JP2015232739A - 電子ペン用アタッチメントおよび画像表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】画像表示面から離れた位置から画像表示装置の位置座標検出用の発光を検出するための電子ペン用アタッチメントを提供する。【解決手段】筒形状の胴体部８１の一方の端部に保持された集光レンズ８２と、胴体部８１の他方の端部に電子ペンに装着するための機構８４を備えた開口部とを有し、集光レンズ８２を通して胴体部８１の内部に入射する光を電子ペン５０の受光素子に集光する。【選択図】図１２

Description

本発明は、画像表示装置に画像を描画する電子ペン用のアタッチメント、電子ペンおよびそれらを用いた画像表示システムに関するものである。

近年は、フラットディスプレイデバイスを用いて、黒板やホワイトボードのように画像表示面上から文字や絵などを入力できる画像表示システムが検討されている。例えば特許文献１には、プラズマディスプレイパネルを用いて、位置座標検出時にのみ１フィールド中に位置座標検出期間を設けて、この期間内に位置座標検出用の発光を発生させ、その発光を電子ペンで検出するタイミングに基づき電子ペンの指し示す位置座標を検出する座標位置検出方法が記載されている。また特許文献２には、電子ペン本体と、タッチ操作時に画像表示面に押し当てられるペン先部と、画像表示面に対する接触状態を検出する接続状態検出手段と、を備えた電子ペンが記載されている。

一方、これらの画像表示システムを、プレゼンテーションや講義等に用いるといった用途も開発されている。プレゼンテーションでは、離れた位置から画像表示面上の一点を指し示す補助器具として、例えば特許文献３に記載されているようなレーザポインタが使用される。

特開２００１−３１８７６５号公報 特開２０１１−１４５７６３号公報 特開平２−５０１８号公報

しかしながらプレゼンテーションや講義等の形態によっては、画像表示装置に接触または接近して画像表示面上から描画し、かつ画像表示装置から離れて画像表示面上にカーソルを表示したいまたは描画したいといった要望がある。この場合には、電子ペンとレーザポインタとを準備し、それらを使い分けなければならないといった煩雑さがある。

本発明は上記の課題に鑑みなされたものであり、画像表示面から離れた位置から画像表示装置の位置座標検出用の発光を検出するための電子ペン用アタッチメント、画像表示面に接触または接近した位置から画像表示装置の位置座標検出用の発光を検出する電子ペンおよびそれらを用いた画像表示システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の電子ペン用アタッチメントは、筒形状の胴体部の一方の端部に集光レンズと、胴体部の他方の端部に電子ペンに装着するための機構を備えた開口部とを有し、集光レンズを通して胴体部の内部に入射する光を電子ペンに集光することを特徴とする。この構成により、画像表示面から離れた位置から画像表示装置の位置座標検出用の発光を検出するための電子ペン用アタッチメントを提供することができる。

また本発明は、受光素子を備えた電子ペンに装着する電子ペン用アタッチメントであって、筒形状の胴体部と、胴体部の一方の端部に保持された集光レンズとを有し、電子ペンのペン先側に胴体部の他方の端部を装着することにより、集光レンズを通して胴体部の内部に入射する光を電子ペンの受光素子に集光することを特徴とする。この構成によっても、画像表示面から離れた位置から画像表示装置の位置座標検出用の発光を検出するための電子ペン用アタッチメントを提供することができる。

また本発明の電子ペン用アタッチメントは、集光レンズの光軸上の焦点距離の位置に、電子ペンの受光素子が位置するように胴体部の長さを設定することが望ましい。

また本発明の電子ペン用アタッチメントは、胴体部の内側に、電子ペンのペン先部を電子ペンの内側に押戻すための節部が設けられていてもよい。

また本発明の画像表示システムは、座標検出サブフィールドを含む複数のサブフィールドで１フィールド期間を構成した画像表示装置と、座標検出サブフィールドの発光に基づき指し示す画像表示面の座標を算出する電子ペンと、電子ペンに装着する上記に記載の電子ペン用アタッチメントと、電子ペンが算出した座標に基づき描画信号を作成して画像表示装置に出力する描画装置とを有することを特徴とする。この構成により、画像表示面から離れた位置から画像表示装置の位置座標検出用の発光を検出するための電子ペン用アタッチメント、画像表示面に接触または接近した位置から画像表示装置の位置座標検出用の発光を検出する電子ペンおよびそれらを用いた画像表示システムを提供することができる。

また本発明の画像表示装置は、画像を表示するための画像表示サブフィールドと、データ電極にｙ座標検出電圧を印加したまま第１の数の走査電極に同時にｙ座標検出パルスを印加する動作を順次行う近接用ｙ座標検出サブフィールドと、データ電極にｙ座標検出電圧を印加したまま第１の数よりも多い第２の数の走査電極に同時にｙ座標検出パルスを印加する動作を順次行う遠隔用ｙ座標検出サブフィールドと、走査電極にｘ座標検出電圧を印加したまま第３の数のデータ電極に同時にｘ座標検出パルスを印加する動作を順次行う近接用ｘ座標検出サブフィールドと、走査電極にｘ座標検出電圧を印加したまま第３の数よりも多い第４の数のデータ電極に同時にｘ座標検出パルスを印加する動作を順次行う遠隔用ｘ座標検出サブフィールドと、を含む複数のサブフィールドで１フィールド期間を構成し、電子ペンは、電子ペン用アタッチメントを装着しない場合には近接用ｙ座標検出サブフィールドの発光を用いてｙ座標を算出するとともに近接用ｘ座標検出サブフィールドの発光を用いてｘ座標を算出し、電子ペン用アタッチメントを装着した場合には遠隔用ｙ座標検出サブフィールドの発光を用いてｙ座標を算出するとともに遠隔用ｘ座標検出サブフィールドの発光を用いてｘ座標を算出する構成であってもよい。

本発明によれば、画像表示面から離れた位置から画像表示装置の位置座標検出用の発光を検出するための電子ペン用アタッチメント、画像表示面に接触または接近した位置から画像表示装置の位置座標検出用の発光を検出する電子ペンおよびそれらを用いた画像表示システムを提供することが可能となる。

本発明の実施の形態における画像表示システムの回路のブロック図である。 同画像表示システムのパネルの分解斜視図である。 同画像表示システムのパネルの電極配列図である。 同画像表示システムのパネルに印加する駆動電圧波形図である。 同画像表示システムのパネルに印加する駆動電圧波形図である。 本発明の実施の形態における電子ペンにアタッチメントを装着した状態を示す斜視図である。 同電子ペンの外観を示す三面図である。 同電子ペンの胴軸の先端部分の形状を示す二面図および断面図である。 同電子ペンの首軸の形状を示す二面図および断面図である。 同電子ペンのペン先部の形状を示す二面図および断面図である。 同電子ペンの先端部分の詳細を示す分解図である。 本発明の実施の形態におけるアタッチメントの形状を示す二面図および断面図である。 同アタッチメントを電子ペンに装着した状態の断面図である。 同アタッチメントの他の形状を示す二面図および断面図である。 同アタッチメントを電子ペンに装着した状態の断面図である。 本発明の実施の形態における電子ペンの位置座標検出方法を説明する模式図である。 同電子ペンの位置座標検出方法を説明するタイミングチャートである。 同電子ペンの位置座標検出方法を説明する模式図である。 同電子ペンの位置座標検出方法を説明するタイミングチャートである。 本発明の実施の形態における画像表示システムの描画の一例を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態における画像表示システムについて、図面を用いて説明する。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態における画像表示システム１００の回路ブロックの概略図である。画像表示システム１００は、画像表示装置３０と、描画装置４０と、電子ペン５０と、電子ペン用アタッチメント８０（以下、単に「アタッチメント８０」と略記する）とを有する。電子ペン５０は複数本備えていてもよい。以下では、画像表示装置３０、電子ペン５０およびアタッチメント８０、描画装置４０の順に、詳細に説明する。

まず画像表示装置３０について説明する。

画像表示装置３０は、画像を表示するディスプレイデバイスとそれを駆動する駆動回路とを有する。以下、ディスプレイデバイスとしてプラズマディスプレイパネル（以下、「パネル」と略記する）１０を用いた画像表示装置３０を例に説明するが、液晶、有機ＥＬ等のディスプレイデバイスを用いた画像表示装置であってもよい。

図２は、本発明の実施の形態における画像表示システムのパネル１０の分解斜視図である。ガラス製の前面基板１１上には、走査電極１２と維持電極１３とからなる表示電極対１４が複数形成されている。そして表示電極対１４を覆うように誘電体層１５が形成され、その誘電体層１５上に保護層１６が形成されている。背面基板２１上にはデータ電極２２が複数形成され、データ電極２２を覆うように誘電体層２３が形成され、さらにその上に井桁状の隔壁２４が形成されている。そして、隔壁２４の側面および誘電体層２３上には赤色に発光する蛍光体層２５Ｒ、緑色に発光する蛍光体層２５Ｇ、および青色の各色に発光する蛍光体層２５Ｂのいずれかの蛍光体層２５が設けられている。

これら前面基板１１と背面基板２１とは、微小な放電空間を挟んで表示電極対１４とデータ電極２２とが交差するように対向配置され、その外周部をガラスフリット等の封着材によって封着されている。そして放電空間には放電ガスが封入されている。放電空間は隔壁２４によって複数の区画に仕切られており、走査電極１２および維持電極１３とデータ電極２２との交差部のそれぞれに放電セルが形成されている。そしてこれらの放電セルが放電、発光することにより画像が表示される。

図３は、本発明の実施の形態における画像表示システムのパネル１０の電極配列図である。パネル１０には、図３において行方向に延びたｎ本の走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ（図１の走査電極１２）およびｎ本の維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ（図１の維持電極１３）が配列され、列方向に延びたｍ本のデータ電極Ｄ１〜Ｄｍ（図１のデータ電極２２）が配列されている。そして、１対の走査電極ＳＣｉ（ｉ＝１〜ｎ）および維持電極ＳＵｉと１つのデータ電極Ｄｊ（ｊ＝１〜ｍ）とが交差した部分に放電セルが形成され、放電セルは放電空間内にｍ×ｎ個形成されている。ここで隣接する３本のデータ電極と１対の表示電極対との交差する部分に形成される３個の放電セルは、赤色のサブピクセル、緑色のサブピクセル、青色のサブピクセルである。そしてこれら３色のサブピクセルで１つの画素を構成する。したがって、例えばパネル１０が１０８０×１９２０の画素をもつ高精細度パネルであれば、ｎ＝１０８０、ｍ＝１９２０×３＝５７６０である。

画像表示装置３０の駆動回路は、画像信号処理部３１と、データ電極駆動部３２と、走査電極駆動部３３と、維持電極駆動部３４と、各回路ブロックの動作を制御する制御部（図示せず）と、各回路ブロックに必要な電源を供給する電源部（図示せず）とを備えている。

画像信号処理部３１は、入力した画像信号と描画装置４０とから出力される画像信号とを切換えて、または合成して、データ電極駆動部３２に出力する。データ電極駆動部３２はデータ電極Ｄ１〜Ｄｍのそれぞれに印加する駆動電圧波形を発生する。走査電極駆動部３３は走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎのそれぞれに印加する駆動電圧波形を発生し、維持電極駆動部３４は維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに印加する駆動電圧波形を発生する。

次に、パネル１０の各電極に印加する駆動電圧波形について説明する。本実施の形態においては、１フィールド期間に、画像を表示するための複数の画像表示サブフィールドと、座標を検出するための複数の座標検出サブフィールドとを有する。

まず画像表示サブフィールドの詳細について説明する。画像表示サブフィールドはあらかじめ定められた輝度重みを持ち、それぞれの画像表示サブフィールドにおいて、発光・非発光を放電セル毎に制御することにより画像を表示する。

本実施の形態における画像表示サブフィールドは、初期化期間と書込み期間と維持期間とを有する８個のサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ８であり、サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ８それぞれの輝度重みは、例えば（１、３４、２１、１３、８、５、３、２）である。しかしサブフィールド数、輝度重み等のサブフィールド構成は、上記に限定されるものではない。

図４は、本発明の実施の形態における画像表示システムのパネル１０に印加する駆動電圧波形図であり、画像表示サブフィールドのうちのサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ３においてパネル１０の各電極に印加する駆動電圧波形を示している。

サブフィールドＳＦ１の初期化期間Ｐｉでは、データ電極Ｄ１〜Ｄｍに電圧０（Ｖ）を印加し、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧０（Ｖ）を印加し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖｉ１から電圧Ｖｉ２まで上昇する上り傾斜電圧を印加する。次にデータ電極Ｄ１〜Ｄｍに電圧０（Ｖ）を印加し、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧Ｖｅを印加し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧０（Ｖ）から電圧Ｖｉ４まで下降する下り傾斜電圧を印加する。

すると全ての放電セルで微弱な初期化放電が発生して、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ上の壁電圧および維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ上の壁電圧が弱められ、データ電極Ｄ１〜Ｄｍ上の壁電圧は書込み動作に適した値に調整される。なお、微弱な初期化放電にともなう発光の輝度は低い。

続く書込み期間Ｐｗでは、データ電極Ｄ１〜Ｄｍに電圧０（Ｖ）を印加し、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧Ｖｅを印加し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖｃを印加する。

次に、１行目の走査電極ＳＣ１に電圧Ｖａの走査パルスを印加するとともに、データ電極Ｄ１〜Ｄｍのうち１行目に発光させるべき放電セルのデータ電極Ｄｋ（ｋ＝１〜ｍ）に電圧Ｖｄの書込みパルスを印加する。すると書込みパルスを印加した１行目の放電セルで書込み放電が発生し、走査電極ＳＣ１上および維持電極ＳＵ１上に壁電圧が蓄積される。こうして、１行目に発光させるべき放電セルで書込み動作が行われる。一方、書込みパルスを印加しなかった放電セルでは書込み動作は行われない。次に、２行目の走査電極ＳＣ２に走査パルスを印加するとともに、データ電極Ｄ１〜Ｄｍのうち２行目に発光させるべき放電セルのデータ電極Ｄｋに書込みパルスを印加する。すると書込みパルスを印加した２行目の放電セルで書込み放電が発生する。

以下同様に、走査電極ＳＣ３〜ＳＣｎに走査パルスを順次印加するとともに発光させるべき放電セルのデータ電極Ｄｋに書込みパルスを印加して、３行目〜ｎ行目に発光させるべき放電セルで書込み放電を順次発生させる。なおこのとき発生する書込み放電は、後述する維持放電に比較するとやや弱い放電であり、放電にともなう発光の輝度もやや低い。

続く維持期間Ｐｓでは、データ電極Ｄ１〜Ｄｍに電圧０（Ｖ）を印加する。そして走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖｓの維持パルスを印加するとともに維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧０（Ｖ）を印加する。すると書込み放電を起こした放電セルでは維持放電が発生する。そして走査電極ＳＣｉ上および維持電極ＳＵｉ上の壁電圧の極性が反転する。書込み動作を行わなかった放電セルでは維持放電は発生せず、初期化期間Ｐｉの終了時における壁電圧が保たれる。

続いて、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧０（Ｖ）を印加するとともに維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに維持パルスを印加する。すると維持放電を起こした放電セルでは再び維持放電が発生する。そして走査電極ＳＣｉ上の壁電圧および維持電極ＳＵｉ上の壁電圧の極性が反転する。以下同様に輝度重みに応じた数の維持パルスを走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎと維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎとに交互に印加し、書込み期間Ｐｗにおいて書込み放電を起こした放電セルで維持放電を継続して発生させる。なおこのとき発生する維持放電は強い放電であり、放電にともなう発光の輝度も高い。

そして維持期間Ｐｓの最後には、データ電極Ｄ１〜Ｄｍに電圧０（Ｖ）を印加し、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧０（Ｖ）を印加し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧０（Ｖ）から電圧Ｖｒまで上昇する上り傾斜電圧を印加する。すると、維持放電を発生した放電セルで微弱な消去放電が発生して、データ電極Ｄｋ上の壁電圧を残したまま、走査電極ＳＣｉ上および維持電極ＳＵｉ上の壁電圧が弱められる。

サブフィールドＳＦ２の初期化期間Ｐｉでは、データ電極Ｄ１〜Ｄｍに電圧０（Ｖ）を印加し、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧Ｖｅを印加し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧０（Ｖ）から電圧Ｖｉ４まで下降する下り傾斜電圧を印加する。すると、直前のサブフィールドＳＦ１で維持放電を起こした放電セルでは微弱な初期化放電が発生し、走査電極ＳＣｉ上の壁電圧および維持電極ＳＵｉ上の壁電圧が弱められ、データ電極Ｄｋ上の壁電圧は書込み動作に適した値に調整される。一方、直前のサブフィールドＳＦ１で維持放電を起こさなかった放電セルについては放電することはなく、直前のサブフィールドＳＦ１の初期化期間Ｐｉ終了時における壁電圧が保たれる。

サブフィールドＳＦ２の書込み期間Ｐｗの動作はサブフィールドＳＦ１の書込み期間Ｐｗの動作と同様であるため説明を省略する。続く維持期間Ｐｓの動作も維持パルスの数を除いてサブフィールドＳＦ１の維持期間Ｐｓの動作と同様である。サブフィールドＳＦ３〜ＳＦ８の動作も、維持パルスの数を除いてサブフィールドＳＦ２の動作と同様である。

次に座標検出サブフィールドについて説明する。本実施の形態における座標検出サブフィールドは、同期検出サブフィールドと、近接用ｙ座標検出サブフィールドと、近接用ｘ座標検出サブフィールドと、遠隔用ｙ座標検出サブフィールドと、遠隔用ｘ座標検出サブフィールドとである。

同期検出サブフィールドは、電子ペンがパネル１０の発光タイミングと同期をとるための発光を発生するサブフィールドであり、初期化期間と書込み期間と同期検出期間とを有する。

近接用ｙ座標検出サブフィールドと遠隔用ｙ座標検出サブフィールドとは電子ペンが指し示す画像表示面上のｙ座標を検出するための発光を発生するサブフィールドであり、ともに初期化期間とｙ座標検出期間と消去期間とを有する。ここで近接用ｙ座標検出サブフィールドは画像表示面上または画像表示面に近い位置でｙ座標を精度よく検出するための発光を発生するサブフィールドであり、遠隔用ｙ座標検出サブフィールドは画像表示面からある程度はなれた距離からでもｙ座標を検出するための発光を発生するサブフィールドである。

近接用ｘ座標検出サブフィールドと遠隔用ｘ座標検出サブフィールドとは電子ペンが指し示す画像表示面上のｘ座標を検出するための発光を発生するサブフィールドであり、ともに初期化期間とｘ座標検出期間と消去期間とを有する。ここで近接用ｘ座標検出サブフィールドは画像表示面上または画像表示面に近い位置でｘ座標を精度よく検出するための発光を発生するサブフィールドであり、遠隔用ｘ座標検出サブフィールドは画像表示面からある程度はなれた距離からでもｘ座標を検出するための発光を発生するサブフィールドである。

なおここでは、行方向の座標をｘ座標、列方向の座標をｙ座標とした。

図５は、本発明の実施の形態における画像表示システムのパネル１０に印加する駆動電圧波形図であり、画像表示用サブフィールドのサブフィールドＳＦ８に続く座標検出サブフィールドのそれぞれにおいてパネル１０の各電極に印加する駆動電圧波形を示している。

同期検出サブフィールドＳＦｏの初期化期間Ｐｉでは、データ電極Ｄ１〜Ｄｍに電圧０（Ｖ）を印加し、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧Ｖｅを印加し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧０（Ｖ）から電圧Ｖｉ４まで下降する下り傾斜電圧を印加する。すると、各電極上の壁電圧は書込み動作に適した値に調整される。

同期検出サブフィールドＳＦｏの書込み期間Ｐｗでは、データ電極Ｄ１〜Ｄｍに電圧０（Ｖ）を印加し、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧Ｖｅを印加し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖｃを印加する。その後、データ電極Ｄ１〜Ｄｍに電圧Ｖｄの書込みパルスを印加するとともに、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖａの走査パルスを印加する。すると全ての放電セルで書込み放電が発生する。なお本実施の形態においては、駆動時間短縮のため、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに同時に走査パルスを印加するとともにデータ電極Ｄ１〜Ｄｍにも同時に書込みパルスを印加して、全ての放電セルで同時に書込み放電を発生させている。

そして書込み放電が収束した後に、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎの電圧を電圧Ｖｃに戻し、データ電極Ｄ１〜Ｄｍの電圧を電圧０（Ｖ）に戻す。

同期検出サブフィールドＳＦｏの同期検出期間Ｐｏでは、最後に書込み放電を発生させた時刻ｔｏ０から時間Ｔｏ０経過後の時刻ｔｏ１において、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖｓｏの同期検出パルスを印加するとともに維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧０（Ｖ）を印加して、全ての放電セルで同期検出放電を発生させる。次に、時刻ｔｏ１から時間Ｔｏ１経過後の時刻ｔｏ２において、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧０（Ｖ）を印加するとともに維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧Ｖｓｏの同期検出パルスを印加して、再び同期検出放電を発生させる。次に、時刻ｔｏ２から時間Ｔｏ２経過後の時刻ｔｏ３において、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに同期検出パルスを印加するとともに維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧０（Ｖ）を印加して、３回目の同期検出放電を発生させる。続いて時刻ｔｏ３から時間Ｔｏ３経過後の時刻ｔｏ４において、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧０（Ｖ）を印加するとともに維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに同期検出パルスを印加して、４回目の同期検出放電を発生させる。

ここで、時間Ｔｏ１、時間Ｔｏ２、時間Ｔｏ３はあらかじめ定められた時間間隔であり、後述するように、時間Ｔｏ１、時間Ｔｏ２、時間Ｔｏ３の間隔で発生する４回の放電を検出することで同期検出放電を特定している。本実施の形態において、時間Ｔｏ０、時間Ｔｏ１、時間Ｔｏ２、時間Ｔｏ３は、例えばそれぞれ５０μｓ、４０μｓ、２０μｓ、３０μｓである。なおこのとき発生する同期検出放電そのものは、維持放電と同様の強い放電であり、放電にともなう発光の輝度も高い。

そして同期検出期間Ｐｏの最後には、データ電極Ｄ１〜Ｄｍに電圧０（Ｖ）を印加し、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧０（Ｖ）を印加し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧０（Ｖ）から電圧Ｖｒまで上昇する上り傾斜電圧を印加して、走査電極ＳＣｉ上および維持電極ＳＵｉ上の壁電圧を弱める。

近接用ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ１の初期化期間Ｐｉでは、データ電極Ｄ１〜Ｄｍに電圧０（Ｖ）を印加し、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧Ｖｅを印加し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧０（Ｖ）から電圧Ｖｉ４まで下降する下り傾斜電圧を印加する。すると、全ての放電セルで微弱な初期化放電が発生し、各電極上の壁電圧は座標検出動作に適した値に調整される。

近接用ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ１のｙ座標検出期間Ｐｙ１では、データ電極Ｄ１〜Ｄｍにｙ座標検出電圧Ｖｄｙを印加したまま、第１の数の走査電極に同時にｙ座標検出パルスを印加する動作を順次行う。以下では第１の数が「１」であると仮定して説明するが、第１の数が「２」以上であってもよい。

まずデータ電極Ｄ１〜Ｄｍに電圧０（Ｖ）を印加し、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧Ｖｅを印加し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖｃを印加する。

次に、データ電極Ｄ１〜Ｄｍにｙ座標検出電圧Ｖｄｙを印加する。そして、第１の数である「１」からくる１本の走査電極である１行目の走査電極ＳＣ１に電圧Ｖａｙのｙ座標検出パルスを印加する。すると１行目の放電セルでｙ座標検出のための放電（以下、「ｙ座標検出放電」と略記する）が発生する。こうして１行目の画素行が発光する。

次に、データ電極Ｄ１〜Ｄｍにｙ座標検出電圧Ｖｄｙを印加したまま、２行目の走査電極ＳＣ２にｙ座標検出パルスを印加する。すると２行目の放電セルでｙ座標検出放電が発生する。こうして２行目の画素行が発光する。

以下同様に、データ電極Ｄ１〜Ｄｍにｙ座標検出電圧Ｖｄｙを印加したまま、走査電極ＳＣ３〜ＳＣｎにｙ座標検出パルスを順次印加して、３行目〜ｎ行目の画素行を順次発光させる。

このように近接用ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ１のｙ座標検出期間Ｐｙ１では、データ電極Ｄ１〜Ｄｍにｙ座標検出電圧Ｖｄｙを印加したまま第１の数の走査電極に同時に、または第１の数が「１」の場合には走査電極を１本ずつにｙ座標検出パルスを印加する動作を順次行う。本実施の形態においては第１の数は「１」であるので、「第１の数の走査電極に同時にｙ座標検出パルスを印加する動作を順次行う」という文言は、「１本の走査電極にｙ座標検出パルスを印加する動作を順次行う」と解すべきことは言うまでもない。

なおこのとき発生するｙ座標検出放電は書込み放電と同様の放電であり、維持放電に比較するとやや弱く、放電にともなう発光の輝度もやや低い。

こうしてｙ座標検出期間Ｐｙ１では、１画素行の太さで発光する横線が画像表示面の上端部から下端部まで１画素行ずつ移動する。そのため後述するように、画像表示面に近い位置にある電子ペンで横線の発光を受光し、発光のタイミングを知ることで電子ペンが指し示す画像表示面のｙ座標を検出することができる。

近接用ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ１の消去期間Ｐｅでは、データ電極Ｄ１〜Ｄｍに電圧０（Ｖ）を印加し、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧０（Ｖ）を印加し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧０（Ｖ）から電圧Ｖｒまで上昇する上り傾斜電圧を印加して、放電セルで微弱な消去放電を発生させる。

近接用ｘ座標検出サブフィールドＳＦｘ１の初期化期間Ｐｉの動作は、近接用ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ１の初期化期間Ｐｉの動作と概ね同じである。

近接用ｘ座標検出サブフィールドＳＦｘ１のｘ座標検出期間Ｐｘ１では、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎにｘ座標検出電圧Ｖａｘを印加したまま、第３の数のデータ電極に同時にｘ座標検出パルスを印加する動作を順次行う。以下では第３の数が「３」であると仮定して説明するが、第３の数が「３」以外の数であってもよい。

まずデータ電極Ｄ１〜Ｄｍに電圧０（Ｖ）を印加し、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧Ｖｅを印加し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖａｘを印加する。

次に、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎにｘ座標検出電圧Ｖａｘを印加したまま、１列目〜３列目のデータ電極Ｄ１〜Ｄ３に電圧Ｖｄｘのｘ座標検出パルスを印加する。すると１列目〜３列目の放電セルでｘ座標検出のための放電（以下、「ｘ座標検出放電」と略記する）が発生する。こうして１列目の画素列が発光する。

次に、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎにｘ座標検出電圧Ｖａｘを印加したまま、４列目〜６列目のデータ電極Ｄ４〜Ｄ６にｘ座標検出パルスを印加する。すると４列目〜６列目の放電セルでｘ座標検出のための放電が発生する。こうして２列目の画素列が発光する。

以下同様に、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎにｘ座標検出電圧Ｖａｘを印加したまま、第３の数である「３」、すなわち３列ずつのデータ電極にｘ座標検出パルスを順次印加して、放電セル列を３列ずつ、ｍ列目の放電セル列に至るまで順次発光させる。

このように近接用ｘ座標検出サブフィールドＳＦｘ１のｘ座標検出期間Ｐｘ１では、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎにｘ座標検出電圧Ｖａｘを印加したまま第３の数のデータ電極に同時にｘ座標検出パルスを印加する動作を順次行う。本実施の形態においては第３の数は「３」であるので、３本のデータ電極に同時にｘ座標検出パルスを印加する動作を順次行う。ここで、仮に第３の数が「１」である場合には、「第３の数のデータ電極に同時にｘ座標検出パルスを印加する動作を順次行う」という文言は、「１本のデータ電極にｘ座標検出パルスを印加する動作を順次行う」と解すべきことは言うまでもない。

なおこのとき発生するｘ座標検出放電も書込み放電と同様の放電であり、維持放電に比較するとやや弱く、放電にともなう発光の輝度もやや低い。

こうしてｘ座標検出期間Ｐｘ１では、１画素列の太さで発光する垂直方向に伸びる縦線が画像表示面の左端部から右端部まで１画素列ずつ移動する。そのため後述するように、画像表示面に近い位置にある電子ペンで縦線の発光を受光し、発光のタイミングを知ることで電子ペンが指し示す画像表示面のｘ座標を検出することができる。

近接用ｘ座標検出サブフィールドＳＦｘ１の消去期間Ｐｅの動作は、近接用ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ１の消去期間Ｐｅの動作と概ね同じである。

遠隔用ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ２の初期化期間Ｐｉの動作は、近接用ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ１の初期化期間Ｐｉの動作と概ね同じである。

遠隔用ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ２のｙ座標検出期間Ｐｙ２では、データ電極Ｄ１〜Ｄｍにｙ座標検出電圧Ｖｄｙを印加したまま、第１の数よりも多い第２の数の走査電極に同時にｙ座標検出パルスを印加する動作を順次行う。以下では第２の数が「８」であると仮定して説明するが、第２の数が、近接用ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ１の第１の数の「１」よりも大きく、「８」以外であってもよい。

まずデータ電極Ｄ１〜Ｄｍに電圧０（Ｖ）を印加し、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧Ｖｅを印加し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖｃを印加する。

次に、データ電極Ｄ１〜Ｄｍにｙ座標検出電圧Ｖｄｙを印加する。そして近接用ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ１で同時に走査電極に印加した本数よりも多い複数行、本実施の形態においては、８本、すなわち１行目〜８行目の走査電極ＳＣ１〜ＳＣ８に電圧Ｖａｙのｙ座標検出パルスを印加する。すると１行目〜８行目の放電セルでｙ座標検出のための放電が発生する。こうして１行目〜８行目の画素行が発光する。

次に、データ電極Ｄ１〜Ｄｍにｙ座標検出電圧Ｖｄｙを印加したまま、次の複数行、本実施の形態においては、９行目〜１６行目の走査電極ＳＣ２〜ＳＣ１６にｙ座標検出パルスを印加する。すると９行目〜１６行目の放電セルでｙ座標検出のための放電が発生する。こうして９行目〜１６行目の画素行が発光する。

以下同様に、データ電極Ｄ１〜Ｄｍにｙ座標検出電圧Ｖｄｙを印加したまま、近接用ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ１よりも多い複数行ずつ、本実施の形態においては、走査電極ＳＣ１７〜ＳＣｎにｙ座標検出パルスを８行ずつ順次印加して、１７行目〜ｎ行目の画素行を８行ずつ順次発光させる。

このように遠隔用ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ２のｙ座標検出期間Ｐｙ２では、データ電極Ｄ１〜Ｄｍにｙ座標検出電圧Ｖｄｙを印加したまま第１の数よりも多い第２の数、本実施の形態においては８本の走査電極に同時にｙ座標検出パルスを印加する動作を順次行う。

上述したように遠隔用ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ２においては、近接用ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ１よりも多い複数行、本実施の形態においては８画素行ずつ同時にｙ座標検出放電を発光させている。そのため放電にともなう発光の輝度は、近接用ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ１におけるｙ座標検出放電にともなう発光よりも強くなる。

こうして遠隔用ｙ座標検出期間Ｐｙ２では、８画素行の太さで発光する水平方向に伸びる横線が画像表示面の上端部から下端部まで８画素行ずつ移動する。そのため後述するように、画像表示面からある程度はなれた位置であっても電子ペンで横線の発光を受光することができ、電子ペンが指し示す画像表示面のｙ座標を検出することができる。ただし横線が８画素行ずつ移動するのでｙ座標の検出精度は１／８に低下する。

遠隔用ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ２の消去期間Ｐｅの動作は、近接用ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ１の消去期間Ｐｅの動作と概ね同じである。

遠隔用ｘ座標検出サブフィールドＳＦｘ２の初期化期間Ｐｉの動作は、近接用ｘ座標検出サブフィールドＳＦｘ１の初期化期間Ｐｉの動作と概ね同じである。

遠隔用ｘ座標検出サブフィールドＳＦｘ２のｘ座標検出期間Ｐｘ２では、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎにｘ座標検出電圧Ｖａｘを印加したまま、第３の数よりも多い第４の数のデータ電極に同時にｘ座標検出パルスを印加する動作を順次行う。以下では第４の数が「２４」であると仮定して説明するが、第４の数が、近接用ｘ座標検出サブフィールドＳＦｘ１の第３の数の「３」より大きく、「２４」以外の数であってもよい。

まずデータ電極Ｄ１〜Ｄｍに電圧０（Ｖ）を印加し、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧Ｖｅを印加し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖａｘを印加する。

次に、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎにｘ座標検出電圧Ｖａｘを印加したまま、近接用ｘ座標検出サブフィールドＳＦｘ１で同時にデータ電極に印加した本数よりも多い複数列、本実施の形態においては、１列目〜２４列目のデータ電極Ｄ１〜Ｄ２４に電圧Ｖｄｘのｘ座標検出パルスを印加する。すると１列目〜２４列目の放電セルでｘ座標検出のための放電が発生する。こうして１列目〜８列目の画素列が発光する。

次に、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎにｘ座標検出電圧Ｖａｘを印加したまま、次の複数列、本実施の形態においては、２５列目〜４８列目のデータ電極Ｄ２５〜Ｄ４８にｘ座標検出パルスを印加する。すると２５列目〜４８列目の放電セルでｘ座標検出のための放電が発生する。こうして９列目〜１６列目の画素列が発光する。

以下同様に、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎにｘ座標検出電圧Ｖａｘを印加したまま、近接用ｘ座標検出サブフィールドＳＦｘ１よりも多い複数列ずつ、本実施の形態においては、２４列ずつのデータ電極にｘ座標検出パルスを順次印加して、放電セル列を２４列ずつ、すなわち画素列を８列ずつ、ｍ列目の放電セル列に至るまで順次発光させる。

このように遠隔用ｘ座標検出サブフィールドＳＦｘ２のｘ座標検出期間Ｐｘ２では、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎにｘ座標検出電圧Ｖａｘを印加したまま第３の数よりも多い第４の数、本実施の形態においては２４本のデータ電極に同時にｘ座標検出パルスを印加する動作を順次行う。

上述したように遠隔用ｘ座標検出サブフィールドＳＦｘ２においては、近接用ｘ座標検出サブフィールドＳＦｘ１よりも多い複数列、本実施の形態においては８画素列ずつ同時にｘ座標検出放電を発光させている。そのため放電にともなう発光の輝度は、近接用ｘ座標検出サブフィールドＳＦｘ１におけるｘ座標検出放電にともなう発光よりも強くなる。

こうして遠隔用ｘ座標検出期間Ｐｘ２では、８画素列の太さで発光する垂直方向に伸びる縦線が画像表示面の左端部から右端部まで８画素列ずつ移動する。そのため後述するように、画像表示面からある程度はなれた位置であっても電子ペンで縦線の発光を受光することができ、電子ペンが指し示す画像表示面のｘ座標を検出することができる。ただし縦線が８画素列ずつ移動するのでｘ座標の検出精度は１／８に低下する。

遠隔用ｘ座標検出サブフィールドＳＦｘ２の消去期間Ｐｅの動作は、近接用ｘ座標検出サブフィールドＳＦｘ１の消去期間Ｐｅの動作と同じである。

以上のように本実施の形態において座標検出サブフィールドは、同期検出サブフィールドＳＦｏを設けるとともに、２つのｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ１、ＳＦｙ２と、２つのｘ座標検出サブフィールドＳＦｘ１、ＳＦｘ２とを設けている。

そして近接用ｙ座標検出期間Ｐｙ１では第１の数の画素行の太さで発光する横線が画像表示面の上端部から下端部まで第１の数の画素行ずつ移動し、近接用ｘ座標検出期間Ｐｘ１では（第３の数／３）の画素列の太さで発光する縦線が画像表示面の左端部から右端部まで（第３の数／３）の画素列ずつ移動する。そのためこれらの放電にともなう発光の輝度は低いものの、精度よく座標を検出することができるので、後述するように、画像表示面に接触または近い距離にある電子ペンで座標を精度よく検出するために用いられる。

また、遠隔用ｙ座標検出期間Ｐｙ２では第２の数の画素行の太さで発光する横線が画像表示面の上端部から下端部まで第２の数の画素行ずつ移動し、遠隔用ｘ座標検出期間Ｐｘ２では（第４の数／３）の画素列の太さで発光する縦線が画像表示面の左端部から右端部まで（第４の数／３）の画素列ずつ移動する。そのため検出する座標の精度は悪くなるが、これらの放電にともなう発光の輝度が近接用座標検出サブフィールドの発光の輝度に比べて高くなるので、後述するように、画像表示面から離れた位置にある電子ペンであっても座標を検出することができる。

なお上記では、第１の数を「１」、第２の数を「８」、第３の数を「３」、第４の数を「２４」として説明したが、本発明はこれらの数に限定されるものではない。例えば、第２の数を「４０」、第４の数を「１２０」とし、遠隔用ｙ座標検出期間Ｐｙ２において４０画素行の太さで発光する横線を画像表示面の上端部から下端部まで４０画素行ずつ移動させ、遠隔用ｘ座標検出期間Ｐｘ２では４０画素列の太さで発光する縦線を画像表示面の左端部から右端部まで４０画素列ずつ移動させてもよい。そうすることで検出する座標の精度は悪くなるが、これらの放電にともなう発光の輝度が更に高くなるので、電子ペンの座標検出の距離を、例えば８ｍ程度まで伸ばし、広い会議室でも遠隔操作を行えるようにすることができる。

なお本実施の形態において各電極に印加する電圧値は、例えば、電圧Ｖｉ１＝１５０（Ｖ）、電圧Ｖｉ２＝３５０（Ｖ）、電圧Ｖｉ４＝−１７５（Ｖ）、電圧Ｖａ＝電圧Ｖａｙ＝電圧Ｖａｘ＝−２００（Ｖ）、電圧Ｖｃ＝−５０（Ｖ）、電圧Ｖｓ＝電圧Ｖｓｏ＝２０５（Ｖ）、電圧Ｖｒ＝２０５（Ｖ）、電圧Ｖｅ＝１５５（Ｖ）、電圧Ｖｄ＝電圧Ｖｄｙ＝電圧Ｖｄｘ＝５５（Ｖ）である。しかしこれらの電圧値は一例を挙げたに過ぎず、パネル１０の特性や画像表示装置の仕様等に合わせて、適宜最適な値に設定することが望ましい。

次に、電子ペン５０および電子ペン用アタッチメント８０について、図面を用いて詳細に説明する。

電子ペン５０は、アタッチメント８０を装着しない状態でパネル１０の画像表示面上に先端を接触させて、または画像表示面の近接位置から、文字や絵などを入力する、あるいは画像表示面上にカーソルを表示するためのものであり、画像表示装置の発光を受光して、電子ペン５０の指し示す画像表示面上の座標を算出する。

本実施の形態においては、電子ペン５０は図１に示すとおり、描画スイッチ５１と、受光素子５２と、同期検出部５６と、座標算出部５７と、送信部５８とを備え、パネル１０の画像表示面の発光を受光して、指し示す画像表示面上のｙ座標およびｘ座標を出力する。

描画スイッチ５１は電子ペン５０の先端部付近に取付けられ、電子ペン５０がパネル１０の画像表示面に接触していると「オン」になり、画像表示面から離れると「オフ」になる。

受光素子５２は、電子ペン５０の先端部に取付けられ、パネル１０の発光を受光して同期検出部５６、座標算出部５７のそれぞれに受光信号を出力する。

同期検出部５６は、受光信号の中から、あらかじめ定められた発光を検出し、画像表示装置３０の駆動に同期した座標基準信号を作成し、座標算出部５７に出力する。

座標算出部５７は、座標基準信号と受光信号とにもとづき、電子ペン５０が指し示す画像表示面のｘ座標およびｙ座標を算出する。

送信部５８は、座標算出部５７が算出した座標（ｘ、ｙ）をエンコードして受信部４２に無線で送信するとともに、描画スイッチ５１の状態や後述する各種スイッチの状態等の電子ペン５０に付随する情報を受信部４２に無線で送信する。

電子ペン用アタッチメント８０は、電子ペン５０に装着することにより、画像表示面上から遠く離れた位置からであっても、電子ペン５０の指し示す座標を検出して画像表示面に文字や絵などを入力する、あるいはカーソルを表示するためのものである。

図６は、本発明の実施の形態における電子ペン５０にアタッチメント８０を装着した状態を示す斜視図である。アタッチメント８０の筒形状の胴体部の一方の端部に集光レンズ８２が保持されている。そして、電子ペン５０のペン先側に胴体部の他方の端部を装着することにより、集光レンズ８２を通して胴体部の内部に入射する光を電子ペン５０の受光素子に集光する。このとき集光レンズの光軸上の焦点距離の位置に電子ペン５０の受光素子が位置するようにアタッチメント８０の胴体部の長さが設定されている。

図７は、本発明の実施の形態における電子ペン５０の外観を示す三面図である。

電子ペン５０の筒状のケースは、胴軸６０と、先端部の首軸６４とからなる。本実施の形態における胴軸６０は、部分胴軸６０ａと部分胴軸６０ｂと電池ケースカバー６０ｃとから構成されている。そして２つの部分胴軸６０ａ、６０ｂで挟み込むように、電源スイッチ６８ａやパイロットランプ６９が装着され、さらに各種スイッチ６８ｂ、６８ｃ等の部品が取り付けられている。また電子ペン５０の首軸６４側の先端部にはペン先部７０を有する。

図８は、本発明の実施の形態における電子ペン５０の胴軸６０の先端部分の形状を示す二面図および断面図である。胴軸６０の先端部分には、受光素子５２（図示せず）を先端部分から露出させて実装するための貫通孔６１が設けられている。さらに貫通孔６１の周囲には、ペン先部７０の位置決めのための切欠き部６３ａ、６３ｂが設けられている。また胴軸６０の先端の外壁には、首軸６４をネジ締めするためのネジ６２が刻まれている。

図９は、本発明の実施の形態における電子ペン５０の首軸６４の形状を示す二面図および断面図である。首軸６４の先端部分には、ペン先部７０を貫通させて保持するための貫通孔６５が設けられている。また首軸６４の内壁には、胴軸６０にネジ締めするためのネジ６６が刻まれている。さらに首軸６４の外壁には、アタッチメント８０を勘合して固定するための勘合溝６７が刻まれている。

図１０は、本発明の実施の形態における電子ペン５０のペン先部７０の形状を示す二面図および断面図である。ペン先部７０は、画像表示装置３０の画像表示面を傷つけないように、また画像表示面との接触時の音を小さくするために、さらに滑らかに動かせるように、比較的軟らかい材料で形成されている。本実施の形態においては、ポリアセタールで形成されているが、ポリアミドやフッ素樹脂で構成してもよい。ペン先部７０は、受光素子５２（図示せず）を覆うように内部に空洞７２が形成され、その先端部には、受光素子５２が受光するための受光窓７１が設けられている。受光窓７１は本実施の形態においては貫通孔である。またペン先部７０を胴軸６０の先端部分に装着するための位置決め爪７３ａおよび描画スイッチ５１を押すためのスイッチ押爪７３ｂが設けられている。

このようにペン先部７０は、ペン先部７０の内部の空洞７２に受光素子５２を収納してペン先部７０を胴軸６０の先端部に保持されている。

図１１は、本発明の実施の形態における電子ペン５０の先端部分の詳細を示す分解図である。胴軸６０の先端部では、受光素子５２および回路基板７８の一部が胴軸６０の貫通孔６１から露出するように、胴軸６０の内部に固定されている。図示していないが、描画スイッチ５１は胴軸６０の内部の回路基板７８に実装されている。

ペン先部７０は、首軸６４により、電子ペン５０の長手方向に摺動可能に保持されている。ペン先部７０と受光素子５２との間にはバネ７５が備えられている。またペン先部７０と胴軸６０との間には緩衝材７６を有する。緩衝材７６はペン先部７０と胴軸６０の先端部分とが直接に接触して不快音を発生することのないように設けられている。ペン先部７０は、バネ７５の剛性によって、首軸６４から飛び出す向きに押されている。この状態では、描画スイッチ５１は「オフ」である。

使用者が電子ペン５０のペン先部７０を画像表示面に押し当てると、ペン先部７０はバネ７５の剛性に逆らって、首軸６４の内側に引込む向きに押戻される。するとペン先部７０のスイッチ押爪７３ｂの先端が描画スイッチ５１を押下げて、描画スイッチ５１は「オン」となる。使用者が電子ペン５０を画像表示面から離すと、バネ７５の剛性によって、再びペン先部７０が首軸６４から飛び出す向きに押されるので、描画スイッチ５１は「オフ」になる。

図１２は、本発明の実施の形態におけるアタッチメント８０の形状を示す二面図および断面図である。アタッチメント８０は、円筒形状の胴体部８１と、集光レンズ８２と、集光レンズ固定部材８３と、電子ペン５０に装着するための機構とを有する。胴体部８１の内部は、壁面での反射光を防ぐために黒色に着色されている。胴体部８１と集光レンズ固定部材８３とは、詳細には図示していないが、集光レンズ８２を勘合して固定しており、集光レンズ固定部材８３を取り外すことで、集光レンズ８２を取り外すことができる。また電子ペン５０に装着する側の胴体部８１の内壁には、電子ペン５０に装着するための機構として、首軸６４の勘合溝６７に勘合してアタッチメント８０を固定するための凸部８４が設けられている。さらに胴体部８１の内側には、ペン先部７０を首軸６４の内側に引込む向きに押戻すための節部８５が設けられている。節部８５には、集光レンズ８２の光軸と交わる位置を中心とする孔８６が設けられ、集光レンズからの光をペン先部７０に通過させる。

図１３は、本発明の実施の形態におけるアタッチメント８０を電子ペン５０に装着した状態の断面図である。アタッチメント８０は、電子ペン５０の首軸６４の勘合溝６７にアタッチメント８０の凸部８４を勘合させて、固定される。このとき集光レンズ８２の光軸上のほぼ焦点距離の位置に受光素子５２が位置するように胴体部８１の長さが設計されている。電子ペン５０にアタッチメント８０を装着すると、節部８５がペン先部７０を首軸６４の内側に引込む向きに押戻すため、ペン先部７０のスイッチ押爪７３ｂの先端が描画スイッチ５１を押下げて、描画スイッチ５１が常に「オン」となる。そして描画スイッチ５１が「オン」となった状態で、集光レンズ８２からアタッチメント８０の内部に入射した光は、節部８５の孔８６とペン先部７０の受光窓７１を通って受光素子５２に到達する。

なお上記では、電子ペン５０の首軸６４の勘合溝６７に勘合して固定するタイプのアタッチメント８０について説明した。しかしアタッチメントの形状はこれに限定されるものではない。

例えば、図１４は、本発明の実施の形態におけるアタッチメントの他の形状を示す二面図および断面図である。アタッチメント９０は、円筒状の胴体部９１と、集光レンズ８２と、集光レンズ固定部材８３と、電子ペン５０に装着するための機構とを有する。胴体部９１の内部は黒色に着色されている。また電子ペン５０に装着する側の胴体部９１の内壁には、胴軸６０のネジ６２にネジ締めするためのネジ９４が刻まれている。さらに胴体部９１の内側には、ペン先部７０を胴軸６０の内側に引込む向きに押戻すための節部９５が設けられている。図１２に記したアタッチメント８０と異なる主な点は、電子ペン５０に装着する機構であり、アタッチメント８０の凸部８４の代わりにネジ９４が設けられている点である。

図１５は、本発明の実施の形態におけるアタッチメント９０を電子ペン５０に装着した状態の断面図である。アタッチメント９０を電子ペン５０に装着するには、まず電子ペン５０の首軸６４を取り外す。そしてアタッチメント９０のネジ９４を電子ペン５０の胴軸６０のネジ６２にネジ締めする。このとき集光レンズ８２の光軸上のほぼ焦点距離の位置に受光素子５２が位置するように胴体部９１の長さが設計されている。電子ペン５０にアタッチメント９０を装着すると、節部９５がペン先部７０を胴軸６０の内側に引込む向きに押戻すため、ペン先部７０のスイッチ押爪７３ｂの先端が描画スイッチ５１を押下げて、描画スイッチ５１が常に「オン」となる。

このように、実施の形態の一例である電子ペン用アタッチメント８０は、受光素子を備えた電子ペン５０に装着する電子ペン用アタッチメントであって、筒形状の胴体部８１と、胴体部８１の一方の端部に保持された集光レンズ８２とを有し、電子ペン５０のペン先側に胴体部８１の他方の端部を装着することにより、集光レンズ８２を通して胴体部８１の内部に入射する光を電子ペン５０の受光素子５２に集光する。

そしてアタッチメント８０の胴体部８１の長さは、集光レンズ８２の光軸上の焦点距離の位置に電子ペン５０の受光素子５２が位置するように設定されている。また、胴体部８１の内側に、電子ペン５０のペン先部７０を電子ペン５０の内側に押戻すための節部８５が設けられている。他の実施の形態の一例であるアタッチメント９０についても胴体部８１に装着する機構以外は概ね同様の構成である。

次に、電子ペン５０の動作について説明する。まずアタッチメント８０を装着せずに、電子ペン５０を画像表示装置３０の画像表示面に接触させて使用する場合について説明する。この場合にはアタッチメント８０を装着しないので、描画スイッチ５１の状態は「オフ」である。電子ペン５０の電源を入れた時の描画スイッチ５１の状態が「オフ」であれば、電子ペン５０はアタッチメント８０が装着されていないと判定して、以下の動作を行う。

図１６は、本発明の実施の形態における電子ペン５０の位置座標検出方法を説明する模式図であり、電子ペン５０を画像表示装置３０の画像表示面に接触させて使用する場合または画像表示面に近い位置で使用する場合を示している。また図１７は、本発明の実施の形態における電子ペン５０の位置座標検出方法を説明するタイミングチャートの一例であり、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎの駆動電圧波形、データ電極Ｄ１〜Ｄｍの駆動電圧波形、座標基準信号とともに、この場合の受光信号を示している。ここで閾値ｔｈは、受光素子５２が安定して発光を検出できる受光信号の最低レベルを示している。

上述したように、近接用ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ１のｙ座標検出期間Ｐｙ１では、画像表示面の上端部から下端部まで移動する近接用の横線Ｌｙ１が表示される。本実施の形態では第１の数が「１」であるため、近接用の横線Ｌｙ１は水平方向に伸びた１画素幅の線である。そして電子ペン５０が指し示す画像表示面の座標（ｘ、ｙ）を横線Ｌｙ１が通過する時刻ｔｙｙ１において受光素子５２は横線Ｌｙ１の発光を受光する。そのため受光素子５２は、時刻ｔｙｙ１の受光を示す受光信号を出力する。また近接用ｘ座標検出サブフィールドＳＦｘ１のｘ座標検出期間Ｐｘ１では、画像表示面の左端部から右端部まで移動する近接用の縦線Ｌｘ１が表示される。本実施の形態では第３の数が「３」であるので、近接用の縦線Ｌｘ１は３サブピクセル幅、すなわち１画素幅の、垂直方向に伸びた線である。そして電子ペン５０が指し示す画像表示面の座標（ｘ、ｙ）を縦線Ｌｘ１が通過する時刻ｔｘｘ１において受光素子５２は縦線Ｌｘ１の発光を受光する。そのため受光素子５２は、時刻ｔｘｘ１の受光を示す受光信号を出力する。

ここで、時刻ｔｙ０１から時刻ｔｙｙ１までの時間を時間Ｔｙｙ１、時刻ｔｙ０１から最初の走査電極ＳＣ１にｙ座標検出パルスを印加するまでの時間を時間Ｔｙ０１、ｙ座標検出パルスを印加する周期を時間Ｔｙ１１とすると、座標算出部５７は、時間（Ｔｙｙ１−Ｔｙ０１）を時間Ｔｙ１１で除算してｙ座標を求める。また時刻ｔｘ０１から時刻ｔｘｘ１までの時間を時間Ｔｘｘ１、最初にｘ座標検出パルスを印加するまでの時間を時間Ｔｘ０１、ｘ座標検出パルスを印加する周期を時間Ｔｘ１１とすると、座標算出部５７は、時間（Ｔｘｘ１−Ｔｘ０１）を時間Ｔｘ１１で除算してｘ座標を求める。

なお、受光素子５２が近接用ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ１の横線Ｌｙ１の発光を受光した場合には遠隔用ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ２の横線Ｌｙ２の発光も受光し、近接用ｘ座標検出サブフィールドＳＦｘ１の縦線Ｌｘ１の発光を受光した場合には遠隔用ｘ座標検出サブフィールドＳＦｘ２の縦線Ｌｘ２の発光も受光することになる。しかし電子ペン５０にアタッチメント８０が装着されていない場合には、座標算出部５７は、横線Ｌｙ１の発光を用いてｙ座標を検出し、縦線Ｌｘ１の発光を用いてｘ座標を検出する。

次に、電子ペン５０にアタッチメント８０を装着し、画像表示装置３０から遠く離れた位置で電子ペン５０を使用する場合について説明する。この場合にはアタッチメント８０を装着するので、描画スイッチ５１の状態は「オン」である。電子ペン５０に電源を入れた時の描画スイッチ５１の状態が「オン」であれば、電子ペン５０はアタッチメント８０が装着されていると判定して、以下の動作を行う。

図１８は、本発明の実施の形態における電子ペン５０の位置座標検出方法を説明する模式図であり、電子ペン５０にアタッチメント８０を装着し、画像表示装置３０の画像表示面から離して使用する場合を示している。また図１９は、本発明の実施の形態における電子ペン５０の位置座標検出方法を説明するタイミングチャートであり、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎの駆動電圧波形、データ電極Ｄ１〜Ｄｍの駆動電圧波形、座標基準信号とともに、この場合の受光信号を示している。ここでも閾値ｔｈは、受光素子５２が安定して発光を検出できる受光信号の最低レベルを示している。

電子ペン５０は画像表示装置３０から離れた位置にあるので、電子ペン５０の位置における上記発光の単位面積当たりの光エネルギーは微弱である。しかしながら上述したように、電子ペン５０にはアタッチメント８０が装着されている。そしてその光軸上のほぼ焦点距離の位置に受光素子５２が位置している。こうして位置座標検出サブフィールドの発光を集光レンズ８２で集光して受光素子５２に入射させるので、受光素子５２に入射する光エネルギーが増加する。またこのとき受光素子５２に入射する発光は、電子ペン５０の指示す画像表示装置３０の画像表示面上の、集光レンズ８２の面積と同程度の領域に制限される。

加えて本実施の形態では、遠距離用の横線Ｌｙ２は水平方向に伸びる８画素幅の線であり、遠距離用の縦線Ｌｘ２は垂直方向に伸びる８画素幅の線である。そのため、遠隔用ｙ座標検出期間Ｐｙ２および遠隔用ｘ座標検出期間Ｐｘ２の発光の輝度は、近接用ｙ座標検出期間Ｐｙ１および近接用ｘ座標検出期間Ｐｘ１の発光の輝度より高くなる。

そのためアタッチメント８０を装着することにより、近接用ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ１の発光または近接用ｘ座標検出サブフィールドＳＦｘ１の発光が受光できない場合であっても、遠隔用ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ２の発光および遠隔用ｘ座標検出サブフィールドＳＦｘ２の発光を受光することができるようになる。したがって、電子ペン５０が指し示す画像表示面の座標（ｘ、ｙ）を横線Ｌｙ２が通過する時刻ｔｙｙ２において横線Ｌｙ２の発光を受光することができ、受光素子５２は時刻ｔｙｙ２の受光を示す受光信号を出力することができる。また電子ペン５０が指し示す画像表示面の座標（ｘ、ｙ）を縦線Ｌｘ２が通過する時刻ｔｘｘ２において縦線Ｌｘ２の発光を受光することができ、受光素子５２は時刻ｔｘｘ２の受光を示す受光信号を出力することができる。

このように、アタッチメント８０を装着することにより、電子ペン５０は、遠隔用の座標検出サブフィールドＳＦｙ２、ＳＦｘ２で発光する横線Ｌｙ２および縦線Ｌｘ２の発光を受光することができ、指し示す画像表示装置３０の表示画面上の座標（ｘ、ｙ）を算出することができる。

ここで時刻ｔｙ０２から時刻ｔｙｙ２までの時間を時間Ｔｙｙ２、時刻ｔｙ０２から最初にｙ座標検出パルスを印加するまでの時間を時間Ｔｙ０２、ｙ座標検出パルスを印加する周期を時間Ｔｙ１２とすると、座標算出部５７は、時間（Ｔｙｙ２−Ｔｙ０２）を時間Ｔｙ１２で除算した値を複数倍、本実施の形態においては８倍してｙ座標を求める。また時刻ｔｘ０２から時刻ｔｘｘ２までの時間を時間Ｔｘｘ２、時刻ｔｘ０２から最初にｘ座標検出パルスを印加するまでの時間を時間Ｔｘ０２、ｘ座標検出パルスを印加する周期を時間Ｔｘ１２とすると、座標算出部５７は、時間（Ｔｘｘ２−Ｔｘ０２）を時間Ｔｘ１２で除算した値を複数倍、本実施の形態においては８倍してｘ座標を求める。ただしこの場合には、時間Ｔｙ１２毎に横線の位置が８画素分移動し、時間Ｔｘ１２毎に縦線の位置が８画素分移動するので、分解能が８画素となる。

次に、描画装置４０について詳細に説明する。

第１図の描画装置４０は、電子ペン５０から送信された座標（ｘ、ｙ）、アタッチメント８０の装着の有無、描画スイッチ５１の状態、その他のスイッチ６８ｂ、６８ｃの状態等、電子ペン５０に付随するその他の情報に基づき、画像信号を作成して画像表示装置３０に出力する。この画像信号は使用者が描画した画像を表示する、あるいはカーソルを表示するためのものである。描画装置４０は、受信部４２と、描画部４６とを備える。

受信部４２は、電子ペン５０の送信部５８から送られる無線信号をデコードして、座標（ｘ、ｙ）およびその他の情報を描画部４６に出力する。

描画部４６はフレームメモリ４７を備え、受信部４２で受信した座標（ｘ、ｙ）およびその他の情報にもとづき、画像表示面上の電子ペン５０の軌跡を示す描画信号を作成して、あるいは電子ペン５０の指示す位置にカーソルを表示する描画信号を作成して画像表示装置３０に出力する。

図２０は、本発明の実施の形態における画像表示システム１００の描画の一例を示す模式図である。

まず、アタッチメント８０が装着されていない場合について説明する。描画スイッチ５１が「オフ」であれば、描画部４６は電子ペン５０から送信された座標（ｘ、ｙ）に対応する画素を中心に、カーソルのパターンをフレームメモリ４７に書込む。使用者が電子ペン５０の指し示す位置を移動させると、電子ペン５０から送信される座標（ｘ、ｙ）も変化する。そして前フィールドにおける座標（ｘ、ｙ）を中心とするカーソルのパターンをフレームメモリ４７から消去するとともに現フィールドにおける座標（ｘ、ｙ）を中心とするカーソルのパターンをフレームメモリ４７に書込む。こうして描画部４６は、電子ペン５０の指し示す位置にカーソルを表示する描画信号を作成する。

また、描画スイッチ５１が「オン」であれば、描画部４６は電子ペン５０から送信された座標（ｘ、ｙ）に対応する画素を中心に、所定の色および大きさの丸などのパターンをフレームメモリ４７に書込む。使用者が電子ペン５０の指し示す位置を移動させると、電子ペン５０から送信される座標（ｘ、ｙ）も変化する。そして、前フィールドにおける座標（ｘ、ｙ）を中心とする所定のパターンをフレームメモリ４７から消去することなく現フィールドにおける座標（ｘ、ｙ）を中心とする所定のパターンをフレームメモリ４７に書込む。こうして描画部４６は、図１２に示したように、画像表示面上の電子ペン５０の軌跡を示す描画信号を作成する。

次に、アタッチメント８０が装着されている場合について説明する。描画部４６は電子ペン５０から送信された座標（ｘ、ｙ）に対応する画素を中心に、カーソルのパターンをフレームメモリ４７に書込む。使用者が電子ペン５０の指し示す位置を移動させると、電子ペン５０から送信される座標（ｘ、ｙ）も変化する。そして前フィールドにおける座標（ｘ、ｙ）を中心とするカーソルのパターンをフレームメモリ４７から消去するとともに現フィールドにおける座標（ｘ、ｙ）を中心とするカーソルのパターンをフレームメモリ４７に書込む。こうして描画部４６は、電子ペン５０の指し示す位置にカーソルを表示する描画信号を作成する。

アタッチメント８０が装着されている場合には、単に画像表示装置３０にカーソルを表示させるだけでなく、電子ペン５０に取り付けられた各種スイッチ６８ｃ等を用いて、描画する、あるいはマウスと同様に、表示画像の切換え等の表示画像の制御を行うことも可能である。

そして画像表示装置３０の画像信号処理部３１は、入力した画像信号と描画部４６から出力される描画信号とを合成し、サブフィールド毎の発光・非発光を示す画像データに変換する。これにより、電子ペン５０で描画した画像またはカーソルと入力した画像信号の画像とが重畳されて画像表示装置３０に表示される。

以上に説明したように、本実施の形態における画像表示システム１００は、座標検出サブフィールドを含む複数のサブフィールドで１フィールド期間を構成した画像表示装置３０と、座標検出サブフィールドの発光に基づき指し示す画像表示面の座標を算出する電子ペン５０と、電子ペン５０に装着する電子ペン用アタッチメント８０と、電子ペン５０が算出した座標に基づき描画信号を作成して画像表示装置３０に出力する描画装置４０とを有する。

そして、画像表示装置３０は、画像を表示するための画像表示サブフィールドと、データ電極Ｄ１〜Ｄｍにｙ座標検出電圧Ｖｄｙを印加したまま第１の数の走査電極に同時にｙ座標検出パルスを印加する動作を順次行う近接用ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ１と、データ電極Ｄ１〜Ｄｍにｙ座標検出電圧Ｖｄｙを印加したまま第１の数よりも多い第２の数の走査電極に同時にｙ座標検出パルスを印加する動作を順次行う遠隔用ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ２と、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎにｘ座標検出電圧Ｖａｘを印加したまま第３の数のデータ電極に同時にｘ座標検出パルスを印加する動作を順次行う近接用ｘ座標検出サブフィールドＳＦｘ１と、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎにｘ座標検出電圧Ｖａｘを印加したまま第３の数よりも多い第４の数のデータ電極に同時にｘ座標検出パルスを印加する動作を順次行う遠隔用ｘ座標検出サブフィールドＳＦｘ２と、を含む複数のサブフィールドで１フィールド期間を構成している。電子ペン５０は、電子ペン用アタッチメント８０を装着しない場合には近接用ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ１の発光を用いてｙ座標を算出するとともに近接用ｘ座標検出サブフィールドＳＦｘ１の発光を用いてｘ座標を算出し、電子ペン用アタッチメント８０を装着した場合には遠隔用ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ２の発光を用いてｙ座標を算出するとともに遠隔用ｘ座標検出サブフィールドＳＦｘ２の発光を用いてｘ座標を算出する。

これにより、画像表示装置に接触または接近して画像表示面上から描画でき、かつ画像表示装置から離れて画像表示面上にカーソルを表示または描画できる画像表示システムを提供することができる。

なお、実施の形態においては、ｙ座標検出期間Ｐｙ１に、放電セル行を１行分ずつ順次発光させて、画像表示面の上端部から下端部まで移動する横線を示した。しかし本発明はこれに限定されるものではない。例えば、放電セル行を２行分ずつ順次発光させて移動する横線を表示してもよく、また放電セル行を１行おきに発光させて移動する横線を表示してもよい。同様に、ｘ座標検出期間Ｐｘ１においても、放電セル列を任意の複数列ずつ順次発光させてもよく、また放電セル列を複数列おきに発光させてもよい。ｙ座標検出期間Ｐｙ２、ｘ座標検出期間Ｐｘ２についても同様である。これにより輝度をさらに低下させるとともに、ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙ１、ＳＦｙ２、ｘ座標検出サブフィールドＳＦｘ１、ＳＦｘ２に要する時間を短くすることができる。

また、実施の形態において用いた具体的な各数値は、単に一例を挙げたに過ぎず、電子ペンの仕様や画像表示装置の特性等に合わせて、適宜最適な値に設定することが望ましい。

本発明は、画像表示面から離れた位置から画像表示装置の位置座標検出用の発光を検出するための電子ペン用アタッチメントと、画像表示面に接触または接近した位置から画像表示装置の位置座標検出用の発光を検出する電子ペンとを有する画像表示システムとして有用である。

１０ パネル
３０ 画像表示装置
４０ 描画装置
５０ 電子ペン
５２ 受光素子
６０ 胴軸
６４ 首軸
６７ 勘合溝
７０ ペン先部
８０，９０ 電子ペン用アタッチメント
８１，９１ 胴体部
８２ 集光レンズ
８４ 凸部
８５，９５ 節部
９４ ネジ

Claims (6)

1. 筒形状の胴体部の一方の端部に集光レンズと、前記胴体部の他方の端部に電子ペンに装着するための機構を備えた開口部と、を有し、
   前記集光レンズを通して前記胴体部の内部に入射する光を前記電子ペンに集光することを特徴とする電子ペン用アタッチメント。
2. 受光素子を備えた電子ペンに装着する電子ペン用アタッチメントであって、
   筒形状の胴体部と、前記胴体部の一方の端部に保持された集光レンズとを有し、
   前記電子ペンのペン先側に前記胴体部の他方の端部を装着することにより、前記集光レンズを通して前記胴体部の内部に入射する光を前記電子ペンの前記受光素子に集光することを特徴とする電子ペン用アタッチメント。
3. 前記集光レンズの光軸上の焦点距離の位置に、前記電子ペンの受光素子が位置するように前記胴体部の長さを設定したことを特徴とする請求項１に記載の電子ペン用アタッチメント。
4. 前記胴体部の内側に、前記電子ペンのペン先部を前記電子ペンの内側に押戻すための節部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子ペン用アタッチメント。
5. 座標検出サブフィールドを含む複数のサブフィールドで１フィールド期間を構成した画像表示装置と、前記座標検出サブフィールドの発光に基づき指し示す画像表示面の座標を算出する電子ペンと、前記電子ペンに装着する請求項１に記載の電子ペン用アタッチメントと、前記電子ペンが算出した座標に基づき描画信号を作成して前記画像表示装置に出力する描画装置とを有することを特徴とする画像表示システム。
6. 前記画像表示装置は、画像を表示するための画像表示サブフィールドと、データ電極にｙ座標検出電圧を印加したまま第１の数の走査電極に同時にｙ座標検出パルスを印加する動作を順次行う近接用ｙ座標検出サブフィールドと、前記データ電極にｙ座標検出電圧を印加したまま前記第１の数よりも多い第２の数の走査電極に同時にｙ座標検出パルスを印加する動作を順次行う遠隔用ｙ座標検出サブフィールドと、走査電極にｘ座標検出電圧を印加したまま第３の数のデータ電極に同時にｘ座標検出パルスを印加する動作を順次行う近接用ｘ座標検出サブフィールドと、前記走査電極にｘ座標検出電圧を印加したまま前記第３の数よりも多い第４の数のデータ電極に同時にｘ座標検出パルスを印加する動作を順次行う遠隔用ｘ座標検出サブフィールドと、を含む複数のサブフィールドで１フィールド期間を構成し、
   前記電子ペンは、前記電子ペン用アタッチメントを装着しない場合には前記近接用ｙ座標検出サブフィールドの発光を用いてｙ座標を算出するとともに前記近接用ｘ座標検出サブフィールドの発光を用いてｘ座標を算出し、前記電子ペン用アタッチメントを装着した場合には前記遠隔用ｙ座標検出サブフィールドの発光を用いてｙ座標を算出するとともに前記遠隔用ｘ座標検出サブフィールドの発光を用いてｘ座標を算出する
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像表示システム。

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