JP2002342015A

JP2002342015A - 情報入力装置及び情報入出力システム

Info

Publication number: JP2002342015A
Application number: JP2001145374A
Authority: JP
Inventors: Takao Inoue; 隆夫井上
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-05-15
Filing date: 2001-05-15
Publication date: 2002-11-29

Abstract

(57)【要約】【課題】座標検出の際に情報入力装置がさらされてい
る環境に存在する外乱光（表示装置や部屋の照明光な
ど）の影響を極力排除することができ、装置の信頼性を
向上させることができる情報入力装置を提供する。【解決手段】発光手段からの光により形成された二次
元の情報入力領域３ａを指示した所定物体の二次元位置
座標を受光手段における光強度分布に基づいて検出し、
入力情報として出力する情報入力装置３において、前記
発光手段は所定の波長の光を発し、前記受光手段は前記
発光手段から発せられる光の波長に最大検出感度を持
つ。これにより、座標検出の際に情報入力装置３がさら
されている環境に存在する外乱光（表示装置２や部屋の
照明光など）の影響を極力排除することができるので、
装置の信頼性を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、情報の入力や選択
をするためにペン等の指示手段や指先等の所定物体によ
って指示された位置座標を光学的に検出する情報入力装
置及びこの情報入力装置を主体に構成される情報入出力
システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の情報入力装置としては、
ペンで情報入力面を押さえた時、或いはペンが情報入力
面に接近した時に、静電又は電磁誘導によって電気的な
変化を検出するものがある。

【０００３】また、他の方式として、特開昭６１−２３
９３２２号公報等に示されるような超音波方式のタッチ
パネル情報入力装置がある。これは簡単にいうと、パネ
ル上に送出された表面弾性波をパネルに触れることによ
り減衰させ、その位置を検出するものである。

【０００４】しかし、静電又は電磁誘導によって座標位
置を検出するものでは、座標入力面に電気的なスイッチ
機能を必要とするため製造コストが高く、また、ペンと
本体とをつなぐケーブルが必要であるため操作性に難点
がある。

【０００５】また、超音波方式のものでは、指入力を前
提としているため、パネル上で吸収を伴うような材質
（柔らかく弾力性を伴う材質）でペン入力を行わせ直線
を描いた場合、押した時点では安定な減衰が得られる
が、ペンを移動するとき十分な接触が得られず、直線が
切れてしまう。かといって、十分な接触を得るために、
ペンを必要以上の力で押し付けてしまうと、ペンの移動
に伴い、ペンの持つ弾力性のため応力を受け歪を生じ、
移動中に復帰させる力が働く。そのため、一旦、ペン入
力時に曲線を描こうとすると、ペンを押える力が弱くな
り歪を元へ戻す力が優るため復帰して安定な減衰が得ら
れず、入力が途絶えたと判断されてしまう。このために
ペン入力としては信頼性が確保できないという問題を有
する。

【０００６】しかしながら、このような従来技術が有す
る問題点については、特開平５−１７３６９９号公報や
特開平９−３１９５０１号公報に開示されているもの等
に代表される光学式の情報入力装置によって解消され、
比較的簡単な構成により、タッチパネル型の情報入力装
置が実現できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】近年、このような光学
的な情報入力装置は、パーソナルコンピュータ等の普及
に伴い、情報の入力や選択をするための有力なツールと
して位置付けられ、上述の公開公報に開示されたもの以
外にもさらに検討されているが、まだ、完全とはいえ
ず、本格的な実用化に向けていまだ解決されねばならな
い課題が多々存在する。

【０００８】例えば、これらの光学的な情報入力装置を
屋外で使用する場合には、超音波方式等による場合と異
なり検出方式が光であるため、検出光と外乱光とが入り
混じり、検出Ｓ／Ｎ比が著しく低下するという問題があ
る。また、これらの光学的な情報入力装置はディスプレ
イ装置や投影装置と組み合わされて使用される場合が多
く、このような場合にも、ディスプレイ装置等の映像光
によって検出Ｓ／Ｎ比が低下し、誤動作を生じる場合が
ある。

【０００９】本発明の目的は、座標検出の際に情報入力
装置がさらされている環境に存在する外乱光（表示装置
や部屋の照明光など）の影響を極力排除することがで
き、装置の信頼性を向上させることができる情報入力装
置及び情報入出力システムを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
発光手段からの光により形成された二次元の情報入力領
域を指示した所定物体の二次元位置座標を受光手段にお
ける光強度分布に基づいて検出し、入力情報として出力
する情報入力装置において、前記発光手段は所定の波長
の光を発し、前記受光手段は前記発光手段から発せられ
る光の波長に最大検出感度を持つ。

【００１１】したがって、座標検出の際に情報入力装置
がさらされている環境に存在する外乱光（表示装置や部
屋の照明光など）の影響を極力排除することが可能にな
るので、装置の信頼性を向上させることが可能になる。

【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の情
報入力装置において、前記発光手段からの光の波長は赤
外領域の波長であって、前記受光手段は赤外領域の波長
に最大検出感度を持つ。

【００１３】したがって、表示装置や部屋の照明光など
は可視光を利用していることから、表示装置や部屋の照
明光による外乱光と発光手段により発光された光との分
離をフィルタリング等により容易に行うことが可能にな
る。

【００１４】請求項３記載の発明は、発光手段からの光
により形成された二次元の情報入力領域を指示した所定
物体の二次元位置座標を受光手段における光強度分布に
基づいて検出し、入力情報として出力する情報入力装置
において、前記発光手段からの光より所定の波長の光の
みを選択可能な波長選択手段と、前記波長選択手段によ
り選択された所定の波長の光のみを前記受光手段に受光
させる光選択手段と、を備える。

【００１５】したがって、座標検出の際に情報入力装置
がさらされている環境に存在する外乱光（表示装置や部
屋の照明光など）の影響を極力排除することが可能にな
るので、装置の信頼性を向上させることが可能になる。

【００１６】請求項４記載の発明は、請求項３記載の情
報入力装置において、前記波長選択手段は赤外領域の波
長の光のみを選択可能とし、前記光選択手段は赤外領域
の波長の光のみを前記受光手段に受光させる。

【００１７】したがって、表示装置や部屋の照明光など
は可視光を利用していることから、表示装置や部屋の照
明光による外乱光と発光手段により発光された光との分
離をフィルタリング等により容易に行うことが可能にな
る。

【００１８】請求項５記載の発明は、請求項１ないし４
のいずれか一記載の情報入力装置において、前記発光手
段から出射された光を薄膜状に成形して投光することに
より前記情報入力領域を形成する。

【００１９】したがって、物体の挿入を受け付ける二次
元の情報入力領域が確実に形成され、無視差、完全透
明、高い描画感を実現する情報入力装置の提供が可能に
なる。

【００２０】請求項６記載の発明は、請求項１ないし４
のいずれか一記載の情報入力装置において、前記発光手
段から出射されたビーム光を順次走査して投光すること
により前記情報入力領域を形成する。

【００２１】したがって、物体の挿入を受け付ける二次
元の情報入力領域が確実に形成され、無視差、完全透
明、高い描画感を実現する情報入力装置の提供が可能に
なる。

【００２２】請求項７記載の発明は、請求項１ないし４
のいずれか一記載の情報入力装置において、前記発光手
段から出射された光を撮像する撮像手段による撮像範囲
を前記情報入力領域とする。

【００２３】したがって、物体の挿入を受け付ける二次
元の情報入力領域が確実に形成され、無視差、完全透
明、高い描画感を実現する情報入力装置の提供が可能に
なる。

【００２４】請求項８記載の発明は、発光手段からの光
により形成された二次元の情報入力領域を指示した所定
物体の二次元位置座標を受光手段における光強度分布に
基づいて検出し、入力情報として出力する情報入力装置
において、前記情報入力領域は前記発光手段から出射さ
れた光を撮像する撮像手段による撮像範囲であり、前記
情報入力領域を指示するための前記所定物体には前記発
光手段からの光の波長を選択的に吸収して蛍光する部材
で形成された光反射部材が設けられ、前記受光手段は前
記光反射部材からの蛍光波長に最大検出感度を持つ。

【００２５】したがって、発光手段から出射された光が
各種部材により乱反射された場合であっても、受光手段
にて検出されることは無く、また、所定物体とは別の部
材や手などが情報入力領域内に入った場合であっても、
正確に所定物体だけをトレースすることが可能であり、
装置の信頼性を向上させることが可能になる。

【００２６】請求項９記載の発明は、発光手段からの光
により形成された二次元の情報入力領域を指示した所定
物体の二次元位置座標を受光手段における光強度分布に
基づいて検出し、入力情報として出力する情報入力装置
において、前記情報入力領域は前記発光手段から出射さ
れた光を撮像する撮像手段による撮像範囲であり、前記
情報入力領域を指示するための前記所定物体には前記発
光手段からの光の波長を選択的に吸収して蛍光する部材
で形成された光反射部材が設けられ、前記光反射部材か
らの蛍光のみを前記受光手段に受光させる蛍光選択手段
を備える。

【００２７】したがって、発光手段から出射された光が
各種部材により乱反射された場合であっても、受光手段
にて検出されることは無く、また、所定物体とは別の部
材や手などが情報入力領域内に入った場合であっても、
正確に所定物体だけをトレースすることが可能であり、
装置の信頼性を向上させることが可能になる。

【００２８】請求項１０記載の発明は、請求項７ないし
９のいずれか一記載の情報入力装置において、光を吸収
することにより光の反射を抑制する光吸収手段を、前記
情報入力領域の周縁部であって前記撮像手段の撮像画角
を妨げずに撮影視野全体を覆う位置に備える。

【００２９】したがって、発光手段からの光に起因する
反射光（散乱光）の各撮像手段への入射が防止される。

【００３０】請求項１１記載の発明は、請求項７ないし
９のいずれか一記載の情報入力装置において、一定パタ
ーンが付与された背景板を、前記情報入力領域の周縁部
であって前記撮像手段の撮像画角を妨げずに撮影視野全
体を覆う位置に備える。

【００３１】したがって、情報入力領域に挿入された所
定物体の特定を容易にすることが可能になり、検出Ｓ／
Ｎ比を向上させることが可能になる。

【００３２】請求項１２記載の発明の情報入出力システ
ムは、表示装置と、この表示装置の表示面に前記情報入
力領域を一致させて配設される請求項１ないし１１のい
ずれか一記載の情報入力装置と、前記情報入力装置から
の入力に基づいて前記表示装置の表示制御を行う制御装
置と、を備える。

【００３３】したがって、座標入力面（タッチパネル
面）のような物理的な面を有さず、表示装置の表示面に
装着して使用した場合であっても視認性に優れる情報入
力システムを安価で提供することが可能になる。

【００３４】請求項１３記載の発明の情報入出力システ
ムは、筆記を受け付けるライティングボードと、このラ
イティングボードの書き込み面に前記情報入力領域を一
致させて配設される請求項１ないし１１のいずれか一記
載の情報入力装置と、前記情報入力装置からの入力に基
づいて前記ライティングボードに筆記された情報の制御
を行う制御装置と、を備える。

【００３５】したがって、座標入力面（タッチパネル
面）のような物理的な面を有さず、ライティングボード
の書き込み面に装着して使用した場合であっても視認性
に優れる情報入力システムを安価で提供することが可能
になる。

【００３６】

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１
ないし図２０に基づいて説明する。ここで、図１は情報
入出力システム１を概略的に示す外観斜視図である。図
１に示すように、情報入出力システム１は、表示装置で
あるプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ：Plasma Dis
play Panel）２及び情報入力装置３で構成されるパネル
部４と、制御装置であるパーソナルコンピュータ等のコ
ンピュータ５，原稿の画像を読み取るためのスキャナ
６，画像データを記録紙に出力するプリンタ７，ビデオ
プレイヤー８（いずれも図２参照）を収納する機器収納
部９とを主体に構成されている。

【００３７】ＰＤＰ２及び情報入力装置３は、ＰＤＰ２
の表示面２ａ側に情報入力装置３が位置するようにして
一体化され、ＰＤＰ２の表示面２ａに情報入力装置３の
情報入力領域３ａが位置するようにしてパネル部４に収
納されている。このように、パネル部４はＰＤＰ２及び
情報入力装置３を収納して、情報入出力システム１の表
示面（ＰＤＰ２の表示面２ａ）及び書き込み面（情報入
力領域３ａ）を構成している。なお、ＰＤＰ２として
は、電子黒板として利用可能な４０インチや５０インチ
等の大画面タイプのものが用いられている。また、図示
することは省略するが、ＰＤＰ２にはビデオ入力端子や
スピーカーが設けられており、ビデオプレイヤー８をは
じめ、その他レーザディスクプレイヤー、ＤＶＤプレイ
ヤー、ビデオカメラ等の各種情報機器やＡＶ機器を接続
し、ＰＤＰ２を大画面モニタとして利用することが可能
な構成になっている。

【００３８】次に、情報入出力システム１に内蔵される
各部の電気的接続について図２を参照して説明する。図
２に示すように、情報入出力システム１は、コンピュー
タ５にＰＤＰ２、スキャナ６、プリンタ７、ビデオプレ
イヤー８をそれぞれ接続し、コンピュータ５によってシ
ステム全体を制御するようにしている。また、コンピュ
ータ５には、ペン等の指示手段や指先等の所定物体で指
示された情報入力領域３ａ内の位置座標の演算等を行う
情報入力装置３用のコントローラ１０が接続されてお
り、このコントローラ１０を介して情報入力装置３もコ
ンピュータ５に接続されている。また、コンピュータ５
を介して情報入出力システム１をネットワーク１１に接
続することができ、ネットワーク１１上に接続された他
のコンピュータで作成したデータをＰＤＰ２に表示した
り、情報入出力システム１で作成したデータを他のコン
ピュータに転送することも可能になっている。

【００３９】次に、コンピュータ５について説明する。
ここで、図３はコンピュータ５に内蔵される各部の電気
的接続を示すブロック図である。図３に示すように、コ
ンピュータ５は、システム全体を制御するＣＰＵ（Cent
ral Processing Unit）１２と、起動プログラム等を記
録したＲＯＭ（Read Only Memory）１３と、ＣＰＵ１２
のワークエリアとして使用されるＲＡＭ（Random Acces
s Memory）１４と、文字・数値・各種指示等の入力を行
うためのキーボード１５と、カーソルの移動や範囲選択
等を行うためのマウス１６と、ハードディスク１７と、
ＰＤＰ２に接続されておりそのＰＤＰ２に対する画像の
表示を制御するグラフィックス・ボード１８と、ネット
ワーク１１に接続するためのネットワーク・カード（ま
たはモデムでも良い。）１９と、コントローラ１０・ス
キャナ６・プリンタ７等を接続するためのインタフェー
ス（Ｉ／Ｆ）２０と、上記各部を接続するためのバス２
１とを備えている。

【００４０】また、ハードディスク１７には、オペレー
ティング・システム（ＯＳ：Operating System）２２、
コントローラ１０を介してコンピュータ５上で情報入力
装置３を動作させるためのデバイスドライバ２３、描画
ソフト・ワードプロセッサソフト・表計算ソフト・プレ
ゼンテーションソフト・キャリブレーションソフトウエ
ア等の各種アプリケーションプログラム２４等が格納さ
れている。

【００４１】また、コンピュータ５には、ＯＳ２２、デ
バイスドライバ２３や各種アプリケーションプログラム
２４等の各種のプログラムコード（制御プログラム）を
記録した記録媒体２６、すなわち、フロッピー（登録商
標）ディスク、ハードディスク、光ディスク（ＣＤ−Ｒ
ＯＭ，ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−Ｒ／Ｗ，ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶ
Ｄ−ＲＡＭなど）、光磁気ディスク（ＭＯ）、メモリカ
ードなどに記録されているプログラムコードを読み取る
装置であるフロッピーディスクドライブ装置、ＣＤ−Ｒ
ＯＭドライブ装置、ＭＯドライブ装置等のプログラム読
取装置２５が搭載されている。

【００４２】各種アプリケーションプログラム２４は、
コンピュータ５への電源の投入に応じて起動するＯＳ２
２による制御の下、ＣＰＵ１２によって実行される。例
えば、キーボード１５やマウス１６の所定の操作によっ
て描画ソフトを起動した場合には、ＰＤＰ２にグラフィ
ックス・ボード１８を介して描画ソフトに基づく所定の
画像が表示される。また、デバイスドライバ２３もＯＳ
２２とともに起動され、コントローラ１０を介した情報
入力装置３からのデータ入力が可能な状態になる。この
ように描画ソフトを起動した状態で情報入力装置３の情
報入力領域３ａにユーザが所定物体で文字や図形を描い
た場合、座標情報が所定物体の記述に基づく画像データ
としてコンピュータ５に入力され、例えばＰＤＰ２に表
示されている画面上の画像に対して上書き画像として重
ねて表示される。より詳細には、コンピュータ５のＣＰ
Ｕ１２は、入力された画像データに基づいて線や文字を
描画するための描画情報を生成し、入力された座標情報
に基づく位置座標に合わせてグラフィックス・ボード１
８に設けられるビデオメモリ(図示せず)に書き込んでい
く。その後、グラフィックス・ボード１８が、ビデオメ
モリに書き込まれた描画情報を画像信号としてＰＤＰ２
に送信することにより、ユーザが書いた文字と同一の文
字が、ＰＤＰ２に表示されることになる。つまり、コン
ピュータ５は情報入力装置３をマウス１６のようなポイ
ンティングデバイスとして認識しているため、コンピュ
ータ５では、描画ソフト上でマウス１６を用いて文字を
書いた場合と同様な処理が行われることになる。

【００４３】次に、情報入力装置３について詳細に説明
する。なお、本実施の形態の情報入出力システム１に適
用し得る情報入力装置３としては、検出方式の異なる種
々の方式のものが考えられる。そこで、以下において
は、情報入力装置３として、検出方式の異なる情報入力
装置を数例挙げ、その基本構成及び原理について説明す
る。

【００４４】Ａ．第１の情報入力装置まず、第１の情報入力装置３Ａについて図４ないし図８
に基づいて説明する。この第１の情報入力装置３Ａは、
いわゆる再帰光遮蔽方式の情報入力装置である。

【００４５】ここで、図４は第１の情報入力装置３Ａの
構成を概略的に示す説明図である。図４に示すように、
情報入力装置３Ａは、ＰＤＰ２の表示面２ａのサイズに
対応したサイズで横長の四角形状の情報入力領域３ａを
備えている。この情報入力領域３ａは、手書きにより文
字や図形等の入力を可能にする領域である。この情報入
力領域３ａの下方両端部に位置する角部の近傍には、発
光と受光とを行う光学ユニット２７（左側光学ユニット
２７Ｌ、右側光学ユニット２７Ｒ）が所定の取付角度で
設けられている。これらの光学ユニット２７からは、平
面若しくはほぼ平面をなし、例えばＬ_１，Ｌ_２，Ｌ_３，
・・・，Ｌ_ｎ（Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３，・・・，Ｒ_ｎ）とい
った光（プローブ光）の束で構成される扇形状で薄膜状
の光束膜が、情報入力領域３ａの全域に行き渡るように
ＰＤＰ２の表示面２ａの表面に沿って平行に投光され
る。

【００４６】また、情報入力装置３の情報入力領域３ａ
の下部を除く周辺部には、再帰性反射部材２８が設けら
れている。この再帰性反射部材２８は、例えば円錐形状
のコーナーキューブを多数配列して形成されており、入
射した光をその入射角度によらずに所定の位置に向けて
反射する特性を有している。例えば、左側光学ユニット
２７Ｌから投光されたプローブ光Ｌ_３は、再帰性反射部
材２８によって反射され、再び同一光路を辿る再帰反射
光Ｌ_３´として左側光学ユニット２７Ｌにより受光され
ることになる。つまり、再帰性反射部材２８によっても
情報入力領域３ａが形成されている。

【００４７】次に、光学ユニット２７について説明す
る。ここで、図５は光学ユニット２７の構造を概略的に
示す構成図である。なお、図５はｘ−ｚ方向を主体に示
しているが、二点鎖線で示す部分については同一の構成
要素を別方向（ｘ−ｙ方向、又はｙ−ｚ方向）から見た
図である。

【００４８】図５に示すように、光学ユニット２７は、
投光手段２９と受光手段３０とを備えている。投光手段
２９は、スポットをある程度絞ることの可能なＬＤ（La
serDiode：半導体レーザ），ピンポイントＬＥＤ（Ligh
t Emitting Diode：発光ダイオード）等の光源である発
光手段３１を備えている。この発光手段３１からＰＤＰ
２の表示面２ａに対して垂直に照射された光は、一方向
の倍率のみを変更可能なシリンドリカルレンズ３２によ
ってｘ方向にコリメートされる。シリンドリカルレンズ
３２によってｘ方向にコリメートされた光は、シリンド
リカルレンズ３２とは曲率の分布が直交する２枚のシリ
ンドリカルレンズ３３，３４によりｙ方向に対して集光
される。つまり、これらのシリンドリカルレンズ群（シ
リンドリカルレンズ３２，３３，３４）の作用により、
発光手段３１からの光を線状に集光した領域がシリンド
リカルレンズ３４の後方に形成されることになる。ここ
に、ｙ方向に狭くｘ方向に細長いスリットを有するスリ
ット板３５を配置する。したがって、シリンドリカルレ
ンズ群（シリンドリカルレンズ３２，３３，３４）を通
過した光は、スリット板３５のスリット位置において、
線状の二次光源３６を形成する。二次光源３６から発し
た光は、ハーフミラー３７で折り返され、ＰＤＰ２の表
示面２ａの垂直方向には広がらずに表示面２ａの表面に
沿った平行光で、表示面２ａと平行方向には二次光源３
６を中心にした扇形状の光束膜となって情報入力領域３
ａを進行する。換言すれば、扇形状の光が情報入力領域
３ａを形成する。これらのシリンドリカルレンズ群（シ
リンドリカルレンズ３２，３３，３４）とスリット板３
５とによって、集光光学系が形成されている。

【００４９】前述したように、扇形状となって情報入力
領域３ａを進行した光束膜は、再帰性反射部材２８で再
帰的に反射され、再び同一光路を辿ってハーフミラー３
７に戻ることになる。したがって、再帰性反射部材２８
で再帰的に反射された光束膜も情報入力領域３ａを形成
する。

【００５０】再帰性反射部材２８で反射されてハーフミ
ラー３７に戻った再帰反射光は、ハーフミラー３７を透
過して受光手段３０に入射する。受光手段３０に入射し
た再帰反射光は、集光レンズであるシリンドリカルレン
ズ３８を通って線状にされた後、このシリンドリカルレ
ンズ３８から距離ｆ（ｆはシリンドリカルレンズ３８の
焦点距離）の間隔で設けられたＣＣＤ（Charge Coupled
Device）であって受光手段として機能する受光素子３
９において、プローブ光毎に異なる位置で受光される。
なお、本実施の形態の受光素子３９は、１次元ＣＣＤで
あって、その画素数は2,048画素とされている。

【００５１】詳細には、再帰性反射部材２８で反射され
た再帰反射光は、ｚ軸方向ではシリンドリカルレンズ３
８の作用を受けず、コリメートされたまま受光素子３９
に到達する。また、再帰反射光は、ＰＤＰ２の表示面２
ａと平行方向では、シリンドリカルレンズ３８の中心に
集光するように伝搬し、その結果、シリンドリカルレン
ズ３８の作用を受けてシリンドリカルレンズ３８の焦点
面に設置された受光素子３９上に結像する。これによ
り、受光素子３９上に再帰反射光の有無に応じて光強度
の分布が形成される。すなわち、再帰反射光を指示手段
Ｐで遮った場合、受光素子３９上の遮られた再帰反射光
に相当する位置に光強度が弱い点（後述するピーク点）
が生じることになる。再帰反射光を受光した受光素子３
９は、再帰反射光（プローブ光）の光強度分布に基づい
た電気信号を生成し、前述したコントローラ１０に対し
て出力する。なお、図５に示すように、二次光源３６と
シリンドリカルレンズ３８とは、ハーフミラー３７に対
して共に距離ｄの位置に配設されて共役な位置関係にあ
る。

【００５２】ここで、図６は受光素子３９から再帰反射
光の光強度分布に基づいた電気信号が入力され、情報入
力領域３ａを進行する光が遮られた位置の座標を特定す
る処理を実行するコントローラ１０のブロック構成図で
ある。このコントローラ１０は、光学ユニット２７（左
側光学ユニット２７Ｌ、右側光学ユニット２７Ｒ）の発
光手段（ＬＤ）３１の発光制御と、光学ユニット２７
（左側光学ユニット２７Ｌ、右側光学ユニット２７Ｒ）
の受光素子３９からの出力の演算を行うものである。図
６に示すように、コントローラ１０には、各部を集中的
に制御するＣＰＵ４０が設けられており、このＣＰＵ４
０には、プログラム及びデータを記録するＲＯＭ４１、
各種データを書き換え自在に格納してワークエリアとし
て機能するＲＡＭ４２、コンピュータ５に接続するため
のインタフェース４３、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）コ
ンバータ４４及びＬＤドライバ４５がバス接続されてい
る。また、ＣＰＵ４０には、各種のプログラムコード
（制御プログラム）を格納するハードディスク４６や不
揮発性のメモリであるＥＥＰＲＯＭ（Electrically Era
sable Programmable Read Only Memory）４７がバス接
続されている。ここに、ＣＰＵ４０、ＲＯＭ４１及びＲ
ＡＭ４２によりマイクロコンピュータが構成されてい
る。このようなマイクロコンピュータには、各種のプロ
グラムコード（制御プログラム）を記録した記録媒体４
９、すなわち、フロッピーディスク、ハードディスク、
光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−Ｒ／Ｗ，
ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＡＭなど）、光磁気ディス
ク（ＭＯ）、メモリカードなどに記録されているプログ
ラムコードを読み取る装置であるフロッピーディスクド
ライブ装置、ＣＤ−ＲＯＭドライブ装置、ＭＯドライブ
装置等のプログラム読取装置４８が接続されている。

【００５３】受光素子３９からの出力を演算する回路と
して、受光素子３９の出力端子に、アナログ処理回路５
１が図のように接続される。受光素子３９に入射した反
射光は、受光素子３９内で光の強度に応じた電圧値を持
つアナログの画像データに変換され、アナログ信号とし
て出力される。このアナログ信号は、アナログ処理回路
５１で処理された後、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）コン
バータ４４によってデジタル信号に変換されてＣＰＵ４
０に渡される。この後、ＣＰＵ４０によって指示手段Ｐ
の二次元座標の演算が行われる。

【００５４】ハードディスク４６に格納された各種のプ
ログラムコード（制御プログラム）または記録媒体４９
に記録された各種のプログラムコード（制御プログラ
ム）は、コントローラ１０への電源の投入に応じてＲＡ
Ｍ４２に書き込まれ、各種のプログラムコード（制御プ
ログラム）が実行されることになる。

【００５５】続いて、制御プログラムに基づいてＣＰＵ
４０によって実行される機能について説明する。ここで
は、本実施の形態の情報入力装置３の備える特長的な機
能である座標検出処理について以下において具体的に説
明する。

【００５６】ここで、図７は情報入力装置３の情報入力
領域３ａ内の一点を指示手段Ｐで指し示した一例を示す
正面図である。図７に示すように、例えば、左側光学ユ
ニット２７Ｌから照射されたＬ_１，Ｌ_２，Ｌ_３，・・
・，Ｌ_ｎといったプローブ光で構成される扇形状の光の
中でｎ番目のプローブ光Ｌ_ｎが指示手段Ｐによって遮ら
れた場合、そのプローブ光Ｌ_ｎは再帰性反射部材２８に
到達することはない。

【００５７】このとき受光素子３９上の光強度分布を考
える。ここで、図８は受光素子３９の検出動作を模式的
に示す説明図である。指示手段Ｐが情報入力領域３ａ内
に挿入されていなければ、受光素子３９上の光強度分布
はほぼ一定であるが、図８に示すように指示手段Ｐが情
報入力領域３ａ内に挿入されてプローブ光Ｌ_ｎが指示手
段Ｐによって遮られた場合、そのプローブ光Ｌ_ｎは光学
ユニット２７の受光素子３９によって受光されることは
ないため、プローブ光Ｌ_ｎに対応する光学ユニット２７
の受光素子３９上の所定の位置Ｘ_ｎが光強度の弱い領域
（暗点）となる。この光強度の弱い領域（暗点）である
位置Ｘ_ｎは、受光素子３９から出力される光強度の波形
にピーク点として出現することになるので、ＣＰＵ４０
は、このような光強度の波形におけるピーク点の出現を
電圧の変化により認識し、この光強度の波形のピーク点
となった暗点の位置Ｘ_ｎを検出する。なお、位置Ｘ_ｎの
検出は、光強度が予め定められた値以下になった場合に
行われる。

【００５８】また、光強度の波形のピーク点となった暗
点位置Ｘ_ｎが検出されると、暗点位置Ｘ_ｎから受光素子
３９の中心画素までの距離が、例えば受光素子３９の画
素番号（例えば、図８においては、画素番号ｍ）に基づ
いて検出される。

【００５９】光強度の弱い領域（暗点）である位置Ｘ_ｎ
（左側光学ユニット２７Ｌの受光素子３９上ではＸ
_ｎＬ，右側光学ユニット２７Ｒの受光素子３９上ではＸ
_ｎＲ）は、遮られたプローブ光の出射／入射角θ_ｎと対
応しており、Ｘ_ｎを検出することによりθ_ｎを知ること
ができる。即ち、暗点位置Ｘ_ｎから受光素子３９の中心
画素までの距離をａとすると、θ_ｎはａの関数として、 θ_ｎ＝tan^−１(ａ／ｆ) ………………………………（１）と表すことができる。ただし、ｆはシリンドリカルレン
ズ３８の焦点距離である。ここで、左側光学ユニット２
７Ｌにおけるθ_ｎをθ_ｎＬ、ａをＸ_ｎＬと置き換える。

【００６０】さらに、図７において、左側光学ユニット
２７Ｌと情報入力領域３ａとの幾何学的な相対位置関係
の変換係数ｇにより、指示手段Ｐと左側光学ユニット２
７Ｌとのなす角度θＬは、(１)式で求められるＸ_ｎＬの
関数として、 θＬ＝ｇ(θ_ｎＬ) ………………………………（２）ただし、θ_ｎＬ＝tan^−１(Ｘ_ｎＬ／ｆ) と表すことができる。

【００６１】同様に、右側光学ユニット２７Ｒについて
も、上述の（１）（２）式中の記号Ｌを記号Ｒに置き換
えて、右側光学ユニット２７Ｒと情報入力領域３ａとの
幾何学的な相対位置関係の変換係数ｈにより、 θＲ＝ｈ(θ_ｎＲ) ………………………………（３）ただし、θ_ｎＲ＝tan^−１(Ｘ_ｎＲ／ｆ) と表すことができる。

【００６２】ここで、左側光学ユニット２７Ｌの受光素
子３９の中心位置と右側光学ユニット２７Ｒの受光素子
３９の中心位置との距離を図７に示すｗとすると、情報
入力領域３ａ内の指示手段Ｐで指示した点の２次元座標
（ｘ，ｙ）は、三角測量の原理により、ｘ＝ｗ・tanθＲ／（tanθＬ＋tanθＲ） ………………（４）ｙ＝ｗ・tanθＬ・tanθＲ／（tanθＬ＋tanθＲ） ……（５）として算出することができる。

【００６３】これらの（１）（２）（３）（４）（５）
式は制御プログラムの一部として予めハードディスク４
６や記録媒体４９に格納されており、（１）（２）
（３）（４）（５）式により、指示手段Ｐの位置座標
（ｘ，ｙ）は、Ｘ_ｎＬ，Ｘ_ｎＲの関数として算出され
る。すなわち、左側光学ユニット２７Ｌの受光素子３９
上の暗点の位置と右側光学ユニット２７Ｒの受光素子３
９上の暗点の位置とを検出することで、指示手段Ｐの位
置座標（ｘ，ｙ）が算出されることになる。

【００６４】このようにして算出された指示手段Ｐの位
置座標（ｘ，ｙ）は、コントローラ１０を介してコンピ
ュータ５へと出力され、所定の処理に用いられることに
なる。

【００６５】そして、このような情報入力装置３Ａによ
れば、情報入力領域３ａにおいて、無視差、完全透明、
高い描画感を実現することが可能になっている。

【００６６】Ｂ．第２の情報入力装置次に、第２の情報入力装置３Ｂについて図９ないし図１
１に基づいて説明する。なお、第１の情報入力装置３Ａ
で説明した部分と同一部分については同一符号を用い、
説明も省略する。

【００６７】この第２の情報入力装置３Ｂは、いわゆる
再帰光反射方式の情報入力装置である。

【００６８】ここで、図９は情報入力装置３Ｂに用いら
れる指示手段６１を示す斜視図である。また、図１０は
情報入力装置３Ｂの情報入力領域３ａ内の一点を指示手
段６１で指し示した一例を示す正面図である。図９に示
すように、情報入力装置３Ｂの情報入力領域３ａ内の一
点を指し示すために用いられる所定物体である指示手段
６１の先端近傍には、再帰性反射部材６２が設けられて
いる。この再帰性反射部材６２は、例えば円錐形状のコ
ーナーキューブを多数配列して形成されており、入射し
た光をその入射角度によらずに所定の位置に向けて反射
する特性を有している。例えば、左側光学ユニット２７
Ｌから投光されたプローブ光Ｌ_ｎは、図１０に示すよう
に、再帰性反射部材６２によって反射され、再び同一光
路を辿る再帰反射光Ｌ_ｎ´として左側光学ユニット２７
Ｌにより受光されることになる。そのため、図１０に示
すように、情報入力装置３Ｂにおいては、前述した情報
入力装置３Ａのように情報入力領域３ａに再帰性反射部
材２８を設ける必要はない。なお、指示手段６１はペン
状の形状をしており、光沢のある金属製よりゴムやプラ
スチックなどの材質が望ましい。

【００６９】したがって、このような指示手段６１の再
帰性反射部材６２を備えた先端近傍を情報入力装置３Ｂ
の情報入力領域３ａの適当な位置（ｘ，ｙ）に挿入し、
例えば左側光学ユニット２７Ｌから投光された扇形状の
光束膜の中のプローブ光Ｌ_ｎが指示手段６１の再帰性反
射部材６２によって反射された場合、その再帰反射光Ｌ
_ｎ´は左側光学ユニット２７Ｌの受光素子３９によって
受光される。このようにして受光素子３９が再帰反射光
Ｌ_ｎ´を受光した場合には、再帰反射光Ｌ_ｎ´に対応す
る受光素子３９上の所定の位置Ｄｎが光強度の強い領域
（明点）となる。つまり、図１１に示すように、受光素
子３９上では位置Ｄｎの位置に光強度が強い領域が生
じ、受光素子３９からの光の強度分布の形状にはピーク
が出現する。このピークが出現する位置Ｄｎは反射され
たプローブ光の出射／入射角θｎと対応しており、Ｄｎ
を検出することによりθｎを知ることができる。なお、
位置Ｄｎの検出は、光強度が予め定められた値を超えた
場合に行われる。つまり、このような再帰光反射方式の
情報入力装置３Ｂの場合も、前述した再帰光遮蔽方式の
情報入力装置３Ａと同様に、光強度の波形に出現するピ
ークに基づく三角測量の手法により指示手段６１の位置
座標（ｘ，ｙ）が算出されることになる。

【００７０】このようにして算出された指示手段６１の
位置座標（ｘ，ｙ）は、コントローラ１０を介してコン
ピュータ５へと出力され、所定の処理に用いられること
になる。

【００７１】そして、このような情報入力装置３Ｂによ
れば、情報入力領域３ａにおいて、無視差、完全透明、
高い描画感を実現することが可能になっている。

【００７２】Ｃ．第３の情報入力装置次に、第３の情報入力装置３Ｃについて図１２ないし図
１４に基づいて説明する。なお、第１の情報入力装置３
Ａで説明した部分と同一部分については同一符号を用
い、説明も省略する。

【００７３】この第３の情報入力装置３Ｃは、第１の情
報入力装置３Ａにおける光学ユニットの変形例である。
詳細には、第１の情報入力装置３Ａで用いた光学ユニッ
ト２７においては扇形状の光束膜を投光して情報入力領
域を形成したが、情報入力装置３Ｃにおいては、ポリゴ
ンミラー等の回転走査系を有しており、その回転走査系
によって光源から出射された光ビームを放射状に投光し
て情報入力領域を形成する光学ユニット７０を用いるも
のである。

【００７４】ここで、図１２は光学ユニット７０を概略
的に示す平面図である。図１２に示すように、光学ユニ
ット７０は、駆動回路（図示せず）を有してレーザ光を
出射するＬＤ（Laser Diode：半導体レーザ）である発
光手段７１とハーフミラー７２とポリゴンミラー７３と
集光レンズ７４とで構成される投光手段７０ａと、受光
手段として機能する受光素子７５とが備えられている。
受光素子７５は、集光レンズ７４から距離ｆ（ｆは集光
レンズ７４の焦点距離）の間隔で設けられたＰＤ（Phot
o Diode）で構成されている。このような光学ユニット
７０は、発光手段７１から出射したレーザ光をハーフミ
ラー７２で折り返した後、パルスモータ（図示せず）に
より所定の角速度ωｔで回転駆動されるポリゴンミラー
７３によって放射状に順次反射する。したがって、光学
ユニット７０は、ビーム光を放射状に繰り返し投光する
ことになる。つまり、２つの光学ユニット７０から放射
状に投光されるビーム光によって情報入力領域３ａが形
成されることになる。一方、反射されて光学ユニット７
０に入射したビーム光は、ポリゴンミラー７３によって
反射され、ハーフミラー７２に到達する。ハーフミラー
７２に到達した反射ビーム光は、ハーフミラー７２を透
過して受光素子７５に到達し、電気信号に変換される。

【００７５】次に、このような光学ユニット７０を第１
の情報入力装置３Ａで用いた光学ユニット２７に代えて
適用した情報入力装置３Ｃについて説明する。図１３に
示すように、情報入力領域３ａ中の或る位置に指示手段
Ｐが挿入されてあるビーム光が遮蔽されると、そのビー
ム光は再帰性反射部材２８で反射されることはないこと
から、受光素子７５に到達することはない。このように
情報入力領域３ａ中の或る位置に指示手段Ｐが挿入され
てあるビーム光が遮蔽された場合、受光素子７５からの
光の強度分布の形状にはディップが出現する。

【００７６】各部の電気的接続等については技術的に公
知であるため詳細な説明は省略するが、図１４に示すよ
うに、情報入力領域３ａに指示手段Ｐが挿入されていな
い場合には光強度は“Ｉ＝Ｉ_１”を示すが、情報入力領
域３ａに指示手段Ｐが挿入されて受光素子７５に再帰光
が戻らない場合には光強度は“Ｉ＝Ｉ_０”を示すことに
なる。このように光強度が“Ｉ＝Ｉ_０”である部分が、
ディップである。なお、図１４中、時間ｔ＝ｔ_０は、ポ
リゴンミラー７３の回転の基準位置であって、回転走査
されるビーム光が所定の角度に達した時点である。

【００７７】したがって、光強度が“Ｉ＝Ｉ_０”となっ
た時間ｔをｔ_１であるとすれば、情報入力領域３ａに挿
入された指示手段Ｐにより遮蔽されたビーム光の出射角
度θは、 θ＝ω（ｔ_１−ｔ_０）＝ω△ｔとして算出される。つまり、左右それぞれに設けられた
光学ユニット７０（７０Ｌ、７０Ｒ）において情報入力
領域３ａに挿入された指示手段Ｐにより遮蔽されたビー
ム光の出射角度θ（θｎＬ，θｎＲ）が算出され、それ
らの出射角度θ（θｎＬ，θｎＲ）に基づく三角測量の
手法によって指示手段Ｐを挿入した位置座標（ｘ，ｙ）
が算出されることになる。

【００７８】このようにして算出された指示手段Ｐの位
置座標（ｘ，ｙ）は、コントローラ１０を介してコンピ
ュータ５へと出力され、所定の処理に用いられることに
なる。

【００７９】そして、このような情報入力装置３Ｃによ
れば、情報入力領域３ａにおいて、無視差、完全透明、
高い描画感を実現することが可能になっている。

【００８０】Ｄ．第４の情報入力装置次に、第４の情報入力装置３Ｄについて図１５ないし図
１６に基づいて説明する。なお、第２の情報入力装置３
Ｂ及び第３の情報入力装置３Ｃで説明した部分と同一部
分については同一符号を用い、説明も省略する。

【００８１】この第４の情報入力装置３Ｄは、第２の情
報入力装置３Ｂにおける光学ユニットの変形例である。
詳細には、第２の情報入力装置３Ｂで用いた光学ユニッ
ト２７においては扇形状の光束膜を投光して情報入力領
域を形成したが、第４の情報入力装置３Ｄにおいては、
ポリゴンミラー等の回転走査系を有しており、その回転
走査系によって光源から出射された光ビームを放射状に
投光して情報入力領域を形成する光学ユニット７０を用
いるものである。なお、光学ユニット７０についての説
明は、第３の情報入力装置３Ｃで説明したのでここでは
省略する。

【００８２】このような光学ユニット７０を第２の情報
入力装置３Ｂで用いた光学ユニット２７に代えて適用し
た情報入力装置３Ｄについて説明する。図１５に示すよ
うに、情報入力領域３ａ中の或る位置に指示手段６１が
挿入された場合、所定のビーム光が指示手段６１の再帰
性反射部材６２において再帰反射され、そのビーム光は
受光素子７５に到達する。このように情報入力領域３ａ
中の或る位置に指示手段６１が挿入されてあるビーム光
が再帰反射された場合、受光素子７５からの光の強度分
布の形状にはピークが出現する。

【００８３】各部の電気的接続等については技術的に公
知であるため詳細な説明は省略するが、図１６に示すよ
うに、情報入力領域３ａに指示手段６１が挿入されてい
ない場合には光強度は“Ｉ＝Ｉ_０”を示すが、情報入力
領域３ａに指示手段６１が挿入されて受光素子７５に再
帰光が到達した場合には光強度は“Ｉ＝Ｉ_１”を示すこ
とになる。このように光強度が“Ｉ＝Ｉ_１”である部分
が、ピークである。なお、図１６中、時間ｔ＝ｔ_０は、
ポリゴンミラー７３の回転の基準位置であって、回転走
査されるビーム光が所定の角度に達した時点である。

【００８４】したがって、光強度が“Ｉ＝Ｉ_１”となっ
た時間ｔをｔ_１であるとすれば、情報入力領域６３に挿
入された指示手段６１により再帰反射されたビーム光の
出射角度θは、 θ＝ω（ｔ_１−ｔ_０）＝ω△ｔとして算出される。つまり、左右それぞれに設けられた
光学ユニット７０（７０Ｌ、７０Ｒ）において情報入力
領域３ａに挿入された指示手段６１により再帰反射され
たビーム光の出射角度θ（θｎＬ，θｎＲ）が算出さ
れ、それらの出射角度θ（θｎＬ，θｎＲ）に基づく三
角測量の手法によって指示手段６１を挿入した位置座標
（ｘ，ｙ）が算出されることになる。

【００８５】このようにして算出された指示手段６１の
位置座標（ｘ，ｙ）は、コントローラ１０を介してコン
ピュータ５へと出力され、所定の処理に用いられること
になる。

【００８６】そして、このような情報入力装置３Ｄによ
れば、情報入力領域３ａにおいて、無視差、完全透明、
高い描画感を実現することが可能になっている。

【００８７】Ｅ．第５の情報入力装置次に、第５の情報入力装置３Ｅについて図１７ないし図
２０に基づいて説明する。この第５の情報入力装置３Ｅ
は、情報入力領域内の画像情報を撮像カメラにより取り
込んで、その取り込まれた画像情報の内の一部に基づい
て位置座標を検出するいわゆるカメラ撮像方式の情報入
力装置である。

【００８８】ここで、図１７は情報入力装置３Ｅの構成
を概略的に示す正面図である。情報入力装置３Ｅの情報
入力領域３ａの上方両端部には、撮像手段である撮像カ
メラ８２が距離Ｌを隔てて設けられている。撮像カメラ
８２には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）であって
受光手段として機能する受光素子８３と結像光学レンズ
８４とが、距離ｔ（図１９参照）を隔てて設けられてい
る。また、各撮像カメラ８２の近傍には、光源を有し、
ＰＤＰ２の表示面２ａに対して平行に光を照射する発光
手段として機能する照明装置９０がそれぞれ設けられて
いる。つまり、情報入力領域３ａは、照明装置９０から
一様に照射される光により形成されている。そして、各
撮像カメラ８２は、撮像画角は約９０度とされており、
情報入力領域３ａを撮影範囲とするようにそれぞれ設置
されている。つまり、撮像カメラ８２は座標入力面を形
成するＰＤＰ２の表示面２ａから所定の距離となるよう
に設置されており、その光軸はＰＤＰ２の表示面２ａに
平行である。なお、照明装置９０は、２個に限るもので
はなく、１個でも２個以上であっても良い。

【００８９】加えて、情報入力領域３ａの上部を除く周
縁部であって撮像カメラ８２の撮像画角を妨げずに撮影
視野全体を覆う位置には、光を吸収することにより光の
反射を抑制する光吸収手段として機能する光吸収部材８
５が配設されている。この光吸収部材８５は、情報入力
領域３ａの中央にその面を向け、ＰＤＰ２の表示面２ａ
に対して略垂直に設けられる。この光吸収部材８５によ
って各撮像カメラ８２への照明装置９０からの光に起因
する反射光（散乱光）の入射が防止される。

【００９０】ここで、図１８は情報入力装置３Ｅの情報
入力領域３ａ内の一点を指示手段Ａで指し示した一例を
示す正面図、図１９はその一部を拡大して示す正面図で
ある。図１８に示すように、所定物体である指示手段Ａ
が情報入力領域３ａに挿入された場合、その挿入された
指示手段Ａが照明装置９０により照射され、その照明部
分が被写体像となって各撮像カメラ８２の受光素子８３
上に結像される。情報入力装置３Ｅには光の反射を抑制
する光吸収手段として機能する光吸収部材８５が配設さ
れているため、例えば指を指示手段Ａとして用いるよう
な場合には、指示手段Ａは光吸収部材８５に比べて高い
反射率を有することになるので、受光素子８３の指示手
段Ａに相当する部分は、光強度の強い領域（明点）とな
る。

【００９１】ここで、図２０は受光素子８３に入射した
被写体像の受光素子８３の中心８３ａからの距離ｈと受
光光量との関係の一例を示すグラフである。受光素子８
３に入射した被写体像の受光光量は、図２０に示すよう
な波形となって現われる。ここで、被写体像の受光光量
のスレシュホルドレベル位置をｈ１，ｈ２とした場合、
その被写体像の大きさ△ｈは、 △ｈ＝ｈ２−ｈ１ ………………………………（６）として求められる。また、被写体像の結像位置である像
中心ｈ（受光素子８３の中心８３ａから結像点までの距
離ｈ）は、（６）式より、ｈ＝ｈ１＋（△ｈ／２）………………………………（７）として求められる。

【００９２】そして、図１９に示すように、受光素子８
３の中心８３ａから結像点までの距離ｈは、受光素子８
３の中心線と、指示手段Ａと結像点ｈとを結ぶ線とで形
成される角度θに依存しており、この角度θは、 θ＝tan^−１（ｈ／ｔ） ………………………………（８）として算出される。

【００９３】また、図１９に示すように、撮像カメラ８
２と指示手段Ａとの角度βは、撮像カメラ８２の取付角
度αを用いることにより、 β＝α−θ ………………………………（９）として求められる。これにより、左側の撮像カメラ８２
と指示手段Ａとの角度β１、及び右側の撮像カメラ８２
と指示手段Ａとの角度β２が、それぞれ算出される。

【００９４】以上により、ペンＡの位置座標（ｘ，ｙ）
は、三角測量の原理により、ｘ＝Ｌtanβ２／（tanβ１＋tanβ２） ………（１０）ｙ＝ｘtanβ１ ………………………………（１１）として算出される。

【００９５】このようにして算出された指示手段Ａの位
置座標（ｘ，ｙ）は、コントローラ１０を介してコンピ
ュータ５へと出力され、所定の処理に用いられることに
なる。

【００９６】なお、指示手段Ａとしては、自身が発光す
る発光素子付きの専用ペン等も適用することができる。

【００９７】そして、このような情報入力装置３Ｅによ
れば、情報入力領域３ａにおいて、無視差、完全透明、
高い描画感を実現することが可能になっている。

【００９８】以上、本実施の形態の情報入出力システム
１に適用し得る情報入力装置３として、再帰光遮蔽方式
の情報入力装置３Ａ、再帰光反射方式の情報入力装置３
Ｂ、回転走査系を有する再帰光遮蔽方式の情報入力装置
３Ｃ、回転走査系を有する再帰光反射方式の情報入力装
置３Ｄ、カメラ撮像方式の情報入力装置３Ｅについて、
その基本構成及び原理を説明したが、これらは本実施の
形態の情報入出力システム１に適用し得る情報入力装置
３の一例であって、本発明はこれらの方式に限定される
ものではなく、本発明は、光学式の情報入力装置全般に
ついて適用されることは言うまでもない。

【００９９】続いて、本実施の形態の情報入出力システ
ム１が、従来の情報入出力システムとは異なる点につい
て説明する。概略的には、本実施の形態の情報入出力シ
ステム１は、情報入力装置３（再帰光遮蔽方式の情報入
力装置３Ａ、再帰光反射方式の情報入力装置３Ｂ、回転
走査系を有する再帰光遮蔽方式の情報入力装置３Ｃ、回
転走査系を有する再帰光反射方式の情報入力装置３Ｄ、
カメラ撮像方式の情報入力装置３Ｅ）において、発光手
段により発光される光の波長を受光手段の受光最大感度
領域の波長に一致させたものである。

【０１００】具体的には、再帰光遮蔽方式の情報入力装
置３Ａ及び再帰光反射方式の情報入力装置３Ｂにおいて
は、発光手段３１により発光される光の波長を受光手段
である受光素子３９の受光最大感度領域の波長に一致さ
せることにより、座標検出の際に情報入出力システム１
がさらされている環境に存在する外乱光（表示装置であ
るＰＤＰ２や部屋の照明光など）の影響を極力排除する
ことが可能になるので、システムの信頼性を向上させる
ことが可能になっている。

【０１０１】また、回転走査系を有する再帰光遮蔽方式
の情報入力装置３Ｃ、回転走査系を有する再帰光反射方
式の情報入力装置３Ｄにおいては、発光手段７１により
発光される光の波長を受光手段である受光素子７５の受
光最大感度領域の波長に一致させることにより、座標検
出の際に情報入出力システム１がさらされている環境に
存在する外乱光（表示装置であるＰＤＰ２や部屋の照明
光など）の影響を極力排除することが可能になるので、
システムの信頼性を向上させることが可能になってい
る。

【０１０２】さらに、カメラ撮像方式の情報入力装置３
Ｅにおいては、発光手段として機能する照明装置９０に
より照射される光の波長を受光手段である受光素子８３
の受光最大感度領域の波長に一致させることにより、座
標検出の際に情報入出力システム１がさらされている環
境に存在する外乱光（表示装置であるＰＤＰ２や部屋の
照明光など）の影響を極力排除することが可能になるの
で、システムの信頼性を向上させることが可能になって
いる。

【０１０３】特に、発光手段により発光される光の波長
を赤外領域の波長にすることにより、表示装置であるＰ
ＤＰ２や部屋の照明光などは可視光を利用しているの
で、表示装置であるＰＤＰ２や部屋の照明光による外乱
光と発光手段により発光された光との分離をフィルタリ
ング等により容易に行うことができる。

【０１０４】なお、本実施の形態においては、発光手段
により発光される光の波長を受光手段の受光最大感度領
域の波長に一致させることにより、座標検出の際におけ
る外乱光の影響を極力排除するようにしたが、これに限
るものではない。例えば、発光手段３１，７１や照明装
置９０に波長選択性を有する波長選択手段である光学フ
ィルタ（図示せず）を設けるようにしても良いし、受光
素子３９，７５，８３に所定の波長の光のみを受光させ
る光選択手段である光学フィルタ（図示せず）を設ける
ようにしても良い。また、光学ユニット２７，７０の入
射／出射口近傍（入射／出射光が重なっている個所）に
光学フィルタ（図示せず）を配置する構成も考えられ
る。

【０１０５】また、カメラ撮像方式の情報入力装置３Ｅ
においては、情報入力領域３ａの上部を除く周縁部であ
って撮像カメラ８２の撮像画角を妨げずに撮影視野全体
を覆う位置に、光を吸収することにより光の反射を抑制
する光吸収手段として機能する光吸収部材８５を配設し
たが、これに限るものではない。例えば、光吸収部材８
５に代えて、一定パターンが付与された背景板を配設す
るようにしても良い。このような一定パターンが付与さ
れた背景板を配設することにより、情報入力領域３ａに
挿入された指示手段Ａの特定を容易にすることが可能に
なり、検出Ｓ／Ｎ比を向上させることが可能になる。

【０１０６】本発明の第二の実施の形態を図２１に基づ
いて説明する。なお、第一の実施の形態において説明し
た部分と同一部分については同一符号を用い、説明も省
略する。本実施の形態は、第一の実施の形態で説明した
情報入力装置３の一つであるカメラ撮像方式の情報入力
装置３Ｅに関わるものであって、情報入力装置３Ｅに用
いられる指示手段Ａに特長を有するものである。

【０１０７】ここで、図２１は本実施の形態の情報入力
装置３Ｅに用いられる指示手段Ａを示す斜視図である。
図２１に示すように、情報入力装置３Ｅの情報入力領域
３ａ内の一点を指し示すために用いられるペン状の形状
の指示手段Ａの先端近傍には、光反射部材１００が設け
られている。この光反射部材１００は、発光手段として
機能する照明装置９０により照射される光の波長を選択
的に吸収して蛍光する部材で形成されている。

【０１０８】そして、このような光反射部材１００を配
設した指示手段Ａを用いる場合、情報入力装置３Ｅの照
明装置９０としては、光反射部材１００を形成する蛍光
部材を蛍光させる波長域の光を照射するものが選定さ
れ、情報入力装置３Ｅの受光手段である受光素子８３と
しては、蛍光の光波長に感度を持つものが選定される。

【０１０９】なお、照明装置９０に波長選択性を有する
波長選択手段である光学フィルタ（図示せず）を設ける
ようにしても良いし、受光素子８３に蛍光波長の光のみ
を受光させる蛍光選択手段である光学フィルタ（図示せ
ず）を設けるようにしても良い。

【０１１０】これにより、照明装置９０により照射され
た光が各種部材により乱反射された場合であっても、受
光素子８３にて検出されることは無く、また、指示手段
Ａとは別の部材や手などが情報入力領域３ａ内に入った
場合であっても、正確に指示手段Ａだけをトレースする
ことが可能であり、システムの信頼性を向上させること
が可能になっている。

【０１１１】なお、光反射部材１００を形成する蛍光部
材のパターンが異なる複数の指示手段Ａを用意した場合
には、受光素子８３において検出されるパターンを判定
することで指示手段Ａを判別することが可能になる。こ
れにより、例えば筆記色を切り替える場合や字消しなど
を検出する場合、太さを検出する場合等において、指示
手段Ａを替えるだけで、筆記色の切り替え等を容易に行
うことができるようになる。

【０１１２】なお、各実施の形態においては、情報入力
装置３を表示装置であるＰＤＰ２に備えたが、これに限
るものではなく、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＬＣＤ
（Liquid Crystal Display）、前面投影型プロジェクタ
ー、背面投影型プロジェクター等を表示装置として適用
しても良い。さらに、これらの表示装置に限るものでは
なく、特に図示しないが、ライティングボードとして機
能する黒板やホワイトボード等に備えるようにしても良
い。

【０１１３】また、各実施の形態においては、情報入出
力システムとして、大型の表示装置を装備したいわゆる
電子黒板システムに適用した例について説明したが、こ
れに限るものではなく、例えばＰＤＡ（Personal Digit
al Assistants）と称される携帯用情報端末等に適用す
ることも可能である。

【０１１４】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、発光手段
からの光により形成された二次元の情報入力領域を指示
した所定物体の二次元位置座標を受光手段における光強
度分布に基づいて検出し、入力情報として出力する情報
入力装置において、前記発光手段は所定の波長の光を発
し、前記受光手段は前記発光手段から発せられる光の波
長に最大検出感度を持つことにより、座標検出の際に情
報入力装置がさらされている環境に存在する外乱光（表
示装置や部屋の照明光など）の影響を極力排除すること
ができるので、装置の信頼性を向上させることができ
る。

【０１１５】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の情報入力装置において、前記発光手段からの光の波
長は赤外領域の波長であって、前記受光手段は赤外領域
の波長に最大検出感度を持つことにより、表示装置や部
屋の照明光などは可視光を利用していることから、表示
装置や部屋の照明光による外乱光と発光手段により発光
された光との分離をフィルタリング等により容易に行う
ことができる。

【０１１６】請求項３記載の発明によれば、発光手段か
らの光により形成された二次元の情報入力領域を指示し
た所定物体の二次元位置座標を受光手段における光強度
分布に基づいて検出し、入力情報として出力する情報入
力装置において、前記発光手段からの光より所定の波長
の光のみを選択可能な波長選択手段と、前記波長選択手
段により選択された所定の波長の光のみを前記受光手段
に受光させる光選択手段と、を備えることにより、座標
検出の際に情報入力装置がさらされている環境に存在す
る外乱光（表示装置や部屋の照明光など）の影響を極力
排除することができるので、装置の信頼性を向上させる
ことができる。

【０１１７】請求項４記載の発明によれば、請求項３記
載の情報入力装置において、前記波長選択手段は赤外領
域の波長の光のみを選択可能とし、前記光選択手段は赤
外領域の波長の光のみを前記受光手段に受光させること
により、表示装置や部屋の照明光などは可視光を利用し
ていることから、表示装置や部屋の照明光による外乱光
と発光手段により発光された光との分離をフィルタリン
グ等により容易に行うことができる。

【０１１８】請求項５記載の発明によれば、請求項１な
いし４のいずれか一記載の情報入力装置において、前記
発光手段から出射された光を薄膜状に成形して投光する
ことにより前記情報入力領域を形成することにより、物
体の挿入を受け付ける二次元の情報入力領域を確実に形
成し、無視差、完全透明、高い描画感を実現する情報入
力装置を提供することができる。

【０１１９】請求項６記載の発明によれば、請求項１な
いし４のいずれか一記載の情報入力装置において、前記
発光手段から出射されたビーム光を順次走査して投光す
ることにより前記情報入力領域を形成することにより、
物体の挿入を受け付ける二次元の情報入力領域を確実に
形成し、無視差、完全透明、高い描画感を実現する情報
入力装置を提供することができる。

【０１２０】請求項７記載の発明によれば、請求項１な
いし４のいずれか一記載の情報入力装置において、前記
発光手段から出射された光を撮像する撮像手段による撮
像範囲を前記情報入力領域とすることにより、物体の挿
入を受け付ける二次元の情報入力領域を確実に形成し、
無視差、完全透明、高い描画感を実現する情報入力装置
を提供することができる。

【０１２１】請求項８記載の発明によれば、発光手段か
らの光により形成された二次元の情報入力領域を指示し
た所定物体の二次元位置座標を受光手段における光強度
分布に基づいて検出し、入力情報として出力する情報入
力装置において、前記情報入力領域は前記発光手段から
出射された光を撮像する撮像手段による撮像範囲であ
り、前記情報入力領域を指示するための前記所定物体に
は前記発光手段からの光の波長を選択的に吸収して蛍光
する部材で形成された光反射部材が設けられ、前記受光
手段は前記光反射部材からの蛍光波長に最大検出感度を
持つことにより、発光手段から出射された光が各種部材
により乱反射された場合であっても、受光手段にて検出
されることは無く、また、所定物体とは別の部材や手な
どが情報入力領域内に入った場合であっても、正確に所
定物体だけをトレースすることができるので、装置の信
頼性を向上させることができる。

【０１２２】請求項９記載の発明によれば、発光手段か
らの光により形成された二次元の情報入力領域を指示し
た所定物体の二次元位置座標を受光手段における光強度
分布に基づいて検出し、入力情報として出力する情報入
力装置において、前記情報入力領域は前記発光手段から
出射された光を撮像する撮像手段による撮像範囲であ
り、前記情報入力領域を指示するための前記所定物体に
は前記発光手段からの光の波長を選択的に吸収して蛍光
する部材で形成された光反射部材が設けられ、前記光反
射部材からの蛍光のみを前記受光手段に受光させる蛍光
選択手段を備えることにより、発光手段から出射された
光が各種部材により乱反射された場合であっても、受光
手段にて検出されることは無く、また、所定物体とは別
の部材や手などが情報入力領域内に入った場合であって
も、正確に所定物体だけをトレースすることができるの
で、装置の信頼性を向上させることができる。

【０１２３】請求項１０記載の発明によれば、請求項７
ないし９のいずれか一記載の情報入力装置において、光
を吸収することにより光の反射を抑制する光吸収手段
を、前記情報入力領域の周縁部であって前記撮像手段の
撮像画角を妨げずに撮影視野全体を覆う位置に備えるこ
とにより、発光手段からの光に起因する反射光（散乱
光）の各撮像手段への入射を防止することができる。

【０１２４】請求項１１記載の発明によれば、請求項７
ないし９のいずれか一記載の情報入力装置において、一
定パターンが付与された背景板を、前記情報入力領域の
周縁部であって前記撮像手段の撮像画角を妨げずに撮影
視野全体を覆う位置に備えることにより、情報入力領域
に挿入された所定物体の特定を容易にすることができる
ので、検出Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。

【０１２５】請求項１２記載の発明の情報入出力システ
ムによれば、表示装置と、この表示装置の表示面に前記
情報入力領域を一致させて配設される請求項１ないし１
１のいずれか一記載の情報入力装置と、前記情報入力装
置からの入力に基づいて前記表示装置の表示制御を行う
制御装置と、を備えることにより、座標入力面（タッチ
パネル面）のような物理的な面を有さず、表示装置の表
示面に装着して使用した場合であっても視認性に優れる
情報入力システムを安価で提供することができる。

【０１２６】請求項１３記載の発明の情報入出力システ
ムによれば、筆記を受け付けるライティングボードと、
このライティングボードの書き込み面に前記情報入力領
域を一致させて配設される請求項１ないし１１のいずれ
か一記載の情報入力装置と、前記情報入力装置からの入
力に基づいて前記ライティングボードに筆記された情報
の制御を行う制御装置と、を備えることにより、座標入
力面（タッチパネル面）のような物理的な面を有さず、
ライティングボードの書き込み面に装着して使用した場
合であっても視認性に優れる情報入力システムを安価で
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態の情報入出力システ
ムを概略的に示す外観斜視図である。

【図２】情報入出力システムに内蔵される各部の電気的
接続を示すブロック図である。

【図３】コンピュータに内蔵される各部の電気的接続を
示すブロック図である。

【図４】第１の情報入力装置の構成を概略的に示す説明
図である。

【図５】光学ユニットの構造を概略的に示す構成図であ
る。

【図６】コントローラのブロック構成図である。

【図７】第１の情報入力装置の情報入力領域内の一点を
指示手段で指し示した一例を示す正面図である。

【図８】ＣＣＤの検出動作を模式的に示す説明図であ
る。

【図９】第２の情報入力装置に用いられる指示手段を示
す斜視図である。

【図１０】第２の情報入力装置の情報入力領域内の一点
を指示手段で指し示した一例を示す正面図である。

【図１１】ＣＣＤの検出動作を模式的に示す説明図であ
る。

【図１２】第３の情報入力装置に用いられる光学ユニッ
トを概略的に示す平面図である。

【図１３】第３の情報入力装置の情報入力領域内の一点
を指示手段で指し示した一例を示す正面図である。

【図１４】光強度と時間との関係を示すグラフである。

【図１５】第４の情報入力装置の情報入力領域内の一点
を指示手段で指し示した一例を示す正面図である。

【図１６】光強度と時間との関係を示すグラフである。

【図１７】第５の情報入力装置の構成を概略的に示す正
面図である。

【図１８】情報入力領域内の一点を指示手段で指し示し
た一例を示す正面図である。

【図１９】その一部を拡大して示す正面図である。

【図２０】被写体像の受光素子の中心からの距離と受光
光量との関係の一例を示すグラフである。

【図２１】本発明の第二の実施の形態の情報入力装置に
用いられる指示手段を示す斜視図である。

【符号の説明】

１情報入出力システム２表示装置２ａ表示面３情報入力装置３ａ情報入力領域５制御装置３１，７１，９０発光手段３９，７５，８３受光手段６１，Ａ，Ｐ所定物体８２撮像手段８５光吸収手段１００光反射部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光手段からの光により形成された二次
元の情報入力領域を指示した所定物体の二次元位置座標
を受光手段における光強度分布に基づいて検出し、入力
情報として出力する情報入力装置において、前記発光手段は所定の波長の光を発し、前記受光手段は
前記発光手段から発せられる光の波長に最大検出感度を
持つことを特徴とする情報入力装置。
【請求項２】前記発光手段からの光の波長は赤外領域
の波長であって、前記受光手段は赤外領域の波長に最大
検出感度を持つことを特徴とする請求項１記載の情報入
力装置。
【請求項３】発光手段からの光により形成された二次
元の情報入力領域を指示した所定物体の二次元位置座標
を受光手段における光強度分布に基づいて検出し、入力
情報として出力する情報入力装置において、前記発光手段からの光より所定の波長の光のみを選択可
能な波長選択手段と、前記波長選択手段により選択された所定の波長の光のみ
を前記受光手段に受光させる光選択手段と、を備えるこ
とを特徴とする情報入力装置。
【請求項４】前記波長選択手段は赤外領域の波長の光
のみを選択可能とし、前記光選択手段は赤外領域の波長
の光のみを前記受光手段に受光させることを特徴とする
請求項３記載の情報入力装置。
【請求項５】前記発光手段から出射された光を薄膜状
に成形して投光することにより前記情報入力領域を形成
することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記
載の情報入力装置。
【請求項６】前記発光手段から出射されたビーム光を
順次走査して投光することにより前記情報入力領域を形
成することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一
記載の情報入力装置。
【請求項７】前記発光手段から出射された光を撮像す
る撮像手段による撮像範囲を前記情報入力領域とするこ
とを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記載の情
報入力装置。
【請求項８】発光手段からの光により形成された二次
元の情報入力領域を指示した所定物体の二次元位置座標
を受光手段における光強度分布に基づいて検出し、入力
情報として出力する情報入力装置において、前記情報入力領域は前記発光手段から出射された光を撮
像する撮像手段による撮像範囲であり、前記情報入力領
域を指示するための前記所定物体には前記発光手段から
の光の波長を選択的に吸収して蛍光する部材で形成され
た光反射部材が設けられ、前記受光手段は前記光反射部材からの蛍光波長に最大検
出感度を持つことを特徴とする情報入力装置。
【請求項９】発光手段からの光により形成された二次
元の情報入力領域を指示した所定物体の二次元位置座標
を受光手段における光強度分布に基づいて検出し、入力
情報として出力する情報入力装置において、前記情報入力領域は前記発光手段から出射された光を撮
像する撮像手段による撮像範囲であり、前記情報入力領
域を指示するための前記所定物体には前記発光手段から
の光の波長を選択的に吸収して蛍光する部材で形成され
た光反射部材が設けられ、前記光反射部材からの蛍光のみを前記受光手段に受光さ
せる蛍光選択手段を備えることを特徴とする情報入力装
置。
【請求項１０】光を吸収することにより光の反射を抑
制する光吸収手段を、前記情報入力領域の周縁部であっ
て前記撮像手段の撮像画角を妨げずに撮影視野全体を覆
う位置に備えることを特徴とする請求項７ないし９のい
ずれか一記載の情報入力装置。
【請求項１１】一定パターンが付与された背景板を、
前記情報入力領域の周縁部であって前記撮像手段の撮像
画角を妨げずに撮影視野全体を覆う位置に備えることを
特徴とする請求項７ないし９のいずれか一記載の情報入
力装置。
【請求項１２】表示装置と、この表示装置の表示面に前記情報入力領域を一致させて
配設される請求項１ないし１１のいずれか一記載の情報
入力装置と、前記情報入力装置からの入力に基づいて前記表示装置の
表示制御を行う制御装置と、を備えることを特徴とする
情報入出力システム。
【請求項１３】筆記を受け付けるライティングボード
と、このライティングボードの書き込み面に前記情報入力領
域を一致させて配設される請求項１ないし１１のいずれ
か一記載の情報入力装置と、前記情報入力装置からの入力に基づいて前記ライティン
グボードに筆記された情報の制御を行う制御装置と、を
備えることを特徴とする情報入出力システム。