JP2015207260A - 座標入力システム、座標入力システムにおける発光強度制御方法、情報処理装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】指示体の座標位置にかかわらず、正確な位置検出を可能にする。【解決手段】受光センサ１１ｄ，１１ｃは、電子ペン１３から放射された光を検出する。光学検出部（左）１５１，光学検出部（右）１５２は、受光センサ１１ｄ，１１ｃの受光出力に基づいて、それぞれの受光強度及び受光方向を検出する。発光強度決定部１５３は、光学検出部（左）１５１，光学検出部（右）１５２で検出された受光強度に基づいて電子ペン１３の発光強度を決定する。発光強度送信部１５５は、発光強度決定部１５３で決定された発光強度を電子ペン１３における発光強度受信部へ送信する。電子ペン１３では、受信した発光強度にも基づいて発光強度を制御する。【選択図】図３

Description

本発明は、座標入力システム、座標入力システムにおける発光強度制御方法、情報処理装置及びプログラムに関する。

例えばタッチパネル装置など、ユーザが指示体によって指示した座標入力面上の位置情報である座標位置を入力する座標入力装置が普及している。このように入力された座標位置に基づき、座標入力装置に接続されたコンピュータを制御したり、文字や図形などの書き込みを行ったりすることができる。

このような座標入力装置として、座標入力面上で発光している指示体からの光を座標入力面の周辺の２箇所で検出し、三角測量により指示体の座標位置を検出する座標入力装置（光デジタイザ）がある（特許文献１）。

この座標入力装置は、指示体としての電子ペンの先端で座標入力面としての電子黒板の盤面に接触したときに電子ペンを発光させ、その発光を電子黒板の周辺の２箇所に配置されている受光センサの受光出力から求めた各受光センサに対する電子ペンの方向と、受光センサ間の距離とから、三角測量により電子ペンが接触した座標入力面上の位置（座標位置）を検出する。ここで、受光センサとしては、一次元配列された多数の受光素子を有するリニアイメージセンサ、或いはテレビカメラからなる二次元イメージセンサを用い、その受光出力として受光強度分布（一次元像或いは二次元像）を用いる。

また、文献に記載されたものではないが、電子ペンを使うユーザが電子黒板に手をついて文字を書くケースでは、２つの受光センサのうち、少なくとも一方の受光センサが電子ペンからの光を受光できない状況を想定して、電子黒板の周辺の４箇所に受光センサを配置し、４つの受光センサの出力を用いて電子ペンの座標位置を検出することも既知である。

しかしながら、上記従来の座標入力装置では、電子ペンの発光強度は電子ペンが座標入力面上のどの位置にあっても常に一定であり、最適化されていないため、位置検出精度面及び消費電力面で問題がある。

即ち、電子ペンの発光強度が弱すぎる場合、電子ペンと受光センサとの距離が遠くなると、受光センサが電子ペンからの光を検出できなくなるため、電子ペンの方向を検出できなくなる。逆に、電子ペンの発光強度が強すぎる場合、電子ペンと受光センサとの距離が近くなると、受光センサにおける各受光素子の受光強度がほぼ一定となるため、電子ペンの方向を正確に検出できなくなる。また、電子ペンの発光強度が弱すぎたり、強すぎたりしない場合、電子ペンの位置検出はできるものの、電子ペンと受光センサとの距離が近い場合、必要以上に強い発光強度で発光するため、消費電力が無駄になっている。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、前記指示体の座標位置にかかわらず、正確な位置検出を可能にすることである。

本発明に係る座標入力システムは、発光強度が可変の発光手段を有する指示体と、座標入力面と、前記座標入力面の周辺の複数箇所に配置され、前記発光手段からの光を受光する複数の受光手段と、前記複数の受光手段によって受光された光の受光方向に基づいて、前記指示体の座標位置を検出する座標位置検出手段と、前記複数の受光手段によって受光された光の受光強度に基づいて、前記発光手段の発光強度を決定する発光強度決定手段と、前記発光強度決定手段で決定された発光強度で前記発光手段を発光させる発光強度制御手段と、を有する座標入力システムである。

本発明によれば、前記指示体の座標位置にかかわらず、正確な位置検出ができる。

本発明が適用される座標入力システムの構成を示す図である。 図１におけるコンピュータのハードウェア構成を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態に係る座標入力システムのブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る座標入力システムにおける電子ペンのブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る座標入力システムにおいて、座標位置を検出する方法について説明するための図である。 図３における受光センサで生成される被写体画像を示す図である。 図３における発光強度決定部で決定される発光強度の上限値及び下限値について説明するための図である。 図３における受光センサの受光強度に基づいて電子ペンの発光強度を決定する方法について説明するための図である。 本発明の第１の実施形態に係る座標入力システムの処理手順を示すフローチャートである。 図９に示すフローチャートにおいて、所定時間が経過していないときの動作シーケンスを示すシーケンス図である。 図９に示すフローチャートにおいて、所定時間が経過し、２つの受光センサの受光強度のうち、弱い方の受光強度が“所定閾値以下、かつ下限値以上”でないときの動作シーケンスを示すシーケンス図である。 図９に示すフローチャートにおいて、所定時間が経過し、２つの受光センサの受光強度のうち、弱い方の受光強度が“所定閾値以下、かつ下限値以上”であるときの動作シーケンスを示すシーケンス図である。 本発明の第２の実施形態に係る座標入力システムのブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る座標入力システムにおいて、受光センサの受光強度に基づいて発光強度を決定する方法について説明するための図である。 本発明の第３の実施形態に係る座標入力システムの処理手順を示すフローチャートである。 図１５に示すフローチャートにおいて、所定時間が経過していないときの動作シーケンスを示すシーケンス図である。 図１５に示すフローチャートにおいて、所定時間が経過し、ｎ番目に強い受光強度が“所定閾値以下、かつ下限値以上”でないときの動作シーケンスを示すシーケンス図である。 図１５に示すフローチャートにおいて、所定時間が経過し、ｎ番目に強い受光強度が“所定閾値以下、かつ下限値以上”であるときの動作シーケンスを示すシーケンス図である

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
〈座標入力システムの構成〉
図１は、本発明が適用される座標入力システムの構成を示す図である。

この座標入力システム５００は、発光強度が可変の発光手段を有する指示体としての電子ペン１３、電子黒板２００、情報処理装置としてのコンピュータ１００、及び、付加的な要素としてＰＣ（Personal Computer）３００を有している。ここで、電子ペン１３と電子黒板２００が座標入力装置を構成する。

電子黒板２００は、座標入力面及び映像表示面としての盤面２０１、及び受光手段としての受光センサ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ（任意の１つ以上の受光センサを示す場合は、単に受光センサ１１という）を備えている。受光センサ１１は、盤面２０１の周辺の複数箇所としての盤面２０１の四角の外側に配置されている。ただし、座標位置の検出対象である電子ペン１３の数などに応じて増減してもよい。

受光センサ１１は二次元配列された複数の受光素子群と結像光学系とを組み合わせて構成されており、その出力はコンピュータ１００によって処理され、受光素子群における受光強度分布（被写体画像）が電子ペン１３により指示された盤面２０１上の座標位置を求めるために用いられる。

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が出力した映像を盤面２０１に内蔵されている液晶ディスプレイなどの表示デバイスに表示させることができる。

また、コンピュータ１００には座標入力システム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受光センサ１１からの信号に基づきユーザが電子ペン１３でタッチした盤面２０１上の座標位置を検出する。そして、アプリケーションは座標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。

アプリケーションは、操作用のメニューを盤面２０１に表示させることができる。また、アプリケーションは、例えば、ユーザが線を描画するメニューに触れた後、電子ペン１３で盤面２０１に図形を描画した場合、コンピュータ１００は電子ペン１３が接触している座標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盤面２０１に表示させる。図ではユーザが三角形の形状に沿って電子ペン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の表示装置３０１に表示されている画像（ここでは、太陽及び山）と合成して盤面２０１に表示させる。

このように、電子黒板２００がタッチパネル機能を有していなくても、アプリケーションを使用することで、ユーザは電子ペン１３で電子黒板２００に触れるだけで様々な操作が可能になる。

〈コンピュータのハードウェア構成〉
図２は、図１におけるコンピュータ１００のハードウェア構成を説明するための図である。コンピュータ１００は、市販の情報処理装置又は座標入力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ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、ＳＳＤ（Solid State Drive）１０４、ネットワークコントローラ１０５、外部記憶コントローラ１０６、キャプチャデバイス１１１、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）１１２、及び、センサコントローラ１１４を有している。

ＣＰＵ１０１はアプリケーションを実行して座標入力システム５００の動作全体を制御する。ＲＯＭ１０２にはＩＰＬ（Initial Program Loader）等、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、座標入力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など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（Local Area Network）又は複数のＬＡＮが接続されたＷＡＮ（Wide Area Network、例えばインターネット）などである。

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（Universal Serial Bus）メモリ、ＳＤ（Secure Digital）カードなどである。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、電子黒板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が作成した画像を電子黒板２００に出力する。

センサコントローラ１１４には、受光センサ１１が接続されており、受光センサ１１の受光出力を所定の周期（例えば１０ｍｓ）でサンプリングし、隣り合う２つの受光センサの受光出力を用いて三角測量により電子ペン１３の座標位置を検出する。また、センサコントローラ１１４は電子ペン１３の発光強度を決定する。

電子ペンコントローラ１１６は、センサコントローラ１１４で決定された発光強度を電子ペン１３へ送信する。電子ペンコントローラ１１６と電子ペン１３との間の通信手段としては、電波や音波や、座標検出のための光とは波長の異なる光などを用いることができる。

なお、座標入力システム用のアプリケーション１１９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。また、アプリケーション１１９は圧縮された状態でも実行形式でもよい。

〈第１の実施形態に係る座標入力システム〉
図３は、本発明の第１の実施形態に係る座標入力システムのブロック図であり、図４は、本発明の第１の実施形態に係る座標入力システムにおける電子ペンのブロック図である。

図３に示すように、本実施形態に係る座標入力システム５００−１は、受光センサ１１ｃ及び１１ｄを有する電子黒板２００−１、並びにコンピュータ１００により実現される光学検出部（左）１５１、光学検出部（右）１５２、発光強度決定部１５３、座標位置検出部１５４、発光強度送信部１５５、及び表示制御部１５６を備えている。

電子黒板２００−１は、図１における電子黒板２００において、受光センサ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのうち、受光センサ１１ｃ，１１ｄのみを使用するように構成するか、又は受光センサ１１ａ，１１ｂを除去した構成とすることで実現される。ただし、隣り合う２つの受光センサ１１の組み合わせとして、受光センサ１１ｃ，１１ｄではなく、他の組み合わせ（例えば受光センサ１１ａ，１１ｂ）とすることもできる。

また、図４に示すように、本実施形態に係る座標入力システム５００−１における電子ペン１３は、発光強度受信部１３ａ、発光強度制御部１３ｂ、及び発光強度が可変の発光手段としての発光部１３ｃを有する。

光学検出部（左）１５１、光学検出部（右）１５２は、それぞれ受光センサ１１ｃ、受光センサ１１ｄの受光出力に基づいて、それぞれの受光強度及び受光方向を検出する。発光強度決定部１５３は、光学検出部（左）１５１、光学検出部（右）１５２で検出された受光強度に基づいて電子ペン１３の発光強度を決定する。発光強度送信部１５５は、発光強度決定部１５３で決定された発光強度を電子ペン１３における発光強度受信部１３ａへ送信する。座標位置検出部１５４は、光学検出部（左）１５１、光学検出部（右）１５２で検出された受光方向に基づき三角測量により、電子ペン１３の座標位置を検出する。表示制御部１５６は、座標位置検出部１５４で検出された電子ペン１３の時系列の座標位置に基づいて、電子黒板２００−１に文字等を表示させる。

電子ペン１３では、発光強度受信部１３ａは、発光強度送信部１５５から送信された発光強度を受信する。発光強度制御部１３ｂは、発光強度受信部１３ａで受信された発光強度に基づき、発光部１３ｃの発光強度を制御する。

〈座標位置の検出方法〉
図５は、本発明の第１の実施形態に係る座標入力システム５００−１において、座標位置を検出する方法について説明するための図である。

電子黒板の盤面２０１−１は、横（水平）方向の長さ（幅）がＷ、縦（垂直）方向の長さ（高さ）がＨである。盤面２０１−１上に設定した盤面２０１−１の左上端を原点（０，０）とするｘｙ直交座標における電子ペン１３の座標位置Ｐ_０（Ｘ，Ｙ）は三角測量により以下のようにして検出することができる。

受光センサ１１ｃと受光センサ１１ｄとを結ぶ線分、即ち盤面２０１−１の下の縁（下の辺）を三角測量の基線とし、基線の左端、右端と座標位置Ｐ_０（Ｘ，Ｙ）とを結ぶ線分と基線とのなす角度をθ_Ｌ、θ_Ｒとすると、Ｘ、Ｙは下記の式〔１〕、〔２〕により算出することができる。
Ｘ＝Ｗ×tanθ_Ｒ/(tanθ_Ｌ＋tanθ_Ｒ) …式〔１〕
Ｙ＝Ｈ−Ｗ×tanθ_Ｌ×tanθ_Ｒ/(tanθ_Ｌ＋tanθ_Ｒ) …式〔２〕

ここで、Ｗ及びＨは既知であるから、θ_Ｌ、θ_Ｒ、即ち受光センサ１１ｃ，１１ｄにおける受光方向を検出することで、Ｘ、Ｙを検出することができる。次に、受光方向を検出する方法について説明する。

〈受光方向の検出方法〉
図６は、受光センサ１１ｃ、１１ｄのうちの１つで生成される被写体画像（受光強度分布）を示す図である。この図を用いて、光学検出部（左）１５１、光学検出部（右）１５２が受光方向を検出する方法について説明する。

この図において、縦軸の高さは電子ペン１３の先端と電子黒板２００−１の盤面２０１−１との間の距離であり、横軸の角度は受光センサ１１ｃと受光センサ１１ｄとを結ぶ線分、即ち盤面２０１−１の下の縁と盤面２０１−１の左の縁又は右の縁とのなす角度である。

また、１つの四角形が１つの受光素子（１つの画素）に対応する。即ち、それぞれの受光センサは、縦８画素、横１５画素からなる二次元配列された１２０個の受光素子群を備えている。

盤面２０１−１の任意の位置に電子ペン１３が接触すると、受光センサ１１ｃ、１１ｄはそれぞれの受光された光の強さ（受光強度）に基づいて、受光強度に対応する画素値（輝度値）を有する被写体画像を生成する。例えば、１画素の画素値の範囲が０〜２５５とするならば、最も明るい画素（白画素）の画素値は２５５、最も暗い画素（黒画素）の画素値は０で表される。

図６は、任意の位置（Ｘ，Ｙ）を通る点を中心に受光素子は強い光を受光し、角度が離れるに従って受光素子は弱い光を受光していることを示している。具体的には、角度θ_Ｌ又はθ_Ｒが４５°の状態を表している。

〈発光強度の上限値及び下限値〉
図７は、発光強度決定部１５３で決定される発光強度の上限値及び下限値について説明するための図である。

電子ペン１３の発光強度は、図６に示す被写体画像の画素値に基づき表される。そして、電子ペン１３の座標位置が任意の箇所にある際の電子ペン１３の発光強度は、図６における横軸方向の画素値の極値とする。そして、この画素値が極値をとる横軸の値から受光センサ１１に対する電子ペンの方向（図６の場合、４５°）の検出が可能となる。

従来、電子ペンの発光強度は、電子ペンが電子黒板の盤面上のどの位置であっても不変であり、受光センサで生成される被写体画像の極値が常にとれるような発光強度に設定されている。一方、本実施形態では、電子ペン１３の発光強度を電子ペン１３の座標位置（電子ペン１３と受光センサ１１との間の距離）に応じて可変とし、低消費電力化を実現する。

ただし、電子ペン１３の発光強度を可変とすることによる副作用として、以下の点が挙げられる。即ち、電子ペン１３の発光強度が弱い状態で、電子ペン１３の座標位置（Ｘ，Ｙ）が受光センサ１１ｃ又は１１ｄから遠くなった場合、図６に示す被写体画像が全体に暗くなるため、この被写体画像の画素値の横軸の極値をとることができない状態となる。同様に、電子ペン１３の発光強度が強い状態で、電子ペン１３の座標位置（Ｘ，Ｙ）が受光センサ１１ｃ又は１１ｄから近くなった場合、図６に示す被写体画像が全体に明るくなるため、この被写体画像の画素値の横軸の極値をとることができない状態となる。このように横軸の極値をとることができないと、受光センサ１１ｃ又は１１ｄから電子ペン１３の座標位置（Ｘ，Ｙ）に対する方向を検出することができなくなる。

そこで、このような被写体画像の画素値の横軸の極値をとることができず、座標位置の検出が不可能となる状態を防ぐため、図７に示すように、電子ペン１３の発光強度の上限値及び下限値を設け、上限値から下限値までの間の検知可能領域４０２に位置する発光強度に決定する。この図において、検知不可能領域４０１は、前述した電子ペン１３の座標位置が受光センサ１１ｃ又は１１ｄから遠いため、被写体画像が全体に暗くなる領域であり、検知不可能領域４０３は、前述した電子ペン１３の座標位置が受光センサ１１ｃ又は１１ｄから近いため、被写体画像が全体に明るくなる領域である。

〈受光センサの受光強度に基づく電子ペンの発光強度の決定〉
図８は、受光センサ１１の受光強度に基づいて電子ペン１３の発光強度を決定する方法について説明するための図である。ここで、図８Ａは発光強度を変更する前の受光センサの受光強度を表し、図８Ｂは発光強度を変更した後の受光センサの受光強度を表している。また、これらの図において、第１の受光センサは受光センサ１１ｃ，１１ｄの一方であり、第２の受光センサは受光センサ１１ｃ，１１ｄの他方である。

図８Ａに示すように、電子ペン１３の発光強度を変更する前は、第１の受光センサの受光強度及び第２の受光センサの受光強度が検知可能領域４０２内の所定閾値を超える（発光強度が十分に強い）範囲に入るように、電子ペン１３の発光強度が設定されている。ここで、所定閾値とは高消費電力状態であるか、低消費電力状態であるかの判断基準となる閾値であり、ユーザが任意に設定可能である。つまり、電子ペン１３の発光強度を変更する前は高消費電力状態である。

これに対して、図８Ｂに示すように、電子ペン１３の発光強度を変更した後は、第１の受光センサの受光強度及び第２の受光センサの受光強度が検知可能領域４０２内の所定閾値以下（発光強度を抑えた）の範囲に入るように、電子ペン１３の発光強度が設定されている。つまり、電子ペン１３の発光強度を変更した後は低消費電力状態である。

この発光強度変更の際、２つの受光センサの受光強度のうち、小さい方の受光強度に基づいて発光強度を制限することで、受光光度が小さい方の受光センサ（図では第１の受光センサ）の変更後の受光強度が下限値より弱い検知不可能領域４０１に入らないように制御している。

〈座標入力システムの処理手順〉
図９は、本実施形態に係る座標入力システム５００−１の処理手順を示すフローチャートである。

まず電子ペン１３においては、発光強度制御部１３ｂにより決定された発光強度に基づいて発光部１３ｃを発光させる（ステップＳＴ１０１）。ここで、起動時の発光強度は初期値による。

電子ペン１３の発光部１３ｃから放射された光は受光センサ１１ｃ，１１ｄで受光され、受光センサ１１ｃ，１１ｄにより被写体画像を生成する（ステップＳＴ１０２）。次に、光学検出部（左）１５１、光学検出部（右）１５２により、被写体画像から受光センサ１１ｃ，１１ｄにおける受光方向及び受光強度を検出する（ステップＳＴ１０３）。

次いで、所定時間が経過したか否かを判断する（ステップＳＴ１０４）。そして、経過していないときは（ステップＳＴ１０４：No）、座標位置検出部１５４により電子ペン１３の座標位置を検出し（ステップＳＴ１０５）、表示制御部１５６の制御により電子黒板２００−１に文字等を表示する（ステップＳＴ１０６）。このように、所定時間が経過していないときは、ユーザの筆記操作による電子ペン１３の座標位置の変化量が少ないと想定されるため、発光強度を決定する処理を行わない。

所定時間が経過したときは（ステップＳＴ１０４：Yes）、発光強度決定部１５３は、光学検出部（左）１５１、光学検出部（右）１５２で検出された受光センサ１１ｃ，１１ｄの受光強度のうち、弱い方を判断する（ステップＳＴ１０７）。

次に発光強度決定部１５３は、弱い方の受光強度が“所定閾値以下、かつ下限値以上”であるか否かを判断する（ステップＳＴ１０８）。この判断は、電子ペン１３の発光強度が低消費電力状態であるか否かを判断していることになる。

そして、弱い方の受光強度が“所定閾値以下、かつ下限値以上”である（低消費電力状態である）と判断した場合（ステップＳＴ１０８：Yes）、発光強度を更新しない（ステップＳＴ１１０）。一方、弱い方の受光強度が“所定閾値以下、かつ下限値以上”でない（低消費電力状態でない）と判断した場合（ステップＳＴ１０８：No）、発光強度を更新して下げる（ステップＳＴ１０９）。

ステップＳＴ１０９又はステップＳＴ１１０を実行した後、発光強度送信部１５５により発光強度を送信し（ステップＳＴ１１１）、発光強度受信部１３ａにより発光強度を受信して（ステップＳＴ１１２）、ステップＳＴ１０１に移行する。

〈座標入力システムを構成するコンピュータの動作〉
次に、座標入力システム５００−１を構成するコンピュータ１００（図２）の動作について説明する。

図１０は、図９に示すフローチャートにおいて、所定時間が経過していないときの動作シーケンスを示すシーケンス図である。また、図１１は、図９に示すフローチャートにおいて、所定時間が経過し、弱い方の受光強度が“所定閾値以下、かつ下限値以上”でないときの動作シーケンスを示すシーケンス図である。また、図１２は、図９に示すフローチャートにおいて、所定時間が経過し、弱い方の受光強度が“所定閾値以下、かつ下限値以上”であるときの動作シーケンスを示すシーケンス図である。以下、順番に説明する。

図１０に示すように、所定時間が経過していないときは、ＣＰＵ１０１が電子ペンコントローラ１１６に対して起動時の発光強度への移行を指示する（シーケンスＳ１０１）。電子ペンコントローラ１１６は、起動時の発光強度へ移行して電子ペン１３へ起動時の発光強度を送信し（シーケンスＳ１０２）、電子ペン１３は発光強度を更新する（シーケンスＳ１０３）。

図１１に示すように、所定時間が経過し、弱い方の受光強度が“所定閾値以下、かつ下限値以上”でないとき、即ち電子ペン１３が低消費電力状態でないときは、シーケンスＳ１０１〜Ｓ１０３まで、即ち起動時の発光強度への移行の動作シーケンスは所定時間が経過していないときと同じである。

次にＣＰＵ１０１がセンサコントローラ１１４に対して受光強度の検出及び発光強度の決定への移行を指示すると（シーケンスＳ１０４）、センサコントローラ１１４は、受光強度の検出及び発光強度の決定へ移行して、受光センサ１１の受光強度を検出し、その受光強度に基づいて、電子ペン１３の発光強度を決定する（シーケンスＳ１０５）。

次にセンサコントローラ１１４が電子ペンコントローラ１１６に対して決定された発光強度への移行を指示する（シーケンスＳ１０６）。電子ペンコントローラ１１６は、決定された発光強度へ移行して、電子ペン１３に対して決定された発光強度を送信し（シーケンスＳ１０７）、電子ペン１３は発光強度を更新する（シーケンスＳ１０８）。これにより、電子ペン１３の発光強度が低下し、電子ペン１３は低消費電力状態となる。

図１２に示すように、所定時間が経過し、弱い方の受光強度が“所定閾値以下、かつ下限値以上”であるとき、即ち電子ペン１３が低消費電力状態であるときは、シーケンスＳ１０１〜Ｓ１０４までは、弱い方の受光強度が“所定閾値以下、かつ下限値以上”でないときと同じである。

次のシーケンスＳ１０５では、センサコントローラ１１４は受光強度の検出及び発光強度の決定へ移行して、受光センサ１１の受光強度を検出するものの、発光強度の決定（更新）は行わない。このため、電子ペン１３の発光強度は変化せず、電子ペン１３は低消費電力状態に維持される。

〈第２の実施形態に係る座標入力システム〉
図１３は、本発明の第２の実施形態に係る座標入力システムのブロック図である。
図示のように、本実施形態に係る座標入力システム５００−２は、受光センサ１１ａ〜１１ｄを有する電子黒板２００−２、並びにコンピュータ１００により実現される光学検出部（左上）１６１、光学検出部（右上）１６２、光学検出部（左下）１６３、光学検出部（右下）１６４、受光センサ選択部１６５、発光強度決定部１６６、座標位置検出部１６７、発光強度送信部１６８、及び表示制御部１６９を備えている。

光学検出部（左上）１６１、光学検出部（右上）１６２、光学検出部（左下）１６３、光学検出部（右下）１６４は、受光センサ１１ａ、受光センサ１１ｂ、受光センサ１１ｃ、受光センサ１１ｄの受光出力に基づいて、それぞれの受光強度及び受光方向を検出する。

受光センサ選択部１６５は、光学検出部（左上）１６１、光学検出部（右上）１６２、光学検出部（左下）１６３、光学検出部（右下）１６４で検出された受光強度及び受光方向のうち、隣り合う２つの受光センサの受光強度及び受光方向の検出データを選択する。選択方法については後述する。この際、選択された２つの受光センサを示す情報に基づき、選択されていない受光センサの電源を落とすことで低消費電力化を行うことが好適である。

発光強度決定部１６６は、受光センサ選択部１６５で選択された２つの受光センサの受光強度に基づいて電子ペン１３の発光強度を決定する。発光強度送信部１６８は、発光強度決定部１６６で決定された発光強度を電子ペン１３における発光強度受信部１３ａへ送信する。

座標位置検出部１６７は、受光センサ選択部１６５で選択された２つの受光センサの受光方向に基づいて三角測量により、電子ペン１３の座標位置を検出する。表示制御部１６９は、座標位置検出部１６７で検出された電子ペン１３の時系列の座標位置に基づいて、電子黒板２００−２に文字等を表示させる。

使用する受光センサの選択方法について説明する。
受光センサを選択する目的は低消費電力化であるため、できる限り電子ペン１３の発光強度を抑える必要がある。電子ペン１３の発光強度を抑えるためには、電子ペン１３と４つの受光センサ１１ａ〜１１ｄとの間の距離を算出し、最も近い受光センサ及び２番目に近い受光センサを選択する。電子ペン１３から４つの受光センサ１１ａ〜１１ｄまでの距離は、図５を参照して前述した任意の位置（Ｘ，Ｙ）の座標、電子黒板２００−２の盤面の横方向の長さＷ、縦方向の長さＨより、以下の式〔３〕〜〔６〕で算出可能である。

受光センサ１１ａまでの距離＝√{Ｘ^２＋（Ｈ−Ｙ）^２} …式〔３〕
受光センサ１１ｂまでの距離＝√{（Ｗ−Ｘ）^２＋（Ｈ−Ｙ）^２} …式〔４〕
受光センサ１１ｃまでの距離＝√{Ｘ^２＋Ｙ^２} …式〔５〕
受光センサ１１ｄまでの距離＝√{（Ｗ−Ｘ）^２＋Ｙ^２} …式〔６〕

本実施の形態に係る座標入力システム５００−２では、電子黒板２００−２が４つの受光センサ１１ａ〜１１ｄを備えている点、及び４つの受光センサ１１ａ〜１１ｄのうち、２つを選択する点以外（発光強度を決定する方法、処理手順等）は第１の実施形態と同じであるから、説明を省略する。

〈第３の実施形態に係る座標入力システム〉
本実施形態に係る座標入力システムは、第２の実施形態に係る座標入力システム５００−２において、受光センサ選択部１６５を除去するか、又は受光センサ選択部１６５が常に４つの受光センサ１１ａ〜１１ｄを選択するように構成するとともに、低消費電力化を実現したものである。

〈受光センサの受光強度に基づく電子ペンの発光強度の決定〉
図１４は、本実施形態に係る座標入力システムにおいて、受光センサの受光強度に基づいて発光強度を決定する方法について説明するための図である。この図において、図８と対応する部分には図８と同じ参照符号が付されている。

ここで、図１４Ａは発光強度を変更する前の受光センサの受光強度を表し、図１４Ｂは発光強度を変更した後の受光センサの受光強度を表している。また、これらの図において、第１の受光センサ〜第４の受光センサの各々は、受光センサ１１ａ〜１１ｄのいずれか１つである。

図１４Ａに示すように、電子ペン１３の発光強度を変更する前は、第１の受光センサの受光強度、第２の受光センサの受光強度が検知可能領域４０２内の所定閾値を超える範囲に入り、第３の受光センサの受光強度、及び第４の受光センサの受光強度が検知可能領域４０２内の所定閾値以下の範囲に入るように、電子ペン１３の発光強度が設定されている。

この状態から電子ペン１３の発光強度を変更する際には、４つの受光センサの受光強度のうち、２番目に強い受光強度（図１４Ａでは第１の受光センサの受光強度）に基づいて制限することで、２番目に強い受光強度の受光センサの変更後の受光強度が下限値より弱い検知不可能領域４０１に入らないように制御している。

このように制御することで、電子ペン１３の発光強度を変更した後は、図１４Ｂに示すように、第１の受光センサの受光強度及び第２の受光センサの受光強度が検知可能領域４０２内の所定閾値以下の範囲に入るように、電子ペン１３の発光強度が設定されている。つまり、電子ペン１３の発光強度を変更した後は、電子ペン１３は低消費電力状態となる。

このとき、第３の受光センサの受光強度、及び第４の受光センサの受光強度は検知不可能領域４０１に入るため、第３の受光センサで生成される被写体画像、及び第４の受光センサで生成される被写体画像は座標位置検出に使用することができない。このため、第１の受光センサで生成される被写体画像、及び第２の受光センサで生成される被写体画像を用いて座標位置を検出することになる。

なお、ここでは、２番目に強い受光強度に基づいて発光強度を制限する必要があると述べたが、ユーザが手をついて文字等を記載することなどを考慮し、２番目でなく３番目等の任意の明るさの受光強度に基づいて発光強度を制限することも可能である。例えば、ユーザが手をついたことで、２番目の明るさとなる筈の受光センサへの光が遮られ、３番目の明るさとなる筈の受光センサの受光光度が２番目に繰り上がる状態、つまり、実際には３番目の明るさが２番目の明るさとして使われる状態でも、発光強度を制御し低消費電力化が可能となる。

〈座標入力システムの処理手順〉
図１５は、本実施形態に係る座標入力システムの処理手順を示すフローチャートである。この図において、ステップＳＴ２０１〜ＳＴ２０６の内容は図９（第１の実施形態）におけるステップＳＴ１０１〜ＳＴ１０６の内容と同じであるから、説明を省略する。

所定時間が経過したときは（ステップＳＴ２０４：Yes）、発光強度決定部１６６は、光学検出部（左上）１６１、光学検出部（右上）１６２、光学検出部（左下）１６３、光学検出部（右下）１６４で検出された受光センサ１１ａ〜１１ｄの受光強度のうち、ｎ番目に強い受光強度を判断する（ステップＳＴ２０７）。ここで、ｎは２、３、４のいずれかである。

次に発光強度決定部１６６は、ｎ番目に強い受光強度が“所定閾値以下、かつ下限値以上”であるか否かを判断する（ステップＳＴ２０８）。そして、ｎ番目に強い受光強度が“所定閾値以下、かつ下限値以上”であると判断した場合（ステップＳＴ２０８：Yes）、発光強度を更新しない（ステップＳＴ２１０）。一方、ｎ番目に強い受光強度が“所定閾値以下、かつ下限値以上”でないと判断した場合（ステップＳＴ２０８：No）、発光強度を更新して下げる（ステップＳＴ２０９）。

ステップＳＴ２０９又はステップＳＴ２１０を実行した後、発光強度送信部１６８により発光強度を送信し（ステップＳＴ２１１）、発光強度受信部１３ａにより発光強度を受信して（ステップＳＴ２１２）、ステップＳＴ２０１に移行する。

〈座標入力システムを構成するコンピュータの動作〉
次に、本実施形態に係る座標入力システムを構成するコンピュータ１００（図２）の動作について説明する。

図１６は、図１５に示すフローチャートにおいて、所定時間が経過していないときの動作シーケンスを示すシーケンス図である。また、図１７は、図１５に示すフローチャートにおいて、所定時間が経過し、ｎ番目に強い受光強度が“所定閾値以下、かつ下限値以上”でないときの動作シーケンスを示すシーケンス図である。また、図１８は、図１５に示すフローチャートにおいて、所定時間が経過し、ｎ番目に強い受光強度が“所定閾値以下、かつ下限値以上”であるときの動作シーケンスを示すシーケンス図である。以下、順番に説明する。

図１６に示すように、所定時間が経過していない場合、ＣＰＵ１０１が電子ペンコントローラ１１６に対して起動時の発光強度への移行を指示する（シーケンスＳ２０１）。電子ペンコントローラ１１６は、起動時の発光強度へ移行して電子ペン１３へ起動時の発光強度を送信し（シーケンスＳ２０２）、電子ペン１３は発光強度を更新する（シーケンスＳ２０３）。

図１７に示すように、所定時間が経過し、ｎ番目に弱い受光強度が“所定閾値以下、かつ下限値以上”でないときは、シーケンスＳ２０１〜Ｓ２０３まで、即ち起動時の発光強度への移行の動作シーケンスは所定時間が経過していない場合と同じである。

次にＣＰＵ１０１がセンサコントローラ１１４に対して受光強度の検出及び発光強度の決定への移行を指示すると（シーケンスＳ２０４）、センサコントローラ１１４は受光強度の検出及び発光強度の決定へ移行して、受光センサ１１の受光強度を検出し、その受光強度に基づいて、電子ペン１３の発光強度を決定する（シーケンスＳ２０５）。

次にセンサコントローラ１１４が電子ペンコントローラ１１６に対して決定された発光強度への移行を指示する（シーケンスＳ２０６）。電子ペンコントローラ１１６は、決定された発光強度へ移行して、電子ペン１３に対して決定された発光強度を送信し（シーケンスＳ２０７）、電子ペン１３は発光強度を更新する（シーケンスＳ２０８）。これにより、電子ペン１３の発光強度が低下し、電子ペン１３の消費電力が低下する。

図１８に示すように、所定時間が経過し、ｎ番目に強い受光強度が“所定閾値以下、かつ下限値以上”であるときは、シーケンスＳ２０１〜Ｓ２０４までは、弱い方の受光強度が“所定閾値以下、かつ下限値以上”でないときと同じである。

次のシーケンスＳ２０５では、センサコントローラ１１４は受光強度の検出及び発光強度の決定へ移行して、受光センサ１１の受光強度を検出するものの、発光強度の決定（更新）は行わない。このため、電子ペン１３の発光強度は変化せず、消費電力も変化しない。

なお、本発明の目的は、前述の電子ペンと受光センサ付の電子黒板を備えた手書きシステムの機能を実現するソフトウエアのプログラムコードを記録した記録媒体を、システムまたは装置に供給し、そのシステムまたは装置のコンピュータ（または、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＤＳＰ）が記録媒体に格納されたプログラムコードを実行することによっても達成することが可能である。

この場合、記録媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述の電子ペンと受光センサ付の電子黒板を備えた手書きシステムの機能を実現することになり、そのプログラムコードまたはそのプログラムを記憶した記録媒体は本発明を構成することになる。

プログラムコードを供給するための記録媒体としては、ＦＤ、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリ、ＲＯＭなどの光記録媒体、磁気記録媒体、光磁気記録媒体、半導体記録媒体を使用することができる。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述の画像表示システムの機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述の画像表示システムの機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

また、記録媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述の画像表示システムの機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

１１，１１ａ〜ｄ…受光センサ、１３…電子ペン、１３ｂ…発光強度制御部、１００…コンピュータ、１１４…センサコントローラ、１１６…電子ペンコントローラ、１５３，１６６…発光強度決定部、１５４，１６７…座標位置検出部、１５５，１６８…発光強度送信部、１６５…受光センサ選択部、２００，２００−１，２００−２…電子黒板、２０１，２０１−１…電子黒板の盤面、４０２…検知可能領域、５００，５００−１，５００−２…座標入力システム。

特開平１１−３１７０号公報

Claims (9)

1. 発光強度が可変の発光手段を有する指示体と、
   座標入力面と、
   前記座標入力面の周辺の複数箇所に配置され、前記発光手段からの光を受光する複数の受光手段と、
   前記複数の受光手段によって受光された光の受光方向に基づいて、前記指示体の座標位置を検出する座標位置検出手段と、
   前記複数の受光手段によって受光された光の受光強度に基づいて、前記発光手段の発光強度を決定する発光強度決定手段と、
   前記発光強度決定手段で決定された発光強度で前記発光手段を発光させる発光強度制御手段と、
   を有する座標入力システム。
2. 請求項１に記載された座標入力システムにおいて、
   前記発光強度決定手段は、前記複数の受光手段における受光強度が受光方向を検出可能な範囲となるように前記発光手段の発光強度を決定する、座標入力システム。
3. 請求項２に記載された座標入力システムにおいて、
   前記発光強度決定手段は、前記複数の受光手段における受光強度が前記発光手段の低消費電力状態の判断基準に対応する所定の閾値以下になるように前記発光手段の発光強度を決定する、座標入力システム。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載された座標入力システムにおいて、
   前記複数の受光手段から２つの受光手段を選択する選択手段を有する、座標入力システム。
5. 請求項４に記載された座標入力システムにおいて、
   前記選択手段は、前記座標位置検出手段で検出された座標位置に近い順に２つの受光手段を選択する、座標入力システム。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載された座標入力システムにおいて、
   前記発光強度決定手段は、２番目に強い受光強度に基づいて、前記発光手段の発光強度を決定する、座標入力システム。
7. 発光強度が可変の発光手段を有する指示体と、座標入力面と、前記座標入力面の周辺の複数箇所に配置され、前記発光手段からの光を受光する複数の受光手段と、を有する座標入力システムにおける発光強度制御方法であって、
   前記複数の受光手段によって受光された光の受光強度に基づいて、前記発光手段の発光強度を決定する工程と、
   前記工程で決定された発光強度で前記発光手段を発光させる工程と、
   を有する発光強度制御方法。
8. 発光強度が可変の発光手段を有する指示体と、座標入力面と、前記座標入力面の周辺の複数箇所に配置され、前記発光手段からの光を受光する複数の受光手段と、を有する座標入力装置に接続される情報処理装置であって、
   前記複数の受光手段によって受光された光の受光方向に基づいて、前記指示体の座標位置を検出する座標位置検出手段と、
   前記複数の受光手段によって受光された光の受光強度に基づいて、前記発光手段の発光強度を決定する発光強度決定手段と、
   前記発光強度決定手段で決定された発光強度を前記指示体へ送信する送信手段と、
   を有する情報処理装置。
9. コンピュータを請求項８に記載された情報処理装置の各手段として機能させるためのプログラム。
   

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