JPH11143640A

JPH11143640A - 座標検出装置、それを備えたスクリーン、及び表示装置

Info

Publication number: JPH11143640A
Application number: JP30909597A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kohata; 武志降幡
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-11-11
Filing date: 1997-11-11
Publication date: 1999-05-28

Abstract

(57)【要約】【課題】装置本体に可動部を持たず、表示画面・設置
状態に左右されない利便性・汎用性に富み、安価で検出
速度が速い座標検出装置を実現する。【解決手段】画面周辺に設けられた少なくとも２ヶ所
の発光部(1)は、検出画面(7)内を照射する為の発光素子
(2)と、該発光素子(2)を点灯させる為の発光駆動手段
(3)と、発光素子(2)から出射される光の照射領域を制御
する為の制御フィルタ(4)とから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、使用者が２次元座
標上の任意な位置を指し示し、画面上に記述された内容
もしくは記述したい内容を選択する為の入出力装置及び
それを用いた電子機器の座標検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パソコンやプロジェクタ等の発達
に伴い、ＣＡＤ作業やプレゼンテーション時に表示画面
上へ直接（２次元座標）入力したり、その検出方法に関
しての精度やコスト・信頼性に関しての要望が高まって
きている。

【０００３】従来から知られるＣＲＴや専用のＬＥＤマ
トリクス画面における座標検出は、特開昭６２−１１１
２７９号公報(図１８に示す)のように検出画面(7)上の
ＬＥＤ(101)の光(102)をペン(103)に内蔵されたフォト
ダイオード(104)(以下、ＰＤ)で受光し、ペン(102)が指
し示した位置を算出していた。他にも、抵抗膜方式や電
磁誘導方式などディスプレイ面に膜状の座標指示座標検
出手段を予め配備した絶対座標検出装置が知られる。

【０００４】一方、プロジェクタを利用した大画面にお
ける座標検出に関しては、三角測量を応用した座標検出
方法が一般的であり、特開平６−１３９００７号公報及
び特開平６−７５６８６号公報等がその代表的な方法で
ある。

【０００５】特開平６−１３９００７号公報は、図１９
に示すようにペン型の指示具(110)に発光部(111)を有
し、検出画面(7)の周辺に配置した回転可能な機構部(11
2)とその回転テーブル上に設けられたＰＤ(113)を面内
走査させ、ＰＤ(113)で最も高い出力を観測した位置に
おける２つの位相角度θから座標位置を特定する。

【０００６】特開平６−７５６８６号公報は、図２０に
示すように上記特開平６−７５６８６号公報とは逆で、
検出画面(7)の周辺部に配置された発光部(120)からの出
力光(121)を検出画面(7)上を走査させ、指示具(122)の
先に設けた反射部材(123)により反射した反射光(124)を
周辺部(本事例の場合、発光部内に受光部が設けられて
いる)の光ビーム指示座標検出手段(125)で検出し、上記
と同様に位相角度から座標を算出する。発光部(120)の
内部構造は、図２０（ｂ）に示すように、レーザーダイ
オード(126)から出射された光(121)は、偏向手段(127)
と偏向手段の回転を制御する為の偏向制御手段(128)に
より偏向走査され、指示具(122)の反射部材(123)で反射
された反射光(124)を光ビーム指示座標検出手段(125)に
より検出する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法で
は、以下のような問題点があった。

【０００８】画面を直接検出する方法に関しては、ＣＲ
Ｔ画面上に抵抗膜・電磁誘導膜等の専用の指示座標検出
手段を予め装備しておく必要があり、ＬＥＤマトリクス
ディスプレイの場合にはそれ専用ディスプレイを使用し
なければならなかったため、装置の専用化・大型化・高
コスト化等が問題であった。

【０００９】また、プロジェクタによる拡大画面上での
座標検出においては、画面周辺部に配置する装置が回転
機構を有する為、その回転機構の精度や動作上の問題、
検出装置を複数持つ事による複雑な計算処理及び同期整
合が必要であるため、検出精度及び信頼性に問題があっ
た。また、回転機構部を構成しているモータやガルバノ
ミラーの動作が、騒音や振動等を生じて操作時に違和感
を感じさせたり、可動部がある為に寿命が比較的短いと
言う事や、回転部が複雑なため装置自体のコストも高く
なってしまうといった問題もあった。更に、ペンに設け
た発光部自体も、指向性のない発光素子を使用しなけれ
ば指し示す方向(角度)により受光部での受光強度が変わ
り正確な位置検出が難しい事、指向性のない発光素子か
ら出力された光は光強度が弱い為、大画面上の座標検出
には不向きである事から任意なサイズ・形状の画面に対
応する事が難しいと言う問題点もあった。

【００１０】本発明は、上記課題を解決する為の物であ
り、その目的とするところは、第一に装置自体に可動部
を持たず、表示画面・設置状態に左右されない汎用性・
信頼性に富んだ座標検出装置を実現する事、第二に安価
で検出速度が速い装置を提供する事である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の座標検出
装置は、検出画面周辺に設けられた少なくとも２ヶ所の
発光部と、該発光部から出射された光を受光し電気信号
に変換する受光部を備え、かつ検出画面上を指示する為
の指示座標検出手段と、該指示座標検出手段の検出結果
に応じて検出画面内の座標を算出する為の演算処理手段
から構成される座標検出装置において、発光部が検出画
面内に光を照射する発光素子と、該発光素子を点灯させ
る為の発光駆動手段と、発光素子から出射される光の照
射領域を制御する為の制御フィルタとから構成されるこ
とを特徴とする。

【００１２】上記構成によれば、発光部及び受光部に可
動部を一切持たないため、装置自体が動作不良を起こす
心配がなく、少ない構成要素を汎用的な部品のみで構成
できる為、安価で信頼性に富んだな装置が提供できる。
また、検出(使用)したい画面に後付けできる為、汎用性
に富む。

【００１３】請求項２記載の座標検出装置は、制御フィ
ルタが液晶パネルであることを特徴とする。

【００１４】上記構成によれば、使用者の使用環境や状
態・頻度に応じて、液晶パネルの駆動(表示)条件を変え
るだけで検出領域・解像度が任意に変更できる為、汎用
性・利便性に富む。

【００１５】請求項３記載の座標検出装置は、制御フィ
ルタは、演算処理手段により算出された指示座標に応じ
て、発光部から出射される光の照射領域を任意に切り替
えるフィルタ制御手段を有することを特徴とする上記構
成によれば、発光部及び受光部の構成要素を一切変え
ず、自動的に指示したい場所の解像度を高める事ができ
る為、安価で検出精度が高い座標検出装置が実現でき
る。

【００１６】請求項４記載の座標検出装置は、演算処理
手段は、制御フィルタに対応して割り当てられた座標コ
ードが予め記憶された領域判別手段を有し、該領域判別
手段の出力データと指示座標検出手段の検出データとか
ら指示された場所の領域を決定することを特徴とする。

【００１７】上記構成によれば、検出データが１次元デ
ータのため、検出・比較・算出と言った座標変換処理が
簡単で、指示位置が頻繁に変わるような場合であっても
検出遅延が無く、即座に対応できる。

【００１８】請求項５記載の座標検出装置は、検出デー
タは、指示座標検出手段の内部に配備された送信手段
と、演算処理手段の内部に配備された受信手段とから構
成されるデータ伝送手段によりデータ伝送されることを
特徴とする。

【００１９】上記構成によれば、指示座標検出手段と座
標検出処理を行う演算処理手段とが離れて設置されてい
ても問題が無い為、距離的な制約を受けず汎用性に富
む。また、使用者は座標指示動作をした時のケーブルに
よる引っ張り力がない為、手にかかる疲労を極力少なく
する事ができ操作性に富む。更に、使用者が伝送用のケ
ーブルを誤って引っかける事が無いため安全性も高い。

【００２０】請求項６記載の座標検出装置は、指示座標
検出手段は、発光素子の点灯を開始させるスタートスイ
ッチと、該スタートスイッチの情報を発光部に伝達する
為の送信手段を有することを特徴とする。

【００２１】上記構成によれば、使用者が意識して検出
を開始しない限り発光部が動作状態に入る事がない為、
指示座標検出手段内部の電源システムの長寿命化が可能
となり、装置全体の稼動時間を長く維持でき、利便性に
富んだ座標検出装置が実現できる。

【００２２】請求項７記載の座標検出装置は、指示座標
検出手段は、振動エネルギーを電気エネルギーに変換す
る為の発電手段と、該発電手段で発生した電気を貯える
為の蓄電手段を有することを特徴とする。

【００２３】上記構成によれば、指示座標検出手段内部
に電池を内蔵する必要がないため、小型・軽量で操作時
間の制約を受けない利便性に富んだ座標検出装置が実現
できる。

【００２４】請求項８記載の座標検出装置は、検出画面
周辺に設けられた少なくとも２ヶ所の発光部と、該発光
部から出射された光を受光し電気信号に変換する受光部
を備え、かつ検出画面上を指示する為の指示座標検出手
段と、該指示座標検出手段の検出結果に応じて検出画面
内の座標を算出する為の演算処理手段から構成される座
標検出装置において、指示座標検出手段は、発光部から
発せられた光を通す光透過部と光を遮断する遮光部とか
ら成るフィルタと、該フィルタの光透過部の位置を電気
的に制御する為のフィルタ制御手段と、フィルタから入
射した光を検出する為の受光素子とから構成され、光透
過部の位置が時系列的に移動制御されることを特徴とす
る。

【００２５】上記構成によれば、発光部及び受光部に可
動部を一切持たないため、装置自体が動作不良を起こす
心配がない為、信頼性に富んだ装置が提供できる。更
に、光透過部が簡単なフィルタのみで構成できる事から
複雑な制御手段が不要となり、安価な装置で絶対座標の
検出が可能になる。

【００２６】請求項９記載の座標検出装置は、光透過部
の移動タイミングが任意に変えられることを特徴とす
る。

【００２７】上記構成によれば、指示位置が頻繁に変わ
ったり、高解像度な検出画面上の座標位置を検出する場
合であっても、光透過部の移動タイミングや周期を変え
るだけで簡単に対応できるため、利便性・操作性に富
む。

【００２８】請求項１０記載の座標検出装置は、指示座
標検出手段は、該指示座標検出手段の水平軸と検出画面
の水平軸とを略一致させる為の重りを配備したことを特
徴とする。

【００２９】上記構成によれば、検出を開始する位置
(測定原点)を常に固定できる為、指示座標検出手段の傾
きによる検出誤差が無く、検出精度が高い装置が実現で
きる。

【００３０】請求項１１記載の座標検出装置は、検出画
面の座標を指示する為の指示具に発光部を備えた発光支
持手段と、検出画面周辺に少なくとも２ヶ所に備えら
れ、発光支持手段から出射された光を受光し電気信号に
変換する受光部を備えた検出手段と、該検出手段の検出
結果に応じて検出画面内の座標を算出する為の演算処理
手段から構成される座標検出装置において、検出手段
は、発光支持手段から発せられた光を通す光透過部と光
を遮断する遮光部とから成るフィルタと、該フィルタの
光透過部を通過した光を電気信号に変換する為の受光素
子とから構成されることを特徴とする。

【００３１】上記構成によれば、発光部及び受光部に可
動部を一切持たないため、装置自体が動作不良を起こす
心配がない為、信頼性に富んだ装置が提供できる。ま
た、指示手段内に設けられた発光部が汎用的な発光素子
１つだけで構成できる為、複雑な制御手段が不要で、か
つ小型・軽量・安価な装置が実現できる。

【００３２】請求項１２記載の座標検出装置は、フィル
タが、光透過部の位置を電気的に制御する為のフィルタ
制御手段を有し、光透過部の位置を時系列的に制御する
ことを特徴とする。

【００３３】上記構成によれば、回転機構を有する装置
と同様な絶対座標検出が、簡単な構成部品だけで達成で
きる為、検出精度が高く安価な装置を提供できる。

【００３４】請求項１３記載の座標検出装置は、フィル
タの光透過部を制御するタイミングが任意に変えられる
ことを特徴とする。

【００３５】上記構成によれば、指示位置が頻繁に変わ
ったり、高解像度な検出画面上の座標位置を検出する場
合であっても、光透過部の移動タイミングや周期を変え
るだけで簡単に対応できるため、利便性・操作性に富
む。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。尚各実施の形態において、検出画面
は表示画面であり、例えばプロジェクターのスクリーン
がそれに該当する。リアプロジェクターの場合はスクリ
ーンがプロジェクター本体に一体化されているし、フロ
ントプロジェクタやＯＨＰの場合は、別体の通常スクリ
ーンといわれるものではなく、ホワイトボードや壁等が
表示画面・検出画面となる。各実施の形態において、検
出画面周辺に設けられる発光部または受光部は、検出
（表示）画面に対してほぼ垂直に設けられ、例えば発光
部からの光が検出（表示）画面にほぼ平行に照射される
ように構成するか、検出（表示）画面に斜めに入射する
ように構成すると良い。また各実施の形態において座標
の検出は、指示座標検出手段等の指示具が検出（表示）
画面に接触したことを検出したタイミングに行なわれて
も良いし、または検出（表示）画面に接触していない場
合でも、指示座標検出手段等の指示具がある程度検出
（表示）画面近接した段階で検出しても良い。

【００３７】（第一の形態）図１から図６は、本発明の
第一の形態における座標検出装置の構成を表し、図１が
構成要素の概念図、図２と図６が検出領域に関する概念
図、図３が検出環境を説明する概念図、図４が検出結果
を導き出す為の回路構成図、図５が発光と検出に関する
タイミングチャート図である。

【００３８】図１(ａ)において、発光部(1)は、ＬＥＤ
等に代表される発光素子(2)と、該発光素子を駆動する
為の発光駆動手段(3)と、発光部(1)から出射する光の照
射領域を制御する為の制御フィルタ(4)から構成されて
いる。発光部(1)から出射された光は、検出画面上を指
し示している指示座標検出手段(5)内で電気信号に変換
された後、指示座標を計算する為の演算処理手段(6)に
送られる。

【００３９】図１(ｂ)は、発光部(1)の構成を説明した
図であり、本実施例の場合には、縦方向に３層状に構成
された発光素子(2-1〜2-3)の出射面の位置に制御フィル
タ(4)が配置されている。発光駆動手段(3)は、発光部
(1)に内蔵されていても、外付けされていても良い。

【００４０】図２(ａ)は、制御フィルタ(4)の領域分割
状態を説明する為に、制御フィルタ(4)を正面から平面
的に見た図である。上述したように、本実施例の発光素
子(2)は縦（垂直）方向に３層構造で配置されており、
各発光素子(2)毎に検出画面(7)に出射される直前に配置
された制御フィルタ(4)により、光が照射されない領域
（図中の斜線部分で“０”で記述されている箇所）と、
照射される領域（同様に、非斜線部分の“１”で記述さ
れている箇所）の８つに分割される。

【００４１】制御フィルタ(4)は、予め印刷などで固定
されたパターンでも、発光部(1)から発せられる特定の
波長だけをカットする波長フィルタでも、液晶パネルの
ように電気的にパターンを変更可能なものでも良い。液
晶パネルの場合は、プラスチックフィルム液晶パネル
（以下、ＰＦＰ）に代表されるような柔軟な形状に加工
可能なものであると更に良い。また、発光素子(2)の数
は、検出画面(7)上を一様に照らす為に１層当たり２個
乃至３個に増やしても良い事は言うまでもない。

【００４２】図２(ｂ)は、発光部(1-2)から制御フィル
タ(4)を通して出射された光が作り出す領域の状態を示
しており、図２(ａ)の下側の数字に対応して検出画面
(7)の左上から順に〜まで割り当てられている。
尚、制御フィルタ(4)によって割り当てられる領域（
〜）は、制御フィルタ(4)で角度を均等に分割しても
非均等に分割しても良い。

【００４３】図３において、検出画面(7)の上端に配置
された２つの発光部(1-1、1-2)から出射した光は、使用
者が手に保持したペン型の指示座標検出手段(5)内に設
けられた受光素子(8)により検出され、検出画面(7)上で
任意に指し示された領域の位置が判別できる。(ａ)で
は、検出画面(7)の上端に発光部(1-1、1-2)を設け、それ
ぞれ８領域ずつに分割された光が照射される。(ｂ)では
(ａ)の配置に加えて、検出画面(7)の下端中央に発光部
(1-3)を配置し、発光部(1-1、1-2)と同様に８つの領域に
分割した光を照射する事で、検出画面(7)内に作り出さ
れる領域サイズをほぼ均等にできると共に、検出領域数
を増やす事ができる為、解像度（検出精度）を向上させ
る事ができる。

【００４４】図４と図５は、フォトダイオード（以下、
ＰＤ）に代表される受光素子(8)で検出されたデータか
ら指示された領域を導き出す為の回路構成と処理タイミ
ングを説明する為の図である。

【００４５】本実施例において、指示座標検出手段(5)
内部の受光素子(8)が１つのフォトダイオード（ＰＤ）
だけで構成できる為には、発光対受光の関係が１対１で
ある必要があり、その為には各発光素子(2-1〜2-3)から
発する光を時系列的に順次点灯すれば良い。

【００４６】上述したように、各発光部(1-1、1-2)及び
発光素子(2-1〜2-3)毎に時間差を設けて点灯させている
為、実際にＰＤ(8)で検出されるデータは、時系列的に
検出される。該ＰＤ検出データは、データ選択手段(10-
1、10-2)において、同期信号(11-1、11-2)により各発光部
(1-1、1-2)の発光タイミングに同期したデータに一旦分
離される。分離された各領域データ(12-1、12-2)は、同
期整合手段(13)で同期の整合を取る事で、それぞれの発
光部(2-1、2-2)から出射された光に対応した、かつ同一
な位置を指し示すデータとして扱え、次段の領域判別手
段(14)に送される。領域判別手段(14)は、各発光部(1-
1、1-2)が照射する領域の場所を規定する為に予めコード
化された割り当てコード(15)が記憶されており、該割り
当てコード(15)と領域データ(12-1、12-2)とを比較・対
応させる事で、検出画面(7)上の指示された領域を特定
する事ができる。次に、特定された領域を表現する座標
データを導き出す為に、領域座標算出手段(16)において
割り当てコード(15)に対応した座標変換処理が行われ
る。本実施例では、指示された領域座標データを領域の
中心座標とした。

【００４７】ＰＤ(8)で検出されるデータは、発光部(1)
内に配置された発光素子(2-1〜2-3)の点灯周期に応じた
シリアルデータとして取り出される。発光部(1)の同期
信号(11)を基にした周期毎に検出期間を制御する事で、
それぞれの発光部(1-1、1-2)で示される領域が区別でき
る。ここで、各発光素子(2-1〜2-3)の点灯周期を調整す
る事で、検出精度・時間を任意に設定できる。

【００４８】図６(ａ)は、検出された領域を表現する為
の代表的な座標の抽出方法として、発光部(1-1、1-2)か
ら出射された光が作り出す領域の略中心座標(18)を丸印
で示した。例えば、使用者が検出画面(7)の左下の領域
内で境界付近の×印を指し示した場合、その領域を表す
座標として略中心座標(18)を算出する。この他に、重心
点や検出画面(7)の中心に近い交点とする等、予め設定
する算出方法により任意な領域中心座標(18)を取る事が
できるのは言うまでもない。

【００４９】図６(ｂ)において、検出画面(7)の上端に
作られる領域(ア〜ク)は、発光部(1)の直近に作られる
領域を表し、検出画面(7)の左右下端に比べて照射され
る領域が極端に狭くなっている。使用環境によっても違
うが、使用者が指し示す領域は概ね画面中心に近い位置
が多い為、上端領域(ア〜ク)を指し示す頻度は低い。そ
こで、領域座標(18)を算出する際、上記領域(ア〜ク)の
隣り合う領域(アとイ)をまとめて新しい領域（サ）の中
心座標(19)を出力しても良い。その結果、８領域あった
部分が５領域に縮小できるため、計算や記憶手段が簡単
な構成でできる。

【００５０】図６(ａ)のア点とイ点は、図５のタイミン
グチャートにおいて検出された領域の中心座標(18)を表
している。また、中心に記述されている破線で表した四
角形は、検出画面(7)の略中心付近の領域数を表し、後
述する図７(ｂ)における領域数と比較する為に図示した
枠である。

【００５１】本実施の形態によれば、発光部及び受光部
が可動部を一切持たないため、装置自体が動作不良を起
こす心配がなく、少ない構成要素を汎用的な部品のみで
構成できる為、安価で信頼性に富んだな装置が提供でき
る。また、画面サイズやディスプレイデバイスの形状・
種類による制約がなく、検出(使用)したい画面に後付け
できる為汎用性に富む。

【００５２】また、検出データがシリアルデータのた
め、検出・比較・算出と言った座標変換処理が簡単で、
指示位置が頻繁に変わるような場合であっても検出遅延
が無く、即座に座標検出できる。（第二の形態）図７か
ら図８は、本発明の第二の形態における座標検出装置の
領域可変機構を表し、図７が領域可変機構を説明する為
の手段図、図８が制御フィルタ構造と領域分布に関する
概念図である。尚、第一の形態と同様な部分について
は、同一符号を付して説明を省略する。

【００５３】図７において、算出された領域中心座標(1
8)の座標データは、指示領域蓄積部(20)に順次蓄積さ
れ、領域比較手段(21)で複数の座標データと比較して指
示位置の変化があるかどうかを確認する。

【００５４】変化がないと判断できる場合には、制御フ
ィルタ(4)で分割される領域を指示され続けている点を
中心に領域の細分化を行う為に、制御フィルタ(4)の駆
動条件を変更する。制御フィルタ(4)を構成しているＰ
ＦＰ(24)は、領域比較手段(21)から出力された領域変更
信号(23)によりＰＦＰ制御手段(22)がコントロールされ
て領域が変更される。更に、ＰＦＰ(24)を変更した事に
より、領域判別手段１(14)内に予め記憶されている割り
当てコード(15)と実際の領域データ(12)との整合性が取
れなくなる。そこで、領域変更信号(23)に応じて領域判
別手段(14)内の割り当てコード(15)のデータを変更する
為のコード変更信号(26)を記憶手段(25)に記憶させてお
く事で、任意に変更される領域データ(12)に対応付けさ
れた割り当てコード(15)が常に領域判別手段(14)内に準
備される事になる。

【００５５】一方、変化があった場合には、現在の照射
領域を変更する必要が無い為、ＰＦＰ制御手段(22)と記
憶手段(25)へ出力する領域変更信号(23)として、変更無
しという情報が出力される。

【００５６】図８(ａ)は、図７で述べた領域変更される
場合の制御フィルタ(4)の変化について説明する為の図
である。

【００５７】制御フィルタ(4)は、前述した図２(ａ)に
比べて中心(と)付近での領域面積が狭く、左右両端
(と)付近での領域面積が逆に広くなっていく。実際
の照射領域は、(ｂ)に示すように略中心部分の密集度が
高く、検出画面(7)の周辺部では従来の略倍近い面積に
拡大している事がわかる。図中の破線で囲われた四角形
の枠内に完全に含まれる領域中心座標(18)の数を比較す
ると、図８では約６個含まれるのに対して、図２では１
個である。

【００５８】本実施の形態によれば、使用者の使用環境
や状態・頻度に応じて、ＰＦＰの駆動(表示)条件を変え
るだけで検出領域・解像度が任意に変更できる為、汎用
性・利便性に富む。また、指示したい場所の解像度を自
動的に高める事ができる為、検出精度が高く操作性に富
む。更に、指示される位置（範囲）が特定の狭い領域し
か使用していない場合でも、その部分の解像度をより高
く設定することで、実用性に優れた装置が提供できる。

【００５９】（第三の形態）図９と図１０は、本発明の
第三の形態における座標検出装置の指示座標検出手段の
内部構造を表し、図９が送信手段と検出開始信号に関す
るタイミングチャート図、図１０が内部発電システムの
概念図である。尚、第一の形態と同様な部分について
は、同一符号を付して説明を省略する。

【００６０】図９において、指示座標検出手段(5)は、
指示角度や指し示す位置により入射する光の角度が変わ
る為、受光素子(8)に対してあらゆる角度から安定して
光が入射する様に光を導く為の集光レンズ(30)を有す
る。受光素子(8)により検出したデータは、次段のオペ
アンプ(31)で一旦増幅された後、送信手段１(32)から受
信手段１を備えた演算処理手段に伝送される。更に、各
構成部品に電力を供給する為の電源部(33)を有する。

【００６１】また、指示座標検出手段(5)の一部に設け
られたスイッチ(34)は、該スイッチ(34)が押され続ける
間のみ座標検出が行われ、その期間を判別する為のトリ
ガ信号(35)が出力される。上述の検出データの伝送と同
様に、送信手段２(36)から受信手段２を備えた演算処理
手段にトリガ信号(35)が伝送され、(ｂ)のようにトリガ
信号(35)がハイレベルの期間だけ各発光部(1-1、1-2)の
発光素子(2-1〜2-3)が順次点灯する。スイッチ(34)は、
押されているかどうかの判断がつけば圧電スイッチでも
機械的なスイッチでも何でも構わない。

【００６２】図１０(ａ)は、指示座標検出手段(5)に内
蔵された発電システム(40)を表す図であり、指示座標検
出手段(5)内部の外周に配置されたコイル(41)の内側を
鉄芯(42)が上下した時に発生する逆起電力を利用する。
使用者が指示座標検出手段（５）を保持している場合、
静止している事は殆どあり得ず絶えず動いている為、本
発電システム（４０）をフルに活用すれば、指示座標検
出手段(5)内部に電池を配備する必要が無くなり、小型
・軽量で永遠に使用可能な指示座標検出手段(5)を実現
できる。更に、１回の振動で効率よく電力に変換できる
為に、鉄芯(42)の上下にバネ(43)を配置する事で、振動
状態の長時間維持と大きな逆起電力の発生を促す事がで
きる。以上のようにして発生する電力は、需要と供給の
割合によっても変わるが、絶えず動いていると仮定する
と、余剰電力となる量の方が多いと思われる。そこで、
余剰電力を貯えておく為の蓄電手段(44)を指示座標検出
手段(5)の内部に合わせ持っている。

【００６３】本実施の形態によれば、指示座標検出手段
と演算処理手段とを離れて設置できる為、操作距離の制
約を受けない。かつ、使用者が座標指示動作をした時の
ケーブルによる引っ張り力もなく、手にかかる疲労を極
力少なくする事ができる為、操作性・利便性に富む。更
に、使用者がケーブルを誤って引っかける事が無いため
安全性も高い。

【００６４】また、使用者が意識して検出を開始しない
限り発光部が動作状態に入る事がない為、指示座標検出
手段内部の電源システムの長寿命化が可能となり、装置
全体の稼動時間を長く維持でき、利便性に富んだ座標検
出装置が実現できる。

【００６５】発電システムにより、指示座標検出手段内
部に電池を内蔵する必要がない為、小型・軽量で操作時
間の制約を受けない利便性に富んだ装置が実現できる。

【００６６】（第四の形態）図１１〜図１５は、本発明
の第四の形態における座標検出装置の回転検出法を表
し、図１１が指示座標検出手段のフィルタ動作に関する
概念図、図１２が全体の検出方法を説明する為の概念
図、図１３が検出結果を導き出す為の回路ブロック図、
図１４が検出誤差を説明する概念図、図１５が水平軸ズ
レを防止する為の機構図である。尚、第一の形態と同様
な部分については、同一符号を付して説明を省略する。

【００６７】図１１において、指示座標検出手段(5)の
先端部分に光の透過率を制御する為のフィルタ(51)が配
置され、光を透過させる透過部(51-1)と透過させない遮
光部(51-2)とに分けられている。フィルタ(51)の内部に
受光素子(52)が配置されている。本実施例の場合には、
透過部(51-1)がごく僅かな領域だけしか存在しないよう
なスリット形状の透過部(51-1)としたが、穴のような形
状でも良い。フィルタ(51)の透過部(51-1)と遮光部(51-
2)の位置関係が、(ｂ)に示すように時間と共に変化する
ため、従来技術のような回転機構を有するスリット検出
方法と同じ動作をする。(ｃ)に示すように本フィルタ(5
1)のシフト機構は、フィルタ(51)をｎ等分してできる領
域毎に、一定期間連続して光を透過させるパターン（ハ
イレベル期間）を時系列的に順次シフトさせるような電
気制御が可能なフィルタ制御手段(53)により実現でき
る。(ｃ)の下側のタイミングは、透過部(51-1)のパター
ン幅を略半分に制御する事で、より検出精度の高い測定
が可能になる。

【００６８】図１２は、Ｐ点とＱ点における出力ピーク
の位相差の違いを表す。Ｐ点において、発光部(54-1)と
受光素子(52)とを結ぶ直線上に透過部(51-1)がきた時を
(ア)点、同様に発光部(54-2)と受光素子(52)とを結ぶ直
線上に透過部(51-1)がきた時を(イ)点とする。また、本
実施例におけるフィルタ(51)の透過部(51-1)の検出開始
位置は、前述したように指示座標検出手段(5)に内蔵さ
れた検出開始スイッチ(34)が押され、トリガ信号(35)が
ハイレベルになった瞬間からフィルタ(51)の左端より順
に右端方向へ移動し始める。従って、検出を開始してか
ら(ア)点で最初のピークを迎えるまでの位相は、Ｐ点も
Ｑ点も同じである。しかし、発光部(54)と受光素子(52)
から成る三角形において、Ｑ点の頂角に比べてＰ点の頂
角の方が大きい為、(イ)点の出力ピークを検出するまで
に時間がかかる（τ１＞τ２）。発光部(54-1、54-2)の
それぞれの出射光に応じた２つのピークの位相差と検出
画面(7)の横の辺の長さとから、頂角の角度と指示位置
の絶対座標が検出できる。

【００６９】尚、発光部(54)から照射される光(55)は、
第一の実施の形態で記載したような複数ＬＥＤを順次点
灯光ではなく、単一のＬＥＤを常に(検出期間の間だけ)
点灯されている光である。

【００７０】上述の検出・算出手順をブロックとして置
き換えたのが図１３である。

【００７１】フィルタ(51)を透過して受光素子であるＰ
Ｄ(52)に到達した光(60)は、光強度の信号から電気信号
へと変換され、この微弱な電気信号はＳ／Ｎ比の高い安
定した信号にする為にオペアンプ(62)で一旦増幅され、
位相比較手段(63)で２つの検出ピークの位相差データ(6
4)が計算される。該位相差データ(64)と発光部(54-1、54
-2)の距離データ(65)とを角度算出手段(66)に入力して
頂角θ(67)を導き出し、次段の座標変換手段(68)で指示
位置の絶対座標を算出する。

【００７２】図１４は、検出誤差の発生メカニズムにつ
いて説明する為の図である。

【００７３】図１４(ａ)は、指示座標検出手段(5)の水
平・垂直軸が、検出画面(7)の水平・垂直軸と略平行に
保たれており、Ｒ点の座標を正確に検出できている状態
を示している。この時のＲ点座標を（ｉ，ｊ）、指示座
標検出手段(5)の検出強度がピークを迎えた時のフィル
タ(51)の透過部(51-1)の位置を発光部(54-1、54-2)毎に
(ア)・(イ)とする。また、フィルタ(51)の形状は、本実
施例の場合には半円形としたが、円形であっても良い。

【００７４】一方、(ｂ)のＲ点における指示座標検出手
段(5)の水平・垂直軸は、上記と異なり検出画面(7)の水
平・垂直軸と平行に保たれていないため、上記(ア)・
(イ)の位置から若干遅れた位置の(ウ)・(エ)で検出ピー
クを迎える。ここで、指示座標検出手段(5)の軸が正確
で、かつ(ウ)・(エ)それぞれの角度で検出ピークを迎え
る場合の透過部(51-1)の位置はＳ点の位置であり、実際
に指し示している位置とは異なる情報に変わってしま
う。つまり、指示座標検出手段(5)の水平・垂直軸が検
出画面(7)の水平・垂直軸と略平行に保たれていない場
合には、検出誤差が発生する可能性がある。指示座標検
出手段(5)の形状が円形の場合も、検出開始位置（フィ
ルタ(51)の透過部(51-1)が移動し始める位置）と指示座
標検出手段(5)の保持状態が常に固定されていないと同
様な現象が起こり得る。

【００７５】そこで図１５に示す通り、円形のフィルタ
(51)の下側半分に重り(70)が配置され、かつフィルタ(5
1)と指示座標検出手段(5)本体の手で持つ部分との間を
回転自在な軸で受けた回転支持持具(71)で接続されてい
る。そのため、指示座標検出手段(5)本体を傾けて保持
しても、重り(70)に係る重力によって支持持具(71)を中
心にフィルタ(51)が回転し、フィルタ(51)の水平・垂直
軸は常に検出画面(7)の水平・垂直軸と略平行に保たれ
る。また、フィルタ(51)部の形状は、(ｂ)に示すように
半球形でも良い。

【００７６】本実施例は、発光部(54)が検出画面(7)の
下側２ヶ所に配置されていて、発光部(54)から発せられ
る光は指示座標検出手段(5)の下側から入射する場合の
フィルタ配置について説明する物であり、(ａ)は水平方
向から見た図、(ｂ)は正面から見た図である。また、フ
ィルタ(51)の形状は１／４球形でも、かまぼこ型や完全
な球形でも良い。

【００７７】本実施の形態によれば、発光部及び受光部
に可動部を一切持たないため、装置自体が動作不良を起
こす心配がない為、信頼性に富んだ装置が提供できる。
更に、各発光部の構成部品が、汎用的な発光素子一つだ
けで構成でき、かつ複数の発光部のお互いの同期整合を
取る必要がない事、光透過部を簡単なフィルタのみで構
成できる事から複雑な制御手段が不要となり、精度の高
い絶対座標装置が安価に実現できる。

【００７８】また、指示位置が頻繁に変わったり、高解
像度な検出画面上の座標位置を検出する場合であって
も、光透過部の移動タイミングや周期を変えるだけで簡
単に対応できるため、利便性・操作性に富む。

【００７９】更に、指示座標検出手段の保持状態による
検出誤差が全く無い。

【００８０】（第五の形態）図１６、図１７は、本発明
の第五の形態における座標検出装置の構成を表し、図１
６が検出装置全体を表す概念図及び検出部のフィルタ構
造の概念図、図１７がフィルタの透過部が可変する構造
の概念図である。尚、第一の形態と同様な部分について
は、同一符号を付して説明を省略する。

【００８１】本実施例は、前述した第一の形態〜第四の
形態とは逆に、座標を指示する指示具内に発光部を有
し、該発光部から出射された光を検出画面周辺に設けた
受光部で検出する例である。

【００８２】図１６(ａ)において、検出画面(7)上を指
し示す為の発光指示手段(80)は、その先端部分に発光素
子(81)を有し、該発光素子(81)により検出画面(7)上は
一様に照射されている。検出画面(7)の周辺に配置され
た検出手段(82)は、発光指示手段(80)から出射された光
を透過させる透過部(83-1)と遮光する遮光部(83-2)から
成るフィルタ(83)と、フィルタ(83)の透過部(83-1)を通
過した光を電気信号に変換するＰＤ(84)とから構成され
る。本実施例では、(ｂ)に示すようにフィルタ(83)の透
過部(83-1)と遮光部(83-2)とＰＤ(84)の構成を３層構造
に配置し、検出領域を８つに分割している。ＰＤ(84)で
は、透過部(83-1)を通過する光が存在した時のみ電気信
号を出力し、各ＰＤ(84-1〜84-3)から出力されるパラレ
ルデータにより指示領域の場所を判別する。該パラレル
ＰＤデータは、図４の領域データ(12)と同様なデータと
して扱える為、領域判別手段(14)から出力される割り当
てコード(15)と比較され、領域座標算出手段(16)で直交
座標データに変換されて出力される。

【００８３】図１７(ａ)において、検出手段(82)のフィ
ルタ(83)は、前述した図１１のように透過部(83-1)が時
系列的に変化する構造になっており、検出開始と同時に
透過部(83-1)が反時計回りに移動していく。ここで、検
出手段(82-1)が発光素子(81)から出射した光を検出する
位置をア点、同様に検出手段(82-2)が検出する位置をイ
点とする。ア点とイ点でそれぞれ検出する光ピークの位
相差は、図１３で述べたように検出手段(83-1、83-2)で
検出された検出データを別々にオペアンプ(62)で増幅し
た後に位相比較手段(63)に入力されて求める。

【００８４】本実施の形態によれば、発光部及び受光部
に可動部を一切持たないため、装置自体が動作不良を起
こす心配がない為、信頼性に富んだ装置が提供できる。
また、回転機構を有する装置と同様な絶対座標検出が簡
単な構成部品だけで、特に発光指示手段内に設けられた
発光部は汎用的な発光素子１つだけで構成できる為、複
雑な制御手段が不要となり、かつ小型・軽量で安価な装
置が実現できる。更に、指示位置が頻繁に変わったり、
高解像度な検出画面上の座標位置を検出する場合であっ
ても、光透過部の移動タイミングや周期を変えるだけで
簡単に対応できるため、利便性・操作性に富む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の形態を表す概念図。

【図２】本発明の第一の形態を表す検出領域分布の概
念図。

【図３】本発明の第一の形態における検出装置全体の
概念図。

【図４】本発明の第一の形態における回路構成図。

【図５】本発明の第一の形態におけるタイミングチャ
ート図。

【図６】本発明の第一の形態における検出領域可変機
構に関する概念図。

【図７】本発明の第二の形態における検出領域可変機
構に関する概念図。

【図８】本発明の第二の形態を表す制御フィルタの構
造及び領域分布に関する概念図。

【図９】本発明の第三の形態における指示座標検出手
段の内部構造を表す概念図。

【図１０】本発明の第三の形態における発電システム
を表す概念図。

【図１１】本発明の第四の形態におけるフィルタ構造
を表す概念図。

【図１２】本発明の第四の形態を表す概念図。

【図１３】本発明の第四の形態における回路ブロック
図。

【図１４】本発明の第四の形態における検出誤差を表
す概念図。

【図１５】本発明の第四の形態における水平軸ズレ防
止を表す機構図。

【図１６】本発明の第五の形態を表す概念図。

【図１７】本発明の第五の形態におけるフィルタ機構
に関する概念図。

【図１８】従来の座標検出装置１を表す概念図。

【図１９】従来の座標検出装置２を表す概念図。

【図２０】従来の座標検出装置３を表す概念図。

【符号の説明】

１発光部２発光素子３発光駆動手段４制御フィルタ５指示座標検出手段６演算処理手段７検出画面８検出手段、フォトダイオード（ＰＤ）１０データ選択手段１１発光部同期信号１２領域データ１３同期整合手段１４領域判別手段１５割り当てコード１６領域座標算出手段１８領域中心座標１９領域を統合した後の領域中心座標２０指示領域蓄積部２１領域比較手段２２ＰＦＰ制御手段２３領域変更信号２４プラスチック液晶パネル（ＰＦＰ）２５記憶手段２６コード変更信号３０集光レンズ３１オペアンプ３２送信手段１３３電源部３４スイッチ３５トリガ信号３６送信手段２４０発電システム４１コイル４２鉄芯４３バネ４４蓄電手段５１フィルタ５２受光素子５３フィルタ制御手段５４発光部５５出射光６０透過光６２オペアンプ６３位相比較手段６４位相差データ６５発光部間距離データ６６角度算出手段６７角度データ６８座標変換手段７０重り７１支持持具８０発光指示手段８１発光素子８２検出手段８３フィルタ８４受光素子１０１ＬＥＤ１０２発光点１０３ぺん１０４受光素子（ＰＤ）１１０指示ペン１１１発光部１１２回転機構部１１３受光素子（ＰＤ）１２０発光部１２１出射光１２２指示ペン１２３反射部材１２４反射光１２５光ビーム指示座標検出手段１２６レーザーダイオード１２７偏向手段１２８偏向制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検出画面周辺に設けられた少なくとも２
ヶ所の発光部と、該発光部から出射された光を受光し電
気信号に変換する受光部を備え、かつ前記検出画面上を
指示する為の指示座標検出手段と、該指示座標検出手段
の検出結果に応じて前記検出画面内の座標を算出する為
の演算処理手段から構成される座標検出装置において、
前記発光部が前記検出画面内に光を照射する発光素子
と、該発光素子を点灯させる為の発光駆動手段と、前記
発光素子から出射される光の照射領域を制御する為の制
御フィルタとから構成されることを特徴とする座標検出
装置。
【請求項２】前記制御フィルタが液晶パネルから成る
ことを特徴とする請求項１に記載の座標検出装置。
【請求項３】前記制御フィルタは、前記演算処理手段
により算出された指示座標に応じて、前記発光部から出
射される光の照射領域を任意に切り替えるフィルタ制御
手段を有することを特徴とする請求項１に記載の座標検
出装置。
【請求項４】前記演算処理手段は、前記制御フィルタ
に対応して割り当てられた座標コードが予め記憶された
領域判別手段を有し、該領域判別手段の出力データと前
記指示座標検出手段の検出データとから指示された場所
の領域を決定することを特徴とする請求項１に記載の座
標検出装置。
【請求項５】前記検出データは、前記指示座標検出手
段の内部に配備された送信手段と、前記演算処理手段の
内部に配備された受信手段とから構成されるデータ伝送
手段によりデータ伝送されることを特徴とする請求項１
に記載の座標検出装置。
【請求項６】前記指示座標検出手段は、前記発光素子
の点灯を開始させるスタートスイッチと、該スタートス
イッチの情報を前記発光部に伝達する為の送信手段を有
することを特徴とする請求項１に記載の座標検出装置。
【請求項７】前記指示座標検出手段は、振動エネルギ
ーを電気エネルギーに変換する為の発電手段と、該発電
手段で発生した電気を貯える為の蓄電手段を有すること
を特徴とする請求項１に記載の座標検出装置。
【請求項８】検出画面周辺に設けられた少なくとも２
ヶ所の発光部と、該発光部から出射された光を受光し電
気信号に変換する受光部を備え、かつ前記検出画面上を
指示する為の指示座標検出手段と、該指示座標検出手段
の検出結果に応じて前記検出画面内の座標を算出する為
の演算処理手段から構成される座標検出装置において、
前記指示座標検出手段は、前記発光部から発せられた光
を通す光透過部と光を遮断する遮光部とから成るフィル
タと、該フィルタの光透過部の位置を電気的に制御する
為のフィルタ制御手段と、前記フィルタから入射した光
を検出する為の受光素子とから構成され、前記光透過部
の位置が時系列的に移動制御されることを特徴とする座
標検出装置。
【請求項９】前記光透過部の移動タイミングが任意に
変えられることを特徴とする請求項８に記載の座標検出
装置。
【請求項１０】前記指示座標検出手段は、該指示座標
検出手段の水平軸と前記検出画面の水平軸とを略一致さ
せる為の重りを配備したことを特徴とする請求項８に記
載の座標検出装置。
【請求項１１】検出画面の座標を指示する為の指示具
に発光部を備えた発光支持手段と、前記検出画面周辺に
少なくとも２ヶ所に備えられ、前記発光支持手段から出
射された光を受光し電気信号に変換する受光部を備えた
検出手段と、該検出手段の検出結果に応じて前記検出画
面内の座標を算出する為の演算処理手段から構成される
座標検出装置において、前記検出手段は、前記発光支持
手段から発せられた光を通す光透過部と光を遮断する遮
光部とから成るフィルタと、該フィルタの光透過部を通
過した光を電気信号に変換する為の受光素子とから構成
されることを特徴とする座標検出装置。
【請求項１２】前記フィルタが、前記光透過部の位置
を電気的に制御する為のフィルタ制御手段を有し、前記
光透過部の位置を時系列的に制御することを特徴とする
請求項１１に記載の座標検出装置。
【請求項１３】前記フィルタの光透過部を制御するタ
イミングが任意に変えられることを特徴とする請求項１
１に記載の座標検出装置。
【請求項１４】スクリーン周辺に設けられた少なくと
も２ヶ所の発光部と、該発光部から出射された光を受光
し電気信号に変換する受光部を備え、前記スクリーンに
表示された画像の特定の位置を指し示すための指示座標
検出手段の検出結果に応じて前記検出画面内の座標を算
出する為の演算処理手段から構成される座標検出装置を
有し、前記発光部が前記検出画面内に光を照射する発光
素子と、該発光素子を点灯させる為の発光駆動手段と、
前記発光素子から出射される光の照射領域を制御する為
の制御フィルタとから構成されることを特徴とするスク
リーン。
【請求項１５】スクリーン周辺に少なくとも２ヶ所に
備えられ、該スクリーンに表示された画像の所望の位置
を指示するための発光支持手段から出射された光を受光
し電気信号に変換する受光部を備えた検出手段と、該検
出手段の検出結果に応じて前記検出画面内の座標を算出
する為の演算処理手段から構成される座標検出装置を備
え、前記検出手段は、前記発光支持手段から発せられた
光を通す光透過部と光を遮断する遮光部とから成るフィ
ルタと、該フィルタの光透過部を通過した光を電気信号
に変換する為の受光素子とから構成されることを特徴と
するスクリーン。
【請求項１６】検出画面周辺に設けられた少なくとも
２ヶ所の発光部と、該発光部から出射された光を受光し
電気信号に変換する受光部を備え、かつ前記検出画面上
を指示する為の指示座標検出手段と、該指示座標検出手
段の検出結果に応じて前記検出画面内の座標を算出する
為の演算処理手段から構成される座標検出装置を備えた
表示装置において、前記発光部が前記検出画面内に光を
照射する発光素子と、該発光素子を点灯させる為の発光
駆動手段と、前記発光素子から出射される光の照射領域
を制御する為の制御フィルタとから構成されることを特
徴とする表示装置。
【請求項１７】検出画面の座標を指示する為の指示具
に発光部を備えた発光支持手段と、前記検出画面周辺に
少なくとも２ヶ所に備えられ、前記発光支持手段から出
射された光を受光し電気信号に変換する受光部を備えた
検出手段と、該検出手段の検出結果に応じて前記検出画
面内の座標を算出する為の演算処理手段を有する座標検
出装置を備えた表示装置において、前記検出手段は、前
記発光支持手段から発せられた光を通す光透過部と光を
遮断する遮光部とから成るフィルタと、該フィルタの光
透過部を通過した光を電気信号に変換する為の受光素子
とから構成されることを特徴とする表示装置。