(57)【要約】【課題】画像表示面に接触または接近した位置および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ことができる電子ペンを提供する。【解決手段】複数の受光素子を有し、画像表示装置の発光を受光する電子ペン５０であって、筒状のケースと、前記筒状のケースの一方の端部から入射する光を受光する第１の受光素子５２と、筒状のケースの他方の端部から入射する光を集光する集光レンズ５３と、集光レンズ５３で集光された光を受光する第２の受光素子５４と、を備えた。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受光素子を有し、画像表示装置の発光を受光する電子ペンであって、
筒状のケースと、前記筒状のケースの一方の端部から入射する光を受光する第１の受光素子と、前記筒状のケースの他方の端部から入射する光を集光する集光レンズと、前記集光レンズで集光された光を受光する第２の受光素子と、を備えたことを特徴とする電子ペン。
【請求項２】
前記第２の受光素子は、前記集光レンズの光軸上の焦点距離の位置に設置されたことを特徴とする請求項１に記載の電子ペン。
【請求項３】
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請求項１に記載の電子ペンと、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に画像を描画する電子ペン、およびそれを用いた画像表示システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３１８７６５号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４５７６３号公報
【特許文献３】特開平２−５０１８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。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みなされたものであり、画像表示面に接触または接近した位置および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ことができる電子ペン、およびそれ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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、複数の受光素子を有し、画像表示装置の発光を受光する電子ペンであって、筒状のケースと、筒状のケースの一方の端部から入射する光を受光する第１の受光素子と、筒状のケースの他方の端部から入射する光を集光する集光レンズと、集光レンズで集光された光を受光する第２の受光素子と、を備えたことを特徴とする。この構成により、画像表示面に接触または接近した位置および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ことができる電子ペンを提供することができる。
【０００８】
また本発明の電子ペンの、第２の受光素子は、集光レンズの光軸上の焦点距離の位置に設置されてもよい。
【０００９】
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上記に記載の電子ペンと、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長とする。この構成により、画像表示面に接触または接近した位置および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ことができる電子ペンを用いた画像表示システムを提供することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、画像表示面に接触または接近した位置および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ことができる電子ペン、およびそれ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。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態における画像表示システムの回路ブロック図である。
【図２】同画像表示システムのパネルの分解斜視図である。
【図３】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。
【図４】同画像表示システムの電子ペンの外観を示す四面図である。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】同電子ペンの尻軸の形状を示す二面図および断面図である。
【図９】同電子ペンの両端部分の詳細を示す分解図である。
【図１０】同電子ペンの内部構造を示す正面と上面から見た透視図である。
【図１１】本発明の実施の形態における画像表示システムの位置座標検出方法を説明する模式図である。
【図１２】同画像表示システムの描画の一例を示す模式図である。
【図１３】同画像表示システムの位置座標検出方法を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
（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とを有する。電子ペン５０は複数本備えていてもよい。
【００１４】
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。
【００１５】
図２は、本発明の実施の形態における画像表示システム１００のパネル１０の分解斜視図である。パネル１０は、走査電極１２と維持電極１３とからなる表示電極対１４が複数形成された前面基板１１と、データ電極２２が複数形成されさらに蛍光体層２５が設けられた背面基板２１とが対向配置され、構成されている。内部の放電空間は隔壁２４によって複数の区画に仕切られ、表示電極対１４とデータ電極２２とが交差する部分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。
【００１６】
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。
【００１７】
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２２に印加する駆動電圧波形を発生し、走査電極駆動部３３は走査電極１２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１３に印加する駆動電圧波形を発生する。
【００１８】
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。
【００１９】
画像表示サブフィールドは、従来のパネルの駆動電圧波形と同様である。すなわち、あらかじめ定められた輝度重みを持つ複数のサブフィールドで構成され、それぞれの画像表示サブフィールドの発光・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。
【００２０】
座標検出サブフィールドは、同期検出サブフィールドと、ｙ座標検出サブフィールドと、ｘ座標検出サブフィールドとを有する。同期検出サブフィールドは、電子ペン５０が画像表示装置３０の駆動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る。ｙ座標検出サブフィールドは電子ペン５０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、ｘ座標検出サブフィールドは電子ペン５０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る。
【００２１】
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に印加する駆動電圧波形図であり、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。
【００２２】
同期検出サブフィールドＳＦｏでは、あらかじめ定められた特別な発光のパターンでパネル１０の画像表示面全体を発光させる。本実施の形態においては、時間Ｔｏ１、時間Ｔｏ２、時間Ｔｏ３の間隔で発生する４回の放電を発生させている。
【００２３】
ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙでは、データ電極２２にｙ座標検出電圧Ｖｄｙを印加するとともに、１行目の走査電極１２からｎ行目の走査電極１２に至るまで、走査電極１本ずつまたは複数本ずつｙ座標検出パルスＶａｙを順次印加する。すると１行目の放電セル行からｎ行目の放電セル行に至るまで、放電セル行１本ずつまたは複数本ずつ順次発光する。こうしてｙ座標検出サブフィールドＳＦｙでは、画像表示面の上端部から下端部まで移動する横線が表示される。そのため後述するように、電子ペンで放電セル行の発光を受光し、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。ただし、横線の移動する速度は非常に速いので、視覚的には画像表示面全体が僅かに明るくなったようにしか見えない。
【００２４】
ｘ座標検出サブフィールドＳＦｘでは、走査電極１２にｘ座標検出電圧Ｖａｘを印加するとともに、１列目のデータ電極２２からｍ列目のデータ電極２２に至るまで、データ電極１本ずつまたは複数本ずつｘ座標検出パルスＶｄｘを順次印加する。すると１列目の放電セル列からｍ列目の放電セル列に至るまで、放電セル列１本ずつまたは複数本ずつ順次発光する。こうしてｘ座標検出サブフィールドＳＦｘでは、画像表示面の左端部から右端部まで移動する縦線が表示される。そのため後述するように、電子ペン５０で放電セル列の発光を受光し、発光のタイミングを知ることで電子ペン５０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、縦線の移動する速度は非常に速いので、視覚的には画像表示面全体が僅かに明るくなったようにしか見えない。
【００２５】
このように画像表示装置３０は、電子ペン５０が指し示す画像表示面の座標を検出するための発光を発生する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ている。
【００２６】
電子ペン５０はパネル１０の画像表示面上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、入射する光を収束する集光レンズと、集光レンズの光軸上の焦点距離の位置に設置された受光素子と備え、画像表示装置の発光を受光する。本実施の形態においては、電子ペン５０は、描画スイッチ５１と、第１の受光素子５２（以下、「近接用受光素子５２」と呼称する）と、集光レンズ５３と、第２の受光素子５４（以下、「遠隔用受光素子５４」と呼称する）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。
【００２７】
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。
【００２８】
近接用受光素子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のそれぞれに近接用受光信号を出力する。
【００２９】
集光レンズ５３は、近接用受光素子５２が取付けられた先端部の反対側の電子ペン５０の末端部に取付けられている。そして集光レンズ５３の光軸上のほぼ焦点距離の位置には遠隔用受光素子５４が設置されている。遠隔用受光素子５４は、パネル１０の発光を受光して同期検出部５６、座標算出部５７のそれぞれに遠隔用受光信号を出力する。
【００３０】
同期検出部５６は、近接用受光信号または遠隔用受光信号の中から、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。
【００３１】
座標算出部５７は、座標基準信号と、近接用受光信号または遠隔用受光信号にもとづき、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。本実施の形態においては、ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙにおいて図３に示した時間Ｔｙｙ、すなわち最初の走査電極にｙ座標検出パルスＶａｙを印加した時から受光信号を受信したときまでの時間Ｔｙｙを測定する。そしてこの時間Ｔｙｙからｙ座標を算出する。またｘ座標検出サブフィールドＳＦｘにおいて図３に示した時間Ｔｘｘ、すなわち最初のデータ電極にｘ座標検出パルスＶｄｘを印加した時から受光信号を受信したときまでの時間Ｔｘｘを測定する。そして時間Ｔｘｘからｘ座標を算出する。
【００３２】
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。
【００３３】
描画装置４０は、電子ペン５０から送信された座標（ｘ、ｙ）および電子ペン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。
【００３４】
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。
【００３５】
描画部４６はフレームメモリを備え、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。
【００３６】
次に、電子ペン５０の構成について詳細に説明する。図４は、本発明の実施の形態における電子ペン５０の外観を示す四面図である。
【００３７】
電子ペン５０の筒状のケースは、中央部の胴軸６０と、先端部の首軸６４と、末端部の尻軸６７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８１やパイロットランプ８２が取り付けられ、さらに各種スイッチ８３、８４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。
【００３８】
図５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、近接用受光素子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。
【００３９】
図６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。
【００４０】
図７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、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、近接用受光素子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、近接用受光素子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。
【００４１】
このようにペン先部７０は、ペン先部７０の内部の空洞７２に近接用受光素子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。
【００４２】
図８は、本発明の実施の形態における電子ペン５０の尻軸６７の形状を示す二面図および断面図である。尻軸６７は大きな口径の貫通孔６８を有し、その内部に集光レンズ５３を収納する空間が設けられている。また尻軸６７の内壁には、胴軸６０にネジ締めするためのネジ６９が刻まれている。
【００４３】
図９は、本発明の実施の形態における電子ペン５０の両端部分の詳細を示す分解図である。胴軸６０の首軸６４側の先端部では、近接用受光素子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。
【００４４】
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と近接用受光素子５２との間にはバネ７５が備えられている。ペン先部７０は、このバネ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。
【００４５】
使用者が電子ペン５０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。
【００４６】
電子ペン５０の尻軸６７の内部では、集光レンズ５３が、胴軸６０の端部と尻軸６７の内壁との間に固定されている。
【００４７】
図１０は、本発明の実施の形態における電子ペン５０の内部構造を示す正面と上面から見た透視図である。電子ペン５０のケース内部には、回路基板７８に実装された描画スイッチ５１、近接用受光素子５２、遠隔用受光素子５４、電源スイッチ８１、パイロットランプ８２、各種スイッチ８３、８４等の部品が取り付けられている。また回路基板７８には、同期検出部５６、座標算出部５７、送信部５８等の各種の回路が実装され、それらに電力を供給する電池７９がケース内部に収納されている。また近接用受光素子５２が取付けられた先端部の反対側の末端部のケース内部には集光レンズ５３が収納され、その光軸上のほぼ焦点距離の位置に遠隔用受光素子５４が設置されている。さらに集光レンズ５３と遠隔用受光素子５４との間には不要な光の入射を防ぐための遮光環７７が設けられている。
【００４８】
このように、本実施の形態における電子ペン５０は、筒状のケースを構成する胴軸６０と首軸６４と尻軸６７と、筒状のケースの一方の端部から入射する光を受光する近接用受光素子５２と、筒状のケースの他方の端部から入射する光を集光する集光レンズ５３と、集光レンズ５３の光軸上の位置に設置され集光レンズ５３で集光された光を受光する遠隔用受光素子５４とを備えている。
【００４９】
次に、電子ペン５０の使用方法と画像表示システム１００の動作について説明する。まず、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。
【００５０】
図１１は、本発明の実施の形態における画像表示システム１００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を示している。このとき使用者は、電子ペン５０の首軸６４側を画像表示面に向けて使用する。そして、描画するときは電子ペン５０を画像表示面に押し当てて描画スイッチ５１を「オン」とし、描画しないときは電子ペン５０を画像表示面から離して描画スイッチ５１を「オフ」とする。
【００５１】
上述したように、ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙでは、画像表示面の上端部から下端部まで移動する横線Ｌｙが表示される。そして図３に示したように、電子ペン５０が指し示す画像表示面の座標（ｘ、ｙ）を横線Ｌｙが通過する時刻ｔｙｙにおいて近接用受光素子５２は横線Ｌｙの発光を受光する。そのため近接用受光素子５２は、時刻ｔｙｙの受光を示す近接用受光信号を出力する。またｘ座標検出サブフィールドＳＦｘでは、画像表示面の左端部から右端部まで移動する縦線Ｌｘが表示される。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Ｌｘが通過する時刻ｔｘｘにおいて近接用受光素子５２は縦線Ｌｘの発光を受光する。そのため近接用受光素子５２は、時刻ｔｘｘの受光を示す近接用受光信号を出力する。
【００５２】
ここで、ｙ座標検出パルスを印加する周期を時間Ｔｙとすると、座標算出部５７は、時間Ｔｙｙを時間Ｔｙ１で除算してｙ座標を求めることができる。またｘ座標検出パルスを印加する周期を時間Ｔｘとすると、座標算出部５７は、時間Ｔｘｘを時間Ｔｘ１で除算してｘ座標を求めることができる。こうして電子ペン５０は、電子ペン５０が指し示す画像表示面の座標（ｘ、ｙ）を算出して描画装置４０に送信する。
【００５３】
描画装置４０は、受信した座標（ｘ、ｙ）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。
【００５４】
図１２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。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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
なお、電子ペン５０を画像表示装置３０の画像表示面に接触させずに画像表示面にわずかに離れた近い位置で使用する場合には描画スイッチ５１は常に「オフ」となるが、例えばスイッチ８３を描画スイッチ５１の代わりに用いることで、カーソル表示と描画とを切換えることができる。
【００５８】
次に、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。
【００５９】
図１３は、本発明の実施の形態における画像表示システム１００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の画像表示面から離して使用する場合を示している。このとき使用者は、電子ペン５０の尻軸６７側を画像表示面に向けて使用する。そして、描画するときは電子ペン５０のスイッチ８４を「オン」とし、描画せずにカーソル表示のみを行うときはスイッチ８４を「オフ」とする。
【００６０】
この場合は、ｙ座標検出サブフィールドＳＦｙにおける横線Ｌｙの発光、およびｘ座標検出サブフィールドＳＦｘにおける縦線Ｌｘの発光を遠隔用受光素子５４で受光する。また電子ペン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の尻軸６７側には集光レンズ５３が取付けられている。そしてその光軸上のほぼ焦点距離の位置に遠隔用受光素子５４が取付けられている。このように横線Ｌｙの発光および縦線Ｌｘの発光を集光レンズ５３で集光して遠隔用受光素子５４に入射させるので、遠隔用受光素子５４に入射する光エネルギーが増加する。さらに、遠隔用受光素子５４に入射する発光が、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５３の面積と同程度の領域に制限されることになる。そのため図３に示したように、電子ペン５０が指し示す画像表示面の座標（ｘ、ｙ）を中心とする領域を横線Ｌｙが通過する時刻ｔｙｙにおいて遠隔用受光素子５４は横線Ｌｙの発光を受光して時刻ｔｙｙの受光を示す遠隔用受光信号を出力する。また電子ペン５０が指し示す画像表示面の座標（ｘ、ｙ）を中心とする領域を縦線Ｌｘが通過する時刻ｔｘｘにおいて遠隔用受光素子５４は縦線Ｌｘの発光を受光して時刻ｔｘｘの受光を示す遠隔用受光信号を出力する。
【００６１】
そして電子ペン５０は、電子ペン５０が指し示す画像表示面の座標（ｘ、ｙ）を算出して描画装置４０に出力する。ただしこの場合には、電子ペン５０が指し示す画像表示面上の位置が、集光レンズ５３の面積と同程度の領域に広がるために、座標検出の精度はやや低下する。
【００６２】
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信号を表示する画像表示装置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が算出した座標に基づき描画信号を作成する描画装置４０とを有する。そして電子ペン５０は、入射する光を収束する集光レンズ５３と、集光レンズ５３の光軸上の焦点距離の位置に設置された遠隔用受光素子５４とを備え、画像表示装置３０の発光を受光する。特に本実施の形態における電子ペン５０は、筒状のケースと、筒状のケースの一方の端部から入射する光を受光する近接用受光素子５２と、筒状のケースの他方の端部から入射する光を集光する集光レンズ５３と、集光レンズ５３で集光された光を受光する遠隔用受光素子５４とを備えている。
【００６３】
そして、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には、使用者は、電子ペン５０の首軸６４側を画像表示面に向けて使用する。すると、近接用受光素子５２が横線Ｌｙおよび縦線Ｌｘの発光を受光して、これらの発光のタイミングに基づき、電子ペン５０の指し示す座標（ｘ、ｙ）を精度よく求めることができる。また、電子ペン５０を画像表示装置３０の画像表示面から離した際に近接用受光素子５２で横線Ｌｙおよび縦線Ｌｘの発光を受光できない場合であっても、電子ペン５０の尻軸６７側を画像表示面に向けて使用することにより、遠隔用受光素子５４が横線Ｌｙおよび縦線Ｌｘの発光を受光できる。そして、これらの発光のタイミングに基づき、やや精度は劣るものの、電子ペン５０の指し示す座標（ｘ、ｙ）を求めることができる。
【００６４】
さらに、本実施の形態における画像表示システムによれば、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を用いて、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。また本実施の形態における電子ペン５０は、レーザポインタとは異なり、レーザ光を用いないので安全である。
【００６５】
なお、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。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、画像表示面に接触または接近した位置および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ことができ、電子ペンおよびそれを用いた画像表示システムとして有用である。
【符号の説明】
【００６７】
１０    パネル
３０    画像表示装置
４０    描画装置
５０    電子ペン
５１    描画スイッチ
５２    近接用受光素子（第１の受光素子）
５３    集光レンズ
５４    遠隔用受光素子（第２の受光素子）
５６    同期検出部
５７    座標算出部
５８    送信部
６０    胴軸
６４    首軸
６７    尻軸
７０    ペン先部
１００    画像表示システム
【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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【図１３】
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