JPS60263223A - スクリ−ン座標入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、画像表示面内の任意の座標を遠隔的に決定し
その座標から割シ込み信号を入力する装置に係シ、特に
光学的手段による遠隔的スクリーン座標入力装置に関す
る。

〔発明の背景〕

画像表示装置に表示された画像に対し、その画像表示面
から直接的にデータを入力する手段の一つとして、ライ
トペンによるスクリーン座標入力装置がある。これは第
１３図に示した画像表示装置ｌの画像表示面２において
、必要とする座標Ｎ（ｘ、ｙ）の情報を得たい場合、座
標Ｎ（ｘ、ｙ）を走査する走査［５１の光をライトペン
３で検出し座標情報を得るものである。すなわち、走査
線５１が画像表示面２の走査開始点Ａを通過した時に第
１，４図Ｂに示す走査線同期信号を発生させる。

この走査線同期信号の周期Ｔは、走査線が画像表示面２
を一回走査する時間と同じである。受光素子を内蔵した
ライトペン３で必要とする画像表示面２の座標Ｎ（Ｘ、
３’）を押えると、ライトペン３のスイッチが入シ、第
１４図Ａの光入力信号が走査線５１によシライトペン３
に入力される。そこで走査線同期信号とライトペン光入
力信号との時間差ｔを検出すると、走査開始点Ａと必要
とする座標Ｎ（ｘ、ｙ）の間の走査時間がわかシ、走査
線５１の走査速度から座標Ｎ（Ｘ、ｙ）が決定される。

座標Ｎ（Ｘ、Ｙ）が決定されると、その座標から割シ込
み信号をはじめとするデータ入力が可能となる。

通常、この種の画像表示装置１の操作者あるいは画像の
監視者は一人であシ、画像表示面２からの座標入力も一
人で行う。しかし重要な画像の場合、誤認または誤操作
防止の九め、複数人による画像の監視と操作が必要で、
画像を大型スクＩＪ−ンに投映して監視することがある
。この時、大型、　Ｘｐ　ｖ−ｙ上の画像と操作者ある
“は監視者とのｊ′　間は距離があるため、大型スクリ
ーンから座標入力したい場合、ライトペンのような画像
表示面接触形式のスクリーン座標入力装置は使用できず
、大型スクリーンの機能が制約される。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、大型スクリーンの画像表示面内の任意
座標を遠隔的に決定し、その座標から割シ込み信号をは
じめとするデータ入力ができるようにして、大型スクリ
ーンによる画像の監視機能及び操作機能を向上させなが
ら、構成が簡単なスクリーン座標入力装置を提供するこ
とである。

〔発明の概要〕

本発明は、画像を表示するスクリーン面内の座標算出用
に交差した直線状の光線をスクリーンに投光する送信機
と、スクリーンの画像表示面の周囲に配置され送信機か
らの直線状交差光線を受ける複数の受光素子と、交差光
線を検出した受光素子からの信号に基づき交差光線の交
点座標をめる座標演算装置を含み、スクリーン面内の任
意座標を光学的手段によシ遠隔的に決定し、その座標か
らデータ等の入力が可能なスクリーン座標入力装置を提
案するものである。

所望座標の決定に光学的手段を用いると、光は空間を伝
播できるため、ワイヤレス送信機が得られ、遠隔的座標
入力装置を用いて大型スクリーンに座標入力可能である
。また送信機は光学系で構成され、光学系に可動部がな
いので、信頼性が高い。

〔発明の実施例〕

以Ｆ１本発明の具体的実施例について詳細に説明する。

第１図は、本発明を大型スクリーンに適用した座標入力
装置の一実施例を示す概念図である。

第１図において、大型スクリーン面内の必要とする座標
をＰ（ｘ２．ｙ、）とする。大型スクリーン５の周囲に
は受光素子４が大型スクリーン５０所要分解能に見合う
だけの間隔で配置されている。この受光素子４は、それ
ぞれ固有の座標を持っているため、受光素子４の座標を
指定して、大型スクリーン５の画像の任意座標を決定で
きる。

受光素子４の座標指定には、光源として発光ダイオード
８１．８２を内置した送信機９を使用する。

の電源及び駆動回路、６は集光光学系である。送信機９
からは交差した直線状の光が取り出され、大型スクリー
ン５に投光される。大型スクリーン５に投光される直線
状の光の位置は、送信機９の操作者が送信機９を持つ角
度、大型スクリーン５と操作者の相対関係により変わる
。大型スクリーン５に投光された光が、大型スクリーン
５の周囲に配置された受光素子４により検出され、その
時の各受光素子４の座標がＰ　１（ｘｌｇ　ｙｌ　）　
ＨＰｚ　（Ｘｓ　＋　ｙｓ　）、Ｐｓ　（Ｘｓ　＊　ｙ
ｓ　）ＩＦ５（Ｘ４　、ｙ４）である場合、直線Ｐｔ　
Ｐｇ　、　ＰｓＰ４の交点Ｐ（Ｘｐ、）’ｐ）は、次の
式で与えられる。

・・・（１） すなわち、各受光素子４の固有の座標Ｐｌ。

Ｆ２　、Ｐｇ　、Ｆ４によシ大型スクリーン５の画像面
内の任意座標ｐ　＜ｘｐ　、ｙｐ　＞が決定される。

第２図は、送信機９の光学系６を示す図である。

発光ダイオード８１．８２の光は、柱状レンズ１０１．
１０２，１０３，１０４によって直線状に集光される。

これら直線状の光１３１，１３２は、反射鏡１１１，１
１２によシ反射され、更に反射鏡１２１及びこの鏡から
の反射光を透過させるスリットをもった反射鏡１２２で
合成され、交差した直線状の光１３３として外部に取り
出される。

ここで、光学系６が集光する光線にめられる条件につい
て考えてみる。直線状の光の長手方向は、大スクリーン
を充分カバーし対辺の受光素子４を同時に照明するだけ
の長さが必要であるが、それと直角な集光側では、各辺
でひとつの受光素子のみを照明するように細いビームに
しなければならない。各辺で複数の受光素子に光が入る
と、点Ｐの位置が一意に決まらなくなるからである。

第３図Ａの如く、大スクリーン５の周辺の受光素子４に
柱状レンズ１０１，１０２等が焦点を結ぶようにした場
合は、操作者が前後に動いたシ腕の伸ばし具合を変えた
９すると、焦点位置が変化してしまい、前記条件が必ず
しも満たされなくなる。

そこで集光側については、コリメータ方式にして照射光
線を平行光線にするのがよい。第３図Ｂは、平行光線に
した後にスリットを持った反射鏡１２２でビームに絞シ
込む例を、第３図Ｃは、リレーレンズ系により絞シ込む
例を示している。スリット１２２で遮光してビーム幅を
絞り込む第３図Ｂの例に比較して、同図Ｃの光学系の方
が光量ロスが少ないことは明らかである。

なお、画面上に図形や文字が表示されているときにその
上を十字状の光が動くことは目ざわシなので１１発光ダ
イオード８１．８２の発振波長を近赤外領域に選定する
。そうすれば、大型スクリーン５の面内に投光された光
は、操作者の目に煩しくなく、受光素子４に感度良く検
出される。

さて、送信機９の指示方向によっては、第４図Ａに示す
ように、常に直線Ｐｉ　Ｐｚ　、Ｐ３Ｐ４の交点Ｐ（ｘ
ｐ、ｙｐ）が大型スクリーン５の市内にあるとは限らず
、例えば第４図Ｂのように、大型スクリーン５からはず
れた状態に工・ることがある。このときでも各座標Ｐｒ
　、　Ｐａ　、　Ｐｓ　、　Ｆ４は検出されてしまうか
ら、あくまで直線ＰＩ　ＰｚとＦ３　Ｆ４との交点Ｐを
算出し、直線Ｐｔ　ＰｇとＰｔＰ４との交点Ｑを点Ｐと
誤認しないようにする必要がある。第５図に示すように
送信機９の発光ダイオード８１．８２の駆動電流が同時
に流れないように駆動回路７１を制御すると、大型スク
リーン５の面内の各直線状の光ＰＩ　Ｆ２１Ｐ３Ｐ４は
、受光素子４の受光タイミングが異なるから、確実に判
別され、Ｐｓ　Ｐｇ　、Ｐｘ　Ｆ４の組合せによる誤認
が生じない。

送信機９の発光ダイオード８１．８２の駆動電流は、消
費電力を小さくするため、通常は振幅変調を加えるとと
もに、デユーティ比をできるだけ小さくする。

こうして得られた送信機９からの光は、大型スクリーン
５の周囲に設置された受光素子４に受光されるが、細光
源の光も同時に受光する。このため、振幅変調された送
信機９からの光だけを効果的に受光し増幅しなければな
らない。第６図は、一般光と送信機９からの光を分離し
て増幅するための増幅回路の一実施例を示し、第７図は
、受光素子４に対する入力及び増幅回路の出力例を示す
。

第６図において、まず一般光と送信機９からの光は、波
長フィルタ１４により発光ダイオード８１゜８２の発振
波長成分のみを選択される。この光は、受光素子（フォ
トダイオード）４に入力される。

これは第７図Ａに示す様に、発光ダイオード８１゜８２
の光とそれに発振波長が同じ一般光中の波長成分による
直流分りとからなる。この直流りに対しては、増幅器の
静電容量Ｃ１が働かず、抵抗１７　ｔ、　１８が演算増
幅器１５の変換定数として作用する。振幅変調が加わっ
た送信機９からの光に対しては、静電容量Ｃ１が働き、
抵抗１６がこの光に対する変換定数として作用すること
から、最終的には増幅回路出力として第７図Ｂが得られ
る。

実際には、受光素子４は大型スクリーン５の各座標を十
分表現できる数だけある。第８図に受光素子４が受光し
た光の処理回路のブロック図を示す。大型スクリーン５
の各座標を示す受光素子４は、スキャニング回路２０に
接続され、スタートパルスＳによシ順次スキャンされる
。スキャンされた受光素子４からの信号は、増幅回路２
１で増幅された後、積分回路を含んだ波形整形回路２２
に入力される。波形整形回ｕ２２からの出力は、カウン
タ回路２３に入力される。ここで、第９図に示すように
スタートパルスＳと第一のパルスまでの時間差ｔ１．第
二のパルスまでの時間差ｔ２がクロックパルスφを計数
して検出される。なおスタートパルスＳ、クロックパル
スφは、マイクロコンピュータ２４で制御される。マイ
クロコンピュータ２４は、スタートパルスＳの周期Ｔと
時！　間差１．及びｔ２からどの受光素子４に送信機９
からの光が入ったかを判断するとともに、その受光素子
４の座標を記憶する。次の周期Ｔで、さらに新たに二つ
の座標が同様に検出され、（１）及び（２）式によシ大
型スクリーン５の面内の直線状の光の交点座標Ｐ（ｘｐ
、ｙｐ）が決定される。さらに次の周期Ｔでは直前の周
期Ｔで得られた受光素子４の座標を用いる。この交点座
標ｐ（ｘｐ、ｙｐ）は、大型スクリーン５の投映制御装
置２５の画像表示情報の中に組み込まれ、交点の座標に
おいて交点がどこにあるかを示すマーク表示を行う。そ
の結果、送信機９の操作者あるいは大型スクリーン５の
画像の監視者は必要とする座標を容易に知ることができ
る。

これまで示したように、振幅変調が加えられた送信機９
の光を受光素子４で受光し検出して大型スクリーン５の
面内の任意座標を決定する場合、第１０図Ａに示すよう
に座標算出用の駆動電流を発光ダイオード８１．８２に
流す。大型スクリーン５０面内から割シ込み信号をはじ
めとするデータ入力が必要な場合は、その入力を行うた
めの座標を決定し、第２図の駆動回路７１に割シ込み信
号Ｉを入力して、発光ダイオード８１．８２の発光周期
内にコード化された割シ込み信号Ｉを第１０図Ｂの如く
送信機９から送光する。この光を受光素子４で検出し、
座標入力を行う。割り込み信号を受光し検出したら、大
型スクリーン５面内の交点座標を示していたマーク表示
を点滅したシさせ、送信機ｉの操作者あるいは画像の監
視者に割シ込み信号の受信を知らせるっ 以上の大型スクリーン５面内の任意座標から割り込み信
号を入力するスクリーン座標入力装置の信号処理の流れ
を示すと、第１１図のようになる。

すなわち、まず最初に大型スクリーン５面内からの割り
込み信号の入力を許可する。次に送信機９から大型スク
リーン５に送光し、周囲に設置した受光素子４の座標か
ら、大型スクリーン５面内の任意座標を決定するととも
に、その座標に対してマーク表示を行う。マーク表示は
、過去何回かの座標情報を平均化し見やすくする。この
座標からの割シ込み信号入力は、送信機９の送光をコー
ド化して座標算出用の光と区別する。受光素子４は、割
シ込み信号を受光し、後段の処理回路で割シ込み信号の
内容を処理するとともに、大型スクリーン５面内に表示
していた入力座標のマーク表示を点滅したシさせ、割り
込、み信号の受信を知らせる。

このような、光を用いた大型スクリーンの座標入力装置
は、画像面に非接触的に座標入力が可能であシ、また複
数人による画像監視と操作ができ、大型スクリーンを用
いた画像の監視機能及び操作機能が向上する。さらに、
送信機が光学系によシ構成され、可動部分がないことか
ら座標入力装置の信頼性が高まるとともに、ワイヤレス
スクリーン座標入力装置であるため、任意場所からの座
標入力が簡単な操作でできる。

上記実施例では、大聖スクリーンの座標入力の割シ込み
信号として、発信機の送光パターンを変える方法につい
て説明した。すなわち、大型スクリーンの画像面からの
直接的座標入力方法である。

これとは別に、送信機から直接的に投映制御装置に割シ
込み信号を送っても、大型スクリーン面内の任意座標か
らデータ入力できる。

第１２図に、このもうひとつの実施例に用いる送信機の
構成例を示す。発振波長が近赤外領域である発光ダイオ
ード８１．８２による交差した直線状の光１３３ととも
に、発振波長が可視光領域である発光ダイオード８３に
よる光１３４が大型スクリーン５の画像面内に投光され
る。この時、可視光１３４は、交差した近赤外光１３３
の交点に位置するため、送信機９の操作者あるいは画像
の監視者は、容易に必要とする座標の位置を知ることが
できる。割シ込み等のデータ入力を大型スクリーン５の
画像面内から行う場合は、送信機９の駆動回路７２に対
し、割シ込み信号Ｉを入力する。この割シ込み信号Ｉに
よシ発光ダイオード８３を例えば点滅したりさせ、割シ
込み信号Ｉの入力を確認するとともに、割り込み信号Ｉ
を信号線２５１でマイクロコンピュータ２４１に送る。

マイクロコンピュータ２４１は、割シ込み信号工を受け
取ると、大型スクリーン５の画面上に投光号　される交
差した直線状の近赤外光１３３を各受光素子４で検出し
、第８図の装置と手順に従い交点の座標を決定して、そ
の座標における割シ込み信号Ｉの情報内容を処理する。

以上、本発明の実施例として大型スクリーンの座標入力
装置について述べたが、各種の画像表示装置に応用でき
ることは、当業者にとっては明らかである。また、大型
スクリーンのみならず小型スクリーンに対しても非接触
的入力が可能である。

更に、２本の直線状の光が正確に直交しなくてもよいこ
とは明らかである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、大型スクリーンの周囲に受光素子を設
置し、このスクリーンに交差する直線状の光を投光し、
受光素子でその光を検出することで、画像表示面内の任
意座標を遠隔的に決定できるため、大型スクリーンから
のデータ入力が可能となシ、大型スクリーンを用いた画
像の監視機能及び操作機能が向上する。また、ワイヤレ
ス送信機であるから、任意場所からの座標入力が簡単に
でき、画像による各種監視システムに適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の大型スクリーン座標入力装置の一実施
例を示す概念図、第２図は送信機の光学系を示す図、第
３図は光学系の集光状況を示す図、第４図は大型スクリ
ーンの投光パターンを示す図、第５図は発光ダイオード
の駆動電流パターンを示す図、第６図は増幅回路の一実
施例を示す図、第７図は増幅回路の入出力波形の一例を
示す図、第８図は座標演算装置のブロック図、第９図は
座標決定のためのパルス波形を示す図、第１０図は通常
時と割込時の送光パターンを示す図、第１１図は本発明
によるスクリーン座標入力装置の信号処理の流れを示す
図、第１２図は送信機の他の実施例を示す図、第１３図
は画像表示面からの座標入力装置の従来例を示す図、第
１４図はその座標算出の原理を示す図である。 １・・・画像表示装置、３・・・ライトペン、４・・・
受光素子、５・・・大型スクリーン、６・・・集光光学
系、７１゜７２・・・電源及び駆動回路、８１，８２．
８３・・・発光ダイオード、９・・・送信機、１０１〜
１０５・・・柱状Ｖ　７　スｆ、子、１４・・・フィル
タ、２ｏ・・・スキャニング回路、２１・・・増幅回路
、２２・・・波形整形回路、２３・・・カウンタ回路、
２４，２４１・・・マイクロコンピュータ、２５・・・
投映制御装置。 代理人　弁理士　鵜沼辰之 も２図 ’１１ も１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、画像を表示するスクリーン面内の座標算出用に交差
   した直線状の光線をスクリーンに投光する送信機と、ス
   クリーンの画像表示面の周囲に配置され送信機からの直
   線状交差光線を受ける複数の受光素子と、交差光線を検
   出した受光素子からの信号に基づき交差光線の交点座標
   をめる座標演算装置とからなるスクリーン座標入力装置
   。 ２、特許請求の範囲第１項において、送信機が各直線状
   光を異なるタイミングで発射することを特徴とするスク
   リーン座標入力装置。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項において、送信
   機の光学系が直線状光の幅方向でコリメートする柱状レ
   ンズを含むことを特徴とするスクリーン座標入力装置。 ４、上記特許請求の範囲のいずれか一項において、送信
   機から発射される光が可視領域外の光であることを特徴
   とするスクリーン座標入力装置。