JP2008217819A - 情報入力装置、情報入力方法、情報入力プログラム及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 座標検出の際に情報入力装置がさらされている環境に存在する外乱光（表示装置や部屋の照明光など）の影響を極力排除することができ、装置の信頼性を向上させることができる情報入力装置を提供する。
【解決手段】 発光手段からの光により形成された二次元の情報入力領域３ａを指示した所定物体の二次元位置座標を受光手段における光強度分布に基づいて検出し、入力情報として出力する情報入力装置３において、前記発光手段は所定の波長の光を発し、前記受光手段は前記発光手段から発せられる光の波長に最大検出感度を持つ。これにより、座標検出の際に情報入力装置３がさらされている環境に存在する外乱光（表示装置２や部屋の照明光など）の影響を極力排除することができるので、装置の信頼性を向上させることができる。
【選択図】 図１

Description

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

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

また、他の方式として、特開昭６１−２３９３２２号公報等に示されるような超音波方式のタッチパネル情報入力装置がある。これは簡単にいうと、パネル上に送出された表面弾性波をパネルに触れることにより減衰させ、その位置を検出するものである。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

請求項１３記載の発明の情報入出力システムは、筆記を受け付けるライティングボードと、このライティングボードの書き込み面に前記情報入力領域を一致させて配設される請求項１ないし１１のいずれか一記載の情報入力装置と、前記情報入力装置からの入力に基づいて前記ライティングボードに筆記された情報の制御を行う制御装置と、を備える。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

請求項１１記載の発明によれば、請求項７ないし９のいずれか一記載の情報入力装置において、一定パターンが付与された背景板を、前記情報入力領域の周縁部であって前記撮像手段の撮像画角を妨げずに撮影視野全体を覆う位置に備えることにより、情報入力領域に挿入された所定物体の特定を容易にすることができるので、検出Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。

請求項１２記載の発明の情報入出力システムによれば、表示装置と、この表示装置の表示面に前記情報入力領域を一致させて配設される請求項１ないし１１のいずれか一記載の情報入力装置と、前記情報入力装置からの入力に基づいて前記表示装置の表示制御を行う制御装置と、を備えることにより、座標入力面（タッチパネル面）のような物理的な面を有さず、表示装置の表示面に装着して使用した場合であっても視認性に優れる情報入力システムを安価で提供することができる。

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

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

ＰＤＰ２及び情報入力装置３は、ＰＤＰ２の表示面２ａ側に情報入力装置３が位置するようにして一体化され、ＰＤＰ２の表示面２ａに情報入力装置３の情報入力領域３ａが位置するようにしてパネル部４に収納されている。このように、パネル部４はＰＤＰ２及び情報入力装置３を収納して、情報入出力システム１の表示面（ＰＤＰ２の表示面２ａ）及び書き込み面（情報入力領域３ａ）を構成している。なお、ＰＤＰ２としては、電子黒板として利用可能な４０インチや５０インチ等の大画面タイプのものが用いられている。また、図示することは省略するが、ＰＤＰ２にはビデオ入力端子やスピーカーが設けられており、ビデオプレイヤー８をはじめ、その他レーザディスクプレイヤー、ＤＶＤプレイヤー、ビデオカメラ等の各種情報機器やＡＶ機器を接続し、ＰＤＰ２を大画面モニタとして
利用することが可能な構成になっている。

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

次に、コンピュータ５について説明する。ここで、図３はコンピュータ５に内蔵される各部の電気的接続を示すブロック図である。図３に示すように、コンピュータ５は、システム全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）１２と、起動プログラム等を記録したＲＯＭ（Read Only Memory）１３と、ＣＰＵ１２のワークエリアとして使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）１４と、文字・数値・各種指示等の入力を行うためのキーボード１５と、カーソルの移動や範囲選択等を行うためのマウス１６と、ハードディスク１７と、ＰＤＰ２に接続されておりそのＰＤＰ２に対する画像の表示を制御するグラフィックス・ボード１８と、ネットワーク１１に接続するためのネットワーク・カード（またはモデムでも良い。）１９と、コントローラ１０・スキャナ６・プリンタ７等を接続す
るためのインタフェース（Ｉ／Ｆ）２０と、上記各部を接続するためのバス２１とを備えている。

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

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

各種アプリケーションプログラム２４は、コンピュータ５への電源の投入に応じて起動するＯＳ２２による制御の下、ＣＰＵ１２によって実行される。例えば、キーボード１５やマウス１６の所定の操作によって描画ソフトを起動した場合には、ＰＤＰ２にグラフィックス・ボード１８を介して描画ソフトに基づく所定の画像が表示される。また、デバイスドライバ２３もＯＳ２２とともに起動され、コントローラ１０を介した情報入力装置３からのデータ入力が可能な状態になる。このように描画ソフトを起動した状態で情報入力装置３の情報入力領域３ａにユーザが所定物体で文字や図形を描いた場合、座標情報が所定物体の記述に基づく画像データとしてコンピュータ５に入力され、例えばＰＤＰ２に表示されている画面上の画像に対して上書き画像として重ねて表示される。より詳細には、コンピュータ５のＣＰＵ１２は、入力された画像データに基づいて線や文字を描画するための描画情報を生成し、入力された座標情報に基づく位置座標に合わせてグラフィックス・ボード１８に設けられるビデオメモリ(図示せず)に書き込んでいく。その後、グラフィックス・ボード１８が、ビデオメモリに書き込まれた描画情報を画像信号としてＰＤＰ２に送信することにより、ユーザが書いた文字と同一の文字が、ＰＤＰ２に表示されることになる。つまり、コンピュータ５は情報入力装置３をマウス１６のようなポインティングデバイスとして認識しているため、コンピュータ５では、描画ソフト上でマウス１６を用いて文字を書いた場合と同様な処理が行われることになる。

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

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

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

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

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

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

前述したように、扇形状となって情報入力領域３ａを進行した光束膜は、再帰性反射部材２８で再帰的に反射され、再び同一光路を辿ってハーフミラー３７に戻ることになる。したがって、再帰性反射部材２８で再帰的に反射された光束膜も情報入力領域３ａを形成する。

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

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

ここで、図６は受光素子３９から再帰反射光の光強度分布に基づいた電気信号が入力され、情報入力領域３ａを進行する光が遮られた位置の座標を特定する処理を実行するコントローラ１０のブロック構成図である。このコントローラ１０は、光学ユニット２７（左側光学ユニット２７Ｌ、右側光学ユニット２７Ｒ）の発光手段（ＬＤ）３１の発光制御と、光学ユニット２７（左側光学ユニット２７Ｌ、右側光学ユニット２７Ｒ）の受光素子３９からの出力の演算を行うものである。図６に示すように、コントローラ１０には、各部を集中的に制御するＣＰＵ４０が設けられており、このＣＰＵ４０には、プログラム及びデータを記録するＲＯＭ４１、各種データを書き換え自在に格納してワークエリアとして機能するＲＡＭ４２、コンピュータ５に接続するためのインタフェース４３、Ａ／Ｄ（An
alog／Digital）コンバータ４４及びＬＤドライバ４５がバス接続されている。また、ＣＰＵ４０には、各種のプログラムコード（制御プログラム）を格納するハードディスク４６や不揮発性のメモリであるＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）４７がバス接続されている。ここに、ＣＰＵ４０、ＲＯＭ４１及びＲＡＭ４２によりマイクロコンピュータが構成されている。このようなマイクロコンピュータには、各種のプログラムコード（制御プログラム）を記録した記録媒体４９、すなわち、フロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−Ｒ／Ｗ，ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＡＭなど）、光磁気ディスク（ＭＯ）、メモリカードなどに記録されているプログラムコードを読み取る装置であるフロッピーディスクドライブ
装置、ＣＤ−ＲＯＭドライブ装置、ＭＯドライブ装置等のプログラム読取装置４８が接続されている。

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

ハードディスク４６に格納された各種のプログラムコード（制御プログラム）または記録媒体４９に記録された各種のプログラムコード（制御プログラム）は、コントローラ１０への電源の投入に応じてＲＡＭ４２に書き込まれ、各種のプログラムコード（制御プログラム）が実行されることになる。

続いて、制御プログラムに基づいてＣＰＵ４０によって実行される機能について説明する。ここでは、本実施の形態の情報入力装置３の備える特長的な機能である座標検出処理について以下において具体的に説明する。

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

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

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

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

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

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

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

これらの（１）（２）（３）（４）（５）式は制御プログラムの一部として予めハードディスク４６や記録媒体４９に格納されており、（１）（２）（３）（４）（５）式により、指示手段Ｐの位置座標（ｘ，ｙ）は、Ｘ_ｎＬ，Ｘ_ｎＲの関数として算出される。すなわち、左側光学ユニット２７Ｌの受光素子３９上の暗点の位置と右側光学ユニット２７Ｒの受光素子３９上の暗点の位置とを検出することで、指示手段Ｐの位置座標（ｘ，ｙ）が算出されることになる。

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

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

Ｂ．第２の情報入力装置
次に、第２の情報入力装置３Ｂについて図９ないし図１１に基づいて説明する。なお、第１の情報入力装置３Ａで説明した部分と同一部分については同一符号を用い、説明も省略する。

この第２の情報入力装置３Ｂは、いわゆる再帰光反射方式の情報入力装置である。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

したがって、光強度が“Ｉ＝Ｉ_１”となった時間ｔをｔ_１であるとすれば、情報入力領域６３に挿入された指示手段６１により再帰反射されたビーム光の出射角度θは、
θ＝ω（ｔ_１−ｔ_０）＝ω△ｔ
として算出される。つまり、左右それぞれに設けられた光学ユニット７０（７０Ｌ、７０Ｒ）において情報入力領域３ａに挿入された指示手段６１により再帰反射されたビーム光の出射角度θ（θｎＬ，θｎＲ）が算出され、それらの出射角度θ（θｎＬ，θｎＲ）に基づく三角測量の手法によって指示手段６１を挿入した位置座標（ｘ，ｙ）が算出されることになる。

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

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

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

ここで、図１７は情報入力装置３Ｅの構成を概略的に示す正面図である。情報入力装置３Ｅの情報入力領域３ａの上方両端部には、撮像手段である撮像カメラ８２が距離Ｌを隔てて設けられている。撮像カメラ８２には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）であって受光手段として機能する受光素子８３と結像光学レンズ８４とが、距離ｔ（図１９参照）を隔てて設けられている。また、各撮像カメラ８２の近傍には、光源を有し、ＰＤＰ２の表示面２ａに対して平行に光を照射する発光手段として機能する照明装置９０がそれぞれ設けられている。つまり、情報入力領域３ａは、照明装置９０から一様に照射される光により形成されている。そして、各撮像カメラ８２は、撮像画角は約９０度とされており、情報入力領域３ａを撮影範囲とするようにそれぞれ設置されている。つまり、撮像カメラ
８２は座標入力面を形成するＰＤＰ２の表示面２ａから所定の距離となるように設置されており、その光軸はＰＤＰ２の表示面２ａに平行である。なお、照明装置９０は、２個に限るものではなく、１個でも２個以上であっても良い。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

本発明の第一の実施の形態の情報入出力システムを概略的に示す外観斜視図である。 情報入出力システムに内蔵される各部の電気的接続を示すブロック図である。 コンピュータに内蔵される各部の電気的接続を示すブロック図である。 第１の情報入力装置の構成を概略的に示す説明図である。 光学ユニットの構造を概略的に示す構成図である。 コントローラのブロック構成図である。 第１の情報入力装置の情報入力領域内の一点を指示手段で指し示した一例を示す正面図である。 ＣＣＤの検出動作を模式的に示す説明図である。 第２の情報入力装置に用いられる指示手段を示す斜視図である。 第２の情報入力装置の情報入力領域内の一点を指示手段で指し示した一例を示す正面図である。 ＣＣＤの検出動作を模式的に示す説明図である。 第３の情報入力装置に用いられる光学ユニットを概略的に示す平面図である。 第３の情報入力装置の情報入力領域内の一点を指示手段で指し示した一例を示す正面図である。 光強度と時間との関係を示すグラフである。 第４の情報入力装置の情報入力領域内の一点を指示手段で指し示した一例を示す正面図である。 光強度と時間との関係を示すグラフである。 第５の情報入力装置の構成を概略的に示す正面図である。 情報入力領域内の一点を指示手段で指し示した一例を示す正面図である。 その一部を拡大して示す正面図である。 被写体像の受光素子の中心からの距離と受光光量との関係の一例を示すグラフである。 本発明の第二の実施の形態の情報入力装置に用いられる指示手段を示す斜視図である。

符号の説明

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

Claims (13)

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

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