(57)【要約】      （修正有）【課題】遮光方式座標入力装置において、指や指示具でセンサユニット近傍で指示を行った場合に、センサユニット投光部からの直接反射光を受光て光量分布に影響を与えるが、この場合でも正確に指示位置を検出する。【解決手段】座標入力有効領域に複数のセンサユニットを備え、各センサユニットは有効領域に投光する少なくとも２つの投光部と、到来光を受光する少なくとも２つの受光部とを持つ。座標入力有効領域の周辺部には、入射光を再帰的に反射する反射部を設ける。センサユニットの第１の受光部で検出する検出波形に基づき、指示具の座標を算出する。第２の受光部で検出する検出波形に基づき、投光部からの光が指示具に直接反射して受光部で検出される直接反射光の有無を判定する。判定の結果、直接反射光が有る場合には、第１の受光部で検出する検出波形から、直接反射光に関する波形部分を除去した検出波形に基づき、指示具の座標を算出する。【選択図】図１４
2014048958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
座標入力有効領域に対する指示具による指示位置を計算する座標入力装置であって、
前記座標入力有効領域に設けられた複数のセンサユニットとして、それぞれのセンサユニットが、前記座標入力有効領域に投光する少なくとも２つの複数の投光部と、到来光を受光する少なくとも２つの複数の受光部とを備える、複数のセンサユニットと、
前記座標入力有効領域の周辺部に設けられ、入射光を再帰的に反射する反射手段と、
前記センサユニットの複数の受光部の内、第１の受光部で検出する検出波形に基づき、前記指示具の座標を算出する算出手段と、
前記第１の受光部とは異なる第２の受光部で検出する検出波形に基づき、前記投光部からの光が前記指示具に直接反射して前記受光部で検出される直接反射光の有無を判定する判定手段とを備え、
前記算出手段は、前記判定手段の判定の結果、前記直接反射光が有ると判定された場合には、前記第１の受光部で検出する検出波形から、前記直接反射光に関する波形部分を除去した検出波形に基づき、前記指示具の座標を算出する
ことを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
前記第１の受光部と前記第２の受光部とは、互いに光軸が異なるように構成されている
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】
前記投光部が投光したタイミングの時の、前記第１の受光部と前記第２の受光部それぞれで検出する検出波形に基づいて、前記算出手段及び前記判定手段による処理を実行する
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】
座標入力有効領域に対する指示具による指示位置を計算する座標入力装置として、
前記座標入力有効領域に設けられた複数のセンサユニットとして、それぞれのセンサユニットが、前記座標入力有効領域に投光する少なくとも２つの複数の投光部と、到来光を受光する少なくとも２つの複数の受光部とを備える、複数のセンサユニットと、
前記座標入力有効領域の周辺部に設けられ、入射光を再帰的に反射する反射手段と
を備える座標入力装置の制御方法であって、
前記センサユニットの複数の受光部の内、第１の受光部で検出する検出波形に基づき、前記指示具の座標を算出する算出工程と、
前記第１の受光部とは異なる第２の受光部で検出する検出波形に基づき、前記投光部からの光が前記指示具に直接反射して前記受光部で検出される直接反射光の有無を判定する判定工程とを備え、
前記算出工程は、前記判定工程の判定の結果、前記直接反射光が有ると判定された場合には、前記第１の受光部で検出する検出波形から、前記直接反射光に関する波形部分を除去した検出波形に基づき、前記指示具の座標を算出する
ことを特徴とする座標入力装置の制御方法。
【請求項５】
座標入力有効領域に対する指示具による指示位置を計算する座標入力装置として、
前記座標入力有効領域に設けられた複数のセンサユニットとして、それぞれのセンサユニットが、前記座標入力有効領域に投光する少なくとも２つの複数の投光部と、到来光を受光する少なくとも２つの複数の受光部とを備える、複数のセンサユニットと、
前記座標入力有効領域の周辺部に設けられ、入射光を再帰的に反射する反射手段と
を備える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、
前記センサユニットの複数の受光部の内、第１の受光部で検出する検出波形に基づき、前記指示具の座標を算出する算出手段と、
前記第１の受光部とは異なる第２の受光部で検出する検出波形に基づき、前記投光部からの光が前記指示具に直接反射して前記受光部で検出される直接反射光の有無を判定する判定手段として機能させ、
前記算出手段は、前記判定手段の判定の結果、前記直接反射光が有ると判定された場合には、前記第１の受光部で検出する検出波形から、前記直接反射光に関する波形部分を除去した検出波形に基づき、前記指示具の座標を算出する
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、座標入力有効領域に対する指示具による位置座標を算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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
従来より、この種の座標入力装置としては、タッチパネルとして、各種方式のものが提案、または製品化されており、特殊な器具などを用いずに、画面上でパーソナルコンピュータ等の端末の操作が簡単にできるため、広く用いられている。
【０００４】
座標入力方式としては、抵抗膜を用いたもの、また、超音波を用いたものなど、様々なものがあるが、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、座標入力領域の外側に再帰性反射シートを設けて、座標入力領域の角端部に配置された光を照明する照明部と光を受光する受光部とにより、座標入力領域内において指等の光を遮蔽する遮蔽物と受光部間の角度を検出する。そして、特許文献１では、その検出結果に基づいて、その遮蔽物の指示位置を決定する構成（遮光方式の座標入力装置）が開示されている。
【０００５】
また、遮光方式の座標入力装置における、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直接反射（直接光反射）して、受光部で検出された場合の直接光反射の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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４５０７５５７号明細書
【特許文献２】特許第０４１２５１６２号公報
【特許文献３】特開２００５−０５６１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上の、従来の遮光（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。
【０００８】
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立ち上がりを元に検出する技術も開示されている。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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、
座標入力有効領域に対する指示具による指示位置を計算する座標入力装置であって、
前記座標入力有効領域に設けられた複数のセンサユニットとして、それぞれのセンサユニットが、前記座標入力有効領域に投光する少なくとも２つの複数の投光部と、到来光を受光する少なくとも２つの複数の受光部とを備える、複数のセンサユニットと、
前記座標入力有効領域の周辺部に設けられ、入射光を再帰的に反射する反射手段と、
前記センサユニットの複数の受光部の内、第１の受光部で検出する検出波形に基づき、前記指示具の座標を算出する算出手段と、
前記第１の受光部とは異なる第２の受光部で検出する検出波形に基づき、前記投光部からの光が前記指示具に直接反射して前記受光部で検出される直接反射光の有無を判定する判定手段とを備え、
前記算出手段は、前記判定手段の判定の結果、前記直接反射光が有ると判定された場合には、前記第１の受光部で検出する検出波形から、前記直接反射光に関する波形部分を除去した検出波形に基づき、前記指示具の座標を算出する。
【発明の効果】
【００１２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の遮光方式の座標入力装置の概略構成を示す図である。
【図２】本実施形態のセンサユニットの詳細構成を示す図である。
【図３Ａ】本実施形態のセンサユニットの光学的配置図である。
【図３Ｂ】本実施形態のセンサユニットの光学的配置図である。
【図３Ｃ】本実施形態のセンサユニットの光学的配置図である。
【図４】本実施形態の制御・演算ユニットの詳細構成を示すブロック図である。
【図５】本実施形態の制御信号のタイミングチャートである。
【図６】本実施形態のセンサユニットが検出する光量分布を説明するための図である。
【図７】本実施形態のセンサユニットが検出する光量分布を説明するための図である。
【図８】本実施形態の信号読出のタイミングチャートである。
【図９】本実施形態の座標入力装置の再帰反射部の反射面の経時変化の一例を示す図である。
【図１０】本実施形態の座標入力装置の光量変化の説明図である。
【図１１】本実施形態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。
【図１２Ａ】本実施形態の座標入力装置の遮光部分検出の説明図である。
【図１２Ｂ】本実施形態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。
【図１３】本実施形態の座標入力装置の座標計算の説明図である。
【図１４】本実施形態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。
【図１５】本実施形態のステップＳ１８６の詳細を示すフローチャートである。
【図１６】本実施形態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。
【図１７】本実施形態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。
【図１８】本実施形態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。
【図１９】本実施形態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。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
＜装置構成の概略説明＞
まず、図１を用いて、座標入力装置全体の概略構成を説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施形態の遮光方式の座標入力装置の概略構成を示す図である。
【００１７】
図１において、１Ｌ（１ＬＡ、１ＬＢ）、１Ｒ（１ＲＡ、１ＲＢ）は光を投光する投光部および到来光を受光する受光部を有するセンサユニットである。本実施形態の場合、センサユニット１Ｌ及び１Ｒ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３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。センサユニット１Ｌ及び１Ｒは、制御・演算ユニット２に接続され、制御信号を制御・演算ユニット２から受信すると共に、検出した信号を制御・演算ユニット２に送信する。
【００１８】
４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り、座標入力有効領域３の周辺部（外側３辺）に配置され、左右それぞれのセンサユニット１Ｌ及び１Ｒから略９０°範囲に投光された光を、センサユニット１Ｌ及び１Ｒに向けて再帰反射する。
【００１９】
尚、再帰反射部４は、ミクロ的に見て３次元的な構造を有し、現在では、主にビーズタイプの再帰反射テープ、或いは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現象を起こす再帰反射テープが知られている。
【００２０】
再帰反射部４で再帰反射された光は、センサユニット１Ｌ及び１Ｒによって１次元的に検出され、その光量分布が制御・演算ユニット２に送信される。
【００２１】
座標入力有効領域３は、ＰＤＰやリアプロジェクタ、ＬＣＤパネルなどの表示装置の表示画面で構成することで、インタラクティブな入力装置として、利用可能となっている。
【００２２】
このような構成において、座標入力有効領域３に指示具による入力指示がなされると、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの投光部から投光された光が遮られる（遮光部分）。この場合、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの受光部ではその遮光部分の光（再帰反射による反射光）を検出できないので、その結果、どの方向からの光が検出できなかったかを判別することが可能となる。
【００２３】
そこで、制御・演算ユニット２は、左右のセンサユニット１Ｌ及び１Ｒが検出する光量変化から、指示具によって入力指示された部分の複数の遮光範囲を検出する。そして、その遮光範囲の端部情報から、センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれに対する遮光範囲の端部の方向（角度）をそれぞれ算出する。
【００２４】
そして、検出された遮光範囲の数に基づいて、座標算出に用いる遮光範囲から得られるデータを決定し、それぞれ算出された方向（角度）、及びセンサユニット１Ｌ及び１Ｒ間の距離情報等から、座標入力有効領域３上の指示具の遮光位置を幾何学的に算出する。
【００２５】
このようにして、指示具によって、画面上に線を描画したり、表示装置に表示されるアイコンを操作する等の外部端末の操作が可能になる。
【００２６】
＜センサユニット１の詳細説明＞
次に、センサユニット１Ｌ及び１Ｒ内の構成について、図２を用いて説明する。尚、センサユニット１Ｌ及び１Ｒは、大きく分けて投光部と受光部から構成される。
【００２７】
図２は本発明の実施形態のセンサユニットの詳細構成を示す図である。
【００２８】
図２において、１０１Ａ及び１０１Ｂは、赤外光を発する赤外ＬＥＤであり、各々投光レンズ１０２Ａ及び１０２Ｂによって、再帰反射部４に向けて略９０°範囲に光を投光する。ここで、センサユニット１Ｌ及び１Ｒ中の投光部は、この赤外ＬＥＤ１０１Ａ及び１０１Ｂと、投光レンズ１０２Ａ及び１０２Ｂによって実現される。これにより、センサユニット１Ｌ及び１Ｒには、それぞれ２つの投光部が構成されることになる。
【００２９】
そして、投光部より投光された赤外光は、再帰反射部４により到来方向に再帰反射され、センサユニット１Ｌ及び１Ｒ中の受光部によって、その光を検出する。
【００３０】
受光部は、光線の視野を制限すると共に電気的なシールドをになうシールド部材１０５を設けた１次元のラインＣＣＤ１０４、集光光学系としての受光用レンズ１０６Ａ及び１０６Ｂを備える。更に、受光部は、入射光の入射方向を概略制限する絞り１０８Ａ及び１０８Ｂ、及び可視光等の余分な光（外乱光）の入射を防止する赤外フィルタ１０７Ａ及び１０７Ｂを備える。
【００３１】
そして、再帰反射部４によって反射された光は、赤外フィルタ１０７Ａ及び１０７Ｂ、絞り１０８Ａ及び１０８Ｂを抜けて受光用レンズ１０６Ａ及び１０６Ｂによって、ラインＣＣＤ１０４の検出素子１１０面上に集光される。これにより、センサユニット１Ｌ及び１Ｒには、それぞれ２つの受光部が構成されることになる。
【００３２】
即ち、上述したように、センサユニット１Ｌ及び１Ｒは、２つの投光部及び受光部を構成する。ここで、説明のために、センサユニット１Ｌの１０１Ａ〜１０８Ａで構成される部分を１ＬＡ（第１の受光部）、１０１Ｂ〜１０８Ｂで構成される部分を１ＬＢ（第２の受光部）と定義することとする。また、同様に、センサユニット１Ｒは、１ＲＡ（第１の受光部）と１ＲＢ（第２の受光部）から構成されるものと定義することとする。
【００３３】
１０３及び１０９は、投光部及び受光部を構成する光学部品を配置するとともに、投光部で投光した光が直接受光部に入射することを防ぐ、あるいは外来光をカットするための上フード１０３、下フード１０９として機能する。
【００３４】
尚、本実施形態においては、絞り１０８Ａ及び１０８Ｂは下フード１０９に一体で成型されているが、別部品であってもよいことはいうまでもない。さらには、上フード１０３側に、絞り１０８Ａ及び１０８Ｂと受光用レンズ１０６Ａ及び１０６Ｂの位置決め部を設けることで、投光部の発光中心に対する受光部の位置決めを容易にする構成に実現することも可能である。つまり、上フード１０３のみで、すべての主要な光学部品が配置される構成に実現することも可能である。
【００３５】
図３Ａは、図２の状態のセンサユニット１Ｌ（１Ｒ）を組み上げた状態を、正面方向（座標入力面に対し垂直方向）から見た図である。図３Ａに示すように、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）中の２つの投光部は所定距離ｄ離れた状態で、それぞれの主光線方向が略平行となるように配置され、各々の投光レンズ１０２Ａ及び１０２Ｂによってそれぞれ略９０°範囲に光を投光するように構成している。
【００３６】
図３Ｂは、図３Ａの太矢印で示される部分の断面図であり、赤外ＬＥＤ１０１Ａ（１０１Ｂ）からの光は、投光レンズ１０２Ａ（１０２Ｂ）により、座標入力面に略平行に制限された光束として、主に再帰反射部４に対して光が投光されるように構成している。
【００３７】
一方、図３Ｃは、図３Ａにおける赤外ＬＥＤ１０１Ａ及び１０１Ｂ、投光レンズ１０２Ａ及び１０２Ｂ、上フード１０３を取り除いた状態を、正面方向（座標入力面に対し垂直方向）から見た図である。
【００３８】
ここで、本実施形態の場合、投光部と受光部は、座標入力面である座標入力有効領域３の垂直方向に対し重ねた配置構成（図３Ｂ参照）となっている。そして、正面方向（座標入力面に対し垂直方向）から見て、投光部の発光中心と受光部の基準位置が一致する構造となっている。つまり、投光部の発光中心と受光部の基準位置が、角度を計測するための基準点位置に相当し、本実施形態にあっては絞り１０８Ａ（１０８Ｂ）の位置であって、図中の光線が交差する点となる。
【００３９】
従って、前述した通り、２つの投光部は所定距離ｄ離れた状態で、それぞれの主光線方向略平行となるように配置されているので、２つの受光部も同様に所定距離ｄ離れた状態で、かつ各々の光軸（光学的な対称軸）が略平行となるように構成されている。
【００４０】
また、投光部により投光された座標入力面に略平行な光束であって、面内方向に略９０°方向に投光されている光は、再帰反射部４により光の到来方向に再帰反射される。そして、その光は、赤外フィルタ１０７Ａ（１０７Ｂ）、絞り１０８Ａ（１０８Ｂ）、受光用レンズ１０６Ａ（１０６Ｂ）を経て、ラインＣＣＤ１０４の検出素子１１０面上に集光、結像することになる。
【００４１】
従って、ラインＣＣＤ１０４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ＣＣＤ１０４を構成する各画素の画素番号が角度情報を示すことになる。
【００４２】
尚、図３Ｂに示す投光部と受光部の距離Ｌは、投光部から再帰反射部４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受光部で検出することが可能な構成となっている。
【００４３】
以上説明したように、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）は、少なくとも２つの投光部と、各々の投光部で投光された光を各々検出する２つの受光部（本実施形態の場合、投光部が２組、受光部が２組）を有する構成である。
【００４４】
また、本実施形態にあっては、受光部の一部であるラインＣＣＤ１０４におけるライン状に配置された検出素子１１０の左側部分を第１受光部の集光領域、右側部分を第２受光部の集光領域とする。これにより、部品の共通化を図っているが、これに限定されるものでなく、各受光部毎に個別にラインＣＣＤを設けてもよいことは言うまでもない。
【００４５】
＜制御・演算ユニットの説明＞
制御・演算ユニット２とセンサユニット１Ｌ及び１Ｒの間では、主に、受光部内のラインＣＣＤ１０４用のＣＣＤ制御信号、ＣＣＤ用クロック信号と出力信号、及び投光部内の赤外ＬＥＤ１０１Ａ及び１０１Ｂの駆動信号がやり取りされている。
【００４６】
ここで、制御・演算ユニット２の詳細構成について、図４を用いて説明する。
【００４７】
図４は本発明の実施形態の制御・演算ユニットの詳細構成を示すブロック図である。
【００４８】
ＣＣＤ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）２１から出力され、ラインＣＣＤ１０４のシャッタタイミングやデータの出力制御等が行われる。
【００４９】
尚、この演算制御回路２１は、クロック発生回路（ＣＬＫ）２２からのクロック信号に従って動作する。また、ＣＣＤ用のクロック信号は、クロック発生回路（ＣＬＫ）２２からセンサユニット１Ｌ及び１Ｒに送信されると共に、各センサユニット内部のラインＣＣＤ１０４との同期をとって各種制御を行うために、演算制御回路２１にも入力されている。
【００５０】
投光部の赤外ＬＥＤ１０１Ａ及び１０１Ｂを駆動するためのＬＥＤ駆動信号は、演算制御回路２１からＬＥＤ駆動回路（不図示）を介して、対応するセンサユニット１Ｌ及び１Ｒの投光部内の赤外ＬＥＤ１０１Ａ及び１０１Ｂに供給されている。
【００５１】
センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれの受光部内のラインＣＣＤ１０４からの検出信号は、Ａ／Ｄコンバータ２３に入力され、演算制御回路２１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、メモリ１３２に記憶され、指示具の角度計算に用いられる。そして、この計算された角度から座標値が算出され、外部端末にインタフェース７（例えば、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ２３２Ｃインタフェース等）を介して出力される。
【００５２】
また、指示具としてペンを用いる場合、ペンからのペン信号を受信する信号受信部５からは、ペン信号を復調したデジタル信号が出力される。そして、ペン信号検出回路としてのサブＣＰＵ２４に入力され、ペン信号が解析される。その後、その解析結果が演算制御回路２１に出力される。
【００５３】
＜光量分布検出の説明＞
図５は本発明の実施形態の制御信号のタイミングチャートである。
【００５４】
特に、図５では、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）中の一つの受光部およびそれに対応する照明としての赤外ＬＥＤ１０１Ａ（１０１Ｂ）への制御信号のタイミングチャートを示している。
【００５５】
７１、７２はＣＣＤ制御用の制御信号であり、ＳＨ信号７１の間隔で、ラインＣＣＤ１０４のシャッタ開放時間が決定される。ＩＣＧ信号７２はセンサユニット１Ｌ（１Ｒ）へのゲート信号であり、内部のラインＣＣＤ１０４の光電変換部の電荷を読出部へ転送する信号である。
【００５６】
７３は赤外ＬＥＤ１０１Ａ（１０１Ｂ）の駆動信号であり、ここで、ＳＨ信号７１の周期で、赤外ＬＥＤ１０１Ａ（１０１Ｂ）を点灯するために、ＬＥＤ信号７３が赤外ＬＥＤ１０１Ａ（１０１Ｂ）に供給される。
【００５７】
そして、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの双方の投光部の駆動が終了した後に、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの双方の受光部（ラインＣＣＤ１０４）の検出信号が読み出される。
【００５８】
ここで、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの双方から読み出される検出信号は、座標入力有効領域３への指示具による入力がない場合には、それぞれのセンサユニットからの出力として、図６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の再帰反射特性や投光部の特性、また、経時変化（反射面の汚れなど）によって、光量分布は変化する。
【００５９】
図６においては、レベルＡが最大光量であり、レベルＢが最低光量となっている。
【００６０】
つまり、再帰反射部４からの反射光がない状態では、センサユニット１Ｌ及び１Ｒで得られる光量レベルがレベルＢ付近になり、反射光量が増えるほど、レベルＡに光量レベルが遷移する。このようにして、センサユニット１Ｌ及び１Ｒから出力された検出信号は、逐次、対応するＡ／Ｄコンバータ２３でＡ／Ｄ変換され、演算制御回路２１にデジタルデータとして取り込まれる。
【００６１】
これに対し、座標入力有効領域３への指示具による入力がある場合には、センサユニット１Ｌ及び１Ｒからの出力として、図７のような光量分布が得られる。
【００６２】
この光量分布のＣ１では、指示具によって再帰反射部４からの反射光が遮られているため、その部分（遮光範囲）のみ反射光量が低下していることがわかる。
【００６３】
そして、本実施形態では、指示具による入力がない場合の図６の光量分布と、指示具による入力がある場合の図７の光量分布の変化に基づいて、センサユニット１Ｌ及び１Ｒに対する指示具の角度を算出する。
【００６４】
具体的には、図６の光量分布として、投光部による投光（照明）がない状態の光量分布データ８１と、投光（照明）中で指示具による入力がない（遮蔽物がない状態）状態の光量分布データ８２を初期状態として予めメモリ１３２に記憶しておく。
【００６５】
そして、センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれの検出信号のサンプル期間に、図７のような光量分布の変化があるか否かを、そのサンプル期間中の光量分布と、メモリ１３２に記憶されている初期状態の光量分布との差分によって検出する。そして、光量分布に変化がある場合には、その変化部分を指示具の入力点として、その入力角度を決定する（遮光範囲の端部を決定する）演算を行う。
【００６６】
上述したように、本願発明では、１つのラインＣＣＤ１０４に対して、複数の受光部が設けられ、その各々に対して投光部が設けられている。従って、各々の受光部（もしくは投光部）を別のタイミングで駆動する場合には、各々を上記のような信号タイミングで駆動すればよい。
【００６７】
図８はその信号のタイミングチャート例である。まず、センサユニット１Ｌ中のラインＣＣＤ１０４の読出先頭側で、センサユニット１Ｌ中の一方（１ＬＡ）の受光部による検出を行う。そのために、ＳＨ信号６１に対して、信号６３のタイミングで、赤外ＬＥＤ（例えば、赤外ＬＥＤ１０１Ａ）が駆動される。そして、読出信号ＩＣＧ６２によって、ラインＣＣＤ１０４の信号が、信号６５中の６５１と６５２のように読み出される。
【００６８】
このとき、ラインＣＣＤ１０４の複数の受光部（集光領域）に対して、赤外ＬＥＤ１０１Ａの光軸に対応する受光部によって得られる信号が信号６５１で、もう一方の受光部（集光領域）によって得られる信号が信号６５２である。尚、信号６５１の検出波形は、後述する座標算出に使用する。そして、信号６５２の検出波形は、後述する直接反射光の有無の判定に使用する。
【００６９】
次に、同じ、ラインＣＣＤ１０４に対して、ＳＨ信号６１が与えられ、センサユニット１Ｌ中の他方（１ＬＢ）の受光部により検出を行うために、赤外ＬＥＤ（例えば、赤外ＬＥＤ１０１Ｂ）に駆動信号６４が供給される。そして、読出信号ＩＣＧ６２によって、ラインＣＣＤ１０４の信号が、信号６５中の６５３と６５４のように読み出される。
【００７０】
このとき、ラインＣＣＤ１０４の複数の受光部（集光領域）に対して、赤外ＬＥＤ１０１Ｂの光軸に対応する受光部によって得られる信号が信号６５４で、もう一方の受光部（集光領域）によって得られる信号が信号６５３である。尚、信号６５４の検出波形は、複数の入力点を算出する場合に、信号６５２の検出波形に基づいて座標算出できない場合に補助的に使用する。
【００７１】
そして、別のタイミングで、もう一方のセンサユニット１Ｒを同様に駆動することで、ラインＣＣＤ１０４の信号が各々のセンサユニットから読み出され、本願発明では、最大４つの受光部による検出信号を取得することになる。
【００７２】
尚、本実施形態では、左右のセンサユニット１Ｌ及び１Ｒで合わせて４つの受光部に対して、別々のタイミングで駆動しているが、これに限定されるものではない。お互いの発光が影響しないのであれば、同時に駆動してもかまわないし、各々の任意の組み合わせで駆動してもかまわない。
【００７３】
＜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。
【００７４】
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１３２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４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。
【００７５】
従って、その位置（センサユニット１Ｌ及び１Ｒ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１３２に記憶することで、再帰反射部４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。
【００７６】
無論、再帰反射部４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４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。
【００７７】
さて、電源投入時、入力の無い（遮光部分が無い）状態で、かつ投光部からの投光を停止している状態で、ラインＣＣＤ１０４の出力をＡ／Ｄコンバータ２３によりＡ／Ｄ変換して、この値をＢａｓ＿ｄａｔａ［Ｎ］としてメモリ１３２に記憶する。この値は、ラインＣＣＤ１０４のバイアスのばらつき等を含んだデータとなり、図６の光量分布データ８１となる。ここで、［Ｎ］はラインＣＣＤ１０４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。
【００７８】
次に、投光部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６の光量分布データ８２であり、Ｒｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］としてメモリ１３２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。
【００７９】
そして、このメモリ１３２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。
【００８０】
ここで、ラインＣＣＤ１０４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。
【００８１】
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。
【００８２】
具体的には、画素データの変化の絶対量を、ラインＣＣＤ１０４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。
【００８３】
Norm_data_a[N] = Norm_data[N] - Ref_data[N]  （１）
ここで、Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ＿ａ［Ｎ］は、ラインＣＣＤ１０４の各画素における絶対変化量に相当することになる。
【００８４】
この処理は、ラインＣＣＤ１０４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。
【００８５】
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。
【００８６】
図９は、再帰反射部４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４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。
【００８７】
図１０は、ラインＣＣＤ１０４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ＣＣＤ１０４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。
【００８８】
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４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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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４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。
【００９５】
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。
【００９６】
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１２Ａのようになる。
【００９７】
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ＣＣＤ１０４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ＣＣＤ１０４の画素間隔が出力画素番号の分解能になる。
【００９８】
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。
【００９９】
図１２Ａにおいて、画素番号ＮｒのラインＣＣＤ１０４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ＣＣＤ１０４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。
【０１００】
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。
【０１０１】
＜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。
【０１０２】
図１２Ｂ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。
【０１０３】
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１Ｌ及び１Ｒ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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
＜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１Ｌ及びセンサユニット１Ｒの位置関係を示す図である。座標入力有効領域３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３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３の上辺左右にセンサユニット１Ｌ及びセンサユニット１ＲをＹ軸に対称に取り付け、そのセンサユニット１Ｌ及び１Ｒ相互間の距離をＤｓとする。
【０１０７】
また、図示されているように、センサユニット１Ｌ及び１ＲのラインＣＣＤ１０４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１Ｌ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１Ｒの場合には、反時計回りの方向を『＋』方向と定義する。
【０１０８】
さらには、図中Ｐｏは、各センサユニット１Ｌ及び１Ｒ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１Ｌ及び１Ｒ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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
電源投入が行われると、まず、ステップＳ１８０１で、演算制御回路２１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ＣＣＤ１０４のＣＣＤ画素有効範囲を、例えば、メモリ１３２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ＣＣＤ１０４の初期読込動作の初期読込回数を設定する。
【０１１２】
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ＣＣＤ１０４の不要電荷除去を行うための動作である。ラインＣＣＤ１０４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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
ステップＳ１８０６で、ベースデータとして、投光部による投光を停止している状態でのラインＣＣＤ１０４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１３２に記憶する。
【０１１５】
次に、ステップＳ１８０８で、リファレンスデータとして、投光部からの投光を行っている状態でのラインＣＣＤ１０４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１３２に記憶する。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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ＣＣＤ１０４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、その差分値と所定の閾値（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。
【０１１８】
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、所定の閾値を用いて、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）、（５）及び（６）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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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Ｓ１８１６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。
【０１２１】
ステップＳ１８１７で、センサユニット１Ｌ及び１Ｒ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。
【０１２２】
ステップＳ１８１８で、計算した座標値を外部端末へ送信する。この送信は、インタフェース７を用いて送信すれば良い。そして、ステップＳ１８１８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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
＜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Ｓ１８１６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。
【０１２５】
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状況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１Ｌ及び１Ｒにおける光量分布を図１６〜図１８で模式的に示す。
【０１２６】
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Ｓ１８１６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Ｓ１８１６は、図１５で示すように、ステップ１５０１〜ステップＳ１５１０までのステップ群で構成される。
【０１２７】
まず、ステップＳ１５０１で、センサユニット１Ｌの一方の受光部に相当する１ＬＡの受光光量分布における遮光部分に所定の閾値以上の立ち上がり、立ち下がりの組の数（遮光数）が２であるかを判定する。具体的には、ステップＳ１８１４において、所定の閾値で立ち上がり、立ち下がりを決定した際に、その立ち上がり、立ち下がりの数をメモリ１３２に記憶しておき、その記憶データに対して判定を行う。
【０１２８】
ステップＳ１５０１で、遮光数が２でない場合（ステップＳ１５０１でＮＯ）、ステップＳ１５０２に進む。ステップＳ１５０２で、１ＬＡで検出した遮光情報を１入力として処理する。すなわち、メモリ１３２に記憶した立ち上がり、立ち下がりのデータをそのまま使用する。
【０１２９】
一方、ステップＳ１５０１で、遮光数が２である場合（ステップＳ１５０１でＹＥＳ）、ステップＳ１５０３に進み、１ＬＡで検出した遮光数２が、指示具からの直接反射光の影響があるか否かを判定する。具体的には、ステップＳ１５０３では、センサユニット１Ｌの他方の受光部に相当する１ＬＢでの受光光量分布における遮光部分に所定の閾値以上の立ち上がり、立ち下がりがあるか否かを判定する。
【０１３０】
ステップＳ１５０３で、所定の閾値以上の立ち上がり、立ち下がりがない場合（ステップＳ１５０３でＮＯ）、ステップＳ１５０４に進む。この場合、ステップＳ１５０４で、１ＬＡの受光光量分布については、直接反射光が無いと判定されたこととなり、２組の立ち上がり、立ち下がりをそれぞれ別の入力よるものとして、メモリ１３２に記憶した立ち上がり部、立ち下がり部のデータをそのまま使用する。
【０１３１】
一方、ステップＳ１５０３で、所定の閾値以上の立ち上がり、立ち下がりがある場合（ステップＳ１５０３でＮＯ）、ステップＳ１５０５に進む。この場合、ステップＳ１５０５で、１ＬＡの受光光量分布については、直接反射光が有りと判定されたこととなり、２組の立ち上がり、立ち下がりは１入力として処理することとなる。具体的には、２組の立ち上がり、立ち下がりの両端外側の画素情報を１入力のデータとして使用する。
【０１３２】
ここまでの処理は、センサユニット１Ｌに関する処理であったが、ステップＳ１５０６からステップＳ１５１０は、センサユニット１Ｒに関する処理であり、その処理は、センサユニット１Ｌと同様のため説明は省略する。
【０１３３】
図１６（ａ）は、座標入力有効領域３で示す位置Ｐ１に１点のみ、指示具で指示を行った場合を示す図である。尚、この例では、直接反射光の影響がない場合である。即ち、図１５で、ステップＳ１５０１でＮＯ、ステップ１５０６でＮＯのフローで処理される場合である。従って、位置Ｐ１に、指示具で指示した場合には、１ＬＡの光量分布である図１６（ｂ）（図１６（ｃ）は１ＬＢの光量分布）、１ＲＡの光量分布である図１６（ｄ）（図１６（ｅ）は１ＲＢの光量分布）を見ればわかるように、遮光数はそれぞれ１つのみとなる。
【０１３４】
遮光数がそれぞれ１つのみとなる場合には、必ずステップＳ１５０１とステップＳ１５０８の両方でＮＯと判定される。つまり、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの両方で検出する遮光数が１つずつの場合には、直接反射光の影響のない領域に一点（入力数１）のみ指示されたと判定できる。
【０１３５】
この場合には、次のステップＳ１５０２とステップＳ１５０７で通常の１入力の場合と同様の画素番号から角度を計算する処理を行う。具体的には、すでに、ステップＳ１８１５で角度情報を計算しているので、その角度情報をそのまま保持し、次のステップＳ１８１７の処理に使用する。
【０１３６】
次に、ステップＳ１５０１またはステップＳ１５０６でＹＥＳとなる場合の処理を説明する。この場合に、以下の２つの状況を考える。
【０１３７】
まず、遮光数の組み合わせとして、１ＬＡ、１ＲＡの内、いずれか一方が１で、他方が２の場合である。この場合が生じる状況としては、指示具による入力数が２ではあるが、遮光数１となるセンサユニットでは、その指示具の検出方向の関係で、２つの指示具が同一方向の線上に並んでいる（入力が重なっている）場合（状況１）である。もう１つが、指示具による入力数が１ではあるが、遮光数２となるセンサユニットで、直接反射光が生じている場合（状況２）である。
【０１３８】
まず、状況１の場合で、仮に、センサユニット１Ｌの遮光数が２で、センサユニット１Ｒの遮光数が１の場合を説明する。逆の場合は、同様なので省略する。
【０１３９】
図１７（ａ）は状況１を示した図である。また、この場合のセンサユニット１Ｌの１ＬＡにおける光量分布を図１７（ｂ）、１ＬＢにおける光量分布を図１７（ｃ）に示し、センサユニット１Ｒの１ＲＡにおける光量分布を図１７（ｄ）、１ＲＢにおける光量分布を図（ｅ）に示す。
【０１４０】
図１７（ａ）で示すように、この状況１は、座標入力有効領域３に指示具によって２点（Ｐ１とＰ２）で指示した場合である。この２点の指示位置の関係は、センサユニット１Ｒから直線上に沿って配置されている。この場合、各センサユニットでは直接反射光は生じていないが、その判定は、図１７（ｃ）または、図１７（ｅ）に示す光量分布で判定される。この場合は、遮光数が２となるセンサユニットが図１７（ｂ）に示すように、１ＬＡであるので、直接反射光の判定は、１ＬＢの光量分布、すなわち、図１７（ｃ）に示す光量分布で処理が行われる。また、図１７（ｃ）の光量分布からわかるように、閾値ＥＴＨを横切る光量がないので、この場合は、直接反射光が無いと判定できる。
【０１４１】
状況１では、１ＬＡの光量分布である図１７（ｂ）では、２点の指示位置に対応する遮光部分として２組の立ち上がり、立ち下がりが検出される。一方、１ＲＡの光量分布である図１７（ｄ）では、２点の指示位置が、ちょうどセンサユニットから同一の角度となる位置となるので、その２点の指示位置に対応する遮光部分は１組のみの立ち上がり、立ち下がりとして検出される。これは、もちろん直接反射光とは関係のない、従来の座標入力装置においても想定されていた通常の状況である。
【０１４２】
次に、指示具による入力数が１ではあるが、遮光数２となるセンサユニットで、直接反射光が生じている状況２について説明する。図１８（ａ）は状況２を示した図である。尚、この場合のセンサユニット１Ｌの１ＬＡにおける光量分布を図１８（ｂ）、１ＬＢにおける光量分布を図１８（ｃ）に示し、センサユニット１Ｒの１ＲＡにおける光量分布を図１８（ｄ）、１ＲＢにおける光量分布を図１８（ｅ）に示す。
【０１４３】
図１８（ａ）で示すように、この状況２は、座標入力有効領域３に指示具によって１点（Ｐ１）で指示した場合である。この場合、センサユニット１Ｌは、指示位置から近いため、１ＬＡにおける光量分布においては、図１８（ｂ）に示すように、遮光部分は２組の立ち上がり、立ち下りとして検出される。すなわち、遮光数に関して言えば、図１７の場合と同様となる。これは直接反射光によるものであるが、これに関して、図１９を用いて説明を行う。
【０１４４】
図１９は、図１８（ａ）のセンサユニット１Ｌ近傍の拡大図である。図１９（ａ）に示すように、センサユニット１ＬＡ近傍領域を指示した場合には、投光部からの光が、再起反射部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のが本来の遮光方式の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、何かしら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。
【０１４５】
しかし、それでも、図１９（ａ）のように、指示具の指示位置１９０３が投光部近傍の場合、直接反射光１９０１（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１Ｌの受光部で検出される程度の光量となる。
【０１４６】
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１Ｌ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、投光部からの光が直接反射光１９０１のようにその面で反射して、投射方向と略逆向き方向に戻る。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１９０１が受光されてしまう。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、両者の間には、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。
【０１４７】
尚、この場合、センサユニット１ＬＢでは、１ＬＡの投光部で投光した光が指示具で反射して検出される。これが、直接反射光１９０２（正確には反射光は帰りの矢印部分）である。また、１ＬＢでは、１ＬＡの投光部で投光して、再帰反射した光はほとんど検出されない。これは、１ＬＡと１ＬＢの光軸が互いに異なるからである。従って、１ＬＢでは、１ＬＡの投光部で投光した光が、指示具で反射した場合に光が検出されることとなり、直接反射光の検出が可能となる。図１９（ｃ）は、１ＬＢで検出した光量分布である。この光量分布を閾値ＥＴＨ２で判定し、画素範囲１９０７の立ち上がり、立ち下がりが検出されることで、直接反射光が有ると判定されることとなる。この処理は、上述のステップＳ１５０３（１ＲＢの場合は、ステップ１５０８）で実行される。
【０１４８】
図１９（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１９０３の反射面の中央位置からの直接反射光が、センサユニット１Ｌ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１Ｌにおける光量分布は、図１９（ｂ）に示すように、本来の遮光部分の内側の画素範囲１９０６に光のピークが発生する。
【０１４９】
従って、この図１９（ｂ）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２つある状態と区別がつかない状態である。前述のように、ステップＳ１８１２において、遮光部分の有無を所定の閾値レベルで判定している。従って、この閾値より大きな直接反射光が検出された場合、ステップＳ１８１２で本来は入力指示の数に対応した遮光の数１となるはずが、直接反射光１９０１の影響により実際とは異なる遮光数２とカウントされてしまう。この場合、そのまま遮光数２とした２つの立ち上がりと立ち下がりをもとに画素番号を計算し、角度情報を計算し、これをもとに座標位置を算出すると誤差が生じてしまう。従って、このような場合には、ステップＳ１５０５とステップ１５１０を実行する。
【０１５０】
尚、ステップＳ１５０５とステップ１５１０に関しては、特許文献２に示されている技術を用いる。具体的には、遮光範囲候補となる複数の立ち上がり点および立ち下がり点を検出した場合、最初に検出される立ち上がり点と最後に検出される立ち下がり点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。
【０１５１】
また、こ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Ｓ１５０３またはステップＳ１５０８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１９（ｂ）の遮光状態から一つの指示位置を特定できる方法なら他の方法でもよい。
【０１５２】
一方、図１９（ｄ）で示すように、指示具による指示位置がセンサユニット１Ｌから遠くなると、投光部からの直接反射光１９０８が受光部に入射するとしても、その光量が小さくなる。そして、反射面までの往復光路が長くなるため、図１９（ｅ）で示すように、閾値ＥＴＨ１を下回るので、遮光数は本来の１とカウントされ誤動作の影響を受けない。
【０１５３】
ここで、図１８の場合の説明に戻る。図１８のように指示を行った場合は、上述のように、指示具による直接反射光の影響により、図１８（ｂ）に示すように、あたかも２点入力のごとく誤検出してしまう。この場合には、図１５において、ステップＳ１５０１でＹＥＳ、ステップ１５０３でＹＥＳ、ステップ１５０６でＮＯのフローで、上述した内容の処理をすることにより、直接反射光の影響を除去できる。つまり、センサユニットが検出する検出波形から、直接反射光に相当する波形部分を除去（無視）した上で、座標算出を行うことができる。
【０１５４】
以上のように、ステップＳ１８１６の直接反射光対策処理を実行することにより、直接反射光の影響がある場合にも、誤検出することなく、正確な座標を算出することができる。
【０１５５】
尚、上述の説明した内容の状況で、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、説明した内容以外の状況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点ずつ直接反射光が発生する領域１９０４、すなわち、センサユニット１Ｌ、１Ｒの近傍に入力した場合が想定される。この場合であっても、図１５で、ステップＳ１５０１でＹＥＳ、ステップＳ１５０３でＹＥＳ、ステップＳ１５０６でＹＥＳ、ステップＳ１５１０でＹＥＳのフローで処理する。これにより、上述したように直接反射光の影響がある場合でも誤検出することがなく、座標を算出することができる。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
尚、本発明の座標入力装置における処理（フローチャート）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。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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