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JP2014199633A - Coordinate detection device, coordinate detection system, coordinate detection method, and coordinate detection program - Google Patents

Coordinate detection device, coordinate detection system, coordinate detection method, and coordinate detection program Download PDF

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JP2014199633A
JP2014199633A JP2013101369A JP2013101369A JP2014199633A JP 2014199633 A JP2014199633 A JP 2014199633A JP 2013101369 A JP2013101369 A JP 2013101369A JP 2013101369 A JP2013101369 A JP 2013101369A JP 2014199633 A JP2014199633 A JP 2014199633A
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Japan
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pointing device
operation surface
circle
circles
coordinate
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和寛 ▲高▼澤
和寛 ▲高▼澤
Kazuhiro Takazawa
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the coordinate detection accuracy of a pointing device.SOLUTION: A plurality of circles or ellipses which have such sizes that the entire shape of the circles or ellipses can be specified even when they are partially shielded by an operator, are displayed on an operation surface 5 with a visible light laser source of a pointing device 1. An image of the operation surface 5 is captured by an imaging unit 3, and an apex angle α of a cone and an inclination angle θ of the pointing device are detected from diameters of the circles or longer diameters and shorter diameters of the ellipses, which are reflected in the obtained captured image, and coordinates of the pointing device 1 on the operation surface 5 are computed from the apex angle α and the inclination angle θ of the pointing device 1. The circles or ellipses on the operation surface 5 can be distinctly drawn with laser light having a sufficient amount of light by the visible light laser source. Circles or ellipses suitable for coordinate computation can be selected from the plurality of circles or ellipses to be used for coordinate computation. Thus, the coordinate detection accuracy can be improved.

Description

本発明は、座標検出装置、座標検出システム、座標検出方法、および座標検出プログラムに関する。   The present invention relates to a coordinate detection device, a coordinate detection system, a coordinate detection method, and a coordinate detection program.

特許文献1(特開2012−53603号公報)には、ポインティングデバイスが人物の影になってカメラで撮像できない場合でも、デバイスの軌跡を検出可能な情報表示システムが開示されている。情報表示システムは、ポインティングデバイスの先端部に矩形状の複数のスリットと発光部とを備えている。発光部が発光すると、ポインティングデバイスの先端部を中心として放射状に広がる放射光が、各スリットを介して操作面上に照射される。カメラは、操作面上の放射光を含む領域を撮像する。放射光検出部は、撮像された画像から放射光を検出する。そして、推定部が、検出された放射光からポインティングデバイスの先端部の位置を推定する。   Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2012-53603) discloses an information display system that can detect the locus of a device even when the pointing device becomes a shadow of a person and cannot be captured by a camera. The information display system includes a plurality of rectangular slits and a light emitting unit at the tip of the pointing device. When the light emitting unit emits light, radiant light spreading radially around the tip of the pointing device is irradiated onto the operation surface via each slit. The camera captures an area including radiation on the operation surface. The radiated light detection unit detects radiated light from the captured image. And an estimation part estimates the position of the front-end | tip part of a pointing device from the detected emitted light.

特許文献2(特許第3975892号公報)には、ポインティングデバイスの先端から、レンズを用いてレーザーの干渉縞を発生させ、その干渉縞をセンサで検知することで、ポインティングデバイスの3次元座標を検出する位置計測システムが開示されている。   In Patent Document 2 (Japanese Patent No. 39755892), a laser interference fringe is generated from the tip of a pointing device using a lens, and the interference fringe is detected by a sensor to detect the three-dimensional coordinates of the pointing device. A position measurement system is disclosed.

しかし、特許文献1の情報表示システムは、ポインティングデバイスから放射状のパターンを操作面上に投影するために、指向性の低い広がりのある光源を用いる必要がある。この光源は、指向性が低いことから、レーザー光のような指向性がある光源と比べて、1点に対する光量も少ない光源となる。このため、特許文献1の情報表示システムは、ポインティングデバイスから離れた部分において、投影されたパターンを形成する光が弱いものとなり、太陽光の外乱等により、正確な座標検出に支障をきたす問題があった。   However, the information display system of Patent Document 1 needs to use a light source having a low directivity and spreading in order to project a radial pattern on the operation surface from the pointing device. Since this light source has low directivity, it is a light source with a small amount of light for one point compared to a light source with directivity such as laser light. For this reason, the information display system of Patent Document 1 has a problem that the light that forms the projected pattern is weak at a portion away from the pointing device, and this interferes with accurate coordinate detection due to disturbance of sunlight or the like. there were.

また、特許文献1の情報表示システムは、各スリットを介して操作面上に照射されるパターンを撮像して座標の検出を行う。このため、特許文献1の情報表示システムは、操作面上に照射されたパターンが広面積にわたって、ポインティングデバイスの操作者の体等により遮蔽されてしまうと、正確な座標検出に支障をきたす問題があった。   Moreover, the information display system of patent document 1 images the pattern irradiated on an operation surface through each slit, and detects a coordinate. For this reason, the information display system of Patent Document 1 has a problem in that accurate coordinate detection is hindered when the pattern irradiated on the operation surface is shielded by the body of the operator of the pointing device over a large area. there were.

特許文献2の位置計測システムは、干渉縞で楕円を描画しているため、大きいサイズの楕円を描画する場合、光の強度が足りなくなり、明確に楕円を描画することが困難となる問題がある。また、特許文献2の位置計測システムは、干渉縞で楕円を描画しているため、楕円の輪郭が曖昧になり、座標検出の精度が下がる問題がある。   Since the position measurement system of Patent Document 2 draws an ellipse with interference fringes, there is a problem that when drawing an ellipse of a large size, the light intensity becomes insufficient and it becomes difficult to draw the ellipse clearly. . In addition, since the position measurement system of Patent Document 2 draws an ellipse with interference fringes, there is a problem that the outline of the ellipse becomes ambiguous and the accuracy of coordinate detection decreases.

本発明は、精度のよい座標検出が可能な座標検出装置、座標検出システム、座標検出方法、および座標検出プログラムの提供を目的とする。   It is an object of the present invention to provide a coordinate detection device, a coordinate detection system, a coordinate detection method, and a coordinate detection program capable of detecting coordinates with high accuracy.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、それぞれ同軸で大きさの異なる複数の円または楕円を投影するポインティングデバイスで操作される操作面を撮像した画像から、ポインティングデバイスの操作面上の座標の計算に用いる1以上の円または楕円を検出する検出部と、検出された1以上の円または楕円からポインティングデバイスの操作面上の座標を計算する座標計算部とを備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a pointing device based on an image obtained by imaging an operation surface operated by a pointing device that projects a plurality of circles or ellipses that are coaxial and have different sizes. A detection unit that detects one or more circles or ellipses used to calculate coordinates on the operation surface; and a coordinate calculation unit that calculates coordinates on the operation surface of the pointing device from the detected one or more circles or ellipses. It is characterized by.

本発明によれば、精度のよい座標検出を行うことができるという効果を奏する。   According to the present invention, there is an effect that accurate coordinate detection can be performed.

図1は、第1の実施の形態の座標検出システムのシステム構成図である。FIG. 1 is a system configuration diagram of the coordinate detection system according to the first embodiment. 図2は、第1の実施の形態の座標検出システムのブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of the coordinate detection system according to the first embodiment. 図3は、第1の実施の形態の座標検出システムで用いられるポインティングデバイスを長手方向に沿って切断した断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the pointing device used in the coordinate detection system according to the first embodiment cut along the longitudinal direction. 図4は、第1の実施の形態の座標検出システムで用いられるポインティングデバイスに設けられているミラーの断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a mirror provided in the pointing device used in the coordinate detection system of the first embodiment. 図5は、操作面に対するポインティングデバイスの角度を垂直(90度)とした場合に、ポインティングデバイスで操作面に描画される円の軌跡を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a locus of a circle drawn on the operation surface by the pointing device when the angle of the pointing device with respect to the operation surface is vertical (90 degrees). 図6は、操作面に対するポインティングデバイスの角度を垂直(90度)として操作を行う操作者を背後から見た図である。FIG. 6 is a view of an operator who performs an operation with the angle of the pointing device with respect to the operation surface being vertical (90 degrees) as viewed from behind. 図7は、操作面に対するポインティングデバイスの角度を75度とした場合に、ポインティングデバイスで操作面に描画される円の軌跡を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a locus of a circle drawn on the operation surface by the pointing device when the angle of the pointing device with respect to the operation surface is 75 degrees. 図8は、操作面に対するポインティングデバイスの角度を75度として操作を行う操作者を背後から見た図である。FIG. 8 is a view of the operator who performs the operation with the angle of the pointing device with respect to the operation surface being 75 degrees as viewed from behind. 図9は、操作面に対するポインティングデバイスの角度を60度として操作を行う操作者を背後から見た図である。FIG. 9 is a view of an operator who performs an operation with the angle of the pointing device with respect to the operation surface being 60 degrees as viewed from behind. 図10は、操作面に対するポインティングデバイスの角度を45度として操作を行う操作者を背後から見た図である。FIG. 10 is a view of the operator who performs the operation with the angle of the pointing device with respect to the operation surface being 45 degrees as viewed from behind. 図11は、操作面に対するポインティングデバイスの角度を垂直とした場合に、ポインティングデバイスで操作面に描画される円の軌跡を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a locus of a circle drawn on the operation surface by the pointing device when the angle of the pointing device with respect to the operation surface is vertical. 図12は、情報処理装置のハードウェア構成図である。FIG. 12 is a hardware configuration diagram of the information processing apparatus. 図13は、座標検出プロブラムに従って動作した場合におけるCPUの機能ブロック図である。FIG. 13 is a functional block diagram of the CPU when operating according to the coordinate detection program. 図14は、情報処理装置が行う座標検出動作の流れを示すフローチャートである。FIG. 14 is a flowchart showing a flow of coordinate detection operation performed by the information processing apparatus. 図15は、CPUの詳細な座標計算動作の流れを示すフローチャートである。FIG. 15 is a flowchart showing the flow of detailed coordinate calculation operation of the CPU. 図16は、円錐の頂角とポインティングデバイスの傾斜角度を説明するための図である。FIG. 16 is a diagram for explaining the apex angle of the cone and the inclination angle of the pointing device. 図17は、撮像部により撮影された楕円の2次元の画像データ(x,y)をx−y座標で示した図である。FIG. 17 is a diagram illustrating the two-dimensional image data (x, y) of the ellipse captured by the imaging unit in the xy coordinates. 図18は、傾きのない楕円をx−y座標で示した図である。FIG. 18 is a diagram showing an ellipse having no inclination in the xy coordinates. 図19Aは、ポインティングデバイスの座標の演算を説明するための図である。FIG. 19A is a diagram for explaining the calculation of the coordinates of the pointing device. 図19Bは、ポインティングデバイスの座標の演算を説明するための図である。FIG. 19B is a diagram for explaining the calculation of the coordinates of the pointing device. 図20Aは、ポインティングデバイスの座標の演算を説明するための他の図である。FIG. 20A is another diagram for explaining the calculation of the coordinates of the pointing device. 図20Bは、ポインティングデバイスの座標の演算を説明するための他の図である。FIG. 20B is another diagram for explaining the calculation of the coordinates of the pointing device. 図20Cは、ポインティングデバイスの座標の演算を説明するための他の図である。FIG. 20C is another diagram for explaining the calculation of the coordinates of the pointing device. 図20Dは、ポインティングデバイスの座標の演算を説明するための他の図である。FIG. 20D is another diagram for explaining the calculation of the coordinates of the pointing device. 図21は、ポインティングデバイスから出射されるレーザー光と、操作面との幾何学的な関係を真横から見た図である。FIG. 21 is a diagram of the geometric relationship between the laser beam emitted from the pointing device and the operation surface, as viewed from the side. 図22は、円の長径の長さに対応する円錐の頂角とポインティングデバイスの傾斜角度を示すテーブルを説明するための図である。FIG. 22 is a diagram for explaining a table showing the apex angle of the cone and the tilt angle of the pointing device corresponding to the length of the major axis of the circle. 図23は、円の短径の長さに対応する円錐の頂角とポインティングデバイスの傾斜角度を示すテーブルを説明するための図である。FIG. 23 is a diagram for explaining a table showing the apex angle of the cone and the tilt angle of the pointing device corresponding to the length of the minor axis of the circle. 図24は、操作面に小さめの円を投影するミラーユニットのミラーを示す図である。FIG. 24 is a diagram illustrating a mirror of the mirror unit that projects a small circle on the operation surface. 図25は、第2の実施の形態の座標検出システムで用いられるポインティングデバイスを長手方向に沿って切断した断面図である。FIG. 25 is a cross-sectional view of the pointing device used in the coordinate detection system according to the second embodiment, cut along the longitudinal direction. 図26は、操作面に描画する円の線長に情報を持たせた第2の実施の形態の座標検出システムで用いられるポインティングデバイスを説明するための図である。FIG. 26 is a diagram for explaining a pointing device used in the coordinate detection system of the second embodiment in which information is given to the line length of a circle drawn on the operation surface. 図27は、操作面に描画する円の線長に情報を持たせた第2の実施の形態の座標検出システムで用いられるポインティングデバイスを説明するための図である。FIG. 27 is a diagram for explaining a pointing device used in the coordinate detection system of the second embodiment in which information is given to the line length of a circle drawn on the operation surface. 図28は、操作面に描画する円の線の太さに情報を持たせた第2の実施の形態の座標検出システムで用いられるポインティングデバイスを説明するための図である。FIG. 28 is a diagram for explaining a pointing device used in the coordinate detection system of the second embodiment in which information is given to the thickness of a circle drawn on the operation surface.

以下に添付図面を参照して、座標検出装置、座標検出システム、座標検出方法、および座標検出プログラムの実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of a coordinate detection device, a coordinate detection system, a coordinate detection method, and a coordinate detection program will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態の座標検出システムのシステム構成図である。図1に示す座標検出システムは、ポインティングデバイス1と、座標検出デバイス2とを有している。座標検出デバイス2は、撮像部3と、情報処理装置4とを有している。
(First embodiment)
FIG. 1 is a system configuration diagram of the coordinate detection system according to the first embodiment. The coordinate detection system shown in FIG. 1 has a pointing device 1 and a coordinate detection device 2. The coordinate detection device 2 includes an imaging unit 3 and an information processing device 4.

図2は、第1の実施の形態の座標検出システムのブロック図である。図2に示すように、ポインティングデバイス1は、スイッチ11と、発光部12と、制御部13とを有している。図3は、ポインティングデバイス1を長手方向に沿って切断した断面図である。図3に示すようにスイッチ11は、バネ部材23を介してポインティングデバイス1の先端部21と接続されている。バネ部材23は、筐体22から先端部21が離間する方向へ、先端部21を付勢している。   FIG. 2 is a block diagram of the coordinate detection system according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the pointing device 1 includes a switch 11, a light emitting unit 12, and a control unit 13. FIG. 3 is a cross-sectional view of the pointing device 1 cut along the longitudinal direction. As shown in FIG. 3, the switch 11 is connected to the distal end portion 21 of the pointing device 1 through a spring member 23. The spring member 23 biases the distal end portion 21 in a direction in which the distal end portion 21 is separated from the housing 22.

操作者がポインティングデバイス1の先端部21を操作面5に押し当てると、先端部21がバネ部材23の付勢力に逆らって筐体22方向に移動し、スイッチ11がオン状態となる。スイッチ11は、先端部21が操作面5に押し当てられている間中、オン状態を維持する。そして、スイッチ11は、先端部21が操作面5から離間されると、オフ状態となる。なお、バネ部材23の付勢力を多少強くして、操作者が意図的に先端部21を押し込まないと、スイッチ11がオン状態にならないようにしてもよい。このようにすることで、先端部21が操作面5に軽く触れただけで、操作者が意図していないにもかかわらず、スイッチ11がオン状態となる不都合を防止することができる。   When the operator presses the distal end portion 21 of the pointing device 1 against the operation surface 5, the distal end portion 21 moves toward the housing 22 against the urging force of the spring member 23, and the switch 11 is turned on. The switch 11 is kept on while the tip 21 is pressed against the operation surface 5. The switch 11 is turned off when the distal end portion 21 is separated from the operation surface 5. Note that the urging force of the spring member 23 may be slightly increased so that the switch 11 does not turn on unless the operator intentionally pushes the tip 21. By doing in this way, even if the front-end | tip part 21 touches the operation surface 5 lightly, although the operator does not intend, the trouble that the switch 11 will be in an ON state can be prevented.

また、スイッチ11を、以下のように動作させてもよい。操作者がポインティングデバイス1の先端部21を操作面5に、最初に押し当てた際に、スイッチ11がオン状態となる。スイッチ11がオン状態となっている間に、再度、先端部21を操作面5に押し当てると、スイッチ11がオフ状態なる。すなわち、ポインティングデバイス1の先端部21を押圧操作する毎に、スイッチ11をオン/オフ動作させてもよい。   Further, the switch 11 may be operated as follows. When the operator first presses the distal end portion 21 of the pointing device 1 against the operation surface 5, the switch 11 is turned on. If the tip 21 is again pressed against the operation surface 5 while the switch 11 is on, the switch 11 is turned off. That is, the switch 11 may be turned on / off every time the distal end portion 21 of the pointing device 1 is pressed.

発光部12は、不可視光レーザー光源14と、ミラーユニット15とを有している。不可視光レーザー光源14は、人間が目視できない波長のレーザー光を出射する。また、不可視光レーザー光源14は、指向性が高く、かつ、人体に影響の無い程度に高いレベルのレーザー光を出射する。   The light emitting unit 12 includes an invisible light source 14 and a mirror unit 15. The invisible laser light source 14 emits laser light having a wavelength that cannot be seen by humans. The invisible light source 14 emits a high level of laser light that has high directivity and does not affect the human body.

ミラーユニット15は、ミラー16と、モータ部17とを有している。図3に示すように、ミラー16は、モータ部17に回転駆動されるようになっている。また、後述するが、ミラーユニット15は、ポインティングデバイス1の筐体22から取り外し自在となっている。ミラーユニット15としては、描画する円または楕円(以下、円または楕円との記載を、単に円と省略した記載とする場合もある)の大きさが異なる複数種類のミラーユニットが設けられている。操作者は、描画する円の大きさに対応するミラーユニットを選択して、ポインティングデバイス1に装着して用いる。   The mirror unit 15 includes a mirror 16 and a motor unit 17. As shown in FIG. 3, the mirror 16 is rotationally driven by the motor unit 17. As will be described later, the mirror unit 15 is detachable from the housing 22 of the pointing device 1. As the mirror unit 15, there are provided a plurality of types of mirror units having different sizes of circles or ellipses to be drawn (hereinafter, the description of a circle or an ellipse may be simply abbreviated as a circle). The operator selects a mirror unit corresponding to the size of the circle to be drawn, and attaches it to the pointing device 1 for use.

図4に、ミラー16の断面図を示す。この図4に示す例においては、ミラー16は、第1のミラー30〜第4のミラー33を有している。第1のミラー30は、ハーフミラーとなっており、例えば不可視光レーザー光源14から照射されたレーザー光のうち、20パーセントに相当するレーザー光を反射し、残り80パーセントに相当するレーザー光を透過する光学特性を有している。第2のミラー31は、ハーフミラーとなっており、第1のミラー30を透過したレーザー光のうち、例えば30パーセントに相当するレーザー光を反射し、残り70パーセントに相当するレーザー光を透過する光学特性を有している。   FIG. 4 shows a cross-sectional view of the mirror 16. In the example shown in FIG. 4, the mirror 16 includes a first mirror 30 to a fourth mirror 33. The first mirror 30 is a half mirror that reflects, for example, 20% of the laser light emitted from the invisible laser light source 14 and transmits the remaining 80% of the laser light. It has the optical characteristics to do. The second mirror 31 is a half mirror that reflects, for example, 30% of the laser light transmitted through the first mirror 30, and transmits the remaining 70% of the laser light. Has optical properties.

第3のミラー32は、ハーフミラーとなっており、第2のミラー31を透過したレーザー光のうち、例えば40パーセントに相当するレーザー光を反射し、残り60パーセントに相当するレーザー光を透過する光学特性を有している。第4のミラー33は、全反射ミラーとなっており、第3のミラー32を透過した全てのレーザー光を反射するようになっている。   The third mirror 32 is a half mirror that reflects, for example, 40% of the laser light transmitted through the second mirror 31, and transmits the remaining 60% of the laser light. Has optical properties. The fourth mirror 33 is a total reflection mirror and reflects all the laser light transmitted through the third mirror 32.

また、第1のミラー30〜第4のミラー33の反射角は、図4に点線で示すように、それぞれ異なる反射角に設定されている。後述するが、第1の実施の形態の座標検出システムは、ポインティングデバイス1によりそれぞれ同軸で大きさの異なる複数の円を操作面5上に描画するようになっている。一例として、第1の実施の形態の座標検出システムは、ポインティングデバイス1によりそれぞれ同軸で大きさの異なる第1〜第4の4つの円を操作面5上に描画することとする。また、第1の円が最も内側に位置する最小の円、第2の円が第1の円に隣接する、第1の円よりも大きめの円とする。また、第3の円が第2の円に隣接する、第2の円よりも大きめの円、第4の円が最も外側に位置する最大の円とする。   Further, the reflection angles of the first mirror 30 to the fourth mirror 33 are set to different reflection angles as shown by dotted lines in FIG. As will be described later, in the coordinate detection system according to the first embodiment, a plurality of circles that are coaxial and have different sizes are drawn on the operation surface 5 by the pointing device 1. As an example, in the coordinate detection system of the first embodiment, the pointing device 1 draws first to fourth circles that are coaxial and have different sizes on the operation surface 5. The first circle is the smallest circle located on the innermost side, and the second circle is adjacent to the first circle and is larger than the first circle. In addition, the third circle is adjacent to the second circle, the circle larger than the second circle, and the fourth circle is the largest circle located on the outermost side.

第1のミラー30の反射角は、最も外側に位置する第4の円を描画可能な反射角に設定されている。また、第2のミラー31の反射角は、第4の円よりも小さめの円とされた第3の円を描画可能な反射角に設定されている。また、第3のミラー32の反射角は、第3の円よりも小さめの円とされた第2の円を描画可能な反射角に設定されている。また、第4のミラー33の反射角は、最も内側に位置する最小の円とされた第1の円を描画可能な反射角に設定されている。なお、このようなミラー16の構成は一例である。このため、ハーフミラーとしては、所望の透過率のハーフミラーを用いればよいし、ハーフミラー等の枚数も所望の枚数、設ければよい。さらに、ハーフミラーおよび全反射ミラーの反射角度も所望の反射角度に設定すればよい。   The reflection angle of the first mirror 30 is set to a reflection angle at which the fourth circle located on the outermost side can be drawn. The reflection angle of the second mirror 31 is set to a reflection angle at which a third circle, which is a smaller circle than the fourth circle, can be drawn. The reflection angle of the third mirror 32 is set to a reflection angle at which a second circle, which is a smaller circle than the third circle, can be drawn. The reflection angle of the fourth mirror 33 is set to a reflection angle at which the first circle, which is the smallest circle located on the innermost side, can be drawn. Such a configuration of the mirror 16 is an example. For this reason, a half mirror having a desired transmittance may be used as the half mirror, and a desired number of half mirrors may be provided. Furthermore, the reflection angle of the half mirror and the total reflection mirror may be set to a desired reflection angle.

ミラー16がモータ部17で回転駆動されると、第1のミラー30〜第4のミラー33で反射される各レーザー光が、操作面5上に円状の軌跡を描く。図5は、操作面5に対するポインティングデバイス1の角度を垂直(90度)とした場合に、ポインティングデバイス1で操作面5に描画される円の軌跡を示す図である。また、図6は、操作面5に対するポインティングデバイス1の角度を垂直(90度)として操作を行う操作者を背後から見た図である。図5において、最も内側に位置する第1の円35は、ミラー16の第4のミラー33で反射されたレーザー光により描かれた軌跡である。また、第1の円35に隣接する第2の円36は、ミラー16の第3のミラー32で反射されたレーザー光により描かれた軌跡である。また、第2の円36に隣接する第3の円37は、ミラー16の第2のミラー31で反射されたレーザー光により描かれた軌跡である。また、最大の円となる第4の円38は、ミラー16の第1のミラー30で反射されたレーザー光により描かれた軌跡である。この例の場合、操作面5に対するポインティングデバイス1の角度が垂直(90度)であるため、操作面5上に描画される各円35〜38の軌跡は、図6に示すようにそれぞれ真円の軌跡となる。   When the mirror 16 is rotationally driven by the motor unit 17, each laser beam reflected by the first mirror 30 to the fourth mirror 33 draws a circular locus on the operation surface 5. FIG. 5 is a diagram illustrating a locus of a circle drawn on the operation surface 5 by the pointing device 1 when the angle of the pointing device 1 with respect to the operation surface 5 is vertical (90 degrees). FIG. 6 is a view of the operator who performs the operation with the angle of the pointing device 1 with respect to the operation surface 5 being vertical (90 degrees) as seen from behind. In FIG. 5, the first circle 35 located on the innermost side is a locus drawn by the laser light reflected by the fourth mirror 33 of the mirror 16. The second circle 36 adjacent to the first circle 35 is a locus drawn by the laser light reflected by the third mirror 32 of the mirror 16. A third circle 37 adjacent to the second circle 36 is a locus drawn by the laser light reflected by the second mirror 31 of the mirror 16. The fourth circle 38 which is the maximum circle is a locus drawn by the laser light reflected by the first mirror 30 of the mirror 16. In this example, since the angle of the pointing device 1 with respect to the operation surface 5 is vertical (90 degrees), the trajectory of each circle 35 to 38 drawn on the operation surface 5 is a perfect circle as shown in FIG. The trajectory.

図7は、操作面5に対するポインティングデバイス1の角度を75度とした場合に、ポインティングデバイス1で操作面5に描画される円の軌跡を示す図である。また、図8は、操作面5に対するポインティングデバイス1の角度を75度として操作を行う操作者を背後から見た図である。この例の場合、操作面5に対するポインティングデバイス1の角度が75度であるため、操作面5上に描画される各円35〜38の軌跡は、図7および図8に示すようにそれぞれ楕円の軌跡となる。   FIG. 7 is a diagram illustrating a locus of a circle drawn on the operation surface 5 by the pointing device 1 when the angle of the pointing device 1 with respect to the operation surface 5 is 75 degrees. FIG. 8 is a view of an operator who performs an operation with the angle of the pointing device 1 with respect to the operation surface 5 being 75 degrees as viewed from behind. In the case of this example, since the angle of the pointing device 1 with respect to the operation surface 5 is 75 degrees, the trajectories of the circles 35 to 38 drawn on the operation surface 5 are elliptical as shown in FIGS. It becomes a trajectory.

図9は、操作面5に対するポインティングデバイス1の角度を60度として操作を行う操作者を背後から見た図である。また、図10は、操作面5に対するポインティングデバイス1の角度を45度として操作を行う操作者を背後から見た図である。図6、図8、図9および図10を見比べてわかるように、操作面5に対するポインティングデバイス1の角度が鋭角になるに連れ、ポインティングデバイス1は、操作面5上に大きな楕円の軌跡を描くようになる。   FIG. 9 is a view of an operator who performs an operation with the angle of the pointing device 1 with respect to the operation surface 5 being 60 degrees as viewed from behind. FIG. 10 is a view of an operator who performs an operation with the angle of the pointing device 1 with respect to the operation surface 5 being 45 degrees as viewed from behind. 6, 8, 9, and 10, as the angle of the pointing device 1 with respect to the operation surface 5 becomes an acute angle, the pointing device 1 draws a large elliptical locus on the operation surface 5. It becomes like this.

すなわち、操作面5に対するポインティングデバイス1の角度が垂直である場合、図6に示すように操作者の背後からでは、最も内側に位置する第1の円35が操作者の体で遮蔽され、第1の円35を撮像部3で撮像することは困難となる。また、操作面5に対するポインティングデバイス1の角度が75度である場合、図8に示すように第1〜第3の円35〜37の軌跡は、操作者の体以上に大きな軌跡の楕円となるため、操作者の背後からであっても撮像部3で撮像することができる。しかし、第4の円38の軌跡は、操作面5以上に大きな軌跡の楕円となるため、撮像部3では、楕円ではなく、放物線のような軌跡が撮像される。   That is, when the angle of the pointing device 1 with respect to the operation surface 5 is vertical, as shown in FIG. 6, from the back of the operator, the innermost first circle 35 is shielded by the operator's body. It is difficult to image one circle 35 by the imaging unit 3. Further, when the angle of the pointing device 1 with respect to the operation surface 5 is 75 degrees, as shown in FIG. 8, the trajectories of the first to third circles 35 to 37 are ellipses having a trajectory larger than the operator's body. Therefore, it is possible to take an image with the imaging unit 3 even from behind the operator. However, since the trajectory of the fourth circle 38 is an ellipse having a trajectory larger than that of the operation surface 5, the imaging unit 3 captures a trajectory like a parabola instead of an ellipse.

また、操作面5に対するポインティングデバイス1の角度が60度である場合、図9に示すように第1〜第4の円35〜38の軌跡は、操作者の体以上に大きな軌跡の楕円となるため、操作者の背後からであっても撮像部3で撮像することができる。しかし、第1の円35以外の第2〜第4の円36〜38の軌跡は、操作面5以上に大きな軌跡の楕円となるため、撮像部3では、楕円ではなく、放物線のような軌跡が撮像される。同様に、操作面5に対するポインティングデバイス1の角度が45度である場合、図10に示すように第1〜第4の円35〜38の軌跡は、操作者の体以上に大きな軌跡の楕円となるため、操作者の背後からであっても撮像部3で撮像することができる。しかし、この場合も、第1の円35以外の第2〜第4の円36〜38の軌跡は、操作面5以上に大きな軌跡の楕円となるため、撮像部3では、楕円ではなく、放物線のような軌跡が撮像される。このように、操作面5上に描かれる楕円の軌跡は、操作面5に対するポインティングデバイス1の傾斜角度に応じて変化する。   When the angle of the pointing device 1 with respect to the operation surface 5 is 60 degrees, the trajectories of the first to fourth circles 35 to 38 are ellipses larger than the operator's body as shown in FIG. Therefore, it is possible to take an image with the imaging unit 3 even from behind the operator. However, since the trajectories of the second to fourth circles 36 to 38 other than the first circle 35 are ellipses having a trajectory larger than the operation surface 5, the imaging unit 3 has a trajectory like a parabola instead of an ellipse. Is imaged. Similarly, when the angle of the pointing device 1 with respect to the operation surface 5 is 45 degrees, the locus of the first to fourth circles 35 to 38 is an ellipse having a locus larger than the operator's body as shown in FIG. Therefore, the imaging unit 3 can capture images even from behind the operator. However, in this case as well, the trajectories of the second to fourth circles 36 to 38 other than the first circle 35 are ellipses having a trajectory larger than that of the operation surface 5, and therefore the imaging unit 3 is not an ellipse but a parabola. A trajectory like this is imaged. Thus, the locus of the ellipse drawn on the operation surface 5 changes according to the inclination angle of the pointing device 1 with respect to the operation surface 5.

図11は、操作面5に対するポインティングデバイス1の角度を垂直とした場合に、ポインティングデバイス1で操作面5に描画される円の軌跡を示す図である。図11に示すように、ポインティングデバイス1で描かれる第1〜第4の円35〜38の隣接する円の間隔は、それぞれ異なる間隔に設定されている。すなわち、第1の円35と第2の円36との間の間隔は、最短の間隔に設定されている。また、第3の円37と第4の円38との間の間隔は、最長の間隔に設定されている。また、第2の円36と第3の円37との間の間隔は、最短の間隔および最長の間隔の略中間の間隔に設定されている。   FIG. 11 is a diagram illustrating a locus of a circle drawn on the operation surface 5 by the pointing device 1 when the angle of the pointing device 1 with respect to the operation surface 5 is vertical. As shown in FIG. 11, the intervals between adjacent circles of the first to fourth circles 35 to 38 drawn by the pointing device 1 are set to different intervals. That is, the interval between the first circle 35 and the second circle 36 is set to the shortest interval. The interval between the third circle 37 and the fourth circle 38 is set to the longest interval. In addition, the interval between the second circle 36 and the third circle 37 is set to a substantially intermediate interval between the shortest interval and the longest interval.

すなわち、第1〜第4の円35〜38の隣接する円の間隔は、内側の間隔が「密」で、外側にかけて間隔が「疎」となるように設定されている。このような各円35〜38間の間隔の違いは、ミラー16の第1〜第4のミラー30〜33の反射角により実現されている。換言すれば、ミラー16の第1〜第4のミラー30〜33の反射角は、図11に示す第1〜第4の円35〜38の隣接する円の間の間隔を実現する反射角にそれぞれ設定されている。このように第1〜第4の円35〜38の隣接する円の間隔を、内側の間隔が「密」、外側の間隔が「疎」となるように設定することで、投影する円の数を最低限の数とすることができる。なお、投影する円の大きさ、および隣接する円の間隔は可変としてもよい。   That is, the interval between adjacent circles of the first to fourth circles 35 to 38 is set so that the inner interval is “dense” and the interval is “sparse” toward the outer side. Such a difference in spacing between the circles 35 to 38 is realized by the reflection angles of the first to fourth mirrors 30 to 33 of the mirror 16. In other words, the reflection angle of the first to fourth mirrors 30 to 33 of the mirror 16 is a reflection angle that realizes an interval between adjacent circles of the first to fourth circles 35 to 38 shown in FIG. Each is set. Thus, the number of circles to be projected is set by setting the interval between adjacent circles of the first to fourth circles 35 to 38 so that the inner interval is “dense” and the outer interval is “sparse”. Can be a minimum number. Note that the size of the projected circle and the interval between adjacent circles may be variable.

第1の実施の形態の座標検出システムは、操作面5に描かれる第1〜第4の円35〜38のうち、いずれかの円を用いて、操作面5上におけるポインティングデバイス1の座標を検出する。また、第1の実施の形態の座標検出システムは、操作面5上に描かれた円或いは楕円の軌跡が不完全な軌跡である場合には、不完全な軌跡を補間して座標の検出に用いるようになっている。詳しくは、後述する。なお、この例では、モータ部17でミラー16を回転駆動してレーザー光の軌跡を変更しているが、この他、例えばMEMS(Micro Electro Mechanical System)ミラーを用いてレーザー光の軌跡を変更してもよい。   The coordinate detection system according to the first embodiment uses any one of the first to fourth circles 35 to 38 drawn on the operation surface 5 to determine the coordinates of the pointing device 1 on the operation surface 5. To detect. In addition, the coordinate detection system according to the first embodiment can detect coordinates by interpolating an incomplete locus when the circle or ellipse locus drawn on the operation surface 5 is an incomplete locus. It comes to use. Details will be described later. In this example, the mirror 16 is rotationally driven by the motor unit 17 to change the locus of the laser beam. In addition, for example, the locus of the laser beam is changed using a MEMS (Micro Electro Mechanical System) mirror. May be.

次に、図2に示したように、座標検出デバイス2は、撮像部3と情報処理装置4とを有している。図2に点線で示すように、撮像部3は、ポインティングデバイス1のミラー16で反射されたレーザー光で操作面5上に描かれる第1〜第4の円35〜38の軌跡を撮像する。上述のように、レーザー光は、人間が目視困難な波長の不可視光となっている。撮像部3には、レーザー光の波長の撮像光のみを透過させるバンドパスフィルタ(BPF)18が設けられている。撮像部3は、BPF18を介して取り込まれたレーザー光の波長の撮像光を受光して、操作面5にレーザー光で描かれた第1〜第4の円35〜38を撮像する。   Next, as illustrated in FIG. 2, the coordinate detection device 2 includes an imaging unit 3 and an information processing device 4. As shown by a dotted line in FIG. 2, the imaging unit 3 images the trajectories of the first to fourth circles 35 to 38 drawn on the operation surface 5 with the laser light reflected by the mirror 16 of the pointing device 1. As described above, the laser light is invisible light having a wavelength that is difficult for humans to see. The imaging unit 3 is provided with a band pass filter (BPF) 18 that transmits only imaging light having a wavelength of laser light. The imaging unit 3 receives imaging light having the wavelength of the laser beam taken in via the BPF 18 and images the first to fourth circles 35 to 38 drawn with the laser beam on the operation surface 5.

図12は、情報処理装置4のハードウェア構成図である。図12に示すように、情報処理装置4は、一般的なコンピュータ装置の構成を適用することができる。情報処理装置4は、CPU40と、ROM41と、RAM42と、ハードディスクドライブ(HDD)43と、入出力インターフェイス(入出力I/F)44と、通信I/F45とを有する。CPUは、「Central Processing Unit」の略記である。ROMは、「Read Only Memory」の略記である。RAMは、「Random Access Memory」の略記である。CPU40、ROM41、RAM42、HDD43、入出力I/F44および通信I/F45は、バスライン46で互いに通信可能に接続される。   FIG. 12 is a hardware configuration diagram of the information processing apparatus 4. As shown in FIG. 12, the information processing apparatus 4 can apply a general configuration of a computer apparatus. The information processing apparatus 4 includes a CPU 40, a ROM 41, a RAM 42, a hard disk drive (HDD) 43, an input / output interface (input / output I / F) 44, and a communication I / F 45. CPU is an abbreviation for “Central Processing Unit”. ROM is an abbreviation for “Read Only Memory”. RAM is an abbreviation for “Random Access Memory”. The CPU 40, ROM 41, RAM 42, HDD 43, input / output I / F 44 and communication I / F 45 are connected to each other via a bus line 46 so as to communicate with each other.

HDD43には、CPU40を動作させる座標検出プログラムが格納される。CPU40は、HDD43に格納されている座標検出プロブラムに従い、RAM42をワークメモリとして用いて動作し、情報処理装置4全体の座標検出動作を制御する。   The HDD 43 stores a coordinate detection program for operating the CPU 40. The CPU 40 operates according to the coordinate detection program stored in the HDD 43 using the RAM 42 as a work memory, and controls the coordinate detection operation of the entire information processing apparatus 4.

座標検出プロブラムは、HDD43以外であっても、例えばROM41またはRAM42に格納してもよい。また、座標検出プログラムは、所定のネットワークのコンピュータ装置上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードして取得してもよい。これに限らず、座標検出プログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでCD、DVDなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されたものを取得してもよい。   The coordinate detection program may be stored in the ROM 41 or the RAM 42, for example, other than the HDD 43. Further, the coordinate detection program may be stored on a computer device of a predetermined network and downloaded and acquired via the network. The coordinate detection program is not limited to this, and may be a file in an installable or executable format recorded on a computer-readable recording medium such as a CD or DVD.

入出力I/F44は、情報処理装置4に対するデータの入出力のためのインターフェイスである。例えば、入出力I/F44には、ユーザ入力を受け付けるキーボード等の入力デバイスが接続される。また、入出力I/F44には、他機器との間でデータ入出力を行うUSB等のデータインターフェイスが接続される。USBは、「Universal Serial Bus」の略記である。また、入出力I/F44には、CD、DVD等の記録媒体からデータを読み出すドライブ装置が接続される。CDは、「Compact Disc(登録商標)」の略記である。DVDは、「Digital Versatile Disc」の略記である。さらに、入出力I/F44は、CPU40で生成された画像信号を表示する表示装置を接続することができる。   The input / output I / F 44 is an interface for inputting / outputting data to / from the information processing apparatus 4. For example, the input / output I / F 44 is connected to an input device such as a keyboard that receives user input. The input / output I / F 44 is connected to a data interface such as a USB for performing data input / output with other devices. USB is an abbreviation for “Universal Serial Bus”. The input / output I / F 44 is connected to a drive device that reads data from a recording medium such as a CD or DVD. CD is an abbreviation for “Compact Disc (registered trademark)”. DVD is an abbreviation for “Digital Versatile Disc”. Further, the input / output I / F 44 can be connected to a display device that displays an image signal generated by the CPU 40.

通信I/F45は、CPU40の制御に従い、ネットワークを介した通信を行う。   The communication I / F 45 performs communication via a network according to the control of the CPU 40.

図13に、座標検出プロブラムに従って動作した場合におけるCPU40の機能ブロック図を示す。図13に示すように、CPU40は、座標検出プロブラムに従って動作することで、画像取得部51と、線抽出部52と、補間処理部53と、円検出部54(検出部の一例)と、座標計算部55として機能する。なお、以下の説明においては、CPU40が座標検出プログラムに従って動作することで、画像取得部51〜座標計算部55をソフトウェア的に実現することとして説明を進める。しかし、画像取得部51〜座標計算部55の一部または全部をハードウェアで構成してもよい。この場合も、後述する効果と同様の効果を得ることができる。   FIG. 13 shows a functional block diagram of the CPU 40 when operating according to the coordinate detection program. As illustrated in FIG. 13, the CPU 40 operates according to the coordinate detection program, thereby obtaining an image acquisition unit 51, a line extraction unit 52, an interpolation processing unit 53, a circle detection unit 54 (an example of a detection unit), coordinates, It functions as the calculation unit 55. In the following description, the description will be made on the assumption that the image acquisition unit 51 to the coordinate calculation unit 55 are realized as software by the CPU 40 operating according to the coordinate detection program. However, part or all of the image acquisition unit 51 to the coordinate calculation unit 55 may be configured by hardware. Also in this case, the same effects as those described later can be obtained.

図14は、情報処理装置4が行う座標検出動作の流れを示すフローチャートである。HDD43に記憶されている座標検出プログラムは、画像取得部51〜座標計算部55を含むモジュール構成となっている。情報処理装置4のCPU40は、ポインティングデバイス1による操作面5の操作開始を認識すると、HDD43から座標検出プログラムを読み出す。そして、CPU40は、画像取得部51〜座標計算部55を、例えばRAM42等の主記憶装置上にロードして実行する。   FIG. 14 is a flowchart showing the flow of the coordinate detection operation performed by the information processing apparatus 4. The coordinate detection program stored in the HDD 43 has a module configuration including an image acquisition unit 51 to a coordinate calculation unit 55. When the CPU 40 of the information processing apparatus 4 recognizes the start of operation of the operation surface 5 by the pointing device 1, the CPU 40 reads the coordinate detection program from the HDD 43. Then, the CPU 40 loads the image acquisition unit 51 to the coordinate calculation unit 55 onto a main storage device such as the RAM 42 and executes it.

ステップS1では、画像取得部51が、撮像部3で撮像された操作面5の撮像画像を取得する。図1に示すように、操作者は、ポインティングデバイス1を手に持ち、操作面5に対して操作を行う。操作を行う際、操作者は、図3に示すポインティングデバイス1の先端部21を操作面5等に押圧操作する。これにより、操作者が操作面5にポインティングデバイス1の先端部21を押し当てている間、スイッチ11がオン動作する。ポインティングデバイス1の制御部13は、スイッチ11のオン動作を検出すると、レーザー光を出射するように不可視光レーザー光源14を発光制御する。また、制御部13は、スイッチ11のオン動作を検出すると、モータ部17を回転駆動する。ミラー16は、モータ部17により回転駆動される。   In step S <b> 1, the image acquisition unit 51 acquires a captured image of the operation surface 5 captured by the imaging unit 3. As shown in FIG. 1, the operator holds the pointing device 1 in his hand and operates the operation surface 5. When performing the operation, the operator presses the distal end portion 21 of the pointing device 1 shown in FIG. As a result, the switch 11 is turned on while the operator presses the distal end portion 21 of the pointing device 1 against the operation surface 5. When detecting the ON operation of the switch 11, the control unit 13 of the pointing device 1 controls the light emission of the invisible laser light source 14 so as to emit laser light. Further, when the control unit 13 detects the ON operation of the switch 11, the control unit 13 rotationally drives the motor unit 17. The mirror 16 is rotationally driven by the motor unit 17.

なお、この例では、ミラー16は、制御部13がスイッチ11のオン動作を検出したタイミングで、モータ部17を介して回転駆動されることとした。すなわち、この例では、ミラー16の回転動作は、スイッチ11のオンオフ動作に連動することとした。モータ部17は、回転開始から一定の回転数に到達するまでに所定の時間を要するため、モータ部17の回転開始時には、ミラー16の回転も安定せず、円の描画に安定性を欠く。このため、スイッチ11とモータ部17を連動させると、スイッチ11が頻繁にオンオフ動作を繰り返した場合、モータ部17も回転および停止を頻繁に繰り返すこととなり、ミラー16の回転も安定しないことから、円の安定した描画が困難となるおそれがある。   In this example, the mirror 16 is rotationally driven via the motor unit 17 at the timing when the control unit 13 detects the ON operation of the switch 11. That is, in this example, the rotation operation of the mirror 16 is interlocked with the on / off operation of the switch 11. Since the motor unit 17 requires a predetermined time from the start of rotation to reach a certain number of rotations, the rotation of the mirror 16 is not stabilized at the start of rotation of the motor unit 17 and the drawing of the circle lacks stability. For this reason, when the switch 11 and the motor unit 17 are interlocked, when the switch 11 frequently repeats the on / off operation, the motor unit 17 also frequently rotates and stops, and the rotation of the mirror 16 is not stable. There is a risk that stable drawing of a circle may be difficult.

このような不都合を防止するために、スイッチ11とは別に、ミラー16の回転駆動用のスイッチを別に設け、スイッチ11のオンオフ動作に関係なく、ミラー16を回転駆動可能としてもよい。ミラー16を最初に回転駆動しておくことで、スイッチ11のオンオフ動作に応じて照射されるレーザー光を、一定の安定した回転数のミラー16で反射することができる。このため、円の安定した描画を可能とすることができる。   In order to prevent such an inconvenience, a switch for driving the rotation of the mirror 16 may be provided separately from the switch 11 so that the mirror 16 can be driven to rotate regardless of the on / off operation of the switch 11. By rotating the mirror 16 first, the laser beam irradiated according to the on / off operation of the switch 11 can be reflected by the mirror 16 having a constant and stable rotational speed. For this reason, it is possible to stably draw a circle.

ポインティングデバイス1の筐体22のミラーユニット15近傍は、円筒状の透明窓部24となっている。このため、ミラー16が回転駆動されると、ミラー16を頂点とする円錐状に、レーザー光が透明窓部24を介して操作面5に出射される。これにより、図6、図8、図9および図10を用いて説明したように、操作面5に対するポインティングデバイス1の傾斜角度に応じた大きさの第1〜第4の円35〜38が操作面5上に表示される。各円35〜38の大きさは、操作者で部分的に遮蔽されていても、全体形状を特定可能な大きさ(サイズ)となっている。また、操作面5には、内側の間隔が「密」、外側の間隔が「疎」となるように隣接する円の間隔が設定された第1〜第4の円35〜38が表示される。   Near the mirror unit 15 of the housing 22 of the pointing device 1 is a cylindrical transparent window 24. For this reason, when the mirror 16 is driven to rotate, the laser light is emitted to the operation surface 5 through the transparent window 24 in a conical shape having the mirror 16 as a vertex. Accordingly, as described with reference to FIGS. 6, 8, 9, and 10, the first to fourth circles 35 to 38 having a size corresponding to the inclination angle of the pointing device 1 with respect to the operation surface 5 are operated. It is displayed on the surface 5. The size of each of the circles 35 to 38 is a size (size) that allows the entire shape to be specified even if it is partially shielded by the operator. In addition, the operation surface 5 displays first to fourth circles 35 to 38 in which the interval between adjacent circles is set so that the inner interval is “dense” and the outer interval is “sparse”. .

撮像部3は、図1に示すように操作者の背後から操作面5全体を撮像する。撮像部3の前面には、レーザー光の波長の光のみを透過させるBPF18が設けられている。このため、撮像部3は、BPF18を介して取り込まれたレーザー光の波長の撮像光を受光することで、操作面5にレーザー光で描かれた第1〜第4の円35〜38を撮像する。ステップS1では、画像取得部51が、このように撮像部3で撮像された第1〜第4の円35〜38の撮像画像を取得する。これにより、処理はステップS2に進む。   The imaging unit 3 images the entire operation surface 5 from behind the operator as shown in FIG. A BPF 18 that transmits only light having the wavelength of the laser beam is provided on the front surface of the imaging unit 3. For this reason, the imaging unit 3 captures the first to fourth circles 35 to 38 drawn with the laser beam on the operation surface 5 by receiving the imaging beam having the wavelength of the laser beam captured via the BPF 18. To do. In step S <b> 1, the image acquisition unit 51 acquires the captured images of the first to fourth circles 35 to 38 captured by the imaging unit 3 in this way. Thereby, a process progresses to step S2.

ステップS2では、線抽出部52が、画像取得部51により取得された撮像画像を白黒画像に2値化処理することで、操作面5にレーザー光で描かれた第1〜第4の円35〜38を線像化する。これにより、処理がステップS3に進む。ステップS3では、補間処理部53が、円を形成する線分、および操作者で遮蔽等がされたことによる欠けが生じている円の線分を判別する。補間処理部53は、欠けが生じている円を、欠けの無い円とするための補間処理が必要か否かを判別する。換言すれば、補間処理部53は、ステップS3において、補間処理を行えば、欠けが生じている円を欠けの無い円とすることができるか否かを判別する。ステップS3で補間処理部53により、補間処理が必要であると判別された場合(ステップS3:Yes)、処理はステップS6に進む。これに対して、ステップS3で補間処理部53により、補間処理は必要ないと判別された場合(ステップS3:No)、処理はステップS4に進む。   In step S <b> 2, the line extraction unit 52 binarizes the captured image acquired by the image acquisition unit 51 into a black and white image, whereby the first to fourth circles 35 drawn on the operation surface 5 with laser light. -38 are converted into line images. Thereby, a process progresses to step S3. In step S <b> 3, the interpolation processing unit 53 determines a line segment that forms a circle and a circle segment that is missing due to occlusion by the operator. The interpolation processing unit 53 determines whether or not an interpolation process is required for making a circle with a missing circle a circle without a missing circle. In other words, the interpolation processing unit 53 determines whether or not a missing circle can be made a missing circle by performing an interpolation process in step S3. If the interpolation processing unit 53 determines in step S3 that interpolation processing is necessary (step S3: Yes), the process proceeds to step S6. On the other hand, when the interpolation processing unit 53 determines in step S3 that the interpolation process is not necessary (step S3: No), the process proceeds to step S4.

なお、ステップS3で補間処理は必要ないと判別される場合とは、微小な欠けのため、補間の必要が無い場合、および図8〜図10に示した放物線化した円のように、補間困難な円の場合である。   Note that the case where it is determined in step S3 that the interpolation process is not necessary is a case where interpolation is difficult because there is no need for interpolation due to a minute chip and the parabolic circle shown in FIGS. This is the case of a perfect circle.

ステップS6では、補間処理部53が、例えば操作者の体で遮蔽等がされたことによる欠けが生じている円を、欠けが生じていない円に補間する。具体的には、補間処理部53は、まず、欠けている箇所の始端点および欠けている箇所の終端点を検出する。次に、補間処理部53は、欠けている箇所の始端点までの円の曲率、および、欠けている箇所の終端点から円の曲率を計算する。次に、補間処理部53は、計算した各曲率から、欠けている箇所の円の曲率を計算する。そして、補間処理部53は、計算した欠けている箇所の円の曲率の線分(=欠けている箇所の線分)を形成し、この線分で、円の欠けている箇所を補間処理する。これにより、操作者の体で遮蔽等がされたことにより欠けが生じている円を、欠けが生じていない円に補間することができる。   In step S <b> 6, the interpolation processing unit 53 interpolates, for example, a circle that is missing due to shielding by the operator's body into a circle that is not missing. Specifically, the interpolation processing unit 53 first detects the start point of the missing part and the end point of the missing part. Next, the interpolation processing unit 53 calculates the curvature of the circle up to the start point of the missing part and the curvature of the circle from the end point of the missing part. Next, the interpolation processing unit 53 calculates the curvature of the missing circle from each calculated curvature. Then, the interpolation processing unit 53 forms a line segment of the calculated circle curvature of the missing part (= line part of the missing part), and interpolates the missing part of the circle with this line segment. . As a result, it is possible to interpolate a circle in which a chip is generated due to shielding or the like by the operator's body into a circle in which the chip is not generated.

次に、ステップS4では、円検出部54が、ステップS2で抽出された線分から、座標計算に用いる円を検出する。また、ステップS4では、円検出部54が、ステップS6で補間処理された円のうち、座標計算に用いる円を検出する。この際、円検出部54は、座標計算に用いる円の候補として、複数の円が存在する場合、一番外側の円を座標計算に用いる円として検出する。具体的には、例えば図7に示すように第1の円35および第2の円36が座標計算に用いる円の候補として存在した場合、円検出部54は、第1の円35よりも外側の第2の円36を、座標計算に用いる円として検出する。   Next, in step S4, the circle detection unit 54 detects a circle used for coordinate calculation from the line segment extracted in step S2. In step S4, the circle detection unit 54 detects a circle used for coordinate calculation among the circles interpolated in step S6. At this time, when there are a plurality of circles as circle candidates used for coordinate calculation, the circle detection unit 54 detects the outermost circle as a circle used for coordinate calculation. Specifically, for example, as shown in FIG. 7, when the first circle 35 and the second circle 36 exist as circle candidates used for coordinate calculation, the circle detection unit 54 is located outside the first circle 35. The second circle 36 is detected as a circle used for coordinate calculation.

ポインティングデバイス1は操作者が手に持って操作するため、第1〜第4の円35〜38のうち、第1の円35および第2の円36等の内側の円ほど、操作者の体で遮蔽される部分が多くなることが懸念される。すなわち、操作面5に描かれた各円35〜38は、撮像部3により、操作者越しに撮像されるため、第1の円35および第2の円36等の内側の円ほど、操作者の体で遮蔽される部分が多くなることが懸念される。このため、座標計算に用いる円として、なるべく外側の円を選択して用いることにより、操作者の体で遮蔽される部分が少ない円を、座標計算に用いる円として選択して、正確な座標検出を可能とすることができる。   Since the pointing device 1 is held and operated by the operator, the inner circle of the first circle 35 and the second circle 36 among the first to fourth circles 35 to 38 is closer to the operator's body. There is a concern that there will be more parts shielded by. That is, since each of the circles 35 to 38 drawn on the operation surface 5 is imaged by the imaging unit 3 through the operator, the inner circles such as the first circle 35 and the second circle 36 are closer to the operator. There is a concern that more parts will be shielded by the body. For this reason, by selecting and using the outer circle as much as possible as the circle used for coordinate calculation, the circle with the least part shielded by the operator's body is selected as the circle used for coordinate calculation, and accurate coordinate detection is performed. Can be made possible.

なお、この例では、ステップS4において、円検出部54が、座標計算に用いる円を検出しやすくするために、ステップS6において、欠けの生じている円を補間処理することとした。しかし、円検出部54は、例えば「電子情報通信学会論文誌D−II Vol.J73−D−II No.2 pp.159−166 1990年2月 Hough変換と階層化画像を用いた欠損楕円の検出」の文献に開示されている検出方法を用いて円の検出を行ってもよい。円検出部54は、この文献に開示されている検出方法を用いることで、欠けが生じている円も検出することができる。このため、ステップS3およびステップS6で説明した補間処理を省略して、全体的な処理の簡素化を図ることができる。   In this example, in order to make it easier for the circle detection unit 54 to detect the circle used for coordinate calculation in step S4, in step S6, the missing circle is interpolated. However, the circle detection unit 54, for example, “Electronic Information and Communication Society Journal D-II Vol. J73-D-II No. 2 pp. 159-166 February 1990 Hough transform and generation of missing ellipse using layered image. The circle may be detected by using a detection method disclosed in the “detection” document. The circle detection unit 54 can also detect a circle with a chip by using the detection method disclosed in this document. For this reason, the interpolation process described in step S3 and step S6 can be omitted, and the overall process can be simplified.

次に、ステップS5では、座標計算部55が、円検出部54が検出した円を用いてポインティングデバイス1の操作面5上の座標を検出し、図14のフローチャートの処理を終了する。   Next, in step S5, the coordinate calculation unit 55 detects the coordinates on the operation surface 5 of the pointing device 1 using the circle detected by the circle detection unit 54, and ends the process of the flowchart of FIG.

図15は、ステップS5におけるCPU40の詳細な座標計算動作の流れを示すフローチャートである。CPU40は、座標計算部55として機能すると、図15のステップS11から処理を開始する。ステップS11では、座標計算部55が、円検出部54で検出された円の長径を計測して、処理をステップS12に進める。ステップS12では、座標計算部55が、円検出部54で検出された円の短径を計測して、処理をステップS13に進める。ステップS13では、座標計算部55が、図16に示す円錐の頂角αと、ポインティングデバイス1の傾斜角度θを計算する。そして、座標計算部55は、ステップS14において、円錐の頂角αとポインティングデバイス1の傾斜角度θを用いて、操作面5上におけるポインティングデバイス1の座標を計算する。   FIG. 15 is a flowchart showing the flow of detailed coordinate calculation operation of the CPU 40 in step S5. When the CPU 40 functions as the coordinate calculation unit 55, the CPU 40 starts processing from step S11 of FIG. In step S11, the coordinate calculation unit 55 measures the major axis of the circle detected by the circle detection unit 54, and advances the process to step S12. In step S12, the coordinate calculation unit 55 measures the minor axis of the circle detected by the circle detection unit 54, and advances the process to step S13. In step S13, the coordinate calculation unit 55 calculates the apex angle α of the cone and the tilt angle θ of the pointing device 1 shown in FIG. In step S <b> 14, the coordinate calculation unit 55 calculates the coordinates of the pointing device 1 on the operation surface 5 using the apex angle α of the cone and the inclination angle θ of the pointing device 1.

以下、各処理を順に説明する。座標計算部55は、まず、「円の径(直径)」または「楕円の長径および短径」を算出する。例えば、図17は、撮像部3により撮影された楕円の2次元の画像データ(x,y)をx−y座標で示した図である。なお、撮像部3により円が撮影されている場合、座標計算部55は、それぞれ直交する2本の直径(楕円の場合の長径と短径に相当)を算出する。撮像部3により円が撮影されている場合の算出動作、および撮像部3により楕円が撮影されている場合の算出動作は、それぞれ同様である。このため、図17に示した楕円を例として算出動作の説明を進める。撮像部3により円が撮影されている場合の算出動作は、以下の説明を参照されたい。図17に示す2次元の画像データ(x,y)は、左上の点から右下に向かう順で、上述のように白黒画像に2値化処理され、例えばRAM42に記録される。   Hereinafter, each process will be described in order. First, the coordinate calculation unit 55 calculates “circle diameter (diameter)” or “ellipse major axis and minor axis”. For example, FIG. 17 is a diagram illustrating the ellipse two-dimensional image data (x, y) captured by the imaging unit 3 in the xy coordinates. When a circle is photographed by the imaging unit 3, the coordinate calculation unit 55 calculates two orthogonal diameters (corresponding to a major axis and a minor axis in the case of an ellipse). The calculation operation when the imaging unit 3 captures a circle and the calculation operation when the imaging unit 3 captures an ellipse are the same. For this reason, the description of the calculation operation will be made with the ellipse shown in FIG. 17 as an example. For the calculation operation when a circle is photographed by the imaging unit 3, refer to the following description. The two-dimensional image data (x, y) shown in FIG. 17 is binarized into a black and white image in the order from the upper left point to the lower right, as described above, and is recorded in the RAM 42, for example.

座標計算部55は、まず、楕円の中心点を求める。座標計算部55は、RAM42上に記憶された2次元の画像データを左上から順に走査し、直前のデータと数値が異なる点を検出する。これにより、図17に示す楕円の右上側の点Dが、最初に検出される。次に、画像データの右下から同様に走査を行い、直前のデータと数値が異なる点を検出する。これにより、図17に示す楕円の左下側の点Dが検出される。座標計算部55は、図形の対称性により、点Dと点Dの中間点の座標を(x,y)の座標とし、楕円の中心点Pとして検出する。 The coordinate calculation unit 55 first obtains the center point of the ellipse. The coordinate calculation unit 55 scans the two-dimensional image data stored on the RAM 42 in order from the upper left, and detects a point whose numerical value is different from the previous data. Thus, the point D 1 of the upper right side of the ellipse shown in FIG. 17, is first detected. Next, scanning is performed in the same manner from the lower right of the image data, and a point whose numerical value is different from the previous data is detected. Thus, the point D 2 of the lower left side of the ellipse shown in FIG. 17 are detected. The coordinate calculation unit 55 detects the center point P of the ellipse with the coordinates of the intermediate point between the points D 1 and D 2 as the coordinates of (x 0 , y 0 ) due to the symmetry of the figure.

次に、楕円の長軸の長さ、短軸の長さ、焦点、楕円の傾きの求め方を説明する。ここで、以降の処理を簡単にするため、求めた楕円の中心点(x,y)を原点(0,0)とする。一般的な楕円(2次曲線)の方程式は、以下の(1)の数式で与えられる。 Next, how to determine the length of the major axis of the ellipse, the length of the minor axis, the focus, and the inclination of the ellipse will be described. Here, in order to simplify the subsequent processing, the center point (x 0 , y 0 ) of the obtained ellipse is set as the origin (0, 0). A general ellipse (quadratic curve) equation is given by the following equation (1).

Figure 2014199633
Figure 2014199633

(1)の数式において、楕円の中心点を原点(0,0)とすると、以下の(2)の数式のようになる。   In the equation (1), when the center point of the ellipse is the origin (0, 0), the following equation (2) is obtained.

Figure 2014199633
Figure 2014199633

次に、座標計算部55は、図17に示すように、最初に得られた点D,Dを、原点(0,0)を基準としてD→A(x,y),D→A(x,y)と座標変換する。座標計算部55は、x軸の正の部分と楕円の交点をA(x,0)、y軸の正の部分と楕円の交点をA(0,y)とする。 Next, as shown in FIG. 17, the coordinate calculation unit 55 uses the points D 1 and D 2 obtained first as D 1 → A 1 (x 1 , y 1 ) with the origin (0,0) as a reference. , D 2 → A 2 (x 2 , y 2 ). The coordinate calculation unit 55 sets the intersection of the positive part of the x axis and the ellipse as A 3 (x 3 , 0), and sets the intersection of the positive part of the y axis and the ellipse as A 4 (0, y 4 ).

なお、点Dおよび点Dが、共にx軸上またはy軸上にあるということは、円または傾きのない楕円であることを意味する。以下、傾きのある楕円を例にとって説明を進める。 Note that both the point D 1 and the point D 2 are on the x-axis or the y-axis means a circle or an ellipse having no inclination. In the following, description will be given by taking an inclined ellipse as an example.

,A,Aを(2)の数式に代入すると、楕円の方程式は、以下の(3)の数式となる。 By substituting A 1 , A 3 , and A 4 into the formula (2), the elliptic equation becomes the following formula (3).

Figure 2014199633
Figure 2014199633

(3)の数式は、傾きのある楕円の方程式である。図18に、図17の楕円を−φだけ回転させて得られた、傾きのない楕円(以下、「標準型」という)を示す。傾きのない楕円と傾きのある楕円とを比較することで、傾きのある楕円の傾きφを求めることができる。   The equation (3) is an equation of an ellipse with a slope. FIG. 18 shows an ellipse having no inclination (hereinafter referred to as “standard type”) obtained by rotating the ellipse of FIG. 17 by −φ. By comparing an ellipse having no inclination with an ellipse having an inclination, the inclination φ of the ellipse having an inclination can be obtained.

標準型の楕円上の任意の点を(X,Y)とすると、次の(4)の行列式が成り立つ。

Figure 2014199633
If an arbitrary point on the standard ellipse is (X, Y), the following determinant (4) is established.
Figure 2014199633

(4)の数式を展開すると、以下の(5)および(6)の数式を得られる。   When the formula (4) is expanded, the following formulas (5) and (6) can be obtained.

Figure 2014199633
Figure 2014199633

Figure 2014199633
Figure 2014199633

(5)の数式および(6)の数式を(3)の数式に代入すると、以下の(7)の数式となる。   Substituting the mathematical expression (5) and the mathematical expression (6) into the mathematical expression (3) yields the following mathematical expression (7).

Figure 2014199633
Figure 2014199633

図18に示す標準型の楕円は、傾きがないことから、XYの項は0になるので、以下の(8)の数式で示すことができる。   Since the standard ellipse shown in FIG. 18 has no inclination, the XY term is 0, and can be expressed by the following equation (8).

Figure 2014199633
Figure 2014199633

(8)の数式を整理すると、以下の(9)の数式となる。   When the formula of (8) is arranged, the following formula (9) is obtained.

Figure 2014199633
Figure 2014199633

(9)の数式をさらに整理すると、以下の(10)の数式となり、楕円の傾きφの値を求めることができる。   When the formula of (9) is further arranged, the following formula (10) is obtained, and the value of the inclination φ of the ellipse can be obtained.

Figure 2014199633
Figure 2014199633

次に、(10)の数式を(7)の数式に戻すと、XYの項は消えるので、以下の(11)の標準形の数式が得られる。

Figure 2014199633
Next, when the formula of (10) is changed back to the formula of (7), the XY term disappears, so that the following standard formula (11) is obtained.
Figure 2014199633

(11)の数式より、楕円の長軸の長さa’を、以下の(12)の数式で求めることができる。   From the equation (11), the length a ′ of the major axis of the ellipse can be obtained by the following equation (12).

Figure 2014199633
Figure 2014199633

また、(11)の数式より、楕円の短軸の長さb’を、以下の(13)の数式で求めることができる。   Further, from the equation (11), the length b ′ of the minor axis of the ellipse can be obtained by the following equation (13).

Figure 2014199633
Figure 2014199633

座標計算部55は、図15のフローチャートのステップS11およびステップS12において、このような演算を行うことで、楕円の長軸(長径)の長さa’および楕円の短軸(短径)の長さb’を算出する。   The coordinate calculation unit 55 performs such calculation in step S11 and step S12 in the flowchart of FIG. 15, so that the length a ′ of the major axis (major axis) of the ellipse and the length of the minor axis (minor axis) of the ellipse are obtained. B ′ is calculated.

次に、座標計算部55は、ポインティングデバイス1の3次元位置と回転角を算出する。この場合、座標計算部55は、まず、図18に示す楕円の焦点をS(s,0),S(s,0),s<0,s>0として、以下の(14)の数式および(15)の数式で楕円の焦点を求める。 Next, the coordinate calculation unit 55 calculates the three-dimensional position and rotation angle of the pointing device 1. In this case, the coordinate calculation unit 55 first sets the focus of the ellipse shown in FIG. 18 as S 1 (s 1 , 0), S 2 (s 2 , 0), s 1 <0, s 2 > 0, and The focal point of the ellipse is obtained by the equation (14) and the equation (15).

Figure 2014199633
Figure 2014199633

Figure 2014199633
Figure 2014199633

次に、座標計算部55は、楕円の長軸の長さa’、楕円の短軸の長さb’ならびに焦点S(s,0),S(s,0)から、ポインティングデバイス1の3次元座標と回転角を算出する。 Next, the coordinate calculation unit 55 performs pointing from the length a ′ of the major axis of the ellipse, the length b ′ of the minor axis of the ellipse, and the focal points S 1 (s 1 , 0), S 2 (s 2 , 0). The three-dimensional coordinates and rotation angle of the device 1 are calculated.

まず、3次元座標(x,y,z)の求め方を説明する。例えば、図19Aに示すようにポインティングデバイス1がz軸に対してθだけ傾いているとする。楕円の長軸の長さがa’、短軸の長さがb’なので、焦点Sのx座標sは、以下の(16)の数式で求めることができる。 First, how to obtain the three-dimensional coordinates (x, y, z) will be described. For example, assume that the pointing device 1 is inclined by θ with respect to the z-axis as shown in FIG. 19A. Since the length of the major axis of the ellipse is a ′ and the length of the minor axis is b ′, the x coordinate s 1 of the focal point S 1 can be obtained by the following equation (16).

Figure 2014199633
Figure 2014199633

なお、原点から焦点Sまでの距離Sは、以下の(17)の数式で求めることができる。 The distance S from the origin to the focal point S 1 can be calculated by formula below (17).

Figure 2014199633
Figure 2014199633

図19Bに示すように、焦点Sからy軸正方向へ直線を引き、楕円と交差する点を(s,y)とすると、yの値は、図19Aに示すLの値と一致する。このyの値とLの値が一致することについて説明する。図20Aに示すような、高さZ、中心軸と側面との間の角度αの円錐台を考える。図20Bに示すように、中心軸とxy平面との交点をS(x軸上の点)、円錐台の側面とx軸との交点をA,Aとする。 As shown in FIG. 19B, a straight line is drawn from the focus S 1 to y-axis positive direction, when the point of intersection with the ellipse (s 1, y 1), the value of y 1, the value of L 1 shown in FIG. 19A Matches. The fact that the value of y 1 matches the value of L 1 will be described. Consider a truncated cone of height Z and an angle α between the central axis and the side as shown in FIG. 20A. As shown in FIG. 20B, the intersection between the central axis and the xy plane is S 1 (a point on the x axis), and the intersection between the side surface of the truncated cone and the x axis is A 1 and A 2 .

次に、図20Cに示すように、Sを中心としてxz平面に沿ってz軸からθだけポインティングデバイス1を回転させる。これにより、円錐台の点Aは点A’へ回転移動する(Zを回転半径として、Zの長さは固定する)。回転移動なので、SからAまでの距離とSからA’までの距離は等しい。 Next, as illustrated in FIG. 20C, the pointing device 1 is rotated by θ from the z axis along the xz plane with S 1 as the center. Thereby, the point A 2 of the truncated cone rotates and moves to the point A 2 ′ (Z is a radius of rotation, and the length of Z is fixed). Since rotational movement, the distance from the distance and S 1 from S 1 to A 2 to A 2 'are equal.

さらに、回転する前の円錐台に注目すると、図20Bに示すように投影像は円なので、SからAまでの距離とSから同円上の点Aまでの距離は等しい。一方、Aに注目すると、円錐台が回転するとき、Aは回転軸上にあるので円錐台のAの位置は不変である(図20C、図20D参照)。以上より、SからAまでの距離(円の半径)と、SとA’までの距離は等しいと言えるので、yの値は、図19Aに示すLの値と一致する。 Further, paying attention to the truncated cone before rotation, as shown in FIG. 20B, the projected image is a circle, so the distance from S 1 to A 2 is equal to the distance from S 1 to point A 3 on the same circle. On the other hand, paying attention to A 3 , when the truncated cone rotates, the position of A 3 of the truncated cone does not change because A 3 is on the rotation axis (see FIGS. 20C and 20D). From the above, it can be said that the distance from S 1 to A 3 (the radius of the circle) and the distance from S 1 to A 2 ′ are equal, so the value of y 1 matches the value of L 1 shown in FIG. 19A. .

楕円の方程式は、楕円の長軸の長さa’、短軸の長さb’で表すと、以下の(18)の数式で表される。   The equation of the ellipse is represented by the following equation (18) when expressed by the major axis length a 'and the minor axis length b'.

Figure 2014199633
Figure 2014199633

(18)の数式に(x,y)→(s,y)を代入すると、y(=L)は、(19)の数式に示す値となる。 When (x, y) → (s 1 , y 1 ) is substituted into the equation (18), y 1 (= L 1 ) becomes the value shown in the equation (19).

Figure 2014199633
Figure 2014199633

ポインティングデバイス1から、光軸と平面との交点までの距離Zは、以下の(20)の数式で示す値となる。なお、「α」は光軸と円錐の側面との間の角度である(ポインティングデバイス1固有の定数)。   The distance Z from the pointing device 1 to the intersection of the optical axis and the plane is a value represented by the following equation (20). “Α” is an angle between the optical axis and the side surface of the cone (a constant unique to the pointing device 1).

Figure 2014199633
Figure 2014199633

図19Aにおいて、Z’とLを含む直角三角形に注目すると、正弦(sinθ)および余弦(cosθ)は、以下の(21)の数式および(22)の数式で表される。 In FIG. 19A, when focusing on a right triangle including L 2 and Z ', sine (sin [theta) and cosine (cos [theta]) is represented by the formula in the formula and (22) of the following (21).

Figure 2014199633
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Figure 2014199633
Figure 2014199633

頂角αを共有し、底辺をL,Lとする2つの三角形は相似形なので、以下の(23)の数式の関係が成り立つ。 Since the two triangles sharing the apex angle α and having the bases L 1 and L 2 are similar, the relationship of the following equation (23) holds.

Figure 2014199633
Figure 2014199633

(23)の数式に、(21)および(22)の数式を代入すると、以下の(24)の数式となる。   Substituting the equations (21) and (22) into the equation (23) yields the following equation (24).

Figure 2014199633
Figure 2014199633

(24)の数式を整理すると、以下の(25)の数式となる。   When the formula of (24) is arranged, the following formula (25) is obtained.

Figure 2014199633
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三角関数の合成を用いると、以下の(26)の数式となる。   When trigonometric synthesis is used, the following equation (26) is obtained.

Figure 2014199633
Figure 2014199633

(26)の数式は、以下の(27)の数式に変形することができる。   The equation (26) can be transformed into the following equation (27).

Figure 2014199633
Figure 2014199633

これにより、図19Aに示すポインティングデバイス1の光軸のz軸に対する傾きθは、以下の(28)の数式で求めることができる。   Thereby, the inclination θ of the optical axis of the pointing device 1 shown in FIG. 19A with respect to the z-axis can be obtained by the following equation (28).

Figure 2014199633
Figure 2014199633

次に、楕円の傾きφおよびポインティングデバイス1の光軸のz軸に対する傾きθを用いて、以下の(29)の数式で示すポインティングデバイス1の3次元座標(x,y,z)を求める。(29)の数式からわかるように、x,y,zの各座標値は、z軸に対するポインティングデバイス1の光軸の傾きθの関数で求めることができる。   Next, using the inclination φ of the ellipse and the inclination θ of the optical axis of the pointing device 1 with respect to the z-axis, the three-dimensional coordinates (x, y, z) of the pointing device 1 represented by the following equation (29) are obtained. As can be seen from the equation (29), the coordinate values of x, y, and z can be obtained by a function of the inclination θ of the optical axis of the pointing device 1 with respect to the z axis.

Figure 2014199633
Figure 2014199633

なお、上述の説明では、理解を容易とするために、楕円の中心と原点とを一致させた。しかし、原点を画像の左端上端等に設定した場合には、楕円の中心点が値(x,y)を取るとき、(28)の数式のx,yの項に、それぞれx,yを加えればよい。これにより、他の基準点からの3次元座標を求めることができる。 In the above description, the center of the ellipse coincides with the origin for easy understanding. However, when the origin is set at the upper left end of the image or the like, when the center point of the ellipse takes the value (x d , y d ), x d , it may be added to y d. Thereby, the three-dimensional coordinate from another reference point can be calculated | required.

座標計算部55は、(29)の数式のうち、「−Zsinθcosφ−Scosφ」の演算を行うことで、操作面5上におけるポインティングデバイス1のx座標の値を算出する。また、座標計算部55は、(29)の数式のうち、「−Zsinθsinφ−Ssinφ」の演算を行うことで、操作面5上におけるポインティングデバイス1のy座標の値を算出する。   The coordinate calculation unit 55 calculates the value of the x coordinate of the pointing device 1 on the operation surface 5 by calculating “−Z sin θ cos φ−S cos φ” in the equation (29). Further, the coordinate calculation unit 55 calculates the value of the y coordinate of the pointing device 1 on the operation surface 5 by calculating “−Zsinθsinφ−Ssinφ” in the equation (29).

図12に示す情報処理装置4のCPU40は、このように算出した操作面5上におけるポインティングデバイス1の座標値から、ポインティングデバイス1の操作状態を検出する。CPU40は、検出したポインティングデバイス1の操作状態に対応する情報処理を行う。例えば、情報処理装置4に接続されたプロジェクタ装置から、操作面5に操作ボタンが投影されているものとする。そして、操作者が、操作面5に投影されている操作ボタンの表示位置で、ポインティングデバイス1を所定時間以上、停止操作したとする。CPU40は、上述のように算出した、操作面5上におけるポインティングデバイス1の座標の移動状態を検出する。CPU40は、操作面5に表示された操作ボタン上で、ポインティングデバイス1の所定時間以上の停止操作を検出した場合、操作ボタンが操作されたものと認識する。そして、CPU40は、操作された操作ボタンに対応する画像をHDD43から読み出し、プロジェクタ装置を介して操作面5に投影する。これにより、操作面5を、いわゆるタッチ検出機能付き表示装置のように使用可能とすることができる。   The CPU 40 of the information processing apparatus 4 shown in FIG. 12 detects the operation state of the pointing device 1 from the coordinate value of the pointing device 1 on the operation surface 5 calculated in this way. The CPU 40 performs information processing corresponding to the detected operation state of the pointing device 1. For example, it is assumed that an operation button is projected on the operation surface 5 from a projector device connected to the information processing device 4. Assume that the operator stops the pointing device 1 at a display position of the operation button projected on the operation surface 5 for a predetermined time or more. The CPU 40 detects the movement state of the coordinates of the pointing device 1 on the operation surface 5 calculated as described above. When the CPU 40 detects a stop operation for a predetermined time or longer on the operation button displayed on the operation surface 5, the CPU 40 recognizes that the operation button has been operated. Then, the CPU 40 reads an image corresponding to the operated operation button from the HDD 43 and projects it on the operation surface 5 via the projector device. Thereby, the operation surface 5 can be used like a display device with a so-called touch detection function.

次に、ポインティングデバイス1の座標は、以下に説明する演算式を用いて算出してもよい。座標計算部55は、円(楕円)の最長の径(長径)を「a」とする。また、座標計算部55は、平面内で長径と直交する最短の径(短径)を「b」とする。また、座標計算部55は、円錐の頂角を「α」とする。また、座標計算部55は、ポインティングデバイス1のミラー16から先端部21までの長さを「L」とする。また、座標計算部55は、90度−ポインティングデバイス1と操作面5のなす角を「θ」とする。a,b,α,L,θは、(数30)および(数31)に示す関係にある。長径aおよび短径bは、撮像部3で撮影される画像から計測する。Lは既知であるので、(数30)および(数31)は未知数が2つの連立方程式となる。ここから、αおよびθを計算する。この計算は、テーブルから検出してもよい。図22および図23にテーブルの一例を示す。図22に示すテーブルは、楕円の各長径の長さに対応する、ポインティングデバイス1の傾斜角度θの値および円錐の頂角αの値を記憶したテーブルとなっている。図23に示すテーブルは、楕円の各短径の長さに対応する、ポインティングデバイス1の傾斜角度θの値および円錐の頂角αの値を記憶したテーブルとなっている。各テーブルは、例えばHDD43等の記憶部に予め記憶される。   Next, the coordinates of the pointing device 1 may be calculated using an arithmetic expression described below. The coordinate calculation unit 55 sets “a” as the longest diameter (major axis) of the circle (ellipse). In addition, the coordinate calculation unit 55 sets “b” as the shortest diameter (minor axis) orthogonal to the major axis in the plane. In addition, the coordinate calculation unit 55 sets the apex angle of the cone to “α”. Further, the coordinate calculation unit 55 sets the length from the mirror 16 of the pointing device 1 to the distal end portion 21 as “L”. In addition, the coordinate calculation unit 55 sets the angle formed by the 90-degree pointing device 1 and the operation surface 5 to “θ”. a, b, α, L, θ are in the relationship shown in (Equation 30) and (Equation 31). The major axis “a” and the minor axis “b” are measured from an image photographed by the imaging unit 3. Since L is known, (Equation 30) and (Equation 31) are simultaneous equations with two unknowns. From here, α and θ are calculated. This calculation may be detected from a table. An example of a table is shown in FIGS. The table shown in FIG. 22 is a table that stores the value of the inclination angle θ of the pointing device 1 and the value of the apex angle α of the cone corresponding to the length of each major axis of the ellipse. The table shown in FIG. 23 is a table that stores the value of the inclination angle θ of the pointing device 1 and the value of the apex angle α of the cone corresponding to the length of each minor axis of the ellipse. Each table is stored in advance in a storage unit such as the HDD 43.

Figure 2014199633
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Figure 2014199633
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ここで、図21は、ポインティングデバイス1から出射されるレーザー光と、操作面5との幾何学的な関係を真横から見た図である。線分AB及び線分ACを含む直線は、ポインティングデバイス1から出射されるレーザー光の軌跡を示している。線分AFが、ポインティングデバイス1のミラー16から先端部21までの長さ「L」に対応する。線分DEは、レーザー光が投影する楕円の長径に対応する。このとき、線分DF:線分FEは、頂角αおよび、傾斜角θを用いて以下の(32)の数式で表すことができる。なお、角度の単位は「度」である。   Here, FIG. 21 is a diagram of the geometric relationship between the laser light emitted from the pointing device 1 and the operation surface 5 as seen from the side. A straight line including the line segment AB and the line segment AC indicates the locus of the laser light emitted from the pointing device 1. The line segment AF corresponds to the length “L” from the mirror 16 to the tip portion 21 of the pointing device 1. The line segment DE corresponds to the major axis of the ellipse projected by the laser light. At this time, the line segment DF: line segment FE can be expressed by the following equation (32) using the apex angle α and the inclination angle θ. The unit of the angle is “degree”.

Figure 2014199633
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楕円の長径を計算する際に、図21の点Dおよび点Eの座標は分かっている。このため、座標計算部55は、(32)の数式の演算を行うことにより、点Fの座標、すなわち、操作面5上におけるポインティングデバイス1の先端部21の座標を算出することができる。   When calculating the major axis of the ellipse, the coordinates of point D and point E in FIG. 21 are known. Therefore, the coordinate calculation unit 55 can calculate the coordinates of the point F, that is, the coordinates of the distal end portion 21 of the pointing device 1 on the operation surface 5 by performing the calculation of the mathematical expression (32).

座標計算部55は、上述の「(12)の数式および(13)の数式」、または「(30)の数式および(31)の数式」を用いて楕円の長径または短径の長さを算出する。座標計算部55は、この算出値を用いて図22に示すテーブルまたは図23に示すテーブルを参照する。そして、座標計算部55は、算出した長径および短径に対応する円錐の頂角αおよびポインティングデバイス1の傾斜角度θをテーブルから検出する。   The coordinate calculation unit 55 calculates the length of the major axis or minor axis of the ellipse using the above-mentioned “(12) and (13) formula” or “(30) and (31)”. To do. The coordinate calculation unit 55 refers to the table shown in FIG. 22 or the table shown in FIG. 23 using this calculated value. Then, the coordinate calculation unit 55 detects the apex angle α of the cone and the tilt angle θ of the pointing device 1 corresponding to the calculated major axis and minor axis from the table.

例えば、算出した楕円の長径が1305mmであった場合、座標計算部55は、図22に示すテーブルを参照することで、頂角αを135.2°(135.2度)、ポインティングデバイス1の傾斜角度θを15°(15度)として検出する。また、算出した楕円の短径が957mmであった場合、座標計算部55は、図23に示すテーブルを参照することで、頂角αを135.2°(135.2度)、ポインティングデバイス1の傾斜角度θを15°(15度)として検出する。   For example, when the calculated major axis of the ellipse is 1305 mm, the coordinate calculation unit 55 refers to the table shown in FIG. 22 and sets the apex angle α to 135.2 ° (135.2 degrees) and the pointing device 1 The inclination angle θ is detected as 15 ° (15 °). When the calculated minor axis of the ellipse is 957 mm, the coordinate calculation unit 55 refers to the table shown in FIG. 23, and the apex angle α is 135.2 ° (135.2 degrees), and the pointing device 1 Is detected as 15 [deg.] (15 [deg.]).

このように算出した楕円の長径および短径を用いて各テーブルを参照することで、頂角αとポインティングデバイス1の傾斜角度θを機械的かつ一義的に検出することができる。このため、傾斜角度θ等の演算に要する時間を短縮化して、ポインティングデバイス1の座標検出に要する時間を大幅に短縮化することができる。   By referring to each table using the major axis and minor axis of the ellipse thus calculated, the apex angle α and the tilt angle θ of the pointing device 1 can be detected mechanically and uniquely. For this reason, the time required for calculating the tilt angle θ and the like can be shortened, and the time required for coordinate detection of the pointing device 1 can be greatly shortened.

なお、図17および図18に示すテーブルは、一例である。このため、テーブルの各要素を細分化してもよい。また、頂角αについては、事前に角度が分かっているため、必要分用意すれば良い。また、ポインティングデバイス1の傾斜角度θは、必要に応じて細かく設定すればよい。   Note that the tables shown in FIGS. 17 and 18 are examples. For this reason, you may subdivide each element of a table. Further, the apex angle α is known in advance, and therefore, the necessary amount may be prepared. Further, the tilt angle θ of the pointing device 1 may be set finely as necessary.

次に、この実施の形態のおいては、座標計算に用いる円として複数の円が存在する場合、一番外側の円を座標計算に用いることとした。しかし、座標計算に用いる円として複数の円が存在する場合、複数の円に対応する座標値の平均値を、最終的な座標値として出力してもよい。   Next, in this embodiment, when a plurality of circles exist as circles used for coordinate calculation, the outermost circle is used for coordinate calculation. However, when a plurality of circles exist as circles used for coordinate calculation, an average value of coordinate values corresponding to the plurality of circles may be output as a final coordinate value.

この場合、座標計算部55は、上述の演算を行うことで、座標計算に用いる円毎にポインティングデバイス1の座標値を算出する。そして、座標計算部55は、各円に対応する各座標値の平均座標値を算出し、この平均座標値を最終的な座標値として出力する。このように平均座標値を出力することにより、座標値の演算誤差を少なくすることができ、ポインティングデバイス1の正確性の高い座標値を出力可能とすることができる。   In this case, the coordinate calculation unit 55 calculates the coordinate value of the pointing device 1 for each circle used for coordinate calculation by performing the above-described calculation. And the coordinate calculation part 55 calculates the average coordinate value of each coordinate value corresponding to each circle, and outputs this average coordinate value as a final coordinate value. By outputting the average coordinate value in this way, the calculation error of the coordinate value can be reduced, and the coordinate value with high accuracy of the pointing device 1 can be output.

次に、第1の実施の形態の座標検出システムは、ポインティングデバイス1から操作面5に対して表示する各円35〜38の大きさは、操作者で部分的に遮蔽されていても、全体形状を特定可能な大きさであることとした。しかし、狭い範囲でポインティングデバイス1の座標を検出する場合、ポインティングデバイス1から操作面5に投影する各円35〜38の大きさも、小さくする必要がある。実施の形態の座標検出システムで用いられるポインティングデバイス1は、図3に示すミラーユニット15が交換可能となっている。   Next, in the coordinate detection system of the first embodiment, the size of each of the circles 35 to 38 displayed on the operation surface 5 from the pointing device 1 is not limited even if the size of each circle 35 to 38 is partially shielded by the operator. The size was determined so that the shape could be specified. However, when the coordinates of the pointing device 1 are detected in a narrow range, it is necessary to reduce the size of each of the circles 35 to 38 projected from the pointing device 1 onto the operation surface 5. In the pointing device 1 used in the coordinate detection system of the embodiment, the mirror unit 15 shown in FIG. 3 can be replaced.

図24に、操作面5に小さめの各円35〜38を投影するミラーユニットのミラー60を示す。図24に示すミラー60は、第1のミラー61〜第4のミラー64を有している。第1のミラー61〜第4のミラー64は、上述のミラー16の第1のミラー30〜第4のミラー33に相当し、透過率等は同じとなっている。ただ、ミラー60の場合、ミラー16よりもレーザー光の反射角度が鈍角となっている。   FIG. 24 shows a mirror 60 of a mirror unit that projects small circles 35 to 38 on the operation surface 5. A mirror 60 shown in FIG. 24 includes a first mirror 61 to a fourth mirror 64. The first mirror 61 to the fourth mirror 64 correspond to the first mirror 30 to the fourth mirror 33 of the mirror 16 described above, and have the same transmittance and the like. However, in the case of the mirror 60, the reflection angle of the laser light is obtuse than that of the mirror 16.

このため、ミラー60が設けられたミラーユニットが操作面5上に描く各円35〜38大きさは、図24に示すようにミラー16が設けられたミラーユニット15よりも小さくなる。従って、狭い範囲でポインティングデバイス1の座標を検出する場合には、ポインティングデバイス1のミラーユニット15を、ミラー60が設けられたミラーユニットに交換すれば、狭い範囲での座標検出に対応することができる。   Therefore, the size of each circle 35 to 38 drawn on the operation surface 5 by the mirror unit provided with the mirror 60 is smaller than that of the mirror unit 15 provided with the mirror 16 as shown in FIG. Therefore, when the coordinates of the pointing device 1 are detected in a narrow range, if the mirror unit 15 of the pointing device 1 is replaced with a mirror unit provided with the mirror 60, the coordinate detection in the narrow range can be supported. it can.

以上の説明から明らかなように、第1の実施の形態の座標検出システムは、操作者で部分的に遮蔽されていても、全体形状を特定可能な大きさの円を、ポインティングデバイス1の不可視光レーザー光源14を用いて操作面5に表示する。座標検出システムは、操作面5を撮像部3で撮像し、得られた撮像画像に写っている円から、操作面5上におけるポインティングデバイス1の座標を算出する。このような座標検出システムは、以下の効果を得ることができる。   As is clear from the above description, the coordinate detection system according to the first embodiment is configured so that a circle having a size capable of specifying the entire shape is invisible to the pointing device 1 even if it is partially shielded by the operator. The information is displayed on the operation surface 5 using the optical laser light source 14. The coordinate detection system images the operation surface 5 with the imaging unit 3 and calculates the coordinates of the pointing device 1 on the operation surface 5 from the circle shown in the obtained captured image. Such a coordinate detection system can obtain the following effects.

まず、光源として指向性が高く、かつ、光量も十分な不可視光レーザー光源14を用い、レーザー光の軌跡で、座標検出のための円を描いている。このため、ポインティングデバイス1から離れた部分においても、操作面5に描画された円を十分な光量のレーザー光で明確に描画することができる。従って、太陽光の外乱等に影響されることなく、操作面5にポインティングデバイス1の座標を検出するための円を描画することができ、正確な座標検出を可能とすることができる。   First, an invisible laser beam source 14 having high directivity and sufficient light quantity is used as a light source, and a circle for coordinate detection is drawn on the locus of the laser beam. For this reason, the circle drawn on the operation surface 5 can be clearly drawn with a sufficient amount of laser light even at a portion away from the pointing device 1. Therefore, it is possible to draw a circle for detecting the coordinates of the pointing device 1 on the operation surface 5 without being affected by the disturbance of sunlight or the like, and to enable accurate coordinate detection.

また、操作面5上に複数の円を描画して、その中から座標の計算に適した円を選択して、座標の計算に用いている。また、操作面5に対しては、操作者で部分的に遮蔽されていても、全体形状を特定可能な大きさの円を描画している。このため、ポインティングデバイス1の操作者の体等により円が遮蔽されている場合でも、この遮蔽の影響の無い円を選択して、座標の計算に用いることができる。従って、正確な座標検出を可能とすることができる。   In addition, a plurality of circles are drawn on the operation surface 5, and a circle suitable for coordinate calculation is selected from the circles and used for coordinate calculation. On the operation surface 5, a circle having a size capable of specifying the overall shape is drawn even if it is partially shielded by the operator. Therefore, even when the circle is shielded by the operator's body or the like of the pointing device 1, a circle that is not affected by this shielding can be selected and used for coordinate calculation. Therefore, accurate coordinate detection can be made possible.

このようなことから、第1の実施の形態の座標検出システムは、精度よくポインティングデバイス1の座標検出を行うことができる。   For this reason, the coordinate detection system according to the first embodiment can accurately detect the coordinates of the pointing device 1.

(第2の実施の形態)
次に、第2の実施の形態の座標検出システムの説明をする。この第2の実施の形態の座標検出システムは、ポインティングデバイス内に設けた圧力センサで検出される筆圧を、操作面5に描画する円の線種で操作者に伝達するものである。
(Second Embodiment)
Next, a coordinate detection system according to the second embodiment will be described. In the coordinate detection system of the second embodiment, the pen pressure detected by the pressure sensor provided in the pointing device is transmitted to the operator by the line type of a circle drawn on the operation surface 5.

図25は、第2の実施の形態の座標検出システムで用いられるポインティングデバイス70を長手方向に沿って切断した断面図である。図25に示すように、ポインティングデバイス70は、先端部21とバネ部材71を介して接続された圧力センサ72(圧力検出部の一例)を有している。   FIG. 25 is a cross-sectional view of the pointing device 70 used in the coordinate detection system of the second embodiment, cut along the longitudinal direction. As shown in FIG. 25, the pointing device 70 includes a pressure sensor 72 (an example of a pressure detection unit) connected to the distal end portion 21 via a spring member 71.

バネ部材71は、筐体22から先端部21が離間する方向へ、先端部21を付勢している。操作者がポインティングデバイス70の先端部21を押圧操作すると、先端部21がバネ部材71の付勢力に逆らって筐体22方向に移動し、圧力センサ72に対して筆圧に応じた圧力がかかる。圧力センサ72は、この圧力(=筆圧)を検出し、制御部73に伝達する。   The spring member 71 urges the distal end portion 21 in a direction in which the distal end portion 21 is separated from the housing 22. When the operator presses the distal end portion 21 of the pointing device 70, the distal end portion 21 moves in the direction of the housing 22 against the urging force of the spring member 71, and a pressure corresponding to the writing pressure is applied to the pressure sensor 72. . The pressure sensor 72 detects this pressure (= writing pressure) and transmits it to the control unit 73.

制御部73は、筆圧に応じた線種の円が操作面5上に描画されるように、不可視光レーザー光源14を発光制御する。なお、「線種」とは、線の長さ、線の太さ、線の形態、線の色等を意味している。図26および図27は、制御部73が、筆圧に応じた線の長さとなるように不可視光レーザー光源14を発光制御して描かれた円を示している。このうち、図26は、高い筆圧である場合に描かれた円を、図27は、低い筆圧である場合に描かれた円を示している。また、図28は、制御部73が、筆圧に応じた線の太さとなるように不可視光レーザー光源14を発光制御して描かれた円を示している。   The control unit 73 controls the light emission of the invisible light source 14 so that a line type circle corresponding to the writing pressure is drawn on the operation surface 5. The “line type” means a line length, a line thickness, a line form, a line color, and the like. 26 and 27 show a circle drawn by the control unit 73 by controlling the light emission of the invisible laser beam source 14 so that the length of the line corresponds to the writing pressure. Of these, FIG. 26 shows a circle drawn when the writing pressure is high, and FIG. 27 shows a circle drawn when the writing pressure is low. FIG. 28 shows a circle drawn by controlling the light emission of the invisible laser light source 14 so that the control unit 73 has a line thickness corresponding to the writing pressure.

このように、第2の実施の形態の座標検出システムは、操作面5に描く円の線種を変化させることで、操作面5に描く円で筆圧情報を示すことができる他、上述の第1の実施の形態の座標検出システムと同様の効果を得ることができる。   As described above, the coordinate detection system according to the second embodiment can indicate the pen pressure information by the circle drawn on the operation surface 5 by changing the line type of the circle drawn on the operation surface 5. The same effect as that of the coordinate detection system of the first embodiment can be obtained.

上述の各実施の形態は、例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な各実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことも可能である。各実施の形態および各実施の形態の変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Each above-mentioned embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of the present invention. Each of the novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. Each embodiment and modifications of each embodiment are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1 ポインティングデバイス
2 座標検出デバイス
3 撮像部
4 情報処理装置
5 操作面
11 スイッチ
12 発光部
13 制御部
14 不可視光レーザー光源
15 ミラーユニット
16 ミラー
17 モータ部
18 バンドパスフィルタ(BPF)
21 先端部
22 筐体
23 バネ部材
24 透明窓部
30 第1のミラー
31 第2のミラー
32 第3のミラー
33 第4のミラー
35 第1の円
36 第2の円
37 第3の円
38 第4の円
40 CPU
41 ROM
42 RAM
43 HDD
44 入出力I/F
45 通信I/F
46 バスライン
51 画像取得部
52 線抽出部
53 補間処理部
54 円検出部
55 座標計算部
60 ミラー
61 第1のミラー
62 第2のミラー
63 第3のミラー
64 第4のミラー
70 ポインティングデバイス
71 バネ部材
72 圧力センサ
73 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pointing device 2 Coordinate detection device 3 Imaging part 4 Information processing apparatus 5 Operation surface 11 Switch 12 Light emission part 13 Control part 14 Invisible light laser light source 15 Mirror unit 16 Mirror 17 Motor part 18 Band pass filter (BPF)
21 Front end portion 22 Housing 23 Spring member 24 Transparent window portion 30 First mirror 31 Second mirror 32 Third mirror 33 Fourth mirror 35 First circle 36 Second circle 37 Third circle 38 First Circle of 4 40 CPU
41 ROM
42 RAM
43 HDD
44 I / F I / F
45 Communication I / F
46 Bus Line 51 Image Acquisition Unit 52 Line Extraction Unit 53 Interpolation Processing Unit 54 Circle Detection Unit 55 Coordinate Calculation Unit 60 Mirror 61 First Mirror 62 Second Mirror 63 Third Mirror 64 Fourth Mirror 70 Pointing Device 71 Spring Member 72 Pressure sensor 73 Control unit

特開2012−53603号公報JP 2012-53603 A 特許第3975892号公報Japanese Patent No. 3975892

Claims (10)

それぞれ同軸で大きさの異なる複数の円または楕円を投影するポインティングデバイスで操作される操作面を撮像した画像から、前記ポインティングデバイスの前記操作面上の座標の計算に用いる1以上の前記円または前記楕円を検出する検出部と、
検出された1以上の前記円または前記楕円から前記ポインティングデバイスの前記操作面上の座標を計算する座標計算部と
を備えることを特徴とする座標検出装置。
One or more of the circles or the circles used for calculating coordinates on the operation surface of the pointing device from an image obtained by imaging an operation surface operated by a pointing device that projects a plurality of circles or ellipses that are coaxial and have different sizes A detection unit for detecting an ellipse;
A coordinate detection apparatus comprising: a coordinate calculation unit that calculates coordinates on the operation surface of the pointing device from one or more of the detected circles or ellipses.
前記ポインティングデバイスは、人間に対して不可視領域の波長の光で前記円または前記楕円を投影し、
前記操作面を撮像した画像は、前記波長の光を透過するバンドパスフィルタを介した撮像光で形成された画像であること
を特徴とする請求項1に記載の座標検出装置。
The pointing device projects the circle or the ellipse with light having a wavelength in an invisible region to a human;
The coordinate detection apparatus according to claim 1, wherein the image obtained by imaging the operation surface is an image formed by imaging light that passes through a band-pass filter that transmits light of the wavelength.
前記座標計算部は、前記円の径、または前記楕円の長径と短径、および前記ポインティングデバイスの発光部から先端部までの長さから前記ポインティングデバイスの座標を計算すること
を特徴とする請求項1または請求項2に記載の座標検出装置。
The coordinate calculation unit calculates the coordinates of the pointing device from the diameter of the circle, or the major axis and minor axis of the ellipse, and the length from the light emitting unit to the tip of the pointing device. The coordinate detection apparatus according to claim 1 or 2.
前記座標計算部は、複数の前記円または前記楕円から計算した座標の平均を、前記ポインティングデバイスの座標として算出すること
を特徴とする請求項1から請求項3のうち、いずれか一項に記載の座標検出装置。
The coordinate calculation unit calculates an average of coordinates calculated from a plurality of the circles or the ellipses as coordinates of the pointing device. Coordinate detection device.
前記座標計算部は、座標の計算に用いる前記円または前記楕円として複数の前記円または前記楕円が検出された場合、一番外側の円または楕円を用いて前記ポインティングデバイスの座標を計算すること
を特徴とする請求項1から請求項3のうち、いずれか一項に記載の座標検出装置。
The coordinate calculation unit calculates coordinates of the pointing device using an outermost circle or ellipse when a plurality of the circles or ellipses are detected as the circle or ellipse used for coordinate calculation. The coordinate detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the coordinate detection device is a feature.
前記ポインティングデバイスは、内側の間隔が密で外側にかけて間隔が疎となる複数の前記円または前記楕円を投影すること
を特徴とする請求項1から請求項5のうち、いずれか一項に記載の座標検出装置。
6. The pointing device according to claim 1, wherein the pointing device projects a plurality of the circles or the ellipses whose inner intervals are dense and the intervals are sparse toward the outer side. 7. Coordinate detection device.
前記ポインティングデバイスは、先端部が前記操作面に押圧操作されることで生じた圧力を示す線種で前記円または前記楕円の投影を行い、
前記検出部で検出された前記円または前記楕円の線種から前記圧力を検出する圧力検出部を有すること
を特徴とする請求項1から請求項6のうち、いずれか一項に記載の座標検出装置。
The pointing device performs projection of the circle or the ellipse with a line type indicating a pressure generated by pressing the tip portion against the operation surface,
The coordinate detection according to claim 1, further comprising: a pressure detection unit that detects the pressure from a line type of the circle or the ellipse detected by the detection unit. apparatus.
それぞれ同軸で大きさの異なる複数の円または楕円を操作面に投影するポインティングデバイスと、
前記ポインティングデバイスで操作される前記操作面の画像を撮像する撮像部と、前記画像から前記ポインティングデバイスの前記操作面上の座標の計算に用いる1以上の前記円または前記楕円を検出する検出部と、検出された1以上の前記円または前記楕円から前記ポインティングデバイスの前記操作面上の座標を計算する座標計算部とを備えた座標検出デバイスと
を有することを特徴とする座標検出システム。
A pointing device that projects a plurality of circles or ellipses, each coaxial and different in size, onto the operation surface;
An imaging unit that captures an image of the operation surface operated by the pointing device; and a detection unit that detects one or more of the circle or the ellipse used for calculating coordinates on the operation surface of the pointing device from the image; A coordinate detection device comprising: a coordinate calculation unit that calculates coordinates on the operation surface of the pointing device from the detected one or more circles or ellipses.
それぞれ同軸で大きさの異なる複数の円または楕円を投影するポインティングデバイスで操作される操作面を撮像した画像から、検出部が、前記ポインティングデバイスの前記操作面上の座標の計算に用いる1以上の前記円または前記楕円を検出する検出工程と、
座標計算部が、検出された1以上の前記円または前記楕円から前記ポインティングデバイスの前記操作面上の座標を計算する座標計算工程と
を有することを特徴とする座標検出方法。
One or more used by the detection unit to calculate coordinates on the operation surface of the pointing device from an image obtained by imaging an operation surface operated by a pointing device that projects a plurality of circles or ellipses that are coaxial and have different sizes Detecting the circle or the ellipse;
A coordinate calculation method comprising: a coordinate calculation step of calculating coordinates on the operation surface of the pointing device from the one or more detected circles or ellipses.
コンピュータを、
それぞれ同軸で大きさの異なる複数の円または楕円を投影するポインティングデバイスで操作される操作面を撮像した画像から、前記ポインティングデバイスの前記操作面上の座標の計算に用いる1以上の前記円または前記楕円を検出する検出部と、
検出された1以上の前記円または前記楕円から前記ポインティングデバイスの前記操作面上の座標を計算する座標計算部
として機能させることを特徴とする座標検出プログラム。
Computer
One or more of the circles or the circles used for calculating coordinates on the operation surface of the pointing device from an image obtained by imaging an operation surface operated by a pointing device that projects a plurality of circles or ellipses that are coaxial and have different sizes A detection unit for detecting an ellipse;
A coordinate detection program that functions as a coordinate calculation unit that calculates coordinates on the operation surface of the pointing device from one or more detected circles or ellipses.
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