(57)【要約】【課題】指示部の座標を精度よく検出できる座標検出システム等を提供すること。【解決手段】本座標検出システムは、盤面に対して指示動作を行う指示部により指示された座標を検出する座標検出システムであって、前記指示部が有する複数の発光点それぞれから発光された光を検出する２以上の検出部と、前記検出部それぞれによって検出された光に基づく画像それぞれにおける各々の前記発光点の第１の像と前記盤面によって反射された各々の前記発光点の第２の像との位置関係に基づいて、前記指示部によって指示された位置の座標を検出する座標検出手段と、を有する。【選択図】図１０
2015106332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
盤面に対して指示動作を行う指示部により指示された座標を検出する座標検出システムであって、
前記指示部が有する複数の発光点それぞれから発光された光を検出する２以上の検出部と、
前記検出部それぞれによって検出された光に基づく画像それぞれにおける各々の前記発光点の第１の像と前記盤面によって反射された各々の前記発光点の第２の像との位置関係に基づいて、前記指示部によって指示された位置の座標を検出する座標検出手段と、を有することを特徴とする座標検出システム。
【請求項２】
前記座標検出手段は、それぞれの前記画像中の前記指示部の位置を求め、前記画像毎に求めた前記指示部の位置に基づいて三角測量の原理により前記座標を検出する請求項１記載の座標検出システム。
【請求項３】
前記座標検出手段は、各々の前記発光点の第１の像の重心と各々の前記発光点の第２の像の重心を計算し、第１の像の重心同士を結ぶ線分の延長線と第２の像の重心同士を結ぶ線分の延長線の交点を前記画像中の前記指示部の位置とする請求項２記載の座標検出システム。
【請求項４】
前記座標検出手段は、前記重心の計算よりも前に、各々の検出部からの情報に基づく画像を所定の閾値を境界として明るい画像と暗い画像とに二値化する処理を行う請求項３記載の座標検出システム。
【請求項５】
前記座標検出手段は、前記二値化する処理と前記重心の計算との間に、各々の前記発光点の第１の像と各々の前記発光点の第２の像の何れかが重なっているか否かを検出し、重なっている場合には、重なっている部分を分離する処理を行う請求項４記載の座標検出システム。
【請求項６】
前記第１の像は各々の前記発光点の実像であり、前記第２の像は各々の前記発光点の虚像である請求項１乃至５の何れか一項記載の座標検出システム。
【請求項７】
盤面に対して指示動作を行う指示部により指示された座標を検出する情報処理装置であって、
前記指示部が有する複数の発光点それぞれから発光された光を検出する２以上の検出部それぞれによって検出された光に基づく画像それぞれにおける各々の前記発光点の第１の像と前記盤面によって反射された各々の前記発光点の第２の像との位置関係に基づいて、前記指示部によって指示された位置の座標を検出する座標検出手段、を有することを特徴とする情報処理装置。
【請求項８】
盤面に対して指示動作を行う指示部により指示された座標を検出する情報処理装置に、
前記指示部が有する複数の発光点それぞれから発光された光を検出する２以上の検出部それぞれによって検出された光に基づく画像それぞれにおける各々の前記発光点の第１の像と前記盤面によって反射された各々の前記発光点の第２の像との位置関係に基づいて、前記指示部によって指示された位置の座標を検出する座標検出ステップ、を実行させるプログラム。
【請求項９】
請求項８記載のプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
【請求項１０】
情報処理装置が盤面に対して指示動作を行う指示部により指示された座標を検出する座標検出方法であって、
前記指示部が有する複数の発光点それぞれから発光された光を検出する２以上の検出部それぞれによって検出された光に基づく画像それぞれにおける各々の前記発光点の第１の像と前記盤面によって反射された各々の前記発光点の第２の像との位置関係に基づいて、前記指示部によって指示された位置の座標を検出する座標検出ステップ、を有することを特徴とする座標検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、座標検出システム、情報処理装置、プログラム、記憶媒体、座標検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子黒板装置の書き込み面に光学式の情報入力装置を配置して、書き込み面に手書きで書き込まれた入力情報をリアルタイムでパーソナルコンピュータ等のコンピュータに入力することを可能にする技術が知られている。
【０００３】
例えば、大型の座標検出平面（ディスプレイ）を持つ光学式の位置検出装置において、発光点を有する座標指示器（ペンデバイス）を備えたものが開示されている。この座標指示器では、座標指示器（指示部）上に２つの発光点を設け、光学センサが受光する各発光点の位置から座標指示器の先端位置を算出している（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の座標指示器では、ディスプレイの盤面での鏡面反射特性を考慮してない。そのため、画質劣化等の場合に（例えば、２つの発光点の画像が重なった場合に）座標指示器の先端位置を誤計算するおそれがあり、座標指示器の先端の座標の検出精度がよくないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、指示部の座標を精度よく検出できる座標検出システム等を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本座標検出システムは、盤面に対して指示動作を行う指示部により指示された座標を検出する座標検出システムであって、前記指示部が有する複数の発光点それぞれから発光された光を検出する２以上の検出部と、前記検出部それぞれによって検出された光に基づく画像それぞれにおける各々の前記発光点の第１の像と前記盤面によって反射された各々の前記発光点の第２の像との位置関係に基づいて、前記指示部によって指示された位置の座標を検出する座標検出手段と、を有することを要件とする。
【発明の効果】
【０００７】
開示の技術によれば、指示部の座標を精度よく検出できる座標検出システム等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】座標検出システムのシステム構成を例示する図である。
【図２】コンピュータのハードウェア構成を例示する図である。
【図３】コンピュータの機能ブロックを例示する図である。
【図４】指示具の先端がディスプレイ上の任意の位置を指示している様子を模式的に示す図である。
【図５】発光点位置と検出部が取得する発光点の実像及び虚像について説明する図である。
【図６】発光点の実像のみを用いて指示具が指示する座標を検出する手順を例示するフローチャートである。
【図７】図６のフローチャートの所定のステップでの処理の様子を模式的に示す図（その１）である。
【図８】図６のフローチャートの所定のステップでの処理の様子を模式的に示す図（その２）である。
【図９】発光点の実像及び虚像を用いて指示具が指示する座標を検出する手順を例示するフローチャートである。
【図１０】図９のフローチャートの所定のステップでの処理の様子を模式的に示す図（その１）である。
【図１１】図９のフローチャートの所定のステップでの処理の様子を模式的に示す図（その２）である。
【図１２】図９のフローチャートの所定のステップでの処理の様子を模式的に示す図（その３）である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１０】
図１は、座標検出システムのシステム構成を例示する図である。座標検出システム５００は、ディスプレイ２００、４つの検出部１１１〜１１４（任意の１つ以上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つ以上検出部を示す場合は、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及び表示装置３０１を有している。但し、盤面に対して指示動作を行う指示部である指示具１３が１つの場合には、検出部１１は最低２つ（例えば、検出部１１１と検出部１１２）あればよい。又、周辺発光部１５は、必要に応じて設ければよい。
【００１１】
検出部１１は、指示具１３や周辺発光部１５が発光した光を撮影する部分であり、例えば、入射光を結像する結像レンズ（図示せず）や、結像レンズを介して入射光を受光する受光手段である固体撮像素子（図示せず）を有している。固体撮像素子（図示せず）への入射光量により、指示具１３により指示された位置の情報を取得することができる。
【００１２】
固体撮像素子としては、例えば、複数の受光素子が一列に配置されたＣＣＤやＣＭＯＳ等を用いることができる。固体撮像素子は、複数の受光素子が２次元に配列されたものを用いてもよい。又、固体撮像素子よりも前段に、入射光の所定の波長範囲だけを透過させるフィルタを配置してもよい。固体撮像素子の受光面は、例えば、ディスプレイ２００の盤面に垂直に配置することができる。
【００１３】
４つの周辺発光部１５ａ〜１５ｄはディスプレイ２００の周囲に配置されているか、着脱可能に装着されている。例えば、検出範囲をコンピュータ１００の出力を表示するディスプレイ２００の表示範囲と一致させる場合には、ディスプレイ２００のサイズに応じて長さの異なる周辺発光部１５を配置する。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に表示できる。
【００１４】
コンピュータ１００には座標検出システム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からの信号に基づきユーザが操作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。なお、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。
【００１５】
例えば、ユーザが線を描画するメニューに触れた後、指示具１３でディスプレイ２００の盤面に図形を描画した場合、コンピュータ１００は指示具１３が触れ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１３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の画像と合成してディスプレイ２００に表示する。
【００１６】
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、座標検出システム５００を適用することで、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。
【００１７】
図２は、コンピュータのハードウェア構成を例示する図である。コンピュータ１００は、市販の情報処理装置、又は座標検出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ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、ＳＳＤ１０４、ネットワークコントローラ１０５、外部記憶コントローラ１０６、センサコントローラ１１４、ＧＰＵ１１２、及び、キャプチャデバイス１１１を有している。
【００１８】
ＣＰＵ１０１はアプリケーションを実行して座標検出システム５００の動作全体を制御する。ＲＯＭ１０２にはＩＰＬ等が記憶されており、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等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又は複数のＬＡＮが接続されたＷＡＮ（例えばインターネット）等である。
【００１９】
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メモリ、ＳＤカード等の記憶媒体である。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。
【００２０】
センサコントローラ１１４には、４つの検出部１１１〜１１４が接続されており、例えば、赤外線光遮断による三角測量方式による座標の検出を行う。詳しくは後述する。
【００２１】
なお、本実施の形態では、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、図示するようにコンピュータ１００は電子ペンコントローラ１１６を有し、指示具１３から押圧信号を受信する（指示具１３が通知手段を有している場合）。これにより、コンピュータ１００は先端が押圧されているか否かを検出することができる。
【００２２】
なお、座標検出システム用のアプリケーションは、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。アプリケーションは圧縮された状態でも実行形式でもよい。
【００２３】
図３は、コンピュータの機能ブロックを例示する図である。図示する機能はＣＰＵ１０１がアプリケーションを実行すると共に、検出部１１やコンピュータ１００のリソース等のハードウェアと協働することで実現される。
【００２４】
検出部１１からの出力は、コンピュータ１００の座標計算部２５に送られる。座標計算部２５は、画像中座標検出部２５ａ及び空間中座標検出部２５ｂを有し、三角測量方式でディスプレイ上の指示具１３の位置の座標を計算する座標検出手段である。具体的な座標の計算方法については後述する。
【００２５】
座標計算部２５が計算した座標は操作判定部２６とストローク記録部２７に出力される。操作判定部２６は、座標からジェスチャー（タップ、ピンチ、ドラッグ等）を検出してユーザ操作を特定する。座標がＵＩ（ユーザインターフェース）として表示されているメニューの位置に対応し、特定のジェスチャーが検出された場合には、座標により選択されたメニューを受け付ける。
【００２６】
又、このようなメニュー操作でない場合は、ストローク記録部２７は周期的に検出される座標を一筆分のストロークとしてストロークＤＢ２９に記録する。ストロークＤＢ２９には、例えば１ページ毎に該ページに描画されたストロークデータが記憶されている。１つのストロークデータは一筆分の座標の集まりである。座標以外に色や線幅を記録してもよい。
【００２７】
ＵＩ作成部３０は、アプリケーションに予め設定されているＵＩ画像を生成する。画像合成部２８は、１ページ分のストロークデータ、ＵＩ作成部３０が作成したＵＩ画像、及び、ＰＣ３００から取り込まれた出力画像をレイヤーとして重ねて合成しディスプレイ２００に表示する。こうすることで、ＰＣ３００の出力画像にストロークを重ねて表示できる。
【００２８】
図４は、指示具の先端がディスプレイ上の任意の位置を指示している様子を模式的に示す図である。指示具１３は、主に可動部１３０及び把持部１４０を有している。すなわち、ホワイトボードにユーザが手書きするためのマーカーペン等におけるインクの滲出部の代わりに又は滲出部と共に、可動部１３０が設けられている。可動部１３０と把持部１４０との間には、図示しない圧力センサが設けられている。
【００２９】
可動部１３０は、把持部１４０の軸方向に移動可能に構成されている。可動部１３０は、例えば、ガラスやプラスチック等で形成できるが、ゴムやエラストマー等で形成して伸縮又は変形自在な構造としてもよい。
【００３０】
把持部１４０は、図示しない光源、圧力センサを制御するＩＣ、バッテリ等を内蔵している。光源は、例えば、可動部１３０を透過する所定波長の光を発するＬＥＤ等であり、把持部１４０の軸方向の所定位置に配された２つの発光点１４１及び１４２から光を発する。図５（ａ）に示すように、発光点１４１は可動部１３０の先端部から距離Ｌ１の位置に配され、発光点１４２は発光点１４１から距離Ｌ２の位置に配されている。
【００３１】
圧力センサは、可動部１３０の圧力を検出するセンサであり、閾値以上の圧力を検出するとＯＮ信号をＩＣに出力する。ＩＣがＯＮ信号を検出すると光源が点灯し、ＯＮ信号を検出しなくなると光源が消灯する。つまり、可動部１３０で筆圧を検出して把持部１４０内の光源（発光点１４１及び１４２）を点灯又は消灯させることができる。
【００３２】
但し、指示具１３は、可動部１３０で筆圧を検出して光源を点灯又は消灯させる構成に代えて、把持部１４０にスイッチを配置し、ユーザが筆記時にスイッチを無意識又は意識的にＯＮ／ＯＦＦすることで光源を点灯又は消灯させる構成としてもよい。又、このスイッチを圧力センサで構成してもよい。
【００３３】
以上のように、ユーザが筆記中に把持部１４０内の光源（発光点１４１及び１４２）が発光することで、検出部１１は筆記中の座標を検出できる。
【００３４】
又、指示具１３は、電波の発生装置、音波の発生装置、把持部１４０内の光源とは波長の異なる光の発光装置等の通知手段を有してもよい。把持部１４０内のＩＣが圧力センサからのＯＮ信号を検出すると、通知手段を制御して電波、音波、又は、光の１つ以上を出力させる。コンピュータ１００の電子ペンコントローラ１１６は、通知手段からの通知により、筆記中であることを検出する。
【００３５】
このような構成であれば、筆記中であることを発光点１４１及び１４２以外から検出できるだけでなく、筆記中でなくても発光点１４１及び１４２の発光により指示具１３の座標を取得することが可能となる。よって、ユーザは指示具１３を筆記以外の用途にも用いることができる。例えば、指示具１３の先端に圧力が作用していない状態では、操作判定部２６は領域の指定という操作を受け付け、指示具１３の先端に圧力が作用している状態ではストローク記録部２７によりストロークを記録するという操作を受け付ける。
【００３６】
周辺発光部１５は、軸方向がディスプレイ２００の各辺と平行になるように配置した棒状の発光体であり、例えば、図示しない光源と、図示しないプリズムシート、拡散板、導光板、反射フィルム等が層状に配置された構造体とを有している。ランプやＬＥＤ等の光源が発する光を、この構造体に入射させることで、明るく均一な発光面を有する発光体を形成することができる。周辺発光部１５は、例えば、ディスプレイ２００の盤面に対し突出して配置される。
【００３７】
周辺発光部１５は、座標検出システム５００の電源のＯＮ等により自動的に発光を開始する。又は、周辺発光部１５は、座標検出システム５００の電源とは独立にユーザが点灯・消灯を操作してもよい。周辺発光部１５の光の強度は、把持部１４０の発光点１４１及び１４２の光の強度よりも小さい。
【００３８】
又、波長については指示具１３の波長と同じである必要はないが、周辺発光部１５の波長は検出部１１の固体撮像素子が感度を有する波長である。例えば、指示具１３と周辺発光部１５の光の波長は共に赤外光とする。しかしながら、波長域が赤外光で同じでも、ピーク波長が異なる等の差異は許容される。この場合、波長の違いに基づき周辺発光部１５の光から指示具１３の光を分離できる。又、指示具１３や周辺発光部１５以外の可視光が検出部１１に侵入することを防止できれば、指示具１３と周辺発光部１５の一方又は両方を可視光としてもよい。
【００３９】
図４において、４つの検出部１１（図示せず）を例えばディスプレイ２００の四隅（頂点）に配置することができる。但し、これは配置方法の一例であり、検出範囲において同時に検出したい指示具１３の数等の条件により、検出部１１の数は増減させてもよい。三角測量の原理により、２つの検出部で１つの座標を検出可能である。
【００４０】
なお、検出部の数がｍ個の場合、同時にｍ-１個の座標を検出できる。又、数学的な処理により、検出部１１の数がｍ個でも同時にｍ-１個より多くの座標を検出できる。すなわち、指示具は１つでなく複数あってもよく、検出部の数がｍ個あれば、同時にｍ-１個以上の指示具の座標を検出できる。
【００４１】
図４において、指示具１３ｖは、ディスプレイ２００の表面の鏡面反射による指示具１３の虚像を模式的に示している。同様に、可動部１３０ｖ、把持部１４０ｖ、発光点１４１ｖ、及び発光点１４２ｖは、夫々可動部１３０、把持部１４０、発光点１４１、及び発光点１４２の虚像を模式的に示している。
【００４２】
図４に示すように、実像である指示具１３と、虚像である指示具１３ｖとは、ディスプレイ２００の盤面に対して互いに反対側に現れる。つまり、指示具１３ｖは、指示具１３がディスプレイ２００の盤面で鏡面反射した位置に現れる。
【００４３】
図５（ｂ）は、検出部１１が取得する実像及び虚像の画像イメージを示したものである。図５（ｂ）に示すように、検出部１１では、発光点１４１及び１４２の実像Ｐ１及びＰ２と、虚像Ｑ１及びＱ２とが検出される。そして、図５（ｃ）に示すように、両者は一定の位置関係を示す。
【００４４】
具体的には、図５（ｃ）に示すように、実像Ｐ１と虚像Ｑ１とを結ぶ線分は、ディスプレイ２００の盤面ｆに対して垂直になる。同様に、実像Ｐ２と虚像Ｑ２とを結ぶ線分は、ディスプレイ２００の盤面ｆに対して垂直になる。当然の結果として、実像Ｐ１と虚像Ｑ１とを結ぶ線分と、実像Ｐ２と虚像Ｑ２とを結ぶ線分は、互いに平行になる。
【００４５】
又、実像Ｐ１と実像Ｐ２とを結ぶ線分の延長線と、虚像Ｑ１と虚像Ｑ２とを結ぶ線分の延長線とは、ディスプレイ２００の盤面ｆ上の点Ｏで交わり、Ｌ１：Ｌ２＝｜ＯＰ１｜：｜Ｐ１Ｐ２｜＝｜ＯＱ１｜：｜Ｑ１Ｑ２｜の関係が成立する。ここで、｜ａｂ｜は点ａと点ｂとを結ぶ線分の長さを示している（ａ及びｂは任意の点）。なお、図５（ｃ）は、ディスプレイ２００の盤面ｆと平行な方向（ディスプレイ２００の側面方向）から実像及び虚像を視た様子を模式的に示している。
【００４６】
図４において指示具１３の先端が指示するディスプレイ上の座標を精度よく検出するため、本実施の形態では、発光点１４１及び１４２の実像と虚像を用いる。本実施の形態に係る座標の検出方法について説明する前に、図６から図８を参照しながら、比較例として、発光点１４１及び１４２の実像のみを用いて指示具１３が指示する座標を検出する場合の問題点について説明する。
【００４７】
図６は、発光点の実像のみを用いて指示具が指示する座標を検出する手順を例示するフローチャートである。まず、ステップＳ６０１では、検出部１１からの出力を二値化処理する。次に、ステップＳ６０２では、２つの発光点の実像の夫々の発光領域を検出する。次に、ステップＳ６０３では、２つの発光点の実像の夫々の重心計算を行う。次に、ステップＳ６０４では、２つの発光点の実像の重心同士を繋ぎ、ステップＳ６０５では、図５（ｃ）で説明した距離関係に基づいて、指示具１３の先端が指示する点の座標を計算する。
【００４８】
図７及び図８は、図６のフローチャートの所定のステップでの処理の様子を模式的に示す図であり、検出部１１が取得する実像及び虚像の画像イメージを示したものである。例えば、図７（ａ）に示すように、輪郭ぼけ等により所定の広がりを有する実像Ｐ１及びＰ２が互いに重なり、輪郭ぼけ等により所定の広がりを有する虚像Ｑ１及びＱ２が互いに重なる場合がある。
【００４９】
この場合、ステップＳ６０２では、実像Ｐ１及びＰ２の重なった領域を実像の発光領域の１つ目として検出（誤検出）し、虚像Ｑ１及びＱ２の重なった領域を実像の発光領域の２つ目として検出（誤検出）する。つまり、本来は検出しないはずの虚像Ｑ１及びＱ２を誤検出する。
【００５０】
その結果、ステップＳ６０３では、図７（ｂ）に示す２つの点Ｐ３が２つの発光点の実像の重心の位置であると計算される。更に、ステップＳ６０４及びＳ６０５では、図７（ｂ）に示す２つの点Ｐ３を結んだ線分（２つの重心を繋いだ線分）の延長線上の点Ｏ１が指示具１３の先端が指示する点であると認識され、この位置の座標が計算される。図７（ｂ）の点Ｏ１が指示具１３の先端が指示する点の位置から大きくずれていることは明らかである。
【００５１】
又、図８（ａ）に示すように、輪郭ぼけ等により所定の広がりを有する実像Ｐ１が、輪郭ぼけ等により所定の広がりを有する虚像Ｑ１と重なる場合がある。
【００５２】
この場合、ステップＳ６０２では、例えば、実像Ｐ１及び虚像Ｑ１の重なった領域を実像の発光領域の１つ目として検出（誤検出）し、所定の広がりを有する実像Ｐ２を実像の発光領域の２つ目として検出する。つまり、本来は検出しないはずの虚像Ｑ１を誤検出する。
【００５３】
その結果、ステップＳ６０３では、図８（ｂ）に示す２つの点Ｐ３が２つの発光点の実像の重心の位置であると計算される。更に、ステップＳ６０４及びＳ６０５では、図８（ｂ）に示す２つの点Ｐ３を結んだ線分（２つの重心を繋いだ線分）の延長線上の点Ｏ２が指示具１３の先端が指示する点であると認識され、この位置の座標が計算される。図８（ｂ）の点Ｏ２が指示具１３の先端が指示する点の位置からずれていることは明らかである。
【００５４】
このように、発光点の実像のみを用いて指示具が指示する座標を検出する方法では、重なる領域は一つの発光点として処理され、算出した重心を繋げて、指示具が指示する座標を算出する。その結果、図７（ｂ）及び図８（ｂ）に示すように、算出した座標は指示具が指示する正しい座標ではなくなり、このような誤検出が後の操作のストローク位置ズレ等の原因になる。
【００５５】
そこで、本実施の形態では、各々の検出部１１からの情報に基づく画像毎に、発光点１４１及び１４２の実像と発光点１４１及び１４２の虚像との相対的な位置関係に基づいて、画像中の指示具１３の位置を求める。そして、画像毎に求めた指示具１３の位置に基づいて三角測量の原理により指示具１３の座標を検出する。図９から図１１を参照しながら、本実施の形態に係る座標検出の具体的な方法について説明する。
【００５６】
図９は、発光点の実像及び虚像を用いて指示具が指示する座標を検出する手順を例示するフローチャートである。図１０から図１２は、図９のフローチャートの所定のステップでの処理の様子を模式的に示す図であり、検出部１１が取得する実像及び虚像の画像イメージ等を示したものである。
【００５７】
まず、ステップＳ７０１では、画像中座標計算部２５ａは、検出部１１からの出力を画像として読み込む。そして、ステップＳ７０２では、画像中座標計算部２５ａは、読み込んだ画像を二値化処理する。なお、二値化処理とは、例えば、読み込んだ画像を所定の閾値を境界として明るい画像と暗い画像（例えば、白の画像と黒の画像）とに二値化する（２つに分ける）処理である。例えば、灰色の画像があっても二値化処理により白の画像と黒の画像の何れかに分けられるため、画像の境界が明確化し、以降の処理が容易となる。
【００５８】
次に、ステップＳ７０３では、画像中座標計算部２５ａは、２つの発光点の実像の夫々の発光領域を検出すると共に、２つの発光点の虚像の夫々の発光領域を検出する。例えば、図１０（ａ）に示す所定の広がりを有する実像Ｐ１及びＰ２、並びに、所定の広がりを有する虚像Ｑ１及びＱ２が発光領域として検出される。
【００５９】
次に、ステップＳ７０４では、画像中座標計算部２５ａは、発光領域の重なる部分の分離処理を行う。分離処理は、例えば、モルフォロジー演算のＥｒｏｓｉｏｎ処理（morphological erosion）等の手法を用いて、発光領域の広がりを排除する（発光領域を徐々に小さくする）ことにより行うことができる。分離処理により、例えば、図１０（ｂ）に示すように、発光領域の重なる部分が分離され、分離された２つの実像Ｐ１０及びＰ２０、並びに、分離された２つの虚像Ｑ１０及びＱ２０が得られる。
【００６０】
なお、画像中座標計算部２５ａは、検出部１１で４つの発光領域（２つの実像と２つの虚像）が検出されることを予め認識している。そのため、図１０（ａ）に示すように重なりにより２つの発光領域しか検出されなかった場合には、４つの発光領域が検出されるまで、分離処理を繰り返し実行することができる。又、重なりがなく初めから４つの発光領域が検出されている場合には、ステップＳ７０４の分離処理をスキップすることができる。
【００６１】
次に、ステップＳ７０５では、画像中座標計算部２５ａは、２つの実像Ｐ１０及びＰ２０の夫々の重心の位置の計算を行うと共に、２つの虚像Ｑ１０及びＱ２０の夫々の重心の位置の計算を行う。例えば、図１０（ｂ）に示すように、実像Ｐ１０の重心Ｐ１１、実像Ｐ２０の重心Ｐ２１、虚像Ｑ１０の重心Ｑ１１、及び虚像Ｑ２０の重心Ｑ２１が得られる。
【００６２】
次に、ステップＳ７０６では、画像中座標計算部２５ａは、実像Ｐ１０の重心Ｐ１１と実像Ｐ２０の重心Ｐ２１とを結ぶ線分の延長線と、虚像Ｑ１０の重心Ｑ１１と虚像Ｑ２０の重心Ｑ２１とを結ぶ線分の延長線との交点を計算する。例えば、図１０（ｃ）に示すように、重心Ｐ１１と重心Ｐ２１とを結ぶ線分の延長線と、重心Ｑ１１と重心Ｑ２１とを結ぶ線分の延長線とが交差する点Ｏ（交点）が得られる。図７や図８の例とは異なり、点Ｏは、検出部の画像中において指示具１３の先端が指示する正しい位置である。
【００６３】
なお、図１１（ａ）に示すように、ステップＳ７０３で、実像Ｐ１と虚像Ｑ１とが重なって検出される場合もある。この場合も、図９に示すフローチャートの処理により、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）に示すように、重心Ｐ１１と重心Ｐ２１とを結ぶ線分の延長線と、重心Ｑ１１と重心Ｑ２１とを結ぶ線分の延長線とが交差する点Ｏ（交点）が得られる。この場合も、図１０（ｃ）に示した場合と同様に、図７や図８の例とは異なり、点Ｏは、検出部の画像中において指示具１３の先端が指示する正しい位置である。
【００６４】
なお、以上のステップＳ７０１からＳ７０６は、各検出部１１について行う。例えば、２つの検出部１１１及び１１２がある場合には、ステップＳ７０６において、図１２に示すような、検出部１１１の画像中の点Ｏ１０が得られ、検出部１１２の画像中の点Ｏ２０が得られる。点Ｏ１０と点Ｏ２０の何れも、図７や図８の例とは異なり、各検出部の画像中において指示具１３の先端が指示する正しい位置である。
【００６５】
次に、ステップＳ７０７では、空間中座標計算部２５ｂは、指示具１３の先端が指示する空間中の位置Ｏを算出し、更に位置Ｏの座標（ｘ１、ｙ１）を計算する。例えば、図１２に示すように、点Ｏ１０と検出部１１１の中心１１１０を通る線分Ｌ１０と、点Ｏ２０と検出部１１２の中心１１２０を通る線分Ｌ２０との交点から、指示具１３の先端が指示する空間中の位置Ｏを算出する。位置Ｏの算出は、以下のように、三角測量の原理に基づいて行うことができる。
【００６６】
例えば、検出部１１１の中心１１１０と検出部１１２の中心１１２０とを結ぶ線分をＬ１２（図示せず）、線分Ｌ１０と線分Ｌ１２とのなす角度をθＬＡ１（図示せず）、線分Ｌ２０と線分Ｌ１２とのなす角度をθＲＡ１（図示せず）とする。この場合、空間中座標計算部２５ｂは、点Ｏ１０と角度θＬＡ１とが対応づけられたテーブルや点Ｏ２０と角度θＲＡ１とが対応づけられたテーブルを有しておけば、このテーブルに基づいて、角度θＬＡ１及びθＲＡ１を知ることができる。
【００６７】
その結果、空間中座標計算部２５ｂは、角度θＬＡ１及びθＲＡ１の値と、既知である線分Ｌ１２の長さ（ここではＷとする）を用い、三角測量の原理により位置Ｏの座標（ｘ１、ｙ１）を求めることができる。具体的には、下記の式（数１）及び（数２）により、位置Ｏの座標（ｘ１、ｙ１）を求めることができる。なお、式（数１）及び（数２）は、空間中座標計算部２５ｂに機能の一部として組み込まれている。
【００６８】
【数１】
2015106332.tif 000003
【００６９】
【数２】
2015106332.tif 000004
このように、本実施の形態に係る座標検出方法では、発光点１４１及び１４２の実像と虚像を用いて指示具１３が指示する座標を検出するため、図７や図８に示したような誤検出を排除することが可能となり、位置Ｏの座標（ｘ１、ｙ１）を精度よく計算できる。
【００７０】
以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００７１】
１１      検出部
１３      指示具
１５      周辺発光部
２５      座標計算部
２５ａ    画像中座標検出部
２５ｂ    空間中座標検出部
１００    コンピュータ
２００    ディスプレイ
３００    ＰＣ
５００    座標検出システム
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７２】
【特許文献１】特開２００４−３８５２８号公報
【図１】
2015106332.tif 000005
【図２】
2015106332.tif 000006
【図３】
2015106332.tif 000007
【図４】
2015106332.tif 000008
【図５】
2015106332.tif 000009
【図６】
2015106332.tif 000010
【図７】
2015106332.tif 000011
【図８】
2015106332.tif 000012
【図９】
2015106332.tif 000013
【図１０】
2015106332.tif 000014
【図１１】
2015106332.tif 000015
【図１２】
2015106332.tif 000016