JP2000347805A - 座標入力装置及びその制御方法、コンピュータ可読メモリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外乱光の影響を抑制し、高分解能で高性能な
座標入力を可能とする座標入力装置及びその制御方法、
コンピュータ可読メモリを提供する。 【解決手段】 光スポットをリニアセンサ２０Ｘ、２０
Ｙで検知する。リニアセンサ２０Ｘ、２０Ｙが光スポッ
トの点灯状態と非点灯状態を検知して出力する第１信号
と第２信号の差分信号をセンサ制御部３１で算出する。
そして、差分信号のピークレベルに基づく制御信号を発
生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、指示具からの光を
座標入力画面の所定位置に照射して光スポットを生成
し、前記光スポットに対応した座標を生成する座標入力
装置及びその制御方法、コンピュータ可読メモリに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】大型デイスプレイの画面に指示具によっ
て直接座標を入力することにより、外部接続されたコン
ピュータを制御したり、文字や図形などを書き込むため
に用いられる座標入力装置としては、ＣＣＤエリアセン
サやリニアセンサを用いて画面上の光スポットを撮像
し、重心座標あるいはパターンマッチングを用いるなど
の画像処理を行って、座標値を演算して出力するもの
や、ＰＳＤと呼ばれる位置検出素子（スポットの位置に
対応した出力電圧が得られるアナログデバイス）を用い
るものなどが知られている。

【０００３】例えば、特公平７−７６９０２号公報に
は、可視光の平行ビームによる光スポットをビデオカメ
ラで撮像して座標を検出し、同時に赤外拡散光で制御信
号を送受する装置が開示されている。また、特開平６−
２７４２６６号公報には、リニアＣＣＤセンサと特殊な
光学マスクを用いて座標検出を行う装置が開示されてい
る。一方、特許第２５０３１８２号には、ＰＳＤを用い
た装置について、その構成と出力座標の補正方法が開示
されている。

【０００４】また、近年、大画面ディスプレイの画面の
明るさが改善され、明るく照明された環境においても十
分使用できるようになってきており、需要が拡大きれつ
つある。そして、座標入力装置は、そのような大画面デ
ィスプレイと組み合わした環境においても使用できるよ
うに、外乱光に影響を受けないことがますます必要にな
ってきている。また、近年、無線通信手段として、赤外
線を利用する機器が増加しており、赤外、可視光ともに
外乱光は、増加傾向にあるため、外乱光に影響を受けな
いことは、装置の重要な特性の一つである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
７−７６９０２号公報、特開平６−２７４２６６号公報
で開示されるようなＣＣＤセンサを用いる座標入力装置
は、光学フィルタでしか外乱光を抑制することができな
い。

【０００６】これに対して、特許第２５０３１８２号で
開示されるようなＰＳＤを用いる座標入力装置では、光
強度を周波数変調し、この変調波を同期検波することに
より、外乱光の影響を抑制できるため、光学フィルタと
併用することによって、外乱光に対しては強い特性を持
っている。

【０００７】また、大画面ディスプレイは、明るさの改
善と同時に高解像度化も進められている。このため、座
標入力装置の分解能も向上させる必要があるが、外乱光
に強いＰＳＤを用いた座標入力装置では、この点におい
て問題がある。即ち、センサ出力電圧のダイナミックレ
ンジが入力範囲にそのまま対応している。そのため、例
えば、全体を１０００の座標に分解する場合には、少な
くとも６０ｄＢ以上のＳ／Ｎ比が必要になり、さらに特
許第２５０３１８２号で開示されているように、直線性
誤差のデジタル補正が必須であるため、高精度なアナロ
グ回路と多ビットのＡＤ変換器と演算回路とが必要にな
る。さらに、センサ出力信号のＳ／Ｎ比は、光量と光ス
ポットのシャープさに依存するため、上述した外乱光の
抑圧だけでは不十分であり、明るく高精度な光学系も必
要になる。このようなことから、装置自体が非常に高価
で、大型なものになってしまう。

【０００８】さらに、ＣＣＤセンサを用い、分解能を高
める手法として、特公平７−７６９０２号公報では、ビ
デオカメラを複数台同時使用することが開示されている
が、これは装置が大型化し、高価になる。また、一台で
画素数の多いビデオカメラの場合には、複数のカメラを
用いるよりもさらに大型化し、高価となる。また、画像
処理によって、画素数よりも高い分解能を達成するに
は、膨大な画像データの高速処理が必要となり、リアル
タイム動作をさせるには非常に大型で、高価なものとな
ってしまう。

【０００９】また、特開平６−２７４２６６号公報で
は、特殊な光学マスクと信号処理とによって高分解能が
得られるようにしており、外乱光が小さく良好なＳ／Ｎ
比が確保できれば高分解能化が可能である。しかしなが
ら、実際には、リニアセンサでは結像が線状であり、点
像となるエリアセンサに比べて面内で外乱光との分離が
できないため、外乱光の影響を受けやすく、外乱光の少
ない特殊な環境でしか実用にならないという問題があ
る。

【００１０】また、光スポットの位置を検出する座標入
力装置においては、安定的で十分な光量の光スポットを
得ることが高精度座標検出のためには重要であるが、座
標入力領域が大型すると、特に周辺部で指示具を傾けた
場合に光量が不足するという問題がある。

【００１１】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、外乱光の影響を抑制し、高分解能で高性能な
座標入力を可能とする座標入力装置及びその制御方法、
コンピュータ可読メモリを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による座標入力装置は以下の構成を備える。
即ち、指示具からの光を座標入力画面の所定位置に照射
して光スポットを生成し、前記光スポットに対応した座
標を生成する座標入力装置であって、前記光スポットを
検知する検知手段と、前記検知手段が前記光スポットの
点灯状態と非点灯状態を検知して出力する第１信号と第
２信号の差分信号を算出する差分手段と、前記差分信号
のピークレベルに基づく制御信号を発生する発生手段と
を備える。

【００１３】また、好ましくは、前記制御信号に基づい
て、前記光スポットに基づいて表示される画像の表示属
性を制御する表示制御手段と更に備える。

【００１４】また、好ましくは、前記表示属性は、表示
されているカーソルの色、サイズ、あるいは前記光スポ
ットに対応して生成される座標画像の色、濃淡、サイズ
の少なくともいずれか１つを含む。

【００１５】また、好ましくは、前記制御信号と前記光
スポットに対応して生成される座標出力信号に基づい
て、該光スポットに基づいて表示される画像の表示属性
を制御する表示制御手段とを更に備える。

【００１６】また、好ましくは、前記指示具が有する発
光素子を覆う透光性部材を備える場合、前記表示制御手
段は、前記制御信号に基づいて、前記透光性部材の指示
具への装着状態を検知する検知手段と、前記検知手段の
検知結果に基づいて、前記透光性部材の指示具への装着
状態を報知する報知手段とを備える。

【００１７】また、好ましくは、前記指示具が有する発
光素子を覆う透光性部材を備える場合、前記表示制御手
段は、前記制御信号と前記光スポットに対応して生成さ
れる座標出力信号に基づいて、前記透光性部材の指示具
への装着状態を検知する検知手段と、前記検知手段の検
知結果に基づいて、前記透光性部材の指示具への装着状
態を報知する報知手段とを備える。

【００１８】上記の目的を達成するための本発明による
座標入力装置の制御方法は以下の構成を備える。即ち、
指示具からの光を座標入力画面の所定位置に照射して光
スポットを生成し、前記光スポットに対応した座標を生
成する座標入力装置の制御方法であって、前記光スポッ
トを検知する検知工程と、前記検知工程が前記光スポッ
トの点灯状態と非点灯状態を検知して出力する第１信号
と第２信号の差分信号を算出する差分工程と、前記差分
信号のピークレベルに基づく制御信号を発生する発生工
程とを備える。

【００１９】上記の目的を達成するための本発明による
コンピュータ可読メモリは以下の構成を備える。即ち、
指示具からの光を座標入力画面の所定位置に照射して光
スポットを生成し、前記光スポットに対応した座標を生
成する座標入力装置の制御のプログラムコードが格納さ
れたコンピュータ可読メモリであって、前記光スポット
を検知する検知工程のプログラムコードと、前記検知工
程が前記光スポットの点灯状態と非点灯状態を検知して
出力する第１信号と第２信号の差分信号を算出する差分
工程のプログラムコードと、前記差分信号のピークレベ
ルに基づく制御信号を発生する発生工程のプログラムコ
ードとを備える。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態を詳細に説明する。

【００２１】まず、本発明に係る光学式座標入力装置の
概略構成について、図１を用いて説明する。

【００２２】図１は本実施形態の座標入力装置の概略構
成を示す図である。

【００２３】本座標入力装置は大別して、座標入力面で
あるスクリーン１０に対して光スポット５を形成する指
示具４と、光スポット５のスクリーン１０上の位置座標
等を検出する座標検出器１とからなる。図１には、それ
らの構成と合わせて、出力装置としてスクリーン１０
に、画像あるいは位置座標等を表示する投射型表示装置
８を示している。

【００２４】座標検出器１は、座標検出センサ部２と、
この座標検出センサ部２の制御および座標演算などを行
うコントローラ３、受光素子６、信号処理部７とから構
成されている。光スポット５のスクリーン１０上の座標
位置及び指示具４の後述する各スイッチの状態に対応す
る制御信号とを検出して、コントローラ３によって外部
接続装置（不図示）にその情報を通信するようにしてい
る。

【００２５】投射型表示装置８は、ホストコンピュータ
（不図示）などの外部接続装置である表示信号源からの
画像信号が入力される画像信号処理部８１と、これによ
り制御される液晶パネル８２、ランプ８３、ミラー８
４、コンデンサーレンズ８５からなる照明光学系と、液
晶パネル８２の像をスクリーン１０上に投影する投影レ
ンズ８６とからなり、所望の画像情報をスクリーン１０
に表示することができる。スクリーン１０は、投射画像
の観察範囲を広くするために適度な光拡散性を持たせて
あるので、指示具４から発射された光ビームも光スポッ
ト５の位置で拡散され、画面上の位置や光ビームの方向
によらず、光スポット５の位置で拡散された光の一部が
座標検出器１に入射するように構成されている。

【００２６】このように構成することで、指示具４によ
りスクリーン１０上で文字情報や線画情報を入力し、そ
の情報を投射型表示装置８で表示することにより、あた
かも『紙と鉛筆』のような関係で情報の入出力を可能と
する他、ボタン操作やアイコンの選択決定などの入力操
作を自由に行えるように構成したものである。 ＜指示具４の詳細説明＞図２は本実施形態の指示具の詳
細構成を示す図である。

【００２７】指示具４は、光ビームを発射する半導体レ
ーザ、あるいは赤外光を発射するＬＥＤ等の発光素子４
１と、その発光を駆動制御する発光制御部４２、電源部
４４、操作用スイッチ４３Ａ〜４３Ｄと、電池等の電源
部４４、さらに発光素子４１を覆う脱着可能な透光性部
材よりなるキャップ４６とを内蔵している。発光制御部
４２は、操作用スイッチ４３Ａ〜４３Ｄの状態により、
発光のＯＮ（オン）／ＯＦＦ（オフ）と、後述する変調
方法とによって、制御信号を重畳した発光制御を行う。

【００２８】図３は本実施形態の指示具の動作モードを
示す図である。

【００２９】スイッチＡ〜Ｄは、図２のスイッチ４３Ａ
〜４３Ｄに対応している。尚、図３中、「発光」とは発
光信号（座標信号）に対応し、「ペンダウン」、「ペン
ボタン」とは制御信号に対応する。

【００３０】操作者は、指示具４を握ってスクリーン１
０にその先端を向ける。このとき、スイッチ４３Ａは親
指が自然に触れる位置に配置されており、これを押すこ
とによって光ビーム４５が発射される。これにより、ス
クリーン１０上に光スポット５が生成され、所定の処理
によって座標信号が出力され始める。但し、この状態で
は、ペンダウン及びペンボタンの制御信号はＯＦＦの状
態である。このため、スクリーン１０上では、カーソル
の動きやボタンのハイライト切替などによる操作者への
指示位置の明示のみが行われる。

【００３１】また、人差し指及び中指が自然に触れる位
置に配置されたスイッチ４３Ｃ、４３Ｄを押すことによ
って、図３に示すようにペンダウン及びペンボタンの制
御信号が、発光信号に重畳された信号となる。すなわ
ち、スイッチ４３Ｃを押すことによってペンダウンの状
態となり、文字や線画の入力を開始したり、ボタンを選
択決定するなどの画面制御が実行できる。スイッチ４３
Ｄを押すことによって、ペンボタンの状態となり、メニ
ューの呼び出しなどの別機能に対応させることができ
る。これにより、操作者は、片手でスクリーン１０上の
任意の位置で、すばやく正確に文字や図形を描いたり、
ボタンやメニューを選択したりすることによって、軽快
に操作することができる。

【００３２】また、指示具４の先端部には、スイッチ４
３Ｂが設けられていて、スクリーン１０に指示具４を押
し付けることによって動作するスイッチである。操作者
が、指示具４を握り、指示具の先端部をスクリーン１０
に押し付けることでペンダウン状態となるので、余分な
ボタン操作を行うことなしに自然なペン入力操作を行う
ことができる。

【００３３】また、スイッチ４３Ａはペンボタンの役割
を持つ。もちろん画面に押し付けないでスイッチ４３Ａ
を押せば、カーソルのみを動かすこともできる。実際
上、文字や図形の入力は画面から離れて行うより、直接
画面に触れた方が遥かに操作性、正確性が良い。本実施
形態では、このように４個のスイッチを用いて画面から
離れていても、また、直前にいても、自然で快適な操作
が可能であり、場合によって使い分けることができるよ
うに構成されている。さらには、直接入力専用（ポイン
タとして使用しない）ならば、光ビームでなく拡散光源
でよいので、半導体レーザよりも安価で長寿命のＬＥＤ
を用いることも可能である。

【００３４】また、このように近接用、遠隔用の２種類
の指示具４を用いたり、同時に２人以上で操作する、あ
るいは色や太さなど属性の異なる複数の指示具４を用い
る場合のために、発光制御部４２は、固有のＩＤ番号を
制御信号と共に送信するように設定されている。送信さ
れたＩＤ番号に対応して、描かれる線の太さや色などの
属性を外部接続機器側のソフトウェアなどで決定するよ
うになっており、スクリーン１０上のボタンやメニュー
などで設定変更することができる。この操作は、指示具
４に別途操作ボタン等を設けて変更指示信号送信するよ
うにしてもよく、これらの設定については、指示具４内
部あるいは座標検出器１内に状態を保持するようにして
ＩＤ番号ではなく、属性情報を外部接続機器へ送信する
ように構成することも可能である。

【００３５】また、このような追加の操作ボタンは、他
の機能、例えば、表示装置の点滅や信号源の切換、録画
装置などの操作などを行えるようにも設定可能である。
さらに、スイッチ４３Ａ、４３Ｂのいずれか一方、また
は両方に圧力検出手段を設けることによって筆圧検出を
行い、この筆圧データを制御信号と共に送信するなど各
種の有用な信号を送信することが可能である。

【００３６】指示具４のスイッチ４３Ａまたはスイッチ
４３ＢがＯＮになると発光が開始され、その発光信号は
比較的長い連続するパルス列からなるリーダ部と、これ
に続くコード（メーカーＩＤなど）とからなるヘッダ部
をまず出力し、その後、ペンＩＤや制御信号などからな
る送信データ列が予め定義された順序と形式に従ってそ
の情報を順次出力する（図５、ＬＳＧ信号参照）。

【００３７】尚、本願実施形態では、各データビットに
おいて、“１”ビットは“０”ビットに対して２倍の間
隔をもつような変調形式で形成しているが、データの符
号化方式については種々のものが使用可能である。しか
しながら、後述する様に座標検出のためには、平均光量
が一定していること、また、ＰＬＬの同調を行うにはク
ロック成分が十分大きいこと等が望ましく、送信すべき
データ量から見て冗長度を比較的高くしても支障はない
等を勘案して、本実施形態においては、６ビット（６４
個）のデータを１０ビット長のコードのうち、１と０が
同数で、かつ、１あるいは０の連続数が３以下の１０８
個のコードに割り付ける方法で符号化している。このよ
うな符号化方式をとることによって、平均電力が一定に
なり、また十分なクロック成分が含まれるので、復調時
に容易に安定した同期信号を生成することができる。

【００３８】また、前述したように、ペンダウンおよび
ペンボタンの制御信号は、２ビットであるがＩＤなどそ
の他の長いデータも送信しなければならない。そこで、
本実施形態では、２４ビットを１ブロックとして、先頭
の２ビットは制御信号、次の２ビットは内容識別コード
（例えば、筆圧信号は００、ＩＤは１１等）、次の２ビ
ットはこれらのパリティ、その後に、１６ビットのデー
タと２ビットのパリティとを並べて、１ブロックのデー
タとして構成する。このようなデータを前述したような
方式により符号化すると、４０ビット長の信号になる。
その先頭に１０ビット長のシンクコードを付加する。こ
のシンクコードは０が４個、１が５個連続する、あるい
はその反転パターン（直前のブロックの終わりが、１か
０かで切り替える）という特殊なコードを使用して、デ
ータワードとの識別が容易で、データ列の途中において
も確実にその位置を識別してデータの復元ができるよう
になっている。従って、１ブロックで５０ビット長の伝
送信号となり、制御信号と１６ビットのＩＤまたは筆圧
等のデータを送信していることになる。

【００３９】本実施形態では、第１の周波数６０ｋＨｚ
の１／８の７．５ｋＨｚを第２の周波数としているが、
前述のような符号化方式を採用しているため、平均伝送
ビットレートは、この２／３の５ｋＨｚとなる。さら
に、１ブロックが５０ビットなので、１００Ｈｚでは１
ブロック２４ビットのデータを送信していることにな
る。従って、パリティを除いた実効ビットレートは、２
０００ビット／秒である。このように冗長性は高いが、
誤検出を防止し、同期を容易にすることが非常に簡単な
構成で実現できる方式となっている。また、後述のセン
サ制御のための位相同期信号と、シンクコードの繰り返
し周期のチェックとを併用することによって、信号に短
いドロップアウトが発生した場合でも追従ができ、逆に
実際に、ペンアップやダブルタップのような素早い操作
を行った場合との識別は、ヘッダ信号の有無によって確
実に行えるようにもなっている。 ＜座標検出器１の詳細説明＞図４は本実施形態の座標検
出器の詳細構成を示す図である。

【００４０】この座標検出器１には、集光光学系によっ
て高感度に光量検出を行う受光素子６と、結像光学系に
よって光の到来方向を検出する４つのリニアセンサ２０
Ｘ、２０Ｙとが設けられている。そして、指示具４に内
蔵された発光素子４１からの光ビームにより、スクリー
ン１０上に生成された光スポット５からの拡散光をそれ
ぞれ受光する。 ＜集光光学系の動作説明＞受光素子６には、集光光学系
としての集光レンズ６ａが装着されており、スクリーン
１０上の全範囲から高感度で所定波長の光量を検知す
る。この検知出力は、周波数検波部７１によって検波さ
れた後、制御信号検出部７２において制御信号（指示具
４の発光制御部４２によって重畳された信号）などのデ
ータを含むデジタル信号に復調される。

【００４１】この制御信号の復元動作におけるタイミン
グチャートについて、図５を用いて説明する。

【００４２】図５は本実施形態の制御信号の復元動作に
おけるタイミングチャートである。

【００４３】上述したようなビット列からなるデータ信
号は、受光素子６で光出力信号ＬＳＧとして検出され、
周波数検波部７１で検波される。周波数検波部７１は、
光出力信号ＬＳＧの中で最も高い第１の周波数のパルス
周期に同調するように構成され、光学的なフィルタと併
用することによって、外乱光の影響を受けることなく、
変調信号ＣＭＤを復調する。この検波方法は広く実用さ
れている赤外線リモートコントローラと同様であり、信
頼性の高い無線通信方式である。

【００４４】本実施形態では、この第１の周波数として
は、一般に使用されている赤外線リモートコントローラ
より高い帯域である６０ＫＨｚを用い、同時に使用して
も誤動作することの無いように構成したが、この第１の
周波数を一般に使用されている赤外線リモートコントロ
ーラと同じ帯域にすることも可能であり、このような場
合にはＩＤなどで識別することによって誤動作を防止す
る。

【００４５】さて、周波数検波部７１により検波された
変調信号ＣＭＤは、制御信号検出部７２によってデジタ
ルデータとして解釈され、前述したペンダウンやペンボ
タンなどの制御信号が復元される。この復元された制御
信号は、通信制御部３３に送られる。また、変調信号Ｃ
ＭＤに含まれる第２の周波数であるコード変調の周期
は、センサ制御部３１によって検出され、この信号によ
ってリニアセンサ２０Ｘ、２０Ｙを制御することにな
る。すなわち、センサ制御部３１では、図５に示したヘ
ッダ部のタイミングでリセットし、その後、変調信号Ｃ
ＭＤの立ち下がりに位相同期した信号ＬＣＫを生成す
る。

【００４６】従って、この生成された信号ＬＣＫは、指
示具４の発光の有無に同期した一定周波数の信号とな
る。また、変調信号ＣＭＤからは、光入力の有無を示す
信号ＬＯＮと、この信号ＬＯＮによって起動されるセン
サリセット信号ＲＣＬとが生成される。このセンサリセ
ット信号ＲＣＬがハイレベルの間に２つのリニアセンサ
２０Ｘ、２０Ｙはリセットされ、信号ＬＣＫの立ち上が
りに同期したセンサリセット信号ＲＣＬの立ち下がりの
タイミングによって後述する同期積分動作が開始され
る。

【００４７】一方、制御信号検出部７２はヘッダ部を検
出し、他の機器やノイズではなく、指示具４からの入力
が開始されたことを確認すると、この確認を示す信号が
通信制御部３３からセンサ制御部３１に伝達され、リニ
アセンサ２０Ｘ、２０Ｙの動作有効を示す信号ＣＯＮが
ハイレベルにセットされ、座標演算部３２の動作が開始
される。

【００４８】図６は、光出力信号ＬＳＧが無くなり、一
連動作の終了時におけるタイミングチャートを示す。光
出力信号ＬＳＧから検波された変調信号ＣＭＤがローレ
ベルを一定時間以上続けると、光入力の有無を示す信号
ＬＯＮがローレベルになり、さらに、センサ動作有効を
示す信号ＣＯＮもローレベルとなり、その結果、リニア
センサ２０Ｘ、２０Ｙによる座標の出力動作を終了す
る。 ＜結像光学系の動作説明＞図７は本実施形態のリニアセ
ンサ２０Ｘ、２０Ｙの配置関係を示す図である。

【００４９】図７において、結像光学系としての円筒レ
ンズ９０Ｘ、９０Ｙによって光スポット５の像が、リニ
アセンサ２０Ｘ、２０Ｙの感光部２１Ｘ、２１Ｙに線状
に結像する。これらリニアセンサ２０Ｘ、２０Ｙを正確
に直角に配置することによって、それぞれがＸ座標、Ｙ
座標を反映した画素にピークを持つ出力が得られる。

【００５０】そして、これら２つのリニアセンサ２０
Ｘ、２０Ｙは、センサ制御部３１によって制御され、出
力信号はセンサ制御部３１に接続されたＡＤ変換部３１
Ａによってデジタル信号として座標演算部３２に送られ
る。座標演算部３２は、入力されたデジタル信号より出
力座標値を計算し、その計算結果を制御信号検出部７２
からの制御信号などのデータと共に通信制御部３３を介
して、所定の通信方法で外部制御装置（不図示）に送出
する。また、調整時など通常と異なる動作（例えば、ユ
ーザ校正値の設定）を行わせる場合は、通信制御部３３
からセンサ制御部３１、座標演算部３２へモード切換信
号が送られる。

【００５１】本発明では、光スポット５の像がリニアセ
ンサ２０Ｘ、２０Ｙの画素の数倍の像幅となるように焦
点調節を行って、故意にボケを生じさせている。直径
１．５ｍｍのプラスチック製の円筒レンズと画素ピッチ
約１５μｍ、有効６４画素のリニアＣＣＤ、赤外線ＬＥ
Ｄを用いた実験によれば、最もシャープな結像をさせる
と、約４０度の画角全面にわたって１５μｍ以下の像幅
となる。このような状態では、画素間分割演算結果が階
段状に歪んでしまうことがわかった。そこで、像幅が３
０から６０μｍ程度となるように、レンズの位置を調節
すると、非常に滑らかな座標データが得られた。もちろ
ん、大きくぼけさせると、ピークレベルが小さくなって
しまうので、数画素程度の像幅が最適である。画素数の
少ないＣＣＤと、適度にボケた光学系を用いることが、
本発明のポイントの一つであり、このような組み合わせ
を用いることによって、演算データ量が少なく、小さな
センサと光学系で非常に高分解能、高精度、高速でかつ
低コストな座標入力装置を実現できる。

【００５２】アレイ状に配置されたＸ座標検出用リニア
センサ２０Ｘ、Ｙ座標検出用リニアセンサ２０Ｙは同一
の構成であり、その詳細構成について、図８を用いて説
明する。

【００５３】図８は本実施形態のリニアセンサの詳細構
成を示す図である。

【００５４】受光部であるセンサアレイ２１はＮ個の画
素（本実施形態では、６４画素）からなり、受光量に応
じた電荷が積分部２２に貯えられる。積分部２２は、Ｎ
個からなり、ゲートＩＣＧに電圧を加えることによって
リセットできるため、電子シャッタ動作が可能である。
この積分部２２に貯えられた電荷は、電極ＳＴにパルス
電圧を加えることによって蓄積部２３に転送される。こ
の蓄積部２３は、２Ｎ個からなり、指示具４の発光タイ
ミングに同期したＩＲＣＬＫ信号のＨ（ハイレベル）と
Ｌ（ローレベル）とにそれぞれ対応して別々に電荷が蓄
積される。その後、光の点滅に同期して各々別々に蓄積
された電荷は、転送クロックを簡単にするために設けら
れた２Ｎ個からなるシフト部２４を介して、２Ｎ個から
なるリニアＣＣＤ部２５に転送される。

【００５５】これにより、リニアＣＣＤ部２５には、Ｎ
画素のセンサ出力の光の点滅に各々対応した電荷が隣接
して並んで記憶されることになる。これらリニアＣＣＤ
部２５に並べられた電荷は、２Ｎ個からなるリングＣＣ
Ｄ部２６に順次転送される。このリングＣＣＤ２６は、
ＣＬＲ信号によってＣＬＲ部２７で空にされた後、リニ
アＣＣＤ部２５からの電荷を順次蓄積していく。

【００５６】このようにして蓄積された電荷は、アンプ
２９によって読み出される。このアンプ２９は、非破壊
で蓄積電荷量に比例した電圧を出力するものである。実
際には、隣接した電荷量の差分、すなわち、発光素子４
１の点灯時の電荷量から非点灯時の電荷量を差し引いた
分の値を増幅して出力する。

【００５７】この時、得られるリニアセンサ２０Ｘ、２
０Ｙの出力波形の一例について、図９を用いて説明す
る。

【００５８】図９は本実施形態のリニアセンサの出力波
形の一例を示す図である。

【００５９】図９中、Ｂの波形は発光素子４１の点灯時
の信号のみを読み出したときの波形であり、Ａの波形は
非点灯時の波形、すなわち、外乱光のみの波形である
（図８に示したように、リングＣＣＤ２６には、これら
Ａ，Ｂの波形に対応する画素の電荷が隣接して並んでい
る）。アンプ２９は、その隣接する電荷量の差分値（Ｂ
−Ａの波形）を非破壊増幅して出力することになるが、
これにより、指示具４からの光のみの像の信号を得るこ
とができ、外乱光（ノイズ）の影響を受けることなく安
定した座標入力が可能となる。

【００６０】また、図９に示したＢ−Ａの波形の最大値
をＰＥＡＫ値と定義すれば、光に対してリニアセンサ２
０Ｘ、２０Ｙの各リニアセンサが機能する蓄積時間を増
大させれば、その時間に応じてＰＥＡＫ値は増大する。
換言すれば、ＩＲＣＬＫ信号の１周期分の時間を単位蓄
積時間とし、それを単位として蓄積回数ｎを定義すれ
ば、蓄積回数ｎを増大させることでＰＥＡＫ値は増大す
る。そして、このＰＥＡＫ値が所定の大ささＴＨ１に達
したことを検出することで、常に一定した品位の出力波
形を得ることができる。

【００６１】一方、外乱光が非常に強い場合、差分波形
Ｂ−Ａのピークが十分な大きさになる前に、リングＣＣ
Ｄ２６の転送電荷が飽和してしまう恐れがある。このよ
うな場合を考慮して、リニアセンサ２０Ｘ、２０Ｙの各
リニアセンサにはスキム機能を有するＳＫＩＭ部２８が
付設されている。ＳＫＩＭ部２８は、非点灯信号のレベ
ルを監視し、図１０において、ｎ回目のＡｎで信号レベ
ルが所定の値を超えている場合（図中、一点鎖線）、一
定量の電荷をＡ，Ｂの各画素から抜き取るようにする。
これにより、次のｎ＋１回目には、Ａｎ＋１に示すよう
な波形となり、これを繰り返すことによって、非常に強
い外乱光があっても飽和することなく、信号電荷の蓄積
を続けることができる。

【００６２】従って、指示具４からの点滅光の光量が微
弱であっても、多数回積分動作を継続することによっ
て、十分な大きさの信号波形を得ることが可能になる。
特に、指示具４に可視光域の発光源を用いる場合、表示
画像の信号が重畳するので、前述したスキム機能と差分
出力を用いることによって、非常にノイズの少ないシャ
ープな波形を得ることが可能となる。

【００６３】次に、リニアセンサ２０Ｘ，２０Ｙの動作
制御について、図１１を用いて説明する。

【００６４】図１１は本実施形態のリニアセンサの動作
制御を示すフローチャートである。センサ制御部３１が
センサ制御動作を開始すると、ステップＳ１０２におい
て、信号ＣＯＮを監視する。そして、信号ＣＯＮがハイ
レベルである場合（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、ステ
ップＳ１０３に進み、蓄積回数ｎを０にリセットする。
そして、ステップＳ１０４において、センサ出力のＰＥ
ＡＫ値（ピークレベル）が所定値ＴＨ１より大きいか否
かを判定する。

【００６５】ＰＥＡＫ値が所定値ＴＨ１未満である場合
（ステップＳ１０４でＮＯ）、ステップＳ１０５におい
て、蓄積回数ｎが第１所定回数ｎ０より大きいか否かを
判定する。蓄積回数ｎが第１所定回数ｎ０未満である場
合（ステップＳ１０５でＮＯ）、ステップＳ１０６に進
み、蓄積回数ｎを１インクリメントして、ステップＳ１
０４に戻る。一方、ＰＥＡＫ値が所定値ＴＨ１より大き
い場合（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、つまり、光量が
十分蓄積され正確な座標値演算をするに足る信号レベル
が得られた場合、ステップＳ１１４に進み、レベル制御
信号であるフラグＰＤＡＴＡをＨｉにする。また、蓄積
回数ｎが第１所定回数ｎ０より大きい場合（ステップＳ
１０５でＹＥＳ）、つまり、光量が十分蓄積されなかっ
た場合、ステップＳ１１５に進み、レベル制御信号であ
るフラグＰＤＡＴＡをＬｏｗにする。

【００６６】そして、ステップＳ１０７において、積分
停止信号ＲＯＮがハイレベル（Ｈ）になって積分動作が
停止される。そして、座標演算部３２による座標値演算
の処理が開始される。

【００６７】一方、レベル制御信号であるフラグＰＤＡ
ＴＡは、出力座標値、制御信号などのデータと共に通信
制御部３３を介して、所定の通信方法で外部制御装置
（不図示）に送出する。外部制御装置においては、レベ
ル制御信号であるフラグＰＤＡＴＡがＬｏｗの場合、ス
クリーン１０上で十分な光スポット５の光量が得られな
い状況になっていることを操作者に報知する制御を行
う。具体的には、スクリーン表示上の表示属性、例え
ば、表示されているカーソルの色、サイズあるいは描画
ドットの色、濃淡、サイズを通常と異なる状態に変更す
る等して、操作者の注意を喚起する。

【００６８】ここで、カーソルの色を変更する場合の変
更処理について、図１２を用いて説明する。

【００６９】図１２は本実施形態のカーソルの色を変更
する場合の変更処理を示すフローチャートである。

【００７０】まず、ステップＳ３０２において、フラグ
ＰＤＡＴＡでＬｏｗであるか否かを判定する。Ｌｏｗで
ない場合（ステップＳ３０２でＮＯ）、ステップＳ３０
４に進み、カーソルの色を黒にする。一方、Ｌｏｗであ
る場合（ステップＳ３０２でＹＥＳ）、ステップＳ３０
３に進み、カーソルの色を赤にする。

【００７１】この変更処理により、操作者は、通常は黒
であるカーソルの色が赤になることにより光量の不足を
知ることができる。本実施形態では、特に、指示具４に
内蔵された電源部４４の消耗に伴う電流電圧低下による
発光量低減を検知する場合には、所定値ＴＨ１は必要な
座標検出精度の得られる光量限界値に設定する。また、
所定値ＴＨ１を下回る場合には、カーソルの色等で光量
の不足を操作者に報知し、電源部４４の交換・充電を促
す。もちろん、直接、「電池交換」あるいは「充電」等
を促す表示を行ってもよい。

【００７２】図１１のフローチャートにおいて、ＰＥＡ
Ｋ値を更に細かく検出するために、図１３に示すような
所定値ＴＨ１とは異なる所定値ＴＨ２を設け、フラグＰ
ＤＡＴＡのＨｉとＬｏｗの間にＭｉｄというレベル制御
信号を発生させてもよい（この場合は２ビットとな
る）。この場合、図１２のフローチャートは、図１４の
フローチャートに示すように、カーソルの色の変化が黒
と赤の中間に青が示すことができ、よりきめ細かな光量
の情報を報知することができる。更には、十分な光スポ
ット５の光量が得られない状況とは、指示具４がスクリ
ーン１０から極端に離れている、指示具４をスクリーン
１０に対して寝かせ過ぎている、指示領域が入力領域周
辺部によりすぎている等の状況であるから、その状況を
促す様なメッセージ等を操作者に表示してもよい。ま
た、レベル制御信号を受けて光スポット５の光量に応じ
て、スクリーン１０への表示属性を制御する表示制御部
（不図示）を通信制御部３３に併設し、上記表示制御を
行ってもよい。

【００７３】図１１の説明に戻り、ステップＳ１０８に
おいて、蓄積回数ｎが第２所定回数ｎ１より大きいか否
かを判定する。蓄積回数ｎが第１所定回数ｎ１未満であ
る場合（ステップＳ１０８でＮＯ）、ステップＳ１０９
に進み、蓄積回数ｎを１インクリメントして、ステップ
Ｓ１０８に戻る。一方、蓄積回数ｎが第１所定回数ｎ１
より大きい場合（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、ステッ
プＳ１１０に進み、積分停止信号ＲＯＮがローレベルに
なり、同時に、信号ＬＣＫの周期の数倍（図１０では２
倍）の間センサリセット信号ＲＣＬがハイレベルにな
る。次に、ステップＳ１１２において、信号ＣＯＮを監
視する。信号ＣＯＮがハイレベルである場合（ステップ
Ｓ１１２でＹＥＳ）、ステップＳ１０３に進む。一方、
信号ＣＯＮがローレベルである場合（ステップＳ１１２
でＮＯ）、ステップＳ１１１に進み、処理１周期分待機
する。

【００７４】つまり、信号ＣＯＮがハイレベルである間
はこの動作が繰り返され、所定回数ｎ１で決まる周期ご
とに座標値演算が行われる。また、ごみなどの影響で、
信号ＣＯＮがドロップしても、１回のみは状態を保持す
るように、ステップＳ１１１が設けられている。もし、
連続して２周期の間、信号ＣＯＮがローレベルである場
合（ステップＳ１０２でＮＯ）、ステップＳ１１３に進
み、フラグｐｏｎが０にリセットされ、シンク信号待ち
の状態になって、初期状態に戻る。

【００７５】このドロップアウト対策部分は、１周期で
なくもっと長くすることも可能であり、外乱が少なけれ
ば、逆に短くしてしまってもよいことは言うまでもな
い。尚、ここの１周期を前述のデータブロックの周期の
自然数倍として、シンクコードのタイミングと一致さ
せ、信号ＣＯＮの代りにシンクコード検出信号を用いて
も同様の動作を行える。

【００７６】また、座標検出器に到達する指示具４の光
は、指示具４に内蔵された電源（電池）４４の消耗によ
り変動する他、指示具４の姿勢によっても変動する。特
に、スクリーン１０の光拡散性が小さい場合、表示画像
の正面輝度は向上するが、この指示具４の姿勢によるセ
ンサへの入力光量の変動が大きくなってしまう。しかし
ながら、本発明では、このような場合であっても、積分
回数が自動的に追従して常に安定した出力信号を得るこ
とができるので、安定した座標検出が可能となる優れた
効果が得られる。更に、仮に、出力信号のレベルが不足
した場合には、操作者に対してレベル不足を報知し、注
意を喚起し正しい指示方法を促すことにより、常に安定
した出力信号を得ることができる。

【００７７】また、ポインタとして光があまり散乱され
ずにセンサに入射した場合は、かなり強い光が入ること
になるが、このような場合であっても安定した座標検出
ができることは明らかである。

【００７８】また、画面に直接接触させて使用するＬＥ
Ｄを用いたペンとポインタとを併用する場合、ＬＥＤは
より大きな光量のものが使用可能であるので、前記図１
１に示した積分回数である第１所定回数ｎ０、第２所定
回数ｎ１をＩＤ信号によってペンかポインタかを判別し
て切替を行い、ペンの場合はサンプリングを高速に、ポ
インタの場合は低速にすることも可能である。実際、文
字入力のように繊細な描画作業はポインタでは不可能で
あり、むしろ低速サンプリングによって滑らかな線を描
けるほうが使い勝手がよく、このような切替を設けるこ
とも有効である。

【００７９】以上説明したように、点滅光に高周波数の
キャリアを加え、そのキャリアを周波数検波して得た所
定周期の復調信号によって積分動作のタイミング制御を
行うようにしたので、指示具と搬像部とをコードレスで
同期させることができ、使い勝手の良い座標入力装置を
実現することができる。また、レーザービームを用いる
ことによって画面から離れた位置で容易に繰作すること
が可能となる優れた利点も得られる。また、積分部から
の差分信号中のピークレベルが所定レベルを超えことを
検出し、積分動作を停止させる積分制御手段を設けたの
で、光量が変化してもほぼ一定レベルの光スポット像の
信号を作成でき、これにより、常に安定した高分解能な
座標演算結果を得ることができる。

【００８０】以上のピークレベルを検出してレベル制御
信号を発生する実施形態においては、主に光量が不足
し、ピークレベルが所定レベルを超えない場合に操作者
にその旨を報知する構成であったが、図１５に示すよう
に、光量の不足の検知と同時に所定レベルを超えた場合
のレベルを複数検知してもよい。図１５では、そのため
に、所定値ＴＨ１に対して、積分回数が所定値ｎ２より
大きいかどうかを判定し、大きい場合にはＰＤＡＴＡ＝
Ｍｉｄとし、大きくない場合は、光量がもっとも高いと
いうことでＰＤＡＴＡ＝Ｈｉを発生する。更に、細かく
検知するには、ピークレベル値のＡＤ変換部を設け、そ
の値を用いてもよい。

【００８１】また、次に説明する座標演算処理結果によ
る指示領域情報と併せてレベル制御信号を処理すること
により、中心部から周辺領域に行くに従い検出光量が低
下するという傾向の影響を受けずに、例えば、指示具４
の傾きのみに対して対応した制御を行うことができる。
例えば、簡単な処理の例を図１６に示す。図１５と図１
６の組み合わせにより、光量の不足に対する報知のみな
らず、例えば、指示具４の入力傾きでカーソルや描画ド
ットの色、濃淡、サイズが変わるようなアプリケーショ
ンに用いる等により操作上の可能性を広げることができ
る。また、指示具４に内蔵された電源部４４の消耗に伴
う電流電圧低下による発光量低減を検知する場合には、
入力領域の影響を受けずにより正確に操作者に電池等の
交換・充電を促すことができる。

【００８２】本発明のピークレベル検出による制御に関
して、他の実施形態を説明する。図１７に示すように、
発光素子４１が、スクリーンとの摩擦により摩耗したり
傷がつくのを防ぐために、透光性部材よりなるキャップ
４６で発光素子４１を覆う指示具４の構成をとる場合に
おいて、キャップ４６が破損等で座標検出に不都合とな
った場合に交換のためキャップ４６をはずす場合が生じ
る。キャップ４６をはずした非装着の状態で発光素子４
１が発光すると、操作者がこの状態でスクリーン１０で
座標入力を行う可能性が出てくる。

【００８３】そもそも、キャップ４６の減衰、拡散、屈
折を通した標準状態で最適な光スポット５がスクリーン
１０上に得られるように調整されており、キャップ４６
が非装着の状態で座標入力を行うと光量及びその分布が
標準状悪と異なり検出精度が低下するという不都合が生
じる。また、特に、直接、指示具４の先端部をスクリー
ン１０に接触するモードで座標入力する場合に、キャッ
プ４６が非装着の状態で座標入力を行うと発光素子４１
を損傷する可能性がある。キャップ４６の透光性樹脂材
料として、例えば、最も全光線透過率が大きい（損失の
小さい）ＰＭＭＡでも、全光線透過率が９３％であるの
で７％の損失がある。更に、加工状態による表面反射、
拡散、屈折を入れると損失は更に大きなものになる（前
記ＰＥＡＫ値の所定の大きさＴＨ１は、通常このキャッ
プ４６装着状態を基準として設定される）。

【００８４】従って、キャップ４６非装着状態では、検
出光量が増加し、ＰＥＡＫ値が増加する。そこで、図１
８に示す様に、このＰＥＡＫ値増加を検出し、キャップ
４６の非装着検知を行う検知処理をセンサ制御部３１で
行ってもよい。ここでは、所定値ＴＨ１に達した際、積
分回数ｎが所定回数ｎ３に比べて小さい場合は、極端に
検出光量が大きいレベル制御信号ＰＤＡＴＡ＝ｅｘＨｉ
を発生する。次に、通信制御部３３を介して、所定の通
信方法で外部制御装置に送られたＰＤＡＴＡ＝ｅｘＨｉ
信号は、キャップ４６の非装着状態と判定され、操作者
にキャップの装着を促す表示等を行う。もちろん、上記
座標演算処理結果による指示領域情報と併せてレベル制
御信号を処理することにより、領域の影響を除去してよ
り正確に処理してもよい。

【００８５】以上の他の実施形態により、指示具４に特
に別途手段を設けることなく、本体装置側でキャップの
装着状態を検知することができ、また、これを操作者に
報知することにより、発光素子を覆う透光性部材をはず
した状態での誤入力による発光素子の損傷、座標検出精
度の低下を防ぎ、高分解能で高性能な座標入力装置を提
供することができる。 ＜座標値演算＞次に、座標演算部３２における座標演算
処理について、図１９を用いて説明する。

【００８６】図１９は本実施形態の座標演算部における
座標演算処理を示すフローチャートである。

【００８７】上述したようにして得られた２つのリニア
センサ２０Ｘ，２０Ｙの出力信号（アンプ２９からの差
分信号）は、センサ制御部３１に設けられたＡＤ変換部
３１Ａでデジタル信号として座標演算部３２に送られ、
座標値が計算される。座標値の演算は、まず、Ｘ座標、
Ｙ座標の各方向の出力データに対して、センサ上の座標
値（Ｘ１、Ｙ１）が求められる。尚、演算処理は、Ｘ，
Ｙ同様であるので、Ｘのみについて説明する。

【００８８】まず、ステップＳ２０２において、任意の
座標入力点（後述する基準点設定モードでは座標が既知
の所定点）での各画素の差分信号である差分データＤｘ
（ｎ）（本実施形態の場合画素数ｎ＝６４）を読み込
み、バッファメモリ（不図示）に貯える。次に、ステッ
プＳ２０３において、あらかじめ設定しておいた閾値Ｖ
と比較し、閾値以上のデータ値Ｅｘ（ｎ）を算出する。
このデータ値Ｅｘ（ｎ）を用いて、ステップＳ２０４に
おいて、センサ上の座標Ｘ１を算出する。本実施形態で
は、重心法により出力データの重心を算出しているが、
データ値Ｅｘ（ｎ）のピーク値を求める方法（例えば微
分法による）等、計算の方法は複数あることは言うまで
もない。

【００８９】ステップＳ２０５において、座標演算処理
のモード判定を行う。出力データの重心Ｘ１から座標を
算出するためには、あらかじめ所定値を求めておく必要
があり、その所定値を導出する方法（基準点設定モー
ド）について説明する。

【００９０】同様に、Ｘ方向のみについて説明すれば、
スクリーン１０上のＸ座標、Ｙ座標が既知の点（α１、
β１）及び（α２、β２）で、指示具４を位置し、ステ
ップＳ２０２〜Ｓ２０４を各々実行し、各々の点で得ら
れるＸ方向センサの重心値を、Ｘ１₁、Ｘ１₂として算
出、その値及び既知の座標値α１、α２を各々、ステッ
プ２１０において記憶する。この記憶された値を用い
て、通常の座標算出時には、ステップＳ２０６におい
て、算出すべき座標入力点のＸ座標を算出することがで
きる。ステップＳ２０７において、より高性能な座標入
力装置を提供することを目的として、必要に応じて座標
値の校正（例えば、光学系のレンズ収差を補正するため
にソフト的な演算でその歪みを補正する等）をし、座標
値を確定する。

【００９１】確定した座標をそのままリアルタイムで出
力することも可能であるし、目的に応じてデータを間引
く（例えば、確定座標１０個毎で１個のデータのみ出
力）等も可能であることは言うまでもないが、以下の仕
様等を想定する場合には、重要である。

【００９２】指示具４をペンのように使う場合と、ポイ
ンタとして画面から離れて使う場合では、使用者の手の
安定性が異なる。ポインタとして使う場合には、画面上
のカーソルが細かく震えてしまうので、このような細か
い動きを抑制したほうが使いやすい。一方、ペンのよう
に使う場合には、できるだけ忠実に速く追従することが
求められる。特に、文字を書く場合などには小さな素早
い操作ができないと、正しく入力できなくなってしま
う。

【００９３】本実施形態では、制御信号によりＩＤを送
信しているため、ポインタか否か、つまり、先端のスイ
ッチが押されているか否かを判定可能なので、これによ
り、ポインタとして、あるいはペンとして使っているか
否かを判定できる。もし、ポインタであれば、例えば、
前回及び前々回の出力座標値（Ｘ−１，Ｙ−１）、（Ｘ
−２，Ｙ−２）を用いて移動平均を計算して今回の出力
座標値（Ｘ，Ｙ）を算出するようにすれば、ぶれの少な
い操作性の良い構成となる。また、単純な移動平均を用
いているが、このような平滑化処理に用いる関数として
は、他にも差分絶対値を大きさにより非線型圧縮した
り、移動平均による予測値を用いてこれとの差分を非線
型圧縮するなどの各種方式が使用可能である。

【００９４】つまり、ポインタとして使用している場合
は平滑化を強目にし、そうでない場合は弱目に切り替え
ることが、制御信号により可能であるため、それぞれ使
い勝手のよい状態を実現可能であり、この点でも本発明
の効果は大きい。

【００９５】尚、これらの演算処理は、前述したように
座標サンプリング周波数が１００Ｈｚの場合には１０ｍ
ｓｅｃの間に終了すればよく、原データは６４画素×２
（ｘおよびｙ）×ＡＤ変換部８ビットと非常に少ない
上、収束演算も必要ないので低速の８ビット１チップマ
イクロプロセッサで十分処理が可能である。このような
ことは、コスト的に有利なだけでなく、仕様変更が容易
で、開発期間の短縮や様々な派生商品の開発が容易にな
る利点もある。特に、エリアセンサを用いる場合のよう
に、高速の画像データ処理を行う専用のＬＳＩの開発な
どは不要であり、開発費用、開発期間などの優位性は非
常に大きなものである。

【００９６】上述したような演算処理によって算出した
座標値（Ｘ，Ｙ）を示すデータ信号は、座標演算部３２
から通信制御部３３に送られる。この通信制御部３３に
は、そのデータ信号と、制御信号検出部７２からの制御
信号とが入力される。そして、これらデータ信号および
制御信号は、ともに所定の形式の通信信号に変換され、
外部の表示制御装置に送出される。これにより、スクリ
ーン１０上のカーソルやメニュー、文字や線画の入力な
どの各種操作を行うことができる。前述したように、６
４画素のセンサを使った場合でも、１０００超の分解能
と十分な精度とが得られ、センサ、光学系ともに小型、
低コストな構成でよく、また、演算回路も非常に小規模
な構成とすることが可能な座標入力装置を得ることがで
きる。

【００９７】また、センサを、エリアセンサとして構成
する場合は、分解能を２倍にするには、４倍の画素数と
演算データとが必要となるのに対して、リニアセンサと
して構成する場合には、Ｘ座標、Ｙ座標各々２倍の画素
数にするだけで済む。従って、画素数を増やしてさらに
高分解能にすることも容易にできる。

【００９８】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、指示具４の点灯時と非点灯時との信号から得られる
差分信号のピークレベルを検出し、そのピークレベルの
値に応じて座標を算出することにより、外乱光の影響を
抑制し、高分解能で高性能で、かつ光スポットの光量に
応じた制御を行える安定的な座標入力装置を提供するこ
とができる。

【００９９】また、指示具４に内蔵された電源部４４の
消耗に伴う電流電圧低下による発光量低減を操作者に報
知し、電源部４４の交換・充電を促すことができる。

【０１００】また、ピークレベルの値に応じて、光スポ
ット５の光量に応じてスクリーン１０への表示属性を制
御することにより、操作性が向上し、様々なアプリケー
ションへの応用が可能となる。

【０１０１】また、ピークレベルの値に応じて、指示具
４に発光素子４１を覆うキャップ４６の装着状態を検知
し、それを報知することにより、発光素子４１の損傷を
防ぎ、安定的な光量を維持できる。

【０１０２】尚、本発明は、複数の機器（例えばホスト
コンピュータ、インタフェース機器、リーダ、プリンタ
など）から構成されるシステムに適用しても、一つの機
器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置な
ど）に適用してもよい。

【０１０３】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そ
のシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵ
やＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを
読出し実行することによっても、達成されることは言う
までもない。

【０１０４】この場合、記憶媒体から読出されたプログ
ラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本発明を構成することになる。

【０１０５】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、例えば、フロッピディスク、ハードディス
ク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ
−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭな
どを用いることができる。

【０１０６】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレ
ーティングシステム）などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれることは言うまでもない。

【０１０７】更に、記憶媒体から読出されたプログラム
コードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードや
コンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメ
モリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基
づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わる
ＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その
処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合
も含まれることは言うまでもない。

【０１０８】本発明を上記記憶媒体に適用する場合、そ
の記憶媒体には、先に説明した図１１〜図１６、図１
８、図１９に示すフローチャートに対応するプログラム
コードが格納されることになる。

【０１０９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
外乱光の影響を抑制し、高分解能で高性能な座標入力を
可能とする座標入力装置及びその制御方法、コンピュー
タ可読メモリを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の座標入力装置の概略構成を示す図
である。

【図２】本実施形態の指示具の詳細構成を示す図であ
る。

【図３】本実施形態の指示具の動作モードを示す図であ
る。

【図４】本実施形態の座標検出器の詳細構成を示す図で
ある。

【図５】本実施形態の制御信号の復元動作におけるタイ
ミングチャートである。

【図６】本実施形態で扱われる信号のタイミングチャー
トである。

【図７】本実施形態のリニアセンサ２０Ｘ、２０Ｙの配
置関係を示す図である。

【図８】本実施形態のリニアセンサの詳細構成を示す図
である。

【図９】本実施形態のリニアセンサの出力波形の一例を
示す図である。

【図１０】本実施形態のリニアセンサのスキム動作を説
明するための出力波形の一例を示す図である。

【図１１】本実施形態のリニアセンサの動作制御を示す
フローチャートである。

【図１２】本実施形態のカーソルの色を変更する場合の
変更処理を示すフローチャートである。

【図１３】本実施形態のリニアセンサの動作制御の変形
例を示すフローチャートである。

【図１４】本実施形態のカーソルの色を変更する場合の
変更処理の変形例を示すフローチャートである。

【図１５】本実施形態のリニアセンサの動作制御の変形
例を示すフローチャートである。

【図１６】本実施形態のカーソルの色を変更する場合の
変更処理の変形例を示すフローチャートである。

【図１７】本実施形態の指示具のキャップを装着する場
合の詳細構成を示す図である。

【図１８】本実施形態のリニアセンサの動作制御の変形
例を示すフローチャートである。

【図１９】本実施形態の座標演算部における座標演算処
理を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 座標検出器 ２ 座標検出センサ部 ３ コントローラ ４ 指示具 ５ 光スポット ６ 受光素子 ６ａ 集光レンズ ７ 信号処理部 ８ 投射型表示装置 ８１ 画像信号処理部 ８２ 液晶パネル ８３ ランプ ８４ ミラー ８５ コンデンサーレンズ ８６ 投影レンズ ２０Ｘ、２０Ｙ リニアセンサ ２１ センサアレイ ２２ 積分部 ２３ シフト部 ２４ 蓄積部 ２５ リニアＣＣＤ ２６ リングＣＣＤ ２７ クリア部 ２８ スキム部 ２９ アンプ ３１ センサ制御部 ３１Ａ ＡＤ変換部 ３２ 座標演算部 ３３ 通信制御部 ７１ 周波数検波部 ７２ 制御信号検出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 究 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 田中 淳 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 金鋪 正明 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 長谷川 勝英 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 5B087 AA02 AC09 AE03 BC13 BC19 BC26 BC32 CC09 CC26 CC33 DD06 DE01 DE07

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 指示具からの光を座標入力画面の所定位
   置に照射して光スポットを生成し、前記光スポットに対
   応した座標を生成する座標入力装置であって、 前記光スポットを検知する検知手段と、 前記検知手段が前記光スポットの点灯状態と非点灯状態
   を検知して出力する第１信号と第２信号の差分信号を算
   出する差分手段と、 前記差分信号のピークレベルに基づく制御信号を発生す
   る発生手段とを備えることを特徴とする座標入力装置。
2. 【請求項２】 前記制御信号に基づいて、前記光スポッ
   トに基づいて表示される画像の表示属性を制御する表示
   制御手段とを更に備えることを特徴とする請求項１に記
   載の座標入力装置。
3. 【請求項３】 前記表示属性は、表示されているカーソ
   ルの色、サイズ、あるいは前記光スポットに対応して生
   成される座標画像の色、濃淡、サイズの少なくともいず
   れか１つを含むことを特徴とする請求項２に記載の座標
   入力装置。
4. 【請求項４】 前記制御信号と前記光スポットに対応し
   て生成される座標出力信号に基づいて、該光スポットに
   基づいて表示される画像の表示属性を制御する表示制御
   手段とを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の
   座標入力装置。
5. 【請求項５】 前記指示具が有する発光素子を覆う透光
   性部材を備える場合、前記表示制御手段は、前記制御信
   号に基づいて、前記透光性部材の指示具への装着状態を
   検知する検知手段と、 前記検知手段の検知結果に基づいて、前記透光性部材の
   指示具への装着状態を報知する報知手段とを備えること
   を特徴とする請求項２に記載の座標入力装置。
6. 【請求項６】 前記指示具が有する発光素子を覆う透光
   性部材を備える場合、前記表示制御手段は、前記制御信
   号と前記光スポットに対応して生成される座標出力信号
   に基づいて、前記透光性部材の指示具への装着状態を検
   知する検知手段と、 前記検知手段の検知結果に基づいて、前記透光性部材の
   指示具への装着状態を報知する報知手段とを備えること
   を特徴とする請求項２に記載の座標入力装置。
7. 【請求項７】 指示具からの光を座標入力画面の所定位
   置に照射して光スポットを生成し、前記光スポットに対
   応した座標を生成する座標入力装置の制御方法であっ
   て、 前記光スポットを検知する検知工程と、 前記検知工程が前記光スポットの点灯状態と非点灯状態
   を検知して出力する第１信号と第２信号の差分信号を算
   出する差分工程と、 前記差分信号のピークレベルに基づく制御信号を発生す
   る発生工程とを備えることを特徴とする座標入力装置の
   制御方法。
8. 【請求項８】 前記制御信号に基づいて、前記光スポッ
   トに基づいて表示される画像の表示属性を制御する表示
   制御工程とを更に備えることを特徴とする請求項７に記
   載の座標入力装置の制御方法。
9. 【請求項９】 前記表示属性は、表示されているカーソ
   ルの色、サイズ、あるいは前記光スポットに対応して生
   成される座標画像の色、濃淡、サイズの少なくともいず
   れか１つを含むことを特徴とする請求項８に記載の座標
   入力装置の制御方法。
10. 【請求項１０】 前記制御信号と前記光スポットに対応
    して生成される座標出力信号に基づいて、該光スポット
    に基づいて表示される画像の表示属性を制御する表示制
    御工程とを更に備えることを特徴とする請求項７に記載
    の座標入力装置の制御方法。
11. 【請求項１１】 前記指示具が有する発光素子を覆う透
    光性部材を備える場合、前記表示制御工程は、前記制御
    信号に基づいて、前記透光性部材の指示具への装着状態
    を検知する検知工程と、 前記検知工程の検知結果に基づいて、前記透光性部材の
    指示具への装着状態を報知する報知工程とを備えること
    を特徴とする請求項８に記載の座標入力装置の制御方
    法。
12. 【請求項１２】 前記指示具が有する発光素子を覆う透
    光性部材を備える場合、前記表示制御工程は、前記制御
    信号と前記光スポットに対応して生成される座標出力信
    号に基づいて、前記透光性部材の指示具への装着状態を
    検知する検知工程と、 前記検知工程の検知結果に基づいて、前記透光性部材の
    指示具への装着状態を報知する報知工程とを備えること
    を特徴とする請求項８に記載の座標入力装置の制御方
    法。
13. 【請求項１３】 指示具からの光を座標入力画面の所定
    位置に照射して光スポットを生成し、前記光スポットに
    対応した座標を生成する座標入力装置の制御のプログラ
    ムコードが格納されたコンピュータ可読メモリであっ
    て、 前記光スポットを検知する検知工程のプログラムコード
    と、 前記検知工程が前記光スポットの点灯状態と非点灯状態
    を検知して出力する第１信号と第２信号の差分信号を算
    出する差分工程のプログラムコードと、 前記差分信号のピークレベルに基づく制御信号を発生す
    る発生工程のプログラムコードとを備えることを特徴と
    するコンピュータ可読メモリ。