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JP2017111589A - 座標検出装置、表示システム、投影システム及び座標検出方法 - Google Patents

座標検出装置、表示システム、投影システム及び座標検出方法 Download PDF

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JP2017111589A JP2015244786A JP2015244786A JP2017111589A JP 2017111589 A JP2017111589 A JP 2017111589A JP 2015244786 A JP2015244786 A JP 2015244786A JP 2015244786 A JP2015244786 A JP 2015244786A JP 2017111589 A JP2017111589 A JP 2017111589A
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聖子 山本
大村 克之
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克之 大村
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則忠 大井
仁敬 大嶋
Kiminori Oshima
仁敬 大嶋
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壮史 長尾
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直行 石川
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Abstract

【課題】 高コスト化を抑制しつつ、座標入力領域に接触すると発光する指示入力手段による入力位置の座標及び発光しない指示入力手段による入力位置の座標を検出できる。【解決手段】 表示面に設定された座標入力領域に対する指示入力手段による入力位置の座標を検出する座標検出装置であって、座標入力領域の外縁に沿って配置され、それぞれが発光部及び受光部を含む複数の受発光手段と、座標入力領域の外縁に沿って配置された再帰性反射部材と、受発光手段を制御し、入力位置の座標を検出する制御手段と、を備え、制御手段は、発光部を消灯させた状態で、座標入力領域に接触すると発光する指示入力手段(発光ペン)による入力位置の座標を検出する第1の検出モードと、発光部を点灯させた状態で、発光しない指示入力手段(非発光体)による入力位置の座標を検出する第2の検出モードと、を有している。【選択図】図13

Description

本発明は、座標検出装置、表示システム、投影システム及び座標検出方法に関する。
近年、表示面や投影面の座標入力領域に対する指示入力手段(例えばユーザの手指、指示棒、ペン等)による入力位置の座標を検出する装置の開発が盛んに行われている。
例えば、特許文献1には、座標入力領域に接触すると発光する指示入力手段による入力位置の座標及び発光しない指示入力手段による入力位置の座標を検出可能な装置が開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示されている装置では、高コスト化を招いていた。
本発明は、表示面又は投影面に設定された座標入力領域に対する指示入力手段による入力位置の座標を検出する座標検出装置であって、前記座標入力領域の外縁に沿って配置され、それぞれが発光部及び受光部を含む複数の受発光手段と、前記座標入力領域の外縁に沿って配置された再帰性反射部材と、前記複数の受発光手段を制御し、前記座標を検出する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記発光部を消灯させた状態で、前記座標入力領域に接触すると発光する前記指示入力手段による前記入力位置の座標を検出する第1の検出モードと、前記発光部を点灯させた状態で、発光しない前記指示入力手段による前記入力位置の座標を検出する第2の検出モードと、を有する座標検出装置である。
本発明によれば、高コスト化を抑制しつつ、座標入力領域に接触すると発光する指示入力手段による入力位置の座標及び発光しない指示入力手段による入力位置の座標を検出できる。
本発明の第1実施形態の電子情報ボードシステムの概略的構成を示す図である。 図1の座標検出装置を説明するための図(その1)である。 座標検出装置の受発光手段の構成を示す図である。 座標検出装置を説明するための図(その2)である。 ペン型入力装置の構成を説明するための図である。 電子情報ボードシステムの主要部を模式的に示す図である。 電子情報ボードシステムの制御系の構成を示す図である。 制御系のコントローラ及び座標検出装置の構成、機能を示すブロック図である。 ペン型入力装置による入力位置の座標を検出する方法(座標検出方法)を説明するための図である。 3つのペン型入力装置が発光しているときに4つの受発光手段で受光される光量を示す図である。 非発光体による入力位置の座標を検出する方法(座標検出方法)を説明するための図である。 4つの受発光手段からの光が非発光体により遮られているときに4つの受発光手段で受光される光量を示す図である。 実施例1の座標検出処理を説明するためのフローチャートである。 実施例2の座標検出処理を説明するためのフローチャートである。 変形例1の座標検出処理を説明するためのフローチャートである。 変形例2の座標検出処理を説明するためのフローチャートである。 変形例3の座標検出処理を説明するためのフローチャートである。 変形例4の座標検出処理を説明するためのフローチャートである。 図19(A)は、第2実施形態の座標検出装置を説明するための図(その1)であり、図19(B)は、1つのペン型入力装置が発光しているときに2つの受発光手段で受光される光量を示す図である。 図20(A)は、第2実施形態の座標検出装置を説明するための図(その2)であり、図20(B)は、2つの受発光手段からの光が1つの非発光体により遮られているときに2つの受発光手段で受光される光量を示す図である。 図21(A)は、第3実施形態の座標検出装置を説明するための図(その1)であり、図21(B)は、2つのペン型入力装置が発光しているときに3つの受発光手段で受光される光量を示す図である。 図22(A)は、第3実施形態の座標検出装置を説明するための図(その2)であり、図22(B)は、3つの受発光手段からの光が2つの非発光体により遮られているときに3つの受発光手段で受光される光量を示す図である。 ペン型入力装置による入力と非発光体による入力が同時に行われるときの座標検出方法を説明するための図である。
《第1実施形態》
以下、本発明の第1実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、第1実施形態の表示システムとしての電子情報ボードシステム10を概略的に示す斜視図である。
電子情報ボードシステム10は、図1に示されるように、ディスプレイ部20、座標検出装置24、スタンド40、機器収納部50などを備えている。
ディスプレイ部20は、前面に開口を有する筐体20aと、該開口を介して矩形の表示面22が露出するように筐体20a内に設けられたフラットパネル(例えば液晶パネルやプラズマパネルなど)とを含む。ディスプレイ部20は、コントローラ60(図6〜図8参照)によって制御される。
表示面22は、画像表示機能を有するのに加えて、座標検出装置24による検出対象の座標が入力される座標入力領域(タッチパネル領域)が設定されている。
座標検出装置24は、表示面22に対する指示入力手段による入力位置の座標を検出する。なお、「入力位置」は、発光型もしくは非発型の指示入力手段が表示面22に接触もしくは近接した位置を意味する。
さらに、専用のペン型入力装置100の可動ペン先120を表示面22に接触させることにより表示面22に文字や図形などを書き込むことができる。
ペン型入力装置100は、可動ペン先120が表示面22に接触されると、筆記検知信号を無線信号(例えば赤外線)として発信する。
コントローラ60は、ペン型入力装置100からの筆記検知信号をペン信号受信部210(図7及び図8参照)を介して受信すると、座標検出装置24により検出された座標に書き込まれた文字や図形等を表示面22に表示する。
また、ペン型入力装置100は、他端の可動ペン尻130が表示面22に接触されると、筆記検知信号とは異なる消去検知信号を無線信号(例えば赤外線)として発信する。
コントローラ60は、ペン型入力装置100からの消去検知信号をペン信号受信部210(図7及び図8参照)を介して受信すると、座標検出装置24により検出された座標に書き込まれた文字や図形等を表示面22から消去する。すなわち、消去処理を行う。
この消去処理としては、コントローラ60により、検出された座標を背景と同じ色(例えば、白色)とする表示処理が行われる。
機器収納部50は、例えば、コントローラ60、プリンタ、ビデオディスク装置等の各種機器が収納されている。
また、機器収納部50の上面には、入力操作を行うためのキーボード30が搭載されている。
図2には、座標検出装置24の概略的構成が示されている。
座標検出装置24は、図2に示されるように、表示面22の4つの角部近傍にそれぞれ配置された4つの受発光手段300、301、302、303、及び各受発光手段を制御する制御部400(図2では不図示、図8参照)を含んで構成される。ここでは、各受発光手段は、実質的に同一の構成を有しているが、互いに異なる構成とすることも可能である。
各受発光手段は、図3に示されるように、赤外線を出射する発光部255と、該発光部255からの光の光路上に配置され該光を表示面22に沿って扇形状に広がりながら進行する光として出射する光学系(不図示)と、赤外線を受光する受光部254とを含む。各発光部としては、例えばLD(レーザダイオード)、VCSEL(面発光レーザ)、LED(発光ダイオード)等が挙げられる。
図2に戻り、表示面22の四辺には、それぞれ再帰性反射部材320、330、340、345が再帰反射面を表示面22の中央に向けて設置されている。再帰性反射部材は、入射した光を、入射角度によらずに同じ方向に反射する特性をもった部材である。
表示面22の左上の角部近傍に配置された受発光手段300は、表示面22に沿って赤外線を照射可能であり、その照射範囲は右側の再帰性反射部材330及び下側の再帰性反射部材340の全域である。
また、表示面22の右上の角部近傍に配置された受発光手段301は、表示面22に沿って赤外線を照射可能であり、その照射範囲は左側の再帰性反射部材320及び下側の再帰性反射部材340の全域である。
また、表示面22の左下の角部近傍に配置された受発光手段302は、表示面22に沿って赤外線を照射可能であり、その照射範囲は右側の再帰性反射部材330及び上側の再帰性反射部材345の全域である。
また、表示面22の右下の角部近傍に配置された受発光手段303は、表示面22に沿って赤外線を照射可能であり、その照射範囲は左側の再帰性反射部材320及び上側の再帰性反射部材345の全域である。
制御部400は、4つの受発光手段300、301、302、303の発光部を制御し、少なくとも2つの受発光手段の受光部の出力(出力信号)に基づいて指示入力手段(ペン型入力装置や非発光体)による入力位置の座標を求める。制御部400は、例えばCPU、チップセットを含んで構成される。
表示面22に何も接触もしくは近接していない場合、受発光手段300、301、302、303の発光部から照射された赤外線は、再帰性反射部材320、330、340、345で反射され、それぞれの反射光が受発光手段300、301、302、303の受光部で受光される。
ここで、図4に示されるように、例えば手指、指示棒等の非発光体200が表示面22に接触もしくは近接された場合、受発光手段300、301、302、303から照射された赤外線の一部が接触箇所もしくは近接箇所で遮断される。
そこで、表示面22の外縁に沿って隣り合う2つの受発光手段の受光部の出力信号から、該2つの受発光手段それぞれの出射位置と赤外線の一部が遮断された箇所(入力位置)を通る直線の、表示面22の横辺もしくは縦辺に対する傾斜角度を取得し、該傾斜角度の組み合わせを三角測量の数式でXY座標に変換することで、入力位置の座標を求めることができる。
図2に戻り、ペン型入力装置100は、その可動ペン先120が表示面22に接触されると、接触圧による可動ペン先120の変位により接触が検知される。接触が検知されると、可動ペン先120の先端に搭載された発光素子105から赤外線が照射され、その赤外線が受発光手段300、301、302、303の受光部に入射する。このとき、表示面22の外縁に沿って隣り合う2つの受発光手段の受光部の出力(受光光量)に基づいて、三角測量の数式で座標を演算子、XY座標に変換することができ、表示面22に対するペン型入力装置100による筆記時の入力位置の座標を求めることができる。
また、ペン型入力装置100は、その可動ペン尻130が表示面22に接触されると、接触圧による可動ペン尻130の変位により接触が検知される。接触が検知されると、可動ペン尻130の先端に搭載された発光素子105から赤外線が照射され、その赤外線が受発光手段300、301、302、303の受光部に入射する。このとき、表示面22の外縁に沿って隣り合う2つの受発光手段の受光部の出力(受光光量)に基づいて、三角測量の数式で座標を演算子、XY座標に変換することができ、表示面22に対するペン型入力装置100による消去時の入力位置の座標を求めることができる。
図5は、ペン型入力装置100の縦断面図である。図5に示されるように、ペン型入力装置100は、円筒形状のペン本体110の一端に筆記ユニット100Aが設けられ、ペン本体110の他端に消去ユニット100Bが設けられている。筆記ユニット100Aは、ペン本体110の先端凹部112に、可動ペン先120と、ペン先検知スイッチ140とを有する。また、消去ユニット100Bは、ペン本体110の後端凹部114に、可動ペン尻130と、ペン尻検知スイッチ150とを有する。
ペン先検知スイッチ140、及びペン尻検知スイッチ150は、所謂プッシュスイッチからなり、それぞれ軸方向に突出する可動切片142、152を有する。可動切片142、152は、可動ペン先120、可動ペン尻130と微小な隙間を介して離間している。そのため、可動切片142、152は、可動ペン先120、可動ペン尻130が軸方向に所定距離以上(上記微小隙間以上)移動したときに押圧され、スイッチのオフからオンに切り替わる可動範囲(軸方向距離)を移動することで検知信号を出力するように構成されている。
ペン先検知スイッチ140、及びペン尻検知スイッチ150は、一端が先端凹部112、後端凹部114の奥部に形成された隔壁113、115に固定されている。また、ペン先検知スイッチ140、及びペン尻検知スイッチ150は、他端より突出する可動切片142、152をオフの位置に押圧するバネ部材が内蔵されている。
ペン型入力装置100は、ペン本体110の内部空間116に送信回路ユニット(送信手段)180が収納されている。また、送信回路ユニット180は、信号入力部182と、信号処理部184と、検知信号送信部186とを有する。
信号入力部182は、ペン先検知スイッチ140やペン尻検知スイッチ150からの検知信号が入力される。信号処理部184は、信号入力部182を介して入力された検知信号を可動ペン先120や可動ペン尻130の発光素子105の駆動信号に変換して検知信号送信部186に送る。検知信号送信部186は、駆動信号を発光素子105に印加して、該発光素子105から無線信号(筆記検知信号や消去検知信号)としての赤外線を発信する。
すなわち、ペン型入力装置100は、可動ペン先120又は可動ペン尻130が表示面22に接触すると、赤外線を放射する。
また、再帰性反射部材320、330、340、345の長さを変更することで、サイズの拡張を簡単に行えるため、様々なサイズのフラットパネルに対応可能なだけでなく、プロジェクタなどの投影装置にも対応可能である。
図6は、電子情報ボードシステム10の主要部を模式的に示す図である。図7は、電子情報ボードシステム10の制御系の構成を示すブロック図である。
ディスプレイ部20は、図6及び図7から分かるように、コントローラ60により制御され、入力操作される各種画面操作部26やユーザPC90から取り込まれた画像を表示面22に表示する。
また、コントローラ60は、USB(Universal Serial Bus)ケーブル70が接続されるUSBソケット72、VGA(Video Graphics Array)やHDMI(登録商標)(High-Definition Multimedia Interface)、Display Portといったケーブル80が接続される入力ソケット82を有する。
ユーザPC(Personal Computer)90は、USBソケット72及びVGAやHDMI(登録商標)、DisplayPortなどの信号を入力するソケット82を介してコントローラ60と接続される。
また、ユーザPC90は、磁気ディスク装置などからなるストレージ94(図7参照)を有する。
ストレージ94には、各種コンテンツ及びコンテンツ表示用アプリケーションソフトウエアなどのプログラムが格納されている。
そして、操作者は、ストレージ94に格納されたコンテンツの中から所望のコンテンツを選択することで、モニタ92(図6参照)に当該コンテンツを表示させる。
そこで、コントローラ60は、ユーザPC90のモニタ92に表示された画像データがUSBケーブル70及びVGAケーブル80を介して転送されると、ディスプレイ部20のユーザPC画面28にモニタ92に表示された画像データと同じ画像を表示する。
また、コントローラ60は、光ファイバなどの通信回線205及びネットワークソケット202を介してインターネット又はLAN(Local Area Network)等のネットワーク204にも接続される。
図8は、電子情報ボードのコントローラ60の構成を示すブロック図である。図8に示されるように、電子情報ボードシステム10のコントローラ60は、コントローラオペレーティングシステム部220と、アプリケーション部230と、映像入力デバイス部240と、タッチパネルドライバ部250とを有する。
アプリケーション部230は、イベント信号判断部231と、映像入力処理部232と、画像描画処理部234と、画面消去処理部236と、画面操作処理部238とを有する。
コントローラオペレーティングシステム部220は、コントローラ60で行う制御処理を管理、実行するメイン制御部である。
アプリケーション部230は、ディスプレイ部20の表示面22に表示される画像全体を生成する制御処理、ユーザPC画面28に表示する制御処理、ペン型入力装置100の可動ペン先120もしくは可動ペン尻130が表示面22に接触し、筆記検知信号もしくは消去検知信号が検知された場合、ならびに表示面22に対する例えば手指、指示棒等の非発光体による入力(接触もしくは近接)が検知された場合に、筆記された図形や文字などを表示もしくは消去する制御処理を行う。
イベント信号判断部231は、コントローラオペレーティングシステム部220から入力されるイベント信号を監視しており、入力されたイベント信号に応じた制御処理を行う。
映像入力処理部232は、ユーザPC90から入力された画像を表示面22のユーザPC画面28に表示するための制御処理を行う。
画像描画処理部234は、イベント信号判断部231を介して座標検出装置24から入力される座標情報に基づいて手書きのグラフィックを生成し、既に表示された画像に手書きのグラフィックを重畳してディスプレイ部20の表示面22に表示する。
画面消去処理部236は、イベント信号判断部231を介して座標検出装置24から入力される座標情報に基づいて現在表示されている画像の背景色でグラフィックを生成し、既に表示された画像に背景色のグラフィックを重畳してディスプレイ部20の表示面22に表示する。
これにより、ディスプレイ部20に表示された手書きグラフィックに背景色のグラフィックが重畳されて見かけ上は、表示面22から消去される。
画面操作処理部238は、座標検出装置24から入力される座標情報(座標信号)をマウスイベントなどのポインティングディバイス信号に変換し、ディスプレイ部20の表示面22に表示される画面操作部26のオン・オフ操作による処理を行う。
また、座標検出装置24の受発光手段300、301、302、303により検知されたペン型入力装置100が接触した位置の座標情報をマウスダウンイベントとして座標値と共にコントローラオペレーティングシステム部220に伝送する。
また、ペン型入力装置100が座標検出装置24の表示面22に接触したまま移動させられた場合、マウスアップイベントとして座標値と共にコントローラオペレーティングシステム部220に伝送する。
タッチパネルドライバ部250は、ペン型入力装置100からペン信号受信部210を介して入力された筆記検知信号又は消去検知信号と、座標検出装置24から入力された座標信号を所定のイベント信号に変換してコントローラオペレーティングシステム部220に伝送する。
図9は、発光素子がペン本体に搭載されたペン型入力装置100、101、102の入力検知ならびに入力位置検出の構成を示した図である。各ペン型入力装置は、実質的に同一の構成を有している。ここでは、4つの受発光手段300、301、302、303の発光部は消灯している。また、受発光手段300の出射位置とペン型入力装置101、102による入力位置が同一直線上にあり、受発光手段301の出射位置とペン型入力装置100、102よる入力位置が同一直線上にある。
各ペン形入力装置の可動ペン先が表示面22に接触された場合、その発光素子から照射された赤外線が受発光手段300、301、302、303に入射する。これにより、該ペン型入力装置が表示面22に接触した位置(入力位置、タッチ位置)での赤外線光量が大きくなり、その位置を推定するための角度を、少なくとも2つの受発光手段の受光部の出力から得ることができる。受光部の出力を「受光光量」とも呼ぶ。
図10上図は、図9に示されるように配置された3つのペン型入力装置100、101、102の発光素子が発光したときに、受発光手段300、301で検知される光量を示した図である。
図10上図から分かるように、各発光素子から赤外線が発せられた際、その位置の光量が突出して大きくなる。これにより、表示面22に複数のペン型入力装置が接触していることを検知できる。
ここで、受発光手段300、301の受光部の出力から得られる角度の組み合わせが(θ11、θ21)のみであると仮定する。この場合、ペン型入力装置100の発光素子105のみが発光している、すなわちペン型入力装置100による入力のみがあると推定でき、(θ11、θ21)を用いた三角測量により、その入力位置(タッチ位置)の座標(X1、Y1)を一義的に求めることができる。
しかし、実際に3つのペン型入力装置100、101、102の発光素子が発光している場合、受発光手段300、301の受光部の出力(受光光量)から得られる角度の組み合わせは(θ11、θ21)、(θ11、θ22)、(θ12、θ21)、(θ12、θ22)の合計4つあり、これら4つの組み合わせのどの組み合わせで決まる位置でペン型入力装置による入力があるかを正確に推定することは困難である。図8において、実際には(θ11、θ21)、(θ12、θ22)、(θ12、θ21)でそれぞれ決まる3つの位置に対してペン型入力装置100、101、102による入力があるが、例えば(θ11、θ22)で決まる位置に対してもペン型入力装置による入力があると誤検知したり、例えば(θ12、θ21)で決まる位置に対してはペン型入力装置による入力はないと誤検知することが懸念される。
すなわち、図9における3つのペン型入力装置100、101、102による入力位置は、2つの受発光手段300、301の受光光量のみからでは、正確に推定できず、誤検知が生じることが懸念される。
そこで、受発光手段300、301の受光光量に加えて、図10下図に示される2つの受発光手段302、303の少なくとも一方の受光光量を用いてペン型入力装置による入力位置を推定することが好ましい。
この場合、受発光手段300、301の受光光量から得られた角度(図10上図参照)と、受発光手段302、303の少なくとも一方の受光光量から得られた角度(図10下図参照)を組み合わせることにより、入力位置を推定するための角度情報を増やすことができるため、複数のペン型入力装置による入力が同時にあった場合でも、それぞれの入力位置を正確に推定し、その座標を求めることができる。
例えば、3つの受発光手段300、301、302から得られる角度の組み合わせ(θ11、θ21、θ31)、(θ12、θ22、θ32)、(θ12、θ21、θ33)から、それぞれに対応する3つの位置での入力を正確に検知でき、さらに2つの受発光手段300、301から得られる角度の組み合わせ(θ11、θ21)、(θ12、θ22)、(θ12、θ21)をそれぞれ用いて三角測量を行うことで、対応する入力位置の座標(X1、Y1)、(X2、Y2)、(X3、Y3)を求めることができる。結果として、3つのペン型入力装置100、101、102による入力位置の座標を正確に求めることができる。すなわち、上記のような誤検知を防止できる。
また、例えば、4つの受発光手段300、301、302、303から得られる角度の組み合わせ(θ11、θ21、θ31、θ41)、(θ12、θ22、θ32、θ42)、(θ12、θ21、θ33、θ43)から、それぞれに対応する3つの位置での入力を正確に検知でき、さらに2つの受発光手段300、301から得られる角度の組み合わせ(θ11、θ21)、(θ12、θ22)、(θ12、θ21)をそれぞれ用いて三角測量を行うことで、対応する入力位置の座標(X1、Y1)、(X2、Y2)、(X3、Y3)を求めることができる。結果として、3つのペン型入力装置100、101、102による入力位置を正確に求めることができる。すなわち、上記のような誤検知をより防止できる。
なお、4つの受発光手段から得られる角度の組み合わせを用いる場合には、4つのペン型入力装置による入力が同時にあった場合でも、それぞれの入力位置の座標を求めることもできる。
また、上記2つの例では、2つの受発光手段300、301の受光光量に基づいて三角測量(入力位置の座標の計算)を行うこととしているが、これに代えて、2つの受発光手段300、302の受光光量や、2つの受発光手段302、303の受光光量や、2つの受発光手段303、301の受光光量に基づいて三角測量(入力位置の座標の計算)を行うこととしても良い。要は、表示面22に沿って隣り合う2つの受発光手段の受光光量に基づいて三角測量を行うことが好ましい。
以上の説明から分かるように、表示面22の外縁に沿って配置される受発光手段の数が多いほど、より多くのペン型入力装置による入力位置の座標を同時に求めることができる。また、ペン型入力装置の発光素子から発せられる赤外線を、例えば手のひらなどで遮断してしまった場合でも、いずれかの受発光手段から得られる角度を用いて、該ペン型入力装置による入力位置を推定することが可能となる。
なお、受発光手段を増設する場合は、例えば表示面22の頂点間の位置近傍に配置しても良い。
図11は、例えば手指、指示棒等の非発光体200の入力検知及び入力位置検出の構成を示した図である。ここでは、4つの受発光手段300、301、302、303の発光部が点灯している。
図12は、受発光手段300、301、302、303から照射されている赤外線が、指等の非発光体200によって遮断された場合の、受発光手段300、301、302、303で検出される光量を示した図である。
受発光手段300、301、302、303からは赤外線が常に照射されている。各受発光手段からの赤外線は、表示面22の四辺にそれぞれ配置された4つの再帰性反射部材320、330、340、345で反射され、該受発光手段に戻ってくる。
受発光手段からの赤外線の光路を非発光体200で遮断すると、該受発光手段に赤外線が戻ってこず、図12に示されるようにその部分のみ光量が減るため、受発光手段300、301の受光光量から得られる角度θ、θや、受発光手段302、303の受光光量から得られる角度θ、θを用いて三角測量を行うことで、非発光体200による入力位置の座標(X、Y)を求めることができる。
また、この例では、2つの受発光手段300、301の受光光量や、2つの受発光手段303、304の受光光量に基づいて三角測量(入力位置の座標の計算)を行うこととしているが、これに代えて、2つの受発光手段300、302の受光光量や、2つの受発光手段302、303の受光光量や、2つの受発光手段303、301の受光光量に基づいて三角測量(入力位置の座標の計算)を行うこととしても良い。
また、上述した複数のペン型入力装置による入力位置の座標検出の場合と同様に、複数の非発光体200が表示面22に同時に接触もしくは近接しても、4つの受発光手段300、301、302、303の受光光量から得られる角度θ1、θ2、θ3、θ4の少なくとも3つを用いることで、複数の非発光体200による入力位置を正確に求めることが可能となる。
[実施例1]
以下に、第1実施形態の座標検出装置24を用いる実施例1の座標検出処理を、図13を参照して説明する。図13のフローチャートは、制御部400によって実行される処理アルゴリズム1に基づいている。この座標検出処理は、電子情報ボードシステム10(以下、略して「システム」とも呼ぶ)の電源がONになったときに開始される。
最初のステップS1では、各受発光手段の発光部を出力P1で点灯する。この出力P1は、非発光体による入力の検知及びその入力位置の座標の検出が可能であり、かつペン型入力装置(以下では「発光ペン」とも呼ぶ)による入力の検知が可能な大きさに設定されている。
なお、発光部の出力(発光光量)が大き過ぎると、非発光体による入力を検知できるが、発光ペンによる入力を検知できなくなる(発光ペンによる入力位置(発光点)を周囲と区別できなくなる)。一方、発光部の出力(発光光量)が小さ過ぎると、発光ペンによる入力を検知できるが、非発光体を検知できなくなる(非発光体による入力位置(遮断点)を周囲と区別できなくなる)。
次のステップS2では、発光ペンが発光しているか否かを判断する。すなわち、発光ペンが表示面22に接触しているか否かを判断する。具体的には、少なくとも2つの受発光手段の受光部の出力(受光光量)をモニタして表示面22上における局所的な光量の増加の有無を判定する。この判定結果が「有」であれば、ステップS2での判断が肯定され、ステップS3に移行する。一方、この判定結果が「無」であれば、ステップS2での判断が否定され、ステップS6に移行する。
ステップS3では、各受発光手段の発光部を消灯する。ステップS3が実行されると、ステップS4に移行する。
ステップS4では、表示面22に対する発光ペンによる入力位置の座標を算出する。具体的には、表示面22に沿って隣り合う2つの受発光手段の受光光量から得られる角度の組み合わせから、発光ペンによる入力位置の座標を算出する。ステップS4が実行されると、ステップS5に移行する。
ステップS5では、発光ペンが発光しているか否かを判断する。すなわち、発光ペンが表示面22に接触しているか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップS4に戻り、否定されるとステップS2に戻る。
ステップS6では、各受発光手段の発光部からの光が非発光体で遮断されているか否かを判断する。具体的には、少なくとも2つの受発光手段の受光光量をモニタして表示面22上における局所的な光量の減少の有無を判定する。この判定結果が「有」であれば、ステップS6での判断が肯定され、ステップS7に移行する。一方、この判定結果が「無」であれば、ステップS6での判断が否定され、ステップS9に移行する。
ステップS7では、表示面22に対する非発光体による入力位置の座標を算出する。すなわち、非発光体で遮断されている位置の座標を検出する。具体的には、表示面22に沿って隣り合う2つの受発光手段の受光光量から得られる角度の組み合わせから、非発光体による入力位置の座標を算出する。ステップS7が実行されると、ステップS8に移行する。
ステップS8では、各受発光手段の発光部からの光が非発光体で遮断されているか否かを判断する。具体的には、少なくとも2つの受発光手段の受光光量をモニタして表示面22上における局所的な光量の減少の有無を判定する。この判定結果が「有」であれば、ステップS8での判断が肯定され、ステップS7に戻る。一方、この判定結果が「無」であれば、ステップS8での判断が否定され、ステップS2に戻る。
ステップS9では、システムの電源がOFFされるか否かを判断する。具体的には、キーボード30を介してシステムの電源のOFF操作が行われたときに、コントローラ60から制御部400に電源OFF通知が送られる。制御部400が電源OFF通知を受けている場合に、ここでの判断が肯定され、フローは終了する。一方、制御部400が電源OFF通知を受けていない場合に、ここでの判断が否定され、ステップS2に戻る。
[実施例2]
以下に、第1実施形態の座標検出装置24を用いる実施例2の座標検出処理を、図14を参照して説明する。図14のフローチャートは、制御部400によって実行される処理アルゴリズム2に基づいている。この座標検出処理は、電子情報ボードシステム10(以下、略して「システム」とも呼ぶ)の電源がONになったときに開始される。
最初のステップS11では、各受発光手段の発光部を出力P2(P<1)で点灯する。この出力P2は、非発光体による入力及び発光ペンによる入力のいずれも検知可能な大きさに設定されている。
次のステップS12では、発光ペンが発光しているか否かを判断する。すなわち、発光ペンが表示面22に接触しているか否かを判断する。具体的には、少なくとも2つの受発光手段の受光部の出力(受光光量)をモニタして表示面22上における局所的な光量の増加の有無を判定する。この判定結果が「有」であれば、ステップS12での判断が肯定され、ステップS13に移行する。一方、この判定結果が「無」であれば、ステップS12での判断が否定され、ステップS16に移行する。
ステップS13では、各受発光手段の発光部を消灯する。ステップS3が実行されると、ステップS14に移行する。
ステップS14では、表示面22に対する発光ペンによる入力位置の座標を算出する。具体的には、表示面22に沿って隣り合う2つの受発光手段の受光光量から得られる角度の組み合わせから、発光ペンによる入力位置の座標を算出する。ステップS14が実行されると、ステップS15に移行する。
ステップS15では、発光ペンが発光しているか否かを判断する。すなわち、発光ペンが表示面22に接触しているか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップS14に戻り、否定されるとステップS12に戻る。
ステップS16では、各受発光手段の発光部からの光が非発光体で遮断されているか否かを判断する。具体的には、少なくとも2つの受発光手段の受光光量をモニタして表示面22上における局所的な光量の減少の有無を判定する。この判定結果が「有」であれば、ステップS16での判断が肯定され、ステップS17に移行する。一方、この判定結果が「無」であれば、ステップS16での判断が否定され、ステップS20に移行する。
ステップS17では、各受発光手段の発光部を出力P1で点灯する。すなわち、各受発光手段の発光部の出力をP2からP1に上げる。ステップS17が実行されると、ステップS18に移行する。
ステップS18では、表示面22に対する非発光体による入力位置の座標を算出する。すなわち、非発光体で遮断されている位置の座標を検出する。具体的には、表示面22に沿って隣り合う2つの受発光手段の受光光量から得られる角度の組み合わせから、非発光体による入力位置の座標を算出する。ステップS18が実行されると、ステップS19に移行する。
ステップS19では、各受発光手段の発光部からの光が非発光体で遮断されているか否かを判断する。具体的には、少なくとも2つの受発光手段の受光光量をモニタして表示面22上における局所的な光量の減少の有無を判定する。この判定結果が「有」であれば、ステップS19での判断が肯定され、ステップS18に戻る。一方、この判定結果が「無」であれば、ステップS19での判断が否定され、ステップS12に戻る。
ステップS20では、システムの電源がOFFされるか否かを判断する。具体的には、キーボード30を介してシステムの電源のOFF操作が行われたときに、コントローラ60から制御部400に電源OFF通知が送られる。制御部400が電源OFF通知を受けている場合に、ここでの判断が肯定され、フローは終了する。一方、制御部400が電源OFF通知を受けていない場合に、ここでの判断が否定され、ステップS12に戻る。
以上説明した実施例1、2では、各受発光手段の発光部を消灯した状態で発光ペンによる入力位置の座標を算出しているが、これに代えて、以下の幾つかの変形例で説明するように、各受発光手段の発光部を点灯させた状態で発光ペンによる入力位置の座標を算出しても良い。
[変形例1]
以下に、第1実施形態の座標検出装置24を用いる変形例1の座標検出処理を、図15を参照して説明する。図15のフローチャートは、制御部400によって実行される処理アルゴリズム3に基づいている。この座標検出処理は、電子情報ボードシステム10(以下、略して「システム」とも呼ぶ)の電源がONになったときに開始される。
最初のステップS21では、各受発光手段の発光部を出力P1で点灯する。この出力P1は、非発光体による入力の検知及びその入力位置の座標の検出が可能であり、かつ発光ペンによる入力を検知可能な大きさに設定されている。
次のステップS22では、発光ペンが発光しているか否かを判断する。すなわち、発光ペンが表示面22に接触しているか否かを判断する。具体的には、少なくとも3つの受発光手段の受光部の出力(受光光量)をモニタして表示面22上における局所的な光量の増加の有無を判定する。この判定結果が「有」であれば、ステップS22での判断が肯定され、ステップS23に移行する。一方、この判定結果が「無」であれば、ステップS22での判断が否定され、ステップS26に移行する。
ステップS23では、各受発光手段の発光部をP2(<P1)で点灯する。すなわち、各受発光手段の発光部の出力をP1からP2に下げる。ステップS23が実行されると、ステップS24に移行する。なお、P2は、極力小さいことが望ましい。
ステップS24では、表示面22に対する発光ペンによる入力位置の座標を算出する。具体的には、表示面22に沿って隣り合う2つの受発光手段の受光光量から得られる角度の組み合わせから、発光ペンによる入力位置の座標を算出する。ステップS24が実行されると、ステップS25に移行する。
ステップS25では、発光ペンが発光しているか否かを判断する。すなわち、発光ペンが表示面22に接触しているか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップS24に戻り、否定されるとステップS22に戻る。
ステップS26では、各受発光手段の発光部からの光が非発光体で遮断されているか否かを判断する。具体的には、少なくとも2つの受発光手段の受光光量をモニタして表示面22上における局所的な光量の減少の有無を判定する。この判定結果が「有」であれば、ステップS26での判断が肯定され、ステップS27に移行する。一方、この判定結果が「無」であれば、ステップS26での判断が否定され、ステップS29に移行する。
ステップS27では、表示面22に対する非発光体による入力位置の座標を算出する。すなわち、非発光体で遮断されている位置の座標を検出する。具体的には、表示面22に沿って隣り合う2つの受発光手段の受光光量から得られる角度の組み合わせから、非発光体による入力位置の座標を算出する。ステップS27が実行されると、ステップS28に移行する。
ステップS28では、各受発光手段の発光部からの光が非発光体で遮断されているか否かを判断する。具体的には、少なくとも2つの受発光手段の受光光量をモニタして表示面22上における局所的な光量の減少の有無を判定する。この判定結果が「有」であれば、ステップS28での判断が肯定され、ステップS27に戻る。一方、この判定結果が「無」であれば、ステップS28での判断が否定され、ステップS22に戻る。
ステップS29では、システムの電源がOFFされるか否かを判断する。具体的には、キーボード30を介してシステムの電源のOFF操作が行われたときに、コントローラ60から制御部400に電源OFF通知が送られる。制御部400が電源OFF通知を受けている場合に、ここでの判断が肯定され、フローは終了する。一方、制御部400が電源OFF通知を受けていない場合に、ここでの判断が否定され、ステップS22に戻る。
以上説明した実施例1、2、変形例1では、発光ペンによる入力の有無を検知し該入力が有る場合に発光ペンによる入力位置の座標を求め、発光ペンによる入力が無い場合に非発光体による入力の有無を検知し該入力がある場合に非発光体による入力位置の座標を求める。すなわち、発光ペンによる入力位置の座標検出が非発光体による入力位置の座標検出に対して優先されている。そこで、図13、図14、図15において、発光ペンに関する一連のステップ(第1の検出モード)と非発光体に関する一連のステップ(第2の検出モード)の順序を入れ替えて、非発光体による入力位置の座標検出を発光ペンによる入力位置の座標検出に対して優先させても良い。
[変形例2]
以下に、第1実施形態の座標検出装置24を用いる変形例2の座標検出処理を、図16を参照して説明する。図16のフローチャートは、制御部400によって実行される処理アルゴリズム4に基づいている。この座標検出処理は、電子情報ボードシステム10(以下、略して「システム」とも呼ぶ)の電源がONになったときに開始される。
最初のステップS31では、各受発光手段の発光部を出力P2(<P1)で点灯する。この出力P2は、非発光体による入力及び発光ペンによる入力のいずれも検知可能な大きさに設定されている。
ステップS32では、各受発光手段の発光部からの光が非発光体で遮断されているか否かを判断する。具体的には、少なくとも2つの受発光手段の受光光量をモニタして表示面22上における局所的な光量の減少の有無を判定する。この判定結果が「有」であれば、ステップS32での判断が肯定され、ステップS33に移行する。一方、この判定結果が「無」であれば、ステップS32での判断が否定され、ステップS36に移行する。
ステップS33では、各受発光手段の発光部をP1で点灯する。すなわち、各受発光手段の発光部の出力をP2からP1に上げる。ステップS33が実行されると、ステップS34に移行する。
ステップS34では、表示面22に対する非発光体による入力位置の座標を算出する。すなわち、非発光体で遮断されている位置の座標を検出する。具体的には、表示面22に沿って隣り合う2つの受発光手段の受光光量から得られる角度の組み合わせから、非発光体による入力位置の座標を算出する。ステップS34が実行されると、ステップS35に移行する。
ステップS35では、各受発光手段の発光部からの光が非発光体で遮断されているか否かを判断する。具体的には、少なくとも2つの受発光手段の受光光量をモニタして表示面22上における局所的な光量の減少の有無を判定する。この判定結果が「有」であれば、ステップS35での判断が肯定され、ステップS34に戻る。一方、この判定結果が「無」であれば、ステップS35での判断が否定され、ステップS32に戻る。
ステップS36では、発光ペンが発光しているか否かを判断する。すなわち、発光ペンが表示面22に接触しているか否かを判断する。具体的には、少なくとも2つの受発光手段の受光部の出力(受光光量)をモニタして表示面22上における局所的な光量の増加の有無を判定する。この判定結果が「有」であれば、ステップS36での判断が肯定され、ステップS37に移行する。一方、この判定結果が「無」であれば、ステップS36での判断が否定され、ステップS39に移行する。
ステップS37では、表示面22に対する発光ペンによる入力位置の座標を算出する。具体的には、表示面22に沿って隣り合う2つの受発光手段の受光光量から得られる角度の組み合わせから、発光ペンによる入力位置の座標を算出する。ステップS37が実行されると、ステップS38に移行する。
ステップS38では、発光ペンが発光しているか否かを判断する。すなわち、発光ペンが表示面22に接触しているか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップS37に戻り、否定されるとステップS32に戻る。
ステップS39では、システムの電源がOFFされるか否かを判断する。具体的には、キーボード30を介してシステムの電源のOFF操作が行われたときに、コントローラ60から制御部400に電源OFF通知が送られる。制御部400が電源OFF通知を受けている場合に、ここでの判断が肯定され、フローは終了する。一方、制御部400が電源OFF通知を受けていない場合に、ここでの判断が否定され、ステップS32に戻る。
[変形例3]
以下に、第1実施形態の座標検出装置24を用いる変形例3の座標検出処理を、図17を参照して説明する。図17のフローチャートは、制御部400によって実行される処理アルゴリズム5に基づいている。この座標検出処理は、電子情報ボードシステム10(以下、略して「システム」とも呼ぶ)の電源がONになったときに開始される。
最初のステップS41では、各受発光手段の発光部を出力P2(<P1)で点灯する。この出力P2は、非発光体による入力及び発光ペンによる入力のいずれも検知可能な大きさに設定されている。
ステップS42では、各受発光手段の発光部からの光が非発光体で遮断されているか否かを判断する。具体的には、少なくとも2つの受発光手段の受光光量をモニタして表示面22上における局所的な光量の減少の有無を判定する。この判定結果が「有」であれば、ステップS42での判断が肯定され、ステップS43に移行する。一方、この判定結果が「無」であれば、ステップS42での判断が否定され、ステップS46に移行する。
ステップS43では、各受発光手段の発光部をP1で点灯する。すなわち、各受発光手段の発光部の出力をP2からP1に上げる。ステップS43が実行されると、ステップS44に移行する。
ステップS44では、表示面22に対する非発光体による入力位置の座標を算出する。すなわち、非発光体で遮断されている位置の座標を検出する。具体的には、表示面22に沿って隣り合う2つの受発光手段の受光光量から得られる角度の組み合わせから、非発光体による入力位置の座標を算出する。ステップS44が実行されると、ステップS45に移行する。
ステップS45では、各受発光手段の発光部からの光が非発光体で遮断されているか否かを判断する。具体的には、少なくとも2つの受発光手段の受光光量をモニタして表示面22上における局所的な光量の減少の有無を判定する。この判定結果が「有」であれば、ステップS45での判断が肯定され、ステップS44に戻る。一方、この判定結果が「無」であれば、ステップS45での判断が否定され、ステップS42に戻る。
ステップS46では、発光ペンが発光しているか否かを判断する。すなわち、発光ペンが表示面22に接触しているか否かを判断する。具体的には、少なくとも2つの受発光手段の受光部の出力(受光光量)をモニタして表示面22上における局所的な光量の増加の有無を判定する。この判定結果が「有」であれば、ステップS46での判断が肯定され、ステップS47に移行する。一方、この判定結果が「無」であれば、ステップS46での判断が否定され、ステップS50に移行する。
ステップS47では、各受発光手段の発光部をP3(<P2)で点灯する。すなわち、各受発光手段の発光部の出力をP2からP3に下げる。ステップS47が実行されると、ステップS48に移行する。なお、P3は、極力小さいことが望ましい。
ステップS48では、表示面22に対する発光ペンによる入力位置の座標を算出する。具体的には、表示面22に沿って隣り合う2つの受発光手段の受光光量から得られる角度の組み合わせから、発光ペンによる入力位置の座標を算出する。ステップS48が実行されると、ステップS49に移行する。
ステップS49では、発光ペンが発光しているか否かを判断する。すなわち、発光ペンが表示面22に接触しているか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップS48に戻り、否定されるとステップS42に戻る。
ステップS50では、システムの電源がOFFされるか否かを判断する。具体的には、キーボード30を介してシステムの電源のOFF操作が行われたときに、コントローラ60から制御部400に電源OFF通知が送られる。制御部400が電源OFF通知を受けている場合に、ここでの判断が肯定され、フローは終了する。一方、制御部400が電源OFF通知を受けていない場合に、ここでの判断が否定され、ステップS42に戻る。
[変形例4]
以下に、第1実施形態の座標検出装置24を用いる変形例4の座標検出処理を、図18を参照して説明する。図18のフローチャートは、制御部400によって実行される処理アルゴリズム6に基づいている。この座標検出処理は、電子情報ボードシステム10(以下、略して「システム」とも呼ぶ)の電源がONになったときに開始される。
最初のステップS51では、各受発光手段の発光部を出力P1で点灯する。この出力P1は、非発光体による入力の検知及びその入力位置の座標の検出が可能であり、かつ発光ペンによる入力を検知可能な大きさに設定されている。
ステップS52では、各受発光手段の発光部からの光が非発光体で遮断されているか否かを判断する。具体的には、少なくとも2つの受発光手段の受光光量をモニタして表示面22上における局所的な光量の減少の有無を判定する。この判定結果が「有」であれば、ステップS52での判断が肯定され、ステップS53に移行する。一方、この判定結果が「無」であれば、ステップS52での判断が否定され、ステップS55に移行する。
ステップS53では、表示面22に対する非発光体による入力位置の座標を算出する。すなわち、非発光体で遮断されている位置の座標を検出する。具体的には、表示面22に沿って隣り合う2つの受発光手段の受光光量から得られる角度の組み合わせから、非発光体による入力位置の座標を算出する。ステップS53が実行されると、ステップS54に移行する。
ステップS54では、各受発光手段の発光部からの光が非発光体で遮断されているか否かを判断する。具体的には、少なくとも2つの受発光手段の受光光量をモニタして表示面22上における局所的な光量の減少の有無を判定する。この判定結果が「有」であれば、ステップS54での判断が肯定され、ステップS53に戻る。一方、この判定結果が「無」であれば、ステップS54での判断が否定され、ステップS52に戻る。
ステップS55では、発光ペンが発光しているか否かを判断する。すなわち、発光ペンが表示面22に接触しているか否かを判断する。具体的には、少なくとも2つの受発光手段の受光部の出力(受光光量)をモニタして表示面22上における局所的な光量の増加の有無を判定する。この判定結果が「有」であれば、ステップS55での判断が肯定され、ステップS56に移行する。一方、この判定結果が「無」であれば、ステップS55での判断が否定され、ステップS59に移行する。
ステップS56では、各受発光手段の発光部をP2(<P1)で点灯する。すなわち、各受発光手段の発光部の出力をP1からP2に下げる。ステップS56が実行されると、ステップS57に移行する。なお、P2は、極力小さいことが望ましい。
ステップS57では、表示面22に対する発光ペンによる入力位置の座標を算出する。具体的には、表示面22に沿って隣り合う2つの受発光手段の受光光量から得られる角度の組み合わせから、発光ペンによる入力位置の座標を算出する。ステップS57が実行されると、ステップS58に移行する。
ステップS58では、発光ペンが発光しているか否かを判断する。すなわち、発光ペンが表示面22に接触しているか否かを判断する。ここでの判断が肯定されるとステップS57に戻り、否定されるとステップS52に戻る。
ステップS50では、システムの電源がOFFされるか否かを判断する。具体的には、キーボード30を介してシステムの電源のOFF操作が行われたときに、コントローラ60から制御部400に電源OFF通知が送られる。制御部400が電源OFF通知を受けている場合に、ここでの判断が肯定され、フローは終了する。一方、制御部400が電源OFF通知を受けていない場合に、ここでの判断が否定され、ステップS52に戻る。
以上説明した変形例2〜4では、非発光体による入力位置の座標検出を発光ペンによる入力位置の座標検出に対して優先させている。そこで、図16、図17、図18において、発光ペンに関する一連のステップ(第1の検出モード)と非発光体に関する一連のステップ(第2の検出モード)の順序を入れ替えて、発光ペンによる入力位置の座標検出を非発光体による入力位置の座標検出に対して優先させても良い。
また、上記第1実施形態の座標検出装置24は、受発光手段を4つ有しているが、これに限らず、例えば以下に説明する他の実施形態のように、適宜変更可能である。以下の実施形態の座標検出装置は、受発光手段の数が異なる点を除いて、上記第1実施形態の座標検出装置24と実質的に同一の構成を有する。
《第2実施形態》
例えば、図19(A)及び図20(A)に示される第2実施形態の座標検出装置24´のように、2つの受発光手段300、301のみを有していても良い。この場合、発光ペンによる入力位置の座標検出時に2つの受発光手段300、301の受光光量から得られる角度θ、θ(図19(B)参照)から発光ペンによる入力位置の座標を検出し、非発光体による入力位置の座標検出時に2つの受発光手段300、301の受光光量から得られる角度θ、θ(図20(B)参照)から非発光体による入力位置の座標を検出しても良い。
《第3実施形態》
また、例えば、図21(A)及び図22(A)に示される第3実施形態の座標検出装置24´´のように、3つの受発光手段300、301、302のみを有していても良い。この場合、発光ペンによる入力位置の座標検出時に3つの受発光手段300、301、302の受光光量から得られる角度θ11、θ12、θ21、θ22、θ31、θ32(図21(B)参照)を用いて発光ペンによる入力を検知し、(θ11、θ21)、(θ12、θ22)から、該発光ペンによる入力位置の座標を検出しても良い。また、非発光体による入力位置の座標検出時に2つの受発光手段300、301の受光光量から得られる角度θ11、θ12、θ21、θ22(図22(B)参照)から非発光体による入力を検知し、(θ11、θ21)、(θ12、θ22)から、該非発光体による入力位置の座標を検出しても良い。
また、図23に示されるように、発光ペンと非発光体による入力が同時に有った場合でも、上記座標検出装置24、24´、24´´を用いることにより、発光ペン及び非発光体の一方による入力位置の座標の検出が完了後、即座に他方による入力位置の座標を検出することができる。
以上説明した第1〜第3実施形態の座標検出装置24、24´、24´´は、第1の観点からすると、表示面に設定された座標入力領域に対する指示入力手段による入力位置の座標を検出する座標検出装置であって、座標入力領域の外縁に沿って配置され、それぞれが発光部及び受光部を含む複数の受発光手段と、座標入力領域の外縁に沿って配置された再帰性反射部材と、受発光手段を制御し、入力位置の座標を検出する制御部400(制御手段)と、を備え、制御手段は、発光部を消灯させた状態で、座標入力領域に接触すると発光する指示入力手段(発光ペン)による入力位置の座標を検出する第1の検出モードと、発光部を点灯させた状態で、発光しない指示入力手段(非発光体)による入力位置の座標を検出する第2の検出モードと、を有している。
また、以上説明した第1〜第3実施形態の座標検出装置24、24´、24´´は、第2の観点からすると、表示面に設定された座標入力領域に対する指示入力手段による入力位置の座標を検出する座標検出装置であって、座標入力領域の外縁に沿って配置され、それぞれが発光部及び受光部を含む複数の受発光手段と、座標入力領域の外縁に沿って配置された再帰性反射部材と、受発光手段を制御し、座標を検出する制御部400(制御手段)と、を備え、該制御手段は、発光部を第1の出力で点灯させた状態で、座標入力領域に接触すると発光する指示入力手段(発光ペン)による入力位置の座標を検出する第1の検出モードと、発光部を第1の出力よりも高い第2の出力で点灯させた状態で、発光しない指示入力手段(非発光体)による入力位置の座標を検出する第2の検出モードと、を有している。
第1及び第2の観点からの座標検出装置24、24´、24´´によれば、複数の受発光手段を制御することにより、発光ペンによる入力位置の座標及び非発光体による入力位置の座標をそれぞれの検出に適した照度下で検出することができる。
この結果、高コスト化を抑制しつつ、発光ペンによる入力位置の座標及び非発光体による入力位置の座標を検出できる。
また、複数の受発光手段を表示面の外縁に沿って配置する簡易な構成により、様々の表示面サイズに容易に対応できる。
また、第1の出力を第2の出力で除した値は、1/N以下(N≧2)であることを好ましい。
この場合、第1の出力を発光ペンによる入力位置の座標検出に適した比較的小さい値に設定し、かつ第2の出力を非発光体による入力位置の座標検出に適して比較的大きい値に設定することができる。なお、第1の出力は、極力小さいことが好ましい。
また、第1の出力は、発光ペンの光出力未満であること好ましい。この場合、発光ペンによる入力の検知精度の低下を抑制できる。
また、制御部400は、受光部の出力に基づいて、発光ペンによる入力の有無を判断し、その判断結果に応じて第1の検出モードを実行するか否かを決定することが好ましい。
また、制御部400は、受光部の出力に基づいて、非発光体による入力の有無を判断し、その判断結果に応じて第2の検出モードを実行するか否かを決定することが好ましい。
また、複数の受発光手段の発光部からの光の波長を同じにすることで、受発光手段間で発光部、受光部の仕様を共通化できる。
また、複数の受発光手段の発光部からの光の波長(前者)と、発光ペンからの光の波長(後者)を同じにしても、照度の局所的な変化を検知することで発光ペンによる入力位置の座標を検出できる。よって、前者と後者を異ならせる場合に必要な波長選択フィルタ等が不要である。
また、複数の受発光手段の発光部からの光及び発光ペンからの光は、いずれも赤外線であるため、不可視光による受光部での安定した検出が可能である。
また、複数の受発光手段が少なくとも3つの受発光手段である場合には、2つの受発光手段のみの場合に比べて、指示入力手段による入力位置をより正確に推定できる。
また、座標入力領域は、4つの頂点を有する多角形状(矩形)であり、4つの受発光手段は、それぞれ4つの頂点近傍に配置される。この場合、ディスプレイ部20の筐体20aの小型化を図りつつ、座標入力領域(表示面22)の大型化を図ることができる。
要は、座標入力領域は、少なくとも3つの頂点を有する多角形状であって、少なくとも3つの受発光手段がそれぞれ少なくとも3つの頂点近傍に配置されることが好ましい。
また、発光ペンは、発光素子105と、座標入力領域に対する接触/離間を検知する検知部(筆記ユニット100Aや消去ユニット100B)と、該検知部での検知結果に基づいて発光素子を制御する送信回路ユニット180(制御部)と、を含むことが好ましい。
また、再帰性反射部材を覆うベゼルを更に備える場合には、再帰性反射部材の再帰反射面を塵、埃等の異物から保護することができ、ひいては座標の検出精度の低下を抑制できる。
また、電子情報ボードシステム10は、座標入力領域が設定された表示面22を有するディスプレイ部20と、座標入力領域に対する指示入力手段による入力位置の座標を検出する座標検出装置と、を備えている。
この場合、発光ペン及び非発光体による入力に応じた表示処理を低コストで実現可能な表示システムを提供できる。
なお、座標検出装置は、表示システムに限らず、例えば、座標入力領域が設定された投影面(例えばスクリーン面)に画像を投影する画像投影装置(例えばプロジェクタ)を備える投影システムに適用することもできる。具体的には、複数の受発光手段を投影面の外縁に沿って配置するとともに、投影面の外縁に沿って再帰性反射部材を配置することにより、表示システムの場合と同様の作用・効果を得ることができる。
また、第1〜第3実施形態の座標検出装置24、24´、24´´を用いる座標検出方法は、第1の観点からすると、表示面又は投影面に設定された座標入力領域に対する指示入力手段(発光ペンや非発光体)による入力位置の座標を検出する座標検出方法であって、それぞれが発光部及び受光部を含む複数の受発光手段を座標入力領域の外縁に沿って配置する工程と、座標入力領域に沿って再帰性反射部材を配置する工程と、複数の受発光手段を制御し、入力位置の座標を検出する工程と、を含み、検出する工程は、発光部を点灯させる工程と、受光部で受光する工程と、受光部の出力に基づいて指示入力手段が発光している否かを判断する工程と、該判断する工程での判断結果が肯定的である場合に発光部を消灯させ受光部の出力に基づいて座標を算出し、判断結果が否定的である場合に受光部の出力に基づいて指示入力手段が遮光しているか否かを判断する工程と、該判断する工程での判断結果が肯定的である場合に受光部の出力に基づいて入力位置の座標を算出する工程と、を含む。
また、第1〜第3実施形態の座標検出装置24、24´、24´´を用いる座標検出方法は、第2の観点からすると、表示面又は投影面に設定された座標入力領域に対する指示入力手段による入力位置の座標を検出する座標検出方法であって、それぞれが発光部及び受光部を含む複数の受発光手段を前記座標入力領域の外縁に沿って配置する工程と、座標入力領域に沿って再帰性反射部材を配置する工程と、複数の受発光手段を制御し、入力位置の座標を検出する工程と、を含み、検出する工程は、発光部を第1の出力で点灯させる工程と、受光部で受光する工程と、受光部での受光結果に基づいて指示入力手段が発光しているか否かを判定する工程と、該判断する工程での判断結果が肯定的である場合に発光部を第1の出力未満の第2の出力で点灯させ受光部の出力に基づいて座標を算出し、該判断結果が否定的である場合に受光部の出力に基づいて指示入力手段が遮光しているか否かを判断する工程と、該判断する工程での判断結果が肯定的である場合に受光部の出力に基づいて座標を算出する工程と、を含む。
また、第1〜第3実施形態の座標検出装置24、24´、24´´を用いる座標検出方法は、第3の観点からすると、表示面又は投影面に設定された座標入力領域に対する指示入力手段による入力位置の座標を検出する座標検出方法であって、それぞれが発光部及び受光部を含む複数の受発光手段を座標入力領域の外縁に沿って配置する工程と、座標入力領域に沿って再帰性反射部材を配置する工程と、複数の受発光手段を制御し、入力位置の座標を検出する工程と、を含み、検出する工程は、発光部を点灯させる工程と、受光部で受光する工程と、受光部の出力に基づいて指示入力手段が遮光している否かを判断する工程と、該判断する工程での判断結果が肯定的である場合に受光部の出力に基づいて入力位置の座標を算出し、該判断結果が否定的である場合に発光部を消灯させ受光部の出力に基づいて指示入力手段が発光しているか否かを判断する工程と、該判断する工程での判断結果が肯定的である場合に発光部を消灯させ受光部の出力に基づいて入力位置の座標を算出する工程と、を含む。
また、第1〜第3実施形態の座標検出装置24、24´、24´´を用いる座標検出方法は、第4の観点からすると、表示面又は投影面に設定された座標入力領域に対する指示入力手段による入力位置の座標を検出する座標検出方法であって、それぞれが発光部及び受光部を含む複数の受発光手段を座標入力領域の外縁に沿って配置する工程と、座標入力領域に沿って入射された光を前記座標入力領域に沿って反射させる反射部材を前記座標入力領域の外縁に沿って配置する工程と、複数の受発光手段を制御し、入力位置の座標を検出する工程と、を含み、検出する工程は、発光部を第1の出力で点灯させる工程と、受光部で受光する工程と、受光部での受光結果に基づいて指示入力手段が遮光しているか否かを判断する工程と、該判断する工程での判断結果が肯定的である場合に受光部の出力に基づいて入力位置の座標を算出し、該判断結果が否定的である場合に受光部の出力に基づいて指示入力手段が発光しているか否かを判断する工程と、該判断する工程での判断結果が肯定的である場合に発光部を第1の出力未満の第2の出力で点灯させ受光部の出力に基づいて入力位置の座標を算出する工程と、を含む。
第1〜第4の観点からの座標検出装置24、24´、24´´を用いる座標検出方法によれば、複数の受発光手段を制御することにより、発光ペンによる入力位置の座標及び非発光体による入力位置の座標をそれぞれの検出に適した照度下で検出することができる。
この結果、高コスト化を抑制しつつ、発光ペンによる入力位置の座標及び非発光体による入力位置の座標を検出できる。
なお、上記各実施形態では、受発光手段の発光部や発光ペンの発光素子から放射する光(無線信号)として赤外線を用いているが、これに限らず、他の波長帯の光(好ましくは不可視光)を用いても良い。この場合も、放射する光の波長を、発光部間や、発光部と発光素子の間で同一にすることが好ましい。
また、上記各実施形態では、表示システムとして電子情報ボードシステム10を採用しているが、これに代えて、例えば、表示面にタッチパネル機能を付与可能な例えばパーソナルコンピュータ等のディスプレイ、電子黒板、電子ホワイトボード等を含むシステムを表示システムとして採用することもできる。
また、上記各実施形態では、制御部400は、コントローラ60とは別に設けられているが、コントローラの一部であっても良い。また、制御部400を設けずに、コントローラ60の一部(例えばコントローラオペレーティングシステム部220)が制御部400の機能を担っても良い。
以下に、発明者らが上記各実施形態を発案するに至った思考プロセスを説明する。
従来、会議などに使用される電子黒板、電子ホワイトボード、電子情報ボードに搭載されているタッチ入力方式は各種のものが提案されており、なかでも、発光素子が搭載されたペンと、手指などの非発光物とを区別して検出することのできる入力装置は既に知られている。
しかし、従来の発光装置が搭載されたペンと、手指などの非発光物とを区別して検出することのできる入力装置は、透光性材料からなる導光板と、導光板の側面からX方向ならびにY方向に複数個列状に光を入射させる半導体赤外線レーザなどの各光源と、これらの光源に対向する位置に複数の受光素子が必要であり、導光板の厚みの分だけ、ペンの接触部分とディスプレイの表示位置との間に視差が生じる、という問題と、複数の発光素子ならびに受光素子が必要となるためコストがかかり、さらには、これらを配置するために、表示面外に配置スペースが必要となる、という問題がある。
また、特許文献1には、複数の非出体を同時に使用する場合に、互いの検出体の影響を受けずに、それぞれの検出体の識別を簡易かつ確実に行うことが目的で、各タッチペンの発光部には、それぞれ異なる波長が導光板の表面に接触することで入射され、それらの入射光を撮像素子へそれぞれ線状に出射する切り欠きが導光板に設けられており、さらに、導光板と各撮像素子との光路間には、各ペンから発せられた波長を識別することのできるフィルタを配置している。また、指などの非発光物を検出するために、複数個から構成される構成が開示されている。
しかし、視差の原因となる導光板や、複数個の発光素子と受光素子を配置するスペースを確保した枠が必要であり、コストがかかるという点と、発光装置を搭載したペンからの光の波長と、指等の非発光物を検出するために発せられている光の波長を変えなければならないという問題がある。
そこで、発明者らは、以上の問題を解決するために、発光素子が搭載された発光ペンによる入力と、手指、指示棒等の非発光物による入力とを区別でき、かつ、手軽なユニットとしてさまざまなフラットパネルサイズに適応し、取り付け可能な座標検出装置、該座標検出装置を備える表示システム及び投影システム、該座標検出装置を用いる座標検出方法を提供するために、上記各実施形態を発案するに至った。
10…電子情報ボードシステム、22…表示面、24…座標検出装置、100、101、102…ペン型入力装置(発光する指示入力手段)、200、201…非発光体(発光しない指示入力手段)、255…発光部、254…受光部、300、301、302、303…受発光手段、330、320、340、345…再帰性反射部材、400…制御部(制御手段)。
特開2013−175142号公報

Claims (18)

  1. 表示面又は投影面に設定された座標入力領域に対する指示入力手段による入力位置の座標を検出する座標検出装置であって、
    前記座標入力領域の外縁に沿って配置され、それぞれが発光部及び受光部を含む複数の受発光手段と、
    前記座標入力領域の外縁に沿って配置された再帰性反射部材と、
    前記複数の受発光手段を制御し、前記座標を検出する制御手段と、を備え、
    前記制御手段は、
    前記発光部を消灯させた状態で、前記座標入力領域に接触すると発光する前記指示入力手段による前記入力位置の座標を検出する第1の検出モードと、
    前記発光部を点灯させた状態で、発光しない前記指示入力手段による前記入力位置の座標を検出する第2の検出モードと、を有する座標検出装置。
  2. 表示面又は投影面に設定された座標入力領域に対する指示入力手段による入力位置の座標を検出する座標検出装置であって、
    前記座標入力領域の外縁に沿って配置され、それぞれが発光部及び受光部を含む複数の受発光手段と、
    前記座標入力領域の外縁に沿って配置された再帰性反射部材と、
    前記複数の受発光手段を制御し、前記座標を検出する制御手段と、を備え、
    前記制御手段は、
    前記発光部を第1の出力で点灯させた状態で、前記座標入力領域に接触すると発光する前記指示入力手段による前記入力位置の座標を検出する第1の検出モードと、
    前記発光部を前記第1の出力よりも高い2の出力で点灯させた状態で、発光しない前記指示入力手段による前記入力位置の座標を検出する第2の検出モードと、を有する座標検出装置。
  3. 前記第1の出力を前記第2の出力で除した値は、1/N以下(N≧2)であることを特徴とする請求項2に記載の座標検出装置。
  4. 前記制御手段は、
    前記受光部の出力に基づいて、前記座標入力領域に対する前記発光する指示入力手段による入力の有無を判断し、その判断結果に応じて前記第1の検出モードを実行するか否かを決定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の座標検出装置。
  5. 前記制御手段は、
    前記受光部の出力に基づいて、前記座標入力領域に対する前記発光しない指示入力手段による入力の有無を判断し、その判断結果に応じて前記第2の検出モードを実行するか否かを決定することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の座標検出装置。
  6. 前記複数の受発光手段の発光部からの光の波長は、同じであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の座標検出装置。
  7. 前記複数の受発光手段の発光部からの光の波長と、前記発光する指示入力手段からの光の波長は、同じであることを特徴とする請求項6に記載の座標検出装置。
  8. 前記光は、赤外線であること特徴とする請求項6又は7に記載の座標検出装置。
  9. 前記複数の受発光手段は、少なくとも3つの受発光手段であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の座標検出装置。
  10. 前記座標入力領域は、少なくとも3つの頂点を有する多角形状であり、
    前記少なくとも3つの受発光手段は、それぞれ前記少なくとも3つの頂点近傍に配置されることを特徴とする請求項9に記載の座標検出装置。
  11. 前記発光する指示入力手段は、
    発光素子と、
    前記座標入力領域に対する接触/離間を検知する検知部と、
    前記検知部での検知結果に基づいて前記発光素子を制御する制御部と、を含むことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の座標検出装置。
  12. 前記再帰性反射部材を覆うベゼルを更に備えることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の座標検出装置。
  13. 座標入力領域が設定された表示面を有する表示装置と、
    前記座標入力領域に対する指示入力手段による入力位置の座標を検出する請求項1〜12のいずれか一項に記載の座標検出装置と、を備える表示システム。
  14. 座標入力領域が設定された投影面に画像を投影する画像投影装置と、
    前記座標入力領域に対する指示入力手段による入力位置の座標を検出する請求項1〜12のいずれか一項に記載の座標検出装置と、を備える投影システム。
  15. 表示面又は投影面に設定された座標入力領域に対する指示入力手段による入力位置の座標を検出する座標検出方法であって、
    それぞれが発光部及び受光部を含む複数の受発光手段を前記座標入力領域の外縁に沿って配置する工程と、
    前記座標入力領域に沿って再帰性反射部材を配置する工程と、
    前記受発光手段を制御し、前記座標を検出する工程と、を含み、
    前記検出する工程は、
    前記発光部を点灯させる工程と、
    前記受光部で受光する工程と、
    前記受光部の出力に基づいて前記指示入力手段が発光している否かを判断する工程と、
    該判断する工程での判断結果が肯定的である場合に前記発光部を消灯させ前記受光部の出力に基づいて前記座標を算出し、前記判断結果が否定的である場合に前記受光部の出力に基づいて前記指示入力手段が遮光しているか否かを判断する工程と、
    該判断する工程での判断結果が肯定的である場合に前記受光部の出力に基づいて前記座標を算出する工程と、を含む座標検出方法。
  16. 表示面又は投影面に設定された座標入力領域に対する指示入力手段による入力位置の座標を検出する座標検出方法であって、
    それぞれが発光部及び受光部を含む複数の受発光手段を前記座標入力領域の外縁に沿って配置する工程と、
    前記座標入力領域に沿って入射された光を前記座標入力領域に沿って反射させる反射部材を前記座標入力領域の外縁に沿って配置する工程と、
    前記受発光手段を制御し、前記座標を検出する工程と、を含み、
    前記検出する工程は、
    前記発光部を第1の出力で点灯させる工程と、
    前記受光部で受光する工程と、
    前記受光部での受光結果に基づいて前記指示入力手段が発光しているか否かを判定する工程と、
    該判断する工程での判断結果が肯定的である場合に前記発光部を前記第1の出力よりも低い第2の出力で点灯させ前記受光部の出力に基づいて前記座標を算出し、前記判断結果が否定的である場合に前記受光部の出力に基づいて前記指示入力手段が遮光しているか否かを判断する工程と、
    該判断する工程での判断結果が肯定的である場合に前記受光部の出力に基づいて前記座標を算出する工程と、を含む座標検出方法。
  17. 表示面又は投影面に設定された座標入力領域に対する指示入力手段による入力位置の座標を検出する座標検出方法であって、
    それぞれが発光部及び受光部を含む複数の受発光手段を前記座標入力領域の外縁に沿って配置する工程と、
    前記座標入力領域に沿って再帰性反射部材を配置する工程と、
    前記受発光手段を制御し、前記座標を検出する工程と、を含み、
    前記検出する工程は、
    前記発光部を点灯させる工程と、
    前記受光部で受光する工程と、
    前記受光部の出力に基づいて前記指示入力手段が遮光している否かを判断する工程と、
    該判断する工程での判断結果が肯定的である場合に前記受光部の出力に基づいて前記座標を算出し、前記判断結果が否定的である場合に前記発光部を消灯させ前記受光部の出力に基づいて前記指示入力手段が発光しているか否かを判断する工程と、
    該判断する工程での判断結果が肯定的である場合に前記発光部を消灯させ前記受光部の出力に基づいて前記座標を算出する工程と、を含む座標検出方法。
  18. 表示面又は投影面に設定された座標入力領域に対する指示入力手段による入力位置の座標を検出する座標検出方法であって、
    それぞれが発光部及び受光部を含む複数の受発光手段を前記座標入力領域の外縁に沿って配置する工程と、
    前記座標入力領域に沿って入射された光を前記座標入力領域に沿って反射させる反射部材を前記座標入力領域の外縁に沿って配置する工程と、
    前記受発光手段を制御し、前記座標を検出する工程と、を含み、
    前記検出する工程は、
    前記発光部を第1の出力で点灯させる工程と、
    前記受光部で受光する工程と、
    前記受光部での受光結果に基づいて前記指示入力手段が遮光しているか否かを判定する工程と、
    該判断する工程での判断結果が肯定的である場合に前記受光部の出力に基づいて前記座標を算出し、前記判断結果が否定的である場合に前記受光部の出力に基づいて前記指示入力手段が発光しているか否かを判断する工程と、
    該判断する工程での判断結果が肯定的である場合に前記発光部を前記第1の出力よりも低い第2の出力で点灯させ前記受光部の出力に基づいて前記座標を算出する工程と、を含む座標検出方法。
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