JPH09160721A

JPH09160721A - ペン入力装置

Info

Publication number: JPH09160721A
Application number: JP32463195A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Tsushimi; 圭一都志見
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1995-12-13
Filing date: 1995-12-13
Publication date: 1997-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】安価な構成により、コードレスの入力ペンを
用いた指示位置の入力を可能にするとともに、複数の入
力ペンを用いたマルチペン入力および複数の表示モード
の切換えることのできるマルチモード機能を可能にした
ペン入力装置を提供する。【解決手段】入力ペン（１）に超音波送出器を設ける
とともに、所定の箇所にこの超音波送出器から発信され
た超音波を受信する複数の超音波受信素子（３１ａ、３
１ｂ）を設け、また、入力ペンの超音波送出器から送出
される超音波の送出タイミングと複数の超音波受信素子
による超音波の受信タイミングを検出する超音波受信部
（３０）との同期をとるように構成し、この超音波受信
部で検出した複数の超音波受信素子による超音波の受信
タイミングに基づき所定の入力領域における入力ペンに
よる指示位置を演算処理部（４０）で演算して表示部
（５０）に表示する。また複数の入力ペンを同時に使用
可能にするマルチペン機能および入力ペンのボタン操作
により複数のモードを切換えるマルチモード機能を実現
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は手書き入力機能を
有するコンピュータシステム等におけるペン入力装置に
関し、特に簡単な構成によりコードレスの入力ペンを用
いた指示位置の入力を可能にするとともに、複数の入力
ペンを用いたマルチペン入力および複数の表示モードの
切換えることのできるマルチモード機能を可能にしたペ
ン入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、手書き入力機能を有するコンピュ
ータシステム等における入力装置としては、１）赤外線方式によるもの２）感圧方式によるもの３）静電容量方式によるもの４）電磁方式によるもの５）超音波方式によるもの等が知られている。

【０００３】ここで、１）の赤外線方式によるものとし
ては、赤外線線を発光するライトペンによるスポット位
置を半導体位置検出素子を用いて検出するもの、入力面
に複数の赤外線発光素子および受光素子を配設して、赤
外線発光素子から発光された赤外線が指、入力ペン等に
より遮られた位置を受光素子の出力から判別することに
より指示位置を検出するもの等が知られている。

【０００４】また、２）の感圧方式によるものとして
は、複数のＸ軸電極が配設された電極シートと複数のＹ
軸電極が配設された支持体とをドットスペーサを介在さ
せて重ね合わせた感圧パネルを用いたもの、平行する２
枚のプレートを３次元スプリングを介して重ね合わせ、
指、入力ペン等により触れた位置の電流の変化を検出す
ることにより指示位置を検出するもの等が知られてい
る。

【０００５】また、３）の静電容量方式によるものとし
ては、２枚のガラス上に蒸着形成された導電性の膜をそ
れぞれＸ軸、Ｙ軸電極パターンとしてこの２枚のガラス
を電極パターン形成面を向かい合わせて張り合わせた静
電容量結合方式パネルを用いたもの等が知られている。

【０００６】更に、４）の電磁方式によるものとして
は、入力面に複数のセンサアンテナコイルを配設すると
ともに、入力ペンにはコイルとコンデンサからなる共振
回路を内蔵させ、まず上記複数のセンサアンテナコイル
に交流電流を流すことにより電磁誘導を利用して上記入
力ペンの共振回路に電流を流し、次に上記複数のセンサ
アンテナコイルに流した交流電流をを切り、この状態で
上記上記入力ペンの共振回路に流れる電流により発生す
る磁界を上記複数のセンサアンテナコイルで検出するこ
とにより入力ペンの指示位置を検出するもの等が知られ
ている。

【０００７】また、５）の超音波方式によるものとして
は、ａ）ガラス基板上に超音波表面弾性波を発生する超音波
振動素子および超音波受信素子を配設し、指等の弾性波
吸収体の存在を上記超音波受信素子の受信信号の変化か
ら検出する超音波表面弾性波方式によるものｂ）特開昭６４−１０３１９号に開示されているよう
に、スクリーンパネルの表面に少なくとも２つの超音波
送受信機のセットを実装し、上記各セットの超音波送受
信機から送出された超音波が上記スクリーンパネルで所
望の位置を指示しているスタイラスペンで反射され該セ
ットの超音波送受信機で受信されるまでの時間から上記
スタイラスペンで指示されている上記スクリーンパネル
上の位置を演算算出するようにしたものｃ）実開昭６４−７３４０号に開示されているように、
同一平面上の既知な３点以上の点にマイクロホンを配設
するとともに、上記平面上の任意の座標位置に置くこと
のできる発音体を設け、上記マイクロホンの中の２つの
マイクロホンに発生する電圧の時間差から上記発音体を
含む双曲線の位置を決定し、この双曲線の２本以上の交
点から上記発音体の座標位置を決定するようにしたもの
等が知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の１）〜４）の入力装置はいずれも構造が複雑であり、
製造コストが高価になるという問題がある。また、任意
サイズ、種類の入力面（ディスプレイ）への適用が困難
である。

【０００９】また、５）のａ）のものもその製造が難し
く、製造コストが高価になるという問題があり、１）〜
４）と同様に任意サイズ、種類の入力面（ディスプレ
イ）への適用が困難であるという問題がある。

【００１０】更に、５）のｂ）のものは、操作者の手な
どとスタイラスペンとの区別が不可能であり、それに起
因して誤動作を引き起こす可能性が高いという問題があ
る。また、５）のｃ）のものは、例えばスタイラスペン
の２次元座標上での指示位置を検出するためには、少な
くとも３個のマイクロホンを配設する必要があり、その
処理も複雑になるという問題がある。また、複数の入力
ペンの使用を可能にするマルチペン機能の実現が難し
い。

【００１１】そこで、この発明は、安価な構成により、
コードレスの入力ペンを用いた指示位置の入力を可能に
するとともに、複数の入力ペンを用いたマルチペン入力
および複数の表示モードの切換えることのできるマルチ
モード機能を可能にしたペン入力装置を提供することを
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため、この発明は、所定の入力領域における入力ペン
（１）による指示位置を入力するペン入力装置におい
て、前記入力ペンに設けられた超音波発信手段（１７）
と、前記所定の入力領域に対して所定の位置関係で配設
され、前記超音波発信手段から送出された超音波を受信
する超音波受信手段（３１ａ、３１ｂ）と、所定周期の
同期信号を発生する同期信号発生手段（３５）と、前記
入力ペンに設けられ、前記同期信号発生手段から発生さ
れる同期信号に基づき、前記超音波発信手段から送出さ
れた超音波の送信タイミングを制御する送信タイミング
制御手段（１１）と、前記同期信号発生手段から発生さ
れる同期信号を基準として前記超音波受信手段による前
記超音波の受信タイミングをそれぞれ検出する受信タイ
ミング検出手段（７０）と、前記受信タイミング検出手
段で検出した前記超音波受信手段による前記超音波の受
信タイミングに基づき前記所定の入力領域における前記
入力ペンによる指示位置を演算する演算手段（４０）と
を具備することを特徴とする。

【００１３】ここで、前記同期信号発生手段は、前記入
力ペンの不使用時に該入力ペンが収納されるペンホルダ
（３４）に設けられ、前記送信タイミング制御手段は、
前記入力ペンが前記ペンホルダに収容されたときに前記
同期信号発生手段から前記同期信号を受取り、前記入力
ペンが前記ペンホルダから取り出された後は前記入力ペ
ンが前記ペンホルダに収容されたときに前記同期信号発
生手段から受け取った同期信号に基づき自律的に前記超
音波発信手段から送出された超音波の送信タイミングを
制御することを特徴とする。

【００１４】また、この構成において、前記同期信号発
生手段から発生される同期信号に同期して発光する発光
手段（６１）と、前記入力ペンに設けられ、前記発光手
段の発光信号を受信して該受信出力に基づき前記送信タ
イミング制御手段により制御される前記超音波発信手段
から送出された超音波の送信タイミングを補正する補正
手段（６１、１１）とを更に具備して構成することがで
きる。

【００１５】また、上記構成において、前記送信タイミ
ング制御手段により制御される前記超音波発信手段から
送出された超音波の送信タイミングに同期して発光する
発光手段（６３）と、前記発光手段の発光信号を受信し
て該受信出力に基づき前記同期信号発生手段から発生さ
れる同期信号の発生タイミングを補正する補正手段（６
４）とを更に具備して構成することができる。

【００１６】また、この発明は、所定の入力領域におけ
る入力ペン（１）による指示位置を入力するとともに、
前記指示位置に対応した表示を行う表示手段（５０）を
有するペン入力装置において、前記入力ペンに設けられ
た超音波発信手段（１７）と、前記所定の入力領域に対
して所定の位置関係で配設され、前記超音波発信手段か
ら送出された超音波を受信する超音波受信手段（３１
ａ、３１ｂ）と、所定周期の同期信号を発生する同期信
号発生手段（３５）と、前記入力ペンに設けられた表示
モード切換えスイッチ（１４ａ）と、前記入力ペンに設
けられ、前記同期信号発生手段から発生される同期信号
に基づき、前記超音波発信手段から送出される超音波の
送信タイミングを制御するとともに、前記表示モード切
換えスイッチの操作状態を前記送信タイミングの内の予
め設定された送信タイミングに割当てて前記超音波発信
手段からの超音波の発信を制御する送信タイミング制御
手段（１１）と、前記同期信号発生手段から発生される
同期信号を基準として前記超音波受信手段による前記超
音波の受信タイミングをそれぞれ検出する受信タイミン
グ検出手段（７０）と、前記受信タイミング検出手段で
検出した前記超音波受信手段による前記超音波の受信タ
イミングに基づき前記所定の入力領域における前記入力
ペンによる指示位置を演算する演算手段（４０）と、前
記演算手段で演算された前記入力ペンによる指示位置に
対応して前記表示手段による表示を制御するとともに、
前記受信タイミング検出手段による前記予め設定された
送信タイミングに対応する超音波の受信出力から前記表
示手段における表示モードを切換える表示制御手段（４
０）とを具備することを特徴とする。

【００１７】また、この発明は、所定の入力領域におけ
る複数の入力ペンによる指示位置をそれぞれ入力するペ
ン入力装置において、前記複数の入力ペンにそれぞれ設
けられた超音波発信手段（１７）と、前記所定の入力領
域に対して所定の位置関係で配設され、前記超音波発信
手段から送出された超音波を受信する超音波受信手段
（３１ａ、３１ｂ）と、所定周期の同期信号を発生する
同期信号発生手段（３５）と、前記複数の入力ペンにそ
れぞれ設けられ、前記同期信号発生手段から発生される
同期信号に基づき、前記超音波発信手段から送出された
超音波の送信タイミングを前記複数の入力ペン別に制御
する送信タイミング制御手段（１１）と、前記同期信号
発生手段から発生される同期信号を基準として前記超音
波受信手段による前記複数の超音波発信手段からの超音
波の受信タイミングをそれぞれ検出する受信タイミング
検出手段（７０）と、前記受信タイミング検出手段で検
出した前記超音波受信手段による前記複数の超音波発信
手段からの超音波の受信タイミングに基づき前記所定の
入力領域における前記複数の入力ペンによる指示位置を
それぞれ演算する演算手段（４０）とを具備することを
特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】この発明に係わるペン入力装置で
は、入力ペンに設けられた超音波発信手段から送出され
る超音波の送信タイミングとこの超音波発信手段から送
出される超音波を受信する超音波受信手段における受信
タイミングとの同期をとるように構成し、これにより複
数の表示モードを切り換えるマルチモード機能および複
数の入力ペンの同時使用を可能にするマルチペン機能を
実現する。

【００１９】入力ペンに設けられた超音波発信手段から
送出される超音波の送信タイミングとこの超音波発信手
段から送出される超音波を受信する超音波受信手段にお
ける受信タイミングとの同期は、入力ペンをペンホルダ
に収納したときを利用してこのペンホルダ内に設けられ
た同期信号発生手段を介して行われる。

【００２０】このように入力ペンに設けられた超音波発
信手段から送出される超音波の送信タイミングとこの超
音波発信手段から送出される超音波を受信する超音波受
信手段における受信タイミングとの同期がとられている
と、入力ペンをコードレスで構成することができるとと
もに、にの入力ペンに設けられた超音波発信手段から送
出される超音波の送信タイミングを利用して、上記入力
ペンの位置入力だけでなく、上記マルチモード機能を実
現するために信号および上記マルチペン機能を実現する
ための信号を入力ペンから送出することが可能になる。

【００２１】以下、この発明に係わるペン入力装置の実
施例を添付図面を参照して詳細に説明する。

【００２２】図１は、この発明に係わるペン入力装置を
適用して構成した情報処理装置の一実施例の概略構成を
ブロック図で示したものである。

【００２３】図１において、この実施例の情報処理装置
は入力ペン（以下これをスタイラスペンという）１を用
いて表示部５０の表示画面上で指示された指示位置に対
応する画像を表示部５０の表示画面上に表示するもので
ある。

【００２４】この実施例において、スタイラスペン１に
は後に詳述するようにその先端から超音波を出力する超
音波発信手段が設けられており、この超音波発信手段か
ら送出される超音波に基づき表示部５０の表示画面上に
おける指示位置を検出してこの指示位置に対応する画像
を表示部５０の表示画面上に表示する。

【００２５】すなわち、この実施例の情報処理装置はス
タイラスペン１から発生された超音波を受信する２個の
超音波受信素子３１ａ、３１ｂ、この２個の超音波受信
素子３１ａ、３１ｂの受信出力を処理する超音波受信部
３０、この超音波受信部３０の処理結果に基づきスタイ
ラスペン１による指示位置を演算してこの指示位置に対
応する画像の表示部５０における表示制御を行う演算処
理部４０を具備して構成される。

【００２６】この実施例の情報処理装置の外観は、例え
ば図２に示すように構成されており、表示部５０の表示
画面に対して所定の位置関係で２個の超音波受信素子３
１ａ、３１ｂが配設されており、また上記超音波受信部
３０および演算処理部４０はこの情報処理装置本体１０
０内に内蔵されている。

【００２７】また、表示部５０の表示画面の近傍には、
図２に示すように、スタイラスペン１の不使用時にこの
スタイラスペン１を収容するためのペンホルダ３４が設
けられている。ここで、スタイラスペン１はコードレス
のスタイラスペンとして構成され、このスタイラスペン
１の駆動電源はこのスタイラスペン１に内蔵された二次
電池が用いられており、上記ペンホルダ３４はこの二次
電池を充電するためのアダプタとしての機能も有してい
る。

【００２８】まず、この実施例における２個の超音波受
信素子３１ａ、３１ｂの受信出力に基づき表示部５０の
表示画面上に対するスタイラスペン１による指示位置の
検出原理を説明する。

【００２９】図３は、表示部５０の表示画面に対して所
定の位置関係で配設された２個の超音波受信素子３１
ａ、３１ｂとスタイラスペン１による指示位置の関係を
示したものである。

【００３０】今、この２個の超音波受信素子３１ａ、３
１ｂに固定された２次元座標系Ｘ−Ｙを考え、この表示
部５０の表示画面の横方向の長さをＷとする。

【００３１】ここで、超音波受信素子３１ａは、この２
次元座標系Ｘ−Ｙの原点に配設されており、超音波受信
素子３１ｂは、この２次元座標系Ｘ−ＹのＹ軸上の点
（０、Ｗ）に配設されているとする。

【００３２】また、スタイラスペン１による指示位置
が、この２次元座標系Ｘ−Ｙ上の点（ｘ、ｙ）であると
するとし、超音波受信素子３１ａから点（ｘ、ｙ）まで
の距離をａ、超音波受信素子３１ｂから点（ｘ、ｙ）ま
での距離をｂとすると、ａ²＝ｘ²＋ｙ² …（１）ｂ²＝（Ｗ−ｘ）²＋ｙ² …（２）の関係が成立する。この式（１）〜（２）からｘ、ｙに
ついて解くとｘ＝（ａ²−ｂ²＋Ｗ²）／２Ｗ …（３）ｙ＝±ＳＱＲＴ［ａ²−｛（ａ²−ｂ²＋Ｗ²）／２Ｗ｝²］…（４）ただし、ＳＱＲＴ（Ａ）はＡの平方根を示す。

【００３３】となる。ここでＷは既知の値であるので、
超音波受信素子３１ａから点（ｘ、ｙ）までの距離ａ、
超音波受信素子３１ｂから点（ｘ、ｙ）までの距離ｂが
わかれば、２個の超音波受信素子３１ａ、３１ｂに固定
された２次元座標系Ｘ−Ｙ上におけるスタイラスペン１
による指示位置（ｘ、ｙ）を求めることができる。

【００３４】この実施例においては、超音波受信素子３
１ａからスタイラスペン１による指示位置（ｘ、ｙ）ま
での距離ａ、超音波受信素子３１ｂからスタイラスペン
１による指示位置（ｘ、ｙ）までの距離ｂを、スタイラ
スペン１の先端から出力される超音波を用いて検出す
る。

【００３５】具体的には、この距離ａ、距離ｂの検出
は、スタイラスペン１の先端から出力される超音波が超
音波受信素子３１ａ、３１ｂで検出するまでの時間Ｔ
ａ、Ｔｂを検出することにより行われる。

【００３６】すなわち、スタイラスペン１の先端から出
力される超音波の空間伝達速度をＣとすると、上記時間
Ｔａ、Ｔｂを検出することにより上記距離ａ、距離ｂはａ＝Ｃ×Ｔａ …（５）ｂ＝Ｃ×Ｔｂ …（６）により求めることができる。

【００３７】このスタイラスペン１の先端から出力され
る超音波が超音波受信素子３１ａ、３１ｂで検出するま
での時間Ｔａ、Ｔｂを検出する処理は、図１に示す超音
波受信部３０における受信処理部３２で行われる。

【００３８】ところで、この実施例では、図１に示すよ
うにスタイラスペン１の不使用時にこのスタイラスペン
１を収納するペンホルダ３５が設けられており、このペ
ンホルダ３５には、後に詳述するように、スタイラスペ
ン１の超音波発信手段から出力される超音波の出力タイ
ミングと受信処理部３２における受信処理との同期をと
る同期回路３５が設けられている。

【００３９】この同期回路３５は、受信処理部３２に設
けられた基本クロック生成回路３２４から出力される基
本クロックを計数し、その計数値が一定の値になる毎に
スタイラスペン１の超音波発信手段から出力される超音
波の出力タイミングを制御する同期信号を出力するよう
に構成されている。

【００４０】また、スタイラスペン１には、上記基本ク
ロック生成回路３２４と同一の周波数の基本クロックを
生成する後に説明する基本クロック生成回路（オシレー
タ）が設けられており、この基本クロック生成回路は、
このスタイラスペン１がペンホルダ３５に収納されたと
きに、上記同期回路３５から出力される同期信号を入力
して、上記受信処理部３２に設けられた基本クロック生
成回路３２４との同期を確立し、このスタイラスペン１
をペンホルダ３５から取り出した後は、上記同期回路３
５と同様にこの受信処理部３２に設けられた基本クロッ
ク生成回路３２４との同期して動作する基本クロック生
成回路から出力される基本クロックを計数し、その計数
値が一定の値になる毎にスタイラスペン１の超音波発信
手段から出力される超音波の出力タイミングを制御する
ように構成されている。

【００４１】すなわち、スタイラスペン１をペンホルダ
３５に収納すると、スタイラスペン１の超音波発信手段
から出力される超音波の出力タイミングと受信処理部３
２における受信処理との同期がとられ、スタイラスペン
１の超音波発信手段から出力される超音波の出力タイミ
ングは同期回路３５から受信処理部３２に加えられる同
期信号のタイミングと一致することになる。

【００４２】同期回路３５から受信処理部３２に加えら
れる同期信号は、受信処理部３２のカウンタ３２１、３
２２のリセット端子に加えられ、カウンタ３２１、３２
２はこの同期信号に同期してクリアされる。

【００４３】また、カウンタ３２１、３２２の計数入力
端子には基本クロック生成回路３２４から出力される基
本クロックが入力され、またこのカウンタ３２１、３２
２の計数停止を制御する制御入力端子には、スタイラス
ペン１の先端から出力される超音波を受信したときに超
音波受信素子３１ａ、３１ｂからそれぞれ出力される受
信クロックが入力されている。

【００４４】すなわち、カウンタ３２１、３２２は、ス
タイラスペン１の先端から超音波が出力されるタイミン
グで同時にリセットされ、それぞれ超音波受信素子３１
ａ、３１ｂから受信クロックが入力されるまで基本クロ
ック生成回路３２４から出力される基本クロックを計数
し、その結果、カウンタ３２１、３２２の計数値は、ス
タイラスペン１の先端から出力される超音波が超音波受
信素子３１ａ、３１ｂで検出するまでの時間Ｔａ、Ｔｂ
に対応するものになる。

【００４５】図４は、このカウンタ３２１、３２２によ
る時間Ｔａ、Ｔｂの検出動作をタイミングチャートで示
したものである。

【００４６】すなわち、スタイラスペン１の図示しない
基本クロック生成回路は図４の（ａ）に示す基本クロッ
クを生成し、図４の（ｂ）に示す同期信号の立上がりに
同期してスタイラスペン１の先端から超音波を出力する
ための図４の（ｃ）に示す送信クロックを発生し、この
送信クロックに同期してスタイラスペン１の超音波発信
手段を駆動するための図４の（ｄ）に示す超音波駆動信
号を発生する。この超音波駆動信号によりスタイラスペ
ン１の超音波発信手段が駆動され、スタイラスペン１の
先端からは送信クロックが生じている間だけ超音波が出
力される。

【００４７】このスタイラスペン１の先端から出力され
た超音波は超音波受信素子３１ａ、３１ｂで受信され、
超音波受信素子３１ａ、３１ｂからはこの超音波の受信
に対応して図４の（ｅ）に示すような受信クロックが出
力される。

【００４８】そこで、カウンタ３２１、３２２では、図
４の（ｂ）に示す同期信号の立上がりタイミングから図
４の（ｅ）に示す受信クロックの立上がりタイミングま
での時間Ｔ、すなわち時間Ｔａ、Ｔｂを図４の（ａ）に
示す基本クロックを計数することにより求めることがで
きる。

【００４９】このカウンタ３２１、３２２で計数された
スタイラスペン１の先端から出力される超音波が超音波
受信素子３１ａ、３１ｂで検出するまでの時間Ｔａ、Ｔ
ｂは、受信時間保持回路３２５、３２６でそれぞれ保持
され、図１に示した通信部３３を介して演算処理部４０
に伝えられる。

【００５０】演算処理部４０は、この通信部３３を介し
て伝えられた時間Ｔａ、Ｔｂを受取り、この時間Ｔａ、
Ｔｂに基づきスタイラスペン１により表示部５０の画面
上で指示された指示位置を演算する。

【００５１】この演算は、まず、前述した式（５）〜
（６）に基づき、スタイラスペン１から超音波受信素子
３１ａ、３１ｂまでの距離ａ、ｂを算出する。

【００５２】そして、この算出した距離ａ、ｂおよび前
述した式（３）〜（４）に基づき、超音波受信素子３１
ａ、３１ｂに固定された２次元座標系Ｘ−Ｙ上における
スタイラスペン１による指示位置（ｘ、ｙ）を算出す
る。

【００５３】そして、この算出したスタイラスペン１に
よる指示位置（ｘ、ｙ）に基づき表示部５０における表
示制御を行う。

【００５４】次に、図１に示したスタイラスペン１およ
び超音波受信部３０および演算処理部４０の具体的詳細
構成について説明する。

【００５５】図５は、この実施例で用いるスタイラスペ
ン１の外観を示したものである。この図５に示すスタイ
ラスペン１は、内部に超音波発信手段を有するととも
に、第一ボタン１４ａおよび第二ボタン１４ｂを有して
いる。ここで、第一ボタン１４ａは単なるプッシュボタ
ンから構成され、第二ボタン１４ｂはオン状態保持機構
を有するラッチ機構付きのプッシュボタンから構成され
る。

【００５６】後述するように、第一ボタン１４ａはこの
スタイラスペン１から指示位置を入力するときに操作さ
れ、また、第二ボタン１４ｂは、このスタイラスペン１
による位置入力に対応する表示モードを切換えるときに
操作される。

【００５７】図６は、このスタイラスペン１の内部回路
構成を示したものである。図６において、このスタイラ
スペン１は、このスタイラスペン１からの超音波の送信
タイミングを制御する送信タイミング制御部１１、オペ
アンプ１６を有し送信タイミング制御部１１から出力さ
れた超音波駆動クロックを増幅するアンプ部１５、超音
波送出器１８を有しアンプ部１５から出力される超音波
送出器駆動信号により超音波を送出する送出部１７を具
備している。

【００５８】ところで、この実施例においては、後に詳
述する複数のスタイラスペンを同時使用可能なマルチペ
ン機能および複数の表示モードを切替可能なマルチモー
ド機能を可能にしているので、送信タイミング制御部１
１は、図５に示した第一ボタン１４ａおよび第二ボタン
１４ｂからなるボタン１４の出力および基本クロックを
生成するオシレータ（基本クロック生成部）１３からの
基本クロックに応じてこのスタイラスペン１からの超音
波送信タイミング制御の状態遷移を制御するシーケンサ
１２を有している。なお、このシーケンサ１２による超
音波送信タイミング制御の状態遷移の制御の詳細につい
ては後述する。

【００５９】図７は、図１に示した超音波受信部３０お
よび演算処理部４０の具体的構成を示したものである。

【００６０】図７において、超音波受信部３０は、受信
処理部３２、通信部３３から構成される。

【００６１】ここで、超音波受信部３０は図１に示した
超音波受信素子３１ａ、３１ｂから構成される受信セン
サ部３１からの超音波受信出力を入力処理する。

【００６２】受信処理部３２には、アンプ部６０、受信
タイミング制御部７０からなり、アンプ部６０にはオペ
アンプ６１が設けられ、受信タイミング制御部７０には
カウンタ、レジスタ７１、シーケンサ７２、オシレータ
７３、ＳＣＣ（シリアル通信制御部）初期化部７４が設
けられている。

【００６３】ここで、カウンタ、レジスタ７１は、図１
に示したカウンタ３２１、３２２、および受信時間保持
回路３２５、３２６に対応し、オシレータ７３は基本ク
ロックを生成する図１に示した基本クロック生成回路３
２４に対応する。

【００６４】また、シーケンサ７２は、オシレータ７３
から出力される基本クロックに基づきこの受信タイミン
グ制御部７０の受信タイミング制御の遷移状態を制御す
るものである。このシーケンサ７２は、図１に示したペ
ンホルダ３４の同期回路３５からの同期信号（リセット
信号）によりリセットされ、受信タイミング制御部７０
における受信タイミング制御の遷移状態を制御する。な
お、このシーケンサ７２による受信タイミング制御の遷
移状態の制御の詳細については後述する。

【００６５】また、通信部３３には、ＳＣＣ（シリアル
通信制御部）３３１およびＲＳ２３２Ｃインタフェース
を駆動するための２３２Ｃドライバ３３２が設けられて
いる。

【００６６】また、図７において、演算処理部４０は、
所定のアプリケーションが搭載され、スタイラスペン１
の指示位置に対応した表示を制御するウインドウ処理部
（ＷｉｎｆｏｒＰｅｎ）、マウスドライバ等を有
し、ＲＳ２３２Ｃインタフェースを介して超音波受信部
３０の通信部３３に接続されるパーソナルコンピュータ
から構成される。

【００６７】図８は、図６に示したスタイラスペンに設
けられたシーケンサ１２による超音波送信タイミング制
御の状態遷移を状態遷移図で示したものである。

【００６８】ところで、この実施例においては、上述し
たように複数のスタイラスペンを同時使用可能なマルチ
ペン機能および複数の表示モードの切換えるマルチモー
ド機能を有しており、ここで、マルチペン機能を選択す
るか否かおよび同時に使用するスタイラスペンの数は図
示しないディップスイッチにより切換えられる。

【００６９】今、図示しないディップスイッチによりマ
ルチペン機能が選択されており（ＭＰｅｎ＝１）、同時
に使用するスタイラスペンの数がＰｅｎＮＯ＝０とＰｅ
ｎＮＯ＝１の２本に設定されているとする。

【００７０】なお、図８に示す状態遷移図において、あ
る遷移状態から他の遷移状態への遷移は、ＰｅｎＮＯ＝
０またはＰｅｎＮＯ＝１のスタイラスペンに設けられる
図６に示したオシレータ１３から出力される基本クロッ
クを所定数計数する毎に行われる。

【００７１】図８において、状態１４２（Ｉｎｉｔ０
０００（０））は、スタイラスペンのいわゆる初期状態
で、このスタイラスペンが図１に示したペンホルダ３４
に収納され、ペンホルダ３４の同期回路３５から同期信
号を受けると（ＲｅｓｅｔＰｅｎ＝１）、いかなる状態
１４１（ＡｎｙＳｔａｔｅ）からもこの状態１４２（Ｉ
ｎｉｔ００００（０））に遷移する。この状態１４２
（Ｉｎｉｔ００００（０））ではなにも行わない。

【００７２】ところで、この場合は、マルチペン機能が
選択されたＭＰｅｎ＝１に設定されているので、次に、
ＰｅｎＮＯ＝０のスタイラスペンは、状態１４３（Ｔｒ
ａｃｅ０００１（１））に遷移し、また、ＰｅｎＮＯ
＝１のスタイラスペンは、状態１５１（ＷａｉｔＭＰｅ
ｎ０１１００（９））に遷移する。

【００７３】状態１４３（Ｔｒａｃｅ０００１
（１））は、このＰｅｎＮＯ＝０のスタイラスペンの位
置を図７に示した超音波受信部３０に認識させるための
状態である。つまり、図１に示した表示部５０に表示さ
れるカーソルをこのスタイラスペンの位置に合わせて追
従移動させるための状態である。したがって、この状態
においてはこのＰｅｎＮＯ＝０のスタイラスペンから超
音波を出力する。

【００７４】また、状態１４３（Ｔｒａｃｅ０００１
（１））において、このＰｅｎＮＯ＝０のスタイラスペ
ンの図５に示した第二ボタン１４ｂが押されていず（Ｍ
ｏｄｅＳｙｎｃ＝０）、かつこのＰｅｎＮＯ＝０のスタ
イラスペンの図５に示した第一ボタン１４ａが押されて
いる場合は（ＰｅｎＤｏｗｎＳｙｎｃ＝１）の場合は、
状態１４５（Ｄａｔａ００１１０（６））に遷移し、
それ以外の場合は、状態１４４（Ｄｕｍｍｙ０００１
０（２））に遷移する。

【００７５】状態１４５（Ｄａｔａ００１１０
（６））では、このＰｅｎＮＯ＝０のスタイラスペンの
第一ボタン１４ａが押されていることを超音波受信部３
０に認識させるために、このＰｅｎＮＯ＝０のスタイラ
スペンから超音波を出力する。

【００７６】この状態１４５（Ｄａｔａ００１１０
（６））からは無条件で状態１４７（Ｄｕｍｍｙ１０
１０１（５））に遷移する。

【００７７】また、状態１４４（Ｄｕｍｍｙ０００１
０（２））ではなにも行わず、この状態１４４（Ｄｕｍ
ｍｙ０００１０（２））で第二ボタン１４ｂが押され
た場合は（ＭｏｄｅＳｙｎｃ＝１）、状態１４６（Ｍｏ
ｄｅ００１１（３））に遷移し、第二ボタン１４ｂが
押されていない場合は（ＭｏｄｅＳｙｎｃ＝０）、状態
１４７（Ｄｕｍｍｙ１０１０１（５））に遷移する。

【００７８】状態１４６（Ｍｏｄｅ００１１（３））
では、このＰｅｎＮＯ＝０のスタイラスペンの第二ボタ
ン１４ｂが押されていることを超音波受信部３０に認識
させるために、このＰｅｎＮＯ＝０のスタイラスペンか
ら超音波を出力する。

【００７９】そして、この状態１４６（Ｍｏｄｅ００
１１（３））において、このＰｅｎＮＯ＝０のスタイラ
スペンの第一ボタン１４ａが押されている場合は（Ｐｅ
ｎＤｏｗｎＳｙｎｃ＝１）の場合は、状態１４９（Ｄａ
ｔａ２０１００（８））に遷移し、このＰｅｎＮＯ＝
０のスタイラスペンの第一ボタン１４ａが押されていな
い場合は（ＰｅｎＤｏｗｎＳｙｎｃ＝０）の場合は、状
態１５０（Ｄｕｍｍｙ２０１００（４））に遷移す
る。

【００８０】また、状態１４７（Ｄｕｍｍｙ１０１０
１（５））ではなにも行わず、この状態１４７（Ｄｕｍ
ｍｙ１０１０１（５））において、このＰｅｎＮＯ＝
０のスタイラスペンの第一ボタン１４ａが押されている
場合は（ＰｅｎＤｏｗｎＳｙｎｃ＝１）の場合は、状態
１４８（Ｄａｔａ１０１１１（７））に遷移し、この
ＰｅｎＮＯ＝０のスタイラスペンの第一ボタン１４ａが
押されていない場合は（ＰｅｎＤｏｗｎＳｙｎｃ＝０）
の場合は、状態１５０（Ｄｕｍｍｙ２０１００
（４））に遷移する。

【００８１】状態１４９（Ｄａｔａ２０１００
（８））、状態１５０（Ｄｕｍｍｙ２０１００
（４））、状態１４８（Ｄａｔａ１０１１１（７））
からは、マルチペン機能が選択されている場合は（ＭＰ
ｅｎ＝１）、状態１５１（ＷａｉｔＭＰｅｎ０１１０
０（９））に遷移し、マルチペン機能が選択されていな
い場合は（ＭＰｅｎ＝０）、状態１４３（Ｔｒａｃｅ
０００１（１））に遷移する。

【００８２】ところで、今はマルチペン機能が選択され
ている状態、すなわち（ＭＰｅｎ＝１）を想定している
ので、ここでは、状態１４９（Ｄａｔａ２０１００
（８））、状態１５０（Ｄｕｍｍｙ２０１００
（４））、状態１４８（Ｄａｔａ１０１１１（７））か
ら状態１５１（ＷａｉｔＭＰｅｎ０１１００（９））
に遷移する。

【００８３】また、状態１４２（Ｉｎｉｔ００００
（０））から状態１５１（ＷａｉｔＭＰｅｎ０１１０
０（９））に遷移したＰｅｎＮＯ＝１のスタイラスペン
は、無条件で、状態１５２（ＷａｉｔＭＰｅｎ１１１
０１（Ａ））、状態１５３（ＷａｉｔＭＰｅｎ２１１
１０（Ｂ））、状態１５４（ＷａｉｔＭＰｅｎ３１１
１０（Ｃ））を経て状態１４３（Ｔｒａｃｅ０００１
（１））に遷移する。

【００８４】この状態１４３（Ｔｒａｃｅ０００１
（１））に遷移したＰｅｎＮＯ＝１のスタイラスペン
は、次に、ＰｅｎＮＯ＝０のスタイラスペンと同様の状
態遷移を行う。

【００８５】また、状態１４９（Ｄａｔａ２０１００
（８））、状態１５０（Ｄｕｍｍｙ２０１００
（４））、状態１４８（Ｄａｔａ１０１１１（７））
から状態１５１（ＷａｉｔＭＰｅｎ０１１００
（９））に遷移したＰｅｎＮＯ＝０のスタイラスペン
は、ＰｅｎＮＯ＝１のスタイラスペンと同様に、無条件
で、状態１５２（ＷａｉｔＭＰｅｎ１１１０１
（Ａ））、状態１５３（ＷａｉｔＭＰｅｎ２１１１０
（Ｂ））、状態１５４（ＷａｉｔＭＰｅｎ３１１１０
（Ｃ））を経て状態１４３（Ｔｒａｃｅ０００１
（１））に遷移する。

【００８６】そして、ＰｅｎＮＯ＝０のスタイラスペン
およびＰｅｎＮＯ＝１のスタイラスペンは、上記状態遷
移をこれらスタイラスペンが図１に示したペンホルダ３
４に収納され、ペンホルダ３４の同期回路３５から同期
信号を受けるまで繰り返すことになる。

【００８７】図９は、上記マルチペン機能が選択された
場合（ＭＰｅｎ＝１）におけるＰｅｎＮＯ＝０のスタイ
ラスペンおよびＰｅｎＮＯ＝１のスタイラスペンの超音
波送信タイミング制御をタイミングチャートで示したも
のである。

【００８８】図８に示した状態遷移図から明らかなよう
に、ＰｅｎＮＯ＝０のスタイラスペンおよびＰｅｎＮＯ
＝１のスタイラスペンはそれぞれ４回の超音波送信タイ
ミングを１単位として交互に超音波を送出する。

【００８９】すなわち、図９に示すように、ＰｅｎＮＯ
＝０のスタイラスペン、すなわちスタイラスペンＰｅｎ
＃０は、４回の超音波送信タイミングを１ブロックとし
て超音波を送出する。ここで、各超音波送信タイミング
における超音波送出期間はＴｓｅｎｄであり、その超音
波送出間隔はＴｗａｉｔである。そしてこの４回の超音
波送信タイミングの１回目の超音波送信タイミングにお
いては、このスタイラスペンＰｅｎ＃０の位置に対応し
て図１に示した表示部５０に表示されるカーソルを追従
移動制御するために常時超音波を送出する。また、２回
目の超音波送信タイミングにおいては、このスタイラス
ペンＰｅｎ＃０で第一ボタン１４ａが押されたときのみ
超音波を送出する。また、３回目の超音波送信タイミン
グにおいては、このスタイラスペンＰｅｎ＃０で第二ボ
タン１４ｂが押されたときのみ超音波を送出する。ま
た、４回目の超音波送信タイミングにおいては、２回目
の超音波送信タイミングと同様にこのスタイラスペンＰ
ｅｎ＃０で第一ボタン１４ａが押されたときのみ超音波
を送出する。

【００９０】また、ＰｅｎＮＯ＝１のスタイラスペン、
すなわちスタイラスペンＰｅｎ＃１もスタイラスペンＰ
ｅｎ＃０と同様に、４回の超音波送信タイミングを１ブ
ロックとして超音波を送出する。すなわち、この４回の
超音波送信タイミングの１回目の超音波送信タイミング
においてはこのスタイラスペンＰｅｎ＃１の位置に対応
して図１に示した表示部５０に表示されるカーソルを追
従移動制御するために常時超音波を送出する。また、２
回目の超音波送信タイミングにおいては、このスタイラ
スペンＰｅｎ＃１で第一ボタン１４ａが押されたときの
み超音波を送出する。また、３回目の超音波送信タイミ
ングにおいては、このスタイラスペンＰｅｎ＃１で第二
ボタン１４ｂが押されたときのみ超音波を送出する。ま
た、４回目の超音波送信タイミングにおいては、２回目
の超音波送信タイミングと同様にこのスタイラスペンＰ
ｅｎ＃１で第一ボタン１４ａが押されたときのみ超音波
を送出する。

【００９１】ここで、スタイラスペンＰｅｎ＃０および
Ｐｅｎ＃１から２回目の超音波送信タイミングと４回目
の超音波送信タイミングの両者において第一ボタン１４
ａが押されたことを示す超音波を発生するように構成し
た理由は、この実施例においては、スタイラスペンによ
る描画に際して第一ボタン１４ａを押しながら描画を行
うように構成されているので、この描画に係わる指示位
置の検出密度（サンプリング周期）を高くするためであ
る。

【００９２】なお、各超音波送信タイミングで発生され
る超音波駆動信号（超音波駆動クロック）は、例えばＦ
Ｈｚの信号であり、超音波駆動クロックは図６に示した
アンプ部１５を介して送出部１７に加えられ、送出部１
７からは、このＦＨｚの超音波が送出される。

【００９３】なお、上記説明においては、マルチペン機
能が選択された場合（ＭＰｅｎ＝１）について説明し
た、スタイラスペンがＰｅｎＮＯ＝０の一本であり、マ
ルチペン機能が選択されていない場合は（ＭＰｅｎ＝
０）、図８に示す状態遷移図において、状態１４２（Ｉ
ｎｉｔ００００（０））から状態１５１（ＷａｉｔＭ
Ｐｅｎ０１１００（９））への遷移はなくなり、ま
た、状態１４９（Ｄａｔａ２０１００（８））、状態１
５０（Ｄｕｍｍｙ２０１００（４））、状態１４８
（Ｄａｔａ１０１１１（７））からは、状態１４３
（Ｔｒａｃｅ０００１（１））に遷移し、この状態遷
移がこのＰｅｎＮＯ＝０のスタイラスペンが図１に示し
たペンホルダ３４に収納され、ペンホルダ３４の同期回
路３５から同期信号を受けるまで繰り返すことになる。

【００９４】この場合は、図９に示したスタイラスペン
Ｐｅｎ＃０による超音波送信タイミング制御のみが繰り
返されることになる。

【００９５】また、マルチペン機能が選択され（ＭＰｅ
ｎ＝１）、同時に使用するスタイラスペンの数が３本以
上の場合は、それぞれのスタイラスペンがそれぞれ４回
の超音波送信タイミングを１単位として順次超音波を送
出することになる。

【００９６】図１０は、図７に示したシーケンサ７２に
よる受信タイミング制御の状態遷移を状態遷移図で示し
たものである。

【００９７】図１０に示す状態遷移は、図８に示したス
タイラスペンにおける超音波送信タイミング制御の状態
遷移と同期して遷移するもので、スタイラスペンにおい
てマルチペン機能が選択されている場合は（ＭＰｅｎ＝
１）、状態７２２（Ｔｒａｃｅ０００１（１））、状
態７２３（Ｄａｔａ００１０（２））、状態７２４
（Ｍｏｄｅ００１１（３））、状態７２５（Ｄａｔａ
１１００（４））のタイミングで受信した超音波はＰ
ｅｎＮＯ＝０のスタイラスペンから送出された超音波と
して処理し、状態７２６（Ｔｒａｃｅ１１０１
（５））、状態７２７（Ｄａｔａ２１１０（２））、
状態７２８（Ｍｏｄｅ１１１１（７））、状態７２９
（Ｄａｔａ３０００（０））のタイミングで受信した
超音波はＰｅｎＮＯ＝１のスタイラスペンから送出され
た超音波として処理する。

【００９８】また、スタイラスペンにおいてマルチペン
機能が選択されていない場合は（ＭＰｅｎ＝０）、状態
７２２（Ｔｒａｃｅ０００１（１））、状態７２３
（Ｄａｔａ００１０（２））、状態７２４（Ｍｏｄｅ
００１１（３））、状態７２５（Ｄａｔａ１１００
（４））、状態７２６（Ｔｒａｃｅ１１０１
（５））、状態７２７（Ｄａｔａ２１１０（２））、
状態７２８（Ｍｏｄｅ１１１１（７））、状態７２９
（Ｄａｔａ３０００（０））のタイミングで受信した
超音波はすべてＰｅｎＮＯ＝０のスタイラスペンから送
出された超音波として処理する。

【００９９】また、図１０において、状態７２９（Ｄａ
ｔａ３０００（０））は、この超音波受信部３０にお
ける受信タイミング制御の遷移状態の初期状態で、この
超音波受信部３０にハードウエアリセット（Ｒｅｓｅｔ
Ｐｅｎ＝１）が発生した場合には、いかなる状態７２１
（ＡｎｙＳｔａｔｅ）からも、この状態７２９（Ｄａｔ
ａ３０００（０））に遷移する。

【０１００】この状態７２９（Ｄａｔａ３０００
（０））で受信した超音波に基づく指示位置は、図１に
示した表示部５０における描画データとして認識する。

【０１０１】状態７２９（Ｄａｔａ３０００（０））
からは、無条件で、状態７２２（Ｔｒａｃｅ０００１
（１））に遷移する。

【０１０２】状態７２２（Ｔｒａｃｅ０００１
（１））で受信した超音波に基づく指示位置は、図１に
示した表示部５０においてカーソルを追従移動制御する
ために位置データとして認識する。

【０１０３】状態７２２（Ｔｒａｃｅ０００１
（１））からは、無条件で、状態７２３（Ｄａｔａ０
０１０（２））に遷移する。

【０１０４】この状態７２３（Ｄａｔａ００１０
（２））で受信した超音波に基づく指示位置は、図１に
示した表示部５０における描画データとして認識する。

【０１０５】状態７２３（Ｄａｔａ００１０（２））
からは、無条件で、状態７２４（Ｍｏｄｅ００１１
（３））に遷移する。

【０１０６】この状態７２４（Ｍｏｄｅ００１１
（３））で受信した超音波は、スタイラスペンによる表
示モードを切換えるモード切換えデータとして認識す
る。

【０１０７】状態７２４（Ｍｏｄｅ００１１（３））
からは、無条件で、状態７２５（Ｄａｔａ１１００
（４））に遷移する。

【０１０８】この状態７２５（Ｄａｔａ１１００
（４））で受信した超音波に基づく指示位置は、図１に
示した表示部５０における描画データとして認識する。

【０１０９】状態７２５（Ｄａｔａ１１００（４））
からは、無条件で、状態７２６（Ｔｒａｃｅ１１０１
（５））に遷移する。

【０１１０】この状態７２６（Ｔｒａｃｅ１１０１
（５））で受信した超音波に基づく指示位置は、図１に
示した表示部５０においてカーソルを追従移動制御する
ために位置データとして認識する。

【０１１１】状態７２６（Ｔｒａｃｅ１１０１
（５））からは、無条件で、状態７２７（Ｄａｔａ２
１１０（２））に遷移する。

【０１１２】この状態７２７（Ｄａｔａ２１１０
（２））では、で受信した超音波に基づく指示位置は、
図１に示した表示部５０における描画データとして認識
する。

【０１１３】状態７２７（Ｄａｔａ２１１０（２））
からは、無条件で、状態７２８（Ｍｏｄｅ１１１１
（７））に遷移する。

【０１１４】この状態７２８（Ｍｏｄｅ１１１１
（７））で受信した超音波は、スタイラスペンによる表
示モードを切り換えるモード切換えデータとして認識す
る。

【０１１５】状態７２８（Ｍｏｄｅ１１１１（７））
からは、無条件で、状態７２９（Ｄａｔａ３０００
（０））に遷移する。

【０１１６】そして上記状態遷移は、この超音波受信部
３０にハードウエアリセットが発生するまで繰り返され
る。

【０１１７】図１１は、図７に示した通信部３３からＲ
Ｓ２３２Ｃインタフェースを介して演算処理部４０にデ
ータを送信するデータ送信制御の状態遷移を状態遷移図
で示したものである。

【０１１８】図１１において、状態８０２（Ｉｎｉｔ
０００）は、この状態遷移の初期状態であり、この通信
部３３にハードウエアリセット（ＲｅｓｅｔＳｙｎｃ＝
１）が発生した場合には、いかなる状態８０１（Ａｎｙ
Ｓｔａｔｅ）からも、この状態８０２（Ｉｎｉｔ００
０）に遷移する。この状態８０２（Ｉｎｉｔ０００）
ではなにも行わない。

【０１１９】この状態８０２（Ｉｎｉｔ０００）にお
いて、図７に示したＳＣＣ（シリアル通信制御部）３３
１への初期設定モードであり（ＳＣＣＮｏｔｌｎｉｔ＝
１）、かつＳＣＣ（シリアル通信制御部）３３１への図
示しない設定許可用ディップスイッチ（ＰｕｓｈＳＷＡ
ＳｙｎｃおよびＰｕｓｈＳＷＢＳｙｎｃ）がその設定許
可を示しているならば（ＤａｔａＣｏｕｎｔ０＝１，Ｐ
ｕｓｈＳＷＢＳｙｎｃ＝１、ＤａｔａＣｏｕｎｔ０＝
１，ＰｕｓｈＳＷＡＳｙｎｃ＝１）、状態８０３（Ｓｅ
ｔＵｐ００１）に遷移するが、それ以外の場合はこの
状態８０２に止まる。

【０１２０】状態８０３（ＳｅｔＵｐ００１）からは
状態８０４（Ｗｒｉｔｅ０１０）、状態８０５（Ｈｏ
ｌｄ０１１）、状態８０６（ＣｏｕｎｔＵｐ１０
０）の順で遷移する。

【０１２１】ここで、状態８０３（ＳｅｔＵｐ００
１）、状態８０４（Ｗｒｉｔｅ０１０）、状態８０５
（Ｈｏｌｄ０１１）は、ＳＣＣ３３１へデータを書き
込むバスサイクルを生成するために設けられている。す
なわち、ハードウエアリセット（ＲｅｓｅｔＳｙｎｃ＝
１）が発生した後、ＳＣＣ３３１への初期設定モードの
間（ＳＣＣＮｏｔｌｎｉｔ＝１）に４２ｂｙｔｅの初期
設定値をＳＣＣ３３１に書き込む。

【０１２２】状態８０６（ＣｏｕｎｔＵｐ１００）で
は、以下に示す２つの処理を行う。１）ＳＣＣ３３１の初期設定モードの判定、つまりＳＣ
Ｃ３３１へ書き込んだ初期設定データ数の監視を行う。

【０１２３】２）受信タイミング制御部７０から転送さ
れたデータのすべてをＳＣＣ３３１に書き込んだかの判
定を行う。

【０１２４】上記処理がすべて終了したならば状態８０
７（ＷａｉｔＤａｔａ１０１）に遷移する。

【０１２５】状態８０７（ＷａｉｔＤａｔａ１０１）
では、図７に示した受信センサ部３１でスタイラスペン
からの超音波を受信したかどうかを判定する。ここで受
信していない場合は（ＲｄｙＳｙｎｃ＝０）は、状態８
０７（ＷａｉｔＤａｔａ１０１）に止まるが、受信し
た場合は（ＲｄｙＳｙｎｃ＝１）、状態８０８（Ｗａｉ
ｔＬｏａｄ０１１０）に遷移する。

【０１２６】状態８０８（ＷａｉｔＬｏａｄ０１１
０）からは状態８０９（ＷａｉｔＬｏａｄ１１１１）
を経て状態８０２（Ｉｎｉｔ０００）に遷移する。

【０１２７】ここで、状態８０８（ＷａｉｔＬｏａｄ０
１１０）、状態８０９（ＷａｉｔＬｏａｄ１１１
１）は、受信タイミング制御部７０から転送されたデー
タを受け取るための時間を稼ぐ状態である。

【０１２８】ところで、この実施例においては、表示部
５０における複数の表示モードの切換え制御をることが
できるようにしたマルチモード機能を実現するように構
成されており、このマルチモード機能における表示モー
ドは、スタイラスペン１に設けられた第二ボタン１４ｂ
の操作状態に応じて行うように構成されている。

【０１２９】すなわち、この実施例においては、スタイ
ラスペン１に設けられた第二ボタン１４ｂの操作状態が
オフ状態に制御されているときには、このスタイラスペ
ン１に描画ペンとしての機能を与え、このスタイラスペ
ン１に設けられた第二ボタン１４ｂの操作状態がオン状
態に制御されているときには、このスタイラスペン１に
イレーサ、すなわち消しゴムとしての機能を与えるよう
に構成されている。

【０１３０】図１２は、スタイラスペン１に設けられた
第二ボタン１４ｂの操作状態がオフ状態に制御された場
合の操作例を示したものである。

【０１３１】この場合、図１２に示すように、表示部５
０の表示画面上には、鉛筆の画像からなるカーソル５０
ａが表示される。ここでこのスタイラスペン１に設けら
れた第一ボタン１４ａを押した状態で表示部５０の表示
画面上に所望の画像を描くと、このスタイラスペン１の
先端の位置の移動が超音波受信素子３１ａ、３１ｂの受
信出力に基づき検出され、その結果、このスタイラスペ
ン１の位置の移動に追随して表示部５０の表示画面上に
表示されている鉛筆の画像からなるカーソル５０ａが移
動し、表示部５０の表示画面上にこのスタイラスペン１
により描画した画像と同一の画像が表示される。

【０１３２】図１３は、スタイラスペン１に設けられた
第二ボタン１４ｂの操作状態がオン状態に制御された場
合の他の操作例を示したものである。

【０１３３】この場合、図１３に示すように、表示部５
０の表示画面上には、消しゴムの画像なるカーソル５０
ｂが表示される。ここで、このスタイラスペン１に設け
られた第一ボタン１４ａを押した状態で表示部５０の表
示画面上に表示されている画像をなぞると、このスタイ
ラスペン１の先端の位置の移動が超音波受信素子３１
ａ、３１ｂの受信出力に基づき検出され、その結果、こ
のスタイラスペン１の位置の移動に追随して表示部５０
の表示画面上に表示されている消しゴムの画像なるカー
ソル５０ｂが移動し、この表示部５０の表示画面上に表
示されている画像のこの消しゴムの画像なるカーソル５
０ｂが移動した部分が消去される。

【０１３４】また、この実施例においては、複数のスタ
イラスペンを同時に使用することを可能にするするマル
チペン機能を有している。

【０１３５】すなわち、この実施例においては、図８お
よび図９の状態遷移図で説明したように、例えば、２本
のスタイラスペンを用いた場合、この２本のスタイラス
ペンの位置を個別に検出することが可能になり、この処
理を用いることによりマルチペン機能を実現している。

【０１３６】図１４は、２本のスタイラスペンを用いて
マルチペン機能を実現した場合の操作例を示したもので
ある。

【０１３７】この図１４に示す操作例は、２本のスタイ
ラスペンの第二ボタン１４ｂの操作状態をそれぞれオフ
状態にして、この２本のスタイラスペンのそれぞれに描
画ペンとしての機能を与えた場合を示している。

【０１３８】この場合、図１４に示すように、表示部５
０の表示画面上には、２本のスタイラスペンのそれぞれ
に対応して鉛筆の画像からなるカーソル５１ａおよび５
１ｂが表示される。ここでこの２本のスタイラスペンに
設けられた第一ボタン１４ａを押した状態でそれぞれ表
示部５０の表示画面上に所望の画像を描くと、この２本
スタイラスペンの先端の位置の移動が超音波受信素子３
１ａ、３１ｂの受信出力に基づきそれぞれ検出され、そ
の結果、この２本のスタイラスペンの位置の移動に追随
して表示部５０の表示画面上に表示されている鉛筆の画
像からなるカーソル５１ａおよび５１ｂが別々に移動
し、表示部５０の表示画面上にこの２本のスタイラスペ
ンにより描画した画像と同一の画像が表示される。

【０１３９】なお、この場合、表示部５０の表示画面の
近傍には、図１４に示すようにこの２本のスタイラスペ
ンを収容するための２個のペンホルダ３４ａおよび３４
ｂが設けられており、この２個のペンホルダ３４ａおよ
び３４ｂにはそれぞれスタイラスペンが収容されたとき
このスタイラスペンに同期信号を与えるための図１に示
した同期回路３５と同様の同期回路が設けられている。

【０１４０】ところで、スタイラスペン１から送出さ
れ、超音波受信素子３１ａ、３１ｂで受信される超音波
は、直接超音波受信素子３１ａ、３１ｂに伝達されるも
のと、１つまたは複数の障害物で反射されて直接超音波
受信素子３１ａ、３１ｂに伝達されるものとが存在する
場合がある。

【０１４１】図１５は、スタイラスペン１から送出され
た超音波が、直接超音波受信素子３１ａに伝達される第
１の経路Ｐ１と、４個の障害物３６ａ〜３６ｄで反射さ
れて超音波受信素子３１ａに伝達される第２の経路Ｐ２
とを示したものである。この場合、第２の経路Ｐ２の方
が第１の経路Ｐ１より長くなるので、図１６に示すよう
に、１つの超音波駆動信号３７に対応してスタイラスペ
ン１から送出された超音波に対して、超音波受信素子３
１ａでは第１の経路Ｐ１を経た超音波の受信信号３７ａ
と第２の経路Ｐ２を経た超音波の受信信号３７ｂの２つ
が生じる。

【０１４２】また、この実施例では、図１７に示すよう
に、スタイラスペン１からは、所定の時間間隔Ｔｗａｉ
ｔで間欠的に超音波が送出される。

【０１４３】ここで、図１７に示すように、ある超音波
駆動信号３７により送出される超音波の伝達経路として
図１５に示したように２つの経路Ｐ１とＰ２が存在し、
この超音波駆動信号３７に対応する超音波受信素子３１
ａにおける超音波受信信号としてこの第１の経路Ｐ１の
超音波の受信信号３７ａと第２の経路Ｐ２の超音波の受
信信号３７ｂの２つが生じ、この超音波駆動信号３７の
次の送信タイミングで発生される超音波駆動信号３８に
より送出される超音波が超音波受信素子３１ａにおいて
超音波の受信信号３８ａとして受信されたとし、上記第
２の経路Ｐ２の超音波の受信信号３７ｂの受信タイミン
グが、超音波駆動信号３８より後になった場合を考え
る。

【０１４４】この場合、上記第２の経路Ｐ２の超音波の
受信信号３７ｂは、超音波駆動信号３８により送出され
る超音波の先頭波として誤認識され、また超音波の受信
信号３８ａは超音波駆動信号３８により送出される超音
波の先頭波として認識されないことになり、これにより
誤動作が生じる。

【０１４５】このような誤動作は、この装置の表示部５
０の表示画面のサイズに対応して、スタイラスペン１か
ら発生される超音波の強度、超音波受信素子における受
信ステショルドレベル、スタイラスペン１から送出され
る超音波の時間間隔Ｔｗａｉｔを適宜に設定することに
よりなくすことができる。

【０１４６】すなわち、スタイラスペン１から発生され
る超音波の強度および超音波受信素子における受信ステ
ショルドレベルを適宜に設定することにより、超音波受
信素子で図１５に示したような複数の障害物を経て到来
する超音波を受信しないようにすることができ、またス
タイラスペン１から送出される超音波の時間間隔Ｔｗａ
ｉｔを長くすることにより、障害物による反射波の影響
を少なくすることができる。

【０１４７】また、この実施例では、図６および図７に
示したようにスタイラスペン１および超音波受信部３０
に個別にオシレータ（基本クロック生成回路）１３およ
び７３を設け、このオシレータ１３および７３の同期を
ペンホルダ３４に設けた同期回路３５を介してとるよう
に構成されている。

【０１４８】しかし、スタイラスペン１をペンホルダ３
４から取り出した後は、このスタイラスペン１のオシレ
ータ１３は自律的に動作するように構成されているの
で、ある時間が経過すると、超音波受信部３０のオシレ
ータ７３の出力とタイラスペン１のオシレータ１３の出
力とは、図１８に示すようにずれ時間ｔ０の位相ずれが
生じる場合がある。この位相ずれは、スタイラスペン１
の連続使用時間がある時間の範囲内であれば、オシレー
タ１３および７３として発振周波数が１０ＭＨｚ程度の
ものを用いることにより、スタイラスペン１の位置検出
動作の上では特に問題は生じない。

【０１４９】また、スタイラスペン１の連続使用時間が
長くなると、オシレータ１３の精度が悪い場合、図１９
に示すように、超音波受信部３０の同期信号に対応する
超音波の送出タイミングが時刻Ｔ０から時刻Ｔ１にず
れ、そのずれ時間がｔ１になると、このずれ時間がｔ１
のためにスタイラスペン１の位置を正確に検出できなく
なる。

【０１５０】図２０は、上記超音波受信部３０の同期信
号とスタイラスペン１における超音波送出タイミングの
ずれを補正するためにこの実施例で採用されている手法
を示したものである。

【０１５１】すなわち、この実施例においては、超音波
受信部３０側に超音波受信部３０側の同期信号に同期し
て赤外線を発光する発光素子６１を設け、スタイラスペ
ン１側ではこの発光素子６１から発光される赤外線を受
光することによりスタイラスペン１側における超音波送
出タイミングのずれを補正するように構成される。

【０１５２】図２１および図２２は、図２０に手法を採
用した場合の超音波受信部３０側の構成およびスタイラ
スペン１側の構成をブロック図で示したものである。

【０１５３】すなわち、図２１に示す超音波受信部３０
側の構成においては、ペンホルダ３４からの同期信号に
同期して赤外線を発光する発光素子６１を設け、スタイ
ラスペン１側には、この発光素子６１から発光される赤
外線を受光する受光素子６２を設け、この受光素子６２
の受光出力によりシ−ケンサ１２の遷移状態をリセット
するように構成する。なお、図２１および図２２に示す
他の構成は図７および図６に示した構成と同一である。

【０１５４】このように構成すると、スタイラスペン１
を連続して使用しながら、あたかもスタイラスペン１を
ペンホルダ３４に収納して初期リセットをかけたと等価
になり、超音波受信部３０の同期信号とスタイラスペン
１における超音波送出タイミングのずれを補正すること
ができる。

【０１５５】図２３は、上記構成による超音波受信部３
０の同期信号とスタイラスペン１における超音波送出タ
イミングのずれの補正の様子をタイミングチャートで示
したものである。

【０１５６】すなわち、時点ｔ−１でスタイラスペン１
がペンホルダ３４から同期信号を受け、超音波受信部３
０側の同期信号とスタイラスペン１における超音波送出
タイミングが一致制御されたとする。ここで、スタイラ
スペン１がペンホルダ３４から取り出され、一定時間経
過した時点ｔ−２、およびｔ−３では超音波受信部３０
の同期信号とスタイラスペン１における超音波送出タイ
ミングにがずれが生じているが、時点ｔ−４で超音波受
信部３０側の発光素子６１から超音波受信部３０側の同
期信号に同期してが発光され、スタイラスペン１側では
この赤外線を受光素子６２で受光することにより超音波
受信部３０の同期信号とスタイラスペン１における超音
波送出タイミングのずれを補正するように動作するの
で、再び超音波受信部３０側の同期信号とスタイラスペ
ン１における超音波送出タイミングが一致制御される。

【０１５７】なお、上記図２０乃至図２２に示した構成
においては、超音波受信部３０側にペンホルダ３４から
の同期信号に同期して赤外線を発光する発光素子６１を
設け、スタイラスペン１側にこの発光素子６１から発光
される赤外線を受光する受光素子６２を設けるようにし
て、スタイラスペン１における超音波送出タイミングを
超音波受信部３０側の同期信号に同期させるように構成
したが、図２４および図２５に示すように、スタイラス
ペン１側にスタイラスペン１側の同期信号に同期して赤
外線を発光する発光素子６３を設け、超音波受信部３０
側にこの発光素子６３から発光される赤外線を受光する
受光素子６４を設け、この受光素子６４の受信出力に基
づきペンホルダ３４の同期回路３５から発生される同期
信号を補正するように構成してもよい。なお、図２４お
よび図２５の他の構成は図６および図７に示した構成と
同一である。

【０１５８】なお、上記実施例において、図３に示した
表示部５０はリアプロジェクタディスプレイを想定して
いるが、この発明のペン入力装置はこのリアプロジェク
タディスプレイを用いた情報処理装置に限定されず、例
えば、図２６に示すような表示部５０としてフロントプ
ロジェクタディスプレイを用いた情報処理装置にも同様
に適用することができる。

【０１５９】また、この発明のペン入力装置は、上記大
型のディスプレイを用いた情報処理装置以外にも、図２
７に示すようなＣＲＴディスプレイを有するディスクト
ップ型のコンピュータまたは図２８に示すようなＬＣＤ
ディスプレイを有するノート型のコンピュータを用いた
情報処理装置にも同様に適用することができる。

【０１６０】更に、上記実施例においては、スタイラス
ペンの位置を２次元的に検出する構成について示した
が、この発明はスタイラスペンの位置を３次元的に検出
することもできる。

【０１６１】図２９は、スタイラスペン１の位置を３次
元的に検出するように構成したこの発明の他の実施例を
示したものである。

【０１６２】この実施例においても図１に示した実施例
と同様に、スタイラスペン１はその先端から超音波を出
力する超音波発信手段が設けられており、この超音波発
信手段から送出される超音波に基づき表示部５０の表示
画面上における指示位置を検出してこの指示位置に対応
する画像を表示部５０の表示画面上に表示する。

【０１６３】すなわち、この実施例においては、スタイ
ラスペン１の先端から送出された超音波を表示部５０の
表示画面に対して所定の位置関係で配設された３個の超
音波受信素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃで受信し、その受
信出力に基づきスタイラスペン１の先端の位置を３次元
的に検出し、その検出結果に対応して表示部５０の表示
画面における表示制御を行う。

【０１６４】この実施例における３個の超音波受信素子
３１ａ、３１ｂ、３１ｃを用いたスタイラスペン１の先
端の位置の３次元的検出原理は以下に示すようになる。

【０１６５】すなわち、図３０に示すように、この３個
の超音波受信素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃに固定された
３次元座標系Ｘ−Ｙ−Ｚを考える。

【０１６６】ここで、超音波受信素子３１ａは、この３
次元座標系Ｘ−Ｙ−Ｚの原点に配設されており、超音波
受信素子３１ｂは、この３次元座標系Ｘ−Ｙ−ＺのＹ軸
上の点（０、Ｌｙ、０）に配設され、超音波受信素子３
１ｃは、３次元座標系Ｘ−Ｙ−ＺのＺ軸上の点（０、
０、Ｌｚ）に配設されているとする。

【０１６７】また、スタイラスペン１による指示位置
が、この３次元座標系Ｘ−Ｙ−Ｚ上の点（ｘ、ｙ、ｚ）
であるとするとし、超音波受信素子３１ａから点（ｘ、
ｙ、ｚ）までの距離がａ、超音波受信素子３１ｂから点
（ｘ、ｙ、ｚ）までの距離がｂ、超音波受信素子３１ｃ
から点（ｘ、ｙ、ｚ）までの距離がｃであるとすると、ｃ²＝（Ｌｚ−ｚ）²＋ａ²−ｚ² …（７）ａ²＝ｘ²＋ｙ²＋ｚ² …（８）ｂ²＝ｘ²＋（Ｌｙ−ｙ）²＋ｚ² …（９）の関係が成立する。この式（７）〜（９）からｘ、ｙ、
ｚについて解くとｘ＝±ＳＱＲＴ［ａ²−｛（Ｌｙ²＋ａ²−ｂ²）／２Ｌｙ｝² −｛（Ｌｚ²＋ａ²−ｃ²）／２Ｌｚ｝²］ …（１０）ｙ＝（Ｌｙ²＋ａ²−ｂ²）／２Ｌｙ …（１１）ｚ＝（Ｌｚ²＋ａ²−ｃ²）／２Ｌｚ …（１２）ただし、ＳＱＲＴ（Ａ）はＡの平方根を示す。

【０１６８】となる。ここでＬｙおよびＬｚは、超音波
受信素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃの配設位置によって決
定される既知の値であるので、超音波受信素子３１ａか
ら点（ｘ、ｙ、ｚ）までの距離ａ、超音波受信素子３１
ｂから点（ｘ、ｙ、ｚ）までの距離ｂ、超音波受信素子
３１ｃから点（ｘ、ｙ、ｚ）までの距離ｃがわかれば、
３次元的に配設された３つの超音波受信素子３１ａ、３
１ｂ、３１ｃに固定された３次元座標系Ｘ−Ｙ−Ｚ上に
おけるスタイラスペン１による指示位置（ｘ、ｙ、ｚ）
を求めることができる。

【０１６９】ここで、超音波受信素子３１ａからスタイ
ラスペン１による指示位置（ｘ、ｙ、ｚ）までの距離
ａ、超音波受信素子３１ｂからスタイラスペン１による
指示位置（ｘ、ｙ、ｚ）までの距離ｂ、超音波受信素子
３１ｃからスタイラスペン１による指示位置（ｘ、ｙ、
ｚ）までの距離ｃの検出は、スタイラスペン１の先端か
ら出力される超音波が超音波受信素子３１ａ、３１ｂ、
３１ｃで検出するまでの時間Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを検出す
ることにより求めることができる。

【０１７０】すなわち、スタイラスペン１の先端から出
力される超音波の空間伝達速度をＣとすると、上記時間
Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを検出することにより上記距離ａ、距
離ｂ、距離ｃはａ＝Ｃ×Ｔａ …（１３）ｂ＝Ｃ×Ｔｂ …（１４）ｃ＝Ｃ×Ｔｃ …（１５）により求めることができる。

【０１７１】このスタイラスペン１の先端から出力され
る超音波が超音波受信素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃで検
出するまでの時間Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを検出する処理は、
図２９に示す超音波受信部３０における受信処理部３２
で行われる。

【０１７２】すなわち、この実施例では、図１に示した
実施例と同様に、スタイラスペン１の不使用時にこのス
タイラスペン１を収納するペンホルダ３５が設けられて
おり、このペンホルダ３５には、スタイラスペン１の超
音波発信手段から出力される超音波の出力タイミングと
受信処理部３２における受信処理との同期をとる同期回
路３５が設けられている。

【０１７３】この同期回路３５は、受信処理部３２に設
けられた基本クロック生成回路３２４から出力される基
本クロックを計数し、その計数値が一定の値になる毎に
スタイラスペン１の超音波発信手段から出力される超音
波の出力タイミングを制御する同期信号を出力する。

【０１７４】また、スタイラスペン１には、上記基本ク
ロック生成回路３２４と同一の周波数の基本クロックを
生成する基本クロック生成回路が設けられており、この
基本クロック生成回路は、このスタイラスペン１がペン
ホルダ３５に収納されたときに、上記同期回路３５から
出力される同期信号を入力して、上記受信処理部３２に
設けられた基本クロック生成回路３２４との同期を確立
し、このスタイラスペン１をペンホルダ３５から取り出
した後は、上記同期回路３５と同様にこの受信処理部３
２に設けられた基本クロック生成回路３２４との同期し
て動作する基本クロック生成回路から出力される基本ク
ロックを計数し、その計数値が一定の値になる毎にスタ
イラスペン１の超音波発信手段から出力される超音波の
出力タイミングを制御するように構成されている。

【０１７５】すなわち、スタイラスペン１をペンホルダ
３５に収納すると、スタイラスペン１の超音波発信手段
から出力される超音波の出力タイミングと受信処理部３
２における受信処理との同期がとられ、スタイラスペン
１の超音波発信手段から出力される超音波の出力タイミ
ングは同期回路３５から受信処理部３２に加えられる同
期信号のタイミングと一致することになる。

【０１７６】同期回路３５から受信処理部３２に加えら
れる同期信号は、受信処理部３２のカウンタ３２１、３
２２、３２３のリセット端子に加えられ、カウンタ３２
１、３２２、３２３はこの同期信号に同期してクリアさ
れる。

【０１７７】また、カウンタ３２１、３２２、３２３の
計数入力端子には基本クロック生成回路３２４から出力
される基本クロックが入力され、またこのカウンタ３２
１、３２２、３２３の計数停止を制御する制御入力端子
には、スタイラスペン１の先端から出力される超音波を
受信したときに超音波受信素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃ
からそれぞれ出力される受信クロックが入力されてい
る。

【０１７８】すなわち、カウンタ３２１、３２２、３２
３は、スタイラスペン１の先端から超音波が出力される
タイミングで同時にリセットされ、それぞれ超音波受信
素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃから受信クロックが入力さ
れるまで基本クロック生成回路３２４から出力される基
本クロックを計数し、その結果、カウンタ３２１、３２
２、３２３の計数値は、スタイラスペン１の先端から出
力される超音波が超音波受信素子３１ａ、３１ｂ、３１
ｃで検出するまでの時間Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃに対応するも
のになる。

【０１７９】このカウンタ３２１、３２２、３２３で計
数されたスタイラスペン１の先端から出力される超音波
が超音波受信素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃで検出するま
での時間Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃは、受信時間保持回路３２
５、３２６、３２７でそれぞれ保持され、通信部３３を
介して演算処理部４０に伝えられる。

【０１８０】演算処理部４０は、この通信部３３を介し
て伝えられた時間Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを受取り、この時間
Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃに基づきスタイラスペン１により表示
部５０の画面上で指示された指示位置を３次元的に演算
する。

【０１８１】この演算は、まず、前述した式（１３）〜
（１５）に基づき、スタイラスペン１から超音波受信素
子３１ａ、３１ｂまでの距離ａ、ｂ、ｃを算出する。

【０１８２】そして、この算出した距離ａ、ｂ、ｃおよ
び前述した式（１０）〜（１２）に基づき、超音波受信
素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃに固定された３次元座標系
Ｘ−Ｙ−Ｚ上におけるスタイラスペン１による指示位置
（ｘ、ｙ，ｚ）を演算算出する。

【０１８３】そして、この算出したスタイラスペン１に
よる指示位置（ｘ、ｙ，ｚ）に基づき表示部５０におけ
る表示制御を行う。

【０１８４】ここで、この実施例においては、スタイラ
スペン１による指示位置を３次元的に検出定可能である
ので、表示部５０において、この３次元的に検出した指
示位置（ｘ、ｙ、ｚ）に対応する３次元的表示が可能で
ある。

【０１８５】なお、表示部５０が３次元表示可能な表示
器である場合は、この３次元の指示位置（ｘ、ｙ、ｚ）
に基づく３次元表示をそのまま行えばよいが、表示部５
０が２次元表示器である場合は、この３次元の指示位置
（ｘ、ｙ、ｚ）に基づく３次元表示を階調表示または色
調表示と組み合わせることにより行うようにしてもよ
い。

【０１８６】また、上記３次元座標値のｘ、ｙ値のみを
利用することにより入力平面以外の空間から２次元入力
を行うことも可能であり、このような構成によると更に
ユーザインターフェースの向上を図ることができる。

【０１８７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、入力ペンに超音波送出手段を設けるとともに、この
入力ペンの所定の入力領域に対して入力ペンに設けられ
た超音波発信素子から送出された超音波を受信する複数
の超音波受信素子を配設し、また、入力ペンの超音波送
出手段から送出される超音波の送出タイミングと複数の
超音波受信素子による超音波の受信タイミングを検出す
る受信タイミング検出手段との同期をとるように構成
し、この受信タイミング検出手段で検出した複数の超音
波受信素子による超音波の受信タイミングに基づき所定
の入力領域における入力ペンによる指示位置を演算する
ように構成したので、安価な構成により、コードレスの
入力ペンを用いた指示位置の入力を可能にするととも
に、複数の入力ペンを用いたマルチペン入力および複数
の表示モードの切換えることのできるマルチモード機能
を可能にしたペン入力装置を提供することができるとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係わるペン入力装置を適用して構
成した情報処理装置の一実施例の概略構成を示すブロッ
ク図。

【図２】図１に示した情報処理装置の外観を示す斜視
図。

【図３】図１に示した表示部の表示画面に対して所定
の位置関係で配設された２個の超音波受信素子とスタイ
ラスペンによる指示位置の関係を示した図。

【図４】図１に示したカウンタによる超音波受信時間
の検出動作を示すタイミングチャート。

【図５】図１に示した実施例の情報処理装置で用いる
スタイラスペンの外観を示した外観図。

【図６】図１に示した実施例の情報処理装置で用いる
スタイラスペンの内部回路構成を示したブロック図。

【図７】図１に示した超音波受信部および演算処理部
の具体的構成を示したブロック図。

【図８】図６に示したスタイラスペンに設けられたシ
ーケンサによる超音波送信タイミング制御の状態遷移を
示す状態遷移図。

【図９】図８に示す状態遷移図において、マルチペン
機能が選択された場合（ＭＰｅｎ＝１）におけるＰｅｎ
ＮＯ＝０のスタイラスペンおよびＰｅｎＮＯ＝１のスタ
イラスペンの超音波送信タイミング制御を示すタイミン
グチャート。

【図１０】図７に示したシーケンサによる受信タイミ
ング制御の状態状態を示す状態遷移図。

【図１１】図７に示した通信部からＲＳ２３２Ｃイン
タフェースを介して演算処理部にデータを送信するデー
タ送信制御の状態遷移を示す状態遷移図。

【図１２】図１に示した実施例において、スタイラス
ペンに設けられた第二ボタンの操作状態がオフ状態に制
御された場合の操作例を示した図。

【図１３】図１に示した実施例において、スタイラス
ペンに設けられた第二ボタンの操作状態がオン状態に制
御された場合の操作例を示した図。

【図１４】図１に示した実施例において、マルチペン
機能が選択された場合における操作例を示した図。

【図１５】図１に示したスタイラスペンから送出され
た超音波が超音波受信素子で受信される経路が複数存在
する場合の一例を説明する図。

【図１６】図１５に示した場合における超音波受信素
子における超音波受信信号を説明する図。

【図１７】図１６に示した場合における不都合を説明
するための図。

【図１８】図７に示した超音波受信部のオシレータの
出力と図６に示したスタイラスペンのオシレータの出力
との間にずれが発生した場合を示す図。

【図１９】図７に示した超音波受信部の同期信号と図
６に示したスタイラスペンにおける超音波送出タイミン
グのずれを説明する図。

【図２０】図１９で示した超音波受信部の同期信号と
スタイラスペンにおける超音波送出タイミングとのずれ
を補正する構成を説明する図。

【図２１】図２０に示す構成における超音波受信部側
の構成を示す図。

【図２２】図２０に示す構成におけるスタイラスペン
側の構成を示す図。

【図２３】図２１および図２２の構成における超音波
受信部の同期信号とスタイラスペンにおける超音波送出
タイミングとのずれの補正の様子を示すタイミングチャ
ート。

【図２４】図１９で示した超音波受信部の同期信号と
スタイラスペンにおける超音波送出タイミングとのずれ
を補正するためのスタイラスペン側の他の構成を示す
図。

【図２５】図１９で示した超音波受信部の同期信号と
スタイラスペンにおける超音波送出タイミングとのずれ
を補正するための超音波受信部側の他の構成を示す図。

【図２６】表示部としてフロントプロジェクタディス
プレイを用いたこの発明の他の実施例を示す図。

【図２７】表示部としてＣＲＴディスプレイを有する
ディスクトップ型のコンピュータを用いたこの発明の更
に他の実施例を示す図。

【図２８】表示部としてＬＣＤディスプレイを有する
ノート型のコンピュータを用いたこの発明の更に他の実
施例を示す図。

【図２９】スタイラスペンの位置を３次元的に検出す
るようにしたこの発明の他の実施例を示す図。

【図３０】図２９に示した実施例におけるスタイラス
ペンの先端の位置の３次元的検出原理を説明する図。

【符号の説明】

１…スタイラスペン、３０…超音波受信部、３１ａ，３
１ｂ，３１ｃ…超音波受信素子、３２…受信処理部、３
３…通信部、４０…演算処理部、４１…通信部、５０…
表示部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の入力領域における入力ペンによる
指示位置を入力するペン入力装置において、前記入力ペンに設けられた超音波発信手段と、前記所定の入力領域に対して所定の位置関係で配設さ
れ、前記超音波発信手段から送出された超音波を受信す
る超音波受信手段と、所定周期の同期信号を発生する同期信号発生手段と、前記入力ペンに設けられ、前記同期信号発生手段から発
生される同期信号に基づき、前記超音波発信手段から送
出された超音波の送信タイミングを制御する送信タイミ
ング制御手段と、前記同期信号発生手段から発生される同期信号を基準と
して前記超音波受信手段による前記超音波の受信タイミ
ングをそれぞれ検出する受信タイミング検出手段と、前記受信タイミング検出手段で検出した前記複数の超音
波受信手段による前記超音波の受信タイミングに基づき
前記所定の入力領域における前記入力ペンによる指示位
置を演算する演算手段とを具備することを特徴とするペン入力装置。
【請求項２】前記同期信号発生手段は、前記入力ペンの不使用時に該入力ペンが収納されるペン
ホルダに設けられ、前記送信タイミング制御手段は、前記入力ペンが前記ペンホルダに収容されたときに前記
同期信号発生手段から前記同期信号を受取り、前記入力
ペンが前記ペンホルダから取り出された後は前記入力ペ
ンが前記ペンホルダに収容されたときに前記同期信号発
生手段から受け取った同期信号に基づき自律的に前記超
音波発信手段から送出された超音波の送信タイミングを
制御することを特徴とする請求項１記載のペン入力装
置。
【請求項３】前記同期信号発生手段から発生される同
期信号に同期して発光する発光手段と、前記入力ペンに設けられ、前記発光手段の発光信号を受
信して該受信出力に基づき前記送信タイミング制御手段
により制御される前記超音波発信手段から送出された超
音波の送信タイミングを補正する補正手段とを更に具備
することを特徴とする請求項２記載のペン入力装置。
【請求項４】前記送信タイミング制御手段により制御
される前記超音波発信手段から送出された超音波の送信
タイミングに同期して発光する発光手段と、前記発光手段の発光信号を受信して該受信出力に基づき
前記同期信号発生手段から発生される同期信号の発生タ
イミングを補正する補正手段とを更に具備することを特
徴とする請求項２記載のペン入力装置。
【請求項５】所定の入力領域における入力ペンによる
指示位置を入力するとともに、前記指示位置に対応した
表示を行う表示手段を有するペン入力装置において、前記入力ペンに設けられた超音波発信手段と、前記所定の入力領域に対して所定の位置関係で配設さ
れ、前記超音波発信手段から送出された超音波を受信す
る超音波受信手段と、所定周期の同期信号を発生する同期信号発生手段と、前記入力ペンに設けられた表示モード切換えスイッチ
と、前記入力ペンに設けられ、前記同期信号発生手段から発
生される同期信号に基づき、前記超音波発信手段から送
出される超音波の送信タイミングを制御するとともに、
前記表示モード切換えスイッチの操作状態を前記送信タ
イミングの内の予め設定された送信タイミングに割当て
て前記超音波発信手段からの超音波の発信を制御する送
信タイミング制御手段と、前記同期信号発生手段から発生される同期信号を基準と
して前記超音波受信手段による前記超音波の受信タイミ
ングをそれぞれ検出する受信タイミング検出手段と、前記受信タイミング検出手段で検出した前記複数の超音
波受信手段による前記超音波の受信タイミングに基づき
前記所定の入力領域における前記入力ペンによる指示位
置を演算する演算手段と、前記演算手段で演算された前記入力ペンによる指示位置
に対応して前記表示手段による表示を制御するととも
に、前記受信タイミング検出手段による前記予め設定さ
れた送信タイミングに対応する超音波の受信出力から前
記表示手段における表示モードを切換える表示制御手段
とを具備することを特徴とするペン入力装置。
【請求項６】所定の入力領域における複数の入力ペン
による指示位置をそれぞれ入力するペン入力装置におい
て、前記複数の入力ペンにそれぞれ設けられた超音波発信手
段と、前記所定の入力領域に対して所定の位置関係で配設さ
れ、前記超音波発信手段から送出された超音波を受信す
る超音波受信手段と、所定周期の同期信号を発生する同期信号発生手段と、前記複数の入力ペンにそれぞれ設けられ、前記同期信号
発生手段から発生される同期信号に基づき、前記超音波
発信手段から送出された超音波の送信タイミングを前記
複数の入力ペン別に制御する送信タイミング制御手段
と、前記同期信号発生手段から発生される同期信号を基準と
して前記超音波受信手段による前記複数の超音波発信手
段からの超音波の受信タイミングをそれぞれ検出する受
信タイミング検出手段と、前記受信タイミング検出手段で検出した前記超音波受信
手段による前記複数の超音波発信手段からの超音波の受
信タイミングに基づき前記所定の入力領域における前記
複数の入力ペンによる指示位置をそれぞれ演算する演算
手段とを具備することを特徴とするペン入力装置。