JP5738112B2 - 座標入力装置及びその制御方法、プログラム - Google Patents

Description

本発明は、座標入力有効領域に対する指示具あるいは指による指示位置を計算する座標入力装置及びその制御方法、プログラムに関するものである。
本発明は、入力画面上を指示具や指等によって指示した指示位置を検出することで、例えば、接続されているコンピュータを制御したり、文字や図形等を書き込むことができる座標入力装置に関する。

座標入力面に、指示具（例えば、専用入力ペン、指等）によって指示して座標を入力することにより、接続されたコンピュータを制御したり、文字や図形等を書き込むために用いられる座標入力装置が存在する。

従来より、この種の座標入力装置として、各種方式の座標入力装置（タッチパネルやデジタイザ）が提案、または製品化されている。例えば、特殊な器具等を用いずに、指で画面上をタッチすることで、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の操作を簡単に行うことができるタッチパネル等が広く用いられている。

座標入力方式としては、抵抗膜を用いたもの、または、超音波を用いたもの等、種々のものがある。また、光を用いたものとして、例えば、特許文献１がある。この特許文献１では、座標入力面外側に再帰性反射シートを設け、投光部からの光を再帰反射シートで反射し、その光量分布を受光部により検出する光学方式が知られている。この光学方式は、座標入力領域内の指等で遮光された遮光領域の方向を検出し、遮光位置、つまり、座標入力位置の座標を決定する。

その光学方式における、遮光領域の方向に相当する画素番号を具体的に検出する技術が、特許文献２に示されている。光量分布において、遮光領域の候補となる複数の立ち上がり部分及び立ち下がり部分を検出した場合、最初に検出される立ち上がり部分と最後に検出される立ち下がり部分から得られる画素データ分布の中心点を中心画素番号として検出する構成が開示されている。これは、指示具に投光部からの光が反射して、受光部で検出された場合の直接光反射の前記再帰反射光に対する影響に対する対策を目的とした技術である。

更に、同様の課題に対する技術として、特許文献３がある。これらの技術は、解決手段として、以下の技術を開示している。指示した際に生じる受光部から得られる光量分布の遮光領域に対応する光量変動領域の立ち上がりと立ち下がり部分に対し予め定められたレベルの閾値で横切る複数の画素番号の検出手法に関する技術である。

米国特許第４５０７５５７号明細書 特許第０４１２５１６２号公報 特開２００５−０５６１４０号公報

以上の、従来の光学方式の座標入力装置においては、以下のような課題が存在する。

従来の技術における直接反射光対策に関する発明としては、前記の通り、遮光部分の間にある直接反射光により形成される２組の立ち下がりと立ち上がりの内、両端の立ち下がり立ち上がりを基にその中心画素を検出角度とする技術が開示されている。また、逆に、直接反射光に対応する立ち下がりと立ち上がりを元に検出する技術も開示されている。

しかしながら、直接反射光が含まれる光量分布の場合、２本の指示具による２入力（複数入力）の場合と区別する必要がある。上記背景技術にも、ペン信号との対応により直接反射光と２入力の区別をつける技術が開示されているが、指による指示の場合に区別できないという課題がある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものである。本発明の目的は、指や指示具で座標入力有効領域のセンサユニット近傍に指示を行った場合に、投光部からの直接反射光を受光し、受光の光量分布において遮光に影響を与える場合においても正確に指示位置を検出することにある。

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、
周辺部に再帰的反射部が設けられ複数の角部に複数のセンサユニットが設けられた座標入力有効領域に対する指示具あるいは指による指示位置を、前記複数のセンサユニットの投光部により投光され、前記再帰的反射部により再帰的に反射され、前記複数のセンサユニットの受光部で得られる光量分布における、前記指示具あるいは指による遮光部分に対応する角度情報から計算する座標入力装置であって、
一つのセンサユニットの投光部からの光に基づく前記指示具あるいは指による直接反射光が前記一つのセンサユニットの受光部から得られる光量分布における前記指示具あるいは指による前記遮光部分に影響を及ぼす直接反射光影響範囲内が前記指示具あるいは指により指示されたか否かを、前記一つのセンサユニット以外のセンサユニットの受光部における遮光部分に対応する角度情報に基づいて判定する判定手段と、
前記直接反射光影響範囲内が前記指示具あるいは指により指示されたと前記判定手段が判定した場合、前記直接反射光の影響を受けた遮光範囲から１つの指示位置を計算する計算手段と
を有する。

本発明によれば、指や指示具で座標入力有効領域のセンサユニット近傍に指示を行った場合に、投光部からの直接反射光を受光し、受光の光量分布において遮光に影響を与える場合においても正確に指示位置を検出することができる。

本発明の座標入力装置の概略構成図である。 本発明の座標入力装置のセンサユニットの分解斜視図である。 本発明の座標入力装置のセンサユニットの外観図である。 本発明の座標入力装置のセンサユニットの検出部の説明図である。 本発明の座標入力装置の画素番号Ｎと角度θとの関係を示す図である。 本発明の座標入力装置の制御・演算ユニットの構成を示すブロック図である。 本発明の座標入力装置の投光手段の発光のタイミングチャートである。 本発明の座標入力装置の光検出手段の光量分布の一例を示す図である。 本発明の座標入力装置の再帰反射手段の反射面の経時変化の一例を示す図である。 本発明の座標入力装置の光量変化の説明図である。 本発明の座標入力装置の光量変化量と光量変化率の説明図である。 本発明の座標入力装置の遮光部分検出の説明図である。 本発明の座標入力装置の座標計算の説明図である。 本発明の座標入力装置の座標計算処理を示すフローチャートである。 本発明のステップＳ１８１５５の詳細を示すフローチャートである。 本発明の指示操作例及びセンサユニットの検出例を示す図である。 本発明の指示操作例及びセンサユニットの検出例を示す図である。 本発明のセンサユニットに対する直接反射光の説明図である。 本発明の指示操作例及びセンサユニットの検出例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

まず、本発明の光学式の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。

図１において、２００１Ｌ、２００１Ｒは投光部（発光部）及び受光部（検出部）を有するセンサユニットである。本実施形態の場合、水平線はＸ軸を、垂直線はＹ軸を、ＯはＸ軸とＹ軸との交点座標（０，０）を、それぞれ示す。そして、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒは、図示の如く座標入力面であるところの座標入力有効領域３００のＸ軸に平行に、かつＹ軸に対称な位置に、所定距離離れて配置されている。換言すれば、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒは、座標入力有効領域３００の一辺の両端近傍（角部）に設けられている。

また、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒは、制御・演算ユニット２０に接続され、制御信号を制御・演算ユニット２０から受信すると共に、検出した信号を制御・演算ユニット２０に送信する。制御・演算ユニット２０、座標入力装置における各種処理を制御する。座標入力有効領域３００は、この種の光学式座標入力装置が指示具（指や入力ペン等）により入力指示した位置の検出を行える領域である。

４００は入射光を到来方向に再帰的に反射する再帰反射面を有する再帰反射部である。再帰反射部４００は、座標入力有効領域３００の外側３辺（周辺部）に配置され、左右それぞれのセンサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒから略９０°範囲に投光された光を、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒに向けて再帰反射する。

再帰反射部４００により再帰反射された光は、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒによって１次元的に検出され、その光量分布を示す信号が制御・演算ユニット２０に送信される。

このように構成することで、座標入力有効領域３００に指示具による入力指示がなされると、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒの投光部から投光された光が指示具によって遮られる（遮光部分）。この場合、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒの受光部では、指示具によって遮られた部位（遮光部分）のみの光（再帰反射による反射光）を検出することができなくなり、その結果、どの方向からの光が検出できなかったかを識別することが可能となる。

そこで、制御・演算ユニット２０は、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒが検出する光量変化から、指示具により入力指示された部分の遮光部分を検出する。その遮光部分の情報から遮光位置（指示位置）の方向（角度）をそれぞれ計算する。この遮光部分の検出・計算方法に関しては後に詳述する。更に、計算された方向（角度）及びセンサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒ相互間の距離情報等から遮光位置（座標）を幾何学的に計算する。それと共に、表示部（不図示）に接続されているＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の情報処理装置に、ＵＳＢ等の通信インタフェースを経由して座標値を出力する。

尚、再帰反射部４００を構成する再帰反射部材としては、球体のビーズを反射面上に並べて配置することで再帰反射特性を有するビーズタイプの再帰反射シートが用いられる。もしくは光学反射面であるコーナキューブを機械加工等により規則正しく配列することで再帰反射現象を起こす再帰反射シート等が用いられる。

また、図１の座標入力有効領域３００を構成する座標入力面の材質は、座標入力装置と組み合わされる表示装置の表示面、或いは、更に、その前面板である、透明のガラス板、或いは、透明樹脂板で構成される。例えば、表示装置としては、液晶、あるいは、プラズマ、あるいは、リアプロジェクション等の表示装置、あるいは、座標入力面がプロジェクターのスクリーン構成とした構成としてもよい。この表示装置との一体的な構成によりインタラクティブな入力装置として利用可能となる。

＜センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒの詳細説明＞
図２は、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒの分解斜視図であり、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒ中の投光部及び受光部の構成例を示している。

図２において、３０は投光部であり、投光部３０は、赤外光を発光する赤外ＬＥＤ（発光ダイオード）３１及び投光レンズ３２より構成される。赤外ＬＥＤ３１で発光した光は、投光レンズ３２によって、座標入力有効領域３００の面に略平行に投光される。同時に、座標入力有効領域３００の面内方向に扇状に光を投光される。

図３（ａ）は、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒの組み立て状態における正面図で、同図における矢印は、投光部３０による光が座標入力有効領域３００の面内方向に扇状に分布している様子を示している。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）を側面から見た図であり、同様に座標入力有効領域３００の面に略平行に、上下方向に制限された光束として投光され、主に再帰反射部４００に対して光が投光されている様子を示している。

再び図２に戻って説明すると、４０は受光部であり、受光部４０は、一次元のラインＣＣＤ４１、集光光学系としての集光レンズ４２、入射光の入射方向を概略制限する絞り４３、可視光等の余分な光の入射を防止する赤外フィルタ４４から構成される。そして、投光部３０で投光された光は、再帰反射部４００によって再帰反射され、赤外フィルタ４４、絞り４３を抜けて集光レンズ４２によって、ラインＣＣＤ４１内の検出素子群の面上に集光される。

また、図２において、５１は下筐体、５２は上筐体である。絞り４３、上筐体５２及び下筐体５１は、再帰反射部４００の再帰反射光のみを通過させるように、主に高さ方向（座標入力有効領域３００の面よりの高さ方向）の視野を制限している。そして、座標入力有効領域３００の面内方向の視野は、大まかに制限する構成となっている。

尚、本実施形態においては、下筐体５１と絞り４３とは、互いに一体に成型されているが、これらを別部材で構成しても良いことは言うまでもない。

図４は、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒの投光部３０による光が再帰反射部４００により再帰反射して、受光部であるラインＣＣＤ４１で検出されるまでの光路を説明するための図である。同図において、図２及び図３と同一部分には、同一符号が付してある。

図４（ａ）は座標入力有効領域３００の面に対して垂直方向から見た正面図、図４（ｂ）はその側面図である。

図４（ａ）において、前述した略９０°方向に投光された投光部３０の光は、光透過部材（集光レンズ４２、絞り４３、及び赤外フィルタ４４）を介して再帰反射部４００によって再帰反射される。そして、赤外フィルタ４４、絞り４３を抜けて集光レンズ４２に入射することになるが、その光は、集光レンズ４２に対する入射角に応じてラインＣＣＤ４１の画素４５上に結像する（図４（ｂ）参照）。従って、ラインＣＣＤ４１の出力信号は、再帰反射光の入射角に応じた光量分布を出力することになるので、ラインＣＣＤ４１の画素番号が角度情報を示すことになる。

また、本実施形態の場合、投光部３０と検出部である受光部４０は、互いに重ねて配置されている。従って、その距離Ｌ（図３（ｂ）参照）は、投光部３０から再帰反射部４００までの距離に比べて十分に小さな値であり、距離Ｌを有していても十分な再帰反射光を検出部である受光部４０で検知することが可能な構成となっている。

図５は本実施形態に係る座標入力装置における受光光学系（受光部４０）で観測されるラインＣＣＤ４１の画素番号Ｎと導出すべき角度θとの関係を示す図である。同図において、縦軸は導出すべき角度θを、横軸はラインＣＣＤ４１の画素番号をそれぞれ示している。

ここでは、ラインＣＣＤ４１の法線方向と受光光学系の対称軸βＬ，βＲとを互いに一致させ、その方向を角度０°と定義する。この時、測定角度範囲が小さければ、ラインＣＣＤ４１の画素番号Ｎと測定角度θとの関係が、例えば、良好な線形性を有する集光レンズ４２を設計、製造することは容易である。しかし、測定角度範囲が大きくなると、集光レンズ４２の端部で発生する光学的歪を除去することが困難となり、測定角度に大きな誤差が発生するようになる。

一方、本実施形態に係る座標入力装置は、表示ディスプレイ（表示装置）、あるいはフロントプロジェクタ用スクリーンと重ねて配置することによって、指示具による筆跡を表示ディスプレイに表示させる。これにより、恰も紙と鉛筆の様な使い勝手を実現できるものである。

表示ディスプレイの動向について述べれば、表示領域の縦横比（アスペクト比）は４：３のものが主流であったが、フルＨＤ画像等に見られるように１６：９のものが普及しつつある。つまり、座標入力装置の座標入力有効領域３００もそれに対応すべく横長の仕様となる。

＜制御・演算ユニット２０の説明＞
制御・演算ユニット２０とセンサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒの間では、ラインＣＣＤ４１用のＣＣＤ制御信号、ＣＣＤ用クロック信号、ラインＣＣＤ４１の出力信号及び赤外ＬＥＤ３１の駆動信号がやり取りされている。

図６は、制御・演算ユニット２０の詳細構成を示すブロック図である。

同図において、２００１Ｌ及び２００１Ｒはセンサユニット、８１Ｌ及び８１ＲはＡ／Ｄコンバータ、８２はメモリ、８３はワンチップマイコン等で構成されるＣＰＵ（中央演算処理装置）である。更に、８４Ｌ及び８４ＲはＬＥＤ駆動回路、８５はＣＰＵ制御用の動作クロック発生回路、８６はＣＣＤ制御用動作クロック発生回路（ＣＬＫ）、８７はシリアルインタフェースである。

図６において、ＣＣＤ制御信号は、ＣＰＵ８３から出力され、ラインＣＣＤ４１のシャッタタイミングやデータの出力制御等を行っている。ラインＣＣＤ４１用のクロックは、ＣＬＫ８６からセンサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒに送信されると共に、ラインＣＣＤ４１との同期をとって各種制御を行うために、ＣＰＵ８３にも入力されている。

ＬＥＤ駆動信号は、ＣＰＵ８３からＬＥＤ駆動回路８４Ｌ及び８４Ｒを経て、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒ中の赤外ＬＥＤ３１に供給されている。

センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒ中の検出部であるラインＣＣＤ４１からの検出信号は、制御・演算ユニット２０中のＡ／Ｄコンバータ８１Ｌ及び８１Ｒに入力され、ＣＰＵ８３からの制御によってデジタル値に変換される。この変換されたデジタル値は、必要に応じてメモリ８２に記憶され、後述する方法で角度計算、さらには座標値が計算され、その結果を、外部端末（パーソナルコンピュータ）等にシリアルインタフェース８７等を介して出力される。

＜光量分布検出の説明＞
図７は本実施形態に係る制御信号のタイミングチャートである。同図において、９１、９２、９３がラインＣＣＤ４１制御用の制御信号であり、Ｓｈ信号９１の間隔でラインＣＣＤ４１のシャッタ解放時間が決定される。ＩＣＧＬ信号９２及びＩＣＧＲ信号９３はそれぞれ左右のセンサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒへのゲート信号であり、ラインＣＣＤ４１内部の光電変換部の電荷を読出部へ転送する信号である。

ＬＥＤＬ信号９４及びＬＥＤＲ信号９５はそれぞれ左右のセンサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒの赤外ＬＥＤ３１の駆動信号である。そして、Ｓｈ信号９１の最初の周期で一方の赤外ＬＥＤ３１（この場合は、センサユニット２００１Ｌ中の赤外ＬＥＤ３１）を点灯するために、ＬＥＤＬ信号９４がＬＥＤ駆動回路（この場合は、ＬＥＤ駆動回路８４Ｌ）を経て赤外ＬＥＤ３１に供給される。

次の周期で、他方の赤外ＬＥＤ３１（この場合は、センサユニット２００１Ｒ中の赤外ＬＥＤ３１）を点灯するために、ＬＥＤＲ信号９５が他方のＬＥＤ駆動回路（この場合は、ＬＥＤ駆動回路８４Ｒ）を経て赤外ＬＥＤ３１に供給される。

双方の赤外ＬＥＤ３１の駆動が終了した後に、ラインＣＣＤ４１の信号が左右のセンサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒから読み出される。

読み出される信号は、例えば、指示具による入力がない場合、つまり、遮光部分がない場合には、それぞれのセンサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒからの出力として、図８（ａ）のような光量分布が得られる。

図８は、ラインＣＣＤ４１の出力レベル（Ｖ）とＣＣＤ画素番号［Ｎ］との関係を示す図である。同図において、縦軸はラインＣＣＤ４１の出力レベル（Ｖ）を、横軸はＣＣＤ画素番号［Ｎ］を、それぞれ示す。

もちろん、このような光量分布がどのシステムでも必ず得られるわけではない。つまり、再帰反射部４００の特性（再帰反射部４００の入射角による再帰反射特性）やＬＥＤ３１を含む投光部３０の特性、また、経時変化（再帰反射部４００の反射面の汚れ等）によって、この光量分布は変化する。更に、この光量分布と再帰反射部の構成との関係に関しては、前述の通りである。

図８（ａ）において、レベルＡが最大光量を検出した時のレベルであり、レベルＢが最低光量を検出した時のレベルであるとする。従って、反射光のない状態では、得られる光量レベルはレベルＢ付近になり、反射光量が増えるほどレベルＡに近づくことになる。この様に、ラインＣＣＤ４１から出力される検出信号は、逐次、対応するＡ／Ｄコンバータ８１Ｌ及び８１ＲによりＡ／Ｄ変換された後、ＣＰＵ８３にデジタルデータとして取り込まれる。実際の光量分布は、投光部３０の投光分布、受光部４０の受光分布、再帰反射部４００の反射特性、センサユニット２００１Ｌ（２００１Ｒ）から再帰反射部４００までの距離等の各要因を総合したレベルの光量分布となる。しかし、ここでは、模式的に均一のレベル状態で示している。

図８（ｂ）は、指示具で入力を行った場合、つまり、再帰反射部４００の反射光を遮った場合の出力の例を示す図であり、同図のＣの部分が指示具で再帰反射部４００の反射光が遮られたため、その部分のみの光量が低下している。

光量分布の検出は、この光量分布の変化を検知して行うものである。具体的には、まず、図８（ａ）のような入力のない初期状態（以後、初期状態で得られたデータを初期データと）を予めメモリ８２に記憶しておき、それぞれのサンプル期間で得られるデータとメモリ８２に記憶しておいた初期データとの差分を計算する。そして、その計算結果に基づいて、図８（ｂ）のような変化があるか否かを判別する。

＜角度計算の説明＞
角度計算にあたっては、まず、遮光部分を検出する必要がある。

先にも述べたように、光量分布は経時変化等で一定ではないため、システムの起動時等に前述した初期データをメモリ８２に記憶することが望ましい。つまり、工場等の出荷時に初期データを設定し、そのデータの更新が逐次行われなければ、例えば、所定の位置の再帰反射部４００の反射面にゴミが付着した場合、その部分での再帰反射効率が低下する。

従って、恰もその位置（センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒから見た方向）で座標入力動作が行われた、即ち、誤検出してしまうという重大な結果を引き起こす。そのため、システムの起動時等に初期データをメモリ８２に記憶することで、再帰反射部４００の反射面が経時的にゴミ等で汚れて再帰反射効率が落ちていても、その状態を初期状態として設定し直すことができるので、誤動作を無くすことができる。

無論、再帰反射部４００からの信号がゴミの付着した部分で全く受け取ることができなくなれば、座標検出不能の事態となり、何らかの方法で、そのゴミ等を除去しなければならない。しかし、仮に、再帰反射部４００からの光信号が大幅に減っている状態にあっては、Ｓ／Ｎ比の関係で信号の信頼性が低下（例えば、同一地点を指示しているにも拘らず座標が揺らぐ現象が発生し、座標計算分解能を低下させてしまう）する。

さて、電源投入時、入力の無い（遮光部分が無い）状態で、かつ投光部３０からの投光を停止している状態で、ラインＣＣＤ４１の出力をＡ／Ｄコンバータ８１Ｌ及び８１ＲによりＡ／Ｄ変換して、この値をＢａｓ＿ｄａｔａ［Ｎ］としてメモリ８２に記憶する。この値は、ラインＣＣＤ４１のバイアスのばらつき等を含んだデータとなり、図８（ａ）のＢのレベル付近のデータとなる。ここで、［Ｎ］はラインＣＣＤ４１のＣＣＤ画素番号であり、有効な入力範囲に対応する画素番号が用いられる。

次に、投光部３０から投光を行っている状態での光量分布を記憶する。これは、図８（ａ）の実線で表されたデータであり、Ｒｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］としてメモリ８２に記憶する。これにより、初期データとして２種類のデータの記憶を完了する。

そして、このメモリ８２に記憶されたＢａｓ＿ｄａｔａ［Ｎ］とＲｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］とを用いて、まずは、指示具による入力の有無、かつ遮光部分の有無の判定を行う。

ここで、ラインＣＣＤ４１の出力のサンプル期間内のＮ番目の画素の画素データをＮｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］とする。

まず、遮光部分を特定するために、画素データの変化の絶対量によって、入力の有無を判定する。これは、ノイズ等による誤判定を防止し、所定量の確実な変化を検出するためである。

具体的には、画素データの変化の絶対量を、ラインＣＣＤ４１の各々の画素において以下の式（１）の計算を行い、予め決定してある閾値Ｖｔｈａと比較する。

Norm_data_a[N] = Norm_data[N] - Ref_data[N] （１）
ここで、Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ＿ａ［Ｎ］は、ラインＣＣＤ４１の各画素における絶対変化量に相当することになる。

この処理は、ラインＣＣＤ４１の各画素の絶対変化量Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ＿ａ［Ｎ］を計算し、それを閾値Ｖｔｈａと比較するだけなので、処理時間が短くて済み、入力の有無の判定を高速に行うことが可能である。そして、閾値Ｖｔｈａを初めて超えた画素が所定数を超えて検出された場合に、指示具の入力があると判定する。

次に、より高精度に検出するために、画素データの変化の比を計算して入力点の決定を行う方法について説明する。

図９は、再帰反射部４００の再帰反射面を示す図である。同図において、９１０は再帰反射部４００の反射面、９１１は指示具である。ここで、反射面９１０の領域１０の反射率が汚れ等により低下していたとすると、このときのＲｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］の画素データ分布（光量分布）は、図１０（ａ）のように、領域１０に対応する部分の反射光量が少なくなる。

図１０は、ラインＣＣＤ４１の出力レベル（Ｖ）とＣＣＤ画素番号［Ｎ］との関係を示す図である。同図において、縦軸はラインＣＣＤ４１の出力レベル（Ｖ）を、横軸はＣＣＤ画素番号［Ｎ］を、それぞれ示している。

図１０（ａ）の状態で、図９のように、指示具９１１により再帰反射部４００の略半分を覆ったとすると、反射光量は略半分となるため、図１０（ｂ）の太線で示した分布Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］が観測されることになる。この状態に対して、上記式（１）を適用すると、その画素データ分布は、図１１（ａ）のようになる。

図１１（ａ）は、Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ＿ａ［Ｎ］とＣＣＤ画素番号［Ｎ］との関係を示す図である。同図において、縦軸はＮｏｒｍ＿ｄａｔａ＿ａ［Ｎ］を、横軸はＣＣＤ画素番号［Ｎ］を、それぞれ示している。

また、図１１（ｂ）は、Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ＿ｒ［Ｎ］とＣＣＤ画素番号［Ｎ］との関係を示す図である。同図において、縦軸はＮｏｒｍ＿ｄａｔａ＿ｒ［Ｎ］を、横軸はＣＣＤ画素番号［Ｎ］を、それぞれ示している。

ここで、図１１において、縦軸は初期状態との差分電圧になっている。

この画素データに対して、閾値Ｖｔｈａと比較すると、本来の入力範囲を外れてしまうような場合（図１１（ａ）の破線領域）がある。もちろん、閾値Ｖｔｈａをより小さな値に設定することで、ある程度の検出は可能となるが、ノイズ等の影響を受ける可能性が高くなり、座標計算性能を劣化させるという弊害が発生する。

そこで、指示具９１１によって遮られる遮光部分の光量は、反射面９１０の領域１０、領域１１ともに最初の半分（領域１０ではＶ１レベル相当、領域１１ではレベルＶ２相当）であるので、次の式（２）で変化の比を計算することができる。

Norm_data_r[N] = Norm_data_a[N]/(Bas_data[N]-Ref_data[N]) (２)
この式（２）の計算結果を示すと、図１１（ｂ）のようになり、光量分布が変化の比で表されることになる。そのため、再帰反射部４００の反射率が異なる場合でも、等しく扱うことが可能になる。

この画素データ（光量分布）に対して、閾値Ｖｔｈｒを別途設定する。そして、その閾値Ｖｔｈｒを横切る点に対応する、光量分布中の遮光部分に対応する光量変動領域の立ち上がり部分と立ち下がり部分の画素番号から、例えば、両者の中央を指示具による入力に対応する画素とすることで、高精度に画素情報が取得可能となる。ところが、指示具９１１自体の直接反射光の影響があると、遮光部分が複数発生し、単純な立ち上がり部分と立ち下がり部分の画素番号から座標値を計算すると誤差が発生してしまう。尚、この直接反射光に対する処理に関しては後述する。

ところで、図１１（ｂ）は、説明の便宜上、模式的に描いたものであり、実際の検出信号波形を詳細に表示すると、図１２のようになる。

今、閾値Ｖｔｈｒと比較して遮光領域の立ち上がり部分は、Ｎｒ番目の画素で閾値Ｖｔｈｒを越えたとし、Ｎｆ番目の画素で閾値Ｖｔｈｒを下まわったと仮定する。この時、出力すべきラインＣＣＤ４１の画素番号Ｎｐを、先に説明したように、立ち上がり部と立ち下がり部の画素番号の中央値として下記式（３）のように計算しても良いが、そうすると、ラインＣＣＤ４１の画素間隔が出力画素番号の分解能になる。

Np=Nr+(Nf-Nr)/２ （３）
そこで、より高分解能に検出するために、それぞれの画素のデータレベルとその一つ前の隣接画素のデータレベルを用いて、閾値Ｖｔｈｒを横切る仮想の画素番号を計算する。

図１２において、画素番号ＮｒのラインＣＣＤ４１の出力レベルをＬｒ、画素番号Ｎｒ−１の出力レベルをＬｒ−１とする。同様に、画素番号Ｎｆの出力レベルをＬｆ、画素番号Ｎｆ−１の出力レベルをＬｆ−１とする。このとき、検出すべき画素番号を、それぞれの仮想画素番号Ｎｒｖ、Ｎｆｖとすれば、
Nrv=Nr-１+(Vthr-Lr-１)/(Lr-Lr-１) (４)
Nfv=Nf-１+(Vthr-Lf-１)/(Lf-Lf-１) (５)
と計算できる。この計算式によれば、出力レベルに応じた仮想画素番号、つまり、ラインＣＣＤ４１の画素番号よりも細かい画素番号を取得できる。そして、これらの仮想画素番号Ｎｒｖ、Ｎｆｖの仮想中心画素Ｎｐｖは、下記式（６）で決定される。

Npv=Nrv+(Nfv-Nrv)/２ (６)
このように、閾値Ｖｔｈｒを越えるデータレベルの画素の画素番号とその隣接する画素番号と、それらのデータレベルから、所定レベルの閾値Ｖｔｈｒを横切る仮想的な仮想画素番号を計算することで、より分解能の高い検出を実現できる。

＜ＣＣＤ画素番号から角度情報への変換＞
次に、遮光部分の中心点を示す仮想中心画素に対応する中心画素番号から、実際の指示具の座標値を計算するためには、この中心画素番号を角度情報に変換する必要がある。

図５は、得られた画素番号と角度θとの関係をプロットした図である。この関係の近似式（下記式（７））を定義すると、
θ＝ｆ（N） （７）
となり、この近似式（変換式）を用いて画素番号からθへの変換を行うことが可能となる。

本実施形態では、１次近似式を用いて近似できるように、先に説明したセンサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒの受光部４０のレンズ群を構成している。但し、レンズの光学的収差等により、より高次な近似式を用いた方がより高精度に角度情報を得ることが可能となる場合がある。

ここで、どのようなレンズ群を採用するかは、製造コストと密接に関連する。特に、レンズ群の製造原価を下げることによって一般的に発生する光学的な歪を、より高次の近似式を用いて補正する場合には、それなりの演算能力（演算速度）を要求される。従って、目的とする製品に要求される座標計算精度を鑑みながら、その両者を適宜設定すれば良い。

図９のように、指示具９１１で指示した場合の遮光状態を図１１で示しているが、実際には、指示具９１１自体の直接反射光により更に複雑な遮光領域となる。これに対する対策が、本発明の主眼とするところであり詳しくは、後述する。

＜座標計算方法の説明＞
図１３は、本実施形態に係る座標入力装置におけるセンサユニット２００１Ｌ及びセンサユニット２００１Ｒの位置関係を示す図である。座標入力有効領域３００の水平方向にＸ軸、垂直方向にＹ軸を、そして、座標入力有効領域３００の中央を原点位置に配置するものとする。そして、座標入力有効領域３００の上辺左右にセンサユニット２００１Ｌ及びセンサユニット２００１ＲをＹ軸に対称に取り付け、そのセンサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒ相互間の距離をＤｓとする。

また、図示されているように、センサユニット２００１Ｌ及び２００１ＲのラインＣＣＤ４１の受光面は、その法線方向がＸ軸と４５°の角度を成すように配置され、その法線方向を０°（基準方向）と定義する。この時、角度の符号は、左側に配置されたセンサユニット２００１Ｌの場合には、時計回りの方向を『＋』方向に、また、右側に配置されたセンサユニット２００１Ｒの場合には、反時計回りの方向を『＋』方向と定義する。

さらには、図中Ｐｏは、各センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒの法線方向の交点位置であり、Ｙ軸方向の原点からの距離をＰｏｙと定義する。この時、それぞれのセンサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒで得られた角度をθL、θRとすると、検出すべき点Ｐの座標Ｐ（ｘ，ｙ）は、下記式（８）、（９）で得られる。

x = Ds/2 * (tanθR - tanθL) / (1 - (tanθR * tanθL)) （８）
y = Ds/2 * (tanθR + tanθL + (2 * tanθR * tanθL)) /
(1 - (tanθR * tanθL)) + P0y （９）
次に、本実施形態に係る座標入力装置の座標計算処理について、図１４を用いて説明する。

図１４は本実施形態に係る座標入力装置のデータ取得から座標計算までの座標計算処理を示すフローチャートである。

電源投入が行われると、まず、ステップＳ１８０１で、ＣＰＵ８３のポート設定、タイマ設定等の座標入力装置に係る各種初期化を行う。次に、ステップＳ１８０２で、後述する受光素子であるところのラインＣＣＤ４１のＣＣＤ画素有効範囲を、例えば、メモリ８２に予め記憶されている設定値から読み出して設定する。次に、ステップＳ１８０３で、ラインＣＣＤ４１の初期読込動作の初期読込回数を設定する。

尚、この初期読込動作は、座標入力装置の起動時におけるラインＣＣＤ４１の不要電荷除去を行うための動作である。ラインＣＣＤ４１では、動作させていないときに不要な電荷を蓄積している場合があり、その電荷が蓄積されている状態で座標入力動作を実行すると、検出不能になったり、誤検出の原因となる。そこで、これを避けるために、ステップＳ１８０４では、投光部３０による投光を停止している状態で、所定回数の読込動作を実行する。これにより、不要電荷の除去を行う。

次に、ステップＳ１８０５で、読込回数が所定回数に達しているか否かを判定する。そして、読込回数が所定回数に達していない場合（ステップＳ１８０５でＮＯ）、ステップＳ１８０４へ戻る。一方、読込回数が所定回数に達している場合（ステップＳ１８０５でＹＥＳ）、ステップＳ１８０６へ進む。

ステップＳ１８０６で、ベースデータとして、投光部３０による投光を停止している状態でのラインＣＣＤ４１の画素データ（Ｂａｓ＿ｄａｔａ［Ｎ］）の取込を行う。ステップＳ１８０７で、そのベースデータをメモリ８２に記憶する。

次に、ステップＳ１８０８で、リファレンスデータとして、投光部３０からの投光を行っている状態でのラインＣＣＤ４１の画素データ（初期光量分布に相当する：Ｒｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］）の取込を行う。ステップＳ１８０９で、そのリファレンスデータをメモリ８２に記憶する。

ここまでの処理が、電源投入時の初期設定動作になる。この初期設定動作は、座標入力装置に構成されているリセットスイッチ等により操作者の意図によって動作するように構成しても良いことは言うまでもない。この初期設定動作を経て、指示具による座標入力を行うための通常取込動作状態に移行することになる。

通常取込動作は、まず、ステップＳ１８１０で、座標入力サンプリング状態で、ラインＣＣＤ４１の通常取込動作を実行して、画素データ（Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］）の取込を行う。次に、ステップＳ１８１１で、メモリデータ（リファレンスデータＲｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］）と画素データ（Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］）との差分値を計算する。ステップＳ１８１２で、その差分値と上述の閾値Ｖｔｈｒに基づいて、遮光部分の有無、つまり、座標入力が有るか否かを判定する。座標入力が無いと判定された場合（ステップＳ１８１２でＮＯ）、ステップＳ１８１０へ戻る。

一方、座標入力が有ると判定された場合（ステップＳ１８１２でＹＥＳ）、ステップＳ１８１３へ進み、画素データの変化の比を式（２）を用いて計算する。次に、ステップＳ１８１４で、計算された画素データの変化の比に対して、閾値Ｖｔｈｒを用いて、指示具による遮光部分に対応する画素データ分布の立ち下がりと立ち上がりの検出を行う。そして、検出された立ち下がり及び立ち上がりと、式（４）、（６）及び（７）を用いて、遮光部分の中心となる仮想的な中心画素番号を計算する。

ステップＳ１８１５で、計算された中心画素番号から、近似式（式（７））より、例えば、Ｔａｎθを計算する。

以上の基本的な処理に引き続き、本実施形態においては、更に、ここで指示具の直接反射光の影響に対して対応するためのステップＳ１８１５５の処理（直接反射光対策処理）を実行する。尚、この処理の詳細については後述する。

ステップＳ１８１６で、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒに対して計算されたＴａｎθと、式（８）及び（９）とを用いて指示具の入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）を計算する。

ステップＳ１８１７で、計算した座標値を外部端末へ送信する。この送信は、ＵＳＢ、ＲＳ２３２Ｃ等のシリアル通信等、任意の通信インタフェースを用いて送信すれば良い。そして、ステップＳ１８１７の送信処理を終了した後は、ステップＳ１８１０の処理に戻り、以降、電源ＯＦＦ、若しくは、操作者の意図によってリセット状態が設定されるまで、この処理を繰り返すことになる。

この繰り返し周期を１０［ｍｓｅｃ］程度に設定すれば、本実施形態に係る座標入力装置は、１００回／秒の周期で指示具９１１により指示した座標を外部端末に出力することが可能となる。

以上説明したように、本実施形態に係る座標入力装置によれば、検出信号波形の最大光量と最小光量との差を小さくすることができるので、座標入力装置の座標計算分解能を格段と向上させることができる。

＜直接反射光対策処理に関する説明＞
ここで、本発明の主眼とする、図１４のステップＳ１８１５５の直接反射光処理の詳細説明を図１５を用いて行う。ここでは、前提として、指示具（指やペン等）による指示は、最大２点のみで、且つ、座標入力有効領域は、極端な偏りがない通常頻度の多い指示（入力）パターンに関する処理を例に挙げて説明する。

但し、本発明と同様の構成を用いることにより、３点以上の入力に対応することも可能である。また、説明に際し、それぞれの指示パターンのケースにおいて想定される指示位置、及び、それぞれの左右のセンサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒにおける光量分布を図１６〜図１９で模式的に示す。

上述のように、図１４のステップＳ１８１５で角度（Ｔａｎθ）を計算したのち、ステップＳ１８１５５で直接反射光対策処理を実行する。直接反射光対策処理のステップＳ１８１５５は、図１５で示すように、ステップ１８１５５１〜ステップＳ１８１５５５までのステップ群で構成される。

まず、ステップＳ１８１５５１で、左右のセンサユニットであるセンサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒの内、少なくともいずれかで、受光した光量分布における遮光部分に所定閾値以上の立ち上がりと立ち下がりが２組あるか否かを判定する。具体的には、ステップＳ１８１４において、所定閾値（Ｖｔｈｒ）で立ち上がり部、立ち下がり部を決定した際に、その立ち上がり、立ち下がりの数をメモリ８２に記憶しておき、その記憶されている数を用いて判定する。

まず、ステップＳ１８１５５１において、所定閾値以上の立ち上がりと立ち下がりが２組ない場合（ステップＳ１８１５５でＮＯ）の処理を説明する。図１６（ａ）は、座標入力有効領域３００上に指示位置９０に１点のみ指示具で指示した場合のセンサユニット２００１Ｌと２００１Ｒそれぞれの位置関係を示している。１１２Ｌは、センサユニット２００１Ｌとセンサユニット２００１Ｒが配置されたそれぞれの位置（基準位置）を結ぶ基準線１０００に対して、センサユニット２００１Ｌから指示位置９０が形成する線のなす狭角側の角度である。これと同様のセンサユニット２００１Ｒに相当する角度が１１２Ｒである。

また、直接反射光基準角度１１１Ｌは、センサユニット２００１Ｒにおける指示具の指示による直接反射光の影響の及ぼす直接反射光影響範囲１０１Ｒの境界とセンサユニット２００１Ｌとを結ぶ線分と基準線１０００とのなす角度である。これと同様のセンサユニット２００１Ｒに相当する直接反射光基準角度が１１１Ｒである。直接反射光基準角度１１１Ｌと１１１Ｒに関しては、直接反射光の影響に関連付けて後述する。

図１６（ａ）は、角度１１２Ｌは直接反射光基準角度１１１Ｌよりも大きく、かつ、角度１１２Ｒは直接反射光基準角度１１１Ｒよりも大きくなっている位置に指示を行った場合を示している。図１６（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、センサユニット２００１Ｌと２００１Ｒにおける光量分布である。これは、詳しくは後述するが、当然、両センサユニットに対して、直接反射光基準角度１１１Ｌと１１１Ｒより角度１１２Ｌと１１２Ｒが大きいということは、直接反射光の影響がないということである。従って、指示具で指示位置９０に指示した場合には、図１６（ｂ）、（ｃ）を見ればわかるように、遮光部分の数はそれぞれ１つのみとなる。

センサユニット２００１Ｌと２００１Ｒで検出される遮光部分の数がそれぞれ１つのみとなる場合には、ステップＳ１８１５５１において、必ず、以下のように判定される。つまり、センサユニット２００１Ｌと２００１Ｒの内、少なくともいずれかのセンサユニットで、遮光部分に所定閾値以上の立ち上がり部分と立ち下がり部分が２組ない（ステップＳ１８１５５でＮＯ）と判定される。つまり、両センサユニットで検出される遮光部分が１つずつの場合には、直接反射光の影響のない領域に指示具による指示が一点のみ指示されたと判定できる。この場合には、ステップＳ１８１５５５で、指示具による指示が１点である場合の処理（通常１入力処理）と同様に、処理方法として、指示位置に対応する画素番号から角度を計算する処理を行う。具体的には、ステップＳ１８１５で角度情報としてＴａｎθを計算しているので、その角度情報をそのまま保持して、次のステップＳ１８１６の処理における座標計算を行うために使用する。

次に、ステップＳ１８１５５１において、所定閾値以上の立ち上がりと立ち下がりが２組ある場合（ステップＳ１８１５５でＹＥＳ）の処理を説明する。この場合には、以下の２つのケースが考えられる。遮光部分の数の組み合わせとして、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒの内、いずれか一方が１で、他方が２の場合と、いずれも２の場合である。

まず、前者の場合で、仮にセンサユニット２００１Ｌで検出される遮光部分の数が２で、センサユニット２００１Ｒで検出される遮光部分の数が１の場合を説明する。尚、逆の場合は同様なのでここでは省略する。この場合、更に２つのケースが考えられる。図１７（ａ）にケース１の場合、図１７（ｂ）にケース２の場合の指示位置を模式的に示す。また、図１７（ａ）のケース１の場合のセンサユニット２００１Ｌにおける光量分布を図１７（ｃ）に、センサユニット２００１Ｒにおける光量分布を図１７（ｄ）に示す。同様に、図１７（ｂ）のケース２の場合のセンサユニット２００１Ｌにおける光量分布を図１７（ｅ）に、センサユニット２００１Ｒにおける光量分布を図１７（ｆ）に示す。

ケース１の場合は、図１７（ａ）に示すように、座標入力有効領域３００に指示位置９０及び９１の２点で指示した場合である。この２点の指示位置９０及び９１の関係は、センサユニット２００１Ｒからの直線上に沿って配置されている。また、センサユニット２００１Ｌに対する直接反射光影響範囲１０１Ｌ、及び、センサユニット２００１Ｒに対する直接反射光影響範囲１０１Ｒの範囲外に入力指示されている。

従って、この場合、センサユニット２００１Ｌにおける光量分布（図１７（ｃ））では、遮光部分は２組の立ち上がり、立ち下がりが検出される。一方、センサユニット２００１Ｒにおける光量分布（図１７（ｄ））では、２点の指示位置９０及び９１が、ちょうどセンサユニット２００１Ｒから同一の角度となるので、遮光部分は１組のみの立ち上がり、立ち下がりが検出される。これは、もちろん直接反射光とは関係のない、従来の座標入力においても想定される通常のケースである。

次に、ケース２の場合を説明する。指示具による指示位置９０は、センサユニット２００１Ｌに対する直接反射光影響範囲１０１Ｌ内の一か所のみである。この場合、指示位置９０から離れたセンサユニット２００１Ｒにおける光量分布は、図１７（ｆ）に示されるように、遮光部分は１組のみの立ち上がり、立ち下がりが検出される。ところが、センサユニット２００１Ｌに対する直接反射光影響範囲１０１Ｌ内の指示位置９０から近いセンサユニット２００１Ｌにおける光量分布では、図１７（ｃ）に示すように、遮光部分は２組のみの立ち上がり、立ち下がりが検出される。これは直接反射光によるものであり、これに関して、図１８を用いて説明を行う。

図１８は、図１７（ｂ）のセンサユニット２００１Ｌ近傍の拡大図である。図１８（ａ）に示すように、センサユニット２００１Ｌの近傍領域を指示した場合には、投光部３０からの光が、再帰反射部４００に到達する前に指示具により遮られる。この遮光の状態を検出することにより、指示位置を検出する構成が本来の光方式座標入力装置の原理であるが、ここで遮られた光は、その指示具によりすべて吸収されることがなければ、何がしかの反射光が発生する。その反射の仕方は、その指示具の反射面の状態、角度により大きく異なるが、一般的に散乱光となる。散乱光となると、通常、それほど反射光自体の光量は大きくない。

しかし、それでも、図１８（ａ）の様に、指示具の指示位置９０が投光部３０近傍の場合、直接反射光１０３Ｌ（正確には反射光は帰りの矢印部分）は光路距離が短く、減衰が少ないので、センサユニット２００１Ｌの受光部４０で検出される程度の光量となる。また、指示具において、その座標入力面に対して略垂直で、且つ、センサユニット２００１Ｌからの光線方向に対して平滑な垂直な面が存在すれば、その面が正反射面となる。そして、投光部３０からの光が直接反射光１０３Ｌの様にその面で正反射し、投射方向と略逆向き方向に戻り、ちょうど鏡像関係の条件が整った場合に受光部４０で検出されてしまう。

その場合は、散乱光の場合と比べて更に強力な直接反射光（１０３Ｌ）がセンサユニット２００１Ｌで受光されてしまう。以上の散乱光と正反射光の両者に関しては、厳密な区分けが存在するわけではなく、散乱光の場合にも、微視的に見れば正反射光面が存在する。つまり、両者の間は、程度の差があるのみであり、光学的には同一の直接反射光とみなせる。以後、散乱光と正反射を特に区別せず、直接反射光とする。いずれの場合もセンサユニットから指示位置の距離が離れるほどこの直接反射光の受光量は低下し、それに対し、なんらか基準値を設けることが可能となる。

図１８（ａ）に示されるように、指示具が略円柱状であると仮定すると、そのほぼ指示位置９０の反射面の中央位置からの直接反射光１０３Ｌが、反射面が略センサユニット２００１Ｌからの投射光の光線方向に垂直面となるので最大となる。この場合、センサユニット２００１Ｌにおける受光における光量分布は図１８（ｃ）に示すように、本来の遮光部分１０４の内側の画素範囲１０５に光のピークが発生する。

従って、この図１８（ｃ）の光量分布だけをみると、あたかも、２箇所指示したことにより遮光が二つある状態と区別がつかない状態である。前述の様に、ステップＳ１８１２において、遮光部分の有無を所定閾値で判定している。従って、この所定閾値より大きな直接反射光１０３Ｌが検出された場合、ステップＳ１８１２で本来は入力指示の数に対応した遮光部分の数１となるはずが、直接反射光１０３Ｌの影響により実際とは異なる遮光部分の数２とカウントされてしまう。この場合、そのままの遮光部分の数２とした２つの立ち上がりと立ち下がりを基に画素番号を計算し、角度情報を計算し、これを基に座標位置を計算すると誤差が生じてしまう。

一方、図１８（ｂ）で示すように、指示具による指示位置がセンサユニット２００１Ｌから遠くなると、投光部３０からの直接反射光１０３Ｌが受光部４０に入射するにしても、その光量は小さくなる。そして、反射面までの往復光路が長くなるため、図１８（ｄ）で示すように、ステップＳ１８１２における所定閾値を下回るので、遮光部分の数は本来の１とカウントされ誤動作の影響を受けない。

以上のように、物理的条件と電気的条件により、指示による直接反射光影響範囲１０１Ｌは一義的に定まる。物理的条件とは、座標入力に用いる指示具（指やペン等）の表面状態、形状、座標入力面に対する角度、更には、投光部３０の投光量等である。電気的条件とは、受光部４０におけるステップＳ１８１２で用いる所定閾値である。従って、指示による直接反射光影響範囲１０１Ｌは、その直接反射光がちょうど所定閾値となるセンサユニット２００１Ｌからの距離に対応する半円形の範囲となる。

以上のように、種々の条件により一義的に定まる直接反射光影響範囲１０１Ｌの影響範囲の境界を図１８（ｂ）に１０２Ｌで示す。一方、直接反射光基準角度１１１Ｒは、この境界１０２Ｌとセンサユニット２００１Ｒとを結ぶ線分と基準線１０００とのなす角度である。センサユニット２００１Ｌに相当する直接反射光基準角度１１１Ｌに関しても同様である。

ここで、図１７（ｂ）のケース２の場合の説明に戻る。直接反射光影響範囲１０１Ｌ内の一点に指示を行った場合には、指示による直接反射光の影響により図１７（ｅ）に示すように、あたかもケース１の場合の様な２点入力のごとく誤検出を行ってしまう。

従って、本発明においては、図１５のステップＳ１８１５５１で、遮光部分に所定閾値以上の立ち上がり、立ち下がりが２組ある場合（ステップＳ１８１５５１でＹＥＳ）、以下の処理を行う。

まず、ステップＳ１８１５５２において、入力指示位置のセンサユニットからの角度１１２Ｌ、１１２Ｒが所定の角度の範囲内（直接反射光基準角度１１１Ｌ、１１１Ｒ）であるか範囲外であるかの判定を行う。ここで、角度１１２Ｌはセンサユニット２００１Ｌとセンサユニット２００１Ｒが配置されたそれぞれの位置を結ぶ基準線１０００に対してセンサユニット２００１Ｌから指示具の指示位置９０が形成する線のなす角度である。これは、図１６のところで説明した通りである。

判定の基準となる直接反射光基準角度１１１Ｌと１１１Ｒは、前述の通り次の角度である。つまり、センサユニット２００１Ｒ、２００１Ｌにおける指示具の指示による直接反射光影響範囲１０１Ｒ、Ｌの境界１０２Ｒ、１０２Ｌとセンサユニット２００１Ｌ、２００１Ｒとを結ぶ線分と基準線１０００とのなす角度の内で最大となる角度である。そのセンサユニット自身の直接反射光の影響ではなく、他方のセンサユニットの直接反射光の影響をそのセンサユニットからの角度で判定するのである。

図１７（ａ）のケース１の場合には、ステップＳ１８１５５２で、センサユニット２００１Ｒに関する光量分布（図１７（ｄ））において、遮光部分は１つしかないので、他方のセンサユニット２００１Ｌに関するステップＳ１８１５５２の判定は行わない。センサユニット２００１Ｌに関する光量分布（図１７（ｃ））において、遮光部分は２つあるので、他方のセンサユニット２００１Ｒに関する判定を行う。センサユニット２００１Ｒに関して、遮光部分に対する角度１１２Ｌは、判定の基準となる所定角度（角度１１１Ｌ）より大きいので、図１７（ｃ）の遮光部分は直接反射光によるものではなく、本来の２点入力によるものであると判定できる。従って、その場合（ステップＳ１８１５５２でＮＯ）、図１５に示すように、ステップＳ１８１５５４で、従来の場合と同様に、処理方法として、２組の立ち上がりと立ち下がりをそれぞれ別の２指示位置として計算する処理を行う。具体的には、すでに、ステップＳ１８１５で２つの角度情報としてＴａｎθを計算しているので、その角度情報をそのまま保持して、次のステップＳ１８１６の処理における座標計算（２指示位置の座標計算）を行うために使用する。

図１７（ｂ）のケース２の場合には、ステップＳ１８１５５２で、センサユニット２００１Ｒに関する光量分布（図１７（ｆ））において、遮光部分は１つしかないので、他方のセンサユニット２００１Ｌに関するステップＳ１８１５５２の判定は行わない。センサユニット２００１Ｌに関する光量分布（図１７（ｅ））において、遮光部分は２つあるので、他方のセンサユニット２００１Ｒに関するステップＳ１８１５５２の判定を行う。センサユニット２００１Ｒに関して、遮光部分に対する角度１１２Ｌは、判定の基準となる所定角度（角度１１１Ｌ）より小さい。そのため、他方のセンサユニット２００１Ｌに関わる直接反射光の影響を受けた場合の２つの遮光部分に対する処理であるステップＳ１８１５５３を実行する。

２つの遮光部分に対する処理（ステップＳ１８１５５３）に関しては、処理方法として、特許文献２で示されている技術を用いる。具体的には、遮光部分候補となる複数の立ち上がり部分及び立ち下がり部分を検出した場合、次のように処理する。つまり、最初に検出される立ち上がり部分（最も小さい画素番号）と最後に検出される立ち下がり部分（最も大きい画素番号）から得られる画素データ分布（画素分布）の中心点を中心画素番号として検出する。この２つの図１７（ｅ）の遮光状態に対する処理に関しては、この段階で直接反射光による遮光状態であることがステップＳ１８１５５２で判明しているので、この処理は、この特許文献２の手法に限定されるものではない。この図１７（ｅ）の遮光状態から１つの指示に対する中心画素番号を検出する手法ならどのような手法でもよい。

次に、遮光部分の数の組み合わせとして、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒの内、いずれセンサユニットにおいてもその数が２の場合について図１９を用いて説明する。

図１９（ａ）のケース１、図１９（ｂ）のケース２いずれの場合においても、ステップＳ１８１５５２で、センサユニット２００１ＬとセンサユニットＲに関する光量分布（図１７（ｃ）〜（ｆ））において、遮光部分はいずれも２つ検出される。従って、両方のセンサユニット２００１Ｌとセンサユニット２００１Ｒに関するステップＳ１８１５５２の判定を行う。

ケース１の場合には、センサユニット２００１Ｒの直接反射光の有無に関して、遮光部分に対する角度１１２Ｌに対し、センサユニット２００１Ｌの直接反射光の有無に関して、遮光部分に対する角度１１２Ｒに対し、ステップＳ１８１５５２の判定を行う。いずれに関しても、ここで判定の基準となる所定角度（角度１１１Ｌ、１１１Ｒ）よりも角度が大きいと判定されるので、図１９（ｃ）及び図１９（ｄ）の遮光部分は直接反射光によるものではなく、本来の２点入力によるものであると判定される。従って、その場合（ステップＳ１８５５２でＮＯ）、図１５に示すように、ステップＳ１８１５５４で、従来の場合と同様に、２組の立ち上がりと立ち下がりをそれぞれ別の２指示位置として計算する。具体的には、すでに、ステップＳ１８１５で２つの角度情報としてＴａｎθを計算しているので、その角度情報をそのまま保持して、次のステップＳ１８１６の処理における座標計算（２指示位置の座標計算）を行うために使用する。

ケース２の場合にも、センサユニット２００１Ｒの直接反射光の有無に関して、遮光部分に対する角度１１２Ｌに対し、センサユニット２００１Ｌの直接反射光の有無に関して、遮光部分に対する角度１１２Ｒに対し、ステップＳ１８１５５２の判定を行う。センサユニット２００１Ｒの直接反射光の有無に関しては、センサユニット２００１Ｌが検出する遮光部分に対する角度１１２Ｌに関して、判定の基準となる所定角度（角度１１１Ｌ）よりも角度が大きいと判定される。従って、図１９（ｆ）の遮光部分は直接反射光によるものではなく、本来の２点入力によるものであると判定できる。

一方、センサユニット２００１Ｌの直接反射光の有無に関しては、センサユニット２００１Ｒが検出する遮光部分に対する角度１１２Ｒに関して、判定の基準となる所定角度（角度１１１Ｒ）よりも角度が小さいと判定される。従って、図１９（ｅ）の遮光部分は、直接反射光によるものであると判定できる。つまり、この場合は、２点の入力位置が、センサユニット２００１Ｌから直線状に沿っており、且つ、一方がセンサユニット２００１Ｌの近傍の直接反射光影響範囲１０１Ｌ内にある場合である。

この場合には、センサユニット２００１Ｒに関しては、ステップＳ１８１５５４で従来の場合と同様に、２組の立ち上がり部分と立ち下がり部分をそれぞれ別の２指示位置として計算する。一方、センサユニット２００１Ｌに関しては、図１７のケース２のセンサユニット２００１Ｌの場合と同様に、特許文献２で示されている技術を用いる。具体的には、遮光部分候補となる複数の立ち上がり部分及び立ち下がり部分を検出した場合、最初に検出される立ち上がり部分と最後に検出される立ち下がり部分から得られる画素データ分布の中心点を中心画素番号として検出する。

以上のように、立ち上がり部分と立ち下がり部分の組の数と、入力指示位置のセンサユニットからの角度が所定の角度（直接反射光基準角度）の範囲内であるか否かの判定結果に基づいて、座標入力有効領域に対する指示位置の角度を計算する処理方法を選択する。これにより、直接反射光の影響がある場合にも、誤検出することなく、正確な座標を計算することができる。

以上説明したケースで、通常の操作で生じるほとんどの場合に対応できるが、例えば、上記以外のケースも発生する場合が考えられる。例えば、２入力の場合、それぞれ１点ずつ直接反射光影響範囲１０１Ｒ及び１０１Ｌ内に入力した場合や、直接反射光影響範囲１０１Ｒ及び１０１Ｌいずれかに一度同時に２点入力した場合である。この場合も、ここでは詳細説明は省略するが、それに対応した処理を実行することにより対応することができる。

前者の場合には、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒともに、３つの遮光部分が検出されるが、お互いに直接反射光の判定の基準となる所定角度（直接反射光判定基準角度）に関する判定をした上で次の処理を行う。角度が一番小さい遮光部分のみ、従来通りの処理、残りの大きい角度２つに対して、特許文献２で示されている技術を用いる。

一方、後者の場合には、一方のセンサユニットで４つの遮光部分が検出され、他方のセンサユニットで１つあるいは２つの遮光が検出されるが、お互いに直接反射光基準角度に関する判定をした上で次の処理を行う。直接反射光基準角度に関する判定で、遮光部分が直接反射光によるものであると判定されたセンサユニット側で４つの遮光部分に特許文献２で示されている技術を用い、他方のセンサユニットに対しては、従来の場合と同様の処理を行う。

尚、以上の処理に関しては、これに限定されるものではなく、直接反射光基準角度に関する判定を加えた処理であれば、どのようなものでも良い。

また、以上の説明では、２つのセンサユニットに基づいて、座標を検出する構成に関して説明を行っている。しかしながら、本発明の直接反射光対策処理に関する発明は、この構成に限定されるものではなく、３つ以上のセンサユニットを座標計算時に随時組み替えて構成する場合にも適応できることは言うまでもない。

以上説明したように、本実施形態によれば、指や指示具で座標入力有効領域のセンサユニット近傍に指示を行った場合に、投光部からの直接反射光を受光し、受光の光量分布において遮光に影響を与える場合においても正確に指示位置を検出することができる。

具体的には、実際には指示具による１点入力による遮光部分が１つであるが、その指示具からの直接反射光により遮光の光量分布の間に光量が大きい部分が形成され、見掛け上２点入力との区別がつきにくい場合を区別することでき、正確な検出が可能となる。つまり、直接反射光の影響を受けている１点入力については、その１点入力の正確な位置検出が可能となり、２入力の場合には、２点の正確な位置検出が可能となる。

尚、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステムまたは装置に供給し、そのシステムまたは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (7)

1. 周辺部に再帰的反射部が設けられ複数の角部に複数のセンサユニットが設けられた座標入力有効領域に対する指示具あるいは指による指示位置を、前記複数のセンサユニットの投光部により投光され、前記再帰的反射部により再帰的に反射され、前記複数のセンサユニットの受光部で得られる光量分布における、前記指示具あるいは指による遮光部分に対応する角度情報から計算する座標入力装置であって、
   一つのセンサユニットの投光部からの光に基づく前記指示具あるいは指による直接反射光が前記一つのセンサユニットの受光部から得られる光量分布における前記指示具あるいは指による前記遮光部分に影響を及ぼす直接反射光影響範囲内が前記指示具あるいは指により指示されたか否かを、前記一つのセンサユニット以外のセンサユニットの受光部における遮光部分に対応する角度情報に基づいて判定する判定手段と、
   前記直接反射光影響範囲内が前記指示具あるいは指により指示されたと前記判定手段が判定した場合、前記直接反射光の影響を受けた遮光範囲から１つの指示位置を計算する計算手段と
   を有することを特徴とする座標入力装置。
2. 前記一つのセンサユニットの受光部において遮光部分が二つあり、前記一つのセンサユニット以外のセンサユニットの受光部における遮光部分に対応する角度情報が前記直接反射光影響範囲内に対応する場合、前記判定手段は、前記一つのセンサユニットの直接反射光影響範囲内が前記指示具あるいは指により指示されたと判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
3. 前記一つのセンサユニットの受光部において遮光部分が二つあり、前記一つのセンサユニット以外のセンサユニットの受光部における遮光部分に対応する角度情報が前記直接反射光影響範囲内に対応しない場合、前記判定手段は、前記一つのセンサユニットの直接反射光影響範囲外が前記指示具あるいは指により指示されたと判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
4. 周辺部に再帰的反射部が設けられ複数の角部に複数のセンサユニットが設けられた座標入力有効領域に対する指示具あるいは指による指示位置を、前記複数のセンサユニットの投光部により投光され、前記再帰的反射部により再帰的に反射され、前記複数のセンサユニットの受光部で得られる光量分布における、前記指示具あるいは指による遮光部分に対応する角度情報から計算する座標入力装置における指示位置の計算方法であって、
   判定手段が、一つのセンサユニットの投光部からの光に基づく前記指示具あるいは指による直接反射光が前記一つのセンサユニットの受光部から得られる光量分布における前記指示具あるいは指による前記遮光部分に影響を及ぼす直接反射光影響範囲内が前記指示具あるいは指により指示されたか否かを、前記一つのセンサユニット以外のセンサユニットの受光部における遮光部分に対応する角度情報に基づいて判定する判定工程と、
   前記直接反射光影響範囲内が前記指示具あるいは指により指示されたと前記判定手段が判定した場合、計算手段が、前記直接反射光の影響を受けた遮光範囲から１つの指示位置を計算する計算工程と
   を有することを特徴とする座標入力装置における指示位置の計算方法。
5. 前記一つのセンサユニットの受光部において遮光部分が二つあり、前記一つのセンサユニット以外のセンサユニットの受光部における遮光部分に対応する角度情報が前記直接反射光影響範囲内に対応する場合、前記判定手段は、前記一つのセンサユニットの直接反射光影響範囲内が前記指示具あるいは指により指示されたと判定する
   ことを特徴とする請求項４に記載の座標入力装置における指示位置の計算方法。
6. 前記一つのセンサユニットの受光部において遮光部分が二つあり、前記一つのセンサユニット以外のセンサユニットの受光部における遮光部分に対応する角度情報が前記直接反射光影響範囲内に対応しない場合、前記判定手段は、前記一つのセンサユニットの直接反射光影響範囲外が前記指示具あるいは指により指示されたと判定する
   ことを特徴とする請求項４に記載の座標入力装置における指示位置の計算方法。
7. 周辺部に再帰的反射部が設けられ複数の角部に複数のセンサユニットが設けられた座標入力有効領域に対する指示具あるいは指による指示位置を、前記複数のセンサユニットの投光部により投光され、前記再帰的反射部により再帰的に反射され、前記複数のセンサユニットの受光部で得られる光量分布における、前記指示具あるいは指による遮光部分に対応する角度情報から計算する座標入力装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、
   一つのセンサユニットの投光部からの光に基づく前記指示具あるいは指による直接反射光が前記一つのセンサユニットの受光部から得られる光量分布における前記指示具あるいは指による前記遮光部分に影響を及ぼす直接反射光影響範囲内が前記指示具あるいは指により指示されたか否かを、前記一つのセンサユニット以外のセンサユニットの受光部における遮光部分に対応する角度情報に基づいて判定する判定手段と、
   前記直接反射光影響範囲内が前記指示具あるいは指により指示されたと前記判定手段が判定した場合、前記直接反射光の影響を受けた遮光範囲から１つの指示位置を計算する計算手段と
   してコンピュータを機能させるためのプログラム。

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