JP2004185391A - 相対座標、移動量入力装置 - Google Patents
相対座標、移動量入力装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】操作する指示具と固定された固定部からなり、指示具を任意の方向に向けて上下左右に動かすことにより相対座標を入力する。
【解決手段】指示具上にX方向Y方向のラインセンサーを備え、任意の撮像対象の可視画像ないし赤外照射による反射画像をX成分Y成分ごとに撮像し、前記撮像波形を逐次一順番目の撮像波形と比較参照し該撮像波形の移動量を計算し、指示具上スイッチ情報とともに固定側に送る、固定側は、移動量を積分して相対座標を算出し外部に出力する。
【選択図】 図1
【解決手段】指示具上にX方向Y方向のラインセンサーを備え、任意の撮像対象の可視画像ないし赤外照射による反射画像をX成分Y成分ごとに撮像し、前記撮像波形を逐次一順番目の撮像波形と比較参照し該撮像波形の移動量を計算し、指示具上スイッチ情報とともに固定側に送る、固定側は、移動量を積分して相対座標を算出し外部に出力する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指示具を用いて座標入力を行う座標入力装置、座標入力方法及び座標入力指示具に関し、より詳しくは、表示装置のおよそ情報表示画面方向に対して、離れた位置から指示具を操作することにより、二次元位置の移動量を入力し、それをもとに相対座標を求めこれにより、表示装置に接続された端末装置に図形や文字の入力あるいはシステムを制御をするためのコマンドを入力する入力装置を対象とする。
【0002】
【従来の技術】
従来の遠隔型座標入力装置としては、以下に示すようないくつかのものがある。
【0003】
例えば、第1のタイプとしては、指示具側に所定の形態で配置された複数の発光素子を備え、使用者がこの指示具を適宜傾けることにより入力を行うというもので、そのための構成として固定部(据え置き部)側に受光素子を備え、指示具の傾きによって指示具側の複数の発光素子から据え置き側に夫々照射される光の相対強度が変化することを受光素子が検知して、座標ないし座標の変化分を算出するというものがある。
【0004】
また、第2のタイプとして、一般にポインタと称する指示具より表示画面上の意図する位置にレーザー光を照射し、スクリーンの背後あるいは表示画面の表側にあるカメラによってレーザー光の像を検知することによって座標ないし座標の変化分を入力するというものがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、これらのような光を用いた座標入力装置においては、以下のような課題がある。
【0006】
まず、前記第1のタイプのものにおいては、指示具上のみに複数の発光素子を備える場合、光の相対強度を位置情報として用いることから、結果として得られる座標ないし座標の変化分の精度が不足する。
【0007】
また、前記第2のタイプのものについては、レーザー光を用いるために危険性が皆無ではない。あるいは、画像処理を用いるのでコンピュータに対する負担が大きく、それ故に応答速度に問題がある。更には、カメラが必要であること自体も器材が増える等の点で問題である。
【0008】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、比較的簡易且つ取扱上も安全であり、極めて迅速な応答速度で高精度に座標データを得ることを可能とする座標入力装置、座標入力方法、座標入力指示具を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、所定位置に固定配置されてなる固定部と、使用者が扱う指示具とを備え、前記指示具を上下左右に動かす、乃至所定の方向に傾けることにより、座標の変化分を示すデータを入力し、その結果を逐次積分することにより相対座標を求める入力装置であって前記指示具は、該指示具の上下左右の動き、回転の動きを検知するための第1の受光手段と、前記第1の受光手段で検知したデータを、第1の信号として固定部に送信する第1の送信手段を有し前記固定部は前記指示具から送信される信号を受信する第一の受信手段を具える。
【0010】
本発明において、前記指示具上の前記第1の受光手段は、X方向Y方向のラインセンサーの組み合わせであり、X方向のラインセンサーが指示具の左右方向の移動ないし左右方向の回転を検知するものでありY方向のラインセンサーが指示具の上下方向の移動ないし上下方向の回転を検知するものである、また別の方法としてエリアセンサーによる撮像結果から前記ラインセンサーと同等の波形を得て同等の取り扱いを行っても良い。
【0011】
本発明は、これらX方向Y方向のラインセンサーによって得られたデータ列もしくはエリアセンサーによる撮像結果から前記ラインセンサーと同等の波形抽出して得られたデータ列を解析することにより、前記上下方向の並進移動回転運動ないし左右方向の並進移動回転運動を取り込み、これを所定の条件で積分することにより相対座標を計算し、前記相対座標の計算結果ないし前記、並進移動、回転運動のデータをホストコンピュータ、電子会議システム、映像表示システム、ゲーム機などに送信、出力するものである。
【0012】
(先願との差異)
先願発明(1)特願2001−38862未登録( 4161015 合体前提案番号 )、US CFM2216(未登録)
先願発明(2)IPシリアルNO 1645758、1647277
本発明は、同一発明者の先発明(1)、特願2001−38862の第1の形態ないしCFM2216(参考 提案番号4161015 )における座標の演算方法に関して
新規演算方法を提案するものである。
【0013】
また、本発明の演算方法によって先発明(1)とは異なる構成が可能となるので該構成についても提案する。
【0014】
本発明の関連発明として同一発明者の先発明(2)もある。
【0015】
以下、本発明が前記同一発明者の先行発明(1)(2)と異なる点を説明するまず(1)と異なる点は以下の点である。
【0016】
前記先行発明(1)においては、第1の受光手段は入射する光の方向を検知する際に、撮像面上に光源の像に相当するスポットを結像させ、そのピーク乃至重心位置によってスポットの結像位置を検出している。
【0017】
これに対し、本発明では、スポットを形成することは必要でなく、撮像面には任意の像を結像させ、その像の移動量すなわち動きを検出するようにしている。
【0018】
従って、先発明(1)では、スポットを結像させるために所定の点光源を必ず必要としたのに対し本発明では、所定の点光源の無い構成を実現することが可能であり、本発明では4種類の構成について提案している。
【0019】
また、本発明が先行発明(2)と異なる点は以下のものである
先行発明(2)では第1の受光素子に相当するものとして、エリアセンサーを想定している。
【0020】
本発明では、センサーより取り込むデータ量の巨大化、演算量の巨大化をふせぐためにX方向Y方向のラインセンサーを用いている、さらに、本発明では該ラインセンサーとして比較的画素数の少ないものを想定し、該画素数の少ないラインセンサーを使っても精度の高い動き検知を行うことができるというのが本発明の特徴の一つである。
【0021】
本発明では、任意の像に対し、結像位置の動き、すなわち任意の像による波形の動きを求める。すなわち、順次取り込まれる波形データを、一順番前の波形データと比較参照して、波形の移動量を逐次求めている。
【0022】
本発明では、比較的画素数の少ないラインセンサーで、前記波形の動き検出を十分な精度で行っている。
【0023】
本発明では、順次取り込まれる波形データに対し所定の仮の移動量を代入値として代入しつつ、一順番前の波形データとのあいだで最も相関性のある前記代入値を選択することにより、前記、移動量を逐次求めている。
【0024】
さらに前記、最も相関性のある前記代入値を選択する工程において波形を構成するデータ列の間を補完して比較参照することにより、本来の画素ピッチより細かい分解能で、最も相関性のある前記代入値を選択、すなわち移動量の算出を実現している。
【0025】
このように、本発明においては、データ量を小さくするために画素数の少ないラインセンサーを用い、かつ、前記手段のようなマッチングを行うことにより、少ない画素数においても十分な分解能で移動量を検出している。
【0026】
(四種類の形態)
本発明は移動量演算のアルゴリズム乃至、相対座標演算のアルゴリズムの提案と同時に次の4種類の構成を提案するものである第1の構成においては指示具は主として前記XY方向のラインセンサーからなる第一の受光手段と前記第1の受光手段で検出した指示具の動きを固定部に送信するための第1の送信手段からなる、第1の構成においては固定部は主として指示具からの第1の信号を受信する第一の受信手段からなる、第1の構成においては、固定側は特に投光手段をもたず、指示具上の第1の受光手段は、任意の可視光乃至赤外光を受光することにより指示具の相対的な動きを検出する。
【0027】
第二の構成においては指示具は主として前記XY方向のラインセンサーであるところの第1の受光手段と入射光の時系列情報を検知する第二の受光手段と前記第1の受光手段で検出した指示具の動きを固定部に送信するための第1の送信手段からなる、第二の構成においては固定部は主として指示具からの第1の信号を受信する第一の受信手段と固定部の存在方向を指示具に知らしめるための第1の赤外光を、発光するための第1の発光手段とからなる。
【0028】
第二の構成においては、指示具上の第一の受光手段と第二の受光手段が、固定側から発光された第1の赤外光を受光することにより指示具の相対的な動きを検出する。
【0029】
第三の構成においては指示具は主として、第二の発光手段と、前記XY方向のラインセンサーであるところの第1の受光手段と前記第1の受光手段で検出した指示具の動きを固定部に送信するための第1の送信手段からなる、第三の構成においては固定部は主として指示具からの第1の信号を受信する受信手段からなる、第三の構成においては、固定側は特に投光手段をもたず、指示具上の第1の受光手段は、指示具上の第二の発光手段が投光した光の反射光を受光することにより指示具の相対的動きを検出する。
【0030】
第四の構成においては指示具は主として、第二の発光手段と、前記X方向Y方向のラインセンサーであるところの第1の受光手段とで構成され、第四の構成においては固定部は主として指示具からの第1の信号を受信する受信手段からなる、第四の構成においては、固定側は特に投光手段をもたず、指示具上の第1の受光手段は、指示具上の第二の発光手段が投光した光の反射光を受光することにより指示具の相対的な動きを検出する、さらに第二の発光手段によって投光される光を送信手段として兼用し、前記第1の受光手段で検出した指示具の相対的な動きの結果を固定部に送信する。
【0031】
以上、第一から第四の構成の全てにおいてエリアセンサーによる撮像結果から前記ラインセンサーと同等の波形を得て同等の取扱をすることも可能である。
【0032】
(操作、座標系、座標のもとめ方)
本発明は本体部より所定の距離離れた場所において、使用者が指示具を適宜動かすことにより、座標の変化分を入力し、この値を所定の基準設定位置を基準として積分することにより座標を乃至座標の変化分を制御対象とするシステムに(コンピュータ、会議システム、映像表示装置、ゲーム機等)に入力するものである。
【0033】
また、前記所定の基準設定とは、使用者が指示具を所定の空間的位置、所定の方向に向けた状態においてスイッチを押す等意思表示することにより、この状態において前記制御対象とするシステムに送る座標値を所定の値にリセットすることである。
【0034】
それ以後、前記指示具を使用者が適宜動かす事により該動きに伴い、累積積分された座標値、乃至、累積積分する前の座標変化分が制御対象とするシステムにおくられる。
【0035】
ここで前記、所定の基準設定として最も自然な例としては、指示具を前記対象とするシステムの表示装置の正面の位置としかつ該表示装置の方向に指示具を向けた状態で基準設定を行い、また前記基準座標値としてゼロを設定することである。
【0036】
(座標系の定義)
ここで説明のために、指示具の動きに関する座標系の定義を行う。
【0037】
図4に示すように、基準設定したときの正面の方向(指示具前方の方向)をZ、上下方向をY、左右方向をXとする。
【0038】
この座標系は再度基準設定するまで、空間に固定される。
【0039】
次に図5に示すように指示具上に固定された座標系a、b、cを定義する。これにより指示具の軸回転される。
【0040】
図3にラインセンサー上の結像位置、円筒型レンズ、発光源、の位置関係を示す。
【0041】
(並進運動と回転運動の合成)
本発明においては、使用者は本体側乃至撮像対象からZの距離はなれた位置において指示具をおよそ2次元的に動かす事を想定している。
【0042】
また、この際、実際にはXY方向の並進運動と、(θa、θb)で表わされる回転運動を合成したような操作をすることを想定している。
【0043】
図6をもとに、Y方向を例に、説明する、一般に多い例として、例えば図6中Aの状態で基準設定した後、AからBのように操作してポインティングなどの操作をすることが考えられる。
【0044】
このときA→BはA→C1とA→C2との合成であると考えることができるすなわち、図6において指示具側からΘyを求めることができればθa+θyを求めることになりすなわち、A→C1、A→C2の動きの和を求めたことになる。
【0045】
また、それぞれの時間変化量についても(1サンプルあたりの変化量についても)同じ関係があるといえる。
【0046】
以下実際に式変形しみると(図3、図6を参照)
Ay=d×tan(Θy)=d×tan(θa+θy) ………式1
変化量においても同じ関係があるといえるので
ΔAy=d×Δtan(θa+θy)≒d×{Δtan(θa)+(ΔY)/Z}
(Δは1サンプルあたりの変化量を意味する。) ………式2
ここでy方向の動き量を move_y(単位は画素) で表現すると
move_y=ΔAy/pitch=(d/pitch)×{Δtan(θa)+(ΔY)/Z} ………式3
すなわち、このmove_y前記パターンマッチングにて求めることが使用者の操作、すなわち
Δtan(θa)+(ΔY)/Z ………式4
を求めることになるということである。
【0047】
同様に X方向においては下式の様に表現される
move_x=ΔAx/pitch=(d/pitch)×{Δtan(θa)+(ΔZ)/Z} ………式5
ここで、式の内容より明らかなように距離Zに伴って並進運動による要因は相対的に小さくなる、すなわち、本発明の方式では、本体部ないし撮像対象からはなれるに伴い並進運動による寄与分が小さくなる。
【0048】
一方、本発明において前記制御対象システムに送る座標値をX_send、Y_sendとした場合、X_send、Y_sendは下記の式に従って作成される。
【0049】
X_send=X_send_0 + K1×Σ(move_x [j])………式7_1
Y_send=Y_send_0 + K2×Σ(move_y [j])………式7_2
ここでX_send_0、Y_send_0は基準設定のとき設定される座標値jはサンプルの順番をあらわす。
【0050】
K1、K2は累積積分して座標を求めるときの倍率でありアプリケーションによってさまざまな値に設定される。
【0051】
例えば図6Aの位置で本発明においては、前記基準点設定によって前記所定の基準設定とは、使用者が指示具を所定の空間的位置、所定の方向に向けた状態においてスイッチを押す等の意思表示することにより、この状態において前記制御対象とするシステムに送る座標値を所定の値にセットすることである。
【0052】
ここで、スイッチと基準設定、乃至積分の関連に関して説明する。
【0053】
本発明に置いては、指示具上にスイッチ群を備えている、該スイッチ群においては前記リセットを指し示すリセットスイッチ、ペンアクティブを指し示すペンアクティブスイッチ、ペンダウンを示すペンダウンスイッチの3者は最低限定義される。
【0054】
また、その他必要に応じてモード指示用スイッチなども付加される。
【0055】
リセットスイッチは前記、指示具が意図する基準位置を指し示している場合にその事をタイミングとして使用者が意思表示するスイッチであり、これが切り替わった瞬間に下式に示すように式7)_1、2で定義される累積積分のリセット、すなわち基準設定が成される
X_send=X_send_0 ………式7_3
Y_send=Y_send_0 ………式7_4
ペンアクティブスイッチは、移動量計算の結果を有効とするか否かを表す論理信号である、該論理信号を「有効」とするとき、式7)_1、式7)_2の累積加算は実行され「無効」とするとき、同累積加算は実行されない。
【0056】
すなわちペンアクティブスイッチを例えば押しつつ指示具を動かした場合、この操作を有効とし押すこと成しに指示具を動かした場合、この操作を無効とする、というような使い方が成される。
【0057】
ペンダウンスイッチは、相対座標を演算した後、その位置に軌跡を描画を行うか否かを意思表示するスイッチである、従って、相対座標値を計算する上では直接的には関連しない。
【0058】
多くの場合において、ペンアクテゥブスイッチとペンダウンスイッチは二段回スイッチで構成される。
【0059】
(移動量の求め方)
次に、本発明における移動量の求め方を説明する。
【0060】
先願発明(1)等においては、XYラインセンサーで所定の光源からの像をとりこみ、撮像面上にスポットとして結像させ、その結像位置をすなわち図3のような光学系をXY方向におき、図9のような波形を取得しそこから結像位置Ax、Ayを求めると言うことを行っていた。
【0061】
詳しくは、ピーク波形の最大値、乃至重心位置を計算することによりAx、Ayを求めていた。
【0062】
一方、本発明は、このピーク波形により結像位置を求めるという手法ではなく結像位置の相対的な動きをもとめ、これを積分することにより座標を計算すると言う手法である。
【0063】
すなわち図10に示すように、1サンプルごとの波形の動き、移動量move_xを次々と求め、これを積分することにより座標を求めるという方式である。(以下、move_x[j]、move_y[j]という表現はmove_x、move_yであって時系列的にj番目のものを意味する)
また、本方式においては波形の特定の位置(例えばピーク部分)の動きを検知するのではなく、波形全体を1順番前のそれと比較して、波形全体の動きを算出するようにしている。
【0064】
本発明ではこのような方式であるので、必ずしもピークの存在する波形を必要とはせず図11に示すように、任意の形をした波形を用いて移動量の計算をすることができる。
【0065】
従って、本発明においては点光源などの所定の光源を必要とはせず、一般的な可視光、すなわち指示具周辺の対象物の像による波形、ないし、指示具から赤外線を照射し、これが指示具周辺の対象物で反射するときの像による波形などを用いて、上記移動量の計算をすることができる。
【0066】
本発明では、当該データ列を所定の画素単位ずつずらしてして、一順番前のデータ列と比較し、最も相関誤差の少ない場合のときのずらし量を、移動量として採用するというアルゴリズムを用いている。
【0067】
さらに本発明では、上記のアルゴリズムを二段階行うようにしている、第一段階は粗計算、第二段階は精密計算である。
【0068】
前記第一段階においては、データ列を1画素単位乃至、整数画素単位でずらしながら相関誤差を計算してゆき、もっとも相関誤差の小さいポイントを求めるこれにより、1画素単位の精度、乃至整数画素単位の精度の動き量検知を行う、第二段階においては、データ列を例えば画素の整数分の1の単位でずらしながら計算してゆきもっとも相関誤差の小さいポイントを求める
これにより1画素の整数分の1の精度で動き検知を行う。
【0069】
ここで当該順番のデータ列ないし一順番前のデータ列はいずれも、要素番号が画素番号であり、かつピッチが1のデータ列である。
【0070】
このため第二段階のように一画素の整数分の1の単位でずらしつつ相関比較するには、データ点列の間の部分のデータが不足である。
【0071】
本発明では、前記点列の間のデータを直線近似ないしスプライン曲線近似によって、両側のデータないし、さらに隣のデータから推定して求めている。
【0072】
このように当該データ列を例えば画素の整数分の1の単位でずらしつつ前記一順番前のデータ列と比較し、これらデータ列の相関が最も高い(最も誤差の少ない)場合のずらし量を、移動量と定義することにより、前記、画素の整数分の1の単位の精度での移動量をもとめることができる。
【0073】
また、第二段階における、移動量の代入参照範囲は、第一段階ですでに判明している移動量の粗計算結果をもとに、前記結果に対しその前後数画素の範囲となる。
【0074】
以上述べたように、本発明では、演算負荷を抑えるために、比較的画素数の少ないラインセンサーを採用し、この少ない画素数のデータ列に対して、画素単位で移動量計算するのでは、精度的に十分ではなく、このような理由で上記の、整数分の1の精度で移動量を求めるアルゴリズムが必要となるのである。
【0075】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した好適な諸実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0076】
(実施例1)
図1は実施形態1の座標入力システムの外観を示す図である。また、図6は実施形態1の座標入力システムの基本構成を表す図であり、図10はブロック図である。
【0077】
第1の実施例は本発明で提案する4種類の発明形態の内の第1の発明形態である。
【0078】
本実施例においては指示具は主として前記XY方向のラインセンサーであるところの第1の受光手段と前記第1の受光手段で検出した指示具の動きを固定部に送信するための第1の送信手段からなる、固定部は主として指示具からの第1の信号を受信する受信手段からなる。
【0079】
本実施例においては、指示具上の第1の受光手段は、任意の外光(可視光乃至赤外光)を受光することにより指示具の動きを検出する、したがって固定側は特に投光手段は持たない。
【0080】
以下、図10をもとに,本実施例の説明を行う。
【0081】
本実施例は指示具101と固定部102からなる、指示具101は主としてX方向Y方向のラインセンサーからなる第一の受光手段と全体を制御するCPU(106_1)と制御とデータのバス(106_2)と該受光手段を制御する制御信号作成部(107)該受光素子からの信号をAD変換し信号処理部(108)、メモリー(106_3)CPUの制御にコマンドを与えるスイッチ(105)信号処理の結果を固定部に送信するための信号を作成する送信信号作成回路(109)該信号を固定部に送信する第一の送信手段(110)からなる。
【0082】
固定部(102)は主として第一の受信手段(111)と信号処理部(112)と固定部を制御するCPU(113)、メモリー(114)からなる。
【0083】
本実施例においては、XラインセンサーYラインセンサーは外光を受光する、すなわち周辺に存在する対象物をX成分Y成分に分けて撮像する。その結果前記ラインセンサーでえられる波形はたとえば図11に示すようなx[i]ないしy[i]でしめされる。
【0084】
信号処理部(108)は前記第一の受光素子からx[i]、y[i]を取り込みつつ、メモリー(106_3)に毎回新規保存する。信号処理部(108)は1サンプルごとにx[i]、y[i] を取り込みかつ一順番前に前記メモリーに保存したx[i]、y[i]をpre_x[i]、pre_y[i]として読み出す。
【0085】
信号処理部(108)は図11に示すように、前記x[i]、y[i] と前記pre_x[i]、pre_y[i]を比較することにより、図11に示すmove_xないしmove_yで示される移動量データを求める。これについては後に詳細に述べる。
【0086】
指示具(101)においては前記移動量データとスイッチ105のデータを合成し所定の変調を加える事により固定部に送信する、前記移動量データとスイッチ105のデータの合成乃至変調は送信信号作成回路(109)で行われる、また実際の送信は、電磁波を用いて行われ、第一の送信手段(110)から送信信号(130)として固定部に送られる。
【0087】
固定部においては、前記送信信号(130)を受信アンテナである第一の受信手段(111)によって受信しこれを信号処理部(112)におくる、信号処理部(112)においては、前記受信信号を復調し、かつ移動量データとスイッチデータとに分解する。
【0088】
CPU(113)は前記移動量データを積分することにより相対座標の計算を行う、また前記スイッチ信号をもとにその座標データの属性をもとめこれにより適切な座標値をもとめ付帯データをつけ、コンピュータ乃至画像機器ないしゲーム機(501)に送信する。
【0089】
ここで付帯データとは、ペンダウンデータ、ペンアクティブデータ、座標値リセットデータ、座標値倍率の係数データ、ペンのモード情報などである。
【0090】
<移動量の求め方>
指示上の信号処理部(108)においては、前記x[i]、y[i]とpre_x[i]、pre_y[i]を比較する事により前記move_xないしmove_yを求めている、以下、その手法について述べる。
【0091】
まず、パラメータの定義を行う本実施例で用いるラインセンサーの有効画素数は64である、従ってXラインセンサーから出力されるデータ列は図11に示すように
【外1】
【0092】
であらわされ、同様にYラインセンサーも
【外2】
【0093】
であらわされる。
【0094】
以下、表現を簡単にするために、これをx[i= 0 → 63 ]……式1−2−1、y[i= 0 → 63 ]……式1−2−2と表現する。
【0095】
また、一順番前のデータを同様にpre_x[i= 0 → 63 ]ないしpre_y[i= 0 → 63 ]と表現する。
【0096】
また、前記pre_x[i=0→63]の波形に対するx[i=0→63]の波形の移動量をmove_xと表現する。
【0097】
Y方向に関しても同様にmove_yと表現する。
【0098】
本実施例における計算上のパラメータの一覧を図20に示す。
移動量の計算手順を図14に示す。
【0099】
図14、前半は粗計算、図14後半は精密計算であり、破線枠内の斜め字部分は配列の要素番号を代入する範囲、順番、ステップを示している。
【0100】
本計算手法においては、まず、移動量の粗計算を行う。次に、粗計算の結果をもとに精密計算を行う。
【0101】
いずれの計算もまず、所定のずらし量mを設定し、該ずらし量に対してx[i−m]とpre_x[i]の参照領域における誤差の二乗総和が最小になるようなmを求めるというものである。
【0102】
ここで、参照領域について説明する
参照領域はpre_x[i]のデータ存在領域0≦i<64…式2−1の部分領域として
area_start≦i<area_end……式2−2
(ただし0≦area_start<area_end<64、area_start、area_endは整数)
と定義され、この参照領域において
x[i−m]とpre_x[i]の誤差の二乗総和が計算される。
【0103】
ここで、
前記参照領域がarea_start≦i<area_end…式2−3のとき
x側の対応参照領域はarea_start−m ≦ i−m < area_end−m……式2−4
となる、
また、x[n]のデータ存在領域はpre_xと同様に0≦n<64(nは整数)…….式2−5
であるから、area_start、area_endは式2−4、2−5より
0≦area_start−m ≦ i−m < area_end−m<64 ……式2−6
を常に満足しなければならない。
【0104】
実際にmはm_minからm_maxまでの範囲の値が代入されるので代入されるすべてのmに対し式2−6が満足されるためには
m_max ≦ area_start < area_end < 64+m_min 式2−7
を満足しなければならない。
【0105】
以上、具体的に本実施例においてはm_max=+16、m_min=−16としている。これを式2−6に代入すると
area_start、area_endの制限範囲として
+16 ≦ area_start < area_end < 48
が得られ、これが参照領域の制限範囲となる。
【0106】
参照領域を制限範囲内で広く取ると精度、信頼度は向上するが計算時間が増大する参照領域を狭くとると、精度、信頼度は低下するが計算時間が小さくなる。
【0107】
以上、参照領域の説明である。
【0108】
粗計算においてはmをmove_minからmove_maxまでの範囲でステップはcoarse_stepで代入して行くことにより前記、誤差の二乗総和を計算する、(実際に16から+16までステップ1で代入して行く)またこのとき該、誤差の二乗総和を計算する範囲(すなわち波形参照範囲)はarea_startからarea_endの範囲である(実際に本実施例では16画素目から48画素目の範囲である)このようにして求めた中で、誤差の二乗総和が最小になるmの値を粗計算移動量(move_coarseと称す)として求める。
【0109】
精密計算においてはmの代入ステップを前記粗計算より細かくする。実際には粗計算のn倍の分解能を求める。またこれを表すパラメータとしてn倍分解能パラメータhd_nを定義する。
(本実施例ではhd_n=4を設定している、これはすなわち粗計算の4倍の分解能で移動量の代入計算を行うということである。)
精密計算においてはmをmove_coarse−width_fineからmove_coarse+width_fineの範囲でステップはfine_step=1/hd_nで代入する(実際に本実施例ではmを粗計算の結果であるmove_coarseの±2の範囲で、かつステップは0.25で代入する)
このようにしてx[i+m]と pre_x[i]の参照領域における誤差の二乗総和が最小になるようなmを求める。
【0110】
ここで問題になるのは、x[i+m]、pre_x[i]とも整数1をピッチとした離散的なデータ列であり、該データ列の点列間にはデータは存在しない、このため本発明においては、図14の式14_2のようにずらし量mステップ数kに応じて直線補間でもとめたx[i]の点列間推定値expect[m][k]を定義する精密計算においては式14_3で表す誤差の二乗総和が最小になるようなm,kの組み合わせを求め、該組み合わせに対し式14_4で示すmove_fineを求める。
【0111】
本実施例においては、式14_2に示すようにexpect[m][k]を求める手段として隣接二点間の直線補間を用いたが、さらに分解能を得るためには、スプライン曲線を使って二点間の点列間推定値を求めるの手段が有る。
【0112】
図12にスプライン曲線によってexpect[m][k]を求めた場合の波形と移動量を示す。図12の場合粗計算ではmove_coarese=1、精密計算ではmove_fine=1.25となる。
【0113】
以上のようにX軸方向、Y軸方向においてmove_fineを求めたものがそれぞれmove_x、move_yである。
【0114】
move_x、move_yは単位は[画素]であるが、数値は整数ではなく、有理数である。
【0115】
<入力波形x[i]、y[i]の帯域制限>
ところで、本発明においては入力波形x[i]、y[i]の帯域制限を行うとさらに良い、本発明において帯域制限を行わない場合のx[i]波形が図16帯域制限(ローパス特性)を行う場合のx[i]波形が図17である。
【0116】
本発明のような、波形全体の移動量を求める場合には、サンプリング空間周波数近傍の成分はあまり重要ではなく、むしろノイズに弱くなる、誤った答えに収束してしまう等の不安定要因が増すことになる、また点列間の推定を行う場合にもサンプリング空間周波数近傍の成分は弊害になる。
【0117】
このような事情を鑑み、本実施例では図3に示すように円筒型レンズの前に拡散板を置く、ないし図18に示すようなFIRローパスフィルターを指示具側信号処理部の前段に置くことにより図17にような滑らかな波形を求め、これをもとに前述の移動量計算を行っている。
【0118】
具体的に、本実施例では前記、拡散板乃至FIRフィルターによりx[i]、y[i]のサンプリング空間周波数の1/4の信号成分において、対通過帯域比20%のローパス特性を持たせている。
【0119】
本発明においては前記サンプリング空間周波数の1/4の信号成分において対通過帯域比50%以下のローパス特性を提案している。
【0120】
(実施形態2)
図7は実施形態2の座標入力システムで使用する指示具と本体ユニットの構成を表す図であり、図11はブロック図である。
【0121】
第2の実施例は本発明で提案する4種類の発明形態の内の第2の発明形態である本実施例においては指示具は、主として第1の受光手段(203、204)と第二の受光手段(220)、第1の送信手段(210)、からなる。
【0122】
固定部は主として、第一の受信手段と、単数乃至複数の第一の発光手段からなる。
【0123】
指示具において、第一の受光手段は、X方向、Y方向のラインセンサーからなり固定部側から照射される赤外光の像をX成分Y成分ごとに撮像することにより前記、固定部側の存在方向の変化を検知するというものである。
【0124】
指示具側第二の受光手段は、単一画素の受光素子で、固定部側から照射される赤外線の時系列情報を取得するものである。指示具側、第一の送信手段は、指示具上で計算された移動量のデータとスイッチデータを固定部側に送信するものである。
【0125】
固定部において、第一の受信手段は、指示具側から送信される信号を受信するためのものであり、第一の発光手段群は、単数乃至複数であり固定部側の存在位置の変化を指示具に知らしめるため、ないしタイミング情報を指示具に送るための赤外線発光素子である。
【0126】
以下、図11をもとに,本実施例の説明を行う。
【0127】
本実施例は指示具201と固定部202からなる。
【0128】
指示具201は主としてX方向Y方向のラインセンサーからなる第一の受光手段(203、204)と時系列情報を取り込む第二の受光手段(220)全体を制御するCPU(206_1)と制御とデータのバス(206_2)と該受光手段を制御する制御信号作成部(207)該受光素子からの信号をAD変換し信号処理部(208)、メモリー(206_3)CPUの制御にコマンドを与えるスイッチ(205)信号処理の結果を固定部に送信するための信号を作成する送信信号作成回路(209)該信号を固定部に送信する第一の送信手段(210)からなる。
【0129】
固定部(202)は主として第一の受信手段(211)と信号処理部(212)と点滅光を指示具に向けて発光する単数乃至複数の発光素子からなる第一の発光手段群(216)と該、点滅信号を作成する点滅信号作成回路(215)、固定部全体を制御するCPU(213)、メモリー(214)からなる。
【0130】
本実施例においては、XラインセンサーYラインセンサーからなる第一の受光手段は固定側の第一の発光手段群から照射される赤外光1(240)をX成分Y成分の像に分けて撮像する。その結果前記ラインセンサーでえられる波形は、固定側第一の発光手段群が単数の発光素子からなる場合は図14に示すような波形であり、複数の発光素子からなる場合は図11に示すような波形となる。(本発明においては、図14のようなピーク型の波形を必要としているわけではなので、指示具側発光素子が単数か複数かは、必要な光強度によって決まる、以後、図11のような波形を得られるものとして説明を行う。)
第二の受光手段(202)は前記赤外光1(240)を受光し、時系列情報を抽出する、信号処理部(208)は前記第一の受光素子からx[i]、y[i]を取り込みつつ、メモリー(206_3)に毎回新規保存する。信号処理部(208)は1サンプルごとにx[i]、y[i]を取り込みかつ一順番前に前記メモリーに保存したx[i]、y[i]をpre_x[i]、pre_y[i]として読み出す。
【0131】
信号処理部(208)は図11に示すように、前記x[i]、y[i]と前記pre_x[i]、pre_y[i]を比較することにより、図11に示すmove_xないしmove_yで示される移動量データを求める。移動量の計算のしかたは第一の実施例と同様である。
【0132】
また、信号処理部(208)は第二の受光手段(220)で得られた時系列情報をもとに前記第一の受光手段を制御するタイミング信号、全体のモード情報などを抽出する。
【0133】
指示具(201)においては前記移動量データとスイッチ205のデータを合成し所定の変調を加える事により固定部に送信する、前記移動量データとスイッチ205のデータの合成乃至変調は送信信号作成回路(209)で行われる、また実際の送信は、電磁波を用いて行われ、第一の送信手段(210)から送信信号(230)として固定部に送られる。
【0134】
固定部においては前記第一の発光手段群(216)によって指示具に固定部との相対位置を知らしめ、かつ時系列情報を送信することにより、前記指示具上のすべての動作を促すとともに、その結果として指示具から送信された電磁波の信号(230)を受信アンテナである第一の受信手段(211)によって受信しこれを信号処理部(212)におくる、信号処理部(212)においては、前記受信信号を復調し、かつ移動量データとスイッチデータとに分解する。
【0135】
CPU(213)は前記移動量データを積分することにより相対座標の計算を行う、また前記スイッチ信号をもとにその座標データの属性をもとめこれにより適切な座標値をもとめ付帯データをつけ、コンピュータ乃至画像機器ないしゲーム機(501)に送信する。
【0136】
ここで付帯データとは、ペンダウンデータ、ペンアクティブデータ、座標値リセットデータ、座標値倍率の係数データ、ペンのモード情報などである。
【0137】
(実施形態3)
図8は実施形態3の座標入力システムで使用する指示具と本体ユニットの構成を表す図であり、図12はブロック図である。
【0138】
第3の実施例は本発明で提案する4種類の発明形態の内の第3の発明形態である。本実施例においては図8に示すように指示具は、主として第1の受光手段と第二の発光手段、第1の送信手段、からなる。
【0139】
固定部は主として、第一の受信手段からなる。
【0140】
指示具において、第二の発光手段は所定の範囲に赤外光を照射するための赤外線発光素子である。第一の受光手段はX方向Y方向のラインセンサーで、前記第二の発光手段から照射された赤外光の反射像をX成分Y成分ごとに撮像することにより前記、周辺物体の存在方向の変化を検知するというものである。
【0141】
指示具側、第一の送信手段は、指示具上で計算された移動量のデータとスイッチデータを固定部側に送信するものである、固定部において、第一の受信手段は、指示具側から送信される信号を受信するためのものである。
【0142】
以下、図12をもとに,本実施例の説明を行う。
【0143】
本実施例は指示具301と固定部302からなる、指示具301は主として赤外光1(350)を照射する第二の赤外線発光手段(320)とX方向Y方向のラインセンサーからなる第一の受光手段(303、304)と指示具全体を制御するCPU(306_1)と制御とデータのバス(306_2)と該受光手段を制御する制御信号作成部(307)該第一の受光手段からの信号をAD変換し演算する信号処理部(308)、メモリー(306_3)CPUの制御にコマンドを与えるスイッチ(305)信号処理の結果を固定部に送信するための信号を作成する送信信号作成回路(309)該信号を固定部に送信する第一の送信手段(310)からなる。
【0144】
固定部(302)は主として第一の受信手段(311)と信号処理部(312)と固定部全体を制御するCPU(313)、メモリー(314)からなる。
【0145】
本実施例においては、該赤外光1(350)を周辺の物体に照射しその反射光であるところの赤外光2(340)を、第一の受光手段で受光する。
【0146】
すなわち、例えば図1に示すような周辺物体(503)によって反射した赤外光2(340)の像を第一の受光手段であるX方向Y方向のラインセンサーで、X成分Y成分の像に分けて撮像することにより前記、周辺物体の相対的存在方向の変化を検知するというものである。
【0147】
信号処理部(308)は前記第一の受光素子からx[i]、y[i]を取り込みつつ、メモリー(306_3)に毎回新規保存する。
【0148】
信号処理部(308)は1サンプルごとにx[i]、y[i]を取り込みかつ一順番前に前記メモリに保存したx[i]、y[i]をpre_x[i]、pre_y[i]として読み出す。
【0149】
信号処理部(308)は図11に示すように、前記x[i]、y[i] と前記pre_x[i]、pre_y[i]を比較することにより、図11に示すmove_xないしmove_yで示される移動量データを求める。移動量の計算の仕方は第一の実施例と同様である。
【0150】
指示具(301)においては前記移動量データとスイッチ305のデータを合成し所定の変調を加える事により固定部に送信する、前記移動量データとスイッチ305のデータの合成乃至変調は送信信号作成回路(309)で行われる。
【0151】
また実際の送信は、電磁波を用いて行われ、第一の送信手段(310)から送信信号(330)として固定部に送られる。
【0152】
固定部においては指示具から送信された電磁波の信号(330)を受信アンテナである第一の受信手段(311)によって受信しこれを信号処理部(312)におくる、信号処理部(312)においては、前記受信信号を復調し、かつ移動量データとスイッチデータとに分解する。
【0153】
CPU(313)は前記移動量データを積分することにより相対座標の計算を行う、また前記スイッチ信号をもとにその座標データの属性をもとめこれにより適切な座標値をもとめ付帯データをつけ、コンピュータ乃至画像機器ないしゲーム機(501)に送信する。
【0154】
ここで付帯データとは、ペンダウンデータ、ペンアクティブデータ、座標値リセットデータ、座標値倍率の係数データ、ペンのモード情報などである。
【0155】
(実施形態4)
図9は実施形態4の座標入力システムで使用する指示具と本体ユニットの構成を表す図であり、図13はブロック図である。
【0156】
第4の実施例は本発明で提案する4種類の発明形態の内の第4の発明形態である。本実施例においては図9に示すように指示具は、主として第1の受光手段と第二の発光手段からなる。
【0157】
固定部は主として、第三の受信手段からなる。
【0158】
指示具において、第二の発光手段は所定の範囲に赤外光を照射するための赤外線発光素子である。第一の受光手段はX方向Y方向のラインセンサーで、前記第二の発光手段から照射された赤外光の反射像をX成分Y成分ごとに撮像することにより前記、周辺物体の存在方向の変化を検知するというものである。
【0159】
加えて、第二の発光手段は固定部への送信の役割も兼ねる、該第二の発光手段は該照射赤外光に対し、所定の変調を加える事により、該照射光に、移動量のデータとスイッチデータを重畳する。
【0160】
固定部において、第一の受信手段は、指示具側から送信される信号を受信するためのものである、すなわち、前記第二の発光手段による照射赤外光を捕らえることにより前記信号を受信することができる。
【0161】
以下、図13をもとに,本実施例の説明を行う。
【0162】
本実施例は指示具401と固定部402からなる、指示具401は主として赤外光1(450)を照射する第二の赤外線発光手段(420)とX方向Y方向のラインセンサーからなる第一の受光手段(403、404)と指示具全体を制御するCPU(406_1)と制御とデータのバス(406_2)と前記受光手段を制御する制御信号作成部(407)前記第一の受光手段からの信号をAD変換し演算する信号処理部(408)、メモリー(406_3)CPUの制御にコマンドを与えるスイッチ(405)、前記第二の発光素子から照射する赤外光に変調を加えデータを重畳する投光信号変調回路(409)からなる。
【0163】
固定部(402)は主として第3の受信手段(411)と信号処理部(412)と固定部全体を制御するCPU(413)、メモリー(414)からなる。
【0164】
本実施例においては、該 赤外光1(450)を周辺の物体に照射しその反射光であるところの赤外光2(540)を、第一の受光手段で受光する。
【0165】
すなわち、例えば図1に示すような周辺物体(503)によって反射した赤外光2(540)の像を第一の受光手段であるX方向Y方向のラインセンサーで、X成分Y成分の像に分けて撮像することにより前記、周辺物体の相対的存在方向の変化を検知するというものである。
【0166】
信号処理部(408)は前記第一の受光素子からx[i]、y[i]を取り込みつつ、メモリー(406_3)に毎回新規保存する。
【0167】
信号処理部(408)は1サンプルごとにx[i]、y[i]を取り込みかつ一順番前に前記メモリーに保存したx[i]、y[i]をpre_x[i]、pre_y[i]として読み出す。
【0168】
信号処理部(408)は図11に示すように、前記x[i]、y[i]と前記pre_x[i]、pre_y[i]を比較することにより、図11に示すmove_xないしmove_yで示される移動量データを求める。移動量の計算の仕方は第一の実施例と同様である。
【0169】
本実施例では、前記第二の発光素子によって照射される赤外光を撮像のための照明のみでなく送信手段としても用いる、すなわち投光信号変調回路(409)によって照射赤外光に所定の変調を施す事により、前記移動量データ乃至スイッチ(405)のデータを重畳させ固定部が受け取ることにより、該移動量データ乃至スイッチ(405)のデータの送信が成り立つ。
【0170】
固定部においては指示具から照射された前記席外光1(450)の一部を第三の受信手段(411)によって受信しこれを信号処理部(412)におくる、前記第三の受信手段は、赤外線を受光する受光素子である信号処理部(412)においては、前記受信信号を復調し、かつ移動量データとスイッチデータとに分解する。
【0171】
CPU(413)は前記移動量データを積分することにより相対座標の計算を行う、また前記スイッチ信号をもとにその座標データの属性をもとめこれにより適切な座標値をもとめ付帯データをつけ、コンピュータ乃至画像機器ないしゲーム機(501)に送信する。
【0172】
ここで付帯データとは、ペンダウンデータ、ペンアクティブデータ、座標値リセットデータ、座標値倍率の係数データ、ペンのモード情報などである。
【0173】
(実施形態5)
本実施例は第1の受光素子としてエリアセンサーを用いた場合である。
【0174】
本実施例においては、図15に示すようにまず、エリアセンサーにおける各画素で光電変換しこれによって得た電荷を、X方向、Y方向に交互に転送しライン上のセルに電荷として加算してゆくような構造をなしているこのようにして得たライン状の電荷の列は、例えば実施例1〜4におけるX方向ラインセンサー、Y方向ラインサーの出力と同じ意味合いとなり、以後の処理は第1〜4の実施例と同じである。
【0175】
本実施例のように第1の受光素子において、その選択の範囲としてラインセンサーのみでなくエリアセンサーまで広げることにより、より小型、より低コストの、よりバラエティーに富んだ入力装置が構成できる。
【0176】
【発明の効果】
このように、本発明においては、指示具に比較的画素数の少ないラインセンサーをXY方向に用いる。
【0177】
エリアセンサーによる撮像結果から前記ラインセンサーと同等の波形を得ることにより比較的規模の小さい演算で、指示具の操作に伴う動きを検知することができ、かつ、前記、演算においては、一画素の整数分の1の精度で移動量計算を実行しかつこれを固定部に送り、所定の条件で積分することにより、適切な精度の相対座標値を制御対象とする、電子会議システム、画像表示システム、ゲーム機等に向けて十分高速に出力することができる
【図面の簡単な説明】
【図1】第一の実施例外観図
【図2】ラインセンサー、レンズ、発光源の位置関係を表す図
【図3】XYZ方向の定義説明図
【図4】θa,θbの定義説明図
【図5】実施形態1の座標入力システムの基本構成を表す図
【図6】第一の実施例構成図
【図7】第二の実施例構成図
【図8】第三の実施例構成図
【図9】第四の実施例構成図
【図10】第一の実施例ブロック図
【図11】第二の実施例ブロック図
【図12】第三の実施例ブロック図
【図13】第四の実施例ブロック図
【図14】X方向Y方向ラインセンサーの出力波形(ピーク波形の場合)
【図15】エリアセンサーの出力波形と移動量
【図16】ラインセンサーの出力波形と移動量(帯域制限無しの場合)
【図17】ラインセンサーの出力波形と移動量(帯域制限有りの場合)
【図18】FIRローパスフィルター
【図19】ラインセンサーの出力波形と移動量
【図20】移動量計算におけるパラメータ一覧
【図21】移動量計算のフローチャート
【図22】第5の実施例におけるセンサー部の説明
【発明の属する技術分野】
本発明は、指示具を用いて座標入力を行う座標入力装置、座標入力方法及び座標入力指示具に関し、より詳しくは、表示装置のおよそ情報表示画面方向に対して、離れた位置から指示具を操作することにより、二次元位置の移動量を入力し、それをもとに相対座標を求めこれにより、表示装置に接続された端末装置に図形や文字の入力あるいはシステムを制御をするためのコマンドを入力する入力装置を対象とする。
【0002】
【従来の技術】
従来の遠隔型座標入力装置としては、以下に示すようないくつかのものがある。
【0003】
例えば、第1のタイプとしては、指示具側に所定の形態で配置された複数の発光素子を備え、使用者がこの指示具を適宜傾けることにより入力を行うというもので、そのための構成として固定部(据え置き部)側に受光素子を備え、指示具の傾きによって指示具側の複数の発光素子から据え置き側に夫々照射される光の相対強度が変化することを受光素子が検知して、座標ないし座標の変化分を算出するというものがある。
【0004】
また、第2のタイプとして、一般にポインタと称する指示具より表示画面上の意図する位置にレーザー光を照射し、スクリーンの背後あるいは表示画面の表側にあるカメラによってレーザー光の像を検知することによって座標ないし座標の変化分を入力するというものがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、これらのような光を用いた座標入力装置においては、以下のような課題がある。
【0006】
まず、前記第1のタイプのものにおいては、指示具上のみに複数の発光素子を備える場合、光の相対強度を位置情報として用いることから、結果として得られる座標ないし座標の変化分の精度が不足する。
【0007】
また、前記第2のタイプのものについては、レーザー光を用いるために危険性が皆無ではない。あるいは、画像処理を用いるのでコンピュータに対する負担が大きく、それ故に応答速度に問題がある。更には、カメラが必要であること自体も器材が増える等の点で問題である。
【0008】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、比較的簡易且つ取扱上も安全であり、極めて迅速な応答速度で高精度に座標データを得ることを可能とする座標入力装置、座標入力方法、座標入力指示具を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、所定位置に固定配置されてなる固定部と、使用者が扱う指示具とを備え、前記指示具を上下左右に動かす、乃至所定の方向に傾けることにより、座標の変化分を示すデータを入力し、その結果を逐次積分することにより相対座標を求める入力装置であって前記指示具は、該指示具の上下左右の動き、回転の動きを検知するための第1の受光手段と、前記第1の受光手段で検知したデータを、第1の信号として固定部に送信する第1の送信手段を有し前記固定部は前記指示具から送信される信号を受信する第一の受信手段を具える。
【0010】
本発明において、前記指示具上の前記第1の受光手段は、X方向Y方向のラインセンサーの組み合わせであり、X方向のラインセンサーが指示具の左右方向の移動ないし左右方向の回転を検知するものでありY方向のラインセンサーが指示具の上下方向の移動ないし上下方向の回転を検知するものである、また別の方法としてエリアセンサーによる撮像結果から前記ラインセンサーと同等の波形を得て同等の取り扱いを行っても良い。
【0011】
本発明は、これらX方向Y方向のラインセンサーによって得られたデータ列もしくはエリアセンサーによる撮像結果から前記ラインセンサーと同等の波形抽出して得られたデータ列を解析することにより、前記上下方向の並進移動回転運動ないし左右方向の並進移動回転運動を取り込み、これを所定の条件で積分することにより相対座標を計算し、前記相対座標の計算結果ないし前記、並進移動、回転運動のデータをホストコンピュータ、電子会議システム、映像表示システム、ゲーム機などに送信、出力するものである。
【0012】
(先願との差異)
先願発明(1)特願2001−38862未登録( 4161015 合体前提案番号 )、US CFM2216(未登録)
先願発明(2)IPシリアルNO 1645758、1647277
本発明は、同一発明者の先発明(1)、特願2001−38862の第1の形態ないしCFM2216(参考 提案番号4161015 )における座標の演算方法に関して
新規演算方法を提案するものである。
【0013】
また、本発明の演算方法によって先発明(1)とは異なる構成が可能となるので該構成についても提案する。
【0014】
本発明の関連発明として同一発明者の先発明(2)もある。
【0015】
以下、本発明が前記同一発明者の先行発明(1)(2)と異なる点を説明するまず(1)と異なる点は以下の点である。
【0016】
前記先行発明(1)においては、第1の受光手段は入射する光の方向を検知する際に、撮像面上に光源の像に相当するスポットを結像させ、そのピーク乃至重心位置によってスポットの結像位置を検出している。
【0017】
これに対し、本発明では、スポットを形成することは必要でなく、撮像面には任意の像を結像させ、その像の移動量すなわち動きを検出するようにしている。
【0018】
従って、先発明(1)では、スポットを結像させるために所定の点光源を必ず必要としたのに対し本発明では、所定の点光源の無い構成を実現することが可能であり、本発明では4種類の構成について提案している。
【0019】
また、本発明が先行発明(2)と異なる点は以下のものである
先行発明(2)では第1の受光素子に相当するものとして、エリアセンサーを想定している。
【0020】
本発明では、センサーより取り込むデータ量の巨大化、演算量の巨大化をふせぐためにX方向Y方向のラインセンサーを用いている、さらに、本発明では該ラインセンサーとして比較的画素数の少ないものを想定し、該画素数の少ないラインセンサーを使っても精度の高い動き検知を行うことができるというのが本発明の特徴の一つである。
【0021】
本発明では、任意の像に対し、結像位置の動き、すなわち任意の像による波形の動きを求める。すなわち、順次取り込まれる波形データを、一順番前の波形データと比較参照して、波形の移動量を逐次求めている。
【0022】
本発明では、比較的画素数の少ないラインセンサーで、前記波形の動き検出を十分な精度で行っている。
【0023】
本発明では、順次取り込まれる波形データに対し所定の仮の移動量を代入値として代入しつつ、一順番前の波形データとのあいだで最も相関性のある前記代入値を選択することにより、前記、移動量を逐次求めている。
【0024】
さらに前記、最も相関性のある前記代入値を選択する工程において波形を構成するデータ列の間を補完して比較参照することにより、本来の画素ピッチより細かい分解能で、最も相関性のある前記代入値を選択、すなわち移動量の算出を実現している。
【0025】
このように、本発明においては、データ量を小さくするために画素数の少ないラインセンサーを用い、かつ、前記手段のようなマッチングを行うことにより、少ない画素数においても十分な分解能で移動量を検出している。
【0026】
(四種類の形態)
本発明は移動量演算のアルゴリズム乃至、相対座標演算のアルゴリズムの提案と同時に次の4種類の構成を提案するものである第1の構成においては指示具は主として前記XY方向のラインセンサーからなる第一の受光手段と前記第1の受光手段で検出した指示具の動きを固定部に送信するための第1の送信手段からなる、第1の構成においては固定部は主として指示具からの第1の信号を受信する第一の受信手段からなる、第1の構成においては、固定側は特に投光手段をもたず、指示具上の第1の受光手段は、任意の可視光乃至赤外光を受光することにより指示具の相対的な動きを検出する。
【0027】
第二の構成においては指示具は主として前記XY方向のラインセンサーであるところの第1の受光手段と入射光の時系列情報を検知する第二の受光手段と前記第1の受光手段で検出した指示具の動きを固定部に送信するための第1の送信手段からなる、第二の構成においては固定部は主として指示具からの第1の信号を受信する第一の受信手段と固定部の存在方向を指示具に知らしめるための第1の赤外光を、発光するための第1の発光手段とからなる。
【0028】
第二の構成においては、指示具上の第一の受光手段と第二の受光手段が、固定側から発光された第1の赤外光を受光することにより指示具の相対的な動きを検出する。
【0029】
第三の構成においては指示具は主として、第二の発光手段と、前記XY方向のラインセンサーであるところの第1の受光手段と前記第1の受光手段で検出した指示具の動きを固定部に送信するための第1の送信手段からなる、第三の構成においては固定部は主として指示具からの第1の信号を受信する受信手段からなる、第三の構成においては、固定側は特に投光手段をもたず、指示具上の第1の受光手段は、指示具上の第二の発光手段が投光した光の反射光を受光することにより指示具の相対的動きを検出する。
【0030】
第四の構成においては指示具は主として、第二の発光手段と、前記X方向Y方向のラインセンサーであるところの第1の受光手段とで構成され、第四の構成においては固定部は主として指示具からの第1の信号を受信する受信手段からなる、第四の構成においては、固定側は特に投光手段をもたず、指示具上の第1の受光手段は、指示具上の第二の発光手段が投光した光の反射光を受光することにより指示具の相対的な動きを検出する、さらに第二の発光手段によって投光される光を送信手段として兼用し、前記第1の受光手段で検出した指示具の相対的な動きの結果を固定部に送信する。
【0031】
以上、第一から第四の構成の全てにおいてエリアセンサーによる撮像結果から前記ラインセンサーと同等の波形を得て同等の取扱をすることも可能である。
【0032】
(操作、座標系、座標のもとめ方)
本発明は本体部より所定の距離離れた場所において、使用者が指示具を適宜動かすことにより、座標の変化分を入力し、この値を所定の基準設定位置を基準として積分することにより座標を乃至座標の変化分を制御対象とするシステムに(コンピュータ、会議システム、映像表示装置、ゲーム機等)に入力するものである。
【0033】
また、前記所定の基準設定とは、使用者が指示具を所定の空間的位置、所定の方向に向けた状態においてスイッチを押す等意思表示することにより、この状態において前記制御対象とするシステムに送る座標値を所定の値にリセットすることである。
【0034】
それ以後、前記指示具を使用者が適宜動かす事により該動きに伴い、累積積分された座標値、乃至、累積積分する前の座標変化分が制御対象とするシステムにおくられる。
【0035】
ここで前記、所定の基準設定として最も自然な例としては、指示具を前記対象とするシステムの表示装置の正面の位置としかつ該表示装置の方向に指示具を向けた状態で基準設定を行い、また前記基準座標値としてゼロを設定することである。
【0036】
(座標系の定義)
ここで説明のために、指示具の動きに関する座標系の定義を行う。
【0037】
図4に示すように、基準設定したときの正面の方向(指示具前方の方向)をZ、上下方向をY、左右方向をXとする。
【0038】
この座標系は再度基準設定するまで、空間に固定される。
【0039】
次に図5に示すように指示具上に固定された座標系a、b、cを定義する。これにより指示具の軸回転される。
【0040】
図3にラインセンサー上の結像位置、円筒型レンズ、発光源、の位置関係を示す。
【0041】
(並進運動と回転運動の合成)
本発明においては、使用者は本体側乃至撮像対象からZの距離はなれた位置において指示具をおよそ2次元的に動かす事を想定している。
【0042】
また、この際、実際にはXY方向の並進運動と、(θa、θb)で表わされる回転運動を合成したような操作をすることを想定している。
【0043】
図6をもとに、Y方向を例に、説明する、一般に多い例として、例えば図6中Aの状態で基準設定した後、AからBのように操作してポインティングなどの操作をすることが考えられる。
【0044】
このときA→BはA→C1とA→C2との合成であると考えることができるすなわち、図6において指示具側からΘyを求めることができればθa+θyを求めることになりすなわち、A→C1、A→C2の動きの和を求めたことになる。
【0045】
また、それぞれの時間変化量についても(1サンプルあたりの変化量についても)同じ関係があるといえる。
【0046】
以下実際に式変形しみると(図3、図6を参照)
Ay=d×tan(Θy)=d×tan(θa+θy) ………式1
変化量においても同じ関係があるといえるので
ΔAy=d×Δtan(θa+θy)≒d×{Δtan(θa)+(ΔY)/Z}
(Δは1サンプルあたりの変化量を意味する。) ………式2
ここでy方向の動き量を move_y(単位は画素) で表現すると
move_y=ΔAy/pitch=(d/pitch)×{Δtan(θa)+(ΔY)/Z} ………式3
すなわち、このmove_y前記パターンマッチングにて求めることが使用者の操作、すなわち
Δtan(θa)+(ΔY)/Z ………式4
を求めることになるということである。
【0047】
同様に X方向においては下式の様に表現される
move_x=ΔAx/pitch=(d/pitch)×{Δtan(θa)+(ΔZ)/Z} ………式5
ここで、式の内容より明らかなように距離Zに伴って並進運動による要因は相対的に小さくなる、すなわち、本発明の方式では、本体部ないし撮像対象からはなれるに伴い並進運動による寄与分が小さくなる。
【0048】
一方、本発明において前記制御対象システムに送る座標値をX_send、Y_sendとした場合、X_send、Y_sendは下記の式に従って作成される。
【0049】
X_send=X_send_0 + K1×Σ(move_x [j])………式7_1
Y_send=Y_send_0 + K2×Σ(move_y [j])………式7_2
ここでX_send_0、Y_send_0は基準設定のとき設定される座標値jはサンプルの順番をあらわす。
【0050】
K1、K2は累積積分して座標を求めるときの倍率でありアプリケーションによってさまざまな値に設定される。
【0051】
例えば図6Aの位置で本発明においては、前記基準点設定によって前記所定の基準設定とは、使用者が指示具を所定の空間的位置、所定の方向に向けた状態においてスイッチを押す等の意思表示することにより、この状態において前記制御対象とするシステムに送る座標値を所定の値にセットすることである。
【0052】
ここで、スイッチと基準設定、乃至積分の関連に関して説明する。
【0053】
本発明に置いては、指示具上にスイッチ群を備えている、該スイッチ群においては前記リセットを指し示すリセットスイッチ、ペンアクティブを指し示すペンアクティブスイッチ、ペンダウンを示すペンダウンスイッチの3者は最低限定義される。
【0054】
また、その他必要に応じてモード指示用スイッチなども付加される。
【0055】
リセットスイッチは前記、指示具が意図する基準位置を指し示している場合にその事をタイミングとして使用者が意思表示するスイッチであり、これが切り替わった瞬間に下式に示すように式7)_1、2で定義される累積積分のリセット、すなわち基準設定が成される
X_send=X_send_0 ………式7_3
Y_send=Y_send_0 ………式7_4
ペンアクティブスイッチは、移動量計算の結果を有効とするか否かを表す論理信号である、該論理信号を「有効」とするとき、式7)_1、式7)_2の累積加算は実行され「無効」とするとき、同累積加算は実行されない。
【0056】
すなわちペンアクティブスイッチを例えば押しつつ指示具を動かした場合、この操作を有効とし押すこと成しに指示具を動かした場合、この操作を無効とする、というような使い方が成される。
【0057】
ペンダウンスイッチは、相対座標を演算した後、その位置に軌跡を描画を行うか否かを意思表示するスイッチである、従って、相対座標値を計算する上では直接的には関連しない。
【0058】
多くの場合において、ペンアクテゥブスイッチとペンダウンスイッチは二段回スイッチで構成される。
【0059】
(移動量の求め方)
次に、本発明における移動量の求め方を説明する。
【0060】
先願発明(1)等においては、XYラインセンサーで所定の光源からの像をとりこみ、撮像面上にスポットとして結像させ、その結像位置をすなわち図3のような光学系をXY方向におき、図9のような波形を取得しそこから結像位置Ax、Ayを求めると言うことを行っていた。
【0061】
詳しくは、ピーク波形の最大値、乃至重心位置を計算することによりAx、Ayを求めていた。
【0062】
一方、本発明は、このピーク波形により結像位置を求めるという手法ではなく結像位置の相対的な動きをもとめ、これを積分することにより座標を計算すると言う手法である。
【0063】
すなわち図10に示すように、1サンプルごとの波形の動き、移動量move_xを次々と求め、これを積分することにより座標を求めるという方式である。(以下、move_x[j]、move_y[j]という表現はmove_x、move_yであって時系列的にj番目のものを意味する)
また、本方式においては波形の特定の位置(例えばピーク部分)の動きを検知するのではなく、波形全体を1順番前のそれと比較して、波形全体の動きを算出するようにしている。
【0064】
本発明ではこのような方式であるので、必ずしもピークの存在する波形を必要とはせず図11に示すように、任意の形をした波形を用いて移動量の計算をすることができる。
【0065】
従って、本発明においては点光源などの所定の光源を必要とはせず、一般的な可視光、すなわち指示具周辺の対象物の像による波形、ないし、指示具から赤外線を照射し、これが指示具周辺の対象物で反射するときの像による波形などを用いて、上記移動量の計算をすることができる。
【0066】
本発明では、当該データ列を所定の画素単位ずつずらしてして、一順番前のデータ列と比較し、最も相関誤差の少ない場合のときのずらし量を、移動量として採用するというアルゴリズムを用いている。
【0067】
さらに本発明では、上記のアルゴリズムを二段階行うようにしている、第一段階は粗計算、第二段階は精密計算である。
【0068】
前記第一段階においては、データ列を1画素単位乃至、整数画素単位でずらしながら相関誤差を計算してゆき、もっとも相関誤差の小さいポイントを求めるこれにより、1画素単位の精度、乃至整数画素単位の精度の動き量検知を行う、第二段階においては、データ列を例えば画素の整数分の1の単位でずらしながら計算してゆきもっとも相関誤差の小さいポイントを求める
これにより1画素の整数分の1の精度で動き検知を行う。
【0069】
ここで当該順番のデータ列ないし一順番前のデータ列はいずれも、要素番号が画素番号であり、かつピッチが1のデータ列である。
【0070】
このため第二段階のように一画素の整数分の1の単位でずらしつつ相関比較するには、データ点列の間の部分のデータが不足である。
【0071】
本発明では、前記点列の間のデータを直線近似ないしスプライン曲線近似によって、両側のデータないし、さらに隣のデータから推定して求めている。
【0072】
このように当該データ列を例えば画素の整数分の1の単位でずらしつつ前記一順番前のデータ列と比較し、これらデータ列の相関が最も高い(最も誤差の少ない)場合のずらし量を、移動量と定義することにより、前記、画素の整数分の1の単位の精度での移動量をもとめることができる。
【0073】
また、第二段階における、移動量の代入参照範囲は、第一段階ですでに判明している移動量の粗計算結果をもとに、前記結果に対しその前後数画素の範囲となる。
【0074】
以上述べたように、本発明では、演算負荷を抑えるために、比較的画素数の少ないラインセンサーを採用し、この少ない画素数のデータ列に対して、画素単位で移動量計算するのでは、精度的に十分ではなく、このような理由で上記の、整数分の1の精度で移動量を求めるアルゴリズムが必要となるのである。
【0075】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した好適な諸実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0076】
(実施例1)
図1は実施形態1の座標入力システムの外観を示す図である。また、図6は実施形態1の座標入力システムの基本構成を表す図であり、図10はブロック図である。
【0077】
第1の実施例は本発明で提案する4種類の発明形態の内の第1の発明形態である。
【0078】
本実施例においては指示具は主として前記XY方向のラインセンサーであるところの第1の受光手段と前記第1の受光手段で検出した指示具の動きを固定部に送信するための第1の送信手段からなる、固定部は主として指示具からの第1の信号を受信する受信手段からなる。
【0079】
本実施例においては、指示具上の第1の受光手段は、任意の外光(可視光乃至赤外光)を受光することにより指示具の動きを検出する、したがって固定側は特に投光手段は持たない。
【0080】
以下、図10をもとに,本実施例の説明を行う。
【0081】
本実施例は指示具101と固定部102からなる、指示具101は主としてX方向Y方向のラインセンサーからなる第一の受光手段と全体を制御するCPU(106_1)と制御とデータのバス(106_2)と該受光手段を制御する制御信号作成部(107)該受光素子からの信号をAD変換し信号処理部(108)、メモリー(106_3)CPUの制御にコマンドを与えるスイッチ(105)信号処理の結果を固定部に送信するための信号を作成する送信信号作成回路(109)該信号を固定部に送信する第一の送信手段(110)からなる。
【0082】
固定部(102)は主として第一の受信手段(111)と信号処理部(112)と固定部を制御するCPU(113)、メモリー(114)からなる。
【0083】
本実施例においては、XラインセンサーYラインセンサーは外光を受光する、すなわち周辺に存在する対象物をX成分Y成分に分けて撮像する。その結果前記ラインセンサーでえられる波形はたとえば図11に示すようなx[i]ないしy[i]でしめされる。
【0084】
信号処理部(108)は前記第一の受光素子からx[i]、y[i]を取り込みつつ、メモリー(106_3)に毎回新規保存する。信号処理部(108)は1サンプルごとにx[i]、y[i] を取り込みかつ一順番前に前記メモリーに保存したx[i]、y[i]をpre_x[i]、pre_y[i]として読み出す。
【0085】
信号処理部(108)は図11に示すように、前記x[i]、y[i] と前記pre_x[i]、pre_y[i]を比較することにより、図11に示すmove_xないしmove_yで示される移動量データを求める。これについては後に詳細に述べる。
【0086】
指示具(101)においては前記移動量データとスイッチ105のデータを合成し所定の変調を加える事により固定部に送信する、前記移動量データとスイッチ105のデータの合成乃至変調は送信信号作成回路(109)で行われる、また実際の送信は、電磁波を用いて行われ、第一の送信手段(110)から送信信号(130)として固定部に送られる。
【0087】
固定部においては、前記送信信号(130)を受信アンテナである第一の受信手段(111)によって受信しこれを信号処理部(112)におくる、信号処理部(112)においては、前記受信信号を復調し、かつ移動量データとスイッチデータとに分解する。
【0088】
CPU(113)は前記移動量データを積分することにより相対座標の計算を行う、また前記スイッチ信号をもとにその座標データの属性をもとめこれにより適切な座標値をもとめ付帯データをつけ、コンピュータ乃至画像機器ないしゲーム機(501)に送信する。
【0089】
ここで付帯データとは、ペンダウンデータ、ペンアクティブデータ、座標値リセットデータ、座標値倍率の係数データ、ペンのモード情報などである。
【0090】
<移動量の求め方>
指示上の信号処理部(108)においては、前記x[i]、y[i]とpre_x[i]、pre_y[i]を比較する事により前記move_xないしmove_yを求めている、以下、その手法について述べる。
【0091】
まず、パラメータの定義を行う本実施例で用いるラインセンサーの有効画素数は64である、従ってXラインセンサーから出力されるデータ列は図11に示すように
【外1】
【0092】
であらわされ、同様にYラインセンサーも
【外2】
【0093】
であらわされる。
【0094】
以下、表現を簡単にするために、これをx[i= 0 → 63 ]……式1−2−1、y[i= 0 → 63 ]……式1−2−2と表現する。
【0095】
また、一順番前のデータを同様にpre_x[i= 0 → 63 ]ないしpre_y[i= 0 → 63 ]と表現する。
【0096】
また、前記pre_x[i=0→63]の波形に対するx[i=0→63]の波形の移動量をmove_xと表現する。
【0097】
Y方向に関しても同様にmove_yと表現する。
【0098】
本実施例における計算上のパラメータの一覧を図20に示す。
移動量の計算手順を図14に示す。
【0099】
図14、前半は粗計算、図14後半は精密計算であり、破線枠内の斜め字部分は配列の要素番号を代入する範囲、順番、ステップを示している。
【0100】
本計算手法においては、まず、移動量の粗計算を行う。次に、粗計算の結果をもとに精密計算を行う。
【0101】
いずれの計算もまず、所定のずらし量mを設定し、該ずらし量に対してx[i−m]とpre_x[i]の参照領域における誤差の二乗総和が最小になるようなmを求めるというものである。
【0102】
ここで、参照領域について説明する
参照領域はpre_x[i]のデータ存在領域0≦i<64…式2−1の部分領域として
area_start≦i<area_end……式2−2
(ただし0≦area_start<area_end<64、area_start、area_endは整数)
と定義され、この参照領域において
x[i−m]とpre_x[i]の誤差の二乗総和が計算される。
【0103】
ここで、
前記参照領域がarea_start≦i<area_end…式2−3のとき
x側の対応参照領域はarea_start−m ≦ i−m < area_end−m……式2−4
となる、
また、x[n]のデータ存在領域はpre_xと同様に0≦n<64(nは整数)…….式2−5
であるから、area_start、area_endは式2−4、2−5より
0≦area_start−m ≦ i−m < area_end−m<64 ……式2−6
を常に満足しなければならない。
【0104】
実際にmはm_minからm_maxまでの範囲の値が代入されるので代入されるすべてのmに対し式2−6が満足されるためには
m_max ≦ area_start < area_end < 64+m_min 式2−7
を満足しなければならない。
【0105】
以上、具体的に本実施例においてはm_max=+16、m_min=−16としている。これを式2−6に代入すると
area_start、area_endの制限範囲として
+16 ≦ area_start < area_end < 48
が得られ、これが参照領域の制限範囲となる。
【0106】
参照領域を制限範囲内で広く取ると精度、信頼度は向上するが計算時間が増大する参照領域を狭くとると、精度、信頼度は低下するが計算時間が小さくなる。
【0107】
以上、参照領域の説明である。
【0108】
粗計算においてはmをmove_minからmove_maxまでの範囲でステップはcoarse_stepで代入して行くことにより前記、誤差の二乗総和を計算する、(実際に16から+16までステップ1で代入して行く)またこのとき該、誤差の二乗総和を計算する範囲(すなわち波形参照範囲)はarea_startからarea_endの範囲である(実際に本実施例では16画素目から48画素目の範囲である)このようにして求めた中で、誤差の二乗総和が最小になるmの値を粗計算移動量(move_coarseと称す)として求める。
【0109】
精密計算においてはmの代入ステップを前記粗計算より細かくする。実際には粗計算のn倍の分解能を求める。またこれを表すパラメータとしてn倍分解能パラメータhd_nを定義する。
(本実施例ではhd_n=4を設定している、これはすなわち粗計算の4倍の分解能で移動量の代入計算を行うということである。)
精密計算においてはmをmove_coarse−width_fineからmove_coarse+width_fineの範囲でステップはfine_step=1/hd_nで代入する(実際に本実施例ではmを粗計算の結果であるmove_coarseの±2の範囲で、かつステップは0.25で代入する)
このようにしてx[i+m]と pre_x[i]の参照領域における誤差の二乗総和が最小になるようなmを求める。
【0110】
ここで問題になるのは、x[i+m]、pre_x[i]とも整数1をピッチとした離散的なデータ列であり、該データ列の点列間にはデータは存在しない、このため本発明においては、図14の式14_2のようにずらし量mステップ数kに応じて直線補間でもとめたx[i]の点列間推定値expect[m][k]を定義する精密計算においては式14_3で表す誤差の二乗総和が最小になるようなm,kの組み合わせを求め、該組み合わせに対し式14_4で示すmove_fineを求める。
【0111】
本実施例においては、式14_2に示すようにexpect[m][k]を求める手段として隣接二点間の直線補間を用いたが、さらに分解能を得るためには、スプライン曲線を使って二点間の点列間推定値を求めるの手段が有る。
【0112】
図12にスプライン曲線によってexpect[m][k]を求めた場合の波形と移動量を示す。図12の場合粗計算ではmove_coarese=1、精密計算ではmove_fine=1.25となる。
【0113】
以上のようにX軸方向、Y軸方向においてmove_fineを求めたものがそれぞれmove_x、move_yである。
【0114】
move_x、move_yは単位は[画素]であるが、数値は整数ではなく、有理数である。
【0115】
<入力波形x[i]、y[i]の帯域制限>
ところで、本発明においては入力波形x[i]、y[i]の帯域制限を行うとさらに良い、本発明において帯域制限を行わない場合のx[i]波形が図16帯域制限(ローパス特性)を行う場合のx[i]波形が図17である。
【0116】
本発明のような、波形全体の移動量を求める場合には、サンプリング空間周波数近傍の成分はあまり重要ではなく、むしろノイズに弱くなる、誤った答えに収束してしまう等の不安定要因が増すことになる、また点列間の推定を行う場合にもサンプリング空間周波数近傍の成分は弊害になる。
【0117】
このような事情を鑑み、本実施例では図3に示すように円筒型レンズの前に拡散板を置く、ないし図18に示すようなFIRローパスフィルターを指示具側信号処理部の前段に置くことにより図17にような滑らかな波形を求め、これをもとに前述の移動量計算を行っている。
【0118】
具体的に、本実施例では前記、拡散板乃至FIRフィルターによりx[i]、y[i]のサンプリング空間周波数の1/4の信号成分において、対通過帯域比20%のローパス特性を持たせている。
【0119】
本発明においては前記サンプリング空間周波数の1/4の信号成分において対通過帯域比50%以下のローパス特性を提案している。
【0120】
(実施形態2)
図7は実施形態2の座標入力システムで使用する指示具と本体ユニットの構成を表す図であり、図11はブロック図である。
【0121】
第2の実施例は本発明で提案する4種類の発明形態の内の第2の発明形態である本実施例においては指示具は、主として第1の受光手段(203、204)と第二の受光手段(220)、第1の送信手段(210)、からなる。
【0122】
固定部は主として、第一の受信手段と、単数乃至複数の第一の発光手段からなる。
【0123】
指示具において、第一の受光手段は、X方向、Y方向のラインセンサーからなり固定部側から照射される赤外光の像をX成分Y成分ごとに撮像することにより前記、固定部側の存在方向の変化を検知するというものである。
【0124】
指示具側第二の受光手段は、単一画素の受光素子で、固定部側から照射される赤外線の時系列情報を取得するものである。指示具側、第一の送信手段は、指示具上で計算された移動量のデータとスイッチデータを固定部側に送信するものである。
【0125】
固定部において、第一の受信手段は、指示具側から送信される信号を受信するためのものであり、第一の発光手段群は、単数乃至複数であり固定部側の存在位置の変化を指示具に知らしめるため、ないしタイミング情報を指示具に送るための赤外線発光素子である。
【0126】
以下、図11をもとに,本実施例の説明を行う。
【0127】
本実施例は指示具201と固定部202からなる。
【0128】
指示具201は主としてX方向Y方向のラインセンサーからなる第一の受光手段(203、204)と時系列情報を取り込む第二の受光手段(220)全体を制御するCPU(206_1)と制御とデータのバス(206_2)と該受光手段を制御する制御信号作成部(207)該受光素子からの信号をAD変換し信号処理部(208)、メモリー(206_3)CPUの制御にコマンドを与えるスイッチ(205)信号処理の結果を固定部に送信するための信号を作成する送信信号作成回路(209)該信号を固定部に送信する第一の送信手段(210)からなる。
【0129】
固定部(202)は主として第一の受信手段(211)と信号処理部(212)と点滅光を指示具に向けて発光する単数乃至複数の発光素子からなる第一の発光手段群(216)と該、点滅信号を作成する点滅信号作成回路(215)、固定部全体を制御するCPU(213)、メモリー(214)からなる。
【0130】
本実施例においては、XラインセンサーYラインセンサーからなる第一の受光手段は固定側の第一の発光手段群から照射される赤外光1(240)をX成分Y成分の像に分けて撮像する。その結果前記ラインセンサーでえられる波形は、固定側第一の発光手段群が単数の発光素子からなる場合は図14に示すような波形であり、複数の発光素子からなる場合は図11に示すような波形となる。(本発明においては、図14のようなピーク型の波形を必要としているわけではなので、指示具側発光素子が単数か複数かは、必要な光強度によって決まる、以後、図11のような波形を得られるものとして説明を行う。)
第二の受光手段(202)は前記赤外光1(240)を受光し、時系列情報を抽出する、信号処理部(208)は前記第一の受光素子からx[i]、y[i]を取り込みつつ、メモリー(206_3)に毎回新規保存する。信号処理部(208)は1サンプルごとにx[i]、y[i]を取り込みかつ一順番前に前記メモリーに保存したx[i]、y[i]をpre_x[i]、pre_y[i]として読み出す。
【0131】
信号処理部(208)は図11に示すように、前記x[i]、y[i]と前記pre_x[i]、pre_y[i]を比較することにより、図11に示すmove_xないしmove_yで示される移動量データを求める。移動量の計算のしかたは第一の実施例と同様である。
【0132】
また、信号処理部(208)は第二の受光手段(220)で得られた時系列情報をもとに前記第一の受光手段を制御するタイミング信号、全体のモード情報などを抽出する。
【0133】
指示具(201)においては前記移動量データとスイッチ205のデータを合成し所定の変調を加える事により固定部に送信する、前記移動量データとスイッチ205のデータの合成乃至変調は送信信号作成回路(209)で行われる、また実際の送信は、電磁波を用いて行われ、第一の送信手段(210)から送信信号(230)として固定部に送られる。
【0134】
固定部においては前記第一の発光手段群(216)によって指示具に固定部との相対位置を知らしめ、かつ時系列情報を送信することにより、前記指示具上のすべての動作を促すとともに、その結果として指示具から送信された電磁波の信号(230)を受信アンテナである第一の受信手段(211)によって受信しこれを信号処理部(212)におくる、信号処理部(212)においては、前記受信信号を復調し、かつ移動量データとスイッチデータとに分解する。
【0135】
CPU(213)は前記移動量データを積分することにより相対座標の計算を行う、また前記スイッチ信号をもとにその座標データの属性をもとめこれにより適切な座標値をもとめ付帯データをつけ、コンピュータ乃至画像機器ないしゲーム機(501)に送信する。
【0136】
ここで付帯データとは、ペンダウンデータ、ペンアクティブデータ、座標値リセットデータ、座標値倍率の係数データ、ペンのモード情報などである。
【0137】
(実施形態3)
図8は実施形態3の座標入力システムで使用する指示具と本体ユニットの構成を表す図であり、図12はブロック図である。
【0138】
第3の実施例は本発明で提案する4種類の発明形態の内の第3の発明形態である。本実施例においては図8に示すように指示具は、主として第1の受光手段と第二の発光手段、第1の送信手段、からなる。
【0139】
固定部は主として、第一の受信手段からなる。
【0140】
指示具において、第二の発光手段は所定の範囲に赤外光を照射するための赤外線発光素子である。第一の受光手段はX方向Y方向のラインセンサーで、前記第二の発光手段から照射された赤外光の反射像をX成分Y成分ごとに撮像することにより前記、周辺物体の存在方向の変化を検知するというものである。
【0141】
指示具側、第一の送信手段は、指示具上で計算された移動量のデータとスイッチデータを固定部側に送信するものである、固定部において、第一の受信手段は、指示具側から送信される信号を受信するためのものである。
【0142】
以下、図12をもとに,本実施例の説明を行う。
【0143】
本実施例は指示具301と固定部302からなる、指示具301は主として赤外光1(350)を照射する第二の赤外線発光手段(320)とX方向Y方向のラインセンサーからなる第一の受光手段(303、304)と指示具全体を制御するCPU(306_1)と制御とデータのバス(306_2)と該受光手段を制御する制御信号作成部(307)該第一の受光手段からの信号をAD変換し演算する信号処理部(308)、メモリー(306_3)CPUの制御にコマンドを与えるスイッチ(305)信号処理の結果を固定部に送信するための信号を作成する送信信号作成回路(309)該信号を固定部に送信する第一の送信手段(310)からなる。
【0144】
固定部(302)は主として第一の受信手段(311)と信号処理部(312)と固定部全体を制御するCPU(313)、メモリー(314)からなる。
【0145】
本実施例においては、該赤外光1(350)を周辺の物体に照射しその反射光であるところの赤外光2(340)を、第一の受光手段で受光する。
【0146】
すなわち、例えば図1に示すような周辺物体(503)によって反射した赤外光2(340)の像を第一の受光手段であるX方向Y方向のラインセンサーで、X成分Y成分の像に分けて撮像することにより前記、周辺物体の相対的存在方向の変化を検知するというものである。
【0147】
信号処理部(308)は前記第一の受光素子からx[i]、y[i]を取り込みつつ、メモリー(306_3)に毎回新規保存する。
【0148】
信号処理部(308)は1サンプルごとにx[i]、y[i]を取り込みかつ一順番前に前記メモリに保存したx[i]、y[i]をpre_x[i]、pre_y[i]として読み出す。
【0149】
信号処理部(308)は図11に示すように、前記x[i]、y[i] と前記pre_x[i]、pre_y[i]を比較することにより、図11に示すmove_xないしmove_yで示される移動量データを求める。移動量の計算の仕方は第一の実施例と同様である。
【0150】
指示具(301)においては前記移動量データとスイッチ305のデータを合成し所定の変調を加える事により固定部に送信する、前記移動量データとスイッチ305のデータの合成乃至変調は送信信号作成回路(309)で行われる。
【0151】
また実際の送信は、電磁波を用いて行われ、第一の送信手段(310)から送信信号(330)として固定部に送られる。
【0152】
固定部においては指示具から送信された電磁波の信号(330)を受信アンテナである第一の受信手段(311)によって受信しこれを信号処理部(312)におくる、信号処理部(312)においては、前記受信信号を復調し、かつ移動量データとスイッチデータとに分解する。
【0153】
CPU(313)は前記移動量データを積分することにより相対座標の計算を行う、また前記スイッチ信号をもとにその座標データの属性をもとめこれにより適切な座標値をもとめ付帯データをつけ、コンピュータ乃至画像機器ないしゲーム機(501)に送信する。
【0154】
ここで付帯データとは、ペンダウンデータ、ペンアクティブデータ、座標値リセットデータ、座標値倍率の係数データ、ペンのモード情報などである。
【0155】
(実施形態4)
図9は実施形態4の座標入力システムで使用する指示具と本体ユニットの構成を表す図であり、図13はブロック図である。
【0156】
第4の実施例は本発明で提案する4種類の発明形態の内の第4の発明形態である。本実施例においては図9に示すように指示具は、主として第1の受光手段と第二の発光手段からなる。
【0157】
固定部は主として、第三の受信手段からなる。
【0158】
指示具において、第二の発光手段は所定の範囲に赤外光を照射するための赤外線発光素子である。第一の受光手段はX方向Y方向のラインセンサーで、前記第二の発光手段から照射された赤外光の反射像をX成分Y成分ごとに撮像することにより前記、周辺物体の存在方向の変化を検知するというものである。
【0159】
加えて、第二の発光手段は固定部への送信の役割も兼ねる、該第二の発光手段は該照射赤外光に対し、所定の変調を加える事により、該照射光に、移動量のデータとスイッチデータを重畳する。
【0160】
固定部において、第一の受信手段は、指示具側から送信される信号を受信するためのものである、すなわち、前記第二の発光手段による照射赤外光を捕らえることにより前記信号を受信することができる。
【0161】
以下、図13をもとに,本実施例の説明を行う。
【0162】
本実施例は指示具401と固定部402からなる、指示具401は主として赤外光1(450)を照射する第二の赤外線発光手段(420)とX方向Y方向のラインセンサーからなる第一の受光手段(403、404)と指示具全体を制御するCPU(406_1)と制御とデータのバス(406_2)と前記受光手段を制御する制御信号作成部(407)前記第一の受光手段からの信号をAD変換し演算する信号処理部(408)、メモリー(406_3)CPUの制御にコマンドを与えるスイッチ(405)、前記第二の発光素子から照射する赤外光に変調を加えデータを重畳する投光信号変調回路(409)からなる。
【0163】
固定部(402)は主として第3の受信手段(411)と信号処理部(412)と固定部全体を制御するCPU(413)、メモリー(414)からなる。
【0164】
本実施例においては、該 赤外光1(450)を周辺の物体に照射しその反射光であるところの赤外光2(540)を、第一の受光手段で受光する。
【0165】
すなわち、例えば図1に示すような周辺物体(503)によって反射した赤外光2(540)の像を第一の受光手段であるX方向Y方向のラインセンサーで、X成分Y成分の像に分けて撮像することにより前記、周辺物体の相対的存在方向の変化を検知するというものである。
【0166】
信号処理部(408)は前記第一の受光素子からx[i]、y[i]を取り込みつつ、メモリー(406_3)に毎回新規保存する。
【0167】
信号処理部(408)は1サンプルごとにx[i]、y[i]を取り込みかつ一順番前に前記メモリーに保存したx[i]、y[i]をpre_x[i]、pre_y[i]として読み出す。
【0168】
信号処理部(408)は図11に示すように、前記x[i]、y[i]と前記pre_x[i]、pre_y[i]を比較することにより、図11に示すmove_xないしmove_yで示される移動量データを求める。移動量の計算の仕方は第一の実施例と同様である。
【0169】
本実施例では、前記第二の発光素子によって照射される赤外光を撮像のための照明のみでなく送信手段としても用いる、すなわち投光信号変調回路(409)によって照射赤外光に所定の変調を施す事により、前記移動量データ乃至スイッチ(405)のデータを重畳させ固定部が受け取ることにより、該移動量データ乃至スイッチ(405)のデータの送信が成り立つ。
【0170】
固定部においては指示具から照射された前記席外光1(450)の一部を第三の受信手段(411)によって受信しこれを信号処理部(412)におくる、前記第三の受信手段は、赤外線を受光する受光素子である信号処理部(412)においては、前記受信信号を復調し、かつ移動量データとスイッチデータとに分解する。
【0171】
CPU(413)は前記移動量データを積分することにより相対座標の計算を行う、また前記スイッチ信号をもとにその座標データの属性をもとめこれにより適切な座標値をもとめ付帯データをつけ、コンピュータ乃至画像機器ないしゲーム機(501)に送信する。
【0172】
ここで付帯データとは、ペンダウンデータ、ペンアクティブデータ、座標値リセットデータ、座標値倍率の係数データ、ペンのモード情報などである。
【0173】
(実施形態5)
本実施例は第1の受光素子としてエリアセンサーを用いた場合である。
【0174】
本実施例においては、図15に示すようにまず、エリアセンサーにおける各画素で光電変換しこれによって得た電荷を、X方向、Y方向に交互に転送しライン上のセルに電荷として加算してゆくような構造をなしているこのようにして得たライン状の電荷の列は、例えば実施例1〜4におけるX方向ラインセンサー、Y方向ラインサーの出力と同じ意味合いとなり、以後の処理は第1〜4の実施例と同じである。
【0175】
本実施例のように第1の受光素子において、その選択の範囲としてラインセンサーのみでなくエリアセンサーまで広げることにより、より小型、より低コストの、よりバラエティーに富んだ入力装置が構成できる。
【0176】
【発明の効果】
このように、本発明においては、指示具に比較的画素数の少ないラインセンサーをXY方向に用いる。
【0177】
エリアセンサーによる撮像結果から前記ラインセンサーと同等の波形を得ることにより比較的規模の小さい演算で、指示具の操作に伴う動きを検知することができ、かつ、前記、演算においては、一画素の整数分の1の精度で移動量計算を実行しかつこれを固定部に送り、所定の条件で積分することにより、適切な精度の相対座標値を制御対象とする、電子会議システム、画像表示システム、ゲーム機等に向けて十分高速に出力することができる
【図面の簡単な説明】
【図1】第一の実施例外観図
【図2】ラインセンサー、レンズ、発光源の位置関係を表す図
【図3】XYZ方向の定義説明図
【図4】θa,θbの定義説明図
【図5】実施形態1の座標入力システムの基本構成を表す図
【図6】第一の実施例構成図
【図7】第二の実施例構成図
【図8】第三の実施例構成図
【図9】第四の実施例構成図
【図10】第一の実施例ブロック図
【図11】第二の実施例ブロック図
【図12】第三の実施例ブロック図
【図13】第四の実施例ブロック図
【図14】X方向Y方向ラインセンサーの出力波形(ピーク波形の場合)
【図15】エリアセンサーの出力波形と移動量
【図16】ラインセンサーの出力波形と移動量(帯域制限無しの場合)
【図17】ラインセンサーの出力波形と移動量(帯域制限有りの場合)
【図18】FIRローパスフィルター
【図19】ラインセンサーの出力波形と移動量
【図20】移動量計算におけるパラメータ一覧
【図21】移動量計算のフローチャート
【図22】第5の実施例におけるセンサー部の説明
Claims (63)
- 離れて固定配置される固定部に対し指示具を傾ける乃至上下左右に移動させることにより相対座標乃至相対座標の変化分を入力する操作入力装置において、
前記指示具は、周囲を可視画像としてX方向成分Y方向成分に分けて撮像する機能を有するX方向Y方向のラインセンサーを具え、
前記指示具は、前記撮像結果をもとに該指示具事態のX方向成分Y方向成分ごとの相対的動き量を算出する演算手段を具え、
前記指示具は、前記算出結果を固定部に送信する送信手段を具え前記固定部は、前記指示具から送信された相対的移動量から相対座標を求める 演算手段を具える事を特徴とする操作入力装置。 - 前記指示具は、前記ラインセンサーによる撮像結果に所定の空間周波数特性を持たせるための拡散板を該ラインセンサーの光学系に含み、
前記指示具は、前記ラインセンサーによる撮像結果に所定の空間周波数特性を持たせるための帯域制限フィルターを備えることを特徴とする操作入力装置。 - 請求項1の指示具は複数のスイッチ群を具え、該スイッチ群は座標のリセット信号、ペンダウン情報、ペンアクティブ情報を入力する機能を有することを特徴とする操作入力装置。
- 離れて固定配置される固定部に対し指示具を傾ける乃至上下左右に移動させることにより相対座標乃至相対座標の変化分を入力する操作入力方法において指示具上の受光手段によって該指示具の周囲を可視画像としてX方向成分Y方向成分に分けて撮像する工程と、
前記撮像結果をもとに指示具自体のX方向成分Y方向成分ごとの相対的動き量を算出する演算工程と、
前記算出結果を前記固定部に送信する送信工程と、
前記固定部にて前記動き量から相対座標を算出する相対座標算出工程と、
前記指示具上のスイッチを操作することにより、使用者が装置に対しペンダウン、ペンアクティブ、相対座標位置リセットの意思表示する工程と、
指示具が前記ペンダウン、ペンアクティブ、相対座標位置の情報と、
前記移動量演算結果を合成し,所定の変調を加ええることにより固定部に送信する送信工程とからなる、操作入力装置方法。 - 請求項4の撮像工程は結像前の像を拡散板を通過させることにより所定の空間周波数を持たせる第一の帯域制限工程を含み、
前記X方向成分Y方向成分ごとの撮像結果に所定の空間周波数特性を持たせるための帯域制限フィルターを通過させる第二の帯域制限工程を含み第一乃至第二もしくは両者の帯域制限工程によりX方向成分Y方向成分ごとにサンプリング周波数の1/4の空間周波数の成分が完全通過帯域に比較して50%未満のレベルになるようなローパス特性をなすようにすることを特徴とする操作入力方法。 - 請求項4の移動量演算工程は当該順番のX方向波形X[i]を画素方向に画素の整数倍の間隔でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を粗移動量move_coarse_xとして求める工程と、
前記一順番前のX方向波形を該波形の点列の間を所定の整数分の1の間隔で
直線近似ないしスプライン曲線近似で推定し、当該順番のX方向波形X[i]を画素方向に画素の前記整数分の1の間隔でmove_coarse_xの前後数画素の範囲でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を移動量move_xとして求める工程と同様に当該順番のY方向波形Y[i]を画素方向に画素の整数倍の間隔でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を粗移動量move_coarse_yとして求める工程と、
前記一順番前のY方向波形を該波形の点列の間を所定の整数分の1の間隔で直線近似ないしスプライン曲線近似で推定し、当該順番のX方向波形Y[i]を画素方向に画素の前記整数分の1の間隔でmove_coarse_yの前後数画素の範囲でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を移動量move_yとして求める工程からなる、操作入力装置方法。 - 請求項4の相対座標算出工程において請求項4のリセット信号のタイミングによって、座標値を所定の値に基準設定し、次のリセット信号が発生するまで請求項4の移動量データを逐次積分することにより相対座標を算出し、外部に出力することを特徴とする操作入力方法。
- 請求項4の相対座標座標演算工程は請求項4のリセット信号のタイミングによって、座標値を所定の値に基準設定し、次のリセット信号が発生するまでペンアクティブが有効であるときのみ請求項4の移動量データを逐次積分することにより相対座標を算出し、外部に出力することを特徴とする操作入力方法。
- 離れて固定配置される固定部に対し指示具を傾ける乃至上下左右に移動させることにより相対座標乃至相対座標の変化分を入力する操作入力装置において、
前記固定部は指示具に向けて第一の赤外光を照射する発光手段を具え、
前記指示具は、第一の赤外光の像をX方向成分Y方向成分に分けて撮像する機能を有するX方向Y方向のラインセンサーからなる第一の受光手段と、単一画素からなる第二の受光手段を具え、
前記指示具は、前記撮像結果をもとに該指示具事態のX方向成分Y方向成分ごとの相対的動き量を算出する演算手段を具え、
前記指示具は、前記算出結果を固定部に送信する送信手段を具え、
前記固定部は、前記指示具から送信された相対的移動量から相対座標を求める演算手段を具える事を特徴とする操作入力装置。 - 前記指示具は、前記ラインセンサーによる撮像結果に所定の空間周波数特性を持たせるための拡散板を該ラインセンサーの光学系に含み前記指示具は、前記ラインセンサーによる撮像結果に所定の空間周波数特性を持たせるための帯域制限フィルターを備えることを特徴とする操作入力装置。
- 請求項9の指示具は複数のスイッチ群を具え、該スイッチ群は座標のリセット信号、ペンダウン情報、ペンアクティブ情報を入力する機能を有することを特徴とする操作入力装置。
- 離れて固定配置される固定部に対し指示具を傾ける乃至上下左右に移動させることにより相対座標乃至相対座標の変化分を入力する操作入力方法において、
固定部より指示具に向かって赤外線を照射する工程と指示具上の受光手段によって固定部より照射される赤外光の像をX方向成分Y方向成分に分けて撮像する工程と、
固定部より照射される赤外光の時系列情報として受光する工程と、
前記撮像結果をもとに指示具自体のX方向成分分Y方向成分ごとの相対的動き量を算出する演算工程と、
前記算出結果を前記固定部に送信する送信工程と、
前記固定部にて前記動き量から相対座標を算出する相対座標算出工程と、
前記指示具上のスイッチを操作することにより、使用者が装置に対しペンダウン、ペンアクティブ、相対座標位置リセットの意思表示する工程と、
指示具が前記ペンダウン、ペンアクティブ、相対座標位置の情報と前記移動量演算結果を合成し,所定の変調を加ええることにより固定部に送信する送信工程とからなる、操作入力装置方法。 - 請求項12の撮像工程は結像前の像を拡散板を通過させることにより所定の空間周波数を持たせる第一の帯域制限工程を含み、
前記X方向成分Y方向成分ごとの撮像結果に所定の空間周波数特性を持たせるための帯域制限フィルターを通過させる第二の帯域制限工程を含み第一乃至第二もしくは両者の帯域制限工程によりX方向成分Y方向成分ごとにサンプリング周波数の1/4の空間周波数の成分が完全通過帯域に比較して50%未満のレベルになるようなローパス特性をなすようにすることを特徴とする操作入力方法。 - 請求項10の移動量演算工程は当該順番のX方向波形X[i]を画素方向に画素の整数倍の間隔でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を粗移動量move_coarse_xとして求める工程と、
前記一順番前のX方向波形を該波形の点列の間を所定の整数分の1の間隔で直線近似ないしスプライン曲線近似で推定し、当該順番のX方向波形X[i]を画素方向に画素の前記整数分の1の間隔でmove_coarse_xの前後数画素の範囲でずらしつつ一順番目の波形と比較し、
その差異が最も小さくなるずらし量を移動量move_xとして求める工程と同様に当該順番のY方向波形Y[i]を画素方向に画素の整数倍の間隔でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を粗移動量move_coarse_yとして求める工程と、
前記一順番前のY方向波形を該波形の点列の間を所定の整数分の1の間隔で直線近似ないしスプライン曲線近似で推定し、当該順番のX方向波形Y[i]を画素方向に画素の前記整数分の1の間隔でmove_coarse_yの前後数画素の範囲でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を移動量move_yとして求める工程からなる、操作入力装置方法。 - 請求項12の相対座標算出工程において請求項12のリセット信号のタイミングによって、座標値を所定の値に基準設定し、次のリセット信号が発生するまで請求項12の移動量データを逐次積分することにより相対座標を算出し、外部に出力することを特徴とする操作入力方法。
- 請求項12の相対座標座標演算工程は請求項12のリセット信号のタイミングによって、座標値を所定の値に基準設定し、次のリセット信号が発生するまでペンアクティブが有効であるときのみ請求項12の移動量データを逐次積分することにより相対座標を算出し、外部に出力することを特徴とする操作入力方法。
- 離れて固定配置される固定部に対し指示具を傾ける乃至上下左右に移動させることにより相対座標乃至相対座標の変化分を入力する操作入力装置において、
前記指示具は第二の赤外光を周囲乃至固定部に向けて照射する第二の発光手段を具え、
前記指示具は、赤外光の像をX方向成分Y方向成分に分けて撮像する機能を有するX方向Y方向のラインセンサーを具え、
前記指示具は、前記撮像結果をもとに該指示具事態のX方向成分Y方向成分ごとの相対的動き量を算出する演算手段を具え、
前記指示具は、前記算出結果を固定部に送信する送信手段を具え、
前記固定部は、前記指示具から送信された相対的移動量から相対座標を求める演算手段を具える事を特徴とする操作入力装置。 - 前記指示具は、前記ラインセンサーによる撮像結果に所定の空間周波数特性を持たせるための拡散板を該ラインセンサーの光学系に含み、
前記指示具は、前記ラインセンサーによる撮像結果に所定の空間周波数特性を持たせるための帯域制限フィルターを備えることを特徴とする操作入力装置。 - 請求項17の指示具は複数のスイッチ群を具え、該スイッチ群は座標のリセット信号、ペンダウン情報、ペンアクティブ情報を入力する機能を有することを特徴とする操作入力装置。
- 離れて固定配置される固定部に対し指示具を傾ける乃至上下左右に移動させることにより相対座標乃至相対座標の変化分を入力する操作入力方法において、
指示具より第二の赤外光を周囲乃至固定部に照射する赤外光照射工程と、
指示具上の受光手段によって、該第二の赤外光が周囲の対象物乃至固定部に反射した像をX方向成分Y方向成分に分けて撮像する工程と、
前記撮像結果をもとに指示具自体のX方向成分Y方向成分ごとの相対的動き量を算出する演算工程と、
前記算出結果を前記固定部に送信する送信工程と、
前記固定部にて前記動き量から相対座標を算出する相対座標算出工程と、
前記指示具上のスイッチを操作することにより、使用者が装置に対しペンダウン、ペンアクティブ、相対座標位置リセットの意思表示する工程と、
指示具が前記ペンダウン、ペンアクティブ、相対座標位置の情報と、
前記移動量演算結果を合成し、所定の変調を加ええることにより固定部に送信する送信工程とからなる、操作入力装置方法。 - 請求項20の撮像工程は結像前の像を拡散板を通過させることにより所定の空間周波数を持たせる第一の帯域制限工程を含み、
前記X方向成分Y方向成分ごとの撮像結果に所定の空間周波数特性を持たせるための帯域制限フィルターを通過させる第二の帯域制限工程を含み第一乃至第二もしくは両者の帯域制限工程によりX方向成分Y方向成分ごとにサンプリング周波数の1/4の空間周波数の成分が完全通過帯域に比較して50%未満のレベルになるようなローパス特性をなすようにすることを特徴とする操作入力方法。 - 請求項20の移動量演算工程は、
当該順番のX方向波形X[i]を画素方向に画素の整数倍の間隔でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を粗移動量move_coarse_xとして求める工程と、
前記一順番前のX方向波形を該波形の点列の間を所定の整数分の1の間隔で直線近似ないしスプライン曲線近似で推定し、当該順番のX方向波形X[i]を画素方向に画素の前記整数分の1の間隔でmove_coarse_xの前後数画素の範囲でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を移動量move_xとして求める工程と同様に当該順番のY方向波形Y[i]を画素方向に画素の整数倍の間隔でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を粗移動量move_coarse_yとして求める工程と、
前記一順番前のY方向波形を該波形の点列の間を所定の整数分の1の間隔で直線近似ないしスプライン曲線近似で推定し、
当該順番のX方向波形Y[i]を画素方向に画素の前記整数分の1の間隔でmove_coarse_yの前後数画素の範囲でずらしつつ一順番目の波形と比較しその差異が最も小さくなるずらし量を移動量move_yとして求める工程からなる、操作入力装置方法。 - 請求項20の相対座標算出工程において、
請求項20のリセット信号のタイミングによって、座標値を所定の値に基準設定し、次のリセット信号が発生するまで請求項20の移動量データを逐次積分することにより相対座標を算出し、外部に出力することを特徴とする操作入力方法。 - 離れて固定配置される固定部に対し指示具を傾ける乃至上下左右に移動させることにより相対座標乃至相対座標の変化分を入力する操作入力装置において、
前記指示具は第二の赤外光を周囲乃至固定部に向けて照射する第二の発光手段を具え、
前記指示具は、赤外光の像をX方向成分Y方向成分に分けて撮像する機能を有するX方向Y方向のラインセンサーを具え、
前記指示具は、前記撮像結果をもとに該指示具事態のX方向成分Y方向成分ごとの相対的動き量を算出する演算手段を具え、
前記固定部は、前記指示具から第二の赤外光によって送信された相対的移動量から相対座標を求める演算手段を具える事を特徴とする操作入力装置。 - 前記指示具は、前記ラインセンサーによる撮像結果に所定の空間周波数特性を持たせるための拡散板を該ラインセンサーの光学系に含み、
前記指示具は、前記ラインセンサーによる撮像結果に所定の空間周波数特性を持たせるための帯域制限フィルターを備えることを特徴とする操作入力装置。 - 請求項24の指示具は複数のスイッチ群を具え、該スイッチ群は座標のリセット信号、ペンダウン情報、ペンアクティブ情報を入力する機能を有することを特徴とする操作入力装置。
- 離れて固定配置される固定部に対し指示具を傾ける乃至上下左右に移動させることにより相対座標乃至相対座標の変化分を入力する操作入力方法において、
指示具より第二の赤外光を周囲乃至固定部に照射する赤外光照射工程と、
指示具上の受光手段によって、該第二の赤外光が周囲の対象物乃至固定部に反射した像をX方向成分Y方向成分に分けて撮像する工程と、
前記撮像結果をもとに指示具自体のX方向成分Y方向成分ごとの相対的動き量を算出する演算工程と、
前記赤外光照射工程は、指示具から固定部に前記演算結果を送信する工程を成し、
前記固定部にて前記動き量から相対座標を算出する相対座標算出工程と、
前記指示具上のスイッチを操作することにより、使用者が装置に対しペンダウン、ペンアクティブ、相対座標位置リセットの意思表示する工程と、
指示具が前記ペンダウン、ペンアクティブ、相対座標位置の情報と前記移動量演算結果を合成し,所定の変調を加ええることにより固定部に送信する送信工程とからなる、操作入力装置方法。 - 請求項27の撮像工程は結像前の像を拡散板を通過させることにより所定の空間周波数を持たせる第一の帯域制限工程を含み、
前記X方向成分Y方向成分ごとの撮像結果に所定の空間周波数特性を持たせるための帯域制限フィルターを通過させる第二の帯域制限工程を含み第一乃至第二もしくは両者の帯域制限工程によりX方向成分Y方向成分ごとにサンプリング周波数の1/4の空間周波数の成分が完全通過帯域に比較して50%未満のレベルになるようなローパス特性をなすようにすることを特徴とする操作入力方法。 - 請求項27の移動量演算工程は、
当該順番のX方向波形X[i]を画素方向に画素の整数倍の間隔でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を粗移動量move_coarse_xとして求める工程と、
前記一順番前のX方向波形を該波形の点列の間を所定の整数分の1の間隔で直線近似ないしスプライン曲線近似で推定し、当該順番のX方向波形X[i]を画素方向に画素の前記整数分の1の間隔でmove_coarse_xの前後数画素の範囲でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を移動量move_xとして求める工程と同様に当該順番のY方向波形Y[i]を画素方向に画素の整数倍の間隔でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を粗移動量move_coarse_yとして求める工程と、
前記一順番前のY方向波形を該波形の点列の間を所定の整数分の1の間隔で直線近似ないしスプライン曲線近似で推定し、当該順番のX方向波形Y[i]を画素方向に画素の前記整数分の1の間隔でmove_coarse_yの前後数画素の範囲でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を移動量move_yとして求める工程からなる、操作入力装置方法。 - 請求項27の相対座標算出工程において請求項27のリセット信号のタイミングによって、座標値を所定の値に基準設定し、次のリセット信号が発生するまで請求項27の移動量データを逐次積分することにより相対座標を算出し、外部に出力することを特徴とする操作入力方法。
- 請求項27の相対座標座標演算工程は請求項27のリセット信号のタイミングによって、座標値を所定の値に基準設定し、次のリセット信号が発生するまでペンアクティブが有効であるときのみ請求項27の移動量データを逐次積分することにより相対座標を算出し、外部に出力することを特徴とする操作入力方法。
- 離れて固定配置される固定部に対し指示具を傾ける乃至上下左右に移動させることにより相対座標乃至相対座標の変化分を入力する操作入力装置において、
前記指示具は、周囲を可視画像として撮影するエリアセンサーと該エリアセンサーで撮像した画像をX方向成分、Y方向成分ごとの1次元波形に置き換えて出力する1次元波形生成手段を具え、
前記指示具は、前記撮像結果をもとに該指示具自体のX方向成分Y方向成分ごとの相対的動き量を算出する演算手段を具え、
前記指示具は、前記算出結果を固定部に送信する送信手段を具え、
前記固定部は、前記指示具から送信された相対的移動量から相対座標を求める演算手段を具える事を特徴とする操作入力装置。 - 前記指示具は、前記エリアセンサーによる撮像結果に所定の空間周波数特性を持たせるための拡散板を該エリアセンサーの光学系に含み前記指示具は、前記1次元波形生成手段の出力波形に所定の空間周波数特性を持たせるための帯域制限フィルターを施すことを特徴とする操作入力装置。
- 請求項1の指示具は複数のスイッチ群を具え、該スイッチ群は座標のリセット信号、ペンダウン情報、ペンアクティブ情報を入力する機能を有することを特徴とする操作入力装置。
- 離れて固定配置される固定部に対し指示具を傾ける乃至上下左右に移動させることにより相対座標乃至相対座標の変化分を入力する操作入力方法において、
周囲を可視画像として指示具上のエリアセンサーで撮像する工程と該撮像画像をX方向成分、Y方向成分ごとの1次元波形に置き換えて出力する1次元波形生成する工程と、
前記1次元波形をもとに指示具自体のX方向成分Y方向成分ごとの相対的動き量を算出する演算工程と、
前記算出結果を前記固定部に送信する送信工程と、
前記固定部にて前記動き量から相対座標を算出する相対座標算出工程と、
前記指示具上のスイッチを操作することにより、使用者が装置に対しペンダウン、ペンアクティブ、相対座標位置リセットの意思表示する工程と、
指示具が前記ペンダウン、ペンアクティブ、相対座標位置の情報と、
前記移動量演算結果を合成し,所定の変調を加ええることにより固定部に送信する送信工程とからなる、操作入力装置方法。 - 請求項35の撮像工程は結像前の像を拡散板を通過させることにより所定の空間周波数を持たせる第一の帯域制限工程を含み、
前記X方向成分Y方向成分ごとの1次元波形に所定の空間周波数特性を持たせるための帯域制限フィルターを通過させる第二の帯域制限工程を含み第一乃至第二もしくは両者の帯域制限工程によりX方向成分Y方向成分ごとにサンプリング周波数の1/4の空間周波数の成分が完全通過帯域に比較して50%未満のレベルになるようなローパス特性をなすようにすることを特徴とする操作入力方法。 - 請求項35の移動量演算工程は、
当該順番のX方向波形X[i]を画素方向に画素の整数倍の間隔でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を粗移動量move_coarse_xとして求める工程と、
前記一順番前のX方向波形を該波形の点列の間を所定の整数分の1の間隔で直線近似ないしスプライン曲線近似で推定し、
当該順番のX方向波形X[i]を画素方向に画素の前記整数分の1の間隔でmove_coarse_xの前後数画素の範囲でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を移動量move_xとして求める工程と同様に当該順番のY方向波形Y[i]を画素方向に画素の整数倍の間隔でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を粗移動量move_coarse_yとして求める工程と、
前記一順番前のY方向波形を該波形の点列の間を所定の整数分の1の間隔で直線近似ないしスプライン曲線近似で推定し、
当該順番のX方向波形Y[i]を画素方向に画素の前記整数分の1の間隔でmove_coarse_yの前後数画素の範囲でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を移動量move_yとして求める工程からなる、操作入力装置方法。 - 請求項35の相対座標算出工程において、
請求項4のリセット信号のタイミングによって、座標値を所定の値に基準設定し、次のリセット信号が発生するまで請求項35の移動量データを逐次積分することにより相対座標を算出し、外部に出力することを特徴とする操作入力方法。 - 請求項35の相対座標座標演算工程は請求項35のリセット信号のタイミングによって、座標値を所定の値に基準設定し、次のリセット信号が発生するまでペンアクティブが有効であるときのみ請求項35の移動量データを逐次積分することにより相対座標を算出し、外部に出力することを特徴とする操作入力方法。
- 離れて固定配置される固定部に対し指示具を傾ける乃至上下左右に移動させることにより相対座標乃至相対座標の変化分を入力する操作入力装置において、
前記固定部は指示具に向けて第一の赤外光を照射する発光手段を具え前記指示具はエリアセンサーである第一の受光手段と、単一画素からなる第二の受光手段を具え、
前記指示具は、前記で第1の受光手段で撮像した画像をX方向成分、Y方向成分ごとの1次元波形に置き換えて出力する1次元波形生成手段を具え、
前記指示具は、前記1次元波形をもとに該指示具自体のX方向成分Y方向成分ごとの相対的動き量を算出する演算手段を具え、
前記指示具は、前記算出結果を固定部に送信する送信手段を具え、
前記固定部は、前記指示具から送信された相対的移動量から相対座標を求める演算手段を具える事を特徴とする操作入力装置。 - 前記指示具は、前記1次元波形に所定の空間周波数特性を持たせるための拡散板を前記エリアセンサーの光学系に含み、
前記指示具は、前記1次元波形に所定の空間周波数特性を持たせるための帯域制限フィルターを備えることを特徴とする操作入力装置。 - 請求項40の指示具は複数のスイッチ群を具え、該スイッチ群は座標のリセット信号、ペンダウン情報、ペンアクティブ情報を入力する機能を有することを特徴とする操作入力装置。
- 離れて固定配置される固定部に対し指示具を傾ける乃至上下左右に移動させることにより相対座標乃至相対座標の変化分を入力する操作入力方法において、
固定部より指示具に向かって赤外線を照射する工程と、
周囲を赤外画像として指示具上のエリアセンサーで撮像する工程と該撮像画像をX方向成分、Y方向成分ごとの1次元波形に置き換えて出力する1次元波形生成する工程と固定部より照射される赤外光の時系列情報として受光する工程と前記撮像結果をもとに該1次元波形からX方向成分、Y方向成分ごとに相対的動き量を算出する演算工程と前記算出結果を前記固定部に送信する送信工程と、
前記固定部にて前記動き量から相対座標を算出する相対座標算出工程と、
前記指示具上のスイッチを操作することにより、使用者が装置に対しペンダウン、ペンアクティブ、相対座標位置リセットの意思表示する工程と、
指示具が前記ペンダウン、ペンアクティブ、相対座標位置の情報と前記移動量演算結果を合成し、所定の変調を加ええることにより固定部に送信する送信工程とからなる、操作入力装置方法。 - 請求項43の撮像工程は結像前の像を拡散板を通過させることにより所定の空間周波数を持たせる第一の帯域制限工程を含み、
前記X方向成分Y方向成分ごとの1次元波形に所定の空間周波数特性を持たせるための帯域制限フィルターを通過させる第二の帯域制限工程を含み第一乃至第二もしくは両者の帯域制限工程によりX方向成分Y方向成分ごとにサンプリング周波数の1/4の空間周波数の成分が完全通過帯域に比較して50%未満のレベルになるようなローパス特性をなすようにすることを特徴とする操作入力方法。 - 請求項43の移動量演算工程は当該順番のX方向波形X[i]を画素方向に画素の整数倍の間隔でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を粗移動量move_coarse_xとして求める工程と、
前記一順番前のX方向波形を該波形の点列の間を所定の整数分の1の間隔で直線近似ないしスプライン曲線近似で推定し、当該順番のX方向波形X[i]を画素方向に画素の前記整数分の1の間隔でmove_coarse_xの前後数画素の範囲でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を移動量move_xとして求める工程と同様に当該順番のY方向波形Y[i]を画素方向に画素の整数倍の間隔でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を粗移動量move_coarse_yとして求める工程と、
前記一順番前のY方向波形を該波形の点列の間を所定の整数分の1の間隔で直線近似ないしスプライン曲線近似で推定し、当該順番のX方向波形Y[i]を画素方向に画素の前記整数分の1の間隔でmove_coarse_yの前後数画素の範囲でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を移動量move_yとして求める工程からなる、操作入力装置方法。 - 請求項43の相対座標算出工程において請求項12のリセット信号のタイミングによって、座標値を所定の値に基準設定し、次のリセット信号が発生するまで請求項12の移動量データを逐次積分することにより相対座標を算出し、外部に出力することを特徴とする操作入力方法。
- 請求項43の相対座標座標演算工程は請求項43のリセット信号のタイミングによって、座標値を所定の値に基準設定し、次のリセット信号が発生するまでペンアクティブが有効であるときのみ請求項43の移動量データを逐次積分することにより相対座標を算出し、外部に出力することを特徴とする操作入力方法。
- 離れて固定配置される固定部に対し指示具を傾ける乃至上下左右に移動させることにより相対座標乃至相対座標の変化分を入力する操作入力装置において、
前記指示具は第二の赤外光を周囲乃至固定部に向けて照射する第二の発光手段を具え、
前記指示具は、該赤外光による赤外線画像を撮像するエリアセンサーを備え該撮像画像をX方向成分、Y方向成分ごとの1次元波形に置き換えて出力する1次元波形生成する手段と、
前記指示具は、前記撮像結果をもとに該指示具自体のX方向成分Y方向成分ごとの相対的動き量を算出する演算手段を具え、
前記指示具は、前記算出結果を固定部に送信する送信手段を具え、
前記固定部は、前記指示具から送信された相対的移動量から相対座標を求める演算手段を具える事を特徴とする操作入力装置。 - 前記指示具は、前記1次元波形に所定の周波数特性を持たせるための拡散板を該エリアセンサーの光学系に含み、
前記指示具は、前記1次元波形に所定の周波数特性に所定の周波数特性を持たせるための帯域制限フィルターを備えることを特徴とする操作入力装置。 - 請求項48の指示具は複数のスイッチ群を具え、該スイッチ群は座標のリセット信号、ペンダウン情報、ペンアクティブ情報を入力する機能を有することを特徴とする操作入力装置。
- 離れて固定配置される固定部に対し指示具を傾ける乃至上下左右に移動させることにより相対座標乃至相対座標の変化分を入力する操作入力方法において、指示具より第二の赤外光を周囲乃至固定部に照射する赤外光照射工程と、
周囲を赤外線画像として指示具上のエリアセンサーで撮像する工程と該撮像画像をX方向成分、Y方向成分ごとの1次元波形に置き換えて出力する1次元波形生成する工程と、
前記撮像結果をもとに指示具自体のX方向成分Y方向成分ごとの相対的動き量を算出する演算工程と、
前記算出結果を前記固定部に送信する送信工程と、
前記固定部にて前記動き量から相対座標を算出する相対座標算出工程と、
前記指示具上のスイッチを操作することにより、使用者が装置に対しペンダウン、ペンアクティブ、相対座標位置リセットの意思表示する工程と、
指示具が前記ペンダウン、ペンアクティブ、相対座標位置の情報と
前記移動量演算結果を合成し,所定の変調を加ええることにより固定部に送信する送信工程とからなる、操作入力装置方法。 - 請求項51の撮像工程は結像前の像を拡散板を通過させることにより前記撮像結果に所定の空間周波数特性を持たせる第一の帯域制限工程を含み、
前記X方向成分Y方向成分のごとの1次元波形に所定の周波数特性を持たせるための帯域制限フィルターを通過させる第二の帯域制限工程を含み第一乃至第二もしくは両者の帯域制限工程によりX方向成分Y方向成分ごとにサンプリング周波数の1/4の空間周波数の成分が完全通過帯域に比較して50%未満のレベルになるようなローパス特性をなすようにすることを特徴とする操作入力方法。 - 請求項51の移動量演算工程は、当該順番のX方向波形X[i]を画素方向に画素の整数倍の間隔でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を粗移動量move_coarse_xとして求める工程と、
前記一順番前のX方向波形を該波形の点列の間を所定の整数分の1の間隔で直線近似ないしスプライン曲線近似で推定し、当該順番のX方向波形X[i]を画素方向に画素の前記整数分の1の間隔でmove_coarse_xの前後数画素の範囲でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を移動量move_xとして求める工程と同様に当該順番のY方向波形Y[i]を画素方向に画素の整数倍の間隔でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を粗移動量move_coarse_yとして求める工程と、
前記一順番前のY方向波形を該波形の点列の間を所定の整数分の1の間隔で直線近似ないしスプライン曲線近似で推定し、当該順番のX方向波形Y[i]を画素方向に画素の前記整数分の1の間隔でmove_coarse_yの前後数画素の範囲でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を移動量move_yとして求める工程からなる、操作入力装置方法。 - 請求項51の相対座標算出工程において請求項20のリセット信号のタイミングによって、座標値を所定の値に基準設定し、次のリセット信号が発生するまで請求項20の移動量データを逐次積分することにより相対座標を算出し、外部に出力することを特徴とする操作入力方法。
- 請求項51の相対座標座標演算工程は請求項51のリセット信号のタイミングによって、座標値を所定の値に基準設定し、次のリセット信号が発生するまでペンアクティブが有効であるときのみ請求項51の移動量データを逐次積分することにより相対座標を算出し、外部に出力することを特徴とする操作入力方法。
- 離れて固定配置される固定部に対し指示具を傾ける乃至上下左右に移動させることにより相対座標乃至相対座標の変化分を入力する操作入力装置において、
前記指示具は第二の赤外光を周囲乃至固定部に向けて照射する第二の発光手段を具え、
前記指示具は、周囲を可視画像として指示具上のエリアセンサーで撮像する手段と該撮像画像をX方向成分、Y方向成分ごとの1次元波形に置き換えて出力する1次元波形生成手段とを具え、
前記指示具は、前記撮像結果をもとに該指示具自体のX方向成分Y方向成分ごとの相対的動き量を算出する演算手段を具え前記固定部は、前記指示具から第二の赤外光によって送信された相対的移動量から相対座標を求める演算手段を具える事を特徴とする操作入力装置。 - 前記指示具は、前記エリアセンサーによる撮像結果に所定の空間周波数特性を持たせるための拡散板を該エリアセンサーの光学系に含み前記指示具は、前記1次元波形に所定の周波数特性を持たせるための帯域制限フィルターを備えることを特徴とする操作入力装置。
- 請求項56の指示具は複数のスイッチ群を具え、該スイッチ群は座標のリセット信号、ペンダウン情報、ペンアクティブ情報を入力する機能を有することを特徴とする操作入力装置。
- 離れて固定配置される固定部に対し指示具を傾ける乃至上下左右に移動させることにより相対座標乃至相対座標の変化分を入力する操作入力方法において、
指示具より第二の赤外光を周囲乃至固定部に照射する赤外光照射工程と指示具上の受光手段によって、該第二の赤外光が周囲の対象物乃至固定部に反射した像を赤外線画像として指示具上のエリアセンサーで撮像する工程と該撮像画像をX方向成分、Y方向成分ごとの1次元波形に置き換えて出力する1次元波形生成する工程と、
前記撮像結果をもとに指示具自体のX方向成分Y方向成分ごとの相対的動き量を算出する演算工程と、
前記赤外光照射工程は、指示具から固定部に前記演算結果を送信する工程を成し、
前記固定部にて前記動き量から相対座標を算出する相対座標算出工程と
前記指示具上のスイッチを操作することにより、使用者が装置に対しペンダウン、ペンアクティブ、相対座標位置リセットの意思表示する工程と、
指示具が前記ペンダウン、ペンアクティブ、相対座標位置の情報と前記移動量演算結果を合成し、所定の変調を加ええることにより固定部に送信する送信工程とからなる、操作入力装置方法。 - 請求項59の撮像工程は結像前の像を拡散板を通過させることにより所定の空間周波数を持たせる第一の帯域制限工程を含み、
前記X方向成分Y方向成分ごとの1次元波形に所定の周波数特性を持たせるための帯域制限フィルターを通過させる第二の帯域制限工程を含み第一乃至第二もしくは両者の帯域制限工程によりX方向成分Y方向成分ごとにサンプリング周波数の1/4の空間周波数の成分が完全通過帯域に比較して50%未満のレベルになるようなローパス特性をなすようにすることを特徴とする操作入力方法。 - 請求項59の移動量演算工程は当該順番のX方向波形X[i]を画素方向に画素の整数倍の間隔でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を粗移動量move_coarse_xとして求める工程と、
前記一順番前のX方向波形を該波形の点列の間を所定の整数分の1の間隔で直線近似ないしスプライン曲線近似で推定し、当該順番のX方向波形X[i]を画素方向に画素の前記整数分の1の間隔でmove_coarse_xの前後数画素の範囲でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を移動量move_xとして求める工程と同様に当該順番のY方向波形Y[i]を画素方向に画素の整数倍の間隔でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を粗移動量move_coarse_yとして求める工程と、
前記一順番前のY方向波形を該波形の点列の間を所定の整数分の1の間隔で直線近似ないしスプライン曲線近似で推定し、
当該順番のX方向波形Y[i]を画素方向に画素の前記整数分の1の間隔でmove_coarse_yの前後数画素の範囲でずらしつつ一順番目の波形と比較し、その差異が最も小さくなるずらし量を移動量move_yとして求める工程からなる、操作入力装置方法。 - 請求項59の相対座標算出工程において請求項59のリセット信号のタイミングによって、座標値を所定の値に基準設定し、次のリセット信号が発生するまで請求項59の移動量データを逐次積分することにより相対座標を算出し、外部に出力することを特徴とする操作入力方法。
- 請求項59の相対座標座標演算工程は請求項59のリセット信号のタイミングによって、座標値を所定の値に基準設定し、次のリセット信号が発生するまでペンアクティブが有効であるときのみ請求項59の移動量データを逐次積分することにより相対座標を算出し、外部に出力することを特徴とする操作入力方法。
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