(57)【要約】【課題】マルチモニタ用の使い勝手の良い安価な座標入力装置を提供する。【解決手段】指示体による指示位置座標を電子計算機に入力する座標入力装置は、電子計算機３に接続される複数の表示装置１，２を組み合わせた複数の表示画面６，７に設けられる。検出領域１０は、複数の表示画面のすべての領域を含む。検出領域内に置かれた指示体１３を撮影するために、カメラ１１が検出領域外の少なくとも２ヶ所に配置される。処理部３において、カメラにより撮影された情報を基に指示体の指示位置座標を算出する。指示体による入力を無視する入力無効領域を検出領域内に任意に設けることも可能である。【選択図】図１
2005182423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の表示装置を組み合わせた複数の表示画面に用いられる座標入力装置であって、該座標入力装置は、
前記複数の表示画面のすべての領域を含む検出領域と、
前記検出領域外の少なくとも２ヶ所に配置され、前記検出領域内に置かれた指示体を撮影するために前記検出領域全体が画角に入るように設置されるカメラと、
前記カメラからの情報を基に前記指示体の指示位置座標を算出する処理部と、
を有することを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
請求項１に記載の座標入力装置において、前記指示体は直接的に又は間接的に光を発することを特徴とする座標入力装置。
【請求項３】
請求項２に記載の座標入力装置において、前記指示体はその先端近傍に光源を有することを特徴とする座標入力装置。
【請求項４】
請求項２に記載の座標入力装置において、前記指示体はその先端近傍に再帰反射部材を有し、前記カメラ近傍に光源が設けられ、該光源は前記検出領域全体を覆うように前記検出領域上の近傍で平行な投光面を形成することを特徴とする座標入力装置。
【請求項５】
請求項１に記載の座標入力装置において、前記指示体は指や指示棒を含み、さらに、前記カメラ近傍に光源が設けられ、該光源は前記検出領域全体を覆うように前記検出領域上の近傍で平行な投光面を形成し、少なくとも前記検出領域の周辺３辺に再帰反射部材が配置されることを特徴とする座標入力装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れかに記載の座標入力装置において、前記検出領域内に、指示体による入力を無視する入力無効領域が含まれることを特徴とする座標入力装置。
【請求項７】
請求項６に記載の座標入力装置において、前記入力無効領域は、複数の表示装置を組み合わせて複数の表示画面を並べたときにできる継ぎ目に対応する領域であることを特徴とする座標入力装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れかに記載の座標入力装置において、前記処理部は、複数の指示体の入力があった場合にはそれぞれの指示体の指示位置座標を算出することを特徴とする座標入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は座標入力装置に関し、特に、複数の表示装置を組み合わせた複数の表示画面に用いる座標入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近来、複数の表示装置を組み合わせて、複数の表示画面を１つの表示画面の如く利用する所謂デュアルモニタやマルチモニタ方式の表示装置が用いられるようになってきている。このような表示装置にタッチパネル等の座標入力装置を付加してタッチ入力可能に構成するために、従来ではマルチモニタに用いられる表示装置ごとにそれぞれタッチパネルを設けていた。感圧抵抗被膜方式や、ＬＥＤと受光素子をマトリックス状に組み込んだ光学式等の従来の座標入力装置は、大型の検出領域を作るのが困難であり、個々の小さい表示画面に対してそれぞれタッチパネルを用いるしかなかった。しかしながら、製品のコストは検出領域の大きさに比例して高くなるため、マルチモニタ用の座標入力装置は高価なものであった。また、複数のタッチパネルを用いると、それぞれの制御や処理が必要になってくるため、装置も複雑化していた。
【０００３】
大型の検出領域を作るのが容易な方式として、ＣＣＤ等のイメージセンサからなるカメラを用いた光学式座標入力装置が存在する。これは、例えば特許文献１に記載のように、検出領域近傍の所定の２ヶ所から指示体を撮影して三角測量の原理で指示位置を算出するもの等である。
【０００４】
さらに、タッチパネル固有の２次元座標系と画面表示用２次元座標系は異なるものであるため、これを制御プログラム等により一致させるものとして、特許文献２に開示の技術がある。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４５０７５５７号明細書
【特許文献２】特開２０００−０８９９１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のようにマルチモニタに複数のタッチパネルを用いたものは、コストが高くなり現実的ではなかった。また、特許文献１のようなカメラを用いた光学式座標入力装置により検出領域を大きくして複数の表示画面に適応したとしても、そのままでは検出領域の２次元座標系と画面表示用の２次元座標系が異なるため、意図通りの位置指定操作を行えないといった不具合が生じ、これに対して特許文献２に示すような１つの座標変換手段を用いた場合には、画面の継ぎ目部分において表示画面の座標系が不連続となるため、表示画面の座標系で入力座標を扱うアプリケーションでは、表示画面の座標系とタッチパネルの座標系とが一致しないという問題が発生していた。
【０００７】
本発明は、斯かる実情に鑑み、マルチモニタ用の使い勝手の良い安価な座標入力装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した本発明の目的を達成するために、本発明による座標入力装置は、複数の表示装置を組み合わせた複数の表示画面に用いられるものであり、複数の表示画面のすべての領域を含む検出領域と、検出領域外の少なくとも２ヶ所に配置され、検出領域内に置かれた指示体を撮影するために検出領域全体が画角に入るように設置されるカメラと、カメラからの情報を基に指示体の指示位置座標を算出する処理部と、を有するものである。
【０００９】
ここで、指示体は直接的に又は間接的に光を発するものであれば良く、その先端近傍に光源を有するか、再帰反射部材を有しカメラ近傍に光源が設けられ光源が検出領域全体を覆うように検出領域上の近傍で平行な投光面を形成するものでも良い。
【００１０】
また、指示体は指や指示棒を含み、さらに、カメラ近傍に光源が設けられ、該光源は検出領域全体を覆うように検出領域上の近傍で平行な投光面を形成し、少なくとも検出領域の周辺３辺に再帰反射部材が配置されるものであっても良い。
【００１１】
さらに、検出領域内に、指示体による入力を無視する入力無効領域が含まれていても良い。
【００１２】
ここで、入力無効領域は、複数の表示装置を組み合わせて複数の表示画面を並べたときにできる継ぎ目に対応する領域であれば良い。
【００１３】
また、処理部は、複数の指示体の入力があった場合にはそれぞれの指示体の指示位置座標を算出するようにしても良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の座標入力装置によれば、検出領域が大きい座標入力装置も容易に実現可能なため、表示装置を多数組み合わせた巨大なマルチモニタであったとしても、使い勝手の良い座標入力装置が安価に実現可能であるという利点がある。また、複数の指示体の同時入力が可能となるため、それぞれの表示装置に対して別々の操作が同時にできるようになる。さらに、マルチモニタをサポートするＯＳであれば、座標変換はドライバレベルで処理可能なため、外部回路等を設ける必要もないという利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図示例と共に説明する。図１は、本発明の座標入力装置の一例を説明するための概略図である。第１表示装置１及び第２表示装置２によりデュアルモニタを構成する。各表示装置には、パーソナルコンピュータ等の電子計算機３に設けられる第１グラフィックボード４及び第２グラフィックボード５が接続されている。なお、グラフィックボードによっては、１枚のグラフィックボードで複数の出力を有しているデュアルモニタ対応のものもある。第１表示装置１及び第２表示装置２のそれぞれの表示画面は、１つの画面となるように近づけて並べられている。図示例では、第１表示画面６と第２表示画面７が横に並べられている例を示している。なお、マイクロソフト株式会社のＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）等のＯＳでは、このようなマルチモニタをＯＳレベルでサポートしている。以下、本明細書では２画面のデュアルモニタにおける例を中心に説明するが、本発明はこれに限定されず、より多くの表示装置を組み合わせたものであっても構わない。
【００１６】
本発明の座標入力装置は、第１表示画面６と第２表示画面７の全体の領域をカバーする部分を検出領域１０としている。そして、検出領域１０の上の両側２ヶ所に、検出領域１０全体が画角に入るように設置されたカメラ１１を有する。図示例の座標入力装置は、光遮蔽タイプの座標入力装置であり、カメラ１１の近傍にＬＥＤ等の光源が設けられている。光源は、検出領域１０の全体を覆うように検出領域上の近傍で平行な投光面を形成する。また、再帰反射部材１２が検出領域１０の周辺３辺に配置されている。再帰反射部材とは、入射した光をその入射方向に反射する性質を持った反射部材である。光遮蔽タイプの座標入力装置は、検出領域１０に指やペン等の指示体１３が置かれていない状態だとカメラには全体が明るく写る。指示体１３が置かれると、それにより光源による投光面の光が遮蔽され、再帰反射部材１２では遮蔽された部分が影になり、カメラ１１には光が戻らなくなる。この影の位置を、所定の２ヶ所に設けられたカメラ１１で撮影して特定することで、三角測量の原理で指示体１３の指示位置座標を算出するものである。この処理自体は、座標入力装置をＵＳＢ等のインタフェースを介して電子計算機に接続し、電子計算機内で行っても良いが、ＤＳＰ等を座標入力装置内に設けて内部で処理するものであっても良い。
【００１７】
また、表示画面を並べたときに継ぎ目部分２０ができるが、その部分は表示装置のベゼルがあるため映像を表示できない領域である。したがって、この領域は、そこに指示体１３が入力されても無視するように、継ぎ目に対応する領域を入力無効領域とする。継ぎ目部分だけではなく、表示画面の外枠の部分等も任意に入力無効領域とすることが可能である。任意の場所を座標で指定可能なため、予め入力無効領域を設定しておけば良い。また、キャリブレーション等により、適宜指定することも勿論可能である。
【００１８】
指示体による入力があった場合、検出領域の座標系と表示画面の座標系とを対応付ける座標変換関数によって座標変換を行うことで、検出領域に入力された位置と表示画面における座標位置を一致させる。なお、座標変換を行うので、画面サイズや解像度の異なる表示装置を組み合わせることも可能である。
【００１９】
次に、図２を用いて本発明の座標入力装置の他の例を示す。図１では光遮蔽タイプの座標入力装置について説明したが、図２における座標入力装置は、発光タイプの座標入力装置である。図示例のものは、指示体１３がその先端近傍に再帰反射部材１４を有するもの、即ち指示体が間接的に発光するようにしたものである。カメラ１１の近傍に光源が設けられ、該光源は、検出領域１０の全体を覆うように検出領域１０上の近傍で平行な投光面を形成する。そして、カメラ１１では指示体以外は黒く見える必要があるため、検出領域１０の周辺３辺に光を反射しない無反射ラシャ材等の反射防止部材１５を設ける。なお、反射防止部材１５は、外来光の影響がない場合等、周囲環境が許す場合には設けなくても良い。他の構成要素は基本的には図１に示したものと同様である。
【００２０】
検出領域１０に指示体１３が置かれていない場合には、カメラには明るいものは写らず黒く見えるだけである。指示体１３が置かれると、カメラ１１近傍の光源からの光が指示体１３の先端の再帰反射部材１４に入射し、入射した方向に光が再帰反射するため、カメラの方に戻る。したがって、指示体の部分が明るく撮影される。この明るくなった部分を２つのカメラで撮影することにより、三角測量の原理を用いて座標位置を算出すれば良い。
【００２１】
また、図２には間接的に光を発する指示体による座標検出装置の例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えばカメラ近傍には光源を設けず、指示体がＬＥＤ等の光源を有するようにしても良い。この場合にも、光源による明るい部分をカメラ１１で撮影し、三角測量の原理により位置座標を算出すれば良い。
【００２２】
ここで、本発明の座標入力装置は、カメラ方式であるため、複数の指示体の同時入力も容易に実現できる。したがって、複数の人間により同時に画面を操作することも可能となる。なお、複数の指示体の同時入力を可能とするためには、図３に示すようにカメラ１１の位置を中央に近い位置に設けることが望ましい。これは、一方の指示体が他方の指示体の影になった場合には検出できなくなってしまうので、一方の指示体が他方の指示体の影になりにくい構成にするためである。複数の指示体の同時入力を実現するために、複数入力を処理するための画像処理装置３０が設けられる。これは、カメラ１１からの複数の影又は光に基づき、指示体の数をカウントしたり指示位置を決定したりするものである。なお、画像処理装置３０により行われる処理は、接続される電子計算機内で行われても勿論構わない。本発明の座標入力装置によれば、マルチモニタにより大きな表示画面が作れるため、複数の人間による操作が可能であり使い勝手がより良くなる。なお、複数の指示体の同時入力を処理する具体的な手順は、例えば特開２００１−２２８９７１等を用いることが可能である。
【００２３】
このように本発明の座標入力装置では、カメラを用いた光学式であり検出領域を大きくすることが可能なため、複数の表示画面のすべての領域を検出領域とすることが可能となる。したがって、個々の表示画面にそれぞれ座標入力装置を設ける必要がなく、１つの座標入力装置だけで済むため経済的である。
【００２４】
次に、本発明の座標変換について、図４−図６を用いてより具体的に説明する。図４は、本発明の座標入力装置の検出領域用の２次元座標系と画面表示用の２次元座標系の対応を説明するための図である。検出領域の座標系は、（Ｘ，Ｙ）座標で示し、画面表示の座標系は第１表示画面６については（Ｑ，Ｐ）座標で、第２表示画面７については（Ｖ，Ｕ）座標で示す。Ｘ１からＸ２まで、及びＹ１からＹ２までの範囲が第１表示画面６の検出領域、Ｘ３からＸ４まで、及びＹ１からＹ２までの範囲が第２表示画面７の検出領域となる。
【００２５】
まず、図５を用いて、それぞれの表示装置で異なるアプリケーションを動かす場合における座標変換処理について説明する。指示体による入力があった場合、三角測量により算出された位置座標が検出領域の座標においてＸ１≦Ｘ≦Ｘ２かつＹ１≦Ｙ≦Ｙ２の領域であった場合、（Ｑ，Ｐ）＝ｆ（Ｘ，Ｙ）の座標変換を行う。一方、算出された位置座標がＸ３≦Ｘ≦Ｘ４かつＹ１≦Ｙ≦Ｙ２の領域であった場合、（Ｖ，Ｕ）＝ｇ（Ｘ，Ｙ）の座標変換を行う。即ち、それぞれの表示画面ごとに異なる座標変換を行うようにする。なお、ｆ，ｇはそれぞれ任意の関数である。そして、座標変換されたデータを、それぞれ（Ｑ，Ｐ）座標系の第１アプリケーション、（Ｖ，Ｕ）座標系の第２アプリケーションへ渡す。座標データを受けた第１アプリケーションは、第１表示画面において入力があった座標にポインタを移動する等の動作を行い、第２アプリケーションは第２表示画面において入力があった座標にポインタを移動する等の動作を行う。このような動作は、例えば図３に記載のような複数の指示体をそれぞれ別々の表示画面に入力可能とした場合等に適している。それぞれ独立の座標系で表示することができるためである。なお、Ｘ２＜Ｘ＜Ｘ３の範囲は入力無効領域に指定しておき、ここに入力があった場合には、座標変換は行わず入力を無効とする。
【００２６】
次に、図６を用いて、複数の表示装置を１つの画面として扱い、１つのアプリケーションを動かす場合における座標変換処理について説明する。すなわちこれは１つの大きな画面表示を複数のモニタで実現する場合における変換処理手順である。例えば、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）等でサポートされるマルチモニタに適用可能である。
【００２７】
検出領域に指示体による入力があったとき、三角測量により算出された位置座標が検出領域の座標においてＸ１≦Ｘ≦Ｘ２かつＹ１≦Ｙ≦Ｙ２の領域であった場合には、（ｘ，ｙ）＝ｆ（Ｘ，Ｙ）の座標変換を行う。一方、算出された位置座標がＸ３≦Ｘ≦Ｘ４かつＹ１≦Ｙ≦Ｙ２の領域であった場合には、（ｘ，ｙ）＝ｇ（Ｘ，Ｙ）の座標変換を行う。そしてこれを（ｘ，ｙ）座標系のアプリケーションへ渡す。なお、（ｘ，ｙ）座標とは、複数の表示画面を組み合わせた１つの大きな画面表示用の座標系である。アプリケーション側は、この座標系に基づきグラフィックドライバへポインタ等の表示を命令する。グラフィックドライバは、（ｘ，ｙ）座標系の命令を、それぞれの表示画面に出力するために、第１表示画面の領域では（Ｑ，Ｐ）座標系、第２表示画面の領域では（Ｖ，Ｕ）座標系に変換し、各表示画面に出力する。なお、この場合でも入力無効領域であるＸ２＜Ｘ＜Ｘ３の範囲に入力があった場合には、座標変換は行わず入力を無効とする。
【００２８】
なお、本発明の座標入力装置は、上述の図示例にのみ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更を加え得ることは勿論である。例えば、図示例では２つの表示装置の例のみを説明したが、本発明はこれに限定されず、より多くの表示装置を組み合わせたものであっても適用可能である。また、ＣＣＤ等のイメージセンサからなるカメラは、ラインイメージセンサであってもエリアイメージセンサであっても構わない。さらに、複数の指示体による操作は、複数人による操作だけでなく、２本指で操作するようなものも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の光遮蔽タイプの座標入力装置を説明するための概略図である。
【図２】図２は、本発明の発光タイプの座標入力装置を説明するための概略図である。
【図３】図３は、本発明の座標入力装置において、複数の指示体の入力に適したカメラの配置を説明するための図である。
【図４】図４は、本発明の座標入力装置の検出領域の座標系と表示画面の座標系の対応関係を説明するための図である。
【図５】図５は、それぞれの表示装置で異なるアプリケーションを動かす場合における座標変換処理手順を説明するための図である。
【図６】図６は、複数の表示装置で１つのアプリケーションを動かす場合における座標変換処理手順を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    第１表示装置
２    第２表示装置
３    電子計算機
４    第１グラフィックボード
５    第２グラフィックボード
６    第１表示画面
７    第２表示画面
１０    検出領域
１１    カメラ
１２    再帰反射部材
１３    指示体
１４    再帰反射部材
１５    反射防止部材
２０    継ぎ目部分
３０    画像処理装置
【図１】
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【図２】
2005182423.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005182423.tif 000006
【図５】
2005182423.tif 000007
【図６】
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