JPH06308879A - 光学式ポインティングシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の視聴者を対象とした、電子プレゼンテ
ーション・システムや電子会議システムにおいて、スク
リーンや大画面ＣＲＴあるいはその他の表示画面の特定
位置を指示者が明示するための光学式ポインティングシ
ステムに関し、表示画面上の所望の位置を、指示者が任
意の位置から指示でき、しかも小型軽量で取り扱いが簡
便な指示器を使用可能とすることを目的とする。 【構成】 指示器５１には、表示画面５２上あるいはそ
の近傍に設けた単数又は複数の発光素子５７からの光を
光電変換素子５１ｆ上に集光する集光光学系５１ｇを有
し、光電変換素子５１ｆの出力信号から、指示器５１の
軸５１ａの方向を算出し、その軸方向に対応する位置５
５に、前記表示装置５４により少なくともポイント・マ
ーク５６を表示させる計算機５３を備えている構成とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の視聴者を対象と
した、電子プレゼンテーション・システムや電子会議シ
ステムにおいて、スクリーンや大画面ＣＲＴあるいはそ
の他の表示画面の特定位置を指示者が明示するための光
学式ポインティングシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子プレゼンテーション・システ
ムや電子会議システムにおけるポインティングシステム
には、以下のようなシステムが用いられていた。

【０００３】 指示者がマウスやライトペン等の端末
用ポインティングデバイスを操作し、端末装置画面上の
指示位置の結果を、他の端末装置や多数視聴者用の表示
装置に転送する。

【０００４】 図４８に示すように、先端に発光素子
１を備えた棒状の指示器２で表示画面３の特定位置を指
示し、多数視聴者に直接その指示位置を示すとともに、
その先端位置を固定して設置してあるカメラ４で読み取
り、計算機５にその位置情報を送出する。なお表示画面
３には、計算機５からの情報が電子ＯＨＰ６等で投射表
示される。

【０００５】 ビーム状光束を発するレーザポインタ
等で表示画面上の特定位置を照射するものであり、その
光が可視光ならば、その光スポットによって、多数視聴
者は直接その指示位置を確認できる。また、その反射光
をカメラ等で受光して反射位置を読み取り、計算機にそ
の位置情報を送出する。前記レーザが不可視光ならば、
計算機から表示装置を介して、視聴者が目視できるポイ
ント・マークを表示画面に表示する。

【０００６】 図４９のような大面積の電磁誘導デジ
タイザ７をスクリーンとして液晶プロジェクタ８等で画
像を投写し、指示器９の先端から電磁波を発生して指示
したデジタイザ７上の位置を、電磁誘導作用を用いて検
出し、計算機５及びプロジェクタ８を介して明示する。

【０００７】 図５０は、特開平３−１７６７１８号
に示されている光学式ポインティングシステムを示す。

【０００８】このシステム２０は、固定ユニット２１
と、指示者１０が手に持って遠隔操作する可動ユニット
２２とよりなる。

【０００９】固定ユニット２１は、ブラウン管２３が組
込まれているテレビジョン本体２４と、テレビジョン本
体２４の上面に前方に向けて設定してあるＬＥＤ２５
と、マイクロコンピュータ２６と、カーソル制御回路２
７と、ＬＥＤ駆動回路２８とＡ／Ｄコンバータ２９等よ
りなる。

【００１０】可動ユニット２２は、内部に、カメラユニ
ット３０とオペアンプ３１とが組込まれ、外部に、選択
ボタン３２を有する構成であり、Ａ／Ｄコンバータ２９
とケーブル３３によって接続されている。

【００１１】カメラユニット３０は、その後端に、検出
器３４を有する。

【００１２】ＬＥＤ２５は、マイクロコンピュータ２６
により制御されて発光する。

【００１３】可動ユニット２２のカメラユニット３０が
ＬＥＤ２５よりの光を受け、検出器３４が、ＬＥＤ２５
に対する可動ユニット２２の回転又は並進の関係に対応
した電流を出力する。

【００１４】この電流はオペアンプ３１によって増幅さ
れた後、ケーブル３３を通して固定ユニット２１のＡ／
Ｄコンバータ２９に送られる。

【００１５】マイクロコンピュータ２６が可動ユニット
２２から送られてきた情報に基づいて、可動ユニット２
２が指しているブラウン管２３の表示面２３ａ上の位置
Ｐを計算して、これをカーソル制御回路２７に出力す
る。カーソル制御回路２７によって、表示面２３ａ上、
可動ユニット２２が指し示している位置Ｐに、カーソル
３５が移動される。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、のよ
うにマウスやライトペン等の端末用ポインティングデバ
イスを操作するシステムでは、指示者が画面上の位置を
指示するには、常に端末装置の近くに居なければなら
ず、端末装置から離れることはできない。

【００１７】やのように、指示者１０がスクリーン
３や７上の位置を、指示器２，９で指示するシステムで
は、指示者１０が表示画面の近傍から離れることはでき
ない。しかも、指示器２，９を指示位置の極近傍まで近
接させる必要があり、大スクリーンの上部等の場合は、
指示器２，９が指示位置に届かない、といった問題があ
る。

【００１８】しかも、スクリーンの全面にわたって指示
する場合は、指示者がスクリーンの前方で行ったり来た
り、頻繁に移動しなければならず、指示者の負担が大き
い。また、前面投射型の表示装置を使用している場合
は、指示器や指示者１０がスクリーン上の表示を遮るこ
とになり、視聴者にとって非常に見にくいものとなる欠
点がある。

【００１９】一方、のように、先端に発光素子１を備
えた指示器２を用いたり、のようにビーム状光束を発
するレーザポインタ等を用いて、表示画面上の特定位置
を照明し指示するシステムでは、発光素子の消費電力が
大きい。従って、ワイヤレス化のために電池を指示器に
内蔵すると、指示器を小型軽量化できず、取り扱いが不
便である。

【００２０】また、カメラ４をスクリーン等の表示画面
３の正面に設置した場合に、表示画面３とカメラ４間に
指示者が入ると、位置検出が不可能となったり、カメラ
４を画面脇に設置した場合は、カメラ４に到達する反射
光量が非常に少なくなって位置検出が困難となる。

【００２１】のように、大面積の電磁誘導デジタイザ
７を用いるシステムでは、装置が大掛りとなり、しかも
特定の大型デジタイザ７上の位置のみしか読み取れない
ので、システムが限定され、それ以外の任意の表示画面
上の位置を指示することはできない。

【００２２】のシステムにおいては、ＬＥＤ２５をマ
イクロコンピュータ２６によって制御して発光させてい
る構成であるため、システムが複雑となっていた。

【００２３】本発明の技術的課題は、このような問題に
着目し、電子会議システム等に用いられる表示画面等の
ような任意の指示対象物上の所望の位置を、指示者が任
意の位置から指示でき、しかも小型軽量で取り扱いが簡
単な指示器を用いることのできる光学式ポインティング
システムを実現することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】図１は本発明による光学
式ポインティングシステム５０の全容を示す斜視図であ
る。図示のように、カメラの機能を有する指示器５１，
表示画面５２，計算機５３及び表示装置５４を有してお
り、指示者１０が指示器５１により表示画面５２上の位
置５５を指示すると、計算機５３で対応する位置５５を
計算して、計算機５３の表示画面５２Ａ上の位置５５Ａ
にポイント・マーク５６Ａを表示すると共に表示装置５
４で表示画面５２上の位置５５にポイント・マーク５６
を表示するように構成されている。

【００２５】このシステムにおいて、請求項１は、前記
の指示器５１内に、表示画面５２上あるいはその近傍に
設けた単数又は複数の発光素子５７からの光を光電変換
素子５１ｆ上に集光する集光光学系５１ｇを有してお
り、また光電変換素子５１ｆの出力信号から、指示器５
１の軸５１ａの方向を算出し、その軸方向に対応する位
置５５に、前記表示装置５４により少なくともポイント
・マーク５６を表示させる計算機５３を備えた構成とな
っている。

【００２６】請求項２の発明は、図２に例示するよう
に、表示画面５２側に設けた複数の発光素子５７が順次
発光し、同時に２つ以上発光することのないように制御
する計算機５３を有する構成である。

【００２７】請求項３の発明は、図２０に例示すよにう
に、指示器１２０，平面状又は立体状の表示画面５２，
計算機５３及び表示装置５４から構成され、指示者１０
が指示器１２０により表示画面５２上の位置５５を指示
すると、計算機５３で対応する位置５５を計算して、表
示装置５４で表示画面５２上の位置５５にポイント・マ
ーク５６を表示し、これにより指示者１０あるいは他者
がその位置を確認できるシステムにおいて、上記計算機
５３により制御されず独立に発光する光源１１１を有
し、上記指示器１２０は、上記独立の光源１１１よりの
光を受光して信号を出力する光電変換素子１２３，１２
４と、該光電変換素子の出力信号の変化を上記指示器１
１の動きに換算して上記計算機５３に出力する処理手段
１２７-1，１２７-2，１２８，１２９，１３０，１３４
とを有する構成としたものである。

【００２８】請求項４の発明は、請求項３の光源は、作
業空間内の光量より好ましくは１０倍以上の光量を放射
する構成としたものである。

【００２９】請求項５の発明は、請求項３の光源は、白
熱灯１１５と、可視光を吸収し、赤外線を透過させるフ
ィルタ１１６とよりなる構成としたものである。

【００３０】請求項６の発明は、請求項３の光源は、垂
直方向の拡がり角度（α）が小さく、水平方向の拡がり
角度（β）が大きい指向性を有する構成としたものであ
る。

【００３１】請求項７の発明は、請求項３の光源は、表
示画面を投射する光学系によって又は独立に投射する光
学系によって形成された光スポット１７１，１８１であ
る構成としたものである。

【００３２】請求項８の発明は、請求項３の光源は、表
示画面５２自体である構成としたものである。

【００３３】請求項９の発明は、請求項３の指示器の処
理手段は、光電変換素子よりの出力信号のレベルを一定
に保つ手段１２７-1，１２７-2，１３４を有する構成と
したものである。

【００３４】請求項１０の発明は、前記のシステムにお
いて、図５に例示するように、指示位置に対する処理内
容を指示する単数あるいは複数のスイッチ５１ｃを指示
器５１に備えた構成である。

【００３５】請求項１１の発明は、指示器５１のスイッ
チ５１ｃの操作によって、又は計算機５３側からの位置
指示要求があったときのみ、表示画面５２側の発光素子
５７を発光させるように制御する計算機５３を備えた構
成である。

【００３６】請求項１２の発明は、指示器５１が移動し
ても、ポイント・マーク５６が移動しないように、又は
指示器５１の移動に伴ってポイント・マーク５６も移動
するように切り換えるポイントマーク移動／固定切換え
手段を指示器５１に備えている構成である。

【００３７】請求項１３の発明は、図５に例示するよう
に、指示器５１の外面に、指示者の指の位置が一義的に
窪み５１ｂ又は突起などからなる位置決め手段を備えて
なる構成である。

【００３８】請求項１４の発明は、前記の指示器５１に
おける集光光学系５１ｇと光電変換素子５１ｆとの位置
関係、又は集光光学系５１ｇの焦点距離を変化できるよ
うにした構成である。

【００３９】請求項１５の発明は、前記のシステムにお
いて、図６に例示するように、表示画面５２の近傍に設
けた受光素子６２を前記の計算５３に接続し、該受光素
子６２に指示方向情報もしくは処理情報又は両情報を含
む光を送出する発光素子５１ｄを指示器５１に備えてい
る構成である。

【００４０】請求項１６の発明は、図９に例示するよう
に、指示器５１のタッチスイッチ５１ｔを当接して図等
の軌跡を描くための透明又は不透明な板を、指示器５１
とは独立して設けた構成である。

【００４１】請求項１７の発明は、図１０に例示するよ
うに、指示器５１の軸５１ａを向けて指示できる領域と
ポイント・マーク５６が表示される領域との関係が、拡
大／縮小又は、拡大／縮小かつ平行移動させて対応付け
るように制御する計算機５３を備えてなる構成である。

【００４２】請求項１８の発明は、図１１に例示するよ
うに、一つの表示画面に対し複数の指示器５１_-1，５１
_-2…を用いるシステムにおいて、各指示器５１_-1，５１
_-2…ごとに、表示画面５２上のポイント・マークの形状
を変えた構成である。

【００４３】なお、表示画面５２は、必ずしも平坦なス
クリーン状である必要はなく、表示装置５４でポイント
・マーク５６を投影可能ならば、凹凸のある構造物など
も、表示画面５２の定義に含まれるものとする。

【００４４】請求項１９の発明は、請求項１又は３の指
示器７０は、ケーシング６８内に装着された光が入射し
た位置のＸＹ座標を検出可能な平面状の光電変換素子７
３と該光電変換素子７３の前方に配設され周縁部が該ケ
ーシング５８によって支承されてなるアパーチャマスク
７１を有し、表示画面５２又は該表示画面５２の近傍か
ら出射された光が該アパーチャマスク７１に設けられた
孔７２を通過し、空間を経由して該光電変換素子７３に
入射するよう構成したものである。

【００４５】請求項２０の発明は、光電変換素子７３の
前方に配設されてなるアパーチャマスク７１が回転自在
にケーシング５８に装着され、該アパーチャマスク７１
の回転中心から外れた位置に孔７２を設けた構成とした
ものである。

【００４６】請求項２１の発明は、孔７２に代えてアパ
ーチャマスク９２に中心線又は該中心線の延長が交差す
る二つのスリット９４ａ，９４ｂ，１０４ａ，１０４ｂ
を設け、且つ、入射位置のＸＹ座標を検出可能な平面状
の光電変換素子７３に代えて２個の直線状光電変換素子
９５ａ，９５ｂを、それぞれ該スリット９４ａ，９４
ｂ，１０４ａ，１０４ｂと交差するようケーシング９
１，１０１に装着してなる構成としたものである。

【００４７】請求項２２の発明は、請求項１又は３の指
示器は、表示画面の方向を向けている状態において、表
示画面の方向とは異なる方向に配されている光源よりの
光を光電変換素子に導く手段を有する構成としたもので
ある。

【００４８】請求項２３の発明は、請求項１又は３の指
示器７０は、指示器を移動させても、ポイント・マーク
５６が移動しないように、又は指示器の移動に伴ってポ
イント・マークも移動するように切り換えるポイント・
マーク移動／固定切換え手段２４５と、表示画面上のポ
イント・マーク位置に固有の処理命令を計算機に指示す
る単数あるいは複数の命令指示手段２５８，２５９とを
有する構成としたものである。

【００４９】請求項２４の発明は、請求項１又は３の指
示器７０は、指示器を移動させても、ポイント・マーク
５６が移動しないように、又は指示器の移動に伴ってポ
イント・マークも移動するように切り換えるポイント・
マーク移動／固定切換え手段２４５と、表示画面上のポ
イント・マーク位置に固有の処理命令を計算機に指示す
る単数あるいは複数の命令指示手段２５８，２５９と、
表示画面上のポイント・マーク位置に関係なく特定の処
理命令を計算機に指示する単数あるいは複数の命令指示
手段２５４〜２５７を有する構成としたものである。

【００５０】請求項２５の発明は、請求項２３又は２４
において、該ポイント・マーク移動／固定切換え手段２
４５を、指示器の一の面２５２に有し、該計算機に特定
処理を命令指示する複数の命令指示手段２５４〜２５９
を、指示器の上記一の面２５２とは異なる面２５３に有
する構成としたものである。

【００５１】請求項２６の発明は、請求項１又は３の指
示器は、外乱光の強さの変化を検知する手段２７１，２
３４と、該外乱光の強さの変化が所定値を越えている期
間は、上記処理手段が動作を行わないようにする禁止手
段とを有する構成としたものである。

【００５２】

【作用】請求項１によれば、表示画面５２の指示したい
位置に指示器５１を向けると、設置位置が既知である発
光素子５７からの光を指示器５１の光電変換素子５１ｆ
で受光して、指示器５１の軸５４に対する発光素子５７
の方向に対応した方向情報の信号を計算機５３に送出す
る。計算機５３では、その方向情報から指示器５１の軸
方向を算出して、指示者がどこを指示しているかを求
め、表示装置５４により、その位置にポイント・マーク
５６を表示する。

【００５３】従って、スクリーンの脇等の任意の位置か
ら、スクリーン上の任意の位置を指示できる。しかも、
指示器５１には、光電変換素子５１ｆが内蔵されている
のみであって、消費電力は極めて少ないので、指示器５
１を小型軽量化でき、取り扱いが簡便となる。

【００５４】請求項２によると、表示画面５２側に設け
た複数の発光素子５７…が同時に２つ以上発光すること
のないように、タイミングをずらして順次発光するた
め、発光素子５７が複数個所に有っても、それぞれの発
光素子５７の方向をＰＳＤ（二次元光学式位置検出素
子）によって精確に検出できる。

【００５５】請求項３の光源として、計算機により制御
されずに独立に発光する光源を用いた構成は、光源を計
算機と切り離すことを可能とするように作用する。

【００５６】請求項４の光源の光量を作業空間の光量の
１０倍以上とした構成は、外乱光によるノイズを相対的
に十分に低く抑制するように作用する。

【００５７】請求項５の可視光吸収フィルタを備えた白
熱灯を光源とした構成は、光源を目立たなくするように
作用する。

【００５８】請求項６の光源を垂直方向の拡がり角度を
狭めた指向性を有するものとした構成は、指示器に向か
う光量を増やすように作用する。

【００５９】請求項７の光スポットを光源とする構成
は、光源装置を表示画面側に設けることを不要とするよ
うに作用する。

【００６０】請求項８の表示画面自体を光源として利用
する構成は、専用の光源装置を不要とするように作用す
る。

【００６１】請求項９の出力信号のレベルを一定に保つ
手段を設けた構成は、例えば指示器の光源に対する距離
を変化させても指示器の出力信号の品質が変わらないよ
うにするように作用する。

【００６２】請求項１０によると、指示位置５５に対す
る処理内容を指示する単数あるいは複数のスイッチ５１
ｃを指示器５１に備えているため、指示器５１で表示画
面５２上の位置を指定するとともに、その指示位置に関
する処理も指示でき、指示者は指示器５１を携帯するだ
けで多種の処理を行なえる。

【００６３】請求項１１によると、指示器５１のスイッ
チ操作や計算機５３側からの位置指示要求によって、表
示画面５２側の発光素子５７を発光させるため、消費電
力を節減できる。

【００６４】請求項１２によると、指示器５１が移動し
てもポイント・マーク５６が移動しないように、又は指
示器５１の移動にともなってポイント・マーク５６も移
動するように選択できるため、指示器５１をマウスのよ
うな使い方もできる。

【００６５】請求項１３によれば、指示器５１の外面
に、指示者の指の位置が一義的に決まる位置決め手段を
有しているため、指示器５１を手に持っただけで、指示
器５１の方向が一義的に決まる。その結果、指示器５１
の軸５１ａ及び内部の光電変換素子５１ｆと指示器者の
掌の位置関係が一義的に決まるので、表示画面５２側の
発光素子を単一にして、コスト低減を実現できる。

【００６６】請求項１４によると、指示器５１中の集光
光学系５１ｇと光電変換素子５１ｆとの位置関係や集光
光学系５１ｇの焦点距離を変化できるため、指示器５１
と表示画面５２との距離に応じて最適な焦点距離を選択
することで、常に最適な分解能を維持できる。

【００６７】請求項１５によれば、指示器５１に備えた
発光素子５１ｄで、スクリーン５２の近傍に設けた受光
素子６２に、指示器５１による指示方向情報や処理情報
などを光信号によって送信し、計算機５３に伝送するの
で、コードレス化され、かつ発光素子５１ｄは光信号を
発するだけで足りるので、小型な電源で足り、指示器５
１が小型軽量化される。

【００６８】請求項１６によれば、指示者は、指示器５
１のタッチスイッチ５１ｔを透明又は不透明なタッチ板
に当てた状態で指示器５１を移動するので、空間に文字
や図を描くのと違って、紙面等に筆記具で文字や図を描
くのと同じ感覚で、違和感無しに意のままに、しかも精
確に表示画面５２上に文字や図を描くことができる。

【００６９】請求項１７によると、指示器５１の軸５１
ａを向けて指示操作する領域とポイント・マーク５６が
表示される表示画面５２とを、拡大／縮小、又は拡大／
縮小かつ平行移動の関係で対応付けているため、指示器
５１の移動量と表示画面５２におけるポイント・マーク
５６の移動量が、指示器５１の操作に適した条件、を選
択できる。

【００７０】また、請求項１８によれば、一つの表示画
面５２上で、各指示器５１-1，５１-2…ごとのポイント
・マークの形状が異なるため、複数人が同時に指示操作
を行なっても、各指示者ごとにポイント・マーク５６の
形状が異なり、混乱を引き起こすようなことはない。

【００７１】請求項１９のレンズに代えてアパーチャマ
スクを使用した構成は、フォーカス操作を不要とするよ
うに作用する。

【００７２】請求項２０の孔を中心から外れた位置に設
けると共にアパーチャマスクを回動可能とした構成は、
光源が単一である場合に、表示画面の周囲のうちどの位
置に配されている場合であっても、アパーチャマスクを
適宜回動させる調整を行うことによって、光源よりの光
を光電変換素子の中心に照射させるように作用する。

【００７３】請求項２１の直線状光電変換素子を交差さ
せて設けた構成は、クロストークを含まない信号を出力
するように作用する。

【００７４】請求項２２の手段を設けた構成は、光源の
配置の自由度を上げるように作用する。

【００７５】請求項２３の命令指令手段を設けた構成
は、計算機操作に命令を発する機能を有するように作用
する。

【００７６】請求項２４の二種の命令手段を設けた構成
は、計算機に、マークに関連する命令に加えてマークと
無関係の命令を発しうるように作用する。

【００７７】請求項２５の切換え手段と命令指示手段と
を指示器の別の面に設けた構成は、誤操作がされにくい
ように作用する。

【００７８】請求項２６の禁止手段を設けた構成は、外
乱光による影響を無くするように作用する。

【００７９】

【実施例】次に本発明による光学式ポインティングシス
テムが実際上どのように具体化されるかを実施例で説明
する。

【００８０】〔光学式ポインティングシステムの第１実
施例〕（図２） 図２は本発明による光学式ポインティングシステムの第
１実施例を示す斜視図である。５２はＯＨＰ用スクリー
ンなどのような表示画面であり、計算機５３に接続され
た液晶式電子ＯＨＰ等の投写型の表示装置５４によっ
て、計算機５３から出力される画像情報が投写表示され
る。なお、表示画面５２は、大型テレビジョンの画面で
あってもよい。

【００８１】ＯＨＰ用スクリーン５２の４隅Ｐ１〜Ｐ４
には、発光素子５７として、約１ＭＨｚのパルス変調が
かかっている近赤外ＬＥＤを配置してある。そして、指
示器５１中の光電変換素子としてＰＳＤを用いる場合
は、各発光素子５７が常に１つだけ順次点灯するよう
に、計算機５３でその制御をするか、あるいはどの発光
素子が発光しているか認識できるようになっている。

【００８２】指示器５１には、レンズ５１ｇ等の集光光
学系と光電変換素子５１ｆを有しており、指示者が表示
画面５２に向けると、表示画面５２側の発光素子５７か
らの光がレンズ５１ｇによって光電変換素子５１ｆ上に
結像する。光電変換素子５１ｆからの信号を基に、計算
機５３によって、指示器５１の軸５１ａの表示画面５２
における位置が算出される。そして、算出された表示画
面５２上の位置５５にポイント・マーク５６が表示され
るため、これにより指示者あるいは他者がその位置を確
認できる。

【００８３】指示器５１中の光電変換素子５１ｆとして
は、二次元ＣＣＤ等を用いることもできるが、図２は二
次元ＰＳＤ５１fpを用いた例である。二次元ＣＣＤの場
合は、同時に２以上の発光が有っても、それぞれの発光
位置を検出できる。これに対し、ＰＳＤを用いる場合
は、受光面における光の重心位置によって発光位置を検
出するため、表示画面５２側の発光素子５７による発光
は単一である必要があり、同時に２以上の発光が有る
と、発光位置を特定できない。

【００８４】そのため、図２のように例えばＰ１〜Ｐ４
の４か所に発光素子５７を配設した場合は、Ｐ１〜Ｐ４
の発光タイミングをずらし、例えばｔ１のタイミングで
は、（ｂ）図のようにＰ１点に対応してＰＳＤ上のＱ１
点に点像を結像させ、ｔ２，ｔ３…のタイミングでは、
Ｐ２点、Ｐ３点…に対応してＰＳＤ上のＱ２，Ｑ３…点
に結像させる。

【００８５】ＰＳＤ出力として受光面上の光強度重心位
置のｘ，ｙ座標に対応する４つの電流出力（各座標２つ
ずつ）が得られるたる、指示者が表示画面５２の斜め前
方より指示すると、ＰＳＤ受光面５１fp上に順次投影さ
れる４つの発光素子５７…の像Ｑ１〜Ｑ４の位置を検出
できる。従って、４つの電流出力を電圧に変換し、Ａ／
Ｄコンバータ及びインターフェース回路を通して計算機
５３に送られる。

【００８６】このようにして、あるタイミングにおける
ＰＳＤ上における位置情報を計算機５３に送信すると、
計算機５３では位置情報を基に、ＰＳＤ受光面上の点像
の位置を計算する。これをＰ１〜Ｐ４の４つの発光素子
５７に対して順次行うことにより、４つの像位置Ｑ１〜
Ｑ４が求まり、この像位置からＰＳＤ中心座標すなわち
指示器５１の軸５１ａが表示画面５２上でどの位置に対
応するか求めることにより、指示器５１の向き、即ち指
示者が指示している位置５５を算出できる。

【００８７】このような計算処理を常時行なうことで、
計算機５３は表示装置５４により、算出位置に対応する
位置５５に、ポイント・マーク５６を表示することによ
り、指示者や視聴者は、ポイント・マーク５６によって
指示位置を認識でき、また指示位置５５が移動すると、
それにともなってポイント・マーク５６も移動する。

【００８８】レーザ光式の指示器等と違って、指示器５
１からは光も発生していないが、ちょうどマウス等を動
かしてディスプレイ画面上のカーソルを移動する場合と
同じ感覚で、表示画面５２上のポイント・マーク５６を
見ながら指示器５１を操作することにより、指示器５１
で自由に目標位置を指示することができる。

【００８９】〔光電変換素子の実施例〕（図３，図４） 図３は二次元ＰＳＤを内蔵した指示器５１の内部を示す
図であり、円筒状のケーシング５８の先端に直径３０m
m，焦点距離３０mmの凸レンズ５１ｇを備え、該レンズ
５１ｇの内側に１０×１０mmの二次元ＰＳＤ５１fpが内
蔵されている。この二次元ＰＳＤ５１fpは、凸レンズ５
１ｇの焦点位置において、レンズ光軸に受光面が垂直で
かつ光軸がＰＳＤ中心を通るように配置する。

【００９０】二次元ＰＳＤ５１fpは、公知のように、半
導体基板上において、正方形の各辺に電極を有する。各
電極からのＰＳＤ出力電流が演算増幅器５９に加えら
れ、ここで演算され、ＰＳＤ５１fp上の光の重心位置が
求められる。求められた光の重心位置のデータは、Ａ／
Ｄコンバータ６０でデジタル化され、インタフェース回
路６１を介して計算器に供給される。

【００９１】図４は光電変換素子の実施例であり、一次
元のＰＳＤを２組用いることで発光位置を検出可能にな
っている。すなわち、一次元のＰＳＤ５１f1と５１f2を
互いに垂直に配置し、それぞれのＰＳＤ５１f1，５１f2
の前に、凹レンズと円柱レンズからなる光学系５１g1，
５１g2を配設した構成になっている。そして、それぞれ
のＰＳＤ５１f1と５１f2の検出信号を、図３に例示した
ように演算増幅器、Ａ／Ｄコンバータ６０及びインター
フェース回路６１を介して計算機に送出し、点像位置か
ら表示画面上の指示位置５５を算出する。

【００９２】図２において、このような一次元のＰＳＤ
を用い、指示器５１から見た表示画面５２側の発光素子
５７の方向ベクトルの成分のうち、指示器５１の軸５１
ａに垂直な２つの成分を、それぞれ２つのＰＳＤ５１f1
と５１f2で検知する構成にすると、回路構成が簡素化さ
れ、図３のように単一のＰＳＤで光の重心位置を検出す
る二次元ＰＳＤに比べて安価に実現できる。

【００９３】また、４分割フォトディテクタを用いても
実現できる。

【００９４】表示画面５２側の発光位置を検出するに
は、ＰＳＤのほかに、ＣＣＤを用いることもできる。指
示器５１にＣＣＤを内蔵して、光強度のピーク位置を検
出する構成にすると、ＰＳＤと異なって、表示画面５２
側の複数の発光素子５７が同時に発光していても、それ
ぞれの発光素子５７の方向を検知し、指示器５１の軸５
１ａの方向を検出できる。

【００９５】〔指示器の実施例〕（図５） 図５は指示器５１の第２実施例であり、請求項１０の思
想により、指示器５１のケーシング５８に１個又は複数
のスイッチ５１ｃを有している。そして、このスイッチ
５１ｃを操作することにより、指示方向情報に加えて処
理情報を、あるいは処理情報のみを前記計算機５３に送
出できるような処理回路が指示器５１に内蔵されてい
る。従って、指示器５１で表示画面上の位置を指定する
とともに、その指示位置に対する処理も指示でき、指示
者は指示器５１を携帯するだけで多種の動作を実現でき
る。

【００９６】例えば、指示位置に点を描く、軌跡を描
く、指示した位置を囲む○を表示したり、矢印やアンダ
ーラインを表示するなど、あるいは次のページを表示す
るように指示する等、システムのソフトウェアによっ
て、種々の機能を付加できる。

【００９７】また、請求項１１の思想により、指示器５
１のスイッチ５１ｃによって、図２における表示画面５
２側の発光素子５７の点灯を制御することもできる。例
えば、指示者がスイッチ５１ｃの操作によって、位置指
示を行なうと意思表示すると、計算機５３からの制御で
発光素子５７が点灯するように構成することにより、消
費電力を低減できる。

【００９８】なお、表示画面５２に動画が表示されてい
るときは、位置指示の必要もないので、これを計算機５
３で判断し、計算機５３から位置指示要求があったとき
のみ、発光素子５７が発光する構成によっても消費電力
を節減できる。

【００９９】さらに、請求項１２の思想により、指示器
５１による指示位置とポイント・マーク５６による表示
位置が一対一で対応するのではなく、指示者の意思で、
指示器５１の移動に伴ってポイント・マーク５６も移動
させたり、あるいは移動しないように選択できる。

【０１００】例えば、指示者がスイッチ５１ｃを押した
状態で指示器５１を移動すると表示画面５２上のポイン
ト・マーク５６が移動するが、スイッチ５１ｃを放す
と、指示器５１が移動してもポイント・マーク５６は移
動しないようなプログラムにする。従って、ちょうどマ
ウスのように、希望する方向についてのみ、ポイント・
マーク５６を移動させることで、相対座標指示器を実現
できる。

【０１０１】次に、請求項１３の思想により、指示器５
１のケーシング５８に、指示者の指の位置が一義的に決
まるように窪み５１ｂあるいは突起を設けてあり、指示
者が指示器５１を持ったとき、指示器５１の軸５１ａ及
び内部の光電変換素子と指示者の掌の位置関係が一義的
に決まる。

【０１０２】その結果、表示画面５２側の発光素子５７
が単一の場合であっても、内部の光電変換素子の上下左
右方向と発光素子５７との位置関係が一定となり、光電
変換素子から得られた指示方向情報から、指示器５１の
動きを一義的に求めることができる。このように、表示
画面５２側の発光素子を単一にできると、前記のように
複数の発光素子を順次発光させるなどの制御は不必要と
なる。

【０１０３】次の実施例は、請求項１４の思想により、
図３に示すような集光光学系５１ｇと光電変換素子５１
ｆとの間隔又は集光光学系５１ｇの焦点距離が可変な構
造としたものである。前記のように、表示画面５２の指
示位置に指示器５１を向けることで指示を行なうため、
指示者と表示画面５２との距離が近い場合は指示位置の
分解能は良いが、遠いと分解能が悪くなる。その結果、
指示器５１をわずかに移動しても、光電変換素子５１ｆ
上における発光素子５７の像が過剰移動したり、光電変
換素子５１ｆから外れてしまう。

【０１０４】これに対し、例えば、集光光学系５１ｇを
複数枚のレンズで構成し、各レンズの間隔を調節して光
電変換素子５１ｆへの焦点距離を変化可能とし、指示者
と表示画面５２との距離が遠い場合は、焦点距離を短く
すると、光電変換素子５１ｆ上における発光素子５７の
像の移動量が小さくなり、かつ像が光電変換素子５１ｆ
から逸脱するような問題が解消される。このように、指
示器の開口角を変化可能とすることで、指示者と表示画
面５２との距離によって変わる分解能を修正して、指示
者と表示画面５２の距離によらず分解能を一定にでき
る。

【０１０５】〔ノイズ除去のための実施例〕指示器５１
には、表示画面５２側の発光素子５７からの光以外に、
表示装置５４や蛍光灯などからノイズ光が入射すること
が考えられる。そのため、発光素子５７の発光波長を、
図２の表示装置５４が主に発する波長以外の波長とし、
指示器５１の先端に、発光素子５７からの光のみを通過
させる波長フィルターを設けると、表示装置５４等から
発生するノイズ光を遮断して、指示器５１が誤動作する
のを防止でき、発光位置検出の精度が向上する。

【０１０６】また、発光素子５７の発光を被変調発光と
するか、発光素子５７から発生した光に変調を加え、指
示器５１の検出回路にその復調回路を備えることもでき
る。例えば数ＭＨｚのパルス変調を行なうなど、通常の
蛍光灯や照明の周波数成分に無い周波数で変調をかけて
発光素子５７を発光させ、指示器５１の検出回路にその
復調回路を設ければ、ノイズ光となる表示装置５４から
の光やその他の迷光の影響を除去することができる。

【０１０７】〔コードレス化のための実施例〕（図６） ところで、指示器５１から出力する指示方向情報や前記
のようにスイッチ操作で得られた処理情報等を指示器５
１から計算機５３に送信するには、コードレス化を考慮
すると、図１のように無線送信可能とする必要がある。
そのために、指示器５１に情報を電波により送信するた
めの送信機を備え、計算機側には受信機を備えた構成が
有効である。

【０１０８】しかしながら、指示器５１で表示画面５２
上の位置を指示する際は、指示器５１は常に表示画面５
２側を向いているので、請求項８の思想により、図６に
示すように、表示画面５２側に受光素子６２を設けて、
前記の計算機５３に接続し、指示器５１には、該受光素
子６２に指示方向情報もしくは処理情報または両情報を
含む光を送出する発光素子５１ｄを備えることもでき
る。

【０１０９】従って、指示器５１側の発光素子５１ｄ
で、表示画面５２側の受光素子６２に、指示器５１によ
る指示方向情報や処理情報等を光信号によって送信する
と、受光素子６２から計算機５３に伝送されるので、電
波で送信する場合と同様にコードレス化される。発光素
子５１ｄから出射する光は、赤外線を用いてテレビジョ
ンの遠隔操作等を行なう場合のように、光を情報信号で
変調した光信号であって、弱い光で足りるので、小型な
電源で足り、指示器５１が小型軽量化される。

【０１１０】〔表示画面側の発光素子の実施例〕図７は
表示画面５２側に設ける発光素子５７の発光部の形状を
例示したものであり、（ａ）図は三角形状、（ｂ）は二
つの細長い発光素子をＴ字状に組み合わせた例、（ｃ）
は細長い発光部と点状の発光部を組み合わせた例であ
る。

【０１１１】このように、発光素子５７の発光部を回転
対称でない形状とすることにより、指示器５１内のＣＣ
Ｄで発光部の形状を検出し計算機５３が判断できるの
で、指示器５１が軸回りで回転しても、指示方向情報か
ら指示者の手の動きを一義的に求めることができる。

【０１１２】従って、表示画面５２側の発光素子５７
は、１か所のみに設ければ足りる。なお、発光部の形状
が円形の場合は、２個の発光素子５７を、表示画面５２
の中心位置に対し回転対称でない位置に設けることで
も、同様な効果が得られる。３個以上の場合は、同一直
線上でなければ、同様な原理から、指示器の軸方向を一
義的に検出できる。

【０１１３】 〔三次元ポインティングシステムの実施例〕（図８） 図２の実施例では、同一平面内において４か所に発光素
子５７を配置しているに対し、図８の実施例では、発光
素子を４か所以上に配置しているが、すべて同一面内に
配置するのではなく、奥行き方向の位置の異なる位置に
配設してある。その結果、指示器５１と発光素子５７-
1，５７-2…との距離を求めることができるので、ちょ
うど三次元マウスと同じ要領で、指示器５１を前後方向
に移動することで、奥行き方向の位置を指示することが
可能となる。従って、本発明の思想は、スクリーン状の
平坦な画面だけでなく、ポイント・マークを投影可能な
ものであれば立体をも含むため、「表示画面」には立体
状の指示対象物も含まれるものとする。

【０１１４】〔操作性を向上させるための実施例〕請求
項１６の思想により、図９（ａ）に示すように、表示画
面５２とは別に、表示画面５２に対応した透明板６３を
併用し、（ｂ）のように指示器５１の先端には、透明板
６３に押し当てるタッチスイッチ５１ｔを設けた構成と
する。

【０１１５】そして、タッチスイッチ５１ｔが透明板６
３に当たったことをタッチスイッチ５１ｔで検出する
と、計算機側では、ポイント・マークの移動ではなく、
指示器５１の移動軌跡の残る描画であると判断し、表示
画面５２上に指示器５１の移動軌跡を残すように制御が
行なわれる。

【０１１６】しかも、指示者は、指示器５１のタッチス
イッチ５１ｔを透明板６３に当てた状態で指示器５１を
移動するので、空間に文字や図を描くのと違って、紙面
等に筆記具で文字や図を描くのと全く同じ感覚で、違和
感無く意のままに、しかも精確に表示画面５２上に文字
や図を描くことができる。

【０１１７】なお、図９（ｃ）図のように、指示器５１
の本体部から延びたアーム６４の先端にタッチスイッチ
５１ｔを設ければ、発光素子５７からの光を通さない通
常の板６５上であっても、アーム先端のタッチスイッチ
５１ｔを押し当てることで、違和感なく文字等を書くこ
とができる。しかも、板６５によって、発光素子５７か
らの光が遮られることもない。

【０１１８】図２の各実施例では、表示画面５２の指示
位置に指示器５１を向けることで指示を行なうため、表
示画面５２が非常に大きい場合や、表示画面５２の間近
で指示を行なう場合には、指示器５１を大きく移動させ
なければならず、指示操作の負担が大きい。逆に、表示
画面５２から遠い場所で指示操作する場合は、指示器を
少し動かしただけでも、表示画面５２上ではポイント・
マークの移動量が大きすぎて、指示したい位置を行き過
ぎてしまう等、微妙な指示ができないといった欠点があ
る。

【０１１９】そこで、請求項１７の思想により、図１０
に示すように、ポイント・マーク５６が表示される表示
画面５２の領域に対し充分小さな領域６６を想定し、こ
の領域６６内で指示器５１を移動すると、表示画面５２
上にポイント・マーク５６が表示されるようなプログラ
ムにしておく。

【０１２０】そのためには、表示画面５２に対し、実際
に指示器５１を移動する領域６６を縮小した関係に設定
しておく。すると、縮小領域６６内において指示器５１
がわずかに移動しても、その移動量が拡大されて表示画
面５２におけるポイント・マーク５６の動きとなり、指
示器を大きく移動したりする必要はない。

【０１２１】縮小領域は、６６ａのように、表示画面５
２の一部に設定することもできる。すなわち、表示画面
５２の指示者に最も近い位置に縮小領域６６ａを設定す
れば、指示者は、表示画面５２上の一部の狭い領域６６
ａに向かって指示器５１を移動するだけでよいので、指
示器５１を大きく移動する必要はない。このように、表
示画面５２の一部に縮小領域を設定する場合は、表示画
面５２を縮小し、かつ平行移動した関係になる。

【０１２２】図示の例とは逆に、表示画面５２から遠い
場所で指示操作を行なう場合は、指示者の位置から表示
画面５２が遠いために、表示画面５２が小さくなり、縮
小された関係となる。しかも、表示画面５２から遠い
と、指示器５１のわずかの移動量が表示画面５２上では
拡大されるので、指示器５１をわずかに移動しただけ
で、表示画面５２上では大きな移動量となり、指示位置
を通過してしまう。

【０１２３】そのため、指示者から遠くて小さく見える
表示画面５２に対し拡大した領域を指示者の近くに設定
し、拡大領域における指示器の移動量を縮小した移動量
を計算機で算出して、表示画面５２に表示するようなプ
ログラムとする。その結果、遠くから小さな表示画面５
２上を直接指示する必要はないので、ポイント・マーク
５６が行き過ぎるといった問題が解消される。

【０１２４】図１１は一つの表示画面５２に関して複数
の指示器５１-1，５１-2…を使用して、複数人で指示を
行なえるようにした例であり、電子会議システム等に適
している。このとき、請求項１１の思想により、指示者
１０-1が持っている指示器５１-1では井桁状のポイント
・マーク５６-1が表示されるのに対し、別の指示者１０
-2が持っていることで、それぞれの指示器５１-1，５１
-2…ごとに、ポイント・マークの形状を変えておけば、
混乱する恐れはない。

【０１２５】このように複数の指示器５１-1，５１-2…
を同時に使用可能とするために、それぞれの指示器５１
-1，５１-2…ごとに、計算機側から高速かつ周期的に時
間を割り当てると、各指示者は計算機側からの割り当て
時間を意識することなしに、複数人が同時に指示操作を
行なうことができる。

【０１２６】割当て方式としては、各指示器５１-1，５
１-2…が有線で計算機側と接続されている場合は、スイ
ッチ回路により各指示器５１-1，５１-2…を順次切り換
えて、計算機から動作有効指示器を指定することができ
る。無線で接続されている場合は、各指示器５１-1，５
１-2…毎に変調方式やキャリア周波数を変えることで実
現できる。さらに、計算機から送出許可を受けた指示器
のみが出力情報を送出可能とすることによっても、各指
示器５１-1，５１-2…の指示位置を弁別することができ
る。

【０１２７】 〔指示器の第４実施例〕（図１２，１３，１４） 図１２及び図１３に示すように、指示器７０は、図２及
び図３の指示器５１の一部を構成する凸レンズ５１ｇに
代えて、円板状のアパーチャマスク７１を有する構成で
ある。

【０１２８】アパーチャマスク７１は、その中央に、孔
７２を有する。

【０１２９】座標系の４つの象限に対応した光電変換素
子７３は入射する光の位置のＸＹ座標を検出することが
可能で、アパーチャマスク７１の孔７２を通過して光が
入射すると各素子に分割された光電流が出力される。

【０１３０】出力信号は演算・増幅回路５９，Ａ／Ｄコ
ンバータ６０，及びインターフェース回路６１を経由し
て図１中の計算機５３に入力されており、複数箇所から
順次入射された光の座標から計算機は指示器７０が指し
ている方向を検知し表示画面上の位置を算出する。

【０１３１】図１４に示す如く４隅から出る光が孔７２
を通過して４象限に対応する光電変換素子７３ａ，７３
ｂ，７３ｃ，７３ｄに入射すると、それぞれの光電変換
素子の出力関係から光が入射した位置の座標情報に関す
る信号がデジタル信号化されて順次上記の計算機５３に
入力される。

【０１３２】計算機５３は光電変換素子７３ａ，７３
ｂ，７３ｃ，７３ｄから出力される信号により光が入射
した位置の重心７４を算出して、重心７４と孔７２を通
る線の方向、即ち、指示器７０が指す方向を検知して表
示画面上に十字や矢印等のマークを投影する。

【０１３３】例えば、孔７２を通過し光電変換素子に順
次入射する光の入射位置の重心７４が光電変換素子の原
点と重なる場合、指示器７０が指している方向は４隅の
光源５７ａ，５７ｂ，５７ｃ及び５７ｄから等距離にあ
る表示画面５２上の中心、即ち、原点に当たる。

【０１３４】また、重心７４が光電変換素子の原点に位
置する場合におけるそれぞれの光の入射位置から表示画
面５２上の位置と、光電変換素子７３ａ，７３ｂ，７３
ｃ，７３ｄの出力を対応させることができ指示器７０の
方向から指示位置の算出が可能になる。

【０１３５】即ち、指示者が指示器７０により表示画面
５２上の位置を指したとき重心７４が光電変換素子の原
点から外れている場合、重心７４の座標に対応する表示
画面５２上の位置を算出することによって指示者が指示
した位置を特定することができる。

【０１３６】なお、光電変換素子７３ａ，７３ｂ，７３
ｃ，７３ｄとその前に配設されたアパーチャマスク７１
の間隔が固定されていると、指示器７０から表示画面５
２までの距離が変わる都度、孔７２を原点とする光源５
７ａ，５７ｂ，５７ｃ及び５７ｄの開き角度が変動す
る。

【０１３７】その結果、指示器７０が表示画面５２上に
近づくと光源から出る光が光電変換素子７３ａ，７３
ｂ，７３ｃ，７３ｄに入射しても、指示器７０の指す方
向が変わると一部の光が光電変換素子７３ａ，７３ｂ，
７３ｃ，７３ｄから外れ重心７４の算出が不可能にな
る。

【０１３８】また、表示画面５２から離れるに伴い表示
画面５２に対応する光電変換素子７３ａ，７３ｂ，７３
ｃ，７３ｄの出力の比が小さくなり、重心７４の座標に
対応する表示画面５２上の位置を算出し指示した位置を
特定する際の精度が低下するという問題がある。

【０１３９】かかる問題に対処する手段として光電変換
素子７３の前方に配設されケーシング５８に支承された
アパーチャマスク７１を、例えば、レバー等を回動させ
ケーシング５８の軸方向に移動させることによって適度
な角度を得ることが可能になる。

【０１４０】このようにケーシング内に装着された光が
入射した位置のＸＹ座標を検出可能な光電変換素子と、
光電変換素子の前方に配設された周縁部がケーシングに
よって支承されてなるアパーチャマスクを有し、表示画
面又は表示画面の近傍から出射された光がアパーチャマ
スクに設けられた孔を通過し、空間を経由してＸＹ座標
を検出可能な光電変換素子に入射するように指示器を構
成することによって、計算機及び表示装置に近い位置か
ら表示画面上の特定位置を明確に指示することが可能に
なり、軽量で視聴者の視界を遮ることなく特定位置を的
確に明示できるポインティングシステムを実現すること
ができる。

【０１４１】〔指示器の第５実施例〕（図１５） 図１５の指示器８０は、表示画面５２の中心から偏倚し
た位置に位置する単一の光源、例えば表示画面５２の一
のコーナ部の一の光源５７ａを利用する場合に適した構
成としたものである。

【０１４２】光源５７ａは、計算機５３（図１参照）と
は独立した光源である（図２０参照）。

【０１４３】アパーチャマスク８１がケーシング８２
に、回動可能に、且つ所望の回動位置に固定可能に設け
てある。

【０１４４】孔８３は、アパーチャマスク８１の中心８
１ａから外れた位置、例えばアパーチャマスク８１の周
辺近傍の位置に形成してある。

【０１４５】このため、指示器８０を、一定の方向に向
けて固定し、アパーチャマスク８１を回動させると、光
源５７ａより出射した光のうち孔８３を通った光線が、
光電変換素子７３を照射する位置を、変えることが可能
となる。

【０１４６】指示者は、説明のために立つ位置におい
て、指示器８０を予め次のように調整し、使用する。

【０１４７】図１５に示すように、指示器８０を軸８０
ａが表示画面５２の中央を指すように向け（この位置を
基準の位置という）、この状態でアパーチャマスク８１
を適宜回動させ、光源５７ａより出て孔８３を通った光
線が、光電変換素子７３の原点８４にスポット８５とし
て照射するように調整する。

【０１４８】これにより、指示器８０を、表示画面５２
の中心を向けた状態を基準として、表示画面５２の中心
から外れた位置を指し示したときに、スポット８５は、
原点８４を中心として変位する。

【０１４９】従って、指示器８０を上記基準の位置を中
心に振った場合に、スポット８５を光電変換素子７３の
周縁にまで到らしめる振り角度は、上下左右のいずれの
方向についても略同じ角度となる。

【０１５０】この結果、光電変換素子７３が限られた大
きさであるという条件の下において、指示器８０を振る
ことが出来る領域を、表示画面５２の中心を中心として
全方向に等しくとることが出来、指示器８０を表示画面
５２のどの位置を指し示した場合にも、指示器８０から
は、これに応じた情報を得ることが出来る。

【０１５１】なお、アパーチャマスクの孔がアパーチャ
マスクの中心にある場合には、指示器を画面中心を向け
たときのスポットの位置が光電変換素子の中心から外れ
た位置となる。この結果、指示器を光源より離れる方向
に振った場合に、スポットが光電変換素子からすぐに外
れてしまい、情報を出力出来なくなり、表示画面の大き
さによっては、マークを表示できなくなる領域が出てく
る虞れがある。本実施例は、この不都合を無くしたもの
である。

【０１５２】また、本実施例の指示器８０は、図２０及
び図２６のシステムに適用して有効である。

【０１５３】〔指示器の第６実施例〕（図１６，１７） 図１６の指示器９０は、ケーシング９１の先端にアパー
チャマスク９２を有し、ケーシング９１の内部に光電変
換素子９３を有する構成である。

【０１５４】図１７に併せて示すように、アパーチャマ
スク９２には、その中心線がほぼ直交するように二つの
スリット９４ａ，９４ｂが十字形状に形成してある。

【０１５５】光電変換素子９３は、中央の直交する二つ
の直線状光電変換素子９５ａ，９５ｂよりなる。一の直
線状光電変換素子９５ａは、スリット９４ｂと直交して
おり、別の直線状光電変換素子９５ｂは、スリット９４
ａと直交している。

【０１５６】一の直線状光電変換素子９５ａが、光の入
射位置のｘ座標を検出し、別の直線状光電変換素子９５
ｂが、光の入射位置のｙ座標を検出する。

【０１５７】〔指示器の第７実施例〕（図１８，１９） 図１８の指示器１００は、ケーシング１０１の先端にア
パーチャマスク１０２を有し、ケーシング１０１の内部
に光電変換素子１０３を有する構成である。

【０１５８】図１９に併せて示すように、アパーチャマ
スク１０２には、二つのスリット１０４ａ，１０４ｂ
が、夫々の中心線の延長線がほぼ直交するように、即ち
略Ｌ字形状に形成してある。

【０１５９】光電変換素子１０３は、スリット１０４ｂ
と直交している一の直線状光電変換素子１０５ａと、ス
リット１０４ａと直交している別の直線状光電変換素子
１０５ｂとよりなる。

【０１６０】直線状光電変換素子１０５ａ，１０５ｂ
は、略逆Ｌ字状をなしている。

【０１６１】一の直線状光電変換素子１０５ｂが、光の
入射位置のｘ座標を検出、別の直線状光電変換素子１０
５ａがｙ座標を検出する。

【０１６２】〔光学式ポインティングシステムの第６実
施例〕（図２０，２１，２２） 図２０は本発明の第６実施例の光学式ポインティングシ
ステム１１０を示す。

【０１６３】同図中、図１に示す構成部分と対応する部
分には同一符号を付す。

【０１６４】１１１は参照光源としての光源装置であ
り、表示画面５２の左下のコーナ部１１２に設けてあ
る。

【０１６５】光源装置１１１は、図２１に示すように、
電源１１３が組込まれている本体１１４，本体１１４内
の光源としての白熱灯１１５，白熱灯１１５の前面を覆
うフィルタ１１６よりなる。

【０１６６】フィルタ１１６は、可視光を吸収し、赤外
線を透過させる特性を有する。これにより、光源装置１
１１は目立たないものとなっている。

【０１６７】光源１１１は、計算機５３によって制御さ
れていない光源、即ち計算機５３とは独立の光源であ
る。

【０１６８】このため、図１に示すように、光源５７を
計算機５３によって制御するシステム５０に比べて、計
算機５３と光源１１１とをコード等で接続する必要はな
く、また、指示器１２０も受光のタイミングを定める手
段等を不要とし得、システム１１０は、図１のシステム
５０に比べて簡単である。

【０１６９】白熱灯１１５は、常時点灯しており、光源
１１１からは、赤外光１１７が放射されている。

【０１７０】光源装置１１１は、所定のワットを有し、
指示者１０が作業を行う作業空間１１８内の光量の約１
０倍以上の光量を放射する。外乱光によるノイズの影響
を本来の信号に対して相対的に十分に低く抑えるためで
ある。

【０１７１】図２２は、図２０中、指示者１０が使用す
る指示器１２０を示す。

【０１７２】指示器１２０は、図１６の指示器９０と同
じく、十字状のスリット１２１を有するアパーチャマス
ク１２２と、十字状に配された直線状光電変換素子１２
３，１２４とを有する。

【０１７３】指示者１０が指示器１２０を表示画面５２
に向けると、光源装置１１１よりの光がスリット１２１
を通って指示器１２０内に入り、光電変換素子１２３，
１２４の個所に、十字状のパターン１２５が形成され、
各光電変換素子１２３，１２４が電流を出力する。

【０１７４】素子１２３よりの出力電流は、Ｉ／Ｖ変換
回路１２６-1により電圧に変換され、増幅回路１２７-1
で増幅され、アナログスイッチ１２８に加えられる。

【０１７５】素子１２４よりの出力電圧は、Ｉ／Ｖ変換
回路１２６-2により電圧に変換され、増幅回路１２７-2
で増幅され、アナログスイッチ１２８に加えられる。

【０１７６】上記の二つのチャンネルの電圧信号は、Ｍ
ＰＵ（マイクロプロセッサユニット）１３０からのチャ
ンネル切換え信号によって切り換えられて、順次Ａ／Ｄ
コンバータ１２９に加えられ、ディジタル信号に変換さ
れ、ＭＰＵ１３０に供給される。

【０１７７】ＭＰＵ１３０は、第１には、指示器１２０
の軸１３１が、指示器１２０と光源装置１１１とを結ぶ
線１３２に対して張る角度θの変化の程度を算出する。

【０１７８】ＭＰＵ１３０の出力は、インタフェース回
路１３２を介して計算機５３へ送られ、計算機５３が計
算して、表示画面５２Ａ上のマーク５６Ａが移動され
る。これにより、表示装置５４によって表示されている
表示画面５２上のマーク５６も対応して移動される。マ
ーク５６は丁度指示器１２０の軸１３１が指す方向の位
置に表示される。

【０１７９】ＭＰＵ１３０は、第２には、Ｄ／Ａコンバ
ータ１３４に制御信号を出力する。

【０１８０】Ｄ／Ａコンバータ１３４は、増幅率制御信
号を増幅回路１２７-1，１２７-2に加える。

【０１８１】これにより、指示器１２０の光源装置１１
１からの距離の変化による指示器１２０へ入射する光量
の変化（指示器１２０が光源装置１１１から離すと、指
示器１２０の受光量は、指示器と光源装置との距離の二
乗に反比例して減る）、及び作業空間１１８の光量の変
化に対応して、増幅器１２７-1，１２７-2の増幅率が制
御され、受光量が変化した場合であっても、増幅器１２
７-1，１２７-2は所定レベルの電圧を出力する。

【０１８２】従って、指示器１２０の受光量が低下して
も、マーク５６は正常に表示される。

【０１８３】〔光源装置の第１の変形例〕（図２３） 図２０において、指示器１２０は指示者１０が手に持っ
て操作するものであり、動かされる範囲は、高さ方向上
は限定されている。

【０１８４】本変形例及び以下の変形例は、上記のこと
に基づいている。

【０１８５】図２３に示すように、光源装置１４０は、
無指向性のＬＥＤ１４１と、この直前に水平の向きに配
設された円柱状凸レンズ１４２とよりなる構成である。

【０１８６】ＬＥＤ１４１は、円柱状凸レンズ１４２の
焦点１４３よりレンズ１４２側に若干偏倚して配してあ
る。

【０１８７】これにより、光源装置１４０からは、光が
垂直方向についてみると、拡がり角度αを５〜１０°に
抑えられて、水平方向についてみると、拡がり角度βが
約９０°と大きく拡がって放射される。

【０１８８】従って、光源装置１４０は、指示器１２０
が動かされる領域に限定して、光を放射する構成である
ため、光を全方位に放射する場合に比べて、光が有効に
利用され、指示器１２０に入射する光のパワー密度が１
０倍程度高くなる。

【０１８９】この結果、指示器１２０は、Ｓ／Ｎ比の高
い信号を出力し、表示画面上のマークは安定に移動され
る。

【０１９０】〔光源装置の第２の変形例〕（図２４
（Ａ），（Ｂ）） 図２４（Ａ），（Ｂ）は、光源として高指向性を有する
ものを使用した光源装置１５０を示す。

【０１９１】レンズ付きＬＥＤ１５１は、レンズ１５２
を備えており、高指向性を有する。

【０１９２】光源装置１５０は、レンズ付きＬＥＤ１５
１の前側に円柱状凹レンズ１５３を垂直に設けた構成で
ある。

【０１９３】円柱状凹レンズ１５３によって、光線は図
２４（Ａ）中符号１５４で示すように、水平方向に拡げ
られる。

【０１９４】〔光源装置の第３の変形例〕（図２５
（Ａ），（Ｂ）） 図２５（Ａ），（Ｂ）の光源装置１６０は、図２０中表
示画面５２を向けて配された無指向性のＬＥＤ１６１
と、ＬＥＤ１６１よりの光を、垂直方向については拡が
りを制限して、水平方向については広く拡がるように反
射させる円筒状の凹面反射鏡１６２よりなる構成であ
る。

【０１９５】〔光学式ポインティングシステムの第７実
施例〕（図２６） 図２６の光学式ポインティングシステム１７０は、表示
画面５２のコーナ部１１２に赤外光スポット１７１を形
成し、この赤外光スポット１７１を光源として利用する
構成である。

【０１９６】赤外光スポット１７１は、ＯＨＰ１７２の
一部に設けた赤外光源１７３よりの赤外光を、ＯＨＰ１
７２により投射することにより形成されている。

【０１９７】〔光学式ポインティングシステムの第８実
施例〕（図２７） 図２７の光学式ポインティングシステム１８０は、表示
画面５２の中央に赤外光スポット１８１を形成し、この
赤外光スポット１８１を光源として利用する構成であ
る。

【０１９８】赤外光スポット１８１は、ＯＨＰ１７２と
並べて配設してある赤外光源１８２による投射によって
形成されている。

【０１９９】光源の位置が表示画面５２の中央に位置し
ているため、指示器の向きとマークの位置をより近づけ
ることができる。

【０２００】〔光学式ポインティングシステムの第９実
施例〕（図２８） 図２８の光学式ポインティングシステム１９０は、表示
画面５２自体を光源として利用する構成である。

【０２０１】ＯＨＰ１７２を使用した投射は、薄暗い部
屋で行われる。

【０２０２】このため、表示画面５２からの反射光は、
作業空間の光に比べて十分に強い。従って、表示画面５
２自体が参照光源として利用可能である。

【０２０３】〔光学式ポインティングシステムの第１０
実施例〕（図２９，３０） 先に説明した図１，図２，図２０，図２６，図２７，図
２８の光学式ポインティングシステムは、光源を表示画
面の方向に設けた構成である。

【０２０４】以下に説明する第１０，第１１，第１２実
施例は、光源を、スクリーン方向とは異なる方向に設け
た構成である。

【０２０５】図２９の光学式ポインティングシステム１
９０は、天井１９２に配された光源１９１を参照光源と
して利用し、且つ特別の指示器１９３を使用する構成で
ある。

【０２０６】指示器１９３は、ピストル型であり、グリ
ップ１９４を有するケーシング１９５と、ケーシング１
９５の頂部に回動可能に設けてあり、孔１９６を中央に
有するアパーチャマスク１９７と、アパーチャマスク１
９７の下側に、アパーチャマスク１９７と一体的に設け
てある光電変換素子１９８と、アパーチャマスク１９７
の上面に、軸１９９を中心に傾斜角を変更可能に設けて
ある反射鏡２００とよりなる構成である。

【０２０７】指示者１０は、説明を行なう位置におい
て、指示器１９３を持ち、印２０１を表示画面５２の中
央に向け、この状態でアパーチャマスク１９７を矢印２
０２方向に適宜回動させ、また反射鏡２００を矢印２０
３の方向に適宜動かし、天井１９２の光源１９１からの
光線２０４が反射鏡２００で反射されて曲げられ、孔１
９６を通って光電変換素子１９８の中心を照射するよう
に調整し、アパーチャマスク１９７及び反射鏡２００を
その状態に固定する。

【０２０８】指示器１９３は、上記のように調整された
状態で使用され、前記の場合と同じく、表示画面５２上
指示器１９３のマーク２０１を向けた部位に、マーク５
６が表示される。

【０２０９】〔光学式ポインティングシステムの第１１
実施例〕（図３１） 図３２の光学式ポインティングシステム２１０は、床２
１１上に置いた光源２１２を参照光源として利用し、且
つ上記の指示器１９３を使用した構成である。

【０２１０】指示器１９３は、前記と同じく、アパーチ
ャマスク１９７及び反射鏡２００を、光源２１２よりの
光線２１３を、光電変換素子に導くように適宜調整した
上で使用する。

【０２１１】〔光学式ポインティングシステムの第１２
実施例〕（図３２） 図３１の光学式ポインティングシステム２２０は、指示
者１０が例えば腰の部分に付けた光源２２１を参照光源
として利用し、且つ特殊の指示器２２２を使用する構成
である。

【０２１２】指示器２２２は、表示画面５２側の反対側
に、アパーチャマスク２２３及び光電変換素子２２４を
有し、光源２２１よりの光を受光し、指示器２２２自体
の光源２２１を基準とする向きの情報を出力する。

【０２１３】 〔指示器の第９実施例〕（図３３，３４，３５） 図３３の指示器２３０は、図２０，図２６，図２７，図
２８の光学式ポインティングシステムにおいて使用され
ている指示器１２０に代えて使用しうるものである。

【０２１４】指示器２３０は、ケーシング２３１の前面
側に、赤外透過（可視光カット）フィルタ２３２，アパ
ーチャ２３３，及び光電変換素子２３４を有する。

【０２１５】ケーシング２３１内には、図３４に示すよ
うに、電流／電圧変換回路２３５，回路２３５からの出
力に基づいて指示器２３０の方向を時々刻々に計算処理
する演算回路２３６，Ａ／Ｄ変換回路２３７，ＭＰＵ２
３８，インタフェース回路２３９が組込まれている。

【０２１６】また、ケーシング２３１の上面側に、ポイ
ント・マーク移動／固定切換え釦２４５が設けられてい
る。

【０２１７】ＭＰＵ２３８は、図３５に示すように動作
する。

【０２１８】まず、切換え釦状態検出を行う（ＳＴ
１）。

【０２１９】切換え釦２４５が押されているときには、
ＭＰＵ２３８がＡ／Ｄ変換回路２３７のデータを取り込
み、位置変化検出処理、データ加工を行い、インタフェ
ース回路２３９を介してデータを計算機５３に転送させ
る（ＳＴ２，ＳＴ３，ＳＴ４，ＳＴ５）。

【０２２０】これにより、図２０中、計算機５３がマー
ク５６Ａを表示し、表示画面５２上、指示器２３０が指
す位置に、マーク５６が表示される。

【０２２１】切換え釦２４５を離すと、ＳＴ３以下の動
作が行われなくなり、表示画面５２上マーク５６が固定
される。

【０２２２】これにより、指示者は指示器２３０を一定
位置を向けた状態に保持する労力から解放され、またマ
ーク５６の位置がふらついてしまう不都合を無くするこ
とが出来る。

【０２２３】また、指示者はマークの位置に対応した処
理を行う命令を出すときにも、マーク５６の位置が移動
する心配をすることなく、安定に処理命令を出すことが
出来る。

【０２２４】 〔指示器の第１０実施例〕（図３６，３７，３８） 図３６，図３７，図３８中、図３３，３４，３５に示す
構成部分と実質上対応する部分には同一符号を付す。

【０２２５】図３６の指示器２５０は、断面が長方形の
柱状体形状のケーシング２５１を有する。

【０２２６】ケーシング２５１の下面２５２に、ポイン
ト・マーク移動／固定切換え釦２４５が設けてある。

【０２２７】ケーシング２５１の上面２５３に、４つの
カーソル位置指定釦２５４〜２５７及び右クリック釦２
５８、左クリック釦２５９が設けてある。

【０２２８】マーク位置指定釦２５４，２５５，２５
６，２５７は、カーソルを表示画面５２のうち、上方寄
りの特定の位置、右方寄りの特定の位置、下方寄りの特
定の位置、左方寄りの特定の位置に移動させる命令を発
する釦である。この命令はこの命令を発する直前におけ
るマークの位置とは無関係である命令である。

【０２２９】クリック釦２５８，２５９は、釦を押すと
きのマークの位置に対応する処理命令を計算機５３に発
する釦である。この命令は、マークの位置に固有の命令
である。

【０２３０】ＭＰＵ２３８は、図３８に示すように動作
する。

【０２３１】 まず、マウス位置指定釦状態検出を行う（ＳＴ１０） カーソル位置指定釦２５４（２５５〜２５７）が押され
ているときには、ＭＰＵ２３８が、カーソル位置をリセ
ットするデータを転送し、続いて、押されている釦に対
応したデータを転送する（ＳＴ１０，ＳＴ１１，ＳＴ１
３）。

【０２３２】これにより、表示画面５２（５２Ａ）上、
指定した位置にカーソルが移動されて表示される。

【０２３３】 次いで、クリック釦状態検出を行う（ＳＴ１４） クリック釦２５８，２５９が押されているときには、Ｍ
ＰＵ２３８が釦押下げデータを作成する（ＳＴ１６）。

【０２３４】次いで、切換え釦状態検出を、図３５に示
すと同様に行う（ＳＴ１〜ＳＴ５）。

【０２３５】釦２５４〜２５７が押されていない場合に
は、クリック釦状態検出を行う（ＳＴ１４） 釦２５４〜２５７及び釦２５８，２５９が共に押されて
いない場合には、切換え釦状態検出を行う（ＳＴ１）。

【０２３６】上記構成の指示器２５０によれば、切換え
釦２４５を適宜離すことにより、手振れによって指示器
２５０が振れた場合にも、マーク５６を固定することが
出来る他に以下に述べる操作によって種々の動作が出来
る。

【０２３７】指示者１０は、釦２５４〜２５７の所望の
釦を押し、次いで釦２５８又は２５９を押すことによ
り、マーク５６が表示画面５２上どの位置にあってもマ
ーク５６の位置に関係のない特定の処理命令、例えば、
指示位置に図形を描く、軌跡を描く、指示した位置を囲
むパターン、矢印やアンダーラインを表示したり、特定
の音を出す、あるいは次ページ（前ページ）を表示す
る。初期画面に戻る。処理を終了する等の命令を計算機
５３に送ることが出来る。

【０２３８】従って、本実施例の指示器２５０は、表示
画面５２上所望の位置にマーク５６を表示する機能に加
えて、計算機５３に種々の命令を発して、計算機への情
報を入力する機能を有するものとなる。

【０２３９】また、釦２５４〜２５９を押すと特定のコ
ード信号を発生する。計算機５３は、そのコード信号を
解読して認識する。

【０２４０】また、釦２４５は、指示者が指示器２５０
を持ったときに、人指し指がかかる部位に位置してお
り、専ら人指し指で操作されるため、釦２４５の誤操作
は起きにくい。

【０２４１】また、釦２５４〜２５９は、指示者１０が
目で見て確認できる上面に配してあり、目で見て位置を
確認しながら押されるため、誤操作は起きにくい。

【０２４２】なお、指示器は、図３６中、カーソル位置
指定釦２５４〜２５７を省略した構成、即ち、切換え釦
２４５及びクリック釦２５８，２５９を設けた構成とす
ることもできる。

【０２４３】〔指示器の第１１実施例〕（図３９，４
０，４１，４２） 図３９，図４０，図４１，図４２中、図３６，図３７，
図３８に示す構成部分と対応する部分には同一符号を付
す。

【０２４４】指示器２７０は、図３６に示す指示器２７
０の上面２５３のうち、把持したときに指がかからない
前側寄りの個所に光電変換素子２７１を有し、且つ光電
変換素子２７１と関連して、図４０に示すように、電流
／電圧変換回路２７２及びＡ／Ｄ変換回路２７３を有す
る構成である。

【０２４５】ＭＰＵ２３８は、図４１及び図４２に示す
ように動作する。

【０２４６】ＭＰＵ２３８の動作は、図４２中、ステッ
プＳＴ２とＳＴ３との間にステップＳＴ２０〜ＳＴ２３
を有する他は、図３８に示す動作と同じである。

【０２４７】指示器２７０は、図３６の指示器２５０と
同様に操作される。

【０２４８】例えば図２０中、光源１１１は、図４３
（Ａ）に線Ｉで示すように、一定の強さで発光する。

【０２４９】光電変換素子２７１は、画面表示を行って
いる室の天井の蛍光灯２７４とから光（外乱光）を受光
する。

【０２５０】光電変換素子２３４は、光源１１１からの
光の他に、蛍光灯２７４からの光も一部受光する。

【０２５１】図４２中、ステップＳＴ２の判断結果がＹ
ＥＳである場合（指示器２７０の向きに応じてマーク５
６を動かそうとする場合）には、Ａ／Ｄ変換回路２７３
の出力を取り込み（ＳＴ２０）、外乱光のレベルを検出
し、演算処理し（ＳＴ２１）、外乱光のレベルが所定レ
ベルａを越えたか否かを判断する（ＳＴ２２）。

【０２５２】ステップＳＴ２２の判断結果がＹＥＳのと
きには、所定時間Δｔ待つ（ＳＴ２３）。

【０２５３】この後、ステップＳＴ３を行う。

【０２５４】ここで、蛍光灯２７４が発する光（外乱
光）の強さは、図４３（Ｂ）に示すように、パルス的に
変化するものであり、この光（外乱光）の強さが、上記
のレベルａを越えた時点から、ピークを越えてレベルａ
に戻るまでに要する時間Δｔは、計測して求めることが
できる。上記ステップＳＴ２３の所定時間Δｔは、上記
の計測して求めた時間Δｔに定めてある。

【０２５５】なお、上記のレベルａは、許容できるノイ
ズレベルとしてある。

【０２５６】このため、ステップＳＴ３の動作は、図４
３（Ｃ）乃至（Ｆ）に示すように行われる。

【０２５７】即ち、Ａ／Ｄ変換回路２３７からは、図４
３（Ｃ）に示すディジタル信号２７６が継続的に出力さ
れる。ディジタル信号２７６のうち、蛍光灯が発光して
いる時間 図４０中、電流／電圧変換回路２３６は、図４３（Ｃ）
に示す波形の電圧信号を出力しており、Ａ／Ｄ変換回路
２３７は、図４３（Ｄ）に示すディジタル信号Ｄ₁ ，Ｄ
₂ を出力している。

【０２５８】ディジタル信号Ｄ₂ はノイズを含んでいる
けれども、ディジタル信号Ｄ₁ はノイズを含んでないも
のとなっている。

【０２５９】そこで、上記ステップＳＴ３の動作が必要
となる。

【０２６０】ステップＳＴ３の動作により、ＭＰＵ２３
８内で、図４３（Ｅ）に示す取り込み禁止信号ｅが形成
される。取り込みは、この信号ｅにより制御され、取り
込みが禁止される以外の期間でのみ行われる。

【０２６１】これにより、ＭＰＵ２３８には、図４３
（Ｆ）に示すように、ディジタル信号Ｄ₂ を除いて、デ
ィジタル信号Ｄ₁ だけが取り込まれる。

【０２６２】この結果、指示器２７０からは、ノイズを
低く抑えられたマーク位置情報が出力され、表示画面に
はマークが正常に表示される。

【０２６３】 〔指示器の第１２実施例〕（図４４乃至図４７） 指示器２８０は、光電変換素子２３４よりの出力を利用
して図４６中、ステップＳＴ２１，ＳＴ２２，ＳＴ２
３，ＳＴ３の動作によって外乱光を検出して、外乱光に
よる影響を除去する構成としたものである。

【０２６４】図４６，４７のフローチャートはステップ
ＳＴ２０が無い他は前記と同じである。

【０２６５】本実施例によれば、外乱光を検出する専用
の光電変換素子が不要であるため、指示器２８０は、そ
の分簡単となる。

【０２６６】なお、第４乃至第１２実施例の指示器５
１，２０，９０，１００，１２０，２２２，２３０，２
５０は、光源が計算機５３により制御されて発光するシ
ステムにも適用できる。

【０２６７】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、表示画面５２
側の発光素子５７の光を受光した光電変換素子５１ｆの
出力信号から、指示器５１の軸５１ａの方向を算出し、
その軸方向に対応する位置５５にポイント・マーク５６
を表示させる計算機５３を備えているため、表示画面５
２から離れた位置からでも指示操作を行なうことが出
来、また指示器５１は消費電力が小さく、かつ小型軽量
で携帯性に優れたコードレス化が可能で、既存の表示装
置やスクリーンの付近に発光素子を設けるだけで光学式
ポインティングシステムを構築できる。

【０２６８】請求項２によれば、表示画面５２側に配設
された複数の発光素子５７…の発光が順次切り換わるよ
うに制御されるので、ＰＳＤを用いて指示器５１の軸５
１ａの方向を精確に算出できる。

【０２６９】請求項３の発明によれば、光源を計算機と
切り離して設ければ足り、光源の発光を計算機で制御す
る場合に比べて、全体の構成を簡単とし得る。

【０２７０】請求項４の発明によれば、光源の光量が外
乱光の光量に比べて十分に大であるため、本来の信号に
含まれるノイズ成分を十分に小さく抑えることが出来、
指示器は十分に高品質の信号を出力することが出来、マ
ークを安定に移動させることが出来る。

【０２７１】請求項５の発明によれば、光源を目立たな
い簡易なものとし得る。

【０２７２】請求項６の発明によれば、無指向性である
場合に比べて、指示器の受光量が増え、その分、マーク
を移動させる信号を高品質のものとすることが出来、マ
ークを安定に移動させることが出来る。

【０２７３】請求項７の発明によれば、表示画面の周囲
を簡素に構成出来る。

【０２７４】請求項８の発明によれば、専用の光源装置
を不要として構成出来る。

【０２７５】請求項９の発明によれば、指示者が立った
ときの表示画面よりの距離が異なっても、指示器は一定
の品質の信号を出力することが出来る。

【０２７６】請求項１０によれば、指示器５１のスイッ
チ５１ｃの操作によって、指示位置５５に対し各種の処
理内容を指示することができ、又請求項１１によると、
指示器５１のスイッチ操作等で、表示画面５２側の発光
素子５７を必要なときのみ発光させて、消費電力を節減
できる。

【０２７７】請求項１２のように、指示器５１の移動に
伴ってポイント・マーク５６が移動したり、あるいは移
動しないように選択して、指示器５１をマウスのような
使い方もでき、特に指令を入力するときには、ポイント
・マークが動かないことで、手振れの影響を無くするこ
とが出来、更に請求項１３のように、指示器５１を手に
持っただけで、指示器５１の方向が一義的に決まる構成
とすることで、表示画面５２側の発光素子を単一にし
て、コスト低減を実現できる。

【０２７８】請求項１４のように、指示器５１中の集光
光学系５１ｇと光電変換素子５１fpとの位置関係や集光
光学系５１ｇの焦点距離を変化させて、指示器５１と表
示画面５２との距離に応じた最適な焦点距離を選択する
と、常に最適な分解能を維持できる。

【０２７９】請求項１５によれば、指示器５１の軸５１
ａの方向等の情報を、微弱な光で表示画面５２側の受光
素子に送信し、計算機５３に伝送できるので、容易にコ
ードレス化でき、指示器５１も小型軽量化できる。

【０２８０】請求項１６によれば、指示器５１の近く
に、仮想の表示画面として、透明又は不透明のタッチ板
を配置し、該タッチ板に指示器５１のタッチスイッチ５
１ｔで図等の軌跡を描くことで、違和感なしに、表示画
面５２上に図や文字等を描くことができる。

【０２８１】請求項１７のように、指示器５１を移動操
作する領域とポイント・マーク５６が表示される表示画
面５２とを、拡大／縮小、又は拡大／縮小かつ平行移動
の関係で対応付けることで、指示器５１の移動量に対す
る表示画面５２におけるポイント・マーク５６の移動量
が最適となり、指示器５１による操作性が向上する。

【０２８２】請求項１８によれば、一つの表示画面５２
に対し複数の指示器５１ａ，５１ｂ…を用いる場合に、
各指示器５１ａ，５１ｂ…ごとに、表示画面５２上のポ
イント・マークの形状が異なるため、複数のポイント・
マークを表示しても、混乱するようなことはない。

【０２８３】請求項１９によれば、アパーチャマスクを
使用しているため、レンズを用いた場合のようにフォー
カスさせる操作を不要とし得、その分ポインティングの
操作性を向上させることが出来る。

【０２８４】請求項２０の発明によれば、単一の表示画
面の周囲の個所に配されている場合においても、指示器
が指示することが可能となる領域を、表示画面の中心に
関して全方向に均一にとることが出来る。

【０２８５】請求項２１の発明によれば、面状の光電変
換素子に比べて、クロストーク成分の無い良質の信号を
出力することが出来る。

【０２８６】請求項２２の発明によれば、光源を表示画
面の方向から外れた部位に配した構成で、光学式ポイン
ティングシステムを完成させることが出来る。

【０２８７】請求項２３の発明によれば、指示器をポイ
ンタの他に、指令入力装置として使用することが出来
る。

【０２８８】請求項２４の発明によれば、指示器をポイ
ンタの他に、指令入力装置として使用することが出来
る。

【０２８９】請求項２５の発明によれば、誤操作を効果
的に防止し得る。

【０２９０】請求項２６の発明によれば、外乱光による
影響を受けない信号を出力することが出来、これによっ
てマークを安定に移動させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光学式ポインティングシステムの
全容を示す斜視図である。

【図２】本発明による光学式ポインティングシステムの
第１実施例を示す斜視図である。

【図３】二次元ＰＳＤを内蔵した指示器の内部を示す図
である。

【図４】一次元ＰＳＤを２組用いた光電変換素子の実施
例を示す斜視図である。

【図５】指示器の第２実施例を示す斜視図である。

【図６】光によって指示器からの指示方向情報等を送信
するシステム（光学式ポインティングシステムの第２実
施例）を例示する斜視図である。

【図７】表示画面側に設ける発光素子の発光部の形状を
例示した図である。

【図８】三次元ポインティングシステム（光学式ポイン
ティングシステムの第３実施例）の実施例を示す斜視図
である。

【図９】タッチ板とタッチスイッチで表示画面上に文字
等を書くシステム（指示器の第３実施例）を例示する斜
視図である。

【図１０】表示画面の拡大／縮小、平行移動の領域を用
いて指示操作するシステム（光学式ポインティングシス
テムの第４実施例）を例示する斜視図である。

【図１１】複数人で指示操作するシステム（光学式ポイ
ンティングシステムの第５実施例）を例示する斜視図で
ある。

【図１２】指示器の第４実施例を示す図である。

【図１３】図１２の指示器の構成例を詳細に示す図であ
る。

【図１４】図１２の指示器を使用したときのポインティ
ングの動作原理図である。

【図１５】指示器の第５実施例を示す図である。

【図１６】指示器の第６実施例を示す図である。

【図１７】図１６の指示器の要部を概略的に示す図であ
る。

【図１８】指示器の第７実施例を示す図である。

【図１９】図１８の指示器１００の要部を概略的に示す
図である。

【図２０】本発明の光学式ポインティングシステムの第
６実施例を示す図である。

【図２１】図２０中の光源を示す図である。

【図２２】図２０中の指示器の構造を示す図である。

【図２３】光源装置の第１の変形例を示す図である。

【図２４】光源装置の第２の変形例を示す図である。

【図２５】光源装置の第３の変形例を示す図である。

【図２６】本発明の光学式ポインティングシステムの第
７実施例を示す図である。

【図２７】本発明の光学式ポインティングシステムの第
８実施例を示す図である。

【図２８】本発明の光学式ポインティングシステムの第
９実施例を示す図である。

【図２９】本発明の光学式ポインティングシステムの第
１０実施例を示す図である。

【図３０】図２９中の指示器（指示器の第８実施例）を
示す図である。

【図３１】光学式ポインティングシステムの第１１実施
例を示す図である。

【図３２】光学式ポインティングシステムの第１２実施
例を示す図である。

【図３３】指示器の第９実施例を示す図である。

【図３４】図３３の指示器内部の回路構成を示す図であ
る。

【図３５】図３４中、ＭＰＵ２３８の動作のフローチャ
ートである。

【図３６】指示器の第１０実施例を示す図である。

【図３７】図３６の指示器内部の回路構成を示す図であ
る。

【図３８】図３７中のＭＰＵ２３８の動作のフローチャ
ートである。

【図３９】指示器の第１１実施例を示す図である。

【図４０】図３９の指示器内部の回路構成を示す図であ
る。

【図４１】図３９中のＭＰＵ２３８の動作のフローチャ
ートである。

【図４２】図４１に続くフローチャートである。

【図４３】図３９の指示器の動作を説明するための図で
ある。

【図４４】指示器の第１２実施例を示す図である。

【図４５】図４４の指示器内部の回路構成を示す図であ
る。

【図４６】図４５中のＭＰＵ２３８の動作のフローチャ
ートである。

【図４７】図４６に続くフローチャートである。

【図４８】従来の光学式ポインティングシステムの１の
例を示す図である。

【図４９】従来の光学式ポインティングシステムの別の
例を示す図である。

【図５０】従来の光学式ポインティングシステムの更に
別の例を示す図である。

【符号の説明】

１０ 指示者 ５０，１１０，１７０，１８０，１９０，２１０，２２
０ 光学式ポインティングシステム ５１，７０，８０，９０，１００，１２０，１９３，２
２２，２３０，２５０指示器 ５１ａ，１３１，１９９ 軸 ５１ｂ 窪み ５１ｃ スイッチ ５２ 表示画面 ５３ 計算機 ５４ 表示装置 ５５，５５Ａ，１３３ 位置 ５６，５６Ａ ポイント・マーク ５７ 発光素子 ５８，８２，９１，１０１，１９５，２３１，２５１
ケーシング ５９ 演算増幅器 ６０ Ａ／Ｄコンバータ ６１，１３２，２３９ インターフェース回路 ６２ 受光素子 ６３ 透明板 ６４ アーム ６５ 不透明板 ６６ 縮小領域 ７１，８１，９２，１０２，１９７，２２３，２３７
アパーチャマスク ７２，８３，１９６ 孔 ７３，７３ａ〜７３ｄ，９３，１０３，１９８，２２
４，２３４，２７１ 光電変換素子 ７４ 重心 ９４ａ，９４ｂ １０４ａ，１０４ｂ スリット ９５ａ，９５ｂ，１０５ａ，１０５ｂ，１２３，１２４
直線状光電変換素子 １１１，１４０，１５０，１６０ 光源装置 １１２ コーナ部 １１３ 電源 １１４ 本体 １１５ 白熱灯 １１６ フィルタ １１７ 赤外光 １１８ 作業空間 １２１ 十字状のスリット １２５ 十字状のパターン １２６-1，１２６-2 Ｉ／Ｖ変換回路 １２７-1，１２７-2 増幅回路 １２８ アナログスイッチ １２９ Ａ／Ｄコンバータ １３０ ＭＰＵ １３４ Ｄ／Ａコンバータ １４１，１６１ 無指向性のＬＥＤ １４２ 円柱状凸レンズ １４３ 焦点 １５１ レンズ付きＬＥＤ １５２ レンズ １５３ 円柱状凹レンズ １５４，２０４，２１３ 光線 １６２ 円筒状の凹面反射鏡 １７１，１８１ 赤外光スポット １９１，２１２，２２１ 光源 １９２ 天井 １９４ グリップ ２００ 反射鏡 ２０１ マーク ２０２，２０３ 矢印 ２１１ 床 ２２５ 光 ２３２ 赤外透過（可視光カット）フィルタ ２３５，２７２ 電流／電圧変換回路 ２３６ 演算回路 ２３７，２７３ Ａ／Ｄ変換回路 ２３８ ＭＰＵ ２４５ ポイントマーク移動／固定切換え釦 ２５２ 下面 ２５３ 上面 ２５４〜２５７ カーソル位置指定釦 ２５８，２５９ クリック釦 ２７４ 天井の蛍光灯

フロントページの続き (72)発明者 中沢 文彦 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 三浦 道雄 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 外處 泰之 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 栗村 直 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 指示器（５１）、平面状又は立体状の表
   示画面（５２），計算機（５３）及び表示装置（５４）
   から構成され、指示者（１０）が指示器（５１）により
   表示画面（５２）上の位置（５５）を指示すると、計算
   機（５３）で対応する位置（５５）を計算して、表示装
   置（５４）で表示画面（５２）上の位置（５５）にポイ
   ント・マーク（５６）を表示し、これにより指示者（１
   ０）あるいは他者がその位置を確認できるシステムにお
   いて、 前記の指示器（５１）には、表示画面（５２）上あるい
   はその近傍に設けた単数又は複数の発光素子（５７）か
   らの光を光電変換素子（５１ｆ）上に集光する集光光学
   系（５１ｇ）を有し、光電変換素子（５１ｆ）の出力信
   号から、指示器（５１）の軸（５１ａ）の方向を算出し
   て出力する処理手段を有し、その軸方向に対応する位置
   （５５）に、前記表示装置（５４）により少なくともポ
   イント・マーク（５６）を表示させる計算機（５３）を
   備えていることを特徴とする光学式ポインティングシス
   テム。
2. 【請求項２】 表示画面（５２）側に設けた複数の発光
   素子（５７）が順次発光し、同時に２つ以上発光するこ
   とのないように制御する計算機（５３）を有することを
   特徴とする請求項１記載の光学式ポインティングシステ
   ム。
3. 【請求項３】 指示器（１２０）、平面状又は立体状の
   表示画面（５２）、計算機（５３）及び表示装置（５
   ４）から構成され、指示者（１０）が指示器（１２０）
   により表示画面（５２）上の位置（５５）を指示する
   と、計算機（５３）で対応する位置（５５）を計算し
   て、表示装置（５４）で表示画面（５２）上の位置（５
   ５）にポイント・マーク（５６）を表示し、これにより
   指示者（１０）あるいは他者がその位置を確認できるシ
   ステムにおいて、 上記計算機（５３）により制御されず独立に発光する光
   源（１１１）を有し、 上記指示器（１２０）は、上記独立の光源（１１１）よ
   りの光を受光して信号を出力する光電変換素子（１２
   ３，１２４）と、該光電変換素子の出力信号の変化を上
   記指示器（１２０）の動きに換算して上記計算機（５
   ３）に出力する処理手段（１２７-1，１２７-2，１２
   ８，１２９，１３０，１３４）とを有する構成としたこ
   とを特徴とする光学式ポインティングシステム。
4. 【請求項４】 請求項３の光源は、作業空間内の光量よ
   り好ましくは１０倍以上の光量を放射する構成としたこ
   とを特徴とする光学式ポインティングシステム。
5. 【請求項５】 請求項３の光源は、白熱灯（１１５）
   と、可視光を吸収し、赤外線を透過させるフィルタ（１
   １６）とよりなる構成としたことを特徴とする光学式ポ
   インティングシステム。
6. 【請求項６】 請求項３の光源は、垂直方向の拡がり角
   度（α）が小さく、水平方向の拡がり角度（β）が大き
   い指向性を有する構成としたことを特徴とする光学式ポ
   インティングシステム。
7. 【請求項７】 請求項３の光源は、表示画面を投射する
   光学系によって又は独立に投射する光学系によって形成
   された光スポット（１７１，１８１）である構成とした
   ことを特徴とする光学式ポインティングシステム。
8. 【請求項８】 請求項３の光源は、表示画面（５２）自
   体である構成としたことを特徴とする光学式ポインティ
   ングシステム。
9. 【請求項９】 請求項３の指示器の処理手段は、光電変
   換素子よりの出力信号のレベルを一定に保つ手段（１２
   ７-1，１２７-2，１３４）を有する構成としたことを特
   徴とする光学式ポインティングシステム。
10. 【請求項１０】 指示位置（５５）に対する処理内容を
    指示する単数あるいは複数のスイッチ（５１ｃ）を指示
    器（５１）に備えたことを特徴とする請求項１又は３記
    載の光学式ポインティングシステム。
11. 【請求項１１】 指示器（５１）のスイッチ（５１ｃ）
    の操作によって、又は計算機（５３）側からの位置指示
    要求があったときのみ、表示画面（５２）側の発光素子
    （５７）を発光させるように制御する計算機（５３）を
    備えていることを特徴とする請求項１記載の光学式ポイ
    ンティングシステム。
12. 【請求項１２】 指示器（５１）を移動させても、ポイ
    ント・マーク（５６）が移動しないように、または指示
    器（５１）の移動に伴ってポイント・マーク（５６）も
    移動するように切り換えるポイント・マーク移動／固定
    切換え手段（５１ｃ，２４５）を指示器（５１）に備え
    ていることを特徴とする請求項１又は３記載の光学式ポ
    インティングシステム。
13. 【請求項１３】 指示器（５１）の外面に、指示者の指
    の位置が一義的に決まる窪み（５１ｂ）又は突起などか
    らなる位置決め手段を備えたことを特徴とする請求項１
    又は３記載の光学式ポインティングシステム。
14. 【請求項１４】 前記の指示器（５１）における集光光
    学系（５１ｇ）と光電変換素子（５１fp）との位置関
    係、又は集光光学系（５１ｇ）の焦点距離を変化できる
    構成となっていることを特徴とする請求項１又は３記載
    の光学式ポインティングシステム。
15. 【請求項１５】 表示画面（５２）の近傍に設けた受光
    素子（６２）を前記の計算機（５３）に接続し、該受光
    素子（６２）に指示方向情報もしくは処理情報又は両情
    報を含む光を送出する発光素子（５１ｄ）を指示器（５
    １）に備えていることを特徴とする請求項１記載の光学
    式ポインティングシステム。
16. 【請求項１６】 指示器（５１）のタッチスイッチ（５
    １ｔ）を当接して図等の軌跡を描くための透明又は不透
    明な板を、指示器（５１）とは独立して設けたことを特
    徴とする請求項１記載の光学式ポインティングシステ
    ム。
17. 【請求項１７】 指示器（５１）の軸（５１ａ）を向け
    て指示操作する領域とポイント・マーク（５６）が表示
    される領域とを、拡大／縮小、又は拡大／縮小かつ平行
    移動の関係で対応付けるように制御する計算機（５３）
    を備えていることを特徴とする請求項１又は３記載の光
    学式ポインティングシステム。
18. 【請求項１８】 一つの表示画面（５２）に対し複数の
    指示器（５１ａ），（５１ｂ）…を用いるシステムにお
    いて、各指示器（５１ａ），（５１ｂ）…ごとに、表示
    画面（５２）上のポイント・マークの形状を変えたこと
    を特徴とする請求項１又は３記載の光学式ポインティン
    グシステム。
19. 【請求項１９】 請求項１又は３の指示器（７０）は、
    ケーシング（６８）内に装着された光が入射した位置の
    ＸＹ座標を検出可能な平面状の光電変換素子（７３）と
    該光電変換素子（７３）の前方に配設され周縁部が該ケ
    ーシング（５８）によって支承されてなるアパーチャマ
    スク（７１）を有し、表示画面（５２）又は該表示画面
    （５２）の近傍から出射された光が該アパーチャマスク
    （７１）に設けられた孔（７２）を通過し、空間を経由
    して該光電変換素子（７３）に入射するよう構成されて
    なることを特徴とする光学式ポインティングシステム。
20. 【請求項２０】 光電変換素子（７３）の前方に配設さ
    れてなるアパーチャマスク（７１）が回転自在にケーシ
    ング（５８）に装着され、該アパーチャマスク（７１）
    の回転中心から外れた位置に孔（７２）を設けた請求項
    １９の光学式ポインティングシステム。
21. 【請求項２１】 孔（７２）に代えてアパーチャマスク
    （９２）に中心線又は該中心線の延長が交差する二つの
    スリット（９４ａ，９４ｂ，１０４ａ，１０４ｂ）を設
    け、且つ、入射位置のＸＹ座標を検出可能な平面状の光
    電変換素子（７３）に代えて２個の直線状光電変換素子
    （９５ａ，９５ｂ）を、それぞれ該スリット（９４ａ，
    ９４ｂ，１０４ａ，１０４ｂ）と交差するようケーシン
    グ（９１，１０１）に装着してなる請求項１９の光学式
    ポインティングシステム。
22. 【請求項２２】 請求項１又は３の指示器は、表示画面
    の方向を向けている状態において、表示画面の方向とは
    異なる方向に配されている光源よりの光を光電変換素子
    に導く手段を有する構成としたことを特徴とする光学式
    ポインティングシステム。
23. 【請求項２３】 請求項１又は３の指示器（７０）は、
    指示器を移動させても、ポイント・マーク（５６）が移
    動しないように、又は指示器の移動に伴ってポイント・
    マークも移動するように切り換えるポイント・マーク移
    動／固定切換え手段（２４５）と、 表示画面上のポイント・マーク位置に固有の処理命令を
    計算機に指示する単数あるいは複数の命令指示手段（２
    ５８，２５９）とを有することを特徴とする光学式ポイ
    ンティングシステム。
24. 【請求項２４】 請求項１又は３の指示器（７０）は、
    指示器を移動させても、ポイント・マーク（５６）が移
    動しないように、又は指示器の移動に伴ってポイント・
    マークも移動するように切り換えるポイント・マーク移
    動／固定切換え手段（２４５）と、 表示画面上のポイント・マーク位置に固有の処理命令を
    計算機に指示する単数あるいは複数の命令指示手段（２
    ５８，２５９）と、 表示画面上のポイント・マーク位置に関係なく特定の処
    理命令を計算機に指示する単数あるいは複数の命令指示
    手段（２５４〜２５７）を有する構成としたことを特徴
    とする光学式ポインティングシステム。
25. 【請求項２５】 請求項２３又は２４において、 該ポイント・マーク移動／固定切換え手段（２４５）
    を、指示器の一の面（２５２）に有し、 該計算機に特定処理を命令指示する複数の命令指示手段
    （２５４〜２５９）を、指示器の上記一の面（２５２）
    とは異なる面（２５３）に有する構成としたことを特徴
    とする光学式ポインティングシステム。
26. 【請求項２６】 請求項１又は３の指示器は、 外乱光の強さの変化を検知する手段（２７１，２３４）
    と、該外乱光の強さの変化が所定値を越えている期間
    は、上記処理手段が動作を行わないようにする禁止手段
    とを有する構成としたことを特徴とする光学式ポインテ
    ィングシステム。