JP2004310351A - 座標入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】指示箇所の視認性を向上することができる座標入力技術を提供する。
【解決手段】操作者によって指示された座標入力面上の位置の入力座標を検出する。その入力座標を拡大するための基準となる拡大基準点を入力し、その入力座標を拡大する拡大率を決定するための拡大率基準点を入力する。次に、その入力座標と拡大率基準点との位置関係に基づいて、拡大率を決定する。次に、拡大率と拡大基準点に基づいて、拡大基準点と入力座標を結ぶ方向に入力座標を拡大した座標を算出する。そして、算出された座標を出力する。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、座標入力面上で指示された位置の入力座標を検出し、該入力座標に基づく座標を出力する座標入出力技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、あるいはプロジェクター等の表示装置の表示面に、座標を入力することができる座標入力装置を重ねて配置し、操作者が行ったポインティング、あるいは筆記による筆跡をディスプレイに表示し、あたかも、紙と鉛筆のような関係を実現することができる装置が知られている。
【０００３】
座標入力装置としては、抵抗膜方式をはじめ、静電方式、ガラス等の座標入力面に超音波を伝播させる超音波方式等、透明な入力板を有するものや、光学式、あるいは空中に音波を放射することで位置を検出する方式がある。さらには電磁誘導（電磁授受）方式の様に、表示装置の裏側に座標算出のための機構を配置し、表示装置の前面に透明な保護板を配置して、入出力一体の情報機器を構成しているものも有る。
【０００４】
この様な情報機器は、携帯性を有する小型の電子手帳に始まって、ペン入力コンピュータ等、表示デバイスの大型化に伴って、比較的大きなサイズの情報機器も見られるようになった。そして、フロントプロジェクタ、リアプロジェクタ、あるいは大型の液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の大型表示装置と組み合わせて、例えば、プレゼンテーション装置、ＴＶ会議システム等に利用され始めている。
【０００５】
この大型の液晶ディスプレイやプラズマディスプレイは、現在も画質の改善、低コスト化が進められており、衛星放送等のデジタル化に伴い、テレビの仕様形態も過渡期の状態に入りつつある。
【０００６】
また、これらの大型表示装置は、例えば、オフィスにおいて使われていたホワイトボード、あるいは電子黒板にとって変わり、パーソナルコンピュータ等の端末内にあらかじめ用意した資料用データを大画表示装置に表示させることで、会議用途、打ち合わせ用途に使われ始めている。その場合、表示用ディスプレイに表示された情報は、ホワイトボードの如く、操作者、あるいは出席者により表示情報を更新するために、直接画面をタッチすることで、端末を制御して、例えば表示スクリーンの表示内容を切り替えることができるように構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種の大型の入出力一体型システムにおいては、下記の課題があった。
【０００８】
この種の大型の入出力一体型システムは、ビジネスに於いて会議システムとしての用途が考えられるが、とりわけ重要な案件の議決に先立つ説明、顧客に対する新商品の売り込み、新企画の説明、等のプレゼンテーション用途は重要な位置を占める。
【０００９】
一方、従来型のプレゼンテーションにおいては、ＯＨＰを用いる機会が多く、その場合には説明箇所を明確にし印象を強めるために、指し棒、指示棒を用いることが一般的である。プレゼンテーション時に重要なことは、聞き手に如何に効果的にこちらの内容を正確にしかも印象的に伝え、説得性を持つかである。そのためには、発表者は、聞き手の目を見て話すのが効果的とされる。
【００１０】
また、場合によっては、聞き手の反応をうかがいながら説明の仕方を変える等の臨機応変さも要求され、聞き手側に顔、身体を向けての指示棒によるプレゼンテーションが効果的とされる。指示棒の利点は、発表者自らスクリーンの傍らに立ち、聞き手に向かって話をしながら的確に、スクリーン上の内容を指示できるので、効果的なプレゼンテーションを行うことができる点にあり、実際に従来からの実績もあり日常的に慣れ親しんだ指示手段と言える。しかも、指示箇所が棒の先で示されるので、視認性がよく、聞き手が指示箇所を確認しやすい。
【００１１】
しかし、スクリーンが大型になると、指示棒の長さでは届かない領域に対しては、指示できない、また、それを解決するために、その長さを長くすると重たくなると言う欠点もあった。また、指示棒の長さは一定であり、スクリーンサイズ、指示箇所により指示棒の長さを変えることができないと言う欠点があった。これを、改善するために折畳式の指示棒も存在するが、依然として長さと重さの問題が残る。つまり、長さを変えるためには両手でわずらわしい伸縮作業が必要であり、また、伸ばす長さにも限界がある。更に、一部には、指示棒先端がスクリーン表面に接触することによるスクリーンの損傷が懸念されている。
【００１２】
これに対比されるのが、スクリーンが大きい場合のみならずスクリーンとの距離が離れている場合に用いられるレーザーポインタがある。このレーザーポインタは、比較的小型で軽いので、手軽であり用いられる機会が増加している。しかしながら、近年、レーザー光の目に与える障害が懸念され、安全性で問題になると同時に、指示棒と比較して、ポイントのみで指示されるために、聞き手が指示箇所を視認しにくい、目で追いにくい、と言う欠点があった。
【００１３】
更に、従来型の指示棒（指し棒）、レーザーポインタはいずれも、単純な表示面に対する指示手段ではあるだけで、大型表示装置を有する情報機器に対する座標入力による情報入力機能が無いのは言うまでも無い。
【００１４】
一方、近年に於いて急速に定着しつつあるプレゼンテーションの形態としては、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）のコンピュータ画面をプロジェクタにより大画面に投影させ、このコンピュータ画面に対し、マウス等による入力装置で指示を行う形態である。
【００１５】
このＰＣを用いたプレゼンテーションは、ＰＣが実現するグラフィックス画面を用いて、視覚的にも効果的にアピールでき、また、電子情報をそのまま表示できるので、従来のＯＨＰを用いたプレゼンテーションに比べて利便性に優れている。しかし、強調箇所等を指示する場合に、マウスによる場合だと、発表者がＰＣ側に位置し、ＰＣ画面を見ながら、あるいは、座ってマウスを操作することになり、指示棒の場合に比べると、カーソルの視認性が劣る。また、発表者がスクリーンの傍らに立って聞き手に対面していないので、説得性に欠けるという問題点があった。
【００１６】
更に、マウスのカーソルの動きは、本来、操作者が机上で目から近距離のＰＣの小型表示画面を見ながら操作するために考案された入力装置であり、マウスパット上でのマウスの反復的な動作に対応して座標入力を行う相対座標入力方式である。周知のように、ＰＣでは、マウスの移動距離に対して、一定の倍率で入力座標を拡大して座標を出力する場合の拡大率も任意に設定することができる。この従来のマウス等に代表される相対座標入力方式における座標拡大方式を模式的に説明すると、図２０のようになる。
【００１７】
図２０において、マウスの相対座標系において、一連の操作の始点を基準点（ｘ_０，ｙ_０）、マウスによる入力座標の軌跡をＯ（ｘ_０，ｙ_０）→ａ（ｘ，ｙ）の軌跡とする。ここで、拡大率を２倍と設定すると、出力座標はＯ（ｘ_０，ｙ_０）→Ａ（Ｘ，Ｙ）の軌跡を描く。この場合、始点である基準点Ｏに対して拡大率が２倍であるから、Ｘ＝２ｘ、Ｙ＝２ｙとなる。
【００１８】
尚、ここでは、マウスの入力座標と出力座標の始点を説明の簡略化のために同一点としたが、通常は、オフセットがある。更に、相対座標系であるから、このオフセットは、マウスがマウスパットから持ち上がって（ペン入力においては、ペンアップに相当）再度置かれる（ペン入力においては、ペンダウンに相当）ことを反復するたびに変動するのは周知のとおりである。
【００１９】
一方、指し棒の先端（＝出力座標）の動きは、言うまでも無く絶対座標系であり、指し棒を持つ手の位置を入力座標とすると、ちょうど肘を軸とした腕の延長線に指示棒の先端（＝出力座標）がくる動きが典型的である。
【００２０】
従って、上記のような、従来のマウスに代表される相対座標系における任意の基準点に対する相対拡大（縮小）座標系では、大型の表示器に対して効果的なプレゼンテーションツールとしての従来の指示棒（指し棒）の動作を反映することは困難であり、指示棒のような座標入力を効果的に実現することは困難である。
【００２１】
具体的には、上記従来のマウス入力に代表される相対座標系における任意の基準点に対する相対拡大（縮小）座標系では、比較的画面が小さいパーソナルコンピュータの表示画面に対する操作においては、上述のように、マウスがマウスパットから持ち上がって（ペン入力においては、ペンアップに相当）再度置かれる（ペン入力においては、ペンダウンに相当）ことの反復による入力座標と出力座標とのオフセットの変動により、画面全体の入力範囲をカバーすることができる。
【００２２】
しかしながら、本発明の主たる対象である大画面の入出力一体型システムに於いて、従来の指示棒のような使い勝手を実現させようとする場合には、上記のような相対座標系のオフセット変動を生じさせる操作が生じない絶対座標系なので、通常の固定された拡大率の設定では、操作者の一番近いコーナー部から最遠のコーナーの大画面の全領域をカバーして指示することは困難が伴う。
【００２３】
加えて、従来の上記従来のマウス入力に代表される相対座標系における任意の基準点に対する相対拡大（縮小）座標系では、拡大率と同時に基準点がペンダウンが保たれた連続した一連の入力状態では拡大の基準点が固定であり、ペンアップ時点これが解消され、次のペンダウンの開始点が次の連続した一連の入力状態の基準点となる。しかしながら、この基準点の位置変動は、大画面の入出力一体型システムに適応すると、従来の指示棒のような入力形態に対してはその都度基準点が変動してストローク間の連続がなくなり、基準点と操作者の入力動作との関連性が無いので、従来のマウス入力に於ける相対座標系をそのまま仮想指示棒入力に用いようとすると使い勝手が問題であった。
【００２４】
このように、従来の指示棒の使い勝手を併せ持つ大画面入出力一体型システムの操作性の優れた座標入力手段が望まれていた。
【００２５】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、指示箇所の視認性を向上することができる座標入力技術を提供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明による座標入力装置は以下の構成を備える。即ち、
座標入力面上で指示された位置の入力座標を検出し、該入力座標に基づく座標を出力する座標入力装置であって、
操作者によって指示された座標入力面上の位置の入力座標を検出する検出手段と、
前記入力座標を拡大するための基準となる拡大基準点を入力する拡大基準点入力手段と、
前記入力座標を拡大する拡大率を決定するための拡大率基準点を入力する拡大率基準点入力手段と、
前記入力座標と前記拡大率基準点との位置関係に基づいて、前記拡大率を決定する決定手段と、
前記拡大率と前記拡大基準点に基づいて、前記拡大基準点と前記入力座標を結ぶ方向に、前記入力座標を拡大した座標を算出する算出手段と、
前記算出手段で算出された座標を出力する座標出力手段と、
を備える。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２８】
＜＜実施形態１＞＞
まず、本発明の主眼とする指示棒（指し棒）の使い勝手を実現する座標入力手段（以下、仮想指示棒と呼ぶ）に於ける、入力座標に対する出力座標を算出する座標算出方法について、図１を用いて説明する。
【００２９】
図１は本発明の実施形態１の座標入力装置による座標入力方法を説明するための図である。
【００３０】
図１では、本発明の特徴を良く表すために、大画面の入出力一体型システムを想定している。図１に示すシステムでは、リアプロジェクション表示装置１０１に座標入力装置を内蔵して構成したシステムの一例である。この装置は、入出力一体型システムであり、これに接続されたコンピュータが出力する各種情報を画面１０２に表示するとともに、座標入力ペン２１は、画面１０２を直接タッチすることで座標データを入力することができる。
【００３１】
つまり、この入出力一体型システムに於ける座標入力面は画面１０２に重なる面により形成される。この座標入力面を介して入力された座標データは、アイコンの操作（コンピュータの操作）に使用したり、カーソルの移動、図形の描画（カーソルの軌跡）等として使用することができる。
【００３２】
座標入力装置は、座標入力ペン２１の入力座標を算出するとともに、その座標入力ペン２１を仮想指示棒として機能させるために、その入力座標に基づく仮想指示棒先端指示座標を算出して、コンピュータに送出する。これに対し、コンピュータは、リアプロジェクション表示装置１０１の画面１０２に仮想指示棒先端指示座標に基づく画像をフィードバックさせる。これにより、操作者は、座標入力ペン２１を仮想的な指示棒（仮想指示棒）として使用することができ、例えば、この仮想指示棒によってコンピュータを操作することが可能となる。
【００３３】
尚、図１の座標入力装置における座標入力手段は、座標入力ペン２１を用いる方式としたが、座標入力面上で座標入力が可能な手段であれば、タッチパネル方式でも良い。
【００３４】
また、座標入力装置は、パーソナルコンピュータやワークステーション等の汎用コンピュータに搭載される標準的な構成要素（例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク、外部記憶装置、ネットワークインタフェース、ディスプレイ、キーボード、マウス等）を有している。
【００３５】
更に、座標入力装置では、以下に説明する各実施形態の座標算出処理を実現するハードウエアあるいはソフトウェアを有している。
【００３６】
次に、実施形態１の座標入力装置による座標算出処理について、図２及び図３を用いて説明する。
【００３７】
図２は本発明の実施形態１の座標入力装置による座標入力方法を説明するための図である。図３は本発明の実施形態１の座標算出処理を示すフローチャートである。
【００３８】
ここでは、図１の座標入力ペン２１による入力座標（ｘ，ｙ）に対して、図３に示すフローチャートの座標算出処理により、仮想指示棒の先端座標である仮想指示棒先端指示座標（Ｘ，Ｙ）を出力する処理手順について説明する。
【００３９】
実施形態１の具体的な座標算出処理を、図３に示すフローチャートと併せて説明するに先立ち、まず、本発明の特徴である、肩の位置を支点として動く肘の位置を基準として仮想指示棒先端指示座標を算出する座標算出原理について説明する。この座標算出原理により、操作者の動作に対してより自然な操作環境を実現することができる。
【００４０】
人間の腕の動きは、図２で示すように、肘のみを支点とした動きに留まらず、更に肩を支点とした動きとの複合動作である。
【００４１】
本発明の座標算出原理は、この人間の肩基準点Ｏ_０（ｘ_０，ｙ_０）の位置が一定ならば、図中斜線領域で示された座標入力ペン２１（あるいはタッチパネル）の指示座標は、肘の位置（肘基準点）Ｏｅ（ｘ_ｅ，ｙ_ｅ）、肘の角度θｅの関数で定まることに着目する。
【００４２】
この場合、肘基準点Ｏｅ（ｘ_ｅ，ｙ_ｅ）は、次式を満足する。
【００４３】
（ｘ_ｅ−ｘ_０）^２＋（ｙ_ｅ）−ｙ_０）^２＝ｒｅ^２
一方、肘基準点Ｏｅ（ｘ_ｅ，ｙ_ｅ）を基準とするペン指示点（ｘ，ｙ）は、次式を満足する
（ｘ−ｘ_ｅ）^２＋（ｙ−ｙ_ｅ）^２＝（Ｒ−ｒｅ）^２
従って、逆に、肩基準点Ｏ_０（ｘ_０，ｙ_０）の位置とペン指示点（ｘ，ｙ）が得られれば、下記のように、肘の位置（肘基準点）Ｏｅ（ｘ_ｅ，ｙ_ｅ）、及び肘の角度θｅを算出することができる。
【００４４】
ここで、上記２式を満足する肘基準点Ｏｅ（ｘ_ｅ，ｙ_ｅ）は、（ｘ_ｅ１，ｙ_ｅ１）と（ｘ_ｅ２，ｙ_ｅ２）の２点存在するが、
肘と腕の角度θｅは、人間の間接の動きから
θｅ＜９０°
であるから、上記２点は、
ｙ_ｅ１ ＜ ｙ_ｅ２
となる。従って、この条件を満足する点である（ｘ_ｅ１，ｙ_ｅ１）が算出する肘基準点Ｏｅ（ｘ_ｅ，ｙ_ｅ）となる。
【００４５】
また、θｅ＝ｔａｎ^−１（（ｙ−ｙ_ｅ１）／（ｘ−ｘ_ｅ１））
と算出することができる。
【００４６】
以上のようにして、ペン指示点（ｘ，ｙ）を算出できれば、それに対応する肘の位置としての基準点Ｏｅ（ｘ_ｅ１，ｙ_ｅ１）、及び肘と腕の角度θｅを算出することができる。そして、これらのデータに基づいて、仮想支持棒の先端指示座標（Ｘ，Ｙ）を算出することができる。
【００４７】
以上の条件に基づいて、具体的な座標算出処理を説明すると、図３に示すような処理手順となる。
【００４８】
尚、本発明で説明する座標の拡大処理とは、換言すれば、入力座標に以下で説明する倍率（拡大率）を乗じて得られる座標を出力する処理のことであり、表現を代えれば、入力座標を別座標に変換する変換処理と説明することもできる。ここで、操作者にとっては、この処理によって出力される座標が、入力座標があたかも拡大された座標として出力されるように視認されるので、以降の説明では、便宜上、上記の処理を座標の拡大処理と表現する。
【００４９】
まず、実際の座標入力作業に先立ち、ステップＦ１−１〜１−５で、仮想指示棒に関する設定を行う。
【００５０】
まず、ステップＦ１−１において、操作者の肩の位置である肩基準点Ｏ_０（ｘ_０，ｙ_０）の入力を行う。この肩基準点は、その座標を基準として入力座標を拡大する場合の拡大率を決定するための拡大率基準点である。
【００５１】
この肩基準点の入力に関しては、実際にキーボード等の入力装置で画面１０２に対応した座標入力面に於ける肩基準点に対応する座標を数値入力しても良い。また、肩の位置に座標入力ペン２１を当ててその位置を肩基準点として入力しても良い。また、この肩基準点は、画面１０２に対応した座標入力面内のみの座標でなく、画面１０２に対応した座標入力面外の領域の座標を入力しても良い。
【００５２】
但し、座標入力ペン２１及びタッチパネルの入力範囲は、通常、画面１０２に対応した座標入力面内の領域に限定されるので、肩基準点をキーボード等の入力装置で入力する場合は問題ないが、肩の位置に座標入力ペン２１を当ててその位置を肩基準点として入力する場合には、その入力範囲は、画面１０２に対応した座標入力面内の領域に限定される。更に、この上記各種設定値（肩基準点、肘基準点、拡大率等）の設定は、アプリケーションソフトにおいて、メニュー画面に沿って行うようにしても良い。
【００５３】
次に、ステップＦ１−２において、画面１０２の対角の隅の領域に相当する対角最遠点（ｘ_２，ｙ_２）の座標を入力する。この数値は、通常、座標入力装置の表示画面１０２のサイズとして既知の値であるので、工場出荷時に座標入力装置のメモリに格納しておいても良いし、その座標値をキーボード等の入力装置で直接入力しても良い。また、電源投入後、あるいは、使用前の初期設定の都度、座標入力ペン２１（あるいはタッチパネル）で目的とする位置を指示することで各種設定値を入力してもよい。
【００５４】
次に、ステップＦ１−３において、操作者の肘の位置である肘基準点Ｏｅ（ｘ_ｅ，ｙ_ｅ）の入力を行う。
【００５５】
この肘基準点の入力に関しては、例えば、操作者が座標入力ペン２１を持った状態で対角最遠点（ｘ_２，ｙ_２）の方向を指示する際の操作者の肘の位置に座標入力ペン２１を当てて（あるいは肘の位置の座標をキーボード等の入力装置により）その位置を肘基準点として入力する。この肘基準点は、その座標を基準として入力座標を拡大する場合の基準を決定するための拡大基準点である。
【００５６】
また、ステップＦ１−３では、操作者の肩から肘までの距離ｒｅを設定する。同時に、肘から仮想指示棒先端までの長さｂの最大値ｂｍａｘを設定する。このｂｍａｘは、次の式により算出される。
【００５７】
ｂｍａｘ＝（ｘ_２−ｘ_ｅ０）ｓｅｃθ
ここで、θ＝ｔａｎ^−１（（ｙ_２−ｙ_ｅ０）／（ｘ_２−ｘ_ｅ０））
である。
【００５８】
次に、ステップＦ１−４において、座標入力ペン２１のペン先位置（あるいはタッチパネルの指示指先位置）（ｘ_１，ｙ_１）の入力を行う。この入力に関しては、ステップＦ１−３と同様に、操作者が座標入力ペン２１を持った状態で対角最遠点（ｘ_２，ｙ_２）を仮想指示する際のペン先位置（あるいはタッチパネルの指示指先位置）を入力する。
【００５９】
また、肘からペン先（指先）までの長さａ（＝Ｒ−ｒｅ、Ｒ：肩からペン先位置までの距離）、及び肩基準点Ｏ_０（ｘ_０，ｙ_０）とペン（タッチパネル）指示座標（ｘ，ｙ）とのｘ座標の距離Ｃの最大値Ｃｍａｘを設定する。
【００６０】
尚、長さａは、以下の式によって算出される。
【００６１】
ａ＝（ｘ_１−ｘ_ｅ０）ｓｅｃθ
θ＝ｔａｎ^−１（（ｙ_１−ｙ_ｅ０）／（ｘ_１−ｘ_ｅ０））
＝ｔａｎ^−１（（ｙ_２−ｙ_ｅ０）／（ｘ_２−ｘ_ｅ０））
また、この長さａは、同時に、操作者の肘から仮想指示棒先端までの長さｂの最大値ｂｍｉｎでもある。
【００６２】
また、最大値Ｃｍａｘは、以下の式によって算出される。
【００６３】
Ｃｍａｘ＝ｘ_１−ｘ_０
尚、以上のステップＦ１−３とステップＦ１−４は、１つのステップとして同時に行うようにしても良い。
【００６４】
次に、ステップＦ１−５において、表示画面１０２の最近点（ｘ_３，ｙ_３）の座標（既定値）を入力する。これにより、距離Ｃの最小値Ｃｍｉｎを設定する。
【００６５】
最小値Ｃｍｉｎは、以下の式によって算出される。
【００６６】
Ｃｍｉｎ＝ｘ_３−ｘ_０
以上のステップＦ１−１〜１−５において、仮想指示棒及び腕に関する各種設定値の設定が完了する。
【００６７】
尚、ステップＦ１−１での肩基準点の入力及びＦ１−３での肘基準点の入力に関しては、その入力方法としてキーボード等の入力装置あるいは座標入力ペン２１のいずれかを用いているが、いずれの場合でも、実際の入力作業に煩雑さが伴うので、例えば、典型的な基準点候補を用意しておき、メニュー選択画面で簡単に選べるようにしても良い。
【００６８】
更には、操作者の身体情報（肩から肘までの距離ｒｅ及び肘からペン先（指先）までの長さａ）を所定の典型的な既知の値として持たせることにより、ステップＦ１−３で対角最遠点（ｘ_２，ｙ_２）の方向で一点のみ入力することにより、自動的に肩基準点及び肘基準点を算出するようにしても良い。
【００６９】
次のステップＦ１−６〜１−９において、実際の座標入力ペン２１あるいはタッチパネルの場合にはタッチ位置に対応する仮想支持棒先端指示座標の座標算出処理を行って、算出した座標値を出力する。
【００７０】
まず、ステップＦ１−６において、操作者の実際の座標入力ペン２１（あるいはタッチパネルの場合にはタッチ位置）の入力座標（ｘ，ｙ）の検出を行う。これは、通常の各座標入力方式における座標算出である。
【００７１】
次に、ステップＦ１−７及びステップＦ１−８において、上述の処理によって算出された操作者の肩、肘及び仮想指示棒に関する設定値、及び操作者の指示座標に基づいて、仮想支持棒先端指示座標を算出する。
【００７２】
まず、ステップＦ１−７で、指示座標（ｘ，ｙ）に対応する肘基準点Ｏｅ（ｘ_ｅ，ｙ_ｅ）、及び肘と腕の角度θｅを算出する。具体的には、次の式により算出する。
【００７３】
（ｘ_ｅ−ｘ_０）^２＋（ｙ_ｅ）−ｙ_０）^２＝ｒｅ^２
（ｘ−ｘ_ｅ）^２＋（ｙ−ｙ_ｅ）^２＝（Ｒ−ｒｅ）^２
そして、上記２式を満足する２点（ｘ_ｅ１，ｙ_ｅ１）と（ｘ_ｅ２，ｙ_ｅ２）の内、
ｙ_ｅ１＜ｙ_ｅ２を満足する肘基準点Ｏｅ（ｘ_ｅ，ｙ_ｅ）を算出する。また、算出した肘基準点Ｏｅ（ｘ_ｅ，ｙ_ｅ）から、肘と腕の角度θｅを次の式により算出する。
【００７４】
θｅ＝ｔａｎ^−１（（ｙ−ｙ_ｅ）／（ｘ−ｘ_ｅ））
次に、ステップＦ１−８で、仮想支持棒先端指示座標（Ｘ，Ｙ）を算出して、その座標を出力する。
【００７５】
具体的には、次の式により算出し、出力する。
【００７６】
（Ｘ，Ｙ）＝（ｘ_ｅ）＋（ｘ−ｘ_ｅ）＊Ｄ，ｙ_ｅ）＋（ｙ−ｙ_ｅ）＊Ｄ）
ここで、Ｄ＝ｂ／ａである。つまり、Ｄは、肘からペン先（指先）までの長さａに対して、仮想支持棒先端指示座標（Ｘ，Ｙ）の位置が、肘から仮想指示棒先端までの長さｂまで拡大される、拡大率を表している。
【００７７】
この式は、拡大基準点である肘基準点Ｏｅ（ｘ_ｅ，ｙ_ｅ）に対して、この拡大基準点と検出座標である指示座標（ｘ，ｙ）を結ぶ方向に、下記のように変動する拡大率Ｄで拡大した座標の算出を示している。
【００７８】
また、長さａと長さｂは、
ａ＝ｂｍｉｎ≦ｂ≦ｂｍａｘ
の関係を満足するので、拡大率Ｄは、
１≦Ｄ≦ｂｍａｘ／ａ
の範囲で変化する。
【００７９】
実施形態１では、更に、この拡大率Ｄを肩基準点Ｏ_０（ｘ_０，ｙ_０）とペン（タッチパネル）指示座標（ｘ，ｙ）とのｘ座標の距離Ｃの関数で表現している。これを具体的に示すと、以下の式になる。
【００８０】
Ｄ＝（α−１）／β＊ｃ＋１＋ｃｍｉｎ（α−１）／β
α＝ｂｍａｘ／ａ、β＝ｃｍａｘ−ｃｍｉｎ
この式により、仮想支持棒先端指示座標（Ｘ，Ｙ）の位置は、操作者が対角最遠点（ｘ_２，ｙ_２）を仮想指示するときに、ｃ＝ｃｍａｘとなる。従って、対角最遠点（ｘ_２，ｙ_２）となり、表示画面１０２の最近点（ｘ_３，ｙ_３）を指示したときには、ｃ＝ｃｍｉｎで、拡大率Ｄは１となる。従って、そのまま最近点（ｘ_３，ｙ_３）となる。
【００８１】
このように、拡大率Ｄは、拡大率基準点である肩基準点Ｏ_０（ｘ_０，ｙ_０）とペン指示座標（ｘ，ｙ）とのｘ座標の距離Ｃにより変化するので、表示画面１０２の全領域すべてを仮想指示棒で指示することができる。
【００８２】
尚、実施形態１では、拡大率Ｄを変動させるパラメータとして、操作者の肩基準点と入力座標のｘ座標の距離を用いたが、これが、この２点間の距離であっても良いし、また、操作者の他の部位の位置と指示座標との位置関係において変動させても良い。更には、操作者の部位ではなく、例えば、表示装置１０１における所定の拡大率基準点と入力座標の距離等に関連させて拡大率Ｄを変動させても良い。
【００８３】
更に、仮想支持棒先端指示座標（Ｘ，Ｙ）は、図２に示されるように、拡大基準点としての操作者の肘から、操作者の実際の座標入力ペン２１（あるいはタッチパネルの場合にはタッチ位置（ｘ，ｙ））に向けて角度方向に、肘からペン先（指先）までの長さと所望の仮想指示棒先端までの長さの比である拡大率Ｄを乗じた位置に仮想指示棒の先端の座標を出力することができる。
【００８４】
これにより、従来のマウスに代表される相対座標系に於ける任意の基準点に対する拡大（縮小）座標系では実現され得なかった、操作者の身体的な条件に基づいた基準点及び仮想指示棒に関する設定値により座標を算出することができるので、座標入力ペン２１や指で指示棒による操作感を実現することができる。
【００８５】
また、その仮想指示棒の角度を形成する肘の位置の変化に伴い、その基準点も追従して動くので、実際の腕の動きにより近い仮想指示棒による指示を行うことができる。これは、座標入力ペン２１あるいはタッチ位置座標の変化に伴い、常に予め入力された肩基準点に基づき、その入力座標に対応した肘基準点が算出され、その肘基準点から入力位置に向かう角度は自然な仮想指示棒の角度となるからである。
【００８６】
次に、ステップＦ１−９において、ステップＦ１−１〜Ｆ１−５で算出した各種設定値を変更することによる、仮想指示棒の条件（長さや方向）の変更の有無を判定する。変更がある場合（ステップＦ１−９でＹＥＳ）、ステップＦ１−１に戻る。一方、変更がない場合（ステップＦ１−９でＮＯ）、ステップＦ１−６に戻る。
【００８７】
この変更操作は、例えば、メニューによる選択、あるいは座標入力ペン２１のスイッチによって実現することができる。
【００８８】
尚、実施形態１においては、肩と肘の関係を比較的単純な、肩の付け根を一点の支点として、それを中心に肘が回転する運動モデルに基づいた座標入力装置で説明したが、これは、座標算出処理を簡略化するためであり、これに限定されるものではない。例えば、実際の人間の動きに対応した、肩が他の支点に対し一定の曲線運動をする、更には、手首の運動を加味する等のより複雑な運動モデルに基づいた座標算出処理を行い、より正確で自然な動きを実現するようにしても良い。
【００８９】
また、基準点としての操作者の肘から、操作者の実際の座標入力ペン２１（あるいはタッチパネルの場合にはタッチ位置）の入力座標（ｘ，ｙ）に向けて角度方向に、肘からペン先（指先）までの長さと所望の指示棒先端までの長さの比である拡大率Ｄを乗じた位置に仮想指示棒の先端の座標を出力したが、人間の指示棒（指し棒）を持つ場合の手首の角度を考慮して座標を出力しても良い。
【００９０】
つまり、肘と腕の角度θに対して、更に指示棒（指し棒）を持つ場合の手首の傾きの角度θｏｆｆを角度のオフセットとして加えた方向に座標を出力するために、この手首の傾きの角度θｏｆｆを設定、あるいは操作者の動作により入力する構成を予め設けるようにしても良い。
【００９１】
更に、肩の位置を支点として動く肘の位置を基準として仮想指示棒先端指示座標を算出したが、もっと単純化して肘の位置を固定値として仮想指示棒先端指示座標を算出するようにしてもよい。この場合は、より座標算出処理における演算負荷を軽減することができる。
【００９２】
以上説明したように、実施形態１によれば、座標入力ペン２１（あるいはタッチ入力）を用いても、指示箇所の視認性がすぐれた使い勝手を併せ持つ大画面入出力一体型の操作性の優れた座標入力装置を提供することができる。
【００９３】
特に、実施形態１によれば、操作者の肘、更には肩等の身体的な位置の動きに追従して入力座標に対応する仮想指示棒先端指示座標（例えば、カーソル）を出力するので、従来の指示棒の先端の軌跡に近い出力座標を出力することができる。
【００９４】
入力座標を拡大することによって出力する仮想指示棒先端指示座標は、操作者の動作に沿った基準点に対して行われることに加え、その拡大率自体も操作者が指示棒を持つ動きに追従するので、自然な入力感が得られ、大画面入出力一体型の入力画面全体領域に対しての指示が可能になる。
【００９５】
更に、従来の指示棒のような操作を実現できることに留まらず、従来の指示棒がもつ欠点の長さの制限が無く、手に対する重さの負担も無く、そして、スクリーンに対する損傷も少なく、しかも、接続したＰＣ等の電子情報機器に対する入力が可能であるので、より効率的なプレゼンテーションを代表とする電子会議用のツールとすることができる。
【００９６】
本発明の実現にあたっては、装置的な制限に関しても従来の入出力一体型装置を使用することで比較的簡単に実現できる一方、後述する３次元入力可能な座標入力装置において本発明を実現すれば、より操作者の指示動作に忠実にしかも自然な操作環境を実現することができる。
【００９７】
＜＜実施形態２＞＞
実施形態２では、実施形態１の変形例について説明する。
【００９８】
まず、実施形態２の座標入力装置による座標算出処理について、図４及び図５を用いて説明する。
【００９９】
図４は本発明の実施形態２の座標入力装置による座標入力方法を説明するための図である。図５は本発明の実施形態２の座標算出処理を示すフローチャートである。
【０１００】
ここでは、図４の座標入力ペン２１による入力座標（ｘ，ｙ）に対して、図５に示すフローチャートの座標算出処理により、仮想指示棒先端指示座標（Ｘ，Ｙ）を出力する処理手順について説明する。
【０１０１】
まず、ステップＦ１−１１において、操作者の実際の座標入力ペン２１（あるいはタッチパネルの場合にはタッチ位置）の入力座標（ｘ，ｙ）を検出を行う。
【０１０２】
次に、ステップＦ１−２１において、入力座標（ｘ，ｙ）が存在する領域の領域判定を行う。
【０１０３】
尚、実施形態２においては、図４に示すように、座標入力面である画面１０２を左領域Ａと右領域Ｂとに領域分割しておき、この領域情報を予め座標入力装置において記憶しておく。
【０１０４】
ここで、座標入力面である画面１０２の向かって左下隅座標を（０，０）、右上隅座標を（ａ，ｂ）とすると、画面１０２を左領域Ａ及び右領域Ｂに分割した場合の境界線は、ｘ＝ａ／２である。
【０１０５】
従って、ステップＦ１−２１の領域判定では、入力座標（ｘ，ｙ）のｘ座標が、ｘ＞ａ／２であるか否かを判定する。つまり、ｘ＞ａ／２である場合は入力座標（ｘ，ｙ）は右領域Ｂにあると判定し、Ｘ≦ａ／２である場合は入力座標（ｘ，ｙ）は左領域Ａにあると判定する。
【０１０６】
ステップＦ１−２１において、ｘ＞ａ／２である場合（ステップＦ１−２１でＹＥＳ）、ステップＦ１−３１に進み、予め記憶された右領域Ｂの右下隅座標ＯＢ（ｂ，０）を拡大基準点（ｘ_０，ｙ_０）とする。一方、Ｘ≦ａ／２である場合、（ステップＦ１−２１でＮＯ）、ステップＦ１−４１に進み、予め記憶された左領域Ｂの左下隅座標ＯＡ（０，０）を拡大基準点（ｘ_０，ｙ_０）とする。
【０１０７】
そして、ステップＦ１−５１において、左領域Ａ及び右領域Ｂそれぞれの領域における基準点のいずれかの拡大基準点と、拡大率Ｄで入力座標（ｘ，ｙ）を拡大し、仮想指示棒先端指示座標（Ｘ、Ｙ）を算出する。具体的には、次の式により算出し、出力する。
【０１０８】
（Ｘ，Ｙ）＝（ｘ_０＋（ｘ−ｘ_０）＊Ｄ，ｙ_０＋（ｙ−ｙ_０）＊Ｄ）
拡大率Ｄは、拡大基準点からペン先（指先）指示位置（ｘ，ｙ）までの長さと所望の仮想指示棒先端までの長さの比であり、予め座標入力装置に記憶されている。
【０１０９】
この式からわかるように、仮想支持棒先端指示座標（Ｘ，Ｙ）は、図４に示されるように、操作者の実際の座標入力ペン２１（あるいはタッチパネルの場合にはタッチ位置）の入力座標（ｘ，ｙ）が存在する領域に応じて、その領域の外側から仮想指示棒の指示先である中心部に向けて一定の拡大率Ｄで拡大された位置に仮想指示棒先端指示座標を出力することができる。
【０１１０】
表示画面１０２に向かって左側に操作者が立ち左領域Ｂを指示した場合には、拡大基準点が左下となり、図４の（Ｘ_Ａ，Ｙ_Ａ）で示される左から中央部にかけて仮想指示棒の先端としてカーソルが示される。
【０１１１】
一方、右側の場合にはその逆になり、操作者の指示位置に基づいて自動的に操作者の影にならない方に、仮想指示することができる。これは、従来のマウスに代表される相対座標系に於ける任意の基準点に対する拡大（縮小）座標系では実現され得なかった操作環境である。
【０１１２】
そして、ステップＦ１−６１において、座標入力ペン２１のペンアップの有無を判定する。ペンアップでない場合（ステップＦ１−６１でＮＯ）、ステップＦ１−６１に戻り、ペンアップと判定されるまで、上記処理を繰り返す。一方、ペンアップである場合（ステップＦ１−６１でＹＥＳ）、処理を終了する。
【０１１３】
尚、実施形態２では、各領域に於ける拡大基準点は、各領域の下隅の領域に設けたが、これは、比較的大画面表示においては、その拡大基準点による拡大が、仮想指示棒の先端を規定するための基準点として好適であると言うことを前提に設定されたものである。但し、さらに操作性を向上させるためには、表示装置１０２の形状、仕様や使用目的により、上記以外の領域に、各領域の拡大基準点を設定しても良いことは言うまでもない。
【０１１４】
以上説明したように、実施形態２によれば、実施形態１で説明した効果に加えて、座標入力領域に応じて仮想指示棒先端指示座標の表示位置が自動的に切り替わるので、常に操作自身と離れた位置に仮想指示棒先端指示座標を出力することができ、指示部分が操作者の影になるのを回避することができる。
【０１１５】
＜＜実施形態３＞＞
実施形態２では、座標入力面である画面１０２を左領域Ａと右領域Ｂとに領域分割したが、実施形態３では、さらに操作性を向上させるために、図６に示すように、左領域Ａと右領域Ｂの間に、中間領域Ｃを設ける。但し、この中間領域Ｃにおいては、座標の拡大処理は実行しない。
【０１１６】
以下、実施形態３の座標入力装置による座標算出処理について、図６及び図７を用いて説明する。
【０１１７】
図６は本発明の実施形態３の座標入力装置による座標入力方法を説明するための図である。図７は本発明の実施形態３の座標算出処理を示すフローチャートである。
【０１１８】
ここでは、図６の座標入力ペン２１による入力座標（ｘ，ｙ）に対して、図７に示すフローチャートの座標算出処理により、仮想指示棒先端指示座標（Ｘ，Ｙ）を出力する処理手順について説明する。
【０１１９】
まず、ステップＦ２−１において、操作者の実際の座標入力ペン２１（あるいはタッチパネルの場合にはタッチ位置）の入力座標（ｘ，ｙ）の検出を行う。
【０１２０】
次に、ステップＦ１−２において、入力座標（ｘ，ｙ）が存在する領域の領域判定を行う。
【０１２１】
尚、実施形態３においては、図５に示すように、座標入力面である画面１０２の向かって左領域Ａと右領域Ｂと、更にその中間領域Ｃを設ける。
【０１２２】
ここで、座標入力面である画面１０２の原点を左下隅座標を（０，０）とすると、左領域Ａと中間領域Ｃの境界線は、Ｘ＝ａ、中間領域Ｃと右領域Ｂとの境界線は、Ｘ＝ｂとなるように領域分割する。そして、この領域情報を予め座標入力装置において記憶しておく。
【０１２３】
従って、ステップＦ２−２及びステップＦ２−３の領域判定では、入力座標（ｘ，ｙ）のｘ座標が、ｘ＜ａあるいはｘ＞ｂであるか否かを判定をする。つまり、ｘ＜ａである場合は入力座標（ｘ，ｙ）は左領域Ａにあると判定し、ａ≦ｘ＜ｂである場合は入力座標（ｘ，ｙ）は中間領域Ｃにあると判定し、ｂ≦ｘである場合は入力座標（ｘ，ｙ）は右領域Ｂにあると判定する。
【０１２４】
そこで、まず、ステップＦ２−２において、入力座標（ｘ，ｙ）のｘ座標がｘ＜ａあるいはｘ＞ｂである場合（ステップＦ２−２でＹＥＳ）、ステップＦ２−３に進み、入力座標（ｘ，ｙ）のｘ座標がｘ＜ａであるか否かを判定する。ｘ＜ａである場合（ステップＦ２−３でＹＥＳ）、ステップＦ２−４に進み、予め記憶された左領域Ａの左下隅座標ＯＡ（０，０）を拡大基準点（ｘ_０，ｙ_０）とする。一方、Ｘ＜ａでない場合（ステップＦ２−３でＮＯ）、ステップＦ２−５に進み、予め記憶された右領域Ｂの右下隅座標ＯＢ（ｃ，０）を拡大基準点（ｘ_０，ｙ_０）とする。
【０１２５】
そして、左領域Ａあるいは右領域Ｂの場合、ステップＦ２−７において、それぞれの領域におけるいずれかの拡大基準点と、拡大率Ｄで入力座標（ｘ，ｙ）を拡大し、仮想指示棒先端指示座標（Ｘ、Ｙ）を算出する。具体的には、次の式により算出し、出力する。
【０１２６】
（Ｘ，Ｙ）＝（ｘ_０＋（ｘ−ｘ_０）＊Ｄ，ｙ_０＋（ｙ−ｙ_０）＊Ｄ）
拡大率Ｄは、基準点からペン先（指先）指示位置（ｘ，ｙ）までの長さと所望の仮想指示棒先端までの長さの比であり、予め座標入力装置に記憶されている。
【０１２７】
一方、ステップＦ２−２において、入力座標（ｘ，ｙ）のｘ座標がｘ＜ａあるいはｘ＞ｂでない場合（ステップＦ２−２でＮＯ）、ステップＦ２−６に進み、拡大率Ｄ＝１に設定し、入力座標（ｘ，ｙ）をそのまま出力する。
【０１２８】
そして、ステップＦ２−８において、座標入力ペン２１のペンアップの有無を判定する。ペンアップでない場合（ステップＦ２−８でＮＯ）、ステップＦ２−１に戻り、ペンアップと判定されるまで、上記処理を繰り返す。一方、ペンアップである場合（ステップＦ２−８でＹＥＳ）、処理を終了する。
【０１２９】
以上の処理によって、左領域Ａあるいは右領域Ｂに入力を行う場合は、実施形態１と同様に、それぞれの入力位置に適した仮想指示棒のカーソル位置が算出される。また、中間領域Ｃに入力を行う場合は、その入力位置の座標が出力される。
【０１３０】
通常の座標入力面である画面１０２における指示において、例えば、向かって左側の領域での入力の場合、拡大率にもよるが、拡大率が２倍以上の場合には、画面１０２のｘ＝ａ／２より左側で座標入力面である画面１０２の右端に仮想指示棒先端指示座標が到達し、それ以上、右側を指示する意味が無くなる。つまり、拡大率が２倍以上の場合には、実際、仮想指示棒として使用しない入力領域が中間領域として存在することになる。
【０１３１】
そこで、実施形態３では、この拡大指示に使用しない中間領域を中間領域Ｃとして設け、これを座標を拡大しない等倍領域とすることにより、座標入力面である画面１０２の全領域を効率的に使用している。
【０１３２】
また、必ずしも拡大率が２倍以上でない場合でも、実際に座標入力面である画面１０２の中央の領域を指示する場合には、指示棒として使用する頻度より、単純な入力として使用する頻度が多いと考えられるので、実施形態３の構成は有効である。また、中間領域Ｃの範囲は、任意に操作者が設定できるようにしても良い。
【０１３３】
また、更に、例えば、左領域Ａの基準点を（０，０）とする場合、左領域Ａ内の領域で全領域を拡大指示しようとする場合には、中間領域Ｃとの境界線ｘ＝ａにおいて、画面１０２の右端のｘ＝ｃを指示するように拡大率を設定する必要がある。この場合の拡大率は、図６において、ＸＬ／ＸＭ＝ａ／ｃで決定される。また、右領域Ｂに関しても同様にして決定される。
【０１３４】
一方、逆に、拡大率がある値に定まると、逆にその拡大率に相当する中間領域Ｃとの境界線の位置が定まる。そこで、中間領域Ｃの範囲を操作者が設定した場合に、自動的に拡大率が定まるようにしても良い。逆に、操作者が任意の拡大率を設定できるようにした場合、その拡大率から自動的に中間領域Ｃの範囲が定まるようにしても良い。
【０１３５】
以上説明したように、実施形態３によれば、実施形態１や２で説明した効果に加えて、座標入力領域を複数の領域に分割し、操作者の操作環境を想定して、各領域での入力座標の拡大を制御することで、より操作者の意図を反映した仮想指示先端指示座標の出力を実現することができる。
【０１３６】
＜＜実施形態４＞＞
実施形態２においては、拡大基準点は各領域の下隅部に予め設定したが、実際に操作する操作者の身長等の身体的特徴により最適な位置に設定できるようにしてもよい。また、指示位置に対する拡大基準点からの仮想指示棒先端までの拡大率が任意に設定できるようにしても良い。
【０１３７】
以下、実施形態４の座標入力装置による座標算出処理について、図８及び図９を用いて説明する。
【０１３８】
図８は本発明の実施形態４の座標入力装置による座標入力方法を説明するための図である。図９は本発明の実施形態４の座標算出処理を示すフローチャートである。
【０１３９】
ここでは、図８の座標入力ペン２１による入力座標（ｘ，ｙ）に対して、図９に示すフローチャートの座標算出処理により、仮想指示棒先端指示座標（Ｘ，Ｙ）を出力する処理手順について説明する。
【０１４０】
まず、ステップＦ３−１において、操作者が、例えば、肩と水平に座標入力ペン２１を持った状態（あるいはタッチパネルで）での座標を入力する。この入力座標に基づいて、操作者に合う左領域Ａにおける基準点ＯＡ（ｘ_Ａ０，ｙ_Ａ０）、右領域Ｂにおける基準点ＯＢ（ｘ_Ｂ０，ｙ_Ｂ０）を設定し、座標入力装置に記憶する。
【０１４１】
尚、この基準点は、Ｘ座標軸方向は各領域の端部で、Ｙ座標軸方向は、上記の操作者の入力点により、値を調整するのが望ましいが、必ず、この座標に限るものではなく、操作者の望む任意の基準点を設定できるようにしても良い。
【０１４２】
次に、ステップＦ３−２において、操作者が座標入力ペン２１を持った状態で、図８に示すように、ペン先位置（あるいはタッチパネルの指示指先位置）Ｐ１（ｘ_１，ｙ_１）を入力する。また、操作者は所望の仮想指示棒先端指示位置Ｐ２（ｘ_２，ｙ_２）をカーソル（Ｐ１延長線上に表示）を移動させながら入力する。この一連の操作者の動作に基づく入力値から、拡大率Ｄを設定し記憶する。この場合の拡大率Ｄは、次の式により算出する。
【０１４３】
Ｄ＝ＯＰ２／ＯＰ１＝（ｘ_２−ｘ_０）／（ｘ_１−ｘ_０）
尚、上記の基準点ＯＡ（ｘ_Ａ０，ｙ_Ａ０）及び基準点ＯＢ（ｘ_Ｂ０，ｙ_Ｂ０）、拡大率Ｄは、一般的なプレゼンテーション環境を想定して得られる典型的な操作者の位置に基づいて予め記憶しておいても良い。そして、操作者の好み、用途、スクリーンに対して立つ位置、身長、利き腕等の操作者に関する操作者情報に応じて、適切な基準点ＯＡ（ｘ_Ａ０，ｙ_Ａ０）及び基準点ＯＢ（ｘ_Ｂ０，ｙ_Ｂ０）、拡大率Ｄを選択するようにしても良いし、あるいは用意されたメニューから選択できるようにしても良い。
【０１４４】
尚、以下のステップＦ３−４〜ステップＦ３−７は、実施形態２のステップＦ１−２１〜ステップＦ１−６１それぞれに対応するので、その説明は省略する。
【０１４５】
以上説明したように、実施形態４によれば、実施形態１〜３で説明した効果に加えて、操作者の身体的特徴を適切に反映した基準点を用いて、より操作者の意図を反映した仮想指示先端指示座標の出力を実現することができる。
【０１４６】
＜＜実施形態５＞＞
上記実施形態２〜４においては、座標入力面である画面１０２の各領域ごとに個別の基準点を設定して、その基準点に基づく座標の拡大処理、あるいは等倍処理を実行するように構成したが、これに限定されない。例えば、各領域の境界をまたがって連続的に入力動作をする場合には、隣の領域に移っても、最初の領域の基準点に基づく座標の拡大処理を保持したままの座標算出処理を実行するようにしても良い。
【０１４７】
以下、実施形態５の座標入力装置による座標算出処理について、図１０及び図１１を用いて説明する。
【０１４８】
図１０は本発明の実施形態５の座標入力装置による座標入力方法を説明するための図である。図１１は本発明の実施形態５の座標算出処理を示すフローチャートである。
【０１４９】
ここでは、図１０の座標入力ペン２１による入力座標（ｘ，ｙ）に対して、図１１に示すフローチャートの座標算出処理により、仮想指示棒先端指示座標（Ｘ，Ｙ）を出力する処理手順について説明する。
【０１５０】
図１０は、実施形態３の図６と同様に、左領域Ａと右領域Ｂの間に中間領域Ｃを構成した場合を示している。ここで、まず、左領域Ａ内で座標の入力を開始し、引き続き連続的、つまり、ペンダウンのまま中間領域Ｃに移動して指示する場合を想定する。
【０１５１】
実施形態３では、この場合、最初の入力点（ｘ_Ａ，ｙ_Ａ）に対応して、出力座標を拡大して、仮想指示棒先端指示座標として（Ｘ_Ａ，Ｙ_Ａ）＝（ｘ_０＋（ｘ−ｘ_０）＊Ｄ，ｙ_０＋（ｙ−ｙ_０）＊Ｄ）が表示されるが、境界線ｘ＝ａを境に中間領域Ｃに指示入力が進入して任意点を指示している場合には、その任意点（ｘ_Ａ’，ｙ_Ａ’）が出力される。
【０１５２】
これに対して、実施形態５では、境界線ｘ＝ａを境に中間領域Ｃに指示入力が進入した場合でも、最初の入力点（ｘ_Ａ，ｙ_Ａ）に対応して、仮想指示棒先端指示座標（Ｘ_Ａ，Ｙ_Ａ）を拡大して座標（Ｘ_Ａ’，Ｙ_Ａ’）を出力する。
【０１５３】
以下、この処理の詳細について説明する。
【０１５４】
まず、ステップＦ４−１において、操作者の実際の座標入力ペン２１（あるいはタッチパネルの場合にはタッチ位置）である入力座標（ｘ，ｙ）の検出を行う。
【０１５５】
次に、ステップＦ４−２において、ペンダウン継続の有無を示すＦｌａｇ＝０であるか否かを判定する。ここで、Ｆｌａｇ＝０がペンダウンが継続していないことを示し、Ｆｌａｇ＝１がペンダウンが継続していることを示す。
【０１５６】
ステップＦ４−２において、Ｆｌａｇ＝０でない場合（ステップＦ４−２でＮＯ）、ステップＦ４−８に進む。一方、Ｆｌａｇ＝０である場合（ステップＦ４−２でＹＥＳ）、ステップＦ４−３に進む。
【０１５７】
尚、初期状態では、Ｆｌａｇ＝０であるので、ステップＦ４−２では、ステップＦ４−３に進む。
【０１５８】
また、ステップＦ４−３〜ステップＦ４−８は、実施形態３のステップＦ２−２〜ステップＦ２−７それぞれに対応するので、その説明は省略する。
【０１５９】
次に、ステップＦ４−９で、座標入力ペン２１のペンアップの有無を判定する。座標を連続的に入力している場合には、ペンダウンが継続していると判断し、ステップＦ４−１０に進み、Ｆｌａｇ＝１に設定した後、ステップＦ４−１に戻る。
【０１６０】
尚、このペンダウン継続の有無の判断は、例えば、座標検出のサンプリング周期毎にペンアップの有無を判定することで判定可能であるが、これ以外にも前後の入力座標の距離等に閾値を設けて判断しても良い。
【０１６１】
ステップＦ４−１に戻り、次のサンプリング周期で、入力座標（ｘ，ｙ）を検出した後、ステップＦ４−２において、Ｆｌａｇ＝０であるか否かを判定する。この場合は、Ｆｌａｇ＝１であるので、ステップＦ４−８へ進む。つまり、拡大基準点（ｘ_０，ｙ_０）の値、あるいは、拡大率Ｄは、前回の処理と同様であり、このまま、再度、拡大処理、座標算出を行う。
【０１６２】
以上の座標算出処理により、各領域の境界をまたがって連続的に入力動作をする場合には、隣の領域に移っても、最初の領域の拡大基準点、拡大率を維持したままで、座標算出が実行される。
【０１６３】
そして、一旦、ペンアップとなり、ペンダウンの継続が解除されると、ステップＦ４−９からステップＦ４−１１に進み、Ｆｌａｇ＝０に設定した後、ステップＦ４−１に戻る。
【０１６４】
以上説明したように、実施形態５によれば、実施形態１〜４で説明した効果に加えて、座標入力動作が拡大領域と等倍領域をまたがる場合でも、その座標入力動作が継続していれば、各領域に適した仮想指示先端指示座標の出力を実現することができる。
【０１６５】
尚、上記実施形態２〜５においては、座標入力領域を左右２つ、あるいはその中間領域を含む３つの領域を設定する例を示したが、領域分割の形態は、これに限定されるものではなく、それぞれの領域に固有の基準点、あるいは拡大率を設定する構成であれば、どのような形態でも良い。
【０１６６】
例えば、水平方向に座標入力領域を５つの領域に分割し、一番外側の左右の領域を拡大率を一番大きく、中央領域は等倍領域とし、その、中間の左右の２つの領域は拡大率を外側の左右領域に比べて小さくするという構成でも良い。これにより、領域をまたがる座標入力動作がなされても、拡大率の変動を少なく抑えることができ、快適な仮想指示棒先端座標の出力を実現することができる。
【０１６７】
＜＜実施形態６＞＞
実施形態１〜５の座標入力装置においては、基準点となる肩及び肘等の位置の入力は、キーボード等の入力装置を用いて入力可能な場合、あるいは座標入力ペン２１の指示領域が表示領域内にある場合には問題ない。しかしながら、実際に座標入力ペン２１を用いて入力する場合の入力領域が表示領域外の場合、更には、操作者の通常の入力領域が表示領域外の場合には、座標入力領域が表示領域外にもある座標入力方式を用いる必要がある。
【０１６８】
ここで、座標入力装置の座標入力方式に関しては、特に限定されるものではないが、２次元的に表示領域外の場合のみならず、画面１０２から垂直（Ｚ軸）方向に離れた場所からコンピュータを遠隔操作することも可能な座標入力装置として、空中超音波を用いた座標入力方式を採用することができる。
【０１６９】
以下、実施形態６では、空中超音波を用いた座標入力方式を実施形態１の座標入力装置に適用した場合の構成について説明する。
【０１７０】
まず、実施形態６の座標入力装置で用いる座標入力ペン２１の構成について、図１２を用いて説明する。
【０１７１】
図１２は本発明の実施形態６の座標入力装置の座標入力ペンの基本構成を示す図である。
【０１７２】
座標入力ペン２１は、画面１０２にペン先を押し当てることでペン先スイッチ２２がオンになり超音波の発振が開始される。また、遠隔操作する場合は、ペンサイドスイッチ２３あるいはスイッチ２４を押すことで超音波の発振が開始される。
【０１７３】
次に、実施形態６の座標入力装置の機能構成について、図１３を用いて説明する。
【０１７４】
図１３は本発明の実施形態６の座標入力装置の座標入力ペンの基本構成を示す図である。
【０１７５】
座標入力ペン２１において、３０２は、不図示のバッテリで動作する発振子３０３を駆動する駆動回路である。この駆動回路３０２は、発振子３０３を所定のタイミングで駆動するように制御している。そして、発振子３０３から発振された超音波信号は、座標入力装置本体３０４の内部回路の内の複数の超音波センサ３０５で検出される。検出された超音波信号は、波形処理回路３０６で所定のレベルまで増幅されて、検出タイミング信号としてＣＰＵ３０７に入力される。
【０１７６】
こうして、複数の超音波センサ３０５で検出されたタイミング信号が揃ったらＣＰＵ３０７は、時間情報から距離情報に変換して、さらに三角測量の原理で座標入力ペン２１の画面座標系（画面１０２に於ける座標系）に基づいた座標位置を算出する。更に、この一連の座標から操作座標系を算出し、座標入力装置３０４の画面座標系における操作者の入力座標を操作座標系（操作者を基準とした操作座標入力面における座標系）の座標に変換する。
【０１７７】
尚、この座標算出及び座標変換は、ＲＯＭ３１２に格納されている座標算出プログラム３０８をＣＰＵ３０７が呼び出すことによって実行される。そして、算出された座標データは、メモリ３１０に格納される。また、座標データは、逐次無線インターフェース３１１によって、外部のコンピュータに転送される。更に、必要に応じて、座標データから得られる軌跡を文字認識エンジン３０９で文字認識し、その認識結果をコマンドあるいはテキストデータとして、メモリ３１０に格納することができる。
【０１７８】
尚、実施形態６の座標入力システムの構成は、上述した構成以外にも種々の構成を採用することができる。例えば、指示具はペン状に限定されず、いわゆる指示棒状であってもよい。また、座標入力方式は、超音波方式に限らず、３次元座標を算出することが可能な座標入力方式であれば、赤外線利用方式、抵抗膜方式、電磁誘導方式、あるいは静電結合方式等も採用することができる。
【０１７９】
また、表示装置は、リアプロジェクタ表示装置１０１に限定されず、フロントプロジェクタ、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等、コンピュータの情報を表示することができるものであれば、どのようなものでも良い。
【０１８０】
更に、座標入力装置３０４と外部のコンピュータ間の接続は、無線インターフェース３１１に限定されず、有線インターフェースであっても良い。
【０１８１】
＜座標入力装置の詳細な構成の説明＞
上述した動作をする座標入力装置の構成をより詳細に説明する。
【０１８２】
図１４は本発明の実施形態６の３次元（空間）座標計測可能な座標入力装置の概略構成を示す図である。
【０１８３】
２１は指示具であるところの座標入力ペンであり、操作者による座標入力動作により空中に音波を発生するように構成されている。発生した音波は複数の検出センサ３（実施形態６の場合、４個の検出センサ３＿Ｓａ〜Ｓｄを使用する）により検出され、後述する方法により信号波形検出回路２で処理される。その後、演算制御回路１によって、座標入力ペン２１の音波発生源の位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を算出するように構成されている。
【０１８４】
演算制御回路１は、座標入力装置全体を制御するとともに、得られる座標データを基に、ディスプレイ駆動回路５を介して、表示装置１０１に表示されているカーソルを移動したり、あるいは筆記等の手書き情報を表示装置１０１に表示、追記できるように構成されている。
【０１８５】
以上のように、座標入力装置と表示装置を組み合わせることで、あたかも『紙と鉛筆』のような関係を実現することができるマンマシンインターフェースを提供することが可能となる。
【０１８６】
次に、座標入力ペン２１の構成について、図１５を用いて説明する。
【０１８７】
図１５は本発明の実施形態６の座標入力ペンの構成を示す図である。
【０１８８】
特に、図１５（ａ）は座標入力ペン２１の外観図であり、図１５（ｂ）は座標入力ペン２１の機能構成図である。
【０１８９】
座標入力ペン２１内に内蔵された音波発生源４３は、ペン電源４５、およびタイマと発振回路並びに座標入力ペン２１に具備されている複数のスイッチ情報を検知して制御する制御回路、各種データを記憶するメモリ等で構成された駆動回路４４によって駆動される。
【０１９０】
音波発生源４３は、例えば、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の圧電性素子で構成される。このＰＶＤＦは、フィルム状で、所定サイズの円環状に構成することで、所望周波数で駆動効率が最大になるようになっている。
【０１９１】
音波発生源４３の駆動信号は、タイマによって発せられる所定の周期で繰り返すパルス信号であって、発振回路により所定のゲインで増幅された後、音波発生源４３に印加される。この電気的な駆動信号は、音波発生源４３によって機械的な振動に変換され、空中にそのエネルギーが放射されることになる。
【０１９２】
尚、実施形態６における座標入力ペン２１は、そのペン先端部を押圧することで動作するペン先スイッチ（ＳＷ）２２、並びに座標入力ペン２１の筐体に設けられた複数のペンサイドスイッチ（ＳＷ）２３、２４を具備する。
【０１９３】
駆動回路４４は、所定周期毎（例えば、１０ｍｓｅｃ毎、その場合、１秒間あたりに音波を１００回放射するので、本座標入力装置の座標算出サンプリングレートは、１００回／秒となる）に、座標入力ペン２１内の音波発生源４３を駆動させる信号を出力し、空中に音波を放射することになる。
【０１９４】
この音波は、音波発生源４３と各検出センサ３＿Ｓａ〜Ｓｄ迄の距離に各々応じて遅延し、到達、検出されることになる。この検出センサ３＿Ｓａ〜Ｓｄは、例えば、ＰＺＴ等の厚み振動を行う圧電振動子で、前面に音響整合層を設けている。この音響整合層は、シリコンゴム等を薄層化したもので、気体との音響インピーダンスの整合をとり、高感度で広帯域特性が得られ、かつパルス応答性のよい超音波信号の送受信が可能となっている。
【０１９５】
この種の座標入力装置は、座標入力ペン２１の音波発生源４３と各検出センサ３＿Ｓａ〜Ｓｄ間の距離を、音波の既知の音速と、その到達時間の積により各々算出し、各検出センサ３＿Ｓａ〜Ｓｄの位置情報を用いて幾何学的に音波発生源４３の位置情報を得ることを基本としたシステムである。そこで、この音波の到達時間を検出する到達時間検出方法について、図１６及び図１７を用いて説明する。
【０１９６】
図１６は本発明の実施形態６の音波の到達時間検出方法を説明するためのタイミングチャートである。また、図１７は本発明の実施形態６の音波の到達時間検出を実現する検出回路のブロック図である。
【０１９７】
５１は駆動回路４４で発生した駆動信号であり、駆動信号５１を発生するとともにスタート信号を生成する。このスタート信号は、例えば、座標入力ペン２１内に内蔵されている赤外ＬＥＤ等（不図示）を介して、そのスタート信号を演算制御回路１に送信し、演算制御回路１内のタイマ１２（図１８参照）をスタートさせる。
【０１９８】
一方、空中に放射された音波は、音波発生源４３と検出センサ３＿Ｓａ〜Ｓｄ間の距離に応じて遅延し、検出センサ３＿Ｓａ〜Ｓｄで検出されることになる。５３は前置増幅回路６０で所定レベルまで増幅された各検出センサ３＿Ｓａ〜Ｓｄで検出された検出信号を示す。この検出信号５３を、絶対値回路及び低域通過フィルタ等により構成されるエンベロープ検出回路６１で処理を行い、検出信号のエンベロープ５４のみが取り出される。
【０１９９】
このエンベロープ５４に着目すると、その波形が伝播する音速は群速度Ｖｇであり、このエンベロープ５４の特異な点、例えば、エンベロープ５４のピークや変曲点を検出すると、群速度Ｖｇに関わる遅延時間ｔｇが得られる。エンベロープ５４のピークあるいは変曲点を検出するエンベロープ特異点検出回路６２は、微分回路、ゼロクロスコンパレータを用いて容易に検出が可能である。
【０２００】
実施形態６では、２階微分することによって信号５５を形成し、閾値レベル５２と検出信号５３で比較されたゲート信号を参照してエンベロープ５４の変曲点を検出する（信号５６）。この信号５６を用いて前述したスタート信号により動作しているタイマ１２をストップさせれば、群速度Ｖｇに関わる群遅延時間Ｔｇを検出することが可能である。
【０２０１】
また、厳密に言えば、この群遅延時間Ｔｇには、波形処理に関わる回路の遅延分が含まれるが、後述する方法により、その影響は完全に除去される。よって、ここでは説明を簡略化するために、回路遅延時間は無いものとして説明を加える。
【０２０２】
以上のことから、音波発生源４３と検出センサ３＿Ｓａ〜Ｓｄ間の距離Ｌは次式で求めることができる。
【０２０３】
Ｌ＝Ｖｇ×Ｔｇ （１）
一方、より高精度な距離Ｌの計算を行う場合には、検出信号波形の位相情報より、音波が到達する時間を算出する。その詳細について説明すれば、検出センサ３＿Ｓａ〜Ｓｄの出力信号５３は、帯域通過フィルタ６４により余分な周波数成分を除いた後、Ｔｐ信号検出回路６６に入力される。Ｔｐ信号検出回路６６は、ゼロクロスコンパレータ、マルチバイブレータ等で構成される。そして、帯域通過フィルタ６４によって出力された信号のゼロクロス点に関わる信号を、所定の閾値レベル５２と比較するゲート信号発生回路６５が生成するゲート信号５７と比較し、信号５８を生成する。
【０２０４】
その後に、前述した群遅延時間Ｔｇを検出する信号５６をゲート信号（ゲート信号発生回路６３が生成）として参照し、このゲート信号５６の期間内において、帯域通過フィルタ６４で出力される信号波形の位相が、例えば、負側から正側にクロスする最初のゼロクロス点を出力する信号５９を生成する。
【０２０５】
そして、この信号５９を用いて、前述したスタート信号により動作しているタイマ１２をストップさせれば、位相速度Ｖｐに関わる位相遅延時間Ｔｐを検出することが可能である
尚、厳密にいえば、この位相遅延時間Ｔｐには、波形処理に関わる回路の遅延分が含まれるが、後述する方法により、その影響は完全に除去される。よって、ここでは説明を簡略化するために、回路遅延時間は無いものとして説明を加える。
【０２０６】
以上のことから、音波発生源４３と検出センサ３＿Ｓａ〜Ｓｄ間の距離Ｌは次式で求めることができる。
【０２０７】
Ｌ＝Ｖｐ×Ｔｐ （２）
ここで、エンベロープ特異点検出回路６２に基づきゲート信号発生回路６３で生成するゲート信号５６を用いる効果について説明する。
【０２０８】
検出センサ３＿Ｓａ〜Ｓｄによって検出される信号レベルは、次の要因によって変動する。
【０２０９】
１） 音波発生源４３、検出センサ３＿Ｓａ〜Ｓｄの電気−機械変換効率
２） 音波発生源４３と検出センサ３＿Ｓａ〜Ｓｄ間の距離
３） 音波が伝播する空中の温度、湿度等の環境変動
４） 音波発生源４３の音波放射に関する指向性、並びに検出センサ３＿Ｓａ〜Ｓｄの感度指向性
項目１）は部品公差により発生する要因であり、装置を大量生産する場合には十分な留意が必要である。また、項目２）は音波の減衰に関する項目であり、音波発生源４３と検出センサ３＿Ｓａ〜Ｓｄ間の距離が大きくなるにつれて、空気中を伝播する音波の信号レベルは指数関数的に減衰することが一般的によく知られている他、その減衰定数も項目３）による環境で変化する。
【０２１０】
さらには、項目４）は、本発明は座標入力装置として動作するので、筆記具であるところの座標入力ペン２１は、操作者による筆記動作で常にその姿勢が変化、つまり、ペン保持角度が変動するので、その変動によっても大きくレベルが変化する。さらには、検出センサ３＿Ｓａ〜Ｓｄの感度指向性により、座標入力ペン２１と検出センサ３＿Ｓａ〜Ｓｄの成す角度が変動しても検出レベルが変動する。
【０２１１】
この時、例えば、検出レベルがより小さくなったと仮定した場合には、前述した閾値レベル（例えば、信号５２）が固定であるために、信号５８が信号５８’に変化することは十分に有り得る現象となる。
【０２１２】
つまり、たとえ同一地点での座標入力動作を行っても、例えば、座標入力ペン２１の保持角度（向き）が異なれば、検出信号５３のレベルが異なることになるので、ゲート信号５７の発生する時間がそれに依存することになる。しかしながら、本発明はエンベロープ５４の特異点に基づくゲート信号５６を参照しているので、検出信号レベルに依存することなく、安定して信号５９を得ることが可能となっている。
【０２１３】
次に、実施形態６の演算制御回路１の概略構成について、図１８を用いて説明する。
【０２１４】
図１８は本発明の実施形態６の演算制御回路の概略構成を示すブロック図である。
【０２１５】
１１は演算制御回路１及び本座標入力装置全体を制御するマイクロコンピュータであり、内部カウンタ、操作手順を記憶したＲＯＭ、そして計算等に使用するＲＡＭ、定数等を記憶する不揮発性メモリ等によって構成されている。
【０２１６】
前述した通り、駆動回路４４により座標入力ペン２１内の音波発生源４３の駆動タイミングと同期したスタート信号が、座標入力ペン２１に内蔵された赤外ＬＥＤ等（不図示）により光信号として放射され、その信号をスタート信号検出回路１７で検波することによって、演算制御回路１内のタイマ１２（例えば、カウンタなどにより構成されている）をスタートさせる。
【０２１７】
このように構成することで、座標入力ペン２１内の音波発生源４３を駆動する駆動タイミングと、演算制御回路１内のタイマ１２との同期が得られるので、音波発生源４３で発生した音波が各検出センサ３＿Ｓａ〜Ｓｄ各々に到達するのに要する時間を測定することが可能となる。
【０２１８】
信号波形検出回路２より出力される各検出センサ３＿Ｓａ〜Ｓｄよりの振動到達タイミング信号（信号５９）は、検出信号入力ポート１３を介してラッチ回路１５＿ａ〜ｄに各々入力される。ラッチ回路１５＿ａ〜ｄの各々は、対応する検出センサ３＿Ｓａ〜Ｓｄよりの振動到達タイミング信号を受信すると、その時のタイマ１２の計時値をラッチする。
【０２１９】
このようにして座標算出に必要な全ての検出信号の受信がなされたことを判定回路１４が判定すると、マイクロコンピュータ１１にその旨の信号を出力する。マイクロコンピュータ１１がこの判定回路１４からの信号を受信すると、ラッチ回路１５＿ａ〜ｄから各々の検出センサ３＿Ｓａ〜Ｓｄまでの振動到達時間をラッチ回路１５＿ａ〜ｄより読み取り、所定の計算を行なって、座標入力ペン２１の座標位置を算出する。
【０２２０】
更に、マイクロコンピュータ１１では、画面座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において操作者が入力した複数の座標から操作座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に於ける操作者を基準とした操作座標入力面を算出し、この画面座標系（ｘ，ｙ，ｚ）における座標入力ペン２１の座標位置を操作座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の座標に変換する。
【０２２１】
その算出結果を、Ｉ／Ｏポート１６を介してディスプレイ駆動回路５に出力し、表示装置１０１の対応する位置に、例えば、ドット等を表示することができる。また、Ｉ／Ｏポート１６を介してインターフェース回路（不図示）に、座標位置情報を出力することによって、外部機器に座標値を出力することができる。
【０２２２】
＜座標算出方式の説明＞
次に、図１９に示すような画面座標系に検出センサ３＿Ｓａ〜Ｓｄが配置された場合、音波発生源４３の画面座標系の位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）を求める方法について説明する。
【０２２３】
上記の方法により正確に求められた振動発生源４３と各検出センサ３＿Ｓａ〜Ｓｄまでの距離を各々Ｌａ〜Ｌｄ、Ｘ方向の検出センサ間距離をＸｓ−ｓ、Ｙ方向の検出センサ間距離をＹｓ−ｓとすれば、
【０２２４】

となる。同様にして、
【０２２５】

となる。
【０２２６】
以上示したように、少なくとも３個の振動発生源４３と検出センサ３までの距離が測定できれば、容易に音波発生源４３の位置（空間）座標を求めることが可能となる。
【０２２７】
本発明では、検出センサを４個用いており、例えば、距離が最も遠い情報を使わず（この場合、検出センサ３で出力される信号は、距離が遠いために信号レベルが最も小さくなっている）、残り３個の距離情報のみで、座標を算出することで、信頼性の高い座標算出を可能としている。
【０２２８】
また、この距離が遠いセンサの距離情報を活用することで、出力された座標値の信頼性が高いものか判定することも可能である。
【０２２９】
具体的な方法としては、例えば、距離情報Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃで算出された座標値と、距離情報Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄで算出された座標値は同一の値を出力するはずであり（距離情報の組み合わせを変更して演算する）、両者が一致しない場合には、いずれかの距離情報が不正、つまり、誤検出したことになるので、その場合には、座標値を出力しないといった信頼性を向上させる構成も実施可能となる。
【０２３０】
以上説明したように、実施形態６によれば、画面１０２の表示領域外の領域に於いても座標入力が可能なので、基準点となる肩及び肘等の位置を入力する際に、表示領域外でも座標入力ペン２１で実際の身体部分の位置を入力できるので、より自然な仮想指示棒の操作感が得られる。
【０２３１】
また、仮想指示棒に関する設定時のみならず、座標入力ペン２１を用いて実際に座標入力を行う場合にも表示領域外入力が可能なので、操作範囲に領域制限が少なくなる。
【０２３２】
更に、実施形態６の座標入力装置のように、Ｚ軸方向の座標入力が可能な場合には、例えば、Ｚ座標に応じて、仮想指示棒の長さを自動的に変化させて仮想支持棒先端指示座標（Ｘ，Ｙ）を算出してもよい。
【０２３３】
具体的には、Ｚ座標に肘からペン先（指先）までの長さと所望の指示棒先端までの長さの比である拡大率Ｄを比例させることにより、自然な操作感を実現することができる。また、頻繁に拡大率Ｄが変化するのが望ましくない場合には、Ｚ座標の段階的な範囲内の変動に対しては、拡大率Ｄが一定となるようにしても良い。
【０２３４】
尚、本発明は上記実施形態１〜６に限定されず、用途や目的に応じて、この実施形態１〜６を任意に組み合わせて実現される実施形態を構成しても良いことは言うまでもない。
【０２３５】
以上説明した実施形態１〜６における、座標入力装置は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置でもって実現できるし、その機能を実現する手順としての方法の発明として捉えることができる。また、コンピュータにより実現できるわけであるから、本発明はそれぞれの装置で実行されるコンピュータプログラム、更には、そのコンピュータプログラムを格納し、コンピュータが読み込めるＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ可読記憶媒体にも適用できるのは明らかであろう。
【０２３６】
従って、上記実施形態１〜６に係る実施態様を列挙すると、次の通りである。すなわち、座標入力装置及びその制御方法、プログラムは、次のようになる。
【０２３７】
＜実施態様１＞ 座標入力面上で指示された位置の入力座標を検出し、該入力座標に基づく座標を出力する座標入力装置であって、
操作者によって指示された座標入力面上の位置の入力座標を検出する検出手段と、
前記入力座標を拡大するための基準となる拡大基準点を入力する拡大基準点入力手段と、
前記入力座標を拡大する拡大率を決定するための拡大率基準点を入力する拡大率基準点入力手段と、
前記入力座標と前記拡大率基準点との位置関係に基づいて、前記拡大率を決定する決定手段と、
前記拡大率と前記拡大基準点に基づいて、前記拡大基準点と前記入力座標を結ぶ方向に前記入力座標を拡大した座標を算出する算出手段と、
前記算出手段で算出された座標を出力する座標出力手段と、
を備えることを特徴とする座標入力装置。
【０２３８】
＜実施態様２＞ 前記決定手段は、前記入力座標と前記拡大率基準点との距離に基づいて、前記拡大率を決定する
ことを特徴とする実施態様１に記載の座標入力装置。
【０２３９】
＜実施態様３＞ 操作者の身体情報を記憶する記憶手段とを更に備え、
前記拡大基準点入力手段は、前記身体情報に基づいて、前記拡大基準点を算出することで、該拡大基準点を入力する
ことを特徴とする実施態様１に記載の座標入力装置。
【０２４０】
＜実施態様４＞ 前記拡大基準点入力手段は、前記入力座標と前記身体情報に基づいて、前記拡大基準点を算出することで、該拡大基準点を入力する
ことを特徴とする実施態様３に記載の座標入力装置。
【０２４１】
＜実施態様５＞ 前記拡大基準点は、前記操作者の肘の位置に対応する
ことを特徴とする実施態様１に記載の座標入力装置。
【０２４２】
＜実施態様６＞ 前記拡大基準点は前記操作者の肘の位置に対応し、前記拡大率基準点は前記操作者の肩の位置に対応する
ことを特徴とする実施態様１に記載の座標入力装置。
【０２４３】
＜実施態様７＞ 複数種類の拡大基準点を記憶する記憶手段を更に備え、
前記算出手段は、前記検出手段で検出された入力座標が属する座標入力面上の領域に対応する拡大基準点を前記記憶手段より取得し、その取得した拡大基準点と所定拡大率に基づいて、前記入力座標を拡大した座標を算出する
ことを特徴とする実施態様１に記載の座標入力装置。
【０２４４】
＜実施態様８＞ 前記拡大基準点を、前記座標入力面を複数の領域に分割した各分割領域毎に記憶する記憶手段を更に備え、
前記算出手段は、前記検出手段で検出された入力座標が属する座標入力面上の分割領域に対応する拡大基準点を前記記憶手段より取得し、その取得した拡大基準点と所定拡大率に基づいて、前記入力座標を拡大した座標を算出する
ことを特徴とする実施態様１に記載の座標入力装置。
【０２４５】
＜実施態様９＞ 複数種類の拡大率と拡大基準点を記憶する記憶手段を更に備え、
前記算出手段は、前記検出手段で検出された入力座標が属する座標入力面上の領域に対応する拡大基準点と拡大率を前記記憶手段より取得し、その取得した拡大基準点と拡大率に基づいて、前記入力座標を拡大した座標を算出する
ことを特徴とする実施態様１に記載の座標入力装置。
【０２４６】
＜実施態様１０＞ 前記算出手段は、前記検出手段で検出された入力座標が属する座標入力面上の領域が座標の拡大を行わない等倍領域である場合は、前記入力座標を等倍した座標を算出する
ことを特徴とする実施態様１に記載の座標入力装置。
【０２４７】
＜実施態様１１＞ 前記座標入力面を分割する分割領域と、該分割領域に対応する拡大基準点及び拡大率を設定する設定手段を更に備える
ことを特徴とする実施態様７乃至９のいずれかに記載の座標入力装置。
【０２４８】
＜実施態様１２＞ 前記座標入力面を分割する分割領域と、該分割領域に対応する拡大基準点及び拡大率を記憶する記憶手段を更に備え、
前記設定手段は、前記記憶手段を参照して、前記操作者に関する操作者情報に対応する拡大基準点を設定する
ことを特徴とする実施態様１１に記載の座標入力装置。
【０２４９】
＜実施態様１３＞ 複数種類の拡大率と拡大基準点を記憶する記憶手段を更に備え、
前記検出手段が、前記座標入力面上の複数の分割領域にまたがって連続的に入力座標を検出する場合、前記算出手段は、前記検出手段で最初に検出された入力座標が属する座標入力面上の領域に対応する拡大基準点と拡大率を前記記憶手段より取得し、その取得した拡大基準点と拡大率に基づいて、前記入力座標を拡大した座標を算出する
ことを特徴とする実施態様１に記載の座標入力装置。
【０２５０】
＜実施態様１４＞ 前記検出手段で検出された入力座標に基づいて、前記拡大率を入力する拡大率入力手段を更に備える
ことを特徴とする実施態様１に記載の座標入力装置。
【０２５１】
＜実施態様１５＞ 前記座標入力面を分割する分割領域の内、座標の拡大を行わない等倍領域が設定されている場合、該等倍領域に基づいて、前記拡大率を入力する拡大率入力手段を更に備える
ことを特徴とする実施態様１に記載の座標入力装置。
【０２５２】
＜実施態様１６＞ 前記拡大率に基づいて、座標の拡大を行わない等倍領域を前記座標入力面内に設定する設定手段を更に備える
ことを特徴とする実施態様１に記載の座標入力装置。
【０２５３】
＜実施態様１７＞ 前記座標入力面上を指示するための、音波発生部を有する指示手段とを更に備え、
前記検出手段は、前記座標入力面の周辺部に設けられた複数の検出手段で構成され、前記指示手段から発生した音波を該複数の検出手段が受信した受信タイミングに基づいて、該指示手段によって指示された座標入力面上の位置の入力座標を検出する
ことを特徴とする実施態様１に記載の座標入力装置。
【０２５４】
＜実施態様１８＞ 座標入力面上で指示された位置の入力座標を検出し、該入力座標に基づく座標を出力する座標入力装置の制御方法であって、
操作者によって指示された座標入力面上の位置の入力座標を検出する検出工程と、
前記入力座標を拡大するための基準となる拡大基準点を入力する拡大基準点入力工程と、
前記入力座標を拡大する拡大率を決定するための拡大率基準点を入力する拡大率基準点入力工程と、
前記入力座標と前記拡大率基準点との位置関係に基づいて、前記拡大率を決定する決定工程と、
前記拡大率と前記拡大基準点に基づいて、前記拡大基準点と前記入力座標を結ぶ方向に前記入力座標を拡大した座標を算出する算出工程と、
前記算出工程で算出された座標を出力する座標出力工程と、
を備えることを特徴とする座標入力装置の制御方法。
【０２５５】
＜実施態様１９＞ 座標入力面上で指示された位置の入力座標を検出し、該入力座標に基づく座標を出力する座標入力装置の制御をコンピュータで実現するプログラムであって、
操作者によって指示された座標入力面上の位置の入力座標を検出する検出工程のプログラムコードと、
前記入力座標を拡大するための基準となる拡大基準点を入力する拡大基準点入力工程のプログラムコードと、
前記入力座標を拡大する拡大率を決定するための拡大率基準点を入力する拡大率基準点入力工程のプログラムコードと、
前記入力座標と前記拡大率基準点との位置関係に基づいて、前記拡大率を決定する決定工程のプログラムコードと、
前記拡大率と前記拡大基準点に基づいて、前記拡大基準点と前記入力座標を結ぶ方向に前記入力座標を拡大した座標を算出する算出工程のプログラムコードと、
前記算出工程で算出された座標を出力する座標出力工程のプログラムコードと、
を備えることを特徴とするプログラム。
【０２５６】
以上、実施形態例を詳述したが、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記憶媒体等としての実施態様をとることが可能であり、具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。
【０２５７】
尚、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（実施形態では図に示すフローチャートに対応したプログラム）を、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。
【０２５８】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【０２５９】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であっても良い。
【０２６０】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などがある。
【０２６１】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。
【０２６２】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【０２６３】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【０２６４】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【０２６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、指示箇所の視認性を向上することができる座標入力技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の座標入力装置による座標入力方法を説明するための図である。
【図２】本発明の実施形態１の座標入力装置による座標入力方法を説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態１の座標算出処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態２の座標入力装置による座標入力方法を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態２の座標算出処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態３の座標入力装置による座標入力方法を説明するための図である。
【図７】本発明の実施形態３の座標算出処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態４の座標入力装置による座標入力方法を説明するための図である。
【図９】本発明の実施形態４の座標算出処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態５の座標入力装置による座標入力方法を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施形態５の座標算出処理を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施形態６の座標入力装置の座標入力ペンの基本構成を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態６の座標入力装置の基本構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の実施形態６の３次元（空間）座標計測可能な座標入力装置の概略構成を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態６の座標入力ペンの構成を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態６の音波の到達時間検出方法を説明するためのタイミングチャートである。
【図１７】本発明の実施形態６の音波の到達時間検出を実現する検出回路のブロック図である。
【図１８】本発明の実施形態６の演算制御回路の概略構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明の実施形態６の３次元（空間）座標入力可能な座標入力装置の座標算出方法を説明するための図である。
【図２０】従来技術を説明するための図である。
【符号の説明】
２１ 座標入力ペン
３０２ 駆動回路
３０３ 発振子
３０４ 座標入力装置
３０５ 超音波センサ
３０６ 波形処理回路
３０７ ＣＰＵ
３０８ 座標算出プログラム
３０９ 文字認識エンジン
３１０ メモリ
３１１ 無線インタフェース
３１２ ＲＯＭ

Claims (1)

1. 座標入力面上で指示された位置の入力座標を検出し、該入力座標に基づく座標を出力する座標入力装置であって、
   操作者によって指示された座標入力面上の位置の入力座標を検出する検出手段と、
   前記入力座標を拡大するための基準となる拡大基準点を入力する拡大基準点入力手段と、
   前記入力座標を拡大する拡大率を決定するための拡大率基準点を入力する拡大率基準点入力手段と、
   前記入力座標と前記拡大率基準点との位置関係に基づいて、前記拡大率を決定する決定手段と、
   前記拡大率と前記拡大基準点に基づいて、前記拡大基準点と前記入力座標を結ぶ方向に前記入力座標を拡大した座標を算出する算出手段と、
   前記算出手段で算出された座標を出力する座標出力手段と、
   を備えることを特徴とする座標入力装置。

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