(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状の座標入力有効領域の対向する２辺に設けられた再帰反射部と、該２辺の各々に設けられた複数のセンサ手段とを有する座標入力装置であって、
前記センサ手段は、
到来する光を受光する受光部と、
前記２辺の内、対向する辺に設けられた再帰反射部に対して光を投光する投光部と、
帯状の面から均一な拡散光を発光する面発光部とを備え、
前記センサ手段は、前記受光部によって、前記投光部で投光した光が前記対向する辺に設けられた前記再帰反射部によって再帰反射された光と、前記対向する辺に設けられた前記複数のセンサ手段の前記面発光部で発光した光を同時に検出する
ことを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
前記２辺の内の一辺に設けられた前記複数のセンサ手段の少なくとも一つの投光部と、該一辺に対向する辺に設けられた複数のセンサ手段の面発光部を同時に発光させる制御手段を更に備える
ことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
【請求項３】
前記２辺の内の一辺に設けられた前記複数のセンサ手段の全ての投光部と、該一辺に対向する辺に設けられた前記複数のセンサ手段の面発光部を同時に発光させる制御手段を更に備える
ことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
【請求項４】
前記複数のセンサ手段それぞれの前記投光部と前記面発光部の間に、前記受光部が配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【請求項５】
前記複数のセンサ手段はそれぞれ、前記座標入力有効領域の角部近傍に設けられており、
前記座標入力有効領域における前記２辺の内の一辺に設けられた前記複数のセンサ手段の内の１つの第１のセンサ手段の前記面発光部の発光面の法線方向に、該一辺に対向する辺に設けられた前記複数のセンサ手段の内の１つの第２のセンサ手段が設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【請求項６】
前記第１のセンサ手段の前記面発光部の発光面の法線方向は、前記第２のセンサ手段の前記投光部の光軸方向に一致している
ことを特徴とする請求項５に記載の座標入力装置。
【請求項７】
前記座標入力有効領域の法線方向における、該座標入力有効領域から前記再帰反射部の上端部までの高さと、前記複数のセンサ手段のそれぞれの前記面発光部の上端部までの高さが一致している
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【請求項８】
前記複数のセンサ手段はそれぞれ、前記座標入力有効領域の角部近傍に設けられており、
前記複数のセンサ手段における前記２辺の内の一辺に設けられた前記複数のセンサ手段の内の１つの第１のセンサ手段の前記受光部の視野範囲と、該一辺に対向する辺に設けられた前記複数のセンサ手段の内の第２のセンサ手段であって、前記第１のセンサ手段の対角方向に設けられている前記第２のセンサ手段の視野範囲とが重複している
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【請求項９】
座標入力動作によって生成される影について、前記複数のセンサ手段の内、２つのセンサ手段の受光部のみで前記影が検出されているのか、あるいは２より大きい数のセンサ手段の受光部で前記影が検出されているのかを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定の結果、前記２つのセンサ手段の受光部のみで前記影が検出されている場合、該２つのセンサ手段の受光部による影の検出結果に基づいて、入力された座標値を算出する第１の算出手段と、
前記判定手段の判定の結果、前記２つより大きい数のセンサ手段の受光部で前記影を検出している場合、前記２つより大きい数のセンサ手段から選択され得る２つのセンサ手段の組み合わせそれぞれについて、前記２つのセンサ手段の受光部による影の検出結果に基づいて、入力された座標値を算出し、各組み合わせについて算出された座標値の平均値の座標値を算出する第２の算出手段と、
前記第１の算出手段あるいは前記第２の算出手段で算出された座標値を出力する出力手段と
を更に備えることを請求項１乃至８のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の座標入力装置の制御方法であって、
判定手段が、座標入力動作に対し、前記複数のセンサ手段の内、２つのセンサ手段の受光部によって光を検出しているか、あるいは２より大きい数のセンサ手段の受光部によって光を検出しているかを判定する判定工程と、
第１の算出手段が、前記判定工程の判定の結果、前記２つのセンサ手段の受光部によって光を検出している場合、該２つのセンサ手段の受光部による光の検出結果に基づいて、入力された座標値を算出する第１の算出工程と、
第２の算出手段が、前記判定工程の判定の結果、前記２つより大きい数のセンサ手段の受光部によって光を検出している場合、前記２つより大きい数のセンサ手段から選択され得る２つのセンサ手段の組み合わせそれぞれについて、前記２つのセンサ手段の受光部による光の検出結果に基づいて、入力された座標値を算出し、各組み合わせについて算出された座標値の平均値の座標値を算出する第２の算出工程と、
出力手段が、前記第１の算出工程あるいは前記第２の算出工程で算出された座標値を出力する出力工程と
を備えることを特徴とする座標入力装置の制御方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の座標入力装置の制御をコンピュータに機能させるためのプログラムであって、
前記コンピュータを、
座標入力動作に対し、前記複数のセンサ手段の内、２つのセンサ手段の受光部によって光を検出しているか、あるいは２より大きい数のセンサ手段の受光部によって光を検出しているかを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定の結果、前記２つのセンサ手段の受光部によって光を検出している場合、該２つのセンサ手段の受光部による光の検出結果に基づいて、入力された座標値を算出する第１の算出手段と、
前記判定手段の判定の結果、前記２つより大きい数のセンサ手段の受光部によって光を検出している場合、前記２つより大きい数のセンサ手段から選択され得る２つのセンサ手段の組み合わせそれぞれについて、前記２つのセンサ手段の受光部による光の検出結果に基づいて、入力された座標値を算出し、各組み合わせについて算出された座標値の平均値の座標値を算出する第２の算出手段と、
前記第１の算出手段あるいは前記第２の算出手段で算出された座標値を出力する出力手段と
して機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報の入力や選択をするために指等の指示具によって座標入力面に入力された座標位置を光学的に検出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。特に、着脱可能で、可搬性を有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。
【背景技術】
【０００２】
従来、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）等の情報処理装置の操作を簡単に行うことがきるタッチパネル等の座標入力装置が広く用いられている。
【０００３】
その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。光を用いる座標入力方式ものとして、座標入力面外側に再帰反射材を設け、投光部からの光を再帰反射材で反射し、その光量分布を受光部により検出する方式が知られている。そして、この方式では、座標入力領域内を指等の指示具で指示することによってこの光路を遮り、遮光された方向を検知することで、指示位置を算出する（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
特許文献１の構成を一般化した例として、図１０の構成を示す。図１０は、座標入力面の両端に配置されたセンサユニット１Ｌ、１Ｒと、座標を入力する際に使用する座標入力面である所の座標入力有効領域３が示される。そして、座標入力有効領域３の三方を取り囲み、進入してきた光を進入してきた方向に再帰的に反射する再帰反射部４とを有している。
【０００５】
センサユニット１Ｌ、１Ｒは、投光部及び受光部（不図示）を有している。投光部は、座標入力有効領域３の入力面にほぼ平行に扇形に広がる光を照射し、受光部は、その光が再帰反射部４で再帰反射され、戻ってきた光を受光する。座標入力装置は、２つのセンサユニット１Ｌ、１Ｒでそれぞれ検知された光の遮蔽方向（遮蔽角度θＬ、θＲ）と当該センサユニット１Ｌ及び１Ｒ間の距離に基づいて、座標入力有効領域３に入力された座標位置を算出することができる。尚、図１０において、２はセンサユニット１Ｌ及び１Ｒを制御し、取得したセンサユニット１Ｌ及び１Ｒの出力信号を処理し、あるいはその処理結果を外部装置に出力する制御回路であり、８は再帰反射部４を保護するための光透過性の保護部材である。
【０００６】
特許文献２には、特許文献１で示される光学遮光方式の座標入力装置におけるセンサユニット中の投光部及び受光部の具体的な構成の一例が示されている。
【０００７】
特許文献３には、特許文献１、２に示される再帰反射部の代わりに、座標入力有効領域の周囲３辺に設けられ、導光方向と略垂直な側面に光を放出する導光部が示されている。
【０００８】
さらには、特許文献４には、各々のセンサユニットにおける発光部の点灯を制御する構成が開示されている。具体的には、一方のセンサユニットの発光部から出射された光が他方のセンサユニットの受光部で外乱光として受光されることを防止するために、センサユニットの各発光部からの光の出射が交互に行われるように制御したものである。
【０００９】
さらには、特許文献５には、座標入力有効領域の上辺及び下辺に再帰反射部を配置し、センサユニットが、再帰反射部と座標入力有効領域との間に隙間を設けて配置されている構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許ＵＳＰ４５０７５５７号公報
【特許文献２】特許公開２００４-２７２３５３号公報
【特許文献３】特許公開２００３-２８０８０２号公報
【特許文献４】特許公開２００１−４３０２１号公報
【特許文献５】特許第４１１８６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来の先行技術に於いて、図１１（Ａ）に示すようなマルチディスプレイに対応する、言い換えれば、座標入力領域の大型化、横長化に対応することが、次の理由により困難となる。尚、図１１（Ａ）は、フロントプロジェクター３台を用いて一つの大型スクリーンに一つの画像として表示することを想定している
まず、第一に、従来技術による複数の座標入力装置を並べてマルチディスプレイ対応（図１１（Ｂ）参照）とした場合、複数の座標入力装置のつなぎ目部分には再帰反射部４が必須となる。従って、表示画像が不連続となるばかりでなく、図１１（Ｂ）における領域ａから領域ｂへ連続して座標指示／操作をすることができず、操作性が大幅に低下する。つまり、マルチディスプレイにおいて、繋ぎ目部分の再帰反射部４は邪魔な構成要素となる。
【００１２】
その不具合を解消するためには、図１１（Ａ）に示すように、マルチディスプレイの表示領域外側に再帰反射部４を設けなければならない。図１１（Ａ）から明らかなように、図１１（Ａ）の方向ａと図１１（Ａ）の方向ｂの距離差は、ディスプレイの面数が多くなればなるほど、大きくなる。従って、投光部で投光した光が再帰反射部４に到達し、再帰反射された光を受光部で検出するこの種の座標入力装置にあっては、この距離差（光路差）によって受光量の差が大きくなる。
【００１３】
つまり、センサユニット１Ｌで投光され投光量が、投光方向に寄らず一定だったとしても、この距離差によって、方向ａでは比較的大きな受光量を、方向ｂでは最も小さな受光量しか得られなくなる。この差を、受光素子（ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の光電変換素子）のダイナミックレンジの範囲内に収めることは一般的には困難である。つまり、方向ａの受光量をダイナミックレンジ範囲内の出力最大値になるように設定すれば、方向ｂの光を全く検知できない。あるいは方向ｂの光を検知できる程度に十分な投光を行えば、方向ａからの光の検出信号が飽和してしまい、正しいデータを得ることが困難となる。
【００１４】
その課題を解消するために、図１１（Ａ）の方向ｂへはより投光量を増大させたりして、投光方向に応じて投光量を変化させることが必要となる。そうすることで、受光する光量の平滑化が図られるが、コストアップ、装置が大きくなる等の弊害を避けることができない。
【００１５】
光路差を縮小する構成としては、図１１（Ｃ）に示すように、より多くのセンサユニット１、１Ｒを配置して、一つ一つのセンサユニットが検出する領域を分割する構成が考えられる。この時、先に述べた操作性を低下させないと言う観点では、表示領域には再帰反射部４が無いのが好ましい形態であり、例えば、図１１（Ｃ）に示すが如く、表示領域の上辺、及び下辺のみに再起反射部４を設けるものとする。センサユニット数は増加するが、光路差が小さくなり、安定した光信号を検出することが可能となる。
【００１６】
特許文献５の構成は、表示領域の対向する２辺に再帰反射部を配置する構成であって、再帰反射部の外側に投光部及び受光部を設けている。この時、投受光と再帰反射部の座標入力面からの高さ（座標入力面の法線方向に対する高さ）が同一となると、再帰反射部が光路を遮ってしまう。そこで、投受光と再帰反射部の座標入力面からの高さ（座標入力面の法線方向に対する高さ）を異なる構成としているが、次のような新たな課題が生じている。
【００１７】
図１２（Ａ）に示すように、特許文献５の構成は再帰反射部９０３と座標入力面９０２との間に投光部及び受光部を有するセンサユニット９０１を配置している。センサユニット９０１中の投光部から投光された光は、対向する辺に設けられた再帰反射部９０３で再帰反射され、センサユニット９０１の受光部で受光される。従って、光路はハッチング部分９０８となる。仮に、指示具９０７を図示が如く配置すると、左側のセンサユニット９０１ではハッチング部分９０８の光路が遮られないので、左側のセンサユニット９０１では指示具９０７を検知できない。その一方で、右側のセンサユニット９０１のハッチング部分９０８の光路が指示具９０７が遮られるので、指示具９０７の位置情報（方向）を検出できる状態にある。
【００１８】
つまり、一方のセンサユニットでは位置情報（方向）を検知できても、他方のセンサユニットで位置情報（方向）を検知できないので、指示具９０７の状態では、指示具９０７の指示位置を算出することができない。指示位置を検出できるのは、指示具９０７が座標入力面９０２により近づき、左側のセンサユニット９０１の光路を十分に遮った時、言い換えれば、指示具９０７が座標入力面９０２をタッチする直前の位置に来た時と言える。従って、特許文献５の構成では、指示具９０７が座標入力面９０２より離れていると、その位置を安定して検出することができない。以後、座標入力面より離れた位置でも指示具９０７の位置を検出できる機能を『近接入力』と称する。
【００１９】
この課題（領域によって近接入力ができない）に対応する構成として、図１２（Ｂ）に示すように、センサユニット９０１の投光部と受光部の間に再帰反射部を設ける構成が考えられる。左側のセンサユニット９０１中の投光部９１０及び受光部９０９の間に再帰反射部９０３が設けられ、投光部９１０が対向する再帰反射部９０３に到達する光路と再帰反射部９０３から受光部９０９に到達する光路が図示が如く設定される。指示具９０７が図１２（Ａ）と同一の位置に有る場合、再帰反射部９０３から受光部９０９に到達する光路を遮ることは無いが、投光部９１０が対向する再帰反射部９０３に到達する光路を遮るので、この指示具９０７が検出可能となる。つまり、左右のセンサユニット９０１で検知でき、近接入力を可能とする構成となる。
【００２０】
図１２（Ｃ）はセンサユニット９０１の断面状態を示し、この構成で効率良く再帰反射光を検出するためには、投光部９１０と受光部９０９間の距離Ｌが小さいのが好ましい。しかしながら、距離Ｌを小さくすると言うことは、再帰反射部９０３の幅ｈを小さくすることと等価であり、再帰反射部の幅ｈが小さくなった結果、再帰反射光は幅ｈにほぼ比例してその分小さくなる。
【００２１】
よって、再帰反射光を効率良く検出するためには、距離Ｌを小さくすることが好ましい構成であり、十分な再帰反射光を確保するためには、距離Ｌを大きくしなければならないと言う矛盾を解決しなければならない。
【００２２】
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り、入力位置によらず安定した座標入力が可能とする座標入力装置及びその制御方法、プログラムを提供することを目的とする。さらに、センサユニット近傍を含む座標入力有効領域全体において、近接入力を可能とする座標入力装置及びその制御方法、プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
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、
矩形状の座標入力有効領域の対向する２辺に設けられた再帰反射部と、該２辺の各々に設けられた複数のセンサ手段とを有する座標入力装置であって、
前記センサ手段は、
到来する光を受光する受光部と、
前記２辺の内、対向する辺に設けられた再帰反射部に対して光を投光する投光部と
帯状の面から均一な拡散光を発光する面発光部とを備え、
前記センサ手段は、前記受光部によって、前記投光部で投光した光が前記対向する辺に設けられた前記再帰反射部によって再帰反射された光と、前記対向する辺に設けられた前記複数のセンサ手段の前記面発光部で発光した光を同時に検出する。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明によれば、入力位置によらず安定した座標入力が可能とし、センサユニット近傍を含む座標入力有効領域全体において、近接入力を可能とする座標入力装置及びその制御方法、プログラムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態１の座標入力装置の概要の説明図である。
【図２】実施形態１のセンサユニット１の構造の説明図である。
【図３】実施形態１の光学特性の説明図である。
【図４】実施形態１の制御・演算ユニットのブロック図とタイミングチャート図である。
【図５】実施形態１のセンサユニットで指示位置検出可能領域の説明図である。
【図６】実施形態１の座標入力有効領域の位置検出の説明図である。
【図７】実施形態１の座標算出処理を示すフローチャートである。
【図８】実施形態１のセンサユニットと再帰反射部の高さ関係の説明図である。
【図９】実施形態２の説明図である。
【図１０】光学式座標入力装置の概略の構成図である。
【図１１】マルチディスプレイ時の課題の説明図である。
【図１２】近接入力時の課題の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付の図面を参照して、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。尚、以下の実施形態において示す構成は一例に過ぎず、本発明は図示された構成に限定されるものではない。
【００２７】
＜実施形態１＞
図１は実施形態１の座標入力装置の概要を説明するための説明図である。
【００２８】
図１では、センサユニット１ａ〜１ｄが、矩形状の座標入力有効領域３の４隅近傍（角部近傍）に各々設けられている。センサユニット１ａ〜１ｄにはそれぞれ、投光部、受光部、及び面発光部が設けられている（詳細は後述）。座標入力有効領域３の対向する２辺には再帰反射部４ａ及び４ｂが設けられ、対向する一辺に設けられたセンサユニット１ａ及び１ｂあるいはセンサユニット１ｃ及び１ｄの投光部で投光された光を再帰反射させる。
【００２９】
再帰反射された再帰反射光は、センサユニット１ａ〜１ｄの受光部で検出される。受光部は、この再帰反射光を検出すると共に、対向する辺に設けられたセンサユニット１ａ及び１ｂあるいはセンサユニット１ｃ及び１ｄの面発光部の光をも同時に検出するように構成されている。つまり、センサユニット１ａの受光部で説明すれば、センサユニット１ａの投光部の光が対向する辺に設けられた再帰反射部４ｂで再帰反射した光と、センサユニット１ｃ及び１ｄの面発光部で発光した光を同時に検出する。また、センサユニット１ａからみて、領域９ａ及び９ｂは面発光部の光と再帰反射光の検出の繋ぎ目部分となっている。繋ぎ目部分方向の光を確実に検出するために、その部分でのセンサユニットの面発光部と再帰反射部４はオーバーラップした構成となっている。センサユニット１ｂから見ても、領域９ａ及び９ｂの繋ぎ目部分は、オーバーラップした状態に設定される。
【００３０】
また、８ａ及び８ｂは、それぞれセンサユニット１ａ及び１ｂ、及びセンサユニット１ｃ及び１ｄ、及び再帰反射部４ａ及び４ｂを収容する座標入力装置筐体であり、以後、センサバーと称する。尚、センサバー８ａには、制御・演算ユニット２が更に収容されている。センサバー８ａ及び８ｂ間は有線或いは無線等の通信部で信号送受信が行われ、制御・演算ユニット２は、センサユニット１ａ〜１ｄの投光部、受光部、及び面発光部を制御する。また、制御・演算ユニット２は各々のセンサユニット１ａ〜１ｄからの出力情報から指示位置を算出すると共に、その結果を外部装置（例えば、ＰＣ）に出力する。
【００３１】
尚、以下の説明において、センサユニット１ａ〜１ｄを総称する場合には、センサユニット１と表記する。同様に、再帰反射部４ａ及び４ｂを総称する場合には、再帰反射部４と表記する。
【００３２】
＜センサユニット１の説明＞
図２は実施形態１のセンサユニット１の構造を説明する説明図である。
【００３３】
図２（Ａ）はセンサユニット１の断面図であり、光学系を中心に説明する。５は座標入力行うための矩形状の座標入力面５であり、座標入力面５に近いほうから投光部３０、受光部４０、帯状の面発光部５０が設けられている。投光部３０の光学的中心線は、線分ｂ−ｂ、受光部４０の光学的中心線は線分ｃ−ｃ、面発光部５０の光学的中心線は線分ｄ−ｄで示される。図示が如く、受光部４０の光学的中心線である線分ｃ−ｃから距離Ｌ１離れた位置に投光部３０の光学的中心線である線分ｂ−ｂが、距離Ｌ２離れた所に面発光部５０の光学的中心線である線分ｄ−ｄに設けられている。
【００３４】
図２（Ｂ）〜（Ｄ）は、センサユニット１を正面（図２（Ａ）の矢印の方向ｅ）から見た正面図であり、図２（Ｂ）は投光部３０、図２（Ｃ）は受光部４０、図２（Ｄ）は面発光部５０を説明する図である。
【００３５】
図２（Ｂ）において、３１は赤外光を発する赤外ＬＥＤであり、発光した光は投光レンズ３２によって、略９０°範囲に光を投光する。一方、座標入力面５に対し水平方向（同２（Ａ）参照）には、赤外ＬＥＤ３１からの光は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４に対して光が投光されるように構成されている。３３は光透過性の接着剤であり、投光レンズ３２及び赤外ＬＥＤ３１の間を隙間無く充填されている。
【００３６】
図２（Ｃ）において、４１は１次元のラインＣＣＤ、４２は集光光学系として作用する受光レンズ、４３は入射光の入射方向を制限する絞り、４４は可視光等の余分な光の入射を防止する赤外フィルターである。投光部３０で投光された光は、再帰反射部４によって再帰反射され、赤外フィルター４４、絞り４３を抜けて受光レンズ４２によって、ラインＣＣＤ４１の検出面上に集光される。
【００３７】
実施形態１の場合、投光部３０と受光部４０とを重ねて配置しており、その距離Ｌ１は、再帰反射部４に対する観測角が小さくなるよう投光部３０から再帰反射部４までの距離に比べて十分に小さな値に設定される。従って、距離Ｌ１を有していても十分な再帰反射光を受光部４０で検知することが可能な構成となっている。
【００３８】
また、正面から見て、絞り４３の中心と投光部３０の発光中心の位置は同じ位置に設定されている。従って、略９０°方向に投光された投光部３０の光は再帰反射部４によって再帰反射され、赤外フィルター４４、絞り４３を抜けて受光レンズ４２によって、光の入射角に応じてラインＣＣＤ４１の画素上に結像することになる。従って、ラインＣＣＤ４１の出力信号は、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の画素番号は角度情報を示すことになる。
【００３９】
図２（Ｄ）は面発光部５０の概略を説明する説明図であり、５１、５２及び５３は赤外ＬＥＤ、５４、５５及び５６はコリメートレンズ、５７、５８及び５９は両者を接着する光透過性の接着剤である。６０は拡散板であり、赤外ＬＥＤ５１、５２及び５３で発光した光を拡散させ、拡散板６０から拡散光を放射する。
【００４０】
実施形態１では、３個の赤外ＬＥＤ５１、５２及び５３を用いているがこれに限定されるものではなく、拡散面からの発光が一様となるように、拡散板６０の長さに応じてその個数が適宜設定される。
【００４１】
また、発光面から一様に拡散光が放射されるならこの構成に限定されるものではなく、例えば、導光板を用いる方式であっても良い。ここで一様にと言う言葉を用いたが、更に説明を加える。詳細は後述するが、５図（Ａ）に示す通りセンサユニット１ａの受光部４０は角度θａを視野範囲としている。従って、視野範囲θａの範囲で、対向する辺に設けられた再帰反射部４、及び面発光部５０からの光を検出する。従って、図２（Ｄ）において、面発光部５０の発光面長さＬ３の範囲で、満遍なく対向する辺に設けられたセンサユニット１に設けられた受光部４０でその光が検出されなければならない。
【００４２】
今、図２（Ｄ）の面発光部５０が図１のセンサユニット１ａに設けられたものとする。ポイントＳにおいて、対向する辺に設けられたセンサユニット１ｃ及び１ｄの受光部４０の方向が夫々Ｍ、Ｎであるとする。ポイントＳにおいて発光した拡散光のうち、方向Ｍの光のみセンサユニット１ｃで、及び方向Ｎの光のみセンサユニット１ｄの受光部で検出される。従って、それ以外の方向に発光された拡散光は、座標入力装置にあっては無駄なエネルギーとして消費される。このように拡散光を発光する面発光部５０を利用することで、光エネルギーのロスは有るものの、複雑な光学系を用いなくても、安価に発光面長さＬ３の範囲で必要な光を生成することができる。
【００４３】
以上述べたとおり、面発光部５０は対向する辺に設けられた少なくとも２つのセンサユニット１の受光部４０へ、発光面長さＬ３の範囲で連続的に光を放射しなければならない。従って、センサユニット１ａ〜１ｄの各受光部４０がその視野範囲で、面発光部５０の発光面長さＬ３の範囲で連続的に光を検出できる程度の光強度を、以後、面発光部５０が放射する『略均一な拡散光』と称する。
【００４４】
また、本願発明に有っては、例えば、投光部３０の光学系を面発光部５０の部品として利用し、部品共通化によるコスト削減効果を得ている。
【００４５】
以上説明したように、受光部４０が投光部３０及び面発光部５０に挟まれた構造となっている。そして、投光部３０と受光部４０の距離Ｌ１は、対向する再帰反射部４に対する観測角が小さくなるよう投光部３０から対向する再帰反射部４までの距離に比べて十分に小さな値に設定される。同様に、面発光部５０と受光部４０の距離Ｌ２も十分に小さな値に設定されている。従って、受光部４０を両者で挟む構造とすることで、受光部４０は投光部３０による再帰反射光、及び面発光部５０の光を、両者共に効率良く検出することができる。
【００４６】
ここで、センサユニット１の受光部４０が検出する信号について考察する。図１のセンサユニット１ａについて着目して説明すると、投光部３０で投光された光が再帰反射部４ｂで再帰反射され、受光部４０で検出される再帰反射光の強度は主に以下の要因によって決まる。
【００４７】
要因１：投光部３０の投光分布
要因２：再帰反射部４ｂに入射する再帰反射効率の入射角特性
要因３：投光部３０と再帰反射部４ｂまでの距離
要因４：受光部４０の受光分布
順に説明を加えると、図２（Ｂ）において、投光部３０の主光線方向をｆとすれば、一般的に方向ｆの光放射強度は強く、方向ｇ、もしくは方向ｈの方向にずれることによって、図３（Ｂ）の如く光放射強度は低下する。
【００４８】
また、図３（Ａ）において、再帰反射部４ｂの法線方向に対する光の到来方向を入射角αと定義すれば、再帰反射部４の再帰反射効率は図３（Ｃ）に示される通り、入射角０°で最大となり、入射角が大きくなると低下する。従って、図３（Ａ）の方向Ｊでは再帰反射効率は良く、方向Ｋに行くに従って再帰反射効率が低下することになる。つまり、再帰反射部４ｂに到達した投光部３０からの光は、その入射角に応じて再帰反射光の強度が決定される。
【００４９】
また、図３（Ａ）において、センサユニット１ａの投光部３０と再帰反射部４ｂまでの距離は、方向によって異なる。つまり、方向Ｊではその距離が比較的近く、方向Ｋに行くに従って距離は遠くなる。波動は一般的に到達距離が大きくなると指数関数的に減衰することが知れられている。さらには、図２（Ａ）に示すとおり投光部３０の投光は、コリメートされてはいるものの、完全な平行光とすることは困難（理想的な点光源とすることが困難）である。従って、再帰反射部４ｂまでの到達距離が増大すると、光が広がった分、光エネルギーをロスすることになる。また、受光光学系においても、光軸中心方向からの光は効率良く集光できるが、レンズ光学系の特性により、光軸中心方向から離れるに従って集光効率が低下するのが一般的である。
【００５０】
図３（Ａ）において、方向Ｊから方向Ｋの間で検出される再帰反射光の強度は、主に上記要因１〜４の掛け合わせで決まる。方向Ｋは入射角αが最も大きく、また、再帰反射部４までの距離が最も大きくなるので、要因２、３により受光部４０で検出できる再帰反射光は最も小さくなる。よって、投光部３０の放射強度が最も大きくなる投光部３０の主光線方向を方向Ｋに、あるいは受光光学系の光軸中心方向を方向Ｋに向けることで、より多くの再帰反射光を検出することが可能となる。図３（Ｄ）は、この時、受光部４０が出力する受光分布を示したものであり、方向Ｋでは投光部３０の放射光強度が強いとはいえ、要因２、３により出力は小さな値となる。さらには、方向Ｊでは要因２、３の影響は小さいものの、投光部３０の放射強度が弱いため、あるいは受光部４０の集光効率が低下するために、やはり出力は小さな値となる。そして、方向Ｊ、方向Ｋの間にある方向Ｒに、出力が最大となる地点が生成される。
【００５１】
図３（Ｄ）に示されるβは、受光部４０のダイナミックレンジを示すものである。方向Ｊ、方向Ｋでの出力信号をより大きくするために、例えば、投光部３０の赤外ＬＥＤ３１に流す電流を増大すれば、方向Ｒの出力も増大し、方向Ｒ付近の出力がダイナミックレンジの範囲を超え、波形が歪む。その結果、正確な位置検出が不能となる。また、方向Ｊ、方向Ｋで十分な出力信号が得られなければ、ノイズによる影響で安定した位置検出がやはりできない。方向Ｊ、方向Ｋの外側（図３（Ａ）における方向Ｍ、及び方向Ｎ）では、さらに出力信号が急激に減衰してしまうので、ノイズの影響は深刻な状態となる。
【００５２】
本願発明の座標入力装置にあっては、詳細は後述するが、センサユニット１ａは座標入力有効領域３に対して、その端部を視野範囲とする方向Ｍ、及び座標入力有効領域３の原点Ｏを含む方向Ｎを、検出範囲としなければならない。従って、その検出範囲全般に渡って、安定した信号を得ることが必要となってくる。そこで、センサユニット１ａ〜１ｄには対向する辺に設けられた再帰反射部４に向けて投光する投光部３０及び面発光部５０を設けている。そして、制御・演算ユニット２は、センサユニット１ａの投光部３０を発光させると同時に、対向するセンサユニット１ｃ及び１ｄの面発光部５０を発光させ、両者の光をセンサユニット１ａの受光部４０で検出する。
【００５３】
面発光部５０で発せられる光は、図２（Ｄ）に模式的に示す通り拡散光である。従って、対向するセンサユニット１ａの方向に放出された光のみセンサユニット１ａの受光部４０が検出するのであって、他の方向に発せられた光は、余分な光として捨てられる。従って、受光部４０で検出される面発光部５０で発光された光は、光の到来方向、つまり、角度情報を示すことになる。
【００５４】
このように構成することで得られるセンサユニット１ａの受光部４０の検出信号波形は、図３（Ｅ）となり、方向Ｍから方向Ｎの範囲で、受光部４０のダイナミックレンジ範囲内で安定した信号を検出することが可能となる。
【００５５】
面発光部５０を用いることで、必要とされる光（対向するセンサユニット１へ向かう光）の他に余分な光が生成されるが、次のようなメリットが得られる。投光部３０による再帰反射光は、投光部３０から対向する再帰反射部４、及び受光部４０と、往復の経路となるが、面発光部５０の経路は片道であり、光損失が少ない。また、図３（Ａ）に示すように、センサユニット１ａからみてセンサユニット１ｃの面発光部５０はセンサユニット１ｄの面発光部５０より距離が近い。また、図示が如く、センサユニット１ｄの面発光部５０の法線方向は、センサユニット１ａの方向を向いており、センサユニット１ｃの面発光部５０は、その法線方向と大きな角度差が生じている。一般に、図２（Ｄ）に示す面発光部５０は拡散光を発光面から放出するが、発光面の法線方向への光強度は強く、法線方向から角度差が生じると、徐々に弱くなる。
【００５６】
従って、センサユニット１ｃの面発光部５０からセンサユニット１ａに向かう光エネルギーは強くはないが、センサユニット１ａまでの距離が近いので、センサユニット１ａの受光部４０で検出が可能である。一方、センサユニット１ｄからセンサユニット１ａまでの距離は長くなるが、センサユニット１ａに向かう光のエネルギーが強いので、センサユニット１ａの受光部４０で検出が可能となる。
【００５７】
センサユニット１ｂから見れば、今度は、センサユニット１ｃの発光面の法線方向がセンサユニット１ｂの方向となるとともに、両者間の距離が遠くなるので、センサユニット１ａの場合と同様、安定した信号が得られる。
【００５８】
つまり、センサユニット１ｄ（第１のセンサユニット）の発光面の法線方向を、対向する辺に設けられたセンサユニット１ａ（第２のセンサユニット）の方向に略一致させることで、センサユニット１ａ及びセンサユニット１ｂで同時にその光を検出可能となる。具体的に言えば、センサユニット１ａの投光部３０の主光線方向（光軸方向）は方向Ｋであり、センサユニット１ａの対角方向であって、かつ対向する辺に設けられたセンサユニット１ｄの面発光部５０の発光面の法線方向と略一致させている。
【００５９】
このように構成することで、センサユニット１ａで検出する場合と、センサユニット１ｂで検出する場合に、センサユニット１ｄの面発光部５０の駆動制御（例えば、赤外ＬＥＤへの電流値、発光時間等）を行う必要が無い。従って、センサユニット１ａ及び１ｂで同時検出を可能とするので、座標算出のサンプリングレートを向上させることができる（センサユニット１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄ夫々で検出する場合に比べ、倍のサンプリングレートとなる）。
【００６０】
図８（Ａ）は図２（Ａ）のセンサユニット１の断面を示すと共に、センサユニット１と再帰反射部４の高さ位置関係（座標入力面５の法線方向）を説明するための説明図である。
【００６１】
受光部４０（ラインＣＣＤ４１、受光レンズ４２、赤外フィルター４４等で構成される）は、投光部３０と面発光部５０（コリメートレンズ５４、拡散板６０等で構成される）に挟まれた構成となっている。本願発明にあっては、再帰反射部４の上端部は、面発光部５０の拡散板６０の上端部と略同一の高さ位置にあり、再帰反射部４の下端は投光部３０の下端と略同一の高さ位置にある。図８（Ｂ）は、その様子を示したものであり、センサユニット１と対向する辺に設けられた再帰反射部４の高さ関係を示している。尚、２辺に設けられた再帰反射部４の高さ位置は、両者とも同じ位置にあるが、センサユニット１側の再帰反射部４は、図８（Ｂ）には明示されていない。
【００６２】
図８（Ｂ）は、投光部３０から対向する辺に設けられた再帰反射部４までの光線、及び、再帰反射部４から受光部４０に到達する光線を示している。このいずれかの光線を遮れば、センサユニット１はその方向を検知できるので、指示具が座標入力面５に接触して無くても、言い換えれば近接入力が可能となる。
【００６３】
また、図８（Ｂ）におけるセンサユニット１は、対向する辺に設けられたセンサユニット１の面発光部５０’の光を受光する。その面発光部５０’である所の拡散板６０の上端部と再帰反射部４の上端部の高さを揃えているので、近接入力可能高さが再帰反射部４と拡散板６０の繋ぎめで一定に保たれている。従って、操作者にとって操作性の良い座標入力装置を提供することが可能となる。
【００６４】
＜制御・演算ユニットの説明＞
図１の制御・演算ユニット２とセンサユニット１ａ〜１ｄの間では、ＣＣＤ用のＣＣＤ制御信号、ＣＣＤ用のクロック信号、ＣＣＤの出力信号、及びＬＥＤ駆動信号が送受信されている。
【００６５】
図４（Ａ）は制御・演算ユニット２のブロック図である。ＣＣＤ用の制御信号は、ワンチップマイコン等で構成される演算制御回路（ＣＰＵ）７１から出力されており、ＣＣＤ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。ＣＣＤ用のクロック信号はクロック発生回路（ＣＬＫ）７２からセンサユニット１ａ〜１ｄ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、演算制御回路７１にも入力されている。
【００６６】
ＬＥＤ駆動信号は演算制御回路７１からＬＥＤ駆動回路７４ａ〜７４ｄを経て、センサユニット１ａ〜１ｄの投光部３０もしくは面発光部５０の赤外ＬＥＤに供給されている。また、ＬＥＤ駆動回路７４ａ〜７４ｄは、後述するタイミングで、センサユニット１ａ〜１ｄのそれぞれの投光部３０へもしくは面発光部５０への電力供給を制御している。
【００６７】
センサユニット１ａ〜１ｄの受光部４０であるラインＣＣＤ４１からの検出信号（アナログ信号）は、各々制御・演算ユニット２のＡＤコンバータ７５ａ〜７５ｄに入力され、演算制御回路７１からの制御によって、デジタル信号に変換される。変換されたデジタル信号は必要に応じてメモリ７３に記憶され、後述する方法で角度算出、さらには座標値が算出され、その結果を外部ＰＣ等の端末に通信インタフェース（例えば、ＵＳＢインタフェース）７６を介して出力する。
【００６８】
図４（Ｂ）は各種信号のタイミングチャートである。
【００６９】
８１、８２がＣＣＤ用の制御信号であり、制御信号８１の間隔で、ラインＣＣＤ４１のシャッタ解放時間が決定される。８２ａ、８２ｂ、８２ｃ及び８２ｄはそれぞれセンサユニット１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄ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。８３ａ、８３ｂ、８３ｃ及び８３ｄは、それぞれのセンサユニット１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄの投光部３０の赤外ＬＥＤ３１を駆動する信号である。また、８４ａ、８４ｂ、８４ｃ及び８４ｄは、それぞれのセンサユニット１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄの面発光部５０の赤外ＬＥＤ５１〜５３を駆動する信号である。
【００７０】
まず、制御信号８１の最初の周期で一方の辺に設けられたセンサユニット１ａ及び１ｂの投光部３０の赤外ＬＥＤ３１を点灯すると共に、対向する辺に設けられたセンサユニット１ｃ及び１ｄの面発光部５０の赤外ＬＥＤ５１〜５３を点灯する。従って、センサユニット１ａの受光部４０は、投光部３０が投光した光が対向する辺に設けられた再帰反射部４ｂで再帰反射した光と、対向する辺に設けられたセンサユニット１ｃ及び１ｄの面発光部５０の光を検出する。同様に、センサユニット１ｂの受光部４０は、センサユニット１ｂの投光部３０の再帰反射光と、センサユニット１ｃ及び１ｄの面発光部５０の光を検出する。そして、ゲート信号８２ａ及び８２ｂにより、センサユニット１ａ及び１ｂの受光部４０の検出結果を出力する。
【００７１】
読み出される信号は、例えば、指等の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１ａ〜１ｄからの出力として、図３（Ｅ）のような光量分布が得られる。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く、再帰反射部４の特性や投光部３０、面発光部５０の特性、また、経時変化（反射面の汚れなど）によって、この光量分布は変化する。
【００７２】
次に、次の制御信号８１に基づき、今度は、センサユニット１ｃ及び１ｄの投光部３０（信号８３ｃ及び８３ｄ）とセンサユニット１ａ及び１ｂの面発光部５０（信号８４ａ及び８４ｂ）の赤外ＬＥＤが駆動される。そして、ゲート信号８２ｃ及び８２ｄにより、センサユニット１ｃ及び１ｄの受光部４０の検出結果が出力される。
【００７３】
センサユニット１ａ及び１ｂの投光部３０は同時に発光するが、センサユニット１ａの投光部３０の光はセンサユニット１ｂの受光部４０では検出されないように構成されている。その構成は、投光部３０の投光範囲を制限する、あるいはセンサユニット１ａ及び１ｂの間に遮光板を設ける等の構成を用いれば良い。従って、図４（Ｂ）に示すとおり、少なくとも制御信号８１の３周期分で必要とされる信号を検出することが可能である。さらには、センサユニット１ｃ及び１ｄの読出期間中にセンサユニット１ａ及び１ｂを投光すれば、制御信号８１の２周期分での信号取得も可能となる。
【００７４】
このように制御することで、高速な位置検出サンプリングレートを実現することが可能となる優れた効果が得られる。
【００７５】
図３（Ｅ）において、Ａレベルが最大検出光量のレベルであり、Ｂレベルが最低検出光量レベルであるものとすれば、検出光のない状態では得られるレベルはＢレベル付近になり、検出光量が増えるほどＡレベルに近づく。このように、受光部４０から出力されたアナログ信号は、逐次ＡＤ変換され演算制御回路７１にデジタル信号として取り込まれる。
【００７６】
図３（Ｆ）は、指等の指示具で入力を行う場合、つまり、検出光が遮られる場合の出力の例である。Ｃレベル部分が指示具で反射光が遮られるため、その部分のみ光量が低下している。
【００７７】
検出は、この光量分布の変化を検知して行う。具体的には、まず、図３（Ｅ）のような入力の無い初期状態（以後、初期状態で得られたデータを初期データ（あるいはリファレンスデータ）と言う）を予めメモリ７３に記憶しておく。そして、それぞれのサンプル期間で得られる画素データとあらかじめ記憶しておいた初期データとの差分を算出することで、図３（Ｆ）のような変化があるかどうかを判定する。
【００７８】
具体的には、図３（Ｆ）に示すような閾値Ｖｔｈａと出力信号を比較し、閾値Ｖｔｈａ以下となる画素番号を検出する。そして、出力レベルが閾値Ｖｔｈａ以下となる画素範囲を算出し、例えば、その中心を遮光物体が位置する方向と定義する。尚、ラインＣＣＤ４１の画素番号Ｎは、図２（Ｃ）の光学系で明らかに解るように、光の到来方向（角度θ）を示す。従って、工場での組立時等において画素番号Ｎと角度θの関係を、予め関数として算出しておくことで、出力された画素番号Ｎを角度θに変換することが可能となる。
【００７９】
＜座標計算方法の説明＞
図５はセンサユニット１の視野範囲を説明するための図である。図５（Ａ）はセンサユニット１ａの視野範囲を説明するための図である。センサユニット１ａの投光部３０の光が対向する辺に設けられた再帰反射部４ｂで再帰反射され、センサユニット１ａの受光部４０で検出される。それと同時に、対向する辺に設けられたセンサユニット１ｂ及び１ｃの面発光部５０の光を検出する。従って、センサユニット１ａの受光部４０が検出する光の到来方向の範囲は、角度θａで表現される。従って、座標入力有効領域３内のハッチング部ａｒｅａ−ａの範囲に、指示具による入力指示が行われると、その方向の光が遮られ、センサユニット１ａはその光の変化からその方向（角度）を検知することが可能となる。しかしながら、座標入力有効領域３内のハッチング部ａｒｅａ−ａ外に入力指示動作が行われても、センサユニット１ａはそれを検出することができない。
【００８０】
図５（Ｂ）はセンサユニット１ｂの視野範囲を説明するための図である。この場合、センサユニット１ｂの視野範囲は角度θｂで表現される。従って、座標入力有効領域３内のハッチング部ａｒｅａ−ｂの範囲に、指示具による入力指示が行われると、その方向の光が遮られ、センサユニット１ｂはその方向（角度）を検知することが可能となる。
【００８１】
図５（Ｃ）におけるハッチング部ａｒｅａ−ａｂは、センサユニット１ａ及び１ｂの受光部４０の視野範囲の重複領域（図５（Ａ）と図５（Ｂ）のハッチング部の重複領域）である。従って、このハッチング部ａｒｅａ−ａｂの領域内で、指示具による指示動作をすれば、センサユニット１ａ及び１ｂの夫々で、その方向を検知することが可能である。従って、センサユニット１ａと１ｂ間の距離と、各々のセンサユニット１ａ〜１ｄで得られた方向(角度)を用いて、幾何学的に指示位置を算出することが可能となる。
【００８２】
図１に示されるとおり、センサユニット１ｃ及び１ｄはｘ軸を対称軸として、センサユニット１ａ及び１ｂと各々略対称な位置に配置されている。同様に、センサユニット１ｂ及び１ｄはＹ軸を対称軸としてセンサユニット１ａ及び１ｃと各々略対称な位置に配置されている。従って、図６（Ａ）の座標入力有効領域３のハッチング部ａｒｅａ−ｃｄの範囲内で指示された位置は、センサユニット１ｃ及び１ｄで得られる角度情報により算出可能である。同様に、図６（Ｂ）で示されるハッチング部ａｒｅａ−ａｃ内は、センサユニット１ａ及び１ｃで得られる角度情報を用いてその指示位置を算出可能である。また、図６（Ｃ）で示されるハッチング部ａｒｅａ−ｂｄ内は、センサユニット１ｂ及び１ｄで得られる角度情報を用いてその指示位置を算出可能である。
【００８３】
また、図６（Ｄ）のハッチング部ａｒｅａ−ａｃｄの領域内は、センサユニット１ｃ及び１ｄの検出結果を用いても、あるいはセンサユニット１ａ及び１ｃの検出結果を用いても、指示位置の算出が可能である。従って、両者の出力結果の平均値を用いて位置算出精度の向上が図られる。
【００８４】
さらには、ハッチング部ａｒｅａ−ａｃ（図６（Ｂ））からハッチング部ａｒｅａ−ｃｄ（図６（Ａ））へ連続的に座標入力が行われた場合、その途中で位置算出を行うためのセンサユニット１の組み合わせが変更される。その変更が起こると、例えば、センサユニットの位置のズレ等に要因、あるいは計測誤差等により、連続した座標入力動作を行ったにもかかわらず、検出される座標値が不連続となってしまう場合がある。言い換えれば、その組み合わせ変更により、座標算出分解能が低下する。
【００８５】
それを防止するために、図６（Ｄ）のα地点ではセンサユニット１ａ及び１ｃによる出力結果を採用し、β地点へ移動するに従って、センサユニット１ｃ及び１ｄの出力結果を加味する。そして、β地点でセンサユニット１ｃ及び１ｄの出力結果のみを採用する。このように、位置に応じてセンサユニット１ａ及び１ｃによる出力結果とセンサユニット１ｃ及び１ｄの出力結果の重みを変える（加重平均）ことにより、忠実な指示位置の検出が可能となる優れた効果が得られる。
【００８６】
また、図６（Ｅ）に示されるハッチング部ａｒｅａ−ａｂｃｄはどのセンサユニット１の組み合わせでも位置算出が可能である。従って、原点Ｏを指示することによって、センサユニット１の各組み合わせで出力された出力結果が同一となるように、座標系を補正することが可能となる。
【００８７】
以上述べたように、本願発明の座標入力装置にあっては、各センサユニット１ａ〜１ｄの視野範囲は、原点Ｏ、及び座標入力有効領域３に関して対向する辺側全域を有効視野範囲とする。そして、センサユニット１ａ〜１ｄの切替が発生する領域では、複数のセンサユニットａ〜１ｄの組み合わせで位置検出ができるように視野範囲が設定されている。
【００８８】
＜座標算出処理の説明＞
図７は実施形態１の座標算出処理を示すフローチャートである。
【００８９】
まず、座標入力装置の電源が投入されると、ステップＳ１０２で、制御・演算ユニット２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。ステップＳ１０３で、ラインＣＣＤ４１の画素有効範囲を、例えば、メモリ７３に予め記憶されている設定値から設定する。また、ラインＣＣＤ４１の初期読込動作の初期読込回数を設定する。
【００９０】
尚、この初期読込動作は、座標入力装置の立ち上げ時のみに行うラインＣＣＤ４１の不要電荷除去のための動作である。ラインＣＣＤ４１では、動作させていないときに不要な電荷が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Ｓ１０４では、投光部３０及び面発光部５０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。
【００９１】
ステップＳ１０４で、ラインＣＣＤ４１の読込動作を実行する。ステップＳ１０５で、所定回数以上の読込を実行したか否かを判定する。所定回数以上の読込を実行していない場合（ステップＳ１０５でＮＯ）、ステップＳ１０４に戻る。一方、所定回数以上の読込を実行した場合（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、ステップＳ１０６に進む。
【００９２】
ステップＳ１０６で、ベースデータとして、投光部３０及び面発光部５０の照明無しの状態のラインＣＣＤ４１の画素データを取り込む。ステップＳ１０７で、ベースデータをメモリ７３に記憶する。続いて、ステップＳ１０８で、リファレンスデータとして、投光部３０及び面発光部５０の照明有りの状態のラインＣＣＤ４１の初期光量分布に相当する画素データを取り込む。ステップＳ１０９で、リファレンスデータをメモリ７３に記憶する。
【００９３】
尚、この照明有りの状態のリファレンスデータとは、センサユニット１自身の投光部３０の照明と、センサユニット１の対向する辺に設けられた２個のセンサユニット１の面発光部５０の照明である。また、座標入力有効領域３の上辺のセンサユニット１ａ及び１ｂの組と下辺のセンサユニット１ｃ及び１ｄの組で異なるタイミングで照明してリファレンスデータを取り込む。これは、上辺のセンサユニット１ａ及び１ｂと下辺のセンサユニット１ｃ及び１ｄが対向する配置であるため、同時に照明してしまうと、互いの照明を互いの受光部４０にて検出してしまうことを避けるためである。
【００９４】
そして、ステップＳ１１０で、全てのセンサユニット１ａ〜１ｄにおいてリファレンスデータの取込が終了したか否かを判定する。全てのセンサユニット１ａ〜１ｄにおいてリファレンスデータの取込が終了していない場合（ステップＳ１１０でＮＯ）、ステップＳ１０８とステップＳ１０９を繰り返す。一方、全てのセンサユニット１ａ〜１ｄにおいてリファレンスデータの取込が終了した場合（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、ステップＳ１１１に進む。
【００９５】
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無い。この初期設定動作を経て、指示具による通常の座標入力動作状態（通常取込動作状態）に移行することになる。
【００９６】
ステップＳ１１１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（光量分布）を取り込む。ステップＳ１１２で、全てのセンサユニット１ａ〜１ｄにおいて画素データの取込が終了したか否かを判定する。全てのセンサユニット１ａ〜１ｄの画素データの取込が終了していない場合（ステップＳ１１２でＮＯ）、ステップＳ１１１を繰り返す。そして、全てのセンサユニット１ａ〜１ｄの画素データの取込が終了した場合（ステップＳ１１２でＹＥＳ）、ステップ１１３で、初期化時に取得したリファレンスデータと画素データとを比較し、差分値を計算する。ステップＳ１１４で、遮光部分（入力）の有無を判定する。ステップＳ１１４で、入力がないと判定された場合（ステップＳ１１４でＮＯ）、ステップＳ１１１に戻り、再度、画素データの取込を実行する。この時、この繰り返し周期を１０［ｍｓｅｃ］程度に設定すれば、１００回／秒のサンプリングになる。一方、入力があると判定された場合（ステップＳ１１４でＹＥＳ）、ステップＳ１１５に進む。
【００９７】
尚、図５及び図６で説明したとおり、座標入力有効領域３内の領域を分割して、その領域毎に遮光部分を検出するためのセンサユニット１ａ〜１ｄの組み合わせが決まっている。従って、入力動作が行われた場合、少なくとも２つのセンサユニットで遮光部分が検出されているはずであり、ステップＳ１１４で、遮光部分を検出したセンサユニットを特定する。仮に、入力が行われていない場合には、遮光部分を検出したセンサユニットはなく、再度、ステップＳ１１１に戻って、画素データの取込を繰り返す。
【００９８】
ステップＳ１１５で、遮光部分を検出したセンサユニットが２より大きい、つまり、図６（Ｄ）、もしくは図６（Ｅ）の重複領域を指示しているか、それ以外の領域を指示しているかを判定する。重複領域を指示している場合（ステップＳ１１５でＹＥＳ）、Ｆｌａｇ＝１にセットする。一方、重複領域以外を指示している場合（ステップＳ１１５でＮＯ）、Ｆｌａｇ＝０にセットする。
【００９９】
ステップＳ１１８で、座標算出に必要な２つのセンサユニットの組み合わせを選択する。ステップＳ１１９で、選択された２つのセンサユニットで出力された角度情報と、そのセンサユニット間の距離情報を用いて指示位置（座標値）を算出する（第１の算出）。次に、ステップＳ１２０で、Ｆｌａｇ＝０であるか否かを判定する。Ｆｌａｇ＝０の場合（ステップＳ１２０でＹＥＳ）、ここで算出された座標値を確定座標値として、ステップＳ１２３で、外部機器に出力する。その後、ステップＳ１１１に戻る。
【０１００】
一方、Ｆｌａｇ＝１の場合（ステップＳ１２０でＮＯ）、指示位置算出可能な２つのセンサユニットの組み合わせは複数あり、ステップＳ１２１で全ての組み合わせで算出が完了したか否かを判定する。指示位置算出可能な残りのセンサユニットの組み合わせがある場合（ステップＳ１２１でＮＯ）、ステップＳ１１８に戻り、再度指示位置算出を実行する。その結果、ステップＳ１２２で、複数の指示位置算出結果が存在することになるので、その平均値あるいは加重平均値等の座標値を算出する（第２の算出）。そして、算出された座標値値を確定座標として、ステップＳ１２３で、外部機器に出力する。
【０１０１】
以上説明したように、実施形態１によれば、センサユニットの受光部で安定した光出力信号が得られるので、検出される座標値の精度、分解能が向上する他、センサユニットの小型化が図られ、装置を小型化できる優れた効果が得られる。さらには、座標入力有効領域の対向する２辺のみに構成要素（センサユニット、再帰反射部）が配置できるので、マルチディスプレイに対応可能な大型、横長化した座標入力装置を提供することができる。
【０１０２】
＜実施形態２＞
本願発明の構成により、座標入力有効領域３の外側２辺に設けられた再帰反射部４ａ及び４ｂと、再帰反射部４ａ及び４ｂの両端近傍に各々設けたセンサユニット１ａ〜１ｄによる構成で、安定した光検出とそれによる操作性良好な座標入力装置が提供される。
【０１０３】
このように構成することで、また、次のような新たな構成も可能となる。
【０１０４】
図９（Ａ）は、本願発明をマルチディスプレイに適用した例である。表示領域βの範囲を座標入力有効領域とするために、センサユニット１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄ、及び再帰反射部４ａ及び４ｂが設けられている。図示が如くこの構成一式を左右隣に置けば（図中、構成要素を破線で示す）、表示面３面からなるマルチディスプレイをインタラクティブ化できる。ここでインタラクティブ化とは、表示面に表示されているオブジェクトを直接タッチすることで、表示制御をしたり、指示することによってその軌跡を表示したりすることが可能となる機能を言う。つまり、本願発明の実施形態１の構成を単位として、これを連結していくことで、いくらでも表示面を大きくしていくことが可能となる。表示画像の繋ぎ目には、再帰反射部等の遮蔽物が無いので、表示面をまたがって、連続的に座標入力が可能であり、操作性良好なインタラクティブディスプレイを提供できる優れた効果が得られる。
【０１０５】
また、本願発明の構成要素は、図１に示される通り、２つのセンサバー８ａ及び８ｂに収納される。従って、図９（Ｂ）に示すように、既存のホワイトボードや壁等に、センサバー８ａ及び８ｂを２本装着することで、表示装置を直ぐにインタラクティブ化することが可能となる。この場合、構成部品が２点のみであり、ユーザが装着して『直ぐに』、『簡単に』、『何処でも』を可能とし、ユーザの利便性が大幅に向上する優れた効果が得られる。
【０１０６】
以上説明したように、実施形態２によれば、実施形態１で説明した効果に加えて、座標入力装置の構成要素を座標入力面から取り外し可能な構成とすることで、容易に座標入力装置を可搬することが可能となる。
【０１０７】
言い換えれば、従来スクリーンと一体に組み込まれた座標入力装置は表示スクリーンのサイズに応じて大きくなる。従って、製造段階、流通段階、販売段階において、その管理コスト、流通コストは大きく、またその設置にも大幅なコストを要する。スクリーンとして既存のホワイトボードや壁面、ショーウィンドウを利用しているディスプレイに、センサ部分を後から装着する製品形態とすることで、入力装置の小型化が図られ、コスト負担を大幅に軽減することが可能となる。また、ユーザにとっても持ち運び可能な構成とすることで、使用機会が増し、利便性向上に寄与することが可能となる優れた効果が得られる。
【０１０８】
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或いは装置に供給し、そのシステム或い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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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