(57)【要約】【課題】  無線システムにおける電池残量検知方式において、送信機単体で電池残量を検知しても、その絶対的な容量は推定できても実際の使用に則した形での電池残量表示にはならない。【解決手段】  受信機に、受信信号レベルを検知する受信信号レベル検知手段と、前記検知信号レベルから送信機側の有効電池残量を換算する電池残量換算手段と、前記換算された送信機側の電池有効残量を表示するための電池有効残量表示手段を備えた。【選択図】  図１
2006050398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池駆動される送信機を有する無線システムにおける電池残量検知方式で、受信機に、受信信号レベルを検知する受信信号レベル検知手段と、前記検知信号レベルから送信機側の有効電池残量を換算する電池残量換算手段と、前記換算された送信機側の電池有効残量を表示するための電池有効残量表示手段を備えることを特徴とする電池残量検知方式。
【請求項２】
無線方式が光であることを特徴とする請求項１記載の電池残量検知方式。
【請求項３】
無線方式が電波であることを特徴とする請求項１記載の電池残量検知方式。
【請求項４】
推定された電池有効残量情報を送信機へ送信するための信号送信手段を受信機に備え、前記受信機からの電池有効残量情報を受信する受信手段と、受信した電池有効残量情報を表示するための電池残量表示手段を送信機に備えることを特徴とする請求項１記載の電池残量検知方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線システムにおける電池残量検知方式に関わり、より詳しくは、送信機の電池残量を、受信機の受信信号レベルを元に換算し、これを表示するようにするもので、電池単体の容量だけでなく、送信機と受信機間の距離をも考慮した、実使用に則する電池残量検知方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電池残量検知方式は、検知した電池電圧、電池の放電特性、使用電流容量等をもとに電池容量の残量あるいは使用可能残時間を推定し、これをその装置本体に表示するものであった。そして無線システムの送信機においても同様であった。
【特許文献１】特開２００２−０６２９５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記従来例では、無線システムにおいて次のような問題点が発生する。無線システムは単体の装置で動作するものではなく、送信機と受信機から構成される。送信機の送信信号が受信機で受信可能かどうかは、送信機の電池容量だけでなく、送信機と受信機間の距離にも依存する。例えば電池容量は十分あると送信機内で判断しても、受信機が遠くにあったり信号の届きにくいところにあった場合は、受信信号レベルが低くなり、通信が行えない場合がある。逆に電池容量が少ないと判断しても受信機がすぐそばにあったりした場合は通信が行えたりする。つまり、送信機単体で電池残量を検知しても、その絶対的な容量は推定できても実際の使用に則した形での電池残量表示にはならないという問題が発生する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、電池駆動される送信機を有する無線システムにおける電池残量検知方式で、受信機に、受信信号レベルを検知する受信信号レベル検知手段と、前記検知信号レベルから送信機側の有効電池残量を換算する電池残量換算手段と、前記換算された送信機側の電池有効残量を表示するための電池有効残量表示手段を備えた。この結果、例えば送信機からの受信信号レベルが低いとき、受信機本体に、送信機からの受信信号が弱いという意味の表示が行える。使用者はこれを元に、送信機と受信機の距離や位置関係を調整しなおしたり、あるいは電池を入れ替えるなどの対策を講じることができるようになる。また本発明は、更に、推定された電池有効残量情報を送信機へ送信するための信号送信手段を受信機に備え、前記受信機からの電池有効残量情報を受信する受信手段と、受信した電池有効残量情報を表示するための電池残量表示手段を送信機に備えることができる。この結果、受信機本体を確認しなくても、送信機側で自分自身の電池有効残量を知ることができるようになり、受信機との距離や位置関係を調整しなおす際に大変有効である。
【発明の効果】
【０００５】
以上説明したように本発明によれば、電池駆動される送信機を有する無線システムにおける電池残量検知方式で、受信機側で受信信号レベルを検知し、その信号レベルに応じた電池残量を受信機側に表示するようにした。このため、送信機からの受信信号レベルが低くて通信がスムーズに行かないとき、通常であれば闇雲に送信機の受信機に対する位置を少し変えてみたり、送信機を受信機に近づけてみたり、あるいは送信機の電池を換えてしまうところであるが、本発明により、これを視覚的に認識することができるようになり、ノイズ源を順次取り除いたり、送信機を受信機に近づけたりすることでどのように受信信号の強度が変化するかがわかるようになる。この結果、本当に送信機の電池交換をしなければいけないことの判断が容易にできるようになる。つまり、無線システムにおける実使用に則した送信機の電池残量表示ができることになる。
【０００６】
また本発明は、更に、受信機で判定された電池残量情報を逆に送信機へも送信できるようにしたため、受信機本体を確認しなくても、送信機側で自分自身の電池有効残量を知ることができるようになり、受信機との距離や位置関係を調整しなおす際に大変有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【０００８】
（実施形態）
図１〜図１２に基づき、本発明による電池残量検知方式を備えた光学式座標入力装置の構成と動作を説明する。
【０００９】
（装置構成）
図１は投射型表示装置8を含む光学式座標入力装置の使用時の全体構成を表す図である。投射型表示装置8は、コンピュータ9からの画像信号が入力される画像信号処理部81と、これによって制御される液晶パネルやＤＭＤ（Digial Mirror Device）等の表示デバイス82、及びランプ83、ミラー84、コンデンサーレンズ85からなる照明光学系と、表示デバイス82の像をスクリーン10上に投影する投影レンズ86からなる。投影レンズ86からスクリーン10に投射する光路内で指示具4の先端部の発光部5から拡散光が発せられる。検出器1は、座標検出用受光部2とこの制御及び座標演算などを行うコントローラ3、制御信号検出センサー6とその信号処理部7からなり、前記発光部5の投影画面上に相当する座標信号と指示具4の各ボタンの状態に対応する制御信号を検出し、コントローラ3を経由してコンピュータ9へ通信する。これにより、投影されている表示画面上に文字や線画を記入したり、アイコンのクリックやメニューの選定といったマウス入力操作が指示具4によって自由に行えるようになる。
【００１０】
（指示具の説明）
図２は光学座標入力装置の内部構成を表す図である。指示具4は、電源スイッチ43、制御信号の入力源となるボタン44Ａと44Ｂ、発光を駆動制御する発光制御手段42、拡散光を発光するための発光素子41、発光素子を内蔵する発光部5から構成される。本実施例では発光素子41に赤外光発光ＬＥＤを用いている。図３に指示具4の外観図を示す。動作について説明する。操作者は指示具4を手に持ち、電源スイッチ43をONにする。電源スイッチ43がONになることで発光素子41より拡散光の発光が開始される。発光部5から発光された拡散光は、後述する処理により検出部1によって発光部5のスクリーン10に対する座標値算出に用いられ、算出された座標値はコンピュータ9へ送信される。スクリーン10画面上では、指示具4の発光部5に対応する位置にマウスカーソルが表示されている状態となる。ここでボタン44Ａあるいは44Ｂを押すことによって、それぞれに割り付けられた制御信号が発光信号に重畳される。即ち、アイコンのクリックやメニューの選択、線や文字や図形の描画等が、パソコン9のそばまで戻ること無く、スクリーン10のそばでこの指示具4を操作することで行えるようになる。
【００１１】
（検出器の説明）
検出器1は、指示具4の発光部5からの拡散光に対して可視光をカットするための可視光カットフィルター100、可視光カットされた拡散光を受光素子6へ集光するための集光レンズ61、発光制御手段42によって拡散光に重畳された信号成分を検出するための受光素子6、検出された信号成分から制御信号を復調する制御信号復調手段71、復調された制御信号を識別する制御信号検出手段72、可視光カットされた拡散光から受光した光の入射方向を検出するためのシリンダーレンズ90X、90Yとリニアセンサー20X、20Y、制御信号復調手段71からのタイミング信号を受けリニアセンサー20X、20Yの制御を行うセンサー制御手段31、リニアセンサー20X、20Yからのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換手段31Ａ、ＡＤ変換手段31Ａからのデジタル信号から光の入射方向のスクリーン10に対する座標位置を演算する座標演算手段32、算出された座標値と制御信号検出手段72からの制御信号を接続されたコンピュータ9へ送信する通信制御手段33、送信機の電池有効残量を表示する表示手段37、センサー制御手段31からの情報に基づき表示手段37に表示するレベルを判定する受信信号レベル検知手段36から構成される。
【００１２】
動作について説明する。指示具4の発光部5からの発光された拡散光は可視光カットフィルター100を透過し外乱光が排除された後、集光レンズ61により集光され、受光素子6に入射される。受光素子6では拡散光に重畳された信号成分が検出され、制御信号復調手段71において制御信号の復調及び座標位置検出用のタイミング信号の生成がなされる。復調された制御信号は、制御信号検出手段72においてヘッダー部の識別が行われる。ヘッダー部をもとにこの受信信号が指示具4からのものであると認識された場合は、通信制御手段33を経由してセンサー制御手段31に伝えられ、センサー制御動作が有効となる。センサー制御手段31は制御信号復調手段71において生成されたタイミング信号に従い、リニアセンサー20X、20Yの読み取り制御を行う。指示具4においてボタン44Ａ、44Ｂが操作された場合は、各スイッチに対応する制御信号が拡散光に重畳されており、制御信号復調手段71で復調された後、制御信号検出手段72でデコードされ、通信制御手段33へと送られる。
【００１３】
一方、可視光カットフィルター100を透過した拡散光は、シリンダーレンズ90X、90Yでも集光され、リニアセンサー20X、20Y上に結像する。図４に示すように、シリンダーレンズ90X、90Yは正確に直角に配置し、X座標検出用のリニアセンサー20Xの感光部21Xが投影レンズ86の光軸の上に配置することで、リニアセンサー20X、20YそれぞれがX座標、Y座標を反映した画素にピークを持つ出力が得られるようになっている。これらのセンサーはセンサー制御手段31によって制御されており、その出力信号はセンサー制御手段31に設けられたAD変換手段31Aでデジタル化され、座標演算手段32に送られ、センサー上における出力座標値が計算される。
【００１４】
（制御信号復調動作）
図５は受光素子6の出力信号（Light_SG）から制御信号を復調する動作を表す信号波形のタイミングチャートである。Light_SG信号から"Hi"と"Low"のデジタル信号が復調されたものがCMD信号である。CMD信号はPPM変調されている信号であり、先頭の少し長めの"Hi"と"Low"がリーダー部で、このリーダー部とこれに続くコード（メーカーIDなど）からなるヘッダー信号が最初に出力され、そのあとに制御信号などの送信データ列が続く。ここで等幅の"Hi"と"Low"の組み合わせがデータビット"0"を、"Hi"とその3倍幅の"Low"の組み合わせがデータビット"1"を表す。CMD信号は制御信号検出手段72によって制御信号として解釈され、通信制御手段33に送られる。
【００１５】
次にセンサーの位相同期について述べる。CMD信号のヘッダー部のタイミングでリセットされその後のCMD信号の立ち下がりに位相同期されたCLK信号が生成される。このCLK信号は拡散光の有無に同期した一定周波数のクロック信号であることを意味する。また、CMD信号からは拡散光入力の有無を表わすLight_ON信号とこのLight_ON信号によって起動されるセンサーリセット信号CLRが生成される。このCLR信号が"Hi"の間に2つのリニアセンサー20X、20Yはリセットされ、CLK信号の立ち上がりに同期したCLR信号の立ち下がりのタイミングで後述する同期積分動作が開始される。一方前記制御信号検出手段72がヘッダーを検出し、他の機器からのものや外乱光ではなく指示具4からの拡散光入力が開始されたことを確認すると、これがセンサー制御手段31に伝達され、センサー動作有効を示すInteg_ONが"Hi"にセットされ、座標演算手段32の動作が開始される。受光素子6の出力信号（Light_SG）が無くなり、一連の動作の終了時の信号波形のタイミングチャートを図６に示す。Light_SG信号から検波された復調信号CMDが"Low"を一定時間以上続けると、拡散光入力の有無を表わすLight_ON信号が"Low"になり、センサー動作有効を示すInteg_ON信号も"Low"になり座標出力動作を終了する。
【００１６】
次にリニアセンサー20X、20Yの同期積分動作について説明する。さて、本実施例で用いるセンサーはアレイ状でありかつ同期積分動作が行なえるものである。図７はこのリニアセンサー20X、20Yの内部構成図である。X用Y用の二つは同じものであるため、以下の説明は一方についてのみ行なう。
【００１７】
受光部であるセンサーアレイ21はＮ個の画素からなり、受光量に応じた電荷が積分部22に貯められる。積分部22はゲートICGに電圧を加えることでリセット出来るので、これにより電子シャッター動作が可能である。積分部22に貯えられた電荷は電極STにパルス電圧を加えることで蓄積部23に転送される。蓄積部23は2N個あり、光の点滅に同期した前記CLK信号の"Hi"と"Low"に対応して別々に電荷が蓄積される。その後転送クロックを簡単にするために設けられたシフト部24を介して2N段のリニアCCD部25に蓄積された電荷が転送される。このようにしてリニアCCD部25にはN画素のセンサー出力の光の点滅に対応した電荷が隣接して並ぶことになる。リニアCCD部25に並べられた電荷は順次リングCCD部26に転送される。このリングCCD 26は前述のCLR信号によってCLR部27で空にされた後、リニアCCD 25からの電荷を順次蓄積していく。29はこの電荷を読み出すアンプであって、非破壊で蓄積電荷量に比例した電圧を出力する。
【００１８】
図８はこの出力波形の一例を示す図であって、点灯時の信号（CLK信号が"Hi"のとき）のみを読み出すとＢの波形、非点灯時の波形すなわち外乱光のみのとき（CLK信号が"Low"のとき）はＡの波形となり、隣接してこれらの対応する画素の電荷がリングCCD 26には並んでいるので、アンプ29は実際にはこの隣接転送段の差分を非破壊増幅して出力するようになっており、その出力波形はB-Aに示すように外乱光の成分が打ち消されてノイズが抑圧され指示具4からの点滅光のみの像の信号が得られる。この波形の最大値は点滅の繰り返しにより順次リングCCD 26に蓄積されて大きくなるので、このレベルが所定の大きさTH1に達したことを検出することで、常に一定した品位の出力波形が得られる。なお、この判定はX用、Y用二つのセンサーに対して別々に行なってもよいが、ごく近接して配置してあるため、ほぼ同量の光が入射するので、出力のピークもほぼ同じであり、本例では一方のみの出力で判定を行ない、まったく同じ制御を両方のセンサーに行なうことで、回路を簡単にしている。
【００１９】
さらに外乱光が非常に強い場合、この差分波形のピークが十分な大きさになる前に、リングCCD 26の転送電荷が飽和してしまう恐れがある。このような場合のためにこのセンサーはスキム機能が設けられている。図９はそのスキム動作を表わす図である。スキム部28は非点灯信号のレベルを監視していてｎ回目で信号レベルが所定の値を超えている場合（図中の二点差線）、一定量の電荷をA、B各画素から抜き取るように作用する。このため、次のｎ+1回目にはＡｎ+1のような波形となり、これを繰り返すことで、非常に強い外乱光があっても飽和することなく、信号電荷の蓄積が続けられる。このため点滅光の光量が微弱であっても多数回積分動作を継続すれば、十分な大きさの信号波形を得ることが可能になっている。
【００２０】
（リニアセンサー制御動作）
図１０はリニアセンサー20X、20Yのセンサー制御の一連の動作を示すフローチャートである。センサー制御手段31は、まずステップS101によりセンサー制御動作を開始し、ステップS102においてセンサー動作有効信号であるInteg_ON信号を監視する。Integ_ON信号がハイレベルになるとステップS103でカウンターponを１にセットし、蓄積回数nを0にリセットし、ステップS104でセンサー出力のピーク値が所定の大きさTH1より大きいかどうかを判定する。ピーク値がTH1より小さい場合はステップS105に進み、蓄積回数nが第一の所定回数n0を超えているかを判定する。超えていなければステップS106に移り、蓄積回数nを１インクリメントしてステップS104に戻る。こうして、ピーク値がTH1より大きくなるか、蓄積回数nが限界地n0を超えるとステップS107に進み、積分停止信号CCL_SLがハイレベルになって積分動作は停止される。そして座標演算部32による座標値演算の処理が開始される。座標演算処理については後述する。その後、ステップS108とステップS109のループでカウンターnが第二の所定回数n1を超えると、積分停止信号CCL_SLがローレベルになり、同時にCLK信号の周期の数倍の間センサリセット信号CLRがハイレベルになる。その後処理はステップS112に進み、Integ_ON信号がハイレベルである間はこの動作が繰り返され、上述の所定回数n1で決まる周期ごとに座標演算値が行われる。またゴミなどの影響でInteg_ON信号がドロップしても、１回のみは状態を保持するようにし、ステップS111が設けられている。もし連続して２周期の間Integ_ON信号がローレベルであれば、ステップS102からステップS113に進み、カウンターponが0にリセットされ、シンク信号待ちの状態になってステップS101に戻る。
【００２１】
ところで拡散光の入射光量は、指示具4に内臓された電池（図示せず）の消耗により変動する他、発光素子41からの拡散光のリニアセンサー90X、90Yに対する入射傾きや、指示具4と検出器1間の距離等によって大きく変動する。このような場合、その到達した光のレベルに応じて積分時間を長くする、即ちn0、n1の値を大きくし、積分回数を増大することで品位の良い信号波形を得ることができる。但し、あまり長いと単位時間当たりの算出座標数が少なくなり、筆跡に対する忠実性を欠くことになるので注意を要する。
【００２２】
（座標値演算動作）
上述のようにして得られた二つのリニアセンサー20X、20Yの信号（差分信号）はセンサー制御手段31に設けられたｎビット（本例では8ビット）のＡＤ変換手段31Aでデジタル信号として座標演算手段32に送られ座標が計算される。座標演算はまずX、Y方向各々の出力データに対してセンサー上の座標値（X1、Y1）が求められる。X、Y同様であるのでXのみについてのその処理フローチャートを図１１に示す。まず、ステップS202では、各画素の差分データDx（1）〜Dx（N）が読み込まれ、バッファメモリに貯えられる。次に、ステップS203では、さらにノイズを抑圧してS/Nを改善するために、プレフィルタリングを行う。これは近傍演算オペレータ（1、2、1）として良く知られているごく簡単な足し算である。次に、ステップS204では、最大値とその前後のうち大きい方の画素を検索し、その画素番号をnx、nx+1とする。ピークの画素間の正確な位置を微分オペレータの一種である（1、1、0、−1、−1）を用いて求める。この計算は微分波形のゼロクロスを求めるものであるが、簡単な式の整理によりその式はステップ205に示す非常に簡単な形になる。
【００２３】
【数１】
2006050398.tif 000003
ただし、-0．5＜ＧX≦0．5ステップ。S206でこうして求めた画素間座標Gxと画素番号nxの和がセンサー出力座標X1である。Y1についても、X1と同様にY1＝Gy＋nyを求めることができる。
【００２４】
次にユーザー校正関数を利用して校正を行い、出力座標値（X、Y）を得る。このユーザー校正は単純な一次関数による変換であり、設置状態を変更したときなどの校正値設定モードでユーザーが予め定められた画面上の3点（または、それ以上）を指示することによって、その関数の係数が3元連立方程式の解（4点以上の場合には最小二乗法などのフィッティング法を用いればよい）として定められる。このようなユーザーによる設置校正は座標入力装置で一般に行なわれている方法であり、本発明に固有のものではないので詳細な説明は省略するが、本実施例である前面投射型のプロジェクターのように、設置変更が頻繁に行なわれるものでは必須の機能である。
【００２５】
以上のようにして求められた出力座標値（X、Y）と制御信号などのデータは通信制御手段33によって所定の通信方法でコンピューター9に送出され、コンピューター9からの命令によって投射表示装置8が投射する画面上のカーソルやメニュー、文字や線画の入力などの各種操作が行なえる。
【００２６】
（電池残量検知動作）
次に、本特許の特徴である電池残量検知方式について説明する。上述したようにセンサー制御手段31では座標演算を行うための判断情報として蓄積回数nを用いている。拡散光の入射光が強い場合は蓄積回数は１回（n=1）で座標演算処理に移るであろうし、弱い場合は第一の限界値n0回に達するであろう。また、中間的な場合は蓄積回数は1回からn0回の間を取りうるであろう。そこで、この座標演算処理に移る際のn値を指示具4の電池の有効残量として換算し、これを表示するものである。詳細動作は次の通りである。センサー制御手段31から決定されたn値が受信信号レベル検知手段36に入力される。受信信号レベル検出手段36では、表示手段37に表示出力するためのn値に対応した表示データを生成する。本実施例では表示手段37に液晶パネルを使用しており、図１２にn0=10の場合のn値と表示レベルデータの対応マップの例及びその表示の例を示す。ここでは10（n0の値）の段階に対して５つの表示レベルを与えており、単純に各レベルに対して２つの段階を割り振っている。表示例ではn=3の場合であり、表示手段の液晶パネルに描かれた図のレベル３のところまでが黒く表示されている。n0が大きくなる場合は、n値と表示レベルとの関係を関数であらわした方が処理し易くなるであろう。表示デバイスも液晶パネルに限らず、ELパネルやLED等、そのシステムで都合の良いものに合わせればよい。音声やアニメーションを使うことも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態における光学座標入力装置の全体構成を表す図である。
【図２】本発明の実施形態における光学座標入力装置の内部構成を表す図である。
【図３】本発明の実施形態における指示具4の外観図である。
【図４】本発明の実施形態におけるリニアセンサー20X、20Yの配置を表す図である。
【図５】本発明の実施形態における受光素子6の受信信号から制御信号を復元する動作を表す信号波形のタイミングチャートである。
【図６】本発明の実施形態における制御信号を復調する動作の終了時の信号波形のタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施形態におけるリニアセンサー20X、20Yの内部構成図である。
【図８】本発明の実施形態におけるリニアセンサー20X、20Yの出力波形の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態におけるリニアセンサー20X、20Yのスキム動作を表す図である。
【図１０】本発明の実施形態におけるセンサー制御手段31の処理フローチャートである。
【図１１】本発明の実施形態における座標演算手段32の処理フローチャートである。
【図１２】本発明の実施形態におけるn値と表示レベルデータの対応マップの例及びその表示の例を示す。
【符号の説明】
【００２８】
1  検出器
20X  リニアセンサーX
20Y  リニアセンサーY
31  センサー制御手段
31A  ＡＤ変換手段
32  座標演算手段
33  通信制御手段
36  受信信号レベル検知手段
37  表示手段
4  指示具
41  発光素子
42  発光制御手段
43  電源スイッチ
44A  ボタンA
44B  ボタンB
5  発光部
6  受光素子
61  集光レンズ
71  制御信号復調手段
72  制御信号検出手段
9  コンピュータ
90X,90Y  シリンダーレンズ
100  可視光カットフィルター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2006050398.tif 000011
【図９】
2006050398.tif 000012
【図１０】
2006050398.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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