JP2015118426A - 座標検出システム、情報処理装置、プログラム、記憶媒体、座標検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】精度良く指示部の座標位置を検出できる座標検出システム等を提供すること。
【解決手段】本座標検出システムは、盤面に対して指示動作を行う指示部により指示された座標を検出する座標検出システムであって、入射光量から前記指示部により指示された位置の情報を取得する複数の取得手段と、前記複数の取得手段によって取得された前記情報のうち三角測量の原理により前記座標の推定値を算出するための対となる情報を２以上選び、該選んだ対となる情報に基づいて前記座標の推定値を２以上算出する推定値算出手段と、前記推定値算出手段によって算出された２以上の前記座標の推定値と、前記座標の推定値を算出するために用いた前記対となる情報を取得した２つの取得手段との関係に基づいて前記座標を検出する座標検出手段と、を有する。
【選択図】図６

Description

本発明は、座標検出システム、情報処理装置、プログラム、記憶媒体、座標検出方法に関する。

電子黒板装置の書き込み面に光学式の情報入力装置を配置して、書き込み面に手書きで書き込まれた入力情報をリアルタイムでパーソナルコンピュータ等のコンピュータに入力することを可能にする技術が知られている。

例えば、光源部と受光部を有する少なくとも３つの光学ユニットと、それらの光学ユニットの光源部から扇状に射出される光束を当てるとともに、それらの光束を再帰反射して受光部に戻す反射部材を備える。そして、更に、光学ユニットから射出した光束の光軸を交差して形成する位置検出面上において、遮光物により遮光された光軸を受光部で検知した後、遮光物の座標を演算する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上記の技術では、２つの光学ユニットを結ぶ線分の近傍では座標位置検出精度が低いため、３つ以上の光学ユニットを使用する場合、各光学ユニットの対から三角測量の原理により算出された座標位置が異なる場合があり、適切に座標位置の採択を行わないと、指示具（ペン）による書き込みの最中に指示具の座標位置がずれる（座標が不連続になる）ことにより、座標位置の連続性を保てないという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、精度良く指示部の座標位置を検出できる座標検出システム等を提供することを課題とする。

本座標検出システムは、盤面に対して指示動作を行う指示部により指示された座標を検出する座標検出システムであって、入射光量から前記指示部により指示された位置の情報を取得する複数の取得手段と、前記複数の取得手段によって取得された前記情報のうち三角測量の原理により前記座標の推定値を算出するための対となる情報を２以上選び、該選んだ対となる情報に基づいて前記座標の推定値を２以上算出する推定値算出手段と、前記推定値算出手段によって算出された２以上の前記座標の推定値と、前記座標の推定値を算出するために用いた前記対となる情報を取得した２つの取得手段との関係に基づいて前記座標を検出する座標検出手段と、を有することを要件とする。

開示の技術によれば、精度良く指示部の座標位置を検出できる座標検出システム等を提供できる。

座標検出システムのシステム構成を例示する図である。 コンピュータのハードウェア構成を例示する図である。 コンピュータの機能ブロックを例示する図である。 指示具の先端発光部がディスプレイ上の任意の位置の座標Ａを指示している様子を模式的に示す図である。 一対の検出部の出力から決まる座標Ａの推定値について説明する図である。 ２対の検出部の出力に基づいて座標を求める手順を例示するフローチャート（その１）である。 ｎ対の検出部の出力に基づいて座標を求める手順を例示するフローチャート（その１）である。 ２対の検出部の出力に基づいて座標を求める手順を例示するフローチャート（その２）である。 ｎ対の検出部の出力に基づいて座標を求める手順を例示するフローチャート（その２）である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

〈第１の実施の形態〉
図１は、座標検出システムのシステム構成を例示する図である。座標検出システム５００は、ディスプレイ２００、４つの検出部１１_１〜１１_４（任意の１つ以上の検出部を示す場合は、単に検出部１１という）、４つの周辺発光部１５ａ〜１５ｄ（任意の１つ以上の検出部を示す場合は、単に周辺発光部１５という）、及びコンピュータ１００を有し、付加的な要素としてＰＣ（Personal Computer）３００及び表示装置３０１を有している。

４つの周辺発光部１５ａ〜１５ｄはディスプレイ２００の周囲に配置されているか、着脱可能に装着されている。コンピュータ１００にはＰＣ３００が接続されており、コンピュータ１００はＰＣ３００が出力した映像をディスプレイ２００に表示できる。

コンピュータ１００には座標検出システム５００に対応したアプリケーションがインストールされており、アプリケーションは検出部からの信号に基づきユーザが操作した位置を検出する。アプリケーションは位置に基づきジェスチャーを解析し、コンピュータ１００を制御する。なお、アプリケーションは、操作用のメニューをディスプレイ２００に表示することができる。

例えば、ユーザが線を描画するメニューに触れた後、指示具１３でディスプレイ２００の盤面に図形を描画した場合、コンピュータ１００は指示具１３が触れている位置をリアルタイムに解析して、時系列の座標を作成する。コンピュータ１００は時系列の座標を接続して線を作成しディスプレイ２００に表示する。図ではユーザが三角形の形状に沿って指示具１３を移動させたため、コンピュータ１００は一連の座標を１つのストローク（三角形）として記録する。そして、ＰＣ３００の画像と合成してディスプレイ２００に表示する。

このように、ディスプレイ２００がタッチパネル機能を有していなくても、座標検出システム５００を適用することで、ユーザは指示具１３でディスプレイ２００に触れるだけで様々な操作が可能になる。

又、ユーザは指示具１３を用いなくても手指で位置を入力できる。この場合、コンピュータ１００は予め、各検出部が検出した周辺発光部１５の強度分布を記憶している。ユーザが手指で盤面に触れた場合、周辺発光部１５の光が手指により遮断されて手指の先端がある位置の強度が、周辺発光部１５の強度よりも小さくなる。

そこで、コンピュータ１００は、予め記憶されている強度分布と検出部１１が検出した強度分布を比較することで、手指による発光強度の減少部分を検出する。これにより、手指の位置を特定することができる。手指に代えて、指示具１３のペン尻、先端発光部１３０ｔ（図４参照）を有さない指示具１３等の、発光することなく周辺発光部１５の光を遮断するものを用いてもよい。なお、光遮断方式で指示具と手指を検出する場合は指示具のペンの押圧信号を用いて指示具と手指とを区別し、発光方式で指示具を検出する場合は手指の検出については静電容量方式など他方式を適用するのが良い。

なお、指示具１３の先端発光部１３０ｔ、並びに、手指、指示具１３のペン尻、及び先端発光部１３０ｔを有さない指示具１３等（発光することなく周辺発光部１５の光を遮断するもの）は、本発明に係る指示部の代表的な一例である。

図２は、コンピュータのハードウェア構成を例示する図である。コンピュータ１００は、市販の情報処理装置、又は座標検出システム用に開発された情報処理装置である。コンピュータ１００は、アドレスバスやデータバス等のバスライン１１８を介して電気的に接続されたＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、ＳＳＤ１０４、ネットワークコントローラ１０５、外部記憶コントローラ１０６、センサコントローラ１１４、ＧＰＵ１１２、及び、キャプチャデバイス１１１を有している。

ＣＰＵ１０１はアプリケーションを実行して座標検出システム５００の動作全体を制御する。ＲＯＭ１０２にはＩＰＬ等が記憶されており、主に起動時にＣＰＵ１０１が実行するプログラムが記憶されている。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１がアプリケーションを実行する際のワークエリアとなる。ＳＳＤ１０４は、座標検出システム用のアプリケーション１１９や各種データが記憶された不揮発メモリである。ネットワークコントローラ１０５は、不図示のネットワークを介してサーバ等と通信する際に通信プロトコルに基づく処理を行う。なお、ネットワークは、ＬＡＮ又は複数のＬＡＮが接続されたＷＡＮ（例えばインターネット）等である。

外部記憶コントローラ１０６は、着脱可能な外部メモリ１１７に対する書き込み又は外部メモリ１１７からの読み出しを行う。外部メモリ１１７は、例えばＵＳＢメモリ、ＳＤカード等の記憶媒体である。キャプチャデバイス１１１は、ＰＣ３００が表示装置３０１に表示している映像を取り込む（キャプチャする）。ＧＰＵ１１２は、ディスプレイ２００の各ピクセルの画素値を演算する描画専用のプロセッサである。ディスプレイコントローラ１１３は、ＧＰＵ１１２が作成した画像をディスプレイ２００に出力する。

センサコントローラ１１４には、４つの検出部１１_１〜１１_４が接続されており、例えば、赤外線光遮断又はペン発光による三角測量方式による座標の検出を行う。詳しくは後述する。

なお、本実施の形態では、コンピュータ１００は指示具１３と通信する必要はないが、通信機能を有していてもよい。この場合、図示するようにコンピュータ１００は電子ペンコントローラ１１６を有し、指示具１３から押圧信号を受信する（指示具１３が通知手段を有している場合）。これにより、コンピュータ１００は先端が押圧されているか否かを検出することができる。

なお、座標検出システム用のアプリケーションは、外部メモリ１１７に記憶された状態で流通されてもよいし、ネットワークコントローラ１０５を介して不図示のサーバからダウンロードされてもよい。アプリケーションは圧縮された状態でも実行形式でもよい。

図３は、コンピュータの機能ブロックを例示する図である。図示する機能はＣＰＵ１０１がアプリケーションを実行すると共に、検出部１１やコンピュータ１００のリソース等のハードウェアと協働することで実現される。

検出部１１からの出力は、コンピュータ１００の座標計算部２５に送られる。座標計算部２５は、推定値算出手段２５ａと、座標検出手段２５ｂとを有している。推定値算出手段２５ａは、複数の検出部１１によって取得された情報のうち三角測量の原理により座標の推定値を算出するための対となる情報を２以上選び、選んだ対となる情報に基づいて座標の推定値を２以上算出することができる。座標検出手段２５ｂは、推定値算出手段２５ａによって算出された２以上の座標の推定値と、座標の推定値を算出するために用いた対となる情報を取得した２つの検出部１１との関係に基づいて座標を検出することができる。具体的な座標の計算方法については後述する。

座標計算部２５が計算した座標は操作判定部２６とストローク記録部２７に出力される。操作判定部２６は、座標からジェスチャー（タップ、ピンチ、ドラッグ等）を検出してユーザ操作を特定する。座標がＵＩ（ユーザインターフェース）として表示されているメニューの位置に対応し、特定のジェスチャーが検出された場合には、座標により選択されたメニューを受け付ける。

又、このようなメニュー操作でない場合は、ストローク記録部２７は周期的に検出される座標を一筆分のストロークとしてストロークＤＢ２９に記録する。ストロークＤＢ２９には、例えば１ページ毎に該ページに描画されたストロークデータが記憶されている。１つのストロークデータは一筆分の座標の集まりである。座標以外に色や線幅を記録してもよい。

ＵＩ作成部３０は、アプリケーションに予め設定されているＵＩ画像を生成する。画像合成部２８は、１ページ分のストロークデータ、ＵＩ作成部３０が作成したＵＩ画像、及び、ＰＣ３００から取り込まれた出力画像をレイヤーとして重ねて合成しディスプレイ２００に表示する。こうすることで、ＰＣ３００の出力画像にストロークを重ねて表示できる。

図４は、指示具の先端発光部がディスプレイ上の任意の位置の座標Ａを指示している様子を模式的に示す図である。図４に示すように、検出部１１、及び、周辺発光部１５を配置することで、指示具１３が指示するディスプレイ２００上の任意の位置の座標Ａ（ｘ、ｙ）を検出可能になる。例えば、検出範囲をコンピュータ１００の出力を表示するディスプレイ２００の表示範囲と一致させる場合には、ディスプレイ２００のサイズに応じて長さの異なる周辺発光部１５を配置する。

検出部１１は、周辺発光部１５が発光した光を撮影する部分であり、例えば、入射光を結像する結像レンズ（図示せず）や、結像レンズを介して入射光を受光する受光手段である固体撮像素子（図示せず）を有している。固体撮像素子（図示せず）への入射光量により、指示具により指示された位置の情報を取得することができる。

固体撮像素子としては、例えば、複数の受光素子が一列に配置されたＣＣＤやＣＭＯＳ等を用いることができる。固体撮像素子は、複数の受光素子が２次元に配列されたものを用いてもよい。又、固体撮像素子よりも前段に、入射光の所定の波長範囲だけを透過させるフィルタを配置してもよい。固体撮像素子の受光面は、例えば、ディスプレイ２００の盤面に垂直に配置することができる。

指示具１３は、主に可動部１３０及び把持部１４０を有している。すなわち、ホワイトボードにユーザが手書きするためのマーカーペン等におけるインクの滲出部の代わりに又は滲出部と共に、可動部１３０が設けられている。可動部１３０と把持部１４０との間には、図示しない圧力センサが設けられている。

可動部１３０は、把持部１４０の軸方向に移動可能に構成されている。可動部１３０は、例えば、ガラスやプラスチック等で形成できるが、ゴムやエラストマー等で形成して伸縮又は変形自在な構造としてもよい。可動部１３０は、先端付近に先端発光部１３０ｔを有している。先端発光部１３０ｔは、例えば、可動部１３０を透過する所定波長の光を発するＬＥＤ等の光源（図示せず）を備えている。

把持部１４０は、図示しない圧力センサを制御するＩＣ、バッテリ等を内蔵している。圧力センサは、可動部１３０の圧力を検出するセンサであり、閾値以上の圧力を検出するとＯＮ信号をＩＣに出力する。ＩＣがＯＮ信号を検出すると先端発光部１３０ｔに備えられた光源が点灯し、ＯＮ信号を検出しなくなると先端発光部１３０ｔに備えられた光源が消灯する。つまり、可動部１３０で筆圧を検出して光源を点灯又は消灯させることができる。

但し、指示具１３は、可動部１３０で筆圧を検出して光源を点灯又は消灯させる構成に代えて、把持部１４０にスイッチを配置し、ユーザが筆記時にスイッチを無意識又は意識的にＯＮ／ＯＦＦすることで光源を点灯又は消灯させる構成としてもよい。又、このスイッチを圧力センサで構成してもよい。

以上のように、ユーザが筆記中に先端発光部１３０ｔが発光することで、検出部１１は筆記中の座標を検出できる。

又、指示具１３は、電波の発生装置、音波の発生装置、先端発光部１３０ｔとは波長の異なる光の発光装置等の通知手段を有してもよい。把持部１４０内のＩＣが圧力センサからのＯＮ信号を検出すると、通知手段を制御して電波、音波、又は、光の１つ以上を出力させる。コンピュータ１００の電子ペンコントローラ１１６は、通知手段からの通知により、筆記中であることを検出する。

このような構成であれば、筆記中であることを先端発光部１３０ｔ以外から検出できるだけでなく、筆記中でなくても先端発光部１３０ｔの発光により指示具１３の座標を取得することが可能となる。よって、ユーザは指示具１３を筆記以外の用途にも用いることができる。例えば、指示具１３の先端に圧力が作用していない状態では、操作判定部２６は領域の指定という操作を受け付け、指示具１３の先端に圧力が作用している状態ではストローク記録部２７によりストロークを記録するという操作を受け付ける。

周辺発光部１５は、軸方向がディスプレイ２００の各辺と平行になるように配置した棒状の発光体であり、例えば、図示しない光源と、図示しないプリズムシート、拡散板、導光板、反射フィルム等が層状に配置された構造体とを有している。ランプやＬＥＤ等の光源が発する光を、この構造体に入射させることで、明るく均一な発光面を有する発光体を形成することができる。周辺発光部１５は、例えば、ディスプレイ２００の盤面に対し突出して配置される。

周辺発光部１５は、座標検出システム５００の電源のＯＮ等により自動的に発光を開始する。又は、周辺発光部１５は、座標検出システム５００の電源とは独立にユーザが点灯・消灯を操作してもよい。周辺発光部１５の光の強度は、指示具１３の先端発光部１３０ｔの光の強度よりも小さい。

又、波長については指示具１３の波長と同じである必要はないが、周辺発光部１５の波長は検出部１１の固体撮像素子が感度を有する波長である。例えば、指示具１３と周辺発光部１５の光の波長は共に赤外光とする。しかしながら、波長域が赤外光で同じでも、ピーク波長が異なる等の差異は許容される。この場合、波長の違いに基づき周辺発光部１５の光から指示具１３の光を分離できる。又、指示具１３や周辺発光部１５以外の可視光が検出部１１に侵入することを防止できれば、指示具１３と周辺発光部１５の一方又は両方を可視光としてもよい。

本実施の形態では、対となる検出部（複数対）の出力に基づいて座標を検出する。図４の例では、２対の検出部１１がディスプレイ２００の四角形の盤面の四隅（頂点）に配置されている。すなわち、１対の検出部１１（例えば、検出部１１_１及び１１_２）は、盤面の第１の辺の両隅に配置され、他の１対の検出部１１（例えば、検出部１１_３及び１１_４）は、第１の辺に対向する盤面の第２の辺の両隅に配置されている。

但し、これは配置方法の一例であり、検出範囲において同時に検出したい指示具１３や手指の数等の条件により、検出部１１の数は増減させてもよい。三角測量の原理により、２つの検出部で１つの座標を検出可能であるため、通常は最低２つの検出部１１があれば座標Ａを検出可能である。しかし、本実施の形態では、検出精度向上のため、少なくとも２対の検出部の出力を用いるので、最低３つの検出部１１が必要となる。３つの検出部１１を有する場合には、例えば、ディスプレイ２００の任意の三隅に配置できる。

なお、検出部の数がｍ個の場合、同時にｍ-１個の座標を検出できる。又、数学的な処理により、検出部１１の数がｍ個でも同時にｍ-１個より多くの座標を検出できる。すなわち、指示具は１つでなく複数あってもよく、検出部の数がｍ個あれば、同時にｍ-１個以上の指示具の座標を検出できる。

図４に示す座標Ａを精度よく検出するための、本実施の形態に係る検出方法について説明する。図５は、一対の検出部の出力から決まる座標Ａの推定値について説明する図である。図５（ａ）は一対の検出部である検出部１１_１と検出部１１_２の出力から決まる座標Ａの推定値Ａ_１を模式的に示しており、図５（ｂ）は他の一対の検出部である検出部１１_３と検出部１１_４の出力から決まる座標Ａの推定値Ａ_２を模式的に示している。

座標Ａは、座標Ａの推定値Ａ_１及びＡ_２を用いて、図６に示すフローチャートにしたがって検出できる。図６は、２対の検出部の出力に基づいて座標を求める手順を例示するフローチャート（その１）である。

まず、ステップＳ６０１では、推定値算出手段２５ａは、検出部１１_１及び１１_２の出力から、角度θ_ＬＡ１及びθ_ＲＡ１を求める。ここで、角度θ_ＬＡ１は、検出部１１_１の中心と検出部１１_２の中心とを結ぶ線分Ｌ_１２と、検出部１１_１の中心と推定値Ａ_１とを結ぶ線分Ｌ_１Ａ１とのなす角度である。又、角度θ_ＲＡ１は、検出部１１_１の中心と検出部１１_２の中心とを結ぶ線分Ｌ_１２と、検出部１１_２の中心と推定値Ａ_１とを結ぶ線分Ｌ_２Ａ１とのなす角度である。なお、線分Ｌ_１２の長さは既知である。

角度θ_ＬＡ１は、次のようにして求めることができる。すなわち、指示具１３の先端発光部１３０ｔが発光すると、周辺発光部１５からの光と先端発光部１３０ｔからの光が検出部１１_１の固体撮像素子に入射する。検出部１１_１の固体撮像素子は、遮光するものがなければ、全ての受光素子で周辺発光部１５から光を受光すると共に、先端発光部１３０ｔからの光を角度θ_ＬＡ１に応じた受光素子で受光する。

先端発光部１３０ｔからの光を受光した受光素子の受光レベルは突出して大きいため、推定値算出手段２５ａは、先端発光部１３０ｔからの光を受光した受光素子の番号を容易に認識できる。推定値算出手段２５ａは、例えば、受光素子と受光角度が対応づけられたテーブルを参照して、先端発光部１３０ｔからの光を受光した受光素子の番号に基づいて角度θ_ＬＡ１を求めることができる。同様に、推定値算出手段２５ａは、検出部１１_２の先端発光部１３０ｔからの光の検出結果に基づいて角度θ_ＲＡ１を求めることができる。

次に、ステップＳ６０２では、推定値算出手段２５ａは、ステップＳ６０１で求めた角度θ_ＬＡ１及びθ_ＲＡ１の値と、既知である線分Ｌ_１２の長さ（ここではＷとする）を用い、三角測量の原理により座標Ａの推定値Ａ_１（ｘ_１、ｙ_１）を求める。具体的には、下記の式（数１）及び（数２）により、座標Ａの推定値Ａ_１（ｘ_１、ｙ_１）を求める。なお、式（数１）及び（数２）は、推定値算出手段２５ａに機能の一部として組み込まれている。

次に、ステップＳ６０３では、推定値算出手段２５ａは、ステップＳ６０１と同様な方法により、検出部１１_３及び１１_４の出力から、角度θ_ＬＡ２及びθ_ＲＡ２を求める。ここで、角度θ_ＬＡ２は、検出部１１_３の中心と検出部１１_４の中心とを結ぶ線分Ｌ_３４と、検出部１１_４の中心と推定値Ａ_２とを結ぶ線分Ｌ_４Ａ２とのなす角度である。又、角度θ_ＲＡ２は、検出部１１_３の中心と検出部１１_４の中心とを結ぶ線分Ｌ_３４と、検出部１１_３の中心と推定値Ａ_２とを結ぶ線分Ｌ_３Ａ２とのなす角度である。なお、線分Ｌ_３４の長さは既知である。

次に、ステップＳ６０４では、推定値算出手段２５ａは、ステップＳ６０２と同様な方法により、ステップＳ６０３で求めた角度θ_ＬＡ２及びθ_ＲＡ２の値と、既知である線分Ｌ_３４の長さ（Ｗ）を用い、三角測量の原理により座標Ａの推定値Ａ_２（ｘ_２、ｙ_２）を求める。

次に、ステップＳ６０５では、座標検出手段２５ｂは、推定値Ａ_１（ｘ_１、ｙ_１）及びＡ_２（ｘ_２、ｙ_２）の重心計算により座標Ａ（ｘ、ｙ）を求める。具体的には、下記の式（数３）及び（数４）により、座標Ａ（ｘ、ｙ）を求める。なお、式（数３）及び式（数４）において、Ｌ_Ａ１ｈは推定値Ａ_１から線分Ｌ_１２に引いた垂線の長さであり、推定値Ａ_１（ｘ_１、ｙ_１）と角度θ_ＬＡ１及びθ_ＲＡ１の値から求めることができる。同様に、Ｌ_Ａ２ｈは推定値Ａ_２から線分Ｌ_３４に引いた垂線の長さであり、推定値Ａ_２（ｘ_２、ｙ_２）と角度θ_ＬＡ２及びθ_ＲＡ２の値から求めることができる。

ところで、三角測量の原理から、座標Ａの推定値Ａ_１の座標検出精度は、Ｌ_Ａ１ｈの値が小さくなるほど悪くなる。同様に、座標Ａの推定値Ａ_２の座標検出精度は、Ｌ_Ａ２ｈの値が小さくなるほど悪くなる。この問題を可決するために、例えば、検出部１１_１及び１１_２の対は検出部１１_３及び１１_４に近い第１領域（検出部１１_１及び１１_２から離れた領域）のみを検出する。そして、検出部１１_３及び１１_４の対は検出部１１_１及び１１_２に近い第２領域（検出部１１_３及び１１_４から離れた領域）のみを検出する方法も考えられる。

しかしながら、この方法では、指示具１３の先端発光部１３０ｔが第１領域と第２領域の境界を連続的な動作で横切った場合でも、不連続な座標が算出される場合がある。第１領域と第２領域の境界では、先端発光部１３０ｔからの光を検出する検出部１１の対が切り替わるためである。

これに対して、図５及び図６を参照して説明した本実施の形態に係る方法では、Ｌ_Ａ１ｈとＬ_Ａ２ｈを用いて、検出部１１の出力に重み付けを行っている。

すなわち、第１の対（例えば、検出部１１_１及び１１_２）を結ぶ線分の近傍の第１の対による検出精度が悪い領域では第１の対の出力の重み付けを低くし、第２の対（例えば、検出部１１_３及び１１_４）の出力の重み付けを高くしている。又、第２の対（例えば、検出部１１_３及び１１_４）を結ぶ線分の近傍の第２の対による検出精度が悪い領域では第２の対の出力の重み付けを低くし、第１の対（例えば、検出部１１_１及び１１_２）の出力の重み付けを高くしている。これにより、座標Ａの位置が何れの検出部の対の近傍であるかにかかわらず、座標Ａの算出精度を高めることができる。

又、座標Ａ（ｘ、ｙ）は、０<θ_ＬＡ１ , θ_ＲＡ１, θ_ＬＡ２ , θ_ＲＡ２, <π／２の範囲において、θ_ＬＡ１ , θ_ＲＡ１, θ_ＬＡ２ , θ_ＲＡ２をパラメータとする連続関数である。そのため、指示具１３による書き込みの最中に指示具１３の座標位置がずれることなく計算可能である。すなわち、上記の方法のように、領域の境界で検出部１１の対が切り替わることがないため、連続性を保ちつつ座標計算を行なうことが可能となり、不連続な座標の算出を防止できる。

〈第１の実施の形態の変形例〉
第１の実施の形態では、２対の検出部の出力を用い、各対の出力から求めた座標の推定値の重心計算により座標Ａを求める例を示した。第１の実施の形態の変形例では、ｎ対の検出部の出力を用い、各対の出力から求めた座標の推定値の重心計算により座標Ａを求める例を示す。

図７は、ｎ対（ｎは２以上の自然数）の検出部の出力に基づいて座標を求める手順を例示するフローチャート（その１）である。但し、ｎ＝２の場合には、図６に示した例と同様となる。

まず、ステップＳ６１１では、推定値算出手段２５ａは、変数ｉの値を１に設定する。次に、ステップＳ６１２では、推定値算出手段２５ａは、検出部対ｉの出力から、角度θ_ＬＡｉ及びθ_ＲＡｉを求める。角度θ_ＬＡｉ及びθ_ＲＡｉを求める具体的な方法については、図６のステップＳ６０１で説明した通りである。ここで、角度θ_ＬＡｉは、検出部１１_ｉと検出部１１_ｉ＋１とを結ぶ線分Ｌ_{ｉ（ｉ＋１）}と、検出部１１_ｉと推定値Ａ_ｉとを結ぶ線分Ｌ_ｉＡｉとのなす角度である。又、角度θ_ＲＡｉは、検出部１１_ｉと検出部１１_ｉ＋１とを結ぶ線分Ｌ_{ｉ（ｉ＋１）}と、検出部１１_ｉ＋１と推定値Ａ_ｉとを結ぶ線分Ｌ_{（ｉ＋１）Ａｉ}とのなす角度である。なお、線分Ｌ_{ｉ（ｉ＋１）}の長さは既知である。

次に、ステップＳ６１３では、推定値算出手段２５ａは、ステップＳ６１２で求めた角度θ_ＬＡｉ及びθ_ＲＡｉの値と、既知である線分Ｌ_{ｉ（ｉ＋１）}の長さを用い、三角測量の原理により座標Ａの推定値Ａ_ｉ（ｘ_ｉ、ｙ_ｉ）を求める。具体的には、図６のステップＳ６０２で説明した式（数１）及び（数２）により、座標Ａの推定値Ａ_ｉ（ｘ_ｉ、ｙ_ｉ）を求める。

次に、ステップＳ６１４では、推定値算出手段２５ａは、変数ｉの値がｎであるか否かを判定する。ステップＳ６１４で変数ｉの値がｎでないと判定した場合（Ｎｏの場合）には、ステップＳ６１６で変数ｉの値を１つインクリメントし、再びステップＳ６１２及びＳ６１３の処理を順次行う。

ステップＳ６１４で変数ｉの値がｎであると判定した場合（Ｙｅｓの場合）には、ステップＳ６１５では、座標検出手段２５ｂは、ｎ個の推定値Ａ_ｉ（ｘ_ｉ、ｙ_ｉ）（ｉ＝１からｎ）の重心計算により座標Ａ（ｘ、ｙ）を求める。具体的には、下記の式（数５）及び（数６）により、座標Ａ（ｘ、ｙ）を求める。なお、式（数５）及び式（数６）において、Ｌ_Ａｉｈは推定値Ａ_ｉから線分Ｌ_{ｉ（ｉ＋１）}に引いた垂線の長さであり、推定値Ａ_ｉ（ｘ_ｉ、ｙ_ｉ）と角度θ_ＬＡｉ及びθ_ＲＡｉの値から求めることができる。

このように、第１の実施の形態の変形例によれば、ｎ対の検出部の出力に基づいた重心計算により座標Ａを求めることができる。この際、推定値Ａ_ｉから線分Ｌ_{ｉ（ｉ＋１）}に引いた垂線の長さを用いて、検出部１１の出力に重み付けを行っている。すなわち、検出部の所定の対を結ぶ線分の近傍の所定の対による検出精度が悪い領域では所定の対の出力の重み付けを低くし、他の対の出力の重み付けを高くしている。又、領域の境界で検出部１１の対が切り替わることがない。これにより、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。

〈第２の実施の形態〉
第１の実施の形態及びその変形例では、重心計算により座標Ａを求める例を示した。第２の実施の形態では、２対の検出部の出力を用い、各対の出力から求めた座標の推定値から検出部の対を結ぶ線分までの距離の比により座標Ａを求める例を示す。

図８は、２対の検出部の出力に基づいて座標を求める手順を例示するフローチャート（その２）である。なお、図８において、図６と同一構成部には同一符号を付し、その説明を省略する。

まず、図６と同様のステップＳ６０１からＳ６０４を実行後、ステップＳ６２５では、座標検出手段２５ｂは、各対の出力から求めた座標の推定値から検出部の対を結ぶ線分までの距離の比により座標Ａ（ｘ、ｙ）を求める。具体的には、下記の式（数７）及び（数８）により、座標Ａ（ｘ、ｙ）を求める。

このように、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、Ｌ_Ａ１ｈとＬ_Ａ２ｈを用いて、検出部１１の出力に重み付けを行っている。すなわち、第１の対（例えば、検出部１１_１及び１１_２）を結ぶ線分の近傍の第１の対による検出精度が悪い領域では第１の対の出力の重み付けを低くし、第２の対（例えば、検出部１１_３及び１１_４）の出力の重み付けを高くしている。又、第２の対（例えば、検出部１１_３及び１１_４）を結ぶ線分の近傍の第２の対による検出精度が悪い領域では第２の対の出力の重み付けを低くし、第１の対（例えば、検出部１１_１及び１１_２）の出力の重み付けを高くしている。又、領域の境界で検出部１１の対が切り替わることがない。これにより、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。

〈第２の実施の形態の変形例〉
第２の実施の形態では、２対の検出部の出力を用い、各対の出力から求めた座標の推定値から検出部の対を結ぶ線分までの距離の比により座標Ａを求める例を示した。第２の実施の形態の変形例では、ｎ対の検出部の出力を用い、各対の出力から求めた座標の推定値から検出部の対を結ぶ線分までの距離の比により座標Ａを求める例を示す。

図９は、ｎ対の検出部の出力に基づいて座標を求める手順を例示するフローチャート（その２）である。但し、ｎ＝２の場合には、図８に示した例と同様となる。なお、図９において、図７と同一構成部には同一符号を付し、その説明を省略する。

まず、図７と同様のステップＳ６１１からＳ６１４、Ｓ６１６を実行後、ステップＳ６３５では、座標検出手段２５ｂは、各対の出力から求めた座標の推定値から検出部の対を結ぶ線分までの距離の比により座標Ａ（ｘ、ｙ）を求める。具体的には、下記の式（数９）及び（数１０）により、座標Ａ（ｘ、ｙ）を求める。

このように、第２の実施の形態の変形例によれば、Ｌ_Ａｉｈの比を用いて、検出部１１の出力に重み付けを行っている。すなわち、検出部の所定の対を結ぶ線分の近傍の所定の対による検出精度が悪い領域では所定の対の出力の重み付けを低くし、他の対の出力の重み付けを高くしている。又、領域の境界で検出部１１の対が切り替わることがない。これにより、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。

以上、好ましい実施の形態及びその変形例について詳説したが、上述した実施の形態及びその変形例に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及びその変形例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、周辺発光部１５や検出部１１は、指示具１３の先端発光部１３０ｔや手指等の位置を検出できれば、上記の実施の形態に限定されるものではない。第１の例を挙げれば、周辺発光部１５に代えて、光を反射する再帰性反射部材をディスプレイ２００を囲むように配置してもよい。

この場合は、検出部１１に、例えば、レーザ等の発光手段を備えた投光部と、受光部と、シリンドリカルレンズを含む光学系を設ける。そして、発光手段から発し光学系を介して検出部１１から出射された光が、ディスプレイ２００の表面に沿った平行光として盤面上を進行するようにする。盤面に平行に進行した光は、ディスプレイ２００を囲むように配置された再帰性反射部材で再帰的に反射され、再び同一光路を辿って検出部１１の受光部に入射する。従って、指示具１３の先端発光部１３０ｔや手指等で盤面に対して指示動作を行うと、受光部に入射する光量が変化するため、指示具１３や手指等の位置を検出できる。

第２の例を挙げれば、ディスプレイ２００を囲む周辺発光部１５や再帰性反射部材を設けないようにしてもよい。この場合は、検出部１１に、例えば、レーザ等の発光手段を備えた投光部と、受光部と、シリンドリカルレンズを含む光学系を設ける。そして、指示具１３の先端部近傍に再帰性反射部材を設ける。検出部１１から出射された光が指示具１３の再帰性反射部材で反射されて受光部に入射するため、指示具１３の位置を検出できる。

１１ 検出部
１３ 指示具
１５ 周辺発光部
２５ 座標計算部
２５ａ 推定値算出手段
２５ｂ 座標検出手段
１００ コンピュータ
２００ ディスプレイ
３００ ＰＣ
５００ 座標検出システム

特開２００３−３０３０４号公報

Claims (9)

1. 盤面に対して指示動作を行う指示部により指示された座標を検出する座標検出システムであって、
   入射光量から前記指示部により指示された位置の情報を取得する複数の取得手段と、
   前記複数の取得手段によって取得された前記情報のうち三角測量の原理により前記座標の推定値を算出するための対となる情報を２以上選び、該選んだ対となる情報に基づいて前記座標の推定値を２以上算出する推定値算出手段と、
   前記推定値算出手段によって算出された２以上の前記座標の推定値と、前記座標の推定値を算出するために用いた前記対となる情報を取得した２つの取得手段との関係に基づいて前記座標を検出する座標検出手段と、を有することを特徴とする座標検出システム。
2. 前記座標検出手段は、前記推定値算出手段によって算出された２以上の前記座標の推定値ごとに、該座標の推定値から該座標の推定値を算出するために用いた前記２つの取得手段同士を結ぶ線分までの距離を算出し、算出された前記距離を用いて２以上の前記座標の推定値に重み付けを行って前記座標を検出する請求項１記載の座標検出システム。
3. 前記座標検出手段は、２以上の前記座標の推定値に対して重心計算をすることで前記重み付けを行う請求項２記載の座標検出システム。
4. 前記座標検出手段は、２以上の前記座標の推定値ごとに求めた前記距離の比を用いて前記重み付けを行う請求項２記載の座標検出システム。
5. ２対の取得手段を有し、
   １対の前記取得手段は、四角形の前記盤面の所定の辺の両隅に配置されており、
   他の１対の前記取得手段は、四角形の前記盤面の前記所定の辺に対向する辺の両隅に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載の座標検出システム。
6. 盤面に対して指示動作を行う指示部により指示された座標を検出する情報処理装置であって、
   入射光量から前記指示部により指示された位置の情報を取得する複数の取得手段によって取得された前記情報のうち三角測量の原理により前記座標の推定値を算出するための対となる情報を２以上選び、該選んだ対となる情報に基づいて前記座標の推定値を２以上算出する推定値算出手段と、
   前記推定値算出手段によって算出された２以上の前記座標の推定値と、前記座標の推定値を算出するために用いた前記対となる情報を取得した２つの取得手段との関係に基づいて前記座標を検出する座標検出手段と、を有することを特徴とする情報処理装置。
7. 盤面に対して指示動作を行う指示部により指示された座標を検出する情報処理装置に、 入射光量から前記指示部により指示された位置の情報を取得する複数の取得手段によって取得された前記情報のうち三角測量の原理により前記座標の推定値を算出するための対となる情報を２以上選び、該選んだ対となる情報に基づいて前記座標の推定値を２以上算出する推定値算出ステップと、
   前記推定値算出ステップによって算出された２以上の前記座標の推定値と、前記座標の推定値を算出するために用いた前記対となる情報を取得した２つの取得手段との関係に基づいて前記座標を検出する座標検出ステップと、を実行させるプログラム。
8. 請求項７記載のプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
9. 情報処理装置が盤面に対して指示動作を行う指示部により指示された座標を検出する座標検出方法であって、
   入射光量から前記指示部により指示された位置の情報を取得する複数の取得手段によって取得された前記情報のうち三角測量の原理により前記座標の推定値を算出するための対となる情報を２以上選び、該選んだ対となる情報に基づいて前記座標の推定値を２以上算出する推定値算出ステップと、
   前記推定値算出ステップによって算出された２以上の前記座標の推定値と、前記座標の推定値を算出するために用いた前記対となる情報を取得した２つの取得手段との関係に基づいて前記座標を検出する座標検出ステップと、を有することを特徴とする座標検出方法。

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