(57)【要約】【課題】FTIR方式では散乱体の散乱角度特性のために接触位置によって検出される赤外光に強度差が生じ、それが原因で入力精度が低下すること。【解決手段】この入力装置１は、内部に光を導波可能な透明板２の接触面２ａに散乱体７が接触する状態を、散乱体７が生じる散乱光を用いて撮像された接触面２ａの画像から検出する前に、補正処理部９により、散乱体７の散乱特性に起因して生じる接触位置の相違による検出光強度のバラツキを補正する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に光を導波可能な透明または半透明な導波体の接触面に散乱体が接触する状態を、前記散乱体が生じる散乱光を用いて撮像された前記接触面の画像から検出する入力装置であって、
前記散乱体の散乱特性に起因して生じる接触位置の相違による検出光強度のバラツキを補正する補正手段を備えることを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記補正手段は、前記散乱体の散乱特性に起因して生じる接触位置の相違による検出光強度のバラツキを補正するための補正パラメータを用いて、前記接触面の画像の画素値を補正することを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
複数の位置に前記散乱体が接触している前記接触面の画像から前記複数の位置ごとの前記散乱光の強度を測定することで、前記補正パラメータの値を算出するキャリブレーション処理手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の入力装置。
【請求項４】
前記散乱体の種類毎の前記補正パラメータを記憶する補正パラメータ記憶手段を備え、
前記補正手段は、前記補正パラメータ記憶手段に記憶された複数の前記補正パラメータのうちから、実際の補正に使用する前記補正パラメータを選択することを特徴とする請求項２または３に記載の入力装置。
【請求項５】
前記補正手段は、撮像条件を変えて撮像した前記接触面の画像の各位置における光強度の変化の仕方が前記散乱体の種類によって異なることを利用して、実際の補正に使用する前記補正パラメータを選択することを特徴とする請求項４に記載の入力装置。
【請求項６】
前記補正手段は、前記散乱体が接触する状態を検出する前記接触面の画像の撮像条件を第１の撮像条件とし、前記第１の撮像条件と異なる撮像条件を第２の撮像条件とし、前記第１の撮影条件における光強度と前記第２の撮影条件における光強度に基づいて、前記補正パラメータ記憶手段に記憶された複数の前記補正パラメータの中から実際の補正に使用する前記補正パラメータを選択することを特徴とする請求項４に記載の入力装置。
【請求項７】
前記第２の撮像条件は、前記導波体へ光を照射する光源手段が前記導波体へ照射する光の入射角度、前記接触面の画像を撮像する検出部の位置、および向きの何れか１つ、または２つ、または全てが前記第１の撮像条件と相違することを特徴とする請求項５または６に記載の入力装置。
【請求項８】
前記キャリブレーション処理手段は、前記導波体にディスプレイ面が重なるように配置された表示部に、前記接触面の２以上の位置に対し前記散乱体を、同時にもしくは順に接触させる操作を行うように指示する表示を行うことを特徴とする請求項３に記載の入力装置。
【請求項９】
散乱体を接触させる接触面を有し、内部に光を導波可能な透明または半透明な導波体と、検出部と、処理部とを備えた入力装置で実行される入力方法であって、
前記検出部が、前記散乱体が生じる散乱光を用いて、前記散乱体が接触する前記接触面の画像を撮像し、
前記処理部が、前記接触面の画像上の、前記散乱体の散乱特性に起因して生じる接触位置の相違による検出光強度のバラツキを補正することを特徴とする入力方法。
【請求項１０】
散乱体を接触させる接触面を有し、内部に光を導波可能な透明または半透明な導波体と、検出部と、処理部とを備えた入力装置の前記処理部を構成するコンピュータを、
前記散乱体が生じる散乱光を用いて前記検出部により撮像された前記散乱体が接触する前記接触面の画像上の、前記散乱体の散乱特性に起因して生じる接触位置の相違による検出光強度のバラツキを補正する補正手段として機能させるための入力用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は入力装置に関し、特に内部に光を導波可能な透明または半透明な導波体の接触面に散乱体が接触する状態を、散乱体が生じる散乱光を用いて撮像された接触面の画像から検出する入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
FTIR(Frustrated
Total Internal Reflection)という現象を応用し、コンピュータへの情報入力を実現する技術が提案されている。アクリルパネルなどの透明板の端面より赤外光を照射し、全反射現象により透明板内部に赤外光を閉じ込める形で導波させた際、光を散乱する作用を持つ散乱体（散乱物質）を透明板に接触させると、その接触部位において、赤外光の一部が透明板外部に散乱する現象が生じる。この現象がFTIRである。透明板外部に散乱する赤外光をカメラで検出することで、散乱体の透明板への接触状態（接触面積、形状など）を検出することが可能となる。
【０００３】
FTIR方式を応用した入力装置の例が非特許文献１及び非特許文献２に記載されている。非特許文献１では、FTIR方式で検出されるタッチ時の指とパネルの接触領域の面積から、タッチの圧力を推定する方式が提案されている。また、非特許文献２では、FTIR方式で検出されるタッチ時の接触領域の画像形状に基づいて、指の種類、タッチ方向などを区別する方式が提案されている。これらは、何れもFTIRを用いることで散乱体の透明板への接触状態を正確に検出できることを前提として、複雑なタッチ操作を識別可能なコンピュータへの入力装置を提供している。
【０００４】
FTIR方式を応用した入力装置の他の例が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の入力装置は、導光板と、複数の発光素子と、複数の受光素子と、制御手段とから構成される。導光板は、タッチエリアを有し、このタッチエリアへの接触物による接触に応じて散乱光を発生させる。複数の発光素子は、導光板の一辺の側端面に等間隔で配置され、導光板内に光を照射する。複数の受光素子は、複数の発光素子が配置された辺と直角方向の導光板の辺に等間隔で配置され、導光板内の散乱光を受光する。制御手段は、複数の発光素子を部分的に点灯させる点灯走査を行う。また制御手段は、受光素子によって散乱光が受光されたときの座標（Ｙ座標）と、受光素子の受光時に点灯走査されていた発光素子の座標（Ｘ座標）とから、接触物によるタッチエリアへの入力位置を特定する。
【０００５】
他方、カメラにより撮像された画像を処理する際に、画像を補正する技術の一例が特許文献２に記載されている。特許文献２では、ステレオカメラから出力される一対の画像データのそれぞれを、パラメータを用いて変換することにより、ステレオカメラの光学的な歪みと位置的なずれを画像処理によって調整する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２２３５３５号公報
【特許文献２】特開２００４−１３２８７０号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】内藤真樹，志築文太郎，田中二郎著「赤外線方式タッチパネルにおける接触面積を利用した押し込み操作の基礎検討」情報処理学会全国大会講演論文集，ＶＯＬ．７１，ＮＯ．４，pp.１７３‐１７４，２００９年
【非特許文献２】FengWang, Xiangshi Ren著「Empirical evaluation for fingerinput properties in multi-touch interaction」Proceedingsof the 27th international conference on Human factors in computing systems, ｐｐ．１０６３−１０７２, ２００９年４月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したようにFTIR方式による入力装置が各種提案されている。これらの技術を応用して、例えばユーザの指の接触状態を検出するようにすれば、ユーザのディスプレイへのタッチ操作を検出するタッチインタフェース装置を実現することが可能となる。また、一般のマーカーペン等に用いられているインクも散乱体としての特性を有することから、透明板上へのインクの塗布状態の検出も可能となる。そのため、ディスプレイなどにマーカーペンで描いた描画情報をコンピュータに取り込むデジタルホワイトボードを実現することも可能である。
【０００９】
しかしながら、アクリル板などの透明板内を導波する赤外光は通常、異なる方位に対し、異なる強度で散乱される。このような特性を散乱角度特性と言う。このため、散乱体とパネルの接触状態は同一であっても、散乱体とカメラの位置関係に応じて、検出される散乱光の強度に差が生じてしまう。なお、透明板上で互いに離れた位置にある散乱体ほどカメラに対する角度差が大きくなるため、散乱光の検出強度の差は大きくなる。
【００１０】
この散乱角度特性による影響について具体的に図１を用いて説明する。図１はFTIRを用いて散乱体の接触状態を検出する入力装置の構成例を示している。光源部から出力される赤外光は、透明板内部を全反射現象により導波する。そして、赤外光は、散乱体(1)及び散乱体(2)が透明板と接触している箇所では全反射現象が崩れて透明板外部に散乱し、検出部によって検出される（被検出光(1)及び被検出光(2)）。なお、散乱体(1)及び散乱体(2)は同一の物質であり、透明板上の位置以外の状態（体積、質量、透明板への接触面積など）は同一とする。図１で示すように、散乱光(1)及び散乱光(2)は異なる方位に対し、異なる強度で生じるため、検出部が検出する被検出光の強度は、被検出光(1)＞被検出光(2)となる。なお、図１の例では、カメラがパネルに対し上方に配置された例を示したが、カメラがパネルに対し下方に配置された場合も同様の現象が生じる。
【００１１】
このようにFTIRでは、透明板と散乱体の接触状態が同一であっても、散乱体の散乱角度特性のために接触位置によって検出される赤外光に強度差が生じる。このような現象は、特に広角レンズを搭載したカメラを用いて広い撮像範囲で接触状態を検出する際、顕著な問題を引き起こす。すなわち、FTIRを用いて広い範囲で、散乱体の接触状態を正確に検出することができなくなるとう問題を引き起こす。この結果、パネルへの接触領域の面積に応じて圧力や指種別を判定する場合には、誤認識を引き起こす恐れがある。また、ディスプレイなどにマーカーペンで描いた描画情報をコンピュータに取り込む場合には、描画した線の太さや濃さを正確に取り込むことが不可能となる。
【００１２】
カメラにより撮像された画像を処理する際に、カメラの光学的な歪みや位置的なずれを画像処理によって調整することは例えば特許文献２において行われている。しかし、散乱体の散乱角度特性による検出光強度のバラツキは、カメラの光学的な歪みや位置的なずれを調整しても解消されることはない。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みて提案されたものであり、その目的は、FTIR方式では散乱体の散乱角度特性のために接触位置によって検出される赤外光に強度差が生じ、それが原因で入力精度が低下する、という課題を解決する入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一形態にかかる入力装置は、内部に光を導波可能な透明または半透明な導波体の接触面に散乱体が接触する状態を、前記散乱体が生じる散乱光を用いて撮像された前記接触面の画像から検出する入力装置であって、前記散乱体の散乱特性に起因して生じる接触位置の相違による検出光強度のバラツキを補正する補正手段を備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明はこのような構成を有するため、散乱体の散乱角度特性のために接触位置によって検出される赤外光に強度差が生じても、補正手段によって補正されるため、入力精度の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】FTIRにおいて散乱体の接触位置の違いによって散乱光が検出される強度に差が生じる場合の具体例について示した図である。
【図２】本発明の第１の実施形態のブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態におけるキャリブレーション処理の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態におけるキャリブレーション処理で得られる散乱特性データの例である。
【図５】本発明の第１の実施形態における補正パラメータの例である。
【図６】本発明の第１の実施形態における検出部が取得する画像の座標系の例を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態におけるキャリブレーション処理で表示部に表示する情報の例を示した図である。
【図８】本発明の第１の実施形態におけるキャリブレーション処理で表示部に表示する情報の他の例を示した図である。
【図９】本発明の第１の実施形態における検出部が取得する画像の座標系の例を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態における補正処理の動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第１の実施形態における検出強度と補正値の関係を示すグラフの例である。
【図１２】本発明の第２の実施形態のブロック図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態における一方の光源部のみを発光させた場合の状況を示した図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態における他方の光源部のみを発光させた場合の状況を示した図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態における一方の光源部のみを発光させて散乱体を移動させた場合の状況を示した図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態における補正処理の動作を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の第２の実施形態における補正パラメータを選択する際に用いるグラフの例を示した図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態における光源部の透明板への赤外光の照射角度を変える例を示した図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態における検出部の撮像角度を変える例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
[第１の実施形態]
図２を参照すると、本発明の第１の実施形態にかかる入力装置１は、透明板２と、光源部３と、検出部４と、表示部５と、処理部６とから構成される。
【００１８】
透明板２は、光源部３から照射された赤外光を板内部に閉じ込めて導波させると共に、その板面上はインクや指といった散乱体７の接触面２ａとして用いられる。透明板２は、透明のアクリルパネルやガラスなどを用いることができる。本実施形態では、導波体を透明板２で構成しているが、半透明なアクリルパネル等で導波体を構成してもよい。
【００１９】
光源部３は、赤外光を透明板２の一辺の側端面に照射するための光源である。光源部３は、例えば複数の赤外発光ダイオード（LED）を直線上にほぼ等間隔で配列した電子回路基板などを用いることができる。
【００２０】
検出部４は、散乱体７の接触状態を検出するために、赤外光を用いて透明板２の接触面２ａを斜め上方から撮像するものである。検出部４は、例えば、レンズおよび可視光カットフィルタを介して入射する光の明暗を電荷の量に光電変換するCCDイメージセンサを搭載したデジタルカメラなどを用いることができる。
【００２１】
表示部５は、処理部６から出力される情報を表示する表示デバイスである。表示部５は、例えば、液晶ディスプレイやプロジェクターなどを用いることができる。表示部５は、そのディスプレイ面が透明板２の接触面２ａと反対の面に対向するように配置されている。表示部５のディスプレイ面に表示された情報は、透明板２を通して見ることができる。表示部５から出射する可視光は、透明板２を介して検出部４にも到達するが、これは上記の可視光カットフィルタにより遮断されるため、撮像結果には現れない。
【００２２】
処理部６は、キャリブレーション処理部８、補正処理部９、補正パラメータ記憶部１０、及び一つまたは複数のアプリケーション実行部１１から構成される。処理部６は、例えば汎用のオペレーティングシステム、アプリケーションソフトウェアを動作可能なパーソナルコンピュータ等のコンピュータを用いることができる。この場合、キャリブレーション処理部８、補正処理部９、アプリケーション実行部１１は、コンピュータとその上で動作するプログラムとで実現することができる。また、補正パラメータ記憶部１０は、コンピュータのメモリやハードディスクで実現することができる。
【００２３】
キャリブレーション処理部８は、散乱体７の散乱特性に起因して生じる接触位置の相違による検出光強度のバラツキを補正するための補正パラメータを生成する処理を行う。
【００２４】
補正パラメータ記憶部１０は、散乱体の散乱特性に基づいて算出された上記の補正パラメータを記録する。なお、この補正パラメータは、指やインクなど散乱体の種類ごとに異なるため、散乱体の種類ごとに記憶する。
【００２５】
補正処理部９は、補正パラメータ記憶部１０に記憶された補正パラメータを用いて、検出部４が検出した接触状態の画像の画素値を補正する。つまり、補正処理部９は、散乱体の散乱特性に起因して生じる接触位置の相違による検出光強度のバラツキを補正する。
【００２６】
アプリケーション実行部１１は、タッチ検出や描画情報の記録といったアプリケーションの種類ごとに用意される。個々のアプリケーション実行部１１は、補正処理部９が補正した画像を入力情報として受け取り、例えば各画素の画素値を閾値と比較して量子化することにより、散乱体７が接触面２ａに接触している画素、接触していない画素を検出し、この検出結果に基づき、各アプリケーションに応じた処理結果を表示部５に表示する。例えばタッチ検出用のアプリケーション実行部１１は、図２の表示部５にある表示例で示すように、ユーザの指の接触位置を認識してカーソル画像などを表示部５に表示する。また、例えば描画情報の記録用のアプリケーション実行部１１は、検出したインクの塗布領域をコンピュータに取り込む描画情報として表示する。
【００２７】
[動作の説明]
次に、本実施の形態の全体の動作について詳細に説明する。本実施の形態の全体の処理は、補正処理を実行するために必要な補正パラメータを事前に取得するためのキャリブレーション処理と、この補正パラメータに基づいて、検出部４が取得した画像を補正するための補正処理と、補正した画像をアプリケーション実行部１１が入力情報として受け取り、アプリケーションに応じた処理を行う部分との３つに大きく分けられる。最後のアプリケーション実行部１１が行う処理については、タッチ検出や描画情報の記録などアプリケーションごとに様々であるため、本実施の形態ではその詳細な説明を省略する。
【００２８】
まずキャリブレーション処理について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２９】
図３はキャリブレーション処理の全体の動作を示すフローチャートである。また図４はキャリブレーション処理で取得される散乱特性データの例である。図４の例では、縦軸は画像の任意の画素における検出強度（ピクセル値（例えば輝度値））を表す。また横軸は図６のX座標に対応する。すなわち、本実施形態では、矩形の透明板２の接触面２ａの或る角を原点とし、そこから延びる透明板２の一方の一辺をX軸、他方の辺をY軸としている。図４の取得データは、検出部４が取得した画像の透明板２上の検出位置ごとの各検出強度を示している。図４の取得データは、X軸と平行の透明板２上の特定の直線上の複数位置に散乱体を接触させる操作をユーザに実行させることにより得られる。
【００３０】
キャリブレーション処理部８は、始めに表示部５の画面を通じて、ユーザにキャリブレーション操作を指示するための開始メニューを表示する（図３のStep１）。図７は開始メニューの一例を示す。この例は、散乱体７Ａがマーカーペン１２のインクであることを想定した例となっている。図７に示されるように、キャリブレーション処理部８は、ユーザにキャリブレーション操作を実施させるにあたり、「こちらの線の上をなぞってください」というメッセージを表示部５に表示すると共に、インクを塗布させる領域をキャリブレーションエリア１３として表示する。このような表示により、ユーザはインクを塗布する箇所が分かるため、キャリブレーション操作を容易かつ確実に実行することが可能となる。なお、メッセージは上記の例に限られない。例えば、「こちらの線の上を、ほぼ同じ力でなぞってください」、「こちらの線の上を、一定の速さでなぞってください」などでもよい。
【００３１】
次にキャリブレーション処理部８は、検出部４を用いて、検出強度の測定を行う(Step2)。具体的には、キャリブレーション処理部８は、検出部４によって撮像された透明板２の撮像画像から、キャリブレーションエリア１３上の座標ごとの検出強度(ピクセル値)を測定する。なお、キャリブレーション処理部８は、検出強度を測定する前に、検出部４に用いているカメラや撮像角度、外光などの雑音光の影響といった諸条件に応じて、撮像画像に対してレンズ歪み補正、台形歪み補正、閾値処理などの処理を行ってもよい。
【００３２】
図３のStep2の処理は、検出強度がキャリブレーションエリア１３内の全エリアで取得できるまで繰り返し実行する。なお、キャリブレーションエリア１３は、透明板２の接触面２ａの全エリアとしてもよいし、接触面２ａの一部の領域に限定してもよい。本実施形態では、同じX座標値であれば、Y座標値に相違があっても散乱光強度がほぼ同じとみなせることを前提としている。このため、Y軸方向の幅が一定で、X軸方向に長く延びるストライプ状のキャリブレーションエリア１３を設定している。この場合、X座標値の各値に対応して補正パラメータの値が保存される。
【００３３】
キャリブレーション処理部８は、規定の範囲上で検出強度を取得できた場合は、取得したデータを補正パラメータに変換して補正パラメータ記憶部１０に保存する(Step3)。具体的には、キャリブレーション処理部８は、まず、取得した全ての検出強度の平均値を算出する。次に、検出強度を取得した位置毎に、上記平均値に対する当該位置の検出強度の比の逆数を計算し、この計算した値を当該位置の補正パラメータの値とする。逆数でなく、上記の比を補正パラメータの値としてもよい。図５は、算出された補正パラメータの一例を示す。この例では、X座標ごとの各検出強度を全データの平均値との比の逆数に変換して保存している。キャリブレーション処理部８は、補正パラメータの算出と保存を終えると、キャリブレーション処理の終了を示すメッセージを表示部５を通じてユーザに表示し、キャリブレーション処理を終了する(Step4)。
【００３４】
なお、キャリブレーション処理において正確な補正パラメータを得るためには、各検出位置に置く散乱体の接触状況にばらつきがないことが重要である。そのため、キャリブレーション処理部８は、上述のようなキャリブレーション処理を複数回実行し、各回で得られた取得データの平均を取り、それに基づいて補正パラメータを算出するようにしてもよい。また、キャリブレーション処理部８は、ユーザがマーカーペンのインクを一定の圧力で塗布できるようにするために、例えば図８に示すように、ユーザのキャリブレーションエリア１３への描画操作を一定の速度に誘導するアニメーション１４を表示部５に表示するようにしてもよい。その際、図８に示すように、「こちらの線の上を矢印のアニメーションに合わせてなぞってください」といったメッセージを同時に表示部５に表示するようにしてもよい。なお、一定の速度に誘導する表示オブジャクトは、矢印に限定されない。例えば、所定のマークや記号などでもよい。
【００３５】
上記の例では、散乱体がマーカーペンのインクである場合について示したが、散乱体がユーザの指である場合に関しても、マーカーペンによる描画が指でなぞるという行為に置き換わるだけで、上記と同様の方法で補正パラメータを取得し保存することができる。
【００３６】
次に、上記生成された補正パラメータを用いて、検出部４が取得した画像を補正する処理について説明する。例として、検出部４が図９の通りに座標(０，０)から(Width,Height)までの透明板２上を撮像し、補正処理部９が、取得した画像に対して、補正処理を実行する場合を例にして、図面を参照しながら詳細に説明する。また、使用する散乱体はインクとし、補正パラメータ記憶部１０には、インク用の補正パラメータのみが保存されているものとする。なお、補正パラメータ記憶部１０にインク用の補正パラメータ以外に、１以上の他の種類の散乱体用の補正パラメータが保存されている場合、どの補正パラメータを使用するかを事前にユーザに選択させるようにしてもよい。
【００３７】
図１０は、補正処理部９の処理の動作手順を示したフローチャートである。また図１１は、取得画像の任意の画素の検出強度（ピクセル値）と、それを補正パラメータに基づいて補正した後の値との関係を示したグラフである。以下、説明のために、補正する画像の任意の画素の座標を(ｉ,ｊ)とする。
【００３８】
補正処理部９は、はじめに補正パラメータ記憶部１０の補正パラメータより、X＝iにおける補正係数を取得する（Step11）。この補正係数は、図１１の例で示す通り、補正パラメータの座標X＝iのときの値で決定される。
【００３９】
次に補正処理部９は、補正対象の画素座標（ｉ,ｊ）の検出強度を取得する（Step12）。そして補正処理部９は、この検出強度にStep11で取得した補正係数を掛けて補正値を求める（Step13）。具体的には、図１１で示すように、補正する画像の座標（i,j）の検出強度ｐに対して補正パラメータｄを掛けたｐ×ｄが補正後に得られる値となる。
【００４０】
図１０のフローチャートで示した通り、補正処理は取得画像の座標（０,０）〜（Width,Height）まで実行される。これにより全画素の検出強度の補正が完了する。なお、補正処理を行う前の画像に対して、キャリブレーション処理の場合と同様に、検出部に用いているカメラや撮像角度、外光などの雑音光の影響といった諸条件に応じて、画像に対してレンズ歪み補正、台形歪み補正、閾値処理などの処理を行ってもよい。
【００４１】
このように補正処理では、キャリブレーション処理で取得した補正パラメータに基づいて、検出部４が取得した画像の各画素の値を補正することにより、散乱特性による検出強度の差を排除できるようになる。
【００４２】
以上説明したように、本実施の形態では、事前に散乱体の散乱特性を取得するためのキャリブレーション処理により散乱特性データを取得し、これに基づいて算出した補正パラメータに基づいて画像の補正処理を行うように構成されている。そのため、散乱特性の影響に基づく検出強度（ピクセル値）の差を排除した画像を得ることができる。
【００４３】
[第２の実施形態]
次に、本発明の第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００４４】
本実施の形態では、ユーザが指によるタッチ操作やマーカーペンによる描画などの情報入力操作を実行している最中に、リアルタイムに最適な補正パラメータを特定し、補正を実行していく処理の例について説明する。
【００４５】
図１２を参照すると、本実施の形態にかかる入力装置２０は、図２の光源部３に相当する光源部３Ａが取り付けられた透明板２の辺と対向する辺に光源部３Ｂが取り付けられている点と、これら２つの光源部３Ａ、３Ｂの発光のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御部２１を備えている点とが第１の実施形態と相違する。また、処理部６内の補正処理部９の機能の一部が第１の実施形態と相違する。その他の構成に関しては、第１の実施の形態と同一であるため、同一符号を付してその説明を省略する。なお、処理部６内の補正パラメータ記憶部１０には、予め種類の異なる複数の散乱体に対応する補正パラメータが記録されている。
【００４６】
次に本実施の形態における動作について図面を参照しながら詳細に説明する。まず、制御部２１は、透明板２上の画像を撮像する際に光源部３Ａのみを発光させた場合と光源部３Ｂのみを発光させた場合といったように、光源部の発光条件の異なる場合について検出部４を用いて撮像を実行し、それぞれの場合についての画像を取得する。これにより、擬似的に散乱体の位置を変えた場合と同様の効果が得られ、実際には散乱体の位置を変えてなくとも、複数の位置に散乱体をおいた場合と同様の検出強度を得ることが可能となる。これについて、図１３、図１４、図１５を用いて説明する。
【００４７】
図１３は光源部３ＡのみがＯＮの場合に透明板２上の散乱体が赤外光を散乱し、その一部が検出部４に検出される状況を示している。また、図１４は光源部３ＡをＯＦＦにして、光源部３ＢをＯＮにした状況を示している。この場合、散乱体の位置は変わらないが、透明板２内を導波する赤外光の反射角が変化するため、散乱体の散乱特性により被検出光の強度が変化する。このことは、光源部３Ａと光源部３ＢのＯＮ／ＯＦＦを切り替えることにより、図１５のように散乱体の位置を移動した場合と同様の被検出光が得られる状態を再現できることを示している。
【００４８】
本実施形態では、予め光源部３Ａと光源部３Ｂの切り替えによって変化する被検出光の強度が、どの程度散乱体を移動させた場合に相当するか、その距離Ｌを測定し、処理部６内のメモリに記憶しておく。本実施形態では、距離Ｌは、散乱体の種類が違ってもほぼ同じである。また、散乱体が接触する位置が違ってもほぼ同じであるとする。なお、散乱体の種類及び散乱体の接触位置によって距離Lが異なる場合は各散乱体及び散乱体の位置に応じた複数の距離Lを事前に記録しておき、補正処理実行時に散乱体の種類、接触位置に応じて適切な距離Lを参照するものとする。
【００４９】
次に、本実施の形態における補正処理の実行例について、説明する。例として、光源部３ＡをＯＮ、光源部３ＢをＯＦＦにして撮像した検出画像(1)に対して、光源部３ＡをＯＦＦ、光源部３ＢをＯＮに切り替えて撮像して得られるもうひとつの画像（検出画像(2)）から、各画素の補正後の検出強度を決定し、検出画像(1)を補正する場合について説明する。
【００５０】
図１６は本実施形態における補正処理の流れについて示したフローチャートである。なお、本実施形態では説明のために図９と同様の座標系を用いるとともに、補正する画像の任意の画素の座標を(ｉ,ｊ)とする。
【００５１】
補正処理部９は、はじめに一方の光源３ＡのみをＯＮにした際の検出画像(1)における画素（i,ｊ)の検出強度p1を取得する(Step21)。次に補正処理部９は、光源３ＢのみをＯＮにした際の検出画像(2)における同画素の検出強度p2を取得する(Step22)。
【００５２】
そして、補正処理部９は、上記二つの検出強度p1、p2より最適な補正パラメータを推定する(Step23)。ここでの処理は、補正パラメータ記憶部１０に予め記録されている種類の異なる複数の散乱体の補正パラメータの候補の中から１つを推定する形で行う。なお、記録されている各散乱体の補正パラメータについては第１の実施の形態で示した補正パラメータのデータと同様の形式で保存されているものとする。これらが保存されるタイミングについては、入力装置の工場出荷時や、入力装置が納品された際の初回起動時に第１の実施の形態で示したキャリブレーション処理を種類の異なる複数の散乱体に対して行い、取得したデータを保存するなど様々なタイミングにおいて可能である。
【００５３】
補正処理部９は、p1,p2の2つの平均値をmとすると、平均値との比の逆数m/p1及びm/p2に関して、各散乱体の補正パラメータの各検出位置での値との差を計算する。図１７では、散乱体７Ａの補正パラメータと散乱体７Ｂの補正パラメータとの２つのデータの候補に関して比較するグラフの例となっている。具体的には、m/p1は検出画像(1)の当該座標における値、m/p2については検出画像(2)の値で光源を切り替えることで検出位置を前記Ｌの距離だけずらす効果で得られた値とする。そして、補正処理部９は、値ごとの各補正パラメータのデータとの差が最も少ないものを補正処理に用いるデータとして決定する。図１７の例では、散乱体７Ａの補正パラメータの方が散乱体７Ｂと比較して差が少ないため、散乱体７Ａの補正パラメータが用いられることとなる。
【００５４】
次に補正処理部９は、選択した補正パラメータに基づいて該当検出強度の補正を行う(Step24)。Step24の具体的な処理は、第１の実施の形態で示した補正処理と同様に、検出画像(1)の座標(i,j)のピクセル値に対して、補正パラメータを掛けることで補正後のピクセル値を求める処理となる。
【００５５】
以上の処理は、図１６のフローチャートで示した通り、画素の座標(０,０)〜(Width, Height)まで実行される。これにより全画素の検出強度の補正が完了する。
【００５６】
なお、本実施の形態では、検出条件を切り替える方法として、透明板２の両側面にそれぞれのＯＮ／ＯＦＦを切り替え可能な光源部３Ａ、３Ｂを設置する方法について説明したが、本例は検出条件の切り替えの一例であり、その限りではない。例えば図１８で示したように透明板２の同一側面に入射角度の異なる光源部３Ａ、３Ｂを設置して、それらのＯＮ／ＯＦＦを交互に切り替えることで、検出条件を切り替えるといった方法も適用可能である。また、図１９で示すように透明体２の接触面を撮像する角度や取り付け位置の異なる検出部４Ａ、４Ｂを複数用意し、これら複数の検出部４を切り替えることで検出条件を切り替えるといった方法も適用可能とする。すなわち、検出条件の切替えは、透明板２へ照射する光の入射角度、透明板２の接触面の画像を撮像する検出部４の位置、および向きの何れか１つ、または２つ、または全てを切替える方法を採用することができる。
【００５７】
さらに、この他にも例えばユーザが入力操作を行っている最中に得られた複数位置の検出強度から補正パラメータを生成するようにすることで、同様にキャリブレーション操作をユーザに要求しないで補正処理を実行するが可能となる。
【００５８】
以上説明したように、本実施の形態では、複数の光源部または検出部を切り替えて得られる複数の検出強度より、散乱体を推定し、その補正パラメータにより補正を行うという処理により、事前のユーザによるキャリブレーション操作や使用する補正パラメータの選択操作を必要としないで、散乱特性の影響に基づく検出強度の差を排除した補正画像を得ることができる。
【００５９】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
（付記１）
内部に光を導波可能な透明または半透明な導波体の接触面に散乱体が接触する状態を、前記散乱体が生じる散乱光を用いて撮像された前記接触面の画像から検出する入力装置であって、
前記散乱体の散乱特性に起因して生じる接触位置の相違による検出光強度のバラツキを補正する補正手段を備えることを特徴とする入力装置。
（付記２）
前記補正手段は、前記散乱体の散乱特性に起因して生じる接触位置の相違による検出光強度のバラツキを補正するための補正パラメータを用いて、前記接触面の画像の画素値を補正することを特徴とする付記１に記載の入力装置。
（付記３）
複数の位置に前記散乱体が接触している前記接触面の画像から前記複数の位置ごとの前記散乱光の強度を測定することで、前記補正パラメータの値を算出するキャリブレーション処理手段を備えることを特徴とする付記２に記載の入力装置。
（付記４）
前記散乱体の種類毎の前記補正パラメータを記憶する補正パラメータ記憶手段を備え、
前記補正手段は、前記補正パラメータ記憶手段に記憶された複数の前記補正パラメータのうちから、実際の補正に使用する前記補正パラメータを選択することを特徴とする付記２または３に記載の入力装置。
（付記５）
前記補正手段は、撮像条件を変えて撮像した前記接触面の画像の各位置における光強度の変化の仕方が前記散乱体の種類によって異なることを利用して、実際の補正に使用する前記補正パラメータを選択することを特徴とする付記４に記載の入力装置。
（付記６）
前記補正手段は、前記散乱体が接触する状態を検出する前記接触面の画像の撮像条件を第１の撮像条件とし、前記第１の撮像条件と異なる撮像条件を第２の撮像条件とし、前記第１の撮影条件における光強度と前記第２の撮影条件における光強度に基づいて、前記補正パラメータ記憶手段に記憶された複数の前記補正パラメータの中から実際の補正に使用する前記補正パラメータを選択することを特徴とする付記４に記載の入力装置。
（付記７）
前記第２の撮像条件は、前記導波体へ光を照射する光源手段が前記導波体へ照射する光の入射角度、前記接触面の画像を撮像する検出部の位置、および向きの何れか１つ、または２つ、または全てが前記第１の撮像条件と相違することを特徴とする付記５または６に記載の入力装置。
（付記８）
前記キャリブレーション処理手段は、前記導波体にディスプレイ面が重なるように配置された表示部に、前記接触面の２以上の位置に対し前記散乱体を、同時にもしくは順に接触させる操作を行うように指示する表示を行うことを特徴とする付記３に記載の入力装置。
（付記９）
前記キャリブレーション処理手段は、前記導波体にディスプレイ面が重なるように配置された表示部に、前記接触面の２以上の位置に対し前記散乱体を、同一もしくは同程度の圧力により、同時にもしくは順に接触させる操作を行うように指示する表示を行うことを特徴とする付記３に記載の入力装置。
（付記１０）
前記キャリブレーション処理手段は、前記導波体にディスプレイ面が重なるように配置された表示部に、前記接触面に前記散乱体を第１の位置にて接触させた後、接触した状態を保持したまま、前記第１の位置とは離れた第２の位置に前記散乱体を移動させる操作を行うように指示する表示を行うことを特徴とする付記３に記載の入力装置。
（付記１１）
前記キャリブレーション処理手段は、前記導波体にディスプレイ面が重なるように配置された表示部に、前記接触面に前記散乱体を第１の位置にて接触させた後、接触した状態を保持したまま、一定の速度で、前記第１の位置とは離れた第２の位置に前記散乱体を移動させる操作を行うように指示する表示を行うことを特徴とする付記３に記載の入力装置。
（付記１２）
前記キャリブレーション処理手段は、前記導波体にディスプレイ面が重なるように配置された表示部に、所定の経路を一定の速度で移動する図形オブジェクトを表示することを特徴とする付記８乃至１１の何れかに記載の入力装置。
（付記１３）
前記散乱体はインクであることを特徴とする付記１乃至１２の何れかに記載の入力装置。
（付記１４）
前記散乱体は利用者の指であることを特徴とする付記１乃至１３の何れかに記載の入力装置。
（付記１５）
前記検出される接触状態は、前記導波体と前記散乱体との接触面積、接触面の形状の何れか、もしくはその両方であることを特徴とする付記１乃至１４の何れかに記載の入力装置。
（付記１６）
散乱体を接触させる接触面を有し、内部に光を導波可能な透明または半透明な導波体と、
前記導波体の側面へ赤外光を照射する光源部と、
前記散乱体が生じる散乱光を用いて、前記散乱体が接触する前記接触面の画像を前記導波体の上方または下方から撮像する検出部と、
前記接触面の画像上の、前記散乱体の散乱特性に起因して生じる接触位置の相違による検出光強度のバラツキを補正し、該補正後の前記接触面の画像から、前記接触面に前記散乱体が接触する状態を検出する処理部とを備えることを特徴とする入力装置。
（付記１７）
散乱体を接触させる接触面を有し、内部に光を導波可能な透明または半透明な導波体と、検出部と、処理部とを備えた入力装置で実行される入力方法であって、
前記検出部が、前記散乱体が生じる散乱光を用いて、前記散乱体が接触する前記接触面の画像を撮像し、
前記処理部が、前記接触面の画像上の、前記散乱体の散乱特性に起因して生じる接触位置の相違による検出光強度のバラツキを補正することを特徴とする入力方法。
（付記１８）
散乱体を接触させる接触面を有し、内部に光を導波可能な透明または半透明な導波体と、検出部と、処理部とを備えた入力装置の前記処理部を構成するコンピュータを、
前記散乱体が生じる散乱光を用いて前記検出部により撮像された前記散乱体が接触する前記接触面の画像上の、前記散乱体の散乱特性に起因して生じる接触位置の相違による検出光強度のバラツキを補正する補正手段として機能させるための入力用プログラム。
【符号の説明】
【００６０】
１      入力装置
２      透明板
２ａ    接触面
３      光源部
４      検出部
５      表示部
６      処理部
７      散乱体
８      キャリブレーション処理部
９      補正処理部
１０    補正パラメータ記憶部
１１    アプリケーション実行部
２０    入力装置
２１    制御部
【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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【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】
2011258102.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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