JPWO2019044003A1 - 空間位置指示システム - Google Patents

Abstract

電子ペンの操作者が、線画による描画と、ジェスチャーによる描画とをシームレスに切り替えながら描画を実行することができる空間位置指示システムを提供する。電子ペンと、指示位置検出装置部と、空間位置検出装置部と、選択部とを備える。指示位置検出装置部は、入力面の上方のホバー領域を含む領域を検出領域における電子ペンによる指示位置を検出する。空間位置検出装置部は、指示位置検出装置部のホバー領域の少なくとも一部を含む空間領域における電子ペンの位置を、指示位置検出装置部とは別個に独立して検出する。電子ペンによる指示位置検出出力と、空間位置検出出力とに基づいて、表示部に表示する描画画像を生成する場合に、選択部は、電子ペンの入力面からの離間距離に応じて、指示位置検出出力と空間位置検出出力とのいずれか用いるように選択制御する。

Description

この発明は、電子ペンを空間上で用いる場合に好適な空間位置指示システムに関する。

デジタイザと呼ばれる座標入力装置に対して、電子ペンにより連続的に位置指示することにより描画することで、アニメーション画像などを作成する描画システムが知られている。この場合に、操作者は、電子ペンを、デジタイザを内蔵したタブレット装置の入力面に接触させた状態で、あるいは、タブレット装置の入力面には非接触の状態ではあるが、位置検出可能な上方領域に置いた状態（ホバー状態）で、描画画像を生成するための位置指示操作するようにする。デジタイザは、電子ペンにより指示された位置を検出し、その検出結果として描画画像を生成し、表示画面に表示する。操作者は、表示画面に表示されている描画画像を確認しながら、描画を実行するようにする。

最近は、２次元の表示画面に表示された描画画像を、視覚的に、３次元画像のように描画表現（例えば回転や変形等）することができるようにするシステムやアプリケーションが登場している。この場合には、操作者の例えば手や指の動き（ジェスチャー）を動きセンサを用いて検出し、その検出した動き（ジェスチャー）に基づいて描画表現処理を行うようにする。

従来は、デジタイザで電子ペンによる指示位置を検出することに基づいて２次元描画画像を作成する工程と、２次元画像を３次元画像のように描画表現したり、取り扱ったりする工程とはそれぞれ独立して別々の工程として実行されていた。

ところで、上述のような位置指示入力とジェスチャーなどの操作入力の両方を行えるユーザインターフェースが提供されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

特許文献１には、モーションセンサからの信号に応答してホバーイベント検出モードからジェスチャイベント検出モードに切り替えるように構成されたタッチコントローラが開示されている。

また、特許文献２には、タッチセンサ式ディスプレイを介して検出される位置情報と非接触検出手段を介して検出される位置情報とを交互に判定するコントローラ手段が開示されている。

米国特許第９３６７１６９号明細書 米国特許第９３２３３７９号明細書

しかしながら、特許文献１のように、モーションセンサからの信号に応じて切り替える方法では、切替のためにデバイスの傾きを、都度、変更しなければならないという問題がある。

また、特許文献２の場合には、タッチセンサ式ディスプレイと非接触検出手段とを時分割で切り替えることになり、それぞれの時間分解能が低下する問題がある。

この発明は、以上の問題点を解決することができるようにした空間位置指示システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、
電子ペンによる指示入力を受けるための入力面及び前記入力面の上方のホバー領域の少なくとも一方における前記電子ペンの第１の位置を検出する指示位置検出装置部と、
前記ホバー領域の少なくとも一部を含む空間領域における前記電子ペンの第２の位置を検出する空間位置検出装置部と、
前記電子ペンの前記入力面からの離間距離に応じて、前記指示入力として前記第１の位置を用いるか前記第２の位置を用いるかを選択する選択部と、
を備えることを特徴とする空間位置指示システムを提供する。

上記の構成の空間位置指示システムにおいては、指示位置検出装置部における電子ペンによる指示入力の検出領域は、電子ペンによる指示入力を受けるための入力面の上方のホバー領域を含む領域とされている。空間位置検出装置部は、指示位置検出装置部の上記のホバー領域の少なくとも一部を含む空間領域における電子ペンの位置を検出可能となるように構成されている。

そして、選択部により、電子ペンの指示位置検出装置部の入力面からの離間距離に応じて、指示位置検出装置部からの指示位置検出出力と、空間位置検出装置部からの空間位置検出出力とのいずれかを用いるように選択制御される。これにより、電子ペンの操作者は、電子ペンを、指示位置検出装置部の入力面からの離間距離を変えるようにするだけで、指示位置検出装置部と、空間位置検出装置とをシームレスに切り替えながら操作を実行することができる。

この発明による空間位置指示システムの第１の実施形態の概要を説明するための図である。 この発明による空間位置指示システムの第１の実施形態の構成例を説明するためのブロック図である。 この発明による空間位置指示システムの第１の実施形態における空間座標系を説明するための図である。 この発明による空間位置指示システムの第１の実施形態の一部の動作を説明するための図である。 この発明による空間位置指示システムの第１の実施形態における電子ペンの位置検出用の座標系の切り替えを説明するための図である。 この発明による空間位置指示システムの第１の実施形態における表示部の表示画面の表示画像の例を示す図である。 この発明による空間位置指示システムの第１の実施形態の変形例を説明するための図である。 この発明による空間位置指示システムの第１の実施形態の変形例を説明するための図である。 この発明による空間位置指示システムの第１の実施形態の変形例を説明するための図である。 この発明による空間位置指示システムの第１の実施形態の変形例を説明するための図である。 この発明による空間位置指示システムの第２の実施形態の概要を説明するための図である。 この発明による空間位置指示システムの第２の実施形態の主要な動作を説明するための図である。 この発明による空間位置指示システムの第２の実施形態の構成例を説明するためのブロック図である。

以下、この発明による空間位置指示システムの実施形態を、図を参照しながら説明する。

［第１の実施形態］
図１は、この発明による空間位置指示システムの第１の実施形態の全体構成例を示す図である。この第１の実施形態の空間位置指示システムは、図１に示すように、電子ペン１と、タブレット装置２とを備える。そして、タブレット装置２は、この実施形態では、図２に示すような内部構成を備える。概略的には、タブレット装置２の入力面から電子ペン１のペン先までのＺ軸方向の高さ位置が後述する臨界高さ位置Ｌｚよりも小さい場合には（例えば、図１における高さ位置Ｂ１）、指示位置検出装置部２０３で検出された電子ペン１の指示位置を用いる。一方、タブレット装置２の入力面から電子ペン１のペン先までのＺ軸方向の高さ位置が臨界高さ位置Ｌｚ以上である場合には（例えば、図１における高さ位置Ｂ２）、空間位置検出装置部２０４で検出された電子ペン１の指示位置を用いる。一般に、指示位置検出装置部２０３による位置検出の精度は、空間位置検出装置部２０４による位置検出の精度よりも高い。そのため、電子ペン１がタブレット装置２の指示入力を受けるための入力面から離れ、その上方のホバー領域に位置する場合には、指示位置検出装置部２０３による位置検出を継続して使用し、その高さ位置が臨界高さ位置Ｌｚ以上となったときに空間位置検出装置部２０４による位置検出を使用することが好ましい。

この第１の実施形態の空間位置指示システムのタブレット装置２は、表示部の例としてのＬＣＤ（Liquid Crystal Display；液晶ディスプレイ）２０１を備え、このＬＣＤ２０１の表示画面２０１Ｄが、筐体２０２の表面に配置されている。

そして、タブレット装置２においては、ＬＣＤ２０１の裏側に、ＬＣＤ２０１と重畳する状態で、電子ペン１による指示位置を検出する指示位置検出装置部（以下、デジタイザという）２０３のセンサ部２０３１が配設されている。デジタイザ２０３は、図２に示すように、センサ部２０３１と位置検出回路２０３２とを備える。

センサ部２０３１は、図示は省略するが、複数個のループコイルが、それぞれ、タブレット装置２の筐体２０２の横方向（Ｘ軸方向）と、筐体２０２の縦方向（Ｙ軸方向）とに配設されて構成されている。この例では、デジタイザ２０３は電磁誘導方式のものとされているが、本実施形態はこれに限定されない。

一方、電子ペン１は、ペン先側にコイルとコンデンサとからなる共振回路（図示は省略）を備えており、デジタイザ２０３のセンサ部２０３１のループコイルと、電子ペン１の共振回路との間で、電磁誘導結合することで、電子ペン１とデジタイザのセンサ部２０３１との間で信号の授受を行う。電子ペン１も電磁誘導方式のものとされているが、本実施形態はこれに限定されない。

デジタイザ２０３の位置検出回路２０３２は、センサ部２０３１のループコイルを通じて電子ペン１に信号を供給すると共に、電子ペン１からの信号をループコイルを通じて受信し、その受信した信号に基づいて、センサ部２０３１の検出領域において電子ペン１により指示された位置を検出する。なお、この実施形態では、デジタイザ２０３は、電子ペン１のペン先で指示された位置を検出するように構成されている。

この例では、ＬＣＤ２０１の表示画面２０１Ｄのほぼ全域をカバーするようにデジタイザ２０３のセンサ部２０３１のループコイルが配設されており、表示画面２０１Ｄの表面全域とほぼ同一の領域は、センサ部２０３１に対する電子ペン１の入力面２０３Ｓ（図１の点線で囲む部分）となる。

そして、この実施形態では、デジタイザ２０３で電子ペン１の指示位置を検出することができる位置検出領域は、電子ペン１のペン先がデジタイザ２０３の入力面２０３Ｓに接触しているときの平面領域のみならず、電子ペン１のペン先がデジタイザ２０３の入力面２０３Ｓに非接触であって、入力面２０３Ｓとは、当該入力面２０３Ｓに直交する方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交するＺ軸方向）に離間しているが、電磁結合による信号の授受を通して電子ペン１の指示位置を検出することができる空間領域（電子ペン１のホバー状態のホバー領域）を含む。

例えば、図１において、デジタイザ２０３の入力面２０３Ｓの左上隅の位置Ｐ０を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の原点の座標（（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（０，０，０））としたとき、デジタイザ２０３における電子ペン１の指示位置の検出が可能となる位置検出領域ＤＴは、図３において、斜線を付して示す入力面２０３Ｓの平面領域及び当該入力面２０３Ｓの上方の直方体の空間領域となる。

すなわち、図１に示すように、デジタイザ２０３の入力面２０３ＳのＸ軸方向の長さをＬｘ、Ｙ軸方向の長さをＬｙ、ホバー状態を検出することができるＺ軸方向の臨界高さ位置をＬｚとすると、図３に示すように、Ｐ０（０，０，０）、Ｐ１（Ｌｘ，０，０）、Ｐ２（Ｌｘ，Ｌｙ，０）、Ｐ３（０，Ｌｙ，０）、Ｐ４（０，０，Ｌｚ）、Ｐ５（Ｌｘ，０，Ｌｚ）、Ｐ６（Ｌｘ，Ｌｙ，Ｌｚ）、Ｐ７（０，Ｌｙ，Ｌｚ）の８点の座標点位置で囲まれる領域が、デジタイザ２０３の位置検出領域ＤＴとなる。

そして、この第１の実施形態のタブレット装置２は、デジタイザ２０３とは別個に電子ペン１の空間位置を検出する手段として、空間位置検出装置部２０４を備えている。図１に示すように、筐体２０２の表面に、空間位置検出装置部２０４の空間位置検出用部材２０４１が設けられている。空間位置検出用部材２０４１は、この例では、図示は省略するが、非可視光センサ（例えば、赤外線発光部（赤外線ＬＥＤ）及び赤外線カメラなど）を備えて構成されるが、本実施形態はこれに限定されず、可視光センサなどの他のセンサ又はこれらの組み合わせを用いてもよい。また、空間位置検出用部材２０４１に代えて、或いは空間位置検出用部材２０４１と併せて、デジタイザ２０３から放出される電磁波の周波数を高くすることにより、臨界高さ位置を高くして電子ペン１の空間位置を検出してもよい。すなわち、通常は、第１の周波数でデジタイザ２０３の入力面及びホバー領域を含む空間領域で電子ペン１の位置を検出し、第１の周波数よりも高い第２の周波数に切り替えて、第１の周波数における第１の臨界高さ位置よりも高い第２の臨界高さ位置における電子ペン１の空間位置を検出すればよい。

空間位置検出装置部２０４の空間位置検出用部材２０４１の赤外線発光部は、デジタイザの位置検出領域ＤＴの少なくとも一部を含む空間領域を探索領域として、その探索領域に存する物（オブジェクトという）を探索するように赤外光を発する。すなわち、空間位置検出用部材２０４１の赤外線発光部は、デジタイザの位置検出領域ＤＴの少なくとも一部を含む空間を探索するように赤外光を発する。そして、空間位置検出用部材２０４１の赤外線カメラは、その空間領域に存在するオブジェクトからの赤外光の反射光を受光することで、オブジェクトの存在及び位置を検出する。前述したように、この実施形態では、空間位置検出装置部２０４で検出するオブジェクトは、電子ペン１であり、例えば、そのペン先位置を位置検出する。

空間位置検出装置部２０４は、この第２の実施形態では、デジタイザ２０３で検出される電子ペン１の指示位置との連続性を考慮して、電子ペン１のペン先の空間位置を検出するように構成されているが、本実施形態はこれに限定されず、電子ペン１の他の１つ又は複数の部位の位置を検出するように構成されてもよい。この実施形態のタブレット装置２では、空間位置検出装置部２０４で検出された電子ペン１のペン先の空間位置から求められた当該ペン先の動きから、電子ペン１の操作者により実行されたジェスチャーを検出するように構成され得る。

空間位置検出装置部２０４の空間位置検出回路２０４２（図２参照）は、赤外線カメラで受光した反射光の受光情報（受光方向や発光時刻と受光時刻の差等）から、前述した広い空間領域内におけるオブジェクトの位置、この例では、電子ペン１のペン先位置を検出する。そして、空間位置検出装置部２０４は、この例では、空間領域内における電子ペン１のペン先位置の動きを検出する。この明細書では、空間位置検出装置部２０４が探索対象とする空間領域を、便宜上、動き検出空間領域ＭＤと呼ぶことにする。

空間位置検出装置部２０４の動き検出空間領域ＭＤの空間座標系は、デジタイザ２０３の位置検出領域ＤＴの空間座標系とは独立に設定され得る。図３においては、動き検出空間領域ＭＤの空間座標系の３軸は、サフィックスｓを用いて、Ｘｓ軸、Ｙｓ軸、Ｚｓ軸として、デジタイザ２０３の検出領域ＤＴの空間座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とは区別して示している。この場合に、空間位置検出装置部２０４の動き検出空間領域ＭＤは、この例においては、図３に示すように、タブレット装置２の筐体２０２において、空間位置検出用部材２０４１が設置される部分の中心位置を、動き検出空間領域ＭＤの空間座標系の原点位置として定められている。

なお、図３では、便宜上、Ｘｓ軸、Ｙｓ軸、Ｚｓ軸のそれぞれの方向は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの方向と同一方向として示しているが、空間位置検出用部材２０４１を構成する赤外線発光部や赤外線カメラの光軸方向の関係上、Ｘｓ軸、Ｙｓ軸、Ｚｓ軸のそれぞれの方向は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの方向とは異なり得る。

しかし、この実施形態では、電子ペン１のペン先の位置の位置情報は、デジタイザ２０３の位置検出領域ＤＴの空間座標系と、空間位置検出装置部２０４の動き検出空間領域ＭＤの空間座標系との共通の領域を用いることによって、後述する空間位置補正情報を用いて座標変換ができるように構成されている。すなわち、空間位置検出装置部２０４の動き検出空間領域ＭＤの空間座標系は、デジタイザ２０３の位置検出領域ＤＴの空間座標系の少なくとも一部を共通領域として含むように配置される。

なお、Ｘｓ軸、Ｙｓ軸、Ｚｓ軸のそれぞれの方向と、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの方向とが同一方向であれば、デジタイザ２０３の位置検出領域ＤＴの空間座標系と動き検出空間領域ＭＤの空間座標系とは、両空間座標系の原点位置の差分を考慮することで、一つの空間座標系として共通に取り扱うことができる。すなわち、例えばデジタイザ２０３の位置検出領域ＤＴの空間座標系の原点位置と、動き検出空間領域ＭＤの空間座標系の原点位置とのＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のオフセット値を、それぞれΔｘ、Δｙ、Δｚとすれば、Ｘｓ−Δｘ（＝Ｘ）、Ｙｓ−Δｙ（＝Ｙ）、Ｚｓ−Δｚ（＝Ｚ）を求めることにより、動き検出空間領域ＭＤの空間座標系の座標値（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）を、デジタイザ２０３の位置検出領域ＤＴの空間座標系の座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に変換することできる。

しかし、この第１の実施形態のタブレット装置２においては、上述したように、独立に設けられるデジタイザ２０３の位置検出領域ＤＴの空間座標系と動き検出空間領域ＭＤの空間座標系とは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの方向と、Ｘｓ軸、Ｙｓ軸、Ｚｓ軸のそれぞれの方向とが異なり得る。また、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの方向と、Ｘｓ軸、Ｙｓ軸、Ｚｓ軸のそれぞれの方向とが同一である場合においても、原点位置のオフセット値を正確に規定することは困難であり、タブレット装置２毎に異なってしまう恐れがある。

すると、２つの空間座標系における座標位置が異なってしまうことになり、例えば、表示画面２０１Ｄ上に電子ペン１のペン先位置を矢印等のカーソルで示す場合に、デジタイザ２０３の位置検出領域ＤＴの空間座標系と動き検出空間領域ＭＤの空間座標系との２つの空間座標系を切り替えたときに、図４に示すように、実線のカーソルＣＳの表示位置から破線のカーソルＣＳ´状態にジャンプしてしまう恐れがある。このため、描画画像を入力しようとしている使用者にとっては、指示位置を指示し直さなければならない。

そこで、この第１の実施形態では、デジタイザ２０３の位置検出領域ＤＴの少なくとも一部の領域は、動き検出空間領域ＭＤと共通の空間領域であることを利用して、デジタイザ２０３の検出領域ＤＴの空間座標系と動き検出空間領域ＭＤの空間座標系とのずれの補正情報を生成するようにする。この例では、デジタイザ２０３の位置検出領域ＤＴの空間座標系の座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、空間位置検出装置部２０４の空間位置検出回路２０４２で検出された動き検出空間領域ＭＤの空間座標系の座標値（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）に変換することで、両者のずれを補正した座標値を得ることができるようにする。その変換のための補正情報について次に説明する。

数式１に、空間位置検出装置部２０４の空間位置検出回路２０４２で検出された動き検出空間領域ＭＤの空間座標系の座標値（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）を、デジタイザ２０３の位置検出領域ＤＴの空間座標系の座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に線形変換するための行列式を示す。この行列式は３行３列であり、その成分をａ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝１、２、３）で表す。

この第１の実施形態では、デジタイザの位置検出領域ＤＴの少なくとも一部は、動き検出空間領域ＭＤと共通の空間領域であることを利用して、デジタイザの検出領域ＤＴの空間座標系と動き検出空間領域ＭＤの空間座標系との間の変換のための補正情報を生成するようにする。

すなわち、図３に示すように、デジタイザの位置検出領域ＤＴと動き検出空間領域ＭＤとの共通の空間領域内の少なくとも３点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを位置指定して、それぞれの点のデジタイザ２０３の位置検出領域ＤＴの空間座標系の座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、動き検出空間領域ＭＤの空間座標系の座標値（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）とをそれぞれのデバイスから取得する。理想的には、これらのデバイスから取得した座標値は同じ値になるが、キャリブレーションを行わなければ、これらの座標値は通常は一致しない。一般には、デジタイザ２０３の位置検出の精度が空間位置検出装置部２０４の位置検出の精度よりも高いため、空間位置検出装置部２０４の動き検出空間領域ＭＤの空間座標系の座標値をデジタイザ２０３の位置検出領域ＤＴの空間座標系の座標値に合わせることが好ましい。

共通領域内で位置指定した１つの点につき、対応する位置検出領域ＤＴの空間座標系の座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と動き検出空間領域ＭＤの空間座標系の座標値（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）を数式１に代入すると３つの方程式が得られる。共通領域内で少なくとも３点の位置指定を行うことにより、ａ_１１〜ａ_３３についての少なくとも９個の方程式が得られるので、ａ_１１〜ａ_３３のそれぞれの値を求めることができる。また、デジタイザの検出領域ＤＴの空間座標系と動き検出空間領域ＭＤの空間座標系との間の変換は、上記方法に限定されず、共通領域における少なくとも３点の座標値を用いた機械学習による学習や、ユーザによるキャリブレーションなどを用いてもよい。

以上のように、第１の実施形態のタブレット装置２は、空間位置検出装置部２０４の動き検出空間領域ＭＤ内に、デジタイザ２０３の位置検出領域ＤＴの少なくとも一部を含むように構成されている。つまり、タブレット装置２は、空間位置検出装置部２０４の動き検出空間領域ＭＤが、デジタイザ２０３の位置検出領域ＤＴの少なくとも一部を共通領域として有するように構成されている。

そして、この実施形態のタブレット装置２では、電子ペン１のペン先位置の、デジタイザ２０３のセンサ部２０３１の入力面２０３Ｓからの離間距離（Ｚ軸方向の離間距離）に応じて、デジタイザ２０３で検出した電子ペン１の指示位置（第１の位置）を用いるか、空間位置検出装置部２０４で検出した電子ペン１の空間領域における位置（第２の位置）を用いるかを切り替えるように構成している。

すなわち、図５に示すように、切り替えポイントとなる入力面２０３Ｓからの離間距離（Ｚ軸方向の離間距離）をθｔｈとしたとき、電子ペン１の入力面２０３Ｓからの離間距離がθｔｈよりも小さいときには、タブレット装置２は、デジタイザ２０３が、その位置検出領域ＤＴにおいて電子ペン１による指示位置を検出し、その検出した指示位置に応じた処理を行う装置として動作する。一方、電子ペン１の入力面２０３Ｓからの離間距離がθｔｈよりも大きいときには、タブレット装置２は、空間位置検出装置部２０４が電子ペン１の空間領域内の位置を検出し、位置に応じた処理を行う装置として動作するように切り替えられる。

この実施形態では、切り替えポイントとなる入力面２０３Ｓからの離間距離（Ｚ軸方向の離間距離）θｔｈは、デジタイザ２０３が電子ペン１のホバー状態を検出することができるＺ軸方向の臨界高さ距離Ｌｚ以下に設定される。この例では、切り替えポイントとなる入力面２０３Ｓからの離間距離θｔｈは、図５に示すように、デジタイザ２０３が電子ペン１のホバー状態を検出することができるＺ軸方向の臨界高さ距離Ｌｚ、すなわち、位置検出領域ＤＴのＺ軸方向の長さＬｚと等しく設定されている。

すなわち、タブレット装置２は、電子ペン１がデジタイザ２０３の位置検出領域ＤＴ内に存在するときには、当該電子ペン１の位置をデジタイザ２０３で検出した結果を用い、電子ペン１がデジタイザ２０３の位置検出領域ＤＴの外側に存在するときには、当該電子ペン１の動きを空間位置検出装置部２０４で検出した結果を用いるように切り替えられると共に、その切り替えに応じて、描画処理も切り替えられる。

電子ペン１のペン先位置の、デジタイザ２０３のセンサ部２０３１の入力面２０３Ｓからの離間距離（Ｚ軸方向の離間距離）は、この実施形態では、デジタイザ２０３のセンサ部２０３１での電子ペン１からの受信信号の信号レベル（信号強度）が、離間距離に応じた値となるので、タブレット装置２は、当該電子ペン１からの受信信号の信号レベルに基づいて検出する。

次に、以上のことを実現するタブレット装置２の構成部分の例について説明する。すなわち、デジタイザ２０３を構成する位置検出回路２０３２は、電子ペン１の指示位置の検出出力を、選択回路２０５の一方の入力信号として供給する。なお、この位置検出回路２０３２から選択回路２０５に供給される情報には、電子ペン１の指示位置の検出出力に加えて、電子ペン１に印加される筆圧情報が含まれている。この筆圧情報により、電子ペン１が入力面２０３Ｓに接触しているかどうかが分かり、また、線画を描画する場合に、筆圧の大きさに応じた太さの線画を描くことができる。

また、空間位置検出装置部２０４の空間位置検出回路２０４２は、電子ペン１の空間位置の検出出力を、空間位置座標補正回路２０６に供給する。この空間位置座標補正回路２０６には、補正情報メモリ２０７からの前述の（数式１）に示した行列式の成分ａ_１１〜ａ_３３が供給される。空間位置座標補正回路２０６は、補正情報メモリ２０７から供給される成分を用いて、数式１の行列式の演算を実行して、空間位置検出装置部２０４の空間座標系の座標情報を、デジタイザ２０３の空間座標系の座標情報に変換する。そして、空間位置座標補正回路２０６は、その変換後の座標出力を、ジェスチャー検出回路２０８に供給する。

ジェスチャー検出回路２０８は、空間位置座標補正回路２０６からの座標出力に基づいて、電子ペン１のペン先の動き（ジェスチャー）を検出し、その検出出力を選択回路２０５の他方の入力信号として供給する。

そして、この実施形態においては、デジタイザ２０３の位置検出回路２０３２は、電子ペン１からの受信信号の信号レベルの情報を、離間距離検出回路２１０に供給する。離間距離検出回路２１０は、この実施形態では、電子ペン１からの受信信号の信号レベルから、電子ペン１のペン先のデジタイザ２０３の入力面２０３Ｓからの離間距離を検出する。そして、離間距離検出回路２１０は、検出した離間距離の情報を選択制御信号生成回路２１１に供給する。

選択制御信号生成回路２１１は、電子ペン１のペン先のデジタイザ２０３の入力面２０３Ｓからの離間距離が、距離Ｌｚ以下のときには、選択回路２０５をデジタイザ２０３の検出出力を選択するように制御し、距離Ｌｚよりも大きいときには、選択回路２０５をジェスチャー検出回路２０８の検出出力を選択するように制御する選択制御信号ＳＥを生成し、生成した選択制御信号ＳＥにより選択回路２０５を選択制御する。

選択回路２０５は、一方の入力または他方の入力の一方を、選択制御信号ＳＥに応じて切り替えて、描画処理回路２１２に供給する。

描画処理回路２１２は、デジタイザ２０３からの電子ペン１の指示位置検出出力に基づいて、精細な線画等を描画するペン描画処理部２１２１と、空間位置検出装置部２０４からの電子ペン１の空間位置に基づいて検出された動き（ジェスチャー）に基づいた描画処理をするジェスチャー処理部２１２２とを備える。そして、この描画処理回路２１２には、切替信号生成回路２１１からの切替制御信号ＳＷが供給されており、描画処理回路２１２は、ペン描画処理部２１２１とジェスチャー処理部２１２２とを、スイッチ回路２０５の切り替えに連動して切り替えて、３Ｄ描画画像の描画処理を実行する。

描画処理回路２１２で生成された３Ｄ描画画像情報は、表示ドライブ回路２１３を通じて、この例では、ＬＣＤで構成されている表示部２０１に供給されて、その表示画面２０１Ｄに表示される。

図６に、表示部２０１の表示画面２０１Ｄに表示される３Ｄ描画画像の一例を示す。この実施形態では、図６に示すように、表示画面２０１Ｄには、スイッチ回路２０５の切替状態が、デジタイザ２０３側であるのか（タブレットモード）、ジェスチャー検出回路２０８側であるのかを（スペースモード）、使用者に通知する現在モード表示２２０が表示されている。この現在モード表示２２０は、描画処理回路２１２で、例えば切替制御信号ＳＷに基づいて生成されて表示画像に表示される。

現在モード表示２２０は、電子ペン１がデジタイザ２０３の位置検出領域ＤＴ内に存在するか、空間位置検出装置部２０４の動き検出空間領域ＭＤ内に存在しているかを使用者に報知するためのもので、図６の例では、電子ペン１がいずれの領域に存在するかを斜線を付して示すバー２２１Ｂの高さにより示すバー表示２２１と、バー表示２２１がいずれの領域を示しているかを報知するための文字表示欄２２２とからなる。

なお、描画処理回路２１２に、離間距離検出回路２１０の検出出力と、空間位置座標補正回路２０６からの座標出力とを供給するようにすれば、描画処理回路２１２は、電子ペン１の入力面２０３Ｓからの離間距離を知ることができるので、現在モード表示２０２における電子ペン１の位置のバー表示２２１のバーの高さを、電子ペン１の入力面２０３Ｓからの離間距離に応じたものとするように表示することもできる。

図６（Ａ）は、電子ペン１がデジタイザ２０３の位置検出領域ＤＴ内に存在していて、電子ペン１により、直方体のオブジェクトＯＢＪが描画されたときの表示画面を示している。

図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の状態から、使用者により電子ペン１がデジタイザ２０３の位置検出領域ＤＴ外に移動され、例えば図６（Ｂ）において矢印ＡＲで示すように、直方体のオブジェクトＯＢＪを回転させるようなジェスチャー操作をした場合の表示画像例を示している。

図６は、デジタイザ２０３の位置検出領域ＤＴでの描画及び空間位置検出装置部２０４の動き検出空間領域ＭＤでの描画は、一例であって、ジェスチャー操作による描画には、オブジェクトの移動や、圧力を加えたり、一部を引っ張って伸ばしたりしてオブジェクトを変形させるような描画処理を行うこともできる。

なお、電子ペン１には、入力面２０３Ｓに接触しているときにペン先に印加される筆圧を検出する筆圧検出回路が設けられており、この筆圧検出回路の検出結果の情報が、タブレット装置２に、伝達されるように構成されている。そして、電子ペン１による精細な描画操作は、入力面２０３Ｓに接触している状態でなされることが多い。そこで、タブレット装置２では、電子ペン１から受信する筆圧検出結果の情報に基づいて、電子ペン１が入力面２０３Ｓに接触している状態と、非接触であるホバー状態とを区別して、表示画面２０１Ｄには、それを操作者に伝達するように、例えば「接触状態」、「ホバー状態」などの文字表示をするようにしてもよい。

なお、タブレット装置２は、例えばコンピューターからなる制御回路２００を備え、この制御回路２００による制御に基づいて、上述した各回路の動作を行う。なお、空間位置座標補正回路２０６、ジェスチャー検出回路２０８、離間距離検出回路２１０、選択制御信号生成回路２１１、描画処理回路２１２の各処理は、制御回路２００が、ソフトウェアプログラムにより実行するソフトウェア機能部として構成することもできる。

補正情報メモリ２０７には、行列式の成分ａ_１１〜ａ_３３を、タブレット装置２の工場出荷前に記憶させておくようにすることもできる。しかし、この実施形態では、各タブレット装置２毎の誤差をも含めて補正することができるように、使用者が、補正情報生成格納処理をタブレット装置２に実行させることで、タブレット装置２を起動させる前に、補正情報（行列式の成分ａ_１１〜ａ_３３）を補正情報メモリ２０７に格納するようにすることができる。

図２に示した補正情報生成回路２０９は、そのための処理部であり、制御回路２００からの制御に基づいて補正情報生成処理を実行する。この補正情報生成回路２０９は、制御回路２００が備える、補正情報生成格納処理ためのアプリケーションとして設けることもできる。

タブレット装置２の最初の起動時に、制御回路２００により、補正情報生成回路２０９が動作するように制御される。そして、制御回路２００により、使用者に、空間位置検出装置部２０４と、デジタイザ２０３とで共通となるデジタイザ２０３の位置検出領域ＤＴにおいて、少なくとも３点を電子ペン１により位置指示するように促される。使用者が、それに応じて３点以上を位置指示すると、前述したように、その３点以上について、デジタイザ２０３の検出座標情報と、空間位置検出装置部２０４の検出座標情報とが、補正情報生成回路２０９に取り込まれる。

そして、補正情報生成回路２０９では、取り込んだ３点以上の座標情報を用いて、前述したようにして、行列式の成分ａ_１１〜ａ_３３を算出し、補正情報メモリ２０７に格納する。

なお、以上の補正情報生成回路２０９による行列式の成分ａ_１１〜ａ_３３の算出、及び補正情報メモリ２０７への格納処理は、使用者により行わせるのではなく、使用者に販売する前に予め設定しても勿論よい。

以上のように構成されているので、この実施形態のタブレット装置２は、電子ペン１がデジタイザ２０３の入力面２０３Ｓに接触、あるいはホバー状態であるときには、デジタイザ２０３は、電子ペン１の指示位置を検出して、線画による精細な描画を行い、電子ペン１が、入力面２３０Ｓからの離間距離Ｌｚよりも離れた状態にあるときには、空間位置検出装置部２０４での空間位置検出に切り替えて、電子ペン１の動き（ジェスチャー）検出を行って、検出された動き（ジェスチャー）に応じた操作を行う。

したがって、操作者は、デジタイザ２０３と、空間位置検出装置部２０４との切り替えを意識することなく、電子ペン１をタブレット装置２上において空間的に移動するだけで、シームレスに、精細描画からジェスチャーによる操作をすることができる。

そして、この実施形態のタブレット装置２においては、デジタイザ２０３の座標出力を空間位置検出装置部２０４の空間座標系の値に変換するようにしているので、空間座標系が切り替わったときにも、電子ペン１の位置検出に応じて表示画面に表示されるカーソル位置が、ジャンプしてしまうという不具合を抑えることができる。

また、タブレット装置２の表示部２０１の表示画面２０１Ｄには、電子ペン１の入力面２０３Ｓからの離間距離に応じて、デジタイザ２０３により電子ペン１の指示位置が検出されている状態か、空間位置検出装置部２０４で電子ペン１の空間位置が検出されている状態かが表示されるので、電子ペン１の操作者は、当該時点での電子ペン１の空間位置においては、どのような操作をするべきかを的確に把握することができる。

［第１の実施形態の変形例］
＜変形例１＞
なお、以上の第１の実施形態の説明では、デジタイザ２０３では、電子ペン１からの受信信号の信号レベルに基づいて、電子ペン１の入力面２０３Ｓからの離間距離を求め、その求めた離間距離からスイッチ回路２０５の切替信号を生成するようにした。しかし、電子ペン１の入力面２０３Ｓからの離間距離の算出方法は、上述の例に限られるものではない。

例えば、電子ペン１で、タブレット装置２のデジタイザ２０３のセンサ部２０３１からの信号を受信したときに、その受信信号の信号レベルを検出して、その信号レベルの情報を、タブレット装置２に送信するようにすることもできる。図７は、そのように構成した場合の電子ペン１Ａと、タブレット装置２Ａの要部の構成例を示す図である。

この例では、電子ペン１Ａは、タブレット装置２Ａのデジタイザ２０３のセンサ部２０３１からの受信信号の信号レベルを検出する受信信号レベル検出回路１０１を備えると共に、例えばブルートゥース（登録商標）規格の無線通信を行う無線通信部１０２を備える。そして、電子ペン１Ａは、受信信号レベル検出回路１０１で検出したセンサ部２０３１からの受信信号の信号レベルの情報を、無線通信部１０２を通じてタブレット装置２Ａに送信する。

タブレット装置２Ａは、無線通信部１０２と無線通信を行うためのブルートゥース（登録商標）規格の無線通信部２２１を備えると共に、図２の例における離間距離検出回路２１０及び切替信号生成回路２１１に代えて、離間距離検出回路２２２及び選択制御信号生成回路２２３を備える。離間距離検出回路２２２は、この例では、無線通信部２２１で受信した電子ペン１Ａからの信号レベルの情報に基づいて、電子ペン１Ａのデジタイザ２０３の入力面２０３Ｓからの離間距離を検出し、その検出した離間距離の情報を選択制御信号生成回路２２３に供給する。

選択制御信号生成回路２２３は、電子ペン１のペン先のデジタイザ２０３の入力面２０３Ｓからの離間距離が、距離Ｌｚ以下のときには、デジタイザ２０３の検出出力を選択し、距離Ｌｚよりも大きいときには、ジェスチャー検出回路２０８の検出出力を選択するように制御する選択制御信号ＳＥａを生成し、生成した切替制御信号ＳＥａにより選択回路２０５を切り替え制御する。

タブレット装置２Ａのその他の部分の構成は、図２に示したものと同様である。

この図７の例の構成によれば、デジタイザ２０３のセンサ部２０３１から電子ペン１Ａに送信される信号の電波強度は、タブレット装置２が電子ペン１から受信する信号の電波強度よりも大きい。このため、タブレット装置２Ａの離間距離検出回路２２２及び切替信号生成回路２２３では、図２の構成のタブレット装置２の場合よりも、より的確に、切り替えポイントの離間距離Ｌｚの位置を検出することが可能となる。

＜変形例２＞
また、上述の例では、デジタイザ２０３のセンサ部２０３１と、電子ペン１あるいは電子ペン１Ａとの間の信号の受信レベルに基づいて、電子ペン１あるいは電子ペン１Ａのデジタイザ２０３の入力面２０３Ｓからの離間距離を検出するようにした。しかし、空間位置検出装置部２０４で位置検出された電子ペン１のペン先位置から、選択回路２０５の選択制御信号を生成するようにすることもできる。

図８は、そのように構成された場合のタブレット装置２Ｂの要部の構成例を示す図である。すなわち、この例のタブレット装置２Ｂでは、図２の例における離間距離検出回路２１０及び切替信号生成回路２１１に代えて、図８に示すように、離間距離検出回路２２４及び切替信号生成回路２２５を備える。この例では、離間距離検出回路２２４には、空間位置座標補正回路２０６の位置座標出力が供給される。離間距離検出回路２２４は、空間位置座標補正回路２０６の位置座標出力から、電子ペン１の空間位置を検出し、そのＺ座標から、デジタイザ２０３の入力面２０３Ｓからの電子ペン１Ａの離間距離を検出し、その検出出力を選択制御信号生成回路２２５に供給する。

選択制御信号生成回路２２５は、電子ペン１のペン先のデジタイザ２０３の入力面２０３Ｓからの離間距離が、距離Ｌｚ以下のときには、デジタイザ２０３の検出出力を選択し、距離Ｌｚよりも大きいときには、ジェスチャー検出回路２０８の検出出力を選択するように制御する選択制御信号ＳＥｂを生成し、生成した切替制御信号ＳＥｂにより選択回路２０５を制御する。

タブレット装置２Ａのその他の部分の構成は、図２に示したものと同様である。

＜変形例３＞
以上の実施形態の説明では、ジェスチャーは、空間位置検出装置部２０４で検出された電子ペン１の位置の変化のみにより検出するようにした。しかし、電子ペンに、当該電子ペンの動きを検出する動き検出センサを設けて、その動き検出センサの検出出力をも、タブレット装置に送り、タブレット装置では、その動き検出センサの検出出力をも参照することで、より精細なジェスチャー操作を描画に反映することが可能となる。

図９は、そのように構成した場合の電子ペン１Ｃとタブレット装置２Ｃの要部の構成例を示す図である。この図９の例においては、電子ペン１Ｃは、図７の変形例と同様の無線通信部１０２を備えると共に、自身の動き検出センサとして、９軸センサ１０３を備える。９軸センサ１０３は、周知のように、３軸ジャイロセンサと、３軸加速度センサと、３軸地磁気センサとを組み合わせたもので、電子ペン１Ｃの動きについて、９軸のセンサ出力を送出する。

電子ペン１Ｃは、この９軸センサ１０３で検出した自身の動きについての９軸のセンサ出力を、無線通信部１０２を通じてタブレット装置２Ｃに送信する。

タブレット装置２Ｃは、図７の変形例と同様の無線通信部２２１を備えると共に、ペン動き検出回路２２６を備える。そして、タブレット装置２Ｃでは、無線通信部２２１で、電子ペン１Ｃから受信した９軸のセンサ出力を、ペン動き検出回路２２６に供給する。ペン動き検出回路２２６では、９軸のセンサ出力を解析して、電子ペン１Ｃの動きを検出し、その検出出力をジェスチャー検出回路２０８´に供給する。ジェスチャー検出回路２０８´は、空間位置座標補正回路２０６からの空間位置座標の変化に加えて、ペン動き検出回路２２６からの電子ペン１Ｃの動き検出出力を参照して、電子ペン１Ｃの操作者によりなされたジェスチャーを検出する。

タブレット装置２Ｃのその他の部分の構成は、図２に示したものと同様である。

この図９の例によれば、タブレット装置２Ｃでは、電子ペン１Ｃの操作者によるジェスチャーを、精緻に検出することが可能となり、従来よりも精緻な動きのジェスチャーを描画に反映できるという効果がある。

なお、以上の例では、タブレット装置２Ｃは、ジェスチャーを検出する場合に、電子ぺ１Ｃから受信した９軸センサ１０３で検出された当該電子ペン１Ｃの動き検出出力を用いるようにしたが、デジタイザ２０３で電子ペン１Ｃにより指示された位置を検出する場合にも用いるようにしてもよい。例えば、ペン動き検出出力から電子ペン１Ｃの傾きを検知することができるので、その傾きの検知結果を参照しながら、電子ペン１Ｃによる指示位置を検出するようにすることができる。また、電子ペン１Ｃの傾きを、線画の太さに反映したりすることもできる。

同様の考えから、タブレット装置２やタブレット装置２Ａ〜２Ｃにおいて、デジタイザ２０３で電子ペン１Ｃにより指示された位置を検出する場合に、空間位置検出装置部２０４での位置検出結果から、電子ペン１、電子ペン１Ａ、電子ペン１Ｂ及び電子ペン１Ｃの傾きを検出して、それを参照しながら、電子ペン１Ｃによる指示位置を検出するようにすることもできる。

なお、タブレット装置２Ｃのペン動き検出回路２２６の動き検出出力は、ジェスチャーや電子ペンによる指示位置の検出のためにのみ用いるのではなく、それ自身を、描画に独立に反映させるようにすることもできる。また、タブレット装置では、描画操作のみではなく、その他の入力操作として検出すようにしてもよいことは言うまでもない。

＜変形例４＞
上述の実施形態では、デジタイザ２０３の空間座標系と、空間位置検出装置部２０４の空間座標系との間で、電子ペンの位置検出結果に誤差が生じる恐れがあることを考慮して、例えば表示画面２０１Ｄ上でカーソルの表示位置が、両座標系を切り替えたときにジャンプしてしまうような変化を生じないように、空間位置検出装置部２０４の空間座標系の座標出力を、デジタイザ２０３の空間座標系の座標出力に変換するようにした。

しかし、このような補正をせずに、両座標系を切り替えたときに、カーソル位置が異なるときには、切り替え前の空間座標系のカーソル位置から、切り替え後の空間座標系のカーソル位置に徐々に位置を変化するようにカーソルを表示することにより、カーソル位置の切り替え時の変化を目立たなくすることができる。

すなわち、例えば図１０に示すように、表示画面２０１Ｄに空間座標系の切り替え前には、実線のカーソルＣＳのように表示されているときに、空間座標系の切り替え後のカーソル位置が、破線のカーソルＣＳ´のようにジャンプしてしまう場合に、実線のカーソルＣＳの位置から、破線のカーソルＣＳ´の位置に徐々に表示位置を変えるようにする。そのためには、実線のカーソルＣＳの座標位置情報Ｐａと、破線のカーソルＣＳ´の座標位置情報Ｐｂとから、徐々に変化するカーソルの位置座標Ｐｃを算出するようにする。

すなわち、以下に示す数式２として算出する。

（数式２）において、ｋ１及びｋ２は、重み付け係数である。すなわち、カーソルの位置座標Ｐｃが、実線のカーソルＣＳの座標位置情報Ｐａである切り替えの時点から重み付け係数ｋ１の値は、「１」から徐々に小さくなるように変化し、一方、重み付け係数ｋ２の値は、「０」から徐々に大きくなるように変化する。

そして、カーソルＣＳの位置が破線のカーソルＣＳ´の位置に至る時点までは徐々に小さくなって「０」となるように変化し、重み付け係数ｋ２の値は、徐々に大きくなって「１」となるように変化するようにされる。

これにより、カーソルＣＳからカーソルＣＳ´のように表示位置が変化しても、その変化が目立たなくなる。

なお、ｋ１及びｋ２は、時間ｔにより変化する変数ｋ１（ｔ）、ｋ２（ｔ）であってもよい。この場合、カーソルの位置座標Ｐｃが、実線のカーソルＣＳの座標位置情報Ｐａである切り替えの時点から重み付け係数ｋ１（ｔ）の値は、「１」から徐々に小さくなるように変化し、一方、重み付け係数ｋ２（ｔ）の値は、「０」から徐々に大きくなるように変化させることができる。

＜変形例５＞
以上の説明では、電子ペンの位置が、デジタイザ２０３の入力面２０３Ｓからの離間距離がＬｚを超える状態になった時には、デジタイザ２０３による電子ペンの指示位置の検出から、空間位置検出装置部２０４による電子ペンの空間位置検出に、即座に切り替えるようにした。しかし、場合によっては、操作者が、電子ペンを、タブレット装置のデジタイザ２０３の入力面２０３Ｓから、Ｌｚ以上の離間距離の位置に移動しても、その状態は、描画におけるジェスチャー入力のためでない場合もある。

したがって、空間位置検出装置部２０４による電子ペンの空間位置検出は、デジタイザ２０３の入力面２０３Ｓからの離間距離がＬｚを超える状態になった時に即座に、開始するのではなく、さらに所定の開始トリガが発生したときに、開始するようにしてもよい。その場合の所定の開始トリガとしては、例えば電子ペンに、操作者が操作可能に設けられているサイドスイッチを操作者が操作したときに、そのサイドスイッチの操作情報を、無線通信部１０２を通じてタブレット装置に送るようにすることが一例として挙げられる。

なお、電子ペンの位置（ペン先の位置）を、デジタイザの入力面から離れた位置に移動する場合だけでなく、デジタイザの入力面からの離れた空間位置から、デジタイザの入力面との距離がＬｚ以内となるように移動する場合にも、同様に、例えばサイドスイッチなどの利用者の操作情報に応じて、空間位置検出装置部の空間座標系から、デジタイザの空間座標系に切り替えるようにしてもよい。

また、電子ペンが９軸センサを搭載している場合には、所定の開始トリガの動きとして予め定められた電子ペンの動きを９軸センサで検出し、その検出結果を無線通信部１０２を通じてタブレット装置に送信するようにしてもよい。また、タブレット装置の空間位置検出装置部２０４で電子ペンの動きに基づくジェスチャーは検出するようにしておき、所定の開始トリガの動きとして予め定められた電子ペンの動きに基づくジェスチャーを検出したときに、描画処理の対象となるジェスチャーを検出する処理動作を開始するようにしてもよい。

また、電子ペンが備える９軸センサで検出した電子ペンの動きにより、空間位置検出装置部の空間座標系と、デジタイザの空間座標系との切り替えを行うようにしてもよい。

＜その他の変形例＞
上述の実施形態では、タブレット装置は、表示部を備える構成としたが、表示部は、タブレット装置とは別個にして、無線あるいは有線で、タブレット装置と、表示部とを接続するように構成してもよい。その場合には、タブレット装置のデジタイザ２０３の入力面２０３Ｓは、表示部の表示画面の表面ではなく、デジタイザ２０３のセンサ部２０３１の上面となることは言うまでもない。また、空間位置検出装置部２０４が配置される部材はデジタイザ２０３に限られるものではなく、デジタイザ２０３とは別体の表示部やその他の部材に設けられてもよい。

また、上述の実施形態の空間位置指示システムは、タブレット装置と電子ペンとからあるシステムの構成として、タブレット装置が、デジタイザと、空間位置検出装置部と、描画情報生成部との全てを備える構成とした。しかし、デジタイザ２０３と、空間位置検出装置部２０４以外の部分を、例えばパーソナルコンピューターで構成するようにして、デジタイザの機能のみを有するタブレット装置と、空間位置検出装置部とを、パーソナルコンピューターに接続することで、空間位置指示システムの構成とするようにしてもよい。

なお、上述の実施形態では、２つの空間座標系での誤差を補正するために、デジタイザ２０３の空間座標系の座標値を空間位置検出装置部２０４の座標値に変換するようにしたが、逆に、空間位置検出装置部２０４の座標値をデジタイザ２０３の検出領域ＤＴの座標値に変換するようにしてもよい。

また、上述の例では、タブレット装置２がタブレットモードの状態か、スペースモードの状態かを、現在モード表示２２０によって表示画面２０１Ｄに表示して、操作者に報知するようにした。しかし、現在モード表示２２０は、図６に示すようなバー表示に限られるものではないことは言うまでもない。また、現在モードを、タブレット装置２が備えるスピーカから音声で放音するように構成してもよい。

［第２の実施形態］
この発明による空間位置指示システムは、表示部をヘッドマウントディスプレイの構成として、３Ｄ描画空間をバーチャルリアリティー（ＶＲ（Virtual Reality）、ＭＲ（Mixed Reality）、ＡＲ（Augmented Reality）などを含む。以下、ＶＲと略称する）の空間とすることもできる。図１１は、ＶＲの空間を３Ｄ描画空間とした第２の実施形態の空間位置指示システムの全体の構成の概要を示す図である。

すなわち、図１１に示すように、この第２の実施形態の空間位置指示システムは、電子ペン１０と、デジタイザ２０と、空間位置検出用ユニット３０と、空間描画情報生成装置４０と、ヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤと称する）５０とを備えて構成されている。

電子ペン１０は、第１の実施形態の電子ペン１と同様に、この第２の実施形態においても、電磁誘導方式の電子ペンを例に用いるが、本実施形態はこれに限定されない。デジタイザ２０は、第１の実施形態のタブレット装置２の筐体と同様の薄型の直方体形状の筐体２１を備え、その表面を入力面２１Ｓとしている。そして、デジタイザ２０は、第１の実施形態のデジタイザ２０３と同様の構成を備え、センサ部２２と、位置検出回路２３とを備える。そして、デジタイザ２０は、第１の実施形態のデジタイザ２０３の位置検出領域ＤＴ（図３の位置検出領域ＤＴ参照）と同様に、入力面２１Ｓの領域のみならず、当該入力面２１の上方の空間領域であるホバー領域を含む位置検出領域（以下、第１の実施形態のデジタイザ２０３の位置検出領域ＤＴと区別するために位置検出領域ＤＴ´（不図示）と称する）を備える。このデジタイザ２０において、位置検出領域ＤＴ´において検出された電子ペン１０の位置情報は、空間描画情報生成装置４０に供給される。

空間位置検出用ユニット３０は、電子ペン１０の操作者の動きを検出する動き検出対象空間領域を設定するもので、２個の発光追跡装置３１Ａ，３１Ｂと、複数個の光位置通知部（以下、トラッカーと称する）３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄとを含んで構成されている。なお、この第２の実施形態では、後述するように、ＨＭＤ５０には、動き検出対象空間領域で描画された３Ｄ描画画像が、仮想表示画像として表示される。以下、この第２の実施形態における動き検出対象空間領域を、動き検出対象空間領域ＭＤｖと記す。

２個の発光追跡装置３１Ａ，３１Ｂは、同一の構成を有するもので、それぞれ赤外線レーザ光のレーザ発光部と、発光した赤外線レーザ光により動き検出対象空間領域ＭＤｖ内をサーチするようにするサーチ手段と、赤外線レーザ光を受けたトラッカー３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄの発光部の発光を検知する光位置検知手段とを備える。

トラッカー３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄは、発光追跡装置３１Ａ，３１Ｂからの赤外線レーザ光を検知する受光センサと、受光センサで赤外線レーザ光の受光を検知したときに、発光追跡装置３１Ａ，３１Ｂのそれを通知するための、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）からなる発光部とを備えている。この例では、トラッカー３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄには、いずれの方向からのレーザ光も受光することができるように複数個の受光センサが設けられていると共に、動きや方向（向き）を検出するための例えば９軸センサも設けられている。トラッカー３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄは、動き検出対象空間領域ＭＤｖ内での位置を検出する対象となるオブジェクトに取り付けられる。そして、トラッカー３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄのそれぞれから、受光センサの受光出力や９軸センサの出力が、有線で、または無線で、あるいは、取り付けられているオブジェクト経由で、空間描画情報生成装置４０に供給されている。

発光追跡装置３１Ａ，３１Ｂは、サーチ手段によりレーザ発光部を制御して、赤外線レーザ光を、トラッカー位置を検出するように動き検出対象空間領域ＭＤｖ内を探索走査させるように出射して、サーチする。トラッカー３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄのそれぞれは、赤外線レーザ光の受光を、センサで監視し、センサで赤外線レーザ光の受光を検出したときに、ＬＥＤからなる発光部を点灯する。発光追跡装置３１Ａ，３１Ｂは、トラッカー３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄの発光部の発光を検知することで、当該トラッカー３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄが装着されているオブジェクトの動き検出対象空間領域ＭＤｖ内における位置を検出する。発光追跡装置３１Ａ，３１Ｂは、トラッカー３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄの発光部の発光を検知したときに、当該検知した時点の、発光した赤外線レーザの発光時刻からの経過時刻をも検知することができるように構成されている。

２個の発光追跡装置３１Ａ，３１Ｂは、空間描画情報生成装置４０に対して、有線で、あるいは、無線で接続されており、空間描画情報生成装置４０に対して、検知したトラッカーの動き検出対象空間領域ＭＤｖにおける空間位置情報を通知する。

トラッカー３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄが装着されるオブジェクトは、この実施形態では、電子ペン１０と、デジタイザ２０とに加えて、この例では、図１１に示すように、操作者が装着する専用の手袋用ユニット（グローブユニット）６０でとされており、それぞれにトラッカーが取り付けられている。すなわち、この例では、デジタイザ２０の位置を通知することができるようにするために、薄型の直方体形状であるデジタイザ２０の筐体の左上隅と右下隅とに、トラッカー３２Ａとトラッカー３２Ｂとが装着されている。また、電子ペン１０の位置を通知及び電子ペン１０の動きを通知するために、電子ペン１０には、トラッカー３２Ｃが装着されている。さらに、グローブユニット６０には、操作者の手の位置を通知及び手の動きを通知するために、トラッカー３２Ｄが装着されている。

空間描画情報生成装置４０は、例えばパーソナルコンピューターで構成されるもので、空間描画情報生成のためのプログラムにより処理が実行されるものである。この空間描画情報生成装置４０は、電子ペン１０による指示位置が、デジタイザ２０の位置検出領域ＤＴから空間位置検出ユニット３０の動き検出対象空間領域ＭＤに移動したとき、あるいは動き検出対象空間領域ＭＤから位置検出領域ＤＴに移動したときに、電子ペン１０の指示位置の座標値をシームレスに取り扱えるように切り替える処理をする。また、その切り替えに伴い、電子ペン１０の指示位置の座標値の変換処理を行ってもよい。この空間描画情報生成装置４０における主要な処理機能の概要を図１２を用いて説明する。

図１２（Ａ）は、デジタイザ２０の位置検出領域ＤＴの外側の動き検出対象空間領域ＭＤから、デジタイザ２０の位置検出領域ＤＴ内に、電子ペン１０のペン先の位置が移動する場合を例示的に示す図である。空間位置検出ユニット３０は、電子ペン１０のペン先の位置を、空間位置検出ユニット３０の３次元座標空間（Ｘｖ，Ｙｖ，Ｚｖ）における位置座標Ａｖ１、Ａｖ２、Ａｖ３、・・・、ＡｖＮというように検出し、空間描画情報生成装置４０に供給する。

そして、電子ペン１０のペン先位置がデジタイザ２０の位置検出領域ＤＴ内にある位置Ａｖ２，Ａｖ３については、デジタイザ２０でも、図１２（Ｂ）に示すように、デジタイザ２０の３次元座標空間（Ｘ，Ｙ，Ｚ）における位置座標Ａｔ２、Ａｔ３、・・・というように、電子ペン１０のペン先位置を検出し、空間描画情報生成装置４０に供給する。

空間描画情報生成装置４０では、図１２（Ｃ）に示すように、電子ペン１０のペン先の位置情報Ａｏｕｔとしては、デジタイザ２０の位置検出領域ＤＴになったときに、空間位置検出ユニット３０で検出された位置情報から、デジタイザ２０で検出された位置情報に切り替えて、出力するようにする。

そして、空間描画情報生成装置４０では、この例では、空間位置検出ユニット３０で検出した電子ペン１０のペン先の位置座標Ａｖ１、ＡＶ２、Ａｖ３、・・・は、上述した第１の実施形態と同様に、デジタイザ２０と共通に取り扱えるように変換した座標ｆ（Ａｖ１）、ｆ（ＡＶ２）、ｆ（Ａｖ３）、・・・、ｆ（ＡｖＮ）とする（ｆは、動き検出対象空間領域ＭＤから位置検出領域ＤＴへの写像を表す）。

ここで、座標の変換処理は、前述と同様に、Ｘｖ軸、Ｙｖ軸、Ｚｖ軸のそれぞれの方向と、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの方向とが同一方向であれば、デジタイザ２０の位置検出領域ＤＴの空間座標系と動き検出空間領域ＭＤの空間座標系とは、両空間座標系の原点位置の差分を考慮したオフセット値を用いることでできる。また、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの方向と、Ｘｖ軸、Ｙｖ軸、Ｚｖ軸のそれぞれの方向とが異なる場合には、上述の第１の実施形態と同様に、例えば、数式１で示した行列式などを用いて、線形変換を行うことで、座標の変換ができる。

図１２の場合には、電子ペン１０のペン先が移動したときの空間描画情報生成装置４０における電子ペン１０のペン先の位置情報出力Ａｏｕｔとしては、ｆ（Ａｖ１）、ｆ（ＡＶ２）、ｆ（Ａｖ３）、・・・、ｆ（ＡｖＮ）を用いることが出来る。位置座標Ａｖ２、Ａｖ３では、デジタイザ２０で検出された位置情報を用いればよく、それぞれＡｔ２、Ａｔ３となる。

従って、電子ペン１０のペン先の位置情報出力Ａｏｕｔは、
Ａｏｕｔ＝ｆ（Ａｖ１），Ａｔ２，Ａｔ３，・・・
のように表される。

したがって、空間描画情報生成装置４０では、電子ペン１０のペン先の移動軌跡が、デジタイザ２０で電子ペン１０のペン先位置を検出可能な位置検出領域ＤＴ内と、空間位置検出ユニット３０のみでペン先位置を検出可能となる位置検出領域ＤＴの外側の領域とに跨る場合にも、電子ペン１０のペン先位置をシームレスに取り扱える。

図１３に、この第２の実施形態における空間描画情報生成装置４０で実行される処理機能を、機能ブロックの構成として示した構成例を示す。なお、図１３においては、各機能ブロックは、便宜上、「回路」と称することとした。

空間描画情報生成装置４０では、デジタイザ２０の位置検出回路２３からの電子ペン１０による指示位置の検出出力は、選択回路４０１に、その一方の入力として供給される。

そして、空間位置検出用ユニット３０の２個の発光追跡装置３１Ａ及び３１Ｂからの、各トラッカー３２Ａ〜３２Ｄの空間位置情報は、空間描画情報生成装置４０の空間位置検出回路４０２に供給される。また、図示は省略するが、前述したように、トラッカー３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄのそれぞれからの受光センサの受光出力や９軸センサの出力も、この空間位置検出回路４０２に供給される。空間位置検出回路４０２は、これらの情報から、トラッカー３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄがどの方向を向いているかも検出する。電子ペン１０には、トラッカー３２Ｃがペン先位置とは特定の方向関係及び位置関係の状態で取り付けられているので、空間位置検出回路４０２は、検出したトラッカー３２Ｃの位置と方向から電子ペン１０のペン先位置を検出する。

空間位置検出回路４０２は、空間位置検出用ユニット３０によりトラッカー３２Ａ〜３２Ｄの位置を検出することが可能な空間領域として、３座標軸（この例においても、便宜上、Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓとする）の空間領域を動き検出対象空間領域ＭＤｖとしており、２個の発光追跡装置３１Ａ及び３１Ｂからの、各トラッカー３２Ａ〜３２Ｄの空間位置情報から、デジタイザ２０、電子ペン１０及びグローブユニット６０の、３軸Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓの空間位置座標を検出する。

したがって、この第２の実施形態の空間位置指示システムにおいては、空間位置検出用ユニット３０の動き検出対象空間領域ＭＤｖ内に、デジタイザ２０の位置検出領域ＤＴ´の全体が含まれていることになる。この実施形態では、デジタイザ２０は、動き検出対象空間領域ＭＤｖ内に、位置が固定されて設置される。つまり、デジタイザ２０の位置検出領域ＤＴ´は、空間位置検出回路４０２における動き検出対象空間領域ＭＤｖ内に、固定領域として含まれる。すなわち、空間位置検出回路４０２の動き検出対象空間領域ＭＤｖは、デジタイザ２０の位置検出領域ＤＴ´を共通領域として含むものである。

もしも、デジタイザ２０に取り付けられるトラッカー３２Ａ及び３２Ｂの取り付け位置が正確なものであれば、デジタイザ２０の位置検出領域ＤＴの座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、空間位置検出回路４０２の動き検出空間領域ＭＤ´の座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）とは、原点位置のオフセットを調整すればよい。

しかし、この実施形態では、デジタイザ２０の位置検出領域ＤＴ´の座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、空間位置検出回路４０２の動き検出対象空間領域ＭＤｖの座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）との間で、精度上の誤差が生じる恐れがあることを考慮して、空間位置検出回路４０２は、第１の実施形態で説明した空間位置座標補正回路２０６の機能を備える。そして、この第２の実施形態においても、第１の実施形態の補正情報メモリ２０７と同様にして求めた、図５に示した行列式の成分ａ_１１〜ａ_３３を記憶する補正情報メモリ４０３を設ける。

そして、空間位置検出回路４０２は、補正情報メモリ４０３からの行列式の成分ａ_１１〜ａ_３３を用いて、（数式１）の行列式の演算を行って、トラッカー３２Ａ〜３２Ｄの空間位置座標出力を、ジェスチャー検出回路４０４に供給する。

ジェスチャー検出回路４０４は、空間位置検出回路４０２からの座標出力に基づいて、電子ペン１０の動き（ジェスチャー）や、グローブユニット６０の動きを検出し、その検出出力を選択回路４０１の他方の入力信号として供給する。

そして、この第２の実施形態においては、第１の実施形態と同様にして、デジタイザ２０の位置検出回路２３は、電子ペン１０からの受信信号の信号レベルの情報を、空間描画情報生成装置４０の離間距離検出回路４０５に供給する。離間距離検出回路４０５は、電子ペン１０からの受信信号の信号レベルから、電子ペン１０のペン先のデジタイザ２０の入力面２１Ｓからの離間距離を検出する。そして、離間距離検出回路４０５は、検出した離間距離の情報を選択制御信号生成回路４０６に供給する。

選択制御信号生成回路４０６は、電子ペン１０のペン先のデジタイザ２０の入力面２１Ｓからの離間距離が、前述したホバー状態の検出が可能な距離Ｌｚ以下のときには、選択回路４０１をデジタイザ２０の位置検出回路２３の検出出力を選択するように制御し、距離Ｌｚよりも大きいときには、選択回路４０１をジェスチャー検出回路４０４の検出出力を選択するように制御する選択制御信号ＳＥ´を生成し、生成した切替制御信号ＳＥ´により選択回路４０１を制御する。選択制御信号生成回路４０６は、また、切替制御信号ＳＥ´を、描画情報生成回路４０７に供給する。

選択回路４０１は、一方の入力または他方の入力の一方を、選択制御信号ＳＷ´に応じて選択して、描画情報生成回路４０７に供給する。

描画情報生成回路４０７は、動き検出対象空間領域ＭＤｖ内で、電子ペン１０の操作者による描画のための電子ペン１０に対する操作に応じた描画情報を生成する。この第２の実施形態では、電子ペン１０の操作者による描画のための電子ペン１０に対する操作としては、デジタイザ２０の位置検出領域ＤＴ´内に電子ペン１０を位置させて、当該電子ペン１０により指示位置入力をする操作と、動き検出対象空間領域ＭＤｖ内のデジタイザ２０の位置検出領域ＤＴ´外に電子ペン１を位置させて、電子ペン１を動かして描画のためのジェスチャーをする操作とを含む。

そして、デジタイザ２０の位置検出領域ＤＴ´内に電子ペン１０が位置しているときには、離間距離検出回路４０５によりそれが検出され、その検出出力に基づいて選択制御信号生成回路４０６は、選択回路４０１をデジタイザ２０の位置検出回路２３の検出出力を選択するように制御する選択制御信号ＳＥ´を生成する。したがって、選択回路４０１を通じてデジタイザ２０の位置検出回路２３からの電子ペン１０による指示位置検出出力が、描画情報生成回路４０７に供給される。

描画情報生成回路４０７は、受け取った電子ペン１０による指示位置検出出力を線画入力として描画処理して、精細な３Ｄ描画画像の生成を行う。

また、動き検出対象空間領域ＭＤｖ内のデジタイザ２０の位置検出領域ＤＴ´外に電子ペン１が位置しているときには、離間距離検出回路４０５によりそれが検出され、その検出出力に基づいて切替信号生成回路４０６は、選択回路４０１をジェスチャー検出回路４０４の検出出力を選択するように制御する選択制御信号ＳＥ´を生成する。したがって、選択回路４０１を通じてジェスチャー検出回路４０４からの電子ペン１０やグローブユニット６０の動き検出出力に基づくジェスチャー情報が、描画情報生成回路４０７に供給される。

描画情報生成回路４０７は、受け取ったジェスチャー情報に基づく３Ｄ描画処理を行う。すなわち、ジェスチャー検出回路４０４で検出された電子ペン１０の動きや操作者が装着しているグローブユニット６０の動きに応じて描画処理を行う。

この場合に、描画情報生成回路４０７は、選択回路４０１の選択制御信号ＳＥ´に応じて、電子ペン１０による指示位置検出出力を線画入力として描画処理するのか、ジェスチャー情報に基づく描画処理を行うのかを判断するようにするものである。

以上のようにして描画情報生成回路４０７により生成された描画画像情報は、表示ドライブ回路４０８を通じてＨＭＤ５０に供給されて、例えばＬＣＤからなる表示画像に、仮想画像として表示される。

したがって、操作者は、デジタイザ２０での位置検出と、空間位置検出用ユニット３０での位置検出（動き検出）との切り替えを意識することなく、電子ペン１０を空間的に移動するだけで、シームレスに、精細描画からジェスチャーによる描画をすることができるという顕著な効果を奏する。

この場合に、この第２の実施形態においては、描画情報生成回路４０７は、ＨＭＤ５０に表示する仮想空間画像の発生部を備えており、この仮想空間画像上に、電子ペン１０の操作者による描画画像を描画することができる。そして、この仮想空間画像に含まれる仮想物の動き検出対象空間領域ＭＤｖ内における位置を予め定めておくことができる。そして、描画情報生成回路４０７は、ジェスチャー検出回路４０４からのジェスチャー情報により、仮想空間画像に含まれる仮想物に対して操作者がグローブユニット６０で触れる操作したときには、それを検知することが可能である。そして、描画情報生成回路４０７は、仮想空間画像に含まれる仮想物に対して操作者がグローブユニット６０で触れる操作したときには、その検知出力を触感生起情報発生部４０９に出力する。

触感生起情報発生部４０９は、描画情報生成回路４０７から、仮想空間画像に含まれる仮想物に対する操作者の触れる操作の検出出力を受け取った時には、触感を生起させる触感生起情報をグローブユニット６０に供給する。グローブユニット６０は、この触感生起情報に基づいて振動するなどの触感生起装置を備えており、当該触感生起装置が駆動されて、操作者に仮想物に仮想的に触れたことを通知させるようにする。

なお、ＨＭＤ５０の表示画面には、電子ペン１０のデジタイザ２０の入力面２１Ｓからの離間距離に応じて、デジタイザ２０により電子ペン１０の指示位置が検出されている状態か、空間位置検出用ユニット３０で電子ペン１０の空間位置が検出されている状態かが表示されるように、描画情報生成回路４０７は、出力する描画画像情報を生成する。したがって、電子ペン１の操作者は、現時点での電子ペン１０の空間位置においては、どのような描画操作をするべきかを的確に把握することができる。

なお、この第２の実施形態においても、上述した第１の実施形態の変形例が適用可能である。変形例２は、第２の実施形態では、空間位置検出装置部２０４の代わりに、空間位置検出用ユニット３０及び空間位置検出回路４０２が用いられるのは、言うまでもない。

［第２の実施形態の変形例］
上述の第２の実施形態においては、空間位置検出用ユニット３０は、赤外線レーザ光の発光する発光追跡装置と、トラッカーとを備える構成としたが、この構成に限られるものではないことは言うまでもない。例えば、その他の非可視光センサ、可視光線センサ又はこれらの組み合わせを用いた構成としてもよい。また、空間位置検出用ユニット３０は、デジタイザ２０３から放出される電磁波の周波数を高くすることにより、臨界高さ位置を高くして電子ペン１の空間位置を検出する構成としてもよい。すなわち、空間位置検出用ユニット３０は、通常は、第１の周波数でデジタイザ２０３の入力面及びホバー領域で電子ペン１の位置を検出し、第１の周波数よりも高い第２の周波数に切り替えて、第１の周波数における第１の臨界高さ位置よりも高い第２の臨界高さ位置における電子ペン１の空間位置を検出すればよい。

また、電子ペンにバッテリーを設けると共に電波の送受信手段を設けておいて、電子ペンに対して外部から電波を送信し、当該電子ペンからの電波を受信することで電子ペンの空間位置を用いる構成としてもよい。また、磁気共鳴を用いるもの、電波を用いるもの、超音波を用いるもの等であってもよい。また、１台または複数台のカメラで空間位置を検出する対象物（電子ペンやタブレット）を撮影し、その撮影画像を用いて対象物の空間位置を検出ものであってもよい。

なお、上述の第２の実施形態においては、ＨＭＤ５０を装着しているので、電子ペン１０の操作者は、デジタイザ２０は、直接的には見ることができない。そこで、ＨＭＤ５０に表示する仮想空間画像に、デジタイザ２０の仮想画像を描画して、ＨＭＤ５０の表示画面で、操作者がデジタイザ２０の位置を認識するように構成することもできる。また、ＨＭＤを、ＡＲ（拡張現実）対応のものとして、デジタイザ２０を直接的に見ることができるように構成しても勿論よい。また、グローブユニット６０と電子ペン１０とはそれぞれ別々に構成されていたが、グローブユニット６０と電子ペン１０とが合体した構成であってもよい。

また、３次元画像を表示する手段としては、ＨＭＤに限られるものではなく、グラス（メガネ）、３Ｄディスプレイ、コンタクトレンズ、ＡＩ（Aerial Imaging）プレート、さらには、ホログラム技術等を用いるようにしてもよい。また、デジタイザ２０に、例えばＬＣＤなどのディスプレイを設け、そのディスプレイにおいて、３Ｄ表示をするようにしてもよい。これらの表示手段は、ＨＭＤと共に用いて、ＨＭＤの装着者以外の者がＨＭＤに表示されている描画画像を観視するためのものとするようにしてもよい。

なお、座標の変換は、第２の実施形態では、空間位置検出ユニット３０で検出した電子ペンのペン先の座標値をデジタイザ２０における座標系の座標値に変換するようにしたが、逆に、デジタイザ２０で検出した電子ペンのペン先の座標値を空間位置検出ユニット３０における座標系の座標値に変換するようにしてもよい。

また、上述の例では、デジタイザ２０のセンサ部２２と、電子ペン１０との間の信号の受信レベルに基づいて、電子ペン１０のペン先位置のデジタイザ２０の入力面からの離間距離を検出するようにしたが、電子ペン１０のペン先位置とデジタイザ２０の入力面との離間距離を検出する方法は、これに限られるものではない。

例えば、この第２の実施形態において、空間位置検出ユニット３０では、電子ペンのペン先位置と、デジタイザ２０の入力面の位置とを検出することができるので、検出された電子ペン１０のペン先位置とデジタイザ２０の入力面の位置から、電子ペン１０のペン先位置とデジタイザ２０の入力面との離間距離を検出して、選択回路４０１の選択制御信号を生成するようにしてもよい。

［その他の実施形態又は変形例］
なお、上述の実施形態の説明では、指示位置検出装置部の例としてのデジタイザの位置検出領域ＤＴ又はＤＴ´の外側の空間領域においては、電子ペンの動きに基づくジェスチャーを検出するようにしたが、前記外側の空間領域においても、電子ペンの動きではなく、電子ペンのペン先の動きに基づく電子ペンによる指示位置を検出するようにすることもできる。

なお、上述の実施形態では、電子ペンの位置が、指示位置検出装置部の例としてのデジタイザの位置検出領域ＤＴ又はＤＴ´内から、その外側の空間領域に移動すると、描画処理回路２１２や描画情報生成回路４０７は、即座に、動き検出空間領域ＭＤあるいは動き検出対象空間領域ＭＤｖにおける動き検出に基づくジェスチャーに応じた描画処理を実行するようにした。しかし、操作者は、かならずしも、描画のためのジェスチャーを行うために、電子ペンを、デジタイザの位置検出領域ＤＴ又はＤＴ´内から、その外側の空間領域に移動するとは限らず、単に描画操作入力の休止のために、そのように移動させる場合もある。

このことを考慮して、電子ペンの位置が、指示位置検出装置部の例としてのデジタイザの位置検出領域ＤＴ又はＤＴ´内から、その外側の空間領域に移動したときには、更なる所定のトリガ事象が検出されたときに、描画処理回路２１２や描画情報生成回路４０７は、動き検出空間領域ＭＤあるいは動き検出対象空間領域ＭＤｖにおける動き検出に基づくジェスチャーに応じた描画処理を実行するように構成することもできる。

なお、その場合には、選択回路２０５や選択回路４０１は、電子ペンの位置が、指示位置検出装置部の例としてのデジタイザの位置検出領域ＤＴ又はＤＴ´内から、その外側の空間領域に移動したときに選択制御してもよいし、更なるトリガ事象が検出されたときに、選択制御するようにしてもよい。なお、電子ペンの位置が、指示位置検出装置部の例としてのデジタイザの位置検出領域ＤＴ又はＤＴ´内に、その外側の空間領域から移動したときには、即座にデジタイザ２０３やデジタイザ２０による電子ペン１の位置検出をするのは勿論である。

すなわち、例えば、操作者が、電子ペンの位置を、指示位置検出装置部の例としてのデジタイザの位置検出領域ＤＴ又はＤＴ´内から、その外側の空間領域に移動させると共に、所定のトリガ事象として、電子ペンに搭載されているサイドスイッチを更に操作者が操作したときにのみ、描画処理回路２１２や描画情報生成回路４０７は、動き検出空間領域ＭＤあるいは動き検出対象空間領域ＭＤｖにおける動き検出に基づくジェスチャーに応じた描画処理を実行するように構成する。

所定のトリガ事象としては、サイドスイッチの操作に限られるものではない。例えば、電子ペンの操作者の特定のジェスチャーでもよい。あるいは、操作者の音声指示でもよい。音声指示を所定のトリガ事象とする場合には、第１の実施形態においては、タブレット装置２にマイクロフォンを設け、また、第２の実施形態では、空間描画情報生成装置にマイクロフォンを設け、そのマイクフォンで収音した音声を音声認識して、操作者の特定のトリガ事象であるか否かを判定するように構成する。あるいは、電子ペンにマイクロフォンを設け、収音した音声情報を、電子ペンが搭載している無線通信部を通じて送出し、タブレット装置２や空間描画情報生成装置に搭載している無線通信部で受信し、音声認識するように構成してもよい。

上述の第１の実施形態及び第２の実施形態では、電子ペン及びデジタイザは、電磁誘導方式のものを用いるようにしたが、これに限られるものではなく、静電方式（アクティブ静電結合方式、パッシブ静電結合方式を含む）の電子ペンとデジタイザを用いることも、勿論できる。

また、第１の実施形態のタブレット装置２や、第２の実施形態のデジタイザは、いわゆるスマートフォンと呼ばれる携帯型携帯電話端末であってもよいし、また、デジタイザ付のパーソナルコンピューターであってもよい。

なお、以上の説明では、空間位置指示システムにより３Ｄ描画をする場合について説明したが、この発明の対象とする描画画像は、２Ｄ描画画像や２．５Ｄ描画画像であってもよい。

１，１Ａ，１Ｃ，１０…電子ペン、２…タブレット装置、２０…デジタイザ、３０…空間位置検出用ユニット、４０…空間描画情報生成装置、５０…ヘッドマウントディスプレイ、２０１…ＬＣＤ、２０２…タブレット装置２の筐体、２０３…デジタイザ、２０４…空間位置検出装置部、２０５，４０１…選択回路、２０６…空間位置座標補正回路、２０７…補正情報メモリ、２０８，４０４…ジェスチャー検出回路、２１０，４０５…離間距離検出回路、２１１，４０６…選択制御信号生成回路、２１３…描画処理回路、４０７…描画情報生成回路

上記の課題を解決するために、
電子ペンによる指示入力を受けるための入力面及び前記入力面の上方のホバー領域の少なくとも一方における前記電子ペンの第１の位置を検出する指示位置検出装置部と、
前記ホバー領域の少なくとも一部を含む空間領域における前記電子ペンの第２の位置を検出する空間位置検出装置部と、
前記電子ペンの前記入力面からの離間距離に応じて、前記指示入力として前記第１の位置を用いるか前記第２の位置を用いるかを選択する選択部と、
前記第１の位置の検出座標から前記第２位置の検出座標に変換する変換部と、
を備えることを特徴とする空間位置指示システムを提供する。
また、上記の課題を解決するために、
電子ペンによる指示入力を受けるための入力面及び前記入力面の上方のホバー領域の少なくとも一方における前記電子ペンの第１の位置を検出する指示位置検出装置部と、
前記ホバー領域の少なくとも一部を含む空間領域における前記電子ペンの第２の位置を検出する空間位置検出装置部と、
前記電子ペンの前記入力面からの離間距離に応じて、前記指示入力として前記第１の位置を用いるか前記第２の位置を用いるかを選択する選択部と、
前記第２の位置の検出座標から前記第１位置の検出座標に変換する変換部と、
を備えることを特徴とする空間位置指示システムを提供する。

上記の課題を解決するために、
電子ペンによる指示入力を受けるための入力面及び前記入力面の上方のホバー領域の少なくとも一方における前記電子ペンの第１の位置を検出する指示位置検出装置部と、
前記ホバー領域の少なくとも一部を含む空間領域における前記電子ペンの第２の位置を検出する空間位置検出装置部と、
前記電子ペンの前記入力面からの離間距離に応じて、前記指示入力として前記第１の位置を用いるか前記第２の位置を用いるかを選択する選択部と、
前記第１の位置の検出座標を前記空間位置検出装置部における座標系の座標値に変換する変換部と、
を備えることを特徴とする空間位置指示システムを提供する。
また、上記の課題を解決するために、
電子ペンによる指示入力を受けるための入力面及び前記入力面の上方のホバー領域の少なくとも一方における前記電子ペンの第１の位置を検出する指示位置検出装置部と、
前記ホバー領域の少なくとも一部を含む空間領域における前記電子ペンの第２の位置を検出する空間位置検出装置部と、
前記電子ペンの前記入力面からの離間距離に応じて、前記指示入力として前記第１の位置を用いるか前記第２の位置を用いるかを選択する選択部と、
前記第２の位置の検出座標を前記指示位置検出装置部における座標系の座標値に変換する変換部と、
を備えることを特徴とする空間位置指示システム。

Claims (14)

1. 電子ペンによる指示入力を受けるための入力面及び前記入力面の上方のホバー領域の少なくとも一方における前記電子ペンの第１の位置を検出する指示位置検出装置部と、
   前記ホバー領域の少なくとも一部を含む空間領域における前記電子ペンの第２の位置を検出する空間位置検出装置部と、
   前記電子ペンの前記入力面からの離間距離に応じて、前記指示入力として前記第１の位置を用いるか前記第２の位置を用いるかを選択する選択部と、
   を備えることを特徴とする空間位置指示システム。
2. 前記指示位置検出装置部が前記電子ペンから受信する信号レベルに基づいて前記離間距離を検出する離間距離検出部を更に備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の空間位置指示システム。
3. 前記空間位置検出装置部による前記電子ペンの前記空間位置検出出力に基づいて前記離間距離を検出する離間距離検出部を更に備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の空間位置指示システム。
4. 前記指示位置検出装置部が前記電子ペンから受信する信号レベル及び前記空間位置検出装置部による前記電子ペンの前記空間位置検出出力に基づいて前記離間距離を検出する離間距離検出部を更に備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の空間位置指示システム。
5. 前記第１の位置の検出座標から前記第２位置の検出座標に変換する変換部を更に備える
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の空間位置指示システム。
6. 前記第２の位置の検出座標から前記第１位置の検出座標に変換する変換部を更に備える
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の空間位置指示システム。
7. 前記指示位置検出装置部からの前記電子ペンによる指示位置検出出力と、前記空間位置検出装置からの空間位置検出出力とに基づいて、表示部に表示する描画画像を制御する描画画像制御部を更に備える
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の空間位置指示システム。
8. 前記描画画像制御部は、前記指示位置検出装置部が選択されているか前記空間位置検出装置部が選択されているかを視覚的に前記表示部に示す
   ことを特徴とする請求項７に記載の空間位置指示システム。
9. 前記電子ペンは、
   動きを検出する動きセンサと、
   前記動きセンサで検出した前記電子ペンの動きの情報を、前記描画画像制御部に送る送信手段と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の空間位置指示システム。
10. 前記空間位置検出装置部は、前記第２の位置を、前記電子ペンに装着された空間位置検出用部材を介して検出するものである
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の空間位置指示システム。
11. 前記空間位置検出装置部は、前記第２の位置を、前記指示位置検出装置部に装着された空間位置検出用部材を介して検出するものである
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の空間位置指示システム。
12. 前記表示部は、ヘッドマウントディスプレイである
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の空間位置指示システム。
13. 前記描画画像制御部は、前記描画画像を仮想現実画像として生成し、前記ヘッドマウントディスプレイに前記仮想現実画像が表示される
    ことを特徴とする請求項１２に記載の空間位置指示システム。
14. 前記選択部は、更に、トリガ事象が検出されたときに、前記指示入力として前記第１の位置を用いるか前記第２の位置を用いるかを選択制御する
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載の空間位置指示システム。
    

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