JP3670896B2 - 電子ボードシステム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータの情報入出力装置として用いられる電子ボードシステム、及び電子ボードシステムに用いられる赤外線検出方式の座標入力ペンに関し、特に電子ボード上を光ビームで走査してペン位置を検出する方式の電子ボードにおいて、ペンによる光ビームの検出タイミング信号やペンに設けられたボタンのクリック操作によって発生されるスイッチ信号の取り扱いに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータの情報入出力装置として用いられるものの一つに電子ボードがある。電子ボードは、コンピュータの表示画面出力を、プロジェクタによりボード（スクリーン）の前面又は背面から投影し、ボード上での座標入力ペンの指示位置あるいは、ボード上で座標入力ペンがなぞった軌跡を、座標データとして取り込む機能を有するものである。
【０００３】
レーザ走査方式の電子ボードにおいては、ボードの左右上端部に設けた２つのレーザスキャナから発生される走査ビームでスクリーン等の大型表示面を走査する。座標入力ペン位置特定のために必要な、座標入力ペンが走査ビームを捕捉したタイミングを表す信号の検出方法としては、（ａ）座標入力ペンの先端部についている反射面で走査ビームを反射し、反射されたビームをボード上の固定点で検出する方法、（ｂ）座標入力ペンから赤外線信号をリアプロジェクタのスクリーン面に放射してスクリーンの背後でこの信号を検出する方法、（ｃ）座標入力ペンで検出された走査ビーム検出信号を電気信号として座標入力ペンから接続線で送出する方法などがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記したタイミング信号の検出方法には、それぞれ次のような欠点がある。
（ａ）座標入力ペンで反射された走査ビームを検出する方法の場合、二つの赤外線走査ビームが座標入力ペンに当たることでペンプレスの検出を行っているために、ペンプレスの信号が確度高くとりにくい。マウスのようなクリックボタンを設けることができない。座標入力ペンが傾いた場合、軽度の傾きでもペン位置の検出が困難となる。また、電子ボード上を走査するビームの電子ボード板面からの高さについての余裕度が乏しいため、電子ボード板面の歪みや光学走査系の仕上がり精度を厳密に管理する必要がありコスト高となる。
【０００５】
（ｂ）座標入力ペンから赤外線信号をリアプロジェクタのスクリーン面に放射する方法の場合、フロントプロジェクタのボードには使えない。また、スクリーンサイズをはじめとするスクリーンから内部のリアプロジェクタの光学的構造によっては、ペンから発する光ビームに必要な到達距離が異なるために、リアプロジェクタの仕様が変わる毎に座標入力ペンの設計仕様が変わりコスト高となる。
【０００６】
（ｃ）座標入力ペンから接続線で電気信号として送出する方法の場合、接続線は時には邪魔になる。また、長期にわたって使用しているうちに断線や接触不良により、使えなくなることがある。更に、フロントプロジェクタ方式の場合は、接続線が電子ボード上で影になり、電子ボードを見ている人には見にくくなる。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の欠点を除き、座標入力ペンに装備した複数のスイッチ操作によるクリック信号や赤外線走査ビームの検出タイミング信号などを、接続線を用いないでボードの固定位置に設置された電子ボード制御部に伝えることができる電子ボードを提供することを目的とする。
本発明は、また、座標入力ペンの座標特定のための赤外線走査ビームの発生を描画時のみに限定して電子ボードの安全性を高めることを目的とする。
【０００８】
本発明は、また、座標入力ペンによる描画に対しデータ取込が充分速く、座標入力ペンのクリックスイッチ出力やペンプレスの信号を座標入力ペンから固定位置に設置された電子ボード制御部に的確に伝達することのできる電子ボードを提供することを目的とする。
本発明は、また、描画の際に座標入力ペンが傾いたとしてもクリック信号や赤外線走査ビーム検出のタイミング信号などを確実に電子ボード制御部に伝えることのできる電子ボード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】
前記目的を達成するため、本発明においては、座標入力ペンに可視光又は赤外光を発することのできる発光素子を設け、座標入力ペンによる赤外線走査ビームの検出タイミング信号や座標入力ペンに装備した複数のスイッチ操作によるクリック信号を発光素子から発せられる変調光に乗せて送出し、固定した位置に配置した受光器でこの変調光を受けるようにする。座標入力ペンの中心軸に略直角方向に可視光又は赤外線を放射するように、複数個の発光素子を座標入力ペンの外周上に配置し、座標入力ペンが描画中に傾いてもボード周縁部等の固定点に設けた受光器が作動するのに充分な光線が届くように、発光素子としては座標入力ペンの軸方向に拡がり特性を持った空間放射特性がブロードなものを使用する。また、座標入力ペンは使用時に中心軸まわりの回転具合が変化することから、上記の座標入力ペンの中心軸まわりの放射特性はボード周縁部等の固定点に設ける受光器の位置と個数をも勘案した上で決定する。
【００１０】
しかし、単に座標入力ペンからの信号伝送に光を用いだけであると、たとえ光学フィルタにより外光の影響を制限しても光としての信号への混入は避けがたい。そのために伝送すべき信号をコード化して光を変調して伝送する。また、座標入力ペン位置検出のための赤外線走査光と座標入力ペンからの信号伝送に用いられる光線の波長を違える。また、信号の伝送誤りを防止するために、走査光捕捉のタイミング信号やペンスイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号の他に、座標入力ペンからの伝送信号に認識符号（ＩＤビット）を複数個付加する。
【００１１】
更に、走査光捕捉のタイミングについては、座標入力ペンで受光してから、固定点に設けられた受光器を通り、信号として復調されるまでの時間がマイクロ秒のオーダの確かさを必要とする。本発明では、座標入力ペンの走査光捕捉のタイミング信号、座標入力ペンのクリックスイッチ出力やペンプレスの信号を簡単なコードにして、変復調に時間がかからないようにする。また、走査光捕捉のタイミング信号の時間誤差発生防止のために、伝送コードの先頭に走査光捕捉のタイミングを示す符号（ビット）を配置し、この符号（ビット）の到着と同時に、走査の基準点からの時間計数（走査角度に対応する計数）を停止させ、伝送コードの最後に配置された認識符号（ＩＤビット）を読み取って、この伝送コードが有効と判断できた時点で、上の時間計数値を以後の処理へ回し、座標入力ペンの位置座標を特定する。 このように時間計数（走査角度に対応する計数）を行っても、厳密には走査光捕捉のタイミングと、上の時間計数（走査角度に対応する計数）を停止するまでには若干の時間差が生じることがある。この若干の時間差が常に一定であるように回路を配置して、時間計数（走査角度に対応する計数）を補正することが必要である。例えば、時間計数に常に１０マイクロ秒分の遅れがあるならば、時間計数値から常に１０マイクロ秒を減じて走査角度を特定し、これをもとに座標値を計算させるようにする。
【００１２】
また、赤外線走査光の光源の点滅を座標入力ペンがボードに接触したときに発生されるペンプレス信号を用いて制御することで、座標入力ペンを電子ボード板面に置いて描画（又は、筆書）するときだけ赤外線走査光源を発光させ、必要時以外は赤外線を発光しないようにする。
すなわち、本発明による電子ボードシステムは、表面を交互に回転走査する赤外線走査ビームを発生する第１及び第２の赤外線走査ビーム発生手段を備えるボードと、赤外線走査ビームを検出するための光検出器、先端が前記ボードに対して押されたことを検出するペンプレススイッチ、光検出器の検出信号及びペンプレススイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて時系列信号を出力する電子回路、及び電子回路から出力された時系列信号により光信号を発生する発光素子を備える座標入力ペンと、座標入力ペンの発光素子から発生された光信号を検出するために座標入力ペンから離れた位置に配置された受光器と、受光器の出力に基づいて座標入力ペンの座標を求める電子ボード制御部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明による電子ボードシステムは、また、表面を交互に回転走査する赤外線走査ビームを発生する第１及び第２の赤外線走査ビーム発生手段と、第１の赤外線走査ビーム発生手段によって発生された赤外線走査ビームを検出して第１の基準信号を発生する第１の基準センサと、第２の赤外線走査ビーム発生手段によって発生された赤外線走査ビームを検出して第２の基準信号を発生する第２の基準センサとを備えるボードと、赤外線走査ビームを検出するための光検出器、先端がボードに対して押されたことを検出するペンプレススイッチ、光検出器の検出信号及びペンプレススイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて時系列信号を出力する電子回路、及び電子回路から出力された時系列信号が入力されて光信号を発生する発光素子を含む座標入力ペンと、座標入力ペンの発光素子から発生された光信号を検出するために座標入力ペンから離れた位置に配置された受光器と、第１及び第２の基準センサ並びに前記受光器の出力に基づいて座標入力ペンの位置座標を決定する電子ボード制御部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
座標入力ペンはクリックスイッチを有することができる。その場合、電子回路は光検出器の検出信号、ペンプレススイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号及びクリックスイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて時系列信号を出力する。
座標入力ペンの電子回路は、光検出器の検出信号及びペンプレススイッチやクリックスイッチ等のスイッチＯＮ／ＯＦＦ信号に認識符号を付加してコード化した時系列信号を出力することが好ましい。認識符号の付加により、信号の伝送誤りを減らし、かつ外来ノイズに対する耐力を上げることができる。
【００１５】
電子ボード制御部は、座標入力ペンの光検出器の検出信号に基づく符号を受けると直ちに座標入力ペンの座標を演算し、認識符号を確認した後で演算された座標を追認するように構成するのが好ましい。このような構成により、ペンが赤外線走査ビームを捕捉してから、電子ボード制御部が座標入力ペンの座標情報を出力するまでの時間が短縮され、瞬時性を確保することができる。
【００１６】
第１及び第２の赤外線走査ビーム発生手段から発生される赤外線の波長λ1、座標入力ペンの発光素子から発生される光の波長λ2を異なる波長とし、λ1＜λ2とするのが好ましい。ここでλ0＜λa＜λ1＜λb＜λ2、λ0 を可視光領域として、座標入力ペンに備えられる光検出器の前に波長λaよりも長い波長の光のみを透過する光学フィルタを装着し、座標入力ペンの発光素子から発せられる光信号を受光する受光器の前に波長λbよりも長い波長の光のみを透過する光学フィルタを装着することで、光源の位置や光の強度の点からもお互いの信号が混信しないようにすることができる。
【００１７】
電子ボード制御部は、ペンプレススイッチがＯＮになったと判定したとき赤外線走査ビーム発生手段中の光源を点灯し、ペンプレススイッチのＯＦＦ状態が所定時間以上継続したと判定したとき赤外線走査ビーム発生手段中の光源を消灯する制御を行うこと、すなわち、描画（又は、筆書）すべく座標入力ペンをボード面に置いたときに走査赤外線の発光を開始させ、描画（又は、筆書）を終えて座標入力ペンが一定時間以上ボード面から離れたときに走査赤外線の発光を止めるようにすることが好ましい。
【００１８】
電子ボード制御部は、第１の赤外線走査ビーム発生手段による赤外線走査ビーム発生中に座標入力ペンから光検出信号が発生されたと判定したときに第１の赤外線走査ビーム発生手段中の光源を消灯して第２の赤外線走査ビーム発生手段中の光源を点灯し、第２の赤外線走査ビーム発生手段による赤外線走査ビーム発生中に座標入力ペンから光検出信号が発生されたと判定したときに第２の赤外線走査ビーム発生手段中の光源を消灯して第１の赤外線走査ビーム発生手段中の光源を点灯する制御を行うことが望ましい。このような制御を行うことにより、第１の赤外線走査ビーム発生手段と第２の赤外線走査ビーム発生手段が固定周期で交互に走査ビームを発生する場合に比較して座標入力ペンの座標検出の応答性を高めることが可能になる。
【００１９】
本発明の電子ボードシステムは、電子ボード制御部から発生される前記座標入力ペンの座標情報が入力されるコンピュータと、コンピュータに接続され前記座標情報で指示された前記ボード上の位置にマークを表示する表示手段とを更に備えることができる。
また、本発明による座標入力ペンは、ボードの表面に平行に２個所から交互に回転走査される２本の赤外線走査ビームを検出してペンの位置座標を特定し座標入力を行うための座標入力ペンにおいて、軸部と、軸部の先端に軸方向に可動に配置された受光部と、受光部の軸方向の位置に応じてＯＮ／ＯＦＦ信号を発生するペンプレススイッチと、受光部による赤外線走査ビームの検出信号及びペンプレススイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号に識別信号を付加してコード化した時系列信号を出力する電子回路と、電子回路から出力された時系列信号によって光信号を発生する発光素子とを備えることを特徴とする。
【００２０】
受光部は表面が粗面の透明な円錐形状の部材と、前記部材の内部に散乱された赤外線を検出する受光素子とを備えることができる。
本発明の座標入力ペンは、更にクリックスイッチを備えることができる。このとき、電子回路は、受光部からの検出信号、ペンプレススイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号及びクリックスイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号に識別信号を付加してコード化した時系列信号を出力する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明による赤外線検出電子ボードシステムの構成例を示すブロック図である。図示した赤外線検出電子ボードシステムは、キャラクタ及びグラフィック画面を表示するボード（表示板）１１、ボード１１の左右上端部に設けられた赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂ、赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂから図に矢印で示す方向に回転走査される赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂを検出して位置基準信号を発生する基準センサ１７ａ，１７ｂ、赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂを検出して検出信号を光信号１９として発生する座標入力ペン１３、座標入力ペン１３から発生された光信号１９を検出する受光器２０、座標入力ペン１３の座標位置を決定したり赤外線走査ビーム発生器１２ａ、１２ｂ中の光源を制御する電子ボード制御部１４、座標入力ペン１３の軌跡を表示させるパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと略称する）１５、画面表示用プロジェクタ１６を備える。受光器２０は、座標入力ペン１３の姿勢や座標入力ペン１３の中心軸まわりの回転具合如何によらず常に有効に座標入力ペン１３からの光信号１９を捕捉するためには複数個設けておくことが必要である。
【００２２】
赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂは、例えば図２に略示するように、光源としての赤外線レーザダイオード２５と、一定速度で回転するビーム走査用のポリゴンミラー２６を含む構成とすることができる。赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂは、ボード１１の表面を一定の角速度で回転走査する赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂを交互に発生する。すなわち、一方の赤外線走査ビーム発生部１２ａから発生された赤外線走査ビーム１８ａがボード１１の表面を回転走査しているとき、他方の赤外線走査ビーム発生部１２ｂは赤外線走査ビームを発生せず、逆に赤外線走査ビーム発生部１２ｂから発生された赤外線走査ビーム１８ｂがボード１１の表面を回転走査しているとき他方の赤外線走査ビーム発生部１２ａは赤外線走査ビームを発生しない。従って、座標入力ペン１３に２本の赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂが同時に入射することはない。
【００２３】
座標入力ペン１３からは、後述するように、赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂから発生される赤外線とは波長の異なる光線による光信号１９が発生される。また、ボード１１の上部など適当な場所に複数個配置される受光器２０の前面には、赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂの波長を通さず光信号１９の波長のみを通す光学フィルタ２１が設けられており、受光器２０は座標入力ペン１３から発せられた光信号１９のみを検出する。ボード１１は、リアプロジェクタ用スクリーン、フロントプロジェクタ用スクリーン、プラズマディスプレイ、フラットブラウン管、ディスプレー機能のない既存のホワイトボード、黒板等、任意のものとすることができる。
【００２４】
図３は、信号の流れを説明するための信号系統図である。図１の左上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ａから発生される赤外線走査ビーム１８ａは基準センサ１７ａ及び座標入力ペン１３で検出され、図１の右上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ｂから発生される赤外線走査ビーム１８ｂは基準センサ１７ｂ及び座標入力ペン１３で検出される。座標入力ペン１３は赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂの検出信号を光信号１９に乗せて送信し、受光器２０はそれを検出する。
【００２５】
基準センサ１７ａ，１７ｂによる検出信号９５ａ，９５ｂ、及び受光器２０による検出信号７０は電子ボード制御部１４に入力され、それらの信号に基づいて座標入力ペン１３を見込む図示の角度α、βが求められ、ボード１１上における座標入力ペン１３の位置が決定される。座標入力ペン１３の位置情報はＰＣ１５で処理され、画面表示用プロジェクタ１６を介してボード１１上に座標入力ペン１３の軌跡が表示される。電子ボード制御部１４は更に、基準センサ１７ａ，１７ｂ及び受光器２０による検出信号に基づいて赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂを制御し、左右の赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂを交互に発生させるとともに座標入力ペンによる描画が行われていない時には赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂの走査を停止させる。
【００２６】
図４は、本発明による座標入力ペンの一例の外観図である。この座標入力ペン１３は、先端に赤外線走査ビーム受光部３１を有し、軸部３２に複数個の発光素子３３を備える。また、軸部３２に第１クリックスイッチ３４と第２クリックスイッチ３５を備える。図４では発光素子３３を座標入力ペンの先端に近い位置に図示してあるが、座標入力ペンの握り部の先端側又は後尾側（ペン先の反対側）のいずれに設けることも可能である。要は、発光素子３３から発生された光信号１９が受光器２０に確実に受光されればよいのである。軸部３２に設けた第１クリックスイッチ３４と第２クリックスイッチ３５を用いることで、パソコン用マウスの左クリック、右クリック、ダブルクリックと同様の操作を行なうことができる。また、これらのスイッチに、パソコン用キーボードのエンターキーなどの任意のキーの機能を割り付けることも可能である。
【００２７】
図５は、座標入力ペン１３の内部構造の一例を示す模式図である。赤外線走査ビーム受光部３１は、ペン軸３２の先端部に軸方向に可動にはめ込まれている。赤外線走査ビーム受光部３１の背面の中央部には、光学フィルタ４２を備えるフォトダイオード（光検出器）４１が固定されており、また、背面の一部は軸部３２に固定されたペンプレススイッチ３６に接触している。従って、描画のために座標入力ペン１３の先端（赤外線走査ビーム受光部３１）をボード１１に押しつけると、ペンプレススイッチ３６がＯＮになる。また、描画が終わって座標入力ペン１３をボード１１から離すと、ペンプレススイッチ３６がＯＦＦになる。このペンプレススイッチ３６のＯＮ，ＯＦＦによって座標入力ペン１３が描画状態にあるか否かを判断することができる。その他、ペン軸３２内には外部に向かって光線を放出できるように配置された複数の発光素子３３、フォトダイオード４１やペンプレススイッチ３６からの信号を処理して発光素子３３を発光させるための電子回路４３、電源としての電池４４が収容されている。
【００２８】
図６は、赤外線走査ビーム受光部３１の詳細図である。ここに示す赤外線走査ビーム受光部３１は赤外線に透明な材料例えばアクリル等のプラスチックやガラス製のほぼ円錐形のブロックからなり、表面は赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂを赤外線走査ビーム受光部３１内で上方（軸方向）に向けて散乱できるように粗面とされている。また、円錐の底面に相当する平面３７には小穴３８が設けられ、その小穴３８に受光面側を下方に向けてフォトダイオード４１が埋め込まれている。フォトダイオード４１の前面には赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂのみを通し、可視光を遮断する光学フィルタ４２が設けられている。
【００２９】
座標入力ペン１３と交差した赤外線走査ビーム１８ａ（１８ｂ）は、座標入力ペン先端部の円錐形をした赤外線走査ビーム受光部３１の表面（粗面）にて散乱されて、赤外線走査ビーム受光部３１の内部を全体として上方（軸方向）に進行し、フォトダイオード４１で受光される。ここで、フォトダイオード４１の受光面４２の前面に赤外線のみを透過し可視光線を遮断するフイルタ４２を設置したことにより、室内光の状態など座標入力ペン１３を使用している環境の状態に依存せず赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂを正確に検出することが可能となる。
【００３０】
図７は、図４から図６に例示した座標入力ペン１３による赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂの受光状態を説明する図である。図７（ａ）はボード１１の表面にひずみがある場合の受光状態を示し、図７（ｂ）は座標入力ペン１３が傾いたときの受光状態を示す。
図７（ａ）に示すように、赤外線走査ビーム１８ａ（１８ｂ）は、ボード１１に対して座標入力ペン１３が予め定められた位置関係にあるとき検知されるように設計されている。いま、ボード１１が実線で示す本来の位置から破線１１ａで示すように変形したとする。この場合、座標入力ペン１３ａは、赤外線走査ビーム１８ａ（１８ｂ）の走査面に対して位置ずれを起こすことになるが、赤外線走査ビーム受光部（矢印の三角形の部分）３１を例えば２ｃｍ程度の長さにすることにより、通常生じるボードの変形にも十分対応できる。また、図７（ｂ）に示すように、手書き入力中に座標入力ペン１３がボード１１に垂直な状態から１３ｂ、１３ｃのように傾いた場合でも、赤外線走査ビーム受光部（矢印の三角形の部分）３１を例えば２ｃｍ程度の長さにすることにより、座標入力ペン１３の傾きが４５°程度となっても赤外線走査ビーム１８ａ（１８ｂ）を正常に受光、検出することができる。
【００３１】
座標入力ペンを用いた文字や図形の手書き入力時には、ある程度スクリーン等のボードに歪みや変形が生じたり、ボードに対して座標入力ペンが傾斜することが避けられない。この点、図４から図６に例示した座標入力ペン１３は赤外線走査ビーム受光部３１、すなわち座標入力ペンの赤外線走査ビーム検知部を軸方向に長くとることができるため、ボード１１の歪みや変形あるいは座標入力ペン１３の傾き等があっても赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂを確実に検知でき、座標入力ペン１３の軌跡を正確に再現することができる。
【００３２】
図８は、座標入力ペンの内部に備えられている電子回路の一例を示す概略図である。座標入力ペン１３のフォトダイオード４１による検出信号は波形整形回路５１で波形整形されて、論理和回路５８に入力される。ペンプレススイッチ３６からのＯＮ信号は波形整形回路５２で波形整形されてバッファレジスタ５６に入力されるとともに、切り抜き回路５７に入力される。
【００３３】
図９は、切り抜き回路５７の機能を説明する図である。座標入力ペン１３がボード１１に押圧されると、ペンプレススイッチ３６からは図９（ａ）に示すように、ＯＮ信号１１０が出力し続ける。切り抜き回路５７は、ペンプレススイッチ３６のＯＮ信号１１０を、図９（ｂ）に破線１１１で示すように切り抜く。その結果、切り抜き回路５７からは、図９（ｃ）に示すようなパルス信号１１２が出力される。
【００３４】
切り抜き回路５７の出力は、論理和回路５８にて波形整形回路５１の出力との論理和がとられる。論理和回路５８の出力はバッファレジスタ５６に入力されると共に、シフトレジスタ駆動回路５９に入力される。シフトレジスタ駆動回路５９は、シフトレジスタ６０の各素子６１〜６８に格納された信号を時系列信号として出力するタイミングを与える回路である。切り抜き回路５７と波形整形回路５１の出力を論理加算するのは、ペンプレス信号が途絶えてから一定期間が経過して左右の赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂがともに消灯している状態でペンプレスしたときにも、所定の形式の光信号（図示の例の場合８ビットのコード信号）１９が送信されるようにするためである。
【００３５】
また、第１クリックスイッチ３４のＯＮ信号は波形整形回路５３で波形整形され、第２クリックスイッチ３５のＯＮ信号は波形整形回路５４で波形整形されて、それぞれバッファレジスタ５６に入力される。また、認識コード発生器５５は、予めセットされている４ビットの認識コードをバッファレジスタ５６に入力する。バッファレジスタ５６に格納された信号は所定のタイミングでシフトレジスタ６０の各素子６１〜６８に移され、シフトレジスタ６０はシフトレジスタ駆動回路５９からの信号を待って各素子６１〜６８に格納されている信号を時系列信号として発光素子駆動回路６９に送る。発光素子駆動回路６９は発光素子３３を駆動して光信号１９を発信する。
【００３６】
図１０は、座標入力ペン１３に設けられた発光素子３３から送信される光信号１９の一変調例を示す模式図である。図１０の左から右へ時間が推移している。図１０（ａ）は、各符号の相対的タイミングのみを示す図であり、先頭から、座標入力ペン１３のフォトダイオード４１が赤外線走査ビーム１８ａ（１８ｂ）を検知したことを示すタイミング符号７１、ペンプレス符号７２、第１クリックスイッチＯＮ符号７３、第２クリックスイッチＯＮ符号７４、コード認識用の第１〜第４符号７５〜７８である。コード認識符号７５〜７８は、雑音等による誤情報を排除するために付加されている。万一、何らかの外来信号によってコード信号の前の４符号（ビット）７１〜７４が到来しても、連続して予め取り決められたコード認識符号７５〜７８、例えば１０１１が付いていないと後述するＩＤ確認信号が発生せず、到来した信号は有効に取り込まれない。
【００３７】
符号７１〜７８のうちコード認識符号７５〜７８は座標入力ペン１３に固定の符号であり座標入力ペン１３の使用中不変であるが、他の符号７１〜７４は座標入力ペン１３の使用状態に応じて変化し、それぞれＯＮのときにはコード認識符号７５〜７８に先だって図示したタイミング位置に光パルスが発生し、ＯＦＦのときにはコード認識符号７５〜７８に先立つ図示したタイミング位置に光パルスが発生しない。例えば、コード認識符号が１０１１であるとして、ペンプレススイッチ３６がＯＮ、第１及び第２クリックスイッチ３４，３５がＯＦＦの状態でフォトダイオード４１が赤外線走査ビーム１８ａを受光したとする。このとき、座標入力ペン１３の発光素子３３から送信される光信号１９は、図１０（ｂ）に示すように、符号７１，７２，７５，７７，７８のみがＯＮとなった光信号である。
【００３８】
ペンプレス信号は、座標入力ペンを用いた描画が行われていることを示す信号であり、座標入力ペン１３のペン先がボードに押しつけられてペンプレススイッチ３６がＯＮになったとき発生される。このペンプレス信号は、赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂに備えられているレーザダイオード２５の点灯制御に用いられる。電子ボード制御部１４のスイッチを入れたとき、図２に概略を示す赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂ中のポリゴンミラー２６は一定の角速度で回転を始め、その後、電子ボード制御部１４のスイッチを切るまで一定角速度で回転し続ける。しかし、赤外線レーザダイオード２５は、電子ボード制御部１４のスイッチを投入しただけでは点灯せず、実際に座標入力ペン１３を用いた描画が開始されると点灯し、描画動作が終了すると消灯するように構成されている。
【００３９】
この描画が行われている間だけ赤外線レーザダイオード２５を点灯する制御は、ペンプレス信号を利用することで可能となる。すなわち、電子ボード制御部１４は、ペンプレス信号がＯＮのとき左右の赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂの赤外線レーザダイオード２５を交互に点灯する制御を行い、ペンプレス信号がＯＦＦのとき赤外線レーザダイオード２５を消灯する。２つの赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂの赤外線レーザダイオード２５を交互に点灯させる順序は固定にし、左右の赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂの赤外線レーザダイオード２５の点灯制御をペアにして行うのが好ましい。例えば、ペンプレス信号がＯＮになったとき、最初に左上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ａの赤外線レーザダイオード２５を点灯し、次に左上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ａの赤外線レーザダイオード２５を消灯したうえで、右上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ｂの赤外線レーザダイオード２５を点灯し、更にそののち右上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ｂの赤外線レーザダイオード２５を消灯する制御を１制御単位として制御を行う。
【００４０】
ペンプレス信号がＯＮのとき、電子ボード制御部１４は左右の赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂの赤外線レーザダイオードを交互にＯＮ／ＯＦＦするが、このとき、左上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ａの赤外線走査ビーム１８ａが左基準センサ１７ａを通り座標入力ペン１３で受光された時点で左上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ａの赤外線レーザダイオードを消灯し、直ちに右上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ｂの赤外線レーザダイオード２５を点灯させる。同様に、赤外線走査ビーム１８ｂが右基準センサ１７ｂを通り座標入力ペン１３で受光された時点で右上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ｂの赤外線レーザダイオードを消灯し、直ちに左上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ａの赤外線レーザダイオード２５を点灯させるようにする。左右の赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂをこのように制御することで、座標入力ペン１３の座標位置を時間遅れなく計測することが可能になる。
【００４１】
なお、座標入力ペン１３によって絵を描画したり文字を書く際には、筆順等の関係で瞬間的にペン先がボードから離れることが不可避的に生じる。座標入力ペン１３がボード１１から離れるとペンプレススイッチ３６はＯＦＦになるが、この描画中に瞬間的にペンプレススイッチ３６がＯＦＦになった時にも赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂが消えるようでは座標入力ペン１３の座標検出に抜けが生じてしまい、座標入力ペン１３の軌跡を正確に再現することができない。そのため、電子ボード制御部１４は、座標入力ペン１３からのペンプレス信号がＯＦＦになっても直ちに赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂの赤外線レーザダイオード２５を消灯することなく、ペンプレス信号がＯＦＦの状態が一定の時間、例えば５秒間継続したときに始めて描画動作が終了したと判断して左右の赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂの赤外線レーザダイオード２５を消灯する。
【００４２】
図１１は、図１０に示すように変調された光信号１９のコードを復調するために電子ボード制御部１４に備えられるコード復調回路の一例を概念的に示したブロック図である。
変調された光信号１９が受光器２０で受光され、電気信号に変換された検出信号７０が８素子のシフトレジスタ８０の素子８１〜８８を順次通り抜ける。コードの中で先頭のタイミング信号７１のみは、シフトレジスタ８０に入力すると同時に、レジスタ９３を通じて時間カウンタ９４に送られる。時間カウンタ９４は、基準センサ１７ａが赤外線走査ビーム１８ａを検出したとき基準センサ１７ａから発生される基準タイミング信号９５ａ、あるいは基準センサ１７ｂが赤外線走査ビーム１８ｂを検出したとき基準センサ１７ｂから発生される基準タイミング信号９５ｂによって起動されて時間カウントを開始し、レジスタ９３を通して送られたタイミング信号７１によって時間カウントが停止される。時間カウンタ９４の時間カウント値は、そのまま基準点から座標入力ペンまでの暫定角度情報としてレジスタ９６に送られ、後述するコードのＩＤ確認信号９２が発生するまでレジスタ９６に保存される。 伝送コードは８素子のシフトレジスタ８０の素子８１〜８８を順次埋め、同時にバッファレジスタ９０に蓄えられる。論理積回路９１には予め取り決めた第１〜第４認識用符号が回路として組み込まれている。バッファレジスタ９０の最後の４桁（ビット）が予め定められた認識コード７５〜７８に合致すると、論理積回路９１からＩＤ確認信号９２が送出される。レジスタ９６は、このＩＤ確認信号９２が入力されると、保持しているカウント値を確立したペン位置の角度情報として演算回路１００に送出する。演算回路１００では前記時間カウント値からペンの位置座標を演算し、後述する論理回路１０２から有効ペンプレス信号１０３が演算回路１００に入力されていれば、その情報を送信回路１０１に出力する。
【００４３】
基準センサ１７ａによる基準タイミング信号９５ａによって時間カウントが開始され、信号７０に含まれるタイミング信号７１によって時間カウントが停止された時間カウンタ９４の時間カウント値は、図１に示す角度αに対応する。また、基準センサ１７ｂによる基準タイミング信号９５ｂによって時間カウントが開始され、信号７０に含まれるタイミング信号７１によって時間カウントが停止された時間カウンタ９４の時間カウント値は、図１に示す角度βに対応する。座標入力ペン１３から光信号１９に乗せたタイミング符号７１を電子ボード制御部が受け取ったとき、そのタイミング符号は、直前に光を検出した基準センサからの角度を示す情報として処理される。
【００４４】
演算回路１００は、角度αと角度βの情報から、例えばボード１１の左上隅を原点とし、ｘ軸を右方向に、ｙ軸を下方向に正として座標入力ペン１３の（ｘ，ｙ）座標位置を演算する。座標入力ペン１３の（ｘ，ｙ）座標位置は、例えば左右の赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂの間の距離をａとするとき、次式で計算される。
【００４５】
ｘ＝ａtanβ／（tanα＋tanβ）
ｙ＝ｘtanα
【００４６】
演算回路１００で求められた座標入力ペン１３の（ｘ，ｙ）座標位置の情報は、論理回路１０２からの有効ペンプレス信号１０３を待って送信回路１０１に出力される。論理回路１０２から有効ペンプレス信号１０３が発生されない場合、レジスタ９３に取り込まれた信号はタイミング符号７１以外の信号であり、演算回路１００の出力は座標入力ペン１３の（ｘ，ｙ）座標位置を表すものではないため、送信回路１０１に出力されない。
【００４７】
なお、左右の赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂが発生していない状態で描画を開始すると、前述のように、最初はペンプレススイッチ３６のＯＮ信号によってタイミング符号が擬似的に発生される。この擬似的なタイミング符号が図１１に示すコード復調回路のレジスタ９３に取り込まれると、基準タイミング信号９５ａ，９５ｂが発生しておらず時間カウンタ９４が計時を開始していないため、演算回路１００では図１の角度α＝０、β＝０に対して定義された座標が求められる。しかし、この座標情報は実際の座標入力ペンの座標に対応しておらず、無効な情報であるため演算回路１００から送信回路１０１に出力されない。
【００４８】
無効な座標情報か否かの判断は、演算回路１００で基準タイミング信号９５ａ（９５ｂ）を参照することによって行うことができる。すなわち、基準タイミング信号９５ａ（９５ｂ）が出力されていない状態で演算回路１００にレジスタ９６から時間カウント値が入力されたときは、その時間カウント値は無効と判断することができる。また、演算回路１００で基準タイミング信号９５ａ（９５ｂ）を参照するようにすると、レジスタ９６から入力された時間カウント値が図１の角度αに対応するものか、角度βに対応するものか容易に確認することができる。
【００４９】
演算回路１００における無効な座標情報か否かの判断は、また、求められた座標値によって、あるいは演算回路１００への時系列的な信号入力状態によって行うことができる。座標入力ペン１３で描画を行っているとき、演算回路１００にはレジスタ９６から一連の信号が時間的に連続して入力されるが、この一連の信号の途中に疑似タイミング信号が含まれることはない。ペンプレススイッチ３６のＯＮ信号による擬似タイミング信号が発生するのは、レジスタ９６から暫く（電子ボード制御部１４が赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂの赤外線レーザダイオード２５を消灯するのに必要なペンプレス信号ＯＦＦ継続時間より長い時間）信号入力が無かった後に、時間的に連続した一連の信号入力が開始されたときである。演算回路１００は、レジスタ９６から供給される信号の時間間隔を監視し、前回の信号入力から規定の時間以上の時間間隔をおいて一連の信号入力があった場合には、その最初の信号は疑似タイミング信号に基づくものと判断して読み捨てる。
【００５０】
図１１に戻って、レジスタ９９に保持されたコードは、ＩＤ確認信号９２を待ってペンプレス符号として論理回路１０２に出力される。論理回路１０２は、バッファレジスタ９０の先頭符号とレジスタ９９の出力の論理積により、有効ペンプレス信号１０３及びペンプレス＆タイミング信号１０４を発生する。有効ペンプレス信号１０３は、前述のように演算回路１００に入力され、ペンプレス＆タイミング信号１０４は赤外線源制御部１０５に入力される。
【００５１】
また、レジスタ９７，９８に保持されたコードもＩＤ確認信号９２を待って、それぞれ第２クリックスイッチＯＮ信号、第１クリックスイッチＯＮ信号として送信回路１０１に出力される。送信回路１０１は、これらの信号をＰＣ１５に送信する。ＰＣ１５は、ペン位置情報に基づいてプロジェクタ１６により座標入力ペン１３の位置あるいは軌跡をボード１１上に表示する。また、第１クリックスイッチＯＮ／ＯＦＦ信号及び第２クリックスイッチＯＮ／ＯＦＦ信号の状態によって、ＰＣにおけるマウス操作での左ダブルクリックや右クリックなどの動作を行う。
【００５２】
赤外線源制御部１０５は、ペンプレス＆タイミング信号１０４を監視した上で、描画（又は、筆書）を止めて（即ち、ペンプレススイッチ３６がＯＦＦになって）一定時間（例えば、５秒間）が経過したときは、赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂを制御し、赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂの発生を停止する。一旦、赤外線ビームの発生を停止した後、再び、ペンプレススイッチ３６がＯＮになると切り抜き回路５７によって、擬似的に赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂを受光したことになりコード信号が成立して光信号１９が送出され、すぐに赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂが発生され、正常の動作状態に入る。赤外線源制御部１０５には、また基準センサ１７ａ，１７ｂから発生される基準タイミング信号９５ａ，９５ｂも入力されており、論理回路１０２からペンプレス＆タイミング信号１０４が入力されたとき、その直前に入力された基準タイミング信号の属する赤外線走査ビーム発生部の赤外線レーザダイオードを消灯し、他方の赤外線走査ビーム発生部の赤外線レーザダイオードを点灯することによって、左右の赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂを交互に発生する制御を行う。
【００５３】
ここで、赤外線源制御部１０５における赤外線走査ビーム発生部の赤外線レーザダイオードの点灯、消灯制御は、赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂと基準センサ１７ａ，１７ｂの位置関係、赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂの回転走査方向などを考慮して行われる。例えば、図１に示した基準センサ１７ａ，１７ｂの配置と赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂの回転走査方向の設定の場合、角度αあるいは角度βを求めるには、まず基準タイミング信号９５ａ（９５ｂ）が出力され、次に座標入力ペン１３から赤外線走査ビーム１８ａ（１８ｂ）の検出タイミング符号が送出される必要がある。従って、赤外線源制御部１０５における赤外線走査ビーム発生部の赤外線レーザダイオードの点灯、消灯制御もそれを考慮したものとされる。
【００５４】
すなわち、赤外線走査ビーム発生部１２ａ（１２ｂ）におけるポリゴンミラー２６の回転状態と赤外線源制御部１０５からの赤外線レーザダイオード２５に対する点灯指示タイミングによっては、基準センサ１７ａ（１７ｂ）と座標入力ペン１３の中間点から赤外線走査ビーム１８ａ（１８ｂ）が回転走査を開始することがある。その場合、電子ボード制御部１４に基準センサ１７ａ（１７ｂ）から基準タイミング信号が９５ａ（９５ｂ）が入力されないうちに、座標入力ペン１３からタイミング符号７１を含む光信号１９が送出され、それを検出した電子ボード制御部１４では論理回路１０２からペンプレス＆タイミング信号１０４が発生される。赤外線源制御部１０５が、このペンプレス＆タイミング信号１０４に基づいて赤外線レーザダイオード２５の消灯制御を行ってしまうと座標入力ペン１３の座標計算に必要な角度情報を取得することができない。そこで、赤外線源制御部１０５は、基準センサ１７ａ（１７ｂ）からの基準タイミング信号９５ａ（９５ｂ）の入力があって、次にペンプレス＆タイミング信号１０４が入力されたときという条件下において、赤外線走査ビーム発生部１２ａ（１２ｂ）の赤外線レーザダイオード２５の消灯制御を行う。
【００５５】
演算回路１００も、一つの基準タイミング信号９５ａ（９５ｂ）に対してレジスタ９６から２種類の時間カウント値が入力されたときは、時間的に後の方の時間カウント値を真正なカウント値として取り扱う。演算回路１００が基準タイミング信号９５ａ（９５ｂ）を参照している場合には、基準タイミング信号９５ａ（９５ｂ）の入力がない状態で演算回路１００にレジスタ９６から時間カウント値が入力されたときは、その時間カウント値は無効として読み捨てればよい。
【００５６】
図１２は、座標入力ペン１３の使用状態に応じて変化する光信号１９のコードを示す説明図である。図１２（ａ）は描画していない状態を示す。このとき光信号１９は発生されない。
図１２（ｂ）は、座標入力ペン１３をボード１１に押しつけて描画を開始した状態を示す。このとき光信号１９には、図８にて説明したように、ペンプレススイッチ３６がＯＮになったことによるペンプレス符号７２と、ペンプレススイッチＯＮ信号を切り抜き回路５７で切り抜いた信号に基づく疑似タイミング符号７１が出現する。最後に、コード認識符号７５，７７，７８が現れる。
【００５７】
受光器２０からこの符号の検出信号が入力された電子ボード制御部１４に備えられるコード復調回路の赤外線制御部１０５（図１１参照）は、赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂの一方、例えば右上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ａの赤外線レーザダイオード２５を点灯制御して、赤外線走査ビーム１８ａを発生させる。また、演算回路１００は、演算された座標入力ペンの座標情報を無効な情報と判断して読み捨てる。
【００５８】
図１２（ｃ）は、座標入力ペン１３が左赤外線走査ビーム１８ａを検出した状態を示す。このときの光信号１９は、赤外線走査ビーム１８ａを検出したことによるタイミング符号７１、ペンプレススイッチ３６がＯＮであることによるペンプレス符号７２、及びコード認識符号７５，７７，７８を含む。
この光信号の先頭符号７１が受光器２０で検出されると、図１１に示すコード復調回路では、これに先だって基準センサ１７ａからの信号によってカウントを開始している時間カウンタ９４のカウントが停止され、カウント値がレジスタ９６に移される。その後、検出された全ての符号がシフトレジスタ８０からバッファレジスタ９０に移され、コード認識符号が入力された論理積回路９１からＩＤ確認信号９２が発生されると、レジスタ９６の内容は演算回路１００に移される。また、レジスタ９９から論理回路１０２に出力が出され、論理回路１０２は演算回路１００に有効ペンプレス信号１０３を出力すると共に、赤外線源制御部１０５にペンプレス＆タイミング信号１０４を出力する。
【００５９】
赤外線源制御部１０５では、基準センサ１７ａからの基準タイミング信号９５ａが入力された後でペンプレス＆タイミング信号１０４が入力されたことによって左赤外線走査ビーム１８ａによる角度αの検知が終了したと判断し、左上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ａの赤外線レーザダイオードを消灯し、右上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ｂの赤外線レーザダイオードを点灯する制御を行う。これによって左赤外線走査ビーム１８ａが消滅し、代わって右赤外線走査ビーム１８ｂが走査を開始して角度βの計測に取り掛かる。
【００６０】
図１２（ｄ）は、座標入力ペン１３が右赤外線走査ビーム１８ｂを検出した状態を示す。この時の光信号１９に含まれる符号は図１２（ｃ）と同じであるが、タイミング符号７１は右赤外線走査ビーム１８ｂの検出に基づく点が異なる。
この光信号が検出されると、電子ボード制御部１４では、左赤外線走査ビーム１８ａの検出の場合と同様にして、基準センサ１７ｂからの基準タイミング信号９５ｂも用いて角度βを求め、先に求めた角度αの情報と合わせて座標入力ペン１３の座標を演算する。演算された座標入力ペン１３の座標情報は送信回路１０１からＰＣ１４に送信される。ＰＣ１５は、その情報を処理して画面表示用プロジェクタ１６を介してボード１１上の座標入力ペン１３による描画位置にペンの軌跡を表示する。
【００６１】
また、赤外線源制御部１０５では、基準センサ１７ｂからの基準タイミング信号９５ｂが入力された後でペンプレス＆タイミング信号１０４が入力されたことによって右赤外線走査ビーム１８ｂによる角度βの検知が終了したと判断し、右上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ｂの赤外線レーザダイオードを消灯し、左上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ａの赤外線レーザダイオードを点灯する制御を行う。これによって右赤外線走査ビーム１８ｂが消滅し、代わって左赤外線走査ビーム１８ａが再び走査を開始して角度αの計測に取り掛かる。
【００６２】
図１２（ｅ）は、座標入力ペン１３をボード１１に押しつけて描画しながら第１クリックスイッチ３４を操作した状態を示す。この時の光信号１９には、赤外線走査ビームを検知したことによるタイミング符号７１、ペンプレススイッチ３６がＯＮであることによるペンプレス符号７２、第１クリックスイッチＯＮ符号７３、及びコード認識符号７５，７７，７８が含まれる。この光信号が検出されると、電子ボード制御部１４は、ＰＣ１５に第１クリックスイッチＯＮ情報を送信し、ＰＣではその情報に基づく処理を行う。タイミング符号７１の検出に基づく座標データの演算処理、左右の赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂの切り換え制御は図１２（ｃ）あるいは（ｄ）の場合と同様である。
【００６３】
図１２（ｆ）は、座標入力ペン１３をボード１１に押しつけて描画しながら第１クリックスイッチ３５を操作した状態を示す。この時の光信号１９には、赤外線走査ビームを検知したことによるタイミング符号７１ペンプレススイッチ３６がＯＮであることによるペンプレス符号７２、第２クリックスイッチＯＮ符号７４、及びコード認識符号７５，７７，７８が含まれる。この光信号が検出されると、電子ボード制御部１４は、ＰＣ１５に第２クリックスイッチＯＮ情報を送信し、ＰＣではその情報に基づく処理を行う。タイミング符号７１の検出に基づく座標データの演算処理、左右の赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂの切り換え制御は図１２（ｅ）の場合と同様である。
【００６４】
図１２（ｇ）は、描画終了した瞬間に座標入力ペン１３から送出された光信号１９を示す図である。座標入力ペン１３がボード１１から離れてペンプレススイッチ３６がＯＦＦになったときに、赤外線走査ビームが検出されたため、光信号１９にはペンプレス符号が含まれず、タイミング符号７１とコード認識符号７５，７７，７８だけが含まれている。この光信号が検出されても、図１１に示すコード復調回路の論理回路１０２からは有効ペンプレス信号１０３もペンプレス＆タイミング信号１０４も出力されないため、電子ボード制御部１４は何も行わない。
【００６５】
図１２（ｈ）は、描画終了して座標入力ペン１３がボード１１上から完全に離れた状態を示す。ペンプレススイッチ３６がＯＦＦであり、フォトダイオード４１からも出力がないため、図８に示す電子回路のシフトレジスタ駆動回路５９は出力を発生せず、光信号１９も送出されない。このような状態が予め定められた一定時間（例えば５秒）継続すると、図１１に示すコード復調回路の赤外線源制御部１０５は、ボード１１の表面を回転走査している赤外線走査ビームの光源である赤外線レーザダイオード２５を消灯制御し、待機状態に移る。
【００６６】
なお、以上では赤外線ビーム受光部３１の背面に光検出器（フォトダイオード）４２を配置したタイプの座標入力ペン１３について説明したが、赤外線ビーム受光部３１の先端に光検出器を有するタイプの座標入力ペンを用いてもよい。また、赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂと光信号１９の混信を避けるための方法として、両者の波長を異ならせると共に受光器２０と座標入力ペン１３の光検出器４１に透過波長域の異なる光学フィルタを組み合わせるて必要な光線を選択的に検出する例について説明したが、赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂと光信号１９を異なる周波数で高周波変調した同じ波長の光線とし、変調周波数（搬送周波数）の違いによって両者を選択的に検出するようにしてもよい。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、座標入力ペンに装備した複数のスイッチの信号や赤外線走査ビームの検出タイミング信号などを、接続線を用いることなく電子ボード制御部に伝達することができる。また、座標入力ペンの座標特定のための赤外線走査ビームを描画時のみ発生するようにして電子ボードの安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による赤外線検出電子ボードシステムの構成例を示すブロック図。
【図２】赤外線走査ビーム発生部の構成例を示す図。
【図３】信号の流れを説明するための信号系統図。
【図４】座標入力ペンの構成例を示す模式図。
【図５】座標入力ペンの内部構造の一例を示す模式図。
【図６】赤外線走査ビーム受光部の詳細図。
【図７】座標入力ペンによる赤外線走査ビームの受光状態を説明する図。
【図８】座標入力ペンの内部に備えられている電子回路の一例を示す概略図。
【図９】切り抜き回路の機能を説明する図。
【図１０】発光素子から送信される光信号の変調例を示す模式図。
【図１１】電子ボード制御部に備えられるコード復調回路の一例を概念的に示したブロック図。
【図１２】座標入力ペンの使用状態に応じて変化する光信号のコードを示す説明図。
【符号の説明】
１１…ボード（表示板）、１２ａ，１２ｂ…赤外線走査ビーム発生部、１３…座標入力ペン、１４…電子ボード制御部、１５…パーソナルコンピュータ、１６…画面表示用プロジェクタ、１７ａ，１７ｂ…基準センサ、１８ａ，１８ｂ…赤外線走査ビーム、１９…光信号、２０…受光器、２１…光学フィルタ、２５…赤外線レーザダイオード、２６…ポリゴンミラー、３１…赤外線走査ビーム受光部、３２…軸部、３３…発光素子、３４…第１クリックスイッチ、３５…第２クリックスイッチ、３６…ペンプレススイッチ、３８…小穴、４１…フォトダイオード（光検出器）、４２…光学フィルタ、４３…電子回路、４４…電池、５１〜５４…波形整形回路、５５…認識コード発生器、５６…バッファレジスタ、５７…切り抜き回路、５８…論理和回路、５９…シフトレジスタ駆動回路、６０…シフトレジスタ、６１〜６８…シフトレジスタの素子、６９…発光素子駆動回路、７０…入力信号、７１…タイミング符号、７２…ペンプレス符号、７３…第１クリックスイッチＯＮ符号、７４…第２クリックスイッチＯＮ符号、７５〜７８…コード認識符号、８０…シフトレジスタ、８１〜８８…シフトレジスタの素子、９０…バッファレジスタ、９１…論理積回路、９２…ＩＤ確認信号、９３…レジスタ、９４…時間カウンタ、９５ａ，９５ｂ…基準タイミング信号、９６…レジスタ、９７…レジスタ、９８…レジスタ、９９…レジスタ、１００…演算回路、１０１…送信回路、１０２…論理積回路、１０３…有効ペンプレス信号、１０４…ペンプレス＆タイミング信号、１０５…赤外線源制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータの情報入出力装置として用いられる電子ボードシステム、及び電子ボードシステムに用いられる赤外線検出方式の座標入力ペンに関し、特に電子ボード上を光ビームで走査してペン位置を検出する方式の電子ボードにおいて、ペンによる光ビームの検出タイミング信号やペンに設けられたボタンのクリック操作によって発生されるスイッチ信号の取り扱いに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータの情報入出力装置として用いられるものの一つに電子ボードがある。電子ボードは、コンピュータの表示画面出力を、プロジェクタによりボード（スクリーン）の前面又は背面から投影し、ボード上での座標入力ペンの指示位置あるいは、ボード上で座標入力ペンがなぞった軌跡を、座標データとして取り込む機能を有するものである。
【０００３】
レーザ走査方式の電子ボードにおいては、ボードの左右上端部に設けた２つのレーザスキャナから発生される走査ビームでスクリーン等の大型表示面を走査する。座標入力ペン位置特定のために必要な、座標入力ペンが走査ビームを捕捉したタイミングを表す信号の検出方法としては、（ａ）座標入力ペンの先端部についている反射面で走査ビームを反射し、反射されたビームをボード上の固定点で検出する方法、（ｂ）座標入力ペンから赤外線信号をリアプロジェクタのスクリーン面に放射してスクリーンの背後でこの信号を検出する方法、（ｃ）座標入力ペンで検出された走査ビーム検出信号を電気信号として座標入力ペンから接続線で送出する方法などがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記したタイミング信号の検出方法には、それぞれ次のような欠点がある。
（ａ）座標入力ペンで反射された走査ビームを検出する方法の場合、二つの赤外線走査ビームが座標入力ペンに当たることでペンプレスの検出を行っているために、ペンプレスの信号が確度高くとりにくい。マウスのようなクリックボタンを設けることができない。座標入力ペンが傾いた場合、軽度の傾きでもペン位置の検出が困難となる。また、電子ボード上を走査するビームの電子ボード板面からの高さについての余裕度が乏しいため、電子ボード板面の歪みや光学走査系の仕上がり精度を厳密に管理する必要がありコスト高となる。
【０００５】
（ｂ）座標入力ペンから赤外線信号をリアプロジェクタのスクリーン面に放射する方法の場合、フロントプロジェクタのボードには使えない。また、スクリーンサイズをはじめとするスクリーンから内部のリアプロジェクタの光学的構造によっては、ペンから発する光ビームに必要な到達距離が異なるために、リアプロジェクタの仕様が変わる毎に座標入力ペンの設計仕様が変わりコスト高となる。
【０００６】
（ｃ）座標入力ペンから接続線で電気信号として送出する方法の場合、接続線は時には邪魔になる。また、長期にわたって使用しているうちに断線や接触不良により、使えなくなることがある。更に、フロントプロジェクタ方式の場合は、接続線が電子ボード上で影になり、電子ボードを見ている人には見にくくなる。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の欠点を除き、座標入力ペンに装備した複数のスイッチ操作によるクリック信号や赤外線走査ビームの検出タイミング信号などを、接続線を用いないでボードの固定位置に設置された電子ボード制御部に伝えることができる電子ボードを提供することを目的とする。
本発明は、また、座標入力ペンの座標特定のための赤外線走査ビームの発生を描画時のみに限定して電子ボードの安全性を高めることを目的とする。
【０００８】
本発明は、また、座標入力ペンによる描画に対しデータ取込が充分速く、座標入力ペンのクリックスイッチ出力やペンプレスの信号を座標入力ペンから固定位置に設置された電子ボード制御部に的確に伝達することのできる電子ボードを提供することを目的とする。
本発明は、また、描画の際に座標入力ペンが傾いたとしてもクリック信号や赤外線走査ビーム検出のタイミング信号などを確実に電子ボード制御部に伝えることのできる電子ボード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】
前記目的を達成するため、本発明においては、座標入力ペンに可視光又は赤外光を発することのできる発光素子を設け、座標入力ペンによる赤外線走査ビームの検出タイミング信号や座標入力ペンに装備した複数のスイッチ操作によるクリック信号を発光素子から発せられる変調光に乗せて送出し、固定した位置に配置した受光器でこの変調光を受けるようにする。座標入力ペンの中心軸に略直角方向に可視光又は赤外線を放射するように、複数個の発光素子を座標入力ペンの外周上に配置し、座標入力ペンが描画中に傾いてもボード周縁部等の固定点に設けた受光器が作動するのに充分な光線が届くように、発光素子としては座標入力ペンの軸方向に拡がり特性を持った空間放射特性がブロードなものを使用する。また、座標入力ペンは使用時に中心軸まわりの回転具合が変化することから、上記の座標入力ペンの中心軸まわりの放射特性はボード周縁部等の固定点に設ける受光器の位置と個数をも勘案した上で決定する。
【００１０】
しかし、単に座標入力ペンからの信号伝送に光を用いだけであると、たとえ光学フィルタにより外光の影響を制限しても光としての信号への混入は避けがたい。そのために伝送すべき信号をコード化して光を変調して伝送する。また、座標入力ペン位置検出のための赤外線走査光と座標入力ペンからの信号伝送に用いられる光線の波長を違える。また、信号の伝送誤りを防止するために、走査光捕捉のタイミング信号やペンスイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号の他に、座標入力ペンからの伝送信号に認識符号（ＩＤビット）を複数個付加する。
【００１１】
更に、走査光捕捉のタイミングについては、座標入力ペンで受光してから、固定点に設けられた受光器を通り、信号として復調されるまでの時間がマイクロ秒のオーダの確かさを必要とする。本発明では、座標入力ペンの走査光捕捉のタイミング信号、座標入力ペンのクリックスイッチ出力やペンプレスの信号を簡単なコードにして、変復調に時間がかからないようにする。また、走査光捕捉のタイミング信号の時間誤差発生防止のために、伝送コードの先頭に走査光捕捉のタイミングを示す符号（ビット）を配置し、この符号（ビット）の到着と同時に、走査の基準点からの時間計数（走査角度に対応する計数）を停止させ、伝送コードの最後に配置された認識符号（ＩＤビット）を読み取って、この伝送コードが有効と判断できた時点で、上の時間計数値を以後の処理へ回し、座標入力ペンの位置座標を特定する。 このように時間計数（走査角度に対応する計数）を行っても、厳密には走査光捕捉のタイミングと、上の時間計数（走査角度に対応する計数）を停止するまでには若干の時間差が生じることがある。この若干の時間差が常に一定であるように回路を配置して、時間計数（走査角度に対応する計数）を補正することが必要である。例えば、時間計数に常に１０マイクロ秒分の遅れがあるならば、時間計数値から常に１０マイクロ秒を減じて走査角度を特定し、これをもとに座標値を計算させるようにする。
【００１２】
また、赤外線走査光の光源の点滅を座標入力ペンがボードに接触したときに発生されるペンプレス信号を用いて制御することで、座標入力ペンを電子ボード板面に置いて描画（又は、筆書）するときだけ赤外線走査光源を発光させ、必要時以外は赤外線を発光しないようにする。
すなわち、本発明による電子ボードシステムは、表面を交互に回転走査する赤外線走査ビームを発生する第１及び第２の赤外線走査ビーム発生手段を備えるボードと、赤外線走査ビームを検出するための光検出器、先端が前記ボードに対して押されたことを検出するペンプレススイッチ、光検出器の検出信号及びペンプレススイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて時系列信号を出力する電子回路、及び電子回路から出力された時系列信号により光信号を発生する発光素子を備える座標入力ペンと、座標入力ペンの発光素子から発生された光信号を検出するために座標入力ペンから離れた位置に配置された受光器と、受光器の出力に基づいて座標入力ペンの座標を求める電子ボード制御部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明による電子ボードシステムは、また、表面を交互に回転走査する赤外線走査ビームを発生する第１及び第２の赤外線走査ビーム発生手段と、第１の赤外線走査ビーム発生手段によって発生された赤外線走査ビームを検出して第１の基準信号を発生する第１の基準センサと、第２の赤外線走査ビーム発生手段によって発生された赤外線走査ビームを検出して第２の基準信号を発生する第２の基準センサとを備えるボードと、赤外線走査ビームを検出するための光検出器、先端がボードに対して押されたことを検出するペンプレススイッチ、光検出器の検出信号及びペンプレススイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて時系列信号を出力する電子回路、及び電子回路から出力された時系列信号が入力されて光信号を発生する発光素子を含む座標入力ペンと、座標入力ペンの発光素子から発生された光信号を検出するために座標入力ペンから離れた位置に配置された受光器と、第１及び第２の基準センサ並びに前記受光器の出力に基づいて座標入力ペンの位置座標を決定する電子ボード制御部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
座標入力ペンはクリックスイッチを有することができる。その場合、電子回路は光検出器の検出信号、ペンプレススイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号及びクリックスイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて時系列信号を出力する。
座標入力ペンの電子回路は、光検出器の検出信号及びペンプレススイッチやクリックスイッチ等のスイッチＯＮ／ＯＦＦ信号に認識符号を付加してコード化した時系列信号を出力することが好ましい。認識符号の付加により、信号の伝送誤りを減らし、かつ外来ノイズに対する耐力を上げることができる。
【００１５】
電子ボード制御部は、座標入力ペンの光検出器の検出信号に基づく符号を受けると直ちに座標入力ペンの座標を演算し、認識符号を確認した後で演算された座標を追認するように構成するのが好ましい。このような構成により、ペンが赤外線走査ビームを捕捉してから、電子ボード制御部が座標入力ペンの座標情報を出力するまでの時間が短縮され、瞬時性を確保することができる。
【００１６】
第１及び第２の赤外線走査ビーム発生手段から発生される赤外線の波長λ1、座標入力ペンの発光素子から発生される光の波長λ2を異なる波長とし、λ1＜λ2とするのが好ましい。ここでλ0＜λa＜λ1＜λb＜λ2、λ0 を可視光領域として、座標入力ペンに備えられる光検出器の前に波長λaよりも長い波長の光のみを透過する光学フィルタを装着し、座標入力ペンの発光素子から発せられる光信号を受光する受光器の前に波長λbよりも長い波長の光のみを透過する光学フィルタを装着することで、光源の位置や光の強度の点からもお互いの信号が混信しないようにすることができる。
【００１７】
電子ボード制御部は、ペンプレススイッチがＯＮになったと判定したとき赤外線走査ビーム発生手段中の光源を点灯し、ペンプレススイッチのＯＦＦ状態が所定時間以上継続したと判定したとき赤外線走査ビーム発生手段中の光源を消灯する制御を行うこと、すなわち、描画（又は、筆書）すべく座標入力ペンをボード面に置いたときに走査赤外線の発光を開始させ、描画（又は、筆書）を終えて座標入力ペンが一定時間以上ボード面から離れたときに走査赤外線の発光を止めるようにすることが好ましい。
【００１８】
電子ボード制御部は、第１の赤外線走査ビーム発生手段による赤外線走査ビーム発生中に座標入力ペンから光検出信号が発生されたと判定したときに第１の赤外線走査ビーム発生手段中の光源を消灯して第２の赤外線走査ビーム発生手段中の光源を点灯し、第２の赤外線走査ビーム発生手段による赤外線走査ビーム発生中に座標入力ペンから光検出信号が発生されたと判定したときに第２の赤外線走査ビーム発生手段中の光源を消灯して第１の赤外線走査ビーム発生手段中の光源を点灯する制御を行うことが望ましい。このような制御を行うことにより、第１の赤外線走査ビーム発生手段と第２の赤外線走査ビーム発生手段が固定周期で交互に走査ビームを発生する場合に比較して座標入力ペンの座標検出の応答性を高めることが可能になる。
【００１９】
本発明の電子ボードシステムは、電子ボード制御部から発生される前記座標入力ペンの座標情報が入力されるコンピュータと、コンピュータに接続され前記座標情報で指示された前記ボード上の位置にマークを表示する表示手段とを更に備えることができる。
また、本発明による座標入力ペンは、ボードの表面に平行に２個所から交互に回転走査される２本の赤外線走査ビームを検出してペンの位置座標を特定し座標入力を行うための座標入力ペンにおいて、軸部と、軸部の先端に軸方向に可動に配置された受光部と、受光部の軸方向の位置に応じてＯＮ／ＯＦＦ信号を発生するペンプレススイッチと、受光部による赤外線走査ビームの検出信号及びペンプレススイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号に識別信号を付加してコード化した時系列信号を出力する電子回路と、電子回路から出力された時系列信号によって光信号を発生する発光素子とを備えることを特徴とする。
【００２０】
受光部は表面が粗面の透明な円錐形状の部材と、前記部材の内部に散乱された赤外線を検出する受光素子とを備えることができる。
本発明の座標入力ペンは、更にクリックスイッチを備えることができる。このとき、電子回路は、受光部からの検出信号、ペンプレススイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号及びクリックスイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号に識別信号を付加してコード化した時系列信号を出力する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明による赤外線検出電子ボードシステムの構成例を示すブロック図である。図示した赤外線検出電子ボードシステムは、キャラクタ及びグラフィック画面を表示するボード（表示板）１１、ボード１１の左右上端部に設けられた赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂ、赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂから図に矢印で示す方向に回転走査される赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂを検出して位置基準信号を発生する基準センサ１７ａ，１７ｂ、赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂを検出して検出信号を光信号１９として発生する座標入力ペン１３、座標入力ペン１３から発生された光信号１９を検出する受光器２０、座標入力ペン１３の座標位置を決定したり赤外線走査ビーム発生器１２ａ、１２ｂ中の光源を制御する電子ボード制御部１４、座標入力ペン１３の軌跡を表示させるパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと略称する）１５、画面表示用プロジェクタ１６を備える。受光器２０は、座標入力ペン１３の姿勢や座標入力ペン１３の中心軸まわりの回転具合如何によらず常に有効に座標入力ペン１３からの光信号１９を捕捉するためには複数個設けておくことが必要である。
【００２２】
赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂは、例えば図２に略示するように、光源としての赤外線レーザダイオード２５と、一定速度で回転するビーム走査用のポリゴンミラー２６を含む構成とすることができる。赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂは、ボード１１の表面を一定の角速度で回転走査する赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂを交互に発生する。すなわち、一方の赤外線走査ビーム発生部１２ａから発生された赤外線走査ビーム１８ａがボード１１の表面を回転走査しているとき、他方の赤外線走査ビーム発生部１２ｂは赤外線走査ビームを発生せず、逆に赤外線走査ビーム発生部１２ｂから発生された赤外線走査ビーム１８ｂがボード１１の表面を回転走査しているとき他方の赤外線走査ビーム発生部１２ａは赤外線走査ビームを発生しない。従って、座標入力ペン１３に２本の赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂが同時に入射することはない。
【００２３】
座標入力ペン１３からは、後述するように、赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂから発生される赤外線とは波長の異なる光線による光信号１９が発生される。また、ボード１１の上部など適当な場所に複数個配置される受光器２０の前面には、赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂの波長を通さず光信号１９の波長のみを通す光学フィルタ２１が設けられており、受光器２０は座標入力ペン１３から発せられた光信号１９のみを検出する。ボード１１は、リアプロジェクタ用スクリーン、フロントプロジェクタ用スクリーン、プラズマディスプレイ、フラットブラウン管、ディスプレー機能のない既存のホワイトボード、黒板等、任意のものとすることができる。
【００２４】
図３は、信号の流れを説明するための信号系統図である。図１の左上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ａから発生される赤外線走査ビーム１８ａは基準センサ１７ａ及び座標入力ペン１３で検出され、図１の右上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ｂから発生される赤外線走査ビーム１８ｂは基準センサ１７ｂ及び座標入力ペン１３で検出される。座標入力ペン１３は赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂの検出信号を光信号１９に乗せて送信し、受光器２０はそれを検出する。
【００２５】
基準センサ１７ａ，１７ｂによる検出信号９５ａ，９５ｂ、及び受光器２０による検出信号７０は電子ボード制御部１４に入力され、それらの信号に基づいて座標入力ペン１３を見込む図示の角度α、βが求められ、ボード１１上における座標入力ペン１３の位置が決定される。座標入力ペン１３の位置情報はＰＣ１５で処理され、画面表示用プロジェクタ１６を介してボード１１上に座標入力ペン１３の軌跡が表示される。電子ボード制御部１４は更に、基準センサ１７ａ，１７ｂ及び受光器２０による検出信号に基づいて赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂを制御し、左右の赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂを交互に発生させるとともに座標入力ペンによる描画が行われていない時には赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂの走査を停止させる。
【００２６】
図４は、本発明による座標入力ペンの一例の外観図である。この座標入力ペン１３は、先端に赤外線走査ビーム受光部３１を有し、軸部３２に複数個の発光素子３３を備える。また、軸部３２に第１クリックスイッチ３４と第２クリックスイッチ３５を備える。図４では発光素子３３を座標入力ペンの先端に近い位置に図示してあるが、座標入力ペンの握り部の先端側又は後尾側（ペン先の反対側）のいずれに設けることも可能である。要は、発光素子３３から発生された光信号１９が受光器２０に確実に受光されればよいのである。軸部３２に設けた第１クリックスイッチ３４と第２クリックスイッチ３５を用いることで、パソコン用マウスの左クリック、右クリック、ダブルクリックと同様の操作を行なうことができる。また、これらのスイッチに、パソコン用キーボードのエンターキーなどの任意のキーの機能を割り付けることも可能である。
【００２７】
図５は、座標入力ペン１３の内部構造の一例を示す模式図である。赤外線走査ビーム受光部３１は、ペン軸３２の先端部に軸方向に可動にはめ込まれている。赤外線走査ビーム受光部３１の背面の中央部には、光学フィルタ４２を備えるフォトダイオード（光検出器）４１が固定されており、また、背面の一部は軸部３２に固定されたペンプレススイッチ３６に接触している。従って、描画のために座標入力ペン１３の先端（赤外線走査ビーム受光部３１）をボード１１に押しつけると、ペンプレススイッチ３６がＯＮになる。また、描画が終わって座標入力ペン１３をボード１１から離すと、ペンプレススイッチ３６がＯＦＦになる。このペンプレススイッチ３６のＯＮ，ＯＦＦによって座標入力ペン１３が描画状態にあるか否かを判断することができる。その他、ペン軸３２内には外部に向かって光線を放出できるように配置された複数の発光素子３３、フォトダイオード４１やペンプレススイッチ３６からの信号を処理して発光素子３３を発光させるための電子回路４３、電源としての電池４４が収容されている。
【００２８】
図６は、赤外線走査ビーム受光部３１の詳細図である。ここに示す赤外線走査ビーム受光部３１は赤外線に透明な材料例えばアクリル等のプラスチックやガラス製のほぼ円錐形のブロックからなり、表面は赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂを赤外線走査ビーム受光部３１内で上方（軸方向）に向けて散乱できるように粗面とされている。また、円錐の底面に相当する平面３７には小穴３８が設けられ、その小穴３８に受光面側を下方に向けてフォトダイオード４１が埋め込まれている。フォトダイオード４１の前面には赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂのみを通し、可視光を遮断する光学フィルタ４２が設けられている。
【００２９】
座標入力ペン１３と交差した赤外線走査ビーム１８ａ（１８ｂ）は、座標入力ペン先端部の円錐形をした赤外線走査ビーム受光部３１の表面（粗面）にて散乱されて、赤外線走査ビーム受光部３１の内部を全体として上方（軸方向）に進行し、フォトダイオード４１で受光される。ここで、フォトダイオード４１の受光面４２の前面に赤外線のみを透過し可視光線を遮断するフイルタ４２を設置したことにより、室内光の状態など座標入力ペン１３を使用している環境の状態に依存せず赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂを正確に検出することが可能となる。
【００３０】
図７は、図４から図６に例示した座標入力ペン１３による赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂの受光状態を説明する図である。図７（ａ）はボード１１の表面にひずみがある場合の受光状態を示し、図７（ｂ）は座標入力ペン１３が傾いたときの受光状態を示す。
図７（ａ）に示すように、赤外線走査ビーム１８ａ（１８ｂ）は、ボード１１に対して座標入力ペン１３が予め定められた位置関係にあるとき検知されるように設計されている。いま、ボード１１が実線で示す本来の位置から破線１１ａで示すように変形したとする。この場合、座標入力ペン１３ａは、赤外線走査ビーム１８ａ（１８ｂ）の走査面に対して位置ずれを起こすことになるが、赤外線走査ビーム受光部（矢印の三角形の部分）３１を例えば２ｃｍ程度の長さにすることにより、通常生じるボードの変形にも十分対応できる。また、図７（ｂ）に示すように、手書き入力中に座標入力ペン１３がボード１１に垂直な状態から１３ｂ、１３ｃのように傾いた場合でも、赤外線走査ビーム受光部（矢印の三角形の部分）３１を例えば２ｃｍ程度の長さにすることにより、座標入力ペン１３の傾きが４５°程度となっても赤外線走査ビーム１８ａ（１８ｂ）を正常に受光、検出することができる。
【００３１】
座標入力ペンを用いた文字や図形の手書き入力時には、ある程度スクリーン等のボードに歪みや変形が生じたり、ボードに対して座標入力ペンが傾斜することが避けられない。この点、図４から図６に例示した座標入力ペン１３は赤外線走査ビーム受光部３１、すなわち座標入力ペンの赤外線走査ビーム検知部を軸方向に長くとることができるため、ボード１１の歪みや変形あるいは座標入力ペン１３の傾き等があっても赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂを確実に検知でき、座標入力ペン１３の軌跡を正確に再現することができる。
【００３２】
図８は、座標入力ペンの内部に備えられている電子回路の一例を示す概略図である。座標入力ペン１３のフォトダイオード４１による検出信号は波形整形回路５１で波形整形されて、論理和回路５８に入力される。ペンプレススイッチ３６からのＯＮ信号は波形整形回路５２で波形整形されてバッファレジスタ５６に入力されるとともに、切り抜き回路５７に入力される。
【００３３】
図９は、切り抜き回路５７の機能を説明する図である。座標入力ペン１３がボード１１に押圧されると、ペンプレススイッチ３６からは図９（ａ）に示すように、ＯＮ信号１１０が出力し続ける。切り抜き回路５７は、ペンプレススイッチ３６のＯＮ信号１１０を、図９（ｂ）に破線１１１で示すように切り抜く。その結果、切り抜き回路５７からは、図９（ｃ）に示すようなパルス信号１１２が出力される。
【００３４】
切り抜き回路５７の出力は、論理和回路５８にて波形整形回路５１の出力との論理和がとられる。論理和回路５８の出力はバッファレジスタ５６に入力されると共に、シフトレジスタ駆動回路５９に入力される。シフトレジスタ駆動回路５９は、シフトレジスタ６０の各素子６１〜６８に格納された信号を時系列信号として出力するタイミングを与える回路である。切り抜き回路５７と波形整形回路５１の出力を論理加算するのは、ペンプレス信号が途絶えてから一定期間が経過して左右の赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂがともに消灯している状態でペンプレスしたときにも、所定の形式の光信号（図示の例の場合８ビットのコード信号）１９が送信されるようにするためである。
【００３５】
また、第１クリックスイッチ３４のＯＮ信号は波形整形回路５３で波形整形され、第２クリックスイッチ３５のＯＮ信号は波形整形回路５４で波形整形されて、それぞれバッファレジスタ５６に入力される。また、認識コード発生器５５は、予めセットされている４ビットの認識コードをバッファレジスタ５６に入力する。バッファレジスタ５６に格納された信号は所定のタイミングでシフトレジスタ６０の各素子６１〜６８に移され、シフトレジスタ６０はシフトレジスタ駆動回路５９からの信号を待って各素子６１〜６８に格納されている信号を時系列信号として発光素子駆動回路６９に送る。発光素子駆動回路６９は発光素子３３を駆動して光信号１９を発信する。
【００３６】
図１０は、座標入力ペン１３に設けられた発光素子３３から送信される光信号１９の一変調例を示す模式図である。図１０の左から右へ時間が推移している。図１０（ａ）は、各符号の相対的タイミングのみを示す図であり、先頭から、座標入力ペン１３のフォトダイオード４１が赤外線走査ビーム１８ａ（１８ｂ）を検知したことを示すタイミング符号７１、ペンプレス符号７２、第１クリックスイッチＯＮ符号７３、第２クリックスイッチＯＮ符号７４、コード認識用の第１〜第４符号７５〜７８である。コード認識符号７５〜７８は、雑音等による誤情報を排除するために付加されている。万一、何らかの外来信号によってコード信号の前の４符号（ビット）７１〜７４が到来しても、連続して予め取り決められたコード認識符号７５〜７８、例えば１０１１が付いていないと後述するＩＤ確認信号が発生せず、到来した信号は有効に取り込まれない。
【００３７】
符号７１〜７８のうちコード認識符号７５〜７８は座標入力ペン１３に固定の符号であり座標入力ペン１３の使用中不変であるが、他の符号７１〜７４は座標入力ペン１３の使用状態に応じて変化し、それぞれＯＮのときにはコード認識符号７５〜７８に先だって図示したタイミング位置に光パルスが発生し、ＯＦＦのときにはコード認識符号７５〜７８に先立つ図示したタイミング位置に光パルスが発生しない。例えば、コード認識符号が１０１１であるとして、ペンプレススイッチ３６がＯＮ、第１及び第２クリックスイッチ３４，３５がＯＦＦの状態でフォトダイオード４１が赤外線走査ビーム１８ａを受光したとする。このとき、座標入力ペン１３の発光素子３３から送信される光信号１９は、図１０（ｂ）に示すように、符号７１，７２，７５，７７，７８のみがＯＮとなった光信号である。
【００３８】
ペンプレス信号は、座標入力ペンを用いた描画が行われていることを示す信号であり、座標入力ペン１３のペン先がボードに押しつけられてペンプレススイッチ３６がＯＮになったとき発生される。このペンプレス信号は、赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂに備えられているレーザダイオード２５の点灯制御に用いられる。電子ボード制御部１４のスイッチを入れたとき、図２に概略を示す赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂ中のポリゴンミラー２６は一定の角速度で回転を始め、その後、電子ボード制御部１４のスイッチを切るまで一定角速度で回転し続ける。しかし、赤外線レーザダイオード２５は、電子ボード制御部１４のスイッチを投入しただけでは点灯せず、実際に座標入力ペン１３を用いた描画が開始されると点灯し、描画動作が終了すると消灯するように構成されている。
【００３９】
この描画が行われている間だけ赤外線レーザダイオード２５を点灯する制御は、ペンプレス信号を利用することで可能となる。すなわち、電子ボード制御部１４は、ペンプレス信号がＯＮのとき左右の赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂの赤外線レーザダイオード２５を交互に点灯する制御を行い、ペンプレス信号がＯＦＦのとき赤外線レーザダイオード２５を消灯する。２つの赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂの赤外線レーザダイオード２５を交互に点灯させる順序は固定にし、左右の赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂの赤外線レーザダイオード２５の点灯制御をペアにして行うのが好ましい。例えば、ペンプレス信号がＯＮになったとき、最初に左上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ａの赤外線レーザダイオード２５を点灯し、次に左上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ａの赤外線レーザダイオード２５を消灯したうえで、右上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ｂの赤外線レーザダイオード２５を点灯し、更にそののち右上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ｂの赤外線レーザダイオード２５を消灯する制御を１制御単位として制御を行う。
【００４０】
ペンプレス信号がＯＮのとき、電子ボード制御部１４は左右の赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂの赤外線レーザダイオードを交互にＯＮ／ＯＦＦするが、このとき、左上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ａの赤外線走査ビーム１８ａが左基準センサ１７ａを通り座標入力ペン１３で受光された時点で左上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ａの赤外線レーザダイオードを消灯し、直ちに右上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ｂの赤外線レーザダイオード２５を点灯させる。同様に、赤外線走査ビーム１８ｂが右基準センサ１７ｂを通り座標入力ペン１３で受光された時点で右上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ｂの赤外線レーザダイオードを消灯し、直ちに左上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ａの赤外線レーザダイオード２５を点灯させるようにする。左右の赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂをこのように制御することで、座標入力ペン１３の座標位置を時間遅れなく計測することが可能になる。
【００４１】
なお、座標入力ペン１３によって絵を描画したり文字を書く際には、筆順等の関係で瞬間的にペン先がボードから離れることが不可避的に生じる。座標入力ペン１３がボード１１から離れるとペンプレススイッチ３６はＯＦＦになるが、この描画中に瞬間的にペンプレススイッチ３６がＯＦＦになった時にも赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂが消えるようでは座標入力ペン１３の座標検出に抜けが生じてしまい、座標入力ペン１３の軌跡を正確に再現することができない。そのため、電子ボード制御部１４は、座標入力ペン１３からのペンプレス信号がＯＦＦになっても直ちに赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂの赤外線レーザダイオード２５を消灯することなく、ペンプレス信号がＯＦＦの状態が一定の時間、例えば５秒間継続したときに始めて描画動作が終了したと判断して左右の赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂの赤外線レーザダイオード２５を消灯する。
【００４２】
図１１は、図１０に示すように変調された光信号１９のコードを復調するために電子ボード制御部１４に備えられるコード復調回路の一例を概念的に示したブロック図である。
変調された光信号１９が受光器２０で受光され、電気信号に変換された検出信号７０が８素子のシフトレジスタ８０の素子８１〜８８を順次通り抜ける。コードの中で先頭のタイミング信号７１のみは、シフトレジスタ８０に入力すると同時に、レジスタ９３を通じて時間カウンタ９４に送られる。時間カウンタ９４は、基準センサ１７ａが赤外線走査ビーム１８ａを検出したとき基準センサ１７ａから発生される基準タイミング信号９５ａ、あるいは基準センサ１７ｂが赤外線走査ビーム１８ｂを検出したとき基準センサ１７ｂから発生される基準タイミング信号９５ｂによって起動されて時間カウントを開始し、レジスタ９３を通して送られたタイミング信号７１によって時間カウントが停止される。時間カウンタ９４の時間カウント値は、そのまま基準点から座標入力ペンまでの暫定角度情報としてレジスタ９６に送られ、後述するコードのＩＤ確認信号９２が発生するまでレジスタ９６に保存される。 伝送コードは８素子のシフトレジスタ８０の素子８１〜８８を順次埋め、同時にバッファレジスタ９０に蓄えられる。論理積回路９１には予め取り決めた第１〜第４認識用符号が回路として組み込まれている。バッファレジスタ９０の最後の４桁（ビット）が予め定められた認識コード７５〜７８に合致すると、論理積回路９１からＩＤ確認信号９２が送出される。レジスタ９６は、このＩＤ確認信号９２が入力されると、保持しているカウント値を確立したペン位置の角度情報として演算回路１００に送出する。演算回路１００では前記時間カウント値からペンの位置座標を演算し、後述する論理回路１０２から有効ペンプレス信号１０３が演算回路１００に入力されていれば、その情報を送信回路１０１に出力する。
【００４３】
基準センサ１７ａによる基準タイミング信号９５ａによって時間カウントが開始され、信号７０に含まれるタイミング信号７１によって時間カウントが停止された時間カウンタ９４の時間カウント値は、図１に示す角度αに対応する。また、基準センサ１７ｂによる基準タイミング信号９５ｂによって時間カウントが開始され、信号７０に含まれるタイミング信号７１によって時間カウントが停止された時間カウンタ９４の時間カウント値は、図１に示す角度βに対応する。座標入力ペン１３から光信号１９に乗せたタイミング符号７１を電子ボード制御部が受け取ったとき、そのタイミング符号は、直前に光を検出した基準センサからの角度を示す情報として処理される。
【００４４】
演算回路１００は、角度αと角度βの情報から、例えばボード１１の左上隅を原点とし、ｘ軸を右方向に、ｙ軸を下方向に正として座標入力ペン１３の（ｘ，ｙ）座標位置を演算する。座標入力ペン１３の（ｘ，ｙ）座標位置は、例えば左右の赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂの間の距離をａとするとき、次式で計算される。
【００４５】
ｘ＝ａtanβ／（tanα＋tanβ）
ｙ＝ｘtanα
【００４６】
演算回路１００で求められた座標入力ペン１３の（ｘ，ｙ）座標位置の情報は、論理回路１０２からの有効ペンプレス信号１０３を待って送信回路１０１に出力される。論理回路１０２から有効ペンプレス信号１０３が発生されない場合、レジスタ９３に取り込まれた信号はタイミング符号７１以外の信号であり、演算回路１００の出力は座標入力ペン１３の（ｘ，ｙ）座標位置を表すものではないため、送信回路１０１に出力されない。
【００４７】
なお、左右の赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂが発生していない状態で描画を開始すると、前述のように、最初はペンプレススイッチ３６のＯＮ信号によってタイミング符号が擬似的に発生される。この擬似的なタイミング符号が図１１に示すコード復調回路のレジスタ９３に取り込まれると、基準タイミング信号９５ａ，９５ｂが発生しておらず時間カウンタ９４が計時を開始していないため、演算回路１００では図１の角度α＝０、β＝０に対して定義された座標が求められる。しかし、この座標情報は実際の座標入力ペンの座標に対応しておらず、無効な情報であるため演算回路１００から送信回路１０１に出力されない。
【００４８】
無効な座標情報か否かの判断は、演算回路１００で基準タイミング信号９５ａ（９５ｂ）を参照することによって行うことができる。すなわち、基準タイミング信号９５ａ（９５ｂ）が出力されていない状態で演算回路１００にレジスタ９６から時間カウント値が入力されたときは、その時間カウント値は無効と判断することができる。また、演算回路１００で基準タイミング信号９５ａ（９５ｂ）を参照するようにすると、レジスタ９６から入力された時間カウント値が図１の角度αに対応するものか、角度βに対応するものか容易に確認することができる。
【００４９】
演算回路１００における無効な座標情報か否かの判断は、また、求められた座標値によって、あるいは演算回路１００への時系列的な信号入力状態によって行うことができる。座標入力ペン１３で描画を行っているとき、演算回路１００にはレジスタ９６から一連の信号が時間的に連続して入力されるが、この一連の信号の途中に疑似タイミング信号が含まれることはない。ペンプレススイッチ３６のＯＮ信号による擬似タイミング信号が発生するのは、レジスタ９６から暫く（電子ボード制御部１４が赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂの赤外線レーザダイオード２５を消灯するのに必要なペンプレス信号ＯＦＦ継続時間より長い時間）信号入力が無かった後に、時間的に連続した一連の信号入力が開始されたときである。演算回路１００は、レジスタ９６から供給される信号の時間間隔を監視し、前回の信号入力から規定の時間以上の時間間隔をおいて一連の信号入力があった場合には、その最初の信号は疑似タイミング信号に基づくものと判断して読み捨てる。
【００５０】
図１１に戻って、レジスタ９９に保持されたコードは、ＩＤ確認信号９２を待ってペンプレス符号として論理回路１０２に出力される。論理回路１０２は、バッファレジスタ９０の先頭符号とレジスタ９９の出力の論理積により、有効ペンプレス信号１０３及びペンプレス＆タイミング信号１０４を発生する。有効ペンプレス信号１０３は、前述のように演算回路１００に入力され、ペンプレス＆タイミング信号１０４は赤外線源制御部１０５に入力される。
【００５１】
また、レジスタ９７，９８に保持されたコードもＩＤ確認信号９２を待って、それぞれ第２クリックスイッチＯＮ信号、第１クリックスイッチＯＮ信号として送信回路１０１に出力される。送信回路１０１は、これらの信号をＰＣ１５に送信する。ＰＣ１５は、ペン位置情報に基づいてプロジェクタ１６により座標入力ペン１３の位置あるいは軌跡をボード１１上に表示する。また、第１クリックスイッチＯＮ／ＯＦＦ信号及び第２クリックスイッチＯＮ／ＯＦＦ信号の状態によって、ＰＣにおけるマウス操作での左ダブルクリックや右クリックなどの動作を行う。
【００５２】
赤外線源制御部１０５は、ペンプレス＆タイミング信号１０４を監視した上で、描画（又は、筆書）を止めて（即ち、ペンプレススイッチ３６がＯＦＦになって）一定時間（例えば、５秒間）が経過したときは、赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂを制御し、赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂの発生を停止する。一旦、赤外線ビームの発生を停止した後、再び、ペンプレススイッチ３６がＯＮになると切り抜き回路５７によって、擬似的に赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂを受光したことになりコード信号が成立して光信号１９が送出され、すぐに赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂが発生され、正常の動作状態に入る。赤外線源制御部１０５には、また基準センサ１７ａ，１７ｂから発生される基準タイミング信号９５ａ，９５ｂも入力されており、論理回路１０２からペンプレス＆タイミング信号１０４が入力されたとき、その直前に入力された基準タイミング信号の属する赤外線走査ビーム発生部の赤外線レーザダイオードを消灯し、他方の赤外線走査ビーム発生部の赤外線レーザダイオードを点灯することによって、左右の赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂを交互に発生する制御を行う。
【００５３】
ここで、赤外線源制御部１０５における赤外線走査ビーム発生部の赤外線レーザダイオードの点灯、消灯制御は、赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂと基準センサ１７ａ，１７ｂの位置関係、赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂの回転走査方向などを考慮して行われる。例えば、図１に示した基準センサ１７ａ，１７ｂの配置と赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂの回転走査方向の設定の場合、角度αあるいは角度βを求めるには、まず基準タイミング信号９５ａ（９５ｂ）が出力され、次に座標入力ペン１３から赤外線走査ビーム１８ａ（１８ｂ）の検出タイミング符号が送出される必要がある。従って、赤外線源制御部１０５における赤外線走査ビーム発生部の赤外線レーザダイオードの点灯、消灯制御もそれを考慮したものとされる。
【００５４】
すなわち、赤外線走査ビーム発生部１２ａ（１２ｂ）におけるポリゴンミラー２６の回転状態と赤外線源制御部１０５からの赤外線レーザダイオード２５に対する点灯指示タイミングによっては、基準センサ１７ａ（１７ｂ）と座標入力ペン１３の中間点から赤外線走査ビーム１８ａ（１８ｂ）が回転走査を開始することがある。その場合、電子ボード制御部１４に基準センサ１７ａ（１７ｂ）から基準タイミング信号が９５ａ（９５ｂ）が入力されないうちに、座標入力ペン１３からタイミング符号７１を含む光信号１９が送出され、それを検出した電子ボード制御部１４では論理回路１０２からペンプレス＆タイミング信号１０４が発生される。赤外線源制御部１０５が、このペンプレス＆タイミング信号１０４に基づいて赤外線レーザダイオード２５の消灯制御を行ってしまうと座標入力ペン１３の座標計算に必要な角度情報を取得することができない。そこで、赤外線源制御部１０５は、基準センサ１７ａ（１７ｂ）からの基準タイミング信号９５ａ（９５ｂ）の入力があって、次にペンプレス＆タイミング信号１０４が入力されたときという条件下において、赤外線走査ビーム発生部１２ａ（１２ｂ）の赤外線レーザダイオード２５の消灯制御を行う。
【００５５】
演算回路１００も、一つの基準タイミング信号９５ａ（９５ｂ）に対してレジスタ９６から２種類の時間カウント値が入力されたときは、時間的に後の方の時間カウント値を真正なカウント値として取り扱う。演算回路１００が基準タイミング信号９５ａ（９５ｂ）を参照している場合には、基準タイミング信号９５ａ（９５ｂ）の入力がない状態で演算回路１００にレジスタ９６から時間カウント値が入力されたときは、その時間カウント値は無効として読み捨てればよい。
【００５６】
図１２は、座標入力ペン１３の使用状態に応じて変化する光信号１９のコードを示す説明図である。図１２（ａ）は描画していない状態を示す。このとき光信号１９は発生されない。
図１２（ｂ）は、座標入力ペン１３をボード１１に押しつけて描画を開始した状態を示す。このとき光信号１９には、図８にて説明したように、ペンプレススイッチ３６がＯＮになったことによるペンプレス符号７２と、ペンプレススイッチＯＮ信号を切り抜き回路５７で切り抜いた信号に基づく疑似タイミング符号７１が出現する。最後に、コード認識符号７５，７７，７８が現れる。
【００５７】
受光器２０からこの符号の検出信号が入力された電子ボード制御部１４に備えられるコード復調回路の赤外線制御部１０５（図１１参照）は、赤外線走査ビーム発生部１２ａ，１２ｂの一方、例えば右上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ａの赤外線レーザダイオード２５を点灯制御して、赤外線走査ビーム１８ａを発生させる。また、演算回路１００は、演算された座標入力ペンの座標情報を無効な情報と判断して読み捨てる。
【００５８】
図１２（ｃ）は、座標入力ペン１３が左赤外線走査ビーム１８ａを検出した状態を示す。このときの光信号１９は、赤外線走査ビーム１８ａを検出したことによるタイミング符号７１、ペンプレススイッチ３６がＯＮであることによるペンプレス符号７２、及びコード認識符号７５，７７，７８を含む。
この光信号の先頭符号７１が受光器２０で検出されると、図１１に示すコード復調回路では、これに先だって基準センサ１７ａからの信号によってカウントを開始している時間カウンタ９４のカウントが停止され、カウント値がレジスタ９６に移される。その後、検出された全ての符号がシフトレジスタ８０からバッファレジスタ９０に移され、コード認識符号が入力された論理積回路９１からＩＤ確認信号９２が発生されると、レジスタ９６の内容は演算回路１００に移される。また、レジスタ９９から論理回路１０２に出力が出され、論理回路１０２は演算回路１００に有効ペンプレス信号１０３を出力すると共に、赤外線源制御部１０５にペンプレス＆タイミング信号１０４を出力する。
【００５９】
赤外線源制御部１０５では、基準センサ１７ａからの基準タイミング信号９５ａが入力された後でペンプレス＆タイミング信号１０４が入力されたことによって左赤外線走査ビーム１８ａによる角度αの検知が終了したと判断し、左上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ａの赤外線レーザダイオードを消灯し、右上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ｂの赤外線レーザダイオードを点灯する制御を行う。これによって左赤外線走査ビーム１８ａが消滅し、代わって右赤外線走査ビーム１８ｂが走査を開始して角度βの計測に取り掛かる。
【００６０】
図１２（ｄ）は、座標入力ペン１３が右赤外線走査ビーム１８ｂを検出した状態を示す。この時の光信号１９に含まれる符号は図１２（ｃ）と同じであるが、タイミング符号７１は右赤外線走査ビーム１８ｂの検出に基づく点が異なる。
この光信号が検出されると、電子ボード制御部１４では、左赤外線走査ビーム１８ａの検出の場合と同様にして、基準センサ１７ｂからの基準タイミング信号９５ｂも用いて角度βを求め、先に求めた角度αの情報と合わせて座標入力ペン１３の座標を演算する。演算された座標入力ペン１３の座標情報は送信回路１０１からＰＣ１４に送信される。ＰＣ１５は、その情報を処理して画面表示用プロジェクタ１６を介してボード１１上の座標入力ペン１３による描画位置にペンの軌跡を表示する。
【００６１】
また、赤外線源制御部１０５では、基準センサ１７ｂからの基準タイミング信号９５ｂが入力された後でペンプレス＆タイミング信号１０４が入力されたことによって右赤外線走査ビーム１８ｂによる角度βの検知が終了したと判断し、右上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ｂの赤外線レーザダイオードを消灯し、左上端部の赤外線走査ビーム発生部１２ａの赤外線レーザダイオードを点灯する制御を行う。これによって右赤外線走査ビーム１８ｂが消滅し、代わって左赤外線走査ビーム１８ａが再び走査を開始して角度αの計測に取り掛かる。
【００６２】
図１２（ｅ）は、座標入力ペン１３をボード１１に押しつけて描画しながら第１クリックスイッチ３４を操作した状態を示す。この時の光信号１９には、赤外線走査ビームを検知したことによるタイミング符号７１、ペンプレススイッチ３６がＯＮであることによるペンプレス符号７２、第１クリックスイッチＯＮ符号７３、及びコード認識符号７５，７７，７８が含まれる。この光信号が検出されると、電子ボード制御部１４は、ＰＣ１５に第１クリックスイッチＯＮ情報を送信し、ＰＣではその情報に基づく処理を行う。タイミング符号７１の検出に基づく座標データの演算処理、左右の赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂの切り換え制御は図１２（ｃ）あるいは（ｄ）の場合と同様である。
【００６３】
図１２（ｆ）は、座標入力ペン１３をボード１１に押しつけて描画しながら第１クリックスイッチ３５を操作した状態を示す。この時の光信号１９には、赤外線走査ビームを検知したことによるタイミング符号７１ペンプレススイッチ３６がＯＮであることによるペンプレス符号７２、第２クリックスイッチＯＮ符号７４、及びコード認識符号７５，７７，７８が含まれる。この光信号が検出されると、電子ボード制御部１４は、ＰＣ１５に第２クリックスイッチＯＮ情報を送信し、ＰＣではその情報に基づく処理を行う。タイミング符号７１の検出に基づく座標データの演算処理、左右の赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂの切り換え制御は図１２（ｅ）の場合と同様である。
【００６４】
図１２（ｇ）は、描画終了した瞬間に座標入力ペン１３から送出された光信号１９を示す図である。座標入力ペン１３がボード１１から離れてペンプレススイッチ３６がＯＦＦになったときに、赤外線走査ビームが検出されたため、光信号１９にはペンプレス符号が含まれず、タイミング符号７１とコード認識符号７５，７７，７８だけが含まれている。この光信号が検出されても、図１１に示すコード復調回路の論理回路１０２からは有効ペンプレス信号１０３もペンプレス＆タイミング信号１０４も出力されないため、電子ボード制御部１４は何も行わない。
【００６５】
図１２（ｈ）は、描画終了して座標入力ペン１３がボード１１上から完全に離れた状態を示す。ペンプレススイッチ３６がＯＦＦであり、フォトダイオード４１からも出力がないため、図８に示す電子回路のシフトレジスタ駆動回路５９は出力を発生せず、光信号１９も送出されない。このような状態が予め定められた一定時間（例えば５秒）継続すると、図１１に示すコード復調回路の赤外線源制御部１０５は、ボード１１の表面を回転走査している赤外線走査ビームの光源である赤外線レーザダイオード２５を消灯制御し、待機状態に移る。
【００６６】
なお、以上では赤外線ビーム受光部３１の背面に光検出器（フォトダイオード）４２を配置したタイプの座標入力ペン１３について説明したが、赤外線ビーム受光部３１の先端に光検出器を有するタイプの座標入力ペンを用いてもよい。また、赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂと光信号１９の混信を避けるための方法として、両者の波長を異ならせると共に受光器２０と座標入力ペン１３の光検出器４１に透過波長域の異なる光学フィルタを組み合わせるて必要な光線を選択的に検出する例について説明したが、赤外線走査ビーム１８ａ，１８ｂと光信号１９を異なる周波数で高周波変調した同じ波長の光線とし、変調周波数（搬送周波数）の違いによって両者を選択的に検出するようにしてもよい。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、座標入力ペンに装備した複数のスイッチの信号や赤外線走査ビームの検出タイミング信号などを、接続線を用いることなく電子ボード制御部に伝達することができる。また、座標入力ペンの座標特定のための赤外線走査ビームを描画時のみ発生するようにして電子ボードの安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による赤外線検出電子ボードシステムの構成例を示すブロック図。
【図２】赤外線走査ビーム発生部の構成例を示す図。
【図３】信号の流れを説明するための信号系統図。
【図４】座標入力ペンの構成例を示す模式図。
【図５】座標入力ペンの内部構造の一例を示す模式図。
【図６】赤外線走査ビーム受光部の詳細図。
【図７】座標入力ペンによる赤外線走査ビームの受光状態を説明する図。
【図８】座標入力ペンの内部に備えられている電子回路の一例を示す概略図。
【図９】切り抜き回路の機能を説明する図。
【図１０】発光素子から送信される光信号の変調例を示す模式図。
【図１１】電子ボード制御部に備えられるコード復調回路の一例を概念的に示したブロック図。
【図１２】座標入力ペンの使用状態に応じて変化する光信号のコードを示す説明図。
【符号の説明】
１１…ボード（表示板）、１２ａ，１２ｂ…赤外線走査ビーム発生部、１３…座標入力ペン、１４…電子ボード制御部、１５…パーソナルコンピュータ、１６…画面表示用プロジェクタ、１７ａ，１７ｂ…基準センサ、１８ａ，１８ｂ…赤外線走査ビーム、１９…光信号、２０…受光器、２１…光学フィルタ、２５…赤外線レーザダイオード、２６…ポリゴンミラー、３１…赤外線走査ビーム受光部、３２…軸部、３３…発光素子、３４…第１クリックスイッチ、３５…第２クリックスイッチ、３６…ペンプレススイッチ、３８…小穴、４１…フォトダイオード（光検出器）、４２…光学フィルタ、４３…電子回路、４４…電池、５１〜５４…波形整形回路、５５…認識コード発生器、５６…バッファレジスタ、５７…切り抜き回路、５８…論理和回路、５９…シフトレジスタ駆動回路、６０…シフトレジスタ、６１〜６８…シフトレジスタの素子、６９…発光素子駆動回路、７０…入力信号、７１…タイミング符号、７２…ペンプレス符号、７３…第１クリックスイッチＯＮ符号、７４…第２クリックスイッチＯＮ符号、７５〜７８…コード認識符号、８０…シフトレジスタ、８１〜８８…シフトレジスタの素子、９０…バッファレジスタ、９１…論理積回路、９２…ＩＤ確認信号、９３…レジスタ、９４…時間カウンタ、９５ａ，９５ｂ…基準タイミング信号、９６…レジスタ、９７…レジスタ、９８…レジスタ、９９…レジスタ、１００…演算回路、１０１…送信回路、１０２…論理積回路、１０３…有効ペンプレス信号、１０４…ペンプレス＆タイミング信号、１０５…赤外線源制御部
Claims (6)
- 表面を交互に回転走査する赤外線走査ビームを発生する第１及び第２の赤外線走査ビーム発生手段と、前記第１の赤外線走査ビーム発生手段によって発生された赤外線走査ビームを検出して第１の基準信号を発生する第１の基準センサと、前記第２の赤外線走査ビーム発生手段によって発生された赤外線走査ビームを検出して第２の基準信号を発生する第２の基準センサとを備えるボードと、
前記赤外線走査ビームを検出するための光検出器、先端が前記ボードに対して押されたことを検出するペンプレススイッチ、前記光検出器の検出信号及び前記ペンプレススイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて時系列信号を出力する電子回路、及び前記電子回路から出力された時系列信号が入力されて光信号を発生する発光素子を含む座標入力ペンと、
前記座標入力ペンの発光素子から発生された光信号を検出するために前記座標入力ペンから離れた位置に配置された受光器と、
前記第１及び第２の基準センサ並びに前記受光器の出力に基づいて前記座標入力ペンの位置座標を決定する電子ボード制御部とを備え、
前記座標入力ペンの電子回路は、前記光検出器の検出信号及び前記スイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号に認識符号を付加してコード化した時系列信号を出力し、
前記第１及び第２の赤外線走査ビーム発生手段から発生される赤外線の波長と前記座標入力ペンの発光素子から発生される光の波長が異なることを特徴とする電子ボードシステム。 - 請求項１記載の電子ボードシステムにおいて、前記座標入力ペンはクリックスイッチを有し、前記電子回路は前記光検出器の検出信号、前記ペンプレススイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号及びクリックスイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号に認識符号を付加してコード化した時系列信号を出力することを特徴とする電子ボードシステム。
- 請求項１記載の電子ボードシステムにおいて、前記電子ボード制御部は、前記座標入力ペンの光検出器の検出信号に基づく符号を受けると直ちに前記座標入力ペンの角度情報を演算し、前記認識符号を確認した後で前記演算された角度情報を追認することを特徴とする電子ボードシステム。
- 請求項１〜３のいずれか１項記載の電子ボードシステムにおいて、前記電子ボード制御部は、前記ペンプレススイッチがＯＮになったと判定したとき前記赤外線走査ビーム発生手段中の光源を点灯し、前記ペンプレススイッチのＯＦＦ状態が所定時間以上継続したと判定したとき前記赤外線走査ビーム発生手段中の光源を消灯する制御を行うことを特徴とする電子ボードシステム。
- 請求項１〜４のいずれか１項記載の電子ボードシステムにおいて、前記電子ボード制御部は、前記第１の赤外線走査ビーム発生手段による赤外線走査ビーム発生中に前記座標入力ペンから光検出信号が発生されたと判定したときに前記第１の赤外線走査ビーム発生手段中の光源を消灯して前記第２の赤外線走査ビーム発生手段中の光源を点灯し、前記第２の赤外線走査ビーム発生手段による赤外線走査ビーム発生中に前記座標入力ペンから光検出信号が発生されたと判定したときに前記第２の赤外線走査ビーム発生手段中の光源を消灯して前記第１の赤外線走査ビーム発生手段中の光源を点灯する制御を行うことを特徴とする電子ボードシステム。
- 請求項１〜５のいずれか１項記載の電子ボードシステムにおいて、前記電子ボード制御部から発生される前記座標入力ペンの座標情報が入力されるコンピュータと、前記コンピュータに接続され前記座標情報で指示された前記ボード上の位置にマークを表示する表示手段とを更に備えることを特徴とする電子ボードシステム。
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