(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置の表示面の第１方向一側から、第１波長の複数の光を前記第１方向に向けて照射するとともに、前記表示面の第１方向と交差する第２方向一側から、第１波長とは異なる第２波長の複数の光を前記第２方向に向けて照射する照射部と、
前記表示面の前記第１方向他側で、前記第１波長の複数の光を受光するとともに、前記表示面の前記第２方向他側で、前記第２波長の複数の光を受光する受光部と、
指示具に設けられ、前記第１波長の光と前記第２波長の光とを受光し、各光の受光強度を検出する受光強度検出部と、
前記受光部の受光結果と、前記受光強度検出部の検出結果と、に基づいて、前記表示装置に対する前記指示具の位置を検出する位置検出部と、を備える指示具位置検出装置。
【請求項２】
前記位置検出部は、前記受光部の受光結果から検出される前記指示具の位置候補が複数あった場合に、前記受光強度検出部の検出結果に基づいて、前記複数の位置候補の１つを選択し、前記指示具の位置とすることを特徴とする請求項１に記載の指示具位置検出装置。
【請求項３】
前記受光部における前記第１波長の複数の光の受光結果それぞれが所定範囲の値となるように、及び前記受光部における前記第２波長の複数の光の受光結果それぞれが所定範囲の値となるように、前記照射部による照射を制御する制御部を更に備える請求項１又は２に記載の指示具位置検出装置。
【請求項４】
表示装置の表示面の第１方向一側から前記第１方向に照射した第１波長の複数の光を前記表示面の前記第１方向他側で受光した受光結果と、前記表示面の第１方向に交差する第２方向一側から前記第２方向に照射した第２波長の複数の光を前記表示面の前記第２方向他側で受光した受光結果と、を取得し、
指示具において前記第１波長の光と前記第２波長の光とを受光したときの各光の受光強度を取得し、
前記受光結果と、前記受光強度の取得結果と、に基づいて、前記表示装置に対する前記指示具の位置を検出する、処理をコンピュータに実行させる指示具位置検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件は、指示具位置検出装置及び指示具位置検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プレゼンテーションや会議、学校教育等では、パソコン端末からの画像信号を大型のモニタに拡大表示し、ユーザによる指示具（ペン等）の操作に応じて、表示を変更する技術が導入されてきている。この場合、ユーザは、映し出される画像を指示具を用いて直接タッチすることで表示ソフトを実行することができ、また、指示具を用いてアイコン選択を行ったり、文字や図、絵等を描画したりすることができるようになっている。
【０００３】
指示具の位置（絶対座標）を検出する方式として、赤外線の遮断を利用した検出方式が知られている（例えば、特許文献１、２等参照）。また、電子ペンにより受光した情報に基づき電子ペンの位置を検出する方法も知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２８４８９５号公報
【特許文献２】特開２００３−２６３２７４号公報
【特許文献３】特開平１１−２８２６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
モニタが大型である場合、指示具の位置を検出する方式として、上記赤外線の遮断を利用した検出方式が採用されることが多い。しかしながら、赤外線の遮断を利用した検出方式は、指示具が光を遮った位置を検出するため、ユーザの手や衣服の一部（袖等）が画面に触れた場合、遮光箇所が複数検出され、指示具の位置を正しく検出することができなくなるおそれがある。
【０００６】
本件は、指示具の位置を精度よく検出することが可能な指示具位置検出装置及び指示具位置検出プログラ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】
本明細書に記載の指示具位置検出装置は、表示装置の表示面の第１方向一側から、第１波長の複数の光を前記第１方向に向けて照射するとともに、前記表示面の第１方向と交差する第２方向一側から、第１波長とは異なる第２波長の複数の光を前記第２方向に向けて照射する照射部と、前記表示面の前記第１方向他側で、前記第１波長の複数の光を受光するとともに、前記表示面の前記第２方向他側で、前記第２波長の複数の光を受光する受光部と、指示具に設けられ、前記第１波長の光と前記第２波長の光とを受光し、各光の受光強度を検出する受光強度検出部と、前記受光部の受光結果と、前記受光強度検出部の検出結果と、に基づいて、前記表示装置に対する前記指示具の位置を検出する位置検出部と、を備えている。
【０００８】
本明細書に記載の指示具位置検出プログラムは、表示装置の表示面の第１方向一側から前記第１方向に照射した第１波長の複数の光を前記表示面の前記第１方向他側で受光した受光結果と、前記表示面の第１方向に交差する第２方向一側から前記第２方向に照射した第２波長の複数の光を前記表示面の前記第２方向他側で受光した受光結果と、を取得し、指示具において前記第１波長の光と前記第２波長の光とを受光したときの各光の受光強度を取得し、前記受光結果と、前記受光強度の取得結果と、に基づいて、前記表示装置に対する前記指示具の位置を検出する、処理をコンピュータに実行させるプログラムである。
【発明の効果】
【０００９】
本明細書に記載の指示具位置検出装置及び指示具位置検出プログラムは、指示具の位置を精度よく検出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係る表示システムの構成を概略的に示す図である。
【図２】図１の表示システムの構成を詳細に示す図である。
【図３】指示具の具体的な構成を示す図である。
【図４】検出・制御装置のハードウェア構成図である。
【図５】図５（ａ）は、発光レベル調整処理（マトリクス方式検出ユニットの処理）フローを示す図であり、図５（ｂ）は、発光レベル調整処理（発光レベル調整制御部の処理）フローを示す図である。
【図６】受光強度レベルをほぼ一定に調整した場合のＸ軸方向における受光強度レベルと位置の相関を示した図である。
【図７】受光強度レベルをほぼ一定に調整した場合のＹ軸方向における受光強度レベルと位置の相関を示した図である。
【図８】図８（ａ）は、ルックアップテーブル（Ｘ軸）を示す図であり、図８（ｂ）は、ルックアップテーブル（Ｙ軸）を示す図である。
【図９】キャリブレーション処理フローを示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、キャリブレーション処理後のルックアップテーブル（Ｘ軸）を示す図であり、図１０（ｂ）は、キャリブレーション処理後のルックアップテーブル（Ｙ軸）を示す図である。
【図１１】位置座標検出処理（指示具の処理）フローを示す図である。
【図１２】位置座標検出処理（検出・制御装置の処理）フローを示す図である。
【図１３】図１３（ａ）、図１３（ｂ）は、遮光の検出箇所が複数ある場合の例を示す図である。
【図１４】図１４（ａ）〜図１４（ｃ）は、図１２の処理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、一実施形態に係る表示システム１００について、図１〜図１４に基づいて詳細に説明する。図１には、本実施形態の表示システム１００の構成を概略的に示す図である。
【００１２】
図１に示すように、表示システム１００は、表示モニタ１０と、マトリクス方式検出ユニット２０と、指示具３０と、検出・制御装置７０と、ＰＣ８０と、を備える。なお、本実施形態では、マトリクス方式検出ユニット２０と、指示具３０と、検出・制御装置７０とにより、指示具位置検出装置としての機能が実現されている。なお、図１では、表示モニタ１０の左右方向（長辺方向）がＸ軸方向であり、上下方向（短辺方向）がＹ軸方向であるものとする。
【００１３】
表示モニタ１０は、プラズマ式モニタや液晶式モニタ、背面投射型プロジェクタ、電子ボードなどであり、例えば、一般的に市販されているモニタを用いることができる。
【００１４】
マトリクス方式検出ユニット２０は、図１に示すように表示モニタ１０の表示面（画面）１０ａの周辺に設けられる枠状（額縁状）のユニットである。このマトリクス方式検出ユニット２０は、赤外線の遮断を利用して支持具３０の位置を検出するユニットであり、図２に示すように、照射部としてのＸ軸赤外線発光部２２Ｘ１及びＹ軸赤外線発光部２２Ｙ１と、受光部としてのＸ軸赤外線受光部２２Ｘ２及びＹ軸赤外線受光部２２Ｙ２と、を有する。
【００１５】
Ｘ軸赤外線発光部２２Ｘ１は、複数（図２ではｍ個）の発光素子Ｄx1〜Ｄxmと、発光駆動部２４Ｘ１と、を有する。
【００１６】
発光素子Ｄx1〜Ｄxmは、表示モニタ１０のＹ軸方向一側（＋Ｙ側）においてＸ軸方向に沿って所定間隔で配置されており、各発光素子Ｄx1〜Ｄxmからは、Ｙ軸に平行な方向に赤外線が放射される。なお、一般的な発光素子の幅（素子ピッチ）は４〜５ｍｍ程度であり、Ｘ軸に沿って配置することができる発光素子の数（ｍ個）は、この素子ピッチと表示モニタ１０の画面サイズによって決まる。たとえば、表示モニタ１０の画面サイズが５０Ｖ型である場合には、Ｘ軸に沿って２７６個程度の発光素子を配置することができる。なお、発光素子Ｄx1〜Ｄxmは、波長λ１の赤外線を放射するものとする。
【００１７】
発光駆動部２４Ｘ１は、発光素子Ｄx1〜Ｄxmに供給する順電流を調整して、発光素子Ｄx1〜Ｄxmから放射される赤外線の発光強度を制御する。なお、発光駆動部２４Ｘ１は、後述する検出・制御装置７０の発光レベル調整制御部７４の指示に基づいて、発光素子Ｄx1〜Ｄxmに対して供給する順電流を調整する。
【００１８】
Ｙ軸赤外線発光部２２Ｙ１は、複数（図２ではｎ個）の発光素子Ｄy1〜Ｄynと、発光駆動部２４Ｙ１と、を有する。
【００１９】
発光素子Ｄy1〜Ｄynは、表示モニタ１０のＸ軸方向一側（−Ｘ側）においてＹ軸方向に沿って所定間隔で配置されており、各発光素子Ｄy1〜Ｄynからは、Ｘ軸に平行な赤外線が放射される。なお、発光素子Ｄy1〜Ｄynの配置方法は、発光素子Ｄx1〜Ｄxmと同様の配置方法となるため、たとえば、表示モニタ１０の画面サイズが５０Ｖ型である場合には、Ｘ軸に沿って１５６個程度の発光素子を配置することができる。なお、発光素子Ｄy1〜Ｄynは、上述した波長λ１とは異なる波長λ２の赤外線を放射するものとする。
【００２０】
発光駆動部２４Ｙ１は、発光駆動部２４Ｘ１と同様、発光レベル調整制御部７４の指示に基づいて、発光素子Ｄy1〜Ｄynに供給する順電流を調整して、発光素子Ｄy1〜Ｄynから放射される赤外線の発光強度を制御する。
【００２１】
なお、Ｘ軸、Ｙ軸赤外線発光部２２Ｘ１、２２Ｙ１によると、Ｘ軸及びＹ軸に沿った赤外線が格子状（マトリクス状）に放射されることになる。
【００２２】
Ｘ軸赤外線受光部２２Ｘ２は、Ｘ軸赤外線発光部２２Ｘ１に対してＹ軸方向に対向する位置に設けられている。Ｘ軸赤外線受光部２２Ｘ２は、複数（ｍ個）の受光素子Ｔx1〜Ｔxmと、受光レベル変換部２４Ｘ２とを有する。受光素子Ｔx1〜Ｔxmは、表示モニタ１０のＹ軸方向他側（−Ｙ側）に設けられ、発光素子Ｄx1〜Ｄxmから放射された赤外線を受光し、受光信号（受光強度レベル）を出力する。受光レベル変換部２４Ｘ２は、受光素子（Ｔx1〜Ｔxm）から出力された受光強度レベル（アナログ値）を定量化するため、Ａ／Ｄ変換を行い、変換後のデジタル値（受光強度レベル値）を、検出・制御装置７０に対して出力する。
【００２３】
Ｙ軸赤外線受光部２２Ｙ２は、Ｙ軸赤外線発光部２２Ｙ１に対してＸ軸方向に対向する位置に設けられている。Ｙ軸赤外線受光部２２Ｙ２は、複数（ｎ個）の受光素子Ｔy1〜Ｔynと、受光レベル変換部２４Ｙ２とを有する。受光素子Ｔy1〜Ｔynは、表示モニタ１０のＸ軸方向他側（＋Ｘ側）に設けられ、発光素子Ｄy1〜Ｄynから放射された赤外線を受光し、受光信号（受光強度レベル）を出力する。受光レベル変換部２４Ｙ２は、受光素子（Ｔy1〜Ｔym）から出力された受光強度レベル（アナログ値）を定量化するため、Ａ／Ｄ変換を行い、変換後のデジタル値（受光強度レベル値）を、検出・制御装置７０に対して出力する。
【００２４】
図１に戻り、指示具３０は、ユーザが文字や図を描いたり、アイコンを選択するために用いる器具である。指示具３０は、図３に示すような構造を有する。具体的には、指示具３０は、図３に示すように、外装体４６と、集光プリズム３２と、分光プリズム３４と、Ｘ軸赤外線受光素子３６Ｘと、Ｙ軸赤外線受光素子３６Ｙと、受光レベル変換部３８と、筆圧感知センサ４０と、データ転送制御部４２と、通信制御部４４と、を備える。
【００２５】
外装体４６は、ペン型の形状を有し、内部に指示具３０の各部を収容な可能な空間が形成されている。集光プリズム３２は、指示具３０の先端（図３の下端）を表示モニタ１０に接触又は接近させたときに、発光素子Ｄx1〜Ｄxmのいずれかから放射された赤外線（波長λ１）及び発光素子Ｄy1〜Ｄynのいずれかから放射された赤外線（波長λ２）を集光する。分光プリズム３４は、各波長の赤外線を２方向に配光する。
【００２６】
Ｘ軸赤外線受光素子３６Ｘは、波長λ１の赤外線を受光し、受光信号（受光強度レベル）を受光レベル変換部３８に対して送信する。Ｙ軸赤外線受光素子３６Ｙは、波長λ２の赤外線を受光し、受光信号（受光強度レベル）を受光レベル変換部３８に対して送信する。
【００２７】
受光レベル変換部３８は、Ｘ軸、Ｙ軸赤外線受光素子３６Ｘ、３６Ｙから送信されてきた受光強度レベル（アナログ値）をＡ／Ｄ変換し、定量化されたデジタル値（受光強度レベル値）をデータ転送制御部４２に送信する。なお、Ｘ軸赤外線受光素子３６Ｘ、Ｙ軸赤外線受光素子３６Ｙ、及び受光レベル変換部３８により、受光強度検出部としての機能が実現されている。
【００２８】
筆圧感知センサ４０は、集光プリズム３２の移動を検出することで、筆圧（指示具３０の先端が表示モニタ１０に接触していること）を感知するセンサである。筆圧感知センサ４０は、筆圧を感知したときにデータ転送制御部４２に対して、通知を行う。
【００２９】
データ転送制御部４２は、受光レベル変換部３８から送信されてきた受光強度レベル値を一時記憶する。また、データ転送制御部４２は、筆圧感知センサ４０からの通知があったときに、一時記憶している受光強度レベル値を、通信制御部４４に対して出力する。
【００３０】
通信制御部４４は、データ転送制御部４２から出力された受光強度レベル値を、伝送プロトコルに変換した後、所定の転送周期で、無線通信又は赤外線通信などにより、検出・制御装置７０に対して送信する。
【００３１】
図１に戻り、検出・制御装置７０は、マトリクス方式検出ユニット２０とＰＣ８０とに接続されている。図４には、検出・制御装置７０のハードウェア構成が示されている。図４に示すように、検出・制御装置７０は、ＣＰＵ９０、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９４、記憶部（ここではＨＤＤ（Hard Disk Drive））９６、通信インタフェース９７、及び可搬型記憶媒体用ドライブ９９等を備えている。これら検出・制御装置７０の構成各部は、バス９８に接続されている。検出・制御装置７０では、ＲＯＭ９２あるいはＨＤＤ９６に格納されているプログラム（指示具位置検出プログラム）、或いは可搬型記憶媒体用ドライブ９９が可搬型記憶媒体９１から読み取ったプログラム（指示具位置検出プログラム）をＣＰＵ９０が実行することにより、図２に示す各部の機能が実現される。なお、図２には、ＨＤＤ９６等に格納されているルックアップテーブル６８についても図示されている。
【００３２】
図２に示すように、検出・制御装置７０では、ＣＰＵ９０がプログラムを実行することにより、取得部７２、発光レベル調整制御部７４、通信制御部７６、及び位置検出部７８の機能が実現されている。
【００３３】
取得部７２は、Ｘ軸赤外線受光部２２Ｘ２及びＹ軸赤外線受光部２２Ｙ２から送信されてくる受光強度レベル値を取得し、発光レベル調整制御部７４及び位置検出部７８に送信する。
【００３４】
発光レベル調整制御部７４は、Ｘ軸、Ｙ軸赤外線受光部２２Ｘ２、２２Ｙ２から送信される受光強度レベル値を取得する。そして、発光レベル調整制御部７４は、各受光強度レベル値に基づいて、各受光素子Ｔx1〜Ｔxm、Ｔy1〜Ｔynの受光強度レベルが所定範囲となるように、Ｘ軸、Ｙ軸赤外線発光部２２Ｘ１、２２Ｙ１に対して指示を出す。すなわち、発光レベル調整制御部７４は、Ｘ軸、Ｙ軸赤外線発光部２２Ｘ１、２２Ｙ１の発光駆動部２４Ｘ１、２４Ｙ１を制御する。
【００３５】
通信制御部７６は、指示具３０の通信制御部４４から無線通信又は赤外線通信などにより送信されてくる受光強度レベル値を取得し、位置検出部７８に送信する。
【００３６】
位置検出部７８は、取得部７２から受信した受光強度レベル値と、通信制御部７６から受信した受光強度レベル値のうち、少なくとも取得部７２から受信した受光強度レベル値に基づいて、指示具３０の位置（座標）を検出する。ここで、位置検出部７８は、指示具３０の位置（座標）を検出する際に、ルックアップテーブル６８を参照するものとする。なお、ルックアップテーブル６８の詳細については、後述する。位置検出部７８は、検出した指示具３０の位置（座標）をフォーマット変換し、座標信号としてＰＣ８０に対して送信する。
【００３７】
ＰＣ８０は、表示モニタ１０に表示する画像を生成して、表示モニタ１０上の画面１０ａ上に表示する。この場合、ＰＣ８０は、検出・制御装置７０の位置検出部７８から送信されてきた座標信号に基づいて、画面１０ａ上に文字や絵を表示したり、画面１０ａ上の画像を変更したりする。
【００３８】
次に、本実施形態の表示システム１００の処理について、図５〜図１４に基づいて詳細に説明する。
【００３９】
（発光レベル調整処理）
まず、図５（ａ）、図５（ｂ）に沿って、各発光素子Ｄx1〜Ｄxm、Ｄy1〜Ｄynの発光レベル調整処理について詳細に説明する。図５（ａ）は、発光駆動部２４Ｘ１，２４Ｙ１と、受光レベル変換部２４Ｘ２、２４Ｙ２の処理フローを示す図であり、図５（ｂ）は、発光レベル調整制御部７４の処理フローを示す図である。本実施形態では、一例として、これらの処理が、表示システム１００の起動時に行われるものとする。
【００４０】
図５（ａ）の処理では、まず、ステップＳ１０において、発光駆動部２４Ｘ１，２４Ｙ１が、発光素子Ｄx1〜Ｄxm、Ｄy1〜Ｄynからの赤外線の発光を行う。この場合、発光素子Ｄx1〜Ｄxmからは、波長λ１の赤外線が発光され、発光素子Ｄy1〜Ｄynからは、波長λ２の赤外線が発光される。
【００４１】
次いで、ステップＳ１２では、受光レベル変換部２４Ｘ２、２４Ｙ２が、受光素子Ｔx1〜Ｔxm、Ｔy1〜Ｔynから出力される受光信号を取得する。次いで、ステップＳ１４では、受光レベル変換部２４Ｘ２、２４Ｙ２が、取得した受光信号の受光強度レベル（アナログ値）を定量化するためのＡ／Ｄ変換を行い、受光強度レベル値（デジタル値）を取得する。
【００４２】
次いで、ステップＳ１６では、受光レベル変換部２４Ｘ２、２４Ｙ２が、ステップＳ１４で取得した受光強度レベル値を、検出・制御装置７０（取得部７２）に対して送信する。
【００４３】
以上の処理により、図５（ａ）の全処理が終了する。図５（ａ）の処理が終了すると、図５（ｂ）の処理が開始される。
【００４４】
図５（ｂ）の処理では、まず、ステップＳ２０において、取得部７２が、受光レベル変換部２４Ｘ２、２４Ｙ２から送信されてきた受光強度レベル値を発光レベル調整制御部７４に対して送信する。次いで、ステップＳ２２では、発光レベル調整制御部７４が、受信した受光強度レベル値を基準値と比較する。
【００４５】
この場合、発光レベル調整制御部７４は、予め設定したＸ軸方向の基準値Ｐx(BL)と各受光素子Ｔx1〜Ｔxmの受光強度レベル値とを比較する。また、発光レベル調整制御部７４は、予め設定したＹ軸方向の基準値Ｐy(BL)と各受光素子Ｔy1〜Ｔynの受光強度レベル値とを比較する。
【００４６】
次いで、ステップＳ２４では、発光レベル調整制御部７４が、各受光強度レベルが、基準値（Ｐx(BL)又はＰy(BL)）とほぼ一致しているか、すなわち、各受光素子の受光強度レベル値と基準値との差分が所定範囲内か否かを判断する。
【００４７】
ここでの判断が肯定された場合、すなわち、すべての受光素子の受光強度レベルが基準値とほぼ一致していた場合には、図５（ｂ）の全処理を終了する。一方、ステップＳ２４の判断が否定された場合、すなわち、少なくとも１つの受光素子の受光強度レベルが基準値とほぼ一致していなかった場合には、ステップＳ２６に移行する。
【００４８】
ステップＳ２６に移行した場合、発光レベル調整制御部７４は、受光強度レベルが基準値とほぼ一致していなかった発光素子に関し、受光強度レベルと受光レベル基準値との差分を求める。そして、発光レベル調整制御部７４は、差分ごとに予め設定されている補正値データを、発光駆動部２４Ｘ１又は２４Ｙ１に対して送信する。なお、発光駆動部２４Ｘ１又は２４Ｙ１は、補正値データをＤ／Ａ変換し、これに基づいて発光素子の順電流を変更する。これにより、順電流を変更した発光素子から放射される赤外線の受光強度レベルを、基準値（Ｐx(BL)又はＰy(BL)）とほぼ一致させることが可能となる。
【００４９】
以上のようにすることで、受光素子Ｔx1〜Ｔxmの受光強度レベルのすべてを、基準値Ｐx(BL)とほぼ一致させることができ、かつ、受光素子Ｔy1〜Ｔynの受光強度レベルのすべてを、基準値Ｐy(BL)とほぼ一致させることができる。
【００５０】
図６は、受光強度レベルをほぼ一定に調整した場合のＸ軸方向における受光強度レベルと位置の相関を示した図である。また、図７は、受光強度レベルをほぼ一定に調整した場合のＹ軸方向における受光強度レベルと位置の相関を示した図である。
【００５１】
図６において、受光強度レベルＰは、発光素子が有する相対発光出力／距離特性（Ｐo／Ｒ）の対数関係（ただし図６のグラフは簡素にするため、直線にて表示）にしたがって変化する。ここで、例えば、発光素子Ｄy1から放射した赤外線の受光強度レベルは、座標（Ｘe，ｙ1）ではＰe(y1)、座標（Ｘf，ｙ1）ではＰf(y1)、座標（Ｘg，ｙ1）ではＰg(y1)と変移するとする。また、発光素子Ｄynから放射した赤外線の受光強度レベルは、座標（Ｘe，ｙn）ではＰe(yn)、座標（Ｘf，ｙn）ではＰf(yn)、座標（Ｘg，ｙn）ではＰg(yn)と変移するとする。この場合、前述した図５（ａ）、図５（ｂ）の処理を行い各受光素子における受光強度レベルをほぼ一定に調整することで、Ｘ座標がＸeにおける受光強度レベルをＰe(y1)≒Ｐe(yn)＝Ｐxeとすることができる。また、Ｘ座標がＸfにおける受光強度レベルをＰf(y1)≒Ｐf(yn)＝Ｐxfとすることができる。さらに、Ｘ座標がＸgにおける受光強度レベルを、Ｐg(y1)≒Ｐg(yn)＝Ｐxgとすることができる。
【００５２】
同様に、図７において、受光強度レベルＰは、発光素子が有する相対発光出力／距離特性（Ｐo／Ｒ）の対数関係（ただし図６のグラフは簡素にするため、直線にて表示）にしたがって変化する。ここで、例えば、発光素子Ｄx1から放射した赤外線の受光強度レベルは、座標（ｘ1，Ｙh）ではＰh(x1)、座標（ｘ1，Ｙi）ではＰi(x1)、座標（ｘ1，Ｙj）ではＰj(x1)と変移するとする。また、発光素子Ｄxmから放射した赤外線の受光強度レベルは、座標（ｘm，Ｙh）ではＰh(xm)、座標（ｘm，Ｙi）ではＰi(xm)、座標（ｘm，Ｙj）ではＰj(xm)と変移するとする。この場合、前述した図５（ａ）、図５（ｂ）の処理を行い各受光素子における受光強度レベルをほぼ一定に調整することで、Ｙ座標がＹhにおける受光強度レベルをＰh(x1)≒Ｐh(xm)＝Ｐyhとすることができる。また、Ｙ座標がＹiにおける受光強度レベルをＰi(x1)≒Ｐi(xm)＝Ｐyiとすることができる。さらに、Ｙ座標がＹjにおける受光強度レベルをＰj(x1)≒Ｐj(xm)＝Ｐyjとすることができる。
【００５３】
なお、上記受光強度レベルＰxe、Ｐxf、Ｐxg…をＡ／Ｄ変換したときの値（受光強度レベル値）と、Ｘ座標の関係を示したテーブルが、図８（ａ）のルックアップテーブル（Ｘ軸）である。また、上記受光強度レベルＰyh、Ｐyi、Ｐyj…をＡ／Ｄ変換したときの値（受光強度レベル値）と、Ｙ座標の関係を示したテーブルが、図８（ｂ）のルックアップテーブル（Ｙ軸）である。
【００５４】
（キャリブレーション処理）
次に、図９に沿って、指示具３０の位置（座標）検出にルックアップテーブル６８を用いるために必要なキャリブレーション処理について、説明する。このキャリブレーション処理は、表示システム１００の起動時等に行われるものとする。
【００５５】
なお、キャリブレーション処理は、受光素子Ｔx1〜Ｔxm、Ｔy1〜Ｔynを用いて検出される受光強度レベルと、Ｘ軸、Ｙ軸赤外線受光素子３６Ｘ，３６Ｙを用いて検出される受光強度レベルとの誤差を較正するための処理である。なお、この誤差は、赤外線がＸ軸、Ｙ軸赤外線受光素子３６Ｘ，３６Ｙに至るまでに集光プリズム３２、分光プリズム３４等を通過し、これらの部材で赤外線強度が減衰するために生じる。
【００５６】
図９の処理では、まず、ステップＳ３０において、位置検出部７８が、ユーザに対して指示具３０で画面１０ａ上に触れるよう指示を出す。この場合、位置検出部７８は、ＰＣ８０を介して、表示モニタ１０の画面１０ａ上に上記指示を表示するなどする。なお、指示具３０で触れる位置は、予め定めた基準点（画面１０ａの隅など）であってもよいし、任意の点であってもよい。
【００５７】
次いで、ステップＳ３２では、位置検出部７８が、指示具３０によって赤外線が遮光された位置（座標）を、受光レベル変換部２４Ｘ２、２４Ｙ２の出力から取得し、当該取得位置を、指示具３０の位置座標として特定する。
【００５８】
次いで、ステップＳ３４では、位置検出部７８が、指示具３０から送信されてきた受光強度レベル値（Ｘ軸、Ｙ軸受光素子３６Ｘ，３６Ｙにおける受光強度レベルをＡ／Ｄ変換した値）を取得する。
【００５９】
次いで、ステップＳ３６では、位置検出部７８が、取得した受光強度レベル値と、ステップＳ３２で特定された位置座標に対応するルックアップテーブルの受光強度レベル値と、の差を取得する。
【００６０】
次いで、ステップＳ３８では、位置検出部７８が、ステップＳ３６で取得した差を、ルックアップテーブル６８に反映させる。この場合、位置検出部７８は、例えば、ステップＳ３６で取得した差の分だけ、ルックアップテーブル６８の受光強度レベル値と座標とをずらす（図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように、「座標」の列を、「受光強度レベル値」の列に対して、上側又は下側に差の分だけシフトさせる）ようにすればよい。
【００６１】
以上の処理により、図９のキャリブレーション処理が完了する。本処理が終了した後は、図１１、図１２の位置座標検出処理が実行される。なお、図１１、図１２の処理では、上記キャリブレーション処理で得られたルックアップテーブル（図１０（ａ）、図１０（ｂ））が用いられる。
【００６２】
（位置座標検出処理）
以下、図１１、図１２に沿って、位置座標検出処理について説明する。これら図１１、図１２は、表示システム１００の起動後、常時行われる処理のフローを示す図である。なお、図１１の処理（指示具３０の処理）と図１２の処理（検出・制御装置７０の処理）は同時並行的に実行される。また、図１１、図１２の処理が行われている間は、発光素子Ｄx1〜Ｄxm、Ｄy1〜Ｄynから、常時、赤外線が放射されているものとする。
【００６３】
図１１の処理では、まず、ステップＳ５０において、受光レベル変換部３８が、Ｘ軸、Ｙ軸赤外線受光素子３６Ｘ、３６Ｙの少なくとも一方において受光されたか、すなわち、各赤外線受光素子３６Ｘ、３６Ｙから受光強度レベルが出力されたか否かを判断する。ここでの判断が否定された場合には、ステップＳ５０を繰り返すが、判断が肯定された場合には、ステップＳ５２に移行する。
【００６４】
ステップＳ５２に移行すると、受光レベル変換部３８は、各赤外線受光素子３６Ｘ、３６Ｙから出力された受光強度レベル（アナログ値）を取得する。
【００６５】
次いで、ステップＳ５４では、受光レベル変換部３８が、受光強度レベル（アナログ値）をデジタル値（定量化）にＡ／Ｄ変換して、受光強度レベル値（デジタル値）を得る。
【００６６】
次いで、ステップＳ５６では、受光レベル変換部３８が、Ｘ，Ｙ軸の両方の受光強度レベル値を取得できたか否かを判断する。ここでの判断が否定された場合には、ステップＳ５０に戻る。一方、ステップＳ５６の判断が肯定された場合には、ステップＳ５８に移行する。
【００６７】
ステップＳ５８では、受光レベル変換部３８が、データ転送制御部４２に対して、受光強度レベル値を送信する。なお、データ転送制御部４２は、受光強度レベル値を一時記憶する。
【００６８】
次いで、ステップＳ６０では、データ転送制御部４２が、受光レベル変換部３８によって受光強度レベルが取得されたタイミング（ステップＳ５２のタイミング）で、筆圧感知センサ４０による感知があったか否かを判断する。ここでの判断が否定された場合には、ステップＳ６２に移行する。ステップＳ６２では、データ転送制御部４２が、一時記憶しておいた受光強度レベル値を削除し、ステップＳ５０に戻る。一方、ステップＳ６０の判断が肯定された場合には、ステップＳ６４に移行する。
【００６９】
ステップＳ６４に移行した場合、受光レベル変換部３８は、ステップＳ５４で得られた受光強度レベル値を通信制御部４４に送信する。そして、通信制御部４４は、受光強度レベル値を、検出・制御装置７０の取得部７２に対して送信する。その後は、ステップＳ５０に戻る。
【００７０】
図１１の処理では、上記ステップＳ５０〜Ｓ６４の繰り返しにより、指示具３０が表示モニタ１０の画面１０ａに接触したときの指示具３０における受光強度レベル値（Ｘ軸及びＹ軸）を、取得部７２に対して送信することになる。
【００７１】
次に、図１２の処理について説明する。図１２の処理では、まず、ステップＳ１２において、位置検出部７８が、取得部７２を介して、受光素子Ｔx1〜Ｔxm，Ｔy1〜Ｔymにおいて検出された受光強度レベルのＡ／Ｄ変換後の値（受光強度レベル値）を取得する。次いで、ステップＳ８１では、いずれかの受光素子Ｔx1〜Ｔxm，Ｔy1〜Ｔymにおける受光強度レベルが０になったか否か、すなわち遮光を検出したか否かを判断する。ここでの判断が否定されている間は、ステップＳ８０、Ｓ８１の処理・判断を繰り返すが、ステップＳ８１の判断が肯定された場合には、ステップＳ８２に移行する。
【００７２】
遮光が検出され、ステップＳ８２に移行すると、位置検出部７８は、遮光の検出箇所（受光強度レベルがほぼ０となった受光素子に対応する座標）が複数あるか否かを判断する。ここで、遮光の検出箇所が複数ある場合には、図１３（ａ）に示すように、指示具３０を持っている手とは反対側の手が表示モニタ１０に触れてしまった場合が含まれる。また、遮光の検出箇所が複数ある場合には、図１３（ｂ）に示すように、指示具３０を持っている手や服が表示モニタ１０に触れてしまった場合が含まれる。なお、図１３（ａ）、図１３（ｂ）では、複数の検出箇所のうち、指示具３０の位置が丸印で示され、指示具３０以外の位置がバツ印で示されている。
【００７３】
図１２に戻り、ステップＳ８２の判断が否定された場合、すなわち、遮光の検出箇所が１箇所であった場合には、ステップＳ８４に移行する。ステップＳ８４では、位置検出部７８は、遮光の検出箇所を指示具３０の真の位置座標とし、当該位置座標をフォーマット変換した後、その座標信号をＰＣ８０に対して送信する。その後は、ステップＳ８０に戻る。
【００７４】
一方、ステップＳ８２の判断が肯定された場合、すなわち、遮光の検出箇所が複数箇所であった場合には、ステップＳ８６に移行する。ステップＳ８６では、位置検出部７８は、指示具３０から送信されてきた受光強度レベル値を参照する。また、位置検出部７８は、ルックアップテーブル６８を用いて、指示具３０から送信されてきた受光強度レベル値に基づくＸ軸座標とＹ軸座標とを決定する。ここでは、例えば、図１４（ａ）に示すように、座標（Ｘａ’，Ｙａ’）が決定されたものとする。
【００７５】
次いで、ステップＳ８８では、位置検出部７８が、遮光が検出された箇所と、ステップＳ８６で決定された座標（Ｘａ’，Ｙａ’）とを照合する。ここでは、例えば、遮光が検出された箇所が、図１４（ｂ）に示す３箇所（座標（Ｘａ，Ｙａ）、（Ｘｓ，Ｙｔ）、（Ｘｑ，Ｙｒ））であったとする。
【００７６】
次いで、ステップＳ９０では、位置検出部７８が、照合結果に基づいて、ステップＳ８６で決定された座標（Ｘａ’，Ｙａ’）に最も近い遮光検出箇所の座標を、真の座標として決定する。図１４（ａ）、図１４（ｂ）の場合、座標（Ｘａ，Ｙａ）、（Ｘｓ，Ｙｔ）、（Ｘｑ，Ｙｒ）のうち、座標（Ｘａ’，Ｙａ’）に最も近い座標（Ｘａ，Ｙａ）が真の座標となる。なお、最も近い遮光検出箇所を求める方法としては、座標（Ｘａ’，Ｙａ’）と各遮光検出箇所の座標との距離を算出する方法を用いることができる。また、計算量を減らすため、座標（Ｘａ’，Ｙａ’）から所定範囲内（例えば所定半径の円内）に存在する遮光検出箇所の座標を最も近いとする方法を用いてもよい。
【００７７】
上記のようにして真の座標が決定した後は、ステップＳ９２において、位置検出部７８が、真の座標をフォーマット変換し、当該変換後の座標信号をＰＣ８０に対して送信する。その後は、ステップＳ８０に戻る。
【００７８】
図１２の処理では、ステップＳ８０〜Ｓ９２の処理・判断が繰り返し行われることで、遮光検出箇所が１つの場合には、その遮光検出箇所の座標（座標信号）が位置検出部７８からＰＣ８０に送信され、遮光検出箇所が複数の場合には、指示具３０における検出結果を考慮して決定される真の座標（座標信号）が位置検出部７８からＰＣ８０に送信されるようになっている。ＰＣ８０では、検出・制御装置７０（位置検出部７８）から送信されてきた座標信号に基づいて、文字や絵を表示したり、画像を変更したりする。
【００７９】
なお、ユーザが指差しなどのポインティングを行った場合には、位置検出部７８は、受光素子の遮光検出による座標判定を行えばよい。ユーザがいずれの機能を利用しようとしているかは、指示具３０の有効性を筆圧感知センサ４０の感知結果や受光強度レベル値が送信されているかどうかに基づいて判別すればよい。
【００８０】
以上、詳細に説明したように、本実施形態によると、マトリクス方式検出ユニット２０は、表示モニタ１０の画面１０ａのＹ軸方向一側（＋Ｙ側）から、波長λ１の複数の赤外線をＹ軸方向に向けて照射するＸ軸赤外線発光部２２Ｘ１と、画面１０ａのＸ軸方向一側（−Ｘ側）から、波長λ２の複数の赤外線をＸ軸方向に向けて照射するＹ軸赤外線発光部２２Ｙ１と、画面１０ａのＹ軸方向他側（−Ｙ側）で、波長λ１の複数の赤外線を受光するＸ軸赤外線受光部２２Ｘ２と、画面１０ａのＸ軸方向他側（＋Ｘ側）で、波長λ２の複数の赤外線を受光するＹ軸赤外線受光部２２Ｙ２と、を有しており、指示具３０のＸ軸、Ｙ軸赤外線受光素子３６Ｘ，３６Ｙ、受光レベル変換部３８は、波長λ１、λ２の赤外線の受光強度を検出する。そして、位置検出部７８は、Ｘ軸、Ｙ軸赤外線受光部２２Ｘ２，２２Ｙ２の受光結果と、指示具３０における検出結果と、に基づいて、表示モニタ１０に対する指示具３０の位置（座標）を検出する。これにより、本実施形態では、図１３（ａ）、図１３（ｂ）に示すようにマトリクス方式検出ユニット２０で、複数の遮光箇所が検出された場合であっても、指示具３０における検出結果を用いることで、当該複数の検出箇所の中から表示モニタ１０に対する指示具３０の位置（座標）を精度よく検出することができる。これにより、ユーザが意図しない文字や絵などが描画されたり、ユーザが意図しない操作がＰＣ８０によって認識されたりすることが抑制されるので、ユーザによる使い勝手を向上することができる。
【００８１】
また、本実施形態では、発光レベル調整制御部７４は、Ｘ軸赤外線受光部２２Ｘ２における受光結果それぞれが所定範囲（≒Ｐx(BL)）となるように、及びＹ軸赤外線受光部２２Ｙ２における受光結果それぞれが所定範囲（≒Ｐy(BL)）となるように、Ｘ軸、Ｙ軸赤外線発光部２２Ｘ１，２２Ｙ１における赤外線照射を制御する。これにより、１種類のルックアップテーブル６８（図１０（ａ），図１０（ｂ））を用いた、簡易な、指示具３０の位置（座標）検出が可能となる。
【００８２】
また、本実施形態では、データ転送制御部４２が、筆圧感知センサ４０からの通知があったときにのみ受光強度レベル値を通信制御部４４に対して出力することとしている。これにより、表示モニタ１０に指示具３０が接触する前又は後にＸ軸、Ｙ軸赤外線受光素子３６Ｘ、３６Ｙで受光された赤外線により、指示具３０の移動軌跡上に不要な線（尾引き）が描画されてしまうのを防止することができる。
【００８３】
なお、上記実施形態では、図５（ａ）、図５（ｂ）の各発光素子Ｄx1〜Ｄxm、Ｄy1〜Ｄynの発光レベル調整処理を、表示システム１００の起動時に行うこととしたが、これに限られるものではない。例えば、所定時間ごと、あるいは、受光素子Ｔx1〜Ｔxm、Ｔy1〜Ｔynの受光結果を取得部７２を介して取得するたびに行うこととしてもよい。このように発光レベル調整処理を周期的に行うことで、各受光素子において一定した受光強度レベルを得ることができるようになる。また、発光素子のフィードバック制御により、各発光素子が有する特性のバラツキや経年劣化による影響を抑制することができる。
【００８４】
なお、上記実施形態では、検出・制御装置７０とＰＣ８０とが別の装置である場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、ＰＣ８０のＣＰＵがプログラム（指示具位置検出プログラム）を実行することで、上記実施形態で説明した検出・制御装置７０の各機能を実現するようにしてもよい。また、ＰＣ８０が、検出・制御装置７０の一部の機能を実現するようにしてもよい。
【００８５】
なお、上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、処理装置が有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。
【００８６】
プログラムを流通させる場合には、例えば、そのプログラムが記録されたＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）などの可搬型記録媒体の形態で販売される。また、プログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することもできる。
【００８７】
プログラムを実行するコンピュータは、例えば、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、自己の記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、自己の記憶装置からプログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行する。なお、コンピュータは、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することもできる。また、コンピュータは、サーバコンピュータからプログラムが転送されるごとに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することもできる。
【００８８】
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【００８９】
なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
（付記１）  表示装置の表示面の第１方向一側から、第１波長の複数の光を前記第１方向に向けて照射するとともに、前記表示面の第１方向と交差する第２方向一側から、第１波長とは異なる第２波長の複数の光を前記第２方向に向けて照射する照射部と、
前記表示面の前記第１方向他側で、前記第１波長の複数の光を受光するとともに、前記表示面の前記第２方向他側で、前記第２波長の複数の光を受光する受光部と、
指示具に設けられ、前記第１波長の光と前記第２波長の光とを受光し、各光の受光強度を検出する受光強度検出部と、
前記受光部の受光結果と、前記受光強度検出部の検出結果と、に基づいて、前記表示装置に対する前記指示具の位置を検出する位置検出部と、を備える指示具位置検出装置。
（付記２）  前記位置検出部は、前記受光部の受光結果から検出される前記指示具の位置候補が複数あった場合に、前記受光強度検出部の検出結果に基づいて、前記複数の位置候補の１つを選択し、前記指示具の位置とすることを特徴とする付記１に記載の指示具位置検出装置。
（付記３）  前記受光部における前記第１波長の複数の光の受光結果それぞれが所定範囲の値となるように、及び前記受光部における前記第２波長の複数の光の受光結果それぞれが所定範囲の値となるように、前記照射部による照射を制御する制御部を更に備える付記１又は２に記載の指示具位置検出装置。
（付記４）  表示装置の表示面の第１方向一側から前記第１方向に照射した第１波長の複数の光を前記表示面の前記第１方向他側で受光した受光結果と、前記表示面の第１方向に交差する第２方向一側から前記第２方向に照射した第２波長の複数の光を前記表示面の前記第２方向他側で受光した受光結果と、を取得し、
指示具において前記第１波長の光と前記第２波長の光とを受光したときの各光の受光強度を取得し、
前記受光結果と、前記受光強度の取得結果と、に基づいて、前記表示装置に対する前記指示具の位置を検出する、処理をコンピュータに実行させる指示具位置検出プログラム。
（付記５）  前記指示具の位置を検出する処理では、前記受光結果から検出される前記指示具の位置候補が複数あった場合に、前記受光強度の取得結果に基づいて、前記複数の位置候補の１つを選択し、前記指示具の位置とすることを特徴とする付記４に記載の指示具位置検出プログラム。
（付記６）  前記第１波長の複数の光の受光結果それぞれが所定範囲の値となるように、及び前記第２波長の複数の光の受光結果それぞれが所定範囲の値となるように、各波長の光の照射を制御する処理を前記コンピュータに更に実行させることを特徴とする付記４又は５に記載の指示具位置検出プログラム。
【符号の説明】
【００９０】
１０  表示モニタ（表示装置）
１０ａ  画面（表示面）
２０  マトリクス方式検出ユニット（指示具位置検出装置の一部）
２２Ｘ１  Ｘ軸赤外線発光部（照射部）
２２Ｙ１  Ｙ軸赤外線発光部（照射部）
２２Ｘ２  Ｘ軸赤外線受光部（受光部）
２２Ｙ２  Ｙ軸赤外線受光部（受光部）
３０  指示具（指示具位置検出装置の一部）
３６Ｘ  Ｘ軸赤外線受光素子（受光強度検出部の一部）
３６Ｙ  Ｙ軸赤外線受光素子（受光強度検出部の一部）
３８  受光レベル変換部（受光強度検出部の一部）
７０  検出・制御装置（指示具位置検出装置の一部）
７８  位置検出部
【図１】
0005751163.tif 000002
【図２】
0005751163.tif 000003
【図３】
0005751163.tif 000004
【図４】
0005751163.tif 000005
【図５】
0005751163.tif 000006
【図６】
0005751163.tif 000007
【図７】
0005751163.tif 000008
【図８】
0005751163.tif 000009
【図９】
0005751163.tif 000010
【図１０】
0005751163.tif 000011
【図１１】
0005751163.tif 000012
【図１２】
0005751163.tif 000013
【図１３】
0005751163.tif 000014
【図１４】
0005751163.tif 000015