【手続補正書】
【提出日】平成20年2月8日(2008.2.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】座標入力装置、座標入力指示具及びコンピュータプログラム
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  固定部と指示具とを備え、前記指示具を所定の方向から傾けることにより、座標又は座標の変化分を示す座標データを入力する座標入力装置であって、
前記固定部は、
前記指示具からの第１の信号を受信する第１の受信手段と、
前記指示具へ第２の信号を送信する第１の送信手段とを有し、
前記指示具は、
前記第１の送信手段からの前記第２の信号を受信する第２の受信手段と、
前記第２の受信手段で受信した前記第２の信号に基づいて前記座標データを算出する座標演算手段と、
少なくとも前記座標演算手段により算出した前記座標データを前記第１の信号として前記第１の受信手段へ送信する第２の送信手段と
を備えることを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】  前記第１の送信手段は、光を出射する発光素子であり、
前記第２の受信手段は、単一画素の受光素子と、互いに異なった方向に配置された複数のラインセンサで構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
【請求項３】  前記ラインセンサは、ライン状の光電変換素子からなり、複数のセルで構成された循環型電荷転送経路を有しており、
ライン状に並ぶ任意の光電変換素子から全画素同時に、前記循環型電荷転送経路に枝状に接続される電荷転送経路に転送された後、前記循環型電荷転送経路に転送される、あるいは、前記ライン状の全画素同時に直接的に前記循環型電荷転送経路に転送されるように構成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の座標入力装置。
【請求項４】  前記第２の送信手段は、前記ラインセンサの動作と前記第１の送信手段との動作を同期させるためのタイミング信号を前記座標データと合成し、前記第１の信号として前記第１の受信手段へ送信する
ことを特徴とする請求項２に記載の座標入力装置。
【請求項５】  使用者が扱う指示具であり、前記指示具を所定の方向から傾けることにより、座標又は座標の変化分を示す座標データを固定部に入力する座標入力指示具であって、
前記固定部へ第１の信号を送信する送信手段と、
前記固定部からの第２の信号を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信した前記第２の信号に基づいて前記座標データを算出する座標演算手段とを備え、
前記第２の信号に基づいて算出した前記座標データを前記第１の信号として前記固定部へ送信する
ことを特徴とする座標入力指示具。
【請求項６】  前記受信手段は、単一画素の受光素子と互いに異なった方向に配置された複数のラインセンサで構成される
ことを特徴とする請求項５に記載の座標入力指示具。
【請求項７】  前記送信手段は、前記ラインセンサの動作と前記固定部の発光とを同期させるためのタイミング信号を前記座標データと合成し、前記第１の信号として前記固定部へ送信する
ことを特徴とする請求項６に記載の座標入力指示具。
【請求項８】  請求項５に記載の座標入力指示具の各手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【請求項９】  指示具と本体部とを備え、前記指示具が指示する座標情報を入力する座標入力装置であって、
前記本体部は、
前記指示具が発光する光の該本体部を基準とした入射方向として定義される第１入射方向を検知する第１検知手段と、
前記第１検知手段の検知結果に基づいて、前記指示具の当該本体部に対する３次元並進情報を算出する第１算出手段とを備え、
前記指示具は、
前記本体部が発光する光の該指示具を基準とした相対的な入射方向として定義される第２入射方向を検知する第２検知手段と、
前記第２検知手段の検知結果に基づいて、当該指示具の３軸回転情報を算出する第２算出手段と
を備えることを特徴とする座標入力装置。
【請求項１０】  前記第１検知手段は、前記第１入射方向を検知するＸ方向及びＹ方向の第１ラインセンサ群を有し、
前記本体部は、更に、
複数の第１発光素子群と、
前記指示具からの時系列情報を受光する単一画素の受光素子とを有し、
前記第１ラインセンサ群は、少なくともＸ方向またはＹ方向のいずれかが複数で、かつ所定の間隔を隔てて配置され、
前記複数の第１発光素子群は、所定の間隔を隔てて直線状に配置された少なくとも３個以上の発光素子である
ことを特徴とする請求項９に記載の座標入力装置。
【請求項１１】  前記第２検知手段は、前記第２入射方向を検知するＸ方向及びＹ方向の第２ラインセンサ群を有し、
前記指示具は、更に、
少なくとも１個の第２発光素子と、
複数のスイッチ群とを有する
ことを特徴とする請求項９に記載の座標入力装置。
【請求項１２】  前記第１算出手段は、更に、前記第１入射方向に基づいて、前記指示具の３次元位置座標、３次元位置座標の変化分、３次元座標に対応した移動量を算出する
ことを特徴とする請求項１０に記載の座標入力装置。
【請求項１３】  前記第２算出手段は、更に、前記第２入射方向に基づいて、前記指示具の傾き、傾きの変化分を算出し、
前記第２発光素子によって、前記第２算出手段の算出結果と前記複数のスイッチ群によるスイッチ情報とを合成した情報を前記本体部に送信する
ことを特徴とする請求項１１に記載の座標入力装置。
【請求項１４】  指示具と本体部とからなり、前記指示具が指示する座標情報を入力する座標入力装置であって、
前記本体部は、
光を発光する第１発光手段と、
前記指示具から発光される光を検知する第１検知手段とを備え、
前記指示具は、
光を発光する第２発光手段と、
前記本体部から発光される光を検知する第２検知手段とを備え、
前記第１発光手段の第１発光動作は、前記第２検知手段の第２検知動作と同期し、
前記第２発光手段の第２発光動作は、前記第１検知手段の第１検知動作と同期する
ことを特徴とする座標入力装置。
【請求項１５】  前記第１検知手段は、前記指示具から第１点滅パターンで発光される光の第１点滅パターン周期に同期する第１電子シャッタ機能を有する第１ラインセンサを備え、
前記第１ラインセンサは、前記第１点滅パターンの点灯期間に蓄積される電荷と非点灯期間に蓄積される電荷との差分に相当する信号を出力し、
前記第２検知手段は、前記本体部から第２点滅パターンで発光される光の第２点滅パターン周期に同期する第２電子シャッタ機能を有する第２ラインセンサを備え、
前記ラインセンサは、前記第２点滅パターンの点灯期間に蓄積される電荷と非点灯期間に蓄積される電荷との差分に相当する信号を出力する
ことを特徴とする請求項１４に記載の座標入力装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、指示具を用いて座標入力を行う座標入力装置及び座標入力指示具に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、比較的簡易且つ取扱上も安全であり、極めて迅速な応答速度で高精度に座標データを得ることを可能とする座標入力装置、座標入力指示具、コンピュータプログラムを提供することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明による座標入力装置は以下の構成を備える。即ち、
固定部と指示具とを備え、前記指示具を所定の方向から傾けることにより、座標又は座標の変化分を示す座標データを入力する座標入力装置であって、
前記固定部は、
前記指示具からの第１の信号を受信する第１の受信手段と、
前記指示具へ第２の信号を送信する第１の送信手段とを有し、
前記指示具は、
前記第１の送信手段からの前記第２の信号を受信する第２の受信手段と、
前記第２の受信手段で受信した前記第２の信号に基づいて前記座標データを算出する座標演算手段と、
少なくとも前記座標演算手段により算出した前記座標データを前記第１の信号として前記第１の受信手段へ送信する第２の送信手段と
を備える。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
上記の目的を達成するための本発明による座標入力指示具は以下の構成を備える。即ち、
使用者が扱う指示具であり、前記指示具を所定の方向から傾けることにより、座標又は座標の変化分を示す座標データを固定部に入力する座標入力指示具であって、
前記固定部へ第１の信号を送信する送信手段と、
前記固定部からの第２の信号を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信した前記第２の信号に基づいて前記座標データを算出する座標演算手段とを備え、
前記第２の信号に基づいて算出した前記座標データを前記第１の信号として前記固定部へ送信する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
上記の目的を達成するための本発明による座標入力装置は以下の構成を備える。即ち、
指示具と本体部とを備え、前記指示具が指示する座標情報を入力する座標入力装置であって、
前記本体部は、
前記指示具が発光する光の該本体部を基準とした入射方向として定義される第１入射方向を検知する第１検知手段と、
前記第１検知手段の検知結果に基づいて、前記指示具の当該本体部に対する３次元並進情報を算出する第１算出手段とを備え、
前記指示具は、
前記本体部が発光する光の該指示具を基準とした相対的な入射方向として定義される第２入射方向を検知する第２検知手段と、
前記第２検知手段の検知結果に基づいて、当該指示具の３軸回転情報を算出する第２算出手段と
を備える。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
上記の目的を達成するための本発明による座標入力装置は以下の構成を備える。即ち、
指示具と本体部とからなり、前記指示具が指示する座標情報を入力する座標入力装置であって、
前記本体部は、
光を発光する第１発光手段と、
前記指示具から発光される光を検知する第１検知手段とを備え、
前記指示具は、
光を発光する第２発光手段と、
前記本体部から発光される光を検知する第２検知手段とを備え、
前記第１発光手段の第１発光動作は、前記第２検知手段の第２検知動作と同期し、
前記第２発光手段の第２発光動作は、前記第１検知手段の第１検知動作と同期する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３１】
指示具１０１側のドライブ回路４４と発光素子０の組み合わせは、前記入射光の発光側点滅の点滅期間内において、点滅周波数より十分周波数の大きいキャリヤーによって変調された信号に従って赤外線０を発光する機能を有し、該変調の有無を制御することにより、点滅の時系列情報、指示具上のスイッチ情報を送信する。
本体側の信号処理部５５の一部をなす変調信号検出部の構成を図２８Ａに示す。
本体側の信号処理部５５の一部をなす変調信号検出部は、発光素子０における変調周波数とほぼ同一周波数の中心周波数をもつバンドパスフィルタ２８１と検波回路２８２、増幅器２８０、２値化回路２８３を備え、受光素子１で得た信号を、増幅器２８０で増幅した後、該バンドパスフィルタ２８１および検波回路２８２を通過させ、更に、２値化回路２８３で２値化することにより、発光素子０から送信される時系列情報、スイッチ情報を検出信号として検出する。
発光素子０から送信される変調信号と本体側での検出の手順について、図２８Ｂ、図２８Ｃに示す。
図２８Ｂは点灯パルスを全てに変調を施した場合で、図２８Ｃは点灯パルス１個置きに変調を施した場合で、このような差異のある信号を適宜選ぶことによりスイッチ情報を送ることができる。
【手続補正５９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３５】
Ｘ方向とＹ方向のＸ０ラインセンサ、Ｙ０ラインセンサは、本体部１０２の複数の発光素子群（発光素子１〜３）から照射される赤外線１〜３を受光することにより、該赤外線１〜３の指示具１０１に対する入射方向を求める。これをもとに、本体部１０２で、指示具１０１自体の本体部１０２に対する相対的傾きを求める。また、発光素子１〜３の入射方向の差を考慮することにより、指示具１０１の軸にそった捩れ角を求める。
【手続補正６０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３６】
発光素子０は、数キロヘルツ程度の周波数で点滅し、かつ該点滅の点灯部分においてスイッチ情報等を時系列情報として送るための変調手段を有する。これにより、本体部１０２側に指示具１０１の存在位置を示す。これに加えて、変調手段により、Ｘ０ラインセンサ、Ｙ０ラインセンサによって検出した本体部１０２の発光素子１〜３の入射方向データ、指示具１０１上に備わるスイッチのスイッチ情報を時系列的に本体部１０２に送信する。
【手続補正６１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８４】
また、実施形態３の特徴は、指示具１０１から本体部１０２に時系列情報を送ることにより、本体部１０２のラインセンサの電子シャッタ機能と指示具１０１の発光素子の点滅と、乃至指示具１０１のラインセンサの電子シャッタ機能と本体部１０２の発光素子の点滅とがそれぞれ同期させている。これにより、受光ダイナミックレンジの拡大とともに、外乱光に対する耐性を著しく強化することができる。
＜発光素子及び受光素子の構成例＞
図１５で示したように、実施形態３の本体部１０２では、Ｘ１ラインセンサ、Ｘ２ラインセンサ、Ｙラインセンサ、発光素子１〜３及び受光素子１で構成される。また、図１６で示したように、指示具１０１では、Ｘ０ラインセンサ、Ｙ０ラインセンサ、発光素子０で構成される。
【手続補正６２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８７】
実施形態３では、Ｌs＝200ｍｍ、Ｌr31＝100ｍｍ、Ｌr21＝50ｍｍという実寸を提案する
一方、指示具１０１においては、その前面部にＸ０ラインセンサ、Ｙ０ラインセンサ、発光素子０が比較的近傍に配置される（例えば、50ｍｍ以内）。また、Ｘ０ラインセンサは横方向、Ｙ０ラインセンサは縦方向で互いにほぼ直角に配置される。
＜発光動作及び受光動作＞
実施形態３においては、まず、本体部１０２の発光素子１〜３から照射される赤外線１〜３を、指示具１０１上のＸ０ラインセンサ、Ｙ０ラインセンサで受光することにより、発光素子１〜３それぞれからの相対的入射角度を検知する。
【手続補正６３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２１１】
また、信号読出部から読み出される信号は、実際に、循環型電荷転送経路構成するセル群が並んでいる順番と同じ時間的順番で読み出される。図２３、図２４は、この様子を示した特性図であり、ｎ番目の画素から１番目の画素の順に電圧値が読み出される。ここで、図２３は、本体部１０２の発光素子１〜３からの赤外線１〜３が指示具１０１のＸ０ラインセンサ、Ｙ０ラインセンサ上で結像した場合の蓄積電荷の分布あるいは電圧値の読出波形を示している。また、図２７は、指示具１０１の発光素子０からの赤外線０が本体部１０２のＸ１ラインセンサ、Ｘ２ラインセンサ、Ｙラインセンサ上で結像した場合の蓄積電荷の分布あるいは電圧値の読出波形を示している。
＜リングＣＣＤの制御＞
次に、リングＣＣＤの制御について説明する。
【手続補正６４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２６３】
実施形態５の場合、本体部１０２は、例えば、大会議室のテーブルの上、あるいはダイニングルームの食卓、あるいはリビングルームのテーブルの上に固定し、これに対して使用者が、入力操作を行い３次元入力を行う（図３４）。
【手続補正６５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２６４】
実施形態３、４で説明した効果に加えて、巨大な表示装置１０３を用いる場合に、本体部１０２の設置場所の自由度が拡大し、優れた利便性を発揮することができる。
【手続補正６６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２７０】
以上説明したように、本発明によれば、比較的簡易且つ取扱上も安全であり、極めて迅速な応答速度で高精度に座標データを得ることを可能とする座標入力装置、座標入力指示具、コンピュータプログラムを提供できる。