(57)【要約】【課題】簡易な構成により入力装置の位置検出を行うことができ、検出された位置において入力処理を行うことにより、手書き入力を実現する情報処理装置および情報処理システムを提供する。【解決手段】入力装置２０から光が照射された情報入力面ＰＡの画像を撮像し、撮像画像の情報入力面ＰＡにおける輝度分布に基づいて、入力装置２０を情報入力面ＰＡに投影した場合の情報入力面ＰＡ上の位置を検出し、検出された入力装置２０の情報入力面ＰＡ上の位置に応じて情報を処理する。【選択図】図１
2011113191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光射出装置から光が照射された被照射面の画像を撮像し、撮像画像の前記被照射面における輝度分布に基づいて、前記光射出装置を前記被照射面に投影した場合の前記被照射面上の位置を検出し、検出された前記光射出装置の前記被照射面上の位置に応じて情報を処理することを特徴とする情報処理装置。
【請求項２】
前記撮像画像の前記輝度分布に基づいて、前記被照射面の法線方向における前記光射出装置の高さと該高さに係る所定の閾値との大小関係を判定し、前記高さが前記高さに係る所定の閾値以下であるときに、前記被照射面上の位置において情報を入力処理することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
処理された前記情報を表示する表示装置を有することを特徴とする請求項１または２に記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記表示装置は投射表示装置であり、
形成された画像が投射される画像表示面が、前記被照射面と重なって設定されていることを特徴とする請求項３に記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記被照射面を撮像する撮像装置を有し、
前記表示装置は、光源装置と、前記光源装置から射出されたレーザー光を前記被照射面上で２次元方向に走査して画像を描画する走査手段と、を有する走査型投射表示装置であり、
前記情報処理装置内において、前記撮像装置に入射する光の光路と、前記走査型投射表示装置から射出される前記レーザー光の光路と、が一部共通しているとともに、前記光源装置と前記走査手段との間の光路上に、前記光射出装置から照射された光を前記撮像装置へと導く分離光学系が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の情報処置装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の情報処理装置と、
前記情報処理装置によって撮像される光を被照射面に射出する光射出装置と、を備えることを特徴とする情報処理システム。
【請求項７】
前記光射出装置は、前記被照射面に向けて光を射出する第１射出口と、前記第１射出口に隣接して、前記第１射出口から射出される光の光軸方向とは異なる方向に補助光を射出する第２射出口と、を有し、
前記情報処理装置は、前記被照射面と前記第２射出口とを合わせて撮像し、前記第１射出口から前記被照射面に射出された光に基づく輝度分布の輝度中心と、前記第２射出口から射出された前記補助光の輝度分布の輝度中心と、に基づいて、２つの輝度中心間の距離と該距離に係る所定の閾値との大小関係を判定し、前記距離が前記距離に係る所定の閾値以下であるときに、前記被照射面における前記光射出装置の位置に対応した位置において入力処理を行うことを特徴とする情報処理装置。
【請求項８】
前記補助光は、前記被照射面に射出される光と異なる波長の光であることを特徴とする請求項７に記載の情報処理システム。
【請求項９】
前記被照射面に射出される光は、赤外光であり、
前記情報処理装置は、前記被照射面における赤外光の輝度分布に基づいて入力処理を行うことを特徴とする請求項６から７のいずれか１項に記載の情報処理システム。
【請求項１０】
前記被照射面に射出される光は、該光の光軸方向に垂直な断面における輝度分布がガウス分布を示すことを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載の情報処理システム。
【請求項１１】
前記光射出装置は、前記被照射面に射出される光の射出方向に先端を有する筆記部材を有することを特徴とする請求項６から１０のいずれか１項に記載の情報処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報処理装置および情報処理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光を用いて被照射面（情報入力面）に手書きされた情報を、入力処理する装置が知られ、さらに手書き画像を表示する装置として応用されている（例えば特許文献１から４参照）。これらの装置では、情報入力面に照射された光の座標を検出し、検出した座標において入力処理を行うことで、使用者が光で書いた文字や図形等の情報を検出し入力している。このような装置は、例えば、電子黒板のような商品として商品化されている。
【０００３】
例えば、特許文献１，２では、情報入力面上に２次元マトリクス状に複数の受光素子を配列し、光を検知することによって入力箇所の検出と入力／非入力の判断とを行う装置が提案されている。また、特許文献３，４では、光の射出口付近を情報入力面に押し当てることで、光照射の状態を変化させる入力装置を用い、照射された光の座標を撮像装置で撮像して、情報入力面上の入力箇所の検出を行う装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−１５１１６８号公報
【特許文献２】特開平１１−１１９９１０号公報
【特許文献３】特開２００４−３４８４４４号公報
【特許文献４】特開２００５−１３５０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記構成には次のような問題がある。すなわち、特許文献１，２の構成では、光の検出が可能な特別な構成の情報入力面を用いないと情報入力を行う箇所の検出および入力処理ができないため、情報入力面の大型化が困難であり、また高コストになりやすい。
【０００６】
また、特許文献３，４の構成では、位置検出および入力処理のためにはかならず情報入力面へ入力装置を押し当てる必要があるため、情報入力面での接触時の衝撃や、情報入力面との摩擦により入力装置が破損しやすい。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構成により入力装置の位置検出を行うことができ、検出された位置において入力処理を行うことにより、手書き入力を実現する情報処理装置および情報処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明の情報処理装置は、光射出装置から光が照射された被照射面の画像を撮像し、撮像画像の前記被照射面における輝度分布に基づいて、前記光射出装置を前記被照射面に投影した場合の前記被照射面上の位置を検出し、検出された前記光射出装置の前記被照射面上の位置に応じて情報を処理することを特徴とする。
この構成によれば、被照射面の輝度分布から光射出装置の位置検出を行うことができる。すなわち、被照射面における輝度分布は、光射出装置の姿勢や被照射面との相対距離によって変化するため、輝度分布を検出することによって光射出装置の姿勢や被照射面との相対距離および高さ方向の位置を検出することができる。したがって、被照射面に特別の工夫をすることなく情報入力が可能であるとともに、簡易な構成により位置検出が可能な情報処理装置とすることができる。
【０００９】
本発明においては、前記撮像画像の前記輝度分布に基づいて、前記被照射面の法線方向における前記光射出装置の高さと該高さに係る所定の閾値との大小関係を判定し、前記高さが前記高さに係る所定の閾値以下であるときに、前記被照射面上の位置において情報を入力処理することが好ましい。
この構成によれば、画像処理によって得られる光射出装置の高さを、情報の入力／非入力の判定基準とすることができ、検出結果に基づいて情報入力を行うことができる。したがって、被照射面に特別の工夫をすることなく情報入力が可能であるとともに、簡易な構成により手書き入力を実現することが可能な情報処理装置とすることができる。
【００１０】
本発明においては、入力された前記情報を表示する表示装置を有することが望ましい。
この構成によれば、入力情報の確認を行いながら入力処理を行うことができる。
【００１１】
本発明においては、前記表示装置は投射表示装置であり、形成された画像が投射される画像表示面が、前記被照射面と重なって設定されていることが望ましい。
この構成によれば、情報入力を行う被照射面が同時に画像表示を行う画像表示面にもなっているため、被照射面に入力情報を重ねて表示することができ、表示画像内に直接手書き入力を行っているかのような使用感を得ることができる。
【００１２】
本発明においては、前記被照射面を撮像する撮像装置を有し、前記表示装置は、光源装置と、前記光源装置から射出されたレーザー光を前記被照射面上で２次元方向に走査して画像を描画する走査手段と、を有する走査型投射表示装置であり、前記情報処理装置内において、前記撮像装置に入射する光の光路と、前記走査型投射表示装置から射出される前記レーザー光の光路と、が一部共通しているとともに、前記光源装置と前記走査手段との間の光路上に、前記光射出装置から照射された光を前記撮像装置へと導く分離光学系が設けられていることが望ましい。
この構成によれば、被照射面を撮像する撮像装置のための光学系と、画像表示のための光学系とが共通化されるため、装置構成を簡略化することができる。
【００１３】
また、本発明の情報処理システムは、上述の情報処理装置と、前記情報処理装置によって撮像される光を被照射面に射出する光射出装置と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、光射出装置として被照射面に光を射出することが出来れば足り、簡易な構成により手書き入力を実現することが可能な情報処理システムとすることができる。
【００１４】
本発明においては、前記光射出装置は、前記被照射面に向けて光を射出する第１射出口と、前記第１射出口に隣接して、前記第１射出口から射出される光の光軸方向とは異なる方向に補助光を射出する第２射出口と、を有し、前記情報処理装置は、前記被照射面と前記第２射出口とを合わせて撮像し、前記第１射出口から前記被照射面に射出された光に基づく輝度分布の輝度中心と、前記第２射出口から射出された前記補助光の輝度分布の輝度中心と、に基づいて、２つの輝度中心間の距離と該距離に係る所定の閾値との大小関係を判定し、前記距離が前記距離に係る所定の閾値以下であるときに、前記被照射面における前記光射出装置の位置に対応した位置において入力処理を行うことが望ましい。
ここで、「射出される光の光軸」とは、第１射出口から射出される光の中心軸のことである。この構成によれば、被照射面上の輝度分布に加えて、第２射出口を検出することにより間接的に第１射出口の高さ方向の位置を検出することができるため、閾値処理の精度を高めることが可能となり、精度良く入力処理を行うことが可能な情報処理システムとすることができる。
【００１５】
本発明においては、前記補助光は、前記被照射面に射出される光と異なる色の色光であることが望ましい。
この構成によれば、光射出装置が被照射面に近接したときに、撮像される画像内における被照射面に射出される光と補助光との区別が容易となり、閾値処理が容易となる。
【００１６】
本発明においては、前記被照射面に射出される光は、赤外光であり、前記情報処理装置は、前記被照射面における赤外光の輝度分布に基づいて入力処理を行うことが望ましい。
赤外光は不可視光であるため、使用者に目視されることがなく良好な使用感が得られる。
【００１７】
本発明においては、前記被照射面に射出される光は、該光の光軸方向に垂直な断面における輝度分布がガウス分布を示すことが望ましい。
この構成によれば、被照射面に射出される光がどの方向から照射されているかを検出することが容易となるため、光射出装置の位置の検出が容易となる。
【００１８】
本発明においては、前記光射出装置は、前記被照射面に射出される光の射出方向に先端を有する筆記部材を有することが望ましい。
この構成によれば、被照射面において実際に手書き入力する情報を記入しながら、同時に該情報を情報入力装置に入力することができる。例えば、紙に文章を書き込みながら、同時に書き込んだ文章を文字情報として入力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係る情報処理装置および情報処理システムの概略図である。
【図２】第１実施形態に係る入力装置の先端部分の概略説明図である。
【図３】制御装置で行われる処理について説明するブロック図である。
【図４】情報処理装置に取り込まれる画像について説明する説明図である。
【図５】第１実施形態の入力装置から射出される光の様子についての説明図である。
【図６】制御装置で行われる処理に用いる参照データを示すグラフである。
【図７】制御装置で行われる処理に用いる参照データを示すグラフである。
【図８】制御装置で行われる処理に用いる参照データを示すグラフである。
【図９】走査型投射表示装置を有する画像処理ユニットの説明図である。
【図１０】第２実施形態に係る情報処理装置および情報処理システムの概略図である。
【図１１】第２実施形態に係る入力装置の先端部分の概略説明図である。
【図１２】第２実施形態の入力装置から射出される光の様子についての説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第１実施形態］
以下、図１〜図８を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る情報処理装置および情報処理システムについて説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
【００２１】
図１は、第１実施形態における情報処理装置ＪＥ１および情報処理システムＪＳ１の構成概略図である。情報処理装置ＪＥ１は、手書き情報を撮像するとともに作業机ＤＫ上に投射表示する画像形成ユニット（表示装置）１０、画像形成ユニット１０で撮像した画像を処理し、投射する画像の画像データを形成する制御装置３０、画像形成ユニット１０と制御装置３０とを接続する通信ケーブル４０と、から概略構成されている。
【００２２】
また、本実施形態の情報処理システムＪＳ１は、上述の情報処理装置ＪＥ１に、先端から光を射出するペン型の入力装置（光射出装置）２０を加えた構成となっている。
【００２３】
画像形成ユニット１０は、作業机ＤＫ上において所定の高さに設置されており、作業机ＤＫ上の情報入力面（被照射面）ＰＡを撮像する不図示の撮像装置と、通信ケーブル４０を介して接続された制御装置３０から入力される映像信号に応じた画像を、作業机ＤＫの上面に投射表示する不図示の投射表示装置と、を有している。投射表示装置としては、光源装置と液晶ライトバルブと投射レンズとを有する、通常知られたプロジェクターの構成を採用することができる。
【００２４】
本実施形態の画像形成ユニット１０では、投射表示装置によって画像表示がなされる画像表示面ＷＡの範囲が、情報入力面ＰＡと重なって設定されており、画像表示面ＷＡの方が情報入力面ＰＡよりも狭くなっている。情報入力面ＰＡの範囲および画像表示面ＷＡの範囲は、装置の能力や絞りなどに応じて適宜変更可能である。
【００２５】
入力装置２０は、画像表示面ＷＡにおいて作業者Ｋの手によって操作されるポインティングデバイスであり、ペン型の形状を有している。
【００２６】
制御装置３０は、作業机ＤＫ上の所定位置に配置されたＰＣ(Personal Computer)である。この制御装置３０は、画像形成ユニット１０から通信ケーブル４０を介して得られた情報入力面ＰＡの画像に基づいて入力装置２０の位置を把握し、入力装置２０を用いて手書き入力する情報を取得して入力処理を行う一方、表示すべき画像を表す映像信号を生成して画像形成ユニット１０に出力する。
【００２７】
このような情報処理システムＪＳ１は、作業者Ｋが入力装置２０を用いて手書き入力した情報を入力処理するとともに、入力した情報をリアルタイムに表示することで、まるで画像表示面ＷＡ内に直接記入しているかのような使用感を得ることが可能なシステムとなっている。
【００２８】
図２は、入力装置２０の先端部分の概略説明図である。入力装置２０は、ペン型の筐体２１の先端に設けられた円柱状の先端チップ２２と、筐体２１の内部に収容された光源２３と、光源２３から射出された光を先端チップ２２の一端から内部に導くレンズ２４とを有している。光源２３としては、様々な波長の光を射出するものを用いることができるが、例えば赤外ＬＥＤや赤外レーザー光源など、不可視光である赤外光を射出する光源を好適に用いることができる。本実施形態の入力装置２０は、光源２３として赤外光を射出するものを採用する。
【００２９】
先端チップ２２は、内部を光が透過する導波路として機能する。筐体２１の内部側に配置された先端チップ２２の一端から入射する光は、先端チップ２２の内部を透過し、他端に設けられた先端部（第１射出口）２２ａから射出される。
【００３０】
先端部２２ａは、光射出方向に凸となる丸みを帯びて設けられており、先端部２２ａに達した光は屈折し、広がりながら射出される。本実施形態の入力装置２０では、先端部２２ａから射出される光が、光軸Ｌに垂直な平面においてガウス分布の輝度分布を有するように設計されている。
【００３１】
また、先端部２２ａの近傍には、先端チップ２２の周方向に切り欠き部（第２射出口）２２ｂが設けられており、先端チップ２２内を透過する光の一部は、切り欠き部２２ｂから先端チップ２２の周方向に射出される。この切り欠き部２２ｂから射出される光は、後述する入力装置２０の位置検出の際に、入力装置２０の先端部を検出するための補助光として用いられる。
【００３２】
次に、情報処理システムで行われる情報入力処理について、図３から図８を用いて説明する。
【００３３】
図３は、制御装置３０で行われる処理について説明するブロック図である。図４は、画像処理ユニットによって取り込まれる画像について説明する説明図である。図５は、入力装置２０から射出される光の様子について説明する説明図である。図６から図８は、制御装置３０で行われる各種処理に用いる参照データを示すグラフである。
【００３４】
図３に示すように、制御装置３０は、画像処理ユニットに含まれたカメラ（撮像装置）１１による撮像画像の座標を取得する座標変換部３１と、撮像した画像について輝度分布を算出する特徴値演算部３２と、演算結果を用いて入力装置２０の位置を算出する座標算出部３３と、座標算出部３３によって算出される入力装置２０の高さと高さの基準となる閾値との大小関係を判定し、入力判定を行う判定部３４と、座標算出部３３および判定部３４による結果に基づいて情報の入力処理を行う入力処理部３５と、入力処理部３５によって入力される情報に基づいて、画像処理ユニットで投射表示するための画像データを作成する画像データ生成部３６と、を有している。
【００３５】
まず、座標変換部３１では、図４に示すように、画像処理ユニットに含まれるカメラ１１で撮像した画像について、制御装置３０に設定された座標系の座標を適用した輝度データに変換する。例えば、作業机ＤＫ上における画像処理ユニット１０の位置を原点とする座標系を用い、入力装置２０から情報入力面ＰＡに射出された光（入力光）の輝度分布を表す。カメラ１１としては、入力装置２０から射出される光を検出し撮像することが可能なものを用いるものとし、本実施形態では、入力装置２０が赤外光を射出する構成であるため、カメラ１１も赤外カメラを用いる。
【００３６】
カメラ１１による撮像の際、画像処理ユニット１０の配置によっては、情報入力面ＰＡの撮像画像は、画像処理ユニット１０側が広く奥が狭く歪んだものとなるため、座標変換部３１は、必要に応じて撮像された画像データを画像処理して歪みを解消し、座標変換部３１に設定された絶対座標系における座標におけるデータとして変換する。
【００３７】
次に、特徴値演算部３２では、入力装置２０から情報入力面ＰＡに照射された光の輝度分布に基づいて入力装置２０の先端部の位置を算出すべく、照射された光の広がり方や歪み方を算出する。
【００３８】
図５に示すように、入力装置２０から射出された光は、情報入力面ＰＡにおいて領域ＡＲ内に輝度分布を有して照射される。本実施形態では、入力装置２０の輝度分布がガウス分布図であることとなっており、領域ＡＲの内側が明るく外側ほど暗い輝度分布となっている。図では、領域ＡＲ内で色の濃淡で明暗を示している。
【００３９】
特徴値演算部３２では、まず、撮像された画像の輝度データについて式１を用いて規格化し、次いで、式２を用いて情報入力面ＰＡにおける入力光の輝度中心（重心）を求める。更に、式３を用いて情報入力面ＰＡにおける入力光の輝度の分散を求め、式４を用いて情報入力面ＰＡにおける入力光の歪度を求める。また、求めた歪度から、歪度の大きさを合わせて求める。歪度の大きさは、歪度の二乗平均値（√（γｘ２＋γｙ２））によって求めることができる。
【００４０】
【数１】
2011113191.tif 000003
【００４１】
【数２】
2011113191.tif 000004
【００４２】
【数３】
2011113191.tif 000005
【００４３】
【数４】
2011113191.tif 000006
【００４４】
入力装置２０からは、所定の拡散角を有する拡散光が射出されているため、入力装置２０の先端から情報入力面ＰＡまでの距離が変化することにより、光の広がり方に対応する分散（σｘ２，σｙ２）が変化する。したがって、輝度分布の分散を求めることにより入力装置２０の先端から情報入力面ＰＡまでの距離（高さ）を知ることができる。
【００４５】
同様に、入力装置２０からは、光軸に垂直な面内でガウス分布を有する光が射出されているため、光軸に斜めに交わる面内では、重心位置が中心からずれた状態で照射される。したがって情報入力面ＰＡにおいて、照射光の重心が偏心している方向（歪み方、歪度（γｘ，γｙ））を知ることにより、入力装置２０から情報入力面ＰＡへの光の入射方向を知ることができる。
【００４６】
次に、座標算出部３３では、特徴値演算部３２で求めた情報入力面ＰＡにおける光の重心、分散、歪度、歪度の大きさを用い、入力装置２０の先端部の位置を求める。
【００４７】
入力装置２０の先端部の位置は、図４，５に示すように、情報入力面ＰＡへの光の入射角ψ、制御装置３０に設定された座標系におけるＸＹ平面（情報入力面ＰＡ）における入力装置２０の方位β、情報入力面ＰＡから入力装置２０の先端部までの高さＨを求めることによって知ることができる。本実施形態では、先端部から射出される光の光軸がペン型の入力装置２０の軸方向と同方向に設定されているため、入射角ψはすなわち入力装置２０の傾斜角を示すものとなっている。
【００４８】
座標算出部３３では、不図示のメモリに保存された図６から図８に示す参照データを用いて、各値を算出する。各参照データは、計算式やテーブルの形で保存されていることとしても良い。
【００４９】
図６は、入力装置２０の先端部の高さＨと分散σｘ２，σｙ２との関係を示すグラフである。図に基づいて、特徴値演算部３２で求めた分散の値から、図５に示す高さＨを求めることができる。
【００５０】
図７は、光軸Ｌが重心ＣＧを指す入力装置２０の方位βと歪度γｘ，γｙとの関係を示すグラフである。図に基づいて、特徴値演算部３２で求めた歪度の値から、図５に示す方位βを求めることができる。
【００５１】
図８は、光軸Ｌが重心ＣＧを指す入力装置２０の、情報入力面ＰＡへの光の入射角ψと、歪度の大きさとの関係を示すグラフである。入射角ψに対する歪度の大きさは、方位βにより変化し、図８ではβ＝０°およびβ＝−４５°のデータを示している。すなわち、特徴値演算部３２で求めた歪度の大きさの値、および座標算出部３３で求めた方位βから、図５に示す入射角ψを求めることができる。
【００５２】
さらに座標算出部３３では、これら高さＨ、方位β、入射角ψから、入力装置２０の先端部の情報入力面ＰＡおける座標Ｐを算出する。
【００５３】
また、判定部３４では、座標算出部３３で求めた高さＨと、予め定めた閾値との大小関係を判定する。例えば、高さＨが閾値以下である場合には入力処理を行うこととし、閾値よりも大きい場合には入力処理を行わないこととしておくことで、入力／非入力の判定を行う。
【００５４】
次いで、入力処理部３５では、判定部３４での入力判定に従い、座標算出部３３で求めた座標Ｐにおいて入力処理を行い、不図示の記憶装置に入力データとして記憶する。例えば、入力処理として指定された色および大きさの点を入力することとする。入力装置２０の先端部が閾値以下の高さであることを保ったまま、座標Ｐの位置をずらすように入力装置２０を動かすと、上述の入力処理を連続して繰り返し、点の連続として線図を入力することができる。したがって、作業者が入力装置２０を用いて文字や図形を手書きすることで、描かれた文字や図形を手書き入力することができる。
【００５５】
そして、画像データ生成部３６において、入力データと、すでに画像処理ユニット１０を用いて画像表示面ＷＡに表示されている画像の画像データとを合成し、新たな画像データを生成する。そして、この新たな画像データを画像処理ユニット１０に出力して画像表示を行う。
【００５６】
また、判定部３４における入力／非入力の判定結果にかかわらず、画像データ生成部３６では、例えば、座標Ｐに対応する位置に矢印等のポインターの画像を表示するための画像データを作成し、画像処理ユニット１０に出力して画像表示を行う。このような画像表示により、入力／非入力にかかわらず、画像表示面ＷＡ内では、入力装置２０が現在指している場所を示すことができるため、手書き入力が容易となる。
【００５７】
このようにして、本実施形態の情報処理システムＪＳ１を用いた情報入力処理を行い、手書き入力を実現する。
【００５８】
以上のような構成の情報処理装置ＪＥ１では、情報入力面ＰＡに特別の工夫をすることなく情報入力が可能であり、簡易な構成により手書き入力を実現することが可能な情報処理装置ＪＥ１とすることができる。
【００５９】
また、以上のような構成の情報処理システムＪＳ１では、入力装置２０として情報入力面ＰＡに光を射出することが出来れば足り、簡易な構成により手書き入力を実現することが可能な情報処理システムＪＳ１とすることができる。
【００６０】
なお、本実施形態の情報処理装置として、走査型投射表示装置を備えることとしても良い。
【００６１】
図９は、走査型投射表示装置を有する画像処理ユニット５０の説明図である。画像処理ユニット５０は、レーザー光を射出する光源部１２と、画像表示面ＷＡ上にレーザー光線を走査し画像を描画する第１走査ミラー１３および第２走査ミラー１４と、を有して構成されている。このような投射表示装置では、光源部１２から射出された変調されたレーザー光を、第１走査ミラー１３および第２走査ミラー１４を用いて画像表示面ＷＡ上でラスタースキャンすることにより、画像表示を行っている。
【００６２】
さらに、光源部１２と第１走査ミラー１３との間に、赤外光を反射し可視光を透過するビームスプリッター（分離光学系）１５が設けられており、ビームスプリッター１５で分離された赤外光がカメラ１１に導かれる構成となっている。
【００６３】
画像処理ユニット５０では、光源部１２から射出されるレーザー光の光路と、入力装置２０から射出された赤外光がカメラ１１に達するまでの光路とが一部共通している。入力装置２０から射出された赤外光は、光源部１２から射出されるレーザー光と共通する光路を逆に辿ってビームスプリッター１５に達した後、ビームスプリッター１５でカメラ１１側へ導かれ、カメラ１１によって撮像される。このような構成の画像処理ユニット５０では、光学系が共通化されるため装置構成を簡略化することができる。
【００６４】
カメラ１１は、ＣＭＯＳなどの画素型素子を利用したものでもよいし、光センサーなどの受光素子を利用して、受光素子からの出力と第１走査ミラー１３および第２走査ミラー１４の位置データから撮影画像を形成するものでもよい。光センサーを用いる場合、光センサーによる検出結果および走査の位置情報から画像が得られるため、安価に撮像装置を構成することができる。
【００６５】
また、本実施形態の情報処理装置ＪＥ１では、画像処理ユニット１０が投射表示装置を有することとしたが、これに限らず、液晶表示装置のような表示画面を有することとしても良い。
【００６６】
また、本実施形態の情報処理システムＪＳ１では、情報入力面ＰＡに照射された光の分散から高さＨを算出して閾値処理することとしたが、これに限らない。
【００６７】
例えば、入力装置２０の先端を点す補助光を入力判定に用いても良い。補助光を入力判定に用いる場合には、カメラ１１によって情報入力面ＰＡを撮像する際、入力装置２０の先端の補助光も同時に撮像して、撮像画像から、情報入力面ＰＡにおける入力光の重心と、補助光を発する切り欠き部２２ｂの位置との間の距離（図５における符号Ｄ）を算出する。この距離に基準となる閾値を設定しておくことで、閾値以下であれば入力処理を行うという判定を行い、入力判定を行うことができる。この距離は、入力光と補助光とを合わせた輝度分布から求めることができる。
【００６８】
この場合、本実施形態の入力装置２０では、先端部２２ａから射出される光と切り欠き部２２ｂから射出される光とが、同じ光源２３から射出される光であることとしたが、異なる光源から射出される異なる波長の光をそれぞれ射出することとしても良い。その場合は、先端チップ２２を同心多層構造として先端部２２ａから射出される光を導波する部位と、切り欠き部２２ｂから射出される光を導波する部位とを異ならせることとすると良い。
【００６９】
このような構成により、情報入力面ＰＡに射出され情報入力に用いる光と、入力装置２０の先端付近を点す補助光とを異ならせ、補助光を判断しやすくすることができるため、入力装置２０の先端の位置検出が容易となる。
【００７０】
また、入力光と補助光との波長を異ならせた構成の場合には、先端部２２ａが情報入力面ＰＡに近接した場合に、カメラ１１による撮像画像において２つの光が混色する領域が増えるため、混色の多少を先端部の入力判定の補助データとすることとしても良い。
【００７１】
また、本実施形態では、入力装置２０から射出される光が、光軸に垂直な面においてガウス分布を有する拡散光であることとしたが、これに限らず、ガウス分布以外の輝度分布を有する光を射出する入力装置を用いることもできる。その場合、座標算出部３３は、輝度分布を参照データとして用い、算出する重心、分散、歪度、歪度の大きさが基準となる輝度分布と比べてどのように変化しているかを判断して、入力装置の位置検出を行うこととすると良い。
【００７２】
また、本実施形態の情報処理装置ＪＥ１は、画像処理ユニット１０内にカメラ１１を備えることとしたが、複数箇所に配置可能な複数のカメラを有することとし、多角的に情報入力面ＰＡを撮像することとしても良い。作業者の姿勢によっては作業者が影となり、画像処理ユニット１０から情報入力面ＰＡを良好に撮像できなくなることが考えられるが、このような構成だと、死角がなくなり良好に位置検出を行って手書き入力を行うことが可能となる。
【００７３】
［第２実施形態］
図１０から図１２は、本発明の第２実施形態に係る情報処理装置および情報処理システムの説明図である。本実施形態の情報処理装置ＪＥ２および情報処理システムＪＳ２は、第１実施形態の情報処理装置ＪＥ１および情報処理システムＪＳ１と一部共通している。異なるのは、画像処理ユニット７０が表示装置を備えていないことである。したがって、本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７４】
図１０は、第２実施形態に係る情報処理装置ＪＥ２および情報処理システムＪＳ２の概略図である。図に示すように、情報処理装置ＪＥ２が有する画像処理ユニット７０は、不図示のカメラを有し情報入力面ＰＡの撮像を行い、作業者Ｋが入力装置（光射出装置）６０を用いて情報入力面ＰＡに記入する情報の入力処理を行う。また、本実施形態の情報処理システムＪＳ２は、上述の情報処理装置ＪＥ２に入力装置６０を加えた構成となっている。
【００７５】
図１１は、入力装置６０の先端部分の概略説明図である。入力装置６０は、筐体６１の先端に設けられた円柱状の先端チップ６２を有しており、さらに先端チップ６２を貫通する芯材（筆記部材）６３を有している。芯材６３は、油性ペンや水性ペンのような筆記具の替え芯のように交換可能な部材であり、端部６３ａが先端チップ６２の先端部６２ａから突出して設けられている。
【００７６】
入力装置６０においては、不図示の光源から射出された光が先端部６２ａおよび切り欠き部６２ｂから射出される。すると図１２に示すように、光照射された領域ＡＲには、芯材６３に対応した光照射がされない無照射領域Ｂを含む輝度分布を示すこととなる。このような輝度分布であっても、第１実施形態と同様に輝度分布から領域ＡＲの重心、分散、歪度、歪度の大きさを算出することで入力装置６０の先端部を算出し、入力処理を行うことができる。同時に、芯材６３を備えているために、情報入力面ＰＡにおいて紙等の媒体に記入することができる。
【００７７】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００７８】
例えば、上述の実施形態では、情報入力面ＰＡが作業机ＤＫ上に設定されており、情報入力面ＰＡ上で反射した入力光を撮像装置が撮像することによって、入力装置の位置検出を行うこととしたが、これに限らない。例えば、透過型スクリーン上に情報入力面ＰＡを設定し、透過型スクリーンに照射され、該スクリーンを透過する入力光を、スクリーンを挟んで入力装置とは反対側から撮像して同様の処理を行うこともできる。
【符号の説明】
【００７９】
１０，５０…画像処理ユニット（表示装置）、１１…カメラ（撮像装置）、１２…光源部（光源装置）、１３…第１走査ミラー、１４…第２走査ミラー、１５…ビームスプリッター（分離光学系）、２０，６０…入力装置（光射出装置）、２２ａ，６２ａ…先端部（第１射出口）、２２ｂ，６２ｂ…切り欠き部（第２射出口）、６３…芯材（筆記部材）、ＪＥ１，ＪＥ２…情報処理装置、ＪＳ１，ＪＳ２…情報処理システム、ＰＡ…情報入力面（被照射面）、ＷＡ…画像表示面、
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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