(57)【要約】【課題】操作者の保持姿勢に左右されない安定した位置検出精度を有して光学式座標入力を行うことができるようにする。【解決手段】操作者が座標指示部材（以下、入力ペン）３を保持して表示面である情報表示部１における所望の座標を指示すると、走査ビーム８があるタイミングで入力ペン３の先端部１０を照射する。入力ペン３においては照射された光ビームの内部散乱光を受光素子１１にて検出して、制御部１３に通知後、制御部１３にて駆動回路１４を介して発光素子１５を駆動、光信号を送信する。そして、上記光信号検出手段６にて上記光信号が検出された際に基準時間と光信号検出手段６での受信情報との時間差（カウント計数）から回転光学系の回転角を中央制御処理手段７にて算出する。この算出結果を用いて、中央制御処理手段７は、指示点の座標位置を算出する。【選択図】　　　　図１
2004110184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示部材の表面に平行に少なくとも２箇所から走査される光ビームを出射する走査手段を備えた装置本体と、所定の一部に照射された光ビームを検出して所定の信号を送信する手段を備えた座標指示部材とを有してなり、前記走査の状態の情報と前記座標指示部材からの信号情報とを用いて前記座標指示部材による指示座標位置を検出する座標入力システムであって、
前記座標指示部材は、前記走査による光ビームの受光手段と、該受光手段から所定の距離だけ離れた位置に配設された発光手段とを備え、
前記表示部材の所定の位置には、前記発光手段からの光信号及び該光信号の入射角を検出する光信号検出手段が少なくとも１つ付設され、
前記走査の状態の情報と前記光信号検出手段からの情報とを用いて前記座標指示部材の座標指示点の座標位置を算出する算出手段を具備したことを特徴とする光学式座標入力システム。
【請求項２】
前記走査手段は、前記表示部材上の計測範囲内に同時に走査しないよう制御手段により制御された２つの回転光学系を有し、
前記算出手段は、前記２つの回転光学系のそれぞれからの光ビームが前記座標指示部材に照射された時間の情報を前記光信号検出手段の受信時間情報から取得してその受信時間における照射角度情報から照射位置を算出し、
前記光信号検出手段は、少なくとも１つの入射ビーム位置が検出可能な受光素子を有し、
前記算出手段は、前記光信号検出手段により検出された入射ビーム位置情報から前座標指示部材上の発光手段の方位情報を算出し、前記光ビームの情報から算出した前記座標指示部材の照射位置情報と、前記発光手段の方位情報と、前記光信号検出手段の搭載座標情報とを用いて前記座標指示部材の指示部位の位置を推定することを特徴とする請求項１記載の光学式座標入力システム。
【請求項３】
前記座標指示部材は、所定の操作手段による情報選択手段と、前記情報選択手段が選択されたことを検知して前記光信号に所定の信号を重畳する手段と、前記光信号検出手段に前記重畳された情報信号を受信して所定の信号に変換する手段とを具備したことを特徴とする請求項１又は２記載の光学式座標入力システム。
【請求項４】
前記座標指示部材は、所定の位置に前記光ビームの受光状態を表示する手段を具備したことを特徴とする請求項１又は２記載の光学式座標入力システム。
【請求項５】
前記座標指示部材は、少なくとも１つの識別情報を記憶した識別情報記憶手段と、前記光信号へ前記識別情報を元に変調信号を重畳する手段と、前記光信号検出手段にて受信した前記変調信号から前記識別信号を再生する手段と具備したことを特徴とする請求項１又は２記載の光学式座標入力システム。
【請求項６】
前記算出手段は、前記光信号検出手段により光信号の入力を監視すると共に、一定時間入力が無い時に走査光の発光を停止することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の光学式座標入力システム。
【請求項７】
前記光信号検出手段は、所定の受光レベル以上のみの情報を用いることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の光学式座標入力システム。
【請求項８】
前記座標指示部材は、座標を指示する位置に筆記可能であるように筆記部材を配設されたことを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の光学式座標入力システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば紙面上への入力情報の取得、またはパーソナルコンピュータ、アミューズメント用入力装置、携帯端末等における画面上のカーソル等の移動指示やストロークデータの入力などを行うために２次元領域へ座標を入力する光学式座標入力システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、走査される光ビームを検出して所定の信号を送信し、前記走査状態の情報及び前記送信信号情報により、指示座標位置を検出する座標入力システムとして、特開２０００−２８４８９５号公報（特許文献１）に開示されたものがある。このシステムでは、図１４に示すように、指示部材先端に走査光を拡散光に変換させる光学手段を有し、その内部に散乱した光を受光する素子を設けて走査光を受光する構成としている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２８４８９５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特開２０００−２８４８９５号公報のものは、装置の誤動作防止の観点から走査ビームは表示部材、例えばディスプレイ等の表示表面から所定の距離離れた空間をスキャンするため、検出する位置座標は座標指示部材の先端部（実際に指示している部位）から離れた位置を検出しているに過ぎず、例えば操作者が座標指示部材の入力ペンを傾けて保持した場合傾斜した姿勢により実際の指示座標であるペン先と検出位置の間に誤差を生じる。このため、ＰＣ等のマウス動作を本装置で行うときなどに画面表示上のポインタと検出位置との不一致により著しく操作性を損なうなどの問題が生じる。
この問題については、従来でもキャリブレーション機能により、表示面上の既知の複数の位置にマークを表示して、上記座標指示部材にて前記マークを指示して補正用のパラメータ値を求め、その補正値を用いて指示点の正確な位置推定することにより解決している。
【０００５】
しかし、座標指示部材の姿勢は操作者の動きに伴い頻繁に変化するため、実用上キャリブレーションを頻繁に行う必要がある。そのため上記した従来のキャリブレーションによる位置補正方法には、運用上の煩雑さが残る問題がある。
【０００６】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたもので、以下の目的を有する。
第１の目的は、操作者の保持姿勢に左右されない安定した位置検出精度を有する光学式座標入力システムを提供することである。
【０００７】
第２の目的は、操作者の意図した指示を送信することが可能で、本システムを搭載した情報処理装置の操作性を向上させることができる光学式座標入力システムを提供することである。
【０００８】
第３の目的は、走査ビームの安定した受光を確認でき安定した検出機能を有する光学式座標入力システムを提供することである。
【０００９】
第４の目的は、複数の座標指示部材の識別が可能な光学式座標入力システムを提供することである。
【００１０】
第５の目的は、不要な走査ビームによる誤動作の防止および不要な電力の消費を防ぐことができる光学式座標入力システムを提供することである。
【００１１】
第６の目的は、誤動作や誤検出等を防止することができる光学式座標入力システムを提供することである。
【００１２】
第７の目的は、筆記と同時に対応する筆記座標情報を取得可能で、電子ボード等への応用も容易な光学式座標入力システムを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は以下の特徴を有する。
請求項１記載の発明は、表示部材の表面に平行に少なくとも２箇所から走査される光ビームを出射する走査手段を備えた装置本体と、所定の一部に照射された光ビームを検出して所定の信号を送信する手段を備えた座標指示部材とを有してなり、走査の状態の情報と座標指示部材からの信号情報とを用いて座標指示部材による指示座標位置を検出する座標入力システムであって、座標指示部材は、走査による光ビームの受光手段と、該受光手段から所定の距離だけ離れた位置に配設された発光手段とを備え、表示部材の所定の位置には、発光手段からの光信号及び該光信号の入射角を検出する光信号検出手段が少なくとも１つ付設され、走査の状態の情報と光信号検出手段からの情報とを用いて座標指示部材の座標指示点の座標位置を算出する算出手段を具備したことを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明は、上記した走査手段が、表示部材上の計測範囲内に同時に走査しないよう制御手段により制御された２つの回転光学系を有し、算出手段は、２つの回転光学系のそれぞれからの光ビームが座標指示部材に照射された時間の情報を光信号検出手段の受信時間情報から取得してその受信時間における照射角度情報から照射位置を算出し、光信号検出手段は、少なくとも１つの入射ビーム位置が検出可能な受光素子を有し、算出手段は、光信号検出手段により検出された入射ビーム位置情報から前座標指示部材上の発光手段の方位情報を算出し、光ビームの情報から算出した座標指示部材の照射位置情報と、発光手段の方位情報と、光信号検出手段の搭載座標情報とを用いて座標指示部材の指示部位の位置を推定することを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明は、上記した座標指示部材が、所定の操作手段による情報選択手段と、情報選択手段が選択されたことを検知して光信号に所定の信号を重畳する手段と、光信号検出手段に重畳された情報信号を受信して所定の信号に変換する手段とを具備したことを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の発明は、上記した座標指示部材が、所定の位置に光ビームの受光状態を表示する手段を具備したことを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載の発明は、上記した座標指示部材が、少なくとも１つの識別情報を記憶した識別情報記憶手段と、光信号へ識別情報を元に変調信号を重畳する手段と、光信号検出手段にて受信した変調信号から識別信号を再生する手段と具備したことを特徴とする。
【００１８】
請求項６記載の発明は、上記した算出手段が、光信号検出手段により光信号の入力を監視すると共に、一定時間入力が無い時に走査光の発光を停止することを特徴とする。
【００１９】
請求項７記載の発明は、上記した光信号検出手段が、所定の受光レベル以上のみの情報を用いることを特徴とする。
【００２０】
請求項８記載の発明は、上記した座標指示部材が、座標を指示する位置に筆記可能であるように筆記部材を配設されたことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る光学式座標入力システムを図１から図１３を用いて詳細に説明する。
まず、図１に本発明の第１の実施形態による装置の概略を、図２、図３、図４及び図５にその動作原理および構成要素を示す。
【００２２】
本発明の第１の実施形態としての光学式座標入力システムは、図１に示すように、ＬＣＤやＣＲＴのディスプレイ等の情報表示部１と、操作者が支持してその情報表示部１にて座標を指示する座標指示部材３と、その座標指示部材３と対向する位置に配設される走査及び検出ユニットを搭載した装置本体２と、を備えて構成される。
【００２３】
上記した装置本体（光学式座標入力装置本体）２は、情報表示部１の表面に平行に回転光学系４ａと５ａとの２箇所から走査される光ビームを出射する光ビーム走査部（走査手段）４，５と、上記した座標指示部材３からの発光信号を検出する光信号検出手段６と、各種演算と各ユニットを制御する中央制御処理手段（算出手段）７とを備えてなる。この中央制御処理手段７は、演算結果等を記憶する記憶手段を含むこととする。
【００２４】
また、上記した光ビーム走査部４，５は、コリメート用光学系付きのＬＤもしくはＬＥＤの光源部４ｂ、５ｂと、ミラーがモータ等の回転素子に付設されてなる回転光学系４ａ、５ａと、入射された光ビームを受光する受光素子４ｃ、５ｃと、回転及び光源の発光を制御するコントローラ４ｄ、５ｄとを備えてなり、光ビーム走査部４と５との両者の位置が既知となっている。
上記した回転光学系４ａ、５ａは等角速度で回転していて、所定の位置に設置したタイミング検出のための受光素子４ｃ、５ｃを有し、走査による光ビーム（走査ビーム）のこの受光素子４ｃ、５ｃへの入射を基点にシステムの時間情報を上記コントローラ４ｄ、５ｄにて計数している。
【００２５】
また、図２に示すように、上記した座標指示部材３である入力ペンの先端部１０は、表面に凹凸を設けた透明な部材で構成され、上記した走査ビーム（走査ビーム８）が上記透明な先端部１０に照射された際に内部に生じる散乱光を検出する受光素子（受光手段）１１を内部の所定の位置に有する。そして、上記受光素子１１の検出信号を元に、入力ペン（座標指示部材３）の他端に搭載したＬＥＤ等の発光素子（発光手段）１５を点灯、出射窓１６に設置した拡散光学系を介して光信号を送信するような構成としている。
【００２６】
さらに本実施形態では、図３に示すように、上記した光信号検出手段６は、レンズ２０と、そのレンズ２０の焦点面に配設されて入射スポット位置を検出可能な受光素子２１と、例えばＰＳＤやＣＣＤ等の半導体素子からなる入射方位検出部および出力から位置情報へ変換する変換回路部２２とを備えて構成され、上記した発光部１５からの光信号とその入射方向を検出している。
【００２７】
次に、本実施形態による位置検出動作について、図１〜図５を用いて説明する。
本実施形態では、情報表示面（情報表示部）１の表面の既知の高さの平行な平面内を上記した光ビーム走査部４，５による光ビームを上記した回転光学系４ａ，５ａの回転に伴って放射状に走査照射する。ただし、このとき計測範囲内を同時に走査しないよう、上記中央制御処理手段７およびコントローラ４ｄ、５ｄにて発光素子４ｂ、５ｂの発光タイミング及び回転駆動系４ａ，５ａが制御駆動されている。
【００２８】
操作者が座標指示部材（以下、入力ペン）３を保持して表示面である情報表示部１における所望の座標を指示すると、上記した走査ビーム８があるタイミングで上記した入力ペン３の先端透明部（先端部）１０を照射する。入力ペン３においては照射された光ビームの内部散乱光を上記受光素子１１（含む受信回路１２にて所定の信号に変換）にて検出して、制御部１３に通知後、制御部１３にて駆動回路１４を介して発光素子１５を駆動、光信号を送信する。
そして、上記光信号検出手段６にて上記光信号が検出された際に上記基準時間（本実施形態では受光素子４ｃ、５ｃでの受光タイミングが基準時間）と上記光信号検出手段６での受信情報との時間差（カウント計数）から回転光学系の回転角を中央制御処理手段にて算出する。
このとき、実際の照射時間と上記光信号の受信時間にはわずかな時間差が生じるが、これは入力ペン３での受光から発光素子の駆動までの時間遅れが主因のため、予め既知の時間遅れである。そのため、上記中央制御手段にてこの時間を補正用パラメータとして記憶しておき、補正して照射時の各回転角を求める。照射位置の算出は三角測量原理により求める。
【００２９】
ここで、図４に示すように、上述した検出方法にて算出した照射ビーム角α及びβと、対応する回転走査手段（光ビーム走査部）４，５における回転光学系４ａ，５ａの回転角に応じた表示座標（表示面１での座標）上での光学中心位置（設計時に既知、ここではＰ１、Ｐ２）、座標指示部材３上の照射位置をＳ１、Ｓ１から線分Ｐ１Ｐ２に垂線を引いた際の交点をＭとすると、幾何学的関係から次式が成り立つ。
【００３０】
｜Ｓ１　Ｍ｜＝Ｌ１・ｔａｎα＝（Ｌ−Ｌ１）ｔａｎβ
ただし、｜Ｓ１　Ｍ｜は線分Ｓ１Ｍの大きさを表し、ＬはＰ１及びＰ２間の距離（Ｌ＝｜Ｐ１　Ｐ２｜）、Ｌ１はＰ１及びＭ間の距離（Ｌ１＝｜Ｐ１　Ｍ｜）を表すものとする。
【００３１】
よって、上記関係からＬ１について解くことにより、次式が成り立つ。
Ｌ１＝Ｌ・ｔａｎβ／（ｔａｎα＋ｔａｎβ）
｜Ｓ１　Ｍ｜＝　Ｌ・ｔａｎαｔａｎβ／（ｔａｎα＋ｔａｎβ）
【００３２】
上述の結果と、各回転走査手段（光ビーム走査部）４，５の回転角に応じた光学中心位置座標Ｐ１、Ｐ２から、中央制御処理手段７は、座標指示部材３上の照射座標位置Ｓ１を算出する。ただし、ここでは表示画面１の直交する２辺をＸ及びＹ軸とし（以後表示座標系という）、照射角はＸ軸とのなす角度とする。
【００３３】
次に、指示点の算出方法について説明する。
上記した光信号検出部６は、図３に示すように、レンズ２０と、そのレンズ２０の焦点距離位置に位置検出素子２１（ＰＳＤやＣＣＤなどの入射スポット位置情報を出力する受光素子、本実施形態ではＰＳＤを用いている）とを備えて構成され、上述した光送信手段の発光信号の集光スポットの受光面上の位置情報、たとえば、本実施形態のＰＳＤの場合、受光面の各辺上に設けられた各電極からの光電流値の線形演算値（受光面重心位置がレンズ光軸上に一致する構成の場合、演算結果がそのままスポット位置情報をあらわす）を光信号の受信信号とともに検出、光学系の焦点距離及び受光面上に想定するローカルな座標系（例えば、光学系の光軸をｙ’軸、矩形受光面の各辺に平行にｘ’及びｚ’軸、光学中心を原点とすると）上でのスポット位置（ｘ’ｐ，ｚ’ｐ）と入射方位（方向ベクトル）Ｖ＝（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）成分とは直線ｔＶ（ｔは任意の数）と平面ｙ’＝ｆとの交点の関係から次式の関係が成立する。
ｘ’ｐ／Ｖｘ＝ｆ／Ｖｙ＝ｚ’ｐ／Ｖｚ
【００３４】
このローカル座標系と表示座標系との対応関係に注意して、表示座標系での方向ベクトルＶに変換する。この変換は、図５のように各座標系が平行になるような関係では、ベクトル成分が一致することによる。
ここで、図５に示すように、上記の位置Ｓ１は走査ビームの走査平面２５上における位置座標である。そこで上記位置座標Ｓ１を中心に座標指示部材３の発光部の高さから走査ビームの表示座標からの高さを引いた値を有する球面２６と上記入力ペンからの発光信号の方向ベクトルＶに平行で光信号検出手段６の光学中心位置Ｌ１（表示座標系での座標値、設計時に既知）を通る直線Ｌ１＋ｋＶ（ｋは任意の数）との交点から発光部位置Ｓ３を求める。
【００３５】
しかし、実際には、距離｜Ｓ１　Ｓ３｜は姿勢変化により変動する。そこで走査平面と表示面との距離に比べ入力ペンの発光部の距離が大きくなるように実装した場合には、入力ペンを垂直に立てた際の走査ビーム照射位置と発光部間の距離｜Ｓ２　Ｓ３｜［既知］と上記距離｜Ｓ１　Ｓ３｜とを等しいとしても誤差は小さく、実質上問題はなく、半径として｜Ｓ２　Ｓ３｜を本実施形態では用いる。一般に直線と半径｜Ｓ２　Ｓ３｜を有する球面２６との交点は２点であるが、操作者が保持する形態（通常人は自分の側に傾斜させてペンを保持する）と本実施形態のような検出手段６と発光部（入力ペン３上の）との位置関係から検出手段からより離れた交点を発光部位置Ｓ３としてよく、実質上一義に求めることができる。
【００３６】
以上の原理から、発光部の位置座標Ｓ３と走査ビーム照射位置Ｓ１（＝Ｓ２）の２つの交点の空間位置が検出可能で、この２点を結ぶ直線Ｓ１Ｓ３と表示座標面１との交点が求める指示点Ｓであり、これを算出することにより、座標指示部材３の指示点Ｓを入力ペンの姿勢に影響されることなく精度良く検出することができる。
【００３７】
次に、本発明の第２の実施形態としての光学式座標入力システムについて、図６を用いて説明する。この第２の実施形態は、上述した第１の実施形態における図２に示す座標指示部材３に替えて、図６に示すものを用いたものである。
【００３８】
本実施形態による座標指示部材３では、図６に示すように、表示用に発光手段（発光素子１５）と波長が異なる可視光ＬＥＤの発光や小型の液晶表示素子によるバー表示等の表示部３０により、受光素子１１での検出光（検出された光ビーム）の受光レベルを可視化して表示する。表示制御部３１は、その表示部３０での表示の制御を行う。
【００３９】
本実施形態によれば、例えば、ある規定受光強度に達した際に表示用ＬＥＤを点灯する、もしくはＬＣＤのバーの長さ表示により受光強度を表現することにより、走査ビームが正常に座標指示部材３に照射されていることが確認可能で、誤動作の防止や故障等の早期発見などが可能になる。
【００４０】
次に、本発明の第３の実施形態としての光学式座標入力システムについて、図７から図１１を用いて説明する。この第３の実施形態では、上述した第１の実施形態における図２に示す座標指示部材３に替えて図７又は図１１に示すものを用い、光信号検出手段６と中央制御処理手段７との周辺は図１０に示すようになっている。
【００４１】
本実施形態による座標指示部材３は、図７に示すように、記憶手段（識別情報記憶手段）３６と、その記憶手段３６に予め記憶させている識別情報のうち所定の一つを切り返しスイッチとして操作者に選択させる選択スイッチ３５とを有している。
【００４２】
座標指示部材３からの伝送方法としては、例えばＡＳＫ方式により伝送を行い、図８に示すように、この選択情報により発光素子（本実施形態では、例えば赤外ＬＥＤなど）の光出力を制御する制御手段１３で搬送信号に上記変調信号を重畳して発光素子からの拡散光を直接変調する。送信する信号のフレーム構成としては、図９に示すように、例えば受信側で同期を取るためのプリアンブル４５につづき、選択された識別信号に基づく識別情報４６を送信する。
【００４３】
さらに本実施形態では、たとえば本指示部材を用いてマウスのエミュレートを行って、表示画面上の画像情報を制御することを考えると、画面上のＧＵＩ操作等に必須なクリック動作等を指示する必要がある。
そこで、図１１に示すようにマウス上のクリックボタンに相当する手段５５（例えばボタン等）を上記指示部材上に設け、そのボタンが押されたことを検出回路５６にて検知して、対応する情報信号を上記識別情報のあとにデータ４７として付加している。そして、最後にリターンコード４８を付加して通信を行う。
【００４４】
受信側（装置本体２）では、図１０に示すように、たとえば受光素子２１からの信号を用い、検波手段５０によりベースバンド信号を抽出後、同期手段５１により同期を取り、この同期信号を元に判定器５２によりデジタル信号に復調する。そして中央制御手段７により、指示部材の識別信号と対応する操作指示信号を識別して、次段の情報機器に所定の信号して伝送する。
また、上記同期信号を元にサンプリングして上記光信号も検出して、光信号検出手段６の位置情報をもとに上記発光素子部の方向ベクトルＶを算出する。
【００４５】
このように、本実施形態によれば、識別信号を送受信することにより、他に赤外線装置が存在しているような環境でも、一義的に決まる識別信号により誤動作することなく光信号を検出することが可能で、誤動作を防止することが可能である。このため、複数の座標指示部材を用いてもそれらの座標指示部材をの識別することができる。
【００４６】
次に、上述した第１から第３の実施形態で電源制御を行う場合の制御例について、図１２のフローチャートを用いて説明する。
【００４７】
図１及び図１０に示す構成の装置本体２では、図１２に示すように、中央制御処理装置７は、光信号検出手段６により光信号の入力を監視し、一定時間光入力がない時に（ステップＳ１１；ＮＯ）、稼動時（ステップＳ１２；ＮＯ）であれば光ビーム走査部４，５の発光素子４ｂ、５ｂおよび回転光学系４ａ、５ａの駆動を停止させ（ステップＳ１３）、すでに停止時には（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）その状態を保持するようにする（ステップＳ１４）。
【００４８】
そして中央制御処理手段７は、光信号検出手段６からの上記した光信号の入力を定期的にチェックして、上述した停止後に再び座標入力を行う際には、操作者が座標指示部材３上に設けたボタン（クリック操作に使用している図１１のボタン５５）を押すことなどにより、光信号を送信させ、光信号検出手段６により規定値以上の光信号の入力を検出を確認して、再び発光素子４ｂ、５ｂと回転光学系４ａ、５ａを駆動させ（ステップＳ１６）、位置検出及び光信号検出状態に本システムを復帰する（ステップＳ１７）。これにより不用な電力の消費を手抑えることが可能である。
さらに、回転光学系４ａ、５ａは完全に停止させるのではなく、省エネモードの際に低速で回転させておくことにより、復帰時間を短縮させることも可能である。
【００４９】
また、上記した光信号検出手段６による光信号の入力の監視で、所定の受光レベル以上のみの情報を用いる（ステップＳ１１）ことにより、誤動作や誤検出等を防止することも可能である。
【００５０】
次に、本発明の第４の実施形態としての光学式座標入力システムについて、図１３を用いて説明する。この第４の実施形態は、上述した第１の実施形態における図２に示す座標指示部材３に替えて、図１３に示すものを用いたものである。
【００５１】
本実施形態では、図１３に示すように、座標指示部材３の先端部（座標を指示する位置）にインクカートリッジ等の筆記部材６３を搭載している。このことにより、本実施形態の座標指示部材３は、情報表示部１における座標を指示する位置に上記した筆記部材６３で筆記することができる。このため、表示画面（情報表示部１）が筆記可能な部材でできている場合、例えば電子ボードに本発明の座標入力装置を設置した際に、筆記と同時に対応する筆記座標情報を取得可能で、後段に設けたＰＣ等でドキュメントとして保管するなど、会議等で使用した電子ボードに書き込んだ内容をデジタル情報として利用可能になる。
【００５２】
本実施形態では、上記システムを可能にするため、上記した座標指示部材３の先端部に円筒状の空洞を設けて、その中に上記筆記部材を挿入する構造としている。また、先端部受光素子も複数個（本実施形態は６２ａ、６２ｂの２つ）を、上記した筆記部材６３の位置を中心に対称に搭載して、広範囲な走査ビームの入射角度に対応できるようにしている。
【００５３】
なお、上述した各実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することが可能である。
例えば、上記の光信号検出手段に座標指示部材３の光源波長以外に光の入射を防止するための光学フィルタを設けることのより、外乱光などの光ノイズを低減し、Ｓ／Ｎ比を向上させることが可能である。
【００５４】
また、複数の座標指示部材３の判別として、複数の発振器による搬送波の周波数を切り替えて受信側（装置本体２）にて対応するバンドパスフィルタにより受信信号を検出することによる識別も可能である。
また、本発明は、二次元情報を計測する計測装置等にも適用してよい。この場合、本発明による上述した光学式座標入力を用いてこの計測装置が計測を行うこととなる。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、座標指示部材による座標指示点の座標位置を、その座標指示部材の姿勢に影響されることなく精度良く検出（算出）することができる。このため、操作者の保持姿勢に左右されない安定した位置検出精度を有して光学式座標入力を行うことができる。
【００５６】
また、座標指示部材が操作者の意図した指示を送信することができ、本システムを搭載した情報処理装置の操作性を向上させることが可能である。
また、光ビームの受光状態を表示することができるため、光ビームの安定した受光を確認でき、安定した検出機能を提供することができる。
【００５７】
また、座標指示部材に識別情報が記憶されることにより、装置本体は、座標指示部材からの信号を一義的に検出することができる。このため、複数の座標指示部材を使用しても、それら座標指示部材の識別ができる。
【００５８】
また、一定時間入力が無い時に走査光の発光を停止することができるため、不要な走査ビームによる誤動作の防止および不要な電力の消費を防ぐことができる。
【００５９】
また、所定の受光レベル以上のみの情報を用いることにより、誤動作や誤検出等を防止することができる。
【００６０】
また、筆記部材を配設することにより、筆記と同時に対応する筆記座標情報を取得可能で、電子ボード等への応用を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態としての光学式座標入力システムの構成例を示す図である。
【図２】第１の実施形態における座標指示部材３の構成と動作原理を説明するための図である。
【図３】第１の実施形態における光信号検出手段６の構成例を示す図である。
【図４】座標指示部材３上の照射位置Ｓ１と、回転光学系４ａ，５ａの光学中心位置Ｐ１，Ｐ２と、照射ビーム角α及びβとの幾何学的関係を例示する図である。
【図５】本実施形態における座標指示部材３での指示点の算出方法を説明するための図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における座標指示部材３の構成例と動作例とを示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態における座標指示部材３の構成例と動作例とを示す図である。
【図８】第３の実施形態で、制御手段１３により搬送信号に変調信号を重畳して発光素子からの拡散光を直接変調した送信信号を例示する波形図である。
【図９】第３の実施形態で、送信する信号のフレーム構成を例示する図である。
【図１０】第３の実施形態における光信号検出手段６と中央制御処理手段７との周辺における構成を例示するブロック図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態における座標指示部材３の他の構成例を示す図である。
【図１２】第１から第３の実施形態で電源制御を行う場合の制御例を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第４の実施形態における座標指示部材３の構成例を示す図である。
【図１４】従来の座標入力システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
１　情報表示部（表示部材）
２　装置本体
３　座標指示部材
４、５　光ビーム走査部（走査手段）
４ａ、５ａ　回転光学系
４ｂ、５ｂ　発光素子（光源部）
４ｃ、５ｃ　受光素子
４ｄ、５ｄ　コントローラ
６　光信号検出手段
７　中央制御処理手段（算出手段）
８　走査ビーム（走査による光ビーム）
１０　先端部
１１　受光素子（受光手段）
１２　受信回路
１３　制御部
１４　駆動回路
１５　発光素子（発光手段）
１６　出射窓
２０　レンズ
２１　受光素子
２２　変換回路部
３０　表示部
３１　表示制御部
３５　選択スイッチ（情報選択手段）
３６　記憶手段（識別情報記憶手段）
４５　プリアンブル
４６　送信側ＩＤ
４７　データ
４８　ＣＲ
５５　ボタン
５６　検出回路
６２　先端部受光素子
６３　筆記部材
【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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【図１４】
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