JP2015148837A - 座標入力システム、座標入力方法、情報処理装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】指示体の発光に基づく座標検出と光遮断に基づく座標検出とを組み合わせて座標入力を行うときに、指示体を発光させる電源が消耗しても、その指示体の座標入力を可能にする。
【解決手段】指示具１３の発光を検出部１１ａ〜１１ｄで受光することに基づいて、座標入力領域（ディスプレイ２００の表面）における指示具１３の座標を検出する。周辺発光部１５ａ〜１５ｄから座標入力領域に照射され、検出部１１ａ〜１１ｄに至る光が図示されていない指などに遮断されたことに基づいて、指などの座標を検出する。指示具１３を発光させる電池の電圧が所定の第１のレベルに低下すると、指示具１３は所定の発光パターンで発光する。所定の発光パターンが検出部１１ａ〜１１ｄで受光されると、コンピュータ１００は、指示具１３の座標を前記光の遮断に基づいて検出できるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、座標入力システム、座標入力方法、情報処理装置及びプログラムに関し、より詳しくは、ペンや指などの指示体によって指示された座標入力領域の座標を入力するための座標入力システム、座標入力方法、情報処理装置及びプログラムに関する。

例えばタッチパネル装置など、ユーザが指示体によって指示した座標入力領域の位置情報である座標を入力する座標入力装置が普及している。このように入力された位置情報に基づき、座標入力装置に接続されたコンピュータを制御したり、文字や図形などの書き込みを行ったりすることができる。

このような座標入力装置として、指示体による光遮断に基づく座標検出を行う座標入力装置がある（特許文献１）。この座標入力装置は、座標入力領域の周辺の２箇所に配置された、扇形に広がる発光面を有する受発光部と、座標入力領域の周辺に配置された再帰性反射部とを備えている。そして、各受発光部から前記座標入力領域に出射され、前記再帰性反射部で反射し、各受発光部に戻る光が前記座標入力領域に接触した指示体により遮断されたとき、各受発光部の間の距離と、各受発光部における受光強度分布から求めた各受発光部と前記遮断された光路のなす角度とから、三角測量により前記指示体が接触した座標入力領域の位置を検出する。

また、指示体の発光に基づく座標検出を行う座標入力装置もある（特許文献２）。この座標入力装置は、指示体であるペンの先端で座標入力領域にタッチしたときにペンを発光させ、その発光を座標入力領域の周辺の２箇所に配置されている検出部で受光し、光遮断に基づく座標入力装置と同様にして、前記指示体が接触した座標入力領域の位置を算出する。指示体の発光に基づく座標入力装置では、筆記中に手のひらなどが座標入力領域に不用意に接触した場合（いわゆる「手つき」）でも、指示体の座標を正確に検出できるような構成にできるというメリットがある。

しかし、指示体の発光に基づく座標検出は、発光する箇所を検出するものであるため、単体ではジェスチャーなど指による操作を検出することができない。そこで、光遮断に基づく座標検出を指による操作入力用として組み合わせることが考えられる。

しかしながら、指示体の発光に基づく座標検出では、指示体を発光させる電源としての電池が消耗してしまうと、指示体を十分な強度で発光させることができなくなるため、座標を入力することができなくなるという問題がある。

本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、指示体の発光に基づく座標検出と光遮断に基づく座標検出とを組み合わせて座標入力を行うときに、指示体を発光させる電源が消耗しても、その指示体の座標入力を可能にすることである。

本発明の座標入力システムは、座標入力領域に指示体を接触させることによって、前記指示体の座標を入力する座標入力システムであって、前記座標入力領域の周辺に配置され、前記座標入力領域に光を照射する発光部と、前記座標入力領域の周辺の複数箇所に配置され、前記座標入力領域からの光を受光する複数の検出部と、前記座標入力領域に接触した、発光する指示体である指示具からの光を前記検出部で受光することに基づいて、前記指示具の座標を検出する第１の座標検出手段と、前記発光部から前記座標入力領域へ照射され、前記検出部に至る光が、前記座標入力領域に接触した、前記指示具以外の発光しない指示体により遮断されたことに基づいて、該指示体の座標を検出する第２の座標検出手段と、前記指示具を発光させる電源の残量が所定の第１のレベルに低下したことを示す情報である電源情報を取得する電源情報取得手段と、前記電源情報取得手段が前記電源情報を取得したとき、前記第２の座標検出手段により前記指示具の座標を検出することを可能にする動作モード変更手段と、を有する座標入力システムである。

本発明によれば、指示体の発光に基づく座標検出と光遮断に基づく座標検出とを組み合わせて座標入力を行うときに、指示体を発光させる電源が消耗しても、その指示体の座標入力が可能になる。

本発明の実施形態に係る座標入力システムの概略構成を示す図である。 図１におけるコンピュータのハードウェア構成を説明するための図である。 図１における指示具の概略外観図である。 図１における指示具の内部ブロック図である。 図１における指示具により実行される発光状態設定処理を示すフローチャートである。 図１における指示具の電池の消耗に伴う発光状態の推移及び各発光状態における発光強度を示す図である。 図１における指示具の発光状態の変化と座標入力システムの動作モードの遷移との関係を示す図である。 図１における検出部で受光される光の強度波形の例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
〈座標入力システムの概略構成〉
図１は、本発明の実施形態に係る座標入力システムの概略構成を示す図である。

この座標入力システム５００は、ディスプレイ２００、４つの検出部１１ａ〜１１ｄ（任意の１つ以上の検出部を示す場合は、単に検出部１１という）、４つの周辺発光部１５ａ〜１５ｄ（任意の１つ以上の周辺発光部を示す場合は、単に周辺発光部１５という）、コンピュータ１００、及び、付加的な要素としてＰＣ（Personal Computer）３００を有している。コンピュータ１００にはＰＣ３００が接続されており、コンピュータ１００はＰＣ３００が出力した映像をディスプレイ２００に表示することができる。ディスプレイ２００、検出部１１ａ〜１１ｄ、及び周辺発光部１５ａ〜１５ｄが座標入力装置を構成する。

検出部１１ａ〜１１ｄは、矩形のディスプレイ２００の表面の周辺の複数箇所としての四角の外側に配置されている。また、周辺発光部１５ａ〜１５ｄは、ディスプレイ２００の周辺としての縁（四辺）の周囲に配置されているか、縁に着脱可能に装着されている。これは配置形態の一例であり、座標入力領域（座標検出範囲＝ディスプレイ２００の表示範囲）に接触した位置（接触位置）の検出対象である指示具や指の数などの条件により増減させてもよい。

周辺発光部１５は棒状の発光体からなり、全体が発光することで、座標入力領域全体に光を照射する。検出部１１はディスプレイ２００の対向する二辺の周囲に配置された周辺発光部１５がその視野に入るように配置されている。即ち、例えば検出部１１ａは周辺発光部１５ｂ及び１５ｃが、検出部１１ｂは周辺発光部１５ｃ及び１５ｄが、検出部１１ｃは周辺発光部１５ｄ及び１５ａが、検出部１１ｄは周辺発光部１５ａ及び１５ｂが、それぞれ視野に入るように配置する。

検出部１１は一次元又は二次元のセンサと結像光学系とを組み合わせて構成されており、その出力はコンピュータ１００によって処理され、その強度分布を検出範囲（座標入力領域）上で指示された位置を求めるために用いる。検出部１１を矩形の検出範囲の四角に配置すれば、いずれの検出部１１の視野角も９０度に統一することができ、検出部１１の結像光学系を共通にすることができる。

周辺発光部１５からの光は、座標入力領域に照射され、検出部１１で受光される。指示具や指示具以外の指などによって、光が遮断されることに基づいて、座標が検出されるので、周辺発光部１５の発光は均一であることが望ましい。そのためにはサイネージなどに用いられる導光板を用いることが好適である。さらに導光板の材質としては透明度の高いアクリル樹脂を用いることが効率のよい方法として知られている。

コンピュータ１００には座標入力システム５００に対応したアプリケーションがインストールされており、アプリケーションは検出部１１からの信号に基づきユーザが指示した位置を検出する。アプリケーションは位置に基づきジェスチャーを解析し、コンピュータ１００を制御する。

アプリケーションは、操作用のメニューをディスプレイ２００に表示することができる。例えば、ユーザが線を描画するメニューに触れた後、指示体としての指示具１３でディスプレイ２００の表面に図形を描画した場合、コンピュータ１００は指示具１３が接触している位置をリアルタイムに解析して、時系列の座標を作成する。

コンピュータ１００は時系列の座標を接続して線を作成しディスプレイ２００に表示する。図ではユーザが三角形の形状に沿って指示具を移動させたため、コンピュータ１００は一連の座標を１つのストローク（三角形）として記録する。そして、ＰＣ３００の表示装置３０１に表示されている画像（ここでは、太陽及び山）と合成してディスプレイ２００に表示する。

このように、ディスプレイ２００がタッチパネル機能を有していなくても、ユーザは指示具１３でディスプレイ２００に触れるだけで様々な操作が可能になる。また、後述するように、ユーザは指示具１３を用いなくても指を指示体として座標を入力できる。

〈コンピュータのハードウェア構成〉
図２は、図１におけるコンピュータ１００のハードウェア構成を説明するための図である。
コンピュータ１００は、市販の情報処理装置又は座標入力システム用に開発された情報処理装置である。

コンピュータ１００は、アドレスバスやデータバス等のバスライン１１８を介して電気的に接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、ＳＳＤ（Solid State Drive）１０４、ネットワークコントローラ１０５、外部記憶コントローラ１０６、キャプチャデバイス１１１、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）１１２、及び、センサコントローラ１１４を有している。

ＣＰＵ１０１はアプリケーションを実行して座標入力システム５００の動作全体を制御する。ＲＯＭ１０２にはＩＰＬ（Initial Program Loader）等、主に起動時にＣＰＵ１０１が実行するプログラムが記憶されている。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１がアプリケーションを実行する際のワークエリアとなる。ＳＳＤ１０４は、座標検出システム用のアプリケーション１１９や各種データが記憶された不揮発メモリである。ネットワークコントローラ１０５は、不図示のネットワークを介してサーバなどと通信する際に通信プロトコルに基づく処理を行う。なお、ネットワークは、ＬＡＮ（Local Area Network）又は複数のＬＡＮが接続されたＷＡＮ（Wide Area Network、例えばインターネット）などである。

外部記憶コントローラ１０６は、着脱可能な外部メモリ１１７に対する書き込み又は外部メモリ１１７からの読み出しを行う。外部メモリ１１７は、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、ＳＤ（Secure Digital）カードなどである。キャプチャデバイス１１１は、ＰＣ３００が表示装置３０１に表示している映像を取り込む（キャプチャする）。ＧＰＵ１１２は、ディスプレイ２００の各ピクセルの画素値を演算する描画専用のプロセッサである。ディスプレイコントローラ１１３は、ＧＰＵ１１２が作成した画像をディスプレイ２００に出力する。

センサコントローラ１１４には、４つの検出部１１ａ〜１１ｄが接続されており、即ち、第１の座標検出として、指示具１３の赤外線発光に基づく座標検出を行い、第２の座標検出として、指などによる赤外線光遮断に基づく座標検出を実行する。つまり、センサコントローラ１１４は、第１の座標検出手段及び第２の座標検出手段として機能する。また、それぞれの座標検出において、センサコントローラ１１４は、検出部１１の受光出力を所定の周期でサンプリングし、隣り合う２つの検出部の組み合わせにより４つの三角測量データ（座標）を算出し、それらの平均値を座標とする。

なお、本実施形態では、コンピュータ１００は指示具１３と通信する必要はないが、通信機能を有していてもよい。この場合、図示のように、コンピュータ１００に電子ペンコントローラ１１６を設け、指示具１３からの押圧信号を受信できるようにする。これにより、コンピュータ１００は指示具１３の先端が押圧されているか否かを検出することができる。電子ペンコントローラ１１６と指示具１３との間の通信手段としては、電波や音波や、座標検出のための光とは波長の異なる光などを用いることができる。

なお、座標検出システム用のアプリケーション１１９は、外部メモリ１１７に記憶された状態で流通されてもよいし、ネットワークコントローラ１０５を介して不図示のサーバからダウンロードされてもよい。アプリケーション１１９は圧縮された状態でも実行形式でもよい。

〈指示具の構成〉
図３は、図１における指示具１３の概略外観図である。指示具１３は、電子ペンと呼ばれるものであり、先端発光部４０１、押圧による可動部４０２、及び持ち手部分４０３からなる。

先端発光部４０１は、マーカーなど従来の筆記具におけるインクの滲出部に対応して、指示具１３の先端部分に設けられている。先端発光部４０１から発する光の波長は検出部１１が検出し得る波長の範囲に対応させればよいので、赤外線に限定されるものではなく可視光でもよい。

押圧による可動部４０２は先端発光部４０１と一体に形成され、筆記によって先端に圧力がかかった場合に先端発光部４０１と一体となって持ち手部分４０３側に可動する仕組みを持つ。可動部４０２が伸縮しない材質で形成される場合には、持ち手部分４０３と可動部４０２との間に可動量に対応する隙間を設け、可動部４０２が動けるような構成とする。可動部４０２を伸縮する材質、例えばゴムのような材質で形成し、可動部４０２と持ち手部分４０３との間には隙間を設けない構成を取ってもよい。この場合、押圧を感知するセンサ等を可動部４０２に内蔵させることによって、押圧を検出する。

いずれの場合にも、押圧の検出に呼応して先端発光部４０１を発光させることで、図１の検出部１１に対して、当該指示具１３を用いた筆記が行われていることが検出できるような構成とすることができる。これにより、検出部１１においては、筆記中の座標を検出できるようになる。

別の構成例として、先端発光部４０１は先端の押圧とは無関係に常時発光させ、先端の押圧に対しては、先端発光部４０１からの光以外の通信手段を用いて筆記中であることを通知する方法をとってもよい。例えば、前述した電子ペンコントローラ１１６との間の通信手段を用いて通知することができる。こうすることで、筆記以外であっても、指示具１３の座標を取得することが可能となるため、押圧を伴わないときに指示具１３を筆記以外の用途、例えば領域の指定などにも用いることができる。

〈指示具の電気的構成〉
図４は、図１における指示具１３の内部ブロック図である。
指示具１３は、電源としての電池４１１、電池４１１の電圧を検出する電圧検出部４１２、先端発光部４０１の押圧に伴う可動部４０２の動きを検出する先端押圧検出部４１３、マイコンなどにより構成される制御部４１４、及び先端発光部４０１を発光させる光源としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode）４１５を含む。

電池４１１は一次電池又は二次電池であって、指示具１３全体に電源（電力）を供給する。電圧検出部４１２は電池４１１の電圧を監視し、検出した電圧値を制御部４１４に伝える。先端押圧検出部４１３は可動部４０２の動きを感知するスイッチ又は圧力センサであり、指示具１３の先端部分が押されていることを検出し、その結果を制御部４１４に伝える。制御部４１４は押圧状態に応じてＬＥＤ４１５に印加する電圧を制御して，ＬＥＤ４１５の発光状態を変化させる。

即ち、電池４１１が消耗してくると、出力電圧が低下するため、ＬＥＤ４１５を十分な強度で発光させることができなくなり、やがて指示具１３全体への電源供給ができなくなる。こうなると指示具１３の発光による座標検出ができなくなるため、その前にコンピュータ１００におけるセンサコントローラ１１４の動作モードを切り替えさせる目的で、後述する発光状態設定処理（図５）を実行することにより、ＬＥＤ４１５の発光パターンを変化させる。

〈発光状態設定処理〉
図５は、図１における指示具１３により実行される発光状態設定処理を示すフローチャートである。また、図６は、指示具１３の電池４１１の消耗に伴う発光状態の推移及び各発光状態における発光強度を示す図である。

電池４１１の残量については、少なくとも２段階の判定レベル（出力電圧の閾値）を設ける。第１のレベルとして、電池４１１がある程度消耗したが、まだ充分な発光量が得られるレベルを、第２のレベルとして、電池４１１の消耗がさらに進んだ状態であって、これ以上消耗が進むと充分な発光量が得られなくなるレベルを設定する。

制御部４１４は、電圧検出部４１２から通知された電池４１１の出力電圧を読み込み（ステップＳ１、電圧測定ステップ）、それが第１のレベルより高いか否かを判定する（ステップＳ２、第１の電圧比較ステップ）。

判定の結果、高かった場合（ステップＳ２：YES）、即ち電池４１１の容量が十分に残っているときには、発光状態を通常発光に設定する（ステップＳ３、通常発光設定ステップ）。通常発光では、検出部１１側の全てのサンプリング周期において座標検出を行えるよう、例えば図６Ａに示すように一定の強度Ｌ_１で連続的に発光させる。

一方、判定の結果、第１のレベル以下であった場合（ステップＳ２：NO）、第２のレベルより高いか否かを判定する（ステップＳ４、第２の電圧比較ステップ）。判定の結果、第２のレベルより高かった場合（ステップＳ４：YES）、即ち電池４１１の残量は不十分ではあるが、まだ充分な発光量が得られるときには、発光状態をパターン発光に設定する（ステップＳ５、パターン発光設定ステップ）。

パターン発光では、例えば検出部１１側のサンプリング周期の所定の整数倍毎に一回のタイミングで周期的に発光停止期間を設けることで、検出部１１側でその発光停止（サンプル欠け）を検出できるよう、例えば図６Ｂに示すように一定の強度Ｌ_１で発光する期間ｔ１と、発光しない（発光停止）期間ｔ２とが、交互に表れるようにする。

ステップＳ３（通常発光設定ステップ）又はステップＳ５（パターン発光設定ステップ）を実行したときは、一定時間経過後（ステップＳ７）にステップＳ１に戻る。電池４１１の電圧が第２のレベル以下であった場合（ステップＳ４：NO）、発光状態を消灯（発光強度ゼロ）に設定し（ステップＳ６、消灯設定ステップ）、発光状態設定処理を終了させる。

つまり、図６Ｃに示すように、電池４１１の残量が充分あるとき（出力電圧が第１のレベルより高いとき）は通常発光４２１に設定し、第１のレベル以下に低下したときはパターン発光４２２に遷移し、第２のレベル以下に低下したときは消灯４２３に遷移する。

コンピュータ１００の側では、センサコントローラ１１４は、検出部１１の出力からパターン発光を検出すると、動作モードを通常動作モードから遮断動作モードに切り替える（詳細については図７を用いて後述する）。

また、指示具１３が発光しないことで時間的に欠けたサンプルについては、欠けが発生した前後の検出座標から補間を行うことで、欠けたサンプルでの座標を推定する。補間方法については、欠けたサンプルの前後一つずつの座標から直線補間を行う方法や、複数点を用いてスプライン補間を行う方法など、適宜既知の方法を用いる。

〈指示具の発光状態の変化に対する座標入力システムの動作モードの遷移〉
図７は、図１における指示具１３の発光状態の変化と座標入力システムの動作モードの遷移との関係を示す図である。

座標入力システム５００の動作モードには、通常動作モード４３０と、遮断動作モード４４０がある。

通常動作モード４３０では、発光は指示具１３、遮断は指によるものと認識し、それぞれ指示体の発光に基づく座標検出（第１の座標検出）、光遮断に基づく座標検出（第２の座標検出）を行うことで、指示具１３の位置と、指の位置との識別が可能である。

この識別方法について説明する。図８は、検出部１１で受光される光の強度波形の例を示す図である。この図は、検出部１１ａ〜１１ｄ〜１１ｃ（周辺発光部１５ｄ及び１５ｃ）の範囲からなる検出部１１ｂの視野のうち、検出部１１ｃと検出部１１ｄとの間（周辺発光部１５ｃの両端間）の範囲で観測される強度分布について簡易的に示している。

座標検出範囲６００は、ディスプレイ２００の表示範囲に対応する。周辺発光部１５によって発せられる光については、検出部１１と周辺発光部１５との距離によって変わる。このため、周辺発光部１５からの光線に方向依存性がなければ、検出部１１ｂの視野範囲となる検出部１１ａ〜１１ｄ〜１１ｃの範囲において、検出部１１ｃ付近からの光が最も強くなり、検出部１１ｄ付近からの光が最も弱くなる。一点鎖線で記載した周辺発光強度分布６０１はこの強度分布を示している。

波形６０２は、周辺発光強度分布６０１に対して、指示具１３からの発光が加わった状態を示している。ここでは、指示具１３からの光が周辺発光部１５ｃからの光よりも強いため、その波形６０２の頂点６０２ａが周辺発光強度よりも高くなっている。

指示具１３による波形の変化を検出する方法としては、例えば指示具１３からの光が無い状態の波形をコンピュータ１００内に予め保存しておき、指示具１３からの光が入った状態の波形と差分をとる方法などがある。これによって検出部１１ｂの視野の中における指示具１３の位置を特定することができ、同様に他の検出部１１ａ，ｃ，ｄにおいても検出された指示具１３の位置から、三角測量により座標検出範囲６００における指示具１３の二次元的な位置を求めることができる。なお、波形６０２における強度の山の周囲に示されている波形の谷は、指示具１３が先端発光部４０１以外に大きさを持っていることによって、周辺発光部１５ｃからの光が遮断されている状態を示している。

波形６０３は、指示具１３以外の指示体、例えば指によって光が遮断されている状態を示している。指示具１３以外の指示体には指示具１３のような発光手段がないため、周辺発光部１５からの光線は検出部１１に至る途中で遮断されると、検出部１１側ではその中心部が凹んだ形状の波形となって観測される。

この位置についても、指示具１３による位置の特定と同様、指などによって遮断が生じていない状態の波形をコンピュータ１００内に予め保存しておき、遮断が生じた状態の波形と差分をとる方法などがある。これによって、検出部１１ｂの視野の中における指などの位置を特定することができ、同様に他の検出部１１ａ，ｃ，ｄにおいても検出された指などの位置から、三角測量により座標検出範囲６００における指などの二次元的な位置を求めることができる。

図７の説明に戻る。通常動作モード４３０において、センサコントローラ１１４が前述した特定の発光パターンを検出すると、遮断動作モード４４０に移行する。つまり、特定の発光パターンが電源情報に対応し、センサコントローラ１１４が電源情報取得手段及び動作モード変更手段に対応する。遮断動作モード４４０では、通常動作モード４３０と同様に、発光と遮断の両方の座標を検出し、発光と遮断を同時に検出しているときには両者を識別するが、遮断のみが検出されているときは、これを消灯状態の指示具１３によるものであると認識する。

通常動作モード４３０には、通常動作状態４３１と、パターン検出中状態４３２という２つの動作状態がある。ここでは、図６Ｂに示す周期的な発光停止期間を有する発光パターンの検出は２段階のステップからなる。

第１のステップは１つ目のサンプル欠けの発生を検出した段階である。この段階ではまだ周期的なサンプル欠けがあるか否かは不明なので、直ちに遮断動作モード４４０には移行せず、通常動作状態４３１からパターン検出中状態４３２として２回目のサンプル欠けが発生するか否かを監視する。そして、２回目のサンプル欠けが発生しなければ、即ち２回目のサンプル欠けの発生を検出する前にサンプル欠けのない発光状態（通常発光）を検出したときは、特定の発光パターンは見つからなかったものとして通常動作状態４３１に戻る。

パターン検出中状態４３２において２回目のサンプル欠けを検出した場合、パターン検出が完了したものとして、パターン検出済み状態４４１に移行する。この状態での動作モードは遮断動作モード４４０である。パターン検出済み状態４４１において、さらにサンプル欠けが発生するか否かを監視し続け、サンプル欠けのない発光状態を検出した場合には通常動作状態４３１に移行する。

ここで、前述した２段階のステップを設けた理由について説明する。サンプル欠けは、指示具１３が発光を停止した期間だけでなく、例えば指示具１３が発光していても検出部１１との間が指などによって一時的に遮断（以下、瞬断）された時にも発生し得る。このため、１つ目のサンプル欠けの発生を検出した段階ではパターン検出済み状態４４１とはしない。

こうした指などに起因する瞬断は、原因となっている指などの物理的な特性から、あまりに高速に動くことは考えにくいので、発生時間や発生間隔の値には上限（又は下限）があると考えられる。

即ち、発生時間については、指の動きによっては非常に短い瞬断もあり得る。たとえば、ディスプレイ２００の表面を一瞬かすめるような動きをすれば、ミリ秒単位の瞬断もあると考えられる。

一方、発生間隔については、指の動きによっては短くするのは限界がある。なぜなら、２回目のサンプル欠けを発生させるためには、２回の遮断を短時間で行うことになり、それには指を２回往復させる必要があるからである。

そこで、検出すべき発光停止期間の発生間隔を、指の運動によっては通常起こらない程度に短く設定しておくことで、指による瞬断と指示具１３の光源の点滅による瞬断を区別することができる。３回目まで待てばさらに確実になるが、２回目を通常は起こり得ないくらいに十分に短く設定しておけば、現実には２回で十分である。

本実施形態の座標入力システム５００では、指示具１３の電池４１１の残量が減ってきたことを通知する手段として、座標検出用の発光を利用しているため、通知するための手段を別途用意する必要がない点がコスト上のメリットである。また、検出部１１側においても特定の発光パターンを検出したことを基に動作モードを自ら切り替えるため、動作モードの切り替えに際してユーザの介在が不要というメリットがある。

しかしながら、指示具１３側にフィードバックが返らないという点で、状態通知の確実性に課題がある。この課題を解決して、状態通知の確実性を高めるためには、通信手段を設けることが考えられる。即ち、例えば、コンピュータ１００から指示具１３に対して、特定の発光パターンの検出が成功した旨の通知をするための手段（電波や赤外線通信）を設け、これを介して指示具１３側でパターン検出の通知を受けたとき、指示具１３側では発光を停止するというものである。

さらに、切り替えに際してユーザの操作を介在させることも考えられる。即ち、コンピュータ１００で特定の発光パターンの検出が完了した場合、切り替えの確認を促すメッセージ及び確認ボタン等をディスプレイ２００に表示し、確認ボタンが押下された時点で上記通信を行って切り替える手順を行うものである。

遮断動作モード４４０においては、基本的に全ての遮断を筆記とみなすため、指によるジェスチャーも筆記扱いとなる。このため、動作モードの遷移をユーザが知らないまま切り替わると、ジェスチャーのつもりで行った操作が筆記になってしまうなど、ユーザに違和感を与える場合がある。そこで、ユーザの操作を介在させることにより、動作モードの遷移をユーザに知らせることが可能となり、上記違和感を軽減する効果が期待できる。

以上詳細に説明したように、本発明の実施形態の座標入力システム５００は下記（１）〜（５）の特長を備えている。
（１）指示具１３の電池４１１がある程度消耗したものの発光強度に影響する程度まで消耗する前に動作モードを切り替えるので、指示具１３を用いた座標入力を継続することができる。
（２）指示具１３を所定の発光パターンで発光させることで、専用の通信手段を設けることなく、電池４１１の消耗の程度を指示具１３からコンピュータ１００に通知することができる。
（３）コンピュータ１００は、所定の発光パターンを検出することで、動作モードの切り替えを行うので、動作モードの切り替えに対するユーザの介在が不要である。
（４）動作モードの切り替えを行ったことを指示具１３に通知し、指示具１３の発光を停止させることで、ユーザに対し、動作モードの切り替えを行ったことを認識させることが期待できる。
（５）動作モードの切り替えを行うこと及び確認ボタンをディスプレイ２００に表示し、ユーザによる確認ボタンの押下を検出したときに動作モードの切り替えを行うことで、切り替えによるジェスチャーの扱いに関する違和感を軽減することができる。

なお、以上説明した実施形態では、光遮断に基づく座標検出を行うために、周辺発光部１５から放射された光の遮断を検出するように構成したが、特許文献１と同様の構成、即ち、受発光部と再帰性反射部とを有し、受発光部から出射され、再帰性反射部で反射し、受発光部に戻る光の遮断を検出するように構成することもできる。

また、以上説明した実施形態では、４つの検出部１１ａ〜１１ｄから隣り合うものを２個ずつ組み合わせることで、４つの三角測量データを算出しているが、検出部の数を２つとし、１つの三角測量データを算出するように構成してもよい。

１１ａ〜１１ｄ…検出部、１３…指示具、１５ａ〜１５ｄ…周辺発光部、１００…コンピュータ、１１４…センサコントローラ、１１９…アプリケーション、４０１…先端発光部、４１１…電池、４１２…電圧検出部、４１４…制御部、５００…座標入力システム。

特開２００１−２６５５１７号公報 特開２００２−３２１８８号公報

Claims (8)

1. 座標入力領域に指示体を接触させることによって、前記指示体の座標を入力する座標入力システムであって、
   前記座標入力領域の周辺に配置され、前記座標入力領域に光を照射する発光部と、
   前記座標入力領域の周辺の複数箇所に配置され、前記座標入力領域からの光を受光する複数の検出部と、
   前記座標入力領域に接触した、発光する指示体である指示具からの光を前記検出部で受光することに基づいて、前記指示具の座標を検出する第１の座標検出手段と、
   前記発光部から前記座標入力領域へ照射され、前記検出部に至る光が、前記座標入力領域に接触した、前記指示具以外の発光しない指示体により遮断されたことに基づいて、該指示体の座標を検出する第２の座標検出手段と、
   前記指示具を発光させる電源の残量が所定の第１のレベルに低下したことを示す情報である電源情報を取得する電源情報取得手段と、
   前記電源情報取得手段が前記電源情報を取得したとき、前記第２の座標検出手段により前記指示具の座標を検出することを可能にする動作モード変更手段と、
   を有する座標入力システム。
2. 請求項１に記載された座標入力システムにおいて、
   前記指示具は、前記電源の残量が前記第１のレベルに低下したとき、所定の発光パターンで発光し、前記電源情報取得手段は、前記検出部における前記発光パターンの受光に基づいて、前記電源情報を取得する、座標入力システム。
3. 請求項２に記載された座標入力システムにおいて、
   前記発光パターンは、前記検出部におけるサンプリング周期の所定の整数倍毎に発光停止期間を有するものである、座標入力システム。
4. 請求項１に記載された座標入力システムにおいて、
   前記指示具からの発光が前記検出部で受光されなくなったとき、前記第１の座標検出手段の動作を停止させる手段を有する、座標入力システム。
5. 請求項１に記載された座標入力システムにおいて、
   前記電源情報を取得したとき、前記指示体に対して、前記第１の座標検出手段から前記第２の座標検出手段に切り替えることを通知する手段を有する、座標入力システム。
6. 座標入力領域に指示体を接触させることによって、前記指示体の座標を入力する座標入力システムであって、前記座標入力領域の周辺に配置され、前記座標入力領域に光を照射する発光部と、前記座標入力領域の周辺の複数箇所に配置され、前記座標入力領域からの光を受光する複数の検出部と、を有する前記座標入力システムにより実行される座標入力方法であって、
   前記座標入力領域に接触した、発光する指示体である指示具からの光を前記検出部で受光することに基づいて、前記指示具の座標を検出する第１の座標検出ステップと、
   前記発光部から前記座標入力領域へ照射され、前記検出部に至る光が、前記座標入力領域に接触した、前記指示具以外の発光しない指示体により遮断されたことに基づいて、該指示体の座標を検出する第２の座標検出ステップと、
   前記指示具を発光させる電源の残量が所定の第１のレベルに低下したことを示す情報である電源情報を取得する電源情報取得ステップと、
   前記電源情報取得ステップで前記電源情報が取得されたとき、前記第２の座標検出ステップにより前記指示具の座標を検出することを可能にする動作モード変更ステップと、
   を有する、座標入力方法。
7. 座標入力領域の周辺に配置され、前記座標入力領域に光を照射する発光部と、前記座標入力領域の周辺の複数箇所に配置され、前記座標入力領域からの光を受光する複数の検出部と、を有する座標入力装置からの情報を処理する情報処理装置であって、
   前記座標入力領域に接触した、発光する指示体である指示具からの光を前記検出部で受光することに基づいて、前記指示具の座標を検出する第１の座標検出手段と、
   前記発光部から前記座標入力領域へ照射され、前記検出部に至る光が、前記座標入力領域に接触した、前記指示具以外の発光しない指示体により遮断されたことに基づいて、該指示体の座標を検出する第２の座標検出手段と、
   前記指示具を発光させる電源の残量が所定の第１のレベルに低下したことを示す情報である電源情報を取得する電源情報取得手段と、
   前記電源情報取得手段が電源情報を取得したとき、前記第２の座標検出手段により前記指示具の座標を検出することを可能にする動作モード変更手段と、
   を有する、情報処理装置。
8. コンピュータを請求項７に記載された情報処理装置の各手段として機能させるためのプログラム。
   

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