンター２４と同じ機能である。別の実施例９１０では、第１、第２および第３の受信トランスジューサ９３２，９３４．９３６が第９図に示すように直角三角形のコーナーに配置されており、第１の受信トランスジューサ９３２は第２の受信トランスジューサ９３４から５．０８ｃｍ（２，００インチ）とされ、第３の受信トランスジューサ９３６は第２の受信トランスジューサ９３４から５．０８ｃｍ（２，００インチ）とされている。放射トランスジューサ９３１２．９３１４．９３１６も直角三角形を形成するように配置され、第１の放射トランスジューサ９３Ｉ２は第２の放射トランスジューサ９３１４から１５．２４ｃｍ（６，００インチ）とされ第３の放射トランスジューサ９３Ｉ６は第２の放射トランスジューサ９３１４から２２．８６ｃｍ　（９，００インチ）とされている。別の実施例９１０の動作に関して、第１１第２および第３の受信トランスジューサ９３２，９３４゜９３６の各々と放射トランスジューサ９３１０．９３１２．９３１６の各々間の距離測定が行われる。次に、３つの基準点からの距離が判っている場合に３次元位置を計算する最初の実施例１０で使用したのと同じ従来の計算技術を使用して、各放射トランスジューサ９３１２゜９３１４．９３１６に対する第１、第２および第３受信トランスジューサ９３２，９３４．９３６の各々の位置がめられる。もちろん、これにより可動マーカ９１２の相対位置に関する情報だけでなく可動マーカ９１２の姿勢、ロール、ピンチおよびロー、に関する情報も得られる。特に、第１、第２および第３の受信トランスジューサ９３２．９３４，９３６の各々と各放射トランスジューサ９３１２．９３］４，９３１６間の距離を測定するために、放射トランスジューサ９３１２．９３１４，９３１６は逐次超音波バースト２２を放射するようにされる（第２図）。最初に、第１の放射トランスジューサ９３１２がウェーブバースト２２を放射して第１の放射トランスジューサ９３Ｉ２と第１、第２および第３の受信トランスジューサ９３２，９３４，９３６の各々との間の距離か最初の実施例ＩＯに関して前記したのと同じ方法で決定される。同じ方法を使用して第２の放射トランスジューサ９３１４および第３の放射トランスジューサ９３１６と第１、第２および第３の受信トランスジューサ９３２．９３４，９３６の各々との間の距離がめられる。前記したように、第４の受信トランスジューサ９３８は第１の放射トランスジューサ９３Ｉ２の近くの静止基準フレーム９３１上に固定配置されている。第４の受信トランスジューサ９３８は発明者が別の実施例９１０において現存音速を調整するための手段を提供する。第４の受信トランスジューサ９３８および第３の放射トランスジューサ９３１６からの距離は一定で公知であるため、ウェーブバースト２２が第３の放射トランスジューサ９３１６と第４の受信トランスジューサ９３８間を移動するのに要する時間は現存の音速の尺度を提供する。別の実施例では、同じ方法および同じ回路を使用して第４の固定受信トランスジューサ９３８と、第１、第２、第３の各受信トランスジューサ９３２，９３４．９３６および各放射トランスジューサ９３１２．９３１４．９３１６間の距離をめるのに使用される、第３の放射トランスジューサ９３１６１１１１の距離をめるのに使用される。もちろん、可変距離の補償に関わる回路のこの部分は実際上この測定には必要ないので、処理のこの部分にはそれ程精巧ではない方法を使用することもできる。ここに特記する相違点を除けば、別の実施例９１０は同じ回路および機能を最初の実施例ＩＯとほとんど同様に使用する。別の実施例９１０で使用される付加タイミング信号供給手段および付加距離タイミングデータを記憶し算術的に処理して位置を計算する手段は全て同業者ならば陣存知である。しかしながら、同業者ならば最初の実施例１０について使用されるサンプルホールド１６４（第４図）を修正すれば別の実施例９１０の動作が可能となることがお判りと思う。ここに記載するように、アナログ信号処理装置９４４はすぐ前のウェーブバースト２２の大きさから引き出される信号レベルを使用し、この大きさは第１、第２、第３受信トランスジユーサ９３２．９３４，９３６と現在着目している放射トランスジューサ９３１２，９３１４．９３１６との対間の距離に依存する。したかって、アナログ信号処理装置９４４内の各放射トランスジューサ９３１２，９３１４，９３１６から放射されるウェーブバースト２２に関する情報を記憶する手段が設けられる。別の実施例９１０に使用される修正されたサンプルホールド装置９１６４の回路図を第１０図に示す。修正サンプルホールド装置９１６４の構成はサンプルホールド１６４と同様である。ピーク検出器回路９１６８、第１の高インピーダンス単位利得バッファ増幅器９１８Ｇ、出力結合スイッチ９１９０、第２の高インピーダンス単位利得バッファ増幅器９１９２およびダンプスイッチ９２０４はサンプルホールド】６４（第４図）内の対応部品１６８，１８６，１９０゜１９２．２０４と同様に機能する。しかしながら、第１Ｏ図に示すように、修正サンプルホールド９１６４は第１のホールドキャパシタ９３１８、第２のホールドキャパシタ９３２０、第３のホールドキャパシタ９３２２、第１のセレクトスイッチ９３２４、第２のセレクトスイッチ９３２６および第３のセレクトスイッチ９３２８を存している。出力結合スイッチおよび第１のセレクトスイッチ９３２４に同時にタイミング信号が加わると、第１のホールドキャパシタ９３１８は第１の放射トランスジューサ９１３２からウェーブバースト２２を受信した直後に生じるようなタイミングとされている（第２図）ピーク検出器回路９１６８か検出したばかりのレベルへ放電することができる。同様に、第２の放射トランスジューサ９３１４および第３の放射トランスジューサ９３１６からのウェーブバースト２２に対応する信号レベルが第２のホールドキャパシタ９３２０および第３のホールドキャパシタ９３２２に記憶される。各ウェーブバースト２２の処理完了後、ピーク検出器回路９１６８内に残留する電荷はダンプスイッチ９２０４を介してダンプされ、最初の実施例について前記したように、各ウェーブバースト２２の処理中に出力結合スイッチが閉じ適切なセレクトスイッチ９３２４．９３２６もしくは９３２８か開いて第２の高インピーダンスバッファ増幅器９１９２を介して結合される電荷レベルが、問題とする特定サンプルホールド９１６４が接続されている受信トランスジューサ９３２，９３４もしくは９３６から見た場合の、対応する放射トランスジューサ９３］２，９３＋４もしくは９３１６からのすぐ前のウェーブバースト２２の大きさから得られる結果を表わすようにされる。もちろん、別の実施例９１０には最初の実施例ＩＯで使用されているような第１図にスイッチ１６として示すような（図示せぬ）スイッチを設けることかできる。前記したように、本発明による超音波位置決定装置ＩＯおよび９１０は多くの点で従来の位置決定装置に非常に似ている。実質的な相違点は超音波バーストの特定サイクルを識別してそのサイクル上の特定点を識別する手段が含まれていることである。材料の著しい変化は考えておらずいかなる特殊構造も必要としない。その値や範囲を変えることなく本発明をさまざまに修正することができる。例えば、ここに記載する実施例では発明の方法を使用して３および６自由度の位置決定が行オ）れるが、本発明により分解能が向上する利点は２次元分析しか必要としない装置に完全に利用することができる。電線により装置の残りの部品と接続されている可動マーカを使用するものとして本発明を説明してきたが、赤外信号伝送等の従来の任意のワイヤレス操作手段を使用してマーカを“ワイヤレス”装置内に入れることができる。同様に、可動マーカと固定基準位置間の超音波の進行方向は距離測定値に影響を及ぼすことはない。したがって、僅かな修正により、このようなウェーブの進行方向を逆にするように実施例を変更することができる。前記したことは本発明のいくつかの実施例にすぎない。同業者ならば発明の精神および範囲内で他にもさまざまな修正および変更が可能なことがお判りと思う。したがって、前記開示は制約的な意味合いを存するものではなく特許請求の範囲には本発明の全範囲が含まれるものとする。

【【、３自由度３次元入力装置次に第１１Ａ図を参照して、本発明の入力システムｌ】００は側面装置１０１Ｏ１静止基準フレーム１０２０、ポインターすなわちマウス装置１１０３０、および電源１０４０を具備している。制御装置１０１０は静止フレーム１０２０およびポインターすなわちマウス１０３０の両方とホストコンピュータ１２００間のインターフェイスを提供する。特に、静止フレーム１０２０は線１０２５を介して制御装置１０１０に接続され、ポインター１０３０は線１０３５を介して制御装置１０１０に接続され、制御装置１０１５は線１０１５を介してホストコンピュータ１２００に接続されている。コンピュータ１２００はＣＲＴディスプレイもしくは他の出力装置とすることができるディスプレイ１２５０を介してユーザにカーソル位置等の情報を提供する。実施例では、コンピュータ１２００はＩＢＭもしくはＩＢＭコンパチブルパーソナルコンピュータであるにューヨーク州、アーモンクの１８Ｍ社から入手できる）。第１１Ｂ図に本発明の第１の別の実施例を示す。システム１１５０では、システム１１００の制御装置１０１Ｏはｔ制御インターフェイス１０１１に置換されている。特に、バスカード形式とすることかできる制御インターフェイス＋０１１は、それぞれ、線１０２５およびｌ０３５を介して基準部材１０２０およびポインター１０３０をホストコンピュータ１２００に接続する。（例えば、マイクロチャネル、産業標準アーキテクチュア（ＩｓＡ）、もしくは拡張産業標準アーキテクチュア（ＥＩＳＡ）もしくは類似のアーキテクチュア等の）システムバスにより制御インターフェイス１０１１をホストコンピュータ１２００に直接接続することができる。第１１Ｃ図に、本発明の第３の別の実施例を示す。システム１１５０はシステム１１５０の前記した部品を含んでいる。さらに、システム１１５０は任意数とすることができる複数のボインティング装置を含んでいる。実施例では、システムｌ！５０には４個のポインター１０３０ａ、１０３０ｂ、ｌ０３０ｃ、ＩＱ３０ｄが含まれそれらは、それぞれ、線１０３５ａ、ｌ０３５ｂ、１０３５ｃ、１０３５ｄを介して４つのインターフェイス１Ｏ１１ａ、ｌ０１１ｂ、ｌ０１１ｃ、ｌ０１１ｄに接続されている。インターフェイスｌ０ＩＩａ、１０１１ｂ。１０１１ｃ、ｌ０ＩＩｄはインターカード導Ｍｌ（１３ａ、ｌ０１３ｂ、ｌ０Ｉ３ｄにより相互接続すなわちじゅずつなぎされている。次に第１２Ａ図〜第１２Ｂ図を参照して、静止すなわち基準フレーム１０２０は検出することができる信号を発生する複数個の間隔のとられた送信機源１０１２，１０２２．１０２３を存するフレーム１０２６を具備している。実施例では、基準１０２０は励起されると（例えば、２２．５　ＫＨｚの）音響サイクルのショートバーストを発生することができる３個の超音波トランスジューサ（もしくは圧電スピーカ）を含む送信装置である。同業者ならば、例えば磁気、電磁気、赤外、音波、超音波等の、他の生成源も本発明により検出できることがお判りと思う。しかしながら、低コストで広く利用できるため超音波トランスジューサを使用することが特に望ましい。さらに、超音波伝送は作業場の設定において生じる電磁周波数（ＲＦ）や他の電磁干渉の影響を受けない。第１２Ａ図の実施例に示すように、基準１０２０には３個のトランスジューサ１０２１，１０２２．１０２３を直角三角形構成で格納する“Ｌ″字型フレーム１０２６が含まれている。好ましくは、右側トランスジューサ１０２３および頂点トランスジューサ１０２２は作業面（すなわち机面）近くに載置されおよそ２０〜４０°、好ましくはおよそ２５°、上向きに傾いており、頂部トランスジューサ１０２２は２０°以下の角度で上向きに傾いている。このように構成すると、システムが受信する作業面からの反射音響（したがってノイズ）は最少限となる。図示するように、基準フレームには１個のスピーカから既知の距離に配置され（後記するように）ユーザ環境における空中音速を校正する校正マイクロフォン１０２４も含まれている。簡単に決定を行うために、マイクロフォン１０２４に１個のスピーカに対して公知の相対校正位置に載置される。第１２Ａ図の実施例に示すように、マイクロフォンｌ０２４は頂部スピーカ１０２１の近くに載置され右側スピーカ１０２３により校正される。基準部材に対する別の構成が存在する。例えば、第１２Ｂ図に示すように、装置ｌ０４０には正三角形状に配置された３個の間隔のとられたトランスジューサ１０４１．１０４２．１０４３（すなわち、頂点に各トランスジューサがある）を有する“Ｔ″字型フレームが含まれている。同業者ならば他の送信機構成もお判りと思う。例えば、米国特許第４，９８８，９８１号（複数個の受信機に適用）に教示されているようなそれ自体の独立構造内に各トランスジューサ素子を格納することができる。代表的に、送信機や基準装置はユーザーの作業領域、例えば机上等、て静止使用するのに適した構成とされる。次に、第１２Ｃ図に送信基準■０２０の回路図を示す。各素子＋０２１，１０２２．１０２３は別々の入出力線を有する圧電トランスジューサすなわちスピーカを具備している。校正マイクロフォン１０２４にも別々の入出力線か設けられている。全線か１本の線】０２５に結合されて制御インターフェイス１０１０　（もしくは＋０１１）に接続されている。静止基準送信機とは対照的に、ポインター１０３０はユーザーが保持もしくは携行することかできる移動性の高い装置である。第１３Ａ図の実施例では、マウスすなわちハンドベルトボインティング装置であり複数個のユーザーキー１０３６および複数個の検出素子１０３１゜１０３２．１０３３を育する一体１０３７を含んでいる。一体１０３７はプラスチック等の軽量材で構成されユーザーの手に合った形状とされる。図示するように、マウス１０３０には歯体１０３７の頂面もしくは背面に沿って配置されたユーザー起動スイッチすなわちキー１０３６か含まれ、キーはユーザーの指のある場所もしくはその近くに配置される。キー１０３６はユーザーがコンピュータ１２００と通信できるようにするスイッチすなわち釦として作動する。特に、（例えば、指で押下することにより）ユーザーが起動させると、各キー１０３６はホストコンピュータ１２００へ信号を送り次にアプリケーションおよび／もしくはシステムソフトウェアによりホストコンピュータを作動させることができる。各信号はユーザー機能やキーストロークをエミュレートするように予め定義するかもしくはユーザーが定義することができる。各キーすなわちポインター釦は独立的もしくは他のキーと任意に組合せて起動させることができる。公知の“ダブルクリツキング（ｃｌ　ｉｃｋｉｎｇ）’および“ドラッキング（ｄｒａｚｇｉｎｇ）”　（クリックおよびホールディング）技術を使用してキー１０３６によりさらに信号を発生することができる。実施例ではキー１０３６には少（とも５個のマウス釦が含まれ３個の釦はロジテック３釦マウスをエミュレートし２個の釦は（例えば、後記する“継続′および “保留等の）付加入力を支援する。また、（同じもしくは別の実施例において）、２個のキー１０３６によりマイクロソフトマウスエミュレーションが行われる。キーにより発生する信号は線１０３５を介して制御装置１０１０（もしくは制御インターフェイス＋０１１）へ通信される。キー１０３６等のマウス釦から信号を送受信する技術は公知であり、例えば、マイクロソフトマウスプログラマーズリファレンス、マイクロソフトプレス、１９８９を参照されたい。制約はしないが説明の目的で、キーおよび移動信号を含むマウスデータ（“マウスレコード“）送受信装置および技術を付録へに示す。本発明に従って姿勢方位情報を送受信する方法を含む他の装置および技術を付ｉＢに示す。ポインターすなわちマウス１０３０もユーザーからの音声、音声コマンドおよび／もしくは他の音響入力を受信するだけでな（基準フレーム（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｒａｍｅ）　ｌ　Ｏ２０からの音響９ｇ号も受信するマイクロフォン形式の検出素子＋０３１，１０３２．１０３３を含んでいる。実施例では、マウスマイクロフォン１０３＋、１０３２゜１０３３は―体１０３７上に正三角形状（すなわち、どの角度も９０°を越えないように）に配置された３個の全方向性マイクロフォンである。全方向性ではあるが、ポインター１０３０を保持した時に各マイクロフォンは基準１０２０に対する“視線”かさえぎられないようにしなければならない。（例えば、後記するブツシュトーク操作のような）オーディオ入力に使用する場合には、１個以上のマイクロフォンがユーザーの口等の可聴源の一般的方向へ向けられる。第１３Ａ図の実施例に示すように、マイクロフォン１０３＋、１０３２．１０３３はマウス１０３０の前面等の実質的に一面に沿って配置することができる。しかしながら、トランスジューサ源の検出を向上させるために、実施例では３個のマイクロフォンは同一線上には配置されない。図示するように、マイクロフォン１０３２は他の２個のマイクロフォンからはオフセットされ―体１０３７の頂面と実質的に共面配置され、３個のマイクロフォン素子１０３１．１０３２．１０３３により垂直面内に正三角形が画定されるようにされる。実施例では、（例えば、机面上で）マウス１０３０が停止している時に３個のマイクロフォン１０３１，１０３２．１０３３は垂直面内にあり、（後記するように）マウス情報の計算が簡単になる。次に、第１３Ｂ図にマウス１０３０の回路図を示す。キー１０３６はスイッチ１０３６ａ−ｅ等の複数個のスイッチを具備している。各スイッチに独特な抵抗値を存し他の抵抗と加算した時に一意的な合成抵抗値を示す抵抗（例えば、Ｒ＋−ｓ）を設けることにより、キーすなわちスイッチ１０３６のさまざまな組合せを決定することができる。図示するように、（例えば、スイッチ１０３６ｅ等の）１個のスイッチはマスタースイッチとして機能する。また、第１３Ｂ図に示すように、マイクロフォン１０３１，１０３２．１０３３の各々が別々の入出力線を有している。マイクロフォン１０３１等の１個（もしくは数個の）マイクロフォン素子を（例えば、接地線により）スイッチに接続してその素子をスイッチ起動させることができる。キー１０３６およびマイクロフォン素子１０３Ｌ　１０３２，１０３３の全入出力線を結合して１線１０３５とし、それをインターフェイス１０１０（もしくはＩ　０１１）に接続することができる。本発明の基準およびボインティング部品の前記説明により静止送信基準および可動受信ポインターが提供されるが、同業者ならば静止基準は替りに（例えば、静止机面フレーム上に配置されたマイクロフォン等の）検出器や受信機を含むことができポインターは（例えば、トランスジューサを有するボインティング装置等の）移動送信機とすることかできることを容易にお判りと思う。この別の構成ではポインター１０３０の素子１０３１，１０３２．１０３３は超音波トランスジューサ等の３個の間隔のとられた送信機である。この場合、フレーム１０２０の素子１０２１，１０２２．１０２３　（もしくはフレーム１０４０の素子１０４１，１０４２．１０４３）は全方向性マイクロフォン等の３個の間隔をとった検出器である。いずれの構成においても、システム１１００は静止基準１０２０に対するポインター１０３０の位置および姿勢を正確に決定することかできる。次に、システムｔｉｏｏの動作説明を行う。以下の検討において、静止装置ｌ０２０は送信部材として機能し、ポインター装置すなわちマウスｌ０３０は受信部材として機能する。同業者ならば、静止装置１０２０を育するシステム１１００が受信部材として機能しポインター１０３０が送信部材として機能する、相補構成の動作がお判りと思う。さらに、システム１１００の動作の検討はシステム１１５０にも適用される。動作上、システム１１００は音響の伝播遅延を使用して位置決定を行う。特に、システム１１００は音響が３個の各スピーカＩＯ’２Ｌ　１０２２，１０２３からマウスｌ０３０上の３個のマイクロフォン素子１０３１，１０３２．１０３３へ進行する時の遅延時間を測定する。この遅延情報および（その時間および位置に対して校正された）空中音速から、入力システム＋１００（もしくは１１５０）が送信機装置１０２０に対するマウス１０３０の位置および姿勢を決定する。次に第１４図を参照して、制御インターフェイス１０１１の機能および構造について説明を行う。（インターフェイス１０１０は同様に作動するが、例えばＲ３ −２３２もしくはＳＣ３Ｉ等の通信ボートを介してコンピュータＩ２００と通信を行う。）制御インターフェイス１０１１１；ｔ（例えば、スピーカ１０２１，１０２２．１０２３等の）スピーカから（例えば、マイクロフォン１０３１．１０３２．１０３３もしくはトランスジューサマイクロフォン１０２４等の）マイクロフォンまでの距離を正確に測定する装置および方法を提供する。図示するように、制御インターフェイス１０１１は基準１０２０、ポインター１０３０、およびホストコンピュータ１２００内のデバイスドライバ１２１０とインターフェイスする。電源オン時に、ドライバ１２１０の制御の元でインターフェイス１０１１もしくは１０１０によりマウス１０３０、トランスジューサ１０２０、および制御インターフェイス１０１１が初期化されイネーブルされる。次に、３個のスピーカ（例えば、トランスジューサｌ０２Ｌ　１０２２，１０２３）の中の最初の１個か選定される。制御インターフェイス１０１１は３個のマイクロフォン（例えば、マイクロフォン１０３１゜１０３２．１０３３）の各々に音響が伝播するのに要する時間を測定する。音響か検出されると、ドライバＩ２１Ｏが読み取りできるソフトウェア割込みが装置１０１１から発生される。ソフトウェアデバイスドライバもしくはファームウェア（例えば、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ等）とすることができるドライバ１２１０が発生された割込みおよび（例えば、校正マイクロフォンおよび３個のマウスマイクロフォンである）４個のマイクロフォン素子の各々に対する時間値を読み取る。次に、残りの各スピーカに対して処理が繰り返され、ドライバ１２１Ｏはポインターすなわちマウスの現在の音速および位置および姿勢を計算する。次に、この情報はコンピュータ１２００へ送られてアプリケーションおよび／もしくはオペレーティングシステムプログラムに使用される。制御インターフェイス１０１１はタイマー１０５１、パルス発生器１０５２、プロセッサ１０５３、バスインターフェイス１０５４、構成状懸ｌ０５５、デコーダ１０５６、シーケンサｌ０５７、スピーカドライバ１０５８およびオーディオ出力１０５９により構成されている。コンピュータ１２００との接続は公知の８／１６ビツトバスアダプタを含むバスインターフェイス１０５４を介して行われる。インターフェイス１０５４は選定可能なデバイス位ｒＩｌ（例えば、シリアルボートＣＯＭＩ〜Ｃ０Ｍ４もしくはパラレルボートＬＰＴＩ〜ＬＰＴ２）の一つを占有することができ、関連するデバイス割込要求（ＩＲ，Ｑ）がシーケンサ１０５７により（例えば、ユーザが選定可能なジャンパーにより）与えられる。１８Ｍパーソナルコンピュータのデバイス位置、デバイスドライバ、およびソフトウェア／ハードウェア割込みの検討については、ＩＢＭ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｒｅｒｅｆｅｎｃｅにューヨーク州、アーモンク、１８Ｍ社）もしくはＰｒｏｇｒａｍｍｅｒ’ｓ　Ｇｕｉｄｅｔｏ　ｔｈｅ　ＩＢＭ　ＰＣ，Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ　Ｐｒｅｓｓ、Ｉ　９８５を参照されたい。動作に関して、制御インターフェイス１０１１は各スピーカ素子を刺激して各マイクロフォンのカウンタを始動させる。特に、スピーカドライバ１０５８の制御の元でドライバ１０５８がトランスジューサ１０２０を刺激する。プロセッサ１０５３はスピーカから各マイクロフォン１０３０へ到達する音響を“聴き（ｌｉｓｔｅｎｓ）”、対応するマイクロフォンで特定の音響が検出されると各カウンタすなわちタイマー１０５１が停止する。空中の音速は（周囲温度および気圧に従って）環境により変動するため、制御インターフェイス１０１１はポインターすなわちマウス１０３０の位置が計算されるたびに現在の音速を測定する。音響が既知の固定距離（例えば、スピーカ１０２３とマイクロフォン１０２４間）を進行するのに要する時間を測定することにより、音速を決定することができる。バスインターフェイス１０５４が構成／状態レジスタ１０５５とタイマーチップ１０５１に接続されており、その各々が３個の１６ビツトタイマーを含んでいる。任意の時点で、２個のタイマーの一方だけが（構成レジスタ１０５５内に対応するビットを設定することにより）アクティブとして選定される。バスインターフェイス１０５４も８ビツトデータバスバツフアおよび１６ビツトアドレスデコーダを含んでいる。ジャンパー選定に基いて変化しないアドレスビットを検出するためにイクオリティコンバレタ（ｅｑｕａｌｉｔｙ　ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ）が設けられている。ジャンパー選定に基いて残りのアドレスビットをデコードするためにＧＡＬチップが使用される。タイマーｌ０５１は（カリフォルニア州、サンタクララのインテル社から入手できる）一対の８２Ｃ５４タイマーチツプを含んでおり、それらは４個のマイクロフォンに対するタイマーおよびスピーカドライバに対するクロッキングを提供し、シーケンサ１０５７によりタイミングソーケンスが与えられる。実施例では、タイマーｌ０５１はＩＯＩＯＭＨ２までのクロックレートを含んでいる。制御シーケンサ１０５７はタイミングシーケンスを与える（オレゴン州、ヒルスポロのラティスセミコンダクタ社製ＧＡＬ　Ｉ　６Ｖ８Ａチツプ等の）ＧＡＬ、チップにより提供される。ＧＡＬは一つのトランスジューサフレームの前の多くのポインターデバイスを追跡することができる。ＧＡＬはアナログ処理１０５２に使用する“サンプル″および“ダンプ信号も発生する。制御１０１０および１０１１はまたキー１０３６から信号を受信して処理する。次に、信号はインターフェイス１０５４を介してコンピュータＩ２００へ送られる。さらに、プロセッサは（マウス１０３０からの）オーディオ情報を標準ＤＩＮジャック形式とすることができるオーディオ出力１０５９へ送る。また、オーディオはインターフェイス１０５４を介してコンピュータ＋２００へ送ることもできる。制＃１０１０および１０１１の動作の詳細を付録Ｃに示す。次に、システム１１００のユーザ動作について説明を行う。システム１１００は２次元および３次元動作モードを提供する。２次元すなわち“２Ｄ“動作モードでは、マウス１０３０は従来のマウスとして作動して机面上の２次元位置を報告し、このモードではマウス１０３０はＬｏｇｉｔｅｃｈ　（カリフォルニア州、フレモント）およびマイクロソフト（ワシントン州、レッドモンド）ポインティングデバイスとコンパチブルである。別の“６Ｄ″モードでは、６自由度が得られる（すなわち、３次元空間内の３つの回転方位により３次元位置が報告される）。次に、第１５図を参照して、“６Ｄ″モードについて説明する。このモードでは３次元（Ｘ、Ｙ、Ｚ）位置情報およびピッチ、ヨー、ロールを含む姿勢情報が得られる。ｘ、ｙ、ｚ矩形（平行）座標か実施例の３次元座標系として使用される。Ａ空間として示すゾーンすなわち“アクティブエリア”か基準１０２０の前に与えられその中をポインター１０３０か移動することかできる。アクティブエリアＡは最大追跡分解能（例えば、４００ｄｐｉ）が維持されるゾーンすなわち空間である。アクティブエリアへの外側の移動によりポインター１０３０はフリンジエリアＢへ入る。フリンジエリアＢ内のポインター１０３０の移動はやはりシステム１１００により追跡されるが、低分解能て行われる。フリンジエリアＢの外側のポインター１０３０の移動（すなわち、Ｃ空間内への移動）はクリップされる。さまざまな形状もしくは色のカーソルアイコンをディスプレイ１２５０上に表示することにより、さまざまなゾーン内での移動の可視帰還を行うことができる。例えば、ポインター１０３０がアクティブエリアＡ内にある時は緑カーソルを表示することができる。ポインター１０３０がフリンジエリアＢ内へ移動すると、黄カーソルを表示することができる。ポインター１０３０がクリップされたゾーンＣ内へ移動すると、赤カーソルか表示される。Ａ空間はベースボールダイヤモンドの正規のプレーエリアに類似しており、Ｂゾーンはベースボールの警告帯に似ており、Ｃゾーンはそれを越えてアクションが行われることのないフェンスとして機能する。一実施例では、アクティブエリアには２０．３　ｃｍ　（８インチ）のフリンジエリアがあるおよそ６１．０　ｃｍ　（２フイート）幅の立体が含まれ、立体の中心はマウス空間の原点であり、各方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に３０．５　ｃｍ　（１フイート）の高分解能軌道が残される。別の実施例（例えば、後記するシステムＩ　３００）では、アクティブエリアには２．１３ｍ（７フイート）立体が含まれる。同業者ならば、さまざまなサイズおよび／もしくは構成の他の゛アクティブエリア”を考えられることと思う。次に第１６Ａ図〜第１６Ｄ図を参照して、本発明の姿勢すなわち回転ｔａ報の追跡および表現について説明する。回転は次のように定義される。ｌ）ピッチはＸ＠周りの回転２）ヨーはＹ軸周りの回転３）ロールはＺ軸周りの回転正方向は（対応する矢符で示す）右手の法則により定義される。第１６Ｂ図〜第１６Ｄ図に示すように、６Ｄモード情報はコンピュータ１２００により処理してディスプレイＩ２５０を介してユーザに表示することができる。回転方位はポインターもしくは基準フレームに対するものか、もしくはグローバルなものとすることができる。マウスに対するものである場合には（すなわち、ローカルオイラーモード）、マウスの観点から回転が決定される。ユーザがトランスジューサにおいてマウスを直接指示してその一端を上下に揺動すると（すなわち、マウスのＸ軸に対する角度関係を変えると）、ユーザはピッチ角に影響を与えることになる。次に、ユーザかマウスを９０°右へ回転させさらに上下に揺動すると、（ピッチ角ではなく）ヨー角が影響を受ける。このモードでは、マウス１０３０の方位は航空機パイロットの場合とそっくりである。パイロットが飛行機を逆さに飛ばせて操縦桿を例えば前方へ押すのは、パイロットか（水平に対して実際には“アップ”である）通量から“ダウン”したい場合である。ローカルオイラーモードおよび（グローバルオイラーおよび四元数モード（Ｇｌｏｂａｌ　Ｅｕ１ｅｒ　ａｎｄ　Ｑｎａｔｅｒｎｉｏｎｓｍｏｄｅｓ）を含む）他の方位モードの詳細説明を付録Ｂの第１５〜１７頁に示す。位置情報（および、６Ｄモードの場合の姿勢ｔ＃Ｆ報）の他に、システム１１００はキー１０３６からのユーザ入力も受信する。実施例では、キー１０３６の少くとも一つの信号により現在のマウス動作が継続される。例えば、ユーザかマウス１０３０を前方へ移動させている時は、ユーザはマウス自体の現在の動作に無関係にこの前方移動を継続させるキーを起動させることができる。継続機能（ｃｏｎｔｉｎｕｉｎｇ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ）は位置移動、回転もしくはその両方に適用できる。継続方向はマウスの対向方向くすなわち、マウスの観点）と同じとすることができる。また、最後の２つのマウスサンプルもしくは選定数のマウスサンプルの平均から構成されるベクトルにより方向を決定することもできる。“継続（ｃｏｔ＋ｔｉｎｕｌ）”機能は２Ｄもしくは６Ｄモードで作動する。実施例では、“継続”キーが完了すると、キー１０３６の少くとも一つの信号により現在のマウス動作が反転される。例えば、ユーザがマウス１０３０を前方へ移動させている場合、ユーザはマウス自体の現在の動作に無関係に“後退（ｂａｃｌｖａｒｄ）”キーを起動させて逆方向への移動を継続することができる。ポインターデバイスを移動させる“アクティブエリア″が育成であるにもかかわらず、システム１１００により大きな仮想すなわち画面距離を横切する方法および装置がユーザに提供される。従来の２Ｄマウスとは異なり、３Ｄマウスは（背景で説明したように）単に机上を“ストローク（ｓｔｒｏｋｅｄ）″して大きな画面距離を横切することはできない。本発明に従って、キー１０３６の少くとも一つの信号には装置を“保留（ｓｕｓｐｅｎｄ）”して位置移動、回転もしくはその両方を無視することが含まれる。したかって、マウス１０３０はアクティブエリア上を繰返し“ストローク”することかでき、バックストロークフェーズ中は保留された装置か呼び出される。実際上、アクティブエリアのサイズに無関係にマウス１０３０は大きな仮想距離を移動することができる。“保留′機能は２Ｄもしくは６Ｄモードで作動する。また、キー１０３６により“ブツシュトーク（ｐｕｓｈ−ｔ。 −ｔａｌｋ）”機能も起動される。特に、キー１０３６の少くとも一つの信号によりマウスマイクロフォン（例えば、マイクロフォン１０３１、マイクロフォン１０３２．および／もしくはマイクロフォン１０３３）が起動されてユーザからのオーディオ入力を受信する。キー操作は書取機の操作に似ており、オーディオは一つの信号に応答して受信されもう一つの信号に応答して停止され、あるいは一つの信号かトグルとして機能する。ブツシュトーク機能は音声認識およびマルチメディア応用て使用すると特に有利である。２個以上のマウスマイクロフォンが起動されると、マウス１０３０によりステレオオーディオ入力を受信することができる。マウスが受信したオーディオ入力は制御インターフェイス１０１１へ送られ、次にコンピュータ１２００および／もしくはオーディオ出力１０５９　（第４図）へ送られる。実施例では、ブツシュトーク機能は動作上次のように“保留”機能に接続される。ブツシュトーク信号もしくはモードを起動させると保留モードも呼び出される。動作に関して、コンピュータ１２００がマルチメディア応用等を実行している場合、ユーザはブレストーク（ｐｒｅｓｓ−ｔｏ−ｔａｌｋ）を呼び出してオーディオ入力を入力し、同時に（例えば、グラフィック入力等の）他の入力を保留もしくは凍結することができる。継続、保留およびブツシュトーク機能はデバイスドライバ１２ＩＯにより制御することができる。例えば、キー１０３６からの継続信号に応答して、ドライバ１２１０は現在のマウス情報をコンピュータ１２００へ与え続ける。一方、キー１０３６からの保留信号に応答して、ドライバ１２１０はコンピュータ１２００へのマウス情報の送信を一時的に抑制する。同様に、ドライバ１２１０はブツシュトーク釦の状態に応じてオーディオ入力を出力する。次に、第１７図〜第１８図を参照して、本発明の別の実施例について説明する。特に、手の他に（頭等の）他の身体部を使用して入力を行う実施例が提供される。入力装置１３００は線１３２５を介してコンピュータ１２００（およびディスプレイ１２５０）に接続されたトランスジューサ１３２０からの音響信号を受信するヘッドトラッカー１３２０を含んでいる。ヘッドトラッカー】３３０にはマウス１０３０の３個の全方向マイクロフォン等の複数個のマイクロフォン素子が含まれている。図示するように、トラッカー１３３０はマイクロフォン素子を実質的に上向きとして帽子のようにかぶることができる。本実施例では、トラッカー１３３０にはユーザの視野内に配置された（例えば、ＬＣＤもしくはＣＲＴディスプレイ１２５０等の）ディスプレイを含めることができる。送信機装置ｌ３２０には送信機装置１０２０について説明したような校正マイクロフォンを有する少くとも３個の超音波トランスジューサが含まれている。装置１３２０はユーザの頭部に対して静止位置に配置される。第１８図の実施例に示すように、装置１３２０はユーザの上部に懸吊してユーザの頭部の位置および回転運動を追跡することができる。したがって、例えば回転椅子の回転によるユーザ頭部のＹ軸に沿った回転がヨー回転となる。例えば、左右の首振りによるユーザ首部のＹ軸に沿った回転がピッチ回転となる。例えば、前後の首振りによるユーザ頭部のＺ軸に沿った回転がロール回転となる。（例えば、付録Ｂに示す）他の方位を使用することもできる。別の実施例では、例えば３個のマイクロフォン要素を有するめがね状の］・ラッカーをユーザの顔面に沿って配置することができる。この場合、送信機装置は（例えば、１１５図に示すように）ユーザの前に配置される。空間内の１個のポインターすなわちマウスの追跡に関して前記実施例（例えば、デバイス１１００，１１５０゜１３００）を説明してきたが、本発明（特に、システム［１５０’）は空間内の多数のポインターを一つのトランスジューサフレームにより追跡することもできる。第】９図に示すように、例えば、マイクロフォン装置は例えばハンドトラッカー１３３１．１３３２等の各アームだけでなく例えばヘッドトラッカー１３３０等のユーザ頭部Ｊ５００上にも配置することができる。各トラッカーにはトランスジューサ１３２０からの音響信号を受信するための少くとも３個のマイクロフォン素子（例えば、素子１０３１．１０３２．１０３３）が含まれている。トラッキングすなわちボインティング部材を適宜配置することにより他の身体部を追跡することもできる。これは、オペレータが全体動作に無関係にディスプレイ上のオブジェクトを選定できる（仮想環境）コンピュータ支援設計応用において有利に使用される。したかって、ユーザはへラドトラッカー】３３０を使用して仮想空間内で移動すなわち航行することができ（バーチュアルリアリティ応用）その間ハンドトラッカー１３３１゜１３３３を使用してその空間内でのオブジェクトの操作等の操作を行うことができる。作業上の応用超音波位置標定装置はコンピュータデータ入力装置として広く使用される。現在の主な用途はコンピュータ画面上でカーソルの位置を制御してユーザがソフトウェアとインターフェイスできるようにし、図面のデジタル化に関して、物理的相対位置に関する情報を提供することである。さらに、このような装置の応用は非常に迅速に拡張されつつある。ユーザがコンピュータにより生成される環境とインターフェイスする“バーチュアルリアリティ”システムの改善努力により、改良型位置標定手段に対するニーズが高まってきている。本発明の超音波位置標定装置は従来のコンピュータ入力位置標定装置が使用されるいかなる応用にも使用できる。さらに、本発明の装置および方法は精度が向上されるため、データ入力の位置解釈が従来充分に正確ではなかった応用にも本発明を適用することができる。主要な改良点は本発明により可動マーカと複数の静止基準点間の距離を正確に測定できることである。本発明の超音波位置標定装置は容易に構成されかつ従来の位ｒＩＬ標定方法とコンパチブルであるため、産業界において従来の位置標定データ入力装置と置換できるものと思われる。また、本発明の装置は精度が向上されるため、従来の位置入力装置では精度が不充分で実用できなかったデータ入力応用に本発明の装置を適用できるものと思われる。これらおよび他の理由により、本発明の有用性および産業応用性はその範囲および永続性共に著しいものがある。特定実施例および代替実施例について本発明の詳細な説明してきたが、本発明をこの特定実施例や代替実施例に制約するつもりはない。例えば、同業者ならば赤外、無線波等の他の送信信号を検出に使用できることがお判りと思う。発明の真の範囲は前記説明ではなく請求の範囲によって規定される。〇− ＦＩＧ、　７７ＡＦＩＧ、　７２４　ＦＩＧ、　１２８ＦＩＧ、　１２Ｃ１０３０ＦＩＧ、　１３ＡＦＩＧ、　１５ＦＩＧ、　１６ＡＦＩＧ、　１６８ＦＩＧ、　１６０ＲＧ、　１６０ＦＩＧ、　１７ＦＩＧ、　１８す即ＦＩＧ、　１９国際調査報告フロントページの続き（８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。ＤＫ、　ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、　ＧＲ，ＩＴ、　ＬＵ、　ＮＬ、ＳＥ）、ＣＡ、ＦＩ、ＪＰ、Ｎ。（７２）発明者　ハーネス、ジェームスアメリカ合衆国９５００８　カリフォルニア州キャンペル、ホフマン　レーン　１４２０（７２）発明者　マックルアー、ロンアメリカ合衆国９４６０７　カリフォルニア州オークランド、ナンバー　３０３．エンバーカプロ　ウェスト　７

Claims

【特許請求の範囲】

１．コンピュータの入力装置であって、静止トランスジューサ手段と、可動トランスジューサ手段と、前記トランスジューサ手段の一方から前記トランスジューサ手段の他方へ信号を伝播させる手段と、前記静止トランスジューサ手段および前記可動トランスジューサ手段に作動的に接続され、前記信号の伝播遅延に基いて、前記トランスジューサ手段の少なくとも一つのその他に対する相対的な位置および姿勢をコンピュータに与える制御手段と、を含む。
２．請求項１記載の装置であって、前記伝播手段は前記静止トランスジューサ手段から前記可動トランスジューサ手段へ信号を伝播させる手段を含む。
３．請求項１記載の装置であって、前記伝播手段は前記可動トランスジューサ手段から前記静止トランスジューサ手段へ信号を伝播させる手段を含む。
４．請求項１記載の装置であって、前記静止トランスジューサ手段は静止フレーム上に配置された第１の複数個のトランスジューサを含み、前記可動トランスジューサ手段はポインティング部材上に配置された第２の複数個のトランスジューサを含む。
５．請求項１記載の装置であって、前記トランスジューサ手段の少なくとも１つは少くとも３個のトランスジューサを含む。
６．請求項１記載の装置であって、前記静止トランスジューサおよび前記可動トランスジューサの各々は少くとも３個のトランスジューサを含む。
７．請求項１記載の装置であって、前記姿勢はヨー、ピッチおよびロール情報を含む。
８．請求項１記載の装置であって、前記信号は超音波バーストを含む。
９．コンピュータの入力装置であって、第１の領域内の少くとも３点から音響信号を送信する手段と、前記送信された信号を第２の領域内の少くとも３点で受信する手段と、前記送信手段および前記受信手段に作動的に接続され、前記送信手段と前記受信手段間の距離および姿勢方位をコンピュータに与える手段と、を含む。
１０．請求項９記載の装置であって、前記送信された信号は音響信号を含み、前記受信手段は３個の超音波受信機を含む。
１１．請求項９記載の装置であって、前記距離および姿勢方位を与える手段は、各信号の伝播時間および既知の音速を計算する手段を含む。
１２．請求項９記載の装置であって、前記距離および姿勢方位を与える手段は前記送信手段と前記受信手段との間のヨー、ロールおよびピッチを決定する手段を含む。