JPH10149251A - ペン入力装置及び該装置における位置座標補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波の先頭波の受信ミスに起因する位置座
標のずれ防止にレスポンス良く対処し得るペン入力装置
及び位置座標補正方法を提供する。 【解決手段】 入力ペン１の超音波送出器から送信され
た超音波を超音波受信素子３１ａ、３１ｂにより受信
し、受信処理部３２で上記超音波が送出されてから受信
されるまでの時間に基づき上記超音波送信器／超音波受
信素子３１ａ、３１ｂ間の距離を算出し、通信部３３を
介して演算処理部４０に送出する。演算処理部４０は、
入力する距離データを用いて入力ペン１による位置座標
を演算して表示部５０に表示する。その際、演算処理部
４０は、過去の計測データと現在の計測データとを比較
し、その差が超音波の１波長分に一致する場合、現在の
計測データを過去の計測データに置き換えて入力ペン１
の位置座標を演算し直す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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、超音波を用いて入力ペンの位置座標を検出
し当該入力ペンの指示位置を入力するペン入力装置にお
いて、上記超音波の先頭波の受信ミスに起因する位置座
標ずれを補正するための処理方法の改良に関する。

【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】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、今日では、スタイラスペンに超音
波送信手段を実装すると共に、スタイラスペンの入力領
域内の所定の箇所に超音波受信手段を配置し、スタイラ
スペンに実装された超音波送信手段から超音波を送出し
た時間と、超音波受信手段により超音波を受信した時間
とからこれら超音波送信手段と超音波受信手段との間の
距離を計測すると共に、この計測距離を用いてスタイラ
スペンの２次元若しくは３次元の位置座標を算出し、こ
の算出された位置座標に基づき所定の入力領域における
スタイラスペンによる指示位置を入力するような超音波
位置検出機構が実現されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記構成のものでは、
スタイラスペンからの超音波送出タイミングは、ある間
隔毎に一定期間だけ所定の周波数の超音波を送出するよ
うに制御されるのが一般的である。これを受信側から観
察すると、所定の周波数の超音波をある周期毎に一定期
間ずつ受信することになるが、その際、各回の受信タイ
ミングにおいて超音波の先頭波を取りこぼしてしまうと
いった危険性がある。これは、主として、受信回路部の
アンプ部の増幅能力に起因するものであり、超音波を用
いた位置検出機構に特有の問題である。

【００１３】この場合、先頭波の取りこぼしに伴って超
音波送／受信手段間の計測距離に誤差が生じ、この誤っ
た計測距離を用いてスタイラスペンの位置座標が算出さ
れる結果、例えば、このスタイラスペンの座標位置にカ
ーソルを対応させて表示するようにしたものにおいて
は、スタイラスペンが停止しているにも拘わらず、カー
ソルがブルブルと震える手ぶれに似た現象を起こすこと
があった。

【００１４】これを解消するために、従来では、例え
ば、過去に算出された座標値を複数回の受信タイミング
にまでさかのぼってサンプリングしておき、これら複数
回のサンプリングデータの平均値を算出することによ
り、位置座標の算出値を正しく補正する方法があった。

【００１５】しかしながら、かかる従来の補正方法によ
れば、過去の算出座標値を複数回前までサンプリングし
てこれらの平均値をとるという処理に起因して、スタイ
ラスペンの移動に対して十分なレスポンスを持った補正
が行えないという問題点があった。

【００１６】なお、この種の位置検出機構における一般
的な計測距離補正方法としては、特開平7-64696号公報
に開示されるように、 ６）位置検出機構から読み込まれた座標Piの直前に検出
された座標Pi-1と、座標Piの直後に検出された座標Pi+1
とからPiの有効性を判断するものあるいは、特開昭62-1
75821号公報、特開昭63-14220号公報、特開平4-38510号
公報、特開平8-16308号公報等に開示されるように、 ７）超音波送出器を備えたスタイラスペンに対して少な
くとも２，３個の超音波受信器を配し、上記スタイラス
ペンの２次元または３次元の位置座標を検出する超音波
位置検出機構を前提とし、最低限必要とされる超音波受
信器の個数以上の超音波受信器を増設し、これによりス
タイラスペンの位置座標の検出精度を高めたもの等が知
られる。

【００１７】しかしながら、６）のものは、突発的に発
生した電気的ノイズなどによる誤入力防止を目的とした
ものであって、上述した如く、超音波の先頭波の受信ミ
スに起因して計測距離に誤差を生じるという、この種の
超音波位置検出機構に特有の距離計測ミスには対処し得
なかった。

【００１８】また、７）のものでは、必要個数以上の超
音波受信器を設けることにより、検出精度そのものは向
上させ得るが、超音波受信器で先頭波を取りこぼさない
ための対策は一切講じられておらず、結局は、６）のも
のと同様、先頭波受信ミスに起因する超音波位置検出機
構特有の距離計測ミスに対処し得なかった。また、この
種の超音波位置検出機構では、入力面に対する超音波受
信器の実装にあたって小型、簡易なことが望まれるが、
必要個数以上の超音波受信器を設ける７）のものにあっ
ては、この点において製品価値が低下するという問題点
もあった。

【００１９】そこで、本発明では、超音波発信手段から
送信される超音波の先頭波を取りこぼした際の超音波送
／受信手段間の距離の誤計測に伴う入力ペンの位置座標
のずれ防止にレスポンス良く対応可能なペン入力装置及
び当該装置における位置座標補正方法を提供することを
目的とする。

【００２０】

【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、本発明のペン入力装置は、入力ペンに実装された
超音波送信手段から超音波を送出した時間と、超音波受
信手段により前記超音波を受信した時間とから前記超音
波送信手段と前記超音波受信手段間の距離を計測する距
離計測手段と、前記計測距離を用いて前記入力ペンの２
次元若しくは３次元の位置座標を算出する演算手段とを
具備し、該演算手段により算出された前記位置座標に基
づき所定の入力領域における前記入力ペンによる指示位
置を入力するペン入力装置において、過去における前記
超音波送信手段と前記超音波受信手段間の計測距離を保
存する計測距離保存手段と、前記計測距離保存手段に保
存されている過去の計測距離と現在の計測距離とを比較
する比較手段と、前記過去の計測距離と前記現在の計測
距離との差が前記超音波の１波長に等しい場合、前記現
在の計測距離を放棄し、前記過去の計測距離を前記演算
手段に与える補正手段とを具備することを特徴とする。

【００２１】このペン入力装置においては、前記比較手
段の比較結果を監視し、過去の計測距離と現在の計測距
離との差が前記超音波の１波長に等しいとの比較結果が
連続してＮ（Ｎは自然数）回得られた場合、前記過去の
計測距離を放棄し、前記現在の計測距離を前記演算手段
に与える補正解除手段を更に具備して構成することもで
きる。

【００２２】また、本発明のペン入力装置における位置
座標補正方法は、入力ペンに実装された超音波送信手段
から超音波を送出した時間と、超音波受信手段により前
記超音波を受信した時間とから前記超音波送信手段と前
記超音波受信手段間の距離を計測すると共に、該計測距
離を用いて前記入力ペンの２次元若しくは３次元の位置
座標を算出し、所定の入力領域における前記入力ペンに
よる指示位置を入力するペン入力装置において、過去に
おける前記超音波送信手段と前記超音波受信手段間の計
測距離を保存すると共に、該保存されている過去の計測
距離と現在の計測距離とを比較し、前記過去の計測距離
と前記現在の計測距離との差が前記超音波の１波長に等
しい場合、前記現在の計測距離を放棄し、前記過去の計
測距離を用いて前記位置座標を算出することを特徴とす
る。

【００２３】このペン入力装置における位置座標補正方
法においては、前記過去の計測距離と前記現在の計測距
離との差が前記超音波の１波長に等しいとの比較結果が
連続してＮ（Ｎは自然数）回得られた場合、前記過去の
計測距離を用いるのを止め、前記現在の計測距離を用い
て前記位置座標を算出することを特徴とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明に係わるペン入力装置は、
入力ペンに設けられた超音波送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送信手段から送出さ
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たうえで、超音波送
信手段から超音波を送信したタイミングと超音波受信手
段で上記超音波を受信したタイミングとの時間差から当
該超音波送信手段と超音波受信手段との間の距離を算出
し、更にこの超音波送信手段／受信手段間の距離を用い
て上記入力ペンの位置座標を演算して例えばパソコンの
ディスプレイ等の所定の入力領域における上記入力ペン
による指示位置を例えばカーソル等を用いて入力する超
音波位置検出機構を前提とするものである。

【００２５】特に、本発明では、上記超音波位置検出機
構において、超音波の先頭波の受信ミスによる超音波送
信手段／受信手段間の距離の誤計測に起因した指示位置
のずれを防止すべく、既に計測された距離データを保存
しておくと共に、その後、距離データが計測される毎に
現在の計測データと記憶しておいた過去の計測データと
比較し、これらの差が当該機構で用いる超音波の１波長
に一致する場合、超音波の先頭波の受信ミスと判断し、
現在の計測データを過去の計測データに置き換えて上記
入力ペンの位置座標を演算し直すという計測距離補正処
理機能を有したものである。

【００２６】上記補正処理機能によれば、過去の計測デ
ータと現在の計測データとの差が超音波の１波長分に一
致するか否かに応じて該超音波の先頭波が受信できなか
ったか否かを認識し、超音波の先頭波が受信できなかっ
た場合は、先頭波の受信に伴い正しく計測された過去の
計測データを用いて入力ペンの位置座標を演算し直すよ
うにしているため、先頭波の受信ミスに起因する超音波
送信手段／受信手段間の誤った計測距離をその都度正し
く補正して入力ペンによる指示位置のずれを確実に防止
できる。

【００２７】以下、本発明に係わるペン入力装置の実施
の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図
１は、本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の形態の概略構成をブロック図で
示したものである。この情報処理装置は、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５
０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。

【００２８】この実施の形態において、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
る超音波送信手段が設けられており、この超音波送信手
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。

【００２９】すなわち、本実施の形態に係わる情報処理
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。

【００３０】この実施の形態に係わる情報処理装置の全
体構成は図２に示す如くである。操作者は、ペンホルダ
３４で同期化されたスタイラスペン（超音波送出器）１
を用いて入力領域（表示部５０として用いられるＤispl
ay装置の表示領域）にて、操作を行う。この時、超音波
受信部３０において、スタイラスペン１から送出された
超音波の送／受信タイミングからスタイラスペン１と超
音波センサ（超音波受信素子）３１ａ，３１ｂ，…まで
の距離が算出され、演算処理部４０としてのＣomputer
へ入力される。Ｃomputerは、超音波受信部３０から受
け取った距離値からＤisplay装置の表示領域におけるス
タイラスペン１の２次元または３次元位置を算出し、そ
のデータを基にアプリケーション上の処理を行う。

【００３１】図３は、本実施の形態に係わる情報処理装
置の外観構造の具体例を示したものであり、表示部５０
としてのＣＲＴディスプレイ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３１ａ、３１ｂが配設
されており、また図１及び図２にて開示した超音波受信
部３０および演算処理部４０はこの情報処理装置本体１
００内に内蔵されている。

【００３２】また、表示部５０の表示画面の近傍には、
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。

【００３３】まず、この実施の形態における２個の超音
波受信素子３１ａ、３１ｂの受信出力に基づき表示部５
０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。

【００３４】図４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。今、この２個の超音波受信素子３１
ａ、３１ｂ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。

【００３５】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（０、０）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。

【００３６】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＋Ｗ）／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。

【００３７】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が分かれば、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。

【００３８】この実施の形態においては、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）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。

【００３９】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で検出されるまでの時間Ｔ
ａ、Ｔｂを検出することにより行われる。

【００４０】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。

【００４１】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で検出される
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。

【００４２】図５は、図１に示す超音波受信部３０にお
ける受信処理部３２の具体的構成を示したものである。
この実施の形態では、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３４が設けら
れており、このペンホルダ３４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。

【００４３】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。

【００４４】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（後に説明するオシレー
タ１３）が設けられており、この基本クロック生成回路
は、スタイラスペン１がペンホルダ３４に収納された時
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、スタイラスペン１をペン
ホルダ３４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３２に設けられた基本クロック生成
回路３２４と同期して動作する基本クロック生成回路か
ら出力される図６（ａ）に示すような基本クロックを計
数し、図６（ｂ）に示すように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。

【００４５】すなわち、スタイラスペン１をペンホルダ
３４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。

【００４６】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。

【００４７】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時に超音
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。

【００４８】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。

【００４９】図７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。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７（ａ）に示す基本クロ
ックを生成し、図７（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７（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７（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。

【００５０】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７（ｅ）に示すような受信クロックが出力
される。

【００５１】そこで、カウンタ３２１、３２２では、図
７（ｂ）に示す同期信号の立上がりタイミングから図７
（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７（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。

【００５２】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
に伝送される。

【００５３】演算処理部４０は、通信部３３を介して伝
送される上記時間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。

【００５４】この演算においては、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。
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３１ａ、３１
ｂ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。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。

【００５５】次に、図１に示したスタイラスペン１、超
音波受信部３０及び演算処理部４０の具体的詳細構成に
ついて説明する。

【００５６】この実施の形態に係わる装置で用いるスタ
イラスペン１の外観構造は例えば図８に示す如くの形態
から成る。このスタイラスペン１は、内部に超音波送信
手段を有するとともに、第１ボタン１４ａ，第２ボタン
１４ｂ，第３ボタン１４ｃの３つのボタンを有してい
る。ここで、第１ボタン１４ａは、例えばこのスタイラ
スペン１を用いて描画を行う際に操作されるものであ
る。また、第２ボタン１４ｃ、第３ボタンにも、例え
ば、マルチモード機能における表示モードの設定等、当
該スタイラスペン１を用いて実行し得る種々の機能との
対応付けがなされており、それぞれ対応する機能を実行
する際に操作される。

【００５７】これにより、本実施の形態においては、例
えば、スタイラスペン１に設けられた第１ボタン１４ａ
の操作状態がオン状態に制御されている時には、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２ボタン１４ｂの操作状
態がオン状態に制御されている時には、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
える等の運用が可能となる。

【００５８】図９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。同図からも分かるように、こ
のスタイラスペン１は、該スタイラスペン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１
１、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送出器駆動信号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。

【００５９】送信タイミング制御部１１には、更に、図
８に示した第１ボタン１４ａ，第２ボタン１４ｂ，第３
ボタン１４ｃから成るボタン１４の出力及び基本クロッ
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が設けられている。

【００６０】図１０は、図１に示した超音波受信部３０
及び演算処理部４０の具体的構成を示したものである。
同図において、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。受信処
理部３２は、アンプ部６０、受信タイミング制御部７０
から成り、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。

【００６２】ここで、カウンタ、レジスタ７１は、図５
に示したカウンタ３２１、３２２、及び受信時間保持回
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５に示した基本クロック生成回路３２
４に対応する。

【００６３】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５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。ま
た、通信部３３には、ＳＣＣ（シリアル通信制御部）３
３１及び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。

【００６４】また、図１０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
理部や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。

【００６５】ところで、本実施の形態に係わる装置で
は、複数のスタイラスペンを同時使用可能なマルチペン
機能もサポートしており、このマルチペン機能を選択す
るか否か及び同時に使用するスタイラスペンの数につい
ては図示しないディップスイッチにより切換え可能に構
成されている。

【００６６】図１１は、本実施の形態の構成において、
マルチペン機能が選択された場合における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。

【００６７】この例において、ＰｅｎＮｏ＝＃０のスタ
イラスペン及び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（◇数字１〜４で示
す。以下、フレーム＃１〜＃４という）を１単位として
交互に超音波を送出する。

【００６８】すなわち、図１１に示すように、ＰｅｎＮ
ｏ＝０のスタイラスペン、すなわちスタイラスペンＰｅ
ｎ＃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１ボタン１４ａが押された時のみ超音波を送出
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２ボタン１４ｂ
が押された時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、このスタイラスペンＰ
ｅｎ＃０で第３ボタン１４ｃが押された時のみ超音波を
送出する。

【００６９】同様に、ＰｅｎＮｏ＝１のスタイラスペ
ン、すなわちスタイラスペンＰｅｎ＃１においても、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１ボタン１４
ａが押された時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２ボタン１４ｂが押された時のみ超音波
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、このスタイラスペンＰｅｎ＃１で第３ボタン１
４ｃが押された時のみ超音波を送出する。

【００７０】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９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。

【００７１】なお、図１１では、マルチペン機能が選択
された場合における超音波送信タイミングついて説明し
たが、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、同図に示し
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、このＰｅｎＮＯ＝０のスタイラスペンが
図５に示すペンホルダ３４に収納され、このペンホルダ
３４の同期回路３５から同期信号を受け取るまで繰り返
されることになる。また、マルチペン機能が選択され、
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。

【００７２】更に、上記の例ではスタイラスペンＰｅｎ
＃０，Ｐｅｎ＃１における超音波送信タイミングを４回
と規定したが、この超音波送信タイミングの回数は、こ
れらスタイラスペンＰｅｎ＃０，Ｐｅｎ＃１に設けられ
るボタン１４の数や運用条件等に応じて任意に設定でき
る。また、上記の例では、スタイラスペンＰｅｎ＃０，
Ｐｅｎ＃１の例えば描画時に操作する第１ボタン１４ａ
の押下に対して、２回目の超音波送信タイミングにおい
てのみ当該第１ボタン１４ａが押されたことを示す超音
波を発生するようにしているが、当該第１ボタン１４ａ
の押下時、上記２回目の超音波送信タイミングと例えば
５回目の超音波送信タイミングとにおいて当該第１ボタ
ン１４ａが押されたことを示す超音波を発生するように
構成することもできる。この場合には、上記第１ボタン
１４ａの描画に係わる指示位置の検出密度（サンプリン
グ周期）を高くでき、更に高精度の指示位置検出が可能
となる。

【００７３】図１１に示したスタイラスペンＰｅｎ＃
０，Ｐｅｎ＃１側の超音波送信タイミングに対し、超音
波受信部３０の受信タイミング制御部７０におけるシー
ケンサ７２では、上記超音波送信タイミング（各フレー
ム＃１〜＃４）に同期して超音波受信素子３１ａ，３１
ｂで受信した受信信号の処理を行い、演算処理部４０で
は例えば上述したＰｅｎ＃０とＰｅｎ＃１の２本のスタ
イラスペンの位置をそれぞれ算出する。

【００７４】ここで、上記各フレーム＃１〜＃４は、前
述の如くに同期化の図られた超音波送信側（スタイラス
ペンＰｅｎ＃０及びＰｅｎ＃１）と超音波受信側（超音
波受信部３０）とで同一の意味付けがなされている。こ
れにより、超音波受信部３０のシーケンサ７２では、フ
レーム＃１での受信信号に応じてスタイラスペンＰｅｎ
＃０及びＰｅｎ＃１毎における超音波受信素子３１ａ，
３１ｂとの間の距離を算出し得ると同時に、フレーム＃
２〜＃４での受信信号に応じてこれら各ペンＰｅｎ＃０
及びＰｅｎ＃１における第１，第２，第３の各ボタン１
４ａ，１４ｂ，１４ｃの押下状況の認識が行える。ここ
で算出された距離及び認識されたボタン押下状況は、当
該受信タイミング制御部７０から通信部３３を通じて演
算処理部４０へと送信される。

【００７５】図１２は、受信タイミング制御部７０から
演算処理部４０に送信されるデータの構造の一例を示す
図である。このデータは３バイトから構成され、第１バ
イト〔同図（ａ）〕はスタイラスペン１に実装された各
ボタン１４の押下状態を示している。第２バイト〔同図
（ｂ）〕は、超音波受信部３０における超音波受信素子
３１ａからスタイラスペン１までの距離すなわち図４に
おける距離ａを示す値である。第３バイト〔同図
（ｃ）〕は、超音波受信部３０における超音波受信素子
３１ｂからスタイラスペン１までの距離すなわち図４に
おける距離ｂを示す値である。

【００７６】第２，３バイトの値は、図５における基本
クロック生成回路３２４にて作られた基本クロックが、
スタイラスペン１から超音波が送出され、超音波受信素
子３１ａ，３１ｂにてそれぞれ受信されるまでカウンタ
３２１，３２２でカウントされた数をそれぞれ示してい
る。このカウント値を利用して、演算処理部４０にて、
例えば上記基本クロックが１ＭＨzであるならば、１ク
ロック時間は１ｕsecであり第２，３バイトの１bit が
超音波が１ｕsec 間で空気中を伝播する距離（0.344m
m）であることを利用して、各超音波受信素子３１ａ，
３１ｂとスタイラスペン１との距離を算出する。更に、
この算出された各超音波受信素子３１ａ，３１ｂとスタ
イラスペン１の距離を用いて、入力面（図４参照）上に
設定された座標軸におけるスタイラスペン１の座標を算
出する。この算出方法は上述した通りである。

【００７７】ところで、この演算処理部４０での位置座
標の算出精度は、前段の受信タイミング制御部７０にお
ける距離計測精度に依存する。受信タイミング制御部７
０で正確な距離計測を行うためには、超音波受信素子３
１ａ，３１ｂからの受信信号を確実に受信処理する必要
があり、このための対策として、通常は、上記超音波受
信素子３１ａ，３１ｂからの受信信号をアンプ部６０で
所定レベルに増幅して受信タイミング制御部７０のシー
ケンサ７２に入力する方法がとられる。

【００７８】次に、このアンプ部６０における受信信号
の増幅処理について説明する。図１３は、本実施の形態
に係わる装置の超音波受信部３０におけるアンプ部６０
の詳細回路図を示したものである。このアンプ部６０で
は、超音波受信素子３１ａ，３１ｂの受信信号（受信ア
ナログ信号）を１段目のオペアンプ６０１で１００倍に
増幅し、２段目のオペアンプ６０２で更に１００倍に増
幅している。このオペアンプ構成は一般にインスツルメ
ンテーションアンプとして知られており、センサ出力等
の微小信号の増幅に用いられる回路である。

【００７９】次に、このアンプ部６０では、スレッショ
ルド電圧を１Ｖに設定された３段目のオペアンプ（比較
器）６０３において、上記２段目のオペアンプ６０２で
増幅された受信信号（Ｖout ）と上記スレッショルド電
圧とを比較し、このスレッショルド電圧よりも上記受信
信号の値が高ければ５Ｖに、また低ければ０Ｖに相当す
る受信デジタル信号を生成して出力する。

【００８０】上記増幅処理において、超音波受信素子３
１ａ，３１ｂの受信信号（受信アナログ信号）は数ｍＶ
程度の微小アナログ信号であるため、図１３に示す回路
のノイズ対策、電源パターンについての実装については
特に注意を必要とする。これは、周囲のデジタル信号が
生成するノイズ等がこの回路の中に入り込むと正常な動
作は期待できないからである。

【００８１】図１４は、上記受信アナログ信号を１００
倍に増幅した信号、すなわち図１３における信号１の波
形の一例を示す図である。このように、本装置で扱われ
る受信アナログ信号は、１００倍に増幅した場合でも、
その先頭波が２００ｍＶ程度のレベルにしか増幅されな
い。すなわち、この場合における受信アナログ信号の先
頭波は２ｍＶ程度のレベルしかない。こうした微小レベ
ルの信号はデジタル波形に増幅することが非常に困難で
あるが、仮に、この微小レベルの信号（受信信号の先頭
波）を、図１５に示すように、数百ｍＶ程度までに増幅
することができれば、図７（ｅ）に示すようなデジタル
波形に増幅することは容易である。

【００８２】しかしながら、本装置においては、受信ア
ナログ信号における先頭波形がアンプ部６０の増幅能力
が原因で増幅できない場合が少なくない。その理由は、
先に図１４を参照して説明したように、受信アナログ信
号の先頭波の電圧レベルが微小であると共に、それが故
に当該先頭波が立ち上がってＧＮＤレベルに戻るまでの
時間も他の波形に比べ極端に少ないからである。

【００８３】発明者の行った実験によると、受信アナロ
グ信号における各波形レベル（図１４参照）は各受信波
形おきにほぼ２倍の倍率で高くなる。それにより、先頭
波の次の波形は１００％の確率でオペアンプ６０１で増
幅可能であり、取りこぼすことはない。また、同じく発
明者の実験によって、先頭波を取りこぼす確率は１／２
０以下程度であることが分かっている。この実験は汎用
的に用いられている高精度オペアンプを用いた場合であ
る。なお、この実験結果は、図１３におけるアンプ部６
０の１段目のオペアンプ６０１の増幅率を１０倍、２段
目のオペアンプ６０２の増幅率を２００倍とした場合の
例である。

【００８４】このように、本装置では、通常の状態（後
述する補正処理を講じない状態）において、スタイラス
ペン１から送出された超音波をサンプリングし、その超
音波の送信手段と超音波受信素子３１ａ，３１ｂとの間
の距離を計測し、該計測距離を用いてスタイラスペン１
の位置座標を算出して当該位置座標を上位ソフトウェア
に引き渡す場合、２０回に１回以下の確率で誤ったスタ
イラスペン位置を認識してしまうことになる。

【００８５】図２に示すような手書き入力装置として、
本装置のような超音波位置検出機構を利用する場合、上
述したスタイラスペン位置の誤認識によって、同図のＤ
isplay装置に対してスタイラスペン１を用いて入力操作
を行った際にいわゆる手ぶれのような現象が生じる。例
えばスタイラスペン１を移動させ、カーソルを追従させ
ている場合はカーソルがぶるぶると震え、またスタイラ
スペン１にて描画入力を行っている場合には描画ライン
が波打つような現象が生じることになる。

【００８６】これら現象の発生メカニズムについて、図
１６から図１９を参照してより詳しく述べる。本実施の
形態に係わる装置では、図１６に示される入力面の上端
に２つの超音波送受信器１，２（超音波受信素子３１
ａ，３１ｂに相当する）が設けられ、スタイラスペン１
から送出された超音波を上記超音波送受信器１，２で受
信し、スタイラスペン１の位置座標を特定する。この
時、入力面に対してＸ，Ｙ軸が同図に示すように定義さ
れ、既に説明したような方法で、スタイラスペン１の指
示位置に対応するＸ軸上及びＹ軸上の座標ＸL及びＹLを
算出する。

【００８７】次に、図１７において、超音波受信器２で
スタイラスペン１の距離を計測した時、正しく先頭波を
受信することができれば、図中の距離Ｌを計測可能であ
るが、先頭波を取りこぼした際には、距離Ｌ＋ａを計測
してしまう。この距離ａは、上述のように、超音波の１
波長分の距離に相当するが、例えば通常使用される４０
ＫＨzの超音波では8.6mmであり、手書き入力装置として
は多くの場合その計測誤差が問題になることは容易に予
測できる。

【００８８】更に、図１８では超音波受信器１とスタイ
ラスペン１の距離計測の様子を示しており、図１７にお
ける超音波受信器２に対する時と同様に先頭波形を取り
こぼした際の距離計測ミスの問題が発生する。

【００８９】この結果、図１９に示すように、本来なら
ばスタイラスペン１が図示されている座標の算出が行わ
れるべきであるが、その他に示される黒丸３か所の座標
が算出される可能性が十分に考えられる。上述の如く、
４０ＫＨzの超音波を使用した場合、図中ａは8.6mmであ
り、この結果、１辺がほぼ8.6mmの四角領域の４つの角
の座標においてカーソルがブルブルと震えるような現象
が発生する。

【００９０】上述した手ぶれ等の現象を誘発するスタイ
ラスペン位置の誤検出を回避するための一方法として、
超音波受信部３０から各超音波受信素子３１ａ，３１ｂ
と超音波送信器間の距離を受け取りスタイラスペン位置
座標を算出する演算処理部４０（図１０ではＰＣがそれ
に当たる。）において、以下の式（７），（８）を用い
た補正処理を行うことが考えられる。なお、この例の場
合、座標系として２次元座標系を想定している。

【００９１】 Ｘ＝（Ｘ０＋３×Ｘ１＋２×Ｘ２＋２×Ｘ３＋２×Ｘ４）÷１０ …（７） Ｙ＝（Ｙ０＋３×Ｙ１＋２×Ｙ２＋２×Ｙ３＋２×Ｙ４）÷１０ …（８） ここで、Ｘ，Ｙは上位ソフトウェアに引き渡すスタイラ
スペン座標値。Ｘ０，Ｙ０は算出された最新のスタイラ
スペン座標値。Ｘｎ，Ｙｎ（ｎ＝１〜４）はｎ回前に上
位ソフトウェアに引き渡されたスタイラスペン座標値で
ある。

【００９２】この補正処理を行うことによって、超音波
受信素子３１ａ，３１ｂにおける先頭波の受信ミスに起
因するカーソル等の手ぶれに似た現象を回避し、滑らか
な入力を実現可能となる。この補正方式は、数回前から
サンプリングされたスタイラスペン座標値の平均を取る
ことで、安定したスタイラスペン座標値を生成するとい
う単純な方法ではあるが、効果は極めて高いと言える。

【００９３】しかしながら、この補正方式によれば、上
位ソフトウェアに引き渡すスタイラスペン座標値を算出
するにあたって、過去数回前までのスタイラスペンのサ
ンプリング座標データを参考にしているので、スタイラ
スペン１の動きに対してその反応（追従性）が鈍くな
り、操作者に大きなストレスを与えてしまうといった傾
向が高い。

【００９４】この点に関し、例えば、描画時には、ある
程度レスポンスが悪くなることは許容可能である。その
理由は、描画に際しては、操作者は滑らかな入力を行う
べくゆっくりとスタイラスペン１を移動させて入力を行
うことが一般的と認められるからである。従って、その
描画操作を認識して、上記（７），（８）式に基づく重
たい補正処理を行えば、描画線が波打つ等の障害は回避
可能となる。

【００９５】上述の如く、本実施の形態では、スタイラ
スペン１に３つのボタン（図８参照）が実装されてお
り、第１ボタン１４ａが描画する際に押下される機能構
成となっている。図１１におけるフレーム＃１〜＃４か
ら成る超音波送出シーケンスにおいて、フレーム＃１は
常時超音波が送出され、フレーム＃２〜＃４はスタイラ
スペン１の第１〜第３ボタン（１４ａ〜１４ｃ）が押下
された際にのみ超音波が送出される。よって、お互いに
同期化された超音波送信側と超音波受信側との間で、超
音波がフレーム＃２において送受信されたならば描画操
作が行われたものと認識できる。

【００９６】しかしながら、描画時においてたとえある
程度のレスポンスの低下が許容できるとしても、レスポ
ンス良く描画できるにこしたことはなく、かかる観点か
ら、常にレスポンスを低下させることなく上述した手ぶ
れに似た現象を回避するための補正方式の実現が望まれ
る。

【００９７】また、スタイラスペン１の移動に対するカ
ーソルの追従性（レスポンス）が悪いと、その操作に悪
影響を与えるような運用例は数多く見受けられる。例え
ば、プレゼンテーションを行っている場合、説明者がス
タイラスペン１を用いて説明しようとする場所を指し示
す時に、カーソルのレスポンスが悪いと、スムーズな説
明が出来ないことになる。

【００９８】そこで、本実施の形態に係わる超音波位置
検出機構では、以下の如く、計測された距離データを保
存しておくと共に、距離データを計測する毎に現在の計
測データと記憶しておいた過去の計測データと比較し、
これらの差が超音波の１波長に相当する場合、現在の計
測データを過去の計測データに置き換え、常に先頭波正
常受信時の正確な計測データを用いてスタイラスペン位
置座標を算出することにより、超音波の先頭波をとりこ
ぼした際のスタイラスペン位置座標の誤認識を防止しか
つ良好なレスポンスも維持できるようにしている。

【００９９】以下、本発明の第１の補正方法に基づく補
正処理の概要を図２０を参照して説明する。図２０は、
説明を分かりやすくするため、一次元座標上における超
音波送／受信器間の計測距離補正方式を示している。

【０１００】今、上記第１の補正方法に基づく補正処理
の対象として、図２０中、時間１ｎ〜３ｎ，７ｎ，８
ｎ，１０ｎでは距離Ｌ、時間４ｎ〜６ｎ，９ｎでは距離
Ｌ＋ａとして超音波送／受信器間の距離計測がなされた
ものとする。ここで、超音波送／受信器間の距離計測は
時間１ｎから１０ｎへと順次実行され、また図中距離ａ
は使用する超音波の１波長であるものとする。

【０１０１】この時、時間４ｎにおける計測距離が過去
の計測データ（この例の場合は時間３ｎにおける距離デ
ータＬ）と比較して距離ａの差があり、すなわち使用す
る超音波の１波長分に相当する差が認められるため、当
該時間４ｎでの計測距離は破棄し、過去の計測データ
（時間３ｎの距離データＬ）を用いてスタイラスペン１
の位置の算出を行う。更に、この時、時間４ｎにおける
超音波送／受信器間の計測データは補正後の値である距
離Ｌとして記憶される。

【０１０２】次に、時間５ｎにおいて、これもまた既に
記憶されている過去の計測データがＬで、かつ今回の計
測データがＬ＋ａであることから、当該時間５ｎでの計
測距離は破棄し、過去の計測データ（時間４ｎの計測デ
ータとして保管されているＬ）を用いてスタイラスペン
１の位置の算出を行う。この時間５ｎにおける計測デー
タはＬと記憶される。

【０１０３】この様な処理を繰り返し、時間１０ｎで
は、保管されている過去の計測データがＬで、かつ今回
の計測データがＬなので、この時間１０ｎでの計測距離
をそのまま利用してスタイラスペン１の位置検出を行
う。この時間１０ｎにおける計測データは当然ながらＬ
と記憶される。

【０１０４】本発明の実施の形態に係わる装置（図１参
照）において、上記補正処理は、演算処理部４０の演算
部４２において行われる。図２１は、この演算部４２の
詳細な機能構成を示すブロック図であり、データ取込部
４２１、演算実行部４２２、受信タイミング監視部４２
３、履歴データ記憶部４２４、比較部４２５、データ置
換部４２６を具備して構成される。なお、図１０に例示
した装置においては、上記演算部４２はＰＣに相当す
る。

【０１０５】この演算部４２における補正処理の更に詳
しい動作を図２２に示すフローチャートを参照して説明
する。この演算処理部４２では、受信処理部３２から通
信部３３を通じて入力される超音波送／受信器間の距離
データを受け取る処理の開始（ステップ２２０）に伴
い、まず、受信タイミング監視部４２３で何回目の受信
タイミングであるかを示す変数ｎに０を代入し（ステッ
プ２２１）、データ取込部４２１により上記距離データ
を取得する（ステップ２２２）。

【０１０６】次いで、受信タイミング監視部４２３にて
上記受信タイミング回数ｎが０かどうかを判断し（ステ
ップ２２３）、ｎ＝０であれば（ステップ２２３Ｙｅ
ｓ）、履歴データ記憶部４２４に過去の計測データとし
て現在の計測データをストアする（ステップ２２７）。
この時、演算実行部４２２では、上記ストアした現在の
計測データを用いてスタイラスペン１の座標値を算出す
る（ステップ２２６）。

【０１０７】これに対して、ｎ＝０でない場合（ステッ
プ２２３ＮＯ）、履歴データ記憶部４２４に既にストア
されている過去の計測データとステップ２２２でデータ
取込部４２１により取得した今回の計測データとを比較
部４２５で比較し（ステップ２２４）、これら過去の計
測データと現在の計測データとの差が本装置で使用する
超音波の１波長分の距離に一致するかどうかを判定す
る。本実施の形態では、４０ＫＨｚの超音波を用いるこ
とを前提とし、該超音波の１波長分の長さ８．６mmを基
準値として上述した現在の計測データと現在の計測デー
タとの距離差が当該基準値に一致するかどうかを判断す
る（ステップ２２５）。

【０１０８】ここで、現在の計測データと過去の計測デ
ータの差が上記１波長分の長さと不一致の場合（ステッ
プ２２５ＮＯ）、データ置換部４２６は現在の計測デー
タを演算実行部４２２に供給し、演算実行部４２２は当
該現在の計測データを用いてスタイラスペン１の座標値
を算出する（ステップ２２６）。

【０１０９】一方、現在の計測データと過去の計測デー
タとの差が上記１波長分の長さと一致する場合（ステッ
プ２２５ＹＥＳ）、データ置換部４２６は現在の計測デ
ータを履歴データ記憶部４２４内の過去の計測データに
置き換えて演算実行部４２２に供給すると共に、当該置
き換えられた過去の計測データを今回の計測データとし
て履歴データ記憶部４２４にストアする（ステップ２２
８）。また、その際、演算実行部４２２は、データ置換
部４２６により置き換えられた過去の計測データを現在
の計測データと見なし、当該計測データを用いてスタイ
ラスペン１の座標値を算出する（ステップ２２６）。

【０１１０】以上の処理を受信タイミング回数ｎだけ繰
り返し実施することにより、図２０に示すような補正処
理を実現できる。この図２２におけるフローチャートで
は、１対の超音波送／受信器間における補正処理につい
てのみ開示しているが、実際には実装された超音波受信
器の数だけ行われる。また、実際の装置として例示した
例えば図１０に示すＰＣでは、上記補正処理は、当該Ｐ
Ｃのマウスドライバまたはアプリケーションにて実行さ
れることになる。

【０１１１】次に、本発明の第２の補正方法について説
明する。上記第１の補正方法に基づく１次元の超音波送
／受信器間の計測距離補正処理（図２０参照）におい
て、時間１ｎに計測した距離が超音波の先頭波を取りこ
ぼしたものであった場合、この補正処理における「現在
の計測データと過去の計測データの差が超音波の１波長
分に相当する時には現在の計測データを過去の計測デー
タに置き換える」という原則に従って、時間１ｎの計測
データに追従した計測値の置換処理がなされる結果、図
２３に示す如く、上記時間１ｎ以後、全ての受信タイミ
ングにおいて、実際の計測距離よりも超音波の１波形長
だけ長い誤った値の距離が算出されてしまうことにな
る。同図における計測距離補正結果によれば、本来超音
波送／受信器間の距離はＬであるにも拘わらず、当該本
来の距離Ｌが距離Ｌ＋ａとしてスタイラスペン１の位置
座標値として算出されることになる。この場合、確か
に、カーソルのふれ等は発生しなくなるが、スタイラス
ペン１が指し示した位置とカーソルの位置がずれてしま
うことになる。

【０１１２】先に発明者が行った実験結果によると、先
頭波を取りこぼす確率はおよそ１／２０程度であり、頻
度的には非常に少ないことが分かっている。よって、超
音波送／受信器間の距離計測においては、図２３に示す
ように正確な距離Ｌを計測している場合の方が頻度的に
圧倒的に多いことは明らかである。

【０１１３】かかる観点から、本発明の第２の補正方法
では、過去の計測データと現在の計測データとの比較に
おいて、２回連続して超音波の１波長分の差異が発生し
た場合には、過去の計測データとして現在の計測データ
をストアし、かつスタイラスペン１の位置検出に当該現
在のデータを用いることにより、上記不都合を解決する
ものである。

【０１１４】この第２の補正方法に基づく計測距離補正
結果の一例を図２４に示している。同図に示す如く、第
２の補正方法に基づく補正結果においては、時間１ｎで
超音波の先頭波を取りこぼした時の計測距離Ｌ＋ａに対
し、時間２ｎから時間３ｎに至る間にこの超音波送／受
信器間の距離が２回連続して距離Ｌ＋ａとなるのに伴い
２回目の計測データである距離ａに補正されている。

【０１１５】この場合、時間２ｎから時間３ｎに至る間
に超音波送／受信器間の距離が変動する為、この瞬間に
はカーソルの振れ等が発生するが、それ以後は正確な値
が計測可能である。上記の瞬間的なカーソルの振れは一
瞬の時間内に収まるため、実際の運用において問題にな
ることはない。その理由は、スタイラスペン１の位置座
標検出においては十分なカーソルの追従性や、滑らかな
描画入力を実現するためには、１秒間に最低でも４０ポ
イントの入力が必要であることが分かっており、１ポイ
ント間に要する時間は多くとも1/40秒すなわち２５ｍse
cであって、人間の目にはその一瞬の振れが知覚できな
いと言えるからである。

【０１１６】図２５は、本発明の第２の補正方法を実現
するための演算部４２の機能構成を示すブロック図であ
り、図２１に示す第１の補正方法に対応する演算部４２
の機能構成に、比較部４２５の比較結果を監視し、過去
の計測データと現在の計測データとの差が前記超音波の
１波長に等しいとの比較結果が連続してＮ（Ｎは自然
数）回得られた場合、現在の計測データを過去の計測デ
ータに置き換える処理を禁止し、現在の計測データをそ
のまま演算実行部４２２に与える置換解除部４２７を更
に具備して構成される。

【０１１７】以下、この第２の補正方法に基づく補正処
理の更に詳しい動作を図２６に示すフローチャートを参
照して説明する。なお、同図におけるフローチャートで
は、１波長分の差を示す比較結果の連続回数（以下、比
較結果連続回数という）Ｎはｍとして表され、特に、
（ｍ＝１）の場合、すなわち現在の計測データから過去
の計測データへの置換が連続して発生した場合に以後上
記置換を禁止して現在の計測データをそのまま用いる処
理に復帰する場合に対応する例を示している。

【０１１８】この演算処理部４２では、受信処理部３２
から通信部３３を通じて入力される超音波送／受信器間
の距離データを受け取る処理の開始（ステップ２６０）
に伴い、まず、受信タイミング監視部４２３及び置換解
除部４２７でそれぞれ何回目の受信タイミングであるか
を示す変数ｎ及び比較結果連続回数を示す変数ｍに共に
０を代入し（ステップ２６１）、データ取込部４２１に
より上記距離データを取得する（ステップ２６２）。

【０１１９】次いで、受信タイミング監視部４２３にて
上記受信タイミング回数ｎが０かどうかを判断し（ステ
ップ２６３）、ｎ＝０であれば（ステップ２６３Ｙｅ
ｓ）、履歴データ記憶部４２４に過去の計測データとし
て現在の計測データをストアする（ステップ２６８）。
この時、演算実行部４２２では、上記ストアした現在の
計測データを用いてスタイラスペン１の座標値を算出す
る（ステップ２６７）。

【０１２０】これに対して、ｎ＝０でない場合（ステッ
プ２６３ＮＯ）、履歴データ記憶部４２４に既にストア
されている過去の計測データとステップ２６２でデータ
取込部４２１により取得した今回の計測データとを比較
部４２５で比較し（ステップ２６４）、これらの差が本
装置で使用する超音波の１波長分の距離に一致するかど
うかを判定する。本実施の形態では、４０ＫＨｚの超音
波を用いることを前提とし、該超音波の１波長分の長さ
８．６mmを基準値として上述した現在の計測データと現
在の計測データとの距離差が当該基準値に一致するかど
うかを判断する（ステップ２６５）。

【０１２１】ここで、現在の計測データと過去の計測デ
ータの差が上記１波長分の長さと不一致の場合（ステッ
プ２６５ＮＯ）、データ置換部４２６は現在の計測デー
タを過去の計測データに置き換えることなくそのまま演
算実行部４２２に供給する。この時、置換解除部４２７
は、上記置き換えがないことにより比較結果連続回数ｍ
を（ｍ＝０）に維持し（ステップ２６６）、演算実行部
４２２はデータ置換部４２６から与えられる現在の計測
データを用いてスタイラスペン１の座標値を算出する
（ステップ２６７）。

【０１２２】これに対し、現在の計測データと過去の計
測データとの差が上記１波長分の長さと一致する場合
（ステップ２６５ＹＥＳ）、置換解除部４２７は当該時
点での比較結果連続回数ｍが予め設定された値ｍ＝１で
あるかどうかを判断する（ステップ２６９）。ここで、
ｍ＝１でない場合（ステップ２６９ＮＯ）、データ置換
部４２６は現在の計測データを履歴データ記憶部４２４
内の過去の計測データに置き換えて演算実行部４２２に
供給すると共に、当該置き換えられた過去の計測データ
を今回の計測データとして履歴データ記憶部４２４にス
トアする（ステップ２７０）。その際、置換解除部４２
７は、上記置き換えが発生したことにより比較結果連続
回数ｍに１を加算して（ｍ＝１）とし（ステップ２７
１）、他方、演算実行部４２２はデータ置換部４２６に
より置き換えられた過去の計測データを現在の計測デー
タと見なし、当該計測データを用いてスタイラスペン１
の座標値を算出する（ステップ２６７）。

【０１２３】以上の処理に際し、現在の計測データと過
去の計測データとの差が超音波の１波長に相当するとの
比較結果が連続して得られた場合、ステップ２６９で置
換解除部４２７によりｍ＝１であるとの判断（ステップ
２６９Ｙｅｓ）がなされることになる。この場合、置換
解除部４２７は、その判断結果をデータ置換部４２６に
伝え、データ置換部４２６は置換解除部４２７から通知
される「超音波の１波長分の差が連続して発生」したと
の判断結果に基づき現在の計測データを過去の計測デー
タに置き換えるのを止め、履歴データ記憶部４２４に過
去のデータとして現在のデータをストアする（ステップ
２６８）。この時、演算実行部４２２では、上記ストア
した現在の計測データを用いてスタイラスペン１の座標
値を算出する（ステップ２６７）。

【０１２４】以上の処理によって、図２４に示すような
補正処理が実現でき、この場合には、時間１ｎで計測し
た距離が超音波の先頭波を取りこぼしたものであって
も、それ以後、実際の計測距離よりも超音波の１波形長
だけ長い距離計測が続いてしまうといった事態を上記置
換処理をＮ回実行後に確実に禁止でき、スタイラスペン
１が指し示した位置とカーソルの位置とを合致させるこ
とが可能となる。

【０１２５】次に、スタイラスペン１が本当に超音波の
１波長分だけ移動した場合について考える。操作者がス
タイラスペン１を超音波の１波長分（例えば、超音波の
周波数が４０ＫＨzであった場合は約8.6mmに相当する）
移動させることは、現実的には非常にその頻度は低いと
考えられるが、実際には起こり得ることである。この場
合に上記補正方法（図２０，図２４参照）を適用する
と、スタイラスペン１が移動した座標は無視されてしま
うことになる。しかしながら、本発明では、かかる状況
に際しても、以下に述べるように問題なく対処できる。
ここで、スタイラスペン１が本当に超音波の１波長分だ
け移動した後、更に移動し続ける場合と静止する場合と
を区別して上記対処方法を検証してみる。

【０１２６】・スタイラスペン１が移動し続ける場合 図２７において、時間１ｎにおいて超音波送／受信器間
の距離をＬであると計測したものとする。更に、時間２
ｎにおいて超音波送受信器間の距離をＬ＋ａであると計
測したものとする。この計測結果に対して本発明の第１
の補正方法を用いることで、時間２ｎにおける超音波送
／受信器間の距離はＬであると補正される〔同図
（ａ），（ｂ）参照〕。

【０１２７】次に、時間３ｎにおいて、スタイラスペン
１が移動しているので、超音波送／受信器間の距離はＬ
＋ａ以外の値をとる。よって、時間３ｎにおける上記距
離値は、図２７（ａ），（ｂ）のように、Ｌ＋ｂ（ただ
し、ａとｂは等しくない。）をとり、この値を基にスタ
イラスペン１の位置座標を算出する。この時、時間２ｎ
において、一瞬スタイラスペン１の動きとは異なる場所
にカーソルが表示されてしまうが、上述した通り、この
時間は多くても２５ｍsecであり、人間の目には問題に
なることはない。

【０１２８】・スタイラスペン１が静止する場合 図２８において、時間１ｎにおいて、超音波送／受信器
間の距離をＬであると計測したものとする。更に、時間
２ｎにおいて超音波送／受信器間の距離をＬ＋ａである
と計測したものとする。この計測結果に対して本発明の
第１の補正方法を用いることで、同図に示す如く、時間
２ｎにおける超音波送／受信器間の距離はＬであると補
正される。

【０１２９】次に、時間３ｎにおいて、スタイラスペン
１が静止しているため、超音波送／受信器間の距離はＬ
＋ａの値をとる。この時、本発明の第２の補正方法が適
用されることにより、時間３ｎにおける超音波送／受信
器間の距離値はＬ＋ａと補正される。この時、時間２ｎ
において一瞬カーソルが実際のスタイラスペン位置とは
違う場所を指し示すことになるが、既に述べてきた理由
により、運用上支障を来すことはない。

【０１３０】なお、上記実施の形態では、図４における
表示部５０としてリアプロジェクタディスプレイを想定
しているが、本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２９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。

【０１３１】また、本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３０
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３１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。

【０１３２】また、上記実施の形態においては、スタイ
ラスペン１の位置を２次元的に検出する構成について示
したが、本発明はスタイラスペ１ンの位置を３次元的に
検出することもできる。更に、上記実施の形態では、超
音波受信部３０と演算処理部４０（ＰＣ）との通信イン
タフェースとしてＲＳ２３２Ｃインタフェースを用いて
いるが、本発明においては、当該ＲＳ２３２Ｃインタフ
ェース以外の通信インタフェースについても同様に適用
できることはいうまでもない。

【０１３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
超音波受信部からの超音波送／受信器間計測距離を受け
取る演算処理部において、過去の計測データと現在の計
測データとを比較し、両者の差が当該装置で用いる超音
波の１波長分に一致する場合、現在の計測データを過去
の計測データに置き換え、常に先頭波正常受信時の正確
な計測データを用いて入力ペンの指示位置を演算するよ
うにしたため、先頭波の受信ミス（増幅ミス）に対して
も入力ペンによる手ぶれ現象の無い安定した指示位置の
入力を果たせる。また、この場合において、過去の計測
データとして少なくとも直前に計測した１つの距離デー
タさえ保持しておけば、数回前からのサンプリング値を
保持しておく必要はないため、入力ペンの高速移動に対
しても良好なレスポンスを維持できる。

【０１３４】また、本発明においては、過去の計測デー
タと現在の計測データとの差が超音波の１波長分に相当
する状態が連続してＮ回続いた場合、現在の計測データ
を過去の計測データに置き換えることを止め、現在の計
測データを用いて入力ペンの指示位置を算出するように
したため、先頭波の受信ミスに伴い誤検出された最初の
距離データを基準値として以後の全ての受信タイミング
での計測距離が上記誤った基準値に追従して補正し続け
られる事態を防止でき、頻度的にＮ回連続して超音波送
／受信器間の誤った距離計測が起こり得ないといった実
情に沿った信頼性の高い補正機能を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるペン入力装置を適用した情報処
理装置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全体の概略構成を示
す図。

【図３】図１に示した情報処理装置の外観構造の一例を
示す斜視図。

【図４】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す図。

【図５】図１に示した超音波受信部の受信処理部の機能
構成を示すブロック図。

【図６】図５に示したスタイラスペンにおける基本クロ
ックと超音波送出タイミングとの関係を示すフローチャ
ート。

【図７】図５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８】図１に示した情報処理装置で用いるスタイラス
ペンの外観構成図。

【図９】図１に示した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すブロック図。

【図１０】図１に示した超音波受信部及び演算処理部の
機能構成を示すブロック図。

【図１１】図１に示した情報処理装置でマルチペン機能
が選択された場合における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示すタイミングチャート。

【図１２】図１０に示した受信タイミング制御部からの
出力データのデータ形式の一例を示す図。

【図１３】図１０に示した受信処理部におけるアンプ部
の回路構成の一例を示す図。

【図１４】図１３に示したアンプ部の初段オペアンプに
よる受信超音波増幅波形の一例を示す図。

【図１５】図１３に示したアンプ部の初段オペアンプに
よる望ましい受信超音波増幅波形の一例を示す図。

【図１６】図１に示した情報処理装置における入力面と
入力座標の関係図。

【図１７】図１６に示した入力面上における超音波送／
受信器間の距離計測ミスの一態様を示す図。

【図１８】図１６に示した入力面上における超音波送／
受信器間の距離計測ミスの別の態様を示す図。

【図１９】図１７及び図１８に示す態様での算出距離を
用いた場合における入力ペン指示位置の位置ずれの様子
を示す図。

【図２０】本発明の第１の補正方法に基づく超音波送／
受信器間計測距離補正処理の一例を示す概念図。

【図２１】図１に示した情報処理装置の演算処理部にお
ける図２０に示す補正処理を実現するための演算部の機
能構成を示すブロック図。

【図２２】図２１に示す演算部による補正処理動作を示
すフローチャート。

【図２３】図２０に示した補正処理に基づく超音波送／
受信器間計測距離補正ミスの一例を示す概念図。

【図２４】図２３に示す補正ミスを解消するための本発
明の第２の補正方法に基づく超音波送／受信器間計測距
離補正処理の一例を示す概念図。

【図２５】図１に示した情報処理装置の演算処理部にお
ける図２４に示す補正処理を実現するための演算部の機
能構成を示すブロック図。

【図２６】図２５に示す演算部による補正処理動作を示
すフローチャート。

【図２７】スタイラスペンが実際に超音波の１波長分だ
け移動した場合における図２０に示す補正処理の適用例
を示す概念図。

【図２８】スタイラスペンが実際に超音波の１波長分だ
け移動した場合における図２４に示す補正処理の適用例
を示す概念図。

【図２９】表示部としてフロントプロジェクタディスプ
レイを用いた本発明の他の実施の形態を示す図。

【図３０】表示部としてＣＲＴディスプレイを有するデ
ィスクトップ型コンピュータを用いた本発明の更に他の
実施の形態を示す図。

【図３１】表示部としてＬＣＤディスプレイを有するノ
ート型コンピュータを用いた本発明の別の実施の形態を
示す図。

【符号の説明】

１…スタイラスペン、１１…送信タイミング制御部、１
２…シーケンサ、１３…オシレータ、１４…ボタン、１
５…アンプ部、１６…オペアンプ、１７…送出部、１８
…超音波送出器、３０…超音波受信部、３１…受信セン
サ部、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ…超音波受信素子、３２
…受信処理部、６０…アンプ部、６１…オペアンプ、７
０…受信タイミング制御部、７１…カウンタ、レジス
タ、７２…シーケンサ、７３…オシレータ、７４…ＳＣ
Ｃ（シリアル通信制御部）初期化部、３２１，３２２…
カウンタ、３２４…基本クロック生成回路、３２５，３
２６…受信時間保持回路、３３…通信部、３３１…ＳＣ
Ｃ（シリアル通信制御部）、３３２…２３２Ｃドライ
バ、３４…ペンホルダ、３５…同期回路、４０…演算処
理部、４１…通信部、４２…演算部、４２１…データ取
込部、４２２…演算実行部、４２３…受信タイミング監
視部、４２４…履歴データ記憶部、４２５…比較部、４
２６…データ置換部、４２７…置換解除部、４３…判別
部、４４…表示制御部、５０…表示部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力ペンに実装された超音波送信手段か
   ら超音波を送出した時間と、超音波受信手段により前記
   超音波を受信した時間とから前記超音波送信手段と前記
   超音波受信手段間の距離を計測する距離計測手段と、前
   記計測距離を用いて前記入力ペンの２次元若しくは３次
   元の位置座標を算出する演算手段とを具備し、該演算手
   段により算出された前記位置座標に基づき所定の入力領
   域における前記入力ペンによる指示位置を入力するペン
   入力装置において、 過去における前記超音波送信手段と前記超音波受信手段
   間の計測距離を保存する計測距離保存手段と、 前記計測距離保存手段に保存されている過去の計測距離
   と現在の計測距離とを比較する比較手段と、 前記過去の計測距離と前記現在の計測距離との差が前記
   超音波の１波長に等しい場合、前記現在の計測距離を放
   棄し、前記過去の計測距離を前記演算手段に与える補正
   手段とを具備することを特徴とするペン入力装置。
2. 【請求項２】 前記比較手段の比較結果を監視し、過去
   の計測距離と現在の計測距離との差が前記超音波の１波
   長に等しいとの比較結果が連続してＮ（Ｎは自然数）回
   得られた場合、前記過去の計測距離を放棄し、前記現在
   の計測距離を前記演算手段に与える補正解除手段を更に
   具備することを特徴とする請求項１記載のペン入力装
   置。
3. 【請求項３】 入力ペンに実装された超音波送信手段か
   ら超音波を送出した時間と、超音波受信手段により前記
   超音波を受信した時間とから前記超音波送信手段と前記
   超音波受信手段間の距離を計測すると共に、該計測距離
   を用いて前記入力ペンの２次元若しくは３次元の位置座
   標を算出し、所定の入力領域における前記入力ペンによ
   る指示位置を入力するペン入力装置において、 過去における前記超音波送信手段と前記超音波受信手段
   間の計測距離を保存すると共に、該保存されている過去
   の計測距離と現在の計測距離とを比較し、前記過去の計
   測距離と前記現在の計測距離との差が前記超音波の１波
   長に等しい場合、前記現在の計測距離を放棄し、前記過
   去の計測距離を用いて前記位置座標を算出することを特
   徴とするペン入力装置における位置座標補正方法。
4. 【請求項４】 前記過去の計測距離と前記現在の計測距
   離との差が前記超音波の１波長に等しいとの比較結果が
   連続してＮ（Ｎは自然数）回得られた場合、前記過去の
   計測距離を用いるのを止め、前記現在の計測距離を用い
   て前記位置座標を算出することを特徴とする請求項３記
   載のペン入力装置における位置座標補正方法。