JPH0682316B2

JPH0682316B2 - 座標入力装置

Info

Publication number: JPH0682316B2
Application number: JP13224487A
Authority: JP
Inventors: 淑彦秦; 満則足達; 悟富田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-05-28
Filing date: 1987-05-28
Publication date: 1994-10-19
Anticipated expiration: 2009-10-19
Also published as: JPS63296125A; US5019917A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、原稿等の対象物上の位置座標を計算機等へ
入力する装置に関し、特に撮像装置を用いて座標を入力
する装置に関するものである。

〔従来の技術〕

座標入力装置として、TVカメラやカメラ型イメージスキ
ャナ等の撮像装置を用いた装置が従来より考案されてい
る。この種の装置はタブレットやマウス等の座標入力装
置と比較して、１）特殊な座標入力用の平面台が不要２）点指示具に信号ケーブルが不要３）座標入力のみでなく、画像データも入力可能、等の利点を有する。

第８図は例えば特願昭60-190739号に掲載されたカメラ
型イメージスキャナを用いた座標入力装置の構成を示す
概略構成図である。図において、１はレンズ、２は回転
走査鏡、即ちガルバノミラー、３は回転鏡を駆動する駆
動装置、４はCCD（Charge Coupled Device）等の一次元
撮像素子、５は回転鏡の回転角を検出する検出器、６は
画像の撮像や座標の入力を制御する、マイクロプロセッ
サ等のコントローラ、７は撮像素子の出力画像信号を記
憶する画像メモリ、８は画像メモリの記憶内容を画像と
して表示する表示装置、９は撮像素子４から出力画像信
号中の画素数を間引くサブサンプル回路、10は事前に設
定された閾値と撮像素子４からの出力画像信号とを比較
し、出力画像信号が閾値を越えた際に信号を出力する比
較器、11は撮像素子にリセツトパルスや転送クロック等
の信号を与えて撮像素子を駆動させる駆動回路、12は読
取原稿である。なおこの読取原稿は文書や図面等の紙面
だけでなく、後述の点指示具に取り付けられた発光素子
の輝度に近い、あるいはそれ以上の輝度を有する物体あ
るいは反射体を含まない読取対象物であればよいが、簡
単のため以下単に読取原稿と記す。13はその先端にLED
等の発光素子を取付けた点指示具である。

次に動作について説明する。レンズ１により作られる、
読取原稿12及び点指示具13の２次元像が回転鏡２で反射
されて１次元撮像素子４上に結像する。回転鏡２はコン
トローラ６から回転鏡駆動装置３に対して発生される回
転鏡回転角を指示するディジタル符号またはアナログ電
圧の信号により指定の回転角に傾斜するので、２次元像
の任意の主走査部分を撮像素子４に結像させ、これを副
走査に利用してTVカメラの様な線順次走査を行う。回転
角検出器５は機械式や光学式のロータリエンコーダであ
り、回転鏡２の現時点の回転角を検出してその信号を出
力し、コントローラ６が指定する回転角と現時点の回転
角との差を計算して回転角制御に使用される。撮像素子
駆動回路11によって駆動される１次元撮像素子４は副走
査と同期して撮像動作を行い、その出力である画像信号
はサブサンプル回路９によって主走査方向の必要部分の
みが選択された後に画像メモリ７に記憶され、記憶内容
は画像として表示装置８に表示される。

第９図は第８図に示す従来例において、読取原稿12の全
面を繰返し走査し、画像を読取り表示装置８に表示する
原稿撮像モードの手順を示すフローチャートである。ま
ずステップ22において、読取原稿の先頭のラインを読取
れる様に、コントローラ６及び回転鏡駆動装置３により
回転鏡２を所定の角度に設定する。ステップ23において
コントローラ６及び撮像素子駆動回路11により撮像素子
４が駆動され、主走査方向１ラインが撮像されその画像
信号が出力される。ステップ24においてサブサンプル回
路９により画像信号の必要部分のみが選択され、さらに
ステップ25において選択された画像信号が画像メモリ７
に書込まれ、表示装置８に逐次表示される。ステップ26
では次に撮像すべき読取原稿12のラインに対応する副走
査方向のアドレスを計算して、ステップ22と同様にして
回転鏡２を対応する角度に設定する。

ステップ28ではこの副走査アドレスと読取原稿12の最後
のラインのアドレスとを比較し、全面の読取が終了して
いればステップ29においてステップ22と同様の操作を行
って回転鏡２の角度をリセツトする。ステップ27では上
述の１ラインの読取、表示処理毎に、コントローラ６と
接続された図示していないキーボードやマウス等の入力
装置から、操作者の表示モード終了命令があるか否かを
判定し、終了命令があれば表示モードは終了する。画像
撮像モードにおいては、比較器10は動作せず、撮像素子
４から出力される画像信号はそのままサブサンプル回路
９に供給される。

第10図は第８図の従来例において、発光素子が取り付け
られた点指示具13により指示される読取原稿12上の点の
座標を検出する座標入力モードの手順を示すフローチャ
ートである。図において、ステップ22,23,26,27及び29
は第９図に示す各ステップと同様な処理を行って、読取
原稿12及び点指示具13を線順次に走査して撮像する。ス
テップ23において撮像素子４から出力される画像信号は
比較器10に供給される。ステップ32では供給される画像
信号が、比較器10により予じめコントローラ６等により
設定された輝度信号レベルの閾値と比較され、その閾値
より高い場合には比較器10がコントローラ６及び撮像素
子駆動回路11に信号を出力する。画像信号と比較される
輝度信号レベルの閾値は、読取原稿12と点指示具13の発
光部とを区別できる様な値、例えば読取原稿12の輝度信
号の最大値と点指示具13の発光部の輝度信号との間の中
間値に設定される。撮像素子駆動回路11は撮像素子４が
撮像し画像信号を出力する様に転送クロックを与えてお
り、この転送クロックは比較器10に供給される画像信号
と同期しているため、撮像素子４が新たなラインを撮像
するために撮像素子駆動回路11がリセツトパルスを出力
した時点から転送クロックを計数しておく事により、あ
る時点における比較器10に供給される画像信号の主走査
方向のアドレス（ｘアドレス）を検出する事ができる。
比較器10が信号を出力した時点で、その信号を受信した
撮像素子駆動回路11は上述の転送クロックの計数値を保
持するとともに、コントローラ６はステップ33において
その保持された計数値を読出し、点指示具13の指示した
点のｘアドレスを得る。ｙアドレスはステップ22,26及
び29から明らかな様にコントローラ６から回転鏡駆動装
置３に与えられているため、ステップ33の時点で指示点
のｘ及びｙアドレスが得られており、座標入力モードは
終了する。

なお、比較器10では単に画像信号と閾値とを比較するだ
けで画像信号そのものは変化しないので、この座標入力
モードにおいて画像信号を比較器10からサブサンプル回
路９に供給する様にしておけば、表示装置８に読取原稿
12及び点指示具13を表示しながら、操作性のより良い座
標入力を行う事ができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の座標入力装置は以上の様に構成されているので、
座標を検出する速度は主として撮像素子の撮像時間によ
り決定され、この座標入力装置が高解像度，高階調であ
る高品質な画像を撮像する場合には、撮像素子に例えば
3ms/ラインという様な撮像時間が必要であり、副走査方
向の解像度が1000本の場合には座標の検出に最悪３秒も
の時間がかかり、応答速度が遅くマン・マシンインタフ
ェースの点で問題があった。

この発明は上記の様な問題点を解消するためになされた
もので、高解像度，高階調である高品質な画像を撮像で
きるとともに、応答速度の速い座標の検出ができる座標
入力装置を得る事を目的とする。

また、上記目的に加えて、座標入力モードにおいて点指
示具により読取原稿上の点が指示される様子をより良い
画像として表示装置に表示し、座標入力の操作性を向上
する事を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る座標入力装置は、原稿撮像モードと座標
入力モードとを設け、座標入力モードにおいては撮像時
間制御装置により撮像時間を原稿撮像モードの場合より
短縮して原稿及び点指示具を撮像し、撮像した画像信号
から検出装置により点指示具の位置座標を検出する様に
したものである。

また、上記のものにおいて撮像した画像信号に対して撮
像時間に適した画像処理を行う画像処理回路を備え、座
標入力モードにおいて点指示具の位置を検出するととも
に、読取原稿上の点を点指示具が指示する様子を表示装
置に表示する様にしたものである。

〔作用〕

この発明においては、撮像時間制御装置により座標入力
モードにおける撮像時間が原稿撮像モードの場合より短
縮されるので、点指示具の位置検出が高速に行われる。

また、座標入力モードの際に、撮像した画像信号に対し
て画像処理回路により撮像時間に適した画像処理を行い
処理された画像が表示装置に表示されるように構成した
ので、座標入力の操作性が向上する。

〔実施例〕以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例による座標入力装置の構成を示
す概略構成図である。図において、１はレンズ、２は回
転走査鏡、３は回転鏡を駆動する駆動装置、４はCCD等
の一次元撮像素子、５は回転鏡の回転角を検出する検出
器、６は画像の撮像や座標の入力を制御するマイクロプ
ロセッサ等のコントローラ、７は撮像素子の出力画像信
号を記憶する画像メモリ、８は画像メモリの記憶内容を
画像として表示する表示装置、９は撮像素子４からの出
力画像信号中の画素数を間引くサブサンプル回路、10は
事前に設定された閾値と撮像素子４からの出力画像信号
とを比較し出力画像信号が閾値を越えた際に信号を出力
する比較器、11は撮像素子にリセツトパルスや転送クロ
ック等の信号を与えて撮像素子を駆動させる駆動回路、
12は読取原稿、13はその先端にLED等の発光素子を取付
けた点指示具、14は撮像素子の撮像時間を制御する制御
装置であり、１〜13は第10図に示す従来例の装置と同様
のものである。

また、図において、特許請求の範囲の構成要件である走
査制御装置50はコントローラ6,回転鏡2,回転鏡駆動装置
3,回転角検出器5,及び撮像素子駆動回路11から構成さ
れ、位置検出装置60はコントローラ6,比較器10,及び撮
像素子駆動回路11から構成される。

第２図は、第１図に示す実施例における画像撮像モード
の手順を示すフローチャートである。まずステップ21に
おいて、コントローラ６が画像の表示，伝送，蓄積等の
各々の目的に合う画質（解像度，階調,S/N等）を有する
画像を撮像するために必要な撮像素子４の撮像時間を選
択し、撮像時間制御回路14にその撮像時間を設定する。
ステップ22〜29は、第11図で説明した従来例の画像撮像
モードの各ステップと全く同様の処理を行い、コントロ
ーラ６により設定された撮像時間で画像を撮像する。

第３図は、第１図に示す実施例における座標入力モード
の手順を示すフローチャートである。ステップ22〜29,3
2及び33は、第10図で説明した従来例の座標入力モード
の各ステップと全く同様の処理を行い、点指示具13によ
り指示される読取原稿12上の点の位置を検出する。従来
例と異なるのは、ステップ31において、コントローラ６
により画像撮像モードにおいて高品質な画像を撮像する
のに必要な撮像素子４の撮像時間よりも短い撮像時間が
撮像時間制御装置14に設定され、座標入力にはこの短縮
された撮像時間で撮像された画像信号が用いられる事で
ある。この様に座標入力モードにおいて短縮された撮像
時間を用いる事ができるのは、以下の理由による。

一般にCCD等の撮像素子においては、その撮像時間を長
くする事により輝度レベルの高い画像信号が得られる
が、撮像素子そのものに起因する雑音成分（例えばCCD
では暗電流成分や受光素子のばらつき等）や電気回路系
の雑音成分は撮像時間に依らずほぼ一定である。第４図
の（ａ），（ｂ）は各々撮像時間の長い場合、短い場合
に撮像した画像信号の一例である。図において、点A1及
びA2は読取原稿12の画像信号のピーク値であり、点B1及
びB2は点指示具13の発光部の画像信号であり、座標入力
モードにおける読取原稿12と点指示具13とを比較器10に
より区別するための閾値は、各々点A1と点B1,点A2と点B
2の間の値T1,T2に設定される。この図から明らかな様
に、読取原稿12を雑音が少なく高階調の画像として撮像
する際に撮像時間を長くする必要があるが（第４図
（ａ）参照），読取原稿12と点指示具13とを区別するの
が目的であれば短い撮像時間で十分である（第４図
（ｂ）参照）。また、当然ではあるが、読取原稿12の最
大の輝度信号と点指示具13の発光部の輝度信号との差が
大きいほど、座標入力モードの撮像時間を短縮する事が
できる。

第５図はこの発明の他の実施例の構成を示す概略構成図
である。図において、１〜14は第１図に示すこの発明の
実施例のものと同一であり、15は撮像素子４の出力であ
る画像信号に対して撮像素子４の撮像時間に適した画像
処理を行う画像処理回路である。

この実施例においては、座標入力モードにおいて読取原
稿12上を点指示具13が移動する様子を表示装置８に表示
するため、例えば操作者が表示装置８上で入力された点
の確認を行ったり、TV会議において表示装置８に表示さ
れている画像を相手側の表示装置に表示し、直接読取原
稿12を見る事ができない相手側の参加者も、座標入力操
作に参加できる実施例であり、以下にその動作の説明を
行う。

第５図の実施例の画像撮像モード及び座標入力モードは
第１図の実施例の場合とほぼ同様な処理を行うので、以
下のその違いのみを説明する。

第６図は、第５図に示す実施例における画像撮像モード
の手順を示すフローチャートである。第１図の実施例の
場合と異なるのはステップ41及び42であり、他のステッ
プは同一である。ステップ41では、コントローラ６によ
り画像撮像モード用の撮像素子４の撮像時間が選択され
るとともに、予め用意された複数種の画像処理から撮像
素子４の撮像時間に適した画像処理が選択され、画像処
理回路15に選択された画像処理の種類を示す信号を出力
する。そして、ステップ42において、サブサンプル後の
画像信号に対して選択された画像処理が画像処理回路15
により行われた後に、画像メモリ７に書込まれ、表示装
置８に表示される。

ここで述べる画像処理とは、例えば雑音除去,2値化，多
値化，エッジ強調，スムージング等あるいはそれらの組
合わせであり、入力画像を視覚的に優れた画像に変換す
る目的を有する画像処理である。これらの画像処理は、
例えばファクシミリやイメージスキャナを用いた画像処
理システムにおいて一般に用いられる処理であり、従来
から非常に多くの処理が考案されており、またこの発明
では特にいくつかの画像処理に限定するものではなくま
たその内容は本発明においては本質的ではないので、そ
の詳細な説明は省略する。但し、これらの画像処理は、
一般にその入力画像の種類（画像自身の内容やS/N）や
画像を使用する目的に応じて適切な画像処理の内容が異
なり、第４図に示す様な撮像素子４の撮像時間を変化さ
せた場合にも、入力画像の信号状態が異なるため各々異
なった画像処理が必要となる。

第７図は、第５図に示す実施例における座標入力モード
の手順を示すフローチャートである。第１図の実施例の
場合と異なるのは、ステップ24,25の撮像した画像を表
示装置８に表示するステップと、上述の画像撮像モード
の場合と同様に、選択された撮像素子４の撮像時間に適
した画像処理が行われるステップ43及び42が付加された
事である。例えば第４図（ｂ）に示す様な短い撮像時間
で撮像された画像信号は、第４図（ａ）に示す様な長い
撮像時間で撮像された画像信号に比べ信号レベルが低い
ため、輝度レベルを量子化するための閾値は当然変更し
なければならない。また、相対的に雑音成分が大きくな
るため、長い撮像時間の場合よりも量子化するステップ
を少なくし（例えば８ビット／画素を４ビット／画素に
する）階調の少ない画像として表示した方が雑音成分が
目立たなくなり、点指示具13が読取原稿12上を移動する
様子を表示装置８でモニタするという目的には適してい
る。

また、第７図には図示していないが、点指示具13にはそ
の発光部をオン・オフさせるスイッチが付いており、読
取原稿12上を点指示具13が移動している時は発光部はオ
フの状態であり、操作者が指示点を決定した時にスイッ
チをオンにし発光部を光らせ、座標を検出する。

尚、上記実施例では操作者が要求する画像の画質をコン
トローラ６に逐次対話的に指示できる様にし、コントロ
ーラ６がその指示により撮像時間を制御する事により、
種々の画質を有する画像が撮像できるとともに、高品質
でない画像は速く撮像する事が可能となる。

また、以上の実施例の説明では、発光素子の取り付けら
れた点指示具13を用い、画像信号中の高いピークを検出
する事により指示点の座標を検出する場合を例にとった
が、通常の筆記ペンを点指示具として用い、そのペン先
を画像処理装置により抽出したり（通常の文書を読取原
稿とする場合には、階調数はさほど要求されない）、撮
像素子にカラー入力可能なもの、例えば色フィルタ付き
の一次元撮像素子を用いて、読取原稿12と異なる色のペ
ン形点指示具を用い、画像処理装置で色の識別を行った
りすることにより、点指示具を検出して座標入力を行う
事ができるのは当然である。

また、上記実施例において、サブサンプル回路は画像メ
モリに記憶する画像信号の量を削減するために用いた
が、画像メモリ自体が十分大きな記憶容量を持ってお
り、かつ表示や画像処理の段階で必要なサブサンプル処
理や高速処理が実行されるならば、一次元撮像素子と画
像メモリとの間にあって画素数を削減するためのサブサ
ンプル回路が不要となる事は勿論である。

また第５図の実施例において、サブサンプル回路の後段
に画像処理回路が配置されているが、この配置に限定さ
れるものではなく、逆の配置であってもよく同様の効果
が得られる。

また、上記実施例において、一次元撮像素子と回転鏡と
を用いた撮像装置を例にとって説明したが、この発明で
は撮像時間を制御できる撮像素子及び走査時間をその撮
像時間に合わせて可変にできる走査制御装置を備えてい
る撮像装置であればよい事は当然である。

〔発明の効果〕

以上の様に、この発明に係る座標入力装置によれば、原
稿撮像モードと座標入力モードとを設け、座標入力モー
ドにおいては撮像時間制御装置により撮像時間を原稿撮
像モードの場合より短縮して原稿及び点指示具を撮像
し、撮像した画像信号から検出装置により点指示具の位
置を検出する様にしたので、高解像度，高階調である高
品質な画像が撮像できるとともに、応答速度の速い座標
の検出が可能な装置を得られる効果がある。

また、撮像した画像信号に対して撮像時間に適した画像
処理を行う画像処理回路を備え、座標入力モードにおい
て点指示具の位置を検出するとともに、読取原稿上の点
を点指示具が指示する様子をより良い画像として表示装
置に表示する様にしたので、上記効果に加えて座標入力
において高い操作性を可能とする装置が得られる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る座標入力装置の一実施例の構成
を示す概略構成図、第２図は第１図の実施例の画像撮像
モードの手順を示すフローチャート図、第３図は第１図
の実施例の座標入力モードの手順を示すフローチャート
図、第４図は撮像時間の異なる入力画像信号の例を示す
波形図、第５図はこの発明の他の実施例の構成を示す概
略構成図、第６図は第５図の実施例の画像撮像モードの
手順を示すフローチャート図、第７図は第５図の実施例
の座標入力モードの手順を示すフローチャート図、第８
図は従来の座標入力装置の構成を示す概略構成図、第９
図は第８図の従来装置の画像撮像モードの手順を示すフ
ローチャート図、第10図は第８図の従来装置の座標入力
モードの手順を示すフローチャート図である。図において、１はレンズ、２は回転鏡、３は回転鏡駆動
装置、４は一次元撮像素子、５は回転角検出器、６はコ
ントローラ、７は画像メモリ、８は表示装置、９はサブ
サンプル回路、10は比較器、11は撮像素子駆動回路、12
は読取原稿、13は点指示具、14は撮像時間制御回路、15
は画像処理回路、50は走査制御装置、60は位置検出装
置、21〜29,31〜33,及び41〜43はフローチャートの各ス
テップである。なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原稿等の対象物を走査して画像を撮像する
撮像素子と、その走査を制御する走査制御装置と、上記撮像素子の撮像時間を制御する撮像時間制御装置
と、上記撮像素子の出力である画像信号を処理して対象物上
の点を指示する点指示具の位置を検出する位置検出装置
とを備えた座標入力装置において、原稿撮像モードと座標入力モードとを設け、座標入力モ
ードにおいては上記撮像時間制御装置により撮像時間を
原稿撮像モードより短縮する様にしたことを特徴とする
座標入力装置。
【請求項２】上記撮像素子の出力である画像信号に対し
て撮像時間に適した画像処理を行う画像処理回路と、その処理された画像を表示する表示装置とを備え、撮像した画像信号に対して上記画像処理装置により撮像
時間に適した画像処理を行い、その画像を上記表示装置
に表示する様にした事を特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の座標入力装置。
【請求項３】上記点指示具にはその先端に発光素子が取
付けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
又は第２項記載の座標入力装置。
【請求項４】上記撮像素子として電荷結合素子を用いた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載
の座標入力装置。